JP3190887B2

JP3190887B2 - ハイブリッド自動車

Info

Publication number: JP3190887B2
Application number: JP18091398A
Authority: JP
Inventors: 信夫瀧頭; 敦増田; 篤臣小幡; 禎人土方; 寿英宮島
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 1997-07-03
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2001-07-23
Anticipated expiration: 2018-06-26
Also published as: JPH1175302A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関および電
動機を併用するハイブリッド自動車に関する。本発明
は、内燃機関の回転軸に直結する第一の電動発電機のほ
かに、内燃機関およびこの第一の電動発電機を切り離
し、内燃機関の回転を停止させた状態で、電気自動車と
して駆動走行しあるいは回生制動を行うことができる第
二の電動発電機を備えたハイブリッド自動車に関する。
本発明はこの第二の電動発電機により駆動走行あるいは
回生制動を行う場合の変速機およびクラッチの制御に関
する。

【０００２】

【従来の技術】本願出願人は、ＨＩＭＲの名称で、内燃
機関の回転軸に直結する電動発電機（この明細書では第
一の電動発電機という）を備え、この電動発電機を電動
機として制御することにより補助加速を行い、この電動
発電機を発電機として制御することにより回生制動を行
うことができるハイブリッド自動車を製造販売しバスそ
の他大型自動車で好評を得ている。ＨＩＭＲ方式では主
として内燃機関により車両の走行を行うものであって、
内燃機関の出力軸にはクラッチ（第一のクラッチ）およ
び変速機を備えている。またＨＩＭＲ方式では車両の走
行中は内燃機関の回転を停止することがないから、車両
が加速を行わない状態でも、車両が制動中であっても、
内燃機関からは排ガスが排出される。

【０００３】このＨＩＭＲ方式の車両に対して、本願出
願人は、変速機の入力軸に動力連結歯車（ＰＴＯ）を設
け、この動力連結歯車に第二のクラッチを介して第二の
電動発電機を連結し、ＥＶモード（Electric Vehcle,電
気自動車モード）として内燃機関を運転しない純粋な電
気自動車としても走行することができる新しいハイブリ
ッド自動車を提案し、特許出願した（特願平９−１１３
９５５号、本願出願時において未公開）。すなわち、こ
の新しいハイブリッド自動車は、内燃機関の出力軸に連
結された第一のクラッチを断状態にすることにより、内
燃機関の回転を完全に停止させても、第二の電動発電機
により車両を走行駆動もしくは回生制動することができ
るハイブリッド自動車である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本願発明者らは、上記
新しいハイブリッド自動車を試作し、試験を行ったとこ
ろいくつかの問題に直面した。その一つは、第二の電動
発電機を電動機として利用し走行駆動を行うとき、ある
いは第二の電動発電機を発電機として利用し回生制動を
行うときには、第二の電動発電機の性能を最大限に利用
するために、使用する変速機のギヤ比が適正に設定され
ることが必要であるとともに、このギヤ比は内燃機関の
みでの走行とは異なるギヤ比となる。この変速機のギヤ
比は従来から、マニュアルシフトの車両では運転操作に
より運転者が操作設定するものであり、オートマチック
車両では運転操作により設定された範囲内でギヤ比が自
動的に選択設定されるように構成されている。

【０００５】また、ＥＶモード（電気自動車モード）と
して走行するときに、第二の電動発電機を変速機に連結
する機械回路に挿入されている第二のクラッチは、内燃
機関の回転軸に設けられた第一のクラッチと同等の大型
のものを装備するのでは、装置が大型になるとともに高
価になる。

【０００６】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、変速機の入力軸に動力連結歯車（ＰＴＯ（Powe
r Take Off）ギヤ、ゴミ収集車、消防車などの作業用動
力を内燃機関から取り出すもので、これを利用すること
ができる）を設け、これに第二のクラッチを介して第二
の電動発電機を連結し、ＥＶモードとして内燃機関を運
転しない純粋な電気自動車としても走行することができ
る新しいハイブリッド自動車において、ＥＶモードで走
行するときに、第二のクラッチの制御および変速機の制
御を適正に行うことができるハイブリッド自動車を提供
することを目的とする。本発明は、第二のクラッチの制
御を自動的に行うことができる装置を提供することを目
的とする。本発明は、このような新しいハイブリッド自
動車を従来からの内燃機関を装備した一般的な自動車を
運転している運転者が、違和感なく円滑に運転すること
ができる装置を提供することを目的とする。本発明は、
第二のクラッチを小型化することができる装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関（２
０）と、この内燃機関の回転軸に直結された第一の電動
発電機（１）と、変速機（６）と、この変速機と前記回
転軸の間に設けられた第一のクラッチ（２１）と、この
変速機の入力側に連結する動力連結歯車（７）と、第二
の電動発電機（２）と、この第二の電動発電機と前記動
力連結歯車との間に設けられた第二のクラッチ（２２）
とを備え、前記第一のクラッチの断状態で前記第二の電
動発電機により加速または制動を行うＥＶモード制御手
段（４２、１２）を備えたハイブリッド自動車におい
て、前記変速機のギヤ比を電気信号に応じて選択設定
する変速駆動機（３５）と、前記第二のクラッチを電気
信号に応じて接断するクラッチ駆動機（３６）と、前記
ＥＶモード制御手段と電気的に連結され運転操作情報
（アクセル、ブレーキ、回生制動操作レバー、その他か
らの信号）にしたがってこの変速駆動機およびクラッチ
駆動機に制御用電気信号を与える変速制御回路（４０）
とを備え、前記第一のクラッチは、内燃機関の動力を車
輪に伝達するために運転者が足で操作するクラッチが用
いられ、レバーの操作により断状態が継続する構成であ
ることを特徴とする。

