JPH1141709A

JPH1141709A - ハイブリッド車両

Info

Publication number: JPH1141709A
Application number: JP20087197A
Authority: JP
Inventors: Kozo Yamaguchi; 幸蔵山口
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1999-02-12
Anticipated expiration: 2017-07-10
Also published as: JP3612948B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ハイブリッド車両における高負荷発進時の駆動
力の落ち込みを抑制する。【構成】エンジン１１に連結されたキャリヤＣＲと、発
電機用モータ１６に連結されたサンギヤＳと、最終的に
駆動軸に接続されるユニット出力軸１４に連結されたリ
ングギヤＲからなるプラネタリギヤユニット１３のサン
ギヤＳとキャリヤＣＲの間にワンウェイクラッチＦ１を
設け、高負荷発進時には、発電機用モータ１６をモータ
として駆動させて、エンジン１１の引きずりによる駆動
力の落ち込みを補い、十分な駆動力を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電機として動作しう
るモータとエンジンと駆動軸が差動歯車装置を介して連
結され、エンジンからの出力の一部が発電機へ、残りの
出力が駆動輪へ伝達されるハイブリッド車両に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平８−１８３３４７号に記載
されているように、モータとして駆動しうる発電機と、
エンジンと、駆動軸とが差動歯車装置を介して連結さ
れ、エンジンからの出力の一部が発電機へ、残りが直接
駆動軸へ出力される形式のハイブリッド車両が提案され
ている。

【０００３】このハイブリッド車両の基本構成を簡単に
説明すると、図１０に示されているように、差動歯車装
置の３つの歯車要素に、エンジンＥＧの出力軸EG1と、
発電機Ｇの回転軸G1と、駆動回転軸DFOUT1とがそれぞれ
接続されている。駆動輪へ動力を伝達する駆動出力軸OU
T1には、前記駆動回転軸DFOUT1と、駆動モータＭの出力
軸M1がギヤM2を介して接続されている。そして、図１２
に示されているように、駆動輪へ伝達される動力は、差
動歯車装置を介して伝達されるエンジンＥＧの駆動力
と、駆動モータＭの駆動力の和となる（図１２中、Ａ
線）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なハイブリッド車両において、エンジンを停止させてい
る停車状態から発進する場合の動作について説明する
と、まず停止しているエンジンＥＧを発進時に始動させ
る必要がある。この場合、発電機Ｇをモータとして駆動
させてエンジンＥＧを始動させると、エンジンＥＧの回
転数を引きずり上げることとなるため、エンジンＥＧが
負荷となって、エンジンＥＧが駆動して走行する通常の
走行状態と比較して逆方向にトルクが働くこととなる。
つまり、図１１に示されているように、車両を前進させ
る方向と逆の方向にトルクが加わる。

【０００５】この結果、大きな駆動力を必要とする発進
時において、エンジンＥＧが始動していないために、駆
動モータかの駆動力のみにより発進しなければならず、
さらに、既述のようにエンジンＥＧを始動させるために
逆方向にトルクが働くため、発進直後は、図１２の領域
Ｂに示されているように、駆動力が落ち込むといった課
題がある。

【０００６】一方、特開平７−３３６８１０号に記載さ
れているように、エンジンＥＧと発電機Ｇと駆動回転軸
の間に設けられた差動歯車装置の要素間にクラッチを設
け、このクラッチをロックすることによって、エンジン
ＥＧと発電機Ｇが一体回転するようにした構成も提案さ
れている。この構成では、クラッチをロックすることに
よって、エンジンＥＧと駆動モータＭの駆動力に加え
て、発電機Ｇをモータとして駆動させた場合の駆動力を
加えることができるので、エンジンＥＧを引きずりなが
らの発進する際の駆動力の不足分を補うことができる。

【０００７】しかし、クラッチが油圧や負圧で作動する
構成である場合には、次のような理由でクラッチを係合
させることができない。つまり、停車時にはエンジンが
停止していて回転している軸がないため、機械式油圧ポ
ンプが駆動力を得ることができず、油圧を発生させるこ
とができない。また、エンジンＥＧも停止しているの
で、負圧を得ることができない。

