(57)【要約】【課題】  エンジンを含めたパワートレインの全長を短縮化して車両への搭載性を向上できると共に、ジェネレータの熱負荷を軽減できるハイブリッド車両を提供する。【解決手段】  エンジン１の駆動力を遊星歯車機構２を介して前輪１１に伝達すると共に、遊星歯車機構２の反エンジン１側にジェネレータ５を配置して、エンジン１の駆動力の一部を遊星歯車機構２によりジェネレータ５側に分配する一方、前輪１１にインホイールモータ１３を内蔵させて前輪１１を駆動可能とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに動力分配装置を連結し、該動力分配装置を介して上記エンジンの駆動力を車輪側に伝達すると共に、上記動力分配装置の反エンジン側にジェネレータを配置して上記エンジンの駆動力の一部を上記動力分配装置によりジェネレータ側に分配し、上記動力分配装置とは別位置にモータを配置して該モータの駆動力を上記車輪若しくは上記車輪とは別の車輪に伝達することを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
上記モータは、上記エンジンの駆動力が伝達される車輪に設けられたインホイールモータであ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】
上記インホイールモータとは別個に、上記エンジンの駆動力が伝達される車輪とは別の車輪を駆動するためのモータを備えたことを特徴とする請求項２記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
上記モータは、上記エンジンの駆動力が伝達される車輪とは別の車輪に設けられたインホイールモータであることを特徴とする請求項３記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
上記動力分配装置は、作動状態に応じて上記車輪側及び上記ジェネレータ側へのエンジン駆動力の分配比を変化させる遊星歯車機構であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン及びモータを走行用駆動源とするパラレル式のハイブリッド車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のパラレル式のハイブリッド車両として、エンジン駆動力の一部を遊星歯車機構を介してジェネレータ側に分配して発電を行うようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
当該特許文献１に開示されたハイブリッド車両では、エンジンの出力軸を遊星歯車機構のキャリアに連結し、エンジンと遊星歯車機構との間にジェネレータを配置してサンギアに連結し、遊星歯車機構の反エンジン側にモータを配置してリングギアに連結すると共に、リングギアを減速ギア及びディファレンシャルギアを介して駆動輪と連結している。エンジン走行時にはエンジンの駆動力により遊星歯車機構のキャリア及びサンギアを介してジェネレータを駆動すると共に、ジェネレータの発電負荷によりサンギアの回転を抑制しながらエンジン駆動力をキャリア、ピニオンギア、リングギアを介して駆動輪側に伝達し、一方、モータ走行時にはモータの駆動力をリングギアを介して駆動輪側に伝達している。
【０００３】
上記のように遊星歯車機構の各要素にエンジン、ジェネレータ、モータをそれぞれ連結する必要から、エンジンと遊星歯車機構との間にジェネレータを設け、遊星歯車機構の反エンジン側にモータを設けており、結果としてエンジン、ジェネレータ、遊星歯車機構、モータの各部材が直列に配置されている。
【特許文献１】特開２００４−１５６７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように特許文献１のハイブリッド車両ではエンジン、ジェネレータ、遊星歯車機構、モータの各部材を直列配置しているため、エンジンを含めたパワートレインの全長（特許文献１では車幅方向の長さ）が長くなって車両への搭載性が悪化してしまうという問題があった。特に高出力エンジンを搭載した場合には、サンギアの回転を抑制するために要求されるジェネレータの発電負荷も増大するため、その対策としてジェネレータの大型化により更にパワートレインの全長が延びてしまい、上記不具合はより顕著なものとなる。
