JP3509587B2 - 変速装置及びそれを用いた車両 - Google Patents

変速装置及びそれを用いた車両

Info

Publication number
JP3509587B2
JP3509587B2 JP34136098A JP34136098A JP3509587B2 JP 3509587 B2 JP3509587 B2 JP 3509587B2 JP 34136098 A JP34136098 A JP 34136098A JP 34136098 A JP34136098 A JP 34136098A JP 3509587 B2 JP3509587 B2 JP 3509587B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
vehicle
engine
gear
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP34136098A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH11301291A (ja
Inventor
良三 正木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP34136098A priority Critical patent/JP3509587B2/ja
Publication of JPH11301291A publication Critical patent/JPH11301291A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3509587B2 publication Critical patent/JP3509587B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/20—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power generated by humans or animals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/12—Bikes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/12—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/44—Drive Train control parameters related to combustion engines
    • B60L2240/441—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/44—Drive Train control parameters related to combustion engines
    • B60L2240/443—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/48—Drive Train control parameters related to transmissions
    • B60L2240/486—Operating parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/727—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arrangement Of Transmissions (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はモータと差動機構か
ら構成される変速装置と、それを用いた車両及び自転車
に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの低燃費化を図る駆動システム
として、モータの駆動力を利用するハイブリッド車があ
る。ハイブリッド車はシリーズ方式，パラレル方式な
ど、各種の方法が提案されているが、２つのモータと１
つの遊星歯車を用いたシリーズ−パラレルハイブリッド
方式が提案されている。例えば、特開平7−135701 号に
は、エンジンの駆動力を遊星歯車に入力し、遊星歯車の
出力軸から得られた駆動力により車両を駆動するように
発電機で制御される方式が記載されている。エンジンの
エネルギーの一部は発電機により発電しながら、出力軸
に連結したモータから駆動力をアシストすることで、常
にエンジンを効率の良い高トルク領域で駆動し、かつ、
変速機能を合わせ持たせることができる特徴を持ってい
る。また、特開昭49−112067号，特開昭58−191364号に
も同様の原理が記載されている。ここでは、これらの公
知例を第１の方法と呼ぶ。
【０００３】また、特開昭60−95238 号のように、エン
ジンの駆動力を左右の駆動輪に伝達する間にそれぞれモ
ータにより制御される遊星歯車を備えた方式も提案され
ている。これを第２の方法とする。
【０００４】第３の方法としては、特開昭57−47054 号
に記載された方法がある。複数の遊星歯車をそれぞれモ
ータにより駆動し、それらのいずれかを切り替えて出力
する構成になっているので、動作点に応じて常に最適な
モータ駆動を行うことができる特徴を持っている。
【０００５】さらに、第４の方法として、Alternative
Cars in the 21st Century −A NewPersonal Transport
ation Paradigm−, Robert Q. Riley, Published bySec
ietyof Automotive Engineers, Inc., 400 Commonwealt
h Drive Warrendale, PA15096−0001, U.S.A のP149−P
153 に記載されている無段変速機ＣＶＴと遊星歯車を併
用した変速装置が知られている。この方式は無段変速機
ＣＶＴの変速比を所定の値にすることで、クラッチなし
でエンジンを回転させながら車両を停止することができ
るので、無段変速機ＣＶＴの変速比を制御するだけで、
スムーズに発進できる特徴を持っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、第１の方法は
変速機能を実現するためには、発電機で発電し、モータ
で駆動するため、電気的なエネルギー損失が発生する。
そのため、エンジンは常に効率の良い動作点で駆動でき
るにも関わらず、車両全体としての効率は電気のエネル
ギー損失分低下してしまうという問題点がある。
【０００７】第２の方法は左右の異なる出力軸に対して
それぞれ遊星歯車を用いる方法であり、通常のパラレル
ハイブリッド車の構成を左右輪に拡張したものであるの
で、変速に伴い、電気エネルギーの入出力を伴うので、
上記と同じ課題がある。
【０００８】第３の方法は第１の方法を拡張したもの
で、電気エネルギーの損失に関しては同様の問題点があ
る。
【０００９】第４の方法については、車両を駆動するた
めには、エンジンを常に回転しなければならず、停車時
を含めて、走行距離当たりの燃料消費量を低減すること
に対しては限界がある。
【００１０】上記問題点に鑑み、本発明の第１の目的
は、モータによる無段変速機能を実現し、かつ、電気の
エネルギー損失を最小にして効率の良い変速装置を提供
することである。
【００１１】本発明の第２の目的は、上記変速装置を用