【０００８】このため、クラッチは、電磁クラッチを用
いるか、又は電動ポンプを設ける必要がある。しかし、
このような装置を設けると、次のように、動作にタイム
ラグが生じたり、クラッチに不具合が生じやすくなると
いった問題が生ずる。例えば、停車時にクラッチを解放
している場合について説明すると、低負荷発進時には、
駆動モータＭの駆動力のみで発進できるため、クラッチ
の動作が走行に及ぼす影響は少ない。しかし、発進時に
アクセルを大きく踏み込んで、発電機Ｇをモータとして
駆動させて大きな駆動力を発生させる場合には、アクセ
ルの踏み込みを検出してから、クラッチの係合を開始す
るため、係合までにタイムラグが生じて、もたつき感と
なって発進のフィーリングを悪化させるとともに、急激
にクラッチを係合する必要があるため、クラッチ係合時
に衝撃トルクが発生しやすくなる。

【０００９】また、停車時にクラッチを係合しておく場
合について説明すると、発進時にアクセルを大きく踏み
込んで、発電機Ｇをモータとして駆動させて大きな駆動
力を発生させる場合には、予めクラッチが係合されてい
るので、最初から大きな駆動力を得ることができ、発進
時にクラッチを動作させる必要がなく、走行に対する影
響は少ない。しかし、低負荷発進時には、駆動モータＭ
の駆動力により発進するため、クラッチが係合している
と、エンジンの出力軸以外の軸の回転数が上がるにつれ
てエンジンＥＧが引きずられるので、駆動力にロスが生
じたり、異音が発生したりする。また、クラッチを解放
するために所定の時間が必要で、発進後にクラッチを解
放することとなり、クラッチ解放時に駆動軸へのトルク
変動が発生し、発進のフィーリングが悪化するといった
問題がある。

【００１０】本発明は、発進時に高い駆動力を得ること
でができ、発進時のフィーリングを悪化させることの少
ないハイブリッド車両を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような目的は、以下
の本発明により達成される。

【００１２】（１）エンジンの出力回転を入力する入
力軸と、少なくとも発電機として動作可能な第１回転機
器と、駆動輪を駆動する駆動軸に連結され、駆動軸と一
体的に回転する第２回転機器と、第１の歯車要素が前記
第１回転機器に連結され、第２の歯車要素が前記入力軸
に連結され、第３の歯車要素が前記駆動軸に連結された
差動歯車装置と、車両へ要求されている負荷を検出する
必要負荷検出手段と、該必要負荷検出手段で検出された
値に応じて前記第１回転機器を電動機として動作させる
制御手段と、前記差動歯車装置の歯車要素の内、任意の
２要素の間に配設され、前記制御手段が前記第１回転機
器を電動機として回転させた場合、前記差動歯車装置の
第１歯車要素が他の要素の回転よりも速くなるときロッ
クするワンウェイクラッチとを備えたことを特徴とする
ハイブリッド車両。

【００１３】（２）前記差動歯車装置の第１の歯車要
素はサンギヤ、第２の歯車要素はキャリヤ、第３の歯車
要素はリングギヤであり、前記ワンウェイクラッチはサ
ンギヤとキャリヤの間に配設されることを特徴とする上
記（１）記載のハイブリッド車両。

【００１４】（３）前記差動歯車装置の第１の歯車要
素はリングギヤ、第２の歯車要素はキャリヤ、第３の歯
車要素はサンギヤであり、前記ワンウェイクラッチはサ
ンギヤとキャリヤの間に配設されることを特徴とする上
記（１）記載のハイブリッド車両。

【００１５】（４）前記ワンウェイクラッチとキャリ
ヤの間に、車両の停止時に係合されるクラッチを配設す
ることを特徴とする上記（２）または（３）のいずれか
に記載のハイブリッド車両。

【００１６】（５）さらに、エンジンの回転数を検出
する回転数検出手段を有し、エンジン回転数が所定値に
達した場合には、エンジンを始動するエンジン始動手段
を有する上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のハ
イブリッド車両。

【００１７】（６）前記制御手段は、必要負荷検出手
段が検出した値が、予め定められた所定値以上に達した
場合に、前記第１回転機器を電動機として動作させるも
のである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のハ
イブリッド車両。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、添付図面に基づき詳細に説明する。［駆動系の構成］図１は、本発明の第１実施形態のハイ
ブリッド車両の駆動系を示す概念図である。図におい
て、第１軸線上には、エンジン１１と、エンジン１１を
駆動することによって発生させられた回転を出力する出
力軸１２と、該出力軸１２を介して回転が入力される差
動歯車装置であるプラネタリギヤユニット１３と、該プ
ラネタリギヤユニット１３の回転が出力されるユニット
出力軸１４と、該ユニット出力軸１４に固定された第１
カウンタドライブギヤ１５と、発電機として動作可能な
第１回転機器である発電機用モータ１６と、該発電機用
モータ１６とプラネタリギヤユニット１３とを連結する
伝達軸１７とが配置されている。ユニット出力軸１４
は、スリーブ形状を有し、出力軸１２を包囲して配設さ
れている。また、第１カウンタドライブギヤ１５は、プ
ラネタリギヤユニット１３よりエンジン１１側に配設さ
れている。

