JP3376775B2

JP3376775B2 - ハイブリッド車両

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Publication number: JP3376775B2
Application number: JP21981695A
Authority: JP
Inventors: 秀樹久田
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 1995-08-05
Filing date: 1995-08-05
Publication date: 2003-02-10
Anticipated expiration: 2015-08-05
Also published as: JPH0948334A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド車両
にかかり、詳しくは、差動歯車装置を介してエンジンと
発電機と駆動出力系とを接続し、エンジンの出力の一部
を発電機へ伝達し、残りを駆動出力系へ伝達し、駆動出
力系に駆動モータを連結したハイブリッド車両に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンとモータとを併用した駆
動装置を有するハイブリッド車両が提供されている。こ
の種のハイブリッド車両は各種提供されており、例え
ば、エンジンを駆動することによって発生させられた回
転を発電機に伝達して発電機を駆動し、該発電機によっ
て得られた電力を直流電流に変換してバッテリに送って
充電し、さらに該バッテリの電力を交流電流に交換して
駆動モータを駆動するようにしたシリーズ（直列）式の
ハイブリッド車両や、エンジンと駆動モータの駆動力を
出力軸に伝達して車両を走行させ、主として駆動モータ
の出力を制御して増減速を行うパラレル（並列）式のハ
イブリッド車両などがある。

【０００３】前述のパラレル式のハイブリッド車両にお
いては、差動歯車装置を介して、エンジンと発電機と駆
動出力軸とを連結し、駆動出力軸には駆動モータを接続
した構造のスプリットトレーン方式のハイブリッド車両
が提案されている。この構造のハイブリッド車両におい
ては、発電機の回転を制御することによって、エンジン
・モータ駆動モードや、モータ駆動モードなどに切り替
えることができ、さらには、回生電力のバッテリーへの
充電や、エンジンの始動を行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記スプリッ
トトレーン方式のハイブリッド車両においては、車軸と
それに連結した駆動モータの回転が急激に変化した場
合、例えば、急減速時に車輪がロックした場合、急加速
時にホイールスピンした場合などでは、発電機回転数の
制御が遅れ、発電機制御トルクの不足から発電機が過回
転となり、時には発電機回転数を制御不能となる恐れが
ある。

【０００５】例えば、ホイールスピンした場合では、駆
動モータの駆動トルクによって、差動歯車装置の駆動出
力軸に接続された歯車要素の回転数が急速に上昇し、こ
れに伴って他の歯車要素に接続されている発電機の回転
が急激に上昇する。この発電機回転数の急激な変化を抑
えて、所望の回転数に発電機を制御するには、十分なト
ルクを上記回転とは逆方向へ発生させる必要があるが、
このような必要トルクが発電機の最大出力を越えると制
御不能となる。

【０００６】本発明は、制御不能からの発電機の過回転
となる要因を検出して、発電機のブレーキを作動させ、
発電機が制御不能状態に陥るのを抑制するハイブリッド
車両を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的は、以下
の本発明によって達成される。

【０００８】（１）エンジンと、回転数制御可能な発
電機と、駆動輪を駆動させる駆動力を伝動する駆動出力
軸と、駆動出力軸に連結された駆動モータとを備えたハ
イブリッド車両において、第１の歯車要素が前記エンジ
ンの出力軸に連結され、第２の歯車要素が前記発電機の
ロータに連結され、第３の歯車要素が前記駆動出力軸に
連結された差動歯車装置と、前記発電機の回転数を制御
する制御手段と、前記制御手段からの制御信号によって
作動し、前記発電機を機械的に制動するブレーキと、前
記駆動輪の回転異常の発生を検出し、検出信号を前記制
御手段へ供給する検出手段と、前記制御手段は、前記検
出手段からの検出信号の入力によりブレーキを作動させ
て発電機の回転を停止することを特徴とするハイブリッ
ド車両。

【０００９】（２）前記発電機の回転数が許容回転数
以上に達し、または前記発電機の回転数制御に必要なト
ルクが前記発電機の最大出力トルクを越え、または前記
発電機の角加速度が前記発電機のトルク方向と逆である
ことの内、少なくとも１を前記検出手段が検出したと
き、前記制御手段が前記駆動輪の回転異常が発生したも
のと判断する上記（１）に記載のハイブリッド車両。

【００１０】（３）前記検出手段は、前記駆動輪の回
転数を検出する回転数センサであって、前記制御手段は
前記駆動輪の角加速度が予め設定された閾値を越えた時
に前記駆動輪の回転異常が発生したものと判断する上記
（１）に記載のハイブリッド車両。

