JP2973920B2 - ハイブリッド電気自動車 - Google Patents

ハイブリッド電気自動車

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド電気
自動車（ＨＶ）、特にその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】道路等の無軌道路面を走行する車両とし
ては、従来、内燃機関（ＩＣＥ）の出力にて推進される
ＩＣＥ車が広く使用されてきた。しかし、近年では、モ
ータの出力にて推進される電気自動車（ＥＶ）に注目が
集まっている。純粋なＥＶ（ＰＥＶ）は、化石燃料を消
費せず従って排気ガスが発生しないためＩＣＥ車よりも
低公害性に優れている反面で、モータに駆動電力を供給
する必要上バッテリ、コンデンサ等の蓄電装置を搭載し
なければならない点でＩＣＥ車よりも劣っている。な
お、蓄電装置を搭載することにより発生する問題点の例
としては、大出力のモータを駆動するために大容量の
（従って大型の）蓄電装置を搭載しなければならないこ
と、車両の走行に伴い蓄電装置の放電が進行するため当
該蓄電装置を頻繁に充電しなければならないこと等があ
る。
【０００３】ＩＣＥ車の利点とＰＥＶの利点とを併有す
る車両として知られているＨＶは、複数種類の駆動力源
を搭載する車両であり、駆動力源同士の相互結合関係に
従い、パラレルＨＶ（ＰＨＶ）、シリーズＨＶ（ＳＨ
Ｖ）、パラレルシリーズＨＶ（ＰＳＨＶ）等に分類でき
る。
【０００４】ＰＨＶは、動力源として例えばＩＣＥ及び
回転電機を搭載する。ＰＨＶにおいては、従来のＩＣＥ
車と同様ＩＣＥが車両の駆動輪に機械的に連結されるの
に加え、新たに、ＩＣＥと駆動論とを連結する軸上に回
転電機が配設される。ここでいう回転電機とは、モータ
としても発電機としても動作し得る機械である。従っ
て、ＰＨＶにおいては、車両の推進に必要な動力の大部
分をＩＣＥにより賄いつつも、発進、加速、減速、制動
等のように要求動力が変化する局面では（例えば加減速
要求に応じて）回転電機にてＩＣＥをアシストすること
が可能である。このように、ＰＨＶでは、回転電機がＩ
ＣＥをアシストするからＩＣＥ出力を急峻にあるいは大
幅に変化させる必要がなく、従ってＩＣＥ出力の変化に
伴うＩＣＥからのエミッションや燃料消費を、従来のＩ
ＣＥ車に比べ抑制することができる。また、回転電機を
モータとして動作させる際の当該回転電機の駆動電力源
としてまた回転電機を発電機として動作させる際の当該
回転電機の発電出力供給先として、バッテリ、コンデン
サ等の蓄電装置が必要になるものの、回転電機はＩＣＥ
をアシストしているに過ぎず車両の推進力の主力を担っ
ているわけではないから、この蓄電装置はＰＥＶのそれ
に比べ小形でよく、また外部電力を用いた充電の頻度も
低くて済む。
【０００５】ＰＨＶがいわば“従来のＩＣＥ車に回転電
機及び蓄電装置を付加した”車両であるのに対し、ＳＨ
Ｖはいわば“ＰＥＶに第２の電力源を付加した”車両で
ある。ここでいう第２の電力源としては、例えば、ＩＣ
Ｅにて駆動される発電機（ＩＣＥ駆動発電機）、太陽光
等を電力に変換する太陽電池、流体・燃料酸化剤の系の
化学エネルギを直接に電気エネルギに変換する燃料電池
等がある。ＳＨＶでは、ＰＥＶと同様、蓄電装置の放電
出力によって車両推進用のモータを駆動することができ
る。これに加え、ＳＨＶでは、上述の第２の電力源の出
力電力によって車両推進用のモータを駆動することがで
き、更に、当該第２の電力源の出力電力によって蓄電装
置を充電することが可能である。言い換えれば、第２の
電力源は、例えば、要求動力が得られるようモータを駆
動するには蓄電装置の放電出力では不足であるときと
か、蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）が劣化しているとき
のみ、動作させれば足りる。従って、第２の電力源とし
て太陽電池や燃料電池を搭載している場合は無論のこ
と、ＩＣＥにて駆動される発電機を搭載している場合で
あっても、ＳＨＶは、従来のＩＣＥ車に比べ排気ガスの
エミッションが少ない又は全くない車両にすることがで
きる。また、モータに供給すべき電力に対する蓄電装置
の放電出力の不足分を、第２の電力源の出力にて適宜埋
めることができるから、蓄電装置の容量はＰＥＶに比べ
小さくてよい。さらに、蓄電装置のＳＯＣが劣化したと
きには第２の電力源の出力にて蓄電装置を充電すればよ
く、また、モータの駆動電力としては専ら第２の電力源
の出力を利用し前者に対する後者の過不足分のみを蓄電
装置にて賄うといった制御方法も可能になるから、蓄電
装置を車両外部の電力にて充電する頻度はＰＥＶに比べ
低くてよい。
【０００６】図８に、第２の電力源としてＩＣＥ駆動発
電機を、蓄電装置としてバッテリを、それぞれ搭載する
ＳＨＶを示す。この図は、特開平６−２４５３１７号公
報による開示を若干変形したものである。図中、その回
転軸がディファレンシャルギア１２等を介して駆動輪１
４に機械的に連結されているＡＣモータ１０は、力行時
には電力変換器１６を介しバッテリ１８から駆動電力の
供給を受け、回生制動時には電力変換器１６を介しバッ
テリ１８に制動エネルギを回収する。電力変換器１６
は、バッテリ１８の放電出力を直流から交流に変換する
インバータ機能及びモータ１０の回生出力を交流から直
流に変換する整流機能を併せ有する回路すなわちインバ
ータや、好ましくは更に、このインバータを制御するた
めの制御回路の一部を内蔵する。電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）２０は、車両操縦者によってアクセルペダルやブ
レーキペダルが踏まれたとき、モータ１０の出力トルク
がそのペダルの開度に応じた値となるよう、かつ回転セ
ンサ２２によりモータ１０の回転数を参照しながら、電
力変換器１６の動作を制御する。
【０００７】バッテリ１８は、ＩＣＥ２８により駆動さ
れる発電機２４に、電力変換器２６を介して電気的に接
続されている。発電機２４の発電出力は、少なくとも整
流機能を有する電力変換器２６により交流から直流に変
換される。電力変換器２６にて交流から直流に変換され
た発電出力は、ある場合にはモータ１０の駆動に使用さ
れる。従って、図８のＳＨＶでは、ＰＥＶに比べバッテ
リ１８を小さくできる。また、発電機２４の発電出力
は、他の場合にはバッテリ１８の充電に使用される。従
って、図８のＳＨＶでは、外部電力によるバッテリ１８
の充電の頻度を抑えることができる。かかる効果を実現
すべく、ＥＣＵ２０は、例えば、バッテリ１８のみでは
モータ１０に対し供給すべき電力を賄い切れないとき
や、ＳＯＣセンサ３２にて検出されるバッテリ１８のＳ
ＯＣが所定程度以下に低下したときには、スタータ３０
に始動信号を与えることによりＩＣＥ２８を始動させ
る。ＩＣＥ２８が動作している間は、ＥＣＵ２０は、回
転センサ３４にて検出されるＩＣＥ２８の回転数が急峻
に又は大幅に変動しないよう、言い換えれば従来のＩＣ
Ｅ車に比べＩＣＥ２８のエミッション及び燃費が低くな
るよう、発電機２４の発電出力を制御する。同時に、Ｅ
ＣＵ２０は、ＳＯＣセンサ３２にて検出されるバッテリ
１８のＳＯＣが常に所定範囲内に維持されるよう、言い
換えればＰＥＶにおけるそれに比べバッテリ１８のＳＯ
Ｃの変動が小さくなるよう、発電機２４の発電出力すな
わちＩＣＥ２８の回転数を制御する。なお、ＳＯＣを目
標範囲内に維持すること及びＳＯＣの変動を小さくする
ことは、外部電力によるバッテリ１８の充電の頻度の抑
制の他、バッテリ１８の寿命の延長につながる。
【０００８】ＨＶには、さらに、ＰＳＨＶと呼ばれる種
