JPH06144020A - ハイブリッド型車両 - Google Patents
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- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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Abstract
を駆動して、騒音や排気ガスを発生させることなく走行
することができるようにする。 【構成】エンジン11と、該エンジン11と第1クラッ
チC1を介して選択的に連結された第一の駆動装置と、
該第一の駆動装置と第2クラッチC2を介して選択的に
連結された第二の駆動装置と、該第二の駆動装置と連結
された駆動輪を有する。そして、前記第一の駆動装置を
高トルク低回転型として構成し、前記第二の駆動装置を
低トルク高回転型として構成する。低速走行及び中速走
行における加速時、定常走行時、減速時においてはエン
ジン11が駆動されないので、騒音や排気ガスを発生さ
せることなくハイブリッド型車両を走行させることがで
きる。そして、フル発進時や加速時においてエンジン1
1が急に始動されることがないので、第一、第二の駆動
装置の駆動とエンジン11の駆動の切換えを良好にす
る。
Description
関するものである。
よって発生させた回転を駆動輪に伝達し、走行するよう
になっているが、騒音や排気ガスが発生するため、電気
モータ(以下、「モータ」という。)を駆動することに
よって走行するようにした電気自動車が提供されてい
る。
た電気を利用するものであるため、航続距離が短い。そ
こで、市街地では、エンジンを駆動せず、モータのみを
駆動して走行することによって騒音や排気ガスの発生を
防止し、高速道路などではエンジンのみを駆動して走行
することによって航続距離を長くすることができるハイ
ブリッド型車両が提案されている(特開平2−1019
03号公報参照)。
モータに接続されるとともに、前方の駆動輪はモータの
みによって回転させられ、後方の駆動輪はエンジンとモ
ータによって回転させられるようにしている。この場
合、前記エンジンとモータは、クラッチを介して連結さ
れる。そして、加速時などの高負荷時にはすべてのモー
タを駆動し、定常走行時のような低負荷時には、前方の
駆動輪をモータで回転させるとともに、後方の駆動輪を
エンジンで回転させ、エンジンの回転に伴って後方のモ
ータを発電機として使用する。
来のハイブリッド型車両においては、高速走行に対応し
た特性を有するモータを前後の駆動輪に配設すると、低
速走行時にトルクが不足することになる。そこで、例え
ば、フル発進時や加速時にエンジンによってトルクを補
助することが考えられるが、エンジンによるトルクが必
要になった場合、瞬時にエンジンを始動することができ
ない。したがって、例えば、ハイブリッド型車両を停止
させている間もエンジンをアイドリング状態で待機させ
ておく必要があり、排気ガスが発生してしまう。
ータを前後の駆動輪に配設すると、高速走行時において
トルクが不足する。このため、比較的車速が低い中速走
行時においてもエンジンによってトルクを補助すること
が必要となり、市街地でもエンジンを駆動させて走行し
なければならない場合が多くなり、排気ガスの発生を防
止することができない。
の問題点を解決して、低速走行時及び中速走行時におい
てモータのみを駆動して、騒音や排気ガスを発生させる
ことなく走行することができ、モータの駆動とエンジン
の駆動の切換えを良好に行うことができるハイブリッド
型車両を提供することを目的とする。
イブリッド型車両においては、エンジンと、該エンジン
と第1クラッチを介して選択的に連結された第一の駆動
装置と、該第一の駆動装置と第2クラッチを介して選択
的に連結された第二の駆動装置と、該第二の駆動装置と
連結された駆動輪を有する。
回転型として構成し、前記第二の駆動装置を低トルク高
回転型として構成する。
ハイブリッド型車両は、エンジンと、該エンジンと第1
クラッチを介して選択的に連結された第一の駆動装置
と、該第一の駆動装置と第2クラッチを介して選択的に
連結された第二の駆動装置と、該第二の駆動装置と連結
された駆動輪を有する。
回転型として構成し、前記第二の駆動装置を低トルク高
回転型として構成する。したがって、フル発進時や低速
走行における加速時においては、エンジンを停止させ、