【００１１】（４）駆動輪の回転異常とは、駆動輪が
スピンをしいてる状態、またはロック状態である上記
（１）ないし（３）のいずれかに記載のハイブリッド車
両。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のハイブリッド車両
の第１実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説
明する。図１は、本発明の第１実施形態の油圧回路を搭
載したハイブリッド車両の駆動装置を示す概念図であ
る。図において、第１軸線上には、エンジン１１と、エ
ンジン１１を駆動させることによって発生する回転を出
力するエンジン出力軸１２と、該エンジン出力軸１２を
介して入力された回転に対して変速を行う差動歯車装置
であるプラネタリギヤユニット１３と、該プラネタリギ
ヤユニット１３における変速後の回転が出力されるユニ
ット出力軸１４と、該ユニット出力軸１４に固定された
第１カウンタドライブギヤ１５と、通常走行状態では主
として発電機として作用する発電機１６と、該発電機１
６とプラネタリギヤユニット１３とを連結する伝達軸１
７とが配置されている。ユニット出力軸１４は、スリー
ブ形状を有し、エンジン出力軸１２を包囲して配設され
ている。また、第１カウンタドライブギヤ１５は、プラ
ネタリギヤユニット１３よりエンジン１１側に配設され
ている。

【００１３】プラネタリギヤユニット１３は、第１の歯
車要素であるサンギヤＳと、サンギヤＳと噛合するピニ
オンＰと、該ピニオンＰと噛合する第２の歯車要素であ
るリングギヤＲと、ピニオンＰを回転自在に支持する第
３の歯車要素であるキャリヤＣＲとを備えている。サン
ギヤＳは、伝達軸１７を介して発電機１６と連結され、
リングギヤＲは、ユニット出力軸１４を介して第１カウ
ンタドライブギヤ１５と連結され、キャリヤＣＲは、エ
ンジン出力軸１２を介してエンジン１１と連結されてい
る。

【００１４】さらに、発電機１６は伝達軸１７に固定さ
れ、回転自在に配設されたロータ２１と、該ロータ２１
の周囲に配設されたステータ２２と、該ステータ２２に
巻装されたコイル２３とを備えている。発電機１６は、
伝達軸１７を介して伝達される回転によって電力を発生
させる。前記コイル２３は図示しないバッテリに接続さ
れ、該バッテリに電力を供給して充電する。発電機１６
には、伝達軸１７の他端側に、ブレーキ２８が接続され
ており、このブレーキ２８を係合状態とすることで、ロ
ータ２１が固定され、発電機１６の回転およびサンギヤ
Ｓの回転が停止されるようになっている。

【００１５】第１軸線と平行な第２軸線上には、駆動モ
ータ２５と、駆動モータ２５の回転が出力されるモータ
出力軸２６と、モータ出力軸２６に固定された第２カウ
ンタドライブギヤ２７とが配置されている。駆動モータ
２５は、モータ出力軸２６に固定され、回転自在に配設
されたロータ３７と、該ロータ３７の周囲に配設された
ステータ３８と、該ステータ３８に巻装されたコイル３
９とを備えている。駆動モータ２５は、コイル３９に供
給される電流によってトルクを発生させる。そのため
に、コイル３９は図示しないバッテリに接続され、該バ
ッテリから電流が供給されるように構成されている。

【００１６】本発明のハイブリッド車両が減速状態にお
いて、駆動モータ２５は、図示しない駆動輪から回転を
受けて回生電力を発生させ、該回生電力をバッテリに供
給して充電する。そして、前記エンジン１１の回転と同
じ方向に図示しない駆動輪を回転させるために、第１軸
線及び第２軸線と平行な第３軸線上には、駆動出力軸と
してカウンタシャフト３１が配設されている。該カウン
タシャフト３１にはカウンタドリブンギヤ３２が固定さ
れている。

【００１７】また、該カウンタドリブンギヤ３２と第１
カウンタドライブギヤ１５とが、及びカウンタドリブン
ギヤ３２と第２カウンタドライブギヤ２７とが噛合させ
られ、第１カウンタドライブギヤ１５の回転及び第２カ
ウンタドライブギヤ２７の回転が反転されてカウンタド
リブンギヤ３２に伝達されるようになっている。さら
に、カウンタシャフト３１には、カウンタドリブンギヤ
３２より歯数が小さなデフピニオンギヤ３３が固定され
る。

【００１８】そして、第１軸線、第２軸線及び第３軸線
に平行な第４軸線上にデフリングギヤ３５が配設され、
該デフリングギヤ３５と前記デフピニオンギヤ３３とが
噛合させられる。また、前記デフリングギヤ３５にディ
ファレンシャル装置３６が固定され、デフリングギヤ３
５に伝達された回転が前記ディファレンシャル装置３６
によって差動させられ、駆動輪に伝達される。上記構成
において、駆動出力系は、プラネタリギヤユニット１３
と、発電機１６と、第１カウンタドライブギヤ１５と、
カウンタドリブンギヤ３２と、第２カウンタドライブギ
ヤ２７と、カウンタシャフト３１と、デフピニオンギヤ
３３と、デフリングギヤ３５と、ディファレンシャル装
置３６とによって構成されている。

