(57)【要約】【課題】  回生時に駆動輪側の回転速度を増速させる機構を設けて、通常ではモータジェネレータが低回転速度域にあってモータ効率が悪い状況でも回生エネルギを効率よく得るようにする。【解決手段】  モータジェネレータ（３）と、モータジェネレータ（３）をモータとして機能させるのかと発電機として機能させるのかの駆動状態を車両の走行条件に応じて選択的に決定する駆動制御手段（２２）とを備え、モータとして機能させることを決定した場合に前記モータジェネレータ（３）の駆動力を駆動軸（１０）に伝えて車両を走行させるハイブリッド車両において、前記モータジェネレータ（３）を発電機として働かせること決定した場合に前記駆動軸（１０）側の回転速度を増速して前記モータジェネレータ（３）に伝達する増速機構（５、２２）を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータジェネレータと、モータジェネレータをモータとして機能させるのかと発電機として機能させるのかの駆動状態を車両の走行条件に応じて選択的に決定する駆動制御手段とを備え、
モータとして機能させることを決定した場合に前記モータジェネレータの駆動力を駆動軸に伝えて車両を走行させるハイブリッド車両において、
前記モータジェネレータを発電機として働かせることを決定した場合に前記駆動軸側の回転速度を増速して前記モータジェネレータに伝達する増速機構
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項２】
前記増速機構は、
前記駆動軸と前記モータジェネレータとの間に介装され、サンギア、キャリア及びリングギアの３要素を有し、第１の要素を前記モータジェネレータの出力軸と、第２の要素を前記リダクションギアと連結した遊星歯車機構と、
第３の要素を車体または前記駆動軸に選択的に締結可能な締結手段と、
この締結手段を用いて前記モータジェネレータを発電機として働かせることを決定した場合に前記第３の要素を前記車体と締結する制御手段と
からなることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項３】
前記モータジェネレータをモータとして機能させることを決定した場合に前記締結手段を用いて前記第３の要素を前記駆動軸と締結することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項４】
前記締結手段は、
駆動軸と連結される前記第２の要素と前記第３の要素とを締結状態と非締結状態とに切換え可能な第１の切換手段と、
前記第３の要素と前記車体とを締結状態と非締結状態とに切換え可能な第２の切換手段と
からなることを特徴とする請求項２または３に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項５】
前記第１の要素はサンギア、前記第２の要素はキャリア、前記第３の要素はリングギアであることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項６】
前記第１の切換手段はクラッチ、前記第２の切換手段はバンドブレーキであることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項７】
前記モータジェネレータを発電機として働かせること決定する場合の走行条件に前記モータジェネレータの回転速度が設定値以下であることを含めることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項８】
前記モータジェネレータをモータとして機能させることを決定する場合に車両の後退時を含み、この車両の後退時に前記モータジェネレータを逆転させることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド車両の駆動装置、特に回生時の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンと、モータジェネレータと、変速機と、遊星歯車機構とが備えている、特許文献１に示されたハイブリッド車両では、エンジンとモータジェネレータとが連結され、これらエンジンとモータジェネレータによる駆動力が駆動軸へ伝達するように構成されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１８０１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、モータの効率は低回転速度では効率が低くなるという特性を有している。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示された上記のハイブリッド車両においては、回生時のモータジェネレータの回転速度が駆動輪側の回転速度に依存する構成であるため、駆動輪の回転速度が低い場合にはモータジェネレータも低速回転となり、モータ効率の悪い状態でモータジェネレータが回生発電を行なうことになり、効率よく回生エネルギを回収することができない。
