JPH07336810A - ハイブリッド型車両 - Google Patents

ハイブリッド型車両

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JPH07336810A
JPH07336810A JP14707894A JP14707894A JPH07336810A JP H07336810 A JPH07336810 A JP H07336810A JP 14707894 A JP14707894 A JP 14707894A JP 14707894 A JP14707894 A JP 14707894A JP H07336810 A JPH07336810 A JP H07336810A
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motor
torque
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脩三 諸戸
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幸蔵 山口
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    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/44Drive Train control parameters related to combustion engines
    • B60L2240/441Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60W2510/0638Engine speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B60W2710/025Clutch slip, i.e. difference between input and output speeds
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    • F16H37/00Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H2037/0866Power split variators with distributing differentials, with the output of the CVT connected or connectable to the output shaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】車両の低速走行時に要求された急加速にも対応
可能で、モータ等の小型化、ひいては車両の小型化及び
軽量化を図ることが可能なハイブリッド型車両を提供す
る。 【構成】エンジン2の出力軸1にモータ6を連繋し、該
モータ6でエンジン2の動力を援助するようになってい
る。エンジン2とモータ6との間の出力軸1には、大ト
ルク必要時、コントローラSにより制御され、エンジン
トルクを増大させるトルク調整手段Tを介装してある。
トルク調整手段Tは、通常走行時、高効率・低公害の出
力範囲で運転されるエンジンの出力をジェネレータ15
側とモータ側出力軸1bに伝達し、ジェネレータ15で
発電を行わせると共に、モータ6側の出力と合成させて
車輪9を駆動する。一方、大トルク必要時、ジェネレー
タ15の発電が停止され、トルク調整手段Tがトルクを
増大させるため、エンジン回転数の増加と共に、エンジ
ン2側からモータ側出力軸1bに伝達される出力が増加
し、所望の車両走行状態が確保される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガソリンエンジン、デ
ィーゼルエンジン及びガスタービンエンジン等の燃焼エ
ンジンと、バッテリー等の電気エネルギによる電気モー
タとを動力源とし、これらを組み合わせて用いるハイブ
リッド型車両に関する。
【0002】
【従来の技術】このようなハイブリッド型車両として
は、例えば、米国特許第3566717号に開示された
ように、エンジンを高効率・低公害で運転するため、エ
ンジンを最も排気ガスの少ない効率的な運転ができるよ
うに所定出力で運転し、該エンジンの補助動力としてモ
ータを使用するものが知られている。この種のハイブリ
ッド型車両は、良好な走行状態を得るため、一定の駆動
力が必要となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなハイブリッド型車両は、エンジンを高効率・低公害
で運転するために、エンジンの出力を所定値で定常的に
運転すると、低速走行時でかつ急加速する場合等に出力
不足を生じる。これは、エンジンの出力が、エンジンの
出力トルクと回転数(車速)の積であり、エンジンの出
力トルクがエンジン回転数に拘らず略一定だからであ
り、従ってエンジン回転数の小さい低速時、エンジン出
力は低下する。
【0004】図14は、このようなハイブリッド型車両
の一般的出力状態を示すものである。例えば、この図に
示すように、ハイブリッド型車両が走行するに際し、5
0KWの出力が必要であり、100km/hの走行時に
エンジン側出力が25KWでモータ側出力が25KWと
すると、40km/h走行時には、モータ側出力は25
KWで一定であるが、エンジン側出力が10KWと低下
して、15KWの出力不足を生じる。
【0005】そのため、従来は、ハイブリッド型車両の
低速走行時の出力を確保するため、比較的大きなモータ
やインバータ等の駆動制御装置が必要となり、車両の小
型化及び重量軽減を図ることが困難であった。
【0006】そこで、本発明は、車両の低速走行時に要
求された急加速にも対応可能で、モータの小型化、ひい
ては車両の小型化及び軽量化を図ることが可能なハイブ