【０００８】前記変速制御回路は、車両速度および運転
操作に応じて前記変速機の最適ギヤ比を自動的に選択す
る演算手段を含み、前記ＥＶモード制御手段は、前記第
二のクラッチが断状態から接状態に移行するときに、設
定されている変速機ギヤ比にしたがってその第二のクラ
ッチの両回転軸の回転速度が近似するように前記第二の
電動発電機の回転速度を自動的に調節する制御手段を含
むことが望ましい。さらに、前記第二の電動発電機は多
相交流回転機とし、前記ＥＶモード制御手段は前記変速
制御回路からの信号を受けてその多相交流回転機の界磁
の回転速度を自動的に調節制御する手段を含む構成とす
ることが望ましい。

【０００９】本発明は、変速機をマニュアルシフトとす
ることができる。すなわち本発明は、内燃機関と、この
内燃機関の回転軸に直結された第一の電動発電機と、変
速機と、この変速機と前記回転軸の間に設けられた第一
のクラッチと、この変速機の入力側に連結する動力連結
歯車と、第二の電動発電機と、この第二の電動発電機と
前記動力連結歯車との間に設けられた第二のクラッチと
を備え、前記第一のクラッチの断状態で前記第二の電動
発電機により加速または制動を行うＥＶモード制御手段
（４２、１２）を備えたハイブリッド自動車において、
前記変速機は運転者により操作される手動の変速機レバ
ー（４３）を備え、前記第二のクラッチを電気信号に応
じて接断するクラッチ駆動機（３６）とを備え、さら
に、前記ＥＶモード制御手段は、電気的に連結され運転
操作情報にしたがってこの変速駆動機およびクラッチ駆
動機に制御用電気信号を与える手段と、前記第二のクラ
ッチが断状態から接状態に移行するときに、設定されて
いる変速機ギヤにしたがってその第二のクラッチの両回
転軸の回転速度が近似するように前記第二の電動発電機
の回転速度を自動的に調節する制御手段とを含むことを
特徴とする。

【００１０】装置構成として、第一のクラッチは従来例
装置に装備されている運転者の左足クラッチ・ペダルに
より操作されるクラッチとすることができる。そして、
運転者により操作されるレバーまたはスイッチにより、
この第一のクラッチを継続的に切断状態に（すなわちク
ラッチペダルを踏みつづけている状態に）設定すること
ができるように構成される。このレバーまたはスイッチ
は運転者の左足により操作されるように設定することが
よい。

【００１１】第一のクラッチとして、従来の左足により
操作されるクラッチと機械的に直列に別のクラッチを設
ける構成とすることができる。

【００１２】このような構成にすることにより、動作モ
ードとして、第一モード（電気自動車モード、いわゆるＥＶモード）第二モード（充電型電気自動車のモード）第三モード（エンジンモード）第四モード（補助制動補助加速モード）第五モード（回生モード）を設定することができ、運転状況に応じて上記モードの
いずれかを選択することができる。

【００１３】上記第一モードは内燃機関（２０）を停止
させ、第一のクラッチ（２１）を断状態とし、第二のク
ラッチ（２２）を接状態とし、第二の電動発電機（２）
を電動機または回生制動発電機として利用し、電気自動
車として走行させるモードである。第二のモードは、内
燃機関（２０）を運転状態とし、第一のクラッチ（２
１）を断状態とし、第一の電動発電機（１）により発電
された電気エネルギを蓄電池（５）に充電させながら、
第二のクラッチ（２２）を接状態とし、第二の電動発電
機（２）により走行するモードである。第三モードは、
第一の電動発電機（１）および第二の電動発電機（２）
をいずれもオフ状態として、内燃機関（２０）により走
行するモードである。第四モードは、第二の電動発電機
（２）をオフ状態として、内燃機関（２０）および第一
の電動発電機（１）を利用して、走行および制動を行う
モードである。第五モードは、上記第三のモードで走行
している場合に、特に第二の電動発電機（２）を回生制
動発電機として利用して回生制動を行うモードである。
この第五モードは、蓄電池（５）の充電量が小さくなり
電池による加速走行が不能になったときに、制動により
発生するエネルギを回生させるために利用するモードで
ある。