【０００５】
そこで本発明は、回生時に駆動輪側の回転速度を増速させる機構を設けて、通常ではモータジェネレータが低回転速度域にあってモータ効率が悪い状況でも回生エネルギを効率よく得るようにする装置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】
【０００６】
本発明は、モータジェネレータ（３）と駆動制御手段（２２）とを備え、この駆動制御手段（２２）はモータジェネレータ（３）をモータとして機能させるのかと発電機として機能させるのかの駆動状態を車両の走行条件に応じて選択的に決定する。そして、駆動制御手段（２２）がモータとして機能させることを決定した場合にモータジェネレータ（３）の駆動力を駆動軸（１０）に伝えて車両を走行させる。こうしたハイブリッド車両を前提として、モータジェネレータ（３）を発電機として働かせることを決定した場合に駆動軸（１０）側の回転速度を増速してモータジェネレータ（３）に伝達する増速機構（５、２２）を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、モータジェネレータを発電機として働かせることを決定した場合に駆動軸側の回転速度を増速してモータジェネレータに伝達する増速機構を備えているので、駆動軸側の回転速度が低くても増速機構によりモータジェネレータの回転速度がモータの効率の高い領域へと移行することになり、通常では低回転速度で回生エネルギが得られないような状況でも回生エネルギを効率よく得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明の一実施形態を示す概略構成図、図２は図１の要部拡大図である。
【００１０】
図１に示すように本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、エンジン１と、始動装置を兼ねる主に発電機として機能する第１のモータジェネレータ２と、主に駆動モータとして機能する第２のモータジェネレータ３と、トーショナルダンパ４と、増速機構５と、モータジェネレータ３が駆動モータとして機能するときにこの駆動モータの回転速度を減速して伝えるリダクションギア７と、エンジン１及びモータジェネレータ３から出力された駆動力を適宜変速して伝達するための無段変速機（以下、「ＣＶＴ」という。）９と、ファイナルギア３１と、左右の駆動軸３２Ｌ、３２Ｒに連結された駆動輪３３Ｌ、３３Ｒとを備えて構成されている。
【００１１】
エンジン１には内燃機関が用いられており、このエンジン１はエンジンコントローラ２１により回転速度や出力が制御されるようになっている。また、車両の停止時にはエンジン１を停止しアイドルストップを行う。
【００１２】
モータジェネレータ３は、モータコントローラ２２（駆動制御手段）によってモータ作動状態と発電機作動状態とに切換えられ、モータ作動時（モータコントローラ２２がモータとして機能させることを決定した場合）にはバッテリ２４からの電力により回転して駆動力を出力し、発電機作動時（モータコントローラ２２が発電機として機能させることを決定した場合）には駆動軸１０側から回転力を受けて回動し発電を行い（回生）、この発電電力によりインバータ２３を介してバッテリ２４を充電するようになっている。すなわち、モータジェネレータ３をモータ作動時とするか発電機作動時とするかはアクセル開度や車速等の走行条件に応じてモータコントローラ２２決定している。
【００１３】
トーショナルダンパ４にはクラッチ機能を備えており、車両に要求されるトルクからみてエンジン出力の補助が必要ないときには２つのコントローラ２１、２２が協働してエンジン１の運転を停止する共にこのクラッチを切断してエンジン１の出力軸を駆動軸１０から切り離すようにしている。すなわち、このハイブリッド車両の駆動装置では、（１）エンジン１のみの駆動力を駆動軸１０に伝達する場合、（２）エンジン１とモータジェネレータ３を合わせた駆動力を駆動軸１０に伝達する場合、（３）モータジェネレータ３のみの駆動力を駆動軸１０に伝達する場合の３つの駆動力伝達パターンを有している。
