(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、発電機及び電動機の両機能を備えた電動発電機と、変速装置と、遊星歯車機構により前記エンジンの出力トルク及び電動発電機の出力トルクを合成して出力するトルク合成機構と、前記電動発電機の出力トルク及び回転状態を制御する制御手段とを備えたパラレルハイブリッド車両において、前記遊星歯車機構の２要素間の締結解放を選択的に制御する電磁式ツーウエイクラッチ機構を備え、前記トルク合成機構の遊星歯車機構と電動発電機とを、前記変速装置に結合する隔壁で区画し、その隔壁の電動発電機側端部を縮径させ、前記電磁式ツーウエイクラッチの電磁石を、その隔壁の縮径部の内側に配置したことを特徴とするパラレルハイブリッド車両。
【請求項２】
前記トルク合成機構の遊星歯車機構のサンギヤを前記電動発電機に連結し、リングギヤをエンジンに連結し、ピニオンキャリアを変速装置に連結すると共に、前記電磁式ツーウエイクラッチで前記遊星歯車機構のサンギヤとピニオンキャリアとを締結解放するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のパラレルハイブリッド車両。
【請求項３】
前記制御手段は、前記電磁式ツーウエイクラッチを締結状態から解放状態に移行するときに、当該電磁式ツーウエイクラッチの電磁石を非励磁状態とし、且つそのときのエンジンの回転数より回転数が大きくなるように前記電動発電機の出力トルクを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のパラレルハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと、発電機を兼ねる電動機とを有し、これらの出力トルクを、遊星歯車機構からなるトルク合成機構を介して変速装置に伝達することにより、エンジン及び電動機の何れか一方又は双方で走行駆動力を得るようにしたパラレルハイブリッド車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパラレルハイブリッド車両としては、例えば特開平１０−３０４５１３号公報に記載されるものがある。この従来例に記載されるものは、エンジンの出力トルクと、電動発電機の出力トルクとを、遊星歯車機構からなるトルク合成機構によって合成し、それを変速装置を介して駆動輪に伝達する。このパラレルハイブリッド車両では、例えば発進加速は、低回転で出力トルクが大きい電動発電機を電動機として用いて行い、その後、前述のように電動発電機の出力トルクとエンジンの出力トルクとを合成して用い、更に高速領域になると、電動発電機をオフとし、エンジンの出力トルクだけで走行する。このようなパラレルハイブリッド車両では、電動発電機の回転数がエンジンの回転数に到達したら、両者、より具体的には両者に連結されている遊星歯車機構の各要素を直結クラッチで直結し、出力トルク制御の応答性を高めるようにしている。また、車両減速時には、路面反力トルクで電動発電機を回転させ、当該電動発電機を発電機として機能させることで電力を蓄える、所謂回生作動させるが、この場合にはエンジンと電動発電機とが直結されていると、エンジンブレーキによって回生効率が低下するため、直結クラッチを解放する。ちなみに、従来の直結クラッチは、油圧クラッチで構成されるものが殆どである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のパラレルハイブリッド車両で、直結クラッチに使用される油圧クラッチは一般的に締結解放の応答性がよくないので、特に電動発電機を回生作動させるときの直結クラッチ解放に時間を要し、回生作動が開始されるまで、エネルギを回収できず、回生効率がよくない。また、油圧クラッチは、例えば複数のフリクションプレートを軸線方向に並べて配設しなければならないことから、軸線方向の長さを短縮できない。また、油圧クラッチは、例えばピストンを作動させるための油路を構成しなければならないなど、レイアウトの制限が大きい。
【０００４】
本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、締結解放の応答性に優れる電磁式ツーウエイクラッチを用いることにより、特に回生作動時の回生効率がよく、また軸線方向の長さを短縮することができたり、レイアウトの自由度が大きいパラレルハイブリッド車両を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に係るパラレルハイブリッド車両は、エンジンと、発電機及び電動機の両機能を備えた電動発電機と、変速装置と、遊星歯車機構により前記エンジンの出力トルク及び電動発電機の出力トルクを合成して出力するトルク合成機構と、前記電動発電機の出力トルク及び回転状態を制御する制御手段とを備えたパラレルハイブリッド車両において、前記遊星歯車機構の２要素間の締結解放を選択的に制御する電磁式ツーウエイクラッチ機構を備え、前記トルク合成機構の遊星歯車機構と電動発電機とを、前記変速装置に結合する隔壁で区画し、その隔壁の電動発電機側端部を縮径させ、前記電磁式ツーウエイクラッチの電磁石を、その隔壁の縮径部の内側に配置したことを特徴とするものである。
【０００６】
