JP2000337187A

JP2000337187A - ハイブリッド駆動装置

Info

Publication number: JP2000337187A
Application number: JP11147121A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Mizuno; 裕水野
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2000-12-05

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】加速性や燃費特性を改善し、かつバッテリの充
電不足を解消する。【解決手段】エンジントルク検知手段、エンジン回転数
検知手段、合力トルク検知手段、合力回転数検知手段及
びモータ出力検知手段を有し、さらにアクセル位置検知
手段と、アクセル位置に対応したモータ出力及びエンジ
ン出力のマップとを有し、さらにアクセル位置検知値に
応じたモータ出力のマップに基づきモータに電力を供給
するとともに、エンジントルク検知値及びエンジン回転
数検知値によりエンジン出力を算出するか、あるいは合
力トルク検知値及び合力回転数検知値から算出した合力
の出力値から、アクセル位置検知値に応じたモータ出力
のマップ値、あるいはモータ出力検知値を差し引くこと
によリエンジン出力を算出し、アクセル位置検知値に応
じたエンジン出力マップ値とエンジン出力算出値との差
に基づき、この差を減少するようにエンジン運転状態可
変手段を制御する制御手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、モータ出力の入
力とエンジン出力の入力とを合力し、この合力を出力す
るハイブリッド駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハイブリッド自動車、自動二輪車等で
は、エンジントルクを検知してモータ出力の制御や遠心
出力制御手段（スロットル弁等）のフィードバック制御
するものがあるが、アクセル位置によりモータ出力とス
ロットル弁開度を制御するだけであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなハイブリッ
ド自動車、自動二輪車等で、アクセル位置によりモータ
出力とスロットル弁開度を制御するだけでは、加速性や
燃費特性を必ずしも最適化できない。また、モータに電
力を供給するバッテリの充電が適切に行なわれないと、
バッテリの充電不足を起こす場合がある。

【０００４】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、加速性や燃費特性を改善することを第１の目的と
する。さらにはバッテリの充電不足を解消することが可
能なハイブリッド駆動装置を提供することを第２の目的
としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するために、この発明は、以下のように構成
した。

【０００６】請求項１に記載の発明は、『モータ出力と
エンジン出力とを合わせて負荷に出力するハイブリッド
駆動装置において、エンジン出力のトルクを検知するエ
ンジントルク検知手段及びエンジン回転数を検知するエ
ンジン回転数検知手段、あるいは合力トルクを検知する
合力トルク検知手段及び合力回転数を検知する合力回転
数検知手段及びモータ出力を検知するモータ出力検知手
段を有し、さらにエンジンのアクセル位置を検知するア
クセル位置検知手段と、アクセル位置に対応したモータ
出力及びエンジン出力のマップとを有し、さらにアクセ
ル位置検知値に応じたモータ出力のマップに基づきモー
タに電力を供給するとともに、エンジントルク検知値及
びエンジン回転数検知値によりエンジン出力を算出する
か、あるいは合力トルク検知値及び合力回転数検知値か
ら算出した合力の出力値から、アクセル位置検知値に応
じたモータ出力のマップ値、あるいはモータ出力検知値
を差し引くことによリエンジン出力を算出し、アクセル
位置検知値に応じたエンジン出力マップ値とエンジン出
力算出値との差に基づき、この差を減少するようにエン
ジン運転状態可変手段を制御する制御手段を有すること
を特徴とするハイブリッド駆動装置。』である。

【０００７】この請求項１に記載の発明によれば、エン
ジン出力のトルクとエンジン回転数を実際に検知し、あ
るいはエンジン出力とモータ出力との合出力のトルク及
び回転数を実際に検知して、エンジン出力を算出し、こ
れに基づき目標エンジン出力との差を小さくするように
フィードバック制御するので、目標エンジン出力を加速
性や燃費特性に優れたものになるように設定することに
より、結果として加速性や燃費特性を改善することがで
きる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、『モータに電力
を供給するバッテリの充電状態検知手段と、エンジン出
力の一部あるいはエンジンから負荷への伝達出力の一部
を利用して発電し、バッテリへ充電電力を供給するバッ
テリ充電手段と、アクセル位置に対応したモータ出力及
びエンジン出力のマップとして、バッテリの充電状態検
知値が所定値以上の時使用する基本出力マップと、バッ
テリの充電状態検知値が所定以下の時使用する第２出力
マップとを有し、第２出力マップにおけるモータ出力値
を０とするか前記基本出力マップにおけるモータ出力値
より小さくし、少なくとも低アクセル位置において、基
本出力マップにおけるエンジン出力値より第２出力マッ
プにおけるエンジン出力値を大きくすることを特徴とす
る請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。』である。

【０００９】この請求項２に記載の発明によれば、バッ
テリ充電状態の検知値が所定値以下の時、少なくとも目
標エンジン出力が小さくされる低アクセル位置におい
て、エンジン出力をより大きくすることになり、負荷へ
出力を供給しつつ確実にバッテリ充電が可能となる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、『バッテリの充
填状態検知値が所定値以下の状態下、バッテリの充填状
態検知値が低い程、同一アクセル位置に対応する第２マ
ップのエンジン出力値を大きくするようにしたことを特
徴とする請求項２に記載のハイブリッド駆動装置。』で
ある。

【００１１】この請求項２に記載の発明によれば、バッ
テリ充填電圧が低い程エンジン出力をより大きくするの
で、より確実にバッテリ充電が可能となる。

【００１２】請求項４に記載の発明は、『前記モータ出
力及びエンジン出力のマップはアクセル位置検知値に加
えエンジン回転数検知値に対応したものとし、モータ出
力のマップ値及びエンジン出力マップ値は、アクセル位
置検知値に加えエンジン回転数検知値に対応して求める
ようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のい
ずれか１項に記載のハイブリッド駆動装置。』である。