リッド型車両を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
従来技術の課題に鑑み案出されたものであり、エンジン
(2)の出力軸(1)にモータ(6)を連繋し、該モー
タ(6)で前記エンジン(2)の動力を援助して車輪
(9)を駆動するハイブリッド型車両において、前記エ
ンジン(2)とモータ(6)との間の出力軸(1)に配
置され、該エンジン(2)のトルクを増大するトルク増
大状態と通常状態とに切り換え得るトルク調整手段
(T)と、大トルク必要時、前記エンジン(2)の回転
数を増加すると共に、前記トルク調整手段(T)をトル
ク増大状態に切り換える制御手段(S)と、を備えたこ
とを特徴としている。
【0008】このような構成にすることにより、通常走
行時は、エンジン(2)の運転効率が良く、しかも低公
害のエンジン回転数の範囲でエンジン(2)を運転し、
エンジン(2)とモータ(6)の出力とで車両が駆動さ
れる。大トルク必要時には、制御手段(S)によりエン
ジン(2)の回転数が増加させられると共に、トルク調
整手段(T)によりトルクが増大され、十分なエンジン
トルクが出力され、該エンジントルクがモータ(6)側
のトルクと合成されて、車両が所望の走行状態となるよ
うに駆動される。
【0009】そして、一例として前記トルク調整手段
(T)が遊星歯車機構であり、該遊星歯車機構の各要素
が前記エンジン(2)、前記車輪(9)及び前記モータ
(6)、そしてジェネレータ(15)にそれぞれ連繋さ
れている。
【0010】従って、エンジン(2)側の出力は、電気
的に変換されることなく、モータ(6)側の出力と共に
出力軸(1)に伝達される。
【0011】又、一例として前記トルク調整手段(T)
が、摩擦係合手段(F)により動力伝達経路を切り換え
得る遊星歯車機構からなり、前記制御手段(S)が、前
記エンジン(2)の回転数を目標回転数にすべく、前記
エンジン(2)の回転数変化に伴って前記摩擦係合手段
(F)のスリップ量を制御するスリップ制御手段(S
1 )を備えている。従って、所望のエンジン(2)の回
転数でもって、エンジン(2)の動力を遊星歯車機構を
介して車輪(9)側に円滑に伝達される。
【0012】さらに又、例えば前記大トルク必要時が、
エンジン(2)の低速回転時で、かつ、急加速時であ
る。従って、エンジン(2)回転数が所定回転数に制限
されても、ハイブリッド型車両の走行に必要とされるト
ルクが遊星歯車機構を介して出力軸(1)に伝達され
る。
【0013】又、具体例として、例えば図1に示される
ように、前記遊星歯車機構が、エンジン側出力軸(1
a)とモータ側出力軸(1b)とに分割された出力軸
(1)のうち、エンジン側出力軸(1a)から延びるキ
ャリヤ(11)と、該キャリヤ(11)に支持されたピ
ニオン(12)に噛合し、前記モータ側出力軸(1b)
に固定されるサンギヤ(10)と、前記ピニオン(1
2)に噛合すると共に、ジェネレータ(15)に連繋さ
れ、エンジン(2)の低回転時で、かつ、急加速時にジ
ェネレータ(15)により回転負荷が解除されるリング
ギヤ(13)と、エンジン(2)の低回転時で、かつ、
急加速時、前記キャリヤ(11)を前記モータ側出力軸
(1b)に直結するクラッチ(16)と、を備えたこと
を特徴としている。
【0014】このように構成された本発明は、クラッチ
(16)をオン・オフ制御することにより、エンジン
(2)側のトルクを遊星歯車機構により2段階に変化さ
せ、該トルクをモータ(6)側のトルクと合成する。
【0015】又、他の具体例として、例えば図6に示さ
れるように、前記遊星歯車機構が、エンジン側出力軸
(1a)とモータ側出力軸(1b)とに分割され、互い
に並列に配置された出力軸(1)のうち、エンジン側出
力軸(1a)に固定された第1のサンギヤ(17)と、
前記エンジン側出力軸(1a)と同軸上に対向配置され
たジェネレータ(15)の入力軸(19)に固定され、
エンジン(2)の低回転時でかつ急加速時にジェネレー
タ(15)により回転負荷が解除される第2のサンギヤ
(20)と、前記第1のサンギヤ(17)に噛合する第
1のピニオン(21a)及び前記第2のサンギヤ(2
0)に噛合する第2のピニオン(21b)を一体に連結
してなるピニオン(21)と、該ピニオン(21)に噛
合するリングギヤ(27)と、該リングギヤ(27)に
係合され、エンジン(2)の低回転時で、かつ、急加速
時、リングギヤ(27)をロックするブレーキ(29)
と、前記ジェネレータ(15)の入力軸(19)に相対
回動可能な状態に支持され、前記ピニオン(21)を相
対回動可能な状態に支持すると共に、前記モータ側出力
軸(1b)にギヤ(23,25)を介して連繋されたキ
ャリヤ(22)と、を備えている。
【0016】このように構成された本発明は、ブレーキ
(29)をオン・オフ制御することにより、エンジン
(2)側のトルクを遊星歯車機構により2段階に変化さ
せ、該トルクをモータ(6)側のトルクと合成する。
【0017】更に、例えば図8に示されるように、前記
遊星歯車機構の前記ピニオン(21)が、クラッチ(4
5)を介してエンジン側出力軸(1a)に連繋されてい
る。このように構成された本発明は、前記ブレーキ(2
9)とクラッチ(45)をそれぞれオン・オフ制御する
ことにより、エンジン(2)側のトルクを遊星歯車機構
により3段階に変化させ、該トルクをモータ(6)側の
トルクと合成する。
【0018】又、例えば、図12に示されるように、前
記遊星歯車機構のブレーキ(29,47)及びリングギ
ヤ(27,46)が2分割され、第1のブレーキ(2
9)が第1のリングギヤ(27)を介して前記ピニオン
(21)の第2のピニオン(21b)に連繋され、第2
のブレーキ(47)が第2のリングギヤ(46)を介し
て前記ピニオン(21)の第1のピニオン(21a)に
連繋されている。
【0019】このように構成された本発明は、第1のブ
レーキ(29)及び第2のブレーキ(47)をオン・オ
フ制御することにより、エンジン(2)側のトルクを遊
星歯車機構により3段階に変化させ、該トルクをモータ