なお、電磁式ツーウエイクラッチとは、例えばローラ等の転動体を挟んで配設される内輪又は外輪の何れか一方の転動面にカム面が形成されており、他方の転動面は円筒面となっていて、電磁石を励磁して、そのカム面が形成された内輪又は外輪と保持器とを一体化すると、転動体はカム面と円筒面との間に挟まり、内輪と外輪とが一体回転し、一方、電磁石を非励磁状態、即ちオフとすると、保持器はスプリング力によりカム面が形成されている内輪又は外輪と一体で回転するので、転動体はカム面と円筒面の中立位置に置かれ、外輪と内輪とが相対回転できるように構成されたものである。つまり、転動体がカム面と円筒面との間に挟まって内輪と外輪とが締結されている状態がツーウエイクラッチの締結状態であり、転動体がカム面の形成された内輪又は外輪と一体となり、残りの外輪又は内輪が自在に相対回転できる状態が解放状態になる。
【０００８】
また、本発明のうち請求項２に係るパラレルハイブリッド車両は、前記請求項１の発明において、前記トルク合成機構の遊星歯車機構のサンギヤを前記電動発電機に連結し、リングギヤをエンジンに連結し、ピニオンキャリアを変速装置に連結すると共に、前記電磁式ツーウエイクラッチで前記遊星歯車機構のサンギヤとピニオンキャリアとを締結解放するように構成したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のうち請求項３に係るパラレルハイブリッド車両は、前記請求項１又は２の発明において、前記制御手段は、前記電磁式ツーウエイクラッチを締結状態から解放状態に移行するときに、当該電磁式ツーウエイクラッチの電磁石を非励磁状態とし、且つそのときのエンジンの回転数より回転数が大きくなるように前記電動発電機の出力トルクを制御することを特徴とすものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のパラレルハイブリッド車両駆動装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であり、エンジン１及び発電機及び電動機として作用する電気的回転駆動源としての３相誘導モータ／発電機で構成される交流式のモータ／発電機（電動発電機）２の出力側が、夫々、トルク合成機構である差動装置３の入力側に連結され、この差動装置３の出力側がトルクコンバータ等の発進装置を搭載していない変速装置４の入力側に接続され、変速装置４の出力側が図示しない終減速装置等を介して駆動輪５に連結されている。ちなみに、この実施形態では、前記差動装置３と変速装置４との間に、オイルポンプ１３が配設されており、このオイルポンプ１３で創成される流体圧が変速装置４の制御に用いられる。なお、オイルポンプは専用の駆動モータで駆動してもよい。
【００１１】
ここで、エンジン１はエンジン用コントローラＥＣによって制御され、モータ／発電機２は、例えば図２に示すステータ２Ｓとロータ２Ｒとを有し、充電可能なバッテリやコンデンサで構成される蓄電装置６に接続されたモータ／発電機駆動回路７によって駆動制御される。
モータ／発電機駆動回路７は、蓄電装置６に接続されたチョッパ７ａと、このチョッパ７ａとモータ／発電機２との間に接続された例えば６つのサイリスタを有し直流を３相交流に変換するインバータ７ｂとで構成され、チョッパ７ａに後述するモータ／発電機用コントローラ１２からのデューティ制御信号ＤＳが入力されることにより、このデューティ制御信号ＤＳに応じたデューティ比のチョッパ信号をインバータ７ｂに出力する。このインバータ７ｂは、図示しないモータ／発電機２のロータの回転位置を検出する位置センサの回転位置検出信号に基づいて、モータ／発電機２の正回転時には電動機として作用させ、逆回転時には発電機として作用させるように、その回転に同期した周波数で駆動する３相交流を形成するように、例えば前記各サイリスタのゲート制御信号を形成する。ちなみに、モータ／発電機２はエンジン１同様、車両を駆動するためにも用いられるので、車両を駆動する側への回転方向を正回転とし、その逆方向への回転方向を逆回転と定義する。
【００１２】
また、差動装置３は、図２、図３に示すように、トルク合成機構として遊星歯車機構２１を備えて構成されている。この遊星歯車機構２１は、エンジン１とモータ／発電機との間で差動機能を発現しながらトルク合成機構をなすものである。そして、サンギヤＳと、その外周側に等角間隔で噛合する複数のピニオンＰと、各ピニオンＰを連結するピニオンキャリアＣと、ピニオンＰの外側に噛合するリングギヤＲとを備え、この遊星歯車機構２１のリングギヤＲがドライブシャフト２０を介してエンジン１（図ではＥＮＧ）に連結され、同じく遊星歯車機構２１のサンギヤＳがモータ／発電機２のロータ２Ｒに連結され、同じく遊星歯車機構２１のピニオンキャリアＣが入力シャフト２２を介して変速装置４（図ではＴ／Ｍ）の入力側に連結されている。
【００１３】
前記モータ／発電機２と遊星歯車機構２１とは、トランスミッションケース２４に結合された隔壁２３で区画されている。これは、一般にモータ／発電機２は乾室、遊星歯車機構２１は湿室で使用するためであり、前記サンギヤＳとモータ／発電機２とを連結する円筒部２５と、前記隔壁２３との間にはシール部材２６が介装されている。前記隔壁２３は、前記シール部材２６側、つまりモータ／発電機２側が次第に縮径されており、この縮径部内に電磁式ツーウエイクラッチ３６が介装されている。この電磁式ツーウエイクラッチ３６は、前記遊星歯車機構２１のサンギヤＳと前記円筒部２５との間に形成された内輪３７と、前記ピニオンキャリアＣから延設された外輪３８と、この外輪の外周に固定されたロータ３６ｂと、転動体として両者の間に介装された複数のローラ３９と、このローラ３９を保持する保持器４０（図４参照）と、保持器４０と軸方向にスライド可能で且つ相対回転不能に連結され、前記外輪３８の外側に延設されたアーマチャ４１と、前記外輪３８の外側位置で、前記ロータ３６ｂに対して相対回転可能となるように配設された電磁石３６ａとを備えて構成される。
