JP2001287553A - パラレルハイブリッド車両 - Google Patents

パラレルハイブリッド車両

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JP2001287553A JP2000105327A JP2000105327A JP2001287553A JP 2001287553 A JP2001287553 A JP 2001287553A JP 2000105327 A JP2000105327 A JP 2000105327A JP 2000105327 A JP2000105327 A JP 2000105327A JP 2001287553 A JP2001287553 A JP 2001287553A
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generator
electromagnetic
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁式ツーウエイクラッチを用いることにより
直結クラッチの応答性を高めて特に回生効率を高めると
共に、軸線方向の長さを短縮し、レイアウトの自由度を
高める。 【解決手段】モータ／発電機２と遊星歯車機構２１との
間に電磁式ツーウエイクラッチ３６を配置する。遊星歯
車機構２１のサンギヤＳをモータ／発電機２に連結し、
リングギヤＲをエンジン１に連結し、ピニオンキャリア
Ｃを変速装置４の入力側に連結すると共に、サンギヤＳ
を電磁式ツーウエイクラッチ３６の内輪３７に、ピニオ
ンキャリアＣを外輪３８に連結する。電磁式ツーウエイ
クラッチ３６は、トランスミッションケース２４に結合
される隔壁２３の縮径部内に配設して、内部とモータ／
発電機２とをシールする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンと、発電
機を兼ねる電動機とを有し、これらの出力トルクを、遊
星歯車機構からなるトルク合成機構を介して変速装置に
伝達することにより、エンジン及び電動機の何れか一方
又は双方で走行駆動力を得るようにしたパラレルハイブ
リッド車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のパラレルハイブリッド車両として
は、例えば特開平１０−３０４５１３号公報に記載され
るものがある。この従来例に記載されるものは、エンジ
ンの出力トルクと、電動発電機の出力トルクとを、遊星
歯車機構からなるトルク合成機構によって合成し、それ
を変速装置を介して駆動輪に伝達する。このパラレルハ
イブリッド車両では、例えば発進加速は、低回転で出力
トルクが大きい電動発電機を電動機として用いて行い、
その後、前述のように電動発電機の出力トルクとエンジ
ンの出力トルクとを合成して用い、更に高速領域になる
と、電動発電機をオフとし、エンジンの出力トルクだけ
で走行する。このようなパラレルハイブリッド車両で
は、電動発電機の回転数がエンジンの回転数に到達した
ら、両者、より具体的には両者に連結されている遊星歯
車機構の各要素を直結クラッチで直結し、出力トルク制
御の応答性を高めるようにしている。また、車両減速時
には、路面反力トルクで電動発電機を回転させ、当該電
動発電機を発電機として機能させることで電力を蓄え
る、所謂回生作動させるが、この場合にはエンジンと電
動発電機とが直結されていると、エンジンブレーキによ
って回生効率が低下するため、直結クラッチを解放す
る。ちなみに、従来の直結クラッチは、油圧クラッチで
構成されるものが殆どである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のパラレルハイブリッド車両で、直結クラッチに使用
される油圧クラッチは一般的に締結解放の応答性がよく
ないので、特に電動発電機を回生作動させるときの直結
クラッチ解放に時間を要し、回生作動が開始されるま
で、エネルギを回収できず、回生効率がよくない。ま
た、油圧クラッチは、例えば複数のフリクションプレー
トを軸線方向に並べて配設しなければならないことか
ら、軸線方向の長さを短縮できない。また、油圧クラッ
チは、例えばピストンを作動させるための油路を構成し
なければならないなど、レイアウトの制限が大きい。
【０００４】本発明は、上記従来例の未解決の課題に着
目してなされたものであり、締結解放の応答性に優れる
電磁式ツーウエイクラッチを用いることにより、特に回
生作動時の回生効率がよく、また軸線方向の長さを短縮
することができたり、レイアウトの自由度が大きいパラ
レルハイブリッド車両を提供することを目的とするもの
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１に係るパラレルハイブリッド
車両は、エンジンと、発電機及び電動機の両機能を備え
た電動発電機と、変速装置と、遊星歯車機構により前記
エンジンの出力トルク及び電動発電機の出力トルクを合
成して出力するトルク合成機構と、前記電動発電機の出
力トルク及び回転状態を制御する制御手段とを備えたパ
ラレルハイブリッド車両において、前記遊星歯車機構の
各要素間の締結解放を選択的に制御する電磁式ツーウエ
イクラッチ機構を備えたことを特徴とするものである。
【０００６】なお、電磁式ツーウエイクラッチとは、例
えばローラ等の転動体を挟んで配設される内輪又は外輪
の何れか一方の転動面にカム面が形成されており、他方
の転動面は円筒面となっていて、電磁石を励磁して、そ
のカム面が形成された内輪又は外輪と保持器とを一体化
すると、転動体はカム面と円筒面との間に挟まり、内輪
と外輪とが一体回転し、一方、電磁石を非励磁状態、即
ちオフとすると、保持器はスプリング力によりカム面が
形成されている内輪又は外輪と一体で回転するので、転
動体はカム面と円筒面の中立位置に置かれ、外輪と内輪