【００１３】この請求項４に記載の発明によれば、モー
タ出力のマップ値及びエンジン出力マップ値は、アクセ
ル位置検知値に加えエンジン回転数検知値に対応して求
めるようにしており、より加速性や燃費特性を改善可能
となり、あるいはより確実に充填状態を確かなものとで
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明のハイブリッド駆
動装置の一実施の形態を図面に基づいて説明する。

【００１５】この発明のハイブリッド駆動装置が適用さ
れるハイブリッド自動車、ハイブリッド自動二輪車等の
エンジン及びモータを搭載した電動車両を、図１乃至図
５に示す。

【００１６】図１はハイブリッド自動車を示す概略構成
図である。このハイブリッド自動車１には、ハイブリッ
ド駆動装置２が備えられている。ハイブリッド駆動装置
２は、エンジン３、モータ４、遊星減速器５、コントロ
ーラ６、充電用発電機４Ｂにより充電されるバッテリ７
及びトルクセンサ８を有している。エンジン３の出力、
またはモータ４の出力、あるいは、このエンジン３とモ
ータ４の合成出力が、遊星減速器５により減速して出力
され、この出力により駆動輪８ａを回転させる。エンジ
ン３及びモータ４は、少なくともアクセル位置情報に基
づきコントローラ６により制御される。

【００１７】図２乃至図４はハイブリッド自動二輪車を
示す概略構成図である。このハイブリッド自動二輪車１
１には、ハイブリッド駆動装置１２が備えられている。
ハイブリッド駆動装置１２は、エンジン１３、モータ１
４、遊星減速器１５、コントローラ１６、商用電源ある
いは充電用発電機によりバッテリ１７及びトルクセンサ
１８を有している。エンジン１３の出力、またはモータ
１４の出力、あるいは、このエンジン１３とモータ１４
の合成出力が、遊星減速器１５により減速して出力さ
れ、この出力により後輪１９ａの駆動輪を回転させる。
エンジン１３及びモータ１４は、少なくともアクセル位
置情報に基づきコントローラ１６により制御される。

【００１８】図２の実施の形態では、エンジン１３に充
電用発電機１４Ｂが外付けされ、さらに、遊星減速器１
５及びトルクセンサ１８が内蔵され、後輪１９ａの車軸
ホイールにモータ１４が設けられている。図３の実施の
形態では、エンジン１３とモータ１４が一体に設けら
れ、エンジン１３に遊星減速器１５が内蔵されている。
図４の実施の形態では、エンジン１３に遊星減速器１５
及びトルクセンサ１８が内蔵され、前輪１９ｂの車軸ホ
イールにモータ１４が設けられている。なお、図３に示
すハイブリッド自動二輪車では、主にモータ１４がエン
ジン１２に外付とされるとともに、充填用発電機がエン
ジン１２に内蔵とされる点で図２に示すものと異なる。

【００１９】次に、ハイブリッド駆動装置の実施の形態
を図４乃至図７に示す。

【００２０】図４の実施の形態のハイブリッド駆動装置
３０には、太陽歯車３１と、この太陽歯車３１と同軸上
に配置された冠歯車３２と、この冠歯車３２と太陽歯車
３１との間に配置され連動して回転する複数の遊星歯車
３３と、この複数の遊星歯車３３を軸支する腕３４を有
する遊星歯車機構３５が備えられている。

【００２１】モータ３６の回転出力は傘歯車３６ａ，３
６ｂを介して冠歯車３２に入力され、このモータ３６の
回転出力以外のエンジン３７の回転出力は太陽歯車３１
に入力される。太陽歯車３１の回転により遊星歯車３３
と冠歯車３２が連動して回転し、この冠歯車軸上の出力
軸３８から合力を出力する。腕３４には荷重センサＳ１
が備えられ、この荷重センサＳ１によりモータ回転出力
以外の他の回転出力トルク検知を行ない、この実施の形
態ではエンジン回転出力のトルクを検知するエンジント
ルク検知手段を構成している。

【００２２】このように複数の遊星歯車３３を軸支する
腕３４に荷重センサＳ１を備え、この荷重センサＳ１に
よりモータ入力以外のエンジン３７の出力軸からの他の
入力トルク検知を低コストで高精度に行なうことができ
る。

【００２３】図５の実施の形態のハイブリッド駆動装置
４０には、太陽歯車４１と、この太陽歯車４１と同軸上
に配置された冠歯車４２と、この冠歯車４２と太陽歯車
４１との間に配置され連動して回転する複数の遊星歯車
４３と、この複数の遊星歯車４３を軸支する腕４４を有
する遊星歯車機構４５が備えられている。

【００２４】モータ４６の回転出力は傘歯車４６ａ，４
６ｂを介して冠歯車４２に入力され、モータ４６の回転
出力以外のエンジン４７の回転出力は腕４４に入力され
る。この腕４４により遊星歯車４３を介して太陽歯車４
１と冠歯車４２を連動して回転し、この冠歯車軸上の出
力軸４８から合力を出力する。太陽歯車４１には荷重セ
ンサＳ２が備えられ、この荷重センサＳ２によりモータ
４６からの入力以外の他のエンジン４７の出力軸からの
入力トルク検知を行なう。このように太陽歯車４１に荷
重センサＳ２を備え、この荷重センサＳ２によりモータ
４６からの入力以外のエンジン４７の出力軸からの入力
トルク検知を低コストで高精度に行なうことができる。

【００２５】図６の実施の形態のハイブリッド駆動装置
５０には、太陽歯車５１と、この太陽歯車５１と同軸上
に配置された冠歯車５２と、この冠歯車５２と太陽歯車
５１との間に配置され連動して回転する複数の遊星歯車
５３と、この複数の遊星歯車５３を軸支する腕５４を有
する遊星歯車機構５５が備えられている。

