JPH11139175A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発電電動機による効率の良い回生発電を行うと
共に、該発電電動機により十分な補助出力を得ることが
できるハイブリッド車両を提供する。 【解決手段】内燃機関１の出力軸に伝達手段５を介して
発電電動機２を接続する。伝達手段５は、内燃機関１の
出力軸の回転数を増減変速して伝達する。発電電動機２
は、内燃機関１の出力補助或いは回生発電を行ってその
回生発電出力を電気エネルギ貯蔵装置に貯える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド車両
に関し、より詳しくは、所謂パラレル型のハイブリッド
車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】パラレル型のハイブリッド車両にあって
は、一般の自動車と同様に車両の基本的な走行駆動源と
して内燃機関を具備する一方、その内燃機関の出力を補
助する補助出力を必要に応じて生成させる電動機（詳し
くは発電機としても動作可能な発電電動機）を車両に搭
載し、それらの内燃機関及び発電電動機の出力（機械的
な動力）を変速装置を介して駆動輪に伝達して走行する
ものが一般に知られている。

【０００３】そして、この種のハイブリッド車両では、
例えば車両の加速時に発電電動機に前記補助出力を生成
させ、それを内燃機関の出力と併せて駆動輪に伝達する
ことで、車両の必要な加速性能を確保しつつ内燃機関の
出力を抑制し、ひいては、内燃機関の燃料消費や排気ガ
スの少量化を図るようにしている。

【０００４】また、例えば車両が走行中であっても内燃
機関の出力を補助することが不要なとき（例えばクルー
ズ走行時）には、内燃機関の出力の一部（内燃機関出力
の余剰分）によって、発電電動機の回生発電を行わし
め、その回生発電出力を発電電動機の電源バッテリ等の
電気エネルギ貯蔵装置に回収するようにしている。

【０００５】従来、この種のハイブリッド車両は、内燃
機関の出力軸と発電電動機の回転軸とが同軸に接続され
ているものが知られている。これによれば、該発電電動
機は、内燃機関の出力軸から直接伝達される回転によっ
て内燃機関の出力による回生発電を行い、また、該発電
電動機からの補助出力を内燃機関の出力軸に直接伝達す
る。

【０００６】ところで、前記発電電動機は、その回転軸
の回転数が２０００〜３０００rpmのときに効率のよい
回生発電が行われるが、通常の運転時に使用頻度の高い
内燃機関の回転数は６００〜１８００rpm （アイドリン
グ時において内燃機関のトルク変動に応じて発電電動機
の回生発電と出力とを交互に行う制振制御時では４００
rpm ）である。このように内燃機関の通常使用する回転
領域は、発電電動機の回生発電効率の高い回転領域を下
回っている。これにより、内燃機関の出力軸と発電電動
機の回転軸とが同軸に接続されているものでは、内燃機
関の出力から効率のよい回生発電を行うことができない
ばかりか、効率の悪い回転領域によって回生発電や内燃
機関出力の補助を行うので該発電電動機の発熱が大とな
る不都合がある。また、効率の悪い回転領域で前記制振
制御を行った場合には、内燃機関の燃料消費が悪化する
不都合がある。

【０００７】また、前記発電電動機から生成された前記
補助出力は、増幅することなく内燃機関の出力軸に伝達
されるために、車両の発進時や加速時等に比較的大きな
補助出力を得る場合には大型の発電電動機を設けなけれ
ばならず、発電電動機の重量も増加する不都合がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】かかる不都合を解消し
て、本発明は、内燃機関の燃料消費を悪化させることな
く発電電動機による効率の良い回生発電を行うと共に、
該発電電動機により十分な補助出力を得ることができる
ハイブリッド車両を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、車両の駆動源としての内燃機関と、該
内燃機関の出力軸に接続された発電電動機とを備え、該
発電電動機は該内燃機関の出力補助或いは回生発電によ
りその回生発電出力を電気エネルギ貯蔵装置に貯えるハ
イブリッド車両において、前記内燃機関の出力軸と発電
電動機との動力伝達径路には、前記内燃機関の出力軸の
回転数を増減変速して伝達する伝達手段を設けたことを
特徴とする。

