(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と出力軸の変速比を自動的に変えて動力を車輪の駆動系統に伝達可能とする自動変速機と、
エンジンの出力軸と自動変速機の入力軸を自動的に断接する自動クラッチと、
電動機と発電機を兼ねる回転電機の入出力軸と自動変速機の入力軸との間で動力を伝達する減速ギア装置とを備え、
電動機と発電機を兼ねる回転電機の入出力軸と自動変速機の入力軸との間で動力を伝達する減速ギア装置とを備え、
この減速ギア装置は回転電機の入出力軸に連結されるドライブギアと、自動変速機の入力軸に連結されるドリブンギアと、このドライブギアとドリブンギアに噛み合うアイドラギアとによって構成し、
減速ギア装置が回転電機の入出力軸の回転を減速しかつ常に同期して自動変速機の入力軸に伝達する構成とし、
回転電機のみによる走行からエンジンによる走行に切り換えるエンジンの始動時に、回転電機の駆動を停止し、自動変速機を入力軸から出力軸に回転を伝達しないニュートラル位置に切り換え、自動クラッチを接続し、回転電機を駆動してエンジンを起動する始動制御手段を備えたことを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
車両の減速走行時に回転電機により回生発電を行うモードと車両の減速走行時に回転電機により回生発電を行わないモードを選択する制動力指令スイッチをギア位置指令スイッチと独立して設け、
車両の減速走行時に回転電機により回生発電を行わないモードに設定されている場合も、車両の制動時に回転電機に回生発電をさせる構成としたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
自動クラッチを接続して回転電機に回生発電させる急減速時回生制御手段と、自動クラッチを切って回転電機に回生発電させる緩減速時回生制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力源としてエンジンと電動モータを選択的に切り換えられるパラレル式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、パラレル式ハイブリッド車両として、エンジンの出力軸に連結した回転電機を備え、車両の加速時に回転電機に電力を供給してエンジンの出力を補助し、減速時および制動時にエンジンへの燃料供給を停止するとともに、回転電機を発電機として作動させて回生制動を行い、発生した電力で蓄電装置を充電するものがある。
【０００３】
このようにして、減速時や制動時に車両の持つ運動エネルギを電気エネルギとして回収し、これを利用して加速時等に車両の加速性能を高めることにより、エンジンの燃料消費を節減している（特開平１０−２９５００２号公報、特開平１０−２５２５１７号公報、特開平８−２７５３０５号公報、参照）。
【０００４】
また、車輪を直接駆動する回転電機を備え、エンジンにより発電機を駆動するシリーズ式ハイブリッド車両があった（特開平１０−３１３５０５号公報、参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のパラレル式ハイブリッド車両にあっては、回転電機がエンジンと常に同期して回転する構造のため、低速低負荷の運転領域でエンジンの運転を停止し回転電機のみの駆動力で走行することができず、回転電機の作動領域が限定されるという問題点があった。
【０００６】
また、回転電機がエンジンの出力軸や車輪の駆動軸に直接に連結される構造にあっては、回転電機の回転を任意の減速比で伝達することができず、回転電機の仕様等が制限される。さらに、回転電機を設けるのにあたってフライホイールや車輪等に専用構造を設ける必要があり、製品のコストアップを招くという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、ハイブリッド車両において、回転電機の作動領域を拡大するとともに、製品のコストダウンがはかれることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、入力軸と出力軸の変速比を自動的に変えて動力を車輪の駆動系統に伝達可能とする自動変速機と、エンジンの出力軸と自動変速機の入力軸を自動的に断接する自動クラッチと、電動機と発電機を兼ねる回転電機の入出力軸と自動変速機の入力軸の間で動力を伝達する減速ギア装置とを備え、この減速ギア装置は回転電機の入出力軸に連結されるドライブギアと、自動変速機の入力軸に連結されるドリブンギアと、このドライブギアとドリブンギアに噛み合うアイドラギアとによって構成し、減速ギア装置が回転電機の入出力軸の回転を減速しかつ常に同期して自動変速機の入力軸に伝達する構成とし、回転電機のみによる走行からエンジンによる走行に切り換えるエンジンの始動時に、回転電機の駆動を停止し、自動変速機を入力軸から出力軸に回転を伝達しないニュートラル位置に切り換え、自動クラッチを接続し、回転電機を駆動してエンジンを起動する始動制御手段を備えるものとした。