(57)【要約】【課題】  本発明は、エンジンとモータにより駆動されるハイブリッド自動車に関し、自動車の加減速性能を従来より大幅に向上することを目的とする。【解決手段】  エンジンに連結されモータまたはジェネレータとして使用される第１のモータ／ジェネレータと、前記第１のモータ／ジェネレータにクラッチを介して連結されモータまたはジェネレータとして使用される第２のモータ／ジェネレータと、前記第２のモータ／ジェネレータの回転を変速するトランスミッションと、前記第１および前記第２のモータ／ジェネレータの少なくとも一方のジェネレータとしての使用により充電され、放電により前記第１および前記第２のモータ／ジェネレータの少なくとも一方をモータとして使用する蓄電装置と、前記エンジン、前記第１および前記第２のモータ／ジェネレータ、前記蓄電装置を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。【選択図】    図１
2010184671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに連結されモータまたはジェネレータとして使用される第１のモータ／ジェネレータと、
前記第１のモータ／ジェネレータにクラッチを介して連結されモータまたはジェネレータとして使用される第２のモータ／ジェネレータと、
前記第２のモータ／ジェネレータの回転を変速するトランスミッションと、
前記第１および前記第２のモータ／ジェネレータの少なくとも一方のジェネレータとしての使用により充電され、放電により前記第１および前記第２のモータ／ジェネレータの少なくとも一方をモータとして使用する蓄電装置と、
前記エンジン、前記第１および前記第２のモータ／ジェネレータ、前記蓄電装置を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、自動車の加速時に、前記クラッチにより前記第１のモータ／ジェネレータと前記第２のモータ／ジェネレータを連結し、前記エンジンの出力、前記第１および前記第２のモータ／ジェネレータのモータとしての出力により車両を走行させるモードと、前記エンジンの出力、前記第１または前記第２のモータ／ジェネレータのいずれか一方のモータとしての出力により車両を走行させるモードを有していることを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項３】
請求項２記載のハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、自動車の加速時に、前記クラッチにより前記第１のモータ／ジェネレータと前記第２のモータ／ジェネレータを連結し、前記エンジンを駆動することなく前記第１および前記第２のモータ／ジェネレータのモータとしての出力により車両を走行させるモードを有していることを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、自動車の減速時に、前記クラッチによる前記第１のモータ／ジェネレータと前記第２のモータ／ジェネレータとの連結を解除し、前記第２のモータ／ジェネレータのみをジェネレータとして使用するモードと、前記クラッチにより前記第１のモータ／ジェネレータと前記第２のモータ／ジェネレータを連結し、前記第１および前記第２のモータ／ジェネレータをジェネレータとして使用するモードを有していることを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載のハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、自動車の定常走行時に、前記クラッチによる前記第１のモータ／ジェネレータと前記第２のモータ／ジェネレータとの連結を解除し、前記第２のモータ／ジェネレータをモータとして使用することを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項６】
請求項５記載のハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、前記蓄電装置への充電が不要な時に前記エンジンを停止することを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項７】
請求項５または請求項６記載のハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、前記蓄電装置への充電が必要な時に前記エンジンを駆動して、前記第１のモータ／ジェネレータをジェネレータとして使用することを特徴とするハイブリッド自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンとモータにより駆動されるハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車（ＨＶ）は電気自動車のシステム構成の一例であり、モータの他にエンジンを搭載することを特徴としている。ＨＶの中でもＳＨＶと呼ばれるものは、エンジンの機械出力によってジェネレータを駆動し、ジェネレータの発電出力および電池の放電出力によりモータを駆動し、モータにより車輪を駆動する構成を有している。また、ＳＨＶに搭載される電池は、モータの回生電力や外部電源からの電力の他に、ジェネレータの発電出力によっても充電される。
【０００３】
ＨＶとしては、さらに、ＰＨＶと呼ばれるものがある。ＰＨＶはエンジンの機械出力によって車輪を駆動する車両であり、発進、加速、制動等の際には、要求出力に対するエンジンの機械出力の差をエンジンの軸上に設けた回転機により補う構成、すなわち加減速する構成を有している。この構成においては、回転機をモータとして動作させることにより加速が、ジェネレータとして動作させることにより減速が実現される。車載の電池は、回転機に電力を供給し又は回転機から電力を回生する。
【０００４】
