JP3496654B2

JP3496654B2 - ハイブリッド車両

Info

Publication number: JP3496654B2
Application number: JP2001125663A
Authority: JP
Inventors: 観赤津; 正樹中野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2004-02-16
Anticipated expiration: 2021-04-24
Also published as: JP2002325308A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は発電用、車両駆動用とし
て複数の回転電機を備えたハイブリッド車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のハイブリッド車両としては、特開
平11-313407号公報に開示されているものが知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとしている問題点】上記従来技術で
は、エンジンの発生する駆動力を第１の回転電機と第２
の回転電機とに分配する遊星歯車機構と、この遊星歯車
機構と第２の回転電機との間にクラッチを備えることに
より、エンジンと車輪の駆動軸との間の無段変速を可能
とするとともにシリーズ方式とパラレル方式との切り換
えを実現している。

【０００４】しかしながら、上記従来のハイブリッド車
両では、シリーズ方式及びパラレル方式のどちらの場合
でも、エンジンの運転時に前記第１及び第２の回転電機
の役割がそれぞれ固定されており、第１の回転電機が発
電用、第２の回転電機が走行用となっている。このた
め、第１の回転電機はエンジンの燃費が良好となる低回
転域をカバーできれば良いが、第２の回転電機は要求さ
れる駆動力を実現するために低回転域から高回転域まで
の広い運転領域をカバーする必要がある。例えば、シリ
ーズ方式の場合、要求される駆動力を第２の回転電機の
みで発生させる必要があるため、全運転領域をカバーで
きるように設計すると第２回転電機の磁石トルクあるい
は容量（最大出力）が大きくなってしまい、効率、特に
軽負荷時の効率が悪化するという問題がある。

【０００５】本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなさ
れたものであり、複数の回転電機を備えたハイブリッド
車両において各回転電機を効率的に利用できるように
し、各回転電機に必要とされる容量を小さくすることを
目的とする。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】第１の発明は、ハイブ
リッド車両において、エンジンと、第１の回転電機と、
前記第１の回転電機と異なる特性を有する第２の回転電
機と、駆動輪に接続される駆動軸と、少なくとも、前記
第１の回転電機と前記エンジンとを機械的に接続すると
ともに前記第２の回転電機と前記エンジンとを非接続と
しつつ、前記第２の回転電機と前記駆動軸とを機械的に
接続するとともに前記第１の回転電機と前記駆動軸とを
非接続とする第１の接続状態と、前記第１の回転電機と
前記駆動軸とを機械的に接続するとともに前記第２の回
転電機と前記駆動軸とを非接続としつつ、前記第２の回
転電機と前記エンジンとを機械的に接続するとともに前
記第１の回転電機と前記エンジンとを非接続とする第２
の接続状態とを切り換えることができる切換機構とを備
えたことを特徴とするものである。

【０００７】第２の発明は、第１の発明において、前記
第１、第２の回転電機に異なる速度−トルク特性を持た
せたことを特徴とするものである。

【０００８】第３の発明は、第２の発明において、前記
第１、第２の回転電機の極数を異ならせることで前記第
１、第２の回転電機に異なる速度−トルク特性を持たせ
たことを特徴とするものである。

【０００９】第４の発明は、第２の発明において、前記
第１、第２の回転電機の永久磁石量を異ならせることで
前記第１、第２の回転電機に異なる速度−トルク特性を
持たせたことを特徴とするものである。

【００１０】第５の発明は、第１の発明において、前記
第１、第２の回転電機に異なる効率特性を持たせたこと
を特徴とするものである。

【００１１】第６の発明は、第１の発明において、前記
第１、第２の回転電機に異なる力率特性を持たせたこと
を特徴とするものである。

【００１２】第７の発明は、第１の発明において、前記
第１、第２の回転電機を同軸多重回転電機で構成したこ
とを特徴とするものである。

【００１３】第８の発明は、第１の発明において、前記
第１、第２の回転電機に異なる容量を持たせたことを特
徴とするものである。

【００１４】第９の発明は、第８の発明において、回転
電機のロータ及びステータの径方向長さあるいは軸方向
長さを異ならせることで前記第１、第２の回転電機に異
なる容量を持たせたことを特徴とするものである。

【００１５】第１０の発明は、第８の発明において、切
換機構が、バッテリの残存容量が少ないときは前記第
１、第２の回転電機のうち容量の大きい方を前記エンジ
ンに接続することを特徴とするものである。