【００１９】プラネタリギヤユニット１３は、第１の歯
車要素であるサンギヤＳと、サンギヤＳと歯合するピニ
オンＰと、該ピニオンＰと歯合する第３の歯車要素であ
るリングギヤＲと、ピニオンＰを回転自在に支持する第
２の歯車要素であるキャリヤＣＲとを備えている。サン
ギヤＳは、伝達軸１７を介して発電機用モータ１６と連
結され、リングギヤＲは、駆動軸であるユニット出力軸
１４を介して第１カウンタドライブギヤ１５と連結さ
れ、キャリヤＣＲは、出力軸１２を介してエンジン１１
と連結されている。そして、サンギヤＳとキャリヤＣＲ
の間には、ワンウェィクラッチＦ１が設けられている。
ワンウェイクラッチＦ１は、発電機用モータ１６に接続
されたサンギヤＳがキヤリヤＣＲよりも正転方向へ速く
回転する場合にロックされ、サンギヤＳがキヤリヤＣＲ
よりも正転方向へ遅く回転する場合にはフリーとなる構
成となっている。ここで正転方向とは、車両が前進する
方向に駆動力を出力する場合の回転方向であり、換言す
るとエンジン駆動時の出力軸１２の回転方向である。

【００２０】さらに、発電機用モータ１６は伝達軸１７
に固定され、回転自在に配設されたロータ２１と、該ロ
ータ２１の周囲に配設されたステータ２２と、該ステー
タ２２に巻装されたコイル２３とを備えている。発電機
用モータ１６は、伝達軸１７を介して伝達される回転に
よって電力を発生させる。前記コイル２３は図示しない
バッテリに接続され、該バッテリに電力を供給して充電
する。

【００２１】第１軸線と平行な第２軸線上には、第２回
転機器である駆動モータ２５と、駆動モータ２５の回転
が出力されるモータ出力軸２６と、モータ出力軸２６に
固定された第２カウンタドライブギヤ２７とが配置され
ている。駆動モータ２５は、モータ出力軸２６に固定さ
れ、回転自在に配設されたロータ３７と、該ロータ３７
の周囲に配設されたステータ３８と、該ステータ３８に
巻装されたコイル３９とを備えている。駆動モータ２５
は、コイル３９に供給される電流によってトルクを発生
させる。そのために、コイル３９は図示しないバッテリ
に接続され、該バッテリから電流が供給されるように構
成されている。本発明のハイブリッド車両が減速状態に
おいて、駆動モータ２５は、図示しない駆動輪から回転
を受けて回生電力を発生させ、該回生電力をバッテリに
供給して充電する。

【００２２】そして、前記エンジン１１の回転と同じ方
向に図示しない駆動輪を回転させるために、第１軸線及
び第２軸線と平行な第３軸線上には、駆動出力軸として
カウンタシャフト３１が配設されている。該カウンタシ
ャフト３１にはカウンタドリブンギヤ３２が固定されて
いる。

【００２３】また、該カウンタドリブンギヤ３２と第１
カウンタドライブギヤ１５とが、及びカウンタドリブン
ギヤ３２と第２カウンタドライブギヤ２７とが噛合させ
られ、第１カウンタドライブギヤ１５の回転及び第２カ
ウンタドライブギヤ２７の回転が反転されてカウンタド
リブンギヤ３２に伝達されるようになっている。さら
に、カウンタシャフト３１には、カウンタドリブンギヤ
３２より歯数が小さなデフピニオンギヤ３３が固定され
る。

【００２４】そして、第１軸線、第２軸線及び第３軸線
に平行な第４軸線上にデフリングギヤ３５が配設され、
該デフリングギヤ３５と前記デフピニオンギヤ３３とが
噛合させられる。また、前記デフリングギヤ３５にディ
ファレンシャル装置３６が固定され、デフリングギヤ３
５に伝達された回転が前記ディファレンシャル装置３６
によって差動させられ、駆動輪に伝達される。また、第
３軸線は、第１軸線、第２軸線、第４軸線によって包囲
される。

