JP2004017890A - ハイブリッド電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、搭載された補機を常時駆動しうるようにすること。
【解決手段】エンジン１０と、エンジン１０の出力を変速装置３０を介して駆動輪７０、７０に伝達する動力伝達手段と、出力を該動力伝達手段を介して駆動輪７０に伝達可能に配設された発電電動機１００と、発電電動機１００との間で電力の授受を行なう蓄電装置２００とを備えているハイブリッド電気自動車。該自動車は、カウンタ歯車３６に駆動結合された動力入出力機構８０と、動力入出力機構８０に駆動結合された遊星歯車機構９０と、遊星歯車機構９０に駆動結合された発電電動機１００と、発電電動機１００に駆動結合された補機Ａ、Ｂ及びＣと、遊星歯車機構９０のリングギヤ９４を解除自在に制動する制動手段３００と、コントローラ４００とを備えている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存の自動車に後付けて簡単にかつ低コストで改造することができると共に、搭載された補機を走行状態の如何にかかわらず常時駆動でき、したがって、特に冷凍・冷蔵車として好適であるハイブリッド電気自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、食料品などを冷凍又は冷蔵状態で輸送する冷凍・冷蔵車（トラック）が普及されてきている。そしてこのような冷凍・冷蔵車によって、冷凍又は冷蔵した食料品などを、夜間において店舗に配送することが日常化しており、その結果、アイドリングなどによる騒音が近隣住民の迷惑となる、との問題が発生している。この問題を解決するためには、店舗に立ち寄って食料品などを店舗に降ろす際、エンジンを停止することが好ましい。しかしながら、エンジンを停止すると、補機である、冷凍装置のコンプレッサの駆動が停止され、食料品などの冷凍が一時的に停止され、品質の劣化が生じてしまう。そこで、夜間において店舗に立ち寄る際、あるいは店舗から発進する際には、エンジンを停止した状態での走行が可能であり、しかもエンジンを停止した状態であっても冷凍装置のコンプレッサを駆動することを可能にするためには、ハイブリッド電気自動車を導入して、夜間における騒音の発生を低減し、かつエンジン停止時には冷凍装置のコンプレッサを発電電動機により駆動すればよい。しかしながら、一般的にハイブリッド電気自動車は、その構成上、積載量が制限され、自動車１台あたりの購入コストが高くなるので、実用上、簡単に導入できるものではない。
【０００３】
そこで、店舗などに立ち寄る際には、騒音を考慮して電気自動車としての走行が可能であり、かつエンジンを停止しても冷凍装置のコンプレッサの駆動が常時可能であり、更には、既存の自動車に後付けて簡単にかつ低コストで改造することができるハイブリッド電気自動車の開発が望まれる。このようなハイブリッド電気自動車は、本出願人であるいすゞ自動車株式会社により既に開発され、出願されている（特開２０００−２８９４７６号公報参照）。同公報に開示されたハイブリッド電気自動車は、エンジンと、エンジンの出力が入力される入力軸の回転をエンジンの運転状態に応じて変速して車輪を駆動する出力軸に出力すると共に入力軸から出力軸までの動力伝達経路から駆動力を取り出す動力取出し軸を有する変速装置と、エンジンの出力によって駆動される発電機として作動すると共に電動機として作動して出力した駆動力で上記出力軸を駆動する発電電動機と、発電電動機との間で電力の授受を行なう蓄電装置とを備えている。変速装置には、動力伝達経路との間で動力伝達可能に接続された動力伝達軸が動力取出し軸に併置され、発電電動機は動力伝達軸に連結されている。動力取出し軸には、電磁クラッチを介してオイルポンプなどの補機が連結されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成されたハイブリッド電気自動車によれば、電気自動車としての走行が可能であり、かつエンジンを停止しても冷凍装置のコンプレッサの駆動が可能であり、更には、既存の自動車に後付けて簡単にかつ低コストで改造することができる、との優れた効果が得られる。しかしながら、このハイブリッド電気自動車は、冷凍装置のコンプレッサを駆動しながら発電電動機を駆動源として発進できないので、冷凍装置のコンプレッサを自動車の走行状態の如何にかかわらず常時駆動させることができない、との問題を有している。