【００１６】第１１の発明は、第１の発明において、切
換機構が、前記第１及び第２の回転電機の運転可能領域
が重複する場合は、より効率の良いほうの回転電機が前
記駆動軸に接続されるように接続状態を切り換えること
を特徴とするものである。

【００１７】第１２の発明は、第１から第１１の発明に
おいて、切換機構が、前記エンジンを前記第１の回転電
機あるいは第２の回転電機に機械的に接続する第１の接
続切換手段と、前記駆動軸を前記第１の回転電機あるい
は第２の回転電機に機械的に接続する第２の接続切換手
段とで構成されることをを特徴とするものである。

【００１８】第１３の発明は、第１から第１１の発明に
おいて、切換機構が、前記エンジンと前記第１の回転電
機とを機械的に接続あるいは非接続とする第１の接続切
換手段と、前記エンジンと前記第２の回転電機とを機械
的に接続あるいは非接続とする第２の接続切換手段と、
前記駆動軸と前記第１の回転電機とを機械的に接続ある
いは非接続とする第３の接続切換手段と、前記駆動軸と
前記第２の回転電機とを機械的に接続あるいは非接続と
する第４の接続切換手段とで構成されることを特徴とす
るものである。

【００１９】第１４の発明は、第１から第１１の発明に
おいて、切換機構が、前記第１の回転電機を前記エンジ
ンあるいは前記駆動軸に機械的に接続する第１の接続切
換手段と、前記第２の回転電機を前記エンジンあるいは
駆動軸に機械的に接続する第２の接続切換手段とで構成
されることを特徴とするものである。

【００２０】

【作用及び効果】したがって、第１の発明によれば、ハ
イブリッド車両用回転電機として特性の異なる少なくと
も２つの回転電機を物理的に切り換えて使用することが
できる。これにより、それぞれの回転電機がカバーしな
ければならない運転領域が狭くなるので、一つの回転電
機で全ての運転領域をカバーする場合と比べて各回転電
機を小型化することができ、ハイブリッド車両の駆動シ
ステムを小型化することができる。また、回転電機を小
型化できることからそれぞれの回転電機駆動用のインバ
ータも小さくすることができ、運転領域が狭くなること
から各回転電機をより高効率点に近いところで運転させ
ることができる。

【００２１】ここでいう回転電機の特性とは、例えば速
度−トルク特性であり（第２の発明）、一方の回転電機
を低速高トルク型、他方を高速低トルク型とすれば、発
進時を含む低速域では低速高トルク型の回転電機を車両
駆動用に使用し、高速域では高速低トルク型の回転電機
に切り換えて車両を駆動するといった切り換えが可能と
なる。回転電機に異なる速度−トルク特性を持たせるに
は回転電機の極数を異ならせる方法（例えば、一方を４
極対、他方を２極対とする。）や、永久磁石量を異なら
せる方法（例えば、一方を50[mWb]、他方を25[mWb]とす
る。）がある（第３、第４の発明）。極数を変えれば永
久磁石量が同じでも速度−トルク特性を変えることがで
き、また、永久磁石量を変えれば極数が同じでも速度−
トルク特性を変えることができる。

【００２２】また、速度−トルク特性以外の特性として
は効率特性、力率特性を挙げることができ、回転電機の
これらの特性を異ならせるようにしてもよい（第５、第
６の発明）。例えば、異なる効率特性をもたせる場合、
一方の最大効率点を20[Nm]、5000[rpm]、他方の最大効
率点を10[Nm]、10000[rpm]に設定しておき、より最大効
率点に近い方の回転電機を使用するようにすれば車両全
体としての効率を高めることができる。なお、力率は磁
石量とインダクタンスとで決まるので、例えば一方の磁
石量を他方より大きくすることで特性に差を持たせるこ
とができる。

【００２３】なお、上記複数の回転電機は別々に車両に
設けてもよいが、多重回転電機（例えば、インナーロー
タ、ステータ、アウターロータからなる同軸三層構造の
回転電機）として一体的に車両に設けることもできる
(第７の発明）。これにより、上記回転電機を小型化で
きるという効果と相俟ってハイブリッド車両の駆動シス
テムをさらに小型化することができる。