【００１４】
この電磁式ツーウエイクラッチ３６は、前記外輪３８の内周面は円筒面となっているが、内輪３７の外周面は八角形断面になっていて、その各面がカム面を構成する。この電磁式ツーウエイクラッチ３６において、前記電磁石３６ａをオフ状態、つまり非励磁状態とすると、図４に示すように、例えば前記ローラ３９がカム面に対して中央の中立位置に位置するように、図示しないバネによって保持器が配置され、ローラ３９と外輪との間に隙間が生じ、外輪３８と内輪３７とが自在に回転することができるフリーな状態となる。一方、電磁石３６ａをＯＮ状態とする、つまり励磁状態とすると、磁力によりロータ３６ｂがアーマチャ４１に圧接し、外輪３８と保持器４０とが回転方向固定される。これにより例えば図５に示すように、保持器４０によってローラ３９が楔空間の一方に片寄り、ローラ３９が外輪３８の円筒面と内輪３７のカム面との間に噛み込み、内輪３７，外輪３８，ローラ３９が一体となって回転する。しかも、ローラ３９が外輪３８の円筒面と内輪３７のカム面との間に挟まると、その楔効果で容易には外れなくなり、結果的に逆方向にも一体に回転される状態になる。
【００１５】
ちなみに、この電磁式ツーウエイクラッチ３６の電磁石を前記隔壁２３の縮径部内に配設したため、当該電磁石３６ａの電力線４３は、前記モータ／発電機２の電力線２ａの近傍になり、配索が容易である。また、前述のように、電磁式ツーウエイクラッチ３６はフリクションプレートを軸線方向に配設する必要がないので、軸線方向の長さを短縮することができるのに合わせて、前記隔壁２３の縮径部内に配設したことにより、電磁式ツーウエイクラッチ３６をモータ／発電機２に接近させることができ、より一層、軸線方向の長さを短縮することができる。更に、本実施形態では、前記遊星歯車機構２１のサンギヤＳに内輪３７を延設し、ピニオンキャリアＣに外輪３８を延設し、両者をローラ３９で締結解放する構成としたため、電磁式ツーウエイクラッチ３６そのものを遊星歯車機構２１に接近させることができ、このことによっても軸線方向の長さを短縮することができる。
【００１６】
なお、前記電磁式ツーウエイクラッチ３６の電磁石３６ａへの電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳが高レベルにあるとき、当該電磁石３６ａは励磁され、つまりＯＮ状態となり、低レベルにあるとき、当該電磁石３６ａは非励磁状態、つまりＯＦＦ状態となる。また、この電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳは、前記低レベルと高レベルとの間で無段階に調整可能である（実質的にはディジタル化される）。
【００１７】
また、本実施形態では、エンジン１内での爆発振動を抑制するために、本実施形態では、エンジン１の出力側にダンパー１７を介装している。
さらに、変速装置４は、変速装置用コントローラＴＣによって車速とスロットル開度とをもとに予め設定された変速制御マップを参照して決定された例えば第１速〜第４速の変速比に制御される。ちなみに、この変速装置４は、後述するモータ／発電機用コントローラ１２と相互通信を行っている。
【００１８】
また、エンジン１及びモータ／発電機２には、その出力軸の回転数を検出するエンジン回転数センサ８及びモータ／発電機回転数センサ９が設けられていると共に、図示しないセレクトレバーで選択されたレンジに応じたレンジ信号を出力するインヒビタースイッチ１０及びアクセルペダルの踏込みに応じたスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１１及びブレーキペダルの踏込みを検出するブレーキスイッチ１５が設けられ、これら回転数センサ８及び９の回転数検出値ＮE 及びＮM/G とインヒビタースイッチ１０のレンジ信号ＲＳ及びスロットル開度センサ１１のスロットル開度検出値ＴＨ及びブレーキスイッチ１５のブレーキペダル踏込み状態等がモータ／発電機２及び電磁式ツーウエイクラッチ３６を制御するモータ／発電機用コントローラ１２に供給される。また、前記モータ／発電機用コントローラ１２は、前記変速装置用コントローラＴＣと相互通信を行い、例えば変速装置４のギヤ比（変速段）等の情報を、変速装置信号ＴＳとして入力するように構成されている。また、このモータ／発電機用コントローラ１２は、前記エンジン用コントローラＥＣとも相互通信を行い、例えばエンジン１の爆発等の情報を、エンジン信号ＥＳとして入力するように構成されている。なお、前記モータ／発電機回転数センサ９では、モータ／発電機２の正回転、逆回転も検出することができる。
【００１９】
前記モータ／発電機用コントローラ１２は、少なくとも入力側インタフェース回路１２ａ、演算処理装置１２ｂ、記憶装置１２ｃ及び出力側インタフェース回路１２ｄを有するマイクロコンピュータ１２ｅで構成されている。
入力側インタフェース回路１２ａには、エンジン回転数センサ８のエンジン回転数検出値ＮE 、モータ／発電機回転数センサ９のモータ／発電機回転数検出値ＮM/G 、インヒビタースイッチ１０のレンジ信号ＲＳ、スロットル開度センサ１１のスロットル開度検出値ＴＨ、ブレーキスイッチ１５のブレーキペダル踏込み状態、エンジン用コントローラＥＣのエンジン信号ＥＳ及び前記変速装置用コントローラＴＣの変速装置信号ＴＳが入力されている。
【００２０】
演算処理装置１２ｂは、例えばキースイッチ（図示せず）がオン状態となって所定の電源が投入されることにより作動状態となり、先ず初期化を行って、モータ／発電機２への駆動デューティ制御信号ＭＳ及び発電デューティ制御信号ＧＳをオフ状態とすると共に、電磁式ツーウエイクラッチ３６へのクラッチ制御信号ＣＳもオフ状態とし、その後、発進加速時や減速時にエンジン回転数検出値ＮE 、モータ／発電機回転数検出値ＮM/G 、レンジ信号ＲＳ及びスロットル開度検出値ＴＨ等に基づいてモータ／発電機２及び電磁式ツーウエイクラッチ３６を制御する。