とが相対回転できるように構成されたものである。つま
り、転動体がカム面と円筒面との間に挟まって内輪と外
輪とが締結されている状態がツーウエイクラッチの締結
状態であり、転動体がカム面の形成された内輪又は外輪
と一体となり、残りの外輪又は内輪が自在に相対回転で
きる状態が解放状態になる。
【０００７】また、本発明のうち請求項２に係るパラレ
ルハイブリッド車両は、前記請求項１の発明において、
前記トルク合成機構の遊星歯車機構と電動発電機とを、
前記変速装置に結合する隔壁で区画し、その隔壁の電動
発電機側端部を縮径させ、前記電磁式ツーウエイクラッ
チの電磁石を、その隔壁の縮径部の内側に配置したこと
を特徴とするものである。
【０００８】また、本発明のうち請求項３に係るパラレ
ルハイブリッド車両は、前記請求項２の発明において、
前記トルク合成機構の遊星歯車機構のサンギヤを前記電
動発電機に連結し、リングギヤをエンジンに連結し、ピ
ニオンキャリアを変速装置に連結すると共に、前記電磁
式ツーウエイクラッチで前記遊星歯車機構のサンギヤと
ピニオンキャリアとを締結解放するように構成したこと
を特徴とするものである。
【０００９】また、本発明のうち請求項４に係るパラレ
ルハイブリッド車両は、前記請求項１乃至３の発明にお
いて、前記制御手段は、前記電磁式ツーウエイクラッチ
を締結状態から解放状態に移行するときに、当該電磁式
ツーウエイクラッチの電磁石を非励磁状態とし、且つそ
のときのエンジンの回転数より回転数が大きくなるよう
に前記電動発電機の出力トルクを制御することを特徴と
するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明のパラレルハイブリ
ッド車両駆動装置の実施の形態を図面に基づいて説明す
る。図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であ
り、エンジン１及び発電機及び電動機として作用する電
気的回転駆動源としての３相誘導モータ／発電機で構成
される交流式のモータ／発電機（電動発電機）２の出力
側が、夫々、トルク合成機構である差動装置３の入力側
に連結され、この差動装置３の出力側がトルクコンバー
タ等の発進装置を搭載していない変速装置４の入力側に
接続され、変速装置４の出力側が図示しない終減速装置
等を介して駆動輪５に連結されている。ちなみに、この
実施形態では、前記差動装置３と変速装置４との間に、
オイルポンプ１３が配設されており、このオイルポンプ
１３で創成される流体圧が変速装置４の制御に用いられ
る。なお、オイルポンプは専用の駆動モータで駆動して
もよい。
【００１１】ここで、エンジン１はエンジン用コントロ
ーラＥＣによって制御され、モータ／発電機２は、例え
ば図２に示すステータ２Ｓとロータ２Ｒとを有し、充電
可能なバッテリやコンデンサで構成される蓄電装置６に
接続されたモータ／発電機駆動回路７によって駆動制御
される。モータ／発電機駆動回路７は、蓄電装置６に接
続されたチョッパ７ａと、このチョッパ７ａとモータ／
発電機２との間に接続された例えば６つのサイリスタを
有し直流を３相交流に変換するインバータ７ｂとで構成
され、チョッパ７ａに後述するモータ／発電機用コント
ローラ１２からのデューティ制御信号ＤＳが入力される
ことにより、このデューティ制御信号ＤＳに応じたデュ
ーティ比のチョッパ信号をインバータ７ｂに出力する。
このインバータ７ｂは、図示しないモータ／発電機２の
ロータの回転位置を検出する位置センサの回転位置検出
信号に基づいて、モータ／発電機２の正回転時には電動
機として作用させ、逆回転時には発電機として作用させ
るように、その回転に同期した周波数で駆動する３相交
流を形成するように、例えば前記各サイリスタのゲート
制御信号を形成する。ちなみに、モータ／発電機２はエ
ンジン１同様、車両を駆動するためにも用いられるの
で、車両を駆動する側への回転方向を正回転とし、その
逆方向への回転方向を逆回転と定義する。
【００１２】また、差動装置３は、図２、図３に示すよ
うに、トルク合成機構として遊星歯車機構２１を備えて
構成されている。この遊星歯車機構２１は、エンジン１
とモータ／発電機との間で差動機能を発現しながらトル
ク合成機構をなすものである。そして、サンギヤＳと、
その外周側に等角間隔で噛合する複数のピニオンＰと、
各ピニオンＰを連結するピニオンキャリアＣと、ピニオ
ンＰの外側に噛合するリングギヤＲとを備え、この遊星
歯車機構２１のリングギヤＲがドライブシャフト２０を
介してエンジン１（図ではＥＮＧ）に連結され、同じく
遊星歯車機構２１のサンギヤＳがモータ／発電機２のロ
ータ２Ｒに連結され、同じく遊星歯車機構２１のピニオ
ンキャリアＣが入力シャフト２２を介して変速装置４
（図ではＴ／Ｍ）の入力側に連結されている。
【００１３】前記モータ／発電機２と遊星歯車機構２１
とは、トランスミッションケース２４に結合された隔壁
２３で区画されている。これは、一般にモータ／発電機
２は乾室、遊星歯車機構２１は湿室で使用するためであ
り、前記サンギヤＳとモータ／発電機２とを連結する円
筒部２５と、前記隔壁２３との間にはシール部材２６が
介装されている。前記隔壁２３は、前記シール部材２６
側、つまりモータ／発電機２側が次第に縮径されてお
り、この縮径部内に電磁式ツーウエイクラッチ３６が介
装されている。この電磁式ツーウエイクラッチ３６は、
前記遊星歯車機構２１のサンギヤＳと前記円筒部２５と
の間に形成された内輪３７と、前記ピニオンキャリアＣ
から延設された外輪３８と、この外輪の外周に固定され
たロータ３６ｂと、転動体として両者の間に介装された
複数のローラ３９と、このローラ３９を保持する保持器
４０（図４参照）と、保持器４０と軸方向にスライド可
能で且つ相対回転不能に連結され、前記外輪３８の外側
に延設されたアーマチャ４１と、前記外輪３８の外側位
置で、前記ロータ３６ｂに対して相対回転可能となるよ
