JP3292089B2 - ハイブリッド電気自動車 - 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、エンジンと電動機
（モータ）とを備えているハイブリッド電気自動車に関
する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンと電動機（以下、モータとい
う）とを備えたハイブリッド電気自動車の駆動方式に
は、大別すると、シリーズ方式、パラレル方式あるいは
シリーズパラレル方式がある。シリーズ方式は、モータ
のみが車両の車輪駆動系部材に連結され、エンジンが車
両の車輪駆動系部材から分離されて発電機のみに連結さ
れた構成を有する方式であり、走行はすべてモータの駆
動力で行い、エンジンは発電機の駆動専用である。した
がって、エンジンを全運転域で一定回転、一定負荷の条
件の下で駆動させることができ、排出ガス量を低減でき
る。しかしながら、エンジン出力を一旦電気エネルギに
変換しているので、高速一定走行時においては、通常の
車両よりも燃費が劣る場合がある。

【０００３】パラレル方式は、エンジンまたはモータの
出力を車輪駆動系部材に直接伝達させて走行する方式で
あり、エンジン出力を駆動車輪に直接伝達して走行でき
ることから、エンジン運転中の高速一定走行時において
は、シリーズ方式よりも燃費が優れている。反面、シリ
ーズ方式のように、一定回転、一定走行のままエンジン
を運転させながら全運転域で車両を走行させることはで
きないので、シリーズ方式よりも排出ガス性能や中低速
域での燃費が劣る場合がある。

【０００４】シリーズパラレル方式は、シリーズ方式と
パラレル方式の両方式による駆動が可能であり、運転状
態に応じて両方式のうち何れか一方の駆動を行う。この
シリーズパラレル方式のハイブリッド電気自動車が、特
開平８−９８３２１号公報に開示されている。この公報
に開示されているハイブリッド電気自動車は、エンジ
ン、発電機、クラッチ、モータ及び車輪駆動系（デフ）
が直列に配置されており、クラッチ接のときはパラレル
方式による駆動を行い、クラッチ断のときはシリーズ方
式による駆動を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示されているハイブリッド電気自動車では、エン
ジンと発電機とが常に連結されているため、パラレル方
式による駆動状態でも発電機が駆動されることになり、
パラレル方式において燃費が悪化するという問題点があ
る。また、車両の減速時に車両の運動エネルギを回生す
る場合において、クラッチが接状態であるときには、発
電機とモータとによって車両の運動エネルギを回収でき
るが、エンジンと発電機が常に連結されているためにエ
ンジンブレーキ力が作用し、運動エネルギ回収効率が低
いという問題点がある。クラッチが断状態であるときに
は、エンジンブレーキ力は作用しないが、モータからし
か運動エネルギを回収できないため、やはり、運動エネ
ルギ回収効率が低いという問題点がある。さらに、発電
機は、発電専用にしか使用できず、一つのモータからし
かモータ出力を得られないので、バッテリ走行時の十分
な走行性能の確保が困難であり、効率が低いという問題
点もある。

【０００６】よって、本発明の目的は、シリーズ方式と
パラレル方式における各問題点をそれぞれ解決するとと
もに、シリーズ方式とパラレル方式の各利点を合わせ持
ったハイブリッド電気自動車を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、入力
軸及び出力軸を備えると共に少なくとも前進状態と中立
状態とを有する変速機と、上記変速機の入力軸に第１の
クラッチを介して断接可能に連結されたエンジンと、上
記変速機の出力軸に接続された車輪駆動系部材と、上記
変速機の入力軸又は該入力軸に常時連動する軸と第３ク
ラッチを介して断接可能に連結されると共に、上記変速
機の出力軸に第２のクラッチを介して断接可能に連結さ
れ、発電モードまたはモータモードのうち何れか一方に
切換え可能である第１のモータ／発電機と、上記車輪駆
動系部材に接続され、発電モードまたはモータモードの
うち何れか一方に切り換え可能である第２のモータ／発
電機と、上記第１のモータ／発電機及び上記第２のモー
タ／発電機にそれぞれ接続されているバッテリとを備え
た構成である。