いて、走行距離当たりの燃料消費量をより低減した車両
を提供することにある。
【００１２】
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、駆動
源のエネルギーを複数の差動機構に分配する機構と、前
記複数の差動機構に接続された複数のモータと、該複数
の差動機構の出力エネルギーを合成する機構とを備えた
ことを特徴とする変速装置により達成される。また上記
第１の目的は、モータにより入力軸と出力軸の回転数の
差を制御する複数の差動機構を備え、該複数の差動機構
の入力軸と出力軸をそれぞれ共通の軸とすることを特徴
とする変速装置により達成される。
【００１４】好ましくは、複数の差動機構の入力軸から
出力軸までのギア比を異なる値に設定することでより効
率を向上できるシステムを提供できる。
【００１５】上記第２の目的は、車両を駆動する駆動エ
ネルギーを発生するエンジンと、サンギア，プラネタリ
ー及びリングギアから構成される第１及び第２の遊星歯
車と、サンギアをそれぞれ制御する第１及び第２のモー
タとを備え、前記第１及び第２の遊星歯車は、いずれも
プラネタリーとリングギアのうち一方が前記エンジンに
より駆動される入力軸に接続され、他方が車体を駆動す
る出力軸に接続されていることを特徴とする車両により
達成される。
【００１６】
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
により説明する。
【００１８】図１はエンジン１のエネルギーを用いて駆
動軸２を介してタイヤ３ａ，３ｂを回転し、車体を駆動
する自動車である。本発明の重要な構成要素である遊星
歯車Ａ４，遊星歯車Ｂ６はそれぞれサンギア４ｓ，６
ｓ，プラネタリー４ｐ，６ｐ，リングギア４ｒ，６ｒか
ら構成されており、サンギア４ｓ，６ｓは電力変換器１
０，１１で制御されたモータＡ８，モータＢ９によりそ
れぞれ駆動される。バッテリー１２はこれらのモータが
必要とするエネルギーを供給したり、モータで発電した
エネルギーを蓄電するために用いられる。また、プラネ
タリー４ｐ，６ｐは同一の入力軸で締結されており、エ
ンジン１の駆動トルクを遊星歯車Ａ４，遊星歯車Ｂ６に
分配する構成となっている。リングギアについては、出
力側にギア比が異なる歯車が配置されている。リングギ
ア４ｒにはギア比が大きい歯車５が、リングギア６ｒに
はギア比が小さい歯車７がそれぞれ設置されている。こ
れらの歯車５，７は共通の出力軸となっており、遊星歯
車Ａ４，遊星歯車Ｂ６から出力された出力トルクτｖ
ａ，τｖｂはここで合成されて、車両駆動トルクτｖと
なる。これによって、車両は運転者が意図した加減速を
得ることができる。また、電力変換器１０，１１によ
り、モータＡ８，モータＢ９のモータトルクτａ，τｂ
やモータ速度ωａ，ωｂを制御することで、サンギア４
ｓ，６ｓを駆動すれば、車両駆動トルクτｖやエンジン
速度ωｅを調整させることが可能である。
【００１９】次に、図１のエンジン１，モータＡ８，モ
ータＢ９の制御を行うための基本的な処理方法について
図２のフローチャートを用いて説明する。図２のステッ
プ１０１において、アクセル踏み込み量Ｘａ，ブレーキ
踏み込み量Ｘｂ，前後進・ニュートラルなどを指示する
切替信号Ｘｃなど、運転者が意図する運転指令を入力す
るとともに、車両速度ωｖ，バッテリー１２の充電状
態，各部の温度など、車両状態も入力する。ステップ１
０２では、これらの値に基づいて、車両の駆動力指令値
τｒを演算する。次に、ステップ１０３は車両駆動力指
令値τｒと車両速度ωｖにより、理想的な運転方法を示
す基準運転モードMref を決定する。
【００２０】例えば、図３に示すように、車両速度ωｖ
が低速のときや後進時には、エンジン１を停止して、モ
ータＡ８，モータＢ９だけで駆動するモータ駆動モード
とする。図３において、斜線で示されたモータ駆動モー
ド以外の領域はエンジン１を始動して、エンジン１の駆
動力を用いる１速モード，２速モード，ＣＶＴモードか
ら構成されている。１速モードは車両速度ωｖが低速
で、かつ、駆動力が必要な場合で、変速状態をローギア
相当に制御するための領域である。車両速度ωｖが中速
以上で、かつ、低トルク領域の場合には、エンジン効率
を向上できる２速モードと設定している。また、ＣＶＴ
モードは中速以上の車両速度ωｖで、かつ、高トルクが
必要な場合に設定するもので、モータの駆動トルクを加
算して高トルクの駆動力を得ることを主旨としている。
なお、駆動力指令値τｒが負の場合にはできるだけモー
タＡ８，モータＢ９を発電機として用いて回生エネルギ
ーをバッテリー１２に蓄電するために、ＣＶＴモードに
より制御される。
【００２１】ところで、図３の運転モードは固定されて
いるものではなく、バッテリー１２の充電状態やバッテ
リー温度などによって、適宜変更することが可能であ
る。また、実際の運転モードＭは現在までの運転モード
と上記方法により求められた基準運転モードMrefをもと
に決定される。例えば、モータ駆動モードで運転してい
た状態で、基準運転モードMrefが１速モードになった場
合でも、エンジン１を急に駆動することはできないの
で、エンジン１を始動する処理を行わなければならな
い。また、エンジン１の起動停止を必要以上に繰り返す
ことは逆に燃料消費量を増大させることになってしまう
ので、エンジン１が起動した場合や停止した場合には所
定時間は変更した運転モードを維持する処理を行う。こ
のようなことを考慮した演算がステップ１０３で行わ
れ、現在までの運転モードと基準運転モードMrefから運
転モードＭが決定される。
【００２２】ステップ１０４では、運転モードＭが図３
に示した通常モードか、運転モードを変更するための移
行モードかを判断する。その判断をもとにステップ１０
５の通常モード処理、または、ステップ１０６の移行モ
ード処理が行われる。
【００２３】図４に運転モードＭの状態遷移を表す状態
遷移図の一例を示す。通常モードはモータ駆動モード，
１速モード，２速モード，ＣＶＴモードであり、移行モ
ードはエンジン始動モード，締結装置Ｂ解除モードから
なる。キーオフモードはキーがオフされているときの状
態で、キーがオンすると、車両起動モードとなって各種
の制御装置が制御可能な状態に立ち上がる。すべての起
動処理が行われると、モータ駆動モードとなって、運転
者がアクセルを操作することによりモータＡ８，モータ
Ｂ９が回転し、車両を駆動することができる。車両速度
ωｖが中速以上になった場合や大きい駆動トルクが必要
になった場合には、１速モード，２速モード、または、
ＣＶＴモードにする必要が発生する。そのときには、エ
ンジンを始動するためのエンジン始動モードという移行
モードを介して、エンジンで駆動する所定の通常モード
に変更される。１速モード，２速モード，ＣＶＴモード
の間では、本来移行モードを介することなく、モード変
更を行うことができるが、後述する締結手法を採用する
本実施形態の場合には、２速モードから他のモードに変
更する際には、締結装置Ｂ解除モードという移行モード
の処理を行った後、他のモードに変更する方法を採用し
ている。なお、何らかのフェイルが生じた場合には、そ
れに対応したフェイルモードに移行し、適切な処理が行
われる。さらに、キーがオフした場合には、安全な停止
処理が行われた後、キーオフモードで制御を停止するよ
うになっている。
【００２４】次に、図２で示した通常モードの処理方法
について、その詳細を図５を用いて説明する。ここで、
説明を容易にするために、図１のシステム構成において
成り立つ数１から数１０までの等式を下記に示す。
【００２５】
【数１】ωｅ＝ｋｐωａ＋ｋａωｖ