【００１９】このように、エンジン１１によって発生さ
せられた回転をカウンタドリブンギヤ３２に伝達するこ
とができるだけでなく、駆動モータ２５によって発生さ
せられた回転をカウンタドリブンギヤ３２に伝達するこ
とができるので、エンジン１１だけを駆動するエンジン
駆動モード、駆動モータ２５だけを駆動するモータ駆動
モード、並びにエンジン１１及び駆動モータ２５を駆動
するエンジン・モータ駆動モードでハイブリッド型車両
を走行させることができる。また、発電機１６において
発生させられる電力を制御することによって、前記伝達
軸１７の回転数を制御することができる。さらに、発電
機１６によってエンジン１１を始動させることもでき
る。また、発電機の回転を停止させる場合には、ブレー
キ２８を係合せさて発電機１６のロータ２１を固定する
ことができる。

【００２０】次に、本発明のハイブリッド車両の制御系
について、図２のブロック図に基づいて詳細に説明す
る。本実施形態の制御系を構成する制御手段は、車両制
御装置４１と、エンジン制御装置４２と、モータ制御装
置４３と、発電機制御装置４４とを有している。この車
両制御装置４１は、例えばＣＰＵ（中央処理装置）、各
種プログラムやデータが格納されたＲＯＭ（リード・オ
ン・メモリ）、ワーキングエリアとして使用されるＲＡ
Ｍ（ランダム・アクセス・メモリ）等を備えたマイクロ
コンピュータによって構成することができる。

【００２１】さらに、この制御系は、アクセル開度αを
検出するアクセルセンサ４５と、車速Ｖを検出する車速
センサ４６と、ブレーキ踏み量βを検出するブレーキセ
ンサ４７と、バッテリ１９の充電量ＳＯＣを検出するバ
ッテリセンサ４８とを備えている。それぞれのセンサ４
５、４６、４７、４８で検出された検出値は車両制御装
置４１へ供給される。車速センサ４６は、実際に車軸の
回転数を検出し、車両制御装置４１へ検出した回転数を
供給する。車両制御装置４１は、車速センサ４６から供
給された回転数に基づいて車速Ｖを算出する。

【００２２】車両制御装置４１は、ハイブリッド車両の
全体を制御するもので、アクセルセンサ４５からのアク
セル開度αと、車速センサ４６からの車速Ｖに応じたト
ルクＴＭ^* を決定して、これをモータ制御装置４３へ供
給する。

【００２３】また、車両制御装置４１は、エンジン制御
装置４２に対してエンジンＯＮ／ＯＦＦ信号を供給す
る。具体的には、例えば、ブレーキが踏み込まれて、ブ
レーキセンサ４７からブレーキ踏み込み量βが供給され
ると、エンジン１１を非駆動状態とするエンジンＯＦＦ
信号を供給し、ブレーキが解除されるとエンジン１１を
駆動状態とするエンジンＯＮ信号を供給する。

【００２４】さらに、車両制御装置４１は、発電機制御
装置４４から供給される制御状態信号Ｆｉに基づいて、
発電機ブレーキ２８を動作させる電磁バルブ５４へソレ
ノイドＯＮ／ＯＦＦ信号を供給する。電磁バルブ５４
は、供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて電磁バルブ
５４に内蔵されているソレノイドが作動し、例えばＯＮ
信号の場合には、ソレノイドが作動してバルブが開放さ
れ、圧油を発電機ブレーキ２８へ供給して発電機ブレー
キ２８を係合状態とし、ＯＦＦ信号の場合には、バルブ
が閉鎖されて発電機ブレーキ２８の係合を解除する。

【００２５】エンジン制御装置４２は、車両制御装置４
１から入力される選択指令信号に基づいて、エンジン１
１を、エンジントルクを出力している駆動状態（ＯＮ状
態）と、エンジントルクを発生させていない非駆動状態
（ＯＦＦ状態）とに切換えるとともに、エンジン回転数
センサ４８から入力されたエンジン回転数ＮＥに応じて
エンジン１１のスロットル開度θを制御することで、エ
ンジン１１の出力を制御するようになっている。

【００２６】モータ制御装置４３は、供給されたトルク
ＴＭ^* が駆動モータ２５から出力されるように駆動モー
タ２５の電流（トルク）ＩＭを制御する。発電機制御装
置４４は、発電機１６の回転数ＮＧを制御し、目標回転
数ＮＧ^*となるように、電流（トルク）ＩＧを制御す
る。また、発電機制御装置４４は、次のａ．ｂ．ｃ．の
３条件がすべて満たされるときに、制御状態信号Ｆｉに
おいて、制御不能を出力する。つまり、ａ．発電機１６
の回転数が、発電機の許容回転数Ｎｈ以上となったと
き、ｂ．発電機１６の回転数を制御するために、発電機
の最大出力トルク以上のトルクが必要と判断されたと
き、ｃ．発電機１６の角加速度が発電機１６が発生させ
ているトルク方向と逆であるとき、である。

