(57)【要約】【課題】電気車モードで走行能力を強化すると共に、これを実現するための材料費などの原価を節減できるハイブリッド車両用システムを提供する。【解決手段】本発明は、エンジン、変速機、モータ、及びバッテリを含むハイブリッド車両用システムにおいて、前記モータは、前記変速機に常時連結されて、変速機と共に回転可能なロータ、前記ロータの外側に設置されて、前記エンジンの軸と直接連結されて共に回転可能な第１ステータ、及び前記ロータの外側に固定的に設置される第２ステータを含み、前記システムは、前記ロータの回転軸と前記エンジンの軸を選択的に連結させるように設けられたロックアップクラッチをさらに含むことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン、変速機、モータ、及びバッテリを含むハイブリッド車両用システムにおいて、
前記モータは、前記変速機に常時連結されて、変速機と共に回転可能なロータ、前記ロータの外側に設置されて、前記エンジンの軸と直接連結されて共に回転可能な第１ステータ、及び前記ロータの外側に固定的に設置される第２ステータを含み、
前記システムは、前記ロータの回転軸と前記エンジンの軸を選択的に連結させるように設けられたロックアップクラッチをさらに含むことを特徴とするハイブリッド車両用システム。
【請求項２】
前記システムは、
前記第１ステータの作動を制御するための第１インバータ、及び
前記第２ステータの作動を制御するための第２インバータ、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両用システム。
【請求項３】
前記システムは、
前記バッテリの電圧を昇圧または降圧して各電装部品に供給するように設けられたＬＤＣ、
車両の制動時の摩擦によって消耗される車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生制動ブレーキ、及び
前記エンジンまたは変速機にオイルを供給するためのオイルポンプ、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両用システム。
【請求項４】
前記車両が停車状態で前記エンジンを始動する場合、前記第１ステータを回転させて前記エンジンを始動す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用システム。
【請求項５】
前記車両が停車状態で前記バッテリを充電する場合、前記エンジンの駆動力を利用して前記第１ステータが発電するようにすることによって、前記バッテリを充電す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用システム。
【請求項６】
前記車両が低出力の電気車（ＥＶ）モードで走行する場合、前記第２ステータを作動させて走行す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用システム。
【請求項７】
前記車両が高出力の電気車（ＥＶ）モードで走行する場合、前記第１ステータと前記第２ステータを全て作動させて走行す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用システム。
【請求項８】
前記車両がハイブリッド電気車（ＨＥＶ）モードで走行する場合、前記エンジンを作動させ、前記第１ステータまたは第２ステータを作動させて走行す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用システム。
【請求項９】
前記車両が電気車（ＥＶ）モードからハイブリッド電気車（ＨＥＶ）モードに切り替える場合、前記第１ステータで前記エンジンを始動し、前記第２ステータを作動させて走行す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用システム。
【請求項１０】
前記車両がハイブリッド電気車（ＨＥＶ）モードで走行中に前記バッテリを充電する場合、前記エンジンの駆動力を利用して前記第２ステータが発電するようにすることによって、前記バッテリを充電す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用システム。
【請求項１１】
前記車両が回復制動する場合、前記車両の制動力を利用して前記第１ステータまたは第２ステータが発電するようにすることによって、前記バッテリを充電す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用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両用システムに係り、より詳しくは、プラグインハイブリッド車両などに使用されて、電気車（ＥＶ）モードで走行能力を向上させることができるハイブリッド車両用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両は、互いに異なる二種類以上の動力源を効率的に組み合わせて駆動する車両を意味する。通常、ハイブリッド車両は、燃料（ガソリンなど化石燃料）を燃焼させて回転力を得るエンジンと、バッテリ電力で回転力を得る電気モータとによって駆動する車両を意味する。