【００２４】また、第８の発明によれば、ハイブリッド
車両用回転電機として容量の異なる少なくとも２つの回
転電機を物理的に切り換えて使用することができる。こ
れにより、例えば、駆動用に大容量、発電用に小容量の
回転電機を用いていたときでも、特にバッテリ残容量が
少ないときは両者を切り換えれば発電容量を上げること
ができ、バッテリの充電時間を短縮することができる
（第１０の発明）。なお、回転電機の容量を異ならせる
には、例えば、回転電機のロータ及びステータの径方向
長さあるいは軸方向長さを異なるようにすればよい（第
９の発明）。

【００２５】さらに、第１１の発明によれば、少なくと
も２つの回転電機の運転可能領域が重複する場合にはよ
り効率が高いほうの回転電機が選択されるので、車両全
体の効率（燃費）を向上、特に、軽負荷時の回転電機効
率を向上させることができる。

【００２６】なお、上記切換機構は、エンジンを第１の
回転電機あるいは第２の回転電機に機械的に接続する第
１の接続切換手段（例えば、ドグクラッチ）と、前記駆
動軸を第１の回転電機あるいは第２の回転電機に機械的
に接続する第２の接続切換手段（例えば、ドグクラッ
チ）とで構成することができる（第１２の発明、後述す
る第１の実施形態）。

【００２７】また、切換機構は、エンジンと第１の回転
電機とを機械的に接続あるいは非接続とする第１の接続
切換手段と、エンジンと第２の回転電機とを機械的に接
続あるいは非接続とする第２の接続切換手段と、駆動軸
と第１の回転電機とを機械的に接続あるいは非接続とす
る第３の接続切換手段と、駆動軸と第２の回転電機とを
機械的に接続あるいは非接続とする第４の接続切換手段
とで構成することもできる（第１３の発明、後述する第
２の実施形態）。第１から第４の接続切換手段は例えば
摩擦クラッチで構成することができる。切換機構をこの
ように構成することにより、より多彩な接続状態を実現
することができる。

【００２８】さらに、切換機構は、第１の回転電機をエ
ンジンあるいは前記駆動軸に選択的に接続する第１の接
続切換手段と、第２の回転電機をエンジンあるいは駆動
軸に選択的に接続する第２の接続切換手段とで構成する
こともできる（第１４の発明、後述する第３の実施形
態）。第１、第２の接続切換手段は、例えばそれぞれ摩
擦クラッチの組み合わせで構成することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき本発明の
実施形態を説明する。

【００３０】図１は、本発明に係るハイブリッド車両の
概略構成を示したものであり、図中１は第１の回転電
機、２は第２の回転電機、３はエンジン、４は駆動軸、
５は駆動軸４に接続される駆動輪、１０、２０は回転電
機１、２とエンジン３あるいは駆動軸４との機械的な接
続関係を切り換えるための切換機構である。ここでいう
「機械的な接続」とは回転電機、エンジン等の要素が電
気的な接続ではなくギヤ、シャフト等を介して機械的、
物理的に接続されることを意味する。この他、車両には
各回転電機を制御するためのインバータ、回転電機１、
２における過不足電力を補償するバッテリ等が設けられ
ている（図示せず）。

【００３１】回転電機１と回転電機２は異なる速度−ト
ルク特性、最大効率点（例えば、回転電機１の最大効率
点が20[Nm]、5000[rpm]、回転電機２の回転電機の最大
効率点が10[Nm]、10000[rpm]）を有している。これら回
転電機１、２は切換機構１０、２０によりエンジン３、
駆動軸４のいずれか一方、あるいは両方に接続され、発
電機あるいは電動機として機能する。回転電機１、２
は、エンジン３に接続された場合は主に発電用として用
いられ、駆動軸４に接続された場合は主に車両駆動用と
して用いられ、エンジン３及び駆動軸４に接続された場
合は主にエンジン３による車両駆動の補助（アシスト
用）として用いられる。

【００３２】図２は、回転電機１と回転電機２の極数、
容量の組み合わせ例を示したものである。このような組
合せとすることで回転電機１、２の速度−トルク特性を
異ならせることができる。

【００３３】例えば、図２のC-1に示すように、第１の
回転電機１の極数を８極、容量を３０ｋＷとし、第２の
回転電機２の極数を４極、容量を３０ｋＷとした場合、
それらの速度−トルク特性は図３に示すようになり、第
１の回転電機１は低速高トルク型、第２の回転電機２は
高速低トルク型となる。