【００２６】モータ５６の回転出力は傘歯車５６ａ，５
６ｂを介して冠歯車５２に入力され、モータ５６の回転
出力以外のエンジン５７の回転出力は冠歯車５２に入力
される。この冠歯車５２の回転により遊星歯車５３と太
陽歯車５１が連動して回転し、この太陽歯車軸上の出力
軸５８から合力を出力する。腕５４には荷重センサＳ３
が備えられ、この荷重センサＳ３により出力軸５８の合
力トルク検知を行なう。この荷重センサＳ３は、合力ト
ルクを検知する合力トルク検知手段を構成する。

【００２７】このように複数の遊星歯車５３を軸支する
腕５４に荷重センサＳ３を備え、この荷重センサＳ３に
より出力軸５８の合力トルク検知を低コストで高精度に
行なうことができる。

【００２８】図７の実施の形態のハイブリッド駆動装置
６０には、太陽歯車６１と、この太陽歯車６１と同軸上
に配置された冠歯車６２と、この冠歯車６２と太陽歯車
６１との間に配置され連動して回転する複数の遊星歯車
６３と、この複数の遊星歯車６３を軸支する腕６４を有
する遊星歯車機構６５が備えられている。モータ６６の
回転出力は傘歯車６６ａ，６６ｂを介して冠歯車６２に
入力し、モータ６６の回転出力以外のエンジン６７の回
転出力は冠歯車６２に入力する。この冠歯車６２により
遊星歯車６３と太陽歯車６１とが連動して回転し、腕６
４上の出力軸６８から合力を出力する。太陽歯車６１に
は荷重センサＳ４が備えられ、この荷重センサＳ４によ
り出力軸６８の合力トルク検知を行なう。この荷重セン
サＳ４は、合力トルクを検知する合力トルク検知手段を
構成する。

【００２９】このように太陽歯車６１に荷重センサＳ４
を備え、この荷重センサＳ４により出力軸６８の合力ト
ルク検知を低コストで高精度に行なうことができる。

【００３０】次に、ハイブリッド駆動装置の具体的実施
の形態を、図８乃至図１１に示す。図８はハイブリッド
駆動装置の断面図、図９は図８のIX-IX線に沿う断面
図、図１０は図８のX-X線に沿う断面図、図１１は図８
のXI-XI線に沿う断面図である。

【００３１】この実施の形態のハイブリッド駆動装置７
０は、エンジン７１、モータ７２、遊星減速器に備えら
れる遊星歯車機構７３及びトルクセンサである荷重セン
サ７４を有している。

【００３２】エンジン７１は、シリンダ７５、ピストン
７６、コンロッド７７及びクランク軸７８を有し、クラ
ンク軸７８は不図示のケーシングに保持される軸受７９
に軸支されている。クランク軸７８の一端部には、フラ
イホイール兼発電機８０が設けられ、他端部には入力軸
８１が接続されている。

【００３３】遊星歯車機構７３は、太陽歯車８２と、こ
の太陽歯車８２と同軸上に配置された冠歯車８３と、こ
の冠歯車８３と太陽歯車８２との間に配置され連動して
回転する複数の遊星歯車８４と、この複数の遊星歯車８
４を軸支するとともに入力軸８１回りに回動自在とされ
る腕８５を有している。

【００３４】モータ７２の回転出力は傘歯車８６ａ，８
６ｂを介して冠歯車８３に入力され、このモータ７２の
回転出力以外のエンジン７１の回転出力は入力軸８１を
介して太陽歯車８２に入力される。太陽歯車８２の回転
により遊星歯車８４と冠歯車８３が連動して回転し、こ
の冠歯車軸上の出力軸８７から合力を出力する。出力軸
８７は、外周を不図示のケーシングに保持される軸受９
５に軸支され、内周を入力軸８１にニードルベアリング
８８を介して支持され、この出力軸８７にはスプロケッ
ト８９が設けられ、スプロケット８９により図示しない
チェーンにより駆動輪を回転させる。

【００３５】腕８５には荷重センサＳが備えられ、この
荷重センサＳによりモータ入力以外の他のエンジン７１
からの入力のトルク検知を行なう。荷重センサＳは、図
示しない励磁コイルにより励磁された磁性体９０の端部
を腕８５のアーム部８５ａの突起８５ａ１に支持し、こ
の腕８５のアーム部８５ａからの荷重による磁性体９０
の透磁率の変化に基づくインダクタンス変化によって荷
重を検出する。このように複数の遊星歯車８４を軸支す
る腕８５からの荷重による磁性体９０の透磁率の変化に
基づくインダクタンス変化によって荷重を検出するか
ら、非接触型の磁気回路のコイルでトルク検知を行なう
ような隙間管理が不要であり、トルク検知を低コストで
高精度に行なうことができる。

【００３６】図４及び図６の実施の形態の荷重センサＳ
１，Ｓ３が、この荷重センサＳと同様に構成される。ま
た、図５及び図７の実施の形態の荷重センサＳ２，Ｓ４
も、この重センサＳと同様に構成され、この場合は図示
しない励磁コイルにより励磁された磁性体９０を太陽歯
車４１，６１に支持し、この太陽歯車４１，６１からの
荷重による磁性体９０の透磁率の変化に基づくインダク
タンス変化によって荷重を検出する。このように太陽歯
車４１，６１からの荷重によ記磁性体９０の透磁率の変
化に基づくインダクタンス変化によって荷重を検出する
から、非接触型の磁気回路のコイルでトルク検知を行な
うような隙間管理が不要であり、トルク検知を低コスト
で高精度に行なうことができる。

【００３７】次に、この荷重センサＳの具体的な実施の
形態を、図１２及び図１３に基づいて詳細に説明する。

【００３８】図１２は荷重センサの基本構成を示す断面
図である。１０１は棒状の磁性体であって、その周囲に
は励磁コイル１０２と検出コイル１０３が巻装されてお
り、これらは磁性材料からなる磁気シールドケース１０
４内に収納されている。励磁コイル１０２と検出コイル
１０３とは電気的に絶縁されている。