【００２７】次に、上記構成のハイブリッド車両の動作
について説明する。図３（Ａ）は、本発明の第１実施形
態のプラネタリギヤユニット１３（図１）の概念図、図
３（Ｂ）は、本発明の第１実施形態におけるプラネタリ
ギヤユニット１３の通常走行時の速度線図、図４（Ａ）
は、本発明の第１実施形態におけるプラネタリギヤユニ
ット１３の通常走行時のトルク線図である。

【００２８】本実施形態においては、図３（Ａ）に示さ
れているように、プラネタリギヤユニット１３のリング
ギヤＲの歯数がサンギヤＳの歯数の２倍となっている。
従って、リングギヤＲに接続されるユニット出力軸１４
の回転数（以下「リングギヤ回転数」という。）をＮＲ
とし、キャリヤＣＲに接続されるエンジン出力軸１２の
回転数（以下「エンジン回転数」という。）をＮＥと
し、サンギヤＳに接続される伝達軸１７の回転数（以下
「発電機回転数」という。）をＮＧとした時、ＮＲ、Ｎ
Ｅ、ＮＧの関係は、図３（Ｂ）に示されているように、

【００２９】ＮＧ＝３・ＮＥ−２・ＮＲとなる。また、リングギヤＲからユニット出力軸１４に
出力されるトルク（以下「リングギヤトルク」とい
う。）をＴＲとし、エンジン１１のトルク（以下「エン
ジントルク」という。）をＴＥとし、発電機トルクをＴ
Ｇとしたとき、ＴＲ、ＴＥ、ＴＧの関係は、図４（Ａ）
に示されているように、

【００３０】ＴＥ：ＴＲ：ＴＧ＝３：２：１となる。そして、ハイブリッド車両の通常走行時におい
ては、リングギヤＲ、キャリヤＣＲおよびサンギヤＳ
は、いずれも正方向に回転させられ、図３（Ｂ）に示さ
れるように、リングギヤ回転数ＮＲ、エンジンの回転数
ＮＥ、発電機回転数ＮＧは、いずれも正の値を採る。

【００３１】そして、エンジントルクＴＥが、キャリヤ
ＣＲに入力され、このエンジントルクＴＥが、図１に示
されている第１カウンタドライブギヤ１５および発電機
１６の反力によって受けられる。その結果、図４（Ａ）
に示されているように、リングギヤＲからユニット出力
軸１４にリングギヤトルクＴＲが、サンギヤＳから伝達
軸１７に発電機トルクＴＧが出力される。

【００３２】上記リングギヤトルクＴＲおよび発電機ト
ルクＴＧは、プラネタリギヤユニット１３の歯数によっ
て決定されるトルク比でエンジントルクＴＥを按分する
ことによって得られ、トルク線図上において、リングギ
ヤトルクＴＲと発電機トルクＴＧとを加えたものがエン
ジントルクＴＥとなる。

【００３３】次に、急加速によって駆動輪の回転異常状
態であるホイールスピン状態となった場合、プラネタリ
ギヤユニット１３のトルク線図は、図４（Ｂ）のように
なる。つまり、ホイールスピン状態では、キャリヤＣＲ
にホイールスピンを止めようする力としてキャリヤ慣性
トルクＴＩＣがエンジントルクＴＥに対して逆方向へ生
じ、このキャリヤ慣性トルクＴＩＣとエンジントルクＴ
Ｅとの合成トルクがキャリヤトルクＴＣとなる。これに
対して、キャリヤトルクＴＣが、上記比率でリングギヤ
トルクＴＲと発電機トルクＴＧに按分され、図５（Ａ）
に示されているように、キャリヤトルクＴＣと、リング
ギヤトルクＴＲと、発電機トルクＴＧとは、それぞれ通
常走行時とは逆方向のトルクとなる。

【００３４】この状態が継続されると、発電機１６の回
転数が上り、図５（Ｂ）示されている速度線図のよう
に、発電機回転数ＮＧが急激に上昇し、発電機の制御が
困難となる。そこで、本発明では、ホイールスピンが生
じ前述のように発電機制御が困難な状態となると、発電
機１６のロータをブレーキ２８で固定し、制御不能状態
を回避する。この場合、速度線図は、図６（Ａ）に示さ
れているように、発電機回転数は零となる。