第1クラッチを解放し、第一の駆動装置を駆動し、第2
クラッチを係合し、第二の駆動装置を駆動すると、第
一、第二の駆動装置のトルクが合成され、大きな駆動力
が発生し、該駆動力によってハイブリッド型車両は走行
する。
速走行における加速時及び定常走行時においては、エン
ジンを停止させ、第1クラッチを解放し、第一の駆動装
置を停止させ、第2クラッチを解放し、第二の駆動装置
を駆動すると、第二の駆動装置のみのトルクによって駆
動力が発生し、該駆動力によってハイブリッド型車両は
走行する。
時においては、エンジンを停止させ、第1クラッチを解
放し、第一の駆動装置を被駆動状態とし、第2クラッチ
を係合し、第二の駆動装置を被駆動状態とする。この
時、慣性力によってハイブリッド型車両は走行するが、
通常の車両のエンジンブレーキと同様に、被駆動状態の
第一、第二の駆動装置が負荷となって制動力が発生する
とともに、第一、第二の駆動装置において回生が行われ
る。
ンによる発電を行う時には、エンジンを駆動し、第1ク
ラッチを係合し、第一の駆動装置を被駆動状態とし、第
2クラッチを解放し、第二の駆動装置を駆動する。この
時、エンジンのトルクによって被駆動状態の第一の駆動
装置において発電が行われ、第二の駆動装置のトルクに
よって駆動力が発生し、該駆動力によってハイブリッド
型車両は走行する。
行時においては、エンジンを駆動し、第1クラッチを係
合し、第一の駆動装置を停止させ、第2クラッチを係合
し、第二の駆動装置を停止させる。この時、エンジンの
みのトルクによって駆動力が発生し、該駆動力によって
ハイブリッド型車両は走行する。また、高速走行におけ
る減速時においては、エンジンを被駆動状態とし、第1
クラッチを係合し、第一の駆動装置を被駆動状態とし、
第2クラッチを係合し、第二の駆動装置を被駆動状態と
する。この時、慣性力によってハイブリッド型車両は走
行するが、通常の車両のエンジンブレーキと同様に、被
駆動状態のエンジン及び第一、第二の駆動装置が負荷と
なって制動力が発生するとともに、第一、第二の駆動装
置において回生が行われる。
発電を行う時には、エンジンを駆動し、第1クラッチを
係合し、第一の駆動装置を被駆動状態とし、第2クラッ
チを係合し、第二の駆動装置を被駆動状態とする。この
時、エンジンのトルクによって駆動力が発生し、該駆動
力によってハイブリッド型車両は走行するとともに、被
駆動状態の第一、第二の駆動装置において発電が行われ
る。
る加速時、定常走行時、減速時においてはエンジンが駆
動されないので、騒音や排気ガスを発生させることなく
ハイブリッド型車両を走行させることができる。そし
て、フル発進時や加速時においてエンジンが急に始動さ
れることがないので、第一、第二の駆動装置の駆動とエ
ンジンの駆動の切換えを良好に行うことができる。
ながら詳細に説明する。図1は本発明の実施例を示すハ
イブリッド型車両の概略図、図2は本発明の実施例を示
すハイブリッド型車両の第1断面図、図3は本発明の実
施例を示すハイブリッド型車両の第2断面図である。
部分10b及び第3部分10cから成る駆動装置ケー
ス、11はエンジン、12は該エンジン11が発生した
トルクを出力するエンジン出力軸、13は前記エンジン
11から急激にトルクが伝達された時に、トルクショッ
クを抑制するダンパである。該ダンパ13はダンパケー
ス13a、二つのスプリング13b,13c、ハブ13
dから成り、ダンパケース13aに伝達されたトルク
は、二つのスプリング13b,13cによって緩衝さ
れ、ハブ13dを介してダンパ出力軸14に伝達され
る。
脱される第1クラッチ、16は該第1クラッチC1が係
合された時にエンジン11のトルクが伝達される第1モ
ータ出力軸である。該第1モータ出力軸16に第一の駆
動装置として高トルク低回転型の第1モータ18が設け
られる。該第1モータ18は、駆動装置ケース10の第
1部分10aに固定されたステータ19及び回転自在に
支持されたロータ20から成り、該ロータ20が前記第
1モータ出力軸16に固定される。そして、前記ステー
タ19のステータコイルに電流が供給されると、第1モ
ータ18が駆動され、前記ロータ20に発生した回転
は、前記第1モータ出力軸16に伝達される。
ラッチC2が接続され、該第2クラッチC2は油圧サー
ボC−2によって係脱される。22は該第2クラッチC
2が係合された時に前記エンジン11又は第1モータ1
8のトルクが伝達される第2モータ出力軸である。該第
2モータ出力軸22に第二の駆動装置として低トルク高