【００２１】
記憶装置１２ｃは、演算処理装置１２ｂの演算処理に必要な処理プログラムを予め記憶していると共に、演算処理装置１２ｂの演算過程で必要な各種データを記憶する。
出力側インタフェース回路１２ｄは、演算処理装置１２ｂの演算結果である駆動デューティ制御信号ＭＳ及び発電デューティ制御信号ＧＳと電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳとをモータ／発電機駆動回路７及び電磁石３６ａに供給する。ちなみに、前記モータ／発電機２では、逆起電圧を利用することにより、車両に制動力を付与することも可能である。このモータ／発電機２の制動トルク増加制御は、モータ／発電機２が発電機として作用しているときにはモータ／発電機駆動回路７のチョッパ７ａに供給するデューティ制御信号ＤＳのデューティ比を大きくして発生する逆起電圧を増加させることにより制動トルクを増加させる。また、モータ／発電機２が電動機として作用しているときには、デューティ制御信号ＤＳのデューティ比を小さくして駆動トルクを減少させることにより制動トルクを増加させる。また、モータ／発電機２の制動トルク減少制御は、上記とは逆に、モータ／発電機２が発電機として作用しているときには、デューティ制御信号ＤＳのデューティ比を小さくして発生する逆起電力を減少させることにより制動トルクを減少させ、モータ／発電機２が電動機として作用しているときには、デューティ制御信号ＤＳのデューティ比を大きくして駆動トルクを増加させることにより制動トルクを減少させる。
【００２２】
次に、前記モータ／発電機用コントローラ１２内で行われる数ある演算処理のうちから、車両減速時に行われる演算処理について、図６のフローチャートを伴って説明する。この演算処理は、前記モータ／発電機用コントローラ１２内の演算処理装置１２ｂで、所定制御時間ΔＴ毎のタイマ割込によって行われる。また、このフローチャートでは特に通信のステップを設けていないが、必要な情報やプログラムは随時入力インターフェース１２ａを介して外部や記憶装置１２ｃから読込まれ、演算処理中の情報は随時記憶装置１２ｃに記憶される。
【００２３】
この演算処理では、まずステップＳ１で、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記スロットル開度センサ１１で検出されたスロットル開度ＴＨ、ブレーキスイッチ１５のブレーキペダル踏込み状態、インヒビタースイッチ１０のレンジ信号ＲＳ、エンジン回転数センサ８で検出されたエンジン回転数ＮE 、モータ／発電機回転数センサ９で検出されたモータ／発電機回転数ＮM/G を読込む。
【００２４】
次にステップＳ２に移行して、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記変速装置用コントローラＴＣから車速ＶSP、及び現在の変速比（変速段）を読込む。
次にステップＳ３に移行して、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、現在行っている制御が後述するステップＳ６で判定された減速制御中であるか否かを判定し、減速制御中である場合にはステップＳ４に移行し、そうでない場合にはステップＳ５に移行する。
【００２５】
前記ステップＳ５では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、例えばスロットル開度ＴＨが“０”で、ブレーキペダルが踏込まれているとか、レンジ信号ＲＳがエンジンブレーキレンジが選択されているといった内容から、車両が駆動状態から減速状態に移行したか否かを判定し、車両が減速状態に移行した場合にはステップＳ６に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
【００２６】
前記ステップＳ６では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、現在開始すべき制御が減速制御であると判定してからステップＳ７に移行する。
一方、前記ステップＳ４では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、例えばスロットル開度ＴＨが“０”でなく、車両加速度ＧX が加速方向に作用しているとか、レンジ信号ＲＳがエンジンブレーキレンジ以外の走行レンジで、変速装置信号ＴＳによりエンジンブレーキ作動用のクラッチやブレーキが作動していないといった内容から、車両が減速状態から駆動状態に移行したか否かを判定し、車両が駆動状態に移行した場合にはステップＳ１３に移行し、そうでない場合には前記ステップＳ７に移行する。
【００２７】
前記ステップＳ７では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、後述するステップＳ１０によって現在モータ／発電機２を正トルク制御しているか否かを判定し、モータ／発電機正トルク制御中である場合にはステップＳ８に移行し、そうでない場合にはステップＳ９に移行する。
前記ステップＳ９では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記電磁式ツーウエイクラッチ３６の制御信号ＣＳをＯＦＦ状態、つまり当該電磁式ツーウエイクラッチ３６の電磁石３６ａを非励磁状態としてからステップＳ１０に移行する。