このようなハイブリッド車両は、エンジンだけでなく、電気モータを補助動力源として採用することで、排気ガスの低減及び燃費の向上が図れる未来型車両である。最近は、燃費を改善して環境に優しい車両を開発するための活発な研究が進められている。
【０００３】
従来のハイブリッドシステム構造は、一般に、図１に示すように２つのモータ３、５と動力伝達装置（クラッチ）４から構成されたシステムであって、エンジン始動及び発電はエンジン１側にある第１モータ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＨＳＧ）３で行い、駆動及び回生制動は変速機２側の第２モータ５で行う。また、エンジンの動力を変速機２に伝達または断続する動力伝達装置であるクラッチ４が存在する。
したがって、電気車モードで駆動する時には、図１Ｂに示すように、エンジン１と変速機２を断続して、モータ５だけで車両を駆動し、ハイブリッドモードで駆動する時には、図１Ｃに示すように、エンジン１とモータ１の間のクラッチ４が作動して、エンジンの駆動力を変速機２に伝達する。
【０００４】
最近は、バッテリの容量を従来のハイブリッド車両より大きくし、バッテリを外部電源から充電して、近距離走行時はＥＶモードだけで走行し、バッテリが枯渇すればＨＥＶモードで走行するプラグインハイブリッド車両が開発されている。
即ち、プラグインハイブリッド車両（Ｐｌｕｇ−Ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ：ＰＨＥＶ）は、既存のハイブリッド車両のようにガソリンで駆動される内燃エンジン機関と、バッテリによって駆動される電気モータを同時に装着して、二つのうちのいずれか一つ、あるいは両方とも利用して駆動する。前記プラグインハイブリッド車両には大容量の高電圧バッテリを取り付け、この高電圧バッテリは電気で充電が可能である。
【０００５】
このようなハイブリッド車両は、電気車モードで走行能力を強化しなければならないため、既存のハイブリッド車両と比べて電気モータの出力容量の増加が必要である。
しかし、電気モータの出力容量を増加するためには、材料費の増加が伴うので、原価負担によって開発が困難であるという問題があった。
特に、従来技術によるハイブリッド車両用システムは、図１に示すように、第１モータ（ＨＳＧ）３はエンジン１の始動と発電用としてのみ使用できるため、第２モータ５一つだけでは電気車モードで満足な走行能力を期待しにくい問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００８−５３７５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、電気車モードの走行能力を強化すると共に、これを実現するための材料費などの原価を節減できるハイブリッド車両用システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、エンジン、変速機、モータ、及びバッテリを含むハイブリッド車両用システムにおいて、前記モータは、前記変速機に常時連結されて、変速機と共に回転可能なロータ、前記ロータの外側に設置されて、前記エンジンの軸と直接連結されて共に回転可能な第１ステータ、及び前記ロータの外側に固定的に設置される第２ステータを含み、前記システムは、前記ロータの回転軸と前記エンジンの軸を選択的に連結させるように設けられたロックアップクラッチをさらに含むことを特徴とする。
【０００９】
前記システムは、前記第１ステータの作動を制御するための第１インバータ、及び前記第２ステータの作動を制御するための第２インバータ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１０】
前記システムは、前記バッテリの電圧を昇圧または降圧して各電装部品に供給するように設けられたＬＤＣ、車両の制動時の摩擦によって消耗される車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生制動ブレーキ、及び前記エンジンまたは変速機にオイルを供給するためのオイルポンプ、をさらに含むことを特徴とする。
【００１１】
前記車両が停車状態で前記エンジンを始動する場合、前記第１ステータを回転させて前記エンジンを始動することを特徴とする。
【００１２】
前記車両が停車状態で前記バッテリを充電する場合、前記エンジンの駆動力を利用して前記第１ステータが発電するようにすることによって、前記バッテリを充電することを特徴とする。
【００１３】
前記車両が低出力の電気車（ＥＶ）モードで走行する場合、前記第２ステータを作動させて走行することを特徴とする。
【００１４】
前記車両が高出力の電気車（ＥＶ）モードで走行する場合、前記第１ステータと前記第２ステータを全て作動させて走行することを特徴とする。
【００１５】
前記車両がハイブリッド電気車（ＨＥＶ）モードで走行する場合、前記エンジンを作動させ、前記第１ステータまたは第２ステータを作動させて走行することを特徴とする。
【００１６】