この理由は次のとおりである（なお、説明を容易にするため、変速装置は、メーンシャフト及びカウンタシャフトを有する平行二軸歯車式変速装置であるとする）。すなわち、アイドルストップなどによりエンジンを停止すると、動力取出し軸の回転が停止するので、補機の回転駆動が停止される。この状態で、エンジンと変速装置との間に配設されたクラッチを断とし、変速装置を中立状態にして、発電電動機を電動機として作動させることにより上記コンプレッサを駆動することは可能である。しかしながら、このようにして上記コンプレッサを駆動した状態で、発電電動機を駆動源として発進することはできない。なぜならば、発電電動機とカウンタシャフトとの間は駆動結合されており、カウンタシャフトはエンジン停止中、発電電動機により回転駆動されているので、変速装置の変速段を中立状態から１速段に切り換えることができないからである。したがって、発電電動機を駆動源として発進するためには、発電電動機の駆動を一旦停止して変速装置の変速段を中立状態から１速段に切り換えた後に、発電電動機を電動機として駆動しなければならず、自動車の走行状態の如何にかかわらず常時駆動させることはできないのである。
【０００５】
本発明の目的は、既存の自動車に後付けて簡単にかつ低コストで改造することができると共に、搭載された補機を走行状態の如何にかかわらず常時駆動でき、したがって、特に冷凍・冷蔵車として好適である、新規なハイブリッド電気自動車を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、エンジンと、エンジンの出力を変速装置を介して駆動輪に伝達する動力伝達手段と、出力を該動力伝達手段を介して駆動輪に伝達可能に配設された発電電動機と、発電電動機との間で電力の授受を行なう蓄電装置とを備えているハイブリッド電気自動車において、
該動力伝達手段に駆動結合された動力入出力機構と、動力入出力機構に駆動結合された遊星歯車機構と、遊星歯車機構に駆動結合された該発電電動機と、該発電電動機に駆動結合された補機と、遊星歯車機構を構成する回転要素の一つを解除自在に制動する制動手段と、該発電電動機及び制動手段の作動を制御しうるコントローラとを備え、コントローラが、制動手段による制動を解除すると動力入出力機構と該発電電動機との間の駆動結合が解除され、制動手段による制動を作動させると動力入出力機構と該発電電動機との間が駆動結合される、
ことを特徴とするハイブリッド電気自動車、が提供される。
【０００７】
変速装置は、メーンシャフト及びカウンタシャフトを有する平行二軸歯車式変速装置からなり、該動力伝達手段はカウンタシャフトに配設されたカウンタ歯車を含み、動力入出力機構は、変速装置に付設されてカウンタ歯車に駆動結合された動力入出力歯車と、動力入出力歯車が配設されている動力入出力軸とを備え、遊星歯車機構を構成する該回転要素の他の一つは動力入出力軸に連結され、該回転要素の更に他の一つは該発電電動機の軸に連結される、ことが好ましい。
遊星歯車機構を構成する該回転要素は、サンギヤと、サンギヤに同心に配設されたリングギヤと、サンギヤとリングギヤとに噛み合う複数のプラネタリギヤと、プラネタリギヤを支持するプラネタリキャリアとからなり、プラネタリキャリアは動力入出力機構に駆動結合され、サンギヤは該発電電動機に駆動結合され、制動手段により解除自在に制動される該回転要素の一つはリングギヤである、ことが好ましい。
コントローラが、制動手段による制動を解除しかつ蓄電装置により該発電電動機に電力を供給して該発電電動機を電動機として作動させると、走行状態の如何にかかわらず、該発電電動機により補機が常時駆動される、ことが好ましい。
コントローラは、制動手段の制動力を徐々に増大させることにより該回転要素の一つを制動する、ことが好ましい。
エンジンと変速装置との間にクラッチが配設され、エンジンが停止した状態において、コントローラが、クラッチを断とし、制動手段による制動を解除しかつ蓄電装置により該発電電動機に電力を供給して該発電電動機を電動機として作動させて補機を回転駆動させた状態から、制動手段による制動を作動させると、該発電電動機の出力が、遊星歯車機構、動力入出力機構及び該動力伝達手段を介して該駆動輪に伝達され、該発電電動機を駆動源として補機を駆動しながら発進させられる、ことが好ましい。
コントローラは、アクセルベダルの踏量に比例して制動手段の制動力を徐々に増大させる、ことが好ましい。
コントローラは、該発電電動機の回転数が常時一定となるよう、蓄電装置から該発電電動機に供給される電力を制御する、ことが好ましい。
