JP3376262B2 - ハイブリッド車両の非常駆動装置 - Google Patents

ハイブリッド車両の非常駆動装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関と電動モ
ータを組み合わせたハイブリッド駆動システムを備える
車両に用いられる非常駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両の排気エミッションを改良するため
の一つの方法として、その動力源としてエンジンと電動
モータを組み合わせたハイブリッド駆動システムが知ら
れている。
【０００３】この種のハイブリッド駆動システムとし
て、特開平７−６７２０８号公報や特開平９−１０３０
０１号公報にあるものは、エンジンにより車両を駆動す
ると共に、余剰のエンジン出力により発電機を駆動し、
この電力の供給を受ける電動モータの出力を車両の駆動
力として併用できるようになっている。
【０００４】そして、このハイブリッド駆動システムに
おいては、フェールセーフとして、電動モータ（発電機
を兼用する場合も含む）の故障時には、エンジンによっ
てのみ直接的に車両を駆動するようになってる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ハイブ
リッド駆動システムによっては、エンジンによって発電
機のみを駆動し、この発電された電力をバッテリの充電
と電動モータの駆動に用い、車両の駆動力については電
動モータにのみ依存するタイプがあり、この場合には、
電動モータの故障時など、車両の走行が直ちに不能にな
ってしまう。
【０００６】エンジンは車両の駆動系とは直接的に連結
されていないので、電動モータが故障してしまえば、た
とえエンジンが正常であっても駆動力の伝達が不能とな
り、一時的にも車両を走行させることはできない。な
お、エンジンが故障してもバッテリに充電されていれ
ば、電動モータにより車両の駆動は可能となる。
【０００７】このように、従来のシリーズタイプのハイ
ブリッド駆動システムは、エンジンの故障に対しては対
応できるものの、電動モータの故障時には対策が不十分
であった。
【０００８】本発明はこのような問題を解決するために
提案されたもので、シリーズタイプのハイブリッド駆動
システムにおいて、エンジンと電動モータ側と選択的に
連結可能として、非常時にはエンジンによる走行を可能
としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、エンジン
により駆動される発電機と、発電機により充電されるバ
ッテリと、発電機並びにバッテリにより駆動される電動
モータと、電動モータの出力を車両の駆動系に伝達する
手段とから構成されているハイブリッド車両において、
エンジンの駆動出力を車両の駆動系に選択的に伝達す
る、互いに直列的に配置されたクラッチとトルクコンバ
ータとで構成された動力伝達機構と、前記電動モータの
故障等が発生した非常時に、前記非常用駆動スイッチか
らの信号により前記エンジン出力と共にクラッチの断続
を制御して非常駆動制御を行う非常駆動制御装置と、を
備えた。
【００１０】第２の発明は、前記動力伝達機構を介して
エンジンの駆動出力が車両の駆動系に伝達されていると
きには発電機の発電を停止または最小に保持し、電動モ
ータを中立状態に維持する制御装置を備える。
【００１１】第３の発明は、前記トルクコンバータの前
後にそれぞれクラッチが介装されている。
【００１２】第４の発明は、前記動力伝達機構が逆転機
構を備え、エンジン回転を選択的に逆転して伝達する。
【００１３】
【００１４】
【発明の作用・効果】第１の発明では、通常の走行時に
はエンジンで発電機を駆動し、その発電された電力によ
り電動モータを駆動し、車両の走行を行うが、電動モー
タに異常の発生した非常時には、動力伝達機構を切換る
ことにより、エンジンの出力により直接的に車両を駆動
することができ、非常時のエンジン出力の伝達は、トル
クコンバータを経由して行われるので、トルクの増大
と、トルクの伝達の円滑化が可能となり、動力伝達ショ
ックも軽減できる。
【００１５】第２の発明では、非常駆動時には、発電機
の発電量を最小、また電動モータを中立状態に保持する
ので、これら発電機、電動モータの駆動トルクを最小限
にすることで、エンジン出力を車両の走行用にのみ効率
よく利用することができ、非常時の走行特性が改善され
る。
【００１６】第３の発明では、通常の走行時には２つの
クラッチを切っておくことで、エンジンと電動モータの
いずれからもトルクコンバータを遮断でき、駆動力の伝
達損失を軽減できる。
【００１７】第４の発明では、非常時にはエンジン回転
を逆転して伝達することも可能なため、車両の前進だけ
ではなく、後退もでき、非常時の車両の取り扱いがそれ
だけ容易となる。
【００１８】