前記車両が電気車（ＥＶ）モードからハイブリッド電気車（ＨＥＶ）モードに切り替える場合、前記第１ステータで前記エンジンを始動し、前記第２ステータを作動させて走行することを特徴とする。
【００１７】
前記車両がハイブリッド電気車（ＨＥＶ）モードで走行中に前記バッテリを充電する場合、前記エンジンの駆動力を利用して前記第２ステータが発電するようにすることによって、前記バッテリを充電することを特徴とする。
【００１８】
前記車両が回復制動する場合、前記車両の制動力を利用して前記第１ステータまたは第２ステータが発電するようにすることによって、前記バッテリを充電することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、高出力の電気車の走行時に、２つのステータを全て駆動して走行できるので、別の部品を増加することなく、電気車の走行能力が向上する。
また、従来はエンジンクラッチだけが動力伝達装置の役割を果たしたが、本発明の実施例によれば、ロックアップクラッチとモータが動力伝達装置の役割を分担している。したがって、クラッチのスリップによって発生する熱損失をモータで発電エネルギーに変換することができるので、効率が高く、モータトルクの制御によってエンジン動力をホィールに伝達してクラッチで発生するショックを最小化することができるので、運転性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の技術によるハイブリッド車両用システムの構成図である。
【図２】本発明の実施例によるハイブリッド車両用システムの構成図である。
【図３】車両の状態に応じて本発明の実施例によるハイブリッド車両用システムの動作を説明するための表である。
【図４】車両が停車状態の場合の本発明の実施例によるシステムの動作を示した図面である。
【図５】電気車モードで走行状態の場合の本発明の実施例によるシステムの動作を示した図面である。
【図６】ハイブリッド電気車モードで走行状態の場合の本発明の実施例によるシステムの動作を示した図面である。
【図７】バッテリ充電状態で本発明の実施例によるシステムの動作を示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
図２は、本発明の実施例によるハイブリッド車両用システム１０の構成図である。
図２に示すように、本発明の実施例によるハイブリッド車両用システム１０は、エンジン１００、変速機２００、モータ３００、バッテリ４００、バッテリ４００の電圧を要求電圧に切り替えるＬＤＣ（Ｌｏｗ  Ｖｏｌｔａｇｅ  ＤＣ−ＤＣ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）５００、回生制動ブレーキシステム６００、及びオイルポンプ７００を含む。
モータ３００は、ロータ３１０と、ロータ３１０の外側に設けられる第１ステータ３２０及び第２ステータ３３０で構成され、第１ステータ３２０と第２ステータ３３０にそれぞれ連結する第１インバータ３２１及び第２インバータ３３１を含む。
【００２２】
即ち、本発明の実施例によれば、ロータ３１０と、その外側に設けられる第１ステータ３２０及び第２ステータ３３０で構成されるモータ３００を利用して、エンジン１００の動力伝達、エンジンの始動、走行中の発電、及び電気車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＥＶ）モードでの走行などを可能にする。
ロータ３１０は、エンジン１００と変速機２００の間に備えて、エンジン１００と変速機２００を互いに連結または分離させる役割を果たす。
このために、ロータ３１０は変速機２００に常時連結されており、ロータ３１０の一側にはロックアップクラッチ３４０が備えられて、エンジン１００とロータ３１０を選択的に締結（ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）させる。
【００２３】
ロックアップクラッチ３４０は、ロータ３１０の回転軸とエンジン１００の軸を締結して、エンジン１００の動力がロータ３１０に伝達されるようにするか、またはロータ３１０の回転軸とエンジン１００の軸を解除させて、エンジン１００の動力がロータ３１０に伝達されないようにする。
第１ステータ３２０は、ロータ３１０外側に設置されて、エンジン１００の軸と直接連結されて共に回転する。
したがって、第１ステータ３２０を回転させてエンジン１００を始動でき、反対にエンジン１００の駆動によって第１ステータ３２０が発電するようにして、バッテリ４００を充電させることも可能である。
【００２４】
図２に示すように、第１ステータ３２０は、エンジン１００と連結される部分（Ａ）がロックアップクラッチ３４０と締結されるので、クラッチの役割も有する。
したがって、本発明の実施例によれば、従来のエンジンクラッチの役割をロータ３１０と第１ステータ３２０の一部分（Ａ）が行うので、別にクラッチを備える必要がなく、原価節減が可能となる。
第２ステータ３３０はロータ３１０の外側に設置され、モータハウジング（図示せず）に固定される。第２インバータ３３１は、第２ステータ３３０を制御して、モータ３００が変速機２００に駆動力を伝達する。
【００２５】