【００１４】これらのモードは、モード設定スイッチ
（９）、操舵ハンドルの下部に設けた回生制動操作レバ
ー（８）、第一のクラッチを継続的に切断状態とする操
作スイッチ（または操作レバー）、および第二のクラッ
チを継続的に切断状態とする操作スイッチ（または操作
レバー）により操作設定される。すなわち、モード設定
スイッチ（９）は内燃機関を運転するか停止するかの区
分であり、回生制動操作レバー（８）は回生制動を行う
か行う場合にはその程度をどのレベルにするかを操作設
定するために利用する。これは自動車の走行速度に応じ
て設定加減される。

【００１５】第一のクラッチ（２１）の継続的な「断」
は、運転者が操作する機械的なレバーにより機械的に行
うように構成することができるし、あるいは第一の制御
回路（４１）が機械系として接続されたアクチュエータ
を電気的に制御することによって行うことができる。

【００１６】第二の制御回路（４２）は第一の制御回路
の制御にしたがって蓄電池から直流電気エネルギを取出
し、第二のインバータ（１２）で交流電気エネルギに変
換し、第二の電動発電機（２）を電動機として動作さ
せ、その駆動力により車両を駆動する。

【００１７】第二の電動発電機として多相交流回転機を
用いる構成では、電動機の場合も発電機の場合も、供給
する交流の周波数を調節して界磁の回転速度を変更する
ことにより電動発電機の回転速度を変更することができ
る。

【００１８】このような制御を行うことにより、変速機
の入力軸に設けた動力連結歯車（ＰＴＯ）を連結し、第
二のクラッチを介して第二の電動発電機を連結して、内
燃機関を運転しない状態で、電気自動車として走行する
ことができる（ＥＶモード）ハイブリッド自動車におい
ても、第二のクラッチおよび変速機の制御を適正かつ自
動的に行うことが可能となり、変速機による変速を行う
ことができる。この構成により、内燃機関を装備した一
般的な自動車を運転している運転者がハイブリッド自動
車を運転したときに違和感なく円滑に運転することがで
きる。

【００１９】また、第二のクラッチが断状態から接状態
になるときに、両対面軸の回転速度が実質的に等しく制
御されるので、第二のクラッチに滑りや発熱が生じるこ
とを少なくすることができる。これにより第二のクラッ
チ自体を小型化することができるので、経済的な装置を
実現することができる。

【００２０】本発明は、変速機をマニュアル・シフトと
する場合にも実施することができる。すなわち、変速機
に運転者により操作されるシフトレバーを設け、運転者
が車両速度に応じて変速機ギヤ比を加減操作することが
できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】

【００２２】

【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００２３】（第一実施例）図１は本発明第一実施例の
要部の構成を示すブロック図、図２は本発明第一実施例
における回生制動動作レバー、モード設定スイッチおよ
びクラッチ操作スイッチの配置例を示す図である。

【００２４】本発明第一実施例は、内燃機関２０と、こ
の内燃機関２０の回転軸に直結された第一の電動発電機
１と、変速機６と、この変速機６と前記回転軸の間に設
けられた第一のクラッチ２１と、この変速機６の入力側
に連結する動力連結歯車７と、第二の電動発電機２と、
この第二の電動発電機２と動力連結歯車７との間に設け
られた第二のクラッチ２２とが備えられ、第一のクラッ
チ２１の断状態で第二の電動発電機２により加速または
制動を行うＥＶモード（電気自動車モード）制御手段
（第二の制御回路４２および第二のインバータ１２）と
が備えられる。

【００２５】また、直流電源となる蓄電池５と、この蓄
電池５と第一の電動発電機１とを電気的に接続し双方向
に電気エネルギを変換伝達する第一のインバータ１１
と、第二の電動発電機２と蓄電池５とを電気的に接続し
双方向に電気エネルギを変換伝達する第二のインバータ
１２と、車速を検出する車速センサ３０と、内燃機関２
０の主回転軸の回転を検出する第一の回転センサ３１
と、第二の電動発電機２の回転速度を検出する第二の回
転センサ３２と、クラッチ・ペダル２６が操作されたと
きに連動して第二のクラッチ２２の断信号を送出するク
ラッチ操作スイッチ２９と、第一の回転センサ３１の出
力にしたがって第一のインバータ１１を制御する第一の
制御回路４１と、第二の回転センサ３２の出力にしたが
って第二のインバータ１２を制御する第二の制御回路４
２とが備えられる。前記ＥＶモード制御手段には第二の
インバータ１２および第二の制御回路４２が含まれる。

