JP2893262B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

ハイブリッド車両

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ハイブリッド車両に係
り、詳しくは、モータとエンジンを駆動源として走行す
るハイブリッド車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、エンジンとモータとを併用した駆
動装置を有するハイブリッド型車両が提供されている。
この種のハイブリッド型車両は各種提供されており、例
えば、エンジンを駆動することによって発生させられた
回転を発電機に伝達して発電機を駆動し、該発電機によ
って得られた電力を直流電流に変換してバッテリに送っ
て充電し、さらに該バッテリの電力を交流電流に交換し
て駆動モータを駆動するようにしたシリーズ（直列）式
のハイブリッド車両や、エンジンと駆動モータの駆動力
を同時に、または選択的に出力軸に伝達して車両を走行
させ、主として駆動モータの出力を制御して増減速を行
うパラレル（並列）式のハイブリッド車両などがある。
【０００３】上記のようなハイブリッド車両では、走行
速度とは無関係に、エンジンは常に最適効率状態で運転
されている。一般的にエンジンの最適効率状態は高負荷
側に設定されているため、ハイブリッド車両では、エン
ジンは常時高負荷で運転さている。
【０００４】そして、例えば、パラレル式のハイブリッ
ド車両では、エンジンの駆動力が走行に必要な駆動力を
上回る場合には、モータを発電機として用い、その余分
なエネルギーを回生電力としてバッテリへ充電してい
る。さらに、ハイブリッド車両では、ブレーキを効かせ
た時も、モータを発電機として用い、車両の減速エネル
ギーを回生電力に変換し、これをバッテリへ充電してい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、ブレーキを効か
せた時に、エンジンが運転されていると、エンジンから
のエネルギーも回生電力に変換する必要があるが、バッ
テリの許容充電量には限界があるため、エンジンエネル
ギーの回生電力と減速エネルギーの回生電力の両方をす
べて充電できない場合がある。
【０００６】このような余剰回生電力の発生を少なくし
て、エネルギー効率を高めるためには、ブレーキを効か
せて回生電力を発生させている間、エンジンを停止させ
ればよい。しかし、エンジンが停止すると、エンジンか
ら駆動力を得ている補機を駆動させる事ができなくなる
といった問題が生ずる。このような問題は、駆動モータ
のみによって車両を走行させる場合にも同様に発生す
る。
【０００７】本発明の目的は、エンジンと、回転数制御
可能な発電機と、駆動輪を駆動させる駆動力を出力する
駆動出力軸と、前記駆動出力軸に連結された駆動モータ
と、少なくとも３つの歯車要素からなり、第１の歯車要
素が前記発電機と連結され、第２の歯車要素が前記駆動
出力軸と連結され、第３の歯車要素が前記エンジンに連
結された差動歯車装置を備えたハイブリッド車両におい
て、エンジンを停止して走行している場合であっても、
常にエンジンの回転数を一定値以上に維持することであ
る。又、本発明の目的は、エンジンと、該エンジンから
のトルクが入力される回転自在に配設されたステータ
と、駆動輪を駆動させる駆動力を出力する駆動出力軸に
連結されるロータからなる発電機とを備えたハイブリッ
ド車両において、エンジンを停止して走行している場合
であっても、常にエンジンの回転数を一定値以上に維持
することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的は、以下
の本発明により達成される。
【０００９】（１） エンジンと、回転数制御可能な発
電機と、駆動輪を駆動させる駆動力を出力する駆動出力
軸と、前記駆動出力軸に連結された駆動モータと、少な
くとも３つの歯車要素からなり、第１の歯車要素が前記
発電機と連結され、第２の歯車要素が前記駆動出力軸と
連結され、第３の歯車要素が前記エンジンに連結された
差動歯車装置と、前記エンジンを制御するエンジン制御
装置と、発電機の回転数を制御する発電機制御装置と、
前記エンジンの出力軸から回転を受けて駆動する補機
と、前記エンジン制御装置および前記発電機制御装置に
指令信号を供給する車両制御装置とを有し、前記車両制
御装置は、前記エンジンの駆動と非駆動を選択するとと
もに、非駆動状態を選択したとき、前記エンジンの出力
軸の回転数が前記補機を駆動させるための回転数に維持
されるように前記発電機の回転数を制御する指令信号を
前記発電機制御装置に供給することを特徴とするハイブ
リッド車両。
【００１０】（２） エンジンと、該エンジンからのト
ルクが入力される回転自在に配設されたステータと、駆
動輪を駆動させる駆動力を出力する駆動出力軸に連結さ
れるロータからなる発電機と、前記駆動輪に連結される
駆動モータと、前記エンジンを制御するエンジン制御装
置と、発電機の回転数を制御する発電機制御装置と、前
記エンジンの出力軸から回転を受けて駆動する補機と、
