JP3062567B2 - ハイブリッド型車両 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも電気モ
ータを車両駆動源としてエンジンをも備えたハイブリッ
ド型車両に関するものであり、特に、エンジンの動力と
電気モータの動力を車両の駆動軸に並列的に伝達する、
いわゆるパラレル型のハイブリッド型車両に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電気モータを駆動源とする
が、これとは別にエンジンをも備えたハイブリッド型の
車両が種々提案されている。ハイブリッド型車両には、
車両駆動源としての電気モータの動力のみを車両の駆動
軸に伝達し、電気モータの駆動用バッテリへの充電のた
めに別に発電機を駆動するためのエンジンを有するシリ
ーズ式のハイブリッド型車両（図４（Ａ）参照）や、電
気モータの動力とエンジンの動力とが車両の駆動軸に伝
達される構造であって、必要に応じて２つの動力を使い
分けるとともに、エンジンの動力を利用して電気モータ
を発電機としても用いるパラレル式のハイブリッド型車
両（図４（Ｂ）参照）がある。

【０００３】また、パラレル式のハイブリッド型車両の
変形として、図４（Ｃ）に示すように、エンジンの動力
と電気モータの動力とを車両の駆動軸に並列的に出力す
るハイブリッド型車両も提案されている。

【０００４】このようなハイブリッド型車両は、少なく
とも駆動源としての電気モータを備えているので、車両
の走行中においても電気モータのみで駆動力を得て、エ
ンジン動力を必要としない場合がある。

【０００５】例えば、低速走行時にはエンジンの回転数
が上がらないのでエンジンの燃料効率が悪く、したがっ
て、電気モータで駆動した方が車両全体ではエネルギー
効率が良い。また、例えば減速時には車両の走行のため
の動力は必要がないので、電気モータを利用して回生制
動によりエネルギーの回収を行うことがある。この場合
にもエンジンの動力は必要とされず、却ってエンジンの
回転により回収エネルギーが消費される場合があるの
で、クラッチ等でエンジンとの伝達を切ってエンジンの
回転を停止させることがある。

【０００６】これらのエンジンの動力を必要としない場
合であっても、エンジンには最低限の回転として、いわ
ゆるアイドリング状態の回転を維持するための燃料供給
や点火動作が行われる。このため、この間の燃料や電力
が無駄に消費されることから、エンジンの作動を必要と
しない時にハイブリッド型車両のエンジンの作動を停止
させることが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】エネルギーの無駄な消
費の防止のためにエンジンの作動を停止させるには、エ
ンジンへの燃料供給もしくは点火動作の少なくとも一方
か双方を停止し、また、発電機が連結されている場合に
は、その発電量を零に（界磁電流を遮断）して空転させ
ることになるが、これらを停止してもエンジンは慣性に
よりしばらく回転する。更に、エンジンの出力軸に発電
機が連結されている場合には、空転中の発電機の回転慣
性力も付加され、このため、エンジンの回転停止までの
時間が長くなってしまう。

【０００８】このような状態におけるエンジンの慣性回
転中には、不快音や振動が発生するが、エンジンの慣性
回転時間が長くなれば、その分だけこれらの影響が大き
くなる。すなわち、車両の走行中にこれらの不快音や振
動が長く続けば、車両の快適性や走行フィーリングに悪
影響を及ぼす。

【０００９】また、このようなエンジンの慣性回転の停
止は、ポンピングロスやフリクションのみによって行わ
れるため、慣性エネルギーは、すべて熱となって無駄に
消費されることとなる。このような無駄なエネルギーの
消費は、エネルギーの有効利用の促進を設計思想とする
ハイブリッド型車両にとって、考慮すべき課題である。

【００１０】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、エンジンを停止する際に燃料や
電力の供給が停止されてから回転が停止するまでの時間
を短くすることのできるハイブリッド型車両を提供する
ことを目的とする。

【００１１】本発明は、また、走行中にエンジンを停止
した際の慣性エネルギーの有効利用を図ることが可能な
ハイブリッド型車両を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項６に記載した発明では、駆動用の電気モータ
と、エンジンと、このエンジンに連結される発電機とを
有するハイブリッド型車両において、減速時に燃料供給
と点火動作の少なくとも一方を停止することにより前記
エンジンの作動を停止させるエンジン作動停止手段と、
前記エンジン作動停止手段によるエンジンの停止があっ
たとき、前記エンジンの回転を停止させる方向のトルク
を生じるように前記発電機を制御する発電機制御手段
と、を備え、前記発電機制御手段が前記エンジンの回転
を停止させる方向のトルクを生じるように前記発電機を
制御するときに、前記電気モータを回生制御可能とする
ことを特徴とするハイブリッド型車両を提供する。

【００１３】本発明では、発電機制御手段により、エン
ジンに連結されている発電機を電動機として作動（以
下、発電機モータという。）させることで、エンジンの
慣性による回転を強制的に停止させる。これにより、エ
ンジンの慣性回転時間が大幅に短縮されるので、慣性回
転に伴う不快音や振動の発生する時間が短縮され、車両
の快適性や走行フィーリングを向上させることができ
る。

【００１４】更に、エンジンの慣性回転中にポンピング
ロスやフリクションにより熱として排出されていた慣性
エネルギーの無駄な消費を抑えることができるので、エ
ネルギーロス（無駄）を減少させる。なお、発電機モー
タの作動によってこの慣性エネルギーを回生電力として
回収し、例えばバッテリに蓄えることによりエネルギー
の有効利用が図れるので、ハイブリッド型車両のエネル
ギー効率を高めることもできる。

【００１５】本発明は、車両駆動源として少なくとも電
気モータを備え、この電気モータの駆動電力源として、
発電機とその発電機の駆動のためのエンジンを備えてい
る一般のハイブリッド型車両に広く応用できる。すなわ
ち、エンジンを停止させても電気モータの動力により車
両の駆動が可能であり、エンジンに連結された発電機
を、エンジンの停止中に発電機モータとして作動させる
ことで、本発明が実施できる。