うに配設された電磁石３６ａとを備えて構成される。
【００１４】この電磁式ツーウエイクラッチ３６は、前
記外輪３８の内周面は円筒面となっているが、内輪３７
の外周面は八角形断面になっていて、その各面がカム面
を構成する。この電磁式ツーウエイクラッチ３６におい
て、前記電磁石３６ａをオフ状態、つまり非励磁状態と
すると、図４に示すように、例えば前記ローラ３９がカ
ム面に対して中央の中立位置に位置するように、図示し
ないバネによって保持器が配置され、ローラ３９と外輪
との間に隙間が生じ、外輪３８と内輪３７とが自在に回
転することができるフリーな状態となる。一方、電磁石
３６ａをＯＮ状態とする、つまり励磁状態とすると、磁
力によりロータ３６ｂがアーマチャ４１に圧接し、外輪
３８と保持器４０とが回転方向固定される。これにより
例えば図５に示すように、保持器４０によってローラ３
９が楔空間の一方に片寄り、ローラ３９が外輪３８の円
筒面と内輪３７のカム面との間に噛み込み、内輪３７，
外輪３８，ローラ３９が一体となって回転する。しか
も、ローラ３９が外輪３８の円筒面と内輪３７のカム面
との間に挟まると、その楔効果で容易には外れなくな
り、結果的に逆方向にも一体に回転される状態になる。
【００１５】ちなみに、この電磁式ツーウエイクラッチ
３６の電磁石を前記隔壁２３の縮径部内に配設したた
め、当該電磁石３６ａの電力線４３は、前記モータ／発
電機２の電力線２ａの近傍になり、配索が容易である。
また、前述のように、電磁式ツーウエイクラッチ３６は
フリクションプレートを軸線方向に配設する必要がない
ので、軸線方向の長さを短縮することができるのに合わ
せて、前記隔壁２３の縮径部内に配設したことにより、
電磁式ツーウエイクラッチ３６をモータ／発電機２に接
近させることができ、より一層、軸線方向の長さを短縮
することができる。更に、本実施形態では、前記遊星歯
車機構２１のサンギヤＳに内輪３７を延設し、ピニオン
キャリアＣに外輪３８を延設し、両者をローラ３９で締
結解放する構成としたため、電磁式ツーウエイクラッチ
３６そのものを遊星歯車機構２１に接近させることがで
き、このことによっても軸線方向の長さを短縮すること
ができる。
【００１６】なお、前記電磁式ツーウエイクラッチ３６
の電磁石３６ａへの電磁式ツーウエイクラッチ制御信号
ＣＳが高レベルにあるとき、当該電磁石３６ａは励磁さ
れ、つまりＯＮ状態となり、低レベルにあるとき、当該
電磁石３６ａは非励磁状態、つまりＯＦＦ状態となる。
また、この電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳは、
前記低レベルと高レベルとの間で無段階に調整可能であ
る（実質的にはディジタル化される）。
【００１７】また、本実施形態では、エンジン１内での
爆発振動を抑制するために、本実施形態では、エンジン
１の出力側にダンパー１７を介装している。さらに、変
速装置４は、変速装置用コントローラＴＣによって車速
とスロットル開度とをもとに予め設定された変速制御マ
ップを参照して決定された例えば第１速〜第４速の変速
比に制御される。ちなみに、この変速装置４は、後述す
るモータ／発電機用コントローラ１２と相互通信を行っ
ている。
【００１８】また、エンジン１及びモータ／発電機２に
は、その出力軸の回転数を検出するエンジン回転数セン
サ８及びモータ／発電機回転数センサ９が設けられてい
ると共に、図示しないセレクトレバーで選択されたレン
ジに応じたレンジ信号を出力するインヒビタースイッチ
１０及びアクセルペダルの踏込みに応じたスロットル開
度を検出するスロットル開度センサ１１及びブレーキペ
ダルの踏込みを検出するブレーキスイッチ１５が設けら
れ、これら回転数センサ８及び９の回転数検出値ＮE 及
びＮM/G とインヒビタースイッチ１０のレンジ信号ＲＳ
及びスロットル開度センサ１１のスロットル開度検出値
ＴＨ及びブレーキスイッチ１５のブレーキペダル踏込み
状態等がモータ／発電機２及び電磁式ツーウエイクラッ
チ３６を制御するモータ／発電機用コントローラ１２に
供給される。また、前記モータ／発電機用コントローラ
１２は、前記変速装置用コントローラＴＣと相互通信を
行い、例えば変速装置４のギヤ比（変速段）等の情報
を、変速装置信号ＴＳとして入力するように構成されて
いる。また、このモータ／発電機用コントローラ１２
は、前記エンジン用コントローラＥＣとも相互通信を行
い、例えばエンジン１の爆発等の情報を、エンジン信号
ＥＳとして入力するように構成されている。なお、前記
モータ／発電機回転数センサ９では、モータ／発電機２
の正回転、逆回転も検出することができる。
【００１９】前記モータ／発電機用コントローラ１２
は、少なくとも入力側インタフェース回路１２ａ、演算
処理装置１２ｂ、記憶装置１２ｃ及び出力側インタフェ
ース回路１２ｄを有するマイクロコンピュータ１２ｅで
構成されている。入力側インタフェース回路１２ａに
は、エンジン回転数センサ８のエンジン回転数検出値Ｎ
E 、モータ／発電機回転数センサ９のモータ／発電機回
転数検出値ＮM/G 、インヒビタースイッチ１０のレンジ
信号ＲＳ、スロットル開度センサ１１のスロットル開度
検出値ＴＨ、ブレーキスイッチ１５のブレーキペダル踏
込み状態、エンジン用コントローラＥＣのエンジン信号
ＥＳ及び前記変速装置用コントローラＴＣの変速装置信
号ＴＳが入力されている。
【００２０】演算処理装置１２ｂは、例えばキースイッ
チ（図示せず）がオン状態となって所定の電源が投入さ
れることにより作動状態となり、先ず初期化を行って、
モータ／発電機２への駆動デューティ制御信号ＭＳ及び
発電デューティ制御信号ＧＳをオフ状態とすると共に、
電磁式ツーウエイクラッチ３６へのクラッチ制御信号Ｃ
Ｓもオフ状態とし、その後、発進加速時や減速時にエン
ジン回転数検出値ＮE、モータ／発電機回転数検出値Ｎ
M/G 、レンジ信号ＲＳ及びスロットル開度検出値ＴＨ等