(6)側のトルクと合成する。
【0020】さらに又、他の具体例は、例えば図7に示
されるように、前記遊星歯車機構(T)が、エンジン側
出力軸(1a)とモータ側出力軸(1b)とに分割さ
れ、互いに並列に配置された出力軸(1)のうち、エン
ジン側出力軸(1a)に一体的に連結されたキャリヤ
(30)と、該キャリヤ(30)に支持された第1のピ
ニオン(31)と、該第1のピニオン(31)に噛合
し、前記エンジン側出力軸(1a)と同軸上に対向配置
されたジェネレータ(15)の入力軸(19)に固定さ
れて、エンジン(2)の低回転時でかつ急加速時にジェ
ネレータ(15)により回転負荷が解除される第1のサ
ンギヤ(32)と、前記第1のピニオン(31)に噛合
し、前記エンジン側出力軸(1a)に回動可能に支持さ
れるリングギヤ(33)と、前記第1のピニオン(3
1)に噛合すると共に、前記ジェネレータ(15)の入
力軸(19)に回動可能に支持された第2のサンギヤ
(41)と、該第2のサンギヤ(41)に噛合する第2
のピニオン(35)と、前記第2のサンギヤ(41)に
連繋され、エンジン(2)の低回転時でかつ急加速時、
第2のサンギヤ(41)をロックするブレーキ(43)
と、を備えている。
【0021】このように構成された本発明は、ブレーキ
(43)をオン・オフ制御することにより、エンジン
(2)側のトルクを遊星歯車機構により2段階に変化さ
せ、該トルクをモータ(6)側のトルクと合成する。
【0022】そして、又、例えば図7に示されるよう
に、前記第2のサンギヤ(41)とブレーキ(43)と
の間に、前記第1のピニオン(31)と同一方向の第2
のサンギヤ(41)の回転を許容するワンウェイクラッ
チ(42)が介装されることにより、ブレーキ(43)
をオンしてアイドルギヤ(41)をロックする際に、ブ
レーキ(43)のオン作動とジェネレータ(15)の負
荷解除を同期して行わなくても、エンジン(2)側の出
力が遊星歯車機構を介してモータ側出力軸(1b)に円
滑に伝達される。
【0023】尚、上記括弧内の符号は、図面と対照する
ためのものであり、何等本発明の構成を限定するもので
はない。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0025】(第1の実施例)図1は、本発明の第1の
実施例を示すハイブリッド型車両のスケルトン図であ
る。
【0026】この図に示すように、本実施例のハイブリ
ッド型車両は、出力軸1がエンジン側出力軸1aとモー
タ側出力軸1bとに分割されて、これらエンジン側出力
軸1aとモータ側出力軸1bとが同軸上に配置され、エ
ンジン側出力軸1aの一端にはエンジン2が取り付けら
れる一方、モータ側出力軸1bの途中にはギヤ3,5を
介してモータ6が連繋されている。尚、モータ側出力軸
1bの一端は、差動歯車装置7等を介して車輪9側と連
繋されている。そして、エンジン側出力軸1aとモータ
側出力軸1bの対向する端部同士がトルク調整手段Tを
介して連繋されている。トルク調整手段Tは、エンジン
側出力軸1aに一体的に連結されたキャリヤ11と、該
キャリヤ11に回転可能に支持されるピニオン12と、
モータ側出力軸1bに固定され、前記ピニオン12に噛
合するサンギヤ10と、前記ピニオン12に噛合するリ
ングギヤ13と、エンジン側出力軸1aの図中右側端部
とモータ側出力軸1bとを連繋するクラッチ16(摩擦
係合手段F)と、からなる遊星歯車機構を構成してい
る。このうち、リングギヤ13がジェネレータ(発電
機)15に連繋されている。
【0027】Sは制御手段としてのコントローラであ
る。このコントローラSは、運転状況に応じてエンジン
2の回転数を制御したり、クラッチ16をオン・オフ制
御する。又、このコントローラSは、ジェネレータ15
の負荷(発電量)を制御したり、モータ6の回転制御等
を行う。さらに、このコントローラSは、スリップ制御
手段S1 を備え、エンジン2の回転数変化に伴ってクラ
ッチ16のクラッチ圧を制御し、クラッチ16のスリッ
プ量を制御する。
【0028】このように構成された本実施例のハイブリ
ッド型車両は、図2乃至図3に示すように制御される。
【0029】即ち、図2において、で示した部分は、
いわゆる通常走行時であり、クラッチ16がオフ(切れ
た状態)で、かつ、ジェネレータ15により発電が行わ
れ、リングギヤ13にジェネレータ15の負荷が作用す
る状態になっている。
【0030】ここで、例えば、サンギヤ10の歯数Zs
とリングギヤ13の歯数Zrの比(Zr/Zs)を2と
すると、エンジン側出力軸1aからモータ側出力軸1b
にエンジントルクTeの1/3が伝達され、ジェネレー
タ15の発電に要する出力以外のエンジン出力がモータ
側出力に合成される。
【0031】この図2において、車速が20km/h以
下で、かつ、アクセル開度が80%以上の場合である
の部分は、図3のフローチャート図に示すように、前記
したコントローラSでクラッチ圧Pcを制御することに
より、エンジン回転数Neが所定回転数(ここではNe
o=2000rpm)に保持されるようになっている。
【0032】即ち、エンジン回転数Neが設定目標回転
数2000rpmより大きい場合は、クラッチ16の圧
力を高め、クラッチ16のすべりを少なくして、エンジ
ン側出力軸1aに作用する負荷抵抗を大きくし、エンジ
ン回転数を下げて、エンジン回転数を目標回転数にす
る。
【0033】一方、エンジン回転数が設定回転数200
0rpmよりも小さい場合は、クラッチ16の圧力を低
くして、クラッチ16のすべりを多くし、エンジン側出
力軸1aに作用する負荷抵抗を小さくすることにより、
エンジン回転数を上げ、エンジン回転数を目標回転数に
する。
【0034】このように、クラッチ16により回転が制
御されたエンジン2の出力は、遊星歯車機構を介してモ
ータ側出力軸1bに伝達され、モータ側出力と合成さ
れ、車輪9を駆動する。尚、図4において、点線部分は
エンジン回転数を調整するため、クラッチをスリップさ