【００３４】回転電機１、２の特性をこのように異なる
特性とし、運転条件に応じてこれらを物理的に切り換え
て発電用あるいは車両駆動用として使用することによ
り、各回転電機を効率的に用いることができる。例え
ば、発進時を含む低回転域で走行中は低速高トルク型の
第１の回転電機１を駆動軸４に接続して駆動用として用
い、高回転域に移行するに従って高速低トルク型の第２
の回転電機２を駆動軸４に接続して駆動用として用いる
ようにすれば、各回転電機がカバーしなければならない
運転領域が従来の１つの回転電機で全ての運転領域をカ
バーする場合と比べて狭くなって回転電機の小型化を実
現でき、各回転電機を制御するインバータの小型も実現
できる。また、各回転電機がカバーする運転領域が狭く
なることから回転電機をより高効率点に近い運転点で運
転させることができる。

【００３５】なお、両回転電機の運転可能領域の重なる
領域（図３中の斜線領域）ではいずれの回転電機を用い
ることもできるが、運転可能領域が重なる領域ではいず
れの回転電機を用いた方がより効率が良いかを効率マッ
プを参照する等により判断し、より効率のより高いほう
を選択して用いるようにすればよい。これによって、車
両全体として燃費を向上させることができ、特に、軽負
荷時における効率を向上させることができる。

【００３６】また、C-2に示すように、回転電機１の極
数を８極、容量を２０ｋＷ、回転電機２の極数を８極、
容量を４０ｋＷとした場合、それらの速度−トルク特性
は図４に示すようになる。

【００３７】このように、２つの回転電機１、２の一方
を大容量型、他方を小容量型とすることにより、例え
ば、小容量の回転電機１を発電用、大容量の回転電機２
を駆動用として用いていた場合にバッテリ残存容量が少
なくなってきた場合には、小容量の回転電機１を駆動軸
４に接続して駆動用、大容量の発電機２をエンジン１に
接続して発電用として用いることにより発電容量を上げ
てバッテリの充電を優先し、バッテリの充電時間を短縮
することができる。

【００３８】また、C-3、C-4に示すように第１の回転電
機１、第２の回転電機２の極数、容量を設定することも
でき、その場合の各回転電機の速度−トルク特性は図
５、図６に示すようになる。

【００３９】なお、ここでは極数を変えることで速度−
トルク特性を回転電機１と回転電機２とで異ならせてい
るが、回転電機１、２が永久磁石式の回転電機である場
合には、例えば、一方の永久磁石量を他方より多くする
（例えば、一方を50[mWb]、他方を25[mWb]とする）こと
により速度−トルク特性を異ならせるようにしてもよ
い。

【００４０】また、回転電機１と回転電機２とで力率特
性を変えるるようにしてもよい。この場合、力率特性
は、磁石量とインダクタンスとで決まるので、特性を異
ならせるには、例えば、一方の磁石量を他方より大きく
するようにする。

【００４１】また、容量を回転電機１と回転電機２とで
異ならせるには、例えば、回転電機のロータ及びステー
タの径方向長さ(直径）Ｄを異ならせる、あるいは、ロ
ータ及びステータの軸方向長さ（積厚）Ｌを異ならせる
ことにより両回転電機の容量を異ならせることができ
る。

【００４２】次に、回転電機１、２と、エンジン３、駆
動軸４との機械的な接続関係を切り換える機構の具体的
な構成について説明する。

【００４３】図１に示されるように、切換機構１０は、
カップリングスリーブ１１と、クラッチギヤ１２ないし
１４とからなるドグクラッチで構成される。カップリン
グスリーブ１１を図中左右方向に変位させると、クラッ
チギヤ１２と１３、あるいはクラッチギヤ１３と１４と
がカップリングスリーブ１１を介して接続され、回転電
機１とエンジン３とが機械的に接続される状態（図中実
線で示す状態Ａ₁）と、回転電機２とエンジン３とが機
械的に接続される状態（図中点線で示す状態Ａ ₂）とが
切り換えられる。