【００１４】
モータジェネレータ２はエンジン１の始動時にバッテリ２４からの電力を受けてエンジン１をトーショナルダンパ４を介してクランキングし、エンジン１の運転中にはエンジン１により駆動されて発電する（回生）。
【００１５】
リダクションギア７は、入力ギア７Ａと、出力ギア７Ｂと、これらの入力ギア７Ａ及び出力ギア７Ｂとの間に介装されて入力ギア７Ａ及び出力ギア７Ｂにそれぞれ噛合する２つの中間ギア７Ｃ、７Ｄとから構成される。各ギア７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの歯数を適宜設定することで、入力ギア７Ａに対して出力ギア７Ｂが減速回転するようになっている。
【００１６】
ＣＶＴ９はプライマリプーリ９Ａと、セカンダリプーリ９Ｂと、これらのプライマリプーリ９Ａ及びセカンダリプーリ９Ｂに巻回されたベルト（図示しない）とからなるベルト式無段変速機により構成されており、プライマリプーリ９Ａ及びセカンダリプーリ９Ｂはそれぞれ固定シーブ９ａ、９ｂ及び可動シーブ９ｃ、９ｄからなる。例えば油圧により可動シーブ９ｃ、９ｄに加えるベルトクランプ力を調整することでプライマリプーリ９Ａ及びセカンダリプーリ９Ｂの有効径を調整して、プライマリプーリ９Ａとセカンダリプーリ９Ｂとの回転速度の比を制御し得るようになっている。
【００１７】
そして、エンジン１及びモータジェネレータ２は一軸目である第１の軸線１６上に、モータジェネレータ３及び増速機構５は二軸目である第２の軸線１７上にそれぞれ配設されており、リダクションギア７がこれら第１の軸線１６と第２の軸線１７との間に介装されている。つまり、第１の軸線１６上には一端（図１中の右端）側からエンジン１、モータジェネレータ２、ＣＶＴ９のプライマリプーリ９Ａの順で配置され、他端（図１中の左端）にリダクションギア７の出力ギア７Ｂが配置されている。また、第２の軸線１７上には一端（図１中の右端）にモータジェネレータ３が、他端（図１中の左端）にリダクションギア７の入力ギア７Ａが配置されている。
【００１８】
上記の増速機構５は、図２にも示すように遊星歯車機構１１と、油圧多板クラッチ１３（切換手段）と、バンドブレーキ１４（第２の切換手段）とから構成され、モータジェネレータ３とリダクションギア７との間に介装されている、
遊星歯車機構１１はサンギア１１Ａと、リングギア１１Ｂと、プラネタリキャリア１１Ｃとの３つの入出力要素を備え、サンギア１１Ａ及びリングギア１１Ｂにそれぞれ噛合するプラネタリピニオン１１Ｄがプラネタリキャリア１１Ｃに回転（自転）自在に軸支されている。これは２自由度３要素型遊星歯車機構である。つまり、遊星歯車機構１１には３要素であるサンギア１１Ａ、リングギア１１Ｂ及びキャリア１１Ｃを備えるが、３要素のうちサンギア１１Ａ（第１の要素）がモータジェネレータ３の出力軸３Ａに、プラネタリキャリア１１Ｃ（第２の要素）が出力軸６（駆動軸１０）とそれぞれ連結されている。
【００１９】
油圧多板クラッチ１３は油圧によりフリー（自由）の状態とロック（締結）の状態とに切換可能であり、フリーの状態ではプラネタリキャリア１１Ｃとリングギア１１Ｂとを非締結状態としており、ロックの状態になるとプラネタリキャリア１１Ｃとリングギア１１Ｂとを締結する。
【００２０】
制動装置としてのバンドブレーキ１４も油圧等によりフリー（自由）の状態とロック（締結）の状態とに切換可能であり、フリーの状態ではバンドブレーキ１４によりリングギヤ１１Ｂの回転が拘束されることはないが、ロックの状態になるとリングギヤ１１Ｂと車体１５とが締結されリングギア１１Ｂの回転を停止する。
【００２１】
なお、第１の切換手段は油圧多板クラッチに、第２の切換手段はバンドブレーキに限定されるものでなく、他の構成の切換手段や他の構成の制動装置でもかまわない。
【００２２】
このようにして、油圧多板クラッチ１３とバンドブレーキ１４とより第３の要素であるリングギア１１Ｂは、選択的にプラネタリキャリア１１Ｃまたは車体１５に締結される。
【００２３】