せる領域を示すものである。
【0035】図2において、車速が20km/h〜50
km/hで、かつ、アクセル開度が80%以上の場合で
あるの部分は、ハイブリッド型車両が低速走行時で且
つ急加速時(高負荷時)の場合を示しており、クラッチ
16がオン(エンジン側出力軸1aとモータ側出力軸1
bとが直結)となり、ジェネレータ15による発電が停
止され、リングギヤ13に作用する負荷が解除される。
従って、この場合は、エンジン側出力軸1aの回転数が
そのままモータ側出力軸1bに伝達される。即ち、エン
ジン2側の出力(トルクTe)がそのままモータ6側に
伝達される。その結果、この場合は、前記のクラッチ
16がオフの場合に比べて、エンジン側出力軸1aから
モータ側出力軸1bに伝達されるトルクが3倍になり、
車両の低速走行(エンジンの低回転)時でかつ急加速時
におけるエンジン側トルクTeが増大され(図4参
照)、図5に示すように、十分な合成トルク(エンジン
側トルクTe+モータ側トルクTm)が得られ、所望の
エンジン出力がモータ側出力軸1bに伝達されることに
なる。これにより、エンジン回転数を上げると共に増大
するエンジン出力がそのままモータ側出力軸1bに伝達
され、大トルク必要時に十分な出力が車輪9側に伝達さ
れる。
【0036】又、車速が50km/h以上で、かつ、ア
クセル開度が80%以上の場合であるの部分は、エン
ジンの目標回転数を上げて(ここではNeo=5000
rpm)、前記の場合と同様にエンジン回転数が制御
される。
【0037】以上のように、本実施例によれば、トルク
調整手段Tのクラッチ16をオンすると共に、ジェネレ
ータ15の負荷を解除することにより、高トルク必要時
には十分な駆動トルクを得ることができる。一方、通常
走行時には、エンジン2を所定出力で運転し、その出力
でジェネレータ15を作動させて発電すると共に、車輪
9を駆動でき、高効率・低公害の運転が可能となる。
【0038】又、本実施例は、車両の低速走行時で且つ
急加速時(高負荷時)に、エンジン側出力軸1aとモー
タ側出力軸1bをトルク調整手段Tたる遊星歯車機構で
連繋するようになっており、エンジン2側の出力が電気
的に変換されることなくモータ側出力軸1bに伝達され
るため、動力の伝達効率が良い。
【0039】更に、本実施例は、トルク調整手段Tによ
りエンジン側トルクを増大させることができるため、従
来使用されていた大容量のモータ6が不要となり、モー
タ6、ジェネレータ15等の小型化、ひいては、ハイブ
リッド型車両の小型化・軽量化をはかることができる。
【0040】加えて、本実施例は、エンジン2側のトル
クをトルク調整手段Tにより増大できるため、ジェネレ
ータ15及びモータ6が故障しても、クラッチを結合し
てエンジン2のみで走行することができる。
【0041】本実施例及び以下の実施例において、ジェ
ネレータ15はモータとして作動させることもできる。
モータはクラッチオフの場合は発電機として作動する
が、クラッチオンではモータとして駆動力を発生できる
ので、エンジン2とモータ6にモータ15の駆動力を加
えて走行できる。
【0042】(第2の実施例)図6は、本発明の第2の
実施例であるハイブリッド型車両のスケルトン図であ
る。
【0043】この図に示すように、本実施例のハイブリ
ッド型車両は、出力軸1がエンジン側出力軸1aとモー
タ側出力軸1bとに分割され、これらエンジン側出力軸
1aとモータ側出力軸1bとが並列に配置されており、
これら両軸1a,1bがトルク調整手段Tを介して連繋
されている。このうち、エンジン側出力軸1aの一端に
はエンジン2が取り付けられる一方、エンジン側出力軸
1aの他端には第1のサンギヤ17が固定されている。
【0044】そして、このエンジン側出力軸1aと同軸
上にジェネレータ15の入力軸19が対向配置されてい
る。このジェネレータ15の入力軸19は、その一端
(エンジン2側の一端)に第2のサンギヤ20が固定さ
れる一方、その他端にジェネレータ15が取り付けられ
ている。
【0045】上記した第1のサンギヤ17と第2のサン
ギヤ20の外周には、第1のサンギヤ17に噛合する第
1のピニオン21a及び第2のサンギヤ20に噛合する
第2のピニオン21bを一体的に連結してなるピニオン
21が配置されている。このピニオン21は、キャリヤ
22の端部に回転できるように支持されている。そし
て、キャリヤ22は、ジェネレータ15の入力軸19に
回転可能な状態で支持されており、ギヤ23,25を介
してモータ側出力軸1bに連繋されている。尚、モータ
側出力軸1bは、ギヤ26を介して差動歯車装置7及び
車輪9に連繋されており、モータ6の動力が車輪9側に
伝達されるようになっている。
【0046】上記したピニオン21にはリングギヤ27
が噛合されている。そして、リングギヤ27の外周側が
ブレーキ29(摩擦係合手段F)に連繋されている。
【0047】尚、トルク調整手段Tは、上記第1のサン
ギヤ17、第2のサンギヤ20、ピニオン21、リング
ギヤ27、ブレーキ29及びキャリヤ22からなる遊星
歯車機構を構成している。
【0048】そして、コントローラSは、エンジン2、
ブレーキ29、ジェネレータ15及びモータ6に連繋さ
れている。又、制御手段Sのスリップ制御手段S1 は、
エンジン回転数の変化に伴ってブレーキ29の圧力を制
御し、ブレーキ29のスリップ量を制御する。
【0049】このように構成された本実施例のハイブリ
ッド型車両は、前記第1の実施例と同様に図2乃至図3
に示すように制御される。
【0050】即ち、図2において、で示した部分は、
ブレーキ29がオフ(切れた状態)で、かつ、ジェネレ
ータ15により発電が行われ、第2のサンギヤ20にジ
ェネレータ15の負荷が作用した状態になっている。
【0051】ここで、例えば、第1のピニオン21aの
歯数を17、第2のピニオン21bの歯数を40、第2
のサンギヤ20の歯数を20、第1のサンギヤ17の歯
数を43、リングギヤ27の歯数を100とすると、エ
ンジン2側からモータ6側にエンジントルクTeの0.