【００３５】次に、急減速によって駆動輪の回転異常状
態である車輪がロックした場合、プラネタリギヤユニッ
ト１３のトルク線図は、図６（Ｂ）のようになる。つま
り、急減速による車輪のロックによって、キャリヤＣＲ
にはエンジントルクＴＥと同方向にキャリヤ慣性トルク
ＴＩＣが生じ、このキャリヤ慣性トルクＴＩＣとエンジ
ントルクＴＥとの合成トルクがキャリヤトルクＴＣとな
る。車輪のロックによって生ずるキャリヤ慣性トルク
は、ホイールスピンの場合に対して逆向きとなる。該キ
ャリヤトルクＴＣに対して、上記比率でリングギヤトル
クＴＲと発電機トルクＴＧに按分され、図７（Ａ）に示
されているように、キャリヤトルクＴＣと、リングギヤ
トルクＴＲと、発電機トルクＴＧとは、それぞれ通常走
行時とは同方向でかつ、通常走行時に比較して大トルク
となる。

【００３６】一方車輪はロックされているため、リング
ギヤＲの回転は零となり、前述の大トルクの発生とあい
まって、図７（Ｂ）に示されているように、発電機回転
数ＮＧは急激に増大し、発電機制御が困難な状態となる
と、発電機１６のロータをブレーキ２８で固定し、制御
不能状態から発生する過回転を防止する。この場合、速
度線図は、図８（Ａ）に示されているように、エンジン
回転数ＮＥおよび発電機回転数は零となる。

【００３７】次に、車両制御装置４１と発電機制御装置
４４の制御動作について、図９、図１０および図１１の
フローチャートに基づいて詳細に説明する。図９は、車
両制御装置４１の動作を示すフローチャートである。ア
クセルセンサ４５からアクセル開度αが、ブレーキセン
サ４７からブレーキ踏み量βが車両制御装置４１に入力
される（ステップＳ１０１）。さらに、バッテリ１９の
状態（例えば、バッテリ残量）が入力される（ステップ
Ｓ１０２）。入力された、アクセル開度α、ブレーキ踏
み量β、バッテリ残量などに基づいて、エンジン増減速
回転数を演算する（ステップＳ１０３）。

【００３８】上記算出されたエンジン増減速回転数から
発電機１６へ供給する発電機回転数Ｎｃを演算すし（ス
テップＳ１０４）、これ発電機回転数Ｎｃを発電機制御
装置４４へ出力する（ステップＳ１０５）。次に、発電
機制御装置４４より、発電機１６の制御状態信号Ｆｉを
入力する（ステップＳ１０６）。本実施形態では、Ｆｉ
＝１のとき制御不能、Ｆｉ＝０のとき制御可能を意味
し、車両制御装置４１においては、Ｆｉの値から発電機
１６の制御状態を判断する。

【００３９】車両制御装置４１において、入力された制
御状態信号がＦｉ＝１か否かを判断する（ステップＳ１
０７）。Ｆｉ＝１と判断した場合には、ソレノイドＯＮ
信号を出力し、電磁バルブ５４を開放し、発電機ブレー
キ２８を作動させる（ステップＳ１０８）。この発電機
ブレーキ２８の作動によって、発電機１６の回転は停止
し、制御可能な状態に発電機１６を戻すことができる。

【００４０】発電機１６の回転停止によって、変動した
エンジン回転数に基づいて、エンジントルクを予め記憶
されているマップから演算する（ステップＳ１０９）。
演算されたエンジントルクに基づいて、モータトルクを
補正処理し（ステップＳ１１０）、プログラムを終了す
る。一方、ステップＳ１０７でＦｉ＝０と判断した場合
には、発電機制御装置４４から発電機トルクＴｏを入力
し（ステップＳ１１１）、同じく発電機制御装置４４か
ら発電機回転数Ｎｒを入力する（ステップＳ１１２）。
ステップＳ１１０では、新たに入力された発電機トルク
Ｔｏと発電機回転数Ｎｒに基づいて、モータトルクを補
正処理し、プログラムを終了する。

【００４１】次に、発電機制御装置４４の動作について
詳説する。図１０および図１１は、発電機制御装置４４
の動作を示すフローチャートである。発電機制御装置４
４は、ＰＩ制御により、発電機回転数ＮＧを、入力され
た目標回転数Ｎｃとなるように制御する。車両制御装置
４１から目標回転数Ｎｃが入力される（ステップＳ１２
１）と、発電機実回転数Ｎｒを発電機１６から入力する
（ステップＳ１２２）。ＮｃとＮｒから回転数偏差Ｎｄ
を算出する（ステップＳ１２３）。次に、回転数偏差Ｎ
ｄと、積分パラメータＧｉから、積分計算トルクＴｉを
算出する（ステップＳ１２４）。さらに、回転数偏差Ｎ
ｄと、比例パラメータＧｐから、比例計算トルクＴｐを
算出する（ステップＳ１２５）。