【０００８】そして、この構成により、エンジンを停止
して、変速機を中立状態に、第２のクラッチを接に、第
３のクラッチを断に、第１及び第２のモータ／発電機を
モータモードに切り換えることによって、二つのモータ
で車輪を駆動することができ、バッテリの電力のみで走
行することができるバッテリ走行が可能である。

【０００９】また、変速機を中立状態に、第２のクラッ
チを接に、第３のクラッチを断にそれぞれ切り換えて、
車両減速時に第１及び第２のモータ／発電機をそれぞれ
発電機モードに切り換えれば、二つ発電機から減速エネ
ルギを回収でき、この状態では、変速機が中立で、第３
のクラッチが断状態であることによりエンジンブレーキ
が作用することを防止できる。

【００１０】さらに、エンジンを駆動して、変速機を中
立状態に、第１のクラッチを接に、第２のクラッチを断
に、第３のクラッチを接にそれぞれ切り換えて、第１の
モータ／発電機を発電モードに、第２のモータ／発電機
をモータモードにそれぞれ切り換えることによって、エ
ンジン出力が変速機及び第３のクラッチを介して第１の
モータ／発電機に伝達されて発電が行われるとともに、
第２のモータ／発電機のモータ出力が車輪駆動系部材に
伝達されるので、シリーズハイブリッド走行が可能であ
る。

【００１１】さらに、エンジンを駆動して、変速機を前
進状態に、第１のクラッチを接に、第２のクラッチを断
に、第３のクラッチを断にそれぞれ切り換えて、第２の
モータ／発電機をモータモードに切り換えることによっ
て、エンジン出力が変速機を介して車輪駆動系部材に伝
達されるとともに、第２のモータ／発電機のモータ出力
も車輪駆動系部材に伝達されるので、パラレルハイブリ
ッド走行が可能である。そして、この状態では、第２及
び第３のクラッチが共に断状態であるため、第１のモー
タ／発電機がエンジン出力により回転駆動されることは
ない。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１記載のハイブ
リッド電気自動車において、上記第２のモータ／発電機
は、上記車輪駆動系部材に第４のクラッチを介し断接可
能に接続されている構成であり、エンジンを駆動して、
変速機を前進状態、第１のクラッチを接、第２〜４のク
ラッチを断とすることによって、第１及び第２のモータ
／発電機を車輪駆動系部材から分離した状態とすること
ができ、エンジン出力で第１及び第２のモータ／発電機
を回転駆動させることなく、エンジン出力だけで走行す
ることが可能になる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１にハイブリッド電気自動車の概略構成図を示
す。同図において、符号１はエンジンを示す。エンジン
１は、本実施例ではディーゼルエンジンであるが、この
ディーゼルエンジンの代わりにガソリンエンジンまたは
圧縮天然ガスや液化石油ガスを燃料とするエンジンを使
用することもできる。

【００１４】エンジン１の出力軸には、変速機（Ｔ／
Ｍ）２が接続されている。エンジン１と変速機２との間
には、エンジン１と変速機２との断接を行う第１のクラ
ッチ３が設けられている。変速機２は、平行軸式の自動
変速機であり、エンジン１の出力軸と同軸上に配設され
ている入力シャフト（入力軸）２２及びメインシャフト
４と、これらの入力シャフト２２及びメインシャフト４
に略平行に配設されているカウンタシャフト５とを有
し、入力シャフト２２とカウンタシャフト５とは常時連
動するように設けられている。また、変速機２は、複数
段の各前進状態、後進状態、中立状態のうち何れか一つ
の状態に切り換え可能であり、シフトアクチュエータ３
１（図２参照）によりその状態を切り換えられる。

【００１５】メインシャフト４には、発電モードまたは
モータモードのうち何れか一方に切り換え可能である第
１のモータ／発電機１０が第２のクラッチ１１及び複数
のギヤ列１２を介して接続されている。カウンタシャフ
ト５とギヤ列１２との間には、両者間の断接を行う第３
のクラッチ１３が設けられている。第２のクラッチ１１
及び第３のクラッチ１３は、周知のドグクラッチにより
構成されている。