【００２８】
前記ステップＳ１０では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記モータ／発電機２の出力トルクが正方向になるように制御を行ってから前記ステップＳ８に移行する。具体的には、この時点でのエンジン回転数ＮE をモータ／発電機回転数ＮM/G が上回るようにモータ／発電機２のトルク制御を行う。前記ステップＳ８では、前記ステップＳ１で読込んだモータ／発電機回転数ＮM/G がエンジン回転数ＮE より大きいか否かを判定し、モータ／発電機回転数ＮM/G がエンジン回転数ＮE より大きい場合にはステップＳ１２に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
【００２９】
前記ステップＳ１２では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記ステップＳ１０で行っていたモータ／発電機２の正トルク制御を終了してから前記ステップＳ１３に移行する。
前記ステップＳ１３では、前記ステップＳ６で開始した減速制御を終了してからメインプログラムに復帰する。
【００３０】
前記図６の演算処理によれば、車両が駆動状態を継続しているときには、前記ステップＳ３からステップＳ５を経てメインプログラムに復帰するフローが繰り返されるだけであるが、車両が駆動状態から減速状態に移行した最初の制御時刻で、前記ステップＳ５からステップＳ６に移行して減速制御開始を判定する。次いでステップＳ７でモータ／発電機正トルク制御中であるか否かを判定するが、この時点ではモータ／発電機正トルク制御中でないため、ステップＳ９に移行し、ここで電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳをＯＦＦ状態とする。例えば、後述するように前記モータ／発電機回転数ＮM/G がエンジン回転数ＮE を越えるような場合には、一般的にモータ／発電機２とエンジン１とを直結する、つまり電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳはＯＮ状態であるのであるが、例えば発進加速中でモータ／発電機回転数ＮM/G がエンジン回転数ＮE 以下であるような場合には、モータ／発電機２とエンジン１とを直結していないという場合もあるので、改めて電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳをＯＦＦ状態とする。
【００３１】
次に、ステップＳ１０に移行して、モータ／発電機回転数ＮM/G がエンジン回転数ＮE を上回るように、モータ／発電機２の出力トルクを正方向に制御する。従って、それ以前にモータ／発電機２の出力トルクが負の方向であって、前記電磁式ツーウエイクラッチ３６のローラ３９が内輪３７のカム面と外輪３８の円筒面との間に挟まり、楔効果で外れなかったとしても、この時点では電磁石３６ａが非励磁状態であり、従って保持器４０と外輪３８とは一体化していないので、モータ／発電機２の出力トルクが正方向に与えられれば、その力でローラ３９が内輪３７のカム面と外輪３８の円筒面との間から外れ、図示しない戻しバネにより保持器４０はローラ３９が噛み合わない中立位置に付勢され、自在な状態となりうる。
【００３２】
この電磁式ツーウエイクラッチ３６のローラ３９の自在な状態は、出力トルクを正方向に制御されているモータ／発電機２の回転数ＮM/G がエンジン回転数ＮE を僅かに上回ることで判定されるので、前記図６の演算処理のステップＳ８でモータ／発電機回転数ＮM/G がエンジン回転数ＮE より大きくなったと判定されたら、次のステップＳ１２では、もはやモータ／発電機２の出力トルクを正方向に制御する必要はなく、ここでモータ／発電機正トルク制御を終了し、次のステップＳ１３で減速移行時の初期に行う本プログラムを終了してからメインプログラムに復帰する。また、この減速制御中に駆動状態に移行した場合にも、前記ステップＳ４からステップＳ１３に移行し、本プログラムを終了してからメインプログラムに復帰する。
【００３３】
次に、前記図６の演算処理の具体的な作用について説明する。なお、図中、遊星歯車機構に入ってくるトルク（正トルク）を黒塗りの矢印で示し、でてゆくトルク（負トルク）を白抜きの矢印で示す。図７は、駆動状態にある車両のトルクの状態を示している。このとき、通常は前記電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳはＯＦＦ状態であり、電磁式ツーウエイクラッチ３６の電磁石３６ａは非励磁状態にある。従って、当該電磁式ツーウエイクラッチ３６のローラ３９は、前記図５に示すように内輪３７のカム面と外輪３８の円筒面との間に正回転方向に挟まっており、その楔効果で、多少のエンジンブレーキトルクやモータ／発電機回生トルクでは外れなくなっている。なお、電磁式ツーウエイクラッチ３６はＯＦＦ状態で締結している。従って、このような状態では、主としてエンジン１の出力トルクで車両が駆動され、例えば運転者の要求する駆動力の不足分程度がモータ／発電機２の出力トルクで補われる。
【００３４】