【００４２】次に、積分計算トルクＴｉが、その最大値
Ｔｉｍａｘより大きいか否かを判断し（ステップＳ１２
６）、大きい場合にはＴｉの値をＴｉｍａｘとする（ス
テップＳ１２７）。積分計算トルクＴｉが、その最大値
Ｔｉｍａｘより小さい場合には、上記ステップＳ１２７
を経ずに、次のステップＳ１２８を実行する。ステップ
Ｓ１２８では、積分計算トルクＴｉが、その最小値Ｔｉ
ｍｉｎより小さいか否かを判断する。積分計算トルクＴ
ｉが、その最小値Ｔｉｍｉｎより小さい場合には、Ｔｉ
の値をＴｉｍｉｎとする（ステップＳ１２９）。

【００４３】比例計算トルクＴｐが、その最大値Ｔｐｍ
ａｘより大きいか否かを判断し（ステップＳ１３０）、
大きい場合にはＴｐの値をＴｐｍａｘとする（ステップ
Ｓ１３１）。比例計算トルクＴｐが、その最大値Ｔｐｍ
ａｘより小さい場合には、上記ステップＳ１３１を経ず
に、次のステップＳ１３２を実行する。ステップＳ１３
２では、比例計算トルクＴｐが、その最小値Ｔｐｍｉｎ
より小さいか否かを判断する。比例計算トルクＴｐが、
その最小値Ｔｐｍｉｎより小さい場合には、Ｔｐの値を
Ｔｐｍｉｎとする（ステップＳ１３３）。

【００４４】積分計算トルクＴｉと比例計算トルクＴｐ
との和から発電機１６の出力トルクＴｏを算出する（ス
テップＳ１３４）。フルトルクフラグＦｆを０として
（ステップＳ１３５）、発電機実回転数Ｎｒにおける最
大出力トルクＴｍａｘ（Ｎｒ）に比較して、出力トルク
Ｔｏが大きいか否かを判断する（ステップＳ１３６）。
出力トルクＴｏが最大出力トルクＴｍａｘより大きい場
合には、Ｔｏを最大出力トルクＴｍａｘ（Ｎｒ）として
（ステップＳ１３７）、フルトルクフラグＦｆを１とす
る（ステップＳ１３８）。

【００４５】次に、発電機実回転数Ｎｒにおける最小出
力トルクＴｍｉｎ（Ｎｒ）に比較して、出力トルクＴｏ
が小さいか否かを判断する（ステップＳ１３９）。出力
トルクＴｏが最小出力トルクＴｍｉｎより小さい場合に
は、Ｔｏを最小出力トルクＴｍｉｎ（Ｎｒ）として（ス
テップＳ１４０）、フルトルクフラグＦｆを１とする
（ステップＳ１４１）。そして、フルトルクフラグＦｆ
が１であり、かつ、発電機実回転数の絶対値｜Ｎｒ｜が
制御可能な回転数Ｎｈ（例えば、１５００ｒｐｍ）より
大きいが否かを判断する（ステップＳ１４２）。フルト
ルクフラグＦｆが０であり、または発電機実回転数の絶
対値｜Ｎｒ｜が最大回転数Ｎｈより小さい場合には、制
御状態信号のフラグＦｉが０とされる（ステップＳ１４
３）。フルトルクフラグＦｆが１であり、かつ、発電機
実回転数の絶対値｜Ｎｒ｜が制御可能な最大限の回転数
Ｎｈより大きい場合には、発電機１６の回転加速度Ｎａ
を計算する（ステップＳ１４４）。この計算は、ステッ
プＳ１２２で入力された発電機実回転数Ｎｒから、前回
のフローチャートの実行の再に入力された発電機実回転
数Ｎｏを差し引いて求められる。実際の回転加速度Ｎａ
は、（Ｎｒ−Ｎｏ）／Δｔ（Δｔはサンプリング間隔）
で求められ、このような計算から求めてもよい。本実施
形態におけるフローチャートでは、回転加速度Ｎａの向
きを検出することを目的としているため、サンプリング
間隔は考慮していない。

【００４６】上記検出された回転加速度Ｎａが正の値
で、かつ、出力トルクＴｏが負の値であるが否かが判断
され（ステップＳ１４５）、該当する場合には、制御状
態信号のフラグＦｉが１とされる（ステップＳ１４
７）。該当しない場合には、さらに回転加速度Ｎａが負
の値で、かつ、出力トルクＴｏが正の値であるが否かが
判断され（ステップＳ１４６）、該当する場合には、制
御状態信号のフラグＦｉが１とされる（ステップＳ１４
７）。また、ステップＳ１４６において、該当しない場
合には、制御状態信号のフラグＦｉが０とされる（ステ
ップＳ１４３）。以上のように決定された制御状態信号
は車両制御装置４１へ出力される（ステップＳ１４
８）。このステップＳ１４８は、車両制御装置４１の制
御動作のステップＳ１０６に相当する。