冷凍装置を備え、該補機は冷凍装置のコンプレッサを含む、ことが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるハイブリッド電気自動車の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【０００９】
図１を参照して、ハイブリッド電気自動車は、エンジン１０、クラッチ２０、変速装置３０、プロペラシャフト４０、ディファレンシャル装置５０、駆動軸６０、６０、及び、駆動輪７０、７０を備えている。変速装置３０は、複数の歯車が相対回転可能に配設されたメーンシャフト３２及び複数のカウンタ歯車が一体に配設されたカウンタシャフト３４を有する平行二軸歯車式変速装置（更に詳しくは、平行二軸常時噛合歯車式の変速装置）から構成されている。平行二軸とは、いうまでもなく、相互に平行に配設されたメーンシャフト３２及びカウンタシャフト３４を指す。メーンシャフト３２の、相互に隣接する所定の歯車間には同期装置が配設され、後述するコントローラ４００により車両の走行に適した変速シフトが行なわれるよう構成されている。なお実施形態において、変速装置３０は、コントローラ４００により自動制御される自動変速機である。変速シフトは、変速装置３０に備えられた図示しない変速シフト機構のアクチュエータを走行状態に応じて適宜に作動させるとにより行なわれる。変速装置３０のメーンシャフト３２、カウンタシャフト３４、各歯車機構及び同期装置などは、ケース３５内に配設されている。エンジン１０の出力は、クラッチ２０、変速装置３０におけるカウンタシャフト３４及びカウンタ歯車、並びにメーンシャフト３２及び同期装置によりメーンシャフト３２と一体回転しうるよう選択された歯車、プロペラシャフト４０、ディファレンシャル装置５０、駆動軸６０、６０などの動力伝達手段を介して駆動輪７０、７０に伝達される。なお、このハイブリッド電気自動車は、図示しない冷凍装置を搭載した冷凍・冷蔵車である。
【００１０】
ハイブリッド電気自動車は、更に、上記動力伝達手段に駆動結合された動力入出力機構８０と、動力入出力機構８０に駆動結合された遊星歯車機構９０と、遊星歯車機構９０に駆動結合された発電電動機１００と、発電電動機１００との間で電力の授受を行なう蓄電装置２００と、発電電動機１００に駆動結合された補機Ａ、Ｂ及びＣと、遊星歯車機構９０を構成する回転要素の一つを解除自在に制動する制動手段３００と、制動手段３００及び発電電動機１００の作動を制御しうるコントローラ４００とを備えている。
【００１１】
動力入出力機構８０は、変速装置３０に備えられているカウンタシャフト３４の一つのカウンタ歯車、実施形態においては１速段用のカウンタ歯車３６に噛み合わされた動力入出力歯車８２と、動力入出力歯車８２が一体に配設されている動力入出力軸８４とからなる。動力入出力軸８４は、カウンタシャフト３４と平行な軸線上に配設されている。
【００１２】
遊星歯車機構９０は、サンギヤ９２と、サンギヤ９２に同心に配設されたリングギヤ９４と、サンギヤ９２とリングギヤ９４とに噛み合う複数のプラネタリギヤ９６と、プラネタリギヤ９６を支持するプラネタリキャリア９８とからなる。サンギヤ９２と、リングギヤ９４と、複数のプラネタリギヤ９６を一体に支持するプラネタリキャリア９８は、それぞれ、遊星歯車機構９０を構成する回転要素である。
【００１３】
多相交流発電電動機からなる発電電動機１００は軸１０２を備えている。軸１０２は、動力入出力軸８４と共通の軸線上に配置されている。遊星歯車機構９０を構成する回転要素の一つであるリングギヤ９４は、後述する制動手段３００により解除自在に制動されるよう構成されている。また、遊星歯車機構９０を構成する回転要素の他の一つであるプラネタリキャリア９８は、動力入出力機構８０の動力入出力軸８４に連結され、回転要素の更に他の一つであるサンギヤ９２は、発電電動機１００の軸１０２に連結されている。補機Ａ及びＢは、いずれも発電電動機１００の軸１０２に連結されている。実施形態において、補機Ａはパワーステアリングポンプ、補機Ｂはバキュームポンプからなる。発電電動機１００の軸１０２には、動力分配機構を介して補機Ｃが駆動結合されている。実施形態において、補機Ｃは図示しない冷凍装置の冷凍コンプレッサからなる。動力分配機構は、軸１０２に一体に配設された歯車１０４と、歯車１０４に噛み合わされた歯車１０６と、歯車１０６が一体に配設された軸１０８とを備えている。歯車１０６の軸１０８と冷凍コンプレッサＣの軸１１０とは、電磁クラッチ１１２を介して断接自在に駆動結合されている。