類がある。ＰＳＨＶはＰＨＶとＳＨＶのコンビネーショ
ンであり、当該コンビネーションの方法に従いさらにい
くつかのタイプに分類できる。ＰＳＨＶのなかでも切換
式ＰＳＨＶと呼ばれるＰＳＨＶは、図９に示されるよう
に、そのコンポーネント間接続の切換にてそのシステム
構成をＰＨＶと等価な構成からＳＨＶと等価な構成へ又
はその逆へと適宜切り換える機能を有している。図９は
実開平２−７７０２号公報による開示を部分的に変形し
たものであり、前述のＳＨＶとの比較対照のため図８と
共通する符号を用いている。
【０００９】図９の切換式ＰＳＨＶは、図８のＳＨＶ
に、発電機２４の回転軸をクラッチ３６を介してモータ
１０の回転軸と連結するという機構上の変更と、ＥＣＵ
２０がモード指令に応じてクラッチ３６を制御するとい
う制御手順上の変更とを、施した構成を有している。例
えば、ＰＨＶモードを指令するモード指令が与えられた
ときには、ＥＣＵ２０はクラッチ３６の制御により発電
機２４の回転軸をモータ１０の回転軸と継合乃至連結さ
せる。この状態では、図９の切換式ＰＳＨＶにおけるコ
ンポーネント間接続状態はＰＨＶと等価であるから、Ｐ
ＨＶと同様の利点を享受できる。また、ＳＨＶモードを
指令するモード指令が与えられたときには、ＥＣＵ２０
はクラッチ３６の制御により発電機２４の回転軸とモー
タ１０の回転軸との継合乃至連結を解放させる。この状
態では、図９の切換式ＰＳＨＶにおけるコンポーネント
間接続状態はＳＨＶと等価であるから、ＳＨＶと同様の
利点を享受できる。図９の切換式ＰＳＨＶは、ＰＨＶモ
ード及びＳＨＶモードのうち車両操縦者等が望むモード
にてあるいはシステム各部の要求に応じたモードにて車
両を走行させることができるという意味で、柔軟性及び
使用性の高いシステムである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図９の切換式ＰＳＨＶ
には、しかしながら、ＳＨＶモードからＰＨＶモードに
移行するためのクラッチ操作を、車両が停止していると
き又は車両の走行速度が低いときには実行できないとい
う、新たな問題点がある。まず、ＳＨＶモード走行時に
おけるＩＣＥ２８の負荷は概ね発電機２４のみであるの
に対し、ＰＨＶモード走行時にはクラッチ３６からモー
タ１０を経て駆動輪１４に至る機構もＩＣＥ２８の負荷
となる。言い換えれば、ＳＨＶモードからＰＨＶモード
に移行する際には、クラッチ３６からモータ１０を経て
駆動輪１４に至る機構の分だけ、ＩＣＥ２８の負荷が瞬
時に急増する。従って、車両停止中や低速走行時等のよ
うにＩＣＥ２８がアイドリング乃至低速回転していると
き、すなわちＩＣＥ２８が負荷の急増に耐え得ないとき
に、ＳＨＶモードからＰＨＶモードに移行すると、ＩＣ
Ｅ２８が止まってしまう可能性がある。ＩＣＥ２８が止
まってしまわないようにするには、そのような状況下で
のＳＨＶモードからＰＨＶモードへの移行すなわちクラ
ッチ３６による連結を避けなければならない。
【００１１】この問題点は、動力伝達効率が高い状態で
車両を運行する上で支障となっている。まず、図８のＳ
ＨＶではＩＣＥ２８の出力トルクが一旦発電機２４によ
って電力に変換され（機械電力変換）その後モータ１０
によってトルクに再変換される（電力機械変換）から、
機械電力変換の際及び電力機械変換の際に損失が発生
し、従ってＩＣＥ２８から駆動輪１４に至る動力伝達効
率はさほど高くならない。これに対し、ＰＨＶではＩＣ
Ｅの出力トルクが機械電力変換及び電力機械変換を経ず
に駆動輪に供給されるから、ＩＣＥから駆動輪に至る動
力伝達効率はＳＨＶのそれよりもずっと高い。ＰＨＶに
おけるこの利点は、図９の切換式ＰＳＨＶをＰＨＶモー
ドで走行させたときにも得られる。しかしながら、上述
のように、ＳＨＶモードからＰＨＶモードへと移行する
機会が中高速走行時に限定されているため、結果とし
て、高い動力伝達効率を提供できるＰＨＶモードでの走
行の頻度が低くなる。すなわち、車両の運行開始（ＩＧ
キーオン）から運行終了（ＩＧキーオフ）に至る一連の
運行パターンに沿って動力伝達効率を評価したとき、Ｐ
ＨＶモードで車両を運行する期間はさほど長くならな
い。
【００１２】本発明の第１の目的は、ＩＣＥと他のコン
ポーネントとの機械的連結関係を改良することにより、
車両停止時においても蓄電装置を充電できかつ車両が停
止しているときや低速走行しているときでもＩＣＥから
駆動輪に機械動力を供給できるＰＳＨＶを実現すること
にある。本発明の第２の目的は、第１の目的の達成を通
じ、バッテリのＳＯＣを好適に管理でき従ってその寿命
延長や充電頻度抑制を実現できるというＳＨＶの利点
と、ＩＣＥから駆動輪に至る高い動力伝達効率を実現で
きるというＰＨＶの利点とを、車速の如何によらず享受
可能なＰＳＨＶを実現することにある。本発明の第３の
目的は、自立的な機構である動力分配機構をＩＣＥに連
結することにより、第１及び第２の目的を、外部からの
制御の必要がない自律的な機構にて達成することにあ
る。本発明の第４の目的は、動力分配機構を利用するこ
とにより、ＩＣＥの燃費及びエミッションの低減や蓄電
装置のＳＯＣのより的確な管理を達成することにある。
本発明の第５の目的は、動力分配機構と微小発電との結
合により、ＡＴ車におけるクリーピングを模擬しドライ
ブフィーリングの改善等を実現することにある。
【００１３】本発明の第６の目的は、クラッチ等の開閉
機構を設けることにより、ＩＣＥと他のコンポーネント
との機械的連結関係を比較的簡便な手段にて変更可能に
することにある。本発明の第７の目的は、第６の目的の
達成を通じ、ＩＣＥを停止させた状態で走行する際でも
このＩＣＥやＩＣＥに関連する部材が車両負荷にならな
いようにすることにある。本発明の第８の目的は、機械
式ブレーキ等の制止機構を設けることにより、開閉機構
の状態如何にかかわらず自由回転可能な軸が生じないよ
うにすることにある。本発明の第９の目的は、回転速度
制御との結合により、開閉機構や制止機構の顕著な滑り
等の低減によりその寿命やコストの低減を実現すること
にある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の第１の構成に係るＨＶは、動力を発
生させるＩＣＥと、少なくとも発電機として動作可能な
第１回転電機と、上記第１回転電機の発電電力により充
電される蓄電装置（例えばバッテリ）と、上記第１回転
電機の発電電力又は上記蓄電装置の放電電力の供給を受
けることにより少なくともモータとして動作可能で、下
記動力分配機構を介し駆動輪に動力が分配されていると
きには上記ＩＣＥから当該駆動輪への動力供給をアシス
トし、またされていないときには当該駆動輪に動力を供
給する第２回転電機と、上記ＩＣＥにて発生させた動力
を第１回転電機側と駆動輪及び第２回転電機側とに差動
的に分配する動力分配機構（例えばデフ）と、上記動力
分配機構と上記第２回転電機との機械的連結を形成及び
解除するための開閉機構（例えばクラッチ）と、上記差
動分配機構の軸のうち、上記動力分配機構と上記開閉機
構とを連結しており上記動力分配機構と上記第２回転電
機との機械的連結を解除するのに伴い自由回転状態とな
る出力軸を、当該自由回転状態が生じないよう制止する
ための制止機構（例えば機械式ブレーキ）と、上記動力
分配機構と上記第２回転電機との機械的連結が解除され
かつ上記出力軸の回転が制止されるよう上記開閉機構及
び上記制止機構を制御することにより、上記ＨＶの制御
モードを、上記ＩＣＥにて発生させた動力を上記駆動輪
及び上記第１回転電機双方に差動的に分配する連続式Ｐ
ＳＨＶモードから、上記ＩＣＥの動力を上記第１回転電
機のみに分配するＳＨＶモードへと、移行させるモード
