JP2002135910A - ハイブリッド車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイブリッド車両に搭載するための原動機と
電動機とを備えた動力出力装置の小型化を図り、また、
その応答性を向上する技術を提供する。 【解決手段】 出力軸を有する原動機と、動力を出力す
るための駆動軸と、出力軸および駆動軸とに結合され電
力のやり取りによって原動機から出力された動力を増減
して駆動軸に伝達可能な動力調整装置と、回転軸を有す
る電動機と、回転軸と出力軸および駆動軸との接続状態
を切換える切換機構と、切換機構を制御する切換制御部
と、を備える動力出力装置を搭載したハイブリッド車両
において、切換制御部は、ハイブリッド車両の加減速時
に所定条件下で、回転軸と出力軸および駆動軸との接続
をともに切り離すように記切換機構を制御する。なお、
切換機構は、電動機と動力調整装置との間において、出
力軸や駆動軸とは異なる軸上に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原動機と電動機と
を備える動力出力装置、この動力出力装置を搭載したハ
イブリッド車両およびその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、動力源としてエンジンと電動機と
を備える動力出力装置を搭載したハイブリッド車両が提
案されている。ハイブリッド車両には、例えば、エンジ
ンに動力調整装置が結合されており、エンジンから出力
された動力の一部が動力調整装置によって駆動軸に伝達
され、残余が電力として回生されるタイプがある。回生
された電力は、バッテリに蓄電されたり、エンジン以外
の動力源としての電動機を駆動するのに用いられる。こ
のタイプのハイブリッド車両は、上述の動力の伝達過程
において、動力調整装置および電動機を制御することに
よって、エンジンから出力された動力を任意の回転数お
よびトルクで駆動軸に出力することができる。駆動軸の
回転数およびトルクに関わらず、運転効率の高い運転ポ
イントを選択してエンジンを運転することができるた
め、ハイブリッド車両は省資源性および排気浄化性に優
れている。

【０００３】ハイブリッド車両における電動機の結合先
は、駆動軸とエンジンの出力軸の２通りが可能である。
電動機を駆動軸に結合した場合は、エンジン側からエン
ジン、動力調整装置、電動機の順に結合された構成とな
る。図１８は、電動機を駆動軸に結合したハイブリッド
車両の概略構成を示す説明図である。ここでは、動力調
整装置として、相対的に回転可能なインナロータＩＲと
アウタロータＯＲとを備える対ロータ電動機ＣＭを適用
した場合を示した。図示する通り、エンジンＥＧの出力
軸ＣＳに、動力調整装置としての対ロータ電動機ＣＭが
結合され、駆動軸ＤＳに電動機ＡＭが結合される。かか
る構成では、エンジンの回転数よりも駆動軸の回転数が
低いアンダードライブ走行時に運転効率が高くなる特性
があることが知られている。本明細書中において、この
結合状態をアンダードライブ結合と呼ぶものとする。

【０００４】図１９は、アンダードライブ結合におい
て、「エンジンの回転数＞駆動軸の回転数」の状態での
動力の伝達の様子を示す説明図である。エンジンＥＧか
ら出力される動力は、回転を低減するとともにトルクを
増大して駆動軸ＤＳから出力される。エンジンＥＧから
出力された動力ＰＵ１は、対ロータ電動機ＣＭによって
回転数のみが低減された動力ＰＵ２として伝達される。
この際、対ロータ電動機ＣＭでは、２つのロータ間に相
対的な滑りが生じるから、両ロータ間の回転数差に基づ
いて発電が行われる。この結果、エンジンＥＧから出力
された動力の一部は電力ＥＵ１として回生される。この
電力によってアシストモータＡＭを力行し、不足分のト
ルクを補償することによって、要求された回転数および
トルクからなる動力ＰＵ３が駆動軸ＤＳに出力される。

【０００５】図２０は、アンダードライブ結合におい
て、「エンジンの回転数＜駆動軸の回転数」の状態での
動力の伝達の様子を示す説明図である。エンジンＥＧか
ら出力された動力ＰＵ１は、対ロータ電動機ＣＭを力行
することによって回転数のみが増速された動力ＰＵ４と
して伝達される。次に、アシストモータＡＭで負荷を与
えて、余剰のトルクを低減することによって、要求され
た回転数およびトルクからなる動力ＰＵ３が駆動軸ＤＳ
に出力される。アシストモータＡＭでは動力ＰＵ４の一
部を電力ＥＵ２として回生することによって負荷を与え
る。この電力は対ロータ電動機ＣＭの力行に用いられ
る。

【０００６】両者を比較すると、エンジンＥＧの回転数
が駆動軸の回転数よりも高い場合（図１９）では、エン
ジンから出力された動力が駆動軸に伝達される経路にお
いて、上流側に位置する対ロータ電動機ＣＭで回生され
た電力が下流側に位置するアシストモータＡＭに供給さ
れる。エンジンＥＧの回転数が駆動軸の回転数よりも低
い場合（図２０）では、逆に、下流側に位置するアシス
トモータＡＭで回生された電力が上流側に位置する対ロ
ータ電動機ＣＭに供給される。対ロータ電動機ＣＭに供
給された電力は、再び機械的な動力として下流側に位置
するアシストモータＡＭに供給される。この結果、図２
０中に示す動力の循環γ１が生じる。動力の循環γ１が
生じると、エンジンＥＧから出力された動力のうち、有
効に駆動軸ＤＳに伝達される動力が低減するため、ハイ
ブリッド車両の運転効率が低下する。

【０００７】逆に、電動機を出力軸に結合した場合は、
エンジン、電動機、動力調整装置の順に結合した構成と
なる。図２１は、電動機を出力軸に結合したハイブリッ
ド車両の概略構成を示す説明図である。図示する通り、
エンジンＥＧの出力軸ＣＳに電動機ＡＭが結合され、駆
動軸ＤＳに動力調整装置としての対ロータ電動機ＣＭが
結合される。かかる構成では、逆に、エンジンの回転数
よりも駆動軸の回転数が高いオーバードライブ走行時に
運転効率が高くなる特性がある。本明細書中において、
この結合状態をオーバードライブ結合と呼ぶものとす
る。

【０００８】図２２は、オーバードライブ結合におい
て、「エンジンの回転数＞駆動軸の回転数」の状態での
動力の伝達の様子を示す説明図である。図２３は、オー
バードライブ結合において、「エンジンの回転数＜駆動
軸の回転数」の状態での動力の伝達の様子を示す説明図
である。伝達される動力について、回転数の調整は対ロ
ータ電動機ＣＭでのみ可能であるため、オーバードライ
ブ結合では、アンダードライブ結合の場合と逆の現象が
起きる。エンジンＥＧの回転数が駆動軸の回転数よりも
低い場合（図２２）では、下流側に位置する対ロータ電
動機ＣＭで回生された電力ＥＯ１が上流側に位置するア
シストモータＡＭに供給される。逆に、エンジンＥＧの
回転数が駆動軸の回転数よりも高い場合（図２３）で
は、上流側に位置するアシストモータＡＭにより回生さ
れたＥＯ２が下流側に位置する対ロータ電動機ＣＭに供
給される。従って、電動機をエンジンの出力軸に結合し
た状態では、前者の場合に図１３に示す動力の循環γ２
が生じ、ハイブリッド車両の運転効率が低下する。

【０００９】このようにハイブリッド車両では、車速お
よび出力トルクで表される車両の運転領域において、ア
シストモータＡＭの結合先によって効率が高くなる領域
が変動する。ハイブリッド車両の運転効率を広範囲な領
域で向上するために、アシストモータＡＭの結合先をエ
ンジン側と駆動軸側で速やかに切り換える構成も提案さ
れている。

【００１０】図２４は、アシストモータＡＭの結合先を
切り換え可能なハイブリッド車両の構成を示す説明図で
ある。アシストモータＡＭは、３組のギヤＳＧ１，ＳＧ
２，ＳＧ３からなるシンクロナイズドギヤにより結合先
を切り換えることができる。つまり、アシストモータＡ
Ｍのロータは、図中の矢印の方向にスライド可能なギヤ
ＳＧ３に結合されている。ギヤＳＧ１，ＳＧ２には、そ
れぞれクラッチモータＣＭ，エンジンＥＧの回転軸が結
合されている。ギヤＳＧ３を図示する通りスライドさせ
ることにより、アシストモータＡＭの結合先を切り換え
ることができる。

【００１１】また、更に運転効率を向上するために、出
力軸の回転数を変速して駆動軸に動力を伝達するための
変速機構等を設けることも提案されている。

【００１２】なお、上述したハイブリッド車両は、アシ
ストモータＡＭを駆動軸に結合した場合には、アシスト
モータＡＭのみを動力源として用いて走行する、いわゆ
るＥＶ走行も可能である。一般にエンジンは、低速走行
中には、運転効率が悪いため、かかる領域でのＥＶ走行
は、ハイブリッド車両の燃費および環境性の向上に大き
く寄与する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＥＶ走行が可
能な出力が得られるアシストモータＡＭは大きいので、
動力出力装置は必然的に大きくならざるを得ない。更
に、上述した運転効率を向上するための種々の機構を備
えるようにすれば、益々動力出力装置の大型化を招く。
また、大型のアシストモータＡＭを搭載することによ
り、エンジンだけの場合と比較して、アシストモータＡ
Ｍの慣性のためにハイブリッド車両の加減速の応答性が
悪くなる場合が生じ得た。

【００１４】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたものであり、ハイブリッド車両に搭載するための
原動機と電動機とを備えた動力出力装置の小型化を図る
ことを目的とする。また、その応答性を向上する技術を
提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明で
は、以下の構成を採用した。本発明のハイブリッド車両
は、出力軸を有する原動機と、動力を出力するための駆
動軸と、前記出力軸および前記駆動軸とに結合され電力
のやり取りによって前記原動機から出力された動力を増
減して前記駆動軸に伝達可能な動力調整装置と、回転軸
を有する電動機と、前記回転軸と前記出力軸および前記
駆動軸との接続状態を切換える切換機構と、前記切換機
構を制御する切換制御部と、を備える動力出力装置を搭
載したハイブリッド車両であって、前記切換制御部は、
前記ハイブリッド車両の加減速時に所定条件下で、前記
回転軸と前記出力軸および前記駆動軸との接続をともに
切り離すように前記切換機構を制御することを要旨とす
る。

【００１６】一般に、ハイブリッド車両の動力出力装置
に搭載する電動機は大きい。このため、電動機の慣性も
大きい。通常、ハイブリッド車両では、電動機での回生
負荷を利用することが多い。しかし、急制動時には、回
生で得られた電力の消費または蓄電が追随できず、十分
な回生負荷を加えることができない場合がある。かかる
場合には、電動機はその慣性により、制動の妨げとな
る。また、電動機の慣性は、逆に加速の妨げとなること
もある。本発明では、回転軸と出力軸および駆動軸との
接続状態を切り離すことにより、電動機の慣性の影響を
なくすことができる。この結果、ハイブリッド車両の加
減速の応答性を向上することができる。本発明は、回転
軸と出力軸および駆動軸との接続状態を積極的に切り離
す制御を行うことに意義がある。