【００１４】
蓄電装置２００は、バッテリ２０２と、インバータ２０４とを備えている。バッテリ２０２に蓄えられた電力は、インバータ２０４により交流電流に変換されて発電電動機１００に供給され、発電電動機１００を電動機として駆動することができる。また、発電電動機１００が駆動輪７０により発電機として駆動されることにより発電された電力は、インバータ２０４により直流電流に変換され、バッテリ２０２に蓄えることができる。
【００１５】
遊星歯車機構９０を構成する回転要素の一つ、実施形態においてはリングギヤ９４を解除自在に制動する制動手段３００は、リングギヤ９４の外周部と、図示しない静止環状ハウジングとの間に配設された環状の多板ブレーキ３０２と、多板ブレーキ３０２を解除自在に制動作動させるアクチュエータである油圧シリンダ機構３０４を含む図示しない油圧制御装置とを備えている。油圧制御装置は、油圧ポンプ、油圧シリンダ機構３０４に作用させる油圧を所要のとおりに制御しうる圧力制御弁、例えば電気ー油圧サーボ弁（以下、単にサーボ弁と称する）、その他の各種油圧弁などを備えている（いずれも図示せず）。
【００１６】
ハイブリッド電気自動車は、更に、アクセルペダルの踏量を検出するセンサであるポテンショメータＰＭ、発電電動機１００を駆動源として電気走行させるための指令スイッチである電気走行指令スイッチＳＷ、クラッチ２０を断接させるアクチュエータであるスレーブシリンダ機構２２を含む図示しない油圧制御機構とを備えている。油圧制御機構は、油圧ポンプ、スレーブシリンダ機構２２に作用させる油圧を所要のとおりに制御しうる圧力制御弁、例えばサーボ弁、その他の各種油圧弁などを備えている（いずれも図示せず）。
【００１７】
発電電動機１００及び制動手段３００の作動を制御しうるコントローラ４００は、マイクロコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）、制御プログラムを格納するＲＯＭ、演算結果などを格納する読み書き可能なＲＡＭ、タイマ、カウンタ、入力インターフェース及び出力インターフェースを備えている（いずれも図示せず）。このように構成されたコントローラ４００の入力インターフェースには、ポテンショメータＰＭからの検出信号、電気走行指令スイッチＳＷからのＯＮ−ＯＦＦ信号などが入力される。また、出力インターフェースからは、クラッチ２０のスレーブシリンダ機構２２を作動させるサーボ弁、遊星歯車機構９０の多板ブレーキ３０２の油圧シリンダ機構３０４を作動させるサーボ弁、インバータ２０４などに制御信号を出力する。
【００１８】
なお、コントローラ４００は、発電電動機１００及び制動手段３００のみならず、自動車の変速装置３０を変速制御することができ、アクセルペダルの踏量（操作量）、車速、エンジン回転数からなる予め定められている変速シフトマップを備えている。アクセルペダルの踏量は、上記ポテンショメータＰＭにより検出することができる。車速は、例えば、図示しない車速センサにより、変速装置３０のメーンシャフト３２の回転数、したがって駆動輪７０の回転数を検出することにより検出することができる。エンジン回転数は、例えば、図示しないエンジン回転数検出センサによりエンジン１０のフライホイールの回転数を検出することにより検出することができる。これらのポテンショメータＰＭ、車速センサ、エンジン回転数検出センサなどは自動車の走行状態（運転状態）を検出する検出手段であり、検出手段による検出信号はコントローラ４００に入力される。
【００１９】
次に上記のように構成されたハイブリッド電気自動車の作用について説明する。コントローラ４００は、図示しない電源スイッチ（いわゆるエンジンキー）がＯＮされた後、電気走行指令スイッチＳＷがＯＦＦされていると判断した場合には、エンジン１０を駆動源として自動車を走行させる。コントローラ４００は、自動車の走行状態を検出する検出手段による検出信号に基づいて変速装置３０を変速制御する。エンジン１０を駆動源として自動車を走行させる制御それ自体は周知の制御方法を利用することでよく、また本発明の特徴をなすものではないので、説明は省略する。電気走行指令スイッチＳＷがＯＦＦの状態において、コントローラ４００はまた、遊星歯車機構９０の多板ブレーキ３０２の制動作動を解除することによりリングギヤ９４の制動を解除してフリーな状態とする。