【００２６】さらに、本発明の特徴として、変速機６の
ギヤ比を電気信号に応じて選択設定する変速駆動機３５
と、第二のクラッチ２２を電気信号に応じて接断するク
ラッチ駆動機３６と、第一の制御回路４１および第二の
制御回路４２と電気的に連結され運転操作情報（アクセ
ル・ペダル２４、、ブレーキ・ペダル２５、回生制動操
作レバー８、クラッチ操作スイッチ２９、その他からの
信号）にしたがってこの変速駆動機３５およびクラッチ
駆動機３６に制御用電気信号を与える変速制御回路４０
とが備えられる。

【００２７】変速制御回路４０には、車両速度および運
転操作に応じて変速機６の最適ギヤ比を自動的に選択す
る演算手段が含まれ、第二の制御回路４２にはＥＶモー
ド制御手段として、第二のクラッチ２２が断状態から接
状態に移行するときに、設定されている変速ギヤ位置に
したがってその第二のクラッチ２２の両回転軸の回転速
度が近似するように第二の電動発電機２の回転速度を自
動的に調節する制御手段が含まれる。第二の電動発電機
２には多相交流回転機が用いられ、第二の制御回路４２
には変速制御回路４０からの信号を受けてその多相交流
回転機の界磁の回転速度を自動的に調節制御する手段が
含まれる。

【００２８】運転席には、図２に示すように、操舵ハン
ドル４の下に運転者の操作により弱回生および強回生の
選択を行う回生制動操作レバー８が設けられ、その前面
にはＥＶモード（電気自動車モード、「Ｅ」と表示され
ている）およびハイブリッド・モード（「Ｈ」と表示さ
れる）を選択するモード設定スイッチ９が配置される。
このモード設定スイッチ９は、「Ｈ」を選択することに
より内燃機関は運転状態となり、「Ｅ」を選択すること
により第二の電動発電機２を用いる電気自動車のモード
となる。この「Ｅ」が選択されたときに原則的に内燃機
関は停止状態となるが、上で説明した第二モード（充電
型電気自動車モード）の場合には、第二の電動発電機２
により走行を行い、第一の電動発電機１により蓄電池５
の充電を行うので、内燃機関２０は回転状態となる。

【００２９】回生制動操作レバー８は、弱回生の位置か
ら強回生の位置まで複数のステップが設けられ、このス
テップを順に閉じることにより大きいブレーキトルクを
発生するように構成される。

【００３０】第一の制御回路４１が主制御回路を構成
し、この第一の制御回路４１には、アクセル・ペダル２
４のストロークを検出するアクセル・ストローク・セン
サ１４、ブレーキ・ペダル２５のストロークを検出する
ブレーキ・ストローク・センサ１５、キー・スイッチ２
８、回生制動操作レバー８、第一の回転センサ３１、蓄
電池５の電流を検出する電流検出器１６および蓄電池５
の電圧を検出する電圧検出器１７からの出力が入力され
る。また、第二の制御回路４２には、モード設定スイッ
チ９および第二の回転センサ３２からの出力が入力され
る。

【００３１】第一のクラッチ２１は内燃機関２０に直結
された第一の電動発電機１と動力連結歯車７との接また
は断を行い、第二のクラッチ２２は第二の電動発電機２
と動力連結歯車７との接または断を行う。動力連結歯車
７は変速機６を介してディファレンシャル・ギヤ１８に
連結され、このディファレンシャル・ギヤ１８により車
輪１９が駆動される。

【００３２】図１にはクラッチの構成が省略されている
が、第一のクラッチ２１は、従来例装置に装備されてい
る図２に示す運転者の左足クラッチ・ペダル２６により
操作されるクラッチを兼用する。あるいはそのクラッチ
とは別に機械的に直列に第一のクラッチ２１を設ける構
成とすることもできる。兼用する場合には、クラッチ・
ペダルを踏みつづけている状態を設定することができる
ように構成することが必要であり、これをレバー操作に
より設定することができる（図示せず）。また、別に設
ける場合には、第一のクラッチ２１を従来例装置に装備
されているクラッチ・ペダル２６により操作されるクラ
ッチと機械的に直列に接続した別のクラッチを設け、こ
れをレバー操作により継続的に断状態とすることができ
るように構成する。

【００３３】大型自動車では、近年クラッチ・ペダルと
クラッチとが機械系により直接に結合されていない装置
が広く普及している。すなわち、運転席のクラッチ・ペ
ダルには、クラッチ・ペダルの踏込量を電気信号として
検出するペダル・センサが装備され、そのペダル・セン
サの出力は制御回路に取り込まれる。一方、クラッチに
はアクチュエータが機械系として接続されていて、この
アクチュエータの動作にしたがって、クラッチが接断さ
れ、あるいは半クラッチの状態が作り出されるようにな
っている。制御回路はこのアクチュエータを電気的に制
御するように構成されている。したがって、第一のクラ
ッチ２１および第二のクラッチ２２をこのような電気的
構成にすることもできる。