回転型の第2モータ25が設けられる。該第2モータ2
5は、駆動装置ケース10の第2部分10bに固定され
たステータ26及び回転自在に支持されたロータ27か
ら成り、該ロータ27が前記第2モータ出力軸22に固
定される。そして、前記ステータ26のステータコイル
に電流が供給されると、第2モータ25が駆動され、前
記ロータ27に発生した回転は、前記第2モータ出力軸
22に伝達される。
スミッション31が接続される。該トランスミッション
31は、プラネタリギヤユニット32、第3クラッチC
3、第4クラッチC4及びワンウェイクラッチFから成
る。また、前記プラネタリギヤユニット32は、サンギ
ヤS、該サンギヤSと噛合(しごう)するピニオンP、
該ピニオンPと噛合するリングギヤR及び前記ピニオン
Pを回転自在に支持するキャリヤCRから成る。
ッチFのインナレース34及び第4クラッチC4のクラ
ッチドラム35に接続され、前記キャリヤCRが第2モ
ータ出力軸22、ワンウェイクラッチFのアウタレース
37及び第4クラッチC4のクラッチディスク38に接
続され、前記リングギヤRが出力軸40に接続される。
ギヤSとキャリヤCR間を係脱し、第4クラッチC4は
サンギヤSと駆動装置ケース10の第2部分10b間を
係脱する。前記構成のトランスミッション31において
は、低速段と高速段を選択することができる。すなわ
ち、低速段において、第3クラッチC3を係合し、第4
クラッチC4を解放すると、前記第2モータ出力軸22
に伝達された回転はキャリヤCRに入力され、サンギヤ
Sを逆方向に回転させようとするが、サンギヤSが第3
クラッチC3によって第2部分10bに固定されるた
め、リングギヤRを同方向に回転させる。すなわち、リ
ングギヤRから減速された回転が出力される。
を解放し、第4クラッチC4を係合すると、サンギヤS
とキャリヤCR間が第4クラッチC4によって連結され
るため、プラネタリギヤユニット32が直結状態とな
る。したがって、リングギヤRから前記第2モータ出力
軸22の回転がそのまま出力される。なお、図2の51
はエンジン11の回転数を検出するエンジン回転数セン
サ、図3の52は出力軸40の回転数を車速として検出
する車速センサである。
10は、第1部分10a、第2部分10b及び第3部分
10cから成るが、本実施例においては、従来のトラン
スミッションケースをそのまま使用しており、第1部分
10aはトルクコンバータハウジングに、第2部分10
bはセンタケースに、第3部分10cはエクステンショ
ンケースに相当する。
ス内に特性の異なる第1、第2モータ18,25を取り
付け、エンジン11を駆動したり、第1、第2モータ1
8,25を選択的に駆動したりしてハイブリッド型車両
を走行させることができる。したがって、従来のトラン
スミッションと互換性を有することができ、ハイブリッ
ド型車両本体を従来のエンジン付きの車両と共通化する
ことが可能になる。
動車や一部でエンジンを使用するハイブリッド型車両に
徐々に置き換えられる過渡的な時期においては、エンジ
ン付きの車両及び電気自動車のいずれもが使用されるこ
とになる。特に、電気自動車を新たに設計し製造するた
めには、膨大な費用が必要になり、コストが上昇してし
まう。そのため、電気自動車の普及が遅れる可能性もあ
る。
ョンケースに第1、第2モータ18,25から成る電動
モータ装置を配設すると、エンジン付きの車両の車両本
体を大幅に変更する必要がなく、トランスミッションと
本実施例の電動モータ装置を変更するだけでそのまま搭
載することができる。したがって、コストを低減するこ
とができ、従来の自動車技術を利用することができる。
型車両の動作について図4〜6を併用して説明する。図
4は本発明の実施例におけるハイブリッド型車両の作動
表を示す図、図5は第1、第2モータの特性図、図6は
本発明の実施例を示すハイブリッド型車両の駆動力曲線
図である。図4において、○は各要素が駆動されている
こと又は係合されていることを、△は各要素が被駆動状
態にあることを、×は各要素が停止されていること又は
解放されていることを示す。
(図1)のほか、高トルク低回転型の第1モータ18と
低トルク高回転型の第2モータ25が駆動源として使用
される。図5において、横軸は第1、第2モータ18,
25(図1)の回転数を、縦軸は発生するトルクを示
す。また、破線Aは第1モータ18の特性図、実線Bは
第2モータ25の特性図である。
25をエンジン11と組み合わせることによって、ハイ