モータコントローラ２２では、モータジェネレータ３が駆動モータとして機能する通常走行時にはリングギア１１Ｂがプラネタリキャリア１１Ｃに締結されるように、これに対してモータジェネレータ３を発電機として機能させる回生時にはリングギア１１Ｂが車体１５に締結されるように油圧多板クラッチ１３とバンドブレーキ１４とを制御する。また、車両の後退はモータジェネレータ３のみで行うので車両後退時にはリングギア１１Ｂがプラネタリキャリア１１Ｃに締結されるようにする。
【００２４】
これをさらに図３（ａ）〜図３（ｃ）を用いて説明すると、これらの図は上述した通常走行時、回生時、車両後退時の３つの運転時における増速機構５の作動状態を共線図と共に示したものである。ここで、共線図では縦軸の高さが上記遊星歯車装置１１の３要素の回転速度を示し、共線図上では３つの要素の回転速度は必ず直線で結ばれる。
【００２５】
まず  図３（ａ）は通常走行時で、油圧多板クラッチ１３をロックさせてリングギア１１Ｂ（駆動軸１０側）をプラネタリキャリア１１Ｃと締結する。バンドブレーキ１４はフリーである。このとき、リングギア１１Ｂはないのと同じになり、モータジェネレータ３の出力軸３Ａと駆動軸１０側の出力軸６とが直結状態となる。これにより、遊星歯車機構１１を介さずモータジェネレータ３が駆動軸１０（駆動輪）を駆動する。
【００２６】
図３（ｂ）は回生時で、油圧多板クラッチ１３をフリー状態、バンドベルト１４をロック状態とする。このとき、リダクションギア７により出力軸６（駆動軸１０側）の回転速度に対してモータジェネレータ３の回転速度が増速される。同じ回生時に駆動軸１０側とモータジェネレータ３の出力軸３Ａとを直結状態としているときの回転速度を下段の共線図に重ねて示している（破線参照）。下段図示のようにリングギア１１Ｂの回転速度をゼロとしたときに回生時のモータジェネレータ３（サンギア１１Ａ）の回転速度が最大になり、バンドブレーキ１４の制動強さを２値の切換でなく、連続的に制御してリングギア１１Ｂの回転速度をゼロを超える値とすれば、回生時のモータジェネレータ３の回転速度を図示の範囲で自由に制御できる。
【００２７】
図４はモータジェネレータの回転速度と効率の関係を誘導モータ、同期モータ、直流モータ、ＳＲモータについて示したものである。どのモータにおいても低回転速度では効率が低いのであるが、本実施形態のように通常走行時には増速機構５を働かせず、つまり増速機構５を図３（ａ）に示す作動状態とすることでモータジェネレータ３と駆動軸１０とを直結状態とし、これに対してモータジェネレータ３の回転速度が設定値以下の低回転速度域になった場合には増速機構５を働かせて、つまり増速機構５を図３（ｂ）に示す作動状態とすることで、回生時のモータジェネレータ３の回転速度を増速させ、これによりモータの効率の高いところで回生させるのである。
【００２８】
増速機構５を働かせるのは低回転速度域に限るものではないが、モータジェネレータ３が特に低回転速度域にあるときに効果が顕著となるので、本実施形態ではモータコントローラ２２に対してモータジェネレータ３の回転速度を検出するセンサ２５の信号を入力させている（図１参照）。
【００２９】
図３（ｃ）は車両後退時である。車両の後退はモータジェネレータ３のみで行うので、、図３（ａ）と同様に油圧多板クラッチ１３をロック状態、バンドブレーキ１４をフリー状態としかつモータジェネレータ３を逆回転することで車両の後退走行を行わせる。
【００３０】
モータコントーラ２２が実行する増速機構５の制御を図５に示すフローチャートに従って説明する。ただし、車両後退時の制御は省略している。このフローは増速機構５の制御を時間的経過に従って示したもので一定周期で実行するものではない。このフローに出てくる回転速度の設定値は全て同じものとする。また、モータジェネレータ３は「駆動モータ」で略記している。
【００３１】
まずステップ１ではモータジェネレータ３が回生中か否かをみる。モータジェネレータ３が回生中でないときにはステップ２に進んで図３（ａ）に示した通常走行時の制御を行う。すなわち、油圧多板クラッチ１３をロック状態としバンドベルト１４をフリー状態とする。
【００３２】
これに対してモータジェネレータ３が回生中であるときにはステップ３に進み回転速度センサ２５により検出されるモータジェネレータ３の回転速度が設定値以下になっていないか否かをみる。モータジェネレータ３が回生中であってもモータジェネレータ３の回転速度が設定値を超えたときにはステップ２に進んで増速機構５の制御を通常走行時の制御に切換える。
【００３３】