多板ブレーキ３０２の制動作動の解除は、油圧シリンダ機構３０４を作動させるサーボ弁への制御信号の出力を停止して、油圧シリンダ機構３０４を作動させる油圧をゼロにすることにより行なうことができる。これにより、動力入出力機構８０と発電電動機１００との間の駆動結合が解除される。コントローラ４００は更に、インバータ２０４に制御信号を出力して、バッテリ２０２から発電電動機１００に交流電流を供給して、発電電動機１００を電動機として駆動させる。これにより、パワーステアリングポンプＡ、バキュームポンプＢ及び冷凍コンプレッサＣが駆動される。そしてコントローラ４００は、インバータ２０４に制御信号を出力して、発電電動機１００の回転数が常時一定となるようバッテリ２０２から発電電動機１００に供給される電力を制御する。
【００２０】
このように、本発明によるハイブリッド電気自動車によれば、制動手段３００によるリングギヤ９４の制動が解除された状態で、発電電動機１００が一定の回転数で駆動制御されることにより、自動車の走行状態の如何にかかわらず、またエンジン１０の作動又は停止の如何にかかわらず、発電電動機１００により補機であるパワーステアリングポンプＡ、バキュームポンプＢ及び冷凍コンプレッサＣはそれぞれ一定の回転数で常時駆動される。その結果、冷凍装置のコンプレッサＣを、自動車の走行状態の如何にかかわらず発電電動機１００により常時駆動させることができ、食料品などの配送物の品質を所要のとおりに確保しながら店舗に配送することを可能にする。したがって、本発明によるハイブリッド電気自動車は冷凍・冷蔵車として好適である。また、パワーステアリングポンプＡ、バキュームポンプＢなどの他の補機を常時安定して駆動することが保証される。更にはまた、冷凍コンプレッサＣを駆動するためのベルトが不要であり、したがってベルトの交換もないので、コストダウンが可能になる。
【００２１】
上記ハイブリッド電気自動車を電気走行により発進させる場合には、運転者は、エンジン１０を停止した状態で、電気走行指令スイッチＳＷをＯＮする。コントローラ４００は、電気走行指令スイッチＳＷがＯＮされたと判断すると、クラッチ２０を断とする。クラッチ２０の断は、クラッチ２０のスレーブシリンダ機構２２を作動させるサーボ弁に制御信号を出力することにより行なうことができる。クラッチ２０の断により、エンジン１０と変速装置３０との間の駆動結合が解除される。次いで、コントローラ４００は、変速装置３０を中立状態から所定の変速段、例えば１速段にシフトする。１速段へのシフトは、変速装置３０の変速シフト機構を作動させるアクチュエータのうち１速段用のアクチュエータに制御信号を出力して同期装置を作動させ、１速段にシフトさせることにより行なうことができる。発電電動機１００は先に述べたとおり一定回転数で駆動制御されているので、上記補機Ａ、Ｂ及びＣも、それぞれ一定の回転数で駆動されている。
【００２２】
運転者によりアクセルペダルが踏まれると、コントローラ４００は、アクセルペダルの踏量に比例して、リングギヤ９４に作用する制動力をゼロから徐々に増大させる。このような制動作動は、ポテンショメータＰＭからの検出信号に基づいて、多板ブレーキ３０２の油圧シリンダ機構３０４を作動させるサーボ弁にアクセルペダルの踏量に比例した電流を出力することにより行なうことができる。コントローラ４００により回転数が常時一定となるように制御されている発電電動機１００の出力は、軸１０２、遊星歯車機構９０のサンギヤ９２、プラネタリギヤ９６、プラネタリキャリア９８を介して徐々に動力入出力機構８０の動力入出力軸８４に伝達される。動力入出力軸８４に伝達された出力は、動力入出力歯車８２、カウンタシャフト３４のカウンタ歯車３６、メーンシャフト３２の１速ギヤ、同期装置、メーンシャフト３２、プロペラシャフト４０、ディファレンシャル装置５０、及び駆動軸６０、６０を介して駆動輪７０、７０に伝達される。自動車は、発電電動機１００を駆動源として上記した補機Ａ、Ｂ及びＣを駆動しながら円滑に発進させられる。多板ブレーキ３０２を介してリングギヤ９４に作用する制動力が増大してリングギヤ９４が回転できないように制動されると、サンギヤ９２は発電電動機１００と同じ回転数で回転駆動され、この動力は、上記制動作用により静止状態とされたリングギヤ９４に沿って自転しながら公転するプラネタリギヤ９６を介してプラネタリキャリア９８に伝達され、実質的に滑りのない、確実な動力の伝達が遂行される。
【００２３】