【００１０】本発明によれば、前記伝達手段を設けたこ
とによって、前記発電電動機によって回生発電を行うと
き、前記内燃機関の出力軸の回転数を、該発電電動機の
所定の回生発電効率が得られる回転領域に変速して該発
電電動機に伝達することが可能となる。即ち、前記内燃
機関の出力軸の回転数が、前記発電電動機にとって所定
の回生発電効率が得られる回転数でなくても、前記伝達
手段が発電電動機にとって良好に回生発電効率が得られ
る回転領域に変速して発電電動機に伝達するので効率の
よい回生発電を行うことができる。

【００１１】本発明において前記伝達手段は、前記内燃
機関の出力軸の回転を可変自在に変速して前記発電電動
機に伝達するようにしてもよい。内燃機関の出力軸側の
回転は運転時に変化するので、この変化に応じて、前記
伝達手段の変速度合いを増減させることにより、内燃機
関の出力軸側の回転に応じて発電電動機を回生発電や補
助出力の生成が最も良好に行える回転数とすることがで
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１を参照
して説明する。図１は本実施形態のハイブリッド車両の
要部のシステム構成図、図２は該ハイブリッド車両に備
えた発電電動機の発電機としての動作特性を示す線図、
図３は該ハイブリッド車両に備えた発電電動機の電動機
としての動作特性を示す線図、図４及び図５は伝達手段
の他の形態を示す説明図である。

【００１３】図１を参照して、１は内燃機関、２は発電
電動機、３は変速装置である。内燃機関１の出力軸であ
るクランク軸１ａは、クラッチ機構４を介して変速装置
３の入力側に連接され、該変速装置３の出力側のドライ
ブシャフト３ａが、図示を省略するが差動ギヤ機構等を
介して車両の駆動輪に連接されている。また、発電電動
機２の回転軸は変速装置３の入力側に伝達手段５を介し
て連接されている。該伝達手段５は、内燃機関１の出力
軸の回転数を３倍に増速して発電電動機２の回転軸に伝
達するものであり、図示しないが、内燃機関１の出力軸
に同軸固定された大径の駆動プーリと、発電電動機２の
回転軸に設けられた小径の従動プーリとがベルト或いは
チェーンを介して接続されている。なお、発電電動機２
は、変速装置３のハウジング上部の空きスペースに取り
付けられてコンパクトに配置されている。

【００１４】この構成により、内燃機関１の出力はクラ
ッチ機構４の接続状態において伝達手段５を介して発電
電動機２の回転軸に伝達されると共に、変速装置３を介
して駆動輪に伝達され、車両の走行が行われるようにな
っている。さらに、車両の走行に際して、発電電動機２
を電動機として動作させて、該発電電動機２により内燃
機関１の出力を補助する補助出力を発生させたとき、そ
の補助出力は、伝達手段５を介して変速装置３の入力側
に伝達され、内燃機関１の出力と併せて変速装置３を介
して駆動輪に伝達されるようになっている。

【００１５】尚、変速装置３は、図示しない油圧ポンプ
や油圧回路を用いた変速駆動装置６によりその変速動作
が行われるようになっている。同様に、前記クラッチ機
構４は、油圧式のクラッチ駆動装置７によりその断接動
作が行われるようになっている。

【００１６】本実施形態のハイブリッド車両は上記のよ
うな機構的構成の他、次のような電気的構成を具備して
いる。

【００１７】すなわち、本実施形態のハイブリッド車両
は、発電電動機２の電動機としての動作時の電源である
バッテリ８（電気エネルギ貯蔵装置）と、このバッテリ
８及び発電電動機２間の電力授受を行うレギュレータ／
インバータ回路９と、マイクロコンピュータ等により構
成されたコントローラ１０とを具備している。

【００１８】そして、コントローラ１０には、車速、内
燃機関１の回転数、バッテリ８の蓄電状態（残容量）等
の各種のデータが図示しない適宜のセンサ等から与えら
れるようになっている。

【００１９】前記コントローラ１０は、その機能的構成
として、発電電動機２の動作を前記レギュレータ／イン
バータ回路９を介して制御する発電電動機制御手段１１
と、変速装置３の変速動作を前記変速駆動装置６を介し
て制御する変速制御手段１２と、クラッチ機構４の断接
動作を前記クラッチ駆動装置７を介して制御するクラッ
チ制御手段１３とを具備している。