【００１６】発電機を電動機として作動させることは一
般に周知であり、本発明の発電機は発電機モータとして
動作した際に、少なくともエンジンの慣性回転を停止さ
せるに十分なトルクを生じるものであれば良い。

【００１７】発電機とエンジンとの連結は、エンジンの
出力軸に発電機の回転軸を直接連結したものでも、ギア
装置などを介して連結したものでも、クラッチ等を介し
て必要な時に選択的に連結できるようにしたものでも、
いずれでも良い。少なくとも、発電機がエンジンの動力
で駆動されるものであれば、相互に動力の伝達が可能で
あるので、発電機モータを作動させればその動力はエン
ジンの出力軸に伝達されるからである。

【００１８】エンジン作動停止手段は、低速走行時や減
速時など、主にエンジンでの無駄なエネルギー消費を防
止するためにエンジンの作動を停止させるためのもので
あり、燃料供給と点火動作の少なくとも一方を停止する
ものであれば良いが、双方とも停止させた方がエネルギ
ー効率の観点からは望ましい。

【００１９】発電機制御手段は、エンジン作動停止手段
の動作を受け、発電機を電動機として（発電機モータと
して）作動させる。この発電機モータは、エンジンの慣
性回転を停止させる方向のトルクを生じるように制御さ
れる。

【００２０】次に、請求項１に記載した発明では、エン
ジンと、発電機と、車両の駆動軸に連結された電気モー
タと、前記発電機に連結される第一の歯車要素と、前記
エンジンに連結される第二の歯車要素と、前記駆動軸に
連結される第三の歯車要素とからなる差動歯車装置と、
燃料供給と点火動作の少なくとも一方を停止することに
より前記エンジンの作動を停止させるエンジン作動停止
手段と、前記差動歯車装置を介して、前記エンジン作動
停止手段の動作に伴うエンジンの慣性による回転を停止
させる方向のトルクを生じるように前記発電機を制御す
る発電機制御手段と、を備えたことを特徴とするハイブ
リッド型車両を提供する。また、本願請求項２に記載し
た発明は、請求項１に記載のハイブリッド型車両におい
て、前記発電機制御手段は、前記発電機を電動機として
作動させることを特徴とするものである。更に、本願請
求項７に記載した発明は、請求項６に記載のハイブリッ
ド型車両において、前記電気モータは車両の駆動軸に連
結され、前記発電機に連結される第一の歯車要素と、前
記エンジンに連結される第二の歯車要素と、前記駆動軸
に連結される第三の歯車要素とからなる差動歯車装置を
備えたことを特徴とするものである。

【００２１】これらの発明では、発電機制御手段によ
り、エンジンに連結されている発電機を電動機として作
動させることで、慣性で回転しているエンジンを強制的
に停止させる。これにより、エンジンの慣性回転時間が
大幅に短縮されるので、慣性回転に伴う不快音や振動の
発生する時間が短縮され、車両の快適性や走行フィーリ
ングを向上させることができる。

【００２２】更に、エンジンの慣性回転中にポンピング
ロスやフリクションによって熱として排出されていた慣
性エネルギーの無駄な消費を抑えることができ、エネル
ギーロス（無駄）を減少させる。

【００２３】さらに、本発明では、エンジンの慣性回転
トルクと、発電機モータの回転トルクを利用することに
よりエネルギーの有効利用が図れるので、ハイブリッド
型車両のエネルギー効率を高めることができる。

【００２４】すなわち、本発明は、車両の駆動軸にエン
ジンと電気モータとから動力が伝達されるハイブリッド
型車両を対象にしており、エンジンと発電機とが差動歯
車装置を介して連結されており、更に、エンジンと車両
の駆動軸もこの差動歯車装置を介して連結されている。

【００２５】差動歯車装置を介して車両の駆動軸に伝達
されるトルクをエンジン側出力とすれば、エンジン動作
停止時の発電機モータの出力トルクも、車両の駆動軸に
伝達される。このため、エンジン動作停止時におけるエ
ンジンおよび発電機モータからのエネルギーを駆動軸側
に取り出すことができるので、エネルギーの有効利用を
図ることができる。

【００２６】本発明において、差動歯車装置は、発電機
に連結される第一の歯車要素と、前記エンジンに連結さ
れる第二の歯車要素と、前記出力軸に連結される第三の
歯車要素とからなるが、その構成や組み合わせは特に限
定されるものではなく、遊星歯車装置を差動歯車として
作用させても良い。

【００２７】遊星歯車装置においては、各歯車の自転や
公転の動作を制御することで、エンジンの動力を車両駆
動軸側に出力するか、発電機側に出力するか、あるいは
双方に出力させるかが定まる。また、車両の駆動軸に連
結される第三の歯車要素を空転させれば、電気モータの
動力のみが車両の駆動軸に伝達され、電気モータのみの
動力による車両の駆動が可能となる。このように、車両
の走行状況等に応じて適宜個々の歯車の回転状態を制御
すれば良い。

【００２８】なお、遊星歯車装置を利用すれば、クラッ
チ等を使用せずに、エンジンと電気モータとの併用駆動
や単独駆動、並びにそれらの切替等を行うことができ
る。

【００２９】差動歯車装置にはエンジンと発電機とが連
結されているので、発電機モータを作動させれば、その
発生動力はエンジンの回転を停止させる方向に作用する
と共に、差動歯車装置を介してエンジン側出力として車
両駆動軸にも伝達される。

【００３０】ここで、エンジン作動停止手段の構成並び
に作用は、請求項１記載の発明と同様であるが、燃料供
給と点火動作の少なくとも一方を停止することにより前
記エンジンの作動を停止させる場合は、少なくとも電気
モータが駆動軸にトルクを与える状態である。