【００３４】本実施例装置の場合は、第一モード（電気自動車モード、ＥＶモード）第二モード（充電型電気自動車モード）第三モード（エンジンモード）第四モード（補助制動補助加速モード：ＨＥＶモード）第五モード（回生モード）の五つのモードが車両の走行状態に応じて選択設定され
る。このモードについては前述したので繰り返しを避け
る。

【００３５】まず、本発明実施例にかかわる第一モー
ド、すなわちＥＶモードの設定動作について説明する。
図３は本発明第一実施例におけるＥＶモードの設定動作
の流れを示すフローチャート、図４は本発明第一実施例
におけるＥＶモード設定時の動力伝達経路を説明する図
である。

【００３６】モード設定スイッチ９が操作されＥＶモー
ドが設定されると、第一の制御回路４１は電流検出器１
６および電圧検出器１７の出力を取込み、蓄電池５の現
在の充電量を検出し、充電量が上限所定量を越えている
か否かを判定する。上限所定量を越えていなければ第二
モード（充電型電気自動車モード）を選択しその制御を
行う。

【００３７】充電量が上限所定値を越えていれば、第一
モード（ＥＶモード）の選択を行い、第二のクラッチ２
２を接状態にし、内燃機関２０の回転を停止する。次い
で、第一の回転センサ３１の出力を取込み、内燃機関２
０が停止したか否かを確認し、停止状態にあれば第一の
インバータ１１をオフ状態にし、第二の制御回路４２に
制御信号を送出する。

【００３８】第二の制御回路４２は、この制御信号にし
たがって第二のインバータ１２を制御し、第二の電動発
電機２を電動機として駆動する。続いて、第二の回転セ
ンサ３２の出力を取込み、第二の電動発電機２の駆動を
確認し、駆動状態にあれば第二のクラッチ２２を接状態
にする。

【００３９】このとき、第二のクラッチ２２の対向軸の
回転速度が等しくなるタイミングでこの第二のクラッチ
２２を接状態に制御する。これにより、クラッチの発熱
を小さくすることができ、第二のクラッチを小型に構成
することができる。

【００４０】図４に示すように、蓄電池５の直流電気エ
ネルギが第二のインバータ１２で交流電気エネルギに変
換し、第二の電動発電機２が電動機として駆動され、そ
の駆動出力が第二のクラッチ２２、動力連結歯車７、変
速機６およびディファレンシャル・ギヤ１８を介して車
輪１９に伝達され、車両は電気動力のみで駆動走行す
る。

【００４１】ここで、このようにして設定されたＥＶモ
ードにおける変速時の動作について説明する。図５は本
発明第一実施例におけるＥＶモード設定時の変速制御の
流れを示すフローチャートである。

【００４２】図外のギヤ位置センサからの出力を取込
み、変速機６がニュートラル位置にあるか否かを判定す
る。ニュートラル位置にあれば変速制御回路４０に制御
信号を送出して、クラッチ駆動機３６を動作させ第二の
クラッチ２２を断状態にする。

【００４３】ここで、運転者の操作により変速機６が走
行ギヤに投入されているか否かを判定し、投入されてい
れば、車速センサ３０から第二の制御回路４２に送出さ
れた車速から動力連結歯車７の出力軸の回転速度を演算
するとともに、第二の回転センサ３２から第二の電動発
電機２の回転速度を取込む。

【００４４】この出力軸の回転速度および第二の電動発
電機２の回転速度に基づいて、第二のクラッチ２２の対
向する両回転軸の回転速度が近似するように第二の電動
発電機２の回転速度を調節する。すなわち、第二の電動
発電機２には多相交流回転機が用いられているので、変
速制御回路４０が選択した車両速度および運転操作に応
じた変速機６の最適ギヤ比を示す電気信号を受けて、第
二の電動発電機２の界磁の回転速度を第二のインバータ
１２により調節する。この調節は第二の電動発電機２に
供給する交流の周波数を変えることによって行われる。
これにより第二のクラッチ２２の両対向軸の回転速度が
実質的に等しくなる。

【００４５】この状態で変速制御回路４０を制御して変
速駆動機３５を駆動させ、第二のクラッチ２２を接状態
にする。このように第二のクラッチ２２の両対面速度が
ほぼ等しくなった状態で接続が行われるので、接続の際
に滑りや発熱が発生せず、合理的なクラッチ接続が行わ
れる。

【００４６】ＥＶモードが解除されると、第二の制御回
路は変速制御回路４０に制御信号を送出し、変速駆動機
３５の駆動を解除するとともに、クラッチ駆動機３６を
動作させ第二のクラッチ２２を断状態にする。