【００４７】次に、発電機１６が出力トルクＴｏを出力
するための電流界磁角を演算し（ステップＳ１４９）、
相電流制御信号を出力する（ステップＳ１５０）。さら
に、車両制御装置４１へ出力トルクＴｏを出力し（ステ
ップＳ１５１）、次に車両制御装置４１へ発電機実回転
数Ｎｒを出力する（ステップＳ１５２）。そして、発電
機実回転数ＮｒをＮｏとして記憶して終了する。ステッ
プＳ１５１は、車両制御装置４１の制御動作のステップ
Ｓ１１１に相当し、ステップＳ１５２は、同じくステッ
プＳ１１２に相当する。

【００４８】以上説明した制御動作において、ステップ
Ｓ１２３からステップＳ１３３までの動作によってＰＩ
制御が行われ、ステップＳ１３５からステップＳ１４８
までの動作によって発電機の制御状態が判断されてい
る。ステップＳ１３６からステップＳ１４１まで動作に
よって、ＰＩ制御の結果算出された出力トルクＴｏが、
最大出力トルク以下であるか否か判断されている。Ｔｍ
ａｘは正方向回転の最大出力トルク、Ｔｍｉｎは負方向
回転の最大出力トルクである。ステップＳ１４２では、
発電機実回転数Ｎｒが許容回転数Ｎｈ以内であるか否か
が判断されている。また、ステップＳ１４５、Ｓ１４６
では、出力トルクＴｏと角加速度Ｎａの向きが同一であ
るか否かが判断されている。

【００４９】以上のような制御動作によって、ａ．発電
機１６の回転数が、発電機の許容回転数Ｎｈ以上とな
り、ｂ．発電機１６の回転数制御を維持するために必要
なトルクが、発電機の最大出力トルク以上となり、ｃ．
発電機１６の角加速度が発電機１６のトルク方向と逆と
なる場合には、発電機ブレーキ２８が作動して、発電機
１６の回転は、停止される。

【００５０】次に、第２実施形態の構成について説明す
る。第２実施形態では、制御動作が第１実施形態と異な
るのみで、駆動装置および制御手段の構成は、上記第１
実施形態と同様であるため説明を省略する。第２実施形
態では、車両制御装置４１が車輪の回転数をモニター
し、車輪が一定の角加速度を越える場合に、ホイールス
ピンまたは車輪ロックの発生と判断し、発電機ブレーキ
２８を作動させる。具体的には、車両重量と、エンジン
と駆動モータとから出力される最終的に駆動輪に出力さ
れる最大出力トルクから算出した限界角加速度を、閾値
として車両制御装置４１に記憶させ、入力される車輪の
回転数から算出される角加速度が、前述の閾値を越える
場合に、発電機ブレーキ２８を作動させる。

【００５１】図１２は、第２実施形態における制御動作
を示すフローチャートである。以下、図１２に基づい
て、制御動作を詳説する。アクセルセンサ４５からアク
セル開度αが、ブレーキセンサ４７からブレーキ踏み量
βが車両制御装置４１に入力される（ステップＳ２０
１）。さらに、バッテリ１９の状態（例えば、バッテリ
残量）が入力される（ステップＳ２０２）。また、検出
手段としての車速センサ４６からは、車速Ｖが入力され
る（ステップＳ２０３）。入力された、アクセル開度
α、ブレーキ踏み量β、バッテリ残量などに基づいて、
エンジン増減速回転数を演算する（ステップＳ２０
４）。

【００５２】上記算出されたエンジン増減速回転数から
発電機１６へ供給する発電機回転数Ｎｃを演算し（ステ
ップＳ２０５）、これ発電機回転数Ｎｃを発電機制御装
置４４へ出力する（ステップＳ２０６）。発電機制御装
置４４においては、入力された発電機回転数Ｎｃを維持
するように、回転数制御が行われる。

【００５３】次に、車輪の角加速度Ａを算出する（ステ
ップＳ２０７）。角加速度Ａの算出は、入力された車速
Ｖから、前回のフローチャートの実行の再に入力された
車速Ｖｏを差し引いた値をサンプリング間隔Δｔで除し
て求められる（Ａ＝（Ｖ−Ｖｏ）／Δｔ）。算出された
角加速度Ａの絶対値が、上記閾値である限界加速度Ａｏ
より大きいか否かを判断する（ステップＳ２０８）。限
界加速度Ａｏは、例えば傾斜３０％の坂道を下っている
場合の角加速度として設定することができる。角加速度
Ａの絶対値が、閾値Ａｏより大きい場合には、ホイ−ル
スピンまたは車輪のロックが発生したものと判断して、
ソレノイドＯＮ信号を出力し、電磁バルブ５４を開放
し、発電機ブレーキ２８を作動させる（ステップＳ２０
９）。この発電機ブレーキ２８の作動によって、発電機
１６の回転は停止し、制御可能な状態に発電機１６を戻
すことができる。発電機１６の回転停止によって、変動
したエンジン回転数に基づいて、エンジントルクを、予
め記憶されているマップから演算する（ステップＳ２１
０）。演算されたエンジントルクに基づいて、モータト
ルクを補正処理し（ステップＳ２１３）、入力された車
速ＶをＶｏとして記憶し（ステップＳ２１４）、プログ
ラムを終了する。