【００２６】
【数２】ωｅ＝ｋｐωｂ＋ｋｂωｖ
【００２７】
【数３】τｅ＝τｅａ＋τｅｂ
【００２８】
【数４】τｖ＝τｖａ＋τｖｂ
【００２９】
【数５】τｅａ＝τａ／ｋｐ＝τｖａ／ｋａ
【００３０】
【数６】τｅｂ＝τｂ／ｋｐ＝τｖｂ／ｋｂ
【００３１】
【数７】Ｐｅ＝Ｐｅａ＋Ｐｅｂ
【００３２】
【数８】Ｐｖ＝Ｐｖａ＋Ｐｖｂ
【００３３】
【数９】Ｐｅａ＝Ｐａ＋Ｐｖａ
【００３４】
【数１０】Ｐｅｂ＝Ｐｂ＋Ｐｖｂ ただし、ωｅ，ωｖ，ωａ，ωｂはエンジン速度，車両
速度，モータＡ速度，モータＢ速度を、τｅ，τｅａ，
τｅｂ，τａ，τｂ，τｖ，τｖａ，τｖｂはエンジン
トルク，遊星歯車Ａ分担エンジントルク，遊星歯車Ｂ分
担エンジントルク，モータＡトルク，モータＢトルク，
車両トルク，遊星歯車Ａ分担車両トルク，遊星歯車Ｂ分
担車両トルクをそれぞれ表す。また、Ｐｅ，Ｐｅａ，Ｐ
ｅｂ，Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｖ，Ｐｖａ，Ｐｖｂはそれぞれエ
ンジンパワー，遊星歯車Ａ入力パワー，遊星歯車Ｂ入力
パワー，モータＡパワー，モータＢパワー，車両駆動パ
ワー，遊星歯車Ａ出力パワー，遊星歯車Ｂ出力パワーを
表す。さらに、ギア比の関係を示す定数ｋａとｋｂの関
係は次式のとおりとする。
【００３５】
【数１１】ｋａ＞ｋｂ つまり、遊星歯車Ａの入力と出力のギア比は遊星歯車Ｂ
のそれよりも大きくなるように構成しておく。
【００３６】通常モードは上述したように４つの動作モ
ードがあり、図５のステップ１１１で動作モードＭを判
断する。
【００３７】モータ駆動モードの場合には、ステップ１
１２からステップ１１４までの処理を行う。ステップ１
１２では、数２に従い、車両速度ωｖを基にモータＢ速
度ωｂを制御してエンジン速度ωｅが０となるように、
速度制御を行う。次のステップ１１３では、モータＡの
トルクτａを制御することにより、車両駆動トルクτｖ
を制御する。このとき、数３において、τｅ＝０となる
ように制御されながら、数４から数６までの式により車
両駆動トルクτｖが決定される。
【００３８】通常、τｖ＞０とするためには、数１１の
関係から、モータＡが力行状態，モータＢが発電状態で
車両が駆動されることになる。当然のことながら、エン
ジン制御は停止し続けるようにステップ１１４で処理が
行われる。
【００３９】１速モードでは、ステップ１１５でモータ
Ａ速度ωａを０とする速度制御を行うとともに、ステッ
プ１１６でモータＢの制御を停止する処理を行う。これ
により、モータＡは電気的にロック状態に、モータＢを
フリーラン状態にすることができる。この処理により、
入力と出力のギア比が大きい遊星歯車Ａ４がサンギア４
ｓを固定した状態で、エンジン１により駆動されること
になる。つまり、通常のマニュアル変速機をローギアに
設定したことと等価になるため、エンジントルクτｅを
増大させられる。従って、ステップ１１７においてエン
ジン制御を行うことにより、必要な車両駆動トルクを制
御することができる。しかも、モータＡ８，モータＢ９
ともにエネルギーの入出力を行わないので、電気的エネ
ルギー損失を最小にすることができる特徴を持ってい
る。
【００４０】ＣＶＴモードでは、ステップ１１８でモー
タＡトルクτａを制御し、ステップ１１９でモータＢ速
度ωｂを制御するとともに、ステップ１２０でエンジン
制御によりエンジン１のパワーを制御することで無段変
速機能を実現することができる。この詳細の説明につい
ては、図７から図９により後述する。
【００４１】２速モードについては、ステップ１２１か
らステップ１２６までの処理を行う。まず、ステップ１
２１において、モータＢ速度ωｂが０になったかを判断
し、モータＢが停止状態でない場合には、ステップ１２
２でモータＢ速度ωｂを０にする速度制御を行う。モー
タＡについては、ステップ１２３で制御を停止し、フリ
ーラン状態にする。この制御により、１速モードと反対
に入力と出力のギア比が小さい遊星歯車Ｂ６のサンギア
６ｓが固定されることになるので、通常のマニュアル変
速機のハイギアに切り替えたことと等価になる。この状
態で、ステップ１２４でエンジン制御を行えば、エンジ
ン１は常に高トルク領域で駆動することになるので、エ
ンジン１の高効率運転が可能になる。そのとき、１速モ
ードと同様に、モータＡ８，モータＢ９ともに、エネル
ギーの入出力を行わないので、電気的エネルギーの損失
も最小にすることが可能である。
【００４２】なお、ステップ１２１において、モータＢ
速度ωｂが０であると判断された場合には、ステップ１
２５にジャンプして、締結装置Ｂ１３をオンし、サンギ
ア６ｓを機械的にロック状態にする。次に、ステップ１
２６でモータＡ８，モータＢ９ともに制御を停止した
後、ステップ１２４のエンジン制御を行う。このように
すると、モータＢ９の電流で電気的にロック状態にした
場合に流れる電流により発生する損失を０とすることが
できるので、さらに、車両の低燃費化を図れる特徴が得
られる。エンジン１で駆動する場合、加速時を除いて、
長時間、２速モードで駆動されることになるので、２速
モードで電気的なエネルギーの損失を防止できることが
低燃費化に大きく貢献することになる。
【００４３】次に、図６を用いて、通常モードの間を移
行するための移行モードについて説明する。
【００４４】移行モードには、エンジン始動モードと締
結装置Ｂ解除モードがあるので、ステップ１３１でいず
れのモードかを判断し、エンジン始動モードの場合に
は、ステップ１３２からステップ１３５までの処理を、
締結装置Ｂ解除モードの場合には、ステップ１３６から
ステップ１３９までの処理をそれぞれ行う。
【００４５】エンジン始動モードの場合には、通常モー
ドのモータ駆動モードからの移行処理であり、はじめ
に、ステップ１３２でモータＡ８とモータＢ９の速度制
御をそれぞれ行う。数１，数２から
【００４６】
【数１２】 ωｖ＝ｋｐ（ωａ−ωｂ）／（ｋａ−ｋｂ）
【００４７】
【数１３】 ωｅ＝ｋｐ（ｋａωｂ−ｋｂωａ）／（ｋａ−ｋｂ） という等式が得られるので、この式で車両速度ωｖを現
在の値で一定にする制御を行いながら、エンジン１を徐
々に加速するように、数１２，数１３に従って制御す
る。これにより、エンジン始動に伴う車両トルクの変動
を発生することなく、エンジン速度ωｅを所定のエンジ
ン始動速度まで上昇させることができる。数１２，数１
３からわかるように、この制御は車両速度ωｖの大きさ
に関係なく、停止状態でも、走行状態でも、エンジン１
を始動できることを意味している。このように、本実施
形態はクラッチレスであるにも関わらず、エンジン始動
に伴うショックを防止しながらいつでもエンジンを始
動，停止することができる。次に、ステップ１３３で
は、エンジン１が所定の始動速度に達したか、否かを判
断し、始動速度に達しない場合には、ステップ１３５で
エンジン制御を停止状態のままとしている。始動するの
に十分な始動速度に達した場合には、ステップ１３４で
エンジン制御を開始し、エンジン１を駆動制御する通常
モードに移行を完了する。
【００４８】締結装置Ｂ解除モードを行う場合とは、図
４の状態遷移図に示すように、２速モードから他のモー
ドに変更するときであり、はじめにステップ１３６で締
結装置Ｂをオフする。これにより、サンギア６ｓは機械
的なロック状態から開放される。次のステップ１３７に
おいて、モータＢ速度ωｂを０とする速度制御を行う。
これにより、締結装置Ｂをオフしたことによる車両駆動
トルクτｖの変動を防止することができる。ステップ１
３８では、モータＡの制御は停止状態のままにしておく