【００１７】本発明のハイブリッド車両において、前記
所定条件は、該車両の加減速に関与する操作部の操作状
態に基づく条件であるものとすることができる。

【００１８】加減速に対する運転者の要求は、これらの
操作状態によって判断可能である。従って、操作状態に
基づいて上記制御を実行することによって、運転者の意
図に沿った応答性を実現することができる。なお、車速
など車両の走行状態を考慮して上記制御を実行するよう
にしてもよい。

【００１９】上記ハイブリッド車両において、前記所定
条件は、アクセル開度、またはそのの増加率が所定値以
上の条件であるものとすることができる。

【００２０】アクセル開度、またはその増加率によって
運転手の加速要求を判定することができる。従って、こ
の値が所定値以上のときに電動機の接続状態を切り離し
て電動機の慣性の影響をなくし、ハイブリッド車両の加
速の応答性を向上することができる。

【００２１】なお、上記ハイブリッド車両において、更
に、前記動力調整装置および前記電動機との間で充放電
するための蓄電部と、該蓄電部の残容量を検出する残容
量検出手段を備え、前記所定条件は、更に、前記残容量
が所定値以下の条件であるものとしてもよい。

【００２２】蓄電部、例えばバッテリの残容量が所定値
であるときには、運転手の加速要求があっても電動機に
放電することができない場合がある。このような場合
に、本発明によって電動機を駆動軸から切り離す。こう
することによって、蓄電部からの放電を抑制することが
できる。

【００２３】また、上記ハイブリッド車両において、前
記所定条件は、ブレーキペダルの踏み込み量、またはそ
の変化率が所定値以上の条件であるものとすることもで
きる。

【００２４】ブレーキペダルの踏み込み量、またはその
変化率によって運転手の制動要求を判定することができ
る。従って、この値が所定値以上のときに電動機の接続
状態を切り離して電動機の慣性の影響をなくし、ハイブ
リッド車両の減速の応答性を向上することができる。

【００２５】なお、上記ハイブリッド車両において、更
に、前記動力調整装置および前記電動機との間で充放電
するための蓄電部と、該蓄電部の残容量を検出する残容
量検出手段を備え、前記所定条件は、更に、前記残容量
が所定値以上の条件であるものとしてもよい。

【００２６】ハイブリッド車両は、減速時（回生制動
時）に電動機を発電機として用いることによって電力を
回生する。しかし、蓄電部の残容量が所定値以上である
ときには回生不能である。このような場合に、本発明に
よって電動機を駆動軸から切り離して回生制動を行わな
いようにする。こうすることによって、電動機の慣性の
影響をなくし、ハイブリッド車両の制動距離を短縮する
ことができる。

【００２７】本発明のハイブリッド車両において、前記
動力出力装置は、種々の構成を適用可能である。例え
ば、前記動力調整装置は、前記出力軸に結合された第１
のロータと、前記駆動軸に結合された第２のロータとを
有する対ロータ電動機であるものとすることができる。

【００２８】このような対ロータ電動機を用いることに
よって、第１のロータと第２のロータとの電磁的な結合
により一方のロータから他方のロータに動力を伝達する
ことが可能である。また、両者間の相対的な滑りによっ
て動力の一部を電力として回生することも可能である。
上述の対ロータ電動機は、これらの２つの作用によって
動力調整装置として機能することができる。

【００２９】また、前記動力調整装置は、ロータ軸を有
する発電機と、３つの回転軸を有し、該回転軸が前記出
力軸、駆動軸、およびロータ軸にそれぞれ結合されたプ
ラネタリギヤとを備える装置であるものとしてもよい。

【００３０】このような構成にすることによって、プラ
ネタリギヤの一般的な動作に基づいて、出力軸の回転に
よる動力を駆動軸とロータ軸に分配して伝達することが
できる。従って、出力軸に入力された動力の一部を駆動
軸に伝達するとともに、ロータ軸に分配された動力を発
電機によって電力として回生することができる。上述の
装置は、これらの２つの作用によって動力調整装置とし
て機能することができる。

【００３１】本発明の動力出力装置は、駆動軸から動力
を出力する動力出力装置であって、出力軸を有する原動
機と、前記出力軸および前記駆動軸とに結合され電力の
やり取りによって前記原動機から出力された動力を増減
して前記駆動軸に伝達可能な動力調整装置と、ロータ軸
を有する電動機と、第１回転軸〜第３回転軸を有し、第
３回転軸の結合先を第１回転軸および第２回転軸に切換
可能な切換機構と、前記第１回転軸と前記出力軸との間
で動力を伝達する第１の動力伝達機構と、前記第２回転
軸と前記駆動軸との間で動力を伝達する第２の動力伝達
機構と、前記第３回転軸と前記ロータ軸との間で動力を
伝達する第３の動力伝達機構と、を備え、前記第１〜第
３回転軸は、前記電動機と前記動力調整装置との間隙に
おいて、前記出力軸および前記駆動軸と異なる軸上に配
置されていることを要旨とする。

【００３２】従来、ハイブリッド車両等に搭載される原
動機、動力調整装置、電動機および切換機構を備える動
力出力装置は、これらを同軸上に配置して構成してい
た。そのため、軸方向の長さが長くなっていた。そし
て、車両への搭載性の観点から動力出力装置の小型化、
特に軸方向の短縮化の要請があった。

【００３３】動力出力装置の軸方向の短縮化は、動力調
整装置、電動機、切換機構のうち、いずれか一つを他の
２つと異なる軸上に配置することによって、それぞれ可
能である。本発明者は、実現可能な３通りの構成のう
ち、切換機構を異なる軸上に配置することが短縮化に最
も効果的であることを見いだした。本発明の構成によっ
て、動力調整装置と切換機構と電動機とを同軸上に配置
するよりも動力出力装置の軸方向の長さを短縮化するこ
とができ、動力出力装置の小型化を図ることができる。
特に、対ロータ電動機を動力調整機構として利用した場
合、ロータに電力を供給するための機構を軸方向に突出
して設ける必要があり、ここに切換機構を配置すること
によって大きな短縮効果が得られた。この結果、動力出
力装置のハイブリッド車両への搭載性を向上することが
できる。軸方向の短縮は、特に、フロントエンジン・リ
アドライブ方式の車両の場合に有効性が高い。かかる車
両では、動力をプロペラシャフトで後輪に伝達する機構
上、軸方向の長さに対する制約が大きいからである。

【００３４】なお、本発明の動力出力装置において、前
記動力調整装置と前記電動機とは異なる軸上に配置され
ていてもよいが、前記動力調整装置と前記電動機とが同
軸上に配置されているものとすることが好ましい。

【００３５】このように配置することによって、動力出
力装置の径方向の大きさを小さくすることができ、動力
出力装置の小型化を図ることができる。この結果、動力
出力装置のハイブリッド車両への搭載性を向上すること
ができる。

【００３６】また、本発明の動力出力装置において、更
に、前記原動機から前記駆動軸に伝達される動力の回転
方向を正逆切換可能な回転方向切換機構を、前記原動機
と前記動力調整装置との間、または前記動力調整装置と
前記駆動軸との間に備えるようにしてもよい。

【００３７】ここで、「原動機と動力調整装置との間、
または動力調整装置と駆動軸との間に備える」とは、動
力伝達の順番がこのようになることを意味している。こ
うすることによって、ハイブリッド車両は、原動機の出
力によって前進および後退を切換えて走行することがで
きる。もとより、電動機を駆動軸に結合させた状態で
は、電動機の動力を利用して後退することが可能であ
る。上記機構を設けることにより、電動機の動力のみで
は不足する場合に原動機の動力も利用可能となる。

【００３８】なお、上記動力出力装置において、前記回
転方向切換機構は、前記切換機構と同軸に配置された回
転軸を備えるようにすることが好ましい。更に、前記回
転方向切換機構は、前記切換機構の回転軸と前記出力軸
とから定まる平面と異なる平面上に配置された逆転用回
転軸を備えるようにすることが好ましい。

【００３９】こうすることによって、切換機構と回転方
向切換機構とを一体的に形成することが可能となる。ま
た、動力出力装置をコンパクトなまとまりのある構造に
することができる。

【００４０】一般に電動機には運転可能な回転数および
トルクに制限がある。ハイブリッド車両において高トル
ク域、高回転数域をそれぞれ拡張しようとすれば、電動
機の運転可能範囲を拡張する必要が生じ、電動機の大型
化ひいては動力出力装置の大型化という別の課題を招
く。かかる課題を解決するため、例えば、本発明の動力
出力装置において、更に、前記電動機から前記駆動軸に
伝達される動力の変速比を変更可能な変速機構を、前記
動力調整装置と前記駆動軸との間に備えるようにしても
よい。

【００４１】ここで、「動力調整装置と駆動軸との間に
備える」とは、動力伝達の順番がこのようになることを
意味している。こうすることによって、各軸の回転数を
調整し、動力出力装置をより効率よく運転することがで
き、ハイブリッド車両の運転効率を向上することができ
る。また、動力出力装置を効率よく運転することができ
るので、電動機の大型化を抑制し、動力出力装置の大型
化を抑制することができる。

【００４２】なお、上記動力出力装置において、前記変
速機構は、前記切換機構と同軸に配置された回転軸を備
えるようにすることが好ましい。

【００４３】こうすることによって、切換機構と変速機
構とを一体的に形成することが可能となる。また、動力
出力装置をコンパクトなまとまりのある構造にすること
ができる。

【００４４】また、本発明の動力出力装置において、前
記出力軸に直交する平面に対する前記切換機構の投影図
と、前記原動機の投影図との重なり部分の面積が極大と
なる位置に該切換機構が配置されているものとすること
ができる。

【００４５】一般に、動力調整装置や電動機は切換機構
と比較して大きい。本発明のように配置することによっ
て動力調整装置と電動機との間のデットスペースを活用
することができ、切換機構の少なくとも一部がこれらに
隠れるようにすることができる。この結果、動力出力装
置を小型化することができ、動力出力装置のハイブリッ
ド車両への搭載性を向上することができる。

【００４６】本発明は、上述のハイブリッド車両および
動力出力装置としての構成の他、ハイブリッド車両およ
び動力出力装置の制御方法の発明として構成することも
できる。この動力出力装置を船舶、航空機等の交通手段
や、その他各種産業機械等に搭載することも可能であ
る。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、実施例に基づき以下の順で説明する。 Ａ．装置構成： Ｂ．切換機構： Ｃ．一般動作： Ｄ．運転制御処理： Ｅ．結合状態切換制御： Ｆ．切換機構の第２実施例： Ｇ．切換機構の第３実施例： Ｈ．変形例：

【００４８】Ａ．装置構成： 図１は、本発明の第１実施例としてのハイブリッド車両
の概略構成を示す説明図である。このハイブリッド車両
の動力系統は、エンジン１５０、クラッチモータ１３
０、アシストモータ１４０を主として構成されており、
この順に配置されている。アシストモータ１４０は、そ
の結合先を切換機構２００によってエンジン１５０側と
クラッチモータ１３０側に切換えることができる。な
お、切換機構２００は、図示しない切換機構用アクチュ
エータを備えている。以下、各要素の構成について順に
説明する。