【００２５】このように、エンジン１１によって発生さ
せられた回転をカウンタドリブンギヤ３２に伝達するこ
とができるだけでなく、駆動モータ２５によって発生さ
せられた回転をカウンタドリブンギヤ３２に伝達するこ
とができるので、エンジン１１だけを駆動するエンジン
駆動モード、駆動モータ２５だけを駆動するモータ駆動
モード、並びにエンジン１１及び駆動モータ２５を駆動
するエンジン・モータ駆動モードでハイブリッド型車両
を走行させることができる。

【００２６】［制御系の構成］次に、本発明のハイブリ
ッド車両の制御系について説明する。図２は、制御系の
構成を示すブロック図である。本実施例の制御系を構成
する制御手段は、車両制御装置４１と、エンジン制御装
置４２と、モータ制御装置４３と、発電機用モータ制御
装置４４とを有している。この車両制御装置４１は、例
えばＣＰＵ（中央処理装置）、各種プログラムやデータ
が格納されたＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）、ワ
ーキングエリアとして使用されるＲＡＭ（ランダム・ア
クセス・メモリ）等を備えたマイクロコンピュータによ
って構成することができる。

【００２７】さらに、この制御系は、アクセル踏み込み
量αを検出するアクセルセンサ４５を備えている。この
場合、必要負荷検出手段は、アクセルセンサ４５によっ
て構成される。そして、アクセルセンサ４５で検出され
たアクセル踏み込み量は車両制御装置４１へ供給され
る。また、制御系は、イグニッションスイッチと、車速
Ｖを検出する車速センサを有している。

【００２８】◎車両制御装置車両制御装置４１は、ハイブリッド車両の全体を制御す
るもので、アクセルセンサ４５からのアクセル踏み込み
量と、車速センサからの車速Ｖに応じたトルクＴＭ＊を
決定して、これをモータ制御装置４３へ供給する。ま
た、車両制御装置４１は、エンジン制御装置４２に対し
てエンジンＯＮ／ＯＦＦ信号を供給する。具体的には、
所定の条件が整った時点で、エンジン１１を駆動状態と
するエンジンＯＮ信号を供給し、イグニッションキーが
ＯＦＦ操作されて、イグニッションスイッチがＯＦＦさ
れると、エンジン１１を停止状態とするエンジンＯＦＦ
信号を供給する。さらに、使用者がモータ駆動モードに
設定した場合や、後進走行を設定した場合にも、エンジ
ン１１を停止状態とするエンジンＯＦＦ信号を供給す
る。

【００２９】一方、エンジン１１を停止させた車両の停
止状態から発進する場合において、アクセルセンサ４５
から供給されるアクセル踏み込み量が、発進時において
予め定められた閾値（所定値）以上となった場合には、
発進に高い駆動力が要求（高負荷発進）されているもの
と判断し、発電機モータ制御装置４４へ所望の出力を発
生させるべく、駆動トルクＴＧ＊を供給する。上記高負
荷発進の判断をするアクセル踏み込み量の閾値は、例え
ば７０％とすることができる。なお、上記必要負荷を検
出する手段としてアクセルペダルの踏み込み量を用いた
が、スロットル開度等を用いてもよい。

【００３０】◎エンジン制御装置エンジン制御装置４２は、車両制御装置４１から入力さ
れる選択指令信号に基づいて、エンジン１１を、エンジ
ントルクを出力している駆動状態と、停止状態とに切換
えるとともに、回転数検出手段であるエンジン回転数セ
ンサ４６から入力されたエンジン回転数ＮＥに応じてエ
ンジン１１のスロットル開度θを制御することで、エン
ジン１１の出力を制御するようになっている。

【００３１】◎駆動モータ制御装置モータ制御装置４３は、供給されたトルクＴＭ＊が駆動
モータ２５から出力されるように駆動モータ２５の電流
（トルク）ＩＭを制御する。

【００３２】◎発電機用モータ制御装置発電機用モータ制御装置４４は、通常走行時には、発電
機用モータ１６の回転数ＮＧを制御し、目標回転数ＮＧ
＊となるように、電流（トルク）ＩＧを制御する。ま
た、高負荷発進時には、必要なトルクＴＧ＊が出力され
るように、電流ＩＧを制御する。