【００３１】ハイブリッド型車両において電気モータが
トルクを生じる場合として、電気モータから動力を駆動
軸に伝達して走行する場合と、電気モータから回生制動
力を駆動軸に伝達して回生エネルギーの回収を行う場合
とがある。

【００３２】前者の場合には、電気モータの出力にエン
ジン側出力が付加されることとなり、エンジン側の出力
分だけ電気モータの出力を抑えることができるので、電
気モータの負荷を軽減することができる。

【００３３】また、後者の場合には、差動歯車装置を介
して駆動軸に伝達されるエンジン側出力が逆トルクとし
て回生制動力を増加させることとなるので、駆動軸に対
する回生制動量が増加することとなる。

【００３４】発電機制御手段は、エンジン作動停止手段
の動作を受け、エンジンの慣性回転を強制的に減速する
に必要なトルクを少なくとも発生するように、発電機を
電動機として作動させるものである。

【００３５】差動歯車装置には、エンジンの慣性回転を
停止させる際に、発電機モータの駆動トルクが作用する
ので、エンジンの慣性回転力の残余分は、エンジン側出
力（制動トルク）として車両の駆動軸に取り出される。

【００３６】したがって、本発明では、エンジンの慣性
回転を停止させる際に、発電機モータの駆動力によって
差動歯車装置を介してエンジンの慣性エネルギーをエン
ジン側出力として駆動軸に伝達することで、ハイブリッ
ド型車両におけるエネルギーの有効利用をし、このエン
ジン側出力を利用して、電気モータの負荷の軽減や、回
生制動量の向上を果たしている。

【００３７】次に、本願請求項３に記載した発明は、請
求項１又は２に記載のハイブリッド型車両であって、前
記発電機制御手段の作動時に前記差動歯車装置を介して
前記駆動軸に伝達されるエンジンの慣性トルクの値に基
づいて、前記電気モータの出力トルクを補正する電気モ
ータ制御手段を更に備えていることを特徴とする。ま
た、本願請求項８に記載した発明は、請求項６又は７に
記載のハイブリッド型車両において、前記発電機制御手
段の作動時に車両の駆動軸に伝達されるトルクの値に基
づいて、前記電気モータの出力トルクを補正する電気モ
ータ制御手段を更に備えたことを特徴とする。

【００３８】本発明では、電気モータ制御手段により電
気モータの出力トルクを補正することで、エンジン停止
時に車両の駆動力の急激な変化を防止する。前述したよ
うに、発電機制御手段により発電機モータとして作動さ
せた場合には、エンジン側出力が車両の駆動軸に伝達さ
れるので、その分だけ車両の駆動力が変化する。

【００３９】例えば、ハイブリッド型車両の走行中にエ
ンジンを停止させる場合には、車両の駆動力がエンジン
の停止動作と共に変化することとなるので、車両の安定
走行が害されるおそれがあり、車両の快適性や走行フィ
ーリングを低下させる要因となり得る。

【００４０】本発明では、エンジン停止動作時に車両の
駆動軸に伝達されるエンジン側出力に基づいて、電気モ
ータ制御手段により電気モータの出力トルクを補正し
て、駆動力の変化を抑え、安定した車両駆動力を維持す
るものとしている。

【００４１】本発明の電気モータ制御手段は、安定した
車両駆動力の供給のために、前記発電機制御手段の作動
前後で前記駆動軸に伝達されるトルクが変化しないよう
に、電気モータの出力トルクを補正するものであること
が好ましい。また、出力トルクが変化（加速又は減速
時）している場合には、安定した加速又は減速が維持さ
れるように、経時的に滑らかなトルク変化が維持される
ように補正することが好ましい。

【００４２】本願請求項４に記載した発明は、エンジン
の慣性回転を停止させるために、請求項３に記載のハイ
ブリッド型車両において、前記発電機制御手段は、前記
駆動軸の回転情報に基づいて、エンジン回転停止時の発
電機の目標回転数を予め算出し、前記発電機の回転数を
前記目標回転数になるように制御する発電機モータ回転
制御手段を有することを特徴とする。エンジンの回転停
止時であっても、車両の駆動軸の回転が停止しなけれ
ば、差動歯車の第三の歯車要素は回転しているが、その
状態で発電機に連結される第三の歯車要素の回転数は、
差動歯車要素の各々の歯数等から算出できる。

【００４３】車両駆動軸の回転数は、車速と駆動軸に連
結されたギア比等から知ることができるので、発電機モ
ータ回転制御手段は、エンジン動作停止時における車両
の駆動軸の回転情報（又は、車速情報）に基づいて、発
電機モータの目標回転数を設定する。

【００４４】本願請求項５に記載した発明は、請求項４
に記載のハイブリッド型車両において、前記発電機制御
手段の作動時に、前記発電機の回転数及びトルクを算出
する発電機モータ検出手段を更に備え、前記電気モータ
制御手段は、前記発電機モータ検出手段で算出された前
記発電機の回転数及びトルクに基づいて、前記電気モー
タの出力トルクを補正することを特徴とする。本発明で
は、発電機モータの作動時にその回転数やトルクを検出
する発電機モータ検出手段を備えているので、エンジン
の慣性回転の開始から停止までの回転数変化や、エンジ
ン側出力として差動歯車手段から車両の駆動軸に取り出
される伝達トルクも求められる。これらは、エンジンの
慣性エネルギー（車軸やフライホイール等による回転モ
ーメント等）や、差動歯車の個々の歯車の回転数や駆動
軸の回転数又は車速、ギア比とエンジン出力軸の回転数
等から演算が可能である。

【００４５】そして、エンジン停止時にエンジン側出力
として差動歯車から車両駆動軸に伝達されるトルク値に
基づいて、車両の運行状態（例えば低速走行状態か、加
速又は減速状態か等）を加味して、電気モータに要求さ
れる出力トルクが演算できる。

【００４６】電気モータ制御手段では、発電機モータ検
出手段で算出された発電機の回転数及びトルクに基づい
て、電気モータの出力トルクを補正して電気モータを作
動させるので、車両駆動軸の安定したトルクを供給する
ことができる。