【００４４】同様に、切換機構２０もカップリングスリ
ーブ２１と、クラッチギヤ２２ないし２４とからなるド
グクラッチで構成され、カップリングスリーブ２１を図
中左右方向に変位させると回転電機１と駆動軸４とが機
械的に接続される状態（図中実線で示す状態Ｂ₁）と、
回転電機２と駆動軸４とが機械的に接続される状態（図
中点線で示す状態Ｂ₂）とが切り換えられる。

【００４５】図７は切換機構１０、２０を操作すること
により実現される接続状態を示したものである。これに
示されるように、このハイブリッド車両では切換機構１
０、２０を操作することによって４つの接続状態を切り
換えることができる。

【００４６】具体的には、カップリングスリーブ１１、
２１がそれぞれ図１に示した位置Ａ ₁、Ｂ₂にある状態I-
1では、エンジン３の出力がエンジン出力軸３ａ、クラ
ッチギヤ１４、カップリングスリーブ１１、クラッチギ
ヤ１２、回転電機１の回転軸１ａを介して回転電機１に
伝達され、回転電機２の出力が回転軸２ａ、ギヤ３１、
３５、クラッチギヤ３４、カップリングスリーブ２１、
クラッチギヤ２３、中間軸３６、減速用ギヤ３７、３８
を介して駆動軸４に伝達される。これにより、エンジン
１の出力を回転電機１で電力に変換し、この電力を回転
電機２に供給して駆動軸４を駆動する駆動方式（シリー
ズ１）が実現される。

【００４７】また、カップリングスリーブ１１、２１が
それぞれ図１に示した位置Ａ₂、Ｂ₁にある状態I-2で
は、エンジン３の出力がエンジン出力軸３ａ、クラッチ
ギヤ１３、カップリングスリーブ１１、クラッチギヤ１
４、回転電機２の回転軸２ａを介して回転電機２に伝達
され、回転電機１の出力が回転軸１ａ、ギヤ３３、３
４、クラッチギヤ２２、カップリングスリーブ２０、ク
ラッチギヤ２３、中間軸３６、減速用ギヤ３７、３８を
介して駆動軸４に伝達される。これにより、エンジン１
の出力を回転電機２で電力に変換し、この電力を回転電
機１に供給して駆動軸４を駆動するという駆動方式（シ
リーズ２）が実現される。

【００４８】また、カップリングスリーブ１１、２１が
それぞれ図１に示した位置Ａ₁、Ｂ₁にある状態I-3で
は、エンジン３の出力がエンジン出力軸３ａ、クラッチ
ギヤ１３、カップリングスリーブ１１、クラッチギヤ１
２、回転電機１の回転軸１ａ、ギヤ３３、３４、クラッ
チギヤ２２、カップリングスリーブ２１、クラッチギヤ
２３、中間軸３６、減速用ギヤ３７、３８を介して駆動
軸４に伝達される。回転電機１の出力もその回転軸１ａ
からエンジン出力と同一の経路を介して駆動軸４に伝達
される。回転電機２はエンジン３、駆動軸４いずれとも
接続されない。これにより、エンジン１で駆動軸４を直
接駆動するとともに回転電機１を電動機として機能させ
てエンジン１による駆動をアシストする駆動方式（パラ
レル１）が実現される。

【００４９】また、カップリングスリーブ１１、２１が
それぞれ図１に示した位置Ａ₂、Ｂ₂にある状態I-4で
は、エンジン１の出力が、エンジン出力軸３ａ、クラッ
チギヤ１３、カップリングスリーブ１１、クラッチギヤ
１４、回転電機２の回転軸２ａ、ギヤ３１、３５、クラ
ッチギヤ２４、カップリングスリーブ２１、クラッチギ
ヤ２３、中間軸３６、減速用ギヤ３７、３８を介して駆
動軸４に伝達される。回転電機２の出力もその回転軸２
ａからエンジン出力と同一の経路を介して駆動軸４に伝
達される。回転電機１はエンジン３、駆動軸４のいずれ
とも接続されない。これにより、エンジン１で駆動軸４
を直接駆動するとともに回転電機２を電動機として機能
させてエンジン１による駆動をアシストする駆動方式
（パラレル２）が実現される。

【００５０】したがって、本発明に係るハイブリッド車
両はこのような回転電機とエンジンあるいは駆動軸との
接続関係を物理的に切り換える切換機構を備えたことに
より、特性、容量の異なる回転電機１、２の中からその
ときの運転条件に最も適したもの、より効率の良いもの
を適宜選択して使用することができ、車両の走行性能を
犠牲にすることなく回転電機、さらにはインバータの小
型を図ることができる。