移行手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】本構成においては、車載の各コンポーネン
トの制御乃至連結のモードとして、少なくとも、ＩＣＥ
にて発生させた動力を駆動輪側と第１回転電機側とに分
配する連続式ＰＳＨＶモードと、ＩＣＥにて発生させた
動力を駆動輪側には分配せず第１回転電機側に分配する
ＳＨＶモードとが、準備されている。連続式ＰＳＨＶモ
ードにおいては、ＩＣＥ及び第１回転電機と第２回転電
機及び駆動輪との機械的連結が形成される。ＩＣＥの動
力は、一方では機械的形態のまま車両の推進に利用さ
れ、他方では第１回転電機の駆動に利用される。第１回
転電機の発電出力は第２回転電機の駆動及び蓄電装置の
充電に使用される。第２回転電機は、ＩＣＥをアシスト
すると共に、発電機として動作しているときには蓄電装
置に電力を供給する。従って、連続式ＰＳＨＶモードで
は、ＳＨＶと等価なコンポーネント間電気的接続及び機
械的連結状態と、ＰＨＶと等価なコンポーネント間電気
的接続及び機械的連結状態とが、両者のＩＣＥを共用し
たかたちで常時かつ同時に出現する。このように、切換
式ＰＳＨＶでＳＨＶに等価な状態とＰＨＶに等価な状態
との間での切換を行っていたのと異なり、連続式ＰＳＨ
ＶモードではＰＨＶに等価な状態が常に部分的に出現し
ているから、ＰＨＶに特徴的な作用（例えば、ＩＣＥ出
力を機械的形態のまま車両の推進に利用することによる
高い動力伝達効率ひいては低燃費低エミッションの実
現、第１回転電機の発電出力を用いた第２回転電機の駆
動及び蓄電装置の充電ひいてはＳＯＣの改善、第２回転
電機によるＩＣＥのアシストひいては低エミッション低
燃費の実現等）と、ＳＨＶに特徴的な作用（例えば、例
えば蓄電装置のＳＯＣの的確な管理による蓄電装置の寿
命の延長、ＩＣＥ回転数の変動抑制による低燃費低エミ
ッションの実現等）とが同時に生じる。また、動力分配
機構にてＩＣＥの動力を第１及び第２回転電機に分配し
ているから、第１回転電機の発電電力を変化させるとＩ
ＣＥの回転速度ひいてはＩＣＥから出力される動力が変
化し、その結果、ＩＣＥから動力分配機構を経て第２回
転電機側すなわち駆動輪側に供給される動力が変化す
る。従って、連続式ＰＳＨＶモードでは、要求動力に応
じ、第１回転電機の回転数の制御によりＩＣＥから駆動
輪側に分配される動力を制御することが可能になる。
【００１６】更に、ＳＨＶモードにおいては、ＩＣＥ及
び第１回転電機と第２回転電機及び駆動輪との機械的連
結が解除され、その上で、第２回転電機が車両推進用の
モータとして使用され、かつ、必要に応じ第１回転電機
が発電機として使用される。このモードにおいては、Ｓ
ＨＶに特徴的な作用が、連続式ＰＳＨＶモードに比べ顕
著に現れる。また、ＩＣＥ・第１回転電機が停止してい
るときでも、開閉機構が開いているため、動力分配機構
等が第２回転電機等の負荷となることがなく、良好な効
率のＨＶが得られる。
【００１７】また、単純に開閉機構にて機械的連結を解
消するのみにとどまらず、制止機構を用いて動力分配機
構の出力軸（開閉機構、第２回転電機及び駆動輪が存す
る側の軸）の回転を制止させているため、ＳＨＶモード
（より厳密には駆動輪とＩＣＥとを連結する必要がない
モード。従って、後述の実施形態におけるＰＥＶモード
を含む）への移行後に動力分配機構の第２出力軸が自由
回転してしまうことを、防止できる。
【００１８】本発明の第２の構成は、第１の構成におい
て、上記ＨＶの制御モードが上記連続式ＰＳＨＶモード
であるときに、上記ＨＶに対し加速が要求されていない
ことを条件として、上記駆動輪に対しクリープ相当の動
力が供給されるよう、上記第１回転電機に微少発電を実
行させるクリープ制御手段を備えることを特徴とする。
即ち、動力分配機構にてＩＣＥの動力を差動分配してい
るため、第１回転電機を発電機として動作させると、こ
れに相応した反力が第２出力軸に現れる。従って、連続
式ＰＳＨＶモードでは、加速要求非発生時等に第１回転
電機を微小出力の発電機として動作させることにより、
クリーピング相当の動力を第２出力軸に分配することが
できる。これにより、ＡＴ車に近い改善されたドライブ
フィーリングが実現され、ＡＴ車になれた操縦者にとっ
て違和感の少ないＨＶが得られる。
【００１９】本発明の第３の構成は、第１又は第２の構
成において、上記連続式ＰＳＨＶモードから上記ＳＨＶ
モードへ移行する際に、上記ＩＣＥをアイドリングさせ
た上で上記出力軸の回転数が上記第２回転電機の回転数
に一致するよう上記第１回転電機の回転数を調整し、そ
の後上記開閉機構により上記動力分配機構と上記第２回
転電機との機械的連結を解除させた上で上記出力軸の回
転数が実質的に０となるよう上記第１回転電機の回転数
を調整し、その後制止機構により上記出力軸の回転を制
止させる回転数整合手段を備えることを特徴とする。こ
のように、開閉機構や制止機構を動作させる際に併せて
第１回転電機の回転速度を制御することにより、特に制
止機構の顕著な滑り・摩擦等を防ぎ、これによりその寿
命を延ばしまたコストを低減することができる。なお、
同様の回転数制御を開閉機構の顕著な滑り等の防止に導
入することもできる。その際には、例えば、開閉機構に
対し指令を与えるのに先立ち、第２出力軸の回転速度が
第２回転電機の回転速度と同期するよう、第１回転電機
の回転速度を制御する。
【００２０】本発明の第４の構成は、第１乃至第３の構
成において、上記蓄電装置の充電状態が所定程度を下回
ったときに、上記連続式ＰＳＨＶモードから上記ＳＨＶ
モードへ強制的に移行させるモード強制移行手段を備え
ることを特徴とする。このように、ＳＨＶモード及び連
続式ＰＳＨＶモードのうちいずれを使用するのかを、蓄
電装置のＳＯＣに基づき決定することにより、蓄電装置
の長寿命化等が実現される。即ち、ＳＨＶモードにおい
ては従来のＳＨＶと同様の原理にて蓄電装置のＳＯＣを
管理することが可能であるから、上述のようなモード強
制移行制御によりＳＯＣを目標範囲内に確実に維持乃至
復帰でき、蓄電装置をより確実に長寿命化できる。な
お、使用するモードを車両操縦者からの指令に応じ決定
しても構わない。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面に基づき説明する。なお、従来のＳＨＶ及び
切換式ＰＳＨＶとの相違を明瞭にするため、以下の説明
では図８及び図９と共通する符号を使用するが、これは
本発明のＰＳＨＶにおけるシステム構成をこれらの従来
技術にて限定する趣旨ではない。当業者であれば、本願
明細書及び図面による開示に基づき、以下説明する実施
形態の構成に変形を施すことが容易であろう。
【００２２】図１に、本発明の一実施形態に係るＰＳＨ
Ｖのシステム構成を示す。この図には、軸３８ａ〜３８
ｃを有する動力分配機構３８が示されている。動力分配
機構３８は、入力軸３８ａに付与されたトルクを出力軸
３８ｂ及び３８ｃに分配する機構であり、その入力軸３
８ａはＩＣＥ２８の回転軸に、出力軸３８ｂは発電機２
４の回転軸に、出力軸３８ｃはモータ１０の回転軸に、
それぞれ連結されている。従って、図１のＰＳＨＶにお
いては、ＩＣＥ２８の出力トルクが動力分配機構３８に
より発電機２４側と駆動輪１４側とに分配供給されるか
ら、車両停止中や低速走行時においてもＩＣＥ２８の出
力が駆動輪１４側に伝達される。これは図９の切換式Ｐ
ＳＨＶにて生じていた前掲の問題点、すなわち車両停止
時や低速走行時にクラッチ３６を接続できないため動力
伝達効率が低いという問題点の解決であり、図１のＰＳ
ＨＶにおいては本質的に全ての速度領域にて良好な動力
伝達効率を得ることができる。なお、動力分配機構３８
としては、例えば、ディファレンシャルギア等のよう