このように、上記ハイブリッド電気自動車を電気走行により発進させるに際しては、制動手段３００によりリングギヤ９４に作用する制動力がアクセルペダルの踏量に比例してゼロから徐々に増大させるよう制御されるので、また、回転数が常時一定となるように制御されている発電電動機１００の出力は、多板ブレーキ３０２の滑り摩擦を利用しながら徐々に増大するよう駆動輪７０、７０に伝達されるので、発進は円滑に行なわれる。また、変速装置３０の変速比は、遊星歯車機構９０の減速比により更に減速することができるので、発電電動機１００を遊星歯車機構９０を介さないで動力入出力機構８０に駆動連結した構成（先に述べた特開２０００−２８９４７６号公報参照）に比較して、発電電動機１００及びバッテリ２０２を小型化することが可能になる。なお、電気走行時の変速は、制動手段３００による制動を解除して変速装置３０の変速シフトを行なうことにより遂行可能である。上記電気走行の発進及び走行に際しても、上記補機Ａ、Ｂ及びＣは発電電動機１００により一定の回転数で駆動される。
【００２４】
上記ハイブリッド電気自動車においてはまた、エンジン１０を駆動源とした走行において、発電電動機１００を発電機として駆動しながら、リターダとして使用することも可能である。この場合には、コントローラ４００は、制動手段３００によりリングギヤ９４を制動させると共に、発電電動機１００が駆動輪７０、７０により発電機として駆動されることにより発電された電力を直流電流に変換してバッテリ２０２に蓄えるよう、インバータ２０４を制御する。またエンジン１０を駆動源とした走行において、発電のみを目的として発電電動機１００を駆動することも可能である。更にはまた、停車時におけるエンジン１０のアイドリングを利用して発電電動機１００を発電機として駆動することによる発電も可能である。この場合、クラッチ２０は接、変速段は中立、制動手段３００によるリングギヤ９４の制動は作動、となるようコントローラ４００による制御が行なわれる。以上のように、発電電動機１００をエンジン１０又は駆動輪７０、７０により発電機として駆動する場合においては、上記補機Ａ、Ｂ及びＣの回転数は変動させられるが、一時的なものであって問題はない。更にはまた、エンジン１０を駆動源とした走行において、いわゆるパワーアシスト発進も可能である。この場合、変速段は所定の変速段、例えば１速段とされ、アクセルペダルの踏量に応じて、クラッチ２０を徐々に断から接としかつ制動手段３００によるリングギヤ９４の制動力を徐々に増大させるよう、コントローラ４００による制御が行なわれる。なお、上記動力入出力機構８０を変速装置３０の出力軸に駆動連結する他の実施形態も考えられるが、発進時の駆動トルクが著しく増大するので、発電電動機１００及びバッテリ２０２を大型化しなければならなくなる。したがって、全体の構成をシンプル化し、かつ低コストで実用化するためには、実施形態における構成が好ましい。
【００２５】
なお、図示はされていないが、上記ハイブリッド電気自動車にエンジン１０により駆動される発電機を配設し、この発電機により発電された電力をバッテリ２０２に供給するよう構成することも可能であるが、本発明においては、全体の構成のシンプル化及び低コスト化などの観点から、バッテリ２０２への電力の供給は、発電電動機１００を発電機として作動させることにより行なうことが好ましい。また上記実施形態において、制動手段３００により制動される遊星歯車機構９０の回転要素の一つはリングギヤ９４であるが、これに代えて、サンギヤ９２又はプラネタリキャリア９８とする他の実施形態も可能である。ただし、発電電動機１００を駆動源（電動機）としてハイブリッド電気自動車を走行させる場合には、発電電動機１００の駆動軸１０２の回転数は、発電電動機１００のコンパクト化などの観点から、遊星歯車機構９０により減速されて、被駆動軸となる動力入出力軸８４に伝達されることが好ましい。したがって、このような“減速”を条件に、制動される、遊星歯車機構９０の回転要素の一つと、発電電動機１００の駆動軸１０２に連結される、回転要素の他の一つと、動力入出力軸８４に連結される、回転要素の残りの一つ、がそれぞれ選定されることが好ましい。更にはまた、上記実施形態において、遊星歯車機構９０のプラネタリキャリア９８を制動する制動手段３００は、多板ブレーキ３０２及び油圧シリンダ機構３０４を備えたものであるが、これに代えて、図示しないバンドブレーキ及び油圧シリンダ機構を備えたものであってもよい。
【００２６】