【００２０】発電電動機制御手段１１は、基本的には、
車両の加速時において発電電動機２を電動機として動作
させ、バッテリ８から発電電動機２に給電せしめるよう
にレギュレータ／インバータ回路９を制御する。車両の
減速時やクルーズ走行時（定速走行時）においては、必
要に応じて、発電電動機２を発電機として動作させて回
生発電を行わしめ、その回生発電出力をバッテリ８に回
収（バッテリ８に充電）するようにレギュレータ／イン
バータ回路９を制御する。更に、内燃機関１のアイドリ
ング時（車両の駐車時）においては、内燃機関１のトル
ク変動に応じて、発電電動機２を発電機として動作させ
ることと電動機として動作させることとを所定のタイミ
ングで行うようにレギュレータ／インバータ回路９を制
御し、所謂制振制御を行う。更に、発電電動機制御手段
１１は、発電電動機２に設けられて該発電電動機２の回
転数を検出する回転数センサ２ａによって発電電動機２
の回転数を監視し、発電電動機２に過回転が生じた場合
に、発電電動機２による発電を中止もしくは禁止（例え
ば励磁電流をカット）する手段を備えている。

【００２１】また、変速制御手段１２は、例えば状況に
応じて設定された変速比で前記変速装置３の変速動作が
行われるように、変速駆動装置６を制御するものであ
り、クラッチ制御手段１３は、例えば車両の減速時にク
ラッチ機構４を切断状態とするようにクラッチ駆動装置
７を制御するものである。

【００２２】次に本実施形態のハイブリッド車両の作動
を説明すれば、車両のクルーズ走行時においては発電電
動機２を発電機として動作させる。すなわち、内燃機関
１の出力軸の回転を前記クラッチ機構４及び前記伝達手
段５を介して発電電動機２に伝達し、発電電動機２によ
る回生発電を行う。クルーズ走行時の内燃機関１の出力
軸の回転数が、例えば８００rpm であるとき、前記伝達
手段５によって３倍に増速され、発電電動機２の回転軸
が２４００rpm で回転する。発電電動機２の動作特性を
図２に示すが、同図２の曲線ａ1 ，ａ2 は、それぞれ例
えば発電電動機２の回生発電量を１０kW（一定）、５kW
（一定）とした場合における発電電動機２の回転数（回
転速度）と回転トルクとの関係を示す曲線、等高線状の
複数の曲線ｂは、発電電動機２の等効率曲線（発電電動
機２のエネルギー効率が一定となる動作点を表す曲線）
を示しており、この図２に見られるように、例えば１０
kWの回生発電量を発電電動機２に生成させる場合、発電
電動機２のエネルギ効率は、概ね３０００rpm 程度の回
転数で最大（約９３％）となる。従って、クルーズ走行
時の内燃機関１の出力軸の回転数が比較的低回転であっ
ても、前記伝達手段５によって発電電動機２からは大き
な回生発電出力を得ることができる。

【００２３】また、車両の加速走行時においては発電電
動機２を電動機として動作させる。すなわち、発電電動
機２の回転軸の回転を、前記伝達手段５を介して変速装
置３の入力側に伝達し、内燃機関１の出力軸に補助出力
を付与する。このとき、前記伝達手段５によって、発電
電動機２の回転軸のトルクが増幅されて内燃機関１の出
力軸に付与されるので、内燃機関１の燃料消費量を低減
することができる。しかも、発電電動機２によって補助
出力を生成する場合においても、比較的低回転の内燃機
関１の回転数に比して発電電動機２の回転数を出力生成
効率の良い回転数とすることができる。

【００２４】また、車両のアイドリング時において、発
電電動機２の制振制御を行う場合には、内燃機関１のア
イドリング時の回転数が４００rpm と極端に低回転であ
っても、前記伝達手段５による増速により発電電動機２
が１２００rpm と回転数をある程度高くに維持される。
図３において、発電電動機２の電動機としての特性を前
記図２と同様に表すが、同図３に見られるように発電電
動機２の電動機としてのエネルギ効率は、概ね２０００
ｒｐｍ程度で良好なものとなる。このことから、前記伝
達手段５により、内燃機関１のアイドリング時の回転数
を発電電動機２において出力生成効率及び出力生成効率
の良好な回転数に近づけることができるので、内燃機関
１の燃料消費を低減して制振制御を行うことができる。

【００２５】なお、本実施形態においては、前記伝達手
段５は内燃機関１の出力軸側から発電電動機２の回転軸
側への増速比が３倍である例を示したが、内燃機関１の
使用頻度の高い回転数が６００〜１８００rpm であるこ
と、発電電動機２の最大限界回転数が約２００００rpm
であること、並びに、発電電動機２によって生成された
補助出力を内燃機関１の出力軸に付与する場合において
は、前記増速比が高いほど良いことを全て考慮すれば、
前記伝達手段５の前記増速比は２倍〜４倍が好ましい範
囲とされるものである。