この状態から、車両が減速状態に移行すると、路面反力トルクによってエンジン１及びモータ／発電機２にバックトルクがかかるが、その程度のバックトルクでは、前記締結状態にある電磁式ツーウエイクラッチ３６は解放されない。そこで、前記図６の演算処理が開始されると、図８に示すように、とりあえず電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳをＯＦＦ状態とし、電磁石３６ａによって、少なくともアーマチャ４１とロータ３６ｂとが圧着されない状態を作り出す。そうしておいてモータ／発電機２の出力トルクが正方向になるようにデューティ制御信号ＤＳを制御すると、この正方向のトルクで、図５のようにローラ３９を内輪３７のカム面と外輪３８の円筒面との間に挟んでいた状態から、遊星歯車機構２１のサンギヤＳ、即ち内輪３７が外輪３８よりも相対的に反時計回りに回転され、その結果、楔効果が解かれ、ローラ３９は内輪３７のカム面と外輪３８の円筒面との間から外れ、図示しない戻しバネのバネ力によって保持器４０をローラ３９が噛み合わない中立位置に保持し、この結果、外輪３８であるピニオンキャリアＣと内輪３７であるサンギヤＳとが相対回転自在状態となる。そして、図４，図５からも明らかなように、内輪３７と外輪３８とが極僅かに相対回転するだけでよいから、この間の所要時間は極めて短時間である。このことを前述のようにモータ／発電機回転数ＮM/G がエンジン回転数ＮE より大きくなったことで検出したら、電磁式ツーウエイクラッチ３６は解放されており、モータ／発電機２とエンジン１とは非直結状態となっている。
【００３５】
そこで、図示しない個別の演算処理によってモータ／発電機２を正方向に回転させながら負の方向のトルクが得られるように、つまり回生トルクが得られるように制御すると、図９に示すように、エンジン１は速やかにアイドル回転数に到達し、駆動輪５からのバックトルクの殆どはモータ／発電機２の回生トルクに変換される。この間、つまり車両が減速状態に移行し、電磁式ツーウエイクラッチ３６を解放し、その状態に維持する所要時間は、前述のように極めて短時間であるから、駆動輪５からのバックトルクを殆ど全て回生トルクに変換することが可能であり、非常に回生効率が高い。
【００３６】
次に、前記モータ／発電機用コントローラ１２内で行われる発進加速などの車両駆動時に行われる演算処理について、図１０のフローチャートを伴って説明する。この演算処理も、前記モータ／発電機用コントローラ１２内の演算処理装置１２ｂで、所定制御時間ΔＴ毎のタイマ割込によって行われる。また、このフローチャートでは特に通信のステップを設けていないが、必要な情報やプログラムは随時入力インターフェース１２ａを介して外部や記憶装置１２ｃから読込まれ、演算処理中の情報は随時記憶装置１２ｃに記憶される。
【００３７】
この演算処理では、まずステップＳ２１で、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記スロットル開度センサ１１で検出されたスロットル開度ＴＨ、ブレーキスイッチ１５のブレーキペダル踏込み状態、インヒビタースイッチ１０のレンジ信号ＲＳ、エンジン回転数センサ８で検出されたエンジン回転数ＮE 、モータ／発電機回転数センサ９で検出されたモータ／発電機回転数ＮM/G を読込む。
【００３８】
次にステップＳ２２に移行して、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記変速装置用コントローラＴＣから車速ＶSP、及び現在の変速比（変速段）を読込む。
次にステップＳ２３に移行して、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、現在行っている制御が後述するステップＳ２６で判定された駆動制御中であるか否かを判定し、駆動制御中である場合にはステップＳ２４に移行し、そうでない場合にはステップＳ２５に移行する。
【００３９】
前記ステップＳ２５では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、例えばスロットル開度ＴＨが“０”でなく、ブレーキペダルの踏込みが解除されているとか、レンジ信号ＲＳがドライブレンジ等の走行レンジで、エンジン回転数ＮE が増加を継続しているといった内容から、車両が停止状態又は減速状態から駆動状態に移行したか否かを判定し、車両が駆動状態に移行した場合にはステップＳ２６に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
【００４０】
前記ステップＳ２６では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、現在開始すべき制御が駆動制御であると判定してからステップＳ２７に移行する。
一方、前記ステップＳ２４では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、例えばスロットル開度ＴＨが“０”で、ブレーキペダルが踏み込まれているとか、レンジ信号ＲＳがエンジンブレーキレンジで、変速装置信号ＴＳによりエンジンブレーキ作動用のクラッチやブレーキが作動しているといった内容から、車両が駆動状態から減速状態に移行したか否かを判定し、車両が減速状態に移行した場合にはステップＳ２８に移行し、そうでない場合には前記ステップＳ２７に移行する。
【００４１】
前記ステップＳ２７では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、モータ／発電機２の回転状態を正回転化し、更に増速するようにデューティ制御信号ＤＳを出力してからステップＳ２９に移行する。
前記ステップＳ２９では、前記ステップＳ２１で読込んだモータ／発電機回転数ＮM/G とエンジン回転数ＮE との差分値が零と所定回転数ΔＮとの間にあるか否かを判定し、その差分値が零と所定回転数ΔＮとの間にある場合にはステップＳ３０に移行し、そうでない場合にはステップＳ３２に移行する。
【００４２】