に基づいてモータ／発電機２及び電磁式ツーウエイクラ
ッチ３６を制御する。
【００２１】記憶装置１２ｃは、演算処理装置１２ｂの
演算処理に必要な処理プログラムを予め記憶していると
共に、演算処理装置１２ｂの演算過程で必要な各種デー
タを記憶する。出力側インタフェース回路１２ｄは、演
算処理装置１２ｂの演算結果である駆動デューティ制御
信号ＭＳ及び発電デューティ制御信号ＧＳと電磁式ツー
ウエイクラッチ制御信号ＣＳとをモータ／発電機駆動回
路７及び電磁石３６ａに供給する。ちなみに、前記モー
タ／発電機２では、逆起電圧を利用することにより、車
両に制動力を付与することも可能である。このモータ／
発電機２の制動トルク増加制御は、モータ／発電機２が
発電機として作用しているときにはモータ／発電機駆動
回路７のチョッパ７ａに供給するデューティ制御信号Ｄ
Ｓのデューティ比を大きくして発生する逆起電圧を増加
させることにより制動トルクを増加させる。また、モー
タ／発電機２が電動機として作用しているときには、デ
ューティ制御信号ＤＳのデューティ比を小さくして駆動
トルクを減少させることにより制動トルクを増加させ
る。また、モータ／発電機２の制動トルク減少制御は、
上記とは逆に、モータ／発電機２が発電機として作用し
ているときには、デューティ制御信号ＤＳのデューティ
比を小さくして発生する逆起電力を減少させることによ
り制動トルクを減少させ、モータ／発電機２が電動機と
して作用しているときには、デューティ制御信号ＤＳの
デューティ比を大きくして駆動トルクを増加させること
により制動トルクを減少させる。
【００２２】次に、前記モータ／発電機用コントローラ
１２内で行われる数ある演算処理のうちから、車両減速
時に行われる演算処理について、図６のフローチャート
を伴って説明する。この演算処理は、前記モータ／発電
機用コントローラ１２内の演算処理装置１２ｂで、所定
制御時間ΔＴ毎のタイマ割込によって行われる。また、
このフローチャートでは特に通信のステップを設けてい
ないが、必要な情報やプログラムは随時入力インターフ
ェース１２ａを介して外部や記憶装置１２ｃから読込ま
れ、演算処理中の情報は随時記憶装置１２ｃに記憶され
る。
【００２３】この演算処理では、まずステップＳ１で、
同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記
スロットル開度センサ１１で検出されたスロットル開度
ＴＨ、ブレーキスイッチ１５のブレーキペダル踏込み状
態、インヒビタースイッチ１０のレンジ信号ＲＳ、エン
ジン回転数センサ８で検出されたエンジン回転数ＮE、
モータ／発電機回転数センサ９で検出されたモータ／発
電機回転数ＮM/G を読込む。
【００２４】次にステップＳ２に移行して、同ステップ
内で行われる個別の演算処理に従って、前記変速装置用
コントローラＴＣから車速ＶSP、及び現在の変速比（変
速段）を読込む。次にステップＳ３に移行して、同ステ
ップ内で行われる個別の演算処理に従って、現在行って
いる制御が後述するステップＳ６で判定された減速制御
中であるか否かを判定し、減速制御中である場合にはス
テップＳ４に移行し、そうでない場合にはステップＳ５
に移行する。
【００２５】前記ステップＳ５では、同ステップ内で行
われる個別の演算処理に従って、例えばスロットル開度
ＴＨが“０”で、ブレーキペダルが踏込まれていると
か、レンジ信号ＲＳがエンジンブレーキレンジが選択さ
れているといった内容から、車両が駆動状態から減速状
態に移行したか否かを判定し、車両が減速状態に移行し
た場合にはステップＳ６に移行し、そうでない場合には
メインプログラムに復帰する。
【００２６】前記ステップＳ６では、同ステップ内で行
われる個別の演算処理に従って、現在開始すべき制御が
減速制御であると判定してからステップＳ７に移行す
る。一方、前記ステップＳ４では、同ステップ内で行わ
れる個別の演算処理に従って、例えばスロットル開度Ｔ
Ｈが“０”でなく、車両加速度ＧX が加速方向に作用し
ているとか、レンジ信号ＲＳがエンジンブレーキレンジ
以外の走行レンジで、変速装置信号ＴＳによりエンジン
ブレーキ作動用のクラッチやブレーキが作動していない
といった内容から、車両が減速状態から駆動状態に移行
したか否かを判定し、車両が駆動状態に移行した場合に
はステップＳ１３に移行し、そうでない場合には前記ス
テップＳ７に移行する。
【００２７】前記ステップＳ７では、同ステップ内で行
われる個別の演算処理に従って、後述するステップＳ１
０によって現在モータ／発電機２を正トルク制御してい
るか否かを判定し、モータ／発電機正トルク制御中であ
る場合にはステップＳ８に移行し、そうでない場合には
ステップＳ９に移行する。前記ステップＳ９では、同ス
テップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記電磁
式ツーウエイクラッチ３６の制御信号ＣＳをＯＦＦ状
態、つまり当該電磁式ツーウエイクラッチ３６の電磁石
３６ａを非励磁状態としてからステップＳ１０に移行す
る。
【００２８】前記ステップＳ１０では、同ステップ内で
行われる個別の演算処理に従って、前記モータ／発電機
２の出力トルクが正方向になるように制御を行ってから
前記ステップＳ８に移行する。具体的には、この時点で
のエンジン回転数ＮE をモータ／発電機回転数ＮM/G が
上回るようにモータ／発電機２のトルク制御を行う。前
記ステップＳ８では、前記ステップＳ１で読込んだモー
タ／発電機回転数Ｎ M/G がエンジン回転数ＮE より大き
いか否かを判定し、モータ／発電機回転数Ｎ M/G がエン
ジン回転数ＮE より大きい場合にはステップＳ１２に移
行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰す
る。
【００２９】前記ステップＳ１２では、同ステップ内で