【００３９】ここで、磁性体１０１は、鉄系、鉄クロム
系、鉄ニッケル系、鉄コバルト系、純鉄、鉄ケイ素系、
鉄アルミニウム系、パーマロイ材等の磁性材料、軟磁性
材料又は超磁歪材料によって構成されており、これの磁
気シールドケース１０４から上方へ突出する端部には非
磁性材料からなるジョイント１０５が取り付けられてい
る。ジョイント１０５は緩衝材及び磁気遮断材として機
能する。

【００４０】また、励磁コイル１０２には発振回路１０
６が電気的に接続されており、検出コイル１０３には整
流回路１０７、増幅器１０８及び演算手段としてのＣＰ
Ｕ１０９が電気的に接続されている。

【００４１】磁性体１０１は発振回路１０６によって駆
動される励磁コイル１０２によって磁化されており、こ
の磁化された磁性体１０１にジョイント１０５を介して
荷重Ｐが軸方向に作用すると該磁性体１０１に対して圧
縮力が働き、磁歪効果により磁性体１０１の透磁率が減
少してインダクタンス変化が発生し、このインダクタン
ス変化によって励磁コイル１０２の両端の電圧が変化す
ると同時に、検出コイル１０３の両端の電圧Ｖも巻数比
に比例して変化する。なお、磁歪効果は超磁歪材の場合
は数１００〜数１０００ｐｐｍ、その他は数１０ｐｐｍ
以下である。

【００４２】電圧Ｖは整流回路１０７にて整流された後
に増幅器１０８によって増幅され、出力信号としてＣＰ
Ｕ１０９に入力され、ＣＯＵ１０９はこの電圧Ｖに基づ
いて磁性体１０１に作用する荷重Ｐの大きさを算出す
る。

【００４３】この実施の形態では、磁性体１０１と、こ
れを磁化する励磁コイル１０２と、電圧Ｖを検出する検
出コイル１０３及びこれらを磁気的にシールドする磁気
シールドケース１０４等によって構成したため、構造が
単純化して高い強度が得られるとともに、小型軽量化及
びコストダウンが可能となり、取り扱いが容易となって
移動用に適したものとなる。

【００４４】また、この実施の形態に係る荷重センサ
は、磁性体１０１に荷重Ｐを直接作用させて荷重Ｐによ
る磁性体１０１の透磁率の変化に基づくインダクタンス
変化によって荷重Ｐを検出するようにしたため、検出に
変位を伴うことがなく、高いダイレクト感とフィーリン
グ性が得られ、調整が容易でヒステリシスが小さく抑え
られる。特に、磁性体１０１に超磁歪材料を使用した場
合は、検出の出力が大きく取れて有利である。そして、
磁性体１０１と励磁コイル１０２及び検出コイル１０３
で構成される検出部は磁気シールドケース１０４によっ
て磁気的にシールドされているため、検出結果が磁気的
な影響を受けにくく、荷重Ｐを高精度に検出することが
できる。なお、この実施の形態では励磁コイル１０２と
検出コイル１０３を使用したが、単に励磁コイル１０２
のみとし、この励磁コイル１０２の電圧を検出しても良
い。

【００４５】図１３は荷重センサの基本構成を示す他の
実施の形態の断面図であり、この図においては励磁コイ
ル及び信号処理回路の図示を省略している。

【００４６】この実施の形態に係る荷重センサは、２つ
の検出部Ｋ１、Ｋ２を上下に直列に配置し、これらを１
つの非磁性材料から成るケース１１０で覆って構成され
ている。ここで、検出部Ｋ１は磁性体１０６とその周囲
に配された検出コイル１０３及びこれらを収容する磁気
シールドケース１０４を含んで構成され、同様に検出部
Ｋ２も磁性体１１１とその周囲に配された検出コイル１
１３及びこれらを収容する磁気シールドケース１１４を
含んで構成され、磁性体１１１は非磁性材料からなるジ
ョイント１１５によって検出部Ｋ１の磁気シールドケー
ス１０４に連結されている。

【００４７】検出部Ｋ１、Ｋ２の磁性体１０１、１１１
は磁歪定数が互いに異なる材質によって構成されてお
り、ジョイント１０５を介して磁性体１０１に作用する
軸方向の荷重Ｐはジョイント１１５を介して他方の磁性
体１１１にもそのまま作用する。

【００４８】従って、検出部Ｋ１、Ｋ２の各磁性体１０
１、１１１には同じ荷重Ｐがそれぞれ作用するが、これ
らの磁性体１０１、１１１の磁歪定数は互いに異なって
いるため、検出部Ｋ１、Ｋ２におけるインダクタンス変
化に差が生じ、このインダクタンス変化の差によって各
検出コイル１０３、１１３に発生する電圧Ｖ１、Ｖ２も
互いに異なる値を示す。

【００４９】各検出コイル１０３、１１３に発生する電
圧Ｖ１、Ｖ２は環境条件（温度や湿度）等の影響を受け
るが、電圧Ｖ１、Ｖ２等の差（Ｖ１−Ｖ２）を差値出力
△Ｖとして検出することによって環境条件等の影響を受
けることなく荷重Ｐを高精度に検出することができる。

【００５０】この実施の形態においても、前記した実施
の形態と同様の効果が得られるが、高精度であるために
増幅率を大きく取ることが可能となり、磁性体１０１、
１１１として高価な超磁歪材料の代わりに汎用の材料を
使用することができるため、一層のコストダウンを図る
ことができる。

【００５１】この実施の形態においては、検出部Ｋ１、
Ｋ２におけるインダクタンス変化に差を設ける手段とし
て磁性体１０１、１１１として磁歪定数の異なる材料を
使用したが、透磁率が異なる材料を使用しても良く、或
は同じ材料でも熱処理、表面処理（メッキ、漫炭、窒化
処理等）、加工硬化（ショットピーニング等）等の処理
（例えば一方には処理を施し、他方には処理を施さな
い）によって硬度の異なるものを使用してもよい。ま
た、一体化した１つの磁気シールドケース１０４内に磁
性体１０１、１１１と検出コイル１０３、１１３を収納
しても良く、この場合は、より軽量小型化でき、部品点
数も少なくコスト低減が可能となる。