【００４７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。まず、本発明が応用できるハイブリッド型
車両の概略構成を図４に示す。図４（Ａ）は、いわゆる
シリーズタイプのハイブリッド型車両の概略構成を示す
ものであり、デフ４０１を介して駆動輪と連結された車
両駆動源としての電気モータ４０３にバッテリ４０９か
ら駆動用の電力が供給される。更に、エンジン４０７で
駆動される発電機４０５が設けられ、バッテリ４０９に
電力が供給されるものとなっており、車両駆動用として
のエンジンは備えていない。

【００４８】この発電機４０５は、エンジンの出力軸に
連結されているので、発電機制御手段によりバッテリ４
０９から電力を供給し、エンジンの慣性による回転を停
止させるように電動機（モータ）として動作させること
が可能である。このため、エンジン作動停止手段により
エンジンへの燃料供給並びに点火動作が停止された後、
発電機制御手段を作動させることで、エンジンの慣性回
転時間が短縮される。

【００４９】図４（Ｂ）は、エンジンと電気モータとを
車両駆動源として併用するパラレル型のハイブリッド型
車両の一例を示すものであり、エンジン４１７の出力軸
と電気モータ４１６の出力軸とが車両駆動軸に直列に配
置されている。バッテリ４１９で駆動される電気モータ
４１６の出力軸は、デフ４１１を介して駆動軸に連結さ
れている。さらに、クラッチ４１８を介してエンジン４
１７も車両駆動軸に連結されている。また、電気モータ
４１６は発電機も兼用しており、エンジンの単独駆動時
並びに回生制動時等には、回生電力をバッテリ４１９に
供給する。

【００５０】このタイプでは、エンジン４１７による車
両駆動力が必要な場合にクラッチ４１８を係合させ、電
気モータ４１６と共に、あるいはエンジン４１７単独で
車両駆動源となる。また、エンジンの駆動により作動す
る発電機を別に設けることがあり、この発電機も電動機
として動作させることが可能である。

【００５１】そして、発電機制御手段により、これらの
発電機を電動機として使用して、エンジン停止時のエン
ジンの慣性による回転を停止させるように作動させるこ
とで、エンジンの慣性回転時間が短縮される。

【００５２】図４（Ｃ）は、パラレル型の変形タイプで
あり、車両駆動系に対して、エンジン４３７からの出力
軸とモータ４３３の出力軸とが並列的に連結されて、各
々が単独で、あるいは併用して車両駆動力を伝達する。

【００５３】駆動輪に連結されたデフ４３１には、駆動
軸ギア４４１が連結され、電気モータ出力ギア４４３と
エンジン出力ギア４４７とが接続されている。エンジン
出力ギア４４７は、エンジン４３７の出力軸に連結され
た遊星ギア４４８と発電機４３５の駆動軸に連結された
太陽ギア４４５と合わせて遊星歯車手段を構成してい
る。

【００５４】なお、各々のギアの歯数は、デフギアの歯
数をＺ₁ 、駆動軸ギアの出力側歯数をＺ₂ 、入力側歯数
をＺ₃ 、電気モータの出力ギアの歯数をＺ₄ 、エンジン
出力ギアの出力側歯数をＺ₅ 、入力側歯数をＺ₆ （内歯
ギア）、エンジンの出力軸に連結された遊星ギアの歯数
をＺ₇ 、発電機の軸に連結された太陽ギアの歯数をＺ₈
とする。

【００５５】この遊星歯車手段を設けたことで、クラッ
チを用いることなくエンジンと電気モータとの切り替え
や併用の動作が行えるものとなっている。なお、遊星歯
車の動作のために発電機４３５の駆動軸を固定する発電
機ブレーキ４５１を備えていることが好ましい。エンジ
ン出力を遊星歯車を介して無駄なく車両駆動系に伝達す
るためである。

【００５６】発電機４３５は、遊星歯車手段を介して主
にエンジン４３７の駆動力により作動し、電気モータ駆
動用のバッテリ４３９に電力を供給する。逆に、バッテ
リ４３９からの電力の供給により、電動機として作動さ
せることができる。

【００５７】ところで、パラレル型のハイブリッド型車
両では、回生制動時には、エンジン回転を停止（あるい
はエンジンの出力軸をクラッチ等で切り離して固定させ
て回転を停止）させることにより、回生制動力は発電機
にも供給されるので、ここでのエネルギー回収も可能で
ある。この場合、エンジンに対する燃料供給と点火動作
を停止した時点からエンジンの回転が完全に停止するま
でのエンジンの慣性回転のエネルギーも有効利用した方
が、ハイブリッド型車両のエネルギー効率が高くなる。

【００５８】いずれの場合でも、特に回生制動時にはエ
ンジンの駆動力は必要とされないので、その間の無駄な
燃料消費を抑えるためにエンジンを停止（少なくとも燃
料供給の停止）させることが好ましい。

【００５９】また、いずれの形式のハイブリッド型車両
であっても、電気モータが車両駆動系に接続されている
ので、所要の使用（運行）中にエンジンを停止すること
は可能である。エンジン停止中の駆動力は電気モータか
ら供給されるからである。

【００６０】ハイブリッド型車両では、上述のように車
両の走行中にエンジンを停止させることがあるが、エン
ジンを停止させるためには燃料の供給及び点火動作の停
止を行うことが一般的であり、そのままではエンジン
は、連結されている発電機と共に慣性力により回転す
る。

【００６１】本発明では、エンジンの停止時に発電機を
電動機として使用（以下、発電機モータという。）する
ことで、慣性回転時間の短縮を図り、エンジンの回転停
止前の慣性回転に伴う問題の発生を抑えている。

【００６２】更に、上述した遊星歯車手段を用いるハイ
ブリッド型車両では、エンジン停止動作時の慣性回転エ
ネルギーを駆動軸側に取り出すことで、電気モータの負
担を軽減することができる。また、回生制動時であれ
ば、電気モータでの回生制動量に加えてエンジンの慣性
回転エネルギーによる制動量を得ることができる。