【００５１】続いて本発明の第２の実施形態について説
明する。

【００５２】図８は第２の実施形態に係るハイブリッド
車両の概略構成を示したものである。

【００５３】このハイブリッド車両も第１の実施形態同
様に特性、容量の異なる回転電機１、回転電機２を備
え、運転条件に応じて回転電機１、２とエンジン３、駆
動軸４との機械的な接続関係を適宜切り換えて走行する
が、その切換を行う機構が第１の実施形態と異なる。

【００５４】すなわち、このハイブリッド車両は、第１
の実施形態における切換機構１０、２０の代わりに摩擦
クラッチで構成される切換機構４０、４５を備えてお
り、回転電機１、２と、エンジン３、駆動軸４との接続
関係の切換は切換機構４０、４５により実現される。

【００５５】切換機構４０は２つの摩擦クラッチ４１、
４２で構成され、摩擦クラッチ４１を締結すると回転電
機１とエンジン３とが機械的に接続され、摩擦クラッチ
４２を締結すると回転電機２とエンジン３とが機械的に
接続される。同様に、切換機構４５も２つの摩擦クラッ
チ４６、４７で構成され、摩擦クラッチ４６を締結する
と回転電機１と駆動軸４とが機械的に接続され、摩擦ク
ラッチ４７を締結すると回転電機２と駆動軸４とが機械
的に接続される。

【００５６】これら切換機構４０、４５を操作すること
により、すなわち、摩擦クラッチ４１、４２、４６、４
７をそれぞれ締結あるいは解放することにより図９に示
すような接続状態が実現される。

【００５７】具体的には、このハイブリッド車両におい
ては、パラレル型、シリーズ型、ＥＶ型（回転電機によ
る駆動のみの状態）を含む１６種類の接続状態を切り換
えることができ、大きな駆動力が要求される運転領域で
はパラレル型、要求駆動力の変動も少なくエンジン３を
効率のよいところで運転させて燃費を優先させるときに
はシリーズ型、エンジン停止状態から発進するときはＥ
Ｖ型に切り換えるといった切換ができる。

【００５８】また、シリーズ型には、回転電機１を発電
用、回転電機２を車両駆動用として用いるシリーズ１型
（図９の状態II-7）と、回転電機１を車両駆動用、回転
電機２を発電用として用いる第２のシリーズ型（図９の
II-10）とがある。これにより、図３に示したように回
転電機１を低速大トルク型、回転電機２を高速低トルク
型としておけば、低速走行時はシリーズ２型として回転
電機１を車両駆動用として用いて十分な駆動トルクを確
保し、高速走行はシリーズ１型として回転電機２を車両
駆動用として用いて高速走行性能を確保する等、全走行
領域で良好な運転性能を確保することができる。

【００５９】パラレル型、ＥＶ型においても回転電機１
を車両駆動用として用いるパラレル１型（図９のII-1
1、II-14）と、回転電機２を車両駆動用として用いるパ
ラレル２型（図９のII-9、II-15）２つの方式があり、
発進時は低速高トルク型の第１の回転電機１を車両駆動
用として用い、高速走行は高速低トルク型の第２の回転
電機２を車両駆動用として用いるといった切り換えが可
能である。

【００６０】また、回転電機１、２の両方でもって車両
を駆動する状態（図９のII-1、II-3等）を作り出すこと
ができ、高負荷領域では回転電機１、２の両方を車両駆
動用として用いることによってより幅広い運転領域に対
応することができる。

【００６１】さらに、発電のみを行う状態（図９中状態
II-8、II-12、II-13）も作り出すことができ、エンジン
トルクが大きいときは低速高トルク型の第１の回転電機
１を発電用、小さいときは高速低トルク型の第２の回転
電機を発電用として用いることもできる。

【００６２】続いて本発明の第３の実施形態について説
明する。

【００６３】図１０は第２の実施形態に係るハイブリッ
ド車両の概略構成を示したものである。第１の実施形態
と同じ構成要素に対しては同一の引用符号を付して説明
を省略する。