前記ステップＳ３０では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記電磁式ツーウエイクラッチ３６の制御信号ＣＳをＯＮ状態、つまり当該電磁式ツーウエイクラッチ３６の電磁石３６ａを励磁状態としてから前記ステップＳ３２に移行する。
前記ステップＳ３２では、モータ／発電機回転数ＮM/G とエンジン回転数ＮE とが一致しているか否かを判定し、両者が一致している場合にはステップＳ３１に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
【００４３】
前記ステップＳ３１では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記電磁式ツーウエイクラッチ３６の制御信号ＣＳをＯＦＦ状態、つまり当該電磁式ツーウエイクラッチ３６の電磁石３６ａを非励磁状態としてからステップＳ２８に移行する。
前記ステップＳ２８では、前記ステップＳ２６で開始した駆動制御を終了してからメインプログラムに復帰する。
【００４４】
前記図１０の演算処理によれば、車両が停止状態又は減速状態を継続しているときには、前記ステップＳ２３からステップＳ２５を経てメインプログラムに復帰するフローが繰り返されるだけである。ちなみに、前記図６の演算処理からも明らかなように、車両が停止状態又は減速状態にあるときには、電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳはＯＦＦ状態であり、当該電磁式ツーウエイクラッチ３６は解放状態にある。しかしながら、車両がこうした停止状態又は減速状態から駆動状態に移行した最初の制御時刻で、前記ステップＳ２５からステップＳ２６に移行して駆動制御開始を判定する。次いでステップＳ２７でモータ／発電機２を正回転化し、更に増速するように制御する。例えば、車両減速時には、前記図６の演算処理によって、エンジン１はアイドル回転状態とし、駆動輪５からのバックトルクでモータ／発電機２を回生作動させるのであるが、車速が更に低下し、エンジン１のアイドル回転状態での車速を下回るような場合には、モータ／発電機２の回転は次第に逆回転に移行する。また、車両が停止し、アイドル回転状態にあるエンジンの出力トルクでモータ／発電機２が発電を行っているときには、完全に逆回転している。そのような場合を想定し、モータ／発電機２に正方向のトルクを出力させ、回転方向を正回転とし、更にエンジン１のアイドル回転数に到達するように増速させる。
【００４５】
次に、ステップＳ２９に移行してモータ／発電機回転数ＮM/G とエンジン回転数ＮE との差分値が零と所定回転数ΔＮとの間にあるか否かを判定し、その差分値が零と所定回転数ΔＮとの間にあるときには、ステップＳ３０に移行して、それまで同様、電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳをＯＦＦ状態とし、電磁式ツーウエイクラッチ３６を解放状態に維持する。従って、車両は、例えばアイドル回転状態にあるエンジン１の出力トルクと、次第に正回転化し、更に増速するモータ／発電機２の出力トルクとの合力で駆動される。
【００４６】
一旦、この駆動制御が開始されると、車両が減速状態に移行しない限り、図１０の演算処理のステップＳ２３からステップＳ２７に移行し、更にステップＳ２９からステップＳ３２に移行するフローが繰り返されるが、例えばアイドル回転状態にあるエンジン１の回転数ＮE とモータ／発電機回転数ＮM/G との差分値が零と所定回転数ΔＮとの間にないと、ステップＳ２９からステップＳ３０に移行し、ここで電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳをＯＮ状態とする。このモータ／発電機２とエンジン１との回転数差で、電磁石３６ａの吸引力でそれまで図４の状態に維持されていた電磁式ツーウエイクラッチ３６の外輪３８とローラ３９は、外輪３８に固定されたロータ３６ｂにアーマチャ４１が圧着して、外輪３８と保持器４０とが固定化され、図５の状態、即ちローラ３９が内輪３７のカム面と外輪３８の円筒面との間に挟まって、それらが一体となった締結状態に移行する。つまり、この時点でモータ／発電機２とエンジン１とが直結される。
【００４７】
そして、次のステップＳ２８で駆動状態で行う本プログラムを終了してからメインプログラムに復帰する。また、この駆動制御中に減速状態に移行した場合にも、前記ステップＳ２４からステップＳ２８に移行し、本プログラムを終了してからメインプログラムに復帰する。
次に、前記図１０の演算処理の具体的な作用について説明する。
【００４８】
エンジン回転がアイドル状態で車両が停止している状態から、例えば運転者がアクセルペダルを踏込むと、図１０の演算処理ではステップＳ２３からステップＳ２５に移行し、ここで駆動状態に移行したと判定してステップＳ２６で駆動制御開始を判定する。そして、次のステップＳ２７でモータ／発電機２の正回転化並びに増速制御を行う。また、この時点では、モータ／発電機回転数ＮM/G はエンジン回転数ＮE を上回っていないからステップＳ２９からステップＳ３０に移行し、引き続き電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳをＯＦＦ状態、即ち電磁式ツーウエイクラッチ３６を解放状態に維持する。その結果、車両は、例えばアイドル回転状態にあるエンジン１のトルクとモータ／発電機２のトルクとの合力で駆動される。また、車速の増加と共にモータ／発電機２の回転は正回転化され、更に増速する。
【００４９】
