JP2000272361A - ハイブリッド車両 - Google Patents

ハイブリッド車両

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JP2000272361A
JP2000272361A JP11083164A JP8316499A JP2000272361A JP 2000272361 A JP2000272361 A JP 2000272361A JP 11083164 A JP11083164 A JP 11083164A JP 8316499 A JP8316499 A JP 8316499A JP 2000272361 A JP2000272361 A JP 2000272361A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイブリッド車両において、回転電機の作動
領域を拡大するとともに、製品のコストダウンがはかれ
る。 【解決手段】 パラレル式ハイブリッド車両において、
入力軸４１と出力軸４２間の変速比を自動的に変えて動
力を車輪の駆動系統に伝達可能とするトランスミッショ
ン（自動変速機）４と、エンジン１の出力軸１２とトラ
ンスミッション４の入力軸４１を自動的に断接する自動
クラッチ３と、電動機と発電機を兼ねるモータジェネレ
ータ（回転電機）２の入出力軸２１とトランスミッショ
ン４の入力軸４１の間で動力を伝達する減速ギア装置
（動力伝達機構）５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動力源としてエン
ジンと電動モータを選択的に切り換えられるパラレル式
ハイブリッド車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、パラレル式ハイブリッド車両とし
て、エンジンの出力軸に連結した回転電機を備え、車両
の加速時に回転電機に電力を供給してエンジンの出力を
補助し、減速時および制動時にエンジンへの燃料供給を
停止するとともに、回転電機を発電機として作動させて
回生制動を行い、発生した電力で蓄電装置を充電するも
のがある。
【０００３】このようにして、減速時や制動時に車両の
持つ運動エネルギを電気エネルギとして回収し、これを
利用して加速時等に車両の加速性能を高めることによ
り、エンジンの燃料消費を節減している（特開平１０−
２９５００２号公報、特開平１０−２５２５１７号公
報、特開平８−２７５３０５号公報、参照）。
【０００４】また、車輪を直接駆動する回転電機を備
え、エンジンにより発電機を駆動するシリーズ式ハイブ
リッド車両があった（特開平１０−３１３５０５号公
報、参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のパラレル式ハイブリッド車両にあっては、回
転電機がエンジンと常に同期して回転する構造のため、
低速低負荷の運転領域でエンジンの運転を停止し回転電
機のみの駆動力で走行することができず、回転電機の作
動領域が限定されるという問題点があった。
【０００６】また、回転電機がエンジンの出力軸や車輪
の駆動軸に直接に連結される構造にあっては、回転電機
の回転を任意の減速比で伝達することができず、回転電
機の仕様等が制限される。さらに、回転電機を設けるの
にあたってフライホイールや車輪等に専用構造を設ける
必要があり、製品のコストアップを招くという問題点が
あった。
【０００７】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、ハイブリッド車両において、回転電機の作動
領域を拡大するとともに、製品のコストダウンがはかれ
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、入力軸と
出力軸の変速比を自動的に変えて動力を車輪の駆動系統
に伝達可能とする自動変速機と、エンジンの出力軸と自
動変速機の入力軸を自動的に断接する自動クラッチと、
電動機と発電機を兼ねる回転電機の入出力軸と自動変速
機の入力軸の間で動力を伝達する動力伝達機構とを備え
るものとした。
【０００９】第２の発明は、第１の発明において、動力
伝達機構が回転電機の入出力軸の回転を減速して自動変