8倍のトルクが伝達される。このようにエンジン出力
は、ジェネレータ15の発電に使用される分を除きモー
タ側出力軸1bに出力され、モータ側出力と合成されて
車輪9を駆動する。
【0052】この図2において、車速が20km/h以
下で、かつ、アクセル開度が80%以上の場合である
の部分は、図3のフローチャート図に示すように、前記
したコントローラSでブレーキ圧Pcを制御することに
より、エンジン回転数Neが所定回転数(ここではNe
o=2000rpm)に保持されるようになっている。
【0053】即ち、エンジン回転数Neが設定目標回転
数2000rpmより大きい場合は、ブレーキ29の圧
力を高め、ブレーキ29のすべりを少なくして、エンジ
ン側出力軸1aに作用する負荷抵抗を大きくし、エンジ
ン回転数を下げて、エンジン回転数を目標回転数にす
る。
【0054】一方、エンジン回転数が設定回転数200
0rpmよりも小さい場合は、ブレーキ29の圧力を低
くして、ブレーキ29のすべりを多くし、エンジン側出
力軸1aに作用する負荷抵抗を小さくすることにより、
エンジン回転数を上げ、エンジン回転数を目標回転数に
する。
【0055】このように、ブレーキ29により回転が制
御されたエンジン2の出力は、遊星歯車機構を介してモ
ータ側出力軸1bに伝達され、モータ側出力と合成さ
れ、車輪9を駆動する。尚、図4において、点線部分は
エンジン回転数を調整するためブレーキ29をすべらせ
た状態を示している。
【0056】この図2において、で示す部分は、前記
第1の実施例でも説明したように、ハイブリッド型車両
の低速走行時で且つ急加速時(高負荷時)の場合を示し
ており、ブレーキ29がオンとなり、ジェネレータ15
の発電が停止され、リングギヤ27がロックされる一
方、第2のサンギヤ20に作用するジェネレータ15の
負荷が解除された状態となる。従って、エンジン側出力
軸1aの1回転に対してキャリヤ22が0.5回転する
ことになり、エンジン2側からモータ6側にエンジント
ルクTeの2倍のトルクが伝達される。その結果、の
場合は、の場合に比べて2.5倍のトルクがエンジン
2側からモータ6側に伝達されることになり、前記第1
の実施例と同様に、図5に示すような十分なエンジン出
力(トルク)を確保できる。
【0057】図2のの場合は、前記したの場合と同
様にして、エンジン回転数が5000rpmに制御され
る。
【0058】以上のように、本実施例によれば、大トル
ク必要時には、トルク調整手段Tのブレーキ29をオン
すると共に、ジェネレータ15の負荷を解除することに
より、エンジン2の回転数と共に増大する十分なエンジ
ン出力をモータ側出力に合成させ、所望の車両走行状態
を確保でき、前記第1の実施例と同様の効果が得られ
る。
【0059】(第3の実施例)図7は、本発明の第3の
実施例であるハイブリッド型車両のスケルトン図であ
る。
【0060】この図に示すように、本実施例のハイブリ
ッド型車両は、出力軸1がエンジン側出力軸1aとモー
タ側出力軸1bとに分割され、これらエンジン側出力軸
1aとモータ側出力軸1bとが並列配置されており、こ
れら両軸1a,1bがトルク調整手段Tを介して連繋さ
れている。このうち、エンジン側出力軸1aの一端には
エンジン2が取り付けられる一方、このエンジン側出力
軸1aの他端にはキャリヤ30を介して第1のピニオン
31が回動可能に支持されている。又、このキャリヤ3
0には、第1のピニオン31に噛合する第2のピニオン
35が回動可能に支持されている。
【0061】そして、このエンジン側出力軸1aと同軸
上にジェネレータ15の入力軸19が対向配置されてい
る。このジェネレータ15の入力軸19は、その一端
(エンジン2側の一端)に前記第1のピニオン31に噛
合する第1のサンギヤ32が固定され、その他端にジェ
ネレータ15が取り付けられている。
【0062】上記した第1のピニオン31の外周には、
エンジン側出力軸1aに回動可能に支持されたリングギ
ヤ33が噛合するようになっている。リングギヤ33
は、一体的に連結されたギヤ37を介してモータ側出力
軸1aに連繋されている。
【0063】尚、モータ側出力軸1bは、ギヤ39,4
0を介して差動歯車装置7及び車輪9に連繋されてお
り、モータ6の動力が車輪9側に伝達されるようになっ
ている。
【0064】又、第2のピニオン35は、ジェネレータ
15の入力軸19に回動可能に支持された第2のサンギ
ヤ41に噛合されている。そして、第2のサンギヤ41
は、ワンウェイクラッチ42を介してブレーキ43(摩
擦係合手段F)に連繋されている。尚、ワンウェイクラ
ッチ42は、第2のサンギヤ41が第1のピニオン31
と同一方向に回転するのを許容するようになっている。
【0065】コントローラSは、エンジン2、ジェネレ
ータ15、モータ6及びブレーキ43に連繋されてい
る。そして、コントローラSのスリップ制御手段S1
ブレーキ43のスリップ制御をする。
【0066】尚、トルク調整手段Tは、上記第1のピニ
オン31、第1のサンギヤ32、第2のサンギヤ41、
リングギヤ33、キャリヤ30、第2のピニオン35及
びブレーキ43からなる遊星歯車機構を備えている。
【0067】このように構成された本実施例のハイブリ
ッド型車両は、前記第1及び第2の実施例と同様に、図
2乃至図3に示すように制御される。即ち、図2におい
て、で示した部分は、ブレーキ43がオフ(切れた状
