JPH0614444U - ハイブリッド車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの駆動系に自動変速機を備えたハイ
ブリッド車において、電動発電機を適切に配置して構造
をコンパクトにし、且つ車体に搭載する際の自由度、重
量配分等の点を向上する。 【構成】 エンジン１０をトルクコンバータ１２、自動
変速機２０、フロントドライブ軸１６、フロントディフ
ァレンシャル装置１５等を介して前輪側に伝動構成し、
自動変速機２０の後部のトランスファケース３０内部に
電動発電機３１を、フロントドライブ軸１６に連結した
状態で配設し、自動変速機２０をＤレンジまたはＮレン
ジにシフトしながら電動発電機３１を電動機または発電
機として作動して、補助駆動、または減速時に電気制動
すると共にエネルギ回生する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動車等の車両として、熱機関のエンジンに電動発電機を組合わせ たハイブリッド車に関し、詳しくは、エンジンの駆動系に自動変速機を備える場 合の電動発電機の配置と制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】

車両用のパワープラントとして、熱機関のエンジンから変速機を介して駆動輪 に至る駆動系に、電動と発電が可能な電動発電機を並列的に組合わせて連結した ハイブリッド車が既に知られている。このハイブリッド車では、車両の減速時に 電動発電機を発電機として作動して電気制動し、このとき車両の減速エネルギを 電気エネルギに変換しバッテリに充電して回生する。また加速時等ではバッテリ 電源により電動発電機を電動機として作動し、エンジン駆動をアシストするよう に制御されるものであり、エンジンの出力向上、燃費や排気ガスの低減等の点で 期待されている。

【０００３】 従来、上記ハイブリッド車に関しては、例えば実開昭５８−４５９２１号公報 例の先行技術があり、エンジンの出力軸にクラッチを接続し、このクラッチを一 方向クラッチを介して駆動軸に連結する。また遊星歯車装置の遊星歯車のキャリ アを駆動軸に連結し、この遊星歯車装置にフライホイール、発電機を設けること が示されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記先行技術のものにあっては、エンジンの駆動系の変速機の前段 に発電機を連結する構成であるから、一方向クラッチ等のクラッチが必要になる 。また遊星歯車装置等を具備するため、特に重量的、容量的に大きくなり、エン ジンルームの容積拡大、前後重量配分の悪化を招く問題がある。

【０００５】 本考案は、この点に鑑みてなされたもので、エンジンの駆動系に自動変速機を 備えたハイブリッド車において、電動発電機を適切に配置して構造をコンパクト にし、且つ車体に搭載する際の自由度、重量配分等の点を向上することを目的と する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案は、エンジンがトルクコンバータ、自動変速 機、ドライブ軸、ディファレンシャル装置等を介して車輪側に伝動構成される駆 動系において、自動変速機の後部のトランスファケース内部に電動及び発電可能 な電動発電機が、自動変速機の出力側の伝達要素と連結して配設されるものであ る。

【０００７】

【作用】

上記構成に基づき、エンジン運転での車両走行時に自動変速機をＤまたはＮレ ンジにシフトしながら、電動発電機を電動モードまたは発電モードで作動するよ うに制御すると、自動変速機の出力側のドライブ軸等の伝達要素に電動発電機の 電気動力が入力して、駆動アシストしたり、または電気動力のみにより走行する ように補助駆動する。また減速時には車輪側の回転力が伝達要素によりそのまま 電動発電機に入力して、電気制動すると共にエネルギ回生されるようになる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１において、ハイブリッ ド車の駆動系について説明すると、自動変速機を備えたＦＦ方式であり、コンバ ータハウジング１がディファレンシャルケース２を介してミッションケース３に 接合される。またミッションケース３の下部にオイルパン４が取付けられて、こ のオイルパン４の内部に油圧制御装置５が収容されている。

【０００９】 熱機関のエンジン１０のクランク軸１１はコンバータハウジング１内部のトル クコンバータ１２を介してタービン軸１３に連結され、タービン軸１３からミッ ションケース３内部の自動変速機２０に連結される。自動変速機２０は例えば前 進３段後進１段のものであり、ラビニヨー型プラネタリギヤ２１、タービン軸１ ３の動力をプラネタリギヤ２１の入力要素に選択的に入力するクラッチ２２，２ ３、及びプラネタリギヤ２１の各要素を選択的にロックするワンウエイクラッチ ２４、ブレーキ２５、ブレーキバンド２６を備えている。またプラネタリギヤ２ １からの出力軸１４が前方のタービン軸１３の外側に同軸上に配置され、変速動 力を出力軸１４により前方に出力するように構成されている。