速機の入力軸に伝達するものとした。
【００１０】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、少なくとも車両の発進時に自動クラッチを切った
状態で回転電機を駆動するモータ走行制御手段を備える
ものとした。
【００１１】第４の発明は、第１から第３のいずれか一
つの発明において、エンジンの始動時に自動変速機を入
力軸から出力軸に回転を伝達しないニュートラル位置に
切り換えかつ自動クラッチを接続した状態で回転電機を
駆動する始動制御手段を備えるものとした。
【００１２】第５の発明は、第１から第４のいずれか一
つの発明において、車両の制動時を検出する制動時検出
手段と、車両の制動時に回転電機に回生発電をさせる制
動時回生制御手段とを備えるものとした。
【００１３】第６の発明は、第１から第５のいずれか一
つの発明において、自動クラッチを接続して回転電機に
回生発電させる急減速時回生制御手段と、自動クラッチ
を切って回転電機に回生発電させる緩減速時回生制御手
段とを備えるものとした。
【００１４】
【発明の作用および効果】第１の発明において、回転電
機が自動変速機の入力軸と常に同期して回転する構造の
ため、低速低負荷の運転領域でエンジンの運転を停止し
回転電機のみの動力で走行することが可能となり、回転
電機の作動領域が拡大し、燃費の低減、動力性能の向
上、排気ガスの低減がはかれる。
【００１５】また、回転電機の回転を任意の減速比で車
輪の駆動系に伝達することができ、回転電機の仕様に対
する制限を小さくすることができる。さらに、回転電機
を設けるのにあたってエンジンのフライホイールや車輪
の駆動系に専用構造を設ける必要がなく、製品のコスト
ダウンがはかれる。
【００１６】第２の発明において、動力伝達機構が回転
電機の入出力軸の回転を減速して自動変速機の入力軸に
伝達することにより、回転電機の仕様に対する制限を小
さくし、回転電機の小型化がはかれる。
【００１７】第３の発明において、少なくとも車両の発
進時に自動クラッチを切った状態で回転電機を駆動する
ことにより、発進時や発進後の加速時等にエンジンを停
止することが可能となり、騒音および燃費の低減がはか
れる。モータ走行制御手段を備えるものとした。
【００１８】第４の発明において、エンジンの始動時に
自動変速機をニュートラル位置に切り換えかつ自動クラ
ッチを接続した状態で回転電機を駆動することにより、
エンジンを起動する専用のスタータモータが不要とな
る。
【００１９】第５の発明において、車両の制動時に回転
電機に回生発電をさせることにより、車両の運動エネル
ギを有効に回収し、ブレーキ系の負担を軽減できる。
【００２０】第６の発明において、急減速時に自動クラ
ッチを接続して回転電機に回生発電をさせることによ
り、エンジンのブレーキ効果と回転電機のブレーキ効果
の両方によって減速が十分に行われる。一方、緩減速時
に自動クラッチを切って回転電機に回生発電をさせるこ
とにより、回転電機のブレーキ効果のみによって減速が
緩やかに行われる。この結果、回転電機に回生発電をさ
せる領域が拡大し、燃費の低減がはかれる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【００２２】図１に示すように、車両のパワートレイン
は、エンジン１、自動クラッチ３、自動トランスミッシ
ョン４を備え、エンジン１の出力がクラッチ３を介して
トランスミッション４の入力軸４１に伝えられ、トラン
スミッション４の出力軸４２の回転が図示しないプロペ
ラシャフトからデファレンシャルギアおよびドライブシ
ャフトを介して左右の車輪に伝達される。
【００２３】エンジン１は燃料噴射ポンプ１１から供給
される燃料がシリンダで燃焼し、シリンダで往復動する
ピストンを介してその出力軸１２を回転駆動する。エン
ジン制御ユニット１０はエンジン回転センサ１３の検出
信号や後述するハイブリッド制御ユニット２０からの要
求情報信号に応じて燃料噴射ポンプ１１からの燃料供給
量を制御し、エンジン１の発生出力を調節する。
【００２４】自動クラッチ３はクラッチアクチュエータ
３１を介してエンジン出力軸１２とトランスミッション
入力軸４１の接続と切り離しを自動的に行う。
【００２５】トランスミッション（本発明の自動変速
