JP3612873B2 - ハイブリッド型車両 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド型車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃エンジンと発電機モータとを連結し、内燃エンジンを駆動することによって発生させた出力の一部を発電機モータに伝達し、残りを出力軸に伝達するようにしたハイブリッド型車両が提供されている。
この場合、通常は、前記出力軸に伝達された出力によってハイブリッド型車両を走行させ、その間に、前記発電機モータによって発生させた電流をバッテリに送って充電することができる。そして、発進時等の車速が低い領域、すなわち、低車速領域において、バッテリからの電流によって電気モータを駆動し、該電気モータのトルクによってハイブリッド型車両を走行させるようになっている。
【０００３】
この場合、内燃エンジンを効率良く駆動することができるので、燃費を良くすることができる。また、内燃エンジンを比較的定常的に駆動することができるので、排ガスを少なくすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のハイブリッド型車両においては、登坂路等を走行させる場合に電気モータが連続的に駆動され、高い負荷が長時間にわたって電気モータに加わることになる。その場合、電気モータのモータ温度、モータ制御装置に配設されたインバータの温度等の電気モータ駆動系の温度が高くなって、電気モータの効率が低くなったり、電気モータ駆動系が故障したりしてしまう。
【０００５】
そして、電気モータ駆動系が故障すると、内燃エンジンのトルクだけによってハイブリッド型車両を走行させることになるので、発進時において駆動力が不足してしまう。
本発明は、前記従来のハイブリッド型車両の問題点を解決して、高い負荷が長時間にわたって電気モータに加わることがなく、電気モータの効率が低くなったり、電気モータ駆動系が故障したりすることがないハイブリッド型車両を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のハイブリッド型車両においては、内燃エンジンと、発電機モータと、駆動輪と連結された出力軸と、前記発電機モータと連結された第１の歯車要素、前記出力軸と連結された第２の歯車要素、及び前記内燃エンジンと連結された第３の歯車要素を備えた差動歯車装置と、前記出力軸と連結された電気モータと、前記内燃エンジンと差動歯車装置との間に配設され、前記発電機モータを駆動して前記出力軸に駆動力を伝達した場合に、前記エンジンが駆動方向と逆方向に回転するのを阻止する回転停止手段と、電気モータ駆動系の温度を検出する温度検出手段と、前記発電機モータの駆動力及び電気モータの駆動力を前記出力軸に伝達する場合、前記温度検出手段によって検出された温度が所定の温度以上である場合に、所定の温度未満である場合と比較して、前記電気モータの駆動力が小さくなり、前記発電機モータの駆動力が大きくなるように、アクセル開度に対応する発電機モータと電気モータとのトルク配分を行って前記発電機モータ及び電気モータを駆動する駆動手段とを有する。
【０００７】
本発明の他のハイブリッド型車両においては、内燃エンジンと、発電機モータと、駆動輪と連結された出力軸と、前記内燃エンジン、発電機モータ及び出力軸のそれぞれと連結され、前記内燃エンジンの出力を発電機モータ及び出力軸に配分する出力配分装置と、前記出力軸と連結された電気モータと、前記内燃エンジンと出力配分装置との間に配設され、前記発電機モータを駆動して前記出力軸に駆動力を伝達した場合に、前記エンジンが駆動方向と逆方向に回転するのを阻止する回転停止手段と、車速を検出する車速検出手段と、走行必要負荷を検出する負荷検出手段と、電気モータ駆動系の温度を検出する温度検出手段と、前記車速が設定値以上である場合は、前記内燃エンジン及び電気モータを駆動し、車速が設定値未満である場合は、走行必要負荷及び温度に基づいて発電機モータと電気モータとのトルク配分を行って前記発電機モータ及び電気モータを駆動する駆動手段とを有する。
本発明の更に他のハイブリッド型車両においては、さらに、前記回転停止手段はワンウェイクラッチである。
【０００８】