【００４９】エンジン１５０は通常のガソリンエンジン
である。エンジン１５０の運転は、エンジンＥＣＵ（Ｅ
／ＥＣＵ）１７０により制御されている。エンジンＥＣ
Ｕ１７０は、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する
ワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＲＯＭに記
録されたプログラムに従いＣＰＵがエンジン１５０の燃
料噴射など制御を行う。これらの制御を可能とするため
に、エンジンＥＣＵ１７０にはエンジン１５０の運転状
態を示す種々のセンサが接続されている。例えば、クラ
ンクシャフトの回転数を検出するための回転数センサが
接続されている。その１つとしてクランクシャフト１５
６の回転数を検出する回転数センサ１５２がある。その
他のセンサおよびスイッチの図示は省略した。エンジン
ＥＣＵ１７０は、制御ユニット１９０とも電気的に接続
されており、制御ユニット１９０との間で種々の情報
を、通信によってやりとりしている。制御ユニット１９
０もエンジンＥＣＵ１７０と同様、内部にＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュー
タであり、ＲＯＭに記録されたプログラムに従い、ＣＰ
Ｕが後述する種々の制御処理を行うよう構成されてい
る。制御ユニット１９０には、アクセルペダル９２の操
作量を検出するアクセルペダルポジションセンサ９２ａ
や、ブレーキペダル９４の操作量を検出するブレーキペ
ダルポジションセンサ９４ａや、シフトレバー９６の位
置を検出するシフトポジションセンサ９６ａや、車軸１
１６の回転数を検出する回転数センサ１１７や、アシス
トモータ１４０の回転数を検出する回転数センサ等が接
続されている。アクセルペダル９２とブレーキペダル９
４は、加減速用操作部として機能する。また、バッテリ
１９４の残容量を検出するための残容量検出器１９６も
接続されている。エンジンＥＣＵ１７０は、制御ユニッ
ト１９０からエンジン１５０の運転状態に関する種々の
指令値を受けてエンジン１５０を制御している。

【００５０】エンジン１５０のクランクシャフト１５６
は、ダンパ１５７を介してクラッチモータ１３０のアウ
タロータ１３４に結合されている。クラッチモータ１３
０は、インナロータ軸１３３に結合されたインナロータ
１３２とクランクシャフト１５６に結合されたアウタロ
ータ１３４を備え、両者が相対的に回転可能な対ロータ
電動機である。インナロータ１３２は、インナロータ軸
１３３、駆動軸１３５、ディファレンシャルギヤ１１４
を介して、駆動輪１１６Ｒ，１１６Ｌを備えた車軸１１
６に結合されている。クラッチモータ１３０は、電力の
供給を受けてインナロータ１３２、アウタロータ１３４
の両者が相対的に回転駆動する電動機として動作し、両
者が外力によって回転させられる場合には発電機として
も動作する。なお、クラッチモータ１３０は、インナロ
ータ１３２とアウタロータ１３４との間の磁束密度が円
周方向に正弦分布する正弦波着磁モータを適用すること
も可能であるが、本実施例では、比較的大きなトルクを
出力可能な非正弦波着磁モータを採用した。

【００５１】クラッチモータ１３０は、インナロータ１
３２とアウタロータ１３４の双方が回転可能であるた
め、インナロータ軸１３３およびクランクシャフト１５
６の一方から入力された動力を他方に伝達することがで
きる。クラッチモータ１３０を力行運転すれば、他方の
軸には動力を増大して伝達することができるし、回生運
転すれば、動力の一部を電力の形で取り出しつつ残余の
動力を伝達することができる。力行運転も回生運転も行
わなければ、動力が伝達されない状態となる。この状態
は機械的なクラッチを解放にした状態に相当する。

【００５２】アウタロータ１３４は、給電装置１３８お
よび駆動回路１９１を介してバッテリ１９４に電気的に
接続されている。給電装置１３８は、スリップリングと
ブラシとから構成されている。駆動回路１９１は、内部
にスイッチング素子としてのトランジスタを複数備えた
トランジスタインバータであり、制御ユニット１９０と
電気的に接続されている。制御ユニット１９０が駆動回
路１９１のトランジスタのオン・オフの時間をＰＷＭ制
御するとバッテリ１９４を電源とする三相交流が給電装
置１３８を介してアウタロータ１３４に流れ、クラッチ
モータ１３０は回転する。

【００５３】アシストモータ１４０も、クラッチモータ
１３０と同様に同期電動発電機として構成され、外周面
に複数個の永久磁石を有するロータ１４２と、回転磁界
を形成する三相コイルが巻回されたステータ１４４とを
備える。アシストモータ１４０は駆動回路１９２を介し
てバッテリ１９４に接続されている。駆動回路１９２も
トランジスタインバータで構成されている。制御ユニッ
ト１９０が駆動回路１９２のトランジスタをスイッチン
グすることによりステータ１４４に回転磁界を生じアシ
ストモータ１４０が回転する。本実施例では、アシスト
モータ１４０として非正弦波着磁モータを適用した。

【００５４】アシストモータ１４０、クラッチモータ１
３０は、それぞれ動力伝達機構としてのギヤＧ１，Ｇ
２，Ｇ３を介して、これらとは異なる軸上に配置された
切換機構２００に結合されている。ギヤＧ１は、クラッ
チモータ１３０のアウタロータ１３４の中空の回転軸と
一体的に回転するように設けられている。ギヤＧ２は、
駆動軸１３５と一体的に回転するように設けられてい
る。ギヤＧ３は、アシストモータ１４０のロータ１４２
の中空の回転軸と一体的に回転するように設けられてい
る。切換機構２００の詳細については後述する。動力系
統について、エンジン側を上流、車軸１１６側を下流と
呼ぶものとすると、ギヤＧ３の結合先を制御ユニット１
９０からの信号によってギヤＧ１またはギヤＧ２に切り
換えることにより、アシストモータ１４０の結合先をク
ラッチモータ１３０の上流側と下流側とに切り換えるこ
とができる。切換機構２００の動作は、制御ユニット１
９０によって制御される。

【００５５】図２は、動力出力装置を駆動軸１３５方向
から見た概略外観図である。図２において、上がエンジ
ン１５０のシリンダ側であり、下がクランクケース側で
ある。図１および図２に示すように、切換機構２００
は、クラッチモータ１３０とアシストモータ１４０との
間の空隙に配置されており、駆動軸１３５方向から見た
径方向の大きさがエンジン１５０の輪郭からはみ出さな
いように配置されている。そして、駆動軸１３５やクラ
ンクシャフト１５６よりも下側でクランクケースに陰が
重なるように設置されている。これは、一般にエンジン
１５０のクランクケース側の方が径方向の大きさが大き
いため、切換機構２００をエンジン１５０の陰に隠しや
すいためである。これらの配置は、給電装置１３８や切
換機構用アクチュエータの配置も考慮してコンパクトに
設計されている。なお、図中の一点鎖線で示したリバー
スアイドルギヤは、本実施例では備えられておらず、第
２実施例で備えられる機構である。本実施例と第２実施
例の配置は、ほとんど共通するため、図２に併せて示し
た。

【００５６】Ｂ．切換機構： 図３および図４は、切換機構２００の概略構成を示す説
明図である。クランクシャフト１５６と、クラッチモー
タ１３０のインナロータ軸１３３と、駆動軸１３５は、
同軸上に配置されている。クラッチモータ１３０のアウ
タロータ１３４には、その中空の回転軸と一体的に回転
するギヤｇ１が設けられている。駆動軸１３５には、そ
の回転と一体的に回転するギヤｇ６が設けられている。
アシストモータ１４０のロータ１４２には、その中空の
回転軸と一体的に回転するギヤｇ８が設けられている。
更に、これらの軸と平行な位置に軸ＡＸが設けられてお
り、この軸ＡＸには、軸ＡＸを回転軸の中心とするギヤ
ｇ２、ギヤｇ３、ハブギヤｇｈ１、ギヤｇ４、ギヤｇ
５、ギヤｇ７が上流からこの順で配置されている。ギヤ
ｇ１とギヤｇ２、ギヤｇ５とギヤｇ６、ギヤｇ７とギヤ
ｇ８は、常時かみ合っている。ギヤｇ２とギヤｇ３、ギ
ヤｇ４とギヤｇ５は、それぞれ同一の中空の回転軸を有
しており、一体的に回転する。また、ハブギヤｇｈ１と
ギヤｇ７と軸ＡＸも一体的に回転する。なお、これらの
ギヤ比は任意に設定可能である。ギヤｇ１、ギヤｇ６、
ギヤｇ８は、動力伝達機構として機能する。

【００５７】切換機構２００は、いわゆるシンクロメッ
シュ機構を備えている。シンクロメッシュ機構のシフト
フォークｓｆ１を切換機構用アクチュエータによってス
ライドさせることにより、ギヤｇ３とハブギヤｇｈ１、
ハブギヤｇｈ１とギヤｇ４の結合状態を切り換えること
ができる。

【００５８】図３は、ハブギヤｇｈ１とギヤｇ４とが結
合している状態を示している。このとき、アシストモー
タ１４０の動力は、ギヤｇ８、ギヤｇ７、軸ＡＸ、ハブ
ギヤｇｈ１、ギヤｇ４、ギヤｇ５、ギヤｇ６、駆動軸１
３５の順に伝達される。従って、アシストモータ１４０
が駆動軸１３５に結合されたのと同等の構成となり、ア
ンダードライブ結合となる。

【００５９】図４は、ハブギヤｇｈ１とギヤｇ３とが結
合している状態を示している。このとき、アシストモー
タ１４０の動力は、ギヤｇ８、ギヤｇ７、軸ＡＸ、ハブ
ギヤｇｈ１、ギヤｇ３、ギヤｇ２、ギヤｇ１、クランク
シャフト１５６の順に伝達される。従って、アシストモ
ータ１４０がクランクシャフト１５６に結合されたのと
同等の構成となり、オーバードライブ結合となる。

【００６０】このような切換機構２００をクランクシャ
フト１５６および駆動軸１３５と異なる軸上に配置し、
クラッチモータ１３０とアシストモータ１４０との間の
空隙を有効活用することによって、動力出力装置の軸方
向のサイズを小型化することができる。この結果、ハイ
ブリッド車両への搭載性を向上することができる。な
お、本実施例では、切換機構２００とクランクシャフト
１５６および駆動軸１３５との間の動力伝達をギヤによ
って行う場合を例示したが、ベルト、チェーン等を用い
て伝達してもよい。

【００６１】Ｃ．一般動作： 上述したアンダードライブ結合とオーバードライブ結合
の切り換えを含め、本実施例のハイブリッド車両の運転
状態は、制御ユニット１９０により制御されている。本
実施例のハイブリッド車両の一般的動作として、エンジ
ン１５０から出力された動力を要求された回転数および
トルクに変換して車軸１１６に出力する動作について説
明する。以下では、説明の容易のため、ディファレンシ
ャルギヤ１１４のギヤ比は値１であるものとして説明す
る。つまり、車軸１１６の回転数およびトルクと駆動軸
１３５の回転数およびトルクは等しいものとする。

【００６２】本実施例のハイブリッド車両では、エンジ
ン１５０の回転数Ｎｅと車軸１１６の回転数Ｎｄとの大
小関係、およびアシストモータ１４０の結合状態に応じ
て、上記変換の経路が異なる。以下、それぞれの場合に
ついて個別に説明する。