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、車両の減速走行時に回転電機により回生発電を行うモードと車両の減速走行時に回転電機により回生発電を行わないモードを選択する制動力指令スイッチをギア位置指令スイッチと独立して設け、
車両の減速走行時に回転電機により回生発電を行わないモードに設定されている場合も、車両の制動時に回転電機に回生発電をさせる構成としたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
【００１３】
第３の発明は、第１または第２の発明において、自動クラッチを接続して回転電機に回生発電させる急減速時回生制御手段と、自動クラッチを切って回転電機に回生発電させる緩減速時回生制御手段とを備えるものとした。
【００１４】
【発明の作用および効果】
第１の発明において、回転電機が自動変速機の入力軸と常に同期して回転する構造のため、低速低負荷の運転領域でエンジンの運転を停止し回転電機のみの動力で走行することが可能となり、回転電機の作動領域が拡大し、燃費の低減、動力性能の向上、排気ガスの低減がはかれる。
【００１５】
また、回転電機の回転を任意の減速比で車輪の駆動系に伝達することができ、回転電機の仕様に対する制限を小さくすることができる。さらに、回転電機を設けるのにあたってエンジンのフライホイールや車輪の駆動系に専用構造を設ける必要がなく、製品のコストダウンがはかれる。
【００１６】
また、減速ギア装置が回転電機の入出力軸の回転を減速して自動変速機の入力軸に伝達することにより、回転電機の仕様に対する制限を小さくし、回転電機の小型化がはかれる。
【００１８】
また、エンジンの始動時に自動変速機をニュートラル位置に切り換えかつ自動クラッチを接続した状態で回転電機を駆動することにより、エンジンを起動する専用のスタータモータが不要となる。
【００１９】
第２の発明において、車両の減速走行時に回転電機により回生発電を行うモードに設定されている場合、車両の減速走行時に回転電機に回生発電をさせ、車両の運動エネルギを回収できる。
車両の減速走行時に回転電機により回生発電を行わないモードに設定されている場合、車両の減速走行時に回転電機に回生発電をさせない。
車両の減速走行時に回転電機により回生発電を行わないモードに設定されている場合も、車両の制動時に回転電機に回生発電をさせ、車両の運動エネルギを回収できる。
【００２０】
第３の発明において、急減速時に自動クラッチを接続して回転電機に回生発電をさせることにより、エンジンのブレーキ効果と回転電機のブレーキ効果の両方によって減速が十分に行われる。一方、緩減速時に自動クラッチを切って回転電機に回生発電をさせることにより、回転電機のブレーキ効果のみによって減速が緩やかに行われる。この結果、回転電機に回生発電をさせる領域が拡大し、燃費の低減がはかれる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１に示すように、車両のパワートレインは、エンジン１、自動クラッチ３、自動トランスミッション４を備え、エンジン１の出力がクラッチ３を介してトランスミッション４の入力軸４１に伝えられ、トランスミッション４の出力軸４２の回転が図示しないプロペラシャフトからデファレンシャルギアおよびドライブシャフトを介して左右の車輪に伝達される。
【００２３】
エンジン１は燃料噴射ポンプ１１から供給される燃料がシリンダで燃焼し、シリンダで往復動するピストンを介してその出力軸１２を回転駆動する。エンジン制御ユニット１０はエンジン回転センサ１３の検出信号や後述するハイブリッド制御ユニット２０からの要求情報信号に応じて燃料噴射ポンプ１１からの燃料供給量を制御し、エンジン１の発生出力を調節する。
【００２４】
自動クラッチ３はクラッチアクチュエータ３１を介してエンジン出力軸１２とトランスミッション入力軸４１の接続と切り離しを自動的に行う。
【００２５】
トランスミッション（本発明の自動変速機）４はギアシフトアクチュエータ４３を介してその変速ギアの切り換えを自動的に行う。
【００２６】