【００６４】図中１００は同軸三層構造の多重回転電機
であり、インナーロータ１０１、ステータ１０２、アウ
ターロータ１０３とで構成され、インナーロータ１０１
とアウターロータ１０３とはそれぞれステータ１０２に
対して相対回転可能になっている。インナーローラ１０
１、アウターロータ１０３はそれぞれ発電機あるいは電
動機として機能し、第１の実施形態における回転電機
１、２に相当し、異なる特性、容量を有している。

【００６５】インナーロータ１０１、アウターロータ１
０３、エンジン３、駆動軸４の接続関係は摩擦クラッチ
５１ないし５４を締結、解放することにより切り換える
ことができ、摩擦クラッチ５１ないし５４が第１の実施
形態における切換機構１０、２０に相当する。摩擦クラ
ッチ５１ないし５４の締結状態とインナーロータ１０
１、アウターロータ１０３、エンジン３、駆動軸４の接
続関係は図１１に示すようになる。

【００６６】例えば、図１１中の状態III-1ではエンジ
ン３の出力が、エンジン出力軸３ａ、回転軸１００ａを
介してアウターロータ１０３に伝達され、インナーロー
タ１０１の出力がギヤ６３、６４、外側中空シャフト７
１、ギヤ６６、６８、ディファ差動歯車機構６８を介し
て駆動軸４に伝達される。

【００６７】また、状態III-2ではエンジン３の出力
が、エンジン出力軸３ａ、ギヤ６１、６７、内側中空シ
ャフト７２、ギヤ６４、６３を介してインナーロータ１
０１に伝達され、アウターロータ１０３の出力が、回転
軸１００ａ、ギヤ６２、６５、６６、６８、差動歯車機
構６８を介して駆動軸４に伝達される。

【００６８】したがって、この実施形態においてもイン
ナーロータ１０１（第１の回転電機）を駆動軸４に接続
するとともにアウターロータ１０３（第２の回転電機）
をエンジン３に接続する状態と、逆にインナーロータ１
０１をエンジン３に接続するとともにアウターロータ１
０３を駆動軸４に接続する状態を切り換えることがで
き、インナーロータ１０１、アウターロータ１０３によ
って実現される２つの回転電機の特性、容量を異ならせ
ておけば、上記既に説明した実施形態同様の切り換え操
作を行うことにより各回転電機を効率的に用いることが
でき、多重回転電機１００、インバータの小型化を実現
することができる。

【００６９】また、この実施形態においては、インナー
ロータ１０１、アウターロータ１０３の両方でもって車
両を駆動あるいは発電する状態も作り出すことができ
（図１１のIII-3、III-4）、より高負荷の運転領域にも
対応することができるとともに、バッテリを急速に充電
する必要が生じた場合にも対応することができる。

【００７０】以上、本発明の実施形態について説明した
が、これらは本発明の適用範囲を限定するものではな
く、本発明は、異なる特性あるいは異なる容量の回転電
機を複数備え、それらとエンジン、駆動軸との機械的な
接続関係を切り換える機構を備えた車両に対して広く適
用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るハイブリッド車両の概略構成図で
ある。