前記エンジン制御装置および前記発電機制御装置に指令
信号を供給する車両制御装置とを有し、前記車両制御装
置は、前記エンジンの駆動と非駆動を選択するととも
に、非駆動状態を選択したとき、前記エンジンの出力軸
の回転数が前記補機を駆動させるための回転数に維持さ
れるように前記発電機の回転数を制御する指令信号を前
記発電機制御装置に供給することを特徴とするハイブリ
ッド車両。
【００１１】（３） 前記差動歯車装置はプラネタリギ
ヤである上記（１）に記載のハイブリッド車両。
【００１２】（４） 前記プラネタリギヤの第１の歯車
要素はサンギヤであり、第２の歯車要素はリングギヤで
あり、第３の歯車要素はキャリヤである上記（３）に記
載のハイブリッド車両。
【００１３】 （５） 前記補機は、前記エンジンと差動歯車装置と
の間に配設される上記（１）に記載のハイブリッド車
両。 （６） 前記補機は、前記エンジンと発電機の間に配
設される上記（１）または（２）に記載のハイブリッド
車両。 （７） 前記補機は、油圧ポンプである上記（１）ま
たは（２）に記載のハイブリッド車両。 （８） 前記車両制御装置は、前記補機の稼働状態に
応じて前記発電機の回転数を制御する上記（１）または
（２）に記載のハイブリッド車両。 （９） 前記補機はエアコンを含み、前記車両制御装
置は、該エアコンが作動されている場合には前記エンジ
ンの出力軸の回転数を上昇させるように、前記発電機の
回転数を制御する上記（１）または（２）に記載のハイ
ブリッド車両。 （１０）前記車両制御装置は、ブレーキ負圧低下時には
前記エンジンの出力軸の回転数を上昇ささせるように、
前記発電機の回転数を制御する上記（１）または（２）
に記載のハイブリッド車両。 （１１）前記発電機制御装置は、発電機が発生させる電
力を制御する上記（１）または（２）に記載のハイブリ
ッド車両。 （１２）前記発電機制御装置は、発電機のトルクを制御
する上記（１）または（２）に記載のハイブリッド車
両。 （１３）前記発電機は、モータとしても駆動可能であ
り、前記発電機制御装置は、該発電機のモータとしての
回転数をも制御する上記（１）または（２）に記載のハ
イブリッド車両。 （１４）前記車両制御装置は、予め設定された車速以下
において、前記発電機をモータとして駆動させる上記
（１）または（２）に記載のハイブリッド車両。 （１５）前記車両制御装置は、前記駆動モータのみによ
る走行時に、前記発電機の回転数を制御する上記（１）
または（２）に記載のハイブリッド車両。 （１６）前記車両制御装置は、車両制動が検出されたと
きに前記エンジンを非駆動状態とする上記（１）または
（２）に記載のハイブリッド車両。 （１７）前記車両制御装置は、ブレーキの踏込みを検出
したとき前記エンジンを非駆動状態とする上記（１）ま
たは（２）に記載のハイブリッド車両。
【００１４】エンジンの出力は、差動歯車装置を介し
て、一部が発電機へ、残りが駆動出力軸へ伝達される。
車両制御装置が、エンジンが非駆動状態であることを選
択すると、車両制御装置からの指令信号に基づきエンジ
ン制御装置がエンジンを非駆動状態とする。この結果、
エンジンの出力軸の回転数は、駆動出力軸と発電機の回
転数によって決められる。駆動出力軸の回転数は、車速
によって決められるため、発電機の回転数を制御するこ
とにより、差動歯車装置を介してエンジンの出力軸の回
転数を制御することができる。
【００１５】一方、補機はエンジンの出力軸から回転を
得て、駆動しており、補機を駆動させるにはエンジンの
出力軸が一定の回転数以上で常時回転している必要があ
る。即ち、エンジンが非駆動状態であっても、発電機の
回転数を制御することによって、エンジンの出力軸の回
転数は、補機の駆動に必要な回転数に維持されることと
なる。
【００１６】
【００１７】 さらに、補機の稼動状態に応じて、非駆動
状態におけるエンジンの出力軸の回転数を変化させるよ
うに制御することもできる。例えば、補機に負荷が加わ
っている場合には、エンジンの出力軸の回転数を上げ
る。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例について、添付図面に
基づき詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例の
ハイブリッド車両の駆動装置を示す概念図である。図に
おいて、第１軸線上には、エンジン１１と、エンジン１
１を駆動させることによって発生する回転を出力するエ
ンジン出力軸１２と、該エンジン出力軸１２を介して入
力された回転に対して変速を行う差動歯車装置であるプ
ラネタリギヤユニット１３と、該プラネタリギヤユニッ
ト１３における変速後の回転が出力されるユニット出力
軸１４と、該ユニット出力軸１４に固定された第１カウ
ンタドライブギヤ１５と、通常走行状態では主として発
電機として作用する発電機／モータ１６と、該発電機／
モータ１６とプラネタリギヤユニット１３とを連結する
伝達軸１７とが配置されている。ユニット出力軸１４
は、スリーブ形状を有し、エンジン出力軸１２を包囲し
て配設されている。また、第１カウンタドライブギヤ１
５は、プラネタリギヤユニット１３よりエンジン１１側