【００４７】次に、本発明第一実施例装置によるＥＶモ
ード設定時の減速・回生制御の動作について説明する。
図６は本発明第一実施例におけるＥＶモード設定時の減
速・回生制御動作の流れを示すフローチャートである。

【００４８】第二の制御回路４２は、アクセル・ストロ
ーク・センサ１４からの検出出力を取込み、アクセル・
ペダル２４が踏まれているか否かを判定する。アクセル
・ペダル２４が踏まれていなければ、加速状態にないの
で、ブレーキ・ペダル２５が踏まれかつリターダが「オ
ン」状態にあるか否かを判定する。その状態にあれば制
動が行われているので強回生モードを設定する。その状
態になければ制動は行なわれていないので弱回生モード
を設定する。

【００４９】次いで、車速センサ３０からの出力を取込
み、車速が示されているか否かを判定する。車速が示さ
れていれば、第二の回転センサ３２の出力を取込み第二
の電動発電機２の回転速度を検出する。この回転速度お
よび車速から変速機６の変速ギヤ位置を演算推定し、そ
のギヤ位置における第二の電動発電機２による蓄電池５
への回生充電量を決定する。回生充電量はギヤ位置毎に
設定される。

【００５０】次に、第二モード、すなわち充電型電気自
動車モードによる動作について説明する。

【００５１】第一の制御回路４１は、第一モードが実行
されているときに、電流検出器１６および電圧検出器１
７の出力を取込み、蓄電池５の充電量の下限所定量にな
っていれば第二モードを選択する。

【００５２】この第二モードでは、第一の制御回路４１
は第一のクラッチ２１を断状態、第二のクラッチ２２を
接状態にして、内燃機関２０を起動する。この内燃機関
２０の起動は第一の電動発電機１を始動速度で回転させ
ることにより行う。次いで、第一の回転センサ３１の出
力を取込み、内燃機関２０が起動したか否かを確認し、
起動していれば第一のインバータ１１を制御して第一の
電動発電機１を発電機として駆動し、第二の制御回路４
２に制御信号を送出する。第二の制御回路４２はこの制
御信号にしたがって第二のインバータ１２を制御し、第
二の電動発電機２を電動機として駆動する。

【００５３】これにより、第一の電動発電機１が発生し
た交流電気エネルギが第一のインバータ１１で直流電気
エネルギに変換され、蓄電池５への充電が行われる。同
時に、蓄電池５の直流電気エネルギが第二のインバータ
１２により交流電気エネルギに変換され、第二の電動発
電機２が電動機として駆動し、その駆動力が第二のクラ
ッチ２２、動力連結歯車７、変速機６およびディファレ
ンシャル・ギヤ１８を介して車輪１９に伝達され、車両
が電気動力により駆動される。

【００５４】この第二モードによる動作では、内燃機関
２０は充電のためのみに駆動されるので、燃料の消費量
はきわめて小さく、排気ガスによる大気汚染が最小限に
なるように設定することができる。

【００５５】第一の制御回路４１は、電流検出器１６お
よび電圧検出器１７の出力を取込み、蓄電池５の充電量
が下限所定量を下回ったか否かを判定する。下回ってい
るときには、電気自動車モードでの運転は不可能である
から、運転者にはこれを警報して、第三モード、すなわ
ちエンジンモードを選択するように促す。下回っていな
ければ状況に応じて他のモードを選択することができ
る。運転者はモード設定スイッチ９を「Ｈ」（ハイブリ
ッド）に転換する。運転者に対する警報は、図外の電池
容量計を利用する構成が望ましいが、ここでは本発明に
直接関係がないので運転者に対する警報の詳しい説明を
省略する。

【００５６】この第三モードでは、第一の制御回路４１
は、まず第一のインバータ１１から蓄電池５の電気エネ
ルギを取込み、第一の電動発電機１を電動機として始動
速度で回転させ内燃機関２０を起動する。続いて第一の
回転センサ３１の検出出力を取込み、内燃機関２０の起
動の確認を行い、起動状態にあれば、第一のインバータ
１１および第二のインバータ１２を制御して第一の電動
発電機１および第二の電動発電機２をオフ状態にする。
次いで、第二のクラッチ２２を断状態にするとともに、
第一のクラッチ２１を接状態にする。

【００５７】これにより、内燃機関２０の駆動力が第一
のクラッチ２１、動力連結歯車７、変速機６およびディ
ファレンシャル・ギヤ１８を経由して車輪１９に伝達さ
れ、通常の自動車と同様の走行が行われる。

【００５８】次に、第四モード、すなわち補助加速モー
ドによる動作について説明する。

【００５９】第一の制御回路４１は、モード設定スイッ
チ９の出力を取込み、ハイブリッド・モード「Ｈ」に操
作されているか否かを判定する。ハイブリッド・モード
に操作されていれば第四モードを選択する。