【００３３】［駆動系の動作］次に、上記構成のハイブ
リッド車両の駆動系の動作について説明する。図３
（Ａ）は、本発明の第１実施例のプラネタリギヤユニッ
ト１３（図１）の概念図、図３（Ｂ）は、本発明の第１
実施例におけるプラネタリギヤユニット１３の通常走行
時の速度線図である。

【００３４】本実施例においては、図３（Ａ）に示され
ているように、プラネタリギヤユニット１３のリングギ
ヤＲの歯数がサンギヤＳの歯数の２倍となっている。従
って、リングギヤＲに接続されるユニット出力軸１４の
回転数（以下「出力回転数」という。）をＮＯＵＴと
し、キャリヤＣＲに接続される出力軸１２の回転数（以
下「エンジン回転数」という。）をＮＥとし、サンギヤ
Ｓに接続される伝達軸１７の回転数（以下「サンギヤ回
転数」という。）をＮＧとした時、ＮＯＵＴ、ＮＥ、Ｎ
Ｇの関係は、図３（Ｂ）に示されているように、ＮＧ＝
３・ＮＥ−２・ＮＯＵＴとなる。

【００３５】エンジントルクＴＥと、ユニット出力軸１
４の出力トルクＴＯＵＴと、発電機用モータのトルクＴ
Ｇの関係は、図４に示されているように、ＴＥ：ＴＯＵ
Ｔ：ＴＧ＝３：２：１となる。

【００３６】◎通常発進時の動作図５（Ａ）は、通常発進時の状態を示すプラネタリギヤ
ユニット１３の速度線図である。この場合、エンジン１
１は停止しているため、駆動モータ２５のみが駆動し、
発電機用モータ１６は反転しながら空転している。

【００３７】◎高負荷発進時の動作図５（Ｂ）は、高負荷発進時の状態を示すプラネタリギ
ヤユニット１３の速度線図である。この場合、発電機用
モータ１６がモータとして駆動し、ワンウェイクラッチ
Ｆ１がロックされるので、プラネタリギヤユニット１３
の各歯車要素は、ロックされて一体として回転する。こ
のため、プラネタリギヤユニット１３の速度線図に示さ
れているように、ＮＧ＝ＮＥ＝ＮＯＵＴとなる。上記構
成の第１実施形態において、ワンウェイクラッチＦ１
は、サンギヤＳとリングギヤＲの間に設けられていても
よい。この場合、発電機用モータ１６に接続されたサン
ギヤＳがリングギヤＲよりも正転方向へ速く回転する場
合にロックされ、サンギヤＳがリングギヤＲよりも正転
方向へ遅く回転する場合にはフリーとなる。

【００３８】また、ワンウェイクラッチＦ１は、キャリ
ヤＣＲとリングギヤＲの間に設けられていてもよい。こ
の場合、キヤリヤＣＲがリングギヤＲよりも正転方向へ
速く回転する場合には、サンギヤＳが他の２つの歯車要
素よりも速く回転するためにロックされ、キヤリヤＣＲ
がリングギヤＲよりも正転方向へ遅く回転する場合に
は、サンギヤＳが他の２つの歯車要素よりも遅く回転す
るため、フリーとなる構成となっている。

【００３９】［制御系の制御動作］以下、車両制御装置
４１による発進時の制御動作について説明する。図６
は、車両制御装置４１の発進時制御動作を示すフローチ
ャートである。まず、アクセルセンサからアクセル踏み
込み量αを取得し（ステップＳ１０１）、取得したアク
セル踏み込み量から高負荷発進か通常発進かを判断する
（ステップＳ１０３）。具体的には、アクセル踏み込み
量が、７０％以上である場合には、高負荷発進と判断
し、７０％未満である場合には、通常発進と判断する。

【００４０】高負荷発進と判断した場合には、エンジン
制御装置４２へエンジンＯＮ信号を供給し、発電機用モ
ータ１６を駆動させるべく、発電機用モータ制御装置４
４にトルクＴＧ＊を供給する（ステップＳ１０５）。こ
のステップＳ１０３、ステップＳ１０５により、制御手
段としての機能が発揮される。つぎに、駆動モータ２５
を駆動すべく駆動モータ制御装置４３へトルクＴＭ＊を
供給する（ステップＳ１０７）。