に配設されている。
【００１９】プラネタリギヤユニット１３は、第１の歯
車要素であるサンギヤＳと、サンギヤＳと歯合するピニ
オンＰと、該ピニオンＰと歯合する第２の歯車要素であ
るリングギヤＲと、ピニオンＰを回転自在に支持する第
３の歯車要素であるキャリヤＣＲとを備えている。
【００２０】サンギヤＳは、伝達軸１７を介して発電機
／モータ１６と連結され、リングギヤＲは、ユニット出
力軸１４を介して第１カウンタドライブギヤ１５と連結
され、キャリヤＣＲは、エンジン出力軸１２を介してエ
ンジン１１と連結されている。
【００２１】さらに、発電機／モータ１６は伝達軸１７
に固定され、回転自在に配設されたロータ２１と、該ロ
ータ２１の周囲に配設されたステータ２２と、該ステー
タ２２に巻装されたコイル２３とを備えている。発電機
／モータ１６は、伝達軸１７を介して伝達される回転に
よって電力を発生させる。前記コイル２３は図示しない
バッテリに接続され、該バッテリに電力を供給して充電
する。
【００２２】第１軸線と平行な第２軸線上には、駆動モ
ータ２５と、駆動モータ２５の回転が出力されるモータ
出力軸２６と、モータ出力軸２６に固定された第２カウ
ンタドライブギヤ２７とが配置されている。駆動モータ
２５は、モータ出力軸２６に固定され、回転自在に配設
されたロータ３７と、該ロータ３７の周囲に配設された
ステータ３８と、該ステータ３８に巻装されたコイル３
９とを備えている。駆動モータ２５は、コイル３９に供
給される電流によってトルクを発生させる。そのため
に、コイル３９は図示しないバッテリに接続され、該バ
ッテリから電流が供給されるように構成されている。
【００２３】本発明のハイブリッド車両が減速状態にお
いて、駆動モータ２５は、図示しない駆動輪から回転を
受けて回生電力を発生させ、該回生電力をバッテリに供
給して充電する。そして、前記エンジン１１の回転と同
じ方向に図示しない駆動輪を回転させるために、第１軸
線及び第２軸線と平行な第３軸線上には、駆動出力軸と
してカウンタシャフト３１が配設されている。該カウン
タシャフト３１にはカウンタドリブンギヤ３２が固定さ
れている。
【００２４】また、該カウンタドリブンギヤ３２と第１
カウンタドライブギヤ１５とが、及びカウンタドリブン
ギヤ３２と第２カウンタドライブギヤ２７とが噛合させ
られ、第１カウンタドライブギヤ１５の回転及び第２カ
ウンタドライブギヤ２７の回転が反転されてカウンタド
リブンギヤ３２に伝達されるようになっている。
【００２５】さらに、カウンタシャフト３１には、カウ
ンタドリブンギヤ３２より歯数が小さなデフピニオンギ
ヤ３３が固定される。そして、第１軸線、第２軸線及び
第３軸線に平行な第４軸線上にデフリングギヤ３５が配
設され、該デフリングギヤ３５と前記デフピニオンギヤ
３３とが噛合させられる。また、前記デフリングギヤ３
５にディファレンシャル装置３６が固定され、デフリン
グギヤ３５に伝達された回転が前記ディファレンシャル
装置３６によって差動させられ、駆動輪に伝達される。
【００２６】このように、エンジン１１によって発生さ
せられた回転をカウンタドリブンギヤ３２に伝達するこ
とができるだけでなく、駆動モータ２５によって発生さ
せられた回転をカウンタドリブンギヤ３２に伝達するこ
とができるので、エンジン１１だけを駆動するエンジン
駆動モード、駆動モータ２５だけを駆動するモータ駆動
モード、並びにエンジン１１及び駆動モータ２５を駆動
するエンジン・モータ駆動モードでハイブリッド型車両
を走行させることができる。また、後述するように、発
電機１６において発生させられる電力を制御することに
よって、前記伝達軸１７の回転数を制御することができ
る。さらに、発電機１６によってエンジン１１を始動さ
せることもできる。
【００２７】なお、差動歯車装置としては、ベベルギヤ
を用いたものを用いてもよい。 ここで、エンジン１１
のエンジン出力軸１２からの回転を受けて駆動する補機
としては、例えば歯車ポンプによって構成される油圧ポ
ンプ、ブレーキ機構におけるバキューム・サーボ構造、
エアコンのコンプレッサーやパワーステアリングなどが
挙げられる。
【００２８】次に、本発明のハイブリッド車両の制御系
について、図２のブロック図に基づいて詳細に説明す
る。本実施例の制御系を構成する制御手段は、車両制御
装置４１と、エンジン制御装置４２と、モータ制御装置
４３と、発電機制御装置４４とを有している。この車両
制御装置４１は、例えばＣＰＵ（中央処理装置）、各種
プログラムやデータが格納されたＲＯＭ（リード・オン
・メモリ）、ワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ
（ランダム・アクセス・メモリ）等を備えたマイクロコ
ンピュータによって構成することができる。
【００２９】さらに、この制御系は、アクセル開度αを
検出するアクセルセンサ４５と、車速Ｖを検出する車速
センサ４６と、ブレーキ踏み込み量βを検出するブレー
キセンサ４７と、バッテリ１９の充電量ＳＯＣを検出す
るバッテリセンサ４８とを備えている。それぞれのセン
サ４５、４６、４７、４８で検出された検出値は車両制