【０００５】
しかも、本来自己の発熱により熱対策を要するジェネレータをエンジンに隣接して配置しているため、エンジンから伝達される熱によりジェネレータの熱負荷が増大し、更に入念な熱対策が必要となるという問題もあった、
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジンを含めたパワートレインの全長を短縮化して車両への搭載性を向上できると共に、ジェネレータの熱負荷を軽減することができるハイブリッド車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、エンジンに動力分配装置を連結し、動力分配装置を介してエンジンの駆動力を車輪側に伝達すると共に、動力分配装置の反エンジン側にジェネレータを配置してエンジンの駆動力の一部を動力分配装置によりジェネレータ側に分配し、動力分配装置とは別位置にモータを配置してモータの駆動力を車輪若しくは上記車輪とは別の車輪に伝達するものである。
【０００７】
従って、エンジンの駆動力が動力分配装置を介して車輪側に伝達される一方、この車輪若しくは別の車輪にモータの駆動力が伝達され、これらのエンジン及びモータの駆動力を任意に用いて車両の走行が行われ、更にエンジンの駆動力の一部が動力分配装置によりジェネレータ側に分配されて発電が行われる。
そして、ジェネレータが動力分配装置の反エンジン側に配置されているため、ジェネレータへのエンジンの熱伝達が低減され、一方、エンジン、動力分配装置、ジェネレータは直列に配置されるものの、動力分配装置とは別位置に配置されたモータはこれらの部材に対して直列な位置関係とはならず、結果としてエンジンを含めたパワートレインの全長が短縮化される。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、モータを、エンジンの駆動力が伝達される車輪に設けられたインホイールモータとしたものである。
従って、エンジンの駆動力及びインホイールモータの駆動力により共通の車輪が駆動され、車輪を駆動するためのモータとしてインホイールモータを用いることで、車体側にモータ配置ためのスペースを確保する必要がなくなる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２において、インホイールモータとは別個に、エンジン駆動力が伝達される車輪とは別の車輪を駆動するためのモータを備えたものである。
従って、エンジンの駆動力及びインホイールモータの駆動力により共通の車輪が駆動されると共に、別の車輪がモータにより駆動される。
請求項４の発明は、請求項３において、モータを、エンジンの駆動力が伝達される車輪とは別の車輪に設けられたインホイールモータとしたものである。
【００１０】
従って、エンジンの駆動力及びインホイールモータの駆動力により共通の車輪が駆動されると共に、別の車輪もインホイールモータにより駆動され、これらの車輪を駆動するためのモータとしてインホイールモータを用いることで、車体側にモータ配置のためのスペースを確保する必要がなくなる。
請求項５の発明は、請求項１乃至４において、動力分配装置を、作動状態に応じて車輪側及びジェネレータ側へのエンジンの駆動力の分配比を変化させる遊星歯車機構としたものである。
【００１１】
従って、動力分配装置を遊星歯車機構として構成することによりコンパクト化が達成される。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように請求項１の発明のハイブリッド車両によれば、モータを動力分配装置とは別位置に設けることにより、エンジンを含めたパワートレインの全長を短縮化して車両への搭載性を向上できると共に、ジェネレータを動力分配装置の反エンジン側に配置してジェネレータの熱負荷を軽減することができる。
請求項２乃至４の発明のハイブリッド車両によれば、請求項１に加えて、インホイールモータの採用により車体側の省スペース化を達成することができる。
【００１３】