【００４１】ステップＳ１０５、Ｓ１０７により、駆動
モータ２５の駆動と、発電機用モータ１６の駆動がほぼ
同時に開始するとともに、発電機用モータ１６の正回転
によってワンウェイクラッチＦ１がロックし、発電機用
モータ１６の回転が直ちにユニット出力軸１４に伝達さ
れる。これにより、エンジン１１の始動のために低下す
るトルクが補正され、発進時のトルク低下が抑制され
る。また、クラッチを係合するための油圧や負圧を必要
とせず、クラッチを係合するためのタイムラグも抑制さ
れる。

【００４２】駆動モータ２５の駆動によって、走行して
いる車両の車速Ｖを車速センサから取得し、車速Ｖが所
定の車速Ｖ１＊に到達しかを判断する（ステップＳ１０
９）。到達していない場合には、ステップＳ１０５から
ステップＳ１０９を繰り返す。車速Ｖが所定の車速Ｖ１
＊に到達している場合には、エンジンへの燃料供給を開
始して、エンジン１１を始動し（ステップＳ１１１）、
走行を行う際のメインルーチンへリターンされる。ステ
ップＳ１０９の判断は、車速Ｖによらず、発電機用モー
タ１６によって回転させられているエンジン１１の回転
数に基づいて行ってもよい。

【００４３】ステップＳ１０３において、通常発進と判
断した場合には、駆動モータ２５を駆動すべく駆動モー
タ制御装置４３へトルクＴＭ＊を供給する（ステップＳ
１１３）。発進直後の低速走行時では、エネルギー効率
を考慮して、駆動モータ２５の駆動力のみによる走行を
行い、車速Ｖが所定値Ｖ２＊に到達した後は、エンジン
１１の駆動力を加えて走行する。

【００４４】このため、車速Ｖが所定値Ｖ２＊より大き
くなったかを判断し（ステップＳ１１５）、所定値Ｖ２
＊より小さい場合には、ステップＳ１１３を再度実行
し、所定値Ｖ２＊より大きい場合には、発電機用モータ
１６を駆動させるべく、目標回転数として、エンジン始
動可能回転数ＮＧ＊を、発電機用モータ制御装置４４に
供給する（ステップＳ１１７）。ＮＧ＊は、エンジン１
１が始動可能となるエンジン回転数となった場合の発電
機用モータ１６の回転数である。エンジン始動可能回転
数ＮＧ＊は、その時の駆動モータ２５の回転数、車速
Ｖ、エンジン始動可能回転数ＮＥ＊に基づき、プラネタ
リギヤユニット１３のリングギヤＲとサンギヤＳのギヤ
比から求めることができる。また、エンジン始動の判断
は、直接エンジン回転数センサ４６からエンジン回転数
ＮＥを取得し、このエンジン回転数ＮＥが始動回転数Ｎ
Ｅ＊となったかを判断する構成としてもよい。

【００４５】発電機用モータ１６に内蔵されている回転
数センサから、発電機用モータ１６の回転数ＮＧを取得
し、回転数ＮＧがエンジン始動可能回転数ＮＧ＊より大
きくなったかを判断する（ステップＳ１１９）。回転数
ＮＧがエンジン始動可能回転数ＮＧ＊より大きくなって
いない場合には、いまだエンジンの始動ができないの
で、ステップＳ１１７とステップＳ１１９を繰り返す。

【００４６】回転数ＮＧがエンジン始動可能回転数ＮＧ
＊より大きくなった場合には、エンジンの始動が可能と
なったので、エンジンへの燃料供給を開始して、エンジ
ン１１を始動し（ステップＳ１２１）、走行を行う際の
メインルーチンへリターンされる。このステップＳ１０
９及びステップＳ１１１によって、並びにステップＳ１
１９及びステップＳ１２１によってエンジン始動手段と
しての機能が発揮される。

【００４７】［駆動系の構成］次に、図７に基づいて、
本発明の第２実施形態のハイブリッド車両について説明
する。第２実施例の駆動系においては、プラネタリギヤ
ユニット１３の第１の歯車要素はリングギヤＲであり、
リングギヤＲが発電機用モータ１６ａの伝達軸１７に連
結される。また、第３の歯車要素はサンギヤＳであり、
サンギヤＳがユニット出力軸１４に連結されている。

【００４８】そして、キャリヤＣＲとユニット出力軸１
４の間には、クラッチＣ１とワンウェイクラッチＦ２が
直列に連結されている。ワンウェイクラッチＦ２は、ク
ラッチＣ１がロックされている状態で、キャリヤＣＲが
サンギヤＳより正転方向に速く回転しようとするとロッ
クし、キャリヤＣＲがサンギヤＳより正転方向に遅く回
転しようとするとフリーとなる構成となっている。