御装置４１へ供給される。
【００３０】車両制御装置４１は、ハイブリッド車両の
全体を制御するもので、アクセルセンサ４５からのアク
セル開度αと、車速センサ４６からの車速Ｖに応じたト
ルクＴＭ* を決定して、これをモータ制御装置４３へ供
給する。また、車両制御装置４１は、エンジン制御装置
４２に対してエンジンＯＮ／ＯＦＦ信号を供給する。具
体的には、ブレーキが踏み込まれて、ブレーキセンサ４
７からブレーキ踏み込み量βが供給されると、エンジン
１１を非駆動状態とするエンジンＯＦＦ信号を供給し、
ブレーキが解除されるとエンジン１１を駆動状態とする
エンジンＯＮ信号を供給する。さらに、車両制御装置４
１は、ＯＦＦ状態となっている時のエンジン回転数ＮＥ
が、補機の駆動に必要な回転数ＮＥmin となるように、
車速センサ４６からの車速Ｖと、ブレーキセンサ４７か
らのブレーキ踏み込み量βに応じた発電機／モータ１６
の目標回転数ＮＧ* を、発電機制御装置４４に供給す
る。
【００３１】エンジン制御装置４２は、車両制御装置４
１から入力される選択指令信号に基づいて、エンジン１
１を、エンジントルクを出力している駆動状態（ＯＮ状
態）と、エンジントルクを発生させていない非駆動状態
（ＯＦＦ状態）とに切換えるとともに、エンジン回転数
センサ４８から入力されたエンジン回転数ＮＥに応じて
エンジン１１のスロットル開度θを制御することで、エ
ンジン１１の出力を制御するようになっている。
【００３２】モータ制御装置４３は、供給されたトルク
ＴＭ* が駆動モータ２５から出力されるように駆動モー
タ２５の電流（トルク）ＩＭを制御する。発電機制御装
置４４は、発電機／モータ１６の回転数ＮＧを制御し、
目標回転数ＮＧ* となるように、エンジン１１がＯＦＦ
状態となっている時の電流（トルク）ＩＧを制御する。
【００３３】次に、上記構成のハイブリッド車両の動作
について説明する。図３（Ａ）は、本発明の第１実施例
のプラネタリギヤユニット１３（図１）の概念図、図３
（Ｂ）は、本発明の第１実施例におけるプラネタリギヤ
ユニット１３の通常走行時の速度線図、図４（Ａ）は、
本発明の第１実施例におけるプラネタリギヤユニット１
３の通常走行時のトルク線図である。
【００３４】本実施例においては、図３（Ａ）に示され
ているように、プラネタリギヤユニット１３のリングギ
ヤＲの歯数がサンギヤＳの歯数の２倍となっている。従
って、リングギヤＲに接続されるユニット出力軸１４の
回転数（以下「出力回転数」という。）をＮＯＵＴと
し、キャリヤＣＲに接続されるエンジン出力軸１２の回
転数（以下「エンジン回転数」という。）をＮＥとし、
サンギヤＳに接続される伝達軸１７の回転数（以下「発
電機／モータ回転数」という。）をＮＧとした時、ＮＯ
ＵＴ、ＮＥ、ＮＧの関係は、図３（Ｂ）に示されている
ように、
【００３５】ＮＧ＝３・ＮＥ−２・ＮＯＵＴ
【００３６】となる。また、ユニット出力軸１４の出力
トルクをＴＯＵＴとし、エンジン１１のトルク（以下
「エンジントルク」という。）をＴＥとし、発電機／モ
ータトルクをＴＧとしたとき、ＴＯＵＴ、ＴＥ、ＴＧの
関係は、図４（Ａ）に示されているように、
【００３７】ＴＥ：ＴＯＵＴ：ＴＧ＝３：２：１
【００３８】となる。そして、ハイブリッド車両の通常
走行時においては、リングギヤＲ、キャリヤＣＲおよび
サンギヤＳは、いずれも正方向に回転させられ、図３
（Ｂ）に示されるように、出力回転数ＮＯＵＴ、エンジ
ンの回転数ＮＥ、発電機／モータ回転数ＮＧは、いずれ
も正の値を採る。
【００３９】そして、エンジントルクＴＥが、キャリヤ
ＣＲに入力され、このエンジントルクＴＥが、図１に示
されている第１カウンタドライブギヤ１５および発電機
／モータ１６の反力によって受けられる。その結果、図
４（Ａ）に示されているように、リングギヤＲからユニ
ット出力軸１４に出力トルクＴＯＵＴが、サンギヤＳか
ら伝達軸１７に発電機／モータトルクＴＧが出力され
る。
【００４０】上記出力トルクＴＯＵＴおよび発電機／モ
ータトルクＴＧは、プラネタリギヤユニット１３の歯数
によって決定されるトルク比でエンジントルクＴＥを按
分することによって得られ、トルク線図上において、出
力トルクＴＯＵＴと発電機／モータトルクＴＧとを加え
たものがエンジントルクＴＥとなる。
【００４１】次に、ハイブリッド車両の走行中におい
て、エンジン１１を非駆動状態とし、かつ発電機／モー
タ１６を制御しない場合の、ハイブリッド車両の動作に
ついて説明する。図４（Ｂ）は、本発明の第１実施例に
おいて、エンジン１１が非駆動状態となっている場合で
の速度線図である。走行中にブレーキがかけられると、
エンジン１１は、非駆動状態となり、エンジンの回転数
ＮＥは零となって、キャリヤＣＲは停止する。リングギ
ヤＲは駆動輪の回転を受けて正方向へ回転させられ、キ
ャリヤＣＲが停止しているので、サンギヤＳは負方向へ
回転させられる。従って、図４（Ｂ）に示されているよ
うに、出力回転数ＮＯＵＴは正に、エンジンの回転数Ｎ
Ｅは零に、発電機／モータ回転数ＮＧは負となる。
【００４２】次に、ハイブリッド車両の走行中におい
て、エンジン１１を非駆動状態とし、かつ発電機／モー