機）４はギアシフトアクチュエータ４３を介してその変
速ギアの切り換えを自動的に行う。
【００２６】車両のパワートレインは、さらに、モータ
ジェネレータ２と、モータジェネレータ２の回転をトラ
ンスミッション入力軸４１に所定の回転比で伝達する減
速ギア装置５とを備える。
【００２７】モータジェネレータ（本発明の回転電機）
２は三相同期電動機または三相誘導電動機等の交流機で
あり、インバータ６によって駆動される。インバータ６
は蓄電要素７に接続され、蓄電要素７の直流充電電力を
交流電力に変換してモータジェネレータ２へ供給すると
ともに、モータジェネレータ２の交流発電電力を直流電
力に変換して蓄電要素７に充電する。蓄電要素７は化学
反応を用いた各種蓄電池や電気二重相キャパシタ電池が
用いられる。なお、モータジェネレータ２は交流機に限
らず直流電動機を用い、ＤＣ／ＤＣコンバータによって
駆動してもよい。
【００２８】減速ギア装置（本発明の動力伝達機構）５
はモータジェネレータ２の入出力軸２１に連結されるド
ライブギア５１と、トランスミッション入力軸４１に連
結されるドリブンギア５３と、両者に噛み合うアイドラ
ギア５２とによって構成される。減速ギア装置５はモー
タジェネレータ２の駆動時にモータジェネレータ入出力
軸２１の回転を減速してトランスミッション入力軸４１
に伝達し、モータジェネレータ２の回生発電時にトラン
スミッション入力軸４１の回転を増速してモータジェネ
レータ入出力軸２１に伝達する。
【００２９】ハイブリッド制御ユニット２０はギア位置
指令スイッチ２３、制動力指令スイッチ２６、モード選
択スイッチ２４、トランスミッション出力軸４２の回転
センサ４４、トランスミッション入力軸４１の回転セン
サ５４の各検出信号を入力するとともに、エンジン制御
ユニット１０からの情報信号に入力し、これらの信号に
基づく運転条件に応じてクラッチアクチュエータ３１、
ギアシフトアクチュエータ４３、インバータ６の作動を
制御するとともに、エンジン制御ユニット１０に要求情
報信号を出力してエンジン１の運転を制御する。
【００３０】アクセル開度センサ２２は運転者によって
操作されるアクセルペダルの踏み込み量に基づいて要求
される負荷を検出する。
【００３１】ギア位置指令スイッチ２３は運転者によっ
て操作されるギアチェンジレバーの操作位置に基づいて
要求されるトランスミッション４のギア位置を検出す
る。
【００３２】制動力指令スイッチ２６は運転者によって
操作されるレバー位置に基づいて要求される回生発電電
力（補助制動力）を検出する。
【００３３】モード選択スイッチ２４は運転者によって
操作されるレバー位置に基づいて要求されるモータジェ
ネレータ２の補助動力量、トランスミッション４の変速
パターン、回生発電電力を切り換える走行モードを検出
する。
【００３４】エンジン制御ユニット１０とハイブリッド
制御ユニット２０は通信回線を介して情報を送受信し、
互いに協調制御が行われる。
【００３５】ハイブリッド制御ユニット２０は車両の発
進時および低速低負荷の運転領域にてエンジン１の運転
を停止し自動クラッチ３を切った状態でモータジェネレ
ータ２を駆動するモータ走行制御を行う。
【００３６】図３のフローチャートは車両の発進加速時
におけるルーチンを示しており、ハイブリッド制御ユニ
ット２０において一定周期毎に実行される。
【００３７】これについて説明すると、まずステップ１
で図示しないキースイッチがＯＮになっていることを判
定し、ステップ２に進んで蓄電要素７の蓄電量が所定値
以上かどうかを判定する。この所定値はモータジェネレ
ータ２のみによって発進加速に必要な蓄電量として予め
設定する。
【００３８】ステップ２で蓄電量が十分にあると判定さ
れた場合、ステップ３に進んでモード選択スイッチ２４
を介して選択された走行モードを読み込む。
【００３９】続くステップ４で自動クラッチ３を介して
エンジン出力軸１２とトランスミッション入力軸４１を
切り離し、ステップ５でトランスミッション４を発進ギ
ア位置に切り換えて、モータジェネレータ２のみによる
発進の準備をする。
【００４０】続くステップ６でアクセル開度センサ２２
の検出信号に基づいてアクセルペダルが踏み込まれたこ
とが判定されると、ステップ７、８に進んでモータジェ