処理を行う。さらに、ステップ１３９でエンジン制御に
より車両の駆動トルクτｖを制御する。つまり、締結装
置Ｂは開放しながら、２速モードと同じ制御を行うこと
により、モード変更に伴うショックを防止することがで
きる。
【００４９】なお、移行モードを介しないで直接通常モ
ード間の変更を行う場合には、モータ制御の方法を変更
することもあるので、モード変更した場合には、制御の
初期値の設定を前モードの場合とあわせる方法を採用す
ることにより、モード変更に伴うトルク変動を防止する
ことができる。
【００５０】さて、先に説明したＣＶＴモードに関し
て、図１のシステム構成でなぜ無段変速機能を実現でき
るかについてわかりづらいので、図７，図８を用いてエ
ネルギーの流れを詳細に説明していく。これらの図面で
は、ｋａ＝２，ｋｂ＝０.５ とした場合の特性を示して
いる。従って、１速モード，２速モードでは、ギア比は
それぞれ２，０.５ となり、その中間領域において変速
比を任意に得るＣＶＴモードの動作を説明する。
【００５１】図７は変速比が０.５から１.０の間の場合
の動作を示したトルク−速度特性図である。図７（ａ）
に示すように、エンジンの動作点×に対して、駆動した
い車両の動作点○が低速、高トルク方向（図面で左上方
向）にある場合、遊星歯車Ａ４，遊星歯車Ｂ６にはそれ
ぞれ遊星歯車Ａ入力パワーＰｅａ、遊星歯車Ｂ入力パワ
ーＰｅｂがエンジンパワーＰｅを分配して入力される。
遊星歯車Ａ４，遊星歯車Ｂ６の入力軸の速度は同じであ
り、エンジントルクτｅを遊星歯車Ａ分担エンジントル
クτｅａ，遊星歯車Ｂ分担エンジントルクτｅｂに分割
することで、それぞれのパワーが決定される。なお、こ
の分担の割合については、すべてのエネルギー収支の関
係で決まるので、一方のモータの制御だけで決定される
ものではない。図７（ｂ）に示す遊星歯車Ａの入力側の
動作点□では、エンジンから入力された遊星歯車Ａ入力
パワーＰｅａにモータＡ８でサンギア４ｓを駆動するこ
とにより入力されるモータＡパワーＰａを加算すること
で決定される。遊星歯車は増速，減速することでエネル
ギーの入出力を行うことになるので、横軸の速度方向に
エネルギーが追加されることになる。図７（ｃ）につい
ては、遊星歯車Ａ４の出力側でギア比ｋａ＝２により減
速されるので、車両速度ωｖがｋａωｖに対して１／２
倍に、遊星歯車Ａ分担車両トルクτｖａが遊星歯車Ａ分
担エンジントルクτｅａに対して２倍になっている。つ
まり、動作点□から動作点△に動作点が変わることを示
している。
【００５２】同様に、図７（ｄ）は遊星歯車Ｂの入力側
の動作点□のエネルギーの流れを示したものである。遊
星歯車Ｂ入力パワーＰｅｂに対して、モータＢ９はサン
ギア６ｓにより出力側の速度を下げる方向に動作するた
め、発電状態となる。従って、モータＢパワーＰｂによ
り動作点□が図７（ｄ）の位置になる。遊星歯車Ｂ６の
出力側ではギア比ｋｂ＝０.５ により増速されることに
なるので、図７(ｅ)の動作点□と動作点△で示すよう
に、車両速度ωｖは２倍に増速、遊星歯車Ｂ分担車両ト
ルクτｖｂは半減する。遊星歯車Ａ分担車両トルクτｖ
ａと遊星歯車Ｂ分担車両トルクτｖｂを合計したトルク
が車両トルクτｖであり、図７（ａ）の動作点○の位置
で動作することになる。以上のような動作原理により、
エンジン１の動作点を低速で、かつ、高トルク領域に変
速することができる。各モータのパワーを制御すれば、
エンジン１の動作点を一定にしながら車両の動作点を任
意に制御することが可能であることがわかる。また、モ
ータＡで駆動するパワーＰａとモータＢで発電するパワ
ーＰｂの絶対値を一致させれば、バッテリー１２の充放
電動作を伴わないので、バッテリー容量を小さい値にす
ることができ、車両の重量低減に効果がある。なお、１
速モードとは、図７においてモータＡ速度ωａを０、モ
ータＢトルクτｂを０としたときのモードであり、ＣＶ
Ｔモードの特殊な場合であると考えることもできる。
【００５３】図８は変速比が１から２の間の場合の動作
を示したトルク−速度特性図である。図８（ａ）はエン
ジンの動作点×から駆動したい車両の動作点○に変速す
る場合の動作原理を示したもので、図８（ｂ)，(ｃ）に
示す遊星歯車Ａの入力と出力側の動作点は図７の場合よ
りもさらに高速，低トルク側に移動していることがわか
る。モータＡ８は高速回転しながら、低トルクで駆動す
ることになる。これに対して、図８（ｄ)，(ｅ）に示す
遊星歯車Ｂの入力及び出力側の動作点では、図７よりも
モータＢ速度ωｂが小さく、モータＢトルクτｂが大き
くなっている。２速モードの場合には、モータＡトルク
τａを０に、モータＢ速度ωｂを０にした場合であるの
で、１速モードから２速モードまでモータＡとモータＢ
を制御すれば、連続的に変速する無段変速機能を達成で
きる。以上のことから、通常の低トルク運転ではギア比
を最も小さくした制御をするため、エンジン１を高トル
クで、高効率な動作点で運転できる他、トルクが必要な
場合には、高速にＣＶＴモードに移行できるので、快適
な運転性を得られる特徴がある。
【００５４】図９は車両に搭載したバッテリー１２を有
効に用いてより高出力のハイブリッド車を実現するため
の制御方法を行ったときの動作点の変更を示したもので
ある。図９（ａ）は図７（ａ）のエンジン動作点×をＸ
の点からＹの点に移動したときの特性図である。車両の
動作点○が変化しないようにモータＡ，モータＢを制御
すると、エンジン１で発生したエネルギーが余剰となる
ため、駆動に必要なモータＡのパワーＰａは減少し、モ
ータＢの発電するパワーＰｂの絶対値は増加することに
なる。そのため、バッテリー１２にはエンジン１の高効
率駆動より得られた余剰エネルギーが充電される。
【００５５】図９（ｂ）はバッテリー１２に蓄電された
エネルギーを有効に利用しようとした場合の動作点の変
更例である。図８（ａ）の場合のエンジンの動作点×を
ＵからＶにエンジンの出力を低下させながら移動し、か
つ、車両の動作点○を一定にしたときの状態を示してい
る。このように動作点を設定するためには、モータＡ速
度ωａを増加させてモータＡパワーＰａを増やし、モー
タＢ速度ωｂを減速させることで発電パワーを低減する
ことになる。これにより、相対的にはモータの駆動力で
エンジンの駆動力をアシストすることになる。実際に
は、常にエンジンの燃費が良好な動作点で駆動するよう
にバッテリーの入出力パワーの制御をすることで、低燃
費化を図ることができる。
【００５６】図１０は２つのモータのいずれかが故障し
た場合の処理方法を示したフローチャートである。ステ
ップ１４１では、２つのモータのうち、制御して正常に
駆動可能なモータがあるか、２つのモータともに故障し
ているかを判断し、正常に動作可能なモータがある場合
にはステップ１４２に、ない場合にはステップ１４８の
処理を行う。１つでもモータが正常に制御可能な場合に
は、ステップ１４２において、エンジン１が回転中であ
るか、否かを判断する。エンジン１が回転していないと
きには、ステップ１４２からステップ１４５までの処理
により、エンジン１を始動した後、ステップ１４６から
ステップ１４７の処理によりエンジン１と正常に制御で
きるモータで車両を駆動するための制御を行う。なお、
ステップ１４２でエンジン１が回転していると判断した
場合には、ステップ１４６からの処理を行えばよい。
【００５７】ステップ１４３では、車両の走行状態を車
両速度ωｖから判断し、走行していないときには、ステ
ップ１４４で車両を停止状態のままにしておくために、
タイヤ３ａ，３ｂをロックする操作を行う。この操作
は、締結，開放が可能なブレーキ装置を備えておいて、