【００１９】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面に基づいて説明する。
【００２０】図１は第１の実施の形態を示すもので、図
中１はエンジンで、このエンジン１の出力軸２には発電
機３が連結される。発電機３の駆動により発電された電
力はバッテリ４に充電される。
【００２１】５は一対の電動モータであり、減速機６を
介して車両の駆動系に出力回転が伝達される。具体的に
は、減速機６の回転が、継手７、プロペラシャフト８、
継手９、最終減速機１０を介して左右の駆動輪に伝達さ
れるように構成される。
【００２２】一方、前記エンジン出力軸２には、非常用
の動力伝達機構１１を構成するものとして、減速用の１
組のギヤ１２ａ、１２ｂを介してトルクコンバータ１３
が連結され、さらにトルクコンバータ１３の出力側と前
記減速機６との間にクラッチ１４が介装される。
【００２３】図２に示すように、このハイブリッド駆動
システムを制御するために、システム制御装置１５が備
えられる。このシステム制御装置１５は通常時は、エン
ジン制御装置１６を介してエンジン１の出力を制御し、
発電機制御装置１７を介して発電機３の発電状態を制御
し、またモータ制御装置１８を介して電動モータ５の駆
動力を制御する。さらに、電動モータ５の故障などが発
生した非常時には、非常用駆動スイッチ２０からの信号
により、非常駆動制御装置１９を介してエンジン出力と
共に、クラッチ１４の断接を制御する。
【００２４】このためにシステム駆動装置１５には、ア
クセルペダル開度センサ２２、車速センサ２３からの検
出信号が入力し、これらに基づいて次のようにして非常
駆動制御を行う。
【００２５】図３は、非常時の駆動力制御動作について
のフローチャートである。
【００２６】まず、ステップＳ１で読み込んだアクセル
開度と車速に基づいて、ステップＳ２で車両が停止状態
にあるか判定する。停止中のときはステップＳ３で非常
駆動スイッチがオンかどうか判定する。非常駆動スイッ
チがオンならば、ステップＳ４とＳ５でそれぞれ電動モ
ータを中立状態、発電機の発電を停止もしくは最小状態
に設定し、ステップＳ６に進む。
【００２７】ステップＳ６ではアクセル開度が増加側に
変化したかどうかにより発進操作を判定する。発進を判
定したときには、ステップＳ７、８に進んでクラッチを
徐々に接続し、アクセル開度に応じてエンジン出力を増
加させる。
【００２８】このようにして車両を発進させて走行を開
始した後は、車両の減速停止を判定するまで、走行を継
続する。そして、ステップＳ９でアクセル開度がゼロ、
かつ車速が所定値（微速値）以下のときの減速停止を判
定したら、ステップＳ９でクラッチを断にし、またステ
ップＳ１０で非常駆動スイッチをオフにして、制御を終
了する。
【００２９】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
【００３０】車両の通常の走行時には、エンジン１の出
力により発電機３のみを駆動し、この電力により電動モ
ータ５を回転させる。電動モータ５の回転力はアクセル
開度に応じて制御され、アクセル開度が増加するほど回
転数が上昇する。
【００３１】このときには、クラッチ１４は切断されて
おり、エンジン１の出力はクラッチ１４を経由して電動
モータ５側に伝達されることはない。
【００３２】これに対して、電動モータ５に異常の発生
したときなど、車両をいったん停止させた状態におい
て、非常駆動スイッチ２０をオンにすると、非常用駆動
操作モードに移行する。
【００３３】このときには、発電機３の発電が行われな
いかまたは最小となり、電動モータ５の出力が中立とな
り、アクセル開度の踏み込みにより、発進操作がある
と、クラッチ１４が徐々に接続され、このクラッチ１４
を介して、エンジン１の出力が減速機６に入力され、こ
れにより車両の駆動系に動力が伝達される。
【００３４】このようにして電動モータ５の故障時な
ど、エンジン１により直接的に車両を駆動することが可
能となる。
【００３５】一方、アクセルペダルを離して車両の減
速、停止操作に移行すると、クラッチ１４は再び切断さ
れ、動力の伝達が遮断され、車両は完全に停止する。
【００３６】したがって、電動モータ５の故障があって
も、車両を必要な場所へと安全に移動することができ
る。
【００３７】なお、エンジン１の駆動力は、トルクコン
バータ１３を介して減速機６に入力するため、エンジン
トルクが増大された状態で伝達でき、非常駆動時にも車
両の走行に必要、十分な駆動力を付与することができ
る。
【００３８】ただし、トルクコンバータ１３が無くても
最低限クラッチ１４があれば、車両の移動はスムーズに
行える。
【００３９】また、非常駆動時には発電機３の発電量を
最小、かつ電動モータ５を中立状態に保持するので、エ
ンジン１のこれらのために費やす駆動トルクを小さくで
き、良好な非常用の走行性能を確保できる。
【００４０】次の実施の形態について、図４にしたがっ
て説明すると、この実施形態は、トルクコンバータ１３