【００６３】このため、以下の説明では、図４（Ｃ）に
示すいわゆるスプリットタイプのパラレル型のハイブリ
ッド型車両に本発明を応用した例を用いるが、他のタイ
プのハイブリッド型車両への応用も可能である。

【００６４】図１は、本発明の第一の実施形態における
ハイブリッド型車両の制御系に関する概略構成を示すブ
ロック図である。車両制御装置１０１は、本発明に係る
ハイブリッド型車両の総合制御系を構成するものであ
り、本発明における各々の制御手段の一部又は全部を含
むものである。

【００６５】車両制御装置１０１には、以下の情報信号
が入力され、各々の情報信号に基づいてエンジンや電気
モータ並びに発電機の動作を制御する。

【００６６】まず、アクセルペダルの踏み込み状態を検
知するアクセル検知手段としてのアクセルセンサ１０２
から、アクセル（ペダル）の踏み込み量に基づくアクセ
ルの開度αの情報信号が入力される。さらに、ハイブリ
ッド型車両の速度を検出する速度検出手段としての車速
センサ１０３から、車速Ｖの情報信号が入力される。ま
た、ブレーキペダルの踏み込み状態を検知するブレーキ
検知手段としてのブレーキセンサ１０４から、ブレーキ
踏み量βの情報信号が入力される。

【００６７】そして、例えば、車速Ｖが速度基準値以下
の場合には、電気モータのみの単独駆動に切り替えるた
めにエンジンを停止させたり、あるいは、ブレーキが踏
み込まれた場合には、回生制動のためにエンジンを停止
させたりする制御信号を各々の制御装置に出力する。

【００６８】エンジン制御装置１０５は、エンジン１０
６への燃料供給状態や点火動作等を制御する。ここで
は、車両制御装置１０１からのＯＮ／ＯＦＦ情報を含め
たスロットル信号に基づいて、スロットル開度θをエン
ジン（のスロットルアクチュエータ、図示せず）に出力
して、エンジンヘの燃料供給を調整する。さらに、エン
ジン１０６から実際のエンジン回転数Ｎｅの情報信号が
車両制御装置１０１にフィ一ドバックされる。

【００６９】このため、エンジン制御装置１０５は、車
両制御装置１０１と共に、本発明のエンジン作動停止手
段を構成する。すなわち、車両制御装置１０１がエンジ
ンを停止すベきと判断した場合には、エンジン制御装置
１０５にスロットルＯＦＦ信号が入力され、これに基づ
いて燃料の供給を停止すべくスロットル開度θを零とす
る制御信号を出力すると共にエンジンの点火動作を停止
させる。

【００７０】発電機制御装置１０７は、車両制御装置１
０１からの制御信号に基づいて、本発明の発電機を構成
する発電機用モータ１０８に駆動用の電流を供給し、発
電機を電動機（発電機モータ）として駆動させる。車両
制御装置１０１は、発電機モータの回転数である目標回
転数Ｎｇ＊に基づく制御信号を出力するが、エンジンの
慣性回転を停止させるのための目標回転数Ｎｇ＊は以下
のように算出される。

【００７１】まず、車速情報から車両の出力軸（ギア４
４１）の回転数が算出される。これに基づいて遊星歯車
手段の第三の歯車要素としてのギア４４７の回転数を算
出（歯数Ｚ₃ とＺ₅ の比から算出）する。さらに、第一
の歯車要素としてのギア４４５、第二の歯車要素として
のギア４４８、並びにこれらの歯数（Ｚ₆ 、Ｚ₇ 、並び
にＺ₈ ）と相対配置関係から、エンジンの回転が停止し
た場合（ギア４４８の腕の回転が停止した場合）のギア
４４５の回転数が目標回転数Ｎｇ＊として算出される。

【００７２】発電機制御装置１０７では、目標回転数Ｎ
ｇ＊の制御信号の入力に基づいて、発電機モータに駆動
電流を供給し、回転数制御して駆動させる。同時に、発
電機モータの車両制御装置１０１に、発電機（モータ）
の実際の回転数ＮｇおよびトルクＴｇの各信号をフィー
ドバックする。このため、発電機制御装置１０７は車両
制御装置１０１と共に本発明の発電機制御手段を構成す
る。

【００７３】駆動モータ制御装置１０９は、車両制御装
置１０１から駆動トルクＴｍ＊の制御信号に基づいて、
電気モータとしての駆動用モータ１１０に駆動電流（ト
ルク）の信号を出力し、駆動用モータ１１０の動作を制
御する。さらに、駆動モータの回転数Ｎｍおよび出力ト
ルクＴｍの各信号をフィードバックする。

【００７４】車両制御装置１０１は、アクセル開度α、
車速Ｖ、並びにブレーキ踏み量β等の情報に基づいて、
駆動用モータの出力トルクを算出し、駆動トルクＴｍ＊
の制御信号を出力する。

【００７５】車両制御装置１０１がエンジンを停止すべ
きと判断したときには、発電機制御装置１０７からのフ
ィードバック信号（エンジン停止動作時の発電機モータ
の回転数及びトルク値）や車速信号に基づいて、車両の
駆動軸に供給されるエンジン側トルクを算出する。そし
て、これに基づいて駆動トルクＴｍ＊を補正して出力す
る。このため、駆動モータ制御装置１０９と車両制御装
置１０１は、本発明の電気モータ制御手段を構成してい
る。

【００７６】なお、発電機用モータ１０８と駆動用モー
タ１１０は、いずれもバッテリ１１１と電気的に接続さ
れており、充電や放電が行われるようになっている。ま
た、バッテリ１１１からはバッテリ状態（残電力量）の
信号が車両制御装置１０１に出力される。そして、バッ
テリの残電力情報に基づいて、エンジンを停止すべきか
否かを車両制御装置１０１が判断する。例えば、バッテ
リの残電力量が少ない場合には、電気モータの単独駆動
に不安が残るのでエンジンを停止させないが、残電力量
が多い場合には、ある程度速度が速い状態でも早めにエ
ンジンを停止させて燃料の消費を抑える。