【００１６】メインシャフト４の出力端は、プロペラシ
ャフト６やユニバーサルジョイントを介してディファレ
ンシャル７に接続されている。プロペラシャフト６、ユ
ニバーサルジョイント及びディファレンシャル７等によ
り車輪駆動系部材が構成されている。なお、ディファレ
ンシャル７には、車輪８，８がそれぞれ接続されてい
る。

【００１７】プロペラシャフト６の途中部分には、発電
モードまたはモータモードのうち何れか一方に切り換え
可能である第２のモータ／発電機１４が第４のクラッチ
１５及び複数のギヤ列１６を介して接続されている。第
４のクラッチ１５も、周知のドグクラッチにより構成さ
れている。

【００１８】第１のモータ／発電機１０及び第２のモー
タ／発電機１４は、コントローラ１７を介してバッテリ
１８にそれぞれ接続されており、コントローラ１７から
の指令によりそのモードを、発電を行いバッテリ１８を
充電する発電モードまたはバッテリ１８から供給される
電力により駆動力を発生するモータモードのうち何れか
一方にそれぞれ切り換えられる。また、コントローラ１
７は、バッテリ１８の充電状態を監視している。

【００１９】各クラッチ３，１１，１３，１５は、コン
トロールユニット２０（図２参照）にそれぞれ接続され
ており、このコントロールユニット２０によりその断接
をそれぞれ制御される。

【００２０】図２に示すように、コントロールユニット
２０は、コントローラ１７及びエンジンコントローラ３
０にそれぞれ接続されており、これらとの間で情報交換
をそれぞれ行っている。コントロールユニット２０に
は、アクセル開度、積載重量等の走行負荷、車両速度、
セレクタレバー位置を検出する各種の検出手段がそれぞ
れ接続されており、これらの情報が入力される。コント
ロールユニット２０とコントローラ１７とにより制御手
段が構成されており、バッテリ１８の充電状態、車両の
走行状態（アクセル開度、走行負荷、車両速度、セレク
タレバー位置等）に基づいて、各モータ／発電機１０，
１４のモード切り換え及び各クラッチ３，１１，１３，
１５の断接、変速機２の変速段を切り換えるシフトアク
チュエータ３１の作動をそれぞれ制御する。また、コン
トロールユニット２０は、エンジンスタータモータ３２
の作動を制御して、必要時にはエンジン１を始動させる
ほか、エンジンコントローラ３０を介してエンジン１の
出力も制御する。

【００２１】次に、上述のハイブリッド電気自動車の作
動について、すなわち、上述の各種情報に基づいてコン
トロールユニット２０とコントローラ１７とによるクラ
ッチ、モータ／発電機、変速機の制御について説明す
る。まず、バッテリ１８の残存容量が所定値以上（十分
に多いとき）、かつ、中低速走行時の駆動状態を図３に
示し、この駆動状態をバッテリ走行モードという。この
バッテリ走行モードにおいては、エンジン１を停止、変
速機２を中立状態、第２のクラッチ１１を接、第３のク
ラッチ１３を断、第４のクラッチ１５を接、第１及び第
２のモータ／発電機１０，１４をモータモードにそれぞ
れ切り換えることにより、二つのモータ１０，１４によ
る駆動力で車輪８，８が駆動される。したがって、二つ
のモータ１０，１４により駆動力が得られるので、バッ
テリ走行モードでの走行性能を向上できる。この場合、
変速機２が中立状態にあることと第３のクラッチ１３が
断状態であることにより、モータ１０，１４側からの出
力が変速機２の入力シャフト２２側に伝達されることが
ないため、第１のクラッチ３は断状態でも接状態でも良
く、第１のクラッチを特に制御する必要はない。なお、
図３において、モータ１０，１４からプロペラシャフト
６への駆動力の伝達を一点鎖線Ｔ１で示す。

【００２２】このときのエンジン１の出力及びモータ１
０，１４の出力を図８（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す。
図８（ａ）において、横軸にアクセル開度（％）を、縦
軸にエンジン出力（％）を、実線Ａはエンジン出力量を
それぞれ示し、図８（ｂ）において、横軸にアクセル開
度（％）を、縦軸にモータ出力（％）をそれぞれ示す。
図８（ｂ）中、実線Ｂはモータ１０，１４の出力量の合
計を、一点鎖線Ｂ１は第１のモータ１０の出力量を、一
点鎖線Ｂ２は第２のモータ１４の出力量をそれぞれ示
す。