車両のパワートレインは、さらに、モータジェネレータ２と、モータジェネレータ２の回転をトランスミッション入力軸４１に所定の回転比で伝達する減速ギア装置５とを備える。
【００２７】
モータジェネレータ（本発明の回転電機）２は三相同期電動機または三相誘導電動機等の交流機であり、インバータ６によって駆動される。インバータ６は蓄電要素７に接続され、蓄電要素７の直流充電電力を交流電力に変換してモータジェネレータ２へ供給するとともに、モータジェネレータ２の交流発電電力を直流電力に変換して蓄電要素７に充電する。蓄電要素７は化学反応を用いた各種蓄電池や電気二重相キャパシタ電池が用いられる。なお、モータジェネレータ２は交流機に限らず直流電動機を用い、ＤＣ／ＤＣコンバータによって駆動してもよい。
【００２８】
減速ギア装置５はモータジェネレータ２の入出力軸２１に連結されるドライブギア５１と、トランスミッション入力軸４１に連結されるドリブンギア５３と、両者に噛み合うアイドラギア５２とによって構成される。減速ギア装置５はモータジェネレータ２の駆動時にモータジェネレータ入出力軸２１の回転を減速してトランスミッション入力軸４１に伝達し、モータジェネレータ２の回生発電時にトランスミッション入力軸４１の回転を増速してモータジェネレータ入出力軸２１に伝達する。
【００２９】
ハイブリッド制御ユニット２０はギア位置指令スイッチ２３、制動力指令スイッチ２６、モード選択スイッチ２４、トランスミッション出力軸４２の回転センサ４４、トランスミッション入力軸４１の回転センサ５４の各検出信号を入力するとともに、エンジン制御ユニット１０からの情報信号に入力し、これらの信号に基づく運転条件に応じてクラッチアクチュエータ３１、ギアシフトアクチュエータ４３、インバータ６の作動を制御するとともに、エンジン制御ユニット１０に要求情報信号を出力してエンジン１の運転を制御する。
【００３０】
アクセル開度センサ２２は運転者によって操作されるアクセルペダルの踏み込み量に基づいて要求される負荷を検出する。
【００３１】
ギア位置指令スイッチ２３は運転者によって操作されるギアチェンジレバーの操作位置に基づいて要求されるトランスミッション４のギア位置を検出する。
【００３２】
制動力指令スイッチ２６は運転者によって操作されるレバー位置に基づいて要求される回生発電電力（補助制動力）を検出する。
【００３３】
モード選択スイッチ２４は運転者によって操作されるレバー位置に基づいて要求されるモータジェネレータ２の補助動力量、トランスミッション４の変速パターン、回生発電電力を切り換える走行モードを検出する。
【００３４】
エンジン制御ユニット１０とハイブリッド制御ユニット２０は通信回線を介して情報を送受信し、互いに協調制御が行われる。
【００３５】
ハイブリッド制御ユニット２０は車両の発進時および低速低負荷の運転領域にてエンジン１の運転を停止し自動クラッチ３を切った状態でモータジェネレータ２を駆動するモータ走行制御を行う。
【００３６】
図３のフローチャートは車両の発進加速時におけるルーチンを示しており、ハイブリッド制御ユニット２０において一定周期毎に実行される。
【００３７】
これについて説明すると、まずステップ１で図示しないキースイッチがＯＮになっていることを判定し、ステップ２に進んで蓄電要素７の蓄電量が所定値以上かどうかを判定する。この所定値はモータジェネレータ２のみによって発進加速に必要な蓄電量として予め設定する。
【００３８】
ステップ２で蓄電量が十分にあると判定された場合、ステップ３に進んでモード選択スイッチ２４を介して選択された走行モードを読み込む。
【００３９】
続くステップ４で自動クラッチ３を介してエンジン出力軸１２とトランスミッション入力軸４１を切り離し、ステップ５でトランスミッション４を発進ギア位置に切り換えて、モータジェネレータ２のみによる発進の準備をする。
【００４０】
続くステップ６でアクセル開度センサ２２の検出信号に基づいてアクセルペダルが踏み込まれたことが判定されると、ステップ７、８に進んでモータジェネレータ２をアクセルペダルの踏み込み量に応じた出力で駆動する。こうしてモータジェネレータ２のみの動力による発進が行われる。
【００４１】
一方、ステップ２でキースイッチがＯＮとなった段階で蓄電量が十分にないと判定された場合、ステップ９に進んでエンジン１を始動する。このエンジン１の始動は、トランスミッション４をニュートラル位置に切り換え、自動クラッチ３を接続した状態で、モータジェネレータ２を駆動してエンジン１を起動する。
【００４２】
続くステップ１０でモード選択スイッチ２４を介して選択された走行モードを読み込む。