【００７７】次に、図２に示すフローチャートを用いて
本発明の一実施形態における制御動作を経時的に説明す
る。ここでは、ブレーキの踏み込み量の条件に基づいて
エンジンを停止させる場合を例にとって説明する。

【００７８】まず、ブレーキ（ペダル）が踏み込まれた
場合には、その踏み込み量に基づく検知信号として、ブ
レーキ踏み込み量βが入力される（ステップ２０１）。
この踏み込み量は踏み込み角度や踏み込み時間等である
が、適宜定めれば良い。

【００７９】同時にその時の電気モータの回転数に基づ
く検知信号として、モータ回転数Ｎｍが入力され（ステ
ップ２０２）、さらに、エンジンの回転数に基づく検知
信号として、エンジン回転数Ｎｅが入力される（ステッ
プ２０３）。

【００８０】ステップ２０４では、ブレーキ踏み込み量
βが、エンジンを停止すべきか否かの判断のためのブレ
ーキ踏み込み量の閾値βｅｏｆｆと比較判断され、βが
βｅｏｆｆよりも小さいときはエンジンを停止すべきで
ないと判断してエンジン停止制御を行わずに終了する
が、大きいときはステップ２０５に進む。

【００８１】ステップ２０５では、エンジン回転数Ｎｅ
が０（零）かどうか、すなわちエンジンが回転している
か否かを判定する。Ｎｅ＝０のときは、エンジンが停止
していると判断して新たな停止制御を行わずに終了する
が、Ｎｅが０でないときはステップ２０６に進む。

【００８２】ステップ２０６では、エンジンＥＣＵ（電
子制御装置）が作動しているかどうか（ＯＮか否か）を
判定し、作動していないときはエンジンが作動していな
い状態である（自立作動ではなく、単に慣性回転してい
るだけ）と判断して、新たな停止制御を行わずに終了す
る。

【００８３】エンジンＥＣＵが作動しているときは、エ
ンジンが作動している状態であるので、ステップ２０７
に進み、エンジン制御手段にＯＦＦ信号が出力され、エ
ンジンＥＣＵの作動を停止してエンジンの点火動作を中
止すると共に、スロットルが閉じられて燃料の供給が停
止される。

【００８４】そして、ステップ２０８に進み、エンジン
回転数Ｎｅが０（零、回転停止）となるような発電機回
転数指令値Ｎｇｓを演算する。具体的には、以下の計算
式に基づいて計算される。なお、Ｎｒは遊星歯車装置に
おける第三の歯車要素を構成するエンジン側の出力ギア
４４７の回転数である。 Ｎｒ ＝ Ｎｍ・Ｚ_４ ／Ｚ_５ …(1) 式 Ｎｇｓ ＝ Ｎｒ・Ｚ_６ ／Ｚ_８ …(2) 式

【００８５】そして、ここで求めたエンジン慣性回転停
止のための回転数指令値Ｎｇｓに基づく制制信号が発電
機制御装置１０７に出力され（ステップ２０９）、発電
機制御装置は発電機モータの回転数がＮｇｓとなるよう
に、発電機を電動機として制御する。

【００８６】この時、発電機（モータ）の実回転数Ｎｇ
（ステップ２１０）と、出力トルクＴｇ（ステップ２１
１）が車両制御装置に入力され、これらに基づいて電気
モータトルク補正値Ｔｍａが演算される。具体的には、
以下の計算式に基づいて計算される。 Ｔｍａ ＝ Ｔｇ・（Ｚ_６・Ｚ_４）／（Ｚ_５・Ｚ_８） …(３)式

【００８７】ここで求められた電気モータトルク補正値
Ｔｍａに基づく制御信号が駆動モータ制御手段に出力さ
れ（ステップ２１２）、この信号に基づいて補正された
電気モータトルクで駆動用モータが作動するように制御
される。このように、電気モータのトルクを補正するこ
とによって、電気モータの負担を減らすとともに、車両
の出力トルク変動のない円滑な走行が確保される。

【００８８】そして、ステップ２１３では、エンジン回
転数Ｎｅが５０ｒｐｍ未満かどうかを判定し、５０以上
のときは、停止動作が継続中と判断してステップ２０８
に戻り、再度発電機モータによるエンジン慣性回転の停
止処理を行う。

【００８９】一方、エンジン回転数Ｎｅが５０未満まで
下がったときは、エンジンが停止しているとみなして、
ステップ２１４に進む。すなわち、本発明ではエンジン
の慣性回転が完全に停止した状態まで処理を行うのでは
なく、ほぼ停止状態と同等に考慮できる回転数まで慣性
回転の回転数を下げている。ここで、慣性回転停止処理
における閾値として５０ｒｐｍを採用しているが、エン
ジン特性、その他の条件から他の値を採用しても良い。

【００９０】最後に、エンジンの慣性回転が停止状態
（５０ｒｐｍ未満）となった後、発電機に空転指令を出
力して発電機モータ（電動機）としての動作を終了させ
（ステップ２１４）、エンジンの停止に伴う制御動作を
終了する。

【００９１】次に、本発明の一実施形態における制御動
作時の状態を、図３に示すタイムチャートを用いて説明
する。この実施形態では、エンジンと電気モータとを駆
動源として車両の移動慣性力により惰行状態で走行して
いる場合に、ブレーキを踏んで減速し、更に惰行状態で
走行を継続する場合を例にとって説明している。

【００９２】なお、車両の惰行状態で走行している場合
には、電気モータでは回生制動によるエネルギーの回収
が行われている状態であるので、モータトルク並びに車
両の出力トルクは負で表現されており、車両の出力トル
クはモータトルクとエンジン側出力トルクとの合成とし
て表現されている。また、惰行状態では、発電機の回転
が固定されてエンジンの出力トルクがすべて車両の出力
軸に伝達される状態としている。