【００２３】図８（ａ）の実線Ａに示すように、バッテ
リ走行モードでは、二つのモータ１０，１４により走行
するのでエンジン１は停止しており、アクセルを踏み込
みアクセル開度を大きくしてもエンジン出力は０であ
る。一方、図８（ｂ）の実線Ｂに示すように、モータ出
力は、アクセル開度に比例して大きくなる。このモータ
出力により車輪８，８が駆動され、車両は走行する。

【００２４】図８（ｂ）において、アクセル開度が０か
ら略５０％までは第２のモータ１４により駆動力を得て
いるが、アクセル開度がそれ以上大きくなると、第１の
モータ１０が駆動を開始している。しかしながら、アク
セル開度に応じた駆動力を発生するモータは、モータ１
０，１４のうちどちらでも良く、そのときのモータ１
０，１４の温度等の条件に応じて適時選択しても良い。
この他、始めから両モータ１０，１４を駆動して車輪
８，８を駆動しても良い。

【００２５】なお、ここでいうアクセルとは、エンジン
１への燃料供給量のみを制御するものや、モータ１０，
１４への電力供給量のみを制御するものではなく、車輪
８，８への駆動力を制御するものである。すなわち、ア
クセル開度を制御することによって、エンジン１への燃
料供給量とモータ１０，１４への電力供給量の両方が同
時に駆動状態に応じて制御される。

【００２６】次に、バッテリ走行モード（エンジン停止
中）における走行時に、アクセルペダルの踏込みをやめ
てアクセルペダルを開放し、車両を減速させる場合、す
なわち、回生ブレーキモードについて説明する。図４に
示すように、図３に示す状態から第１及び第２のモータ
／発電機１０，１４を発電モードにそれぞれ切り換える
ことにより、二つの発電機から減速エネルギを回収でき
る。この場合、変速機２が中立状態であることと第３の
クラッチ１３が断状態であることにより、エンジン１側
と二つの発電機１０，１４側との連結は遮断された状態
にあるので、エンジン１がエンジンブレーキ力を発生す
ることはなく、かつ、減速エネルギを二つの発電機１
０，１４から回収できるので、減速エネルギ回収効率を
高めることができる。また、車両減速時に第２のクラッ
チ１１または第４のクラッチ１５のうち何れか一方を断
とすることや、各発電機１０，１４の発電能力を調整す
ることにより、減速度を調整することもできる。図４に
おいて、車輪８，８から発電機１０，１４への減速エネ
ルギの回収を一点鎖線Ｒ１で示す。

【００２７】さらに、ハイブリッド走行モードにおける
駆動状態を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。ハイブリッド走
行モードでは、走行状態（負荷や速度等）に応じて、エ
ンジン１及び／または各モータ１０，１４を駆動して走
行する。

【００２８】バッテリ１８の残存容量が所定値よりも低
く、走行状態が中低速軽負荷である場合を図５（ａ）に
示す。この場合には、エンジン１を駆動するとともに、
変速機２を中立状態に、第１のクラッチ３を接に、第２
のクラッチ１１を断に、第３のクラッチ１３を接に、第
４のクラッチ１５を接に、第１のモータ／発電機１０を
発電モードに、第２のモータ／発電機１４をモータモー
ドにそれぞれ切り換える。このとき、エンジン１は、第
１の発電機１０を駆動するためだけに運転されるので、
最も効率の良い運転域（略一定回転数）で駆動され、良
好な排出ガス性能と燃費を両立できる。

【００２９】エンジン１の出力は、変速機２が中立状態
にあることにより車輪８，８側には伝達されないが、変
速機２のカウンタシャフト５から第３のクラッチ１３を
介して第１の発電機１０に伝達されて、第１の発電機１
０において発電が行われ、バッテリ１８に充電される。
一方、第２のモータ１４は、プロペラシャフト６に接続
されて、モータとして作動するので、この第２のモータ
１４によるモータ出力により車輪８，８が駆動される。
したがって、シリーズ方式によるハイブリッド走行が可
能となる。なお、図５（ａ）において、エンジン１から
プロペラシャフト６への駆動力の伝達を一点鎖線Ｔ２
で、第２のモータ１４からプロペラシャフト６への駆動
力の伝達を一点鎖線Ｔ３でそれぞれ示す。