タ１６を制御して反力を発生させる場合のハイブリッド
車両の動作について説明する。図５（Ａ）は、本発明の
第１実施例において、エンジン１１が非駆動状態となっ
ている場合での速度線図、図５（Ｂ）は、本発明の第１
実施例において、エンジン１１が非駆動状態となってい
る場合でのトルク線図である。本発明のハイブリッド車
両では、予め設定された回転数の値である、補機の駆動
を確保するために必要なエンジン出力軸１２の回転数Ｎ
Ｅｍｉｎが維持されるように、発電機／モータ１６が制
御される。即ち、エンジン１１が非駆動状態となった場
合、エンジンの回転数ＮＥは、ＮＥ＝０．６７ＮＯＵＴ
＋０．３３ＮＧで決定されるが、リングギヤＲの出力回
転数ＮＯＵＴは、駆動輪の回転によって決まるため、出
力回転数ＮＯＵＴに応じて発電機／モータ回転数ＮＧを
制御することにより、エンジンの回転数ＮＥがＮＥｍｉ
ｎに維持される。
【００４３】図５（Ａ）に示されているように、エンジ
ン１１が非駆動状態となると、出力回転数ＮＯＵＴは正
に、発電機／モータ回転数ＮＧは負となるが、エンジン
の回転数ＮＥをＮＥｍｉｎとするために、発電機／モー
タ回転数ＮＧを抑えているので、その分エンジン１１が
回転させられ、エンジンの回転数ＮＥはＮＥｍｉｎとな
る。
【００４４】ブレーキによる制動によって、車速Ｖが低
下すると、出力回転数ＮＯＵＴが減少するが、図５
（Ａ）の点線で示されているように、出力回転数ＮＯＵ
Ｔの減少に合わせて発電機／モータ回転数ＮＧを減少さ
せ、常にエンジンの回転数ＮＥがＮＥｍｉｎとなるよう
に制御されている。この時、エンジントルクＴＥは、図
５（Ｂ）に示されているように、エンジンブレーキトル
クとなってプラネタリギヤユニット１３に作用し、プラ
ネタリギヤユニット１３の各要素には、走行中と逆方向
のトルクが作用する。
【００４５】図６（Ａ）は、本発明の第１実施例におい
て、エンジン１１が非駆動状態となっている場合の低速
走行状態での速度線図である。低速走行となり車速Ｖが
小さくなると、出力回転数ＮＯＵＴが小さくなり、エン
ジンの回転数ＮＥをＮＥｍｉｎに維持するために、発電
機／モータ１６をモータとして正方向（図６（Ａ）中右
側）へ回転させる。また、図６（Ｂ）は、本発明の第１
実施例において、エンジン１１が非駆動状態となってい
る場合の停車状態での速度線図である。この場合には、
車速Ｖは零であるため、出力回転数ＮＯＵＴが零とな
る。この状態では、エンジンの回転数ＮＥをＮＥｍｉｎ
に維持するために、発電機／モータ１６をモータとして
正方向（図６（Ｂ）中右側）へ、さらに高い回転数で回
転させる。
【００４６】図７は、本発明の第１実施例において、エ
ンジン１１が非駆動状態となっている場合の高速走行状
態での速度線図である。車速Ｖが大きい場合には、出力
回転数ＮＯＵＴが高くなり、エンジンの回転数ＮＥをＮ
Ｅｍｉｎに設定したままにしておくと、図７に点線で示
されているように、発電機／モータ回転数ＮＧが高くな
り過ぎ、最大許容回転数ＮＧｍａｘを越えてしまう。従
って、高速走行時には、発電機／モータ１６を保護する
ため、制御内容を次のように変更する。図８は、車速Ｖ
とエンジンの回転数ＮＥとの関係を示すグラフである。
エンジン１１が非駆動状態となっている場合において、
車速Ｖが図８中の速度ｂよりも大きくなると、発電機／
モータ回転数ＮＧが最大許容回転数ＮＧｍａｘを越えて
しまうため、発電機／モータ回転数ＮＧが零である場合
のエンジンの回転数ＮＥをＮＥＯとすると、
【００４７】 ＮＥ＝ＮＥＯ−ΔＮＥ（ΔＮＥ＝ＮＧｍａｘ／３）
【００４８】となるように、発電機／モータ回転数ＮＧ
を制御する。換言すると、発電機／モータ回転数ＮＧ
が、最大許容回転数ＮＧｍａｘを越えないように制御さ
れる。なお、図８における点線は、走行時のエンジンの
回転数ＮＥを示すもので、ＮＥは、ＮＥＯに発電機／モ
ータ１６の回転数ＮＧの３倍の値が加えられた値となっ
ている。
【００４９】以下、図９に示されているタイムチャート
および図１０に示されているフローチャートに基づい
て、ブレーキ制動状態における車両制御装置４１の制御
動作について説明する。ブレーキセンサ４７からブレー
キ踏み込み量βが供給されるとブレーキＯＮと判断し
（ステップＳ０１）、エンジン制御装置４２へエンジン
ＯＦＦ信号を供給しエンジン１１を非駆動状態とする
（ステップＳ０２）（図９中（Ａ）線）。これにより、
エンジンの回転数ＮＥは下がる（図９中（Ｂ）線）。
【００５０】車速センサ４６から供給される車速Ｖが図
８中の速度ｂ以下であるか否かを判断する（ステップＳ
０３）。高速走行していた場合には、車速Ｖは速度ｂ以
上であるから、発電機／モータ１６を発電機として作動
させて、エンジンの回転数ＮＥが（ＮＥＯ−ΔＮＥ）と
なるように（図９中（Ｄ）線）、発電機／モータ１６の
目標回転数ＮＧ* を決定し、これを発電機制御装置４４
へ供給する（ステップＳ０４）（図９中（Ｃ）線）。こ
の場合、発電機／モータ１６で回生された電力は、バッ
テリ１９に充電される。
【００５１】さらに車速Ｖが速度ａ以下であるか否かを
判断する（ステップＳ０５）。ブレーキによる制動によ
って減速され、車速Ｖが速度ｂ以下となると、車速Ｖが