【図２】第１の回転電機と第２の回転電機の極数、容量
の組み合わせ例を示した表である。

【図３】組み合わせC-1における各回転電機の速度−ト
ルク特性を示した図である。

【図４】組み合わせC-2における各回転電機の速度−ト
ルク特性を示した図である。

【図５】組み合わせC-3における各回転電機の速度−ト
ルク特性を示した図である。

【図６】組み合わせC-4における各回転電機の速度−ト
ルク特性を示した図である。

【図７】切換機構を操作することにより実現される接続
状態を示した表である。

【図８】本発明の第２の実施形態を示す。

【図９】第２の実施形態において実現される接続状態を
示した表である。

【図１０】本発明の第３の実施形態を示す。

【図１１】第３の実施形態において実現される接続状態
を示した表である。

【符号の説明】

１第１の回転電機２第２の回転電機３エンジン４駆動軸５駆動輪１０、２０切換機構１１、２１カップリングスリーブ１２−１４クラッチギヤ２２−２４クラッチギヤ４５、４６切換機構４１、４２摩擦クラッチ４６、４７摩擦クラッチ５１−５４摩擦クラッチ１００同軸三層回転電機１０１インナーロータ１０２ステータ１０３アウターロータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＢ６０Ｋ 6/04 ５５１Ｂ６０Ｋ 6/04 ５５１ (56)参考文献特開2001−112112（ＪＰ，Ａ) 特開2000−142138（ＪＰ，Ａ) 特開2001−95186（ＪＰ，Ａ) 特開2000−78704（ＪＰ，Ａ) 特開平10−288028（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 17/04 B60K 6/02 - 6/06 B60L 11/02 - 11/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンと、第１の回転電機と、前記第１の回転電機と異なる特性を有する第２の回転電
機と、駆動輪に接続される駆動軸と、少なくとも、前記第１の回転電機と前記エンジンとを機
械的に接続するとともに前記第２の回転電機と前記エン
ジンとを非接続としつつ、前記第２の回転電機と前記駆
動軸とを機械的に接続するとともに前記第１の回転電機
と前記駆動軸とを非接続とする第１の接続状態と、前記
第１の回転電機と前記駆動軸とを機械的に接続するとと
もに前記第２の回転電機と前記駆動軸とを非接続としつ
つ、前記第２の回転電機と前記エンジンとを機械的に接
続するとともに前記第１の回転電機と前記エンジンとを
非接続とする第２の接続状態とを切り換えることができ
る切換機構と、を備えたことを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】前記第１、第２の回転電機に異なる速度−
トルク特性を持たせたことを特徴とする請求項１に記載
のハイブリッド車両。
【請求項３】前記第１、第２の回転電機の極数を異なら
せることで前記第１、第２の回転電機に異なる速度−ト
ルク特性を持たせたことを特徴とする請求項２に記載の
ハイブリッド車両。
【請求項４】前記第１、第２の回転電機の永久磁石量を
異ならせることで前記第１、第２の回転電機に異なる速
度−トルク特性を持たせたことを特徴とする請求項２に
記載のハイブリッド車両。
【請求項５】前記第１、第２の回転電機に異なる効率特
性を持たせたことを特徴とする請求項１に記載のハイブ
リッド車両。
【請求項６】前記第１、第２の回転電機に異なる力率特
性を持たせたことを特徴とする請求項１に記載のハイブ
リッド車両。
【請求項７】前記第１、第２の回転電機を同軸多重回転
電機で構成したことを特徴とする請求項１に記載のハイ
ブリッド車両。
【請求項８】前記第１、第２の回転電機に異なる容量を
持たせたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッ
ド車両。
【請求項９】回転電機のロータ及びステータの径方向長
さあるいは軸方向長さを異ならせることで前記第１、第
２の回転電機に異なる容量を持たせたことを特徴とする
請求項８に記載のハイブリッド車両。
【請求項１０】前記切換機構は、バッテリの残存容量が
少ないときは前記第１、第２の回転電機のうち容量の大
きい方を前記エンジンに接続することを特徴とする請求
項８に記載のハイブリッド車両。
【請求項１１】前記切換機構は、前記第１及び第２の回
転電機の運転可能領域が重複する場合は、より効率の良
いほうの回転電機が前記駆動軸に接続されるように接続
状態を切り換えることを特徴とする請求項１に記載のハ
イブリッド車両。
【請求項１２】前記切換機構を、前記エンジンを前記第１の回転電機あるいは第２の回転
電機に機械的に接続する第１の接続切換手段と、前記駆動軸を前記第１の回転電機あるいは第２の回転電
機に機械的に接続する第２の接続切換手段と、で構成し
たことを特徴とする請求項１から１１までのいずれか一
つに記載のハイブリッド車両。
【請求項１３】前記切換機構を、前記エンジンと前記第１の回転電機とを機械的に接続あ
るいは非接続とする第１の接続切換手段と、前記エンジンと前記第２の回転電機とを機械的に接続あ
るいは非接続とする第２の接続切換手段と、前記駆動軸と前記第１の回転電機とを機械的に接続ある
いは非接続とする第３の接続切換手段と、前記駆動軸と前記第２の回転電機とを機械的に接続ある
いは非接続とする第４の接続切換手段と、で構成したこ
とを特徴とする請求項１から１１までのいずれか一つに
記載のハイブリッド車両。
【請求項１４】前記切換機構を、前記第１の回転電機を前記エンジンあるいは前記駆動軸
に機械的に接続する第１の接続切換手段と、前記第２の回転電機を前記エンジンあるいは駆動軸に機
械的に接続する第２の接続切換手段と、で構成したこと
を特徴とする請求項１から１１までのいずれか一つに記
載のハイブリッド車両。