【００３０】このときのエンジン１の出力及びモータ１
０，１４の出力を図９（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す。
図９（ａ）において、横軸にアクセル開度（％）を、縦
軸にエンジン出力（％）を、実線Ｃはエンジン出力量を
それぞれ示し、図９（ｂ）において、横軸にアクセル開
度（％）を、縦軸にモータ出力（％）を、実線Ｄが第２
のモータ１４によるモータ出力量をそれぞれ示す。図９
（ａ）の実線Ｃから明らかなように、エンジン１は、第
１の発電機１０を駆動するために運転されるので、最も
効率の良い運転域（略一定回転数）で駆動されている。
なお、この状態からアクセルペダルを開放して車両を減
速させる場合は、第２のモータ１４が発電モードに切り
換わり、第２の発電機１４により回生ブレーキ力が得ら
れることになる。

【００３１】バッテリ１８の残存容量が所定値よりも低
く、走行状態が中低速中高負荷である場合を図５（ｂ）
に示す。この場合には、エンジン１を駆動するととも
に、変速機２を前進状態のうち走行状態に適した変速段
に、第１のクラッチ３を接に、第２のクラッチ１１を接
に、第３のクラッチ１３を断に、第４のクラッチ１５を
接に、第１のモータ／発電機１０を発電モードに、第２
のモータ／発電機１４をモータモードにそれぞれ切り換
える。このとき、エンジン１は、車輪８，８の駆動用と
して駆動される。

【００３２】エンジン１の出力が変速機２を介してプロ
ペラシャフト６に伝達されるとともに、第２のモータ１
４からの駆動力もプロペラシャフト６に伝達されるの
で、エンジン１と第２のモータ１４との両駆動力によっ
て車輪８，８が駆動される。また、第２のクラッチ１１
が接状態であるので、エンジン１の出力の一部は、第２
のクラッチ１１を介して第１の発電機１０に伝達され
る。よって、第１の発電機１０により発電が行われ、バ
ッテリ１８に充電される。

【００３３】したがって、パラレル方式によるハイブリ
ッド走行が可能となり、また、このパラレル方式のハイ
ブリッド走行中にエンジン出力の一部を利用して、第１
の発電機１０で発電することもできる。図５（ｂ）にお
いて、エンジン１からプロペラシャフト６への駆動力の
伝達を一点鎖線Ｔ４で、エンジン１から第１の発電機１
０への駆動力の伝達を二点鎖線Ｔ５で、第２のモータ１
４からの駆動力の伝達を一点鎖線Ｔ６でそれぞれ示す。

【００３４】また、第２のクラッチ１１を断に、第３の
クラッチ１３を接にそれぞれ切り換えて、エンジン１の
出力の一部を、変速機２のカウンタシャフト５を介して
第１の発電機１０に伝達しても良い。

【００３５】エンジン１の出力及び第２のモータ１４の
出力を図９（ｃ），（ｄ）にそれぞれ示す。図９（ｃ）
において、横軸にアクセル開度（％）を、縦軸にエンジ
ン出力（％）をそれぞれ示し、図９（ｄ）において、横
軸にアクセル開度（％）を、縦軸にモータ出力（％）
を、実線Ｆが第２のモータ１４のモータ出力量をそれぞ
れ示す。

【００３６】図９（ｃ）において、実線Ｅ１〜Ｅ３は、
エンジン１の出力量をそれぞれ示しており、バッテリ１
８の残存容量や車両速度に応じて、エンジン１の出力量
を制御する。例えば、バッテリ１８の残存容量が少ない
ときには、エンジン１の出力量が実線Ｅ１となるように
制御し、バッテリ１８の残存容量に余裕があるときに
は、エンジン１の出力量が実線Ｅ３となるように制御す
る。第２のモータ１４の運転域が低効率の高出力運転域
になる場合には、図９（ｄ）の実線Ｆに示すように、第
２のモータ１４の出力量を制御する。