【００４３】
続くステップ１１で自動クラッチ３を介してエンジン出力軸１２とトランスミッション入力軸４１を切り離し、ステップ１２でトランスミッション４を発進ギア位置に切り換えて、エンジン１による発進の準備をする。
【００４４】
続くステップ１２でアクセル開度センサ２２の検出信号に基づいてアクセルペダルが踏み込まれたことが判定されると、ステップ１４に進んで自動クラッチ３を接続する。こうしてエンジン１による発進が行われる。
【００４５】
図３のフローチャートは車両の加速巡航時におけるルーチンを示しており、ハイブリッド制御ユニット２０において一定周期毎に実行される。
【００４６】
これについて説明すると、まずステップ２１でモータジェネレータ２のみによる加速中か、エンジン１による加速中かを判定する。
【００４７】
ステップ２１でエンジン１による加速中かを判定された場合、ステップ３１に進んで予め設定された変速マップに基づき回転センサ４４、回転センサ５４の検出信号に応じてトランスミッション４のギア位置を算出し、ステップ３２、３３で自動クラッチ３とトランスミッション４を介して変速ギア位置の切り換えが自動的に行われる。
【００４８】
ステップ２１でモータジェネレータ２のみによる加速中と判定された場合、ステップ２２に進んで予め設定されたマップに基づき回転センサ５４、アクセル開度センサ２２の検出信号に応じてモータジェネレータ２のみによる走行からエンジン１による走行に切り換えるタイミングを算出する。
【００４９】
モータジェネレータ２のみによる走行からエンジン１による走行に切り換える場合、ステップ２３〜３０に進んでエンジン１を始動する。まず、ステップ２３でモータジェネレータ２の駆動を停止し、ステップ２４でトランスミッション４をニュートラル位置に切り換え、ステップ２５で自動クラッチ３を接続し、ステップ２６でモータジェネレータ２を駆動する。こうしてモータジェネレータ２によってエンジン１が起動される際、トランスミッション４をニュートラル位置にしているため、エンジン１の起動時に生じる反力が車輪に伝わることがなく、運転者に違和感を与えないで済む。
【００５０】
続くステップ２７でエンジン１の始動が完了したことが確認されたらステップ２８に進んで自動クラッチ３の接続を解除し、ステップ２９でトランスミッション４を予め設定されギア位置に切り換え、ステップ３０で自動クラッチ３を接続する。こうしてエンジン１の動力が車輪に伝えられるようになると、ステップ３１〜３３に進んで運転条件に応じて変速ギア位置の切り換えが自動的に行われる。
【００５１】
エンジン１の運転時でも、予め設定されたマップに基づき回転センサ５４、アクセル開度センサ２２の検出信号に応じてモータジェネレータ２を駆動し、モータジェネレータ２の駆動力によってエンジン１の駆動力をアシストする。これにより、車両の加速性能を高められる。
【００５２】
制動力指令スイッチ２６を介して車両の減速走行時にモータジェネレータ２により回生発電を行うモードに設定されている場合、ハイブリッド制御ユニット２０は予め設定されたマップに基づきアクセル開度センサ２２や回転センサ４４等の検出信号に応じて減速条件を判定し、減速条件に応じてモータジェネレータ２による回生発電電力を制御し、急減速時に自動クラッチ３を接続してモータジェネレータ２に回生発電をさせ、緩減速時に自動クラッチ３を切ってモータジェネレータ２に回生発電をさせる。
【００５３】
こうして急減速時に自動クラッチ３を接続してモータジェネレータ２に回生発電をさせることにより、エンジン１のブレーキ効果とモータジェネレータ２のブレーキ効果の両方によって減速が十分に行われる。一方、緩減速時に自動クラッチ３を切ってモータジェネレータ２に回生発電をさせることにより、モータジェネレータ２のブレーキ効果のみによって減速が緩やかに行われる。この結果、モータジェネレータ２に回生発電をさせる領域が拡大し、燃費の低減がはかれる。
【００５４】
蓄電要素７の蓄電量が所定値を超えて低下した停車時に、自動クラッチ３を接続するとともに、トランスミッション４をニュートラル位置に切り換えてエンジン１を運転し、エンジン１の動力を減速ギア装置５を介してモータジェネレータ２に伝達し、モータジェネレータ２によって発電される電力をインバータ６を介して蓄電要素７に供給して充電する。
【００５５】
蓄電要素７の蓄電量が所定値を超えて低下した車両の走行時に、自動クラッチ３を接続してエンジン１を運転し、エンジン１の動力をトランスミッション４を介して車輪に伝達するとともに、減速ギア装置５を介してモータジェネレータ２に伝達し、モータジェネレータ２によって発電される電力をインバータ６を介して蓄電要素７に供給して充電する。