更にはまた、上記制動手段３００に代えて、電磁石又は永久磁石を利用した制動手段を使用してもよい。図２には、電磁石を利用した制動手段を備えた遊星歯車機構９０が図示されている。遊星歯車機構９０の構成それ自体は上記実施形態と実質的に同じであるので、同一部分は同一番号で示し、説明は省略する。図２を参照して、制動手段３１０は、リングギヤ９４の外周面に対し、全周にわたって一定の間隔をおいて半径方向外側から覆うよう配設された静止リング３１２を備えている。静止リング３１２はリングギヤ９４と同心である。静止リング３１２の内周面には周方向に間隔をおいてかつリングギヤ９４の外周面に対し隙間をおいて偶数個の鉄心３１４が配設されている。鉄心３１４の各々の周囲には電磁コイル３１６が巻かれている。相互に周方向に隣接する鉄心３１４の各々における電磁コイル３１６の巻き方向は相互に逆であり、電磁コイル３１６の各々の一端は、電流量調整手段及び制動用スイッチを介して他の補機用のバッテリ（いずれも図示せず）の＋側に接続され、他端はアースされている。リングギヤ９４及び静止リング３１２は、例えば鉄、鋼などの導電性材料から形成されている。鉄心３１４の各々は鉄などの磁性材料から形成されている。
【００２７】
図示しない制動用スイッチがＯＮされ、バッテリから電磁コイル３１６の各々に電流量調整手段を介して通電されると、鉄心３１４の各々の半径方向両端に磁極面が形成される。図２に示されているように、相互に周方向に隣接する鉄心３１４の各々の半径方向内側面の磁極同士及び半径方向外側面の磁極同士は、それぞれ相互に異なるよう形成される。その結果、相互に周方向に隣接する鉄心３１４の各々と、リングギヤ９４及び静止リング３１２との間には磁気回路が形成され、鉄心３１４の各々とリングギヤ９４との間に相対回転が生じている場合には、リングギヤ９４の外周面に渦電流が発生し、回転するリングギヤ９４に制動力が作用する。鉄心３１４の各々に流れる電流量が徐々に増加するよう電流量調整手段を制御することにより鉄心３１４の各々の磁力が増加するので、リングギヤ９４に作用する制動力が徐々に増大させられる。そして最終的にはリングギヤ９４の回転を停止させることができる。図１を参照して説明した実施形態と同様に、アクセルぺダルの踏量に比例して該制動力を増加させることは、コントローラ４００により電流量調整手段を制御することにより容易に可能である。上記制動手段３１０によれば、摩擦部材が存在しないので、摩擦部材の摩耗、交換などの必要がなくなる。
【００２８】
図２に示されている制動手段３１０において、電磁コイル３１６の各々を除去すると共に、鉄心３１４の各々を永久磁石に代える、他の実施形態も可能である。この場合、静止リング３１２を、軸方向にのみ往復移動可能な可動リングとし、この可動リングを、油圧シリンダ機構などのアクチュエータによって、永久磁石の各々の半径方向内側面が、リングギヤ９４の外周面に対向する制動位置と、リングギヤ９４の外周面から軸方向外方に離隔する非制動位置との間を往復移動可能とする。そして、永久磁石の各々の半径方向内側面の、リングギヤ９４の外周面に対向する領域が徐々に増加するよう、可動リングが軸方向に徐々に移動するようアクチュエータを制御することにより、リングギヤ９４に作用する制動力を徐々に増大させることができる。図１を参照して説明した実施形態と同様に、アクセルぺダルの踏量に比例して該制動力を増加させることは、コントローラ４００により可動リングのアクチュエータを制御することにより容易に可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によるハイブリッド電気自動車によれば、変速装置３０に動力入出力機構８０を装着することにより、既存の自動車に後付けて簡単にかつ低コストで改造することができる。また、搭載された補機Ａ、Ｂ及びＣなどを走行状態の如何にかかわらず常時駆動でき、したがって、特に冷凍・冷蔵車に好適である。更にはまた、ハイブリッド電気自動車の不使用時においても、外部電源を利用して冷凍コンプレッサＣを駆動することも容易に可能であり、冷凍・冷蔵機能を維持することができる。更にはまた、店舗に立ち寄るに際しては、発電電動機１００を電動機とした電気走行が可能であるので、近隣住民に及ぼす騒音を除去することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるハイブリッド電気自動車の実施形態の概略構成図。
【図２】図１に示されているハイブリッド電気自動車に備えられる遊星歯車機構及びその制動手段の他の実施形態を示す横断面概略図。
【符号の説明】
１０　エンジン
２０　クラッチ
２２　油圧シリンダ機構
３０　変速装置