【００３７】バッテリ１８の残存容量が十分で走行状態
が高速低負荷である場合を図５（ｃ）に示す。この場合
には、エンジン１を駆動するとともに、変速機２を前進
状態のうち走行状態に適した変速段に、第１のクラッチ
３を接に、第２のクラッチ１１を断に、第３のクラッチ
１３を断に、第４のクラッチ１５を接に、第２のモータ
／発電機１４をモータモードにそれぞれ切り換える。ま
た、第１のモータ／発電機１０の使用を停止する。

【００３８】走行状態が中低速中高負荷である場合と同
様に、エンジン１は、車輪８，８の駆動用として駆動さ
れるが、エンジン１の運転域が高回転数域になるエンジ
ン１の効率が低い領域では、モータにより駆動力を補
う。

【００３９】エンジン１の出力が変速機２を介してプロ
ペラシャフト６に伝達されるとともに、第２のモータ１
４からの駆動力もプロペラシャフト６に伝達されるの
で、エンジン１と第２のモータ１４との両駆動力によっ
て車輪８，８が駆動される。したがって、パラレル方式
によるハイブリッド走行が可能となる。図５（ｃ）にお
いて、エンジン１からプロペラシャフト６への駆動力の
伝達を一点鎖線Ｔ７で、第２のモータ１４からプロペラ
シャフト６への駆動力の伝達を一点鎖線Ｔ８でそれぞれ
示す。そして、この状態では、第１のモータ／発電機１
０がエンジン出力によって回転駆動されることがなく、
パラレルハイブリッド走行時の燃費を良好にすることが
できる。

【００４０】走行状態が高速である場合のエンジン１の
出力及び第２のモータ１４の出力を図９（ｅ），（ｆ）
にそれぞれ示す。図９（ｅ）において、横軸にアクセル
開度（％）を、縦軸にエンジン出力（％）を、実線Ｇが
エンジン１の出力量をそれぞれ示し、図９（ｆ）におい
て、横軸にアクセル開度（％）を、縦軸にモータ出力
（％）を、実線Ｈが第２のモータ１４の出力量をそれぞ
れ示す。

【００４１】図９（ｅ）に示すように、アクセル開度に
応じてエンジン出力は増大するが、エンジン出力が所定
値Ｓに達するアクセル開度以上の領域ではエンジン出力
の上昇を制限し、不足する駆動力は、第２のモータ１４
によって出力される。

【００４２】エンジン出力が車輪駆動用に使用されてい
る状態（図５（ａ），（ｂ）、後述の図７）からアクセ
ルペダルを開放して車両を減速した場合を図６に示す。
この場合には、エンジン１への燃料供給を停止するとと
もに、変速機２は前進状態のうち走行状態に適した変速
段にあり、第１のクラッチ３を接に、第２のクラッチ１
１を断に、第３のクラッチ１３を断に、第４のクラッチ
１５を接に、第２のモータ／発電機１４を発電モードに
それぞれ切り換える。また、第１のモータ／発電機１０
の使用を停止する。

【００４３】よって、減速時には、車輪８，８の運動エ
ネルギが第２の発電機１４に伝達され、この運動エネル
ギが回収される。また、車輪８，８がエンジン１に連結
されている状態で、かつ、エンジン１への燃料供給が停
止されることにより、車輪８，８に対してエンジンブレ
ーキが作用する。したがって、第２の発電機１４による
回生ブレーキ力とエンジンブレーキ力とが併用されて、
車輪８，８に対して、強力な減速力が作用する。なお、
図６において、車輪８，８から第２の発電機１４への運
動エネルギの回収を一点鎖線Ｒ２で、エンジンブレーキ
の作用をＲ３でそれぞれ示す。

【００４４】走行状態が高速であり、かつ、バッテリ１
８の残存容量が僅かになったときの駆動状態を図７に示
す。この駆動状態をエンジン走行モードといい、このモ
ードでは通常の自動車、すなわち、エンジン１のみによ
る走行と同様の走行を行う。エンジン走行モードでは、
エンジン１を駆動するとともに、変速機２を前進状態の
うち走行状態に適した変速段に、第１のクラッチ３を接
に、第２のクラッチ１１を断に、第３のクラッチ１３を
断に、第４のクラッチ１５を断にそれぞれ切り換える。
また、第１のモータ／発電機１０及び第２のモータ／発
電機１４の使用を共に停止する。