速度ａ以上である間は、エンジンの回転数ＮＥがＮＥｍ
ｉｎとなるように（図９中（Ｅ）線）、発電機／モータ
回転数ＮＧを車速Ｖの減少に応じて変化させるようなＮ
Ｇ* を供給する（ステップＳ０６）（図９中（Ｆ）
線）。この場合も、発電機／モータ１６で回生された電
力は、バッテリ１９に充電される。
【００５２】さらに減速されて車速Ｖが速度ａ以下とな
った場合には、発電機／モータ１６をモータとして駆動
させ、エンジンの回転数ＮＥがＮＥｍｉｎを維持するよ
うに目標回転数ＮＧ* を供給する（ステップＳ０７）
（図９中（Ｇ）線）。
【００５３】次にブレーキの制動が解除されたか否かを
判断する（ステップＳ０８）。ブレーキ制動が継続して
いる場合には、上記ステップＳ０３〜Ｓ０７を繰り返
す。ブレーキが解除された場合には、エンジン制御装置
４２へエンジンＯＮ信号を供給しエンジン１１を駆動状
態とする（ステップＳ０９）（図９中（Ｈ）線）。これ
により、エンジンの回転数ＮＥは、車速Ｖに応じた走行
時の回転数に復帰し（図９中（Ｉ）線）、また発電機／
モータ回転数ＮＧも、走行時の回転数に復帰する（図９
中（Ｊ）線）。
【００５４】以上説明した制御動作において、補機の状
態に応じて、ＮＥｍｉｎの値を変動させることもでき
る。例えば、エアコンを作動させている場合や、ブレー
キの負圧低下時においては、ＮＥｍｉｎの値を上げるよ
うに制御することができる。なお、本発明は、ブレーキ
制動時以外の場合にも、発電機／モータ１６を制御して
エンジン出力軸１２を回転させ、補機の駆動を確保する
ように構成することができる。例えば、運転者が駆動モ
ータのみの走行を選択した場合や、バッテリ１９の充電
量が所定値よりも高いために駆動モータのみの走行が選
択された場合などが挙げられる。
【００５５】上記のような本発明のハイブリッド車両に
よれば、例え補機を駆動する必要がなくても、エンジン
が非駆動状態の時に、エンジン出力軸１２を極めて低い
回転に維持させることができる。このような状態とする
ことにより、エンジン１１を非駆動状態から始動させて
駆動状態とする時、始動の際に生じるショックを防止す
ることができる。
【００５６】エンジンブレーキによるロスエネルギー
は、エンジントルクとエンジン回転数の積で求められる
が、エンジン回転数を非常に低く保持することによっ
て、エンジンによるエネルギーロスも低く抑えることが
できる。
【００５７】図１１は、本発明の第２実施例のハイブリ
ッド車両の駆動装置の概念図である。図示されているよ
うに、第１軸線上には、エンジン（ＥＧ）１１と、エン
ジン１１を駆動することによって発生させられた回転を
出力するエンジン出力軸１２と、エンジン出力軸１２に
接続された発電機／モータ６６（Ｇ）と、発電機／モー
タ６６に接続された出力軸１４と、出力軸１４に固定さ
れたカウンタドライブギヤ７５と、バッテリ１９からの
電流を受けて回転を発生させる駆動モータ（Ｍ）とが配
置されている。
【００５８】発電機／モータ６６は、回転自在に配設さ
れたロータ７１と、該ロータ７１の周囲に配設され、回
転自在に配設されたステータ７２と、ロータ７１に巻装
されたコイル７３を備えている。この場合、ステータ７
２には磁石が固定され、かつ、ステータ７２は、図示し
ないケースに固定されておらず、エンジン出力軸１２と
一体に回転させられる。また、ロータ７１は出力軸１４
に接続されている。発電機／モータ６６は、エンジン出
力軸１２を介して伝達される回転によって電力を発生さ
せる。コイル７３は、バッテリ１９に接続され、該バッ
テリ１９に電流を供給して充電する。
【００５９】駆動モータ２５は、出力軸１４に固定さ
れ、回転自在に配設されたロータ３７と、該ロータ３７
の周囲に配設されたステータ３８と、該ステータ３８に
巻装されたコイル３９とを備えている。駆動モータ２５
は、コイル３９に供給される電流によってトルクを発生
させる。そのめたに、コイル３９はバッテリ１９にに接
続され、該バッテリ１９から電流が供給されるようにな
っている。コイル３９は、駆動輪４１から回転を受け
て、回生電流を発生させ、バッテリ１９に回生電流を供
給して充電する。エンジン１１の回転と同じ方向へ駆動
輪を回転させるために、第１軸線と平行な第２軸線上に
カウンタシャフト３１が配設され、該カウンタシャフト
３１にカウンタドリブンギヤ３２が固定される。また、
カウンタドリブンギヤ３２とカウンタドライブギヤ７５
が噛合させられ、カウンタドライブギヤ７５の回転が反
転されてカウンタドリブンギヤ３２に伝達されるように
なっている。
【００６０】さらに、カウンタシャフト３１にはカウン
タドリブンギヤ３２より歯数が少ないデフピニオンギヤ
３３が固定される。そして、第１軸線および第２軸線に
平行な第３軸線上にデフリングギヤ３５が配設され、該
デフリングギヤ３５とデフピニオンギヤ３３とが噛合さ
せられる。また、デフリングギヤ３５にディファレンシ
ャル装置３６が固定され、デフリングギヤ３５に伝達さ
れた回転がディファレンシャル装置３６によって差動さ
せられ、駆動輪４１に伝達される。
【００６１】この実施例の場合にも、エンジン１１が非
駆動状態である場合に、発電機／モータ６６の回転を制