【００５４】一方、角加速度Ａの絶対値が、閾値Ａｏよ
り小さい場合には、発電機制御装置４４から発電機トル
クＴｏを入力し（ステップＳ２１１）、同じく発電機制
御装置４４から発電機回転数Ｎｒを入力する（ステップ
Ｓ２１２）。ステップＳ２１３では、新たに入力された
発電機トルクＴｏと発電機回転数Ｎｒに基づいて、モー
タトルクを補正処理し、次にステップＳ２１４を実行し
てプロクラムを終了する。上記第１実施形態および第２
実施形態においては、ホイールスピン時に発電機１６の
回転を停止させることによって、エンジンブレーキが駆
動輪に伝わり、ホイールスピンを抑制する力を増加させ
て、早期にホイールスピンを終わらせることができる。

【００５５】

【発明の効果】以上のように構成された本発明のハイブ
リッド車両によれば、発電機の回転数制御を確実に行う
ために、発電機のトルク容量を大きくする必要がなくな
り、発電機の出力は、エンジンの最大トルクとエンジン
の加減速回転数で決まる出力を考慮して設計すれば済
み、発電機の軽量化、小型化を図ることができる。ま
た、既存の車両に対しても、他の構成要素を付与するこ
となく、制御プログラムを変更するだけで、発電機の確
実な制御を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態のハイブリッド車両の駆
動装置を示す概念図である。

【図２】本発明の第１実施形態の制御系の構成を示すブ
ロック図である。

【図３】第１実施形態のプラネタリギヤユニットの概念
図および速度線図である。

【図４】第１実施形態のプラネタリギヤユニットのトル
ク線図である。

【図５】第１実施形態のプラネタリギヤユニットのトル
ク線図および速度線図である。

【図６】第１実施形態のプラネタリギヤユニットの速度
線図およびトルク線図である。

【図７】第１実施形態のプラネタリギヤユニットのトル
ク線図および速度線図である。

【図８】第１実施形態のプラネタリギヤユニットの速度
線図である。

【図９】第１実施形態における車両制御装置の制御動作
を示すフローチャートである。

【図１０】第１実施形態における発電機制御装置の制御
動作を示すフローチャートである。

【図１１】第１実施形態における発電機制御装置の制御
動作を示すフローチャートである。

【図１２】第２実施形態における車両制御装置の制御動
作を示すフローチャートである。

【符号の説明】【符号の説明】

１１エンジン１３プラネタリギヤユニット１５第１カウンタドライブギヤ１６発電機１８ロータ軸２５駆動モータ２８発電機ブレーキ４１車両制御装置４２エンジン制御装置４３モータ制御装置４４発電機制御装置４５アクセルセンサ４６車速センサ４７ブレーキセンサ５４電磁バルブ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０２Ｈ 11/00 Ｈ０２Ｈ 11/00 ＺＨ０２Ｋ 7/102 Ｈ０２Ｋ 7/102 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 11/02 - 11/14 H02H 11/00 B60L 3/10 H02K 7/102 B60K 6/02 - 6/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンと、回転数制御可能な発電機
と、駆動輪を駆動させる駆動力を伝動する駆動出力軸
と、駆動出力軸に連結された駆動モータとを備えたハイ
ブリッド車両において、第１の歯車要素が前記エンジンの出力軸に連結され、第
２の歯車要素が前記発電機のロータに連結され、第３の
歯車要素が前記駆動出力軸に連結された差動歯車装置
と、前記発電機の回転数を制御する制御手段と、前記制御手段からの制御信号によって作動し、前記発電
機を機械的に制動するブレーキと、前記駆動輪の回転異常の発生を検出し、検出信号を前記
制御手段へ供給する検出手段と、前記制御手段は、前記検出手段からの検出信号の入力に
よりブレーキを作動させて発電機の回転を停止すること
を特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】前記発電機の回転数が許容回転数以上に
達し、または前記発電機の回転数制御に必要なトルクが
前記発電機の最大出力トルクを越え、または前記発電機
の角加速度が前記発電機のトルク方向と逆であることの
内、少なくとも１を前記検出手段が検出したとき、前記
制御手段が前記駆動輪の回転異常が発生したものと判断
する請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】前記検出手段は、前記駆動輪の回転数を
検出する回転数センサであって、前記制御手段は前記駆
動輪の角加速度が予め設定された閾値を越えた時に前記
駆動輪の回転異常が発生したものと判断する請求項１に
記載のハイブリッド車両。