【００４５】高速低負荷である場合、例えば、高速道路
等を走行している場合には、エンジン１の回転数は略一
定であり、エンジン１を効率の良い状態で駆動すること
ができる。この状態では、エンジン１の駆動力による走
行は、エンジン１の駆動力を電気エネルギに変換してモ
ータを駆動して走行するよりも効率が良く、良好な燃費
性能を得ることができるが、この点は前述の図５（ｂ）
の状態も同様である。同時に、第２〜第４のクラッチ１
１，１３，１５を断状態として、第１及び第２のモータ
／発電機１０，１４を出力軸やプロペラシャフト６から
切り離して両モータ／発電機１０，１４をエンジン出力
で回転させることなく、エンジン出力だけで走行するこ
とを可能としているので、燃費効率の一層良い走行を行
うことができる。

【００４６】このときのエンジン１の出力及びモータ１
０，１４の出力を図１０（ａ），（ｂ）にそれぞれ示
す。図１０（ａ）において、横軸にアクセル開度（％）
を、縦軸にエンジン出力（％）を、実線Ｉはエンジン出
力量をそれぞれ示し、図１０（ｂ）において、横軸にア
クセル開度（％）を、縦軸にモータ出力（％）を、実線
Ｊはモータ出力量それぞれ示す。

【００４７】図１０（ｂ）の実線Ｊに示すように、エン
ジン走行モードでは、エンジン１による駆動力のみで走
行するのでモータ１０，１４は作動せず、アクセル開度
が増大してもモータ出力は０である。その一方、図１０
（ａ）の実線Ｉに示すように、エンジン出力は、アクセ
ル開度に比例して大きくなる。このエンジン出力により
車輪８，８が駆動され、車両は走行する。

【００４８】上述の各走行状態における各部（エンジン
１、変速機２、第１のクラッチ３、第２のクラッチ１
１、第３のクラッチ１３、第４のクラッチ１５、第１の
モータ／発電機１０、第２のモータ／発電機１４）の作
動状態を表形式にしたものを図１１に示す。同図におい
て、Ｔ／Ｍは変速機２、Ｍ／Ｇ１は第１のモータ／発電
機１０を、Ｍ／Ｇ２は第２のモータ／発電機１４を、Ｃ
Ｌ１は第１のクラッチ３を、ＣＬ２は第２のクラッチ１
１を、ＣＬ３は第３のクラッチ１３を、ＣＬ４は第４の
クラッチ１５をそれぞれ示す。なお、ＳＯＣはステート
オブチャージ、すなわち、バッテリ残存容量を示す。

【００４９】上述の実施例では、各走行状態が切り換え
られる具体的条件まで開示して説明したが、本発明は、
何らこれに限定されるものではなく、上述した切り換え
条件とは異なる切り換え条件を設定したり、手動で各走
行状態を切り換えるようにしても良い。また、変速機と
して手動変速機を使用したりエンジンの始動を手動化し
たりして、変速機やエンジンの状態と他の条件とを組み
合わせて、各クラッチや各モータ／発電機を切り換え制
御するようにして装置を簡素化するものとしても良い。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の発明によれば、シリーズ方式とパラレル方式の２種類
の駆動方式を使い分けて走行でき、シリーズ方式の短所
をパラレル方式で、また、パラレル方式の短所をシリー
ズ方式でそれぞれ補うことができる。特に、エンジンを
駆動して、変速機を前進状態に、第１のクラッチを接
に、第２のクラッチを断に、第３のクラッチを断にそれ
ぞれ切り換えるとともに、第２のモータ／発電機をモー
タモードに切り換えることによって、パラレルハイブリ
ッド走行が可能であり、この走行状態では、第２及び第
３のクラッチが共に断状態であるので、第１のモータ／
発電機がエンジン出力により駆動されることがなく、燃
費が悪化することがない。また、二つのモータ／発電機
を共にモータとして使用したり、共に発電機として使用
したりできるので、効率良く性能を向上できる。さら
に、車両の減速時に車輪の運動エネルギを回生する場合
においては、変速機を中立状態に切り換えれば、第１及
び第２のモータ／発電機による減速エネルギ回収時でも
エンジンブレーキの影響を受けることがなく、エネルギ
回収効率を向上できる。