に、出力軸３８ｂのトルクが変化するとこれと相補的に
出力軸３８ｃのトルクが変化する差動分配機構を用いる
のが好ましい。
【００２３】上述の動力分配機構３８は、図１のＰＳＨ
Ｖの第１の特徴的構成部材である。しかし、動力分配機
構３８を設けるだけでは、バッテリ１８のＳＯＣの目標
制御及び寿命管理に劣るという新たな問題を免れ得な
い。すなわち、図２に示されるように動力分配機構３８
を介しＩＣＥ２８の出力トルクが常時駆動輪１４に伝達
される構成（切換式ＰＳＨＶとの区別のため連続式ＰＳ
ＨＶと呼ぶ）では、車両を停止させている間は、駆動輪
１４に動力が伝達されることを防ぐべくＩＣＥ２８をア
イドリング状態としかつ発電機２４による発電動作を停
止しなければならない。言い換えれば、発電機２４の発
電出力にてバッテリ１８を充電するという動作を車両停
止中に実行することができず、従ってバッテリ１８のＳ
ＯＣを常に目標範囲内に維持することが困難である。図
８のＳＨＶや図９の切換式ＰＳＨＶではＩＣＥ２８と駆
動輪１４の間の機械的連結がなくあるいはこれを断つこ
とができ、従って発電機２４の発電出力にてバッテリ１
８を充電するという動作を車両停止中に実行することが
できることから見て、図２の連続式ＰＳＨＶにおけるか
かる問題は看過し得ない。加えて、ＩＣＥ２８を停止さ
せたまま図２の連続式ＰＳＨＶを走行させると、動力分
配機構３８及び発電機２４がモータ１０の負荷となって
しまうため、効率のよい車両状態とはならない。
【００２４】図１のＰＳＨＶの第２の特徴的構成部材
は、動力分配機構３８の出力軸３８ｃとモータ１０の回
転軸との間に設けられＥＣＵ２０により制御されるクラ
ッチ３６である。このクラッチ３６にて出力軸３８ｃと
モータ１０の回転軸とを連結すると、図１のＰＳＨＶ
は、図２の連続式ＰＳＨＶと等価なコンポーネント間接
続状態となる（連続式ＰＳＨＶモード）。逆に、クラッ
チ３６にて出力軸３８ｃとモータ１０の回転軸との連結
を解除すると、図１のＰＳＨＶは、図８のＳＨＶと等価
なコンポーネント間接続状態となる（ＳＨＶモード）。
このように、図１のＰＳＨＶにおいては、クラッチ３６
を制御することにより連続式ＰＳＨＶモードからＳＨＶ
モードへ又はその逆への移行が可能である。特に、ＳＨ
Ｖモードにおいては、ＩＣＥ２８、発電機２４及び動力
分配機構３８とモータ１０及び駆動輪との機械的連結が
解除されるから、発電機２４の発電出力にてバッテリ１
８を充電するという動作を車両停止中でも実行すること
ができ、また、ＩＣＥ２８を停止させた状態でもモータ
１０に過大な負荷を負わせることなしに車両を走行させ
ることができる。言い換えれば、連続式ＰＳＨＶモード
とＳＨＶモードの間の相互移行を可能にしているため、
図１のＰＳＨＶにおいては、連続式ＰＳＨＶにおける全
速度域に亘る高動力伝達効率等の利点のみならず、ＳＨ
Ｖにおける良好なＳＯＣ管理性能・ＩＣＥ２８停止時の
高車両効率等の利点を、共に実現できる。
【００２５】図１のＰＳＨＶの第３の特徴的構成部材
は、動力分配機構３８の出力軸３８ｃとクラッチ３６と
の間に設けられた制止機構（例えば機械式ブレーキ）４
０である。すなわち、連続式ＰＳＨＶモードから例えば
ＳＨＶモードに移行する際単純にクラッチ３６にて連結
を解除するのみだと、出力軸３８ｃが自由回転可能な状
態となってしまうため、図１のＰＳＨＶでは、かかる自
由回転を防ぐべく、出力軸３８ｃをＥＣＵ２０からの指
令に応じて把持・制止する制止機構４０を設けている。
【００２６】図１のＰＳＨＶの第４の特徴的構成部材
は、車両操縦者等から与えられるモード指令、キー信
号、アクセル信号、ブレーキ信号、シフト信号等に応
じ、かつ回転センサ２２、３４、４２、４４、ＳＯＣセ
ンサ３２等の出力を監視しながら、電力変換器１６、２
６、ＩＣＥ２８、スタータ３０、発電機２４等のパワー
コンポーネントに加え、クラッチ３６及び制止機構４０
を制御するＥＣＵ２０にある。すなわち、図１のＰＳＨ
Ｖにて実現される様々な利点は、各コンポーネントの配
置のみならず、ＥＣＵ２０により実行される制御手順に
より実現される。その際、多大なコストは必要でない。
なお、回転センサ４２及び４４は、それぞれ出力軸３８
ｂ及び３８ｃの回転数を検出する。
【００２７】次に、図１のＰＳＨＶにおけるＥＣＵ２０
の動作に関し説明する。ＥＣＵ２０の動作を理解する上
で第１に留意すべき点は、車両操縦者からあるいは他の
制御装置から指令される走行モードに応じ、ＥＣＵ２０
の動作が切り替わる点である。走行モードとしては、前
述した連続式ＰＳＨＶモード及びＳＨＶモードの他に、
ＩＣＥ２８を停止させモータ１０のみにて車両の推進力
を発生させるＰＥＶモードが準備されている。ＰＥＶモ
ード下では、ＰＥＶと同様の走行状態を作り出すことが
できる。すなわち、ＩＣＥ２８を運転している場合に比
べ低騒音で車両を運行することができ、ＩＣＥ２８から
のエミッションもなくなる。従って、ＰＥＶモード下で
の走行は、例えば、夜間に住宅地を走行するときや、静
寂な環境が要求される学校区や特定環境保護地域を走行
するときや、大気汚染の激しい過密な都心部等を走行す
るときに適している。また、ＰＥＶモードでの走行は、
“ＩＣＥ２８をできるだけ動かしたくない”という志向
を有する操縦者に適している。後述するようにＰＥＶモ
ードではクラッチ３６により連結が解除されるから、Ｉ
ＣＥ２８、発電機２４、動力分配機構３８等がモータ１
０の負荷となることはなく、これは、これらのコンポー
ネントの連れ回りによる効率の低下を防止する点で有効
である。
【００２８】図３に示されるように、ＥＣＵ２０は、車
両操縦者がキースイッチをオンするのに応じ（１０
０）、所定の初期設定動作を実行する（１０２）。初期
設定動作には、クラッチ３６に信号を与えモータ１０と
動力分配機構３８の連結を開かせる動作や、これと同時
に制止機構４０に信号を与え出力軸３８ｃの回転を制止
させる動作が含まれる。これにより、ＩＣＥ２８及び発
電機２４がモータ１０から機械的に切り離された状態、
すなわちＰＥＶモード走行及びＳＨＶモード走行が可能
な連結状態が形成される。この後、ＥＣＵ２０は、モー
タ１０の制御に関連する回路への電源供給を開始する
（１０４）。
【００２９】ＥＣＵ２０の以後の動作は、車両操縦者に
よりどの走行モードが指令されるかにより異なる。ＰＥ
Ｖモードが指令されているときには（１０６）、ＥＣＵ
２０は、ＰＥＶモード制御を実行する（１０８）。ＰＥ
Ｖモード制御は、車両に要求されている加減速度をアク
セルペダルやブレーキペダルの開度から検出する処理、
要求されている加減速度を実現するのに必要なトルクを
求める処理、回転センサ２２を用いてモータ１０の回転
数を検出する動作、検出した回転数を参照しつつかつ必
要トルクが実現されるよう電力変換器１６による電力変
換を実行させる動作を含む。ここで、ＰＥＶモード（及
びＳＨＶモード）では、バッテリ１８の充電は、外部電
源による他モータ１０による回生以外によっては行われ
得ない。そこで、ＰＥＶモード制御実行時には、併せて
バッテリ１８のＳＯＣが低下したことを車両操縦者に対
し警報する処理を適宜実行する（１１２）。警報を実行
する条件としては、ＳＯＣセンサ３２により検出される
バッテリ１８のＳＯＣの値が所定のしきい値Ｂを下回っ
ている旨の条件を用いる（１１０）。警報の手段はラン
プ等による表示としてもよくまた音声等による案内とし
ても構わない。ＥＣＵ２０は、車両操縦者によりキース
イッチがオフされるか（１１４）又はＰＥＶモードから
他のモードへの移行が指令されるまでは（１１６）、Ｐ
ＥＶモード制御を引き続き実行する。ＥＣＵ２０は、キ
ースイッチがオフされた場合にはその時点でモータ１０