また、第２インバータ３３１は、第２ステータ３３０を制御して、モータ３００が回生制動の役割を果たす。車両が制動されれば、車両の制動力は変速機２００とロータ３１０を通じて第２ステータ３３０に伝達され、第２ステータ３３０が発電し、これによってバッテリ４００が充電される。
第１インバータ３２１と第２インバータ３３１は、バッテリ４００のＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換して第１ステータ３２０と第２ステータ３３０に印加することによって、第１ステータ３２０と第２ステータ３３０の作動を制御する。第１インバータ３２１と第２インバータ３３１が別に備えられているので、第１ステータ３２０と第２ステータ３３０の作動を独立に制御することができる。
【００２６】
ＬＤＣ（Ｌｏｗ  Ｖｏｌｔａｇｅ  ＤＣ−ＤＣ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）５００は、ＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換し、ＡＣ電圧をコイル、トランス、キャパシタンスなどを利用して昇圧または降圧させた後、さらにＤＣ電に変換して各電装部品に供給する役割を果たす。
回生制動ブレーキシステム（Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ  Ｂｒａｋｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）６００は、車両の制動時の摩擦によって消耗される車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換するためのものである。
オイルポンプ７００は、エンジン１００や変速機２００にオイルを供給するためのものである。
【００２７】
一つまたは種々の実施例において、オイルポンプ７００は、電動式オイルポンプ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｏｉｌ  Ｐｕｍｐ、ＥＯＰ）や機械式オイルポンプ（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｏｉｌ  Ｐｕｍｐ、ＭＯＰ）で構成できる。電動式オイルポンプ７００の場合、バッテリ４００から駆動電力の供給を受ける。
本発明の実施例によるハイブリッド車両用システム１０は、特に、プラグインハイブリッド車両（Ｐｌｕｇ−Ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＰＨＥＶ）である。
プラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）は、大容量の高電圧バッテリ４００を含んでおり、高電圧バッテリ４００は商業用電気で充電できる。このようなプラグインハイブリッド車両は電気車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＥＶ）モードでの走行性能を強化させる必要がある。
【００２８】
以下、図３乃至図７を参照して、本発明の実施例によるハイブリッド車両の状態に対応する各部品の動作について詳細に説明する。
図３は、車両の状態に対応したシステム動作を説明するための表であり、図４乃至図７は、車両の状態に応じたシステムの動作を示した図である。
前記車両が停車した状態でエンジン１００を始動する場合、図４Ａに示すようにバッテリ４００の電力で第１ステータ３２０を回転させてエンジン１００を始動する。したがって、第１ステータ３２０は回転してエンジン１００を始動させ、車両が停車状態であるため、ロックアップクラッチ３４０は解除状態となり、第２ステータ３３０はオフ（Ｏｆｆ）状態となる。ここで、これらステータ３２０、３３０のオフ状態は、当該ステータがモータ３００の作動に影響を与えない状態（例えば、インバータによってステータに磁場が発生しないように制御されるか、または逆磁場が発生するように制御される状態）を意味する。
【００２９】
一方、車両が停車状態でバッテリ４００を充電する場合には、図４中の（ｂ）に示すように、エンジン１００の駆動力を利用して第１ステータ３２０が発電することによって、バッテリ４００を充電する。したがって、エンジン１００は駆動されており、エンジン１００に連結された第１ステータ３２０も発電してバッテリ４００を充電させる。停車状態であるため、第２ステータ３３０はオフ状態となり、ロックアップクラッチ３４０も解除状態となる。車両の変速機２００はＤ段に係合されており、ギヤブレーキ作動時にだけバッテリ４００が充電されるようにする。
【００３０】
車両が低出力の電気車（ＥＶ）モードで走行する場合には、図５中の（ａ）に示すように、バッテリ４００の電力で第２ステータ３３０を作動させる。電気車モードで走行しているので、エンジン１００はオフ状態となり、ロックアップクラッチ３４０は解除される。低出力走行状態であるので、第２ステータ３３０の作動だけで走行され、第１ステータ３２０もオフされる。ここで、エンジン１００のオフ状態は、エンジン１００が駆動しない状態を意味する。
【００３１】