ブリッド型車両は図4に示すように作動する。したがっ
て、フル発進時や低速走行における加速時においては、
第1、第2モータ18,25を駆動し、大きな駆動力を
発生させ、低速走行における定常走行時や、中速走行に
おける加速時及び定常走行時においては、第2モータ2
5のみを駆動し、高速走行における加速時及び定常走行
時においては、エンジン11のみを駆動してハイブリッ
ド型車両を走行させることができる。
慣性力によって被駆動状態の第1、第2モータ18,2
5を回生することができる。そして、低速走行や中速走
行においてエンジン11による発電を行う時には、エン
ジン11を駆動して第1モータ18の発電を行い、第2
モータ25を駆動してハイブリッド型車両を走行させる
ことができる。一方、高速走行においてエンジン11に
よる発電を行う時には、エンジン11を駆動してハイブ
リッド型車両を走行させるとともに、被駆動状態の第
1、第2モータ18,25において発電を行うことがで
きる。
車両の作動について説明する。すなわち、ハイブリッド
型車両の停止時から図示しないアクセルペダルを踏み込
んで発進するフル発進時においては、エンジン11を停
止させ、第1クラッチC1を解放し、第1モータ18を
駆動し、第2クラッチC2を係合し、第2モータ25を
駆動する。この時、第1モータ18及び第2モータ25
のトルクが合成され、図6の線Cで示す駆動力が発生
し、該駆動力によってハイブリッド型車両は走行する。
は、フル発進時と同様にエンジン11を停止させ、第1
クラッチC1を解放し、第1モータ18を駆動し、第2
クラッチC2を係合し、第2モータ25を駆動する。こ
の時、第1モータ18及び第2モータ25のトルクが合
成され、図6の線Cで示す駆動力が発生し、該駆動力に
よってハイブリッド型車両は走行する。
ては、エンジン11を停止させ、第1クラッチC1を解
放し、第1モータ18を停止させ、第2クラッチC2を
解放し、第2モータ25を駆動する。この時、第2モー
タ25のみのトルクによって、図6の線Dで示す駆動力
が発生し、該駆動力によってハイブリッド型車両は走行
する。
は、エンジン11を停止させ、第1クラッチC1を解放
し、第1モータ18を被駆動状態とし、第2クラッチC
2を係合し、第2モータ25を被駆動状態とする。この
時、慣性力によってハイブリッド型車両は走行するが、
通常の車両のエンジンブレーキと同様に、被駆動状態の
第1、第2モータ18,25が負荷となって制動力が発
生するとともに、第1、第2モータ18,25において
回生が行われる。
る発電を行う時には、エンジン11を駆動し、第1クラ
ッチC1を係合し、第1モータ18を被駆動状態とし、
第2クラッチC2を解放し、第2モータ25を駆動す
る。この時、エンジン11のトルクによって被駆動状態
の第1モータ18において発電が行われ、第2モータ2
5のトルクによって駆動力が発生し、該駆動力によって
ハイブリッド型車両は走行する。
は、低速走行における定常走行時と同様にエンジン11
を停止させ、第1クラッチC1を解放し、第1モータ1
8を停止させ、第2クラッチC2を解放し、第2モータ
25を駆動する。この時、第2モータ25のみのトルク
によって、図6の線Dで示す駆動力が発生し、該駆動力
によってハイブリッド型車両は走行する。
ては、中速走行における加速時と同様にエンジン11を
停止させ、第1クラッチC1を解放し、第1モータ18
を停止させ、第2クラッチC2を解放し、第2モータ2
5を駆動する。この時、第2モータ25のみのトルクに
よって、図6の線Dで示す駆動力が発生し、該駆動力に
よってハイブリッド型車両は走行する。
は、低速走行における減速時と同様にエンジン11を停
止させ、第1クラッチC1を解放し、第1モータ18を
被駆動状態とし、第2クラッチC2を係合し、第2モー
タ25を被駆動状態とする。この時、慣性力によってハ
イブリッド型車両は走行するが、通常の車両のエンジン
ブレーキと同様に、被駆動状態の第1、第2モータ1
8,25が負荷となって制動力が発生するとともに、第
1、第2モータ18,25において回生が行われる。
る発電を行う時には、エンジン11を駆動し、第1クラ
ッチC1を係合し、第1モータ18を被駆動状態とし、
第2クラッチC2を解放し、第2モータ25を駆動す
る。この時、エンジン11のトルクによって被駆動状態
の第1モータ18において発電が行われ、第2モータ2
5のトルクによって駆動力が発生し、該駆動力によって