【００４９】一方、図８（Ａ）に示されているように、
プラネタリギヤユニット１３の構成は、リングギヤＲの
歯数がサンギヤＳの歯数の2倍となっている。そして、
エンジントルクＴＥと、出力トルクＴＯＵＴと、発電機
用モータのトルクＴＧの関係は、図８（Ｂ）に示されて
いるように、ＴＥ：ＴＯＵＴ：ＴＧ＝３：１：２とな
る。つまり、図７に示されている第２実施形態において
は、発電機用モータ１６ａは、エンジンのトルクの２／
３のトルクを受ける必要があるため、第１実施形態の発
電機用モータ１６に比較してトルクが２倍に設定されて
いる。一方、出力とトルクは、エンジンのトルクの１／
３となるため、カウンタギヤ比は、第１実施形態の２倍
に設定されている。つまり、（カウンタドリブンギヤ３
２の歯数／カウンタドライブギヤ１５の歯数）×（デフ
リングギヤ３５の歯数／デフピニオンギヤ３３の歯数）
の値が、第１実施形態の値に比較して２倍となってい
る。

【００５０】クラッチＣ１は電磁クラッチであり、電気
的に係合と解放を操作する構成となっている。停車状態
では、クラッチＣ１は係合状態となっている。或いは、
クラッチＣ１は油圧クラッチを用い、電動ポンプによっ
て得られる油圧により作動する構成とすることもでき
る。

【００５１】クラッチＣ１を係合した場合、発電機用モ
ータ１６ａからカウンタシャフト３１へ伝えられる動力
は、第１実施形態において伝えられる動力の４倍とな
る。つまり、クラッチＣ１を係合させた状態で、発電機
用モータ１６ａを駆動させると、トルクがそのままユニ
ット出力軸１４に伝達される。発電機用モータ１６ａの
トルクは、第１実施形態の発電機用モータ１６に比較し
て２倍の駆動トルクを有するので、２倍のトルクがユニ
ット出力軸１４に発生する。また、第１実施形態と比較
すると、カウンタギヤ比が２倍に設定されているので、
ユニット出力軸１４の出力トルクに対する駆動力も２倍
となり、総じて４倍の駆動力が得られることとなり、よ
り高い負荷の発進が可能となる。

【００５２】また、制御系においては、クラッチＣ１を
動作させる電気回路が設けられ、外部操作スイッチによ
り、停車時に発電することが選択されると、車両制御装
置４１はクラッチＣ１を解放する。以上説明した構成の
他の駆動系の構成及び制御系の構成は、第１実施形態と
同様であるので、第１実施形態の説明を援用し、説明を
省略する。

【００５３】［駆動系の動作］以上の構成において、高
負荷発進する場合には、発電機用モータ１６ａを駆動さ
せる。これにより、リングギヤＲがキャリヤＣＲやサン
ギヤＳに対して速く回転し得る状態となり、ワンウェイ
クラッチＦ２がロックする。ワンウェイクラッチＦ２の
ロックによって、プラネタリギヤユニット１３が一体回
転し、発電機用モータ１６ａの駆動力がユニット出力軸
１４へ伝達される。同時にエンジン１１の出力軸１２が
回転する。既述のように、ユニット出力軸１４からカウ
ンタシャフト３１へ駆動力が伝達され、より大きな駆動
力が高負荷発進の際の駆動力として加えられる。

【００５４】一方、停車時にエンジン１１により発電機
用モータ１６ａを回転させて発電する場合には、ワンウ
ェイクラッチＦ２がロックしてしまうので、クラッチＣ
１を係合状態から解放状態に切り換える。これにより、
図９に示されているように、エンジン１１により発電機
用モータ１６ａを回転させることが可能となり、停車時
に発電することができる。このように、クラッチＣ１
は、通常の停車状態では、予め係合状態となっているの
で、高負荷発進の際にクラッチＣ１を係合させて、クラ
ッチの損傷を生じさせることもなく、係合させるための
タイムラグも発生しない。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のハイブリ
ッド車両によれば、高負荷発進時の駆動力の落ち込みを
抑制することができる。また、ワンウェイクラッチを用
いたため、クラッチを係合させるための油圧や負圧が不
要となり、油圧回路等の駆動ようの回路も不要となるた
め、機構全体の大型化を回避することができる。クラッ
チを係合するためのタイムラグも生じず、滑らかな発進
が可能となる。