【００６３】最初にアンダードライブ結合について説明
する。図５は、アンダードライブ結合について、「車軸
１１６の回転数Ｎｄ＜エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の
場合におけるトルク変換の様子を示す説明図である。横
軸に回転数Ｎ、縦軸にトルクＴを採り、エンジン１５０
の運転ポイントＰｅと車軸１１６の回転ポイントＰｄを
示した。図５中の曲線Ｐは動力、つまり回転数とトルク
の積が一定の曲線である。回転数Ｎｅ、トルクＴｅでエ
ンジン１５０から出力された動力Ｐｅを、Ｎｅよりも低
い回転数Ｎｄ、Ｔｅよりも高いトルクＴｄの動力Ｐｄに
変換して車軸１１６から出力する場合を考える。

【００６４】図５に示した変換を行う場合、車軸１１６
の回転数Ｎｄは、エンジン１５０の回転数Ｎｅよりも小
さいから、クラッチモータ１３０は、相対的に逆転する
ことになり、クラッチモータ１３０は、エンジン１５０
から出力された動力の一部を車軸１１６に伝達しつつ、
残りを電力として回生する状態で運転される。このと
き、回生される電力は、クラッチモータ１３０の動力、
即ち領域ＧＵ１の面積に等しい。一方、車軸１１６のト
ルクＴｄは、エンジン１５０のトルクＴｅよりも大き
い。従って、アシストモータ１４０は、正のトルク、正
の回転数で運転される。つまり、アシストモータ１４０
は、電力の供給を受け力行される。このとき供給される
電力は、アシストモータ１４０が出力する動力、即ち領
域ＡＵ１の面積に等しい。

【００６５】両モータでの運転効率を１００％と仮定す
れば、クラッチモータ１３０で回生される電力とアシス
トモータ１４０に供給される電力とは等しくなる。つま
り、クラッチモータ１３０で領域ＧＵ１に相当する分の
エネルギを電力の形で取り出し、領域ＡＵ１に相当する
分のエネルギとして供給することによりエンジン１５０
の運転ポイントＰｅで表される動力を、ポイントＰｄの
状態に変換する。実際には運転効率が１００％になるこ
とはないため、バッテリ１９４からの電力の持ち出しを
伴ったり、損失に相当する動力をエンジン１５０から余
分に出力したりして、上記変換を実現する。説明の容易
のため、以下では、運転効率を１００％として本実施例
の動作について説明する。

【００６６】図６は、アンダードライブ結合について、
「車軸１１６の回転数Ｎｄ＞エンジン１５０の回転数Ｎ
ｅ」の場合におけるトルク変換の様子を示す説明図であ
る。図６に示した変換を行う場合、クラッチモータ１３
０は、電力の供給を受けて力行される。供給される電力
は、領域「ＧＵ２＋ＧＵ３」の面積に等しい。一方、車
軸１１６のトルクＴｄは、エンジン１５０のトルクＴｅ
よりも小さい。従って、アシストモータ１４０は回生運
転される。このとき回生される電力は領域「ＡＵ２＋Ｇ
Ｕ３」の面積に等しい。両モータでの運転効率を１００
％と仮定すれば、クラッチモータ１３０で回生される電
力とアシストモータ１４０に供給される電力とが等しく
なる。かかる変換では、下流側に位置するアシストモー
タ１４０から上流側に位置するクラッチモータ１３０に
電力が供給されるため、動力の循環が生じる。図６中の
領域ＧＵ３が循環する動力に相当する。

【００６７】アンダードライブ結合において、上述の変
換を実現するための、アシストモータ１４０およびクラ
ッチモータ１３０の運転ポイントは、それぞれ次式
（１）の通りとなる。 クラッチモータ１３０の回転数Ｎｃ＝Ｎｄ−Ｎｅ； トルクＴｃ＝Ｔｅ； アシストモータ１４０の回転数Ｎａ＝Ｎｄ； トルクＴａ＝Ｔｄ−Ｔｅ； ・・・（１）

【００６８】図７は、オーバードライブ結合について、
「車軸１１６の回転数Ｎｄ＜エンジン１５０の回転数Ｎ
ｅ」の場合におけるトルク変換の様子を示す説明図であ
る。図７に示した変換を行う場合、車軸１１６のトルク
Ｔｄは、エンジン１５０のトルクＴｅよりも大きい。従
って、アシストモータ１４０は、領域「ＡＯ１＋ＡＯ
２」の面積に等しい電力の供給を受けて力行される。一
方、車軸１１６の回転数Ｎｄは、エンジン１５０の回転
数Ｎｅよりも小さいため、クラッチモータ１３０は回生
運転となる。回生される電力は、領域「ＡＯ２＋ＧＯ
１」の面積に等しい。クラッチモータ１３０で回生され
た電力は、アシストモータ１４０の力行に供給される。
回生された電力と供給される電力とは等しい。かかる変
換では、下流側に位置するクラッチモータ１３０から上
流側に位置するアシストモータ１４０に電力が供給され
るため、動力の循環が生じる。図７中の領域ＡＯ２が循
環する動力に相当する。

【００６９】図８は、オーバードライブ結合について、
「車軸１１６の回転数Ｎｄ＞エンジン１５０の回転数Ｎ
ｅ」の場合におけるトルク変換の様子を示す説明図であ
る。図１４に示した変換を行う場合、車軸１１６のトル
クＴｄはエンジン１５０のトルクＴｅよりも小さい。従
って、アシストモータ１４０は回生運転され、領域「Ａ
Ｏ３」の面積に等しい電力を回収する。一方、車軸１１
６の回転数Ｎｄはエンジン１５０の回転数Ｎｅよりも大
きいため、クラッチモータ１３０は領域「ＧＯ２」の面
積に等しい電力の供給を受けて力行運転する。回生され
た電力と供給される電力とは等しい。かかる変換では、
上流側に位置するアシストモータ１４０から下流側に位
置するクラッチモータ１３０に電力が供給されるため、
動力の循環は生じない。

【００７０】オーバードライブ結合において、上述の変
換を実現するための、アシストモータ１４０およびクラ
ッチモータ１３０の運転ポイントは、次式（２）の通り
となる。 クラッチモータ１３０の回転数Ｎｃ＝Ｎｄ−Ｎｅ； トルクＴｃ＝Ｔｄ； アシストモータ１４０の回転数Ｎａ＝Ｎｅ； トルクＴａ＝Ｔｄ−Ｔｅ； ・・・（２）

【００７１】以上で説明した通り、本実施例のハイブリ
ッド車両は、アシストモータ１４０の結合状態、および
車軸１１６の回転数Ｎｄとエンジン１５０の回転数Ｎｅ
との大小関係に応じて、エンジン１５０から出力された
動力を要求された回転数およびトルクからなる動力に変
換して、車軸１１６から出力することができる（以下、
この運転モードを通常走行と呼ぶ）。この他、エンジン
１５０を停止してアシストモータ１４０を動力源として
走行することも可能である（以下、この運転モードをＥ
Ｖ走行とよぶ）。ＥＶ走行はアンダードライブ結合で行
われる。また、停車中にエンジン１５０の動力でアシス
トモータ１４０を回生運転して発電することも可能であ
る。この発電はオーバードライブ結合で行われる。

【００７２】図５〜８で説明した通り、「車軸１１６の
回転数Ｎｄ＞エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の走行時に
オーバードライブ結合を採り、「回転数Ｎｄ＜回転数Ｎ
ｅ」の走行時にアンダードライブ結合を採れば、動力の
循環を回避でき運転効率を向上することができる。本実
施例のハイブリッド車両は、運転効率を向上するため、
回転数Ｎｄ，Ｎｅの大小関係に応じてアシストモータ１
４０の結合状態を制御する。

【００７３】図９は、本実施例のハイブリッド車両にお
ける各種走行モードの使い分けの様子を示す説明図であ
る。図中の曲線ＬＩＭはハイブリッド車両が走行可能な
領域を示している。図示する通り、車速およびトルクが
比較的低い領域では、ＥＶ走行を行う。車速およびトル
クが所定値以上の領域では、通常走行を行う。図中の曲
線Ａはエンジン１５０の回転数Ｎｅと車軸１１６の回転
数Ｎｄが等しくなる境界を示している。かかる曲線Ａよ
りもトルクが低い側の領域では、原則としてオーバード
ライブ結合により走行し、高い側の領域では、アンダー
ドライブ結合または中立状態により走行する。例えば、
図９中の曲線ＤＤに沿って車両の走行状態が変化してい
く場合には、当初ＥＶ走行を行った後、オーバードライ
ブ結合による走行に移行することになる。

【００７４】図９のマップから明らかな通り、アンダー
ドライブ結合は、比較的高トルクが要求される領域で用
いられる。従って、本実施例のハイブリッド車両は、運
転効率に基づく上述の制御と併せて、アクセルが急激に
踏み込まれた場合などの加速時にアンダードライブ結合
に切り換え、高い応答性と滑らかな加速感の実現を図っ
ている。こうしたアシストモータ１４０の切り換えの制
御については、後に詳述する。

【００７５】Ｄ．運転制御処理： 先に説明した通り、本実施例のハイブリッド車両は、Ｅ
Ｖ走行、通常走行など種々の運転モードにより走行する
ことができる。制御ユニット１９０内のＣＰＵ（以下、
単に「ＣＰＵ」という）は、車両の走行状態に応じて運
転モードを判定し、それぞれのモードについてエンジン
１５０、クラッチモータ１３０、アシストモータ１４０
等の制御を実行する。これらの制御は種々の制御処理ル
ーチンを周期的に実行することにより行われる。以下で
は、これらの運転モードのうち、通常走行モードについ
てトルク制御処理の内容を説明する。

【００７６】図１０は、通常走行時のトルク制御ルーチ
ンのフローチャートである。この処理が開始されると、
ＣＰＵは駆動軸１３５から出力すべきエネルギＰｄを設
定する（ステップＳ１０）。この動力は、アクセルペダ
ルポジションセンサ９２ａにより検出されたアクセルペ
ダル９２の踏み込み量、即ち、アクセル開度および車速
に基づいて設定される。駆動軸から出力すべきエネルギ
Ｐｄは、車軸１１６の回転数Ｎｄ＊と目標トルクＴｄ＊
の積で表される。目標トルクＴｄ＊は、アクセル開度お
よび車速に応じたテーブルとして予め設定されている。

【００７７】次に、充放電電力Ｐｂおよび補機駆動エネ
ルギＰｈを算出する（ステップＳ１５，Ｓ２０）。充放
電電力Ｐｂとは、バッテリ１９４の充放電に要するエネ
ルギであり、バッテリ１９４を充電する必要がある場合
には正の値、放電する必要がある場合には負の値を採
る。補機駆動エネルギＰｈとは、エアコンなどの補機を
駆動するために必要となる電力である。こうして算出さ
れた電力の総和が要求動力Ｐｅとなる（ステップＳ２
５）。