【００５２】次に、ハイブリッド駆動装置の他の具体的
実施の形態を、図１４及び図１５に示す。図１４はハイ
ブリッド駆動装置を備える電動車両のパワーユニット部
の平断面図、図１５は同パワーユニット部の遊星歯車機
構の構成図である。

【００５３】車両のパワーユニット２１０において、２
１１はクランク軸であって、このクランク軸２１１はベ
アリング２１２を介してハウジング２１３に回転自在に
支持されており、そのクランク軸２１１にはモータ入力
以外の他のエンジンやクランクからの踏み力等の入力手
段が取り付けられる。

【００５４】クランク軸２１１上には遊星歯車機構２１
６が設けられており、この遊星歯車機構２１６は、クラ
ンク軸２１１に枢支された太陽歯車２１７と冠歯車２１
８及びこれらの太陽歯車２１７と冠歯車２１８に噛み合
って自転しながら公転する複数の遊星歯車２１９を含ん
で構成されている。

【００５５】太陽歯車２１７の外周にはトルクアーム２
２０が設けられ、図７に示すようにトルクアーム２２０
はその一部から一体に延出するレバー部２２０ａが荷重
センサＳの磁性体９０によってハウジング２１３に固定
されることによって回転が阻止されている。

【００５６】また、冠歯車２１８はクランク軸２１１上
に回転可能に支承された合力の出力軸２２２にリベット
２２３にて取り付けられており、出力軸２２２の内端部
には傘歯車２２２ａが一体に形成され、出力軸２２２の
他端のハウジング２１３外には駆動スプロヶット２２４
が設けられている。

【００５７】さらに、クランク軸２１１にはワンウェイ
クラッチ２２５を介して腕２２６が回転自在に支持され
ており、この腕２２６には各遊星歯車２１９が軸２２７
によって支持されている。

【００５８】他方、図１４において、２２８は補助動力
を発生するモータである。遊星ローラ式減速機２３５及
びワンウェイクラッチ２３６を介してモータ２２８によ
って回転駆動される駆動軸２２９の端部には傘歯車２３
０が設けられており、この傘歯車２３０は合力の出力軸
２２２の内端部に一体に形成された傘歯車２２２ａに噛
合している。

【００５９】クランク軸２１１を回転駆動すると、その
回転はワンウェイクラッチ２２５を介して腕２２６に伝
達されて腕２２６がクランク軸２１１と共に回転駆動さ
れる。ここで、遊星歯車機構２１６の太陽歯車２１７と
トルクアーム２２０は事実上固定されて回転しないた
め、腕２２６が回転駆動されると、腕２２６に支持され
た各遊星歯車２１９は腕２２６と共に太陽歯車２１７の
周りを公転するとともに、軸２２７の周りに自転して冠
歯車２１８を回転駆動するため、冠歯車２１８に設けら
れた合力の出力軸２２２に人力が伝達される。

【００６０】ところで、遊星歯車機構２１６において
は、トルクアーム２２０にはクランク軸２１１に入力さ
れるトルクの大きさに比例した反力が発生し、この反力
によってトルクアーム２２０には応力変化が発生する
が、トルクアーム２２０に支持された荷重センサＳによ
りモータ入力以外の他の入力トルク検知を行なう。この
荷重センサＳは、図１２及び図１３の実施の形態と同様
に構成され、クランク軸２１１に入力される入力トルク
を検出することができる。

【００６１】このようにクランク軸２１１に入力される
入力トルクが検出されると、不図示のコントローラはモ
ータ２２８への供給電流を制御して入力トルクに比例し
た大きさの補助動力を発生させ、この補助動力は駆動軸
２２９と傘歯車２３０，２２２ａを経て合力の出力軸２
２２に伝達される。

【００６２】従って、例えば乗員の人力とモータ２２８
からの補助動力は合力の出力軸２２２によって合力さ
れ、この合力によって出力軸２２２と駆動スプロケット
２２４が回転駆動される。そして、駆動スプロケット２
２４の回転は不図示のチェーンを介して不図示の従動ス
プロケット及び後輪に伝達され、後輪が人力とこれに比
例する大きさの補助動力によって回転駆動されて電動車
両が走行せしめられる。

【００６３】次に、ハイブリッド駆動装置の制御を図１
６乃至図１８に基づいて説明する。図１６はハイブリッ
ド駆動装置の制御を示す概略構成図である。この実施の
形態のハイブリッド駆動装置３００は、エンジン３０
１、モータ３０２、遊星歯車機構３０３及び減速機３０
４を有し、モータ３０２からのモータ出力の入力とエン
ジン３０１からのエンジン出力の入力とを遊星歯車機構
３０３により合力し、この合力出力を減速機３０４によ
り減速して負荷３０５に出力する。この負荷３０５は、
電動車両の前輪または後輪の駆動輪の出力軸である。エ
ンジン３０１にはフライホイール部に発電機３０２Ｂが
設けられており、エンジン回転数が大なる程大きな充填
電圧で下記するバッテリ３４０を充電するようにしてい
る。

【００６４】エンジン３０１には、噴射ポンプ３１０の
駆動で燃料が供給され、またスロットルバルブ３１１の
駆動により空気の吸入量が制御され、点火プラグ３１２
の点火により空気と燃料の混合気が燃焼し、この燃焼に
より所定のエンジン出力が得られる。また、エンジン３
０１の駆動により二酸化炭素、水蒸気、未燃焼分や熱等
が排出される。