一方、前記車両が高出力の電気車（ＥＶ）モードで走行する場合には、図５中の（ｂ）に示すように、バッテリ４００の電力で第１ステータ３２０と第２ステータ３３０を共に作動させる。車両が高出力で走行しているので、第２ステータ３３０の作動のみでは駆動力が不足する。したがって、第１ステータ３２０も第２ステータ３３０と共に作動させる。また、電気車モードであるので、エンジン１００はオフ状態となり、ロックアップクラッチ３４０は解除される。したがって、本発明の実施例によれば、高出力の電気車モードで２つのステータ３２０、３３０を全て作動して車両が走行できるので、特別な材料費の追加がなくても、従来の技術に比べて電気車の走行能力が向上する効果がある。
【００３２】
図６は、ハイブリッド電気車モードで走行状態の場合のシステムの動作を示した図面である。
前記車両がハイブリッド電気車（ＨＥＶ）モードで走行する場合には、図６中の（ａ）に示すように、エンジン１００を駆動させ、バッテリ４００の電力で第１ステータ３２０または第２ステータ３３０を作動させる。したがって、エンジン１００は駆動され、ロックアップクラッチ３４０は締結されて、エンジン１００の駆動力を変速機２００に伝達する。そして、第１ステータ３２０または第２ステータ３３０がエンジン１００と共に作動する。即ち、第１ステータ３２０及び第２ステータ３３０のいずれか一つだけを作動することも可能であり、第１ステータ３２０及び第２ステータ３３０を全て作動することもできる。第１ステータ３２０及び２ステータ３３０の作動の要否は、走行状況及び必要な出力によって決定される。
【００３３】
一方、前記車両が電気車（ＥＶ）モードからハイブリッド電気車（ＨＥＶ）モードに切り替えられる場合には、図６中の（ｂ）に示すように、第１ステータ３２０でエンジン１００を始動させ、第２ステータ３３０を作動して走行する。電気車（ＥＶ）モードからハイブリッド電気車（ＨＥＶ）モードに切り換えれば、エンジン１００の駆動力をモータ３００の駆動力と共に車両の走行のために使用するようになる。したがって、第１ステータ３２０を駆動してエンジン１００を始動させ、ロックアップクラッチ３４０を締結してエンジン１００の駆動力が変速機２００に伝達される。
【００３４】
図７は、バッテリ充電状態で本発明の実施例によるシステムの動作を示した図面である。
前記車両がハイブリッド電気車（ＨＥＶ）モードで走行中にバッテリ４００を充電する場合には、図７中の（ａ）に示すように、ロックアップクラッチ３４０を締結した状態で、エンジン１００の駆動力を利用して第２ステータ３３０が発電をするようにする。これによって、バッテリ４００が充電できる。ロックアップクラッチ３４０が締結された状態であるので、エンジン１００の駆動力で車両が走行する。
一方、前記車両が回生制動する場合には、図７中の（ｂ）に示すように、前記車両の制動力を利用して第１ステータ３２０または第２ステータ３３０が発電することによって、バッテリ４００が充電できる。このために、ロックアップクラッチ３４０は締結されており、変速機２００の制動力を第１ステータ３２０及び第２ステータ３３０に伝達する。
制動状況であるので、エンジン１００はオフされる。
【００３５】
また、前記車両がエンジン１００を利用してクリープ（Ｃｒｅｅｐ）走行する場合には、第１ステータ３２０が発電するようにし、第２ステータ３３０はオフさせる。また、エンジン１００は駆動されるが、ロックアップクラッチ３４０を解除してエンジン１００の駆動力が変速機２００に伝達されないようにする。クリープ走行とは、一般に、車両が低速あるいは停止状態で、運転者の加速意志がない場合、エンジン１００またはモータ３００の動力を最小限に使用することによって、クリープトルクだけが発生するように制御することである。
【００３６】
前記車両がモータ３００を利用してクリープ走行する場合には、第２ステータ３３０を作動させてクリープ走行するように制御し、第１ステータ３２０とエンジン１００はオフとし、ロックアップクラッチ３４０も解除する。車両が低速で走行あるいは停止状態で、運転者の加速意志がない場合、第２ステータ３３０だけを利用してクリープトルクを生成する。
【００３７】
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ハイブリッド車両用システム
１００  エンジン
２００  変速機
３００  モータ
３１０  ロータ
３２０  第１ステータ
３２１  第１インバータ
３３０  第２ステータ
３３１  第２インバータ
３４０  ロックアップクラッチ
４００  バッテリ
５００  ＬＤＣ
６００  回生制動ブレーキシステム
７００  オイルポンプ
【図１】
2013095414.tif 000003
【図２】
2013095414.tif 000004
【図３】
2013095414.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013095414.tif 000007
【図６】
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【図７】
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