ネレータ２をアクセルペダルの踏み込み量に応じた出力
で駆動する。こうしてモータジェネレータ２のみの動力
による発進が行われる。
【００４１】一方、ステップ２でキースイッチがＯＮと
なった段階で蓄電量が十分にないと判定された場合、ス
テップ９に進んでエンジン１を始動する。このエンジン
１の始動は、トランスミッション４をニュートラル位置
に切り換え、自動クラッチ３を接続した状態で、モータ
ジェネレータ２を駆動してエンジン１を起動する。
【００４２】続くステップ１０でモード選択スイッチ２
４を介して選択された走行モードを読み込む。
【００４３】続くステップ１１で自動クラッチ３を介し
てエンジン出力軸１２とトランスミッション入力軸４１
を切り離し、ステップ１２でトランスミッション４を発
進ギア位置に切り換えて、エンジン１による発進の準備
をする。
【００４４】続くステップ１２でアクセル開度センサ２
２の検出信号に基づいてアクセルペダルが踏み込まれた
ことが判定されると、ステップ１４に進んで自動クラッ
チ３を接続する。こうしてエンジン１による発進が行わ
れる。
【００４５】図３のフローチャートは車両の加速巡航時
におけるルーチンを示しており、ハイブリッド制御ユニ
ット２０において一定周期毎に実行される。
【００４６】これについて説明すると、まずステップ２
１でモータジェネレータ２のみによる加速中か、エンジ
ン１による加速中かを判定する。
【００４７】ステップ２１でエンジン１による加速中か
を判定された場合、ステップ３１に進んで予め設定され
た変速マップに基づき回転センサ４４、回転センサ５４
の検出信号に応じてトランスミッション４のギア位置を
算出し、ステップ３２、３３で自動クラッチ３とトラン
スミッション４を介して変速ギア位置の切り換えが自動
的に行われる。
【００４８】ステップ２１でモータジェネレータ２のみ
による加速中と判定された場合、ステップ２２に進んで
予め設定されたマップに基づき回転センサ５４、アクセ
ル開度センサ２２の検出信号に応じてモータジェネレー
タ２のみによる走行からエンジン１による走行に切り換
えるタイミングを算出する。
【００４９】モータジェネレータ２のみによる走行から
エンジン１による走行に切り換える場合、ステップ２３
〜３０に進んでエンジン１を始動する。まず、ステップ
２３でモータジェネレータ２の駆動を停止し、ステップ
２４でトランスミッション４をニュートラル位置に切り
換え、ステップ２５で自動クラッチ３を接続し、ステッ
プ２６でモータジェネレータ２を駆動する。こうしてモ
ータジェネレータ２によってエンジン１が起動される
際、トランスミッション４をニュートラル位置にしてい
るため、エンジン１の起動時に生じる反力が車輪に伝わ
ることがなく、運転者に違和感を与えないで済む。
【００５０】続くステップ２７でエンジン１の始動が完
了したことが確認されたらステップ２８に進んで自動ク
ラッチ３の接続を解除し、ステップ２９でトランスミッ
ション４を予め設定されギア位置に切り換え、ステップ
３０で自動クラッチ３を接続する。こうしてエンジン１
の動力が車輪に伝えられるようになると、ステップ３１
〜３３に進んで運転条件に応じて変速ギア位置の切り換
えが自動的に行われる。
【００５１】エンジン１の運転時でも、予め設定された
マップに基づき回転センサ５４、アクセル開度センサ２
２の検出信号に応じてモータジェネレータ２を駆動し、
モータジェネレータ２の駆動力によってエンジン１の駆
動力をアシストする。これにより、車両の加速性能を高
められる。
【００５２】制動力指令スイッチ２６を介して車両の減
速走行時にモータジェネレータ２により回生発電を行う
モードに設定されている場合、ハイブリッド制御ユニッ
ト２０は予め設定されたマップに基づきアクセル開度セ
ンサ２２や回転センサ４４等の検出信号に応じて減速条
件を判定し、減速条件に応じてモータジェネレータ２に
よる回生発電電力を制御し、急減速時に自動クラッチ３
を接続してモータジェネレータ２に回生発電をさせ、緩
減速時に自動クラッチ３を切ってモータジェネレータ２
に回生発電をさせる。
【００５３】こうして急減速時に自動クラッチ３を接続
してモータジェネレータ２に回生発電をさせることによ
り、エンジン１のブレーキ効果とモータジェネレータ２
のブレーキ効果の両方によって減速が十分に行われる。