【００５６】第１の歯車要素をリングギヤ、第２の歯車
要素をキャリヤ、第３の歯車要素をサンギヤとし、キャ
リヤとサンギヤの間にワンウェイクラッチを設けた構成
とした場合には、発進時に、より高い駆動力を得ること
ができる。また、このワンウェイクラッチに、停車時に
係合しているクラッチを直列に接続することにより、ク
ラッチを解放して停車時の発電を可能とし、発進時には
クラッチの損傷が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例であるハイブリッド車両の
駆動系の構成例を示す概念図である。

【図２】本発明の第１実施形態であるハイブリッド車両
の制御系の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の第１実施形態におけるプラネタリギヤ
ユニットの概念図である。

【図４】本発明の第１実施形態におけるプラネタリギヤ
ユニットのトルク線図である。

【図５】本発明の第１実施形態における、発進時の速度
線図である。

【図６】本発明の第１実施形態における車両制御装置の
制御動作を示すフローチャートである。

【図７】本発明の第２実施形態であるハイブリッド車両
の駆動系の構成例を示す概念図である。

【図８】本発明の第２実施形態におけるプラネタリギヤ
ユニットの概念図である。

【図９】本発明の第２実施形態における発電時の速度線
図である。

【図１０】従来のハイブリッド車両の駆動系構成例を示
す概念図である。

【図１１】従来のハイブリッド車両のプラネタリギヤユ
ニットにおける、発進時のトルク線図である。

【図１２】従来のハイブリッド車両の発進時の速度の駆
動力の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１１エンジン１２出力軸１３プラネタリギヤユニット（差動歯車装置）１４ユニット出力軸１５第１カウンタドライブギヤ１６発電機用モータ（第１回転機器）１７伝達軸１８ロータ軸１９伝達軸２５駆動モータ（第２回転機器）２６モータ出力軸２７第２カウンタドライブギヤ３１カウンタシャフト３２カウンタドリブンギヤ３３デフピニオンギヤ３５デフリングギヤ３６デファレンシャル装置４１車両制御装置４２エンジン制御装置４３モータ制御装置４４発電機用モータ制御装置４５アクセルセンサＲリングギヤＣＲキャリヤＳサンギヤＦ１〜Ｆ２ワンウェイクラッチＣ１クラッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの出力回転を入力する入力軸
と、少なくとも発電機として動作可能な第１回転機器と、駆動輪を駆動する駆動軸に連結され、駆動軸と一体的に
回転する第２回転機器と、第１の歯車要素が前記第１回転機器に連結され、第２の
歯車要素が前記入力軸に連結され、第３の歯車要素が前
記駆動軸に連結された差動歯車装置と、車両へ要求されている負荷を検出する必要負荷検出手段
と、該必要負荷検出手段で検出された値に応じて前記第１回
転機器を電動機として動作させる制御手段と、前記差動歯車装置の歯車要素の内、任意の２要素の間に
配設され、前記制御手段が前記第１回転機器を電動機と
して回転させた場合、前記差動歯車装置の第１歯車要素
が他の要素の回転よりも速くなるときロックするワンウ
ェイクラッチとを備えたことを特徴とするハイブリッド
車両。
【請求項２】前記差動歯車装置の第１の歯車要素はサ
ンギヤ、第２の歯車要素はキャリヤ、第３の歯車要素は
リングギヤであり、前記ワンウェイクラッチはサンギヤ
とキャリヤの間に配設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両。
【請求項３】前記差動歯車装置の第１の歯車要素はリ
ングギヤ、第２の歯車要素はキャリヤ、第３の歯車要素
はサンギヤであり、前記ワンウェイクラッチはサンギヤ
とキャリヤの間に配設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両。
【請求項４】前記ワンウェイクラッチとキャリヤの間
に、車両の停止時に係合されるクラッチを配設すること
を特徴とする請求項２または３のいずれかに記載のハイ
ブリッド車両。
【請求項５】さらに、エンジンの回転数を検出する回
転数検出手段を有し、エンジン回転数が所定値に達した
場合には、エンジンを始動するエンジン始動手段を有す
る請求項１ないし４のいずれかに記載のハイブリッド車
両。
【請求項６】前記制御手段は、必要負荷検出手段が検
出した値が、予め定められた所定値以上に達した場合
に、前記第１回転機器を電動機として動作させるもので
ある請求項１ないし５のいずれかに記載のハイブリッド
車両。