への電力供給等を断つ（１１８）。またＰＥＶモード以
外のモードへの移行が指令された場合には、前述のステ
ップ１０６においてＰＥＶモード以外のモードが指令さ
れた場合と同様、ステップ１２０に移行する。
【００３０】なお、このＰＥＶモード及び後述するＳＨ
Ｖモードにおいては、ＩＣＥ２８、発電機２４、動力分
配機構３８等の機械損を利用してバッテリ１８の過充電
を防止することが可能である。例えば、バッテリ１８が
満充電又はそれに近い状態にあり従って電力変換器１６
を介して供給される回生電力を受入れる能力が十分でな
い場合には、クラッチ３６によりモータ１０と動力分配
機構３８を一時的に連結しその状態でモータ１０により
回生制動を行わせる。すると、モータ１０により回生さ
れる制動エネルギがＩＣＥ２８、発電機２４、動力分配
機構３８等の機械損により消費される結果、バッテリ１
８を過充電又はこれに近い状態に至らしめないで、回生
制動を実行することが可能になる。なお、クラッチ３６
を閉結する手順については、後述するステップ１３０及
び１４０の説明を参照されたい。また、ＩＣＥ２８等の
機械損を一時的に回生電力の消費手段として用いる手順
に関しては、上の記載に基づき、当業者が容易に実現し
得るものである。
【００３１】車両操縦者等からＰＥＶモード以外のモー
ドが指令されると（１０６，１１６）、ＥＣＵ２０は、
発電機２４やＩＣＥ２８の制御を開始すべく、電力変換
器２６に内蔵されている発電機制御系やパワー系への電
源供給を開始させる（１２０）。ＥＣＵ２０は、次に、
例えばスタータ３０へ信号を与えることによりＩＣＥ２
８を始動させ（１２２）、また発電機２４の制御モード
を発電モードに設定する（１２４）。ここにいう発電モ
ードとは、発電出力が所定の目標電力となるよう発電機
２４を制御するモードをいう。後述するように、発電機
２４の制御モードとしては、他に速度制御モードがあ
る。速度制御モードにおいては、発電機２４は、回転セ
ンサ４４により検出される回転数が所定の目標回転数と
なるよう、ＥＣＵ２０により制御される。なお、図１の
ＰＳＨＶではスタータ３０によりＩＣＥ２８を始動して
いるが、スタータ３０に代えて発電機２４を使用しこれ
をモータとして動作させることにより、ＩＣＥ２８を始
動可能である。この手順に関しても、上の記載から、当
業者には自明である。
【００３２】ＥＣＵ２０は、発電機２４の制御モードを
発電モードとした後、ＳＯＣセンサ３２により検出され
るバッテリ１８のＳＯＣが所定のしきい値Ａを上回って
いるか否かを判定する（１２６）。このしきい値Ａは、
バッテリ１８の寿命延長に寄与できる下限値よりもやや
高めの値に設定しておく。ＳＯＣ＞Ａが成立している場
合には、ＥＣＵ２０は、走行モードを強制的に連続式Ｐ
ＳＨＶモードに設定し（１３０）、連続式ＰＳＨＶモー
ドで走行できるよう車載の各コンポーネントを制御する
（連続式ＰＳＨＶモード制御：１３２）。逆にＳＯＣ≦
Ａが成立している場合には、ＥＣＵ２０は、走行モード
を強制的にＳＨＶモードに設定し（１４０）、ＳＨＶモ
ードで走行できるよう車載の各コンポーネントを制御す
る（ＳＨＶモード制御：１４２）。キースイッチがオフ
されたりＰＥＶモードが指令されたりしない限り、ＥＣ
Ｕ２０は、ステップ１２６以降の手順を繰り返し実行す
る。
【００３３】例えば、初期的にＳＯＣ＞Ａの条件が成立
していた場合、ＥＣＵ２０はしばらく連続式ＰＳＨＶモ
ード制御を実行する（１３０，１３２）。この状態で、
例えばモータ１０がある程度以上の時間に亘って高負荷
運転され、又はモータ１０を回転させたまま車両が長時
間放置されると、放電の結果バッテリ１８のＳＯＣが低
下しＳＯＣ≦Ａの条件が成立する。この時点以後は、Ｅ
ＣＵ２０は、ＳＨＶモード制御を実行する（１４０，１
４２）。ＳＨＶモードではＩＣＥ２８は駆動輪10に機械
的には連結されていないから、ＩＣＥ２８を車両の加減
速に関係なくバッテリ１８のＳＯＣに応じて運転するこ
とができ、従ってバッテリ１８のＳＯＣを回復すること
ができる。その結果ＳＯＣ＞Ａの条件が成立した場合、
ＥＣＵ２０は連続式ＰＳＨＶモード制御を実行する（１
３０，１３２）。
【００３４】このように、ＳＯＣに応じて走行モードを
強制的に設定するのは、ＳＯＣが低いときに、ＩＣＥ２
８の出力のうちできるだけ多くの部分がバッテリ１８の
充電に使用されるようにするためであり、これにより、
バッテリ１８のＳＯＣを適切に目標制御できる。なお、
ＳＯＣ＞Ａかつ走行モード＝連続式ＰＳＨＶモードが成
立しているときや（１２８）、ＳＯＣ≦Ａかつ走行モー
ド＝ＳＨＶモードが成立しているときは（１３８）、ス
テップ１３０及び１４０は省略できる。
【００３５】キースイッチがオフされたとき（１３４，
１４４）には、ＥＣＵ２０は、それまで実行していた制
御がＰＳＨＶモード制御であればＰＥＶモード移行手順
（１５０）を実行した上で、またＳＨＶモード制御であ
れば発電機３４及びＩＣＥ２８を停止させた上で（１５
４）、前述のモータ停止制御（１１８）に移行する。Ｐ
ＥＶモードが指令されたとき（１３６，１４６）には、
ＥＣＵ２０は、それまで実行していた制御がＰＳＨＶモ
ード制御であればＰＥＶモード移行手順（１４８）を実
行した上で、またＳＨＶモード制御であれば発電機３４
及びＩＣＥ２８を停止させた上で（１５２）、ＰＥＶモ
ード制御（１０８）を実行する。このように、従前の走
行モードが連続式ＰＳＨＶモードであるときにＰＥＶモ
ード移行手順を実行しなければならないのは、連続式Ｐ
ＳＨＶモード下ではクラッチ３６による連結が形成され
ており従ってクラッチ３６の解放制御や制止機構４０の
制止制御が必要になるからである。逆に、従前の走行モ
ードがＳＨＶモードであるときに単に発電機３４及びＩ
ＣＥ２８を停止させるのみで足りるのは、ＳＨＶモード
下ですでにクラッチ３６による連結が解除されており従
ってクラッチ３６や制止機構４０の制御が必要でないか
らである。
【００３６】ＰＳＨＶモード移行手順（１３０）の一例
を、図４に示す。図４においては、ＥＣＵ２０は、一方
では回転センサ３４の出力のフィードバックを受けなが
らＩＣＥ２８の回転数をアイドリング回転数に制御し、
他方では発電機２４における励磁の解除等によりその発
電動作を停止させる（２００）。この状態では、ＩＣＥ
２８は、発電機２４の機械損相当のエネルギ消費にて運
転されている。ＥＣＵ２０は、次に、制止機構４０によ
る出力軸３８ｃの拘束を解除して当該出力軸３８ｃを回
転可能な状態に復帰させる（２０２）。ＥＣＵ２０は、
但し、これに先立ち発電機２４の制御モードを発電モー
ドから速度制御モードに切り替えた上で（２０４）、回
転センサ４２によって検出される出力軸３８ｃの回転数
が回転センサ２２により検出されるモータ１０の回転数
とステップ２０２実行時に等しくなるよう、各回転セン
サの出力を参照しながら、発電機２４の回転数を制御す
る（２０６）。この制御によって出力軸３８ｃの回転を
モータ１０の回転と同期させた上で、ＥＣＵ２０はクラ
ッチ３６による動力分配機構３８とモータ１０の連結を
回復させる（２０８）。これにより、ＩＣＥ２８にて発
生した機械動力が動力分配機構３８により発電機２４と
モータ１０とに差動的に分配され得る状態、すなわち連
続式ＰＳＨＶ相当の連結状態になる。
【００３７】このような回転数制御（２０６）によっ
て、図４においては、クラッチ３６における滑り・摩耗
・損傷等を防止乃至低減している。これは、同時に、ク
ラッチ３６の容量の低減、ひいてはその駆動のためのア
クチュエータの動作エネルギの低減につながる。また、
噛み合い式のクラッチをクラッチ３６として使用するこ
とが可能になるため、装置コストも低くなる。さらに、
このような回転数制御を実行できるのは、発電機２４の