【００６５】噴射ポンプ３１０や不図示の噴射インジェ
クタではエンジン制御回路３２０からの制御に基づき燃
料の流量調整や噴射タイミング制御が行なわれる。スロ
ットルバルブ３１１は、エンジン制御回路３２０からの
制御に基づきスロットルアクチュエータ３３０により開
度調整が行なわれ、スロットル位置センサ３３１により
開度を検出し、この開度検出情報がエンジン制御回路３
２０に送られる。一方不図示のアクセルベダルには位置
センサ３３１Ａが設けられてエンジンのアクセル位置を
検知するアクセル位置検知手段を構成している。点火プ
ラグ３１２はエンジン制御回路３２０からの制御に基づ
き点火回路３３２により点火時期調整が行なわれる。

【００６６】エンジン３０１にはクランク位置センサ３
３３が備えられ、クランク位置センサ３３３によりクラ
ンク角、回転速度検出情報がエンジン制御回路３２０に
送られる。このクランク位置センサ３３３は、エンジン
回転数を検知するエンジン回転数検知手段を構成する。

【００６７】モータ３０２はドライバ回路３２４により
制御されるバッテリ３４０からの供給電源により駆動さ
れ、電流検出センサ３３４は前記供給電流を検出し、こ
の電流検出情報がエンジン制御回路３２０に送られる。
また、モータ３０２には回転検出センサ３３５が備えら
れ、回転検出センサ３３５により回転速度検出情報がエ
ンジン制御回路３２０に送られる。なお電流検出センサ
３３４はモータ出力を検知するモータ出力検知手段を構
成している。

【００６８】遊星歯車機構３０３は、図４乃至図１１及
び図１４及び図１５に示すように構成される。また、遊
星歯車機構３０３には荷重センサ３３６、センサアンプ
３３７が備えられ、この荷重センサ３３６及びセンサア
ンプ３３７も同様に図４乃至図１１及び図１４及び図１
５に示すように構成され、具体的には図１２及び図１３
に示すように構成される。荷重センサ３３６は、エンジ
ン出力のトルクを検知するエンジントルク検知手段を構
成する。

【００６９】減速機３０４の出力は回転検出センサ３３
８により検出され、この回転検出センサ３３８からの回
転速度検出情報がエンジン制御回路３２０に送られる。
この回転検出センサ３３８は、合力回転数を検知する合
力回転数検知手段を構成する。

【００７０】また、ハイブリッド駆動装置３００にはバ
ッテリ３４０が備えられ、このバッテリ３４０から電流
がエンジン制御回路３２０に供給されるとともに、電圧
・電流センサ３４１からバッテリ３４０の電圧・電流情
報がエンジン制御回路３２０に送られる。電圧・電流セ
ンサ３４１はモータ３０２に電力を供給するバッテリ３
４０の充電状態検知手段を構成している。

【００７１】エンジン制御回路３２０は制御手段を構成
し、このエンジン制御回路３２０はセンサ信号処理回路
３２１、演算回路３２２、データマップ３２３及びドラ
イブ回路３２４を有する。データマップ３２３はアクセ
ル位置に対応したモータ出力及びエンジン出力のマップ
とを有している。また、アクセル位置に対応したモータ
出力及びエンジン出力のマップとして、図１９に示すバ
ッテリの充電状態検知値が所定値以上の時使用する基本
出力マップと、図２０に示すバッテリの充電状態検知値
が所定以下の時使用する第２出力マップとを有してい
る。

【００７２】演算回路３２２では、充電状態が良好の時
基本出力マップを用い、負荷回転数と所定の関係にある
合力回転数検知値（モータ回転数と一致する場合あるい
はモータ回転数と所定の比率を持つ場合が有る）とアク
セル位置検知値に応じたモータ出力のマップに基づきモ
ータ３０２に電力を供給するとともに、エンジントルク
検知値及びエンジン回転数検知値によりエンジン出力を
算出するか、合力トルク検知値、合力回転数検知値及び
モータ入力検知値によりエンジン出力を算出する算出手
段を有し、アクセル位置検知値に応じたエンジン出力マ
ップ値とエンジン出力算出値との差に基づき、この差を
減少するようにエンジン運転状態可変手段を制御する。

【００７３】また、演算回路３２２では、充電不足の時
には、基本出力マップにおける目標合計出力線より充電
のための増加出力分大きい値を持つ目標エンジン出力線
を持つ第２出力マップを用い、合力回転数検知値とアク
セル位置検知値に応じたエンジン出力値と、上記のよう
に算出するエンジン出力算出値との差に基づき、この差
を減少するようにエンジン運転状態可変手段を制御す
る。

【００７４】ここで、エンジン出力算出値は、荷重セン
サがエンジンの回転出力の回転力を検知するように配置
された実施の形態においては、荷重センサによる検知荷
重に腕の長さを掛けて回転力を算出し、さらにこの算出
回転力（トルク）と、エンジン動力入力部材の回転数と
によりエンジン出力値を算出する。また、荷重センサが
エンジンからの回転入力とモータからの回転入力が合わ
せられた回転力を検知するように配置された実施の形態
においては、荷重センサによる検知荷重に腕の長さを掛
けて回転力を算出し、さらにこの算出回転力（トルク）
と、合力の出力軸の回転数とにより合力出力値を算出
し、この合力出力算出値からモータ出力検知手段による
モータ出力検知値を差し引くことによりエンジン出力値
を算出することができる。

【００７５】センサ信号処理回路３２１には、スロット
ル位置センサ３３１、クランク位置センサ３３３、セン
サアンプ３３７、電流検出センサ３３４、回転検出セン
サ３３５、回転検出センサ３３８及び電圧・電流センサ
３４１等の各センサからの情報が入力され、このセンサ
信号を処理して演算回路３２２へ出力する。演算回路３
２２ではデータマップ３２３に基づき演算処理してエン
ジンの制御信号をドライブ回路３２４へ送り、このドラ
イブ回路３２４を介して点火回路３３２、噴射ポンプ３
１０、不図示の噴射インジェクタ、スロットルアクチュ
エータ３３０及びモータ３０２を制御する。