【００２６】また、本実施形態においては、前記伝達手
段５を内燃機関１の出力軸の回転を３倍に増速して発電
電動機２の回転軸へ伝達するために、内燃機関１の出力
軸に同軸固定された大径の駆動プーリと、発電電動機２
の回転軸に設けられた小径の従動プーリとがベルト或い
はチェーンを介して接続されている例を挙げたが、前記
伝達手段５は増速比を可変とする機構を備えるものであ
ってもよい。例えば、前記伝達手段５を、図４に示すよ
うに、複数段の変速ギアを備える変速機構１４を備えて
構成し、図示しない変速駆動装置によって内燃機関１の
出力軸の回転数の大小に応じて増速比を変更できるよう
にすることもできる。また例えば、前記伝達手段５を、
図５に示すように、無段可変式変速機構１５を備えて構
成してもよい。該無段可変式変速機構１５は、内燃機関
１の出力軸に同軸に設けられて、固定円錐板１６と可動
円錐板１７とにより構成された第１プーリ１８と、発電
電動機２の回転軸に同軸に設けられて、固定円錐板１９
と可動円錐板２０とにより構成された第２プーリ２１と
によって構成されている。第１プーリ１８と第２プーリ
２１とにはベルト２２が掛け亘されている。そして、内
燃機関１の出力軸の回転数が比較的大のときは、第１プ
ーリ１８の固定円錐板１６から可動円錐板１７を離反さ
せてベルト２２の回動円周を小とすると共に、第２プー
リ２１の固定円錐板１９に可動円錐板２０を接近させて
ベルト２２の回動円周を大として、増速比を小とする。
内燃機関１の出力軸の回転数が比較的小のときは、第１
プーリ１８の固定円錐板１６に可動円錐板１７を接近さ
せてベルト２２の回動円周を大とすると共に、第２プー
リ２１の固定円錐板１９から可動円錐板２０を離反させ
てベルト２２の回動円周を小として、増速比を大とす
る。こうすることにより、内燃機関１の出力軸の回転数
の大小に応じて発電電動機２の回転軸への増速比を変更
することができ、常に発電電動機２の回生発電や補助出
力の生成に最適な回転数を得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、前記伝達手段を設けたことによって、前記内
燃機関の出力軸の回転数が、前記発電電動機にとって所
定の回生発電効率が得られる回転数でなくても、前記伝
達手段が発電電動機にとって良好に回生発電効率が得ら
れる回転領域に増減変速して発電電動機に伝達すること
が可能であるので、効率のよい回生発電を行うことがで
きる。

【００２８】また、本発明によれば、内燃機関の出力軸
側の回転変化に応じて、前記伝達手段の変速度合いを増
減させることができるので、内燃機関の出力軸側の回転
に応じて発電電動機を回生発電や補助出力の生成が最も
良好に行える回転数とすることができる。

【００２９】従って、本発明によれば、発電電動機によ
る効率の良い回生発電を行うと共に、該発電電動機によ
り十分な補助出力を得ることができるハイブリッド車両
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態のハイブリッド車両の要部のシステ
ム構成図。

【図２】発電電動機の発電機としての動作特性を示す線
図。

【図３】発電電動機の電動機としての動作特性を示す線
図。

【図４】伝達手段の他の形態を示す説明図。

【図５】伝達手段の他の形態を示す説明図。

【符号の説明】 １…内燃機関、２…発電電動機、５…伝達手段、８…バ
ッテリ（電気エネルギ貯蔵装置）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 秀幸 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 澤村 和同 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 若城 輝男 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の駆動源としての内燃機関と、該内燃
   機関の出力軸に接続された発電電動機とを備え、該発電
   電動機は該内燃機関の出力補助或いは回生発電によりそ
   の回生発電出力を電気エネルギ貯蔵装置に貯えるハイブ
   リッド車両において、 前記内燃機関の出力軸と発電電動機との動力伝達径路に
   は、前記内燃機関の出力軸の回転数を増減変速して伝達
   する伝達手段を設けたことを特徴とするハイブリッド車
   両。
2. 【請求項２】前記伝達手段は、前記内燃機関の出力軸の
   回転を可変自在に変速して前記発電電動機に伝達するこ
   とを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両。