制御装置で自動的に制御する方法を採用することもでき
るし、運転者への報知手段を設けておいて、その指示に
従って運転者がブレーキを操作したことを判断する方法
を採用しても良い。次のステップ１４５では、正常に制
御できるモータを用いて、そのモータ速度を増加するこ
とによりエンジン１の始動速度までエンジン速度ωｅを
上昇させる。停車状態の時には、ステップ１４４で車両
をロック状態にしているので、反力で車両が後進するこ
とはない。また、車両が走行中は、車両速度ωｖに応じ
てモータ速度を上昇させることにより、エンジン１を始
動することができる。その際、エンジン１を始動する反
力でわずかに車両に負の駆動トルクが発生することにな
るが、エンジン１に対して、車体の慣性は非常に大きい
ので、運転性を低下させることにはならない。このよう
にして、エンジン速度ωｅが始動速度まで達したとき、
燃料噴射制御，スロットル制御などによりエンジン制御
を行えば、エンジン１を駆動することができる。このよ
うな状態で、ステップ１４６で正常に駆動できるモータ
の速度制御を行うことで、エンジン１のエンジン速度ω
ｅを所定の値に制御することができる。さらに、エンジ
ン制御を行うことにより、車両トルクτｖを制御できる
ので、１つのモータが故障した場合にも、車両を走行す
ることが可能である。なお、バッテリー１２に蓄電され
ているエネルギーにより、モータでアシストできる時間
やパワーが制限されるため、車両速度ωｖなどで制約さ
れた運転方法しかとれない場合もある。
【００５８】ステップ１４１で正常に制御できるモータ
がないと判断された場合には、ステップ１４８からステ
ップ１５１までの処理を行う。まず、ステップ１４８で
は、エンジン１が回転中であるかを確認する。エンジン
１が回転している場合には、ステップ１４９でエンジン
制御を行うとともに、ステップ１５０で締結装置Ｂ13の
オンオフ制御を行い、エンジン１が停止しないように制
御する。車両速度ωｖが中速以上のときのように、エン
ジン１が停止しないような場合には締結装置Ｂ１３はオ
ン状態にしてサンギア６ｓをロックすることが望まし
い。
【００５９】エンジン１が回転していない場合には、駆
動することができないので、ステップ１５１でフェイル
ランプを点灯する処理を行う。以上のような処理を行う
ことで、モータ故障時にも、ある程度車両を駆動するこ
とができるので、信頼性を向上することができる。
【００６０】本実施形態では、できるだけ電気のエネル
ギーの授受を行わないで、エンジン効率の最も良い領域
で常に運転することができるので、大幅な低燃費化を図
ることができる特徴を持っている。また、２つのモータ
を協調して制御することにより、無段変速機と同等の機
能を得ることができるので、変速ショックがない自動車
を提供できるなど、多くの特徴を持っている。
【００６１】図１１は図１とギアなどのシステムの構成
方法が異なるハイブリッド車の他の実施形態である。こ
のシステムでは、バッテリー１２の代わりにコンデンサ
１４を用いている。コンデンサ１４はバッテリー１２に
比べて重量当たりのパワーを大きくできるので、車両に
搭載する蓄電装置の重量を大幅に低減することができ
る。これにより、車重を低減できるので、燃料に対する
走行距離の割合をさらに延長できる。なお、エネルギー
密度はコンデンサのほうが小さいので、コンデンサ１４
のエネルギーの入出力は図１の実施形態よりは少なくな
るように制御する。
【００６２】また、締結装置１７，１８，１９をエンジ
ン１，モータＡ８，車両駆動軸の回転部に備えた点、遊
星歯車Ａ４と遊星歯車Ｂ６とのギア比を変えるための歯
車を図１の歯車５，７から歯車１５，１６に変更した点
も図１の実施形態と異なる。締結装置１７，１８，１９
はそれぞれ次のような役割をする。まず、締結装置１７
はエンジン１の回転を停止するための装置で、エンジン
１で駆動しない場合に、締結装置１７をオンして締結す
る。このような状態で、モータ駆動モードにより制御し
た場合、モータＡ８とモータＢ９はエンジン速度ωｅが
０となるような協調速度制御を行う必要がないので、一
方だけ、あるいは、両方のモータで車両トルクτｖを制
御すればよい。つまり、モータの制御方法が非常に簡単
になるという特徴がある。また、図１の実施形態の場
合、協調制御を行うと、一方のモータが駆動、他方のモ
ータが発電となるため、入出力する電気エネルギーが大
きかったのに対して、本実施形態では、駆動に必要な最
小限の電気エネルギーを用いればよい。そのため、さら
に、損失を低減できる効果がある。
【００６３】なお、締結装置１７はワンウェイクラッチ
を用いても良い。ワンウェイクラッチを用いた場合に
は、エンジン１を停止しているときに、逆方向に回転さ
せるトルクが発生しても、自動的に停止状態を保持でき
るので、締結装置１７を制御する必要がない特徴があ
る。
【００６４】締結装置１８はモータＡ８をロックするた
めのもので、１速モードにおいて、モータＡ速度ωａを
０に制御した後にオンする。その後、モータＡ８の制御
を停止する。これにより、１速モードでも、モータで電
気エネルギーを使用せずにエンジン１を駆動することに
なるので、さらに、低燃費化を図ることができる。
【００６５】締結装置１９は車両をロックするために制
御できるので、図１０のステップ１４３で示した車両ロ
ック処理を制御装置で自動的に行える。そのため、運転
者に負担をかけることなく、モータ故障時のエンジン始
動を行える特徴がある。
【００６６】図１の歯車５，７から歯車１５，１６に変
更すると、機能的には同様の効果が得られるほか、遊星
歯車Ａ４，遊星歯車Ｂ６の出力から駆動軸２までの構成
が簡単になるため、モータＡ８，モータＢ９を含めて変
速装置部分を駆動軸まわりにコンパクトに配置すること
ができる。従って、ハイブリッド車であるにも関わら
ず、エンジンルーム内におけるエンジンの配置を自由に
設定することもできる。以上のように、本実施形態を用
いれば、さらにシステムの高効率化を図ることができる
特徴を持っている。
【００６７】図１と異なる他の実施形態を示すシステム
としては、遊星歯車２０，２１の入力と出力のギア比を
同じに設定するものがある。ギア比を変えることにより
得られる１速モード，２速モードという特徴はないもの
の、本システムでは、パラレルハイブリッド車として、
新たな効果が得られる。つまり、バッテリー１２からの
エネルギーを用いて、エンジン１の駆動力をモータによ
りアシストするときを考える。そのアシストすべき駆動
トルクが小さい場合には、モータＡ８、あるいは、モー
タＢ９の一方だけを駆動することによりモータを効率の
良い動作点で制御することになる。また、アシストすべ
き駆動トルクが１つのモータ容量を超えるような場合に
は、両者のモータを用いることにより、対応することが
できるので、従来のパラレルハイブリッド車の場合より
もコンパクトにシステムを構成することができる。
【００６８】次に、図１２は本発明の変速装置を自転車
に適用した場合の実施形態である。自転車の車体２２に
取り付けられた変速装置２３は運転者がペダル２４ａ，
24ｂを踏むことにより得られる回転駆動力を変速する。
その変速した後の回転駆動力はチェーン３０を介して後
輪のタイヤ２５ｂに伝達されて自転車が前進することに
なる。変速装置２３は薄型のモータ２６，２７と、それ
らによって制御される遊星歯車２８，２９から構成され
ている。遊星歯車２８，２９の入力と出力のギア比は図
１の実施形態と同じように異なる値に設定することによ
り、１速モード，２速モード，ＣＶＴモードを実現する
ことができる。従って、記述していない変速指示装置に
より、運転者が希望する変速比となるようにモータ２