【００７６】次に、エンジン制御回路３２０によるエン
ジン制御を、図１７乃至図２０に示す。図１７はハイブ
リッド駆動のメインフローチャート、図１８はエンジン
制御のフローチャート、図１９は基本出力マップを示す
図、図２０は第２出力マップを示す図である。

【００７７】図１７において、ステップａ１でメインス
イッチがＯＮされると、起動プログラムが実行される
（ステップｂ１）。起動すると、ステップｃ１でアクセ
ル位置θ及び合力回転数Ｒの検出を行ない、ステップｄ
１でアクセル位置θが所定位置Ａと比較する。アクセル
位置θが所定位置Ａ以下の場合には、ステップｅ１でバ
ッテリ電圧が所定電圧Ｐ以上の場合には、ステップｆ１
で図１９に示す基本出力マップから合力回転数Ｒ及びア
クセル位置に対応するモータ目標出力を読み出し、この
モータ目標出力が得られるようにモータ制御を行なう
（ステップｇ１）。

【００７８】ステップｅ１でバッテリ電圧が所定電圧Ｐ
以下の場合には、ステップｈ１でエンジン始動を行ない
あるいは既にエンジン起動後であればそのままステップ
ｉ１に進み、ステップｉ１で図２０に示す第２出力マッ
プからアクセル位置に対応する充電要時のエンジン目標
出力を読み出し、この充電要時のエンジン目標出力が得
られるようにエンジン制御を行なう（ステップｊ１）。
このように図２０に示す第２出力マップによれば、モー
タは起動されず、負荷駆動用出力にバッテリ充電用出力
を加えた目標エンジン出力位置でエンジン制御するか
ら、所定の出力を負荷に供給しつつバッテリに充電電力
を供給してバッテリの充電を適切に行なうことができバ
ッテリの充電不足が解消される。

【００７９】ステップｄ１でアクセル位置θが所定位置
Ａ以上の場合には、ステップｋ１でバッテリ電圧が所定
電圧Ｐ以上の場合には、ステップｌ１でエンジ始動を行
ないあるいはエンジン起動後であればそのままステップ
ｍ１に進み、図１９に示す基本出力マップからアクセル
位置に対応するモータ目標出力を読み出し（ステップｍ
１）、さらにアクセル位置に対応するエンジン目標出力
を読み出し（ステップｎ１）、前記モータ目標出力が得
られるようにモータ制御を行ない（ステップｏ１）、前
記エンジン目標出力が得られるようにエンジン制御を行
なう（ステップｐ１）。

【００８０】ステップｋ１でバッテリ電圧が所定電圧Ｐ
以下の場合には、ステップｈ１に移行し、エンジン始動
を行ない、ステップｉ１で図２０に示す第２出力マップ
からアクセル位置に対応する充電要時のエンジン目標出
力を読み出し、この充電要時のエンジン目標出力が得ら
れるようにエンジン制御を行なう（ステップｊ１）。

【００８１】このエンジン制御は、図１８に示すよう
に、ステップａ２でエンジン回転数を検知し、ステップ
ｂ２でエンジン回転数の変化率が所定値以上か否かの判
断を行ない、エンジン回転数の変化率が所定値以下の場
合には、ステップｃ２でスロットル開度設定マップを読
み出し、エンジン目標出力が得られるようにエンジン回
転数とエンジン目標出力からスロットル開度を求めスロ
ットル開度設定を行なう。そして、ステップｄ２で点火
時期制御設定マップを読み出しスロットル開度設定値あ
るいはスロットル開度検知値とエンジン回転数から点火
時期を求め、点火時期の設定を行なう。

【００８２】一方、ステップｂ２でエンジン回転数の変
化率が所定値以上の場合には、加速または減速であり、
ステップｄ２へ移行し、点火時期制御設定マップを読み
出し、点火時期の設定を行なう。

【００８３】そして、ステップｄ２で上記した荷重セン
サを使ってエンジン出力の回転力すなわちトルク検知を
行ない、ステップｆ２でエンジン出力の算出を行なう。
ステップｇ２で目標出力がエンジン出力算出値と一致す
るか否かの判断を行ない、目標出力がエンジン出力算出
値より以下の場合にはステップｈ２でスロットル開度を
減少する補正を行ない、さらに燃料供給量を下げる。

【００８４】ステップｇ２で目標出力がエンジン出力算
出値と一致するか否かの判断を行ない、目標出力がエン
ジン出力算出値より以上の場合にはステップｉ２でスロ
ットル開度を増加する補正を行ない、燃料供給量を上げ
る。このように目標出力とエンジン出力算出値との差を
減少するように制御するから、加速性や燃費特性を改善
し、あるいはさらにバッテリの充電不足を解消すること
が可能である。

【００８５】以上のように、バッテリ充電をエンジンで
直接駆動、あるいはエンジンから負荷への動力伝達系か
ら駆動して発電機で実施する場合には、エンジン出力の
一部が充電電力として消費されてしまうが、目標エンジ
ン出力を大きくするので負荷に伝達する出力を確保する
ことができる。

【００８６】なお、バッテリ充電を商用電源のみで実施
する場合には、図１７のステップｉ１にて使用する第２
の出力マップの充填時の目標エンジン出力は、Ｐ２とな
りモータは全運転域で停止させるとともに、充電要の警
告灯を点灯するようにする。

【００８７】

【発明の効果】前記したように、請求項１に記載の発明
では、エンジン出力のトルクとエンジン回転数を実際に
検知し、あるいはエンジン出力とモータ出力との合出力
のトルク及び回転数を実際に検知して、エンジン出力を
算出し、これに基づき目標エンジン出力との差を小さく
するようにフィードバック制御するので、目標エンジン
出力を加速性や燃費特性に優れたものになるように設定
することにより、結果として加速性や燃費特性を改善す
ることができる。