ハイブリッド型車両は走行する。
は、エンジン11を駆動し、第1クラッチC1を係合
し、第1モータ18を停止させ、第2クラッチC2を係
合し、第2モータ25を停止させる。この時、エンジン
11のみのトルクによって、図6の線E,Fで示す駆動
力が発生し、該駆動力によってハイブリッド型車両は走
行する。なお、線Eは前記トランスミッション31を低
速段に切り換えた場合の、線Fは前記トランスミッショ
ン31を低速段に切り換えた場合の駆動力を示す。
ては、高速走行における加速時と同様にエンジン11を
駆動し、第1クラッチC1を係合し、第1モータ18を
停止させ、第2クラッチC2を係合し、第2モータ25
を停止させる。この時、エンジン11のみのトルクによ
って、図6の線E,Fで示す駆動力が発生し、該駆動力
によってハイブリッド型車両は走行する。
は、エンジン11を被駆動状態とし、第1クラッチC1
を係合し、第1モータ18を被駆動状態とし、第2クラ
ッチC2を係合し、第2モータ25を被駆動状態とす
る。この時、慣性力によってハイブリッド型車両は走行
するが、通常の車両のエンジンブレーキと同様に、被駆
動状態のエンジン11及び第1、第2モータ18,25
が負荷となって制動力が発生するとともに、第1、第2
モータ18,25において回生が行われる。
る発電を行う時には、エンジン11を駆動し、第1クラ
ッチC1を係合し、第1モータ18を被駆動状態とし、
第2クラッチC2を係合し、第2モータ25を被駆動状
態とする。この時、エンジン11のトルクによって駆動
力が発生し、該駆動力によってハイブリッド型車両は走
行するとともに、被駆動状態の第1、第2モータ18,
25において発電が行われる。
ンジン11を被駆動状態とし、第1クラッチC1を係合
し、第1モータ18を駆動し、第2クラッチC2を解放
し、第2モータ25を駆動する。したがって、例えば、
中速走行における定常走行中は、第2モータ25のみの
トルクによってハイブリッド型車両は走行するが、走行
中においてエンジン11を始動しようとすると、第1モ
ータ18が駆動され、該第1モータ18の駆動力によっ
てエンジン11が回転させられる。
行及び高速走行においてエンジン11によって発電する
ことができるようになっているが、この場合、最良燃費
曲線上で発電すると、効率が良好になる。図7は最良燃
費曲線図である。図の横軸はエンジン(E/G)11
(図1)の回転数を、縦軸はトルクを示す。
Hは最良燃費曲線である。発電時には、該最良燃費曲線
Hに沿ってエンジン11の回転数及びトルクが設定され
る。なお、本実施例においては、第一の駆動装置及び第
二の駆動装置をそれぞれ単一の第1モータ18及び第2
モータ25で構成したが、それぞれを複数のモータによ
って構成することもできる。例えば、第二の駆動装置を
複数のモータで構成し、全体として低トルク高回転特性
を持たせることができる。
二の駆動装置が同じ駆動装置ケースに10内に配設され
ているが、ハイブリッド型車両の前輪を第一の駆動装置
によって駆動し、ハイブリッド型車両の後輪を第二の駆
動装置によって駆動する構成とすることもできる。この
場合、第一の駆動装置の出力軸を前輪と接続し、第二の
駆動装置と後輪間に第2クラッチを配設し、第2クラッ
チを係合することによって、前後輪及び地面を介して第
一の駆動装置と第二の駆動装置を連結することができ
る。このような構成とすることにより、ハイブリッド型
車両は大きな駆動力を発生する場合に四輪駆動によって
走行することが可能になる。
略図である。
1断面図である。
2断面図である。
作動表を示す図である。
動力曲線図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 (a)エンジンと、(b)該エンジンと
第1クラッチを介して選択的に連結された第一の駆動装
置と、(c)該第一の駆動装置と第2クラッチを介して
選択的に連結された第二の駆動装置と、(d)該第二の
駆動装置と連結された駆動輪を有するとともに、(e)
前記第一の駆動装置を高トルク低回転型として構成し、
(f)前記第二の駆動装置を低トルク高回転型として構
成したことを特徴とするハイブリッド型車両。 - 【請求項2】 前記第一の駆動装置及び第二の駆動装置
は一体的なケース内に配設され、第1クラッチを介して
エンジンと連結された請求項1に記載のハイブリッド型
車両。
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