【００１０】 一方、トルクコンバータ１２と自動変速機２０との間の下部にはフロントディ ファレンシャル装置１５が配置され、出力軸１４の下部にフロントドライブ軸１ ６が平行に配置される。そして出力軸１４とドライブ軸１６が一対のリダクショ ンギヤ１７，１８により連結され、ドライブ軸１６のドライブピニオン１９がフ ロントディファレンシャル装置１５のクラウンギヤ１５ａに噛合い、フロントデ ィファレンシャル装置１５から更に前輪側に伝動構成される。

【００１１】 次に、電動発電機の部分について説明すると、ミッションケース３の後部にト ランスファケース３０が接合され、フロントドライブ軸１６の延長部１６ａがこ のトランスファケース３０の内部に延設される。そしてトランスファケース３０ の内部において、自動変速機２０より車輪側のフロントドライブ軸１６の延長部 １６ａに電動発電機３１が装着されている。電動発電機３１は、ドライブ軸側に ロータコイル３１ａを、ケース側にステータコイル３１ｂをそれぞれ有して、電 動機または発電機として作動するように構成される。

【００１２】 図２において、制御系について説明すると、各種のスイッチ４０やセンサ４１ の信号が入力する制御ユニット３５を有する。制御ユニット３５は作動制御部３ ６、減速、高負荷、極低速等の運転状態を判断する運転状態判定部３９、発電モ ード制御部３７、電動モード制御部３８を有する。発電モード制御部３７は減速 時に発電モードを判断して、発電モード信号を作動制御部３６に入力する。電動 モード制御部３８は高負荷や極低速の場合に電動モードを判断し、所定のトルク マップに基づいた駆動アシスト量や電気動力量を定め、この電動モード信号を同 様に作動制御部３６に入力する。そして作動制御部３６が電動発電機３１のステ ータコイル３１ｂと、バッテリ３２とに接続されている。

【００１３】 作動制御部３６は、発電モード信号が入力すると、励磁電流によりロータコイ ル３１ａに対してステータコイル３１ｂの回転磁界を遅らせて電動発電機３１を 発電機として作動し、発電した電力をバッテリ３２に充電する。また電動モード 信号が入力すると、励磁電流によりステータコイル３１ｂの回転磁界を進めると 共にバッテリ３２の電圧を印加し、電動発電機３１を電動機として作動する。

【００１４】 一方、電動発電機３１は自動変速機２０より車輪側に連結されており、このた め電気動力のみで駆動する場合は、自動変速機２０をＮレンジにシフトする必要 がある。また発電モードにおいては、自動変速機２０をＮレンジにシフトすると 、エンジン１０が車輪側から切り離されて電動発電機３１により効果的に電気制 動と減速エネルギの回生を行うことができるのであり、これにより電動モードと 発電モードの信号は油圧制御装置５にも入力して、Ｎレンジにシフトするように 構成される。

【００１５】 次に、この実施例の作用について説明する。先ずエンジン運転時において、発 電モードと電動モードのいずれの信号も出力しない場合は、電動発電機３１が励 磁電流のカットにより無負荷の状態になる。そこで自動変速機２０をＤレンジに シフトすることにより、エンジン動力がトルクコンバータ１２、タービン軸１３ を介して自動変速機２０のプラネタリギヤ２１に入力する。そして走行状態に応 じて自動的に変速した変速動力がプラネタリギヤ２１から出力軸１４、リダクシ ョンギヤ１７，１８、フロントドライブ軸１６、フロントディファレンシャル装 置１５を介し前輪側に伝達して、従来の場合と同様に車両走行する。

【００１６】 このとき例えば高負荷運転時には、電動モード制御部３８において運転、走行 状態に応じた駆動アシスト量が設定され、この電動モード信号を作動制御部３６ に出力する。そして電動発電機３１においてロータコイル３１ａに対しステータ コイル３１ｂの回転磁界を進ませると共に、バッテリ３２の電圧を印加するよう に制御されるのであり、これにより電動発電機３１が電動機として作動する。そ こで電動発電機３１の電気動力がフロントドライブ軸１６によりフロントディフ ァレンシャル装置１５に入力して、自動変速機２０からの変速動力に加算され、 両動力がフロントディファレンシャル装置１５以降の前輪側に伝達して、駆動力 アップするように補助駆動される。