回転数がＩＣＥ２８の回転数や出力軸３８ｃの回転数の
関数であり、動力分配機構３８の構成により一律に定め
ることができるためである。原理的には、回転センサ３
４及び４４の出力を利用し出力軸３８ｃの回転数を演算
できるから、回転センサ４２を省略することもできる。
但し、回転センサ等のフェイルチェックのためには、冗
長性を付与すべく、図１のように３個の回転センサを用
いるのが好ましい。
【００３８】ＰＳＨＶモード制御手順（１３２）の一例
を図５に示す。図５においては、ＥＣＵ２０は、まずシ
フトポジションがどのポジションにあるのかを判定する
（３００）。シフトポジションがＰ（パーキング）又は
Ｎ（ニュートラル）であるときは、車両操縦者が車両を
走行させないことを意図しているとみなせるため、ＥＣ
Ｕ２０は、モータ１０への電力供給を断つ（３０２）。
シフトポジションがＤ（ドライブ）等力行を指令するポ
ジションであるときは、車両操縦者が車両を走行させる
ことを意図しているとみなせるため、ＥＣＵ２０は、バ
ッテリ１８又は電力変換器２６から電力変換器１６を介
しモータ１０へ電力を供給させる（３０４）。シフトポ
ジションがＲ（リバース）であるときに関しては図示し
ていないが、このときは例えば従来のＩＣＥ車と同様の
制御手順を実行してもよいし、あるいは、一時的にＳＨ
Ｖモードに移行し回生を優先使用するようにしてもよ
い。
【００３９】シフトポジションがＤ（ドライブ）等力行
を指令するポジションであるときは、ＥＣＵ２０は、更
に、アクセルペダルの開度を判定する（３０６）。アク
セルペダルが全く踏み込まれていないときには、ＥＣＵ
２０は、所定の微少量が発電出力として得られるよう、
発電機２４を制御する（３０８）。このような微少発電
により、出力軸３８ｃにはクリープ相当の反力トルクが
生じる。これによって、車両にクリープを加えることが
可能になる。また、アクセルペダルが踏み込まれている
ときには、ＥＣＵ２０は、アクセル開度に応じて発電機
２４の目標発電量を決定し、この目標発電量に従い電力
変換器２６を制御する（３１０）。ＩＣＥ２８の回転数
は、目標発電量ひいては発電機２４の回転数と、モータ
１０の回転数との差を吸収するよう変化し、これによ
り、出力軸３８ｃに分配されるトルクがアクセル開度に
応じ増大する。さらに、駆動輪１４に供給すべきトルク
をＩＣＥ２８単独では賄いきれないほどアクセル開度が
大きいときや、仮にＩＣＥ２８単独で賄おうとすると燃
費やエミッションの劣化を惹起するであろうほどアクセ
ル開度が大きいときには、ＥＣＵ２０は、駆動輪１４に
供給すべきトルクのうち少なくともＩＣＥ２８単独では
賄いきれない部分をモータ１０からのアシストにて実現
すべく、電力変換器１６を制御する（３１２）。これに
より、車両操縦者からの要求に応じた加減速性能を好適
に実現することができる。なお、制動時においてブレー
キペダルの踏込量が顕著に大きいときに、モータ１０の
回生制御により減速側にアシストしてもよい。この制御
はステップ３０６における判定論理に制止機構４０の油
圧等に係る論理を追加することにより実現できる。
【００４０】ＳＨＶモード移行手順（１４０）の一例を
図６に示す。図６では、ＥＣＵ２０は、まずＩＣＥ２８
をアイドリングさせるとともに発電機２４による発電動
作を停止させた上で（４００）、発電機２４の制御モー
ドを発電モードから速度制御モードに切り替える（４０
２）。その後、ＥＣＵ２０は、回転センサ４２によって
検出される出力軸３８ｃの回転数が回転センサ２２によ
り検出されるモータ１０の回転数と等しくなるよう、各
回転センサの出力を参照しながら、発電機２４の回転数
を制御する（４０４）。この制御によって出力軸３８ｃ
の回転をモータ１０の回転と同期させた上で、ＥＣＵ２
０はクラッチ３６による連結を解除する（４０６）。こ
れによって、車載の各コンポーネント間の連結状態は、
連続式ＰＳＨＶ相当の連結状態からＳＨＶ相当の連結状
態へと切り替わる。このような回転数制御（４０４）
は、前述の回転数制御（２０４）と同様、クラッチ３６
における滑り・摩耗・損傷等の防止乃至低減に寄与して
いる。
【００４１】クラッチ３６による連結を解除すると同時
に、ＥＣＵ２０は、制止機構４０によって出力軸３８ｃ
の回転を制止する（４０８）。これにより、クラッチ３
６による連結の解除に伴う出力軸３８ｃの自由回転を防
止でき、ひいてはＩＣＥ２８のオーバーランを防止でき
る。また、その際には、ＥＣＵ２０は、予め、出力軸３
８ｃの回転数が０となるよう、ＩＣＥ２８の回転数等を
参照しながら発電機２４の回転数を制御する（４１
０）。このような回転数制御によって、図６において
は、制止機構４０における滑り・摩耗・損傷等を防止乃
至低減している。これは、同時に、制止機構４０の容量
の低減、ひいてはその駆動のためのアクチュエータの動
作エネルギの低減につながる。また、噛み合い式の制止
機構をクラッチ３６や制止機構４０として使用すること
が可能になるため、装置コストも低くなる。これら、一
連のステップを実行した後、ＥＣＵ２０は、発電機２４
の制御モードを速度制御モードから発電モードに戻す
（４１２）。
【００４２】ＳＨＶモード制御手順（１４２）として
は、従来ＳＨＶにおいて用いられていたものと同様のも
のとすることができる。ＳＨＶモードでは、従来のＳＨ
Ｖと同様、バッテリ１８のＳＯＣを全ての速度域にて目
標管理することが可能である。
【００４３】ＰＥＶモード移行手順（１４８，１５０）
は、図７に示される手順とするのが好ましい。図７にお
けるステップ５００、５０２、５０４、５０６、５０８
及び５１０は、それぞれ、図６におけるステップ４０
０、４０２、４０４、４０６、４０８及び４１０と同様
の内容である。ステップ５０８実行後、ＥＣＵ２０は、
発電機２４やＩＣＥ２８の動作を停止させる（５１
２）。このように、ＰＳＨＶモードからＰＥＶモードへ
移行する際又はモータ１０を停止させる際には、ＰＳＨ
ＶモードからＳＨＶモードへ移行する際に実行した手順
と類似した手順を実行し、これにより、前述のクラッチ
３６や制止機構４０の滑り低減等の効果を得ている。
【００４４】このように、本実施形態によれば、車載の
各コンポーネント間の連結状態を連続式ＰＳＨＶモード
と等価な連結状態とＳＨＶと等価な連結状態との間で切
り替え可能であるため、ＳＨＶの利点であるバッテリ１
８のＳＯＣの良好な管理性能や、図２の“純粋な”連続
式ＰＳＨＶの利点である全速度域に亘る高動力伝達効率
等の利点を併せて実現することができる。さらに、この
利点を享受するための改良は、従来の連続式ＰＳＨＶに
クラッチ３６や制止機構４０等の部材を追加することや
これと併せてＥＣＵ２０の制御手順を変更することによ
り実現することができるため、多大な開発コストを発生
させることもない。
【００４５】また、各コンポーネント間の連結状態がＳ
ＨＶと同様の連結状態にある際には、車両をＰＥＶと同
様の手順にて走行させることが可能であるから、車両操
縦者からの要求等に応じて車両をＰＥＶとして走行させ
ることも可能である。その際に、クラッチ３６を用いて
動力分配機構３８とモータ１０を連結させることによ
り、バッテリ１８の過充電を好適に防止しながら回生制
動を実行することができる。さらに、発電機２４によっ
てクリープ相当のトルクを発生させることが可能であ
る。加えて、クラッチ３６を開閉する際にＩＣＥ２８や
発電機２４を同時に制御しまた制止機構４０をも制御す
るようにしているため、小容量のクラッチ３６や制止機
構４０を用いながら、また動力分配機構３８の出力軸の
自由回転を防止しながら、上述の効果を実現することが
できる。そして、ＳＯＣセンサ３２により検出されるバ
ッテリ１８のＳＯＣを検出しその低下に応じてＰＳＨＶ