御して、エンジン出力軸１２の回転数をＮＥｍｉｎに維
持することができ、これにより補機の駆動を確保するこ
とができる。
【００６２】次に、第３実施例のハイブリッド車両の駆
動系について説明する。図１２は、は本実施例のシリー
ズ型ハイブリッド車両の駆動系を示す概念図である。こ
の駆動系は、エンジン２と、該エンジン２の駆動力によ
って発電する発電機／モータ８１と、駆動モータ２５と
を備え、駆動モータ２５のモータ出力軸２６は、ディフ
ァレンシャル装置８２に連結されている。そして、駆動
モータ２５の駆動力のみが、ディファレンシャル装置８
２を介して、駆動輪８３に伝達される構成となってい
る。
【００６３】発電機／モータ８１で発電された電力は、
コンバータ８４を介してバッテリ１９に充電される。ま
た、バッテリ１９に蓄えられている電力は、インバータ
８５を介して駆動モータ２５の駆動電力として供給され
る。このようなシリーズ型ハイブリッド車両は、バッテ
リ１９の充電量が十分である場合には、エンジン１１を
停止して走行する場合があるが、エンジン１１を停止し
ている場合には、発電機／モータ８１をモータとして駆
動させ、エンジン出力軸１２を回転させることができ、
補機の駆動を確保することができる。なお、本発明のハ
イブリッド車両は、以上説明した実施例の構成に限定さ
れるものではない。
【００６４】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、エンジンと、回転数制御可能な発電機と、駆動輪を
駆動させる駆動力を出力する駆動出力軸と、前記駆動出
力軸に連結された駆動モータと、少なくとも３つの歯車
要素からなり、第１の歯車要素が前記発電機と連結さ
れ、第２の歯車要素が前記駆動出力軸と連結され、第３
の歯車要素が前記エンジンに連結された差動歯車装置を
備えたハイブリッド車両、又は、エンジンと、該エンジ
ンからのトルクが入力される回転自在に配設されたステ
ータと、駆動輪を駆動させる駆動力を出力する駆動出力
軸に連結されるロータからなる発電機とを備えたハイブ
リッド車両において、エンジンが非駆動状態となって
も、発電機の回転数を制御することにより、エンジンの
出力軸を回転させる事ができるので、エンジンの駆動状
態にかかわらず、常時補機を駆動することができる。
【００６５】
【００６６】さらに、補機の稼動状態に応じて、発電機
の回転数を制御することにより、エンジンの出力軸の回
転数を変更することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例であるハイブリッド車両の
駆動系の構成例を示す概念図である。
【図２】本発明の第１実施例であるハイブリッド車両の
制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】（Ａ）本発明の第１実施例におけるプラネタリ
ギヤユニットの概念図である。 （Ｂ）本発明の第１実施例における通常走行時の速度線
図である。
【図４】（Ａ）本発明の第１実施例における通常走行時
のトルク線図である。 （Ｂ）本発明の第１実施例において、エンジンが非駆動
状態となっている場合での速度線図である。
【図５】（Ａ）本発明の第１実施例において、エンジン
が非駆動状態となっている場合での速度線図である。 （Ｂ）本発明の第１実施例において、エンジンが非駆動
状態となっている場合でのトルク線図である。
【図６】（Ａ）本発明の第１実施例において、エンジン
が非駆動状態となっている場合での低速走行時の速度線
図である。 （Ｂ）本発明の第１実施例において、エンジンが非駆動
状態となっている場合での停車状態の速度線図である。
【図７】本発明の第１実施例において、エンジンが非駆
動状態となっている場合での高速走行状態の速度線図で
ある。
【図８】車速Ｖとエンジンの回転数ＮＥとの関係を示す
グラフである。
【図９】制御系の制御動作を示すタイムチャートであ
る。
【図１０】制御系の制御動作を示すフローチャートであ
る。
【図１１】本発明の第２実施例の駆動系の構成例を示す
概念図である。
【図１２】第３実施例のシリーズ式ハイブリッド車両の
駆動系の構成を示す概念図である。
【符号の説明】
１１ エンジン １２ エンジン出力軸 １３ プラネタリギヤユニット １４ ユニット出力軸 １５ 第１カウンタドライブギヤ １６ 発電機／モータ １７ 伝達軸 １８ ギヤ １９ バッテリ ２１ ロータ ２２ ステータ ２３ コイル ２５ 駆動モータ ２６ モータ出力軸 ２７ 第２カウンタドライブギヤ ３１ カウンタシャフト ３２ カウンタドリブンギヤ ３３ デフピニオンギヤ ３５ デフリングギヤ ３６ デファレンシャル装置 ３７ ロータ ３８ ステータ ３９ コイル ４１ 車両制御装置 ４２ エンジン制御装置 ４３ モータ制御装置 ４４ 発電機制御装置 ４５ アクセルセンサ ４６ 車速センサ ４７ ブレーキセンサ ４８ バッテリセンサ ６６ 発電機／モータ ７１ ロータ ７２ ステータ ７３ コイル ８１ 発電機／モータ ８２ デファレンシャル装置 ８３ 駆動輪 ８４ コンバータ ８５ インバータ Ｒ リングギヤ ＣＲ キャリヤ Ｓ サンギヤ