モータジェネレータ３が回生中にありかつモータジェネレータ３の回転速度が設定値以下であるときにはステップ３よりステップ４に進んで図３（ｂ）に示した回生時の制御を実行する。すなわち、油圧多板クラッチ１３をフリーと状態しバンドベルト１４をロックし状態としてモータジェネレータ３の回転速度を増加させる。
【００３４】
ステップ５ではその後もモータジェネレータ３の回転速度が設定値以下であるか否かをみる。モータジェネレータ３の回転速度が設定値を超えたときにはステップ６に進んで図３（ａ）に示した通常走行時の制御を行う。すなわち、油圧多板クラッチ１３をロック状態としバンドベルト１４をフリー状態とする。
【００３５】
ステップ７では再びモータジェネレータ３の回転速度が設定値以下になっていないか否かをみる。モータジェネレータ３の回転速度が設定値以下になっていなければステップ６の操作を繰り返し実行する。すなわち、油圧多板クラッチ１３をロック状態としバンドベルト１４をフリー状態として必要以上にモータジェネレータ３の回転速度が上がらないようにする。
【００３６】
モータジェネレータ３の回転速度が設定値以下になったときにはステップ７よりステップ４に戻って回生時の制御を行う。
【００３７】
一方、ステップ５でモータジェネレータ３の回転速度が設定値以下であるときにはステップ８に進み、その後に運転条件が変化してモータジェネレータ３に力行運転を行うことが指示されていないかどうかみる。モータジェネレータ３に力行運転が指示されていれば（モータとして働かせること決定した場合）、ステップ９に進んで回生装置５の制御を図３（ａ）に示した通常走行時の制御に切換える。すなわち、油圧多板クラッチ１３をロック状態としバンドベルト１４をフリー状態として遊星歯車装置１１を介さない状態、つまり駆動軸１０とモータジェネレータ３の出力軸３Ａとを直結状態にする。
【００３８】
モータジェネレータ３に力行運転が指示されていなければステップ８よりステップ１０に進み回生中にモータジェネレータ３の回転速度が低下してゼロに達していないかどうかをみる。モータジェネレータ３の回転速度がゼロにまで低下していないときにはステップ８に戻ってモータジェネレータ３の回転速度がゼロにまで低下していないかどうかをみる。
【００３９】
これに対してモータジェネレータ３の回転速度がゼロにまで達しているときにはステップ９に進んでステップ９の操作を実行する。
【００４０】
ここで、本実施形態の作用を説明する。
【００４１】
本実施形態によれば、モータコントローラ２２がモータジェネレータ３を発電機として働かせること決定した場合に駆動軸１０側の回転速度を増速してモータジェネレータ３に伝達する増速機構５を備えるので（請求項１に記載の発明）、駆動軸１０側の回転速度が低くても増速機構５によりモータジェネレータ３の回転速度がモータの効率の高い領域へと移行することになり、通常では低回転速度で回生エネルギが不十分にしか得られないような状況でも回生エネルギを効率よく得ることができる。
【００４２】
請求項１に記載の増速機構は図２に示す遊星歯車機構１１と、油圧多板クラッチ１３と、バンドブレーキ１４と、図５のステップ４により果たされている。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態を示すハイブリッド車両の駆動装置の概略構成図。
【図２】図１の要部拡大図。
【図３（ａ）】増速機構の通常走行時における作動状態図と共線図。
【図３（ｂ）】増速機構の回生時における作動状態図と共線図。
【図３（ｃ）】増速機構の車両後退時における作動状態図と共線図。
【図４】モータの回転数とその効率との関係を示す特性図。
【図５】本実施形態の増速機構の制御を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【００４４】
１  エンジン
３  モータジェネレータ
５  増速機構
１０  駆動軸
１１  遊星歯車機構
１３  油圧多板クラッチ（第１の切換手段）
１４  バンドブレーキ（第２の切換手段）
２２  モータコントローラ（駆動制御手段）
２５  回転速度センサ
【図１】
2005112070.tif 000003
【図２】
2005112070.tif 000004
【図３（ａ）】
2005112070.tif 000005
【図３（ｂ）】
2005112070.tif 000006
【図３（ｃ）】
2005112070.tif 000007
【図４】
2005112070.tif 000008
【図５】
2005112070.tif 000009