これら、いずれの構成においても、従来のエンジンのみの車両に比べ燃費やエミッションを改善できる。すなわち、エンジンをスロットル全開（ＷＯＴ）にて運転することができるので、エンジンの熱効率を最大とすることができ、燃費を向上させることができる。また、ジェネレータの発電出力の過不足を電池の充放電により補うことができるため、エンジン回転数の変化率を抑制することができ、エンジンのエミッションを改善できる。
【０００５】
ＨＶとしては、さらに、ＳＨＶとＰＨＶを複合させたシステム構成、すなわち必要に応じてＳＨＶとしてもＰＨＶとしても走行させることが可能なＳＰＨＶが知られている。この種のシステムでは、ジェネレータとモータの間がクラッチ等の機構にて開閉可能に機械連結される。すなわち、ＳＰＨＶをＳＨＶとして走行させる際には、このクラッチを開いてジェネレータとモータの機械連結を切り離す。すると、エンジンにより駆動されるジェネレータの発電出力が、電池を介して、モータに供給される。この状態は、ＳＨＶと等価である。逆に、ＳＰＨＶをＰＨＶとして走行させる際には、クラッチを閉じてジェネレータとモータを機械連結させる。すると、エンジンの機械出力がジェネレータ、クラッチおよびモータを介して駆動輪に機械的に伝達される状態となり、またジェネレータやモータを用いて加減速可能な状態となる。この状態は、ＰＨＶと等価である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のＳＰＨＶでは、ＳＰＨＶをＰＨＶとして走行させる際には、エンジンの機械出力をジェネレータ、クラッチおよびモータを介して駆動輪に伝達しているため、定常走行時において、モータの磁力によるフリクションによりエンジンの負荷が増加し、また、フリクションを低減するための電力消費により充分な燃費性能を得ることができないという問題がある。また、ＳＰＨＶをＳＨＶとして走行させる際には、積載重量が重い場合に充分な加速性能を得るために出力の大きいモータを搭載する必要があり、モータの重量増加により積載量の低下、輸送効率の低下となり問題となる。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、ＳＰＨＶでのコンポーネント出力の最適化と燃費の向上を図ることができるハイブリッド自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１のハイブリッド自動車は、エンジンに連結されモータまたはジェネレータとして使用される第１のモータ／ジェネレータと、前記第１のモータ／ジェネレータにクラッチを介して連結されモータまたはジェネレータとして使用される第２のモータ／ジェネレータと、前記第２のモータ／ジェネレータの回転を変速するトランスミッションと、前記第１および前記第２のモータ／ジェネレータの少なくとも一方のジェネレータとしての使用により充電され、放電により前記第１および前記第２のモータ／ジェネレータの少なくとも一方をモータとして使用する蓄電装置と、前記エンジン、前記第１および前記第２のモータ／ジェネレータ、前記蓄電装置を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２のハイブリッド自動車は、請求項１記載のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、自動車の加速時に、前記クラッチにより前記第１のモータ／ジェネレータと前記第２のモータ／ジェネレータを連結し、前記エンジンの出力、前記第１および前記第２のモータ／ジェネレータのモータとしての出力により車両を走行させるモードと、前記エンジンの出力、前記第１または前記第２のモータ／ジェネレータのいずれか一方のモータとしての出力により車両を走行させるモードを有していることを特徴とする。
【００１０】
請求項３のハイブリッド自動車は、請求項２記載のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、自動車の加速時に、前記クラッチにより前記第１のモータ／ジェネレータと前記第２のモータ／ジェネレータを連結し、前記エンジンを駆動することなく前記第１および前記第２のモータ／ジェネレータのモータとしての出力により車両を走行させるモードを有していることを特徴とする。
【００１１】
請求項４のハイブリッド自動車は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、自動車の減速時に、前記クラッチによる前記第１のモータ／ジェネレータと前記第２のモータ／ジェネレータとの連結を解除し、前記第２のモータ／ジェネレータのみをジェネレータとして使用するモードと、前記クラッチにより前記第１のモータ／ジェネレータと前記第２のモータ／ジェネレータを連結し、前記第１および前記第２のモータ／ジェネレータをジェネレータとして使用するモードを有していることを特徴とする。
【００１２】
請求項５のハイブリッド自動車は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、自動車の定常走行時に、前記クラッチによる前記第１のモータ／ジェネレータと前記第２のモータ／ジェネレータとの連結を解除し、前記第２のモータ／ジェネレータをモータとして使用することを特徴とするハイブリッド自動車。
【００１３】
請求項６のハイブリッド自動車は、請求項５記載のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記蓄電装置への充電が不要な時に前記エンジンを停止することを特徴とする。
【００１４】
請求項７のハイブリッド自動車は、請求項５または請求項６記載のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記蓄電装置への充電が必要な時に前記エンジンを駆動して、前記第１のモータ／ジェネレータをジェネレータとして使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、自動車の燃費性能を従来より大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のハイブリッド自動車の一実施形態を示す説明図である。