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンと、 回転数制御可能な発電機と、 駆動輪を駆動させる駆動力を出力する駆動出力軸と、 前記駆動出力軸に連結された駆動モータと、 少なくとも３つの歯車要素からなり、第１の歯車要素が
    前記発電機と連結され、第２の歯車要素が前記駆動出力
    軸と連結され、第３の歯車要素が前記エンジンに連結さ
    れた差動歯車装置と、 前記エンジンを制御するエンジン制御装置と、 発電機の回転数を制御する発電機制御装置と、 前記エンジンの出力軸から回転を受けて駆動する補機
    と、 前記エンジン制御装置および前記発電機制御装置に指令
    信号を供給する車両制御装置とを有し、 前記車両制御装置は、前記エンジンの駆動と非駆動を選
    択するとともに、非駆動状態を選択したとき、前記エン
    ジンの出力軸の回転数が前記補機を駆動させるための回
    転数に維持されるように前記発電機の回転数を制御する
    指令信号を前記発電機制御装置に供給することを特徴と
    するハイブリッド車両。
  2. 【請求項２】 エンジンと、 該エンジンからのトルクが入力される回転自在に配設さ
    れたステータと、駆動輪を駆動させる駆動力を出力する
    駆動出力軸に連結されるロータからなる発電機と、 前記駆動輪に連結される駆動モータと、 前記エンジンを制御するエンジン制御装置と、 発電機の回転数を制御する発電機制御装置と、 前記エンジンの出力軸から回転を受けて駆動する補機
    と、 前記エンジン制御装置および前記発電機制御装置に指令
    信号を供給する車両制御装置とを有し、 前記車両制御装置は、前記エンジンの駆動と非駆動を選
    択するとともに、非駆動状態を選択したとき、前記エン
    ジンの出力軸の回転数が前記補機を駆動させるための回
    転数に維持されるように、前記発電機の回転数を制御す
    る指令信号を前記発電機制御装置に供給することを特徴
    とするハイブリッド車両。
  3. 【請求項３】 前記差動歯車装置はプラネタリギヤであ
    る請求項１に記載のハイブリッド車両。
  4. 【請求項４】 前記プラネタリギヤの第１の歯車要素は
    サンギヤであり、第２の歯車要素はリングギヤであり、
    第３の歯車要素はキャリヤである請求項３に記載のハイ
    ブリッド車両。
  5. 【請求項５】 前記補機は、前記エンジンと差動歯車装
    置との間に配設される請求項１に記載のハイブリッド車
    両。
  6. 【請求項６】 前記補機は、前記エンジンと前記発電機
    との間に配設されることを特徴とする請求項１又は２に
    記載のハイブリッド車両。
  7. 【請求項７】 前記補機は、油圧ポンプである請求項１
    または２に記載のハイブリッド車両。
  8. 【請求項８】 前記車両制御装置は、前記補機の稼動状
    態に応じて前記発電機の回転数を制御する請求項１また
    は２に記載のハイブリッド車両。
  9. 【請求項９】 前記補機は、エアコンを含み、前記車両
    制御装置は、該エアコンが作動されている場合には前記
    エンジンの出力軸の回転数を上昇させるように、前記発
    電機の回転数を制御する請求項１または２に記載のハイ
    ブリッド車両。
  10. 【請求項１０】 前記車両制御装置は、ブレーキ負圧低
    下時には前記エンジンの出力軸の回転数を上昇させるよ
    うに、前記発電機の回転数を制御する請求項１または２
    に記載のハイブリッド車両。
  11. 【請求項１１】 前記発電機制御装置は、発電機が発生
    させる電力を制御する請求項１または２に記載のハイブ
    リッド車両。
  12. 【請求項１２】 前記発電機制御装置は、発電機のトル
    クを制御する請求項１または２に記載のハイブリッド車
    両。
  13. 【請求項１３】前記発電機は、モータとしても駆動可能
    であり、前記発電機制御装置は、該発電機のモータとし
    ての回転数をも制御する請求項１又は２記載のハイブリ
    ッド車両。
  14. 【請求項１４】 前記車両制御装置は、予め設定された
    車速以下において、 前記発電機をモータとして駆動させ
    る請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
  15. 【請求項１５】 前記車両制御装置は、前記駆動モータ
    のみによる走行時に、前記発電機の回転数を制御する請
    求項１または２に記載のハイブリッド車両。
  16. 【請求項１６】 前記車両制御装置は、車両制動が検出
    された時に前記エンジンを非駆動状態とする請求項１ま
    たは２に記載のハイブリッド車両。
  17. 【請求項１７】 前記車両制御装置は、ブレーキの踏み
    込みを検出したとき前記エンジンを非駆動状態とする請
    求項１または２に記載のハイブリッド車両。
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