行われる個別の演算処理に従って、前記ステップＳ１０
で行っていたモータ／発電機２の正トルク制御を終了し
てから前記ステップＳ１３に移行する。前記ステップＳ
１３では、前記ステップＳ６で開始した減速制御を終了
してからメインプログラムに復帰する。
【００３０】前記図６の演算処理によれば、車両が駆動
状態を継続しているときには、前記ステップＳ３からス
テップＳ５を経てメインプログラムに復帰するフローが
繰り返されるだけであるが、車両が駆動状態から減速状
態に移行した最初の制御時刻で、前記ステップＳ５から
ステップＳ６に移行して減速制御開始を判定する。次い
でステップＳ７でモータ／発電機正トルク制御中である
か否かを判定するが、この時点ではモータ／発電機正ト
ルク制御中でないため、ステップＳ９に移行し、ここで
電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳをＯＦＦ状態と
する。例えば、後述するように前記モータ／発電機回転
数ＮM/G がエンジン回転数ＮE を越えるような場合に
は、一般的にモータ／発電機２とエンジン１とを直結す
る、つまり電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳはＯ
Ｎ状態であるのであるが、例えば発進加速中でモータ／
発電機回転数ＮM/G がエンジン回転数ＮE 以下であるよ
うな場合には、モータ／発電機２とエンジン１とを直結
していないという場合もあるので、改めて電磁式ツーウ
エイクラッチ制御信号ＣＳをＯＦＦ状態とする。
【００３１】次に、ステップＳ１０に移行して、モータ
／発電機回転数ＮM/G がエンジン回転数ＮE を上回るよ
うに、モータ／発電機２の出力トルクを正方向に制御す
る。従って、それ以前にモータ／発電機２の出力トルク
が負の方向であって、前記電磁式ツーウエイクラッチ３
６のローラ３９が内輪３７のカム面と外輪３８の円筒面
との間に挟まり、楔効果で外れなかったとしても、この
時点では電磁石３６ａが非励磁状態であり、従って保持
器４０と外輪３８とは一体化していないので、モータ／
発電機２の出力トルクが正方向に与えられれば、その力
でローラ３９が内輪３７のカム面と外輪３８の円筒面と
の間から外れ、図示しない戻しバネにより保持器４０は
ローラ３９が噛み合わない中立位置に付勢され、自在な
状態となりうる。
【００３２】この電磁式ツーウエイクラッチ３６のロー
ラ３９の自在な状態は、出力トルクを正方向に制御され
ているモータ／発電機２の回転数ＮM/G がエンジン回転
数Ｎ E を僅かに上回ることで判定されるので、前記図６
の演算処理のステップＳ８でモータ／発電機回転数Ｎ
M/G がエンジン回転数ＮE より大きくなったと判定され
たら、次のステップＳ１２では、もはやモータ／発電機
２の出力トルクを正方向に制御する必要はなく、ここで
モータ／発電機正トルク制御を終了し、次のステップＳ
１３で減速移行時の初期に行う本プログラムを終了して
からメインプログラムに復帰する。また、この減速制御
中に駆動状態に移行した場合にも、前記ステップＳ４か
らステップＳ１３に移行し、本プログラムを終了してか
らメインプログラムに復帰する。
【００３３】次に、前記図６の演算処理の具体的な作用
について説明する。なお、図中、遊星歯車機構に入って
くるトルク（正トルク）を黒塗りの矢印で示し、でてゆ
くトルク（負トルク）を白抜きの矢印で示す。図７は、
駆動状態にある車両のトルクの状態を示している。この
とき、通常は前記電磁式ツーウエイクラッチ制御信号Ｃ
ＳはＯＦＦ状態であり、電磁式ツーウエイクラッチ３６
の電磁石３６ａは非励磁状態にある。従って、当該電磁
式ツーウエイクラッチ３６のローラ３９は、前記図５に
示すように内輪３７のカム面と外輪３８の円筒面との間
に正回転方向に挟まっており、その楔効果で、多少のエ
ンジンブレーキトルクやモータ／発電機回生トルクでは
外れなくなっている。なお、電磁式ツーウエイクラッチ
３６はＯＦＦ状態で締結している。従って、このような
状態では、主としてエンジン１の出力トルクで車両が駆
動され、例えば運転者の要求する駆動力の不足分程度が
モータ／発電機２の出力トルクで補われる。
【００３４】この状態から、車両が減速状態に移行する
と、路面反力トルクによってエンジン１及びモータ／発
電機２にバックトルクがかかるが、その程度のバックト
ルクでは、前記締結状態にある電磁式ツーウエイクラッ
チ３６は解放されない。そこで、前記図６の演算処理が
開始されると、図８に示すように、とりあえず電磁式ツ
ーウエイクラッチ制御信号ＣＳをＯＦＦ状態とし、電磁
石３６ａによって、少なくともアーマチャ４１とロータ
３６ｂとが圧着されない状態を作り出す。そうしておい
てモータ／発電機２の出力トルクが正方向になるように
デューティ制御信号ＤＳを制御すると、この正方向のト
ルクで、図５のようにローラ３９を内輪３７のカム面と
外輪３８の円筒面との間に挟んでいた状態から、遊星歯
車機構２１のサンギヤＳ、即ち内輪３７が外輪３８より
も相対的に反時計回りに回転され、その結果、楔効果が
解かれ、ローラ３９は内輪３７のカム面と外輪３８の円
筒面との間から外れ、図示しない戻しバネのバネ力によ
って保持器４０をローラ３９が噛み合わない中立位置に
保持し、この結果、外輪３８であるピニオンキャリアＣ
と内輪３７であるサンギヤＳとが相対回転自在状態とな
る。そして、図４，図５からも明らかなように、内輪３
７と外輪３８とが極僅かに相対回転するだけでよいか
ら、この間の所要時間は極めて短時間である。このこと
を前述のようにモータ／発電機回転数ＮM/G がエンジン
回転数ＮE より大きくなったことで検出したら、電磁式
ツーウエイクラッチ３６は解放されており、モータ／発
電機２とエンジン１とは非直結状態となっている。
【００３５】そこで、図示しない個別の演算処理によっ
てモータ／発電機２を正方向に回転させながら負の方向