【図２】図１のシリーズ状態を示す説明図である。
【図３】図１のパラレル状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明のハイブリッド自動車の一実施形態を示している。このハイブリッド自動車は、エンジン１１、第１のモータ／ジェネレータ１３、第２のモータ／ジェネレータ１５、トランスミッション１７、蓄電装置１９、制御装置２１を有している。
【００１９】
エンジン１１は、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等からなる。第１のモータ／ジェネレータ１３は、エンジン１１に連結されモータまたはジェネレータとして使用される。第２のモータ／ジェネレータ１５は、第１のモータ／ジェネレータ１３にクラッチ２３を介して連結されモータまたはジェネレータとして使用される。トランスミッション１７は、第２のモータ／ジェネレータ１５の回転を変速する。トランスミッション１７で変速された回転は、ディファレンシャルギア２５等を介して駆動輪２７に伝達される。
【００２０】
第１のモータ／ジェネレータ１３および第２のモータ／ジェネレータ１５は、インバータ２９，３１を介して蓄電装置１９に接続されている。蓄電装置１９は、第１および第２のモータ／ジェネレータ１５の少なくとも一方のジェネレータとしての使用により充電される。また、放電により第１および第２のモータ／ジェネレータ１５の少なくとも一方をモータとして駆動する。
【００２１】
制御装置２１は、エンジン１１、第１および第２のモータ／ジェネレータ１３，１５、トランスミッション１７、インバータ２９，３１、蓄電装置１９を制御する。第１のモータ／ジェネレータ１３および第２のモータ／ジェネレータ１５は、回転機からなり、制御装置２１による制御によりモータまたはジェネレータとして使用される。すなわち、第１のモータ／ジェネレータ１３および第２のモータ／ジェネレータ１５は、モータとしての機能、および、ジェネレータとしての機能を有している。
【００２２】
上述したハイブリッド自動車では、制御装置２１によりシリーズ状態およびパラレル状態の制御が行われる。
【００２３】
シリーズ状態の制御は、自動車の定常走行時に行われる。この状態では、図２に示すように、クラッチ２３による第１のモータ／ジェネレータ１３と第２のモータ／ジェネレータ１５との連結が解除される。そして、第２のモータ／ジェネレータ１５がモータとして使用され、第２のモータ／ジェネレータ１５による回転駆動がトランスミッション１７等を介して駆動輪２７に伝達される。このシリーズ状態において、制御装置２１は、蓄電装置１９への充電量を判断し、蓄電装置１９への充電が不要な時には、エンジン１１を停止する。従って、燃費性能を向上することができる。一方、蓄電装置１９への充電が必要な時には、エンジン１１を駆動して、第１のモータ／ジェネレータ１３をジェネレータとして使用し、蓄電装置１９への充電を行う。
【００２４】
パラレル状態の制御は、自動車の加減速時に行われる。この状態では、図３に示すように、クラッチ２３により第１のモータ／ジェネレータ１３と第２のモータ／ジェネレータ１５とが連結される。
【００２５】
そして、自動車の加速時には、第１のモータ／ジェネレータ１３および第２のモータ／ジェネレータ１５がモータとして使用され、エンジン１１、第１のモータ／ジェネレータ１３、第２のモータ／ジェネレータ１５による回転駆動がトランスミッション１７等を介して駆動輪２７に伝達される。従って、自動車の加速性能を従来より大幅に向上することができる。なお、加速時にエンジン１１、第１のモータ／ジェネレータ１３、第２のモータ／ジェネレータ１５分のトルクが必要ない時には、第１のモータ／ジェネレータ１３または第２のモータ／ジェネレータ１５のいずれか一方のみをモータとして使用するようにしても良い。また、エンジン１１を駆動することなく、第１のモータ／ジェネレータ１３および第２のモータ／ジェネレータ１５をモータとして使用するようにしても良い。
【００２６】
一方、自動車の減速時には、第１のモータ／ジェネレータ１３および第２のモータ／ジェネレータ１５がジェネレータとして使用され、第１のモータ／ジェネレータ１３および第２のモータ／ジェネレータ１５で発電された電気がインバータ２９，３１を介して蓄電装置１９に充電される。従って、自動車の減速性能を従来より大幅に向上することができる。なお、減速時にクラッチ２３を切り離し第２のモータ／ジェネレータ１５のみをジェネレータとして使用するようにしても良い。
【００２７】
上述したハイブリッド自動車では、自動車の加速時に、第１のモータ／ジェネレータ１３および第２のモータ／ジェネレータ１５をモータとして使用し、自動車の減速時に、第１のモータ／ジェネレータ１３および第２のモータ／ジェネレータ１５をジェネレータとして使用するようにしたので、自動車の燃費性能を従来より大幅に向上することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１１…エンジン、１３…第１のモータ／ジェネレータ、１５…第２のモータ／ジェネレータ、１７…トランスミッション、１９…蓄電装置、２１…制御装置、２３…クラッチ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】特開平４−２９７３３０号公報
【特許文献２】特許第２９７０４２７号公報
【特許文献３】特開平１１−１９８６７１号公報
【図１】
2010184671.tif 000003
【図２】
2010184671.tif 000004
【図３】
2010184671.tif 000005