モードからＳＨＶモードへの切り替えを行っているた
め、例えば、ＩＣＥ２８を回転させたまま車両を長時間
放置した場合等においてもバッテリ１８のＳＯＣが顕著
に低下するといった事態は発生しなくなる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の構
成によれば、ＩＣＥから一方では第１回転電機へ他方で
は開閉機構を介し第２回転電機及び駆動輪へと差動的に
動力が分配されるよう、動力分配機構を設けたため、Ｉ
ＣＥにて発生させた動力を駆動輪側と第１回転電機側と
に分配する連続式ＰＳＨＶモードでの運転を実現でき
る。このモードにおいては、ＳＨＶにおける車載のコン
ポーネント間の電気的接続及び機械的連結状態と、ＰＨ
Ｖにおける車載のコンポーネント間の電気的接続及び機
械的連結状態とが、両者のＩＣＥを共用したかたちで常
時かつ同時に出現するため、ＰＨＶに特徴的な各種の効
果（例えば、ＩＣＥ出力を機械的形態のまま車両の推進
に利用することによる高い動力伝達効率ひいては低燃費
低エミッションの実現、第１回転電機の発電出力を用い
た第２回転電機の駆動及び蓄電装置の充電ひいてはＳＯ
Ｃの改善、第２回転電機によるＩＣＥのアシストひいて
は低エミッション低燃費の実現等）と、ＳＨＶに特徴的
な各種の効果（例えば、例えば蓄電装置のＳＯＣの的確
な管理による蓄電装置の寿命の延長、ＩＣＥ回転数の変
動抑制による低燃費低エミッションの実現等）とが、い
ずれも得られる。また、動力分配機構と第２回転電機及
び駆動輪の間に開閉機構を設けたため、ＩＣＥにて発生
させた動力を駆動輪側には分配せず第１回転電機側に分
配するＳＨＶモードでの運転を実現できる。このモード
においては、連続式ＰＳＨＶモードにて現れるＳＨＶ的
連結接続関係による効果の他に、ＩＣＥ、第１回転電機
及び動力分配機構が第２回転電機等の負荷となることが
なく良好な効率のＨＶが得られるという効果も得られ
る。更に、動力分配機構と開閉機構の間に制止機構を設
けたため、連続式ＰＳＨＶモードからＳＨＶモードへの
移行の際のように開閉機構により機械的連結が解消され
るにもかかわらず、差動分配機構の軸が自由回転するこ
とがない。
【００４７】本発明の第２の構成によれば、ＨＶの制御
モードが連続式ＰＳＨＶモードでありかつ加速が要求さ
れていないときに、第１回転電機の微小発電制御により
駆動輪に対しクリープ相当の動力を供給するようにした
ため、ＡＴ車に近いすなわち改善されたドライブフィー
リングを実現でき、ＡＴ車になれた操縦者にとって違和
感の少ないＨＶが得られる。
【００４８】本発明の第３の構成によれば、連続式ＰＳ
ＨＶモードからＳＨＶモードへ移行する際に、第１回転
電機の回転数の調整により差動分配機構の開閉機構側出
力軸の回転数と第２回転電機の回転数とを同期させ、そ
の後上記開閉機構により両者の機械的連結を解消し、更
に当該出力軸の回転数が実質的に０となるよう第１回転
電機の回転数を調整した上で、制止機構により当該出力
軸の回転を制止させるようにしたため、特に制止機構の
顕著な滑り・摩擦等を防ぎ、これによりその寿命を延ば
しまたコストを低減することができる。
【００４９】本発明の第４の構成によれば、蓄電装置の
充電状態が所定程度を下回ったときに連続式ＰＳＨＶモ
ードからＳＨＶモードへと強制的に移行させるようにし
たため、ＳＯＣ低下時に従来のＳＨＶと同様の原理にて
蓄電装置のＳＯＣを管理することができ、ＳＯＣを目標
範囲内に確実に維持乃至復帰でき、蓄電装置をより確実
に長寿命化できる。
【００５０】
【補遺】なお、本発明は次のような構成としても把握で
きる。
【００５１】（１）本発明の第５の構成は、コンポーネ
ントとして、少なくとも、動力を出力するＩＣＥ、いず
れも上記ＩＣＥから駆動輪に至る動力伝達経路上に設け
られ互いに電気的に接続されている第１及び第２回転電
機、並びに第１及び第２回転電機に電気的に接続されて
いる蓄電装置を備えたＨＶにて実行される制御方法にお
いて、少なくともＳＨＶモード及び連続式ＰＳＨＶモー
ドを含む複数種類の制御モードの中から、使用する制御
モードを決定する第１ステップと、上記コンポーネント
の間の電気的接続及び機械的連結状態が、決定した制御
モードに応じたそれとなるよう、当該コンポーネントの
間の機械的連結状態を設定する第２ステップと、上記コ
ンポーネントの間の機械的連結状態を設定した後に、決
定した制御モードに応じ上記コンポーネントの動作を制
御する第３ステップと、を有し、ここに、上記ＳＨＶモ
ードとは、上記ＩＣＥ及び上記第１回転電機と上記第２
回転電機及び上記駆動輪との機械的連結を解除した上
で、上記第２回転電機をモータとして動作させることに
より得られる動力を車両の推進に利用し、かつ、必要に
応じ上記第１回転電機を上記ＩＣＥにて駆動される発電
機として動作させるモードであり、上記連続式ＰＳＨＶ
モードとは、上記ＩＣＥ及び上記第１回転電機と上記第
２回転電機及び上記駆動輪との機械的連結を形成した上
で、上記ＩＣＥが出力する動力を機械的形態のまま車両
の推進に利用し、かつ、必要に応じ上記第１回転電機を
上記ＩＣＥにて駆動される発電機として動作させ上記第
２回転電機をモータ又は発電機として動作させるモード
であることを特徴とする。本構成によれば、第１の構成
と同様の作用効果（但し、モード移行のための機構とし
て動力分配機構、開閉機構及び制止機構を利用すること
によって初めて得られるものを除く）が得られる。
【００５２】（２）本発明の第６の構成は、第５の構成
において、上記第１ステップが、蓄電装置の充電状態が
所定値を下回っているときには上記ＳＨＶモードを、上
回っているときには上記連続式ＰＳＨＶモードを、それ
ぞれ使用する旨決定するステップを含むことを特徴とす
る。本構成によれば、第４の構成と同様の作用効果が得
られる。
【００５３】（３）本発明の第７の構成は、第５の構成
において、上記ＨＶが、さらに、上記ＩＣＥに連結され
た入力軸、上記第１回転電機に連結された第１出力軸及
び上記開閉機構に連結された第２出力軸を有し上記入力
軸に付与された動力を第１及び第２出力軸に差動的に分
配する動力分配機構と、上記ＩＣＥ及び上記第１回転電
機と上記第２回転電機及び上記駆動輪との機械的連結
を、指令に応じ形成又は解除する開閉機構と、を備える
ことを特徴とする。本構成によれば、第５の構成を、従
来から知られている機構の応用にて実現でき、従って容
易な実施が可能になる。
【００５４】（４）本発明の第８の構成は、第７の構成
において、上記第２ステップが、決定した制御モードに
応じて上記開閉機構に指令を与えるステップと、上記開
閉機構に対し指令を与えるのに先立ち、上記第２出力軸
の回転速度が上記第２回転電機の回転速度と同期するよ
う、上記第１回転電機の回転速度を制御するステップ
と、を含むことを特徴とする。本構成によれば、第２出
力軸と第２回転電機との速度同期が確保されるため、開
閉機構の動作に当たって当該開閉機構に顕著な滑り等が
発生することがなく、従ってその寿命延長や、安価な開
閉機構による実現が可能になる。
【００５５】（５）本発明の第９の構成は、第７の構成
において、上記ＨＶが、さらに、上記第２出力軸の回転
を制止指令に応じて制止する制止機構を備え、上記第２
ステップが、決定した制御モードに応じて上記開閉機構
に指令を与えるステップと、上記開閉機構に対し機械的
連結を解除する旨の指令を与えた後に、上記第２出力軸
の回転速度が実質的に０になるよう、上記第１回転電機
の回転速度を制御するステップと、上記第２出力軸の回
転速度が実質的に０になった後に上記制止機構に対し制
止指令を与えるステップと、を含むことを特徴とする。
本構成によれば、制止機構を動作させる際に第２出力軸