態)で、かつ、ジェネレータ15が発電をし、第1のサ
ンギヤ32にジェネレータ15の負荷が作用した状態に
なっている。
【0068】ここで、例えば、第2のサンギヤ41の歯
数を47、第1のサンギヤ32の歯数を20、リングギ
ヤ33の歯数を80とすると、エンジン2側からモータ
6側にエンジントルクTeの0.8倍のトルクが伝達さ
れる。
【0069】この図2において、で示した部分は、前
記第1及び第2の実施例でも説明したように、ハイブリ
ッド型車両の低速走行時で且つ急加速時(高負荷時)の
場合を示しており、ブレーキ43がオンとなり、ジェネ
レータ15の発電が停止されて、第1のサンギヤ32に
作用する負荷が解除され、第2のサンギヤ41がロック
される。従って、エンジン側出力軸1aの1回転に対し
てリングギヤ36が0.41回転することになり、エン
ジン2側からモータ6側にエンジントルクTeの2.4
倍のトルクが伝達される。その結果、の場合は、の
場合に比べて3倍のトルクがエンジン2側からモータ6
側に伝達されることになり、前記第1の実施例と同様
に、図5に示すような十分なトルクを確保できる。
【0070】尚、図2の、の領域では、前記第1及
び第2の実施例と同様にエンジン2の回転数が制御され
る。
【0071】以上のように、本実施例によれば、前記第
1乃至第2の実施例と同様の効果を得ることができる。
又、本実施例は、第2のサンギヤ41とブレーキ43の
間にワンウェイクラッチ42を介装し、第2のサンギヤ
41が第1のサンギヤ32と同一方向に回転できるよう
にしてあるため、ブレーキ43をオンしてジェネレータ
15の負荷を解除する場合、先にブレーキ43をオンし
てからジェネレータ15の負荷を解除できるので、両者
43,15を同期させて作動制御するのが不要となる。
【0072】(第4の実施例)図8は、本発明の第4の
実施例であるハイブリッド型車両のスケルトン図であ
る。
【0073】この実施例は、前記第2の実施例の応用例
であり、前記第2の実施例のピニオン21をクラッチ4
5を介してエンジン側出力軸1aに連繋するようになっ
ている。尚、本実施例における他の構成は、前記第2の
実施例と同様であるので、図6と同一構成に同一符号を
付し、その説明を省略する。
【0074】このように構成された本実施例のハイブリ
ッド型車両は、図9乃至図10に示すように制御され
る。
【0075】即ち、図9において、の部分は、クラッ
チ45及びブレーキ29がオフの状態で、ジェネレータ
15が発電をし、第2のサンギヤ20にジェネレータ1
5の負荷が作用した状態である。この場合は、エンジン
2側からモータ6側にエンジントルクTeの0.8倍の
トルクが伝達される。
【0076】の部分は、車速が20km/h以下で、
かつ、アクセル開度が80%以上の場合であり、ブレー
キ圧を制御することにより、エンジン回転数を所定回転
数(ここでは2000rpm)以下に保持する。
【0077】の部分は、車速が20km/h〜50k
m/hの範囲で、かつ、アクセル開度が80%以上の場
合であり、クラッチ45がオフで、ブレーキ29がオン
の場合である。この場合は、エンジン側出力軸1aの1
回転に対してキャリヤ22が0.5回転することにな
り、エンジン2側からモータ6側にエンジントルクTe
の2倍のトルクが伝達される。その結果、の場合は、
の場合に比べて2.5倍のトルクがエンジン2側から
モータ6側に伝達されることになる(図10参照)。
尚、この場合は、ジェネレータ15の発電が停止した状
態にある。
【0078】の部分は、車速が50km/h〜90k
m/hの範囲で、かつ、アクセル開度が80%以上の場
合であり、クラッチ45がオンで、ブレーキ29がオフ
の場合である。この場合は、エンジン側出力軸1aの1
回転に対してキャリヤ22が1回転することになり、エ
ンジン2側からモータ6側にエンジントルクTeと等し
いトルクが伝達される。その結果、の場合は、の場
合に比べて1.25倍のトルクがエンジン2側からモー
タ6側に伝達されることになる(図10参照)。尚、こ
の場合は、ジェネレータ15の発電が停止した状態にあ
る。
【0079】このように、本実施例は、前記各実施例の
ように、車両の低速走行時で且つ急加速時(図9のの
部分)にエンジン2側からモータ6側に伝達されるトル
クを増大でき、前記各実施例と同様の効果を得ることが
できることはもちろんのこと、上記のようにエンジン2
側からモータ6側に伝達されるトルクを3段階に変化さ
せることができ、より細かなトルク調整ができる。尚、
図11に示すように、アクセル開度及び車速に応じてさ
らに細かなクラッチ45及びブレーキ29の制御を行う
ことにより、より一層細かなトルク調整が可能となる。
【0080】(第5の実施例)図12は、本発明の第5
の実施例を示すハイブリッド型車両のスケルトン図であ
る。
【0081】この実施例は、前記第4の実施例と同様
に、前記第2の実施例の応用例であり、前記第2の実施
例のピニオン21の第1のピニオン21aに噛合するリ
ングギヤ(第2のリングギヤ)46と、該リングギヤ4
6の回動を制御するブレーキ(第2のブレーキ)47と
が、前記第2の実施例のリングギヤ(第1のリングギ
ヤ)27及びブレーキ(第1のブレーキ)29の他に設
けられている。尚、本実施例における他の構成は、前記
第2の実施例と同様であるので、図6と同一構成に同一
符号を付し、その説明を省略する。