【００５６】
モータジェネレータ２が力行、発電を行わない車両の走行時、モータジェネレータ２はトランスミッション４の入力軸４１とともに回転し、その慣性マスによりフライホイールの機能を果たす。
【００５７】
以上のように、モータジェネレータ２がトランスミッション４の入力軸４１と常に同期して回転する構造のため、低速低負荷の運転領域でエンジン１の運転を停止しモータジェネレータ２のみの駆動力で走行することができ、モータジェネレータ２の作動領域を拡大できる。
【００５８】
また、減速ギア装置５はモータジェネレータ２の回転を任意の減速比でトランスミッション４の入力軸４１の駆動系に伝達することができ、モータジェネレータ２の仕様に対する制限を小さくすることができる。さらに、モータジェネレータ２をパワートレインに設けるのにあたってエンジンのフライホイールや車輪の駆動系に専用構造を設ける必要がなく、製品のコストダウンがはかれる。
【００５９】
次に図４に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００６０】
ブレーキペダルの踏み込み量を検出する要求制動力検出センサ６２と、車両のサービスブレーキの制動力を調節するブレーキアクチュエータ６１と、要求制動力検出センサ６２の検出信号に応じて車両のサービスブレーキの制動力を調節するブレーキアクチュエータ６１とを備える。
【００６１】
ブレーキ制御ユニット６０とエンジン制御ユニット１０とハイブリッド制御ユニット２０は通信回線を介して情報を送受信し、互いに協調制御を行う。
【００６２】
ブレーキ制御ユニット６０はブレーキペダルが踏み込みまれるのに応じてブレーキアクチュエータ６１を介してサービスブレーキを作動させるとともに、ハイブリッド制御ユニット２０にモータジェネレータ２により回生発電を行う指令を送り、要求制動力に応じて回生発電電力を制御する。
【００６３】
この場合、車両の減速走行時におけるモータジェネレータ２の回生発電電力を高められ、車両の運動エネルギを有効に回収することができ、サービスブレーキの負担を軽減できる。さらに、制動力指令スイッチ２６を介して車両の減速走行時にモータジェネレータ２により回生発電を行わないモードに設定されている場合も、ブレーキペダルが踏み込みまれるのに伴ってモータジェネレータ２により回生発電が行われ、車両の運動エネルギを回収できる。
【００６４】
ハイブリッド制御ユニット２０はブレーキ制御ユニット６０の要求信号に応じて制動条件を判定し、制動条件に応じてモータジェネレータ２による回生発電電力を制御するとともに、急制動時に自動クラッチ３を接続してモータジェネレータ２に回生発電をさせ、緩制動時に自動クラッチ３を切ってモータジェネレータ２に回生発電をさせる。
【００６５】
こうして急制動時に自動クラッチ３を接続してモータジェネレータ２に回生発電をさせることにより、エンジン１のブレーキ効果とモータジェネレータ２のブレーキ効果の両方によって制動が十分に行われる。一方、自動クラッチ３を切ってモータジェネレータ２に回生発電をさせることにより、モータジェネレータ２のブレーキ効果のみによって制動が緩やかに行われる。この結果、モータジェネレータ２に回生発電させる領域が拡大し、燃費の低減がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すシステム図。
【図２】同じく発進時等における制御内容を示すフローチャート。
【図３】同じく加速・巡航時等における制御内容を示すフローチャート。
【図４】他の実施の形態を示すシステム図。
【符号の説明】
１  エンジン
２  モータジェネレータ（回転電機）
３  自動クラッチ
４  トランスミッション（自動変速機）
５  減速ギア装置（動力伝達機構）
６  インバータ
７  蓄電要素
１０  エンジン制御ユニット
１２  エンジン出力軸
１３  エンジン回転センサ
２０  ハイブリッド制御ユニット
２１  モータジェネレータ入出力軸
２３  ギア位置指令スイッチ
２４  モード選択スイッチ
２６  制動力指令スイッチ
４１  トランスミッション入力軸
４２  トランスミッション出力軸
４４  トランスミッション出力軸の回転センサ
５４  トランスミッション入力軸の回転センサ
６０  ブレーキ制御ユニット
６１  ブレーキアクチュエータ
【図１】
0003585392.tif 000002
【図２】
0003585392.tif 000003
【図３】
0003585392.tif 000004
【図４】
0003585392.tif 000005