【００７８】なお、トルク制御ルーチンでは、単位時間
当たりのエネルギ収支を考慮してエンジン１５０等の制
御を実行する。従って、本明細書でエネルギという場合
は、全て単位時間当たりのエネルギを意味するものとす
る。この意味で、本明細書においては、機械的なエネル
ギは動力と同義であり、電気的なエネルギは電力と同義
である。

【００７９】次に、ＣＰＵは、こうして設定された要求
動力Ｐｅに基づいてエンジン１５０の運転ポイントを設
定する（ステップＳ３０）。運転ポイントとは、エンジ
ン１５０の目標回転数Ｎｅと目標トルクＴｅの組み合わ
せをいう。エンジン１５０の運転ポイントは、予め定め
たマップに従って、基本的にはエンジン１５０の運転効
率を優先して設定する。

【００８０】図１１は、エンジンの運転ポイントと運転
効率との関係について示す説明図である。回転数Ｎｅを
横軸に、トルクＴｅを縦軸にとりエンジン１５０の運転
状態を示している。図中の曲線Ｂはエンジン１５０の運
転が可能な限界範囲を示している。曲線α１からα６ま
ではエンジン１５０の運転効率が一定となる運転ポイン
トを示している。α１からα６の順に運転効率は低くな
っていく。また、曲線Ｃ１からＣ３は、それぞれエンジ
ン１５０から出力される動力（回転数×トルク）が一定
となるラインを示している。

【００８１】エンジン１５０は図示する通り、回転数お
よびトルクに応じて、運転効率が大きく相違する。エン
ジン１５０から曲線Ｃ１に相当する動力を出力する場合
には、図中のＡ１点に相当する運転ポイント（回転数お
よびトルク）が最も高効率となる。同様に曲線Ｃ２およ
びＣ３に相当する動力を出力する場合には、図中のＡ２
点およびＡ３点で運転する場合が最も高効率となる。出
力すべき動力ごとに最も運転効率が高くなる運転ポイン
トを選択すると、図中の曲線Ａが得られる。これを動作
曲線と呼ぶ。なお、この曲線Ａは、先に図１４に示した
曲線Ａと同じである。

【００８２】図１０のステップＳ３０における運転ポイ
ントの設定では、予め実験的に求められた動作曲線Ａを
制御ユニット１９０内のＲＯＭにマップとして記憶して
おき、かかるマップから要求動力Ｐｅに応じた運転ポイ
ントを読み込むことで、エンジン１５０の目標回転数Ｎ
ｅおよび目標トルクＴｅを設定する。こうすることによ
り、エンジン１５０について効率の高い運転ポイントを
設定することができる。

【００８３】こうして設定されたエンジン１５０の運転
ポイントに応じて、ＣＰＵは結合状態切換制御処理を行
う（ステップＳ１００）。この処理は、ハイブリッド車
両の走行状態に応じてアンダードライブ結合とオーバー
ドライブ結合とを切り換える処理である。処理内容の詳
細は後述する。この処理を実行することにより、アシス
トモータ１４０はアンダードライブ結合またはオーバー
ドライブ結合のいずれかの結合状態を採る。

【００８４】次にＣＰＵはクラッチモータ１３０および
アシストモータ１４０のトルクおよび回転数の指令値を
設定する（ステップＳ２００）。アンダードライブ結合
時には、先に示した式（１）において、車軸の回転数Ｎ
ｄ、トルクＴｄにそれぞれ目標回転数Ｎｄ＊、Ｔｄ＊を
代入し、エンジンの回転数Ｎｅ、トルクＴｅにステップ
Ｓ３０で設定した目標回転数Ｎｅ＊、目標トルクＴｅ＊
を代入して設定される。オーバードライブ結合の場合に
は、先に示した式（２）において、それぞれ上記諸量を
代入することにより設定される。

【００８５】こうして設定されたトルク指令値および回
転数指令値に基づいて、ＣＰＵはクラッチモータ１３
０、アシストモータ１４０、エンジン１５０の運転を制
御する（ステップＳ２０５）。モータの運転制御処理
は、同期モータの制御として周知の処理を適用すること
ができる。本実施例では、いわゆる比例積分制御による
制御を実行している。つまり、各モータの現在のトルク
を検出し、目標トルクとの偏差および目標回転数に基づ
いて、各相に印加する電圧指令値を設定する。印加され
る電圧値は上記偏差の比例項、積分項、累積項によって
設定される。それぞれの項にかかる比例係数は実験など
により適切な値が設定される。こうして設定された電圧
は、駆動回路１９１，１９２を構成するトランジスタイ
ンバータのスイッチングのデューティに置換され、いわ
ゆるＰＷＭ制御により各モータに印加される。

【００８６】ＣＰＵは駆動回路１９１，１９２のスイッ
チングを制御することによって、上述の通り、クラッチ
モータ１３０およびアシストモータ１４０の運転を直接
制御する。これに対し、エンジン１５０の運転は現実に
はエンジンＥＣＵ１７０が実施する処理である。従っ
て、制御ユニット１９０のＣＰＵはエンジンＥＣＵ１７
０に対してエンジン１５０の運転ポイントの情報を出力
することで、間接的にエンジン１５０の運転を制御す
る。以上の処理を周期的に実行することにより、本実施
例のハイブリッド車両は、エンジン１５０から出力され
た動力を所望の回転数およびトルクに変換して駆動軸か
ら出力し、走行することができる。

【００８７】Ｅ．結合状態切換制御： 図１２は、結合状態切換制御ルーチンのフローチャート
である。本ルーチンが開始されると、ＣＰＵは運転状態
を表すパラメータを入力する（ステップＳ１０２）。パ
ラメータとしては、車軸１１６の目標回転数Ｎｄ＊、目
標トルクＴｄ＊、アクセル開度、ブレーキペダル９４の
踏み込み量およびバッテリ１９４の残容量ＳＯＣなどが
挙げられる。次に、これらのパラメータに基づいて結合
状態の切換モードの判定を行う（ステップＳ１０４）。

【００８８】切換モードとしては、４つのモードがあ
る。「切換モード１」は、結合状態をオーバードライブ
結合またはアンダードライブ結合の状態からニュートラ
ルの状態にする（ニュートラル処理を行う）モードであ
る。ここでニュートラルの状態とは、アンダードライブ
結合にもオーバードライブ結合にもなっていない、即
ち、ハブギヤｇｈ１がギヤｇ３にもギヤｇ４にも結合さ
れていない状態である（図３参照）。

【００８９】運転者がアクセルペダル９２を踏み込んで
急加速を要求した場合を考える。アクセルペダルポジシ
ョンセンサ９２ａが検出したアクセルペダルポジション
ＡＰが所定値Ａｔｈを超えた場合である。本実施例のハ
イブリッド車両の場合、出力可能な最大トルクはアンダ
ードライブ結合の方が大きくなり、アンダードライブ結
合の方が急加速に適しているという特性がある。オーバ
ードライブ結合の場合は、エンジン１５０、アシストモ
ータ１４０、クラッチモータ１３０の順に動力が伝達さ
れる。かかる構成の最大トルクはクラッチモータ１３０
が伝達可能なトルクの最大値で制限される。これに対
し、アンダードライブ結合の場合は、エンジン１５０、
クラッチモータ１３０、アシストモータ１４０の順に動
力が伝達される。この場合は、クラッチモータ１３０が
伝達可能な最大トルクに対し、さらにアシストモータ１
４０でトルクを付加することが可能となる。こうした種
々の理由により、急加速をする場合には、アンダードラ
イブ結合の方が適している。しかし、アシストモータ１
４０の回転数を上昇させる過渡期においては、アシスト
モータ１４０の慣性が妨げとなる。この場合に、アシス
トモータ１４０の結合を切り離し、アシストモータ１４
０の慣性の影響をなくし、アシストモータ１４０を単独
で運転することによって回転数を上昇させたのちアンダ
ードライブ結合にすることが有効である。このようにす
ることによって、加速時の応答性を向上することができ
る。なお、所定値Ａｔｈは車速に応じて変更してもよ
い。車速とアクセル開度に応じて運転手の加速要求の程
度が異なるからである。

【００９０】また、運転手の加速要求があっても（ＡＰ
＞０）、バッテリ１９４の残容量ＳＯＣが所定値ＳＬよ
りも低い場合には放電することはできない。この場合に
もアシストモータ１４０の結合状態を切り離すことによ
ってバッテリ１９４の放電を抑制することができる。同
様に、急加速時（ＡＰ＞Ａｔｈ）にもバッテリ１９４の
残容量ＳＯＣを併せて考慮してもよい。

【００９１】次に、運転者がブレーキペダル９４を踏み
込んで急制動を要求した場合を考える。ブレーキペダル
ポジションセンサ９４ａが検出したブレーキペダルポジ
ションＢＰが所定値Ｂｔｈを超えた場合である。急制動
時には、アシストモータ１４０の慣性が制動の妨げとな
る。この場合に、アシストモータ１４０の結合を切り離
すことによってアシストモータ１４０の慣性の影響をな
くし、制動距離を短縮する、換言すれば、減速時の応答
性を向上することができる。なお、所定値Ｂｔｈは車速
に応じて変更される値である。車速とブレーキペダル９
４の踏み込み量に応じて運転手の制動要求の程度が異な
るからである。

【００９２】また、運転手の制動要求があっても（ＢＰ
＞０）、バッテリ１９４の残容量ＳＯＣが所定値ＳＨよ
りも高い場合には回生制動することができない。この場
合にもアシストモータ１４０の結合状態を切り離すこと
によってバッテリ１９４への過充電を抑制することがで
きる。同様に、急制動時（ＢＰ＞Ｂｔｈ）にもバッテリ
１９４の残容量ＳＯＣを併せて考慮してもよい。

【００９３】「切換モード２」は、結合状態がニュート
ラルまたはオーバードライブ結合からアンダードライブ
結合にする（アンダードライブ処理を行う）モードであ
る。例えば、オーバードライブ結合で通常走行中に運転
者がアクセルペダル９２を踏み込むと、車両の出力トル
クは増加し、車両は加速する。このとき、図９に示した
境界線Ａ付近を境に切り換えを行う。こうすることによ
って、運転効率を向上することができる。なお、切り換
えを行うポイントは、乗り心地の低下を考慮して任意に
設定可能である。

【００９４】「切換モード３」は、結合状態がニュート
ラルまたはアンダードライブ結合からオーバードライブ
結合にする（オーバードライブ処理を行う）モードであ
る。例えば、アンダードライブ結合で車両を加速して運
転者が要求する車速が得られた時点でアクセルペダル９
２の踏み込みを緩めると、車両の出力トルクは減少す
る。このとき、図９に示した境界線Ａ付近を境に切り換
えを行う。こうすることによって、運転効率を向上する
ことができる。なお、切り換えを行うポイントは、乗り
心地の低下を考慮して任意に設定可能である。

【００９５】「切換モード４」は、切換モード１〜３の
条件を満たさない場合に選択される切換不要のモードで
ある。

【００９６】なお、本実施例では、上記切換モードの判
定は主としてアクセル開度とブレーキペダル９４の踏み
込み量に応じて行っているが、アクセル開度の増加率や
ブレーキペダル９４の踏み込み量の変化率に応じて行う
ことも可能である。