の回転速度が実質的に０になっているため、当該制止機
構に顕著な滑り等が発生することがなく、従ってその寿
命延長や、安価な制止機構による実現が可能になる等、
第３の構成と同様の作用効果が得られる。
【００５６】（６）本発明の第１０の構成は、第７の構
成において、上記第３ステップが、決定した制御モード
が上記連続式ＰＳＨＶモードであるときに、クリーピン
グ相当の動力が上記第２出力軸に分配されるよう、上記
第１回転電機を微小出力の発電機として動作させるステ
ップを含むことを特徴とする。本構成によれば、第２の
構成と同様の作用効果が得られる。
【００５７】（７）本発明の第１１の構成は、第７の構
成において、上記第３ステップが、決定した制御モード
が上記連続式ＰＳＨＶモードであるときに、上記駆動輪
への供給が要求されている動力に応じた動力が上記第２
出力軸に分配されるよう、上記第１回転電機を発電機と
して動作させると共にその発電出力を当該要求されてい
る動力に応じて制御するステップを含むことを特徴とす
る。本発明の第１２の構成は、第１１の構成において、
上記第３ステップが、決定した制御モードが上記連続式
ＰＳＨＶモードでありかつ上記要求されている動力を実
際に上記第２出力軸に分配しようとすると上記ＩＣＥの
回転速度が急峻に又は大幅に増大するであろうときに、
上記ＩＣＥの回転速度の増大が抑制されるよう、上記第
２回転電機をモータとして動作させるステップを含むこ
とを特徴とする。これらの構成によれば、エミッション
や燃費の劣化を伴わずに、大小様々な要求動力に対処し
これを実現することが可能になる。特に、連続式ＰＳＨ
Ｖモードでは常にＰＨＶ的な連結関係が部分的に存在し
ているから、第１２の構成においては、切換式ＰＳＨＶ
とは異なり、常時ＰＨＶと同様のアシスト及びその作用
効果を得ることができる。
【００５８】（８）本発明の第１３の構成は、第５の構
成において、上記複数種類の制御モードが、上記ＩＣＥ
及び上記第１回転電機と上記第２回転電機及び上記駆動
輪との機械的連結を解除した上で、上記第２回転電機を
モータとして動作させることにより得られる動力を車両
の推進に利用し、かつ、上記ＩＣＥ及び上記第１回転電
機の動作を停止させるＰＥＶモードを含むことを特徴と
する。このように、本発明におけるモードはＳＨＶモー
ド及び連続式ＰＳＨＶモードに限定されるべきものでは
ない。特に、ＰＥＶモード下では、一般に従来のＩＣＥ
車やＨＶに比べ低騒音かつ低公害の走行が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るＰＳＨＶの構成を
示すブロック図である。
【図２】 参考例に係るＰＳＨＶの構成を示すブロック
図である。
【図３】 図１の実施形態におけるＥＣＵの全体動作を
示すフローチャートである。
【図４】 図１の実施形態における連続式ＰＳＨＶモー
ドへの移行手順を示すフローチャートである。
【図５】 図１の実施形態における連続式ＰＳＨＶモー
ド走行手順を示すフローチャートである。
【図６】 図１の実施形態におけるＳＨＶモードへの移
行手順を示すフローチャートである。
【図７】 図１の実施形態におけるＰＥＶモードへの移
行手順を示すフローチャートである。
【図８】 ＳＨＶの一例構成を示すブロック図である。
【図９】 切換式ＰＳＨＶの一例構成を示すブロック図
である。
【符号の説明】
１０ モータ（第２回転電機）、１４ 駆動輪、１６，
２６ 電力変換器、１８ バッテリ（蓄電装置）、２０
電子制御ユニット（ＥＣＵ）、２４ 発電機（第２回
転電機）、２８ 内燃機関（ＩＣＥ）、３６ クラッチ
（開閉機構）、３８ デフ（差動分配機構）、３８ａ〜
３８ｃ デフの軸、４０ ブレーキ（制止機構）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B60K 17/04 B60K 6/00 B60K 8/00 B60L 11/14 F02D 29/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 動力を発生させる内燃機関と、 少なくとも発電機として動作可能な第１回転電機と、 上記第１回転電機の発電電力により充電される蓄電装置
    と、 上記第１回転電機の発電電力又は上記蓄電装置の放電電
    力の供給を受けることにより少なくともモータとして動
    作可能で、下記動力分配機構を介し駆動輪に動力が分配
    されているときには上記内燃機関から当該駆動輪への動
    力供給をアシストし、またされていないときには当該駆
    動輪に動力を供給する第２回転電機と、 上記内燃機関にて発生させた動力を第１回転電機側と駆
    動輪及び第２回転電機側とに差動的に分配する動力分配
    機構と、 上記動力分配機構と上記第２回転電機との機械的連結を
    形成及び解除するための開閉機構と、 上記差動分配機構の軸のうち、上記動力分配機構と上記
    開閉機構とを連結しており上記動力分配機構と上記第２
    回転電機との機械的連結を解除するのに伴い自由回転状
    態となる出力軸を、当該自由回転状態が生じないよう制
    止するための制止機構と、 上記動力分配機構と上記第２回転電機との機械的連結が
    解除されかつ上記出力軸の回転が制止されるよう上記開
    閉機構及び上記制止機構を制御することにより、上記ハ
    イブリッド電気自動車の制御モードを、上記内燃機関に
    て発生させた動力を上記駆動輪及び上記第１回転電機双
    方に差動的に分配する連続式ＰＳＨＶモードから、上記
    内燃機関の動力を上記第１回転電機のみに分配するＳＨ
    Ｖモードへと、移行させるモード移行手段と、 を備えることを特徴とするハイブリッド電気自動車。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のハイブリッド電気自動車
    において、 上記ハイブリッド電気自動車の制御モードが上記連続式
    ＰＳＨＶモードであるときに、上記ハイブリッド電気自
    動車に対し加速が要求されていないことを条件として、
    上記駆動輪に対しクリープ相当の動力が供給されるよ
    う、上記第１回転電機に微少発電を実行させるクリープ
    制御手段を備えることを特徴とするハイブリッド電気自
    動車。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のハイブリッド電気
    自動車において、 上記連続式ＰＳＨＶモードから上記ＳＨＶモードへ移行
    する際に、上記内燃機関をアイドリングさせた上で上記
    出力軸の回転数が上記第２回転電機の回転数に一致する
    よう上記第１回転電機の回転数を調整し、その後上記開
    閉機構により上記動力分配機構と上記第２回転電機との
    機械的連結を解除させた上で上記出力軸の回転数が実質
    的に０となるよう上記第１回転電機の回転数を調整し、
    その後制止機構により上記出力軸の回転を制止させる回
    転数整合手段を備えることを特徴とするハイブリッド電
    気自動車。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至３記載のハイブリッド電気
    自動車において、 上記蓄電装置の充電状態が所定程度を下回ったときに、
    上記連続式ＰＳＨＶモードから上記ＳＨＶモードへ強制
    的に移行させるモード強制移行手段を備えることを特徴
    とするハイブリッド電気自動車。
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