の入力側と出力側にそれぞれクラッチ１４ａと１４ｂを
介装した点において、第１の実施形態と相違する。
【００４１】このように、２つのクラッチ１４ａと１４
ｂを設けると、通常走行時にはトルクコンバータ１３を
エンジン１の出力側とも電動モータ５の出力側とも完全
に切り離すことができ、トルクコンバータ１３の駆動損
失が無くなる分だけ、出力効率が向上し、燃費も改善さ
れる。
【００４２】次に図５に示す実施形態を説明する。
【００４３】この実施の形態では、非常用の動力伝達機
構１１として、トルクコンバータ１３とクラッチ１４
ａ、１４ｂに加えて逆転機構２５を設けたもので、この
逆転機構２５によりエンジン回転を減速機６を介して車
両の駆動系にそのまま伝達するだけでなく、逆転して伝
達することも可能とする。
【００４４】この逆転機構２５は公知の変速機のリバー
スギヤへの切換機構と同じであり、詳しい説明は省略す
るが、図示しないアクチュエータにより移動噛み合いギ
ヤ２６を変位させることにより、入力回転をそのまま伝
達する場合と、逆転して伝達する場合とが可能となる。
【００４５】なお、この移動噛み合いギヤ２６の変位に
ついては、前記した非常駆動制御装置１９に正転、逆転
の選択スイッチを設けておき、これらスイッチからの信
号に応じて変位させ、正転、逆転が選択される。
【００４６】したがってこの場合には、非常駆動状態で
の走行時に、車両を前進させるだけでなく、後退させる
こともでき、それだけ非常時の車両の操作性が向上す
る。
【００４７】さらに図６の実施形態を説明すると、これ
は図５に対して、動力伝達機構１１を発電機３の側では
なく、これとは反対側に挿入し、発電機３を経由するこ
となく、動力伝達機構１１を介して直接的に減速機６に
接続したものである。
【００４８】この場合には、車載上のレイアウトの自由
度が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す構成図。
【図２】同じく制御装置のブロック図。
【図３】同じく制御動作のフローチャート。
【図４】第２の実施形態の要部の構成図。
【図５】第３の実施形態の構成図。
【図６】第４の実施形態の構成図。
【符号の説明】
１ エンジン ３ 発電機 ５ 電動モータ ６ 減速機 １１ 動力伝達機構 １３ トルクコンバータ １４ クラッチ １５ システム制御装置 １９ 非常駆動制御装置 ２０ 非常駆動スイッチ ２５ 逆転機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−98607（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−983200（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−59973（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−117008（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60K 17/04 B60K 6/04 B60L 11/12 F02D 29/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンにより駆動される発電機と、 発電機により充電されるバッテリと、 発電機並びにバッテリにより駆動される電動モータと、 電動モータの出力を車両の駆動系に伝達する手段と から構成されているハイブリッド車両において、 エンジンの駆動出力を車両の駆動系に選択的に伝達す
    る、互いに直列的に配置されたクラッチとトルクコンバ
    ータとで構成された動力伝達機構と、 前記電動モータの故障等が発生した非常時に、前記非常
    用駆動スイッチからの信号により前記エンジン出力と共
    にクラッチの断続を制御して非常駆動制御を行う非常駆
    動制御装置と、 を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の非常駆動
    装置。
  2. 【請求項２】前記動力伝達機構を介してエンジンの駆動
    出力が車両の駆動系に伝達されているときには発電機の
    発電を停止または最小に保持し、電動モータを中立状態
    に維持する制御装置を備える請求項１に記載のハイブリ
    ッド車両の非常駆動装置。
  3. 【請求項３】前記トルクコンバータの前後にそれぞれク
    ラッチが介装されている請求項１または２に記載のハイ
    ブリッド車両の非常駆動装置。
  4. 【請求項４】前記動力伝達機構が逆転機構を備え、エン
    ジン回転を選択的に逆転して伝達する請求項１から３の
    いずれか一つに記載のハイブリッド車両の非常駆動装
    置。
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