【００８８】請求項２に記載の発明では、バッテリ充電
状態の検知値が所定値以下の時、少なくとも目標エンジ
ン出力が小さくされる低アクセル位置において、エンジ
ン出力をより大きくすることになり、負荷へ出力を供給
しつつ確実にバッテリ充電が可能となる。

【００８９】請求項３に記載の発明では、バッテリ充填
電圧が低い程エンジン出力をより大きくするので、より
確実にバッテリ充電が可能となる。

【００９０】請求項４に記載の発明では、モータ出力の
マップ値及びエンジン出力マップ値は、アクセル位置検
知値に加えエンジン回転数検知値に対応して求めるよう
にしており、より加速性や燃費特性を改善可能となり、
あるいはより確実に充填状態を確かなものとできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハイブリッド自動車を示す概略構成図である。

【図２】ハイブリッド自動二輪車を示す概略構成図であ
る。

【図３】ハイブリッド自動二輪車を示す他の概略構成図
である。

【図４】ハイブリッド駆動装置の実施の形態を示す図で
ある。

【図５】ハイブリッド駆動装置の実施の形態を示す図で
ある。

【図６】ハイブリッド駆動装置の実施の形態を示す図で
ある。

【図７】ハイブリッド駆動装置の実施の形態を示す図で
ある。

【図８】ハイブリッド駆動装置の断面図である。

【図９】図１０のXI-XI線に沿う断面図である。

【図１０】図１０のXII-XII線に沿う断面図である。

【図１１】図１０のXIII-XIII線に沿う断面図である。

【図１２】荷重センサの構成を示す図である。

【図１３】荷重センサの他の実施の形態の構成を示す図
である。

【図１４】ハイブリッド駆動装置を備える電動車両のパ
ワーユニット部の平断面図である。

【図１５】パワーユニット部の遊星歯車機構の構成図で
ある。

【図１６】ハイブリッド駆動装置の制御を示す概略構成
図である。

【図１７】ハイブリッド駆動のメインフローチャートで
ある。

【図１８】エンジン制御のフローチャートである。

【図１９】基本出力マップを示す図である。

【図２０】第２出力マップを示す図である。

【符号の説明】

３００ハイブリッド駆動装置３０１エンジン３０２モータ３０３遊星歯車機構３０４減速器３０５負荷３１０噴射ポンプ３１１スロットルバルブ３１２点火プラグ３２０エンジン制御回路３３０スロットルアクチュエータ３３１スロットル位置センサ３３２点火回路３３３クランク位置センサ３３４電流検出センサ３３５回転検出センサ３３６荷重センサ３３８回転検出センサ３４０バッテリ３４１電圧・電流センサ

フロントページの続きＦターム(参考） 3G093 AA07 BA18 BA19 DA01 DA06 DB19 EA01 EA13 EB09 EC02 FA10 FA11 5H115 PA12 PG04 PI16 PI22 PI29 PU01 PU24 PU25 QN02 RB08 RE03 RE05 RE07 SE03 SE05 TB01 TE02 TE03 TE05 TI01 TO04 TO10 TO12 TO21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータ出力とエンジン出力とを合わせて負
荷に出力するハイブリッド駆動装置において、エンジン
出力のトルクを検知するエンジントルク検知手段及びエ
ンジン回転数を検知するエンジン回転数検知手段、ある
いは合力トルクを検知する合力トルク検知手段及び合力
回転数を検知する合力回転数検知手段及びモータ出力を
検知するモータ出力検知手段を有し、さらにエンジンの
アクセル位置を検知するアクセル位置検知手段と、アク
セル位置に対応したモータ出力及びエンジン出力のマッ
プとを有し、さらにアクセル位置検知値に応じたモータ
出力のマップに基づきモータに電力を供給するととも
に、エンジントルク検知値及びエンジン回転数検知値に
よりエンジン出力を算出するか、あるいは合力トルク検
知値及び合力回転数検知値から算出した合力の出力値か
ら、アクセル位置検知値に応じたモータ出力のマップ
値、あるいはモータ出力検知値を差し引くことによリエ
ンジン出力を算出し、アクセル位置検知値に応じたエン
ジン出力マップ値とエンジン出力算出値との差に基づ
き、この差を減少するようにエンジン運転状態可変手段
を制御する制御手段を有することを特徴とするハイブリ
ッド駆動装置。
【請求項２】モータに電力を供給するバッテリの充電状
態検知手段と、エンジン出力の一部あるいはエンジンか
ら負荷への伝達出力の一部を利用して発電し、バッテリ
へ充電電力を供給するバッテリ充電手段と、アクセル位
置に対応したモータ出力及びエンジン出力のマップとし
て、バッテリの充電状態検知値が所定値以上の時使用す
る基本出力マップと、バッテリの充電状態検知値が所定
以下の時使用する第２出力マップとを有し、第２出力マ
ップにおけるモータ出力値を０とするか前記基本出力マ
ップにおけるモータ出力値より小さくし、少なくとも低
アクセル位置において、基本出力マップにおけるエンジ
ン出力値より第２出力マップにおけるエンジン出力値を
大きくすることを特徴とする請求項１に記載のハイブリ
ッド駆動装置。
【請求項３】バッテリの充填状態検知値が所定値以下の
状態下、バッテリの充填状態検知値が低い程、同一アク
セル位置に対応する第２マップのエンジン出力値を大き
くするようにしたことを特徴とする請求項２に記載のハ
イブリッド駆動装置。
【請求項４】前記モータ出力及びエンジン出力のマップ
はアクセル位置検知値に加えエンジン回転数検知値に対
応したものとし、モータ出力のマップ値及びエンジン出
力マップ値は、アクセル位置検知値に加えエンジン回転
数検知値に対応して求めるようにしたことを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のハイブリ
ッド駆動装置。