請求項５の発明のハイブリッド車両によれば、請求項１乃至４に加えて、コンパクトな遊星歯車機構の採用によりパワートレインの全長を一層短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化したハイブリッド車両の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のハイブリッド車両を示す全体構成であり、本実施形態のハイブリッド車両はエンジンを横置きに搭載した前輪駆動車をベースとして構成されている。エンジン１の出力軸１ａは遊星歯車機構２（動力分配装置）のピニオンギア３を支持するキャリア４に連結され、遊星歯車機構３の反エンジン１側にはジェネレータ５が配置されて、ジェネレータ５の入力軸５ａが遊星歯車機構２のサンギア６に連結されている。遊星歯車機構２のリングギア７には減速ギア８が噛合し、減速ギア８にはディファレンシャルギア９及びドライブシャフト１０を介して左右の前輪１１（車輪）が連結されている。
【００１５】
従って、エンジン１の運転時には、その出力軸１ａと共に遊星歯車機構２のキャリア４が回転し、ピニオンギア３及びサンギア６を介してジェネレータ５が駆動されて発電が行われると共に、ジェネレータ５の発電負荷に応じてサンギア６の回転が抑制されてエンジン１の駆動力の一部がキャリア４からピニオンギア３、リングギア７、減速ギア８、ディファレンシャルギア９、ドライブシャフト１０を介して前輪１１に伝達されて回転駆動する。
【００１６】
尚、遊星歯車機構２、ジェネレータ５、減速ギア８、ディファレンシャルギア９は共通のギアケース１２内に収容されている。図示はしないがジェネレータ５のハウジングにはオイルを貯留したオイルジャケットが形成され、オイルジャケット内のオイルはギアケース１２外に設置されたオイルクーラとの間で循環してジェネレータ５全体を冷却するようになっている。
【００１７】
一方、左右の前輪１１にはインホイールモータ１３が内蔵されている。インホイールモータ１３の構成は周知のため詳細な説明は省略するが、インホイールモータ１３は左右の前輪１１のサスペンションにそれぞれ揺動可能に設けられており、例えば上記ドライブシャフト１０に対して同一軸心上にロータを連結すると共に、ロータの外周に環状のステータを配置して構成され、ステータに設けたコイルの励磁に伴ってロータのマグネットとの間に磁界を発生させてステータに回転力を付与し、これによりドライブシャフト１０と共に前輪１１を回転駆動するようになっている。
【００１８】
車両の左右の後輪１４（別の車輪）には上記インホイールモータ１３と同一構成のインホイールモータ１５が設けられ、これらのインホイールモータ１５により後輪１４が回転駆動されるようになっている。
一方、上記ジェネレータ５及びインホイールモータ１３，１５はインバータ１６を介して走行用バッテリ１７に接続され、インバータ１６はコントローラ１８に接続されている。コントローラ１８はアクセル操作量や車速等に基づき、インバータ１６を介してジェネレータ５やインホイールモータ１３，１５に対する力行制御及び回生制御を行うと共に、エンジン１の燃料噴射制御や点火時期制御も行っており、以下、これらのコントローラ１８の制御によるエンジン１、ジェネレータ５、インホイールモータ１３，１５の作動状況について説明する。
【００１９】
本実施形態の車両は、モータ走行を基本として必要に応じてエンジン１によりアシストする。即ち、走行負荷が低い低速走行時等には、エンジン１を停止させた状態で前後輪１１，１４のインホイールモータ１３，１５をそれぞれ作動させ、インホイールモータ１３，１５の駆動力により前後輪１１，１４を駆動して車両を走行させる。ここで、前輪１１の回転に伴ってドライブシャフト１０側から遊星歯車機構２のリングギア７が逆駆動される一方、エンジン１の停止によりキャリア４は停止保持されているが、このときにはジェネレータ５の作動停止（即ち、発電負荷を生じない）によりサンギア６及びピニオンギア３が空転しながらリングギア７の回転、即ちインホイールモータ１３の駆動による前輪１１の回転を許容する。
【００２０】
そして、運転者のアクセル踏込により車両の要求駆動力が増加すると、ジェネレータ５が作動を開始してその発電負荷によりサンギア６の空転を抑制し、結果として前輪１１側から逆駆動されているリングギア７の回転がピニオンギア３及びキャリア４を介してエンジン１側に伝達されてエンジン１が始動される。エンジン始動後には、ジェネレータ５の発電負荷によりサンギア６の回転が抑制されることで、エンジン１の駆動力がキャリア４、ピニオンギア３、リングギア７を介して前輪１１側に伝達されて、インホイールモータ１３に加えてエンジン１によっても前輪１１が駆動される。これによりアクセル操作量に応じた車両の駆動力が達成されると共に、サンギア６の回転に伴ってジェネレータ５が発電を開始し、その発電電力がバッテリ１７に充電される。
【００２１】
前輪１１側及びジェネレータ５側へのエンジン１の駆動力の分配比は遊星歯車機構２の作動状態、詳しくはジェネレータ５の発電負荷によるサンギア６の回転抑制に応じて変化し、エンジン運転中には常に最小燃費率の回転域でエンジン１が運転されるようにジェネレータ５の発電負荷が制御される。
一方、車両の減速時には、エンジン１側ではフューエルカットを行うと共に、前後輪１１，１４のインホイールモータ１３，１５は回生制御により発電機として機能する。又、バッテリ１７のＳＯＣ（State Of Charge）が所定値を下回ると、エンジン出力を増加させることにより余剰トルク分がジェネレータ５側に分配され、これにより増加したジェネレータ５の発電電力がバッテリ１７に充電される。
【００２２】
次に、本実施形態のハイブリッド車両のパワートレインを構成する各部材の配置状態を特許文献１のものと比較して説明する。
端的に表現すると、特許文献１のハイブリッド車両において遊星歯車機構の反エンジン側に配置していたモータを、本実施形態ではインホイールモータ１３，１５として前後輪１１，１４にそれぞれ内蔵させると共に、特許文献１ではエンジンと遊星歯車機構との間に配置していたジェネレータを、本実施形態ではモータを移動することにより確保された遊星歯車機構２の反エンジン１側のスペースに配置している。
【００２３】
結果として本実施形態ではエンジン１、遊星歯車機構２、ジェネレータ５の各部材が車幅方向に直列に配置されることになり、大雑把に述べると、エンジン１を含めたパワートレインの全長は特許文献１のものに比較してモータ相当分だけ短縮化されるため、車両への搭載性を飛躍的に向上させることができる。又、高出力エンジン１の搭載のためにサンギア６の回転抑制に要するジェネレータ５の発電負荷が増大し、その対策としてジェネレータ５を大型化する必要が生じたときであっても、元々のパワートレインの全長が短いため、何ら支障なく車両に搭載することができる。
【００２４】
又、ジェネレータ５が遊星歯車機構２の反エンジン１側に配置されるため、ジェネレータ５へのエンジン１の熱伝達を大幅に低減できる。よって、ジェネレータ５の熱対策の簡易化、具体的にはジェネレータ冷却用のオイルクーラの小型化、或いは油冷から構造が簡単な空冷への変更等により製造コストを低減できる上に、過熱によるジェネレータ５の故障をより確実に防止して信頼性を向上できるという利点が得られる。
【００２５】
一方、前後輪１１，１４を駆動するためのモータとしてインホイールモータ１３，１５を用いているため、これらのモータを配置するためのスペースを車体側に確保する必要がなくなり、省スペース化を達成することができる。
加えて、前輪１１側及びジェネレータ５側にエンジン１の駆動力を分配する動力分配装置としてコンパクトな遊星歯車機構２を用いており、この要因もパワートレインの全長を短縮化することに貢献する。
【００２６】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態のハイブリッド車両ではエンジン１の駆動力を前輪１１に伝達したが、これに代えてエンジン１の駆動力を後輪１４に伝達するように構成してもよい。
又、上記実施形態では前後輪１１，１４を共にインホイールモータ１３，１５により駆動したが、例えば車体側に配置した通常のモータにより後輪１４を駆動するように構成したり、或いは後輪１４のインホイールモータ１５を省略して前輪１１のみをインホイールモータ１３で駆動するように構成したりしてもよい。
【００２７】
更に、動力分配装置についても遊星歯車機構２に限ることはなく、他の機構を用いて前輪１１側とジェネレータ５側との駆動力分配を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態のハイブリッド車両を示す全体構成である。
【符号の説明】
【００２９】
１          エンジン
２          遊星歯車機構（動力分配装置）
５          ジェネレータ
１１        前輪（車輪）
１３，１５  インホイールモータ
１４        後輪（別の車輪）
【図１】
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