このように増速されるモータ／発電機回転数ＮM/G が例えばアイドル回転状態にあるエンジン回転数ＮE から所定回転数ΔＮ低い回転数を上回ると、図１０の演算処理でステップＳ２９からステップＳ３０に移行し、電磁式ツーウエイクラッチ制御信号ＣＳをＯＮ状態とする。これにより、ローラ３９は図５の状態、即ち内輪３７のカム面と外輪３８の円筒面との間に挟まり、それらが一体化して電磁式ツーウエイクラッチ３６が締結する。そして、図４，図５からも明らかなように、ローラ３９が内輪３７に対して極僅かに相対回転するだけでよいから、電磁式ツーウエイクラッチ３６が締結に要する所要時間は極めて短時間である。この直後は、図１１に示すようにエンジン１とモータ／発電機２とが直結され、なお且つ両者のトルクの合力で車両が駆動される状態となる。
【００５０】
なお、前期実施形態では、エンジン１とモータ／発電機２との直結状態では、電磁式ツーウエイクラッチ３６の電磁石３６ａを非励磁状態としているが、勿論、この電磁石３６ａを励磁状態として、締結状態をより強固なものとしてもよい。
また、前記各実施形態では、コントローラにマイクロコンピュータを用いた場合について説明したが、これに代えて各種の演算回路を使用することも可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１に係るパラレルハイブリッド車両によれば、トルク合成機構の遊星歯車機構の各要素間の締結解放を電磁式ツーウエイクラッチ機構で行うようにしたことにより、それらの締結解放、つまりエンジンと電動発電機との締結解放の応答性に優れ、特に両者を解放して電動発電機を回生作動させるタイミングを早めて回生効率を向上することができる。また、油圧クラッチのように油路を形成したり、フリクションプレートを軸線方向に配設したりする必要がないので、レイアウトの自由度が高まり、同時に軸線方向の長さを短縮することも可能となる。
【００５２】
また、トルク合成機構の遊星歯車機構と電動発電機とを、変速装置に結合する隔壁で区画し、その隔壁の電動発電機側端部を縮径させ、電磁式ツーウエイクラッチの電磁石を、その隔壁の縮径部の内側に配置したことにより、電動発電機と電磁式ツーウエイクラッチの電磁石とを接近させることが可能となり、特に両者の電力線の配索が容易になると共に、軸線方向の長さを短縮することもできる。
【００５３】
また、本発明のうち請求項２に係るパラレルハイブリッド車両によれば、トルク合成機構の遊星歯車機構のサンギヤを電動発電機に連結し、リングギヤをエンジンに連結し、ピニオンキャリアを変速装置に連結すると共に、電磁式ツーウエイクラッチで遊星歯車機構のサンギヤとピニオンキャリアとを締結解放するように構成したことにより、電磁式ツーウエイクラッチのローラ等の転動体をサンギヤとピニオンキャリアとの間に配設して当該電磁式ツーウエイクラッチを遊星歯車機構に接近させることが可能となり、更に軸線方向の長さを短縮することが可能となる。
【００５４】
また、本発明のうち請求項３に係るパラレルハイブリッド車両によれば、電磁式ツーウエイクラッチを締結状態から解放状態に移行するときに、当該電磁式ツーウエイクラッチの電磁石を非励磁状態とし、且つそのときのエンジンの回転数より回転数が大きくなるように電動発電機の出力トルクを制御することにより、ローラ等の転動体が電磁式ツーウエイクラッチの内輪及び外輪の双方に挟まっていない状態を容易に得ることができ、そのときに電磁石を励磁状態とすることにより、確実に電磁式ツーウエイクラッチを解放状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパラレルハイブリッド車両の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１のパラレルハイブリッド車両に用いられる差動装置の一例を示す構造図である。
【図３】図１のパラレルハイブリッド車両の模式図である。
【図４】図２の差動装置に用いられた電磁式ツーウエイクラッチの作動説明図である。
【図５】図２の差動装置に用いられた電磁式ツーウエイクラッチの作動説明図である。
【図６】コントローラ内で行われる減速制御時の演算処理のフローチャートである。
【図７】図１のパラレルハイブリッド車両が駆動状態にあるときの模式図と共線図である。
【図８】図１のパラレルハイブリッド車両が減速状態に移行したときの模式図と共線図である。
【図９】図１のパラレルハイブリッド車両が減速状態を維持しているときの模式図と共線図である。
【図１０】コントローラ内で行われる駆動制御時の演算処理のフローチャートである。
【図１１】図１のパラレルハイブリッド車両が発進加速しているときの模式図と共線図である。
【符号の説明】
１はエンジン
２はモータ／発電機（電動発電機）
３は差動装置
４は変速装置
５は駆動輪
６は蓄電装置
７はモータ／発電機駆動回路
８はエンジン回転数センサ
９はモータ／発電機回転数センサ
１０はインヒビタースイッチ
１１はスロットル開度センサ
１２はモータ／発電機用コントローラ
１３はオイルポンプ
１５はブレーキスイッチ
１７はダンパー
２１は遊星歯車機構
３６は電磁式ツーウエイクラッチ
Ｓはサンギヤ
Ｐはピニオン
Ｒはリングギヤ
Ｃはピニオンキャリア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003677733.tif 000008
【図８】
0003677733.tif 000009
【図９】
0003677733.tif 000010
【図１０】
0003677733.tif 000011
【図１１】
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