【００６０】この第四モードでは、第一の制御回路４１
は内燃機関２０を起動状態にし、第一の回転センサ３１
の検出出力を取込み、内燃機関２０の起動を確認した後
に、第二のクラッチ２２を断状態にし、第二のインバー
タ１２をオフ状態にする。次いで、第一のクラッチ２１
を接状態にして、内燃機関２０および第一の電動発電機
１またはそのいずれかの駆動力を車輪１９に伝達できる
ようにするとともに、車両が制動状態にあるときには、
第一の電動発電機１で発電されたエネルギを蓄電池５に
回生充電する。この状態で第一の制御回路４１は、回生
制動操作レバー８の出力を取込み、その制動の強弱を運
転者の操作にしたがって設定する。

【００６１】また、アクセル・ペダル２４が強く踏まれ
ているときには、第一の制御回路４１は、第一のインバ
ータ１１を制御して、蓄電池５の電気エネルギを交流電
気エネルギに変換して、第一の電動発電機１を電動機と
して駆動する。これにより補助加速が行われる。

【００６２】このように、第四モードでは、車両が加速
するときあるいは登り坂を走行するときには電気エネル
ギによる補助加速が行われるので排気ガスの量を小さく
することができ、また、車両が減速するときあるいは下
り坂を走行するときには電気制動による電気エネルギを
有効に回生することができる。

【００６３】第五モード（回生モード）は、蓄電池５の
充電量が小さくなり、電気自動車として走行できないと
きに設定されるモードである。この第五モードでは、車
両は通常の内燃機関による自動車として運転されてい
る。そして、制動が行われるときに、第二のクラッチ２
２を接状態とするとともに第二の電動発電機２を発電機
とし、制動により生じる電気エネルギを蓄電池５に回生
する。

【００６４】（第二実施例）図７は本発明第二実施例の
要部の構成を示すブロック図である。

【００６５】本発明第二実施例は、変速機がマニュアル
・シフトされる車両を対象としたもので、図１に示す第
一実施例の構成から変速駆動機３５および変速制御回路
４０が取除かれ、変速機６に運転者により操作される手
動の変速機レバー４３が備えられる。さらに、ＥＶモー
ド制御手段を構成する第二の制御回路４２に、運転操作
情報にしたがってクラッチ駆動機３６に制御用電気信号
を与える制御手段と、第二のクラッチ２２が断状態から
接状態に移行するときに、設定されている変速ギヤ位置
にしたがって第二のクラッチ２２の両回転軸の回転速度
が近似するように第二の電動発電機２の回転速度を自動
的に調節する制御手段とが含まれる。

【００６６】本第二実施例の場合も、ＥＶモードの設定
動作、ＥＶモード設定時の変速制御動作、およびＥＶモ
ード設定時の減速・回生制御動作は、図３、図５、およ
び図６に示す第一実施例同様に行われる。

【００６７】また、本第二実施例においても、第一モー
ド（電気自動車モード）、第二モード（充電型電気自動
車モード）、第三モード（エンジンモード）、第四モー
ド（補助制動補助加速モード）、および第五モード（回
生モード）の五つのモードが車両の走行状態に応じて選
択設定され、第二の制御回路４２によりそれぞれの制御
が第一実施例同様に行われる。

【００６８】一般に電動機は内燃機関に比較して、広い
回転速度範囲で大きい出力トルクを得ることができる。
したがって、本第二実施例装置の電気自動車モードで
は、運転者は少数のギヤを使用して円滑な走行を行うこ
とができる。一例として内燃機関走行モードで使用する
５段ギヤのうち第２速と第４速を使用することにより、
発進および加速を円滑に行うことが可能である。一般の
運転状態では、変速機は第４速に設定したままで通常の
路面走行を行い、第２速を利用して構内における位置移
動などを行うことが可能である。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
燃機関を運転しないときに電気自動車として走行するこ
とができるハイブリッド自動車においても、ＥＶモード
で走行するときに、変速機による適正な変速を自動的に
行うことができる。これにより、内燃機関を装備した一
般的な自動車を運転している運転者がハイブリッド自動
車を運転したときに、違和感を持つことなく円滑に運転
を行うことができる。

【００７０】また、電気動力を供給する側のクラッチの
両対面軸の回転速度が実質的に等しくなるように制御さ
れるので、クラッチに滑りや発熱が生じることを少なく
することができる。かつクラッチ自体を小型化すること
ができるので、経済的な装備を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一実施例の要部の構成を示すブロック
図。