【００９７】次に、切換モードに応じて各処理を行う
（ステップＳ１０６）。即ち、「切換モード１」のとき
は、ニュートラル処理を行う（ステップＳ１１０）。
「切換モード２」のときには、アンダードライブ（Ｕ
Ｄ）結合処理を行う（ステップＳ１３０）。「切換モー
ド３」のときには、オーバードライブ（ＯＤ）結合処理
を行う（ステップＳ１５０）。「切換モード４」のとき
には、何も行わない。これらの処理が終了すると結合状
態切換制御ルーチンを終了する。

【００９８】切換モード１〜３のときに行う各処理につ
いて説明する。ニュートラル処理は、上述したように、
結合状態をオーバードライブ結合またはアンダードライ
ブ結合の状態からどちらにもなっていないニュートラル
の状態にする、即ち、アシストモータ１４０の結合を切
り離す処理である。

【００９９】アンダードライブ結合処理について説明す
る。図１３は、アンダードライブ結合処理ルーチンのフ
ローチャートである。ＣＰＵは、切り換えが可能である
か否かの判断基準として「駆動軸１３５の回転数Ｎｄ−
アシストモータ１４０の回転数Ｎｅ」で与えられる回転
数差ΔＮを算出する（ステップＳ１３２）。

【０１００】次に、この回転数差ΔＮが小さくなるよう
に、アシストモータ１４０のトルクを制御する（ステッ
プＳ１３４）。本実施例では、ΔＮに基づく比例積分制
御を適用した。オーバードライブ結合は、「エンジン１
５０の回転数Ｎｅ＜駆動軸１３５の回転数Ｎｄ」の状態
で走行しているから、回転数差ΔＮ＞０である。切り換
え時にはエンジン１５０の回転数Ｎｅを駆動軸の回転数
Ｎｄ相当にまで上昇させる必要がある。アシストモータ
１４０はエンジン１５０に結合されているため、回転数
差ΔＮに応じた正のトルクを出力し、エンジン１５０の
回転数を上昇させる。この正のトルクを回転数差ΔＮの
比例項、積分項に所定のゲインを乗じて設定する。もち
ろん、アシストモータ１４０のトルクはこれに限らず種
々の方法によって設定することができる。

【０１０１】アシストモータ１４０の制御を実行した
後、ＣＰＵは結合状態の切り換えを行ってもよいか否か
を判定する（ステップＳ１３６）。この判定は、回転数
差ΔＮが所定値ＮＴ未満であるか否かによって行われ
る。所定値ＮＴは、切り換え可能な許容回転数差であ
り、各ギヤの回転数に応じて設定される。回転数差ΔＮ
が所定値ＮＴ未満である場合には、回転数差が許容範囲
に入ったと判断される。回転数差ΔＮが所定値ＮＴ以上
である場合には、切り換えが許容されないと判断し、回
転数差を縮めるための制御（ステップＳ１３２〜Ｓ１３
４）を繰り返し実行する。

【０１０２】回転数差ΔＮが所定値ＮＴ未満になると、
現在の結合状態がニュートラルの状態か否かを判断する
（ステップＳ１３８）ニュートラルの状態であれば、そ
のままアンダードライブ結合とし（ステップＳ１４
２）、ニュートラルの状態でなければ、オーバードライ
ブ結合を解除してから（ステップＳ１４０）アンダード
ライブ結合にする（ステップＳ１４２）。

【０１０３】オーバードライブ結合について説明する。
オーバードライブ結合処理もアンダードライブ結合処理
とほぼ同様に行うことができる。即ち、オーバードライ
ブ結合処理では、アンダードライブ結合処理ルーチンの
ステップＳ１３２において回転数差ΔＮを「駆動軸１３
５の回転数Ｎｄ−アシストモータ１４０の回転数Ｎａ」
とする代わりに、「エンジン１５０の回転数Ｎｅ−アシ
ストモータ１４０の回転数Ｎａ」とする。また、ステッ
プＳ１４０およびステップＳ１４２においてオーバード
ライブを解除した後にアンダードライブ結合にする代わ
りに、アンダードライブ結合を解除した後にオーバード
ライブ結合にする。この他はアンダードライブ結合処理
と同じである。

【０１０４】このように、通常走行時にはアンダードラ
イブ結合とオーバードライイブ結合とを切り換えること
によって、運転効率を向上させることができる。そし
て、急制動時や急加速時には、積極的にニュートラルの
状態を利用することによってアシストモータ１４０の慣
性の影響をなくすことができるので、加減速の応答性を
向上することができる。また。バッテリ１９４の過充電
および過放電を抑制し、バッテリ１９４の劣化を防止す
ることもできる。

【０１０５】Ｆ．切換機構の第２実施例： 図１４は、回転方向切換機構を備えた切換機構２００ａ
の構成を示す説明図である。クラッチモータ１３０のア
ウタロータ１３４には、その中空の回転軸と一体的に回
転するギヤｇ１ａが設けられている。クラッチモータ１
３０のインナロータ軸１３３には、その回転と一体的に
回転するギヤｇ６ａとギヤｇ１１ａが設けられている。
駆動軸１３５には、その回転と一体的に回転するギヤｇ
１３ａが設けられている。アシストモータ１４０のロー
タ１４２には、その中空の回転軸と一体的に回転するギ
ヤｇ１５ａが設けられている。更に、これらの軸と平行
な位置に軸ＡＸａが設けられており、この軸ＡＸａに
は、軸ＡＸａを回転軸の中心とするギヤｇ２ａ、ギヤｇ
３ａ、ハブギヤｇｈ１ａ、ギヤｇ４ａ、ギヤｇ５ａ、ギ
ヤｇ７ａ、ハブギヤｇｈ２ａ、ギヤｇ８ａ、ギヤｇ９
ａ、ギヤｇ１２ａ、ギヤｇ１４ａが上流からこの順で配
置されている。また、ギヤｇ９ａとギヤｇ１１ａとの間
には、駆動軸１３５の回転方向を反転させるためのリバ
ースアイドルギヤｇ１０ａが設けられている。リバース
アイドルギヤｇ１０ａは、図２に示すように、切換機構
の回転軸ＡＸａおよびクランクシャフト１５６を含む平
面から外れた位置に支持されている。かかる配置によ
り、切換機構とクランクシャフト１５６との間隔を抑制
でき、動力出力装置の小型化を図ることができる。ギヤ
ｇ１ａとギヤｇ２ａ、ギヤｇ５ａとギヤｇ６ａ、ギヤｇ
９ａとリバースアイドルギヤｇ１０ａ、リバースアイド
ルギヤｇ１０ａとギヤｇ１１ａ、ギヤｇ１２ａとギヤｇ
１３ａ、ギヤｇ１４ａとギヤｇ１５ａは、常時かみ合っ
ている。ギヤｇ２ａとギヤｇ３ａ、ギヤｇ５ａとギヤｇ
７ａ、ギヤｇ８ａとギヤｇ９ａ、ギヤｇ４ａとハブギヤ
ｇｈ２ａとギヤｇ１２ａは、それぞれ同一の中空の回転
軸を有しており、一体的に回転する。また、ハブギヤｇ
ｈ１ａとギヤｇ１４ａと軸ＡＸａも一体的に回転する。
なお、これらのギヤ比も任意に設定可能である。ギヤｇ
１ａ、ギヤｇ６ａ、ギヤｇ１１ａ、ギヤｇ１３ａ、ギヤ
ｇ１５ａは、動力伝達機構として機能する。

【０１０６】切換機構２００ａもシンクロメッシュ機構
を備えている。図２および図３で説明したの同様に、シ
フトフォークｓｆ１ａを切換機構用アクチュエータによ
ってスライドさせることにより、オーバードライブ結合
とアンダードライブ結合とを切り換えることができる。
また、シフトフォークｓｆ２ａをスライドさせることに
より、ギヤｇ７ａとハブギヤｇｈ２ａ、ハブギヤｇｈ２
ａとギヤｇ８ａの結合状態を切り換えることができる。

【０１０７】図１４に示したように、アンダードライブ
結合になっており、ハブギヤｇｈ２ａとギヤｇ８ａとが
結合しているとき、クラッチモータ１３０のインナロー
タ軸１３３の動力は、ギヤｇ１１ａ、リバースアイドル
ギヤｇ１０ａ、ギヤｇ９ａ、ギヤｇ８ａ、ハブギヤｇｈ
２ａ、ギヤｇ１２ａ、ギヤｇ１３ａ、駆動軸１３５の順
に伝達される。また、この結合状態のときには、アシス
トモータ１４０の回転方向を電気的に前進時とは反転さ
せており、アシストモータ１４０の動力は、ギヤｇ１５
ａ、ギヤｇ１４ａ、軸ＡＸａ、ハブギヤｇｈ１ａ、ギヤ
ｇ４ａ、ギヤｇ１２ａ、ギヤｇ１３ａ、駆動軸１３５の
順に伝達される。こうしてハイブリッド車両はアシスト
モータ１４０の動力とエンジン１５０の動力を用いて後
退する。一方、ハブギヤｇｈ２とギヤｇ７ａとが結合し
ているときには、クラッチモータ１３０のインナロータ
軸１３３の動力は、ギヤｇ６ａ、ギヤｇ５ａ、ギヤｇ７
ａ、ハブギヤｇｈ２ａ、ギヤｇ１２ａ、ギヤｇ１３ａ、
駆動軸１３５の順に伝達され、ハイブリッド車両は前進
する。

【０１０８】従来のハイブリッド車両では、アシストモ
ータ１４０のみの動力で後退していた。本実施例のハイ
ブリッド車両は、切換機構を上記の構成にすることによ
って、アシストモータ１４０とエンジン１５０の動力を
用いて前進と後退をすることが可能となる。この結果、
後退時のアシストモータ１４０の消費電力を低減するこ
とができる。また、アシストモータ１４０の定格以上の
後退トルクが出力可能となる。

【０１０９】Ｇ．切換機構の第３実施例： 図１５は、変速機構を備えた切換機構２００ｂの構成を
示す説明図である。クラッチモータ１３０のアウタロー
タ１３４には、その中空の回転軸と一体的に回転するギ
ヤｇ１ｂが設けられている。クラッチモータ１３０のイ
ンナロータ軸１３３には、その回転と一体的に回転する
ギヤｇ６ｂとギヤｇ１０ｂが設けられている。なお、ギ
ヤｇ６ｂとギヤｇ１０ｂは、大きさと歯数が異なる。駆
動軸１３５には、その回転と一体的に回転するギヤｇ１
２ｂが設けられている。アシストモータ１４０のロータ
１４２には、その中空の回転軸と一体的に回転するギヤ
ｇ１４ｂが設けられている。更に、これらの軸と平行な
位置に軸ＡＸｂが設けられており、この軸ＡＸｂには、
軸ＡＸｂを回転軸の中心とするギヤｇ２ｂ、ギヤｇ３
ｂ、ハブギヤｇｈ１ｂ、ギヤｇ４ｂ、ギヤｇ５ｂ、ギヤ
ｇ７ｂ、ハブギヤｇｈ３ｂ、ギヤｇ８ｂ、ギヤｇ９ｂ、
ギヤｇ１１ｂ、ギヤｇ１３ｂが上流からこの順で配置さ
れている。ギヤｇ１ｂとギヤｇ２ｂ、ギヤｇ５ｂとギヤ
ｇ６ｂ、ギヤｇ９ｂとギヤｇ１０ｂ、ギヤｇ１１ｂとギ
ヤｇ１２ｂ、ギヤｇ１３ｂとギヤｇ１４ｂは、常時かみ
合っている。ギヤｇ２ｂとギヤｇ３ｂ、ギヤｇ５ｂとギ
ヤｇ７ｂ、ギヤｇ８ｂとギヤｇ９ｂ、ギヤｇ４ｂとハブ
ギヤｇｈ３ｂとギヤｇ１１ｂは、それぞれ同一の中空の
回転軸を有しており、一体的に回転する。また、ハブギ
ヤｇｈ１ｂとギヤｇ１３ｂと軸ＡＸｂも一体的に回転す
る。なお、これらのギヤ比も任意に設定可能である。ギ
ヤｇ１ｂ、ギヤｇ６ｂ、ギヤｇ１９ｂ、ギヤｇ１２ｂ、
ギヤｇ１４ｂは、動力伝達機構として機能する。