一方、緩減速時に自動クラッチ３を切ってモータジェネ
レータ２に回生発電をさせることにより、モータジェネ
レータ２のブレーキ効果のみによって減速が緩やかに行
われる。この結果、モータジェネレータ２に回生発電を
させる領域が拡大し、燃費の低減がはかれる。
【００５４】蓄電要素７の蓄電量が所定値を超えて低下
した停車時に、自動クラッチ３を接続するとともに、ト
ランスミッション４をニュートラル位置に切り換えてエ
ンジン１を運転し、エンジン１の動力をトランスミッシ
ョン４を介して車輪に伝達するとともに、減速ギア装置
５を介してモータジェネレータ２に伝達し、モータジェ
ネレータ２によって発電される電力をインバータ６を介
して蓄電要素７に供給して充電する。
【００５５】蓄電要素７の蓄電量が所定値を超えて低下
した車両の走行時に、自動クラッチ３を接続してエンジ
ン１を運転し、エンジン１の動力をトランスミッション
４を介して車輪に伝達するとともに、減速ギア装置５を
介してモータジェネレータ２に伝達し、モータジェネレ
ータ２によって発電される電力をインバータ６を介して
蓄電要素７に供給して充電する。
【００５６】モータジェネレータ２が力行、発電を行わ
ない車両の走行時、モータジェネレータ２はトランスミ
ッション４の入力軸４１とともに回転し、その慣性マス
によりフライホイールの機能を果たす。
【００５７】以上のように、モータジェネレータ２がト
ランスミッション４の入力軸４１と常に同期して回転す
る構造のため、低速低負荷の運転領域でエンジン１の運
転を停止しモータジェネレータ２のみの駆動力で走行す
ることができ、モータジェネレータ２の作動領域を拡大
できる。
【００５８】また、減速ギア装置５はモータジェネレー
タ２の回転を任意の減速比でトランスミッション４の入
力軸４１の駆動系に伝達することができ、モータジェネ
レータ２の仕様に対する制限を小さくすることができ
る。さらに、モータジェネレータ２をパワートレインに
設けるのにあたってエンジンのフライホイールや車輪の
駆動系に専用構造を設ける必要がなく、製品のコストダ
ウンがはかれる。
【００５９】次に他の実施の形態を説明する。なお、前
記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００６０】ブレーキペダルの踏み込み量を検出する要
求制動力検出センサ６２と、車両のサービスブレーキの
制動力を調節するブレーキアクチュエータ６１と、要求
制動力検出センサ６２の検出信号に応じて車両のサービ
スブレーキの制動力を調節するブレーキアクチュエータ
６１とを備える。
【００６１】ブレーキ制御ユニット６０とエンジン制御
ユニット１０とハイブリッド制御ユニット２０は通信回
線を介して情報を送受信し、互いに協調制御を行う。
【００６２】ブレーキ制御ユニット６０はブレーキペダ
ルが踏み込みまれるのに応じてブレーキアクチュエータ
６１を介してサービスブレーキを作動させるとともに、
ハイブリッド制御ユニット２０にモータジェネレータ２
により回生発電を行う指令を送り、要求制動力に応じて
回生発電電力を制御する。
【００６３】この場合、車両の減速走行時におけるモー
タジェネレータ２の回生発電電力を高められ、車両の運
動エネルギを有効に回収することができ、サービスブレ
ーキの負担を軽減できる。さらに、制動力指令スイッチ
２６を介して車両の減速走行時にモータジェネレータ２
により回生発電を行わないモードに設定されている場合
も、ブレーキペダルが踏み込みまれるのに伴ってモータ
ジェネレータ２により回生発電が行われ、車両の運動エ
ネルギを回収できる。
【００６４】ハイブリッド制御ユニット２０はブレーキ
制御ユニット６０の要求信号に応じて制動条件を判定
し、制動条件に応じてモータジェネレータ２による回生
発電電力を制御するとともに、急制動時に自動クラッチ
３を接続してモータジェネレータ２に回生発電をさせ、
緩制動時に自動クラッチ３を切ってモータジェネレータ
２に回生発電をさせる。
【００６５】こうして急制動時に自動クラッチ３を接続
してモータジェネレータ２に回生発電をさせることによ
り、エンジン１のブレーキ効果とモータジェネレータ２
のブレーキ効果の両方によって制動が十分に行われる。
一方、自動クラッチ３を切ってモータジェネレータ２に