【００９３】まず、アクセルが踏み込まれずに車両が空
走している状態（惰行状態）では、エンジン回転数は定
走負荷によって決定され、その回転数に基づく出力トル
クが発生している。この時、電気モータでは、回生制動
による負のトルクが発生しており、これに基づいて電気
モータが発電機として駆動され、回生制動量もこのトル
クにより発生する（Ｔ₃₀₁ ）。

【００９４】この状態で、ブレーキが踏み込まれ（Ｔ
_３０２ ）、ブレーキの踏み込み量（積算時間）が閾値
βｅｏｆｆを超えた時点（Ｔ_３０３ ）で、エンジン作
動停止制御手段が作動する。この間では、エンジンの出
力トルクは一定である反面、ブレーキの抵抗による車速
の減少分に応じて電気モータの出力トルクは負方向に増
加（回生制動量の増加）し、車両の出力トルクは電気モ
ータのトルクの負方向増加分だけ負方向に増加してい
く。なお、これ以降の車速の減少分に応じて車両の出力
トルクは負方向に増加を続ける。

【００９５】エンジン作動停止制御手段が作動する（Ｔ
₃₀₃ ）と、エンジンＥＣＵが停止され、燃料供給（フェ
ーエルインジェクション）と点火動作（イグナイタ）が
停止される。しかし、エンジン（の出力軸）自体は、慣
性回転状態となっているので、エンジン（の出力軸）の
回転は、慣性力のために直ちに停止せずに、この後（Ｔ
₃₀₃ の後）時間をかけて下がっていく。

【００９６】また、この時点Ｔ_３０３で、遊星歯車手段
の動作のために、発電機制御装置を作動させない場合
（図中点線で表示）には、発電機は空転状態とされ、エ
ンジンの回転数の減少に伴って発電機の回転数も減少
（逆回転の増加）する。

【００９７】ここで、発電機制御装置を作動させなけれ
ば（図中点線で示した状態）、エンジンの慣性力による
回転は、ピストンのポンピングロスやフリクションの抵
抗力等で徐々に回転数が減少する。ここで、一般的なエ
ンジンでは、エンジンＥＣＵの停止後約３秒程度経過し
た後にようやく回転を停止し（Ｔ_３０６）、この間のエ
ンジンの慣性エネルギーは、主にポンピングロスやフリ
クションなど、熱として消費されている。

【００９８】本発明では、発電機制御装置が設けられて
いるので、この実施形態ではエンジン作動停止手段の作
動と同時（Ｔ_３０３）に、車両制御装置から発電機制御
装置に発電機回転数指令値が出力され、この後、発電機
の回転数が空転状態より大幅に減少（逆回転の回転数が
増加）していく。

【００９９】すなわち、発電機は電動機（発電機モー
タ）として駆動され、エンジンの慣性回転を止める方向
に作動することで、エンジンの慣性回転による回転数を
強制的に減少させ、停止状態（Ｔ₃₀₅ ）までの時間を大
幅に短縮している。すなわち、発電機モータの駆動によ
ってエンジンの慣性回転を停止させると、エンジンＥＣ
Ｕの停止から慣性回転の停止まで約１秒程度であり、発
電機を空転させてエンジンの慣性回転をフリクション等
で停止させる場合よりも大幅に時間短縮している。

【０１００】次に、エンジンＥＣＵをオフした後も車両
の走行を滑らかに継続させるには、エンジンは慣性回転
してエンジンの出力トルクは直ちに零になるので、発電
機を空転させた場合には、電気モータの出力トルクはそ
の分だけ増加させなければならない。これは、図３に破
線で示すように、モータトルクの急激な増加、すなわち
回生制動量の減少が不可避であることを意味する。

【０１０１】その後、車両の減速に応じて車両の出力ト
ルク（エンジン停止状態では電気モータの出力トルク）
は徐々に減少（回生制動力は増加）し、ブレーキが解放
された時点Ｔ₃₀₄ の後、定常状態となる（モータトルク
図の点線で示した状態）。

【０１０２】しかし、発電機制御装置により、発電機が
モータとして駆動され、エンジンの慣性回転数を減少さ
せた場合には、エンジンの回転が停止するＴ_３０５ま
で、エンジン回転数を減少させるための一定の反力が生
じる。すなわち、エンジンの慣性回転停止中に発電機モ
ータを作動させることにより、その作動時間中は車両の
出力軸にエンジン側出カトルクが現れている（エンジン
側出力トルクの実線で示した部分）。

【０１０３】このエンジン側出力トルクの反力による増
加分は、発電機モータの出力トルク及びエンジンの慣性
力が、出力トルクとして現れたものである。

【０１０４】本発明では、エンジン停止による車両出力
トルクの減少分を電気モータのトルクの増加分で補う際
に、エンジンの慣性回転停止のための反力でエンジン側
出力トルクを一部負担し、電気モータの出力トルクの増
加分を減少させている。

【０１０５】これは、電気モータ制御手段による電気モ
ータトルクの補正により行われるが、この図に示す実施
形態では、回生制動力としてのモータトルクの増加分
（モータトルクの負の減少分）として利用している。

【０１０６】具体的には、モータの負のトルクが増加し
て（モータトルク図の点線部分に対する実線部分）、回
生制動量も増加（モータトルク図の点線部分に対する実
線部分）することとなる。

【０１０７】一方、エンジンの反力が生じている状態
（発電機モータが作動している状態）であって、運転者
がブレーキの踏み込みを止めた時点（Ｔ₃₀₄ ）から慣性
回転が停止状態となる時点（Ｔ₃₀₅ ）の間では、車両は
惰行で走行しており、車速の急変は避けるべきであるか
ら、電気モータの逆トルクはほぼ一定になるように制御
される。