３２　メーンシャフト
３４　カウンタシャフト
４０　プロペラシャフト
５０　ディファレンシャル装置
６０　駆動軸
７０　駆動輪
８０　動力入出力機構
８２　動力入出力歯車
８４　動力入出力軸
９０　遊星歯車機構
９２　サンギヤ
９４　リングギヤ
９６　プラネタリギヤ
９８　プラネタリキャリア
１００　発電電動機
１０２　軸
１０４、１０６　歯車
１１２　電磁クラッチ
２００　蓄電装置
２０４　バッテリ
２０６　インバータ
３００、３１０　制動手段
３０２　多板ブレーキ
３０４　油圧シリンダ機構
４００　コントローラ
Ａ　パワーステアリングポンプ
Ｂ　バキュームポンプ
Ｃ　冷凍コンプレッサ
ＰＭ　ポテンショメータ
ＳＷ　電気走行指令スイッチ

Claims (9)

1. エンジンと、エンジンの出力を変速装置を介して駆動輪に伝達する動力伝達手段と、出力を該動力伝達手段を介して駆動輪に伝達可能に配設された発電電動機と、発電電動機との間で電力の授受を行なう蓄電装置とを備えているハイブリッド電気自動車において、
   該動力伝達手段に駆動結合された動力入出力機構と、動力入出力機構に駆動結合された遊星歯車機構と、遊星歯車機構に駆動結合された該発電電動機と、該発電電動機に駆動結合された補機と、遊星歯車機構を構成する回転要素の一つを解除自在に制動する制動手段と、該発電電動機及び制動手段の作動を制御しうるコントローラとを備え、コントローラが、制動手段による制動を解除すると動力入出力機構と該発電電動機との間の駆動結合が解除され、制動手段による制動を作動させると動力入出力機構と該発電電動機との間が駆動結合される、
   ことを特徴とするハイブリッド電気自動車。
2. 変速装置は、メーンシャフト及びカウンタシャフトを有する平行二軸歯車式変速装置からなり、該動力伝達手段はカウンタシャフトに配設されたカウンタ歯車を含み、動力入出力機構は、変速装置に付設されてカウンタ歯車に駆動結合された動力入出力歯車と、動力入出力歯車が配設されている動力入出力軸とを備え、遊星歯車機構を構成する該回転要素の他の一つは動力入出力軸に連結され、該回転要素の更に他の一つは該発電電動機の軸に連結される、請求項１記載のハイブリッド電気自動車。
3. 遊星歯車機構を構成する該回転要素は、サンギヤと、サンギヤに同心に配設されたリングギヤと、サンギヤとリングギヤとに噛み合う複数のプラネタリギヤと、プラネタリギヤを支持するプラネタリキャリアとからなり、プラネタリキャリアは動力入出力機構に駆動結合され、サンギヤは該発電電動機に駆動結合され、制動手段により解除自在に制動される該回転要素の一つはリングギヤである、請求項１記載のハイブリッド電気自動車。
4. コントローラが、制動手段による制動を解除しかつ蓄電装置により該発電電動機に電力を供給して該発電電動機を電動機として作動させると、走行状態の如何にかかわらず、該発電電動機により補機が常時駆動される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド電気自動車。
5. コントローラは、制動手段の制動力を徐々に増大させることにより該回転要素の一つを制動する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド電気自動車。
6. エンジンと変速装置との間にクラッチが配設され、エンジンが停止した状態において、コントローラが、クラッチを断とし、制動手段による制動を解除しかつ蓄電装置により該発電電動機に電力を供給して該発電電動機を電動機として作動させて補機を回転駆動させた状態から、制動手段による制動を作動させると、該発電電動機の出力が、遊星歯車機構、動力入出力機構及び該動力伝達手段を介して該駆動輪に伝達され、該発電電動機を駆動源として補機を駆動しながら発進させられる、請求項５記載のハイブリッド電気自動車。
7. コントローラは、アクセルベダルの踏量に比例して制動手段の制動力を徐々に増大させる、請求項６記載のハイブリッド電気自動車。
8. コントローラは、該発電電動機の回転数が常時一定となるよう、蓄電装置から該発電電動機に供給される電力を制御する、請求項４又は請求項６記載のハイブリッド電気自動車。
9. 冷凍装置を備え、該補機は冷凍装置のコンプレッサを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のハイブリッド電気自動車。

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