【図２】本発明第一実施例における回生制動操作レバ
ー、モード設定スイッチおよびクラッチ操作スイッチの
配置例を示す図。

【図３】本発明第一実施例におけるＥＶモードの設定動
作の流れを示すフローチャート。

【図４】本発明第一実施例におけるＥＶモード設定時の
動力伝達経路を説明する図。

【図５】本発明第一実施例におけるＥＶモード設定時の
変速制御の流れを示すフローチャート。

【図６】本発明第一実施例におけるＥＶモード設定時の
減速・回生制御動作の流れを示すフローチャート。

【図７】本発明第二実施例の要部の構成を示すブロック
図。

【符号の説明】

１第一の電動発電機２第二の電動発電機４操舵ハンドル５蓄電池６変速機７動力連結歯車８回生制動操作レバー９モード設定スイッチ１１第一のインバータ１２第二のインバータ１４アクセル・ストローク・センサ１５ブレーキ・ストローク・センサ１６電流検出器１７電圧検出器１８ディファレンシャル・ギヤ１９車輪２０内燃機関２１第一のクラッチ２２第二のクラッチ２４アクセル・ペダル２５ブレーキ・ペダル２６クラッチ・ペダル２８キー・スイッチ２９クラッチ操作スイッチ３０車速センサ３１第一の回転センサ３２第二の回転センサ３５変速駆動機３６クラッチ駆動機４０変速制御回路４１第一の制御回路４２第二の制御回路４３変速機レバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ１６Ｈ 61/02 Ｆ１６Ｈ 61/02 (72)発明者小幡篤臣東京都日野市日野台３丁目１番地１日野自動車工業株式会社内 (72)発明者土方禎人東京都日野市日野台３丁目１番地１日野自動車工業株式会社内 (72)発明者宮島寿英東京都日野市日野台３丁目１番地１日野自動車工業株式会社内 (56)参考文献特開昭53−98629（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−69403（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−127221（ＪＰ，Ａ) 特開平８−98322（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関と、この内燃機関の回転軸に直
結された第一の電動発電機と、変速機と、この変速機と
前記回転軸の間に設けられた第一のクラッチと、この変
速機の入力側に連結する動力連結歯車と、第二の電動発
電機と、この第二の電動発電機と前記動力連結歯車との
間に設けられた第二のクラッチとを備え、前記第一のク
ラッチの断状態で前記第二の電動発電機により加速また
は制動を行うＥＶモード制御手段（１２、４２）を備え
たハイブリッド自動車において、前記変速機のギヤ比を
電気信号に応じて選択設定する変速駆動機と、前記第二
のクラッチを電気信号に応じて接断するクラッチ駆動機
と、前記ＥＶモード制御手段と電気的に連結され運転操
作情報にしたがってこの変速駆動機およびクラッチ駆動
機に制御用電気信号を与える変速制御回路とを備え、前記第一のクラッチは、内燃機関の動力を車輪に伝達す
るために運転者が足で操作するクラッチが用いられ、レ
バーの操作により断状態が継続する構成であることを特
徴とするハイブリッド自動車。
【請求項２】前記変速制御回路は、車両速度および運
転操作に応じて前記変速機の最適ギヤ比を自動的に選択
する演算手段を含む請求項１記載のハイブリッド自動
車。
【請求項３】前記ＥＶモード制御手段は、前記第二の
クラッチが断状態から接状態に移行するときに、設定さ
れている変速機ギヤにしたがってその第二のクラッチの
両回転軸の回転速度が近似するように前記第二の電動発
電機の回転速度を自動的に調節する制御手段を含む請求
項２記載のハイブリッド自動車。
【請求項４】前記第二の電動発電機は多相交流回転機
であり、前記ＥＶモード制御手段は前記変速制御回路か
らの信号を受けてその多相交流回転機の界磁の回転速度
を自動的に調節制御する手段を含む請求項２記載のハイ
ブリッド自動車。
【請求項５】内燃機関と、この内燃機関の回転軸に直
結された第一の電動発電機と、変速機と、この変速機と
前記回転軸の間に設けられた第一のクラッチと、この変
速機の入力側に連結する動力連結歯車と、第二の電動発
電機と、この第二の電動発電機と前記動力連結歯車との
間に設けられた第二のクラッチとを備え、前記第一のク
ラッチの断状態で前記第二の電動発電機により加速また
は制動を行うＥＶモード制御手段（１２、４２）を備え
たハイブリッド自動車において、前記変速機は運転者に
より操作される手動の変速機レバーを備え、前記第二の
クラッチを電気信号に応じて接断するクラッチ駆動機を
備え、さらに、前記ＥＶモード制御手段は、電気的に連結され
運転操作情報にしたがってこのクラッチ駆動機に制御用
電気信号を与える手段と、前記第二のクラッチが断状態
から接状態に移行するときに、設定されている変速機ギ
ヤにしたがってその第二のクラッチの両回転軸の回転速
度が近似するように前記第二の電動発電機の回転速度を
自動的に調節する制御手段とを含むことを特徴とするハ
イブリッド自動車。