【０１０８】更に、エンジンの慣性回転が停止状態とな
ったＴ₃₀₅ 以降は、エンジンの反力が生じていない（空
転状態、又は停止状態）ので、エンジントルクは０
（零）となり、このときのモータトルクはＴ₃₀₁ と同じ
になる。

【０１０９】このように、この実施形態によれば、発電
機モータの駆動により、電気モータの逆トルクを増大さ
せてエンジン側出力を吸収し、電気モータの回生制動量
を増加させている。そして、電気モータで発生した回生
制動量に応じた電力がバッテリに戻されて蓄積されるの
で、エンジンの慣性回転停止動作におけるエネルギーの
有効利用に寄与するものとなっている。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明したように、エンジン停止動作
においてエンジンの慣性による回転を強制的に停止させ
るので、エンジンの慣性回転時間が大幅に短縮され、慣
性回転に伴う不快音や振動の発生時間が短縮され、車両
の快適性や走行フィーリングを向上させる。

【０１１１】更に、エンジンの慣性回転時間中にポンピ
ングロスやフリクションにより熱として排出されていた
慣性エネルギーの無駄な消費を抑えることができるの
で、エネルギーロス（無駄）を減少させる。

【０１１２】また、この慣性エネルギーと発電機モータ
の出力トルクを利用することで、電気モータの負担を低
減させることができる。さらに、回生制動力に利用する
ことができるため、エネルギーの有効利用が図れるの
で、ハイブリッド車両のエネルギー効率を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態におけるハイブリッド車両
の制御手段の概略構成を示す概念図である。

【図２】本発明の一実施形態におけるハイブリッド車両
の制御手段の動作を示すフローチャートである。

【図３】本発明の一実施形態におけるハイブリッド車両
の制御手段の動作状態を示すタイムチャートである。

【図４】本発明の一実施形態におけるハイブリッド型車
両の概略構成を示す概念図であり、（Ａ）はいわゆるシ
リーズ型、（Ｂ）はいわゆるパラレル型、（Ｃ）はパラ
レル型の変形例を各々示している。

【符号の説明】

１０１・・・・・・車両制御装置 １０２・・・・・・アクセルセンサ １０３・・・・・・車速センサ １０４・・・・・・ブレーキセンサ １０５・・・・・・エンジン制御装置 １０６・・・・・・エンジン １０７・・・・・・発電機制御装置 １０８・・・・・・発電機用モータ １０９・・・・・・駆動モータ制御装置 １１０・・・・・・駆動用モータ １１１・・・・・・バッテリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｎ 11/04 Ｈ０２Ｊ 15/00 Ｄ Ｈ０２Ｊ 15/00 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｅ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 11/12 - 11/14 F02D 29/06 B60K 17/04

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンと、 発電機と、 車両の駆動軸に連結された電気モータと、 前記 発電機に連結される第一の歯車要素と、前記エンジ
   ンに連結される第二の歯車要素と、前記駆動軸に連結さ
   れる第三の歯車要素とからなる差動歯車装置と、 燃料供給と点火動作の少なくとも一方を停止することに
   より前記エンジンの作動を停止させるエンジン作動停止
   手段と、前記差動歯車装置を介して、 前記エンジン作動停止手段
   の動作に伴うエンジンの慣性による回転を停止させる方
   向のトルクを生じるように前記発電機を制御する発電機
   制御手段と、 を備えたことを特徴とするハイブリッド型車両。
2. 【請求項２】 前記発電機制御手段は、前記発電機を電
   動機として作動させることを特徴とする請求項１に記載
   のハイブリッド型車両。
3. 【請求項３】 前記発電機制御手段の作動時に前記差動
   歯車装置を介して前記駆動軸に伝達されるエンジンの慣
   性トルクの値に基づいて、前記電気モータの出力トルク
   を補正する電気モータ制御手段を更に備えていることを
   特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド型車
   両。
4. 【請求項４】 前記発電機制御手段は、前記駆動軸の回
   転情報に基づいて、 エンジン回転停止時の発電機の目標
   回転数を予め算出し、前記発電機の回転数を前記目標回
   転数になるように制御する発電機モータ回転制御手段を
   有することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド
   型車両。
5. 【請求項５】 前記発電機制御手段の作動時に、前記発
   電機の回転数及びトルクを算出する発電機モータ検出手
   段を更に備え、 前記電気モータ制御手段は、前記発電機モータ検出手段
   で算出された前記発電機の回転数及びトルクに基づい
   て、前記電気モータの出力トルクを補正することを特徴
   とする請求項４に記載のハイブリッド型車両。
6. 【請求項６】 駆動用の電気モータと、エンジンと、こ
   のエンジンに連結される発電機とを有するハイブリッド
   型車両において、減速時に 燃料供給と点火動作の少なくとも一方を停止す
   ることにより前記エンジンの作動を停止させるエンジン
   作動停止手段と、 前記エンジン作動停止手段によるエンジンの停止があっ
   たとき、前記エンジンの回転を停止させる方向のトルク
   を生じるように前記発電機を制御する発電機制御手段
   と、を備え、 前記発電機制御手段が前記エンジンの回転を停止させる
   方向のトルクを生じるように前記発電機を制御するとき
   に、前記電気モータを回生制御可能とすること を特徴と
   するハイブリッド型車両。
7. 【請求項７】 前記電気モータは車両の駆動軸に連結さ
   れ、 前記発電機に連結される第一の歯車要素と、前記エンジ
   ンに連結される第二の歯車要素と、前記駆動軸に連結さ
   れる第三の歯車要素とからなる差動歯車装置を備えたこ
   とを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド型車両。
8. 【請求項８】 前記発電機制御手段の作動時に車両の駆
   動軸に伝達されるトルクの値に基づいて、前記電気モー
   タの出力トルクを補正する電気モータ制御手段を更に備
   えたことを特徴とする請求項６又は７に記載のハイブリ
   ッド型車両。