６，２７を制御する。これにより、運転者が最も楽に運
転できるので、快適な運転性を持つ自転車を提供でき
る。また、蓄電装置を搭載することにより、下り坂や平
坦路で徐々に充電したエネルギーを用いて上り坂を最適
な変速比で楽に登坂することができる。
【００６９】また、図１３は図１２とは変速装置の回転
方向を９０度換えたときの他の実施形態である。図１３
が図１２と異なる点は変速装置３１の配置方向が９０度
換わっている点、チェーン３０の代わりにシャフト３７
により駆動力をタイヤ２５ｂに伝達する点である。ペダ
ル２４ａ，２４ｂの回転駆動力は傘歯車を介して、シャ
フト３６に伝達されて、変速装置に入力される。この変
速装置３１はモータ３２，３３、遊星歯車３４，３５か
ら構成されており、他の実施形態を同様に変速動作を行
うことができるが、その回転方向が自転車の進行方向に
対して９０度異なる横方向である。変速した回転駆動力
はシャフト３７によりそのままタイヤ２５ｂまで伝達す
ることができるので、チェーンを用いる必要がない。そ
のため、簡単な構成で伝達効率の良い自転車を構成でき
る。また、図１２に比べて図１３の実施形態ではペダル
間に配置する変速装置の幅を小さくできるので、自転車
への搭載性にも優れている特徴を持っている。従って、
本実施形態によれば、運転者はより軽い力で自転車を踏
みながら走行することができる。なお、この変速装置を
回転軸が垂直方向になるように配置すれば、ジャイロ効
果を持たせることができるため、自転車の姿勢を安定化
させる効果を併せて持たせることができる。
【００７０】以上が、本発明の一実施形態であり、モー
タにより制御される２つの遊星歯車から構成される変速
装置とそれを用いたハイブリッド車，自転車について説
明した。遊星歯車は３つ以上の場合にも適用できるの
で、さらに多段の変速装置を構成することもできる。モ
ータは主に遊星歯車のサンギアを制御する方式を示した
が、他のギアを制御する方式とすることもできる。ま
た、例えば、一方の遊星歯車はサンギアを、他方の遊星
歯車はプラネタリーをそれぞれモータで制御するような
左右が対称とならない構成方法にも適用できる。差動機
構としては、遊星歯車の場合について述べているが、一
般的な差動ギアでも適用できるほか、静粛性を重視する
ためには、ハーモニックギアで実現しても良い。さら
に、自動車だけでなく、船舶，鉄道車両なども本発明を
適用できることはいうまでもない。
【００７１】
【発明の効果】本発明によれば、駆動源のエネルギーを
複数の差動機構に分配する機構と、前記複数の差動機構
に接続された複数のモータと、該複数の差動機構の出力
エネルギーを合成する機構とを備えたことを特徴とする
変速装置、またはモータにより入力軸と出力軸の回転数
の差を制御する複数の差動機構を備え、該複数の差動機
構の入力軸と出力軸をそれぞれ共通の軸とすることを特
徴とする変速装置により、モータによる無段変速機能を
実現し、かつ、電気のエネルギー損失を最小にして効率
の良い変速装置を提供することができる。
【００７２】また本発明によれば、車両を駆動する駆動
エネルギーを発生するエンジンと、サンギア，プラネタ
リー及びリングギアから構成される第１及び第２の遊星
歯車と、サンギアをそれぞれ制御する第１及び第２のモ
ータとを備え、前記第１及び第２の遊星歯車は、いずれ
もプラネタリーとリングギアのうち一方が前記エンジン
により駆動される入力軸に接続され、他方が車体を駆動
する出力軸に接続されることにより、加速時を除いてで
きるだけ電気エネルギーを用いないで、機械的な歯車に
より駆動トルクを伝達する無段変速機能を構成でき、エ
ンジンも常に高効率の動作点で駆動できるので、走行距
離当たりの燃料消費量をより低減した車両を提供するこ
とができる。
【００７３】
【図面の簡単な説明】
【図１】モータによりサンギアを制御する遊星歯車を２
つ用いて、変速機能を実現するハイブリッド車に本発明
を適用したときの一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１のハイブリッド車を駆動する制御方法の概
要を示すフローチャートである。
【図３】駆動状態に対して動作すべき理想モードを決定
する動作点の範囲を示す駆動力−車速特性である。
【図４】図１のハイブリッド車を運転するときの動作モ
ードの遷移方法を示す状態遷移図である。
【図５】図２の通常モード処理の制御方法を示すフロー
チャートである。
【図６】図２の移行モード処理の制御方法を示すフロー
チャートである。
【図７】ＣＶＴモードでギア比を上げて駆動するとき、
エンジン，モータ，遊星歯車についてエネルギーの流
れ，速度，トルクの関係を示すトルク−速度特性の１例
である。
【図８】ＣＶＴモードでギア比を下げて駆動するとき、
エンジン，モータ，遊星歯車についてエネルギーの流
れ，速度，トルクの関係を示すトルク−速度特性の１例
である。
【図９】ＣＶＴモードで駆動しながら、バッテリーに充
電したり、バッテリーのエネルギーでモータ駆動をアシ
ストするための動作点の変更方法を示すトルク−速度特
性図である。
【図１０】モータが故障した場合の処理方法を示すフロ
ーチャートである。
【図１１】歯車の構成方法が図１と異なるハイブリッド
車の一実施形態を示す構成図である。
【図１２】 自転車に本発明を適用した場合の一実施形態
を示す構成図である。
【図１３】 チェーンを用いないで駆動系を構成する自転
車に本発明を適用した場合の一実施形態を示す構成図で
ある。
【符号の説明】
１…エンジン、２…駆動軸、３ａ，３ｂ，２５ａ，２５
ｂ…タイヤ、４，６，２０，２１，２８，２９，３４，
３５…遊星歯車、５，７，１５，１６…歯車、８，９，
２６，２７，３２，３３…モータ、１０，１１…電力変
換器、１２…バッテリー、１３，１７，１８，１９…締
結装置、１４…コンデンサ、２２…自転車車体、２３，
３１…変速装置、２４ａ，２４ｂ…ペダル、３０…チェ
ーン、３６，３７…回転軸。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ６０Ｋ 6/04 ３１０ Ｂ６０Ｋ 6/04 ３１０ ３２０ ３２０ ３６０ ３６０ ４００ ４００ ５５３ ５５３ Ｂ６２Ｍ 23/02 Ｂ６２Ｍ 23/02 Ｎ Ｆ１６Ｈ 3/72 Ｆ１６Ｈ 3/72 Ａ (56)参考文献 特開 平８−266012（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−183356（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−135701（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−53604（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−170881（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−291421（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−79348（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−336810（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−30223（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 F16H 3/72