【０１１０】切換機構２００ｂもシンクロメッシュ機構
を備えている。上述したのと同様に、シフトフォークｓ
ｆ１ｂを切換機構用アクチュエータによってスライドさ
せることにより、オーバードライブ結合とアンダードラ
イブ結合とを切り換えることができる。また、シフトフ
ォークｓｆ３ｂをスライドさせることにより、ギヤｇ７
ａとハブギヤｇｈ３ｂ、ハブギヤｇｈ３ｂとギヤｇ８ａ
の結合状態を切り換えることができる。

【０１１１】図１５示したように、アンダードライブ結
合になっており、ハブギヤｇｈ３ｂとギヤｇ７ｂとが結
合しているとき、クラッチモータ１３０のインナロータ
軸１３３の動力は、ギヤｇ６ｂ、ギヤｇ５ｂ、ギヤｇ７
ｂ、ハブギヤｇｈ３ｂ、ギヤｇ１１ｂ、ギヤｇ１２ｂ、
駆動軸１３５の順に伝達される。一方、ハブギヤｇｈ３
ｂとギヤｇ８ｂとが結合しているときには、クラッチモ
ータ１３０のインナロータ軸１３３の動力は、ギヤｇ１
０ｂ、ギヤｇ９ｂ、ギヤｇ８ｂ、ハブギヤｇｈ３ｂ、ギ
ヤｇ１１ｂ、ギヤｇ１２ｂ、駆動軸１３５の順に伝達さ
れる。ギヤｇ６ｂとギヤｇ１０ｂとは、大きさと歯数が
異なるので、これらへの結合を切り換えることによって
変速比を切り換えることができる。なお、本実施例で
は、変速比を２段階に切り換えられるようにしたが、更
に多段に切り換えられるようにしてもよい。変速比の切
り換えによって、出力可能な回転数、トルクの範囲を拡
張することができる。

【０１１２】なお、上記第１実施例、切換機構の第２お
よび第３実施例では、図示および説明の便宜上、切換機
構２００，２００ａ，２００ｂについて、図３、図４、
図１４、図１５を用いて分けて説明したが、これらの機
構は同時に組合せて構成することができる。

【０１１３】Ｈ．変形例： 以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明した
が、本発明はこのような実施の形態になんら限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種
々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のよう
な変形例も可能である。

【０１１４】Ｈ１．変形例１： 上記実施例では、エンジン１５０とクラッチモータ１３
０とアシストモータ１４０とをこの順に配置したが、ク
ラッチモータ１３０とアシストモータ１４０との順番を
逆に配置してもよい。図１６は、変形例としてのハイブ
リッド車両の概略構成を示す説明図である。このハイブ
リッド車両では、エンジン１５０とアシストモータ１４
０と、クラッチモータ１３０がこの順に配置されてい
る。エンジン１５０のクランクシャフト１５６は、ダン
パ１５７を介してクラッチモータ１３０のインナロータ
軸１３３に結合されている。アウタロータ１３４は、駆
動軸１３５、ディファレンシャルギヤ１１４を介して車
軸１１６に結合されている。その他の構成は、図１に示
したハイブリッド車両と同じである。

【０１１５】Ｈ２．変形例２： 上記実施例では、動力調整装置としてクラッチモータ１
３０を適用した。一般に、動力調整装置としては、クラ
ッチモータ１３０のように、電力の供給を受けて回転数
を増速したり、電力を回生することで回転数を低減した
りして、エンジン１５０から出力された動力の大きさを
変更しつつ、車軸１１６側に伝達することができる種々
の装置を適用することができる。従って、例えば、ロー
タ軸を有する発電機とプラネタリギヤを適用してもよ
い。

【０１１６】図１７は、変形例としてのハイブリッド車
両の概略構成を示す説明図である。ここでは、動力をや
りとりする要素についてのみ示し、制御ユニットや駆動
回路等の電気系統は図示を省略した。変形例では、クラ
ッチモータ１３０の代わりプラネタリギヤ２３０と電動
発電機２４０とを用いている。

【０１１７】プラネタリギヤ２３０は、遊星歯車とも呼
ばれるギヤであり、中心で回転するサンギヤ２３１、そ
の周囲で自転するプラネタリピニオンギヤ２３２および
それをサンギヤ２３１周りに公転可能に軸支するプラネ
タリキャリア２３３、さらにその周囲で回転するリング
ギヤ２３４から構成されている。

【０１１８】電動発電機２４０は、アシストモータ１４
０と同様の三相同期モータであり、ステータ２４４はケ
ースに固定されている。電動発電機２４０は電動機とし
て機能したり、発電機として機能したりする。電動発電
機２４０は、上記実施例のクラッチモータ１３０と同
様、駆動回路のトラジスタをオン・オフすることにより
運転が制御される。

【０１１９】プラネタリギヤ２３０は機構学上周知の通
り、サンギヤ２３１，プラネタリキャリア２３３，リン
グギヤ２３４のうち２つの回転状態が決定されると残余
の回転状態が一義的に決定するという特性を有してい
る。かかる特性に基づき、変形例のハイブリッド車両で
は、プラネタリギヤ２３０と電動発電機２４０の組み合
わせにより、上記実施例におけるクラッチモータ１３０
と同等の作用、即ち動力調整装置としての作用を奏する
ことができる。クラッチモータ１３０のインナロータに
相当するのがプラネタリキャリア２３３であり、アウタ
ロータ１３４に相当するのがリングギヤ２３４である。

【０１２０】プラネタリギヤ２３０のサンギヤ２３１
は、電動発電機２４０のロータ２４２に結合されてい
る。プラネタリキャリア２３３は、エンジン１５０のク
ランクシャフト１５６と結合されている。また、クラン
クシャフト１５６には、その回転と一体的に回転するギ
ヤｇ１ｃが設けられている。リングギヤ２３４には、そ
の中空の回転軸と一体的に回転するギヤｇ６ｃが設けら
れている。駆動軸１３５には、その回転と一体的に回転
するギヤｇ８ｃが設けられている。アシストモータ１４
０のロータ１４２には、その中空の回転軸と一体的に回
転するギヤｇ１０ｃが設けられている。更に、これらの
軸と平行な位置に軸ＡＸｃが設けられており、この軸Ａ
Ｘｃには、軸ＡＸｃを回転軸の中心とするギヤｇ２ｃ、
ギヤｇ３ｃ、ハブギヤｇｈ１ｃ、ギヤｇ４ｃ、ギヤｇ５
ｃ、ギヤｇ７ｃ、ギヤｇ９ｃが上流からこの順で配置さ
れている。ギヤｇ１ｃとギヤｇ２ｃ、ギヤｇ５ｃとギヤ
ｇ６ｃ、ギヤｇ７ｃとギヤｇ８ｃ、ギヤｇ９ｃとギヤｇ
１０ｃは、常時かみ合っている。ギヤｇ２ｃとギヤｇ３
ｃ、ギヤｇ４ｃとギヤｇ５ｃとギヤｇ７ｃはそれぞれ同
一の中空の回転軸を有しており、一体的に回転する。ま
た、ハブギヤｇｈ１ｃとギヤｇ９ｃと軸ＡＸｃも一体的
に回転する。なお、これらのギヤ比は、任意に設定可能
である。ギヤｇ１ｃ、ギヤｇ６ｃ、ギヤｇ８ｃ、ギヤｇ
１０ｃは、動力伝達機構として機能する。また、軸ＡＸ
ｃを回転軸の中心とするギヤｇ２ｃ、ギヤｇ３ｃ、ハブ
ギヤｇｈ１ｃ、ギヤｇ４ｃ、ギヤｇ５ｃ、ギヤｇ７ｃ、
ギヤｇ９ｃ、およびシフトフォークｓｆ１ｃは切換機構
２００ｃとして機能する。

【０１２１】この変形例の切換機構２００ｃも第１実施
例と同様に、シンクロメッシュ機構を備えている。シフ
トフォークｓｆ１ｃを切換機構用アクチュエータによっ
てスライドさせることにより、ギヤｇ３とｃハブギヤｇ
ｈ１ｃ、ハブギヤｇｈ１ｃとギヤｇ４ｃの結合状態を切
り換えることができる。

【０１２２】図示するように、ハブギヤｇｈ１ｃとギヤ
ｇ４ｃとが結合しているとき、アシストモータ１４０の
動力は、ギヤｇ１０ｃ、ギヤｇ９ｃ、軸ＡＸｃ、ハブギ
ヤｇｈ１ｃ、ギヤｇ４ｃ、ギヤｇ７ｃ、ギヤｇ８ｃ、駆
動軸１３５の順に伝達される。従って、アシストモータ
１４０が駆動軸１３５に結合されたのと同等の構成とな
り、アンダードライブ結合となる。

【０１２３】また、ハブギヤｇｈ１ｃとギヤｇ３ｃとが
結合しているときには、アシストモータ１４０の動力
は、ギヤｇ１０ｃ、ギヤｇ９ｃ、軸ＡＸｃ、ハブギヤｇ
ｈ１ｃ、ギヤｇ３ｃ、ギヤｇ２ｃ、ギヤｇ１ｃ、クラン
クシャフト１５６の順に伝達される。従って、アシスト
モータ１４０がクランクシャフト１５６に結合されたの
と同等の構成となり、アンダードライブ結合となる。

【０１２４】以上で説明した通り、変形例のハイブリッ
ド車両も、第１実施例と同様にシフトフォークｓｆ１の
切り換えによってアンダードライブ結合、オーバードラ
イブ結合を実現することができる。従って、第１実施例
と同様の制御処理を適用することができる。

【０１２５】Ｈ３．変形例３： 上記実施例では、エンジン１５０としてガソリンにより
運転されるガソリンエンジンを用いたが、その他に、デ
ィーゼルエンジンや、タービンエンジンや、ジェットエ
ンジンなど各種の内燃あるいは外燃機関を用いることも
できる。

【０１２６】また、上記実施例では、クラッチモータ１
３０及びアシストモータ１４０として三相同期電動機を
適用したが、回生動作及び力行動作を行なわせるのであ
れば、その他にも、ＶＲ形（可変リラクタンス形；Vari
able Reluctance type）同期電動機や、バーニアモータ
や、直流電動機や、誘導電動機や、超電導モータや、ス
テップモータなどを用いることもできる。