【0082】このように構成された本実施例のハイブリ
ッド型車両は、図9及び図13に示すように制御され
る。
【0083】即ち、図9において、の部分は、第1の
ブレーキ29及び第2のブレーキ47がオフの状態で、
ジェネレータ15が発電をし、第2のサンギヤ20にジ
ェネレータ15の負荷が作用した状態である。この場合
は、エンジン2側からモータ6側にエンジントルクTe
の0.8倍のトルクが伝達される。
【0084】の部分は、車速が20km/h以下で、
かつ、アクセル開度が80%以上の場合であり、ブレー
キ圧を制御することにより、エンジン回転数を所定回転
数(ここでは2000rpm)以下に保持する。
【0085】の部分は、車速が20km/h〜50k
m/hの範囲で、かつ、アクセル開度が80%以上の場
合であり、第1のブレーキ29がオフで、第2のブレー
キ47がオンの場合である。この場合は、エンジン側出
力軸1aの1回転に対してキャリヤ22が0.3回転す
ることになり、エンジン2側からモータ6側にエンジン
トルクTeの2.8倍のトルクが伝達される。その結
果、の場合は、の場合に比べて3.5倍のトルクが
エンジン2側からモータ6側に伝達されることになる
(図13参照)。尚、この場合は、ジェネレータ15の
発電が停止した状態にある。
【0086】の部分は、車速が50km/h〜90k
m/hの範囲で、かつ、アクセル開度が80%以上の場
合であり、第1のブレーキ29がオンで、第2のブレー
キ47がオフの場合である。この場合は、エンジン側出
力軸1aの1回転に対してキャリヤ22が0.5回転す
ることになり、エンジン2側からモータ6側にエンジン
トルクTeの2倍のトルクが伝達される。その結果、
の場合は、の場合に比べて2.5倍のトルクがエンジ
ン2側からモータ6側に伝達されることになる(図13
参照)。尚、この場合は、ジェネレータ15の発電が停
止した状態にある。
【0087】このように、本実施例は、エンジン2側か
らモータ6側に伝達されるトルクを3段階に変化させる
ことができ、より細かなトルク調整ができる点において
前記第4の実施例と同様であるが、上記したように、前
記第4の実施例よりも大きなトルク増大を図ることがで
きる。尚、図11に示すように、アクセル開度及び車速
に応じてさらに細かなブレーキ29,47の制御を行う
ことにより、より一層細かなトルク調整が可能となる点
も、前記第4の実施例と同様である。
【0088】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、エンジンとモータとの間の出力軸にトルク調整手段
を介装し、低速走行時で且つ急加速時のような大トルク
必要時に、制御手段によりトルク調整手段をトルク増大
状態に切り換えて、エンジン回転数を増加させると共に
トルクを増大させ、エンジン側から車輪側に伝達される
トルクを増大できる一方、通常走行時に、エンジンを所
望の出力で定常的に高効率・低公害で使用できるため、
モータ及びジェネレータの小型化・軽量化をはかること
ができる。
【0089】又、本発明は、前記トルク調整手段が遊星
歯車機構であるため、エンジン側の出力が電気的に変換
されることなくモータ側の出力に合成されるため、動力
の伝達効率が優れている。
【0090】更に、本発明は、エンジン側のトルクをト
ルク調整手段により増大できるため、ジェネレータ及び
モータが故障しても、クラッチまたはブレーキを係合す
ることによりエンジンのみで走行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すハイブリッド型車
両のスケルトン図。
【図2】同ハイブリッド型車両の制御状態を示すアクセ
ル開度ー車速関係図。
【図3】同ハイブリッド型車両の制御フローチャート
図。
【図4】同ハイブリッド型車両のエンジン側トルクー車
速関係図。
【図5】同ハイブリッド型車両の出力トルクー車速関係
図。
【図6】本発明の第2の実施例を示すハイブリッド型車
両のスケルトン図。
【図7】本発明の第3の実施例を示すハイブリッド型車
両のスケルトン図。
【図8】本発明の第4の実施例を示すハイブリッド型車
両のスケルトン図。
【図9】同ハイブリッド型車両の制御状態を示すアクセ
ル開度ー車速関係図。
【図10】同ハイブリッド型車両のエンジン側トルクー
車速関係図。
【図11】同ハイブリッド型車両の他の制御状態を示す
アクセル開度ー車速関係図。
【図12】本発明の第5の実施例を示すハイブリッド型
車両のスケルトン図。
【図13】同ハイブリッド型車両のエンジン側トルクー
車速関係図。
【図14】従来のハイブリッド型車両の出力トルクー車
速関係図。
【符号の説明】
1 出力軸 1a エンジン側出力軸 1b モータ側出力軸 2 エンジン 6 モータ 10 サンギヤ 11、22、30、 キャリヤ 12、21、 ピニオン 13、27、33、46 リングギヤ 15 ジェネレータ 16、45 クラッチ 17 第1のサンギヤ 19 入力軸 21a 第1のピニオン 21b 第2のピニオン 23、25、37、39、40 ギヤ 29、43、47 ブレーキ 31 第1のピニオン 32 第1のサンギヤ 35 第2のピニオン 41 第2のサンギヤ 42 ワンウェイクラッチ T トルク調整手段 S 制御手段(コントロー
ラ) S1 スリップ制御手段 F 摩擦係合手段