回生発電をさせることにより、モータジェネレータ２の
ブレーキ効果のみによって制動が緩やかに行われる。こ
の結果、モータジェネレータ２に回生発電させる領域が
拡大し、燃費の低減がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すシステム図。
【図２】同じく発進時等における制御内容を示すフロー
チャート。
【図３】同じく加速・巡航時等における制御内容を示す
フローチャート。
【図４】他の実施の形態を示すシステム図。
【符号の説明】
１ エンジン ２ モータジェネレータ（回転電機） ３ 自動クラッチ ４ トランスミッション（自動変速機） ５ 減速ギア装置（動力伝達機構） ６ インバータ ７ 蓄電要素 １０ エンジン制御ユニット １２ エンジン出力軸 １３ エンジン回転センサ ２０ ハイブリッド制御ユニット ２１ モータジェネレータ入出力軸 ２３ ギア位置指令スイッチ ２４ モード選択スイッチ ２６ 制動力指令スイッチ ４１ トランスミッション入力軸 ４２ トランスミッション出力軸 ４４ トランスミッション出力軸の回転センサ ５４ トランスミッション入力軸の回転センサ ６０ ブレーキ制御ユニット ６１ ブレーキアクチュエータ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D039 AA01 AA02 AA03 AA04 AB27 AC02 AC21 AC32 AD01 AD06 AD22 3D041 AA18 AA19 AA22 AA32 AB01 AC11 AC15 AD00 AD01 AD02 AD10 AD31 AD41 AE02 AE07 AE14 AE32 3G093 AA05 AA07 AA16 BA19 BA20 BA32 CA02 CB06 DA01 DA06 DB11 DB15 DB28 EA05 EB03 EB08 EC01 FA10 FB01 FB02 5G003 AA07 BA01 DA07 FA06 GB06 GC05

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入力軸と出力軸の変速比を自動的に変えて
    動力を車輪の駆動系統に伝達可能とする自動変速機と、 エンジンの出力軸と自動変速機の入力軸を自動的に断接
    する自動クラッチと、 電動機と発電機を兼ねる回転電機の入出力軸と自動変速
    機の入力軸との間で動力を伝達する動力伝達機構と、 を備えたことを特徴とするハイブリッド車両。
  2. 【請求項２】動力伝達機構が回転電機の入出力軸の回転
    を減速して自動変速機の入力軸に伝達することを特徴と
    する請求項１に記載のハイブリッド車両。
  3. 【請求項３】少なくとも車両の発進時に自動クラッチを
    切った状態で回転電機を駆動するモータ走行制御手段を
    備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のハイ
    ブリッド車両。
  4. 【請求項４】エンジンの始動時に自動変速機を入力軸か
    ら出力軸に回転を伝達しないニュートラル位置に切り換
    えかつ自動クラッチを接続した状態で回転電機を駆動す
    る始動制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から
    ３のいずれか一つに記載のハイブリッド車両。
  5. 【請求項５】車両の制動時を検出する制動時検出手段
    と、 車両の制動時に回転電機に回生発電をさせる制動時回生
    制御手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一
    つに記載のハイブリッド車両。
  6. 【請求項６】自動クラッチを接続して回転電機に回生発
    電させる急減速時回生制御手段と、 自動クラッチを切って回転電機に回生発電させる緩減速
    時回生制御手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一
    つに記載のハイブリッド車両。
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