【０１２７】また、上記実施例では、クラッチモータ１
３０に対する電力の伝達手段としてスリップリングとブ
ラシとからなる給電装置１３８を用いたが、回転リング
−水銀接触、磁気エネルギの半導体カップリング、回転
トランス等を用いることもできる。

【０１２８】また、上記実施例では、駆動回路１９１，
１９２としてトランジスタインバータを用いたが、その
他に、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラモードトランジ
スタ；Insulated Gate Bipolar mode Transistor）イン
バータや、サイリスタインバータや、電圧ＰＷＭ（パル
ス幅変調；Pulse Width Modulation）インバータや、方
形波インバータ（電圧形インバータ，電流形インバー
タ）や、共振インバータなどを用いることもできる。

【０１２９】また、バッテリ１９４としては、Ｐｂバッ
テリ，ＮｉＭＨバッテリ，Ｌｉバッテリなどを用いるこ
とができるが、バッテリ１９４に代えてキャパシタを用
いることもできる。

【０１３０】Ｈ４．変形例４： 上記実施例では、エンジンと電動機とを備える動力出力
装置を搭載したハイブリッド車両について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではない。上記実施例に
おいてハイブリッド車両に搭載した動力出力装置は、船
舶，航空機などの交通手段や、その他各種産業機械など
に搭載することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としてのハイブリッド車両
の概略構成を示す説明図である。

【図２】動力出力装置を駆動軸１３５方向から見た概略
概観図である。

【図３】切換機構２００の概略構成を示す説明図であ
る。

【図４】切換機構２００の概略構成を示す説明図であ
る。

【図５】アンダードライブ結合について、「車軸１１６
の回転数Ｎｄ＜エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合に
おけるトルク変換の様子を示す説明図である。

【図６】アンダードライブ結合について、「車軸１１６
の回転数Ｎｄ＞エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合に
おけるトルク変換の様子を示す説明図である。

【図７】オーバードライブ結合について、「車軸１１６
の回転数Ｎｄ＜エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合に
おけるトルク変換の様子を示す説明図である。

【図８】オーバードライブ結合について、「車軸１１６
の回転数Ｎｄ＞エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合に
おけるトルク変換の様子を示す説明図である。

【図９】本実施例のハイブリッド車両における各種走行
モードの使い分けの様子を示す説明図である。

【図１０】通常走行時のトルク制御ルーチンのフローチ
ャートである。

【図１１】エンジンの運転ポイントと運転効率との関係
について示す説明図である。

【図１２】結合状態切換制御ルーチンのフローチャート
である。

【図１３】アンダードライブ結合処理ルーチンのフロー
チャートである。

【図１４】切換機構２００ａの構成を示す説明図であ
る。

【図１５】切換機構２００ｂの構成を示す説明図であ
る。

【図１６】変形例としてのハイブリッド車両の概略構成
を示す説明図である。

【図１７】変形例としてのハイブリッド車両の概略構成
を示す説明図である。

【図１８】電動機を駆動軸に結合したハイブリッド車両
の概略構成を示す説明図である。

【図１９】アンダードライブ結合において、「エンジン
の回転数＞駆動軸の回転数」の状態での動力の伝達の様
子を示す説明図である。

【図２０】アンダードライブ結合において、「エンジン
の回転数＜駆動軸の回転数」の状態での動力の伝達の様
子を示す説明図である。

【図２１】電動機を出力軸に結合したハイブリッド車両
の概略構成を示す説明図である。

【図２２】オーバードライブ結合において、「エンジン
の回転数＞駆動軸の回転数」の状態での動力の伝達の様
子を示す説明図である。

【図２３】オーバードライブ結合において、「エンジン
の回転数＜駆動軸の回転数」の状態での動力の伝達の様
子を示す説明図である。

【図２４】アシストモータＡＭの結合先を切り換え可能
なハイブリッド車両の構成を示す説明図である。

【符号の説明】

９２…アクセルペダル ９２ａ…アクセルペダルポジションセンサ ９４…ブレーキペダル ９４ａ…ブレーキペダルポジションセンサ ９６…シフトレバー ９６ａ…シフトポジションセンサ １１４…ディファレンシャルギヤ １１６Ｒ，１１６Ｌ…駆動輪 １１６…車軸 １１７…回転数センサ １３０…クラッチモータ １３２…インナロータ １３３…インナロータ軸 １３４…アウタロータ １３５…駆動軸 １３８…給電装置 １４０…アシストモータ １４２…ロータ １４４…ステータ １４５…回転数センサ １５０…エンジン １５２…回転数センサ １５６…クランクシャフト １５７…ダンパ １９０…制御ユニット １９１…駆動回路 １９１，１９２…駆動回路 １９４…バッテリ １９６…残容量検出器 ２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ…切換機構 ２３０…プラネタリギヤ ２３１…サンギヤ ２３２…プラネタリピニオンギヤ ２３３…プラネタリキャリア ２３４…リングギヤ ２４０…電動発電機 ２４２…ロータ ２４４…ステータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G093 AA07 BA00 BA15 CB06 CB07 DA06 DB15 DB19 EB01 5H115 PA01 PA12 PG04 PI16 PU27 QE08 QE10 QI04 QI12 SE07 TI02 TO21 TO23 TU10

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力軸を有する原動機と、動力を出力す
   るための駆動軸と、前記出力軸および前記駆動軸とに結
   合され電力のやり取りによって前記原動機から出力され
   た動力を増減して前記駆動軸に伝達可能な動力調整装置
   と、回転軸を有する電動機と、前記回転軸と前記出力軸
   および前記駆動軸との接続状態を切換える切換機構と、
   前記切換機構を制御する切換制御部と、を備える動力出
   力装置を搭載したハイブリッド車両であって、 前記切換制御部は、前記ハイブリッド車両の加減速時に
   所定条件下で、前記回転軸と前記出力軸および前記駆動
   軸との接続をともに切り離すように前記切換機構を制御
   する、 ハイブリッド車両。
2. 【請求項２】 請求項１記載のハイブリッド車両であっ
   て、 前記所定条件は、該車両の加減速に関与する操作部の操
   作状態に基づく条件である、 ハイブリッド車両。
3. 【請求項３】 請求項２記載のハイブリッド車両であっ
   て、 前記所定条件は、アクセル開度、またはその増加率が所
   定値以上の条件である、 ハイブリッド車両。
4. 【請求項４】 請求項３記載のハイブリッド車両であっ
   て、 更に、前記動力調整装置および前記電動機との間で充放
   電するための蓄電部と、該蓄電部の残容量を検出する残
   容量検出手段を備え、 前記所定条件は、更に、前記残容量が所定値以下の条件
   である、 ハイブリッド車両。
5. 【請求項５】 請求項２記載のハイブリッド車両であっ
   て、 前記所定条件は、ブレーキペダルの踏み込み量、または
   その変化率が所定値以上の条件である、 ハイブリッド車両。
6. 【請求項６】請求項５記載のハイブリッド車両であっ
   て、 更に、前記動力調整装置および前記電動機との間で充放
   電するための蓄電部と、該蓄電部の残容量を検出する残
   容量検出手段を備え、 前記所定条件は、更に、前記残容量が所定値以上の条件
   である、 ハイブリッド車両。
7. 【請求項７】 請求項１記載のハイブリッド車両であっ
   て、 前記動力調整装置は、前記出力軸に結合された第１のロ
   ータと、前記駆動軸に結合された第２のロータとを有す
   る対ロータ電動機である、 ハイブリッド車両。
8. 【請求項８】 請求項１記載のハイブリッド車両であっ
   て、 前記動力調整装置は、ロータ軸を有する発電機と、３つ
   の回転軸を有し、該回転軸が前記出力軸、駆動軸、およ
   びロータ軸にそれぞれ結合されたプラネタリギヤとを備
   える装置である、 ハイブリッド車両。
9. 【請求項９】 出力軸を有する原動機と、動力を出力す
   るための駆動軸と、前記出力軸および前記駆動軸とに結
   合され電力のやり取りによって前記原動機から出力され
   た動力を増減して前記駆動軸に伝達可能な動力調整装置
   と、回転軸を有する電動機と、前記回転軸と前記出力軸
   および前記駆動軸との接続状態を切換える切換機構と、
   を備える動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の制
   御方法であって、（ａ）前記ハイブリッド車両の加減速
   時に所定の条件を満たしているか否かの判定する工程
   と、（ｂ）前記条件を満たしていると判定されたとき
   に、前記切換機構を制御して前記回転軸と前記出力軸お
   よび前記駆動軸との接続をともに切り離す工程と、 を備える、ハイブリッド車両の制御方法。
10. 【請求項１０】 駆動軸から動力を出力する動力出力装
    置であって、 出力軸を有する原動機と、 前記出力軸および前記駆動軸とに結合され電力のやり取
    りによって前記原動機から出力された動力を増減して前
    記駆動軸に伝達可能な動力調整装置と、 ロータ軸を有する電動機と、 第１回転軸〜第３回転軸を有し、第３回転軸の結合先を
    第１回転軸および第２回転軸に切換可能な切換機構と、 前記第１回転軸と前記出力軸との間で動力を伝達する第
    １の動力伝達機構と、 前記第２回転軸と前記駆動軸との間で動力を伝達する第
    ２の動力伝達機構と、 前記第３回転軸と前記ロータ軸との間で動力を伝達する
    第３の動力伝達機構と、を備え、 前記第１〜第３回転軸は、前記電動機と前記動力調整装
    置との間隙において、前記出力軸および前記駆動軸と異
    なる軸上に配置されている、 動力出力装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の動力出力装置であっ
    て、 前記動力調整装置と前記電動機とが同軸上に配置されて
    いる、 動力出力装置。
12. 【請求項１２】 請求項１０記載の動力出力装置であっ
    て、 更に、前記原動機から前記駆動軸に伝達される動力の回
    転方向を正逆切換可能な回転方向切換機構を、前記原動
    機と前記動力調整装置との間、または前記動力調整装置
    と前記駆動軸との間に備える、 動力出力装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載の動力出力装置であっ
    て、 前記回転方向切換機構は、前記切換機構と同軸に配置さ
    れた回転軸を備える、 動力出力装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載の動力出力装置であっ
    て、 前記回転方向切換機構は、前記切換機構の回転軸と前記
    出力軸とから定まる平面と異なる平面上に配置された逆
    転用回転軸を備える、 動力出力装置。
15. 【請求項１５】 請求項１０記載の動力出力装置であっ
    て、 更に、前記電動機から前記駆動軸に伝達される動力の変
    速比を変更可能な変速機構を、前記動力調整装置と前記
    駆動軸との間に備える、 動力出力装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５記載の動力出力装置であっ
    て、 前記変速機構は、前記切換機構と同軸に配置された回転
    軸を備える、 動力出力装置。
17. 【請求項１７】 請求項１０記載の動力出力装置であっ
    て、 前記出力軸に直交する平面に対する前記切換機構の投影
    図と、前記原動機の投影図との重なり部分の面積が極大
    となる位置に該切換機構が配置されている、 動力出力装置。