のトルクが得られるように、つまり回生トルクが得られ
るように制御すると、図９に示すように、エンジン１は
速やかにアイドル回転数に到達し、駆動輪５からのバッ
クトルクの殆どはモータ／発電機２の回生トルクに変換
される。この間、つまり車両が減速状態に移行し、電磁
式ツーウエイクラッチ３６を解放し、その状態に維持す
る所要時間は、前述のように極めて短時間であるから、
駆動輪５からのバックトルクを殆ど全て回生トルクに変
換することが可能であり、非常に回生効率が高い。
【００３６】次に、前記モータ／発電機用コントローラ
１２内で行われる発進加速などの車両駆動時に行われる
演算処理について、図１０のフローチャートを伴って説
明する。この演算処理も、前記モータ／発電機用コント
ローラ１２内の演算処理装置１２ｂで、所定制御時間Δ
Ｔ毎のタイマ割込によって行われる。また、このフロー
チャートでは特に通信のステップを設けていないが、必
要な情報やプログラムは随時入力インターフェース１２
ａを介して外部や記憶装置１２ｃから読込まれ、演算処
理中の情報は随時記憶装置１２ｃに記憶される。
【００３７】この演算処理では、まずステップＳ２１
で、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、
前記スロットル開度センサ１１で検出されたスロットル
開度ＴＨ、ブレーキスイッチ１５のブレーキペダル踏込
み状態、インヒビタースイッチ１０のレンジ信号ＲＳ、
エンジン回転数センサ８で検出されたエンジン回転数Ｎ
E 、モータ／発電機回転数センサ９で検出されたモータ
／発電機回転数ＮM/G を読込む。
【００３８】次にステップＳ２２に移行して、同ステッ
プ内で行われる個別の演算処理に従って、前記変速装置
用コントローラＴＣから車速ＶSP、及び現在の変速比
（変速段）を読込む。次にステップＳ２３に移行して、
同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、現在
行っている制御が後述するステップＳ２６で判定された
駆動制御中であるか否かを判定し、駆動制御中である場
合にはステップＳ２４に移行し、そうでない場合にはス
テップＳ２５に移行する。
【００３９】前記ステップＳ２５では、同ステップ内で
行われる個別の演算処理に従って、例えばスロットル開
度ＴＨが“０”でなく、ブレーキペダルの踏込みが解除
されているとか、レンジ信号ＲＳがドライブレンジ等の
走行レンジで、エンジン回転数ＮE が増加を継続してい
るといった内容から、車両が停止状態又は減速状態から
駆動状態に移行したか否かを判定し、車両が駆動状態に
移行した場合にはステップＳ２６に移行し、そうでない
場合にはメインプログラムに復帰する。
【００４０】前記ステップＳ２６では、同ステップ内で
行われる個別の演算処理に従って、現在開始すべき制御
が駆動制御であると判定してからステップＳ２７に移行
する。一方、前記ステップＳ２４では、同ステップ内で
行われる個別の演算処理に従って、例えばスロットル開
度ＴＨが“０”で、ブレーキペダルが踏み込まれている
とか、レンジ信号ＲＳがエンジンブレーキレンジで、変
速装置信号ＴＳによりエンジンブレーキ作動用のクラッ
チやブレーキが作動しているといった内容から、車両が
駆動状態から減速状態に移行したか否かを判定し、車両
が減速状態に移行した場合にはステップＳ２８に移行
し、そうでない場合には前記ステップＳ２７に移行す
る。
【００４１】前記ステップＳ２７では、同ステップ内で
行われる個別の演算処理に従って、モータ／発電機２の
回転状態を正回転化し、更に増速するようにデューティ
制御信号ＤＳを出力してからステップＳ２９に移行す
る。前記ステップＳ２９では、前記ステップＳ２１で読
込んだモータ／発電機回転数ＮM/G とエンジン回転数Ｎ
E との差分値が零と所定回転数ΔＮとの間にあるか否か
を判定し、その差分値が零と所定回転数ΔＮとの間にあ
る場合にはステップＳ３０に移行し、そうでない場合に
はステップＳ３２に移行する。
【００４２】前記ステップＳ３０では、同ステップ内で
行われる個別の演算処理に従って、前記電磁式ツーウエ
イクラッチ３６の制御信号ＣＳをＯＮ状態、つまり当該
電磁式ツーウエイクラッチ３６の電磁石３６ａを励磁状
態としてから前記ステップＳ３２に移行する。前記ステ
ップＳ３２では、モータ／発電機回転数ＮM/G とエンジ
ン回転数ＮEとが一致しているか否かを判定し、両者が
一致している場合にはステップＳ３１に移行し、そうで
ない場合にはメインプログラムに復帰する。
【００４３】前記ステップＳ３１では、同ステップ内で
行われる個別の演算処理に従って、前記電磁式ツーウエ
イクラッチ３６の制御信号ＣＳをＯＦＦ状態、つまり当
該電磁式ツーウエイクラッチ３６の電磁石３６ａを非励
磁状態としてからステップＳ２８に移行する。前記ステ
ップＳ２８では、前記ステップＳ２６で開始した駆動制
御を終了してからメインプログラムに復帰する。
【００４４】前記図１０の演算処理によれば、車両が停
止状態又は減速状態を継続しているときには、前記ステ
ップＳ２３からステップＳ２５を経てメインプログラム
に復帰するフローが繰り返されるだけである。ちなみ
に、前記図６の演算処理からも明らかなように、車両が
停止状態又は減速状態にあるときには、電磁式ツーウエ
イクラッチ制御信号ＣＳはＯＦＦ状態であり、当該電磁
式ツーウエイクラッチ３６は解放状態にある。しかしな
がら、車両がこうした停止状態又は減速状態から駆動状
態に移行した最初の制御時刻で、前記ステップＳ２５か
らステップＳ２６に移行して駆動制御開始を判定する。
次いでステップＳ２７でモータ／発電機２を正回転化
し、更に増速するように制御する。例えば、車両減速時
には、前記図６の演算処理によって、エンジン１はアイ
ドル回転状態とし、駆動輪５からのバックトルクでモー
タ／発電機２を回生作動させるのであるが、車速が更に
低下し、エンジン１のアイドル回転状態での車速を下回