【００１７】 また、渋滞時等において連続して極低速走行する場合は、電動モード信号が出 力して上述のように電動発電機３１が電動機として作動する。またこの場合は、 電動モード信号が自動変速機２０の油圧制御装置５にも入力して、Ｎレンジにシ フトされ、これにより自動変速機２０は変速制御が停止して中立状態になる。こ うしてエンジン１０はアイドル状態に保持されて、自動変速機２０からは変速動 力が出力しなくなる。このため、電動発電機３１の所定の電気動力のみが、フロ ントドライブ軸１６からフロントディファレンシャル装置１５以降の前輪側に伝 達して極低速走行するように補助駆動され、燃費、騒音、環境汚染等の非常に少 ないものになる。

【００１８】 一方、減速時には上述と逆に車輪側の回転力が、フロントディファレンシャル 装置１５からフロントドライブ軸１６、リダクションギヤ１７，１８、出力軸１ ４を介して自動変速機２０に伝わり、同時にフロントドライブ軸１６から電動発 電機３１にも伝わる。このとき発電モード制御部３７からの発電モード信号が自 動変速機２０の油圧制御装置５に入力してＮレンジにシフトされ、エンジン１０ が車輪側から切り離されてエンジンブレーキ作用しなくなり、これにより車輪側 の回転力の全てが電動発電機３１に入力することになる。

【００１９】 また発電モード信号が作動制御部３６に出力することで、電動発電機３１にお いてロータコイル３１ａに対してステータコイル３１ｂの回転磁界を遅らせるよ うに制御されるのであり、これにより電動発電機３１が発電機として作動する。 そこでこの電動発電機３１の発電作用によりフロントドライブ軸１６以降の車輪 側の回転力は強力に電気制動され、このとき電動発電機３１に発生した電力が作 動制御部３６によりバッテリ３２に充電されるのであり、こうして減速エネルギ を電気エネルギに変換して回生される。これによりバッテリ３２は常に充分な電 気容量に確保され、上述の電気動力による駆動の際に有効に利用されるようにな る。

【００２０】 以上、本考案の実施例について説明したが、自動変速機がその後部から変速動 力を出力する構成の場合、ＦＲやＲＲの方式の場合にも同様に適応することがで きる。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、ハイブリッド車において、電動発電機が 自動変速機の出力側に連結され、自動変速機のレンジ切換を伴って電動機または 発電機として作動するように構成されるので、専用のクラッチ等が不要になる。 電動発電機は自動変速機の後部のトランスファ部に分散して配設されるので、エ ンジン側の重量や容積の増大がなくなり、構造がコンパクトになる。また電動発 電機の車体に対する搭載の自由度等が向上し、車両の前後重量配分の点でも有利 になる。

【００２２】 電動発電機が自動変速機の出力側の伝達要素に連結して設けられるので、補助 駆動時には電気動力を直接車輪側に伝達することになり、特に電気動力のみによ り走行する場合に有利になる。また減速時の発電モードでは、車輪側の回転力の 全てが電動発電機に直接的に入力するので、電気制動とエネルギ回生の効果が大 きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るハイブリッド車の実施例の駆動系
を示す構成図である。

【図２】同実施例の制御系を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ エンジン １２ トルクコンバータ １３ タービン軸 １４ 出力軸 １５ フロントディファレンシャル装置 １６ フロントドライブ軸 １７，１８ リダクションギヤ １９ ドライブピニオン ２０ 自動変速機 ３０ トランスファケース ３１ 電動発電機 ３５ 制御ユニット

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンがトルクコンバータ、自動変速
   機、ドライブ軸、ディファレンシャル装置等を介して車
   輪側に伝動構成される駆動系において、自動変速機の後
   部のトランスファケース内部に電動及び発電可能な電動
   発電機が、自動変速機の出力側の伝達要素と連結して配
   設されることを特徴とするハイブリッド車。
2. 【請求項２】 上記電動発電機は、自動変速機の動力を
   ディファレンシャル装置に伝達するドライブ軸にロータ
   コイルを、トランスファケース側にステータコイルを設
   けて構成されることを特徴とする請求項１記載のハイブ
   リッド車。
3. 【請求項３】 上記自動変速機は、電動発電機が電気動
   力のみで駆動する電動モードや発電モードの場合に、Ｎ
   レンジにシフトされることを特徴とする請求項１記載の
   ハイブリッド車。