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】駆動源のエネルギーを複数の差動機構に分
    配する機構と、前記複数の差動機構にそれぞれ接続され
    た複数のモータと、該複数の差動機構の出力エネルギー
    を合成する機構とを有する変速装置。
  2. 【請求項２】モータにより入力軸と出力軸の回転数の差
    を制御する複数の差動機構を備え、該複数の差動機構の
    入力軸と出力軸をそれぞれ共通の軸とする変速装置。
  3. 【請求項３】車両を駆動する駆動エネルギーを発生する
    エンジンと、該エンジンの回転速度を変速して一つの変
    速機出力軸に駆動力を伝達する変速装置とを有し、前記
    変速装置は、少なくとも前記エンジンが発生する駆動力
    を共通の入力としかつ前記変速機出力軸の駆動力を共通
    の出力とする第１及び第２の差動機構と、該第１及び第
    ２の差動機構をそれぞれ制御する第１及び第２のモータ
    とを有する車両。
  4. 【請求項４】車両を駆動する駆動エネルギーを発生する
    エンジンと、サンギア，プラネタリー及びリングギアか
    ら構成される第１及び第２の遊星歯車と、前記第１及び
    第２の遊星歯車のサンギアをそれぞれ制御する第１及び
    第２のモータとを有し、前記第１及び第２の遊星歯車
    は、いずれもプラネタリーとリングギアのうち一方が前
    記エンジンにより駆動される入力軸に接続され、他方が
    車体を駆動する共通の出力軸に接続される車両。
  5. 【請求項５】請求項３または請求項４記載のいずれかに
    おいて、前記第１及び第２のモータを駆動するエネルギ
    ーを蓄電する蓄電手段を有する車両。
  6. 【請求項６】請求項５記載において、前記第１の差動機
    構は、共通の入力軸から出力軸までのギア比が前記第２
    の差動機構のギア比よりも大きい車両。
  7. 【請求項７】請求項５記載において、前記エンジンは、
    前記第１及び第２のモータを前記蓄電手段のエネルギー
    を用いて制御することにより始動される車両。
  8. 【請求項８】請求項６記載において、前記エンジンは、
    前記第１及び第２のモータを制御することにより車両の
    速度を一定に保持しながら始動される車両。
  9. 【請求項９】請求項６記載において、前記車両は、第１
    及び第２のモータにより前記エンジンを停止しながら駆
    動される車両。
  10. 【請求項１０】請求項６記載において、前記エンジンに
    より車両を駆動するとき、前記第１のモータをロック
    し、前記第２のモータをフリーラン状態とする第１の運
    転モードと、前記第１のモータをフリーラン状態とし、
    前記第２のモータをロックする第２の運転モードとを有
    する車両。
  11. 【請求項１１】請求項１０記載において、前記第２のモ
    ータは、機械的に締結される締結手段を有する車両。
  12. 【請求項１２】請求項１０記載において、前記第１及び
    第２のモータは、機械的に締結される締結手段を有する
    車両。
  13. 【請求項１３】請求項１１または請求項１２記載のいず
    れかにおいて、前記締結手段は、前記第１あるいは第２
    の運転モードに移行したとき、前記第１または第２のモ
    ータが電気的にロックされた後、該モータの軸を機械的
    に締結する車両。
  14. 【請求項１４】請求項６記載において、前記エンジンに
    より車両を駆動するとき、前記第１のモータは力行状態
    とされ、前記第２のモータは力行状態または回生状態と
    される車両。
  15. 【請求項１５】請求項６記載において、前記第１のモー
    タは、前記エンジンにより車両を駆動するとき、前記第
    ２のモータにより発電したエネルギーによる力行状態と
    される車両。
  16. 【請求項１６】請求項３または請求項４記載のいずれか
    において、前記第１または第２のいずれかのモータが制
    御不能であるとき、制御可能な他方のモータと前記エン
    ジンにより駆動される車両。
  17. 【請求項１７】請求項３または請求項４記載のいずれか
    において、前記車両は、停車時に前記第１あるいは第２
    のモータが制御不能であるとき、制御可能な他方のモー
    タにより前記エンジンを始動した後、前記制御可能なモ
    ータとエンジンにより駆動される車両。
  18. 【請求項１８】請求項４記載において、前記第１及び第
    ２の遊星歯車の出力側ギアから出力軸までのギア比が互
    いに異なる値である車両。
  19. 【請求項１９】入力軸と出力軸をそれぞれ共通の軸と
    し、少なくとも３つのギア要素から構成された複数の差
    動機構と、該差動機構の３つのギア要素のうち、前記入
    力軸及び前記出力軸に接続された要素とは異なる他のギ
    ア要素の軸にそれぞれ直結された複数のモータを有する
    変速装置。
JP34136098A 1998-02-19 1998-12-01 変速装置及びそれを用いた車両 Expired - Fee Related JP3509587B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34136098A JP3509587B2 (ja) 1998-02-19 1998-12-01 変速装置及びそれを用いた車両