【００５１】請求項２の発明によれば、第１のモータ／
発電機及び第２のモータ／発電機を車輪駆動系部材から
分離した状態とすることができ、エンジン出力により第
１及び第２のモータ／発電機を駆動させることなく、エ
ンジンの出力だけで走行することが可能であるので、エ
ンジン出力のみで走行する場合における燃費を向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のハイブリッド電気自動車の概略構成図
である。

【図２】ハイブリッド電気自動車の制御手段のブロック
図である。

【図３】バッテリ走行モードにおける駆動力の伝達を示
す作動模式図である。

【図４】回生ブレーキモードにおける減速エネルギの回
収を示す作動模式図である。

【図５】ハイブリッド走行モードにおける駆動力の伝達
を示す作動模式図であり、（ａ）は走行状態が中低速軽
負荷である場合を、（ｂ）は走行状態が中低速中負荷で
ある場合を、（ｃ）は走行状態が高速である場合をそれ
ぞれ示す。

【図６】エンジン出力で走行している状態からの減速状
態を示す作動模式図である。

【図７】エンジン走行モードにおける駆動力の伝達を示
す作動模式図である。

【図８】バッテリ走行モードにおいて、アクセル開度に
対するエンジンとモータとの駆動力の割合を示す特性図
であり、（ａ）はエンジン出力を、（ｂ）はモータ出力
をそれぞれ示す。

【図９】ハイブリッド走行モードにおいて、アクセル開
度に対するエンジンとモータとの駆動力の割合を示す特
性図であり、（ａ）は中低速中負荷におけるエンジン出
力を、（ｂ）は中低速中負荷におけるモータ出力を、
（ｃ）は中低速中高負荷におけるエンジン出力を、
（ｄ）は中低速中高負荷におけるモータ出力を、（ｅ）
は高速におけるエンジン出力を、（ｆ）は高速における
モータ出力をそれぞれ示す。

【図１０】エンジン走行モードにおいて、アクセル開度
に対するエンジンとモータとの駆動力の割合を示す特性
図であり、（ａ）はエンジン出力を、（ｂ）はモータ出
力をそれぞれ示す。

【図１１】各走行モードにおけるエンジン、変速機、第
１〜４のクラッチ、第１，２のモータ／発電機の各作動
状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 変速機 ３ 第１のクラッチ ４ メインシャフト ５ カウンタシャフト ６ プロペラシャフト ７ ディファレンシャル ８，８ 車輪 １０ 第１のモータ／発電機 １１ 第２のクラッチ １３ 第３のクラッチ １４ 第２のモータ／発電機 １５ 第４のクラッチ １７ コントローラ １８ バッテリ ２０ コントロールユニット

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 6/02 - 6/04 B60L 11/12 - 11/14 B60K 17/04 F02D 29/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力軸及び出力軸を備えると共に少なくと
   も前進状態と中立状態とを有する変速機と、 上記変速機の入力軸に第１のクラッチを介して断接可能
   に連結されたエンジンと、 上記変速機の出力軸に接続された車輪駆動系部材と、 上記変速機の入力軸又は該入力軸に常時連動する軸と第
   ３クラッチを介して断接可能に連結されると共に、上記
   変速機の出力軸に第２のクラッチを介して断接可能に連
   結され、発電モードまたはモータモードのうち何れか一
   方に切換え可能である第１のモータ／発電機と、 上記車輪駆動系部材に接続され、発電モードまたはモー
   タモードのうち何れか一方に切り換え可能である第２の
   モータ／発電機と、 上記第１のモータ／発電機及び上記第２のモータ／発電
   機にそれぞれ接続されているバッテリとを備えたことを
   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、上記第２のモータ／発電機は、上記車輪駆動系部材に第
   ４のクラッチを介し断接可能に接続されている ことを特
   徴とするハイブリッド電気自動車。