るような場合には、モータ／発電機２の回転は次第に逆
回転に移行する。また、車両が停止し、アイドル回転状
態にあるエンジンの出力トルクでモータ／発電機２が発
電を行っているときには、完全に逆回転している。その
ような場合を想定し、モータ／発電機２に正方向のトル
クを出力させ、回転方向を正回転とし、更にエンジン１
のアイドル回転数に到達するように増速させる。
【００４５】次に、ステップＳ２９に移行してモータ／
発電機回転数ＮM/G とエンジン回転数ＮE との差分値が
零と所定回転数ΔＮとの間にあるか否かを判定し、その
差分値が零と所定回転数ΔＮとの間にあるときには、ス
テップＳ３０に移行して、それまで同様、電磁式ツーウ
エイクラッチ制御信号ＣＳをＯＦＦ状態とし、電磁式ツ
ーウエイクラッチ３６を解放状態に維持する。従って、
車両は、例えばアイドル回転状態にあるエンジン１の出
力トルクと、次第に正回転化し、更に増速するモータ／
発電機２の出力トルクとの合力で駆動される。
【００４６】一旦、この駆動制御が開始されると、車両
が減速状態に移行しない限り、図１０の演算処理のステ
ップＳ２３からステップＳ２７に移行し、更にステップ
Ｓ２９からステップＳ３２に移行するフローが繰り返さ
れるが、例えばアイドル回転状態にあるエンジン１の回
転数ＮE とモータ／発電機回転数ＮM/G との差分値が零
と所定回転数ΔＮとの間にないと、ステップＳ２９から
ステップＳ３０に移行し、ここで電磁式ツーウエイクラ
ッチ制御信号ＣＳをＯＮ状態とする。このモータ／発電
機２とエンジン１との回転数差で、電磁石３６ａの吸引
力でそれまで図４の状態に維持されていた電磁式ツーウ
エイクラッチ３６の外輪３８とローラ３９は、外輪３８
に固定されたロータ３６ｂにアーマチャ４１が圧着し
て、外輪３８と保持器４０とが固定化され、図５の状
態、即ちローラ３９が内輪３７のカム面と外輪３８の円
筒面との間に挟まって、それらが一体となった締結状態
に移行する。つまり、この時点でモータ／発電機２とエ
ンジン１とが直結される。
【００４７】そして、次のステップＳ２８で駆動状態で
行う本プログラムを終了してからメインプログラムに復
帰する。また、この駆動制御中に減速状態に移行した場
合にも、前記ステップＳ２４からステップＳ２８に移行
し、本プログラムを終了してからメインプログラムに復
帰する。次に、前記図１０の演算処理の具体的な作用に
ついて説明する。
【００４８】エンジン回転がアイドル状態で車両が停止
している状態から、例えば運転者がアクセルペダルを踏
込むと、図１０の演算処理ではステップＳ２３からステ
ップＳ２５に移行し、ここで駆動状態に移行したと判定
してステップＳ２６で駆動制御開始を判定する。そし
て、次のステップＳ２７でモータ／発電機２の正回転化
並びに増速制御を行う。また、この時点では、モータ／
発電機回転数ＮM/G はエンジン回転数ＮE を上回ってい
ないからステップＳ２９からステップＳ３０に移行し、
引き続き電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳをＯＦ
Ｆ状態、即ち電磁式ツーウエイクラッチ３６を解放状態
に維持する。その結果、車両は、例えばアイドル回転状
態にあるエンジン１のトルクとモータ／発電機２のトル
クとの合力で駆動される。また、車速の増加と共にモー
タ／発電機２の回転は正回転化され、更に増速する。
【００４９】このように増速されるモータ／発電機回転
数ＮM/G が例えばアイドル回転状態にあるエンジン回転
数ＮE から所定回転数ΔＮ低い回転数を上回ると、図１
０の演算処理でステップＳ２９からステップＳ３０に移
行し、電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳをＯＮ状
態とする。これにより、ローラ３９は図５の状態、即ち
内輪３７のカム面と外輪３８の円筒面との間に挟まり、
それらが一体化して電磁式ツーウエイクラッチ３６が締
結する。そして、図４，図５からも明らかなように、ロ
ーラ３９が内輪３７に対して極僅かに相対回転するだけ
でよいから、電磁式ツーウエイクラッチ３６が締結に要
する所要時間は極めて短時間である。この直後は、図１
１に示すようにエンジン１とモータ／発電機２とが直結
され、なお且つ両者のトルクの合力で車両が駆動される
状態となる。
【００５０】なお、前期実施形態では、エンジン１とモ
ータ／発電機２との直結状態では、電磁式ツーウエイク
ラッチ３６の電磁石３６ａを非励磁状態としているが、
勿論、この電磁石３６ａを励磁状態として、締結状態を
より強固なものとしてもよい。また、前記各実施形態で
は、コントローラにマイクロコンピュータを用いた場合
について説明したが、これに代えて各種の演算回路を使
用することも可能である。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係るパラレルハイブリッド車両によれば、トルク
合成機構の遊星歯車機構の各要素間の締結解放を電磁式
ツーウエイクラッチ機構で行うようにしたことにより、
それらの締結解放、つまりエンジンと電動発電機との締
結解放の応答性に優れ、特に両者を解放して電動発電機
を回生作動させるタイミングを早めて回生効率を向上す
ることができる。また、油圧クラッチのように油路を形
成したり、フリクションプレートを軸線方向に配設した
りする必要がないので、レイアウトの自由度が高まり、
同時に軸線方向の長さを短縮することも可能となる。
【００５２】また、本発明のうち請求項２に係るパラレ
ルハイブリッド車両によれば、トルク合成機構の遊星歯
車機構と電動発電機とを、変速装置に結合する隔壁で区
画し、その隔壁の電動発電機側端部を縮径させ、電磁式
ツーウエイクラッチの電磁石を、その隔壁の縮径部の内
側に配置したことにより、電動発電機と電磁式ツーウエ
イクラッチの電磁石とを接近させることが可能となり、