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3700598 1998-02-19
JP10-37005 1998-02-19
JP34136098A JP3509587B2 (ja) 1998-02-19 1998-12-01 変速装置及びそれを用いた車両

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003031840A Division JP2003285657A (ja) 1998-02-19 2003-02-10 変速装置及びそれを用いた車両並びに自転車

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11301291A JPH11301291A (ja) 1999-11-02
JP3509587B2 true JP3509587B2 (ja) 2004-03-22

Family

ID=26376107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP34136098A Expired - Fee Related JP3509587B2 (ja) 1998-02-19 1998-12-01 変速装置及びそれを用いた車両

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3509587B2 (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3699694B2 (ja) 2002-05-31 2005-09-28 日産自動車株式会社 ハイブリッド変速機
JP3857669B2 (ja) 2002-09-04 2006-12-13 日産自動車株式会社 ハイブリッド変速機
JP3641265B2 (ja) * 2002-12-04 2005-04-20 日産自動車株式会社 ハイブリッド変速機
JP3626166B2 (ja) 2003-01-17 2005-03-02 日産自動車株式会社 ハイブリッド変速機
US7108087B2 (en) 2003-06-12 2006-09-19 Honda Motor Co., Ltd. Power transmitting apparatus for hybrid vehicle
JP3640954B2 (ja) 2003-06-12 2005-04-20 本田技研工業株式会社 ハイブリッド車両の動力伝達装置
JP4144572B2 (ja) * 2004-07-06 2008-09-03 日産自動車株式会社 ハイブリッド車両のモード遷移制御装置
JP4244966B2 (ja) 2005-06-22 2009-03-25 トヨタ自動車株式会社 車両用駆動装置の制御装置
KR100756715B1 (ko) 2006-06-26 2007-09-07 현대자동차주식회사 하이브리드 전기차용 듀얼모드 파워트레인 및 그 작동방법
US7691021B2 (en) 2006-06-09 2010-04-06 Hyundai Motor Company Power train for hybrid electric vehicles and method of controlling the same
JP4310362B2 (ja) 2006-12-28 2009-08-05 本田技研工業株式会社 動力装置
JP5372648B2 (ja) * 2009-07-31 2013-12-18 株式会社日本自動車部品総合研究所 動力伝達装置および動力伝達制御システム
JP2012185541A (ja) * 2011-03-03 2012-09-27 Denso Corp 車載装置、スケジューリングプログラム、及びスケジューリング方法
JP2016533960A (ja) * 2013-08-29 2016-11-04 ケーピーアイティ テクノロジーズ リミテッド 車両をハイブリッド電気自動車および電気自動車（ｅｖ）の１つに改造するためのレトロフィットシステム

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5030223A (ja) * 1973-07-20 1975-03-26
JP3291871B2 (ja) * 1993-11-10 2002-06-17 株式会社エクォス・リサーチ ハイブリッド型車両
JP3291916B2 (ja) * 1994-06-06 2002-06-17 株式会社エクォス・リサーチ ハイブリッド型車両
JP3045650B2 (ja) * 1994-11-04 2000-05-29 株式会社エクォス・リサーチ 車両用変速機
JPH08266012A (ja) * 1995-03-27 1996-10-11 Motor Jidosha Kk 複合原動機
JP3407210B2 (ja) * 1995-08-10 2003-05-19 株式会社エクォス・リサーチ 駆動装置
JP3138799B2 (ja) * 1995-09-11 2001-02-26 本田技研工業株式会社 車両の左右輪間の連結装置
JPH10291421A (ja) * 1997-04-18 1998-11-04 Nissan Motor Co Ltd ハイブリッドパワートレイン
JP3292120B2 (ja) * 1997-12-10 2002-06-17 日産自動車株式会社 車両の走行アシスト装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11301291A (ja) 1999-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6053833A (en) Transmission, and vehicle and bicycle using the same
JP3991975B2 (ja) ハイブリッド変速機の変速制御装置
JP3641244B2 (ja) ハイブリッド変速機の変速制御装置
JP3614409B2 (ja) ハイブリッド変速機
US6566826B2 (en) Power transmitting apparatus for hybrid vehicle and method of controlling power transmitting apparatus
JP4155236B2 (ja) 車両用駆動装置の制御装置
JP3384341B2 (ja) ハイブリッド車両用駆動装置
JP3509587B2 (ja) 変速装置及びそれを用いた車両
JP2005199942A (ja) 動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力伝達装置
JPWO2006006293A1 (ja) 動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにその制御方法
JP2008120233A (ja) ハイブリッド駆動装置
JP3958881B2 (ja) 自動車用駆動装置
JP3803493B2 (ja) ハイブリッド車両
JP2003285657A (ja) 変速装置及びそれを用いた車両並びに自転車
JP2001010361A (ja) 自動車用駆動装置
JP2000016101A (ja) ハイブリッド車両
JP3945470B2 (ja) ハイブリッド変速機のモード切り替え制御装置
JPWO2012105044A1 (ja) ハイブリッド車両の駆動制御装置
JP3646963B2 (ja) ハイブリッド車
JP3646965B2 (ja) ハイブリッド車
JP3684837B2 (ja) 変速装置及びそれを用いた車両
JP2005081929A (ja) 動力出力装置およびこれを搭載する自動車
JP4186786B2 (ja) ハイブリッド変速機のモード切り替え制御装置
JP3648720B2 (ja) ハイブリッド車
JP2000102106A (ja) 車 両

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20031209

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20031222

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080109

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090109

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090109

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100109

Year of fee payment: 6

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100109

Year of fee payment: 6

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110109

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110109

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120109

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130109

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees