(57)【要約】【課題】  低燃費と優れた走行性能および利便性を実現するために、小型軽量で十分な荷物を積載可能にしたエンジン駆動、モータ駆動及びハイブリッドク駆動方式の車両を提供する。【解決手段】  車両を駆動するエンジンと蓄電池に充電された電力で車両を駆動するモータとを搭載し、前輪をモータのみで車両の前進、後進をする駆動パターンと、後輪をエンジンのみで前進する駆動パターンと、前輪と後輪をモータとエンジンを併用して前進するハイブリッドの駆動パターンを備え、これら駆動パターンを運転者がセレクトレバーを操作して適宜選択可能としたハイブリッド車両。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石油燃料で車両を駆動するエンジンと蓄電池に充電された電力で車両を駆動するモータとを搭載したハイブリッド車両において、左右の前輪をモータのみで車両の前進、後進をする駆動パターンと、後輪をエンジンのみで前進する駆動パターンと、前輪と後輪をモータとエンジンを併用して前進するハイブリッドの駆動パターンを備えたハイブリッド車両。
【請求項２】
前記駆動パターンは、２個のセレクトレバーによって制御し、一つのセレクトレバーは、モータ駆動のみの前進、後進操作と、エンジン駆動のみの前進操作と、ハイブリッド操作を適宜選択し、他のセレクトレバーは、エンジン駆動のみの場合の変速比選択とニュートラルを選択する構造を持つマニュアル方式の変速操作機能を備えた請求項１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、石油燃料で車両を駆動するエンジンと蓄電池に充電された電力で車両を駆動するモータとを搭載したハイブリッド車両に係り、特に前輪をモータで駆動し後輪をエンジンで駆動する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】  現在、省資源、地球環境の観点から、電力を用いたモータ駆動と石油燃料を用いたエンジン駆動からなるハイブリッド車両が注目され市販されている。しかし、現状の前輪と後輪をモータとエンジンを併用して駆動するハイブリッド駆動の４輪車では、充分な車両軽量化ができていないのが現状で、燃料消費率の更なる向上が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１９６５４５号公報
【特許文献２】特開平１１−２１５６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上記従来のハイブリッド車両の燃費向上には、エンジンとモータの複雑な制御技術を電子制御システムを駆使して対応しているきらいがある。【０００５】  そのため、通常のエンジンのみで駆動する４輪車と比べ、運転操作中に、従来の感覚からともすれば、やや外れた加速感とかブレーキ感覚が感じられ、戸惑が発生する場合がある。【０００６】  本発明は、前輪をモータで電力駆動し、後輪をエンジンで駆動するハイブリッド車両において、充分な走行性能を有し、更に車体関連を小型軽量化し充分な荷物積載空間を持つ燃料消費量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。【０００７】  また、本発明は、小型軽量化の進んでいる排気量略１０００ｃｃ程度のＣＶＴ変速装置装着のエンジンを使用し、モータは、例えばエンジン最大出力の略１／３の出力の小型モ−タで駆動系の軽量化を計ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】本発明に係るハイブリッド車両は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、石油燃料で車両を駆動するエンジンと蓄電池に充電された電力で車両を駆動するモータとを搭載したハイブリッド車両において、左右の前輪をモータのみで車両の前進、後進をする駆動パターンと、後輪をエンジンのみで前進する駆動パターンと、前輪と後輪をモータとエンジンを併用して前進するハイブリッドの駆動パターンを備えた。【０００９】  また、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、前記駆動パターンは、２個のセレクトレバーによって制御し、一つのセレクトレバーは、モータ駆動のみの前進、後進操作と、エンジン駆動のみの前進操作と、ハイブリッド操作を適宜選択し、他のセレクトレバーは、エンジン駆動のみの場合の変速比選択とニュートラルを選択する構造を持つマニュアル方式の変速操作機能を備えた。
【発明の効果】
【００１０】  本発明は、発信停止の多い市街地では、モータ駆動を選択して走行し、高速道路ではハイブリッド駆動を選択するようにセレクトレバーを設け、運転者の任意な手動操作として、環境保全と走行走破性を満足することができる。【００１１】  また本発明は、エンジン駆動系統にＣＶＴ変速装置を装着し、そのＣＶＴ変速比を一般の設定より小さく、更にＣＶＴ変速時の回転数を低速化し燃料消費量を少なくした。なお、その分低下する出力性能をモータ駆動で充分補う構造として優れた加速性能を得ることができる。【００１２】  さらに、例えばモータ駆動からハイブリッド駆動への変更などは、運転者が従来の車両運転と違和感がないようにセレクトレバー方式を採用し、また、小型軽量ながら前後に充分な荷物を積載可能な空間を設けた２人乗り車両を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る３輪ハイブリッド車両の実施形態を示す要部概略平面図。
【図２】本発明に係る４輪ハイブリッド車両の実施形態を示す要部概略平面図。
【図３】一般的ＣＶＴ変速装置付車両と本発明ハイブリッド車両との変速状態の違いを示す図。
【図４】本発明にかかるエンジンの出力カーブ上で一般的ＣＶＴと本発明車両のＣＶＴの変速時の回転数の差と出力差の関連を示す図。
【図５】本発明に係るエンジンの排気ガス浄化の実施形態を示す図。
【図６】本発明に係るハイブリッド車の前２輪、後１輪の３輪車両を示し、（イ）は車両側面図、（ロ）は車両平面図。
【図７】本発明に係る他の変形例として、前２輪、後２輪の４輪車両を示し、（イ）は車両側面図、（ロ）は車両平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】  以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】  図１、図６（イ）、（ロ）は、前２輪、後１輪のハイブリッド３輪車両の駆動構成部品を、また、図２、図７（イ）、（ロ）は前２輪、後２輪のハイブリッド４輪車両の駆動構成部品をそれぞれ概略的に模した図を示し、両図とも同一符号は同一部品を表す。
【００１６】  本発明の車両は、石油燃料とする排気量略１０００ｃｃ程度のエンジン単体とＣＶＴ変速機と一体的のパワーユニット構成のエンジン４と、蓄電池１５に充電された電力で駆動される小型モータ８を搭載する。
【００１７】  左右の前輪１は減速ギア１１、デファレンシャルギア６をへて駆動され、デファレンシャルギア６と減速ギア１１の間に駆動力を接続、非接続とする電磁クラッチ１２を配置する。後輪１０は車体の略中心に１輪を配し、エンジンの最終減速ギア４ｅのシャフト上に装着される。
【００１８】  上記車両の駆動パターンは、左右の前輪をモータ８のみで車両の前進、後進をする駆動パターンと、後輪をエンジンのみで前進する駆動パターンと、前輪と後輪をモータとエンジンを併用して前進するハイブリッドの駆動パターンに分けられる。
【００１３】  これらのパターンの選択は運転席側方に設けられるセレクトパネル７に設けた２つのセレクトレバー７ｅと７ｆで運転者が適宜選択操作をする。エンジン始動時、両セレクトレバーはいずれもニュートラル位置ｎ，Ｎ位置にしないとエンジン４は始動しないし、前輪駆動モータ８にも電力は供給されない。
【００１４】  モータ駆動のみで前進する場合、セレクトレバー７ｅをｆｍの位置に、後進する場合セレクトレバーをｂｍの位置にする。ハイブリッド駆動の場合セレクトレバー７ｅをｈｂ位置にする。エンジンのみで駆動する場合、セレクトレバー７ｅをｅの位置にし、エンジンの変速比をローギアで走行の場合、セレクトレバー７ｆをＬ位置に、ハイギアで走行の場合、セレクトレバー７ｆをＨ位置にセレクトする。エンジン駆動のみの走行からハイブリッド走行、モータ駆動のみの走行に走行パターンを変更する場合、セレクトレバー７ｆは必ずＮ位置をセレクトする。
【００１５】  また、ハイブリッド駆動セレクトレバー７ｅがモータ駆動を選択した場合、エンジン駆動セレクトレバー７ｆはメカニカルロスを最小にする為、セレクト位置Ｎとする。
【００１６】  エンジンのクランクシャフトの先端にジェネレータ４ｉが装着されエンジンが回転することにより発電が行われる。蓄電池１５，１６には蓄電池の充電状態を判断するための各電圧センサ１５ａ、１６ａが装着され、ＰＣＵ９により充電に必要な蓄電池が判断され、発電された電力はコンバータを経て必要と判断される蓄電池に充電される。モータ駆動の場合、蓄電池１５に充電が必要と判断されるとエンジン４に装着されているスタータモータ４ｇが作動しエンジンを始動し、エンジンは１８００ｒｐｍから２０００ｒｐｍを保持して回転し、ジェネレータ４ｉの発電により蓄電池１５は充電される。
【００１７】  モータ駆動、エンジン駆動及びハイブリッド駆動の運転はフートペダル２の踏み込みによって行われる。スロットルボデイ５に装着されているバルブ開閉用レバー軸５ｉと同軸上のプーリ５ｃにフートペダル２からのワイヤ３が接続され、フートペダル２の踏み込み量によってバルブ５ｂが開閉しエンジン４の負荷を調節する。更に同軸上５ｉに取り付けられた無接点式ポテンショメータ５ｄでモータ出力の負荷を調節する。
【００１８】  スロットルボデイ５には２個のスロットルバルブ５ａ、５ｂが設けられ、メインスロットルバルブ５ｂはエンジンの出力をつかさどるバルブでフートペダル２と相関して開閉する一方、アイドルスロットルバルブ５ａは該車両輛の駆動方式のセレクトがモータ駆動の場合のみ作動し、メインスロットルバルブ５ｂの開閉の如何に関わらずエンジン回転数を略１８００ｒｐｍから２０００ｒｐｍになるようにフューエルインジェクション機能と連動して空気量を調整する機能を持つ。又ハイブリッド駆動セレクトレバー７ｅがエンジン駆動位置ｅ又はハイブリッド駆動位置ｈｂの時、該アイドルスロットルバルブ５ａは全開になる。
【００１９】  主動プーリ４ａとベルト４ｊを介して従動側プーリ４ｂを有するいわゆるＣＶＴ機構で、従動側プーリ４ｂ軸上にクラッチ４ｄと該軸と後輪軸間に変速ギア４ｆと最終減速ギア４ｅを有するエンジン４で、高トルク、高回転で変速するＣＶＴセッテイングほど高い加速性能を得られるがその反面燃料消費量は悪い傾向にある。これはベルト４ｊが主動プーリ４ａ、従動プーリ４ｂを滑りながら変速するため変速ロスが大きい事に起因する。図３のライン２３は一般的な変速特性を示し、その変速比幅をＬ１とＬ３で示す。該車両では、ライン２４の如くＣＶＴ変速を従来型より低回転で変速するセテイングとし、更にＣＶＴの変速比幅をＬ２とＬ３の如く小さくしてエンジン４で良好な燃費を維持する。それにより低下する加速性能はモータ駆動でカバーしハイブリッド駆動で従来型以上の走行性能と低燃費を実現させる。
【００２０】  モータ駆動による前進、後進は、ハイブリッド駆動セレクトレバー７ｅで前進ｆｍまたは後進ｂｍを選択するとセレクトパネル７に装着された電気的スイッチの信号がＰＣＵ９を経てモータコントローラ１３にモータ８の正転、逆転を指示すると同時に電磁クラッチ１２はＰＣＵ９からの信号で接続し前進、後進を可能とする。モータ８とデファレンシャルギア６の間には減速装置１１、電磁クラッチ１２が直列に配置される。
【００２１】  後進時の安全性を確保するため、ハイブリッド駆動セレクトレバー７ｅが後進の選択をすると信号がモータコントローラ１３に伝達され後進速度は略５ｋｍ／Ｈ以上にならないようモータコントローラ１３はモータ出力を制限する機能を持つ。後進速度は車輪近傍に取り付けられた回転センサ２０及び２２よりＰＣＵ９で判断され、その信号がモータコントローラ１３へ伝達される。
【００２２】  ハイブリッド駆動セレクトレバー７ｅをハイブリッド位置７ｄにすると、電磁クラッチ１２が結合され前輪をモータ８で駆動する準備が完了する。フートペダル２の僅かな踏み込み量で後輪１０を駆動するエンジン４の吸気管内の外気側のアイドルスロットルバルブ５ａが全開となり、エンジン４は後輪１０を駆動する準備が完了し、フートペダルの踏み込みによりエンジン４のメインスロットルバルブ５ｂが開きエンジンの回転数が上昇すると同時に、メインスロットルバルブ５ｂと同軸上に装着されている無接点式ポテンショメータ５ｄで発生した信号はＰＣＵ９を経てモータコントローラ１３に指示を与え、これによりモータ８に電力が供給されモータ８の回転が上昇する。これにより、モータ駆動力、エンジン駆動力が同時に発生し、該車両は加速、走行の状態に入る。この場合、エンジン４の運転によりジェネレータ４ｉで発生する電力はコンバータ１４ｂ、ＰＣＵ９を経て蓄電池１５に蓄電される。また、該車両のエンジン４のＣＶＴの変速範囲は一般のＣＶＴ付エンジンより狭い範囲に設定される。換言すれば、該エンジンは、良い燃料消費量を得るため出力の比較的低い低回転域すなわち低燃費域で加速するような設定をする。
【００２３】  図３はスロットルバルブ全開で加速時した時の一般のＣＶＴの変速状態と該エンジンのＣＶＴの変速状態の比較を車速Ｖｋｍ／Ｈとエンジン回転数Ｎｒｐｍの関連で示す。図３中、線２３が一般のＣＶＴの変速状態でＬ３とＬ１は変速幅、該エンジンのＣＶＴの変速状態は線２４で、変速幅はＬ３とＬ２で示される。従い、エンジンのみでの加速性能は一般のＣＶＴ設定のエンジンより劣る。これをモータ出力がカバーする形態とする。
【００２４】  図３で一般的なＣＶＴと該ＣＶＴの車速Ｖ１での各回転数はＮ１及びＮ２で示される。図４の線２６はエンジンのスロットル全開時の性能を示す。回転数Ｎ１及びＮ２で、ΔＫＷの出力差が発生する。この出力差をモータ出力にてエンジン出力、２６に加えれば該車両では良好な加速性能をうることができる。実際にはＮ２の回転数では、該車両の出力はエンジン出力＋モータ出力となる。モータ出力はΔＫＷ以上となるように設定される。
【００２５】  前輪１をモータ８、後輪１０または３４をエンジン４で駆動するパターン、いわゆるハイブリッド駆動パターンでは、前輪１と後輪１０または３４の車速変化のばらつき及び前輪１、後輪１０または３４の駆動力の極端な差を避けるため、該車両は前輪１および後輪１０または３４の回転数センサ２０で各車輪の回転数を測定し、ＰＣＵ９内で前輪１及び後輪１０または３４の径から車速を計算し、ＰＣＵ９からモータコントローラ１３に指示を出し前輪１と後輪１０または３４の車速差を可能な限り少なくする。前輪１には左右の車輪に回転数センサ２０が装着されているが、コーナーでの前輪１の２輪の回転差の平均を出し、出来るだけ正確な平均車速を知る為と回転数センサ２０の一つに故障が発生しても他方が作動を継続することが可能とする。加速度センサ２５を装着し、常に加速状態を監視し、何らかの異常で急激に加速状態が変動した場合はＰＣＵ９からモータコントローラ１３にモータ８に出力を暫時低下させる信号が送られ、異常発生を運転者に知らせる。
【００２６】  走行中の加速度はＰＣＵ９に入力され、その加速度とＰＣＵ９内に既に入力されている基準加速度を比較して異常か否かを判断する。すなわち走行中に常時、瞬時の加速度はＰＣＵに入力され、その加速度とＰＣＵ内に既に入力されている基準加速度を比較判断する。異常な加速状態か否かの判断はＰＣＵ内で行う。
【００２７】  実際には略同性能を有する既存のガソリンエンジン車で平坦路を例えば２０ＫＭ／Ｈから５ＫＭ／Ｈ間隔に最高速度近辺までスロットルバルブ全開の加速を行い、走行距離１００ｍ間での最大加速度を知る。測定されていない車速の加速度は、例えば２０ＫＭ／Ｈから２５ＫＭ／Ｈ間の加速度は測定されている値から比例配分で計算し、その速度での加速度とする。これにより加速度のマップが形成される。これ等を基準加速度値として該車両のＰＣＵに入力し、判断基準とする。登坂および降坂路の基準加速度は一般に知られる車両の走行抵抗の式中の勾配抵抗の項と加速抵抗の項で勾配略プラスマイナス４０％までの勾配抵抗値を基に加速抵抗の項の加速度を計算し判断基準値とする。
【００２８】  該車両では、車輪に取り付けられる回転センサ２０、加速度センサ２５、傾斜角センサ１９は車輛の加速、走行に関するセンサであり、これ等はセンサの不測の故障に備えて複数個を装着する。また、アクセル開度と同調してモータ８を駆動する信号を発生する無接点式ポテンショメータ５ｄでは、新品時の開度と抵抗値の関連がＰＣＵ９内に記憶され、運転中は常にＰＣＵ９内で該開度と発生抵抗値を比較チェックし、異常が発生すればモータ８への電力を低下させるし又電磁クラッチ１２を非接続とする。回転数センサ２０、加速度センサ２５、傾斜角センサ１９の故障に関しても、同様に故障が発生するとモータ８への電力低下と電磁クラッチ１２を非接続とする。
【００２９】  ＣＶＴ装置の変速ベルト４ｊの磨耗により変速比が変わり、しいては加速性能等に影響を及ぼす。該車輛は１０００ｋｍ走行後の変速比特性を基準変速比としてＰＣＵ９が記憶し、その後２０００ｋｍごとに変速比を自動測定し、基準と比較して１０％以上の誤差が発生した場合に運転者に変速ベルト４ｊのチェックを知らせる装置を有する。エンジンのクランクシャフト４ｋ上に装着される回転センサ４ｍと後輪軸上に装着される回転センサ２０とエンジン４内の変速比及び減速比からＣＶＴの変速比は計算される。
【００３０】  モータ駆動で走行するパターンで、エンジンは１８００ｒｐｍから２０００ｒｐｍ、エンジン駆動ニュートラル位置７ｈで運転され、当運転中に排出される排気ガスをクリーンにするため、図５のシリンダーヘッド２７の排気口に近いメインエキゾーストパイプ２８の位置にバイパスエキゾーストパイプ２９を設け、該通路内には排気ガス浄化用の低温活性の特徴を有する低温活性キャタライザー３１を設け、メインエキゾーストパイプ２８内に装着された開閉弁３０は該運転パターン中、閉じる構造とする。図５中、３３は排気ガスの流れ方向を示す。
【００３１】  車両の前部と後部に荷物を格納する計２つの空間を設け、一つは車両前部の長さをやや長めにとり前後に広い空間を確保しトランクとしての隔壁３６を設ける。その空間内の左右に２個のゴルフバッグ相当の荷物が格納可能とし、更に車両後部にも隔壁３７による１個の空間を設けその空間にボストンバッグ相当の荷物が格納可能とし、小形車両ながら充分な荷物を格納する空間２箇所を有する。
【符号の説明】
【００３２】１    前輪
４    エンジン
４ｅ  最終減速ギア
７ａ  モータ駆動前進セレクト位置（ｆｍ）
７ｂ  モータ駆動後進セレクト位置（ｂｍ）
７ｃ  エンジン駆動セレクト位置（ｅ）
７ｄ  ハイブリッド駆動セレクト位置（ｈｂ）
７ｅ  ハイブリッド駆動セレクトレバー
７ｆ  エンジン駆動セレクトレバー
７ｈ  エンジン駆動ニュートラル位置（Ｎ）
７ｉ  ハイブリッド駆動ニュートラル位置（ｎ）
８    モータ（Ｍ）
９    制御用主コントローラ（ＰＣＵ）
１０  後輪
１５  蓄電池
３４  後輪
【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】
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