特に両者の電力線の配索が容易になると共に、軸線方向
の長さを短縮することもできる。
【００５３】また、本発明のうち請求項３に係るパラレ
ルハイブリッド車両によれば、トルク合成機構の遊星歯
車機構のサンギヤを電動発電機に連結し、リングギヤを
エンジンに連結し、ピニオンキャリアを変速装置に連結
すると共に、電磁式ツーウエイクラッチで遊星歯車機構
のサンギヤとピニオンキャリアとを締結解放するように
構成したことにより、電磁式ツーウエイクラッチのロー
ラ等の転動体をサンギヤとピニオンキャリアとの間に配
設して当該電磁式ツーウエイクラッチを遊星歯車機構に
接近させることが可能となり、更に軸線方向の長さを短
縮することが可能となる。
【００５４】また、本発明のうち請求項４に係るパラレ
ルハイブリッド車両によれば、電磁式ツーウエイクラッ
チを締結状態から解放状態に移行するときに、当該電磁
式ツーウエイクラッチの電磁石を非励磁状態とし、且つ
そのときのエンジンの回転数より回転数が大きくなるよ
うに電動発電機の出力トルクを制御することにより、ロ
ーラ等の転動体が電磁式ツーウエイクラッチの内輪及び
外輪の双方に挟まっていない状態を容易に得ることがで
き、そのときに電磁石を励磁状態とすることにより、確
実に電磁式ツーウエイクラッチを解放状態にすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパラレルハイブリッド車両の一実施形
態を示す概略構成図である。
【図２】図１のパラレルハイブリッド車両に用いられる
差動装置の一例を示す構造図である。
【図３】図１のパラレルハイブリッド車両の模式図であ
る。
【図４】図２の差動装置に用いられた電磁式ツーウエイ
クラッチの作動説明図である。
【図５】図２の差動装置に用いられた電磁式ツーウエイ
クラッチの作動説明図である。
【図６】コントローラ内で行われる減速制御時の演算処
理のフローチャートである。
【図７】図１のパラレルハイブリッド車両が駆動状態に
あるときの模式図と共線図である。
【図８】図１のパラレルハイブリッド車両が減速状態に
移行したときの模式図と共線図である。
【図９】図１のパラレルハイブリッド車両が減速状態を
維持しているときの模式図と共線図である。
【図１０】コントローラ内で行われる駆動制御時の演算
処理のフローチャートである。
【図１１】図１のパラレルハイブリッド車両が発進加速
しているときの模式図と共線図である。
【符号の説明】
１はエンジン ２はモータ／発電機（電動発電機） ３は差動装置 ４は変速装置 ５は駆動輪 ６は蓄電装置 ７はモータ／発電機駆動回路 ８はエンジン回転数センサ ９はモータ／発電機回転数センサ １０はインヒビタースイッチ １１はスロットル開度センサ １２はモータ／発電機用コントローラ １３はオイルポンプ １５はブレーキスイッチ １７はダンパー ２１は遊星歯車機構 ３６は電磁式ツーウエイクラッチ Ｓはサンギヤ Ｐはピニオン Ｒはリングギヤ Ｃはピニオンキャリア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D039 AA02 AA03 AA04 AB27 AC07 AD22 3G093 AA07 BA14 DA01 DA06 DB11 EA02 EB03 EB04 EB08 5H115 PA11 PC06 PG04 PI16 PI29 PO02 PO06 PO17 PU09 PU22 PU23 PU25 PV03 PV09 QE01 QE08 QE10 QI04 QI05 QI09 QN03 QN12 RB08 RE02 RE11 SE04 SE05 SE08 TB01 TE02 TE03 TO02 TO21 TO23 TO30 UI40

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンと、発電機及び電動機の両機能
    を備えた電動発電機と、変速装置と、遊星歯車機構によ
    り前記エンジンの出力トルク及び電動発電機の出力トル
    クを合成して出力するトルク合成機構と、前記電動発電
    機の出力トルク及び回転状態を制御する制御手段とを備
    えたパラレルハイブリッド車両において、前記遊星歯車
    機構の各要素間の締結解放を選択的に制御する電磁式ツ
    ーウエイクラッチ機構を備えたことを特徴とするパラレ
    ルハイブリッド車両。
  2. 【請求項２】 前記トルク合成機構の遊星歯車機構と電
    動発電機とを、前記変速装置に結合する隔壁で区画し、
    その隔壁の電動発電機側端部を縮径させ、前記電磁式ツ
    ーウエイクラッチの電磁石を、その隔壁の縮径部の内側
    に配置したことを特徴とする請求項１に記載のパラレル
    ハイブリッド車両。
  3. 【請求項３】 前記トルク合成機構の遊星歯車機構のサ
    ンギヤを前記電動発電機に連結し、リングギヤをエンジ
    ンに連結し、ピニオンキャリアを変速装置に連結すると
    共に、前記電磁式ツーウエイクラッチで前記遊星歯車機
    構のサンギヤとピニオンキャリアとを締結解放するよう
    に構成したことを特徴とする請求項２に記載のパラレル
    ハイブリッド車両。
  4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記電磁式ツーウエイ
    クラッチを締結状態から解放状態に移行するときに、当
    該電磁式ツーウエイクラッチの電磁石を非励磁状態と
    し、且つそのときのエンジンの回転数より回転数が大き
    くなるように前記電動発電機の出力トルクを制御するこ
    とを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のパラレ
    ルハイブリッド車両。
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