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの出力軸にモータを連繋し、該
    モータで前記エンジンの動力を援助して車輪を駆動する
    ハイブリッド型車両において、 前記エンジンとモータとの間の出力軸に配置され、該エ
    ンジンのトルクを増大するトルク増大状態と通常状態と
    に切り換え得るトルク調整手段と、 大トルク必要時、前記エンジンの回転数を増加すると共
    に、前記トルク調整手段をトルク増大状態に切り換える
    制御手段と、 を備えたことを特徴とするハイブリッド型車両。
  2. 【請求項2】 前記トルク調整手段が遊星歯車機構であ
    り、該遊星歯車機構の各要素が前記エンジン、前記車輪
    及び前記モータ、そしてジェネレータにそれぞれ連繋さ
    れてなることを特徴とする請求項1記載のハイブリッド
    型車両。
  3. 【請求項3】 前記トルク調整手段が、摩擦係合手段に
    より動力伝達経路を切り換え得る遊星歯車機構からな
    り、 前記制御手段が、前記エンジンの回転数を目標回転数に
    すべく、前記エンジンの回転数変化に伴って前記摩擦係
    合手段のスリップ量を制御するスリップ制御手段を備え
    てなる、 請求項1記載のハイブリッド型車両。
  4. 【請求項4】前記大トルク必要時が、エンジンの低速回
    転時でかつ急加速時であることを特徴とする請求項1記
    載のハイブリッド型車両。
  5. 【請求項5】 前記遊星歯車機構が、 エンジン側出力軸とモータ側出力軸とに分割された出力
    軸のうち、エンジン側出力軸から延びるキャリヤと、 該キャリヤに支持されたピニオンに噛合し、前記モータ
    側出力軸に固定されるサンギヤと、 前記ピニオンに噛合すると共に、ジェネレータに連繋さ
    れ、エンジンの低回転時でかつ急加速時にジェネレータ
    により回転負荷が解除されるリングギヤと、 エンジンの低回転時でかつ急加速時、前記エンジン側出
    力軸を前記モータ側出力軸に直結するクラッチと、 を備えたことを特徴とする請求項2記載のハイブリッド
    型車両。
  6. 【請求項6】 前記遊星歯車機構が、 エンジン側出力軸とモータ側出力軸とに分割され、互い
    に並列に配置された出力軸のうち、エンジン側出力軸に
    固定された第1のサンギヤと、 前記エンジン側出力軸と同軸上に対向配置されたジェネ
    レータの入力軸に固定され、エンジンの低回転時でかつ
    急加速時にジェネレータにより回転負荷が解除される第
    2のサンギヤと、 前記第1のサンギヤに噛合する第1のピニオン及び前記
    第2のサンギヤに噛合する第2のピニオンを一体に連結
    したピニオンと、 該ピニオンに噛合するリングギヤと、 該リングギヤに係合され、エンジンの低回転時でかつ急
    加速時、リングギヤをロックするブレーキと、 前記ジェネレータの入力軸に相対回動可能な状態に支持
    され、前記ピニオンを相対回動可能な状態に支持すると
    共に、前記モータ側出力軸にギヤを介して連繋されたキ
    ャリヤと、 を備えたことを特徴とする請求項2記載のハイブリッド
    型車両。
  7. 【請求項7】 前記遊星歯車機構が、 エンジン側出力軸とモータ側出力軸とに分割され、互い
    に並列に配置された出力軸のうち、エンジン側出力軸に
    一体的に連結されたキャリヤと、 該キャリヤに支持された第1のピニオンと、 該第1のピニオンに噛合し、前記エンジン側出力軸と同
    軸上に対向配置されたジェネレータの入力軸に固定され
    て、エンジンの低回転時でかつ急加速時にジェネレータ
    により回転負荷が解除される第1のサンギヤと、 前記第1のピニオンに噛合し、前記エンジン側出力軸に
    回動可能に支持されるリングギヤと、 前記第1のピニオンに噛合すると共に、前記ジェネレー
    タの入力軸に回動可能に支持された第2のサンギヤと、 該第2のサンギヤに噛合する第2のピニオンと、 前記第2のサンギヤに連繋され、エンジンの低回転時で
    かつ急加速時、第2のサンギヤをロックするブレーキ
    と、 を備えたことを特徴とする請求項2記載のハイブリッド
    型車両。
  8. 【請求項8】 前記第2のサンギヤとブレーキとの間
    に、前記第1のピニオンと同一方向の第2のサンギヤの
    回転を許容するワンウェイクラッチが介装されたことを
    特徴とする請求項7記載のハイブリッド型車両。
  9. 【請求項9】 前記遊星歯車機構のピニオンが、クラッ
    チを介してエンジン側出力軸に連繋されたことを特徴と
    する請求項6記載のハイブリッド型車両。
  10. 【請求項10】 前記トルク調整手段のブレーキ及びリ
    ングギヤが2分割され、第1のブレーキが第1のリング
    ギヤを介して前記ピニオンの第2のピニオンに連繋さ
    れ、第2のブレーキが第2のリングギヤを介して前記ピ
    ニオンの第1のピニオンに連繋されたことを特徴とする
    請求項6記載のハイブリッド型車両。
JP14707894A 1994-06-06 1994-06-06 ハイブリッド型車両 Expired - Lifetime JP3291916B2 (ja)

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