本発明の更に他のハイブリッド型車両においては、さらに、前記内燃エンジンとワンウェイクラッチとの間にクラッチが配設される。
本発明の更に他のハイブリッド型車両においては、さらに、前記回転停止手段はブレーキである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図２は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。
図において、１１は内燃エンジン（Ｅ／Ｇ）であり、該内燃エンジン１１はラジエータ等の図示しない冷却装置に接続され、前記内燃エンジン１１において発生させられた熱は冷却装置によって放出される。また、１２は前記内燃エンジン１１の回転が伝達される出力軸、１３は該出力軸１２を介して入力された回転に対して変速を行うとともに、出力を配分する出力配分装置としてのプラネタリギヤユニット（差動歯車装置）、１４は該プラネタリギヤユニット１３における変速後の回転が出力される出力軸、１５は該出力軸１４に固定された第１カウンタドライブギヤ、１６は伝達軸１７を介して前記プラネタリギヤユニット１３と連結された発電機モータ（Ｇ）である。
【００１０】
前記内燃エンジン１１とプラネタリギヤユニット１３との間には、前記出力軸１２とケーシング１９とを選択的に連結して、出力軸１２に伝達される回転を停止させる回転停止手段としてのワンウェイクラッチＦが配設される。該ワンウェイクラッチＦは、内燃エンジン１１が正方向に回転しているときにフリーになり、出力軸１２が内燃エンジン１１を逆方向に回転させようとするときにロックする。
【００１１】
前記出力軸１４はスリーブ形状を有し、前記出力軸１２を包囲して配設される。また、前記第１カウンタドライブギヤ１５はプラネタリギヤユニット１３より内燃エンジン１１側に配設される。
前記プラネタリギヤユニット１３は、第１の歯車要素としてのサンギヤＳ、該サンギヤＳと噛（し）合するピニオンＰ、該ピニオンＰと噛合する第２の歯車要素としてのリングギヤＲ、及び前記ピニオンＰを回転自在に支持する第３の歯車要素としてのキャリヤＣＲから成る。
【００１２】
また、前記サンギヤＳは前記伝達軸１７を介して発電機モータ１６と、リングギヤＲは前記出力軸１４を介して第１カウンタドライブギヤ１５と、キャリヤＣＲは出力軸１２を介して内燃エンジン１１とそれぞれ連結される。
さらに、前記発電機モータ１６は、前記伝達軸１７に固定され、回転自在に配設されたロータ２１、該ロータ２１の周囲に配設されたステータ２２、及び該ステータ２２に巻装されたコイル２３から成る。前記発電機モータ１６は、伝達軸１７を介して伝達される回転によって電力を発生させる。また、前記コイル２３は図示しないバッテリに接続され、該バッテリに発電機モータ１６から電流が供給され充電される。そして、前記ロータ２１には、ケーシング１９に連結された図示しないブレーキが配設され、該ブレーキを係合させることによってロータ２１を停止させることができるようになっている。
【００１３】
また、２５は電気モータ（Ｍ）、２６は該電気モータ２５の回転が出力される出力軸、２７は該出力軸２６に固定された第２カウンタドライブギヤである。前記電気モータ２５は、前記出力軸２６に固定され、回転自在に配設されたロータ３７、該ロータ３７の周囲に配設されたステータ３８、及び該ステータ３８に巻装されたコイル３９から成る。
【００１４】
前記電気モータ２５は、コイル３９に供給される電流によってトルクを発生させる。そのために、前記コイル３９は前記バッテリに接続され、該バッテリから電流が供給されるようになっている。また、ハイブリッド型車両の減速時において、前記電気モータ２５は図示しない駆動輪から回転を受けて回生電流を発生させ、該回生電流をバッテリに供給して充電する。
【００１５】
ところで、前記駆動輪を内燃エンジン１１の回転と同じ方向に回転させるためにカウンタシャフト３１が配設され、該カウンタシャフト３１にカウンタドリブンギヤ３２が固定される。そして、該カウンタドリブンギヤ３２と前記第１カウンタドライブギヤ１５とが、また、カウンタドリブンギヤ３２と前記第２カウンタドライブギヤ２７とがそれぞれ噛合させられ、前記第１カウンタドライブギヤ１５の回転及び第２カウンタドライブギヤ２７の回転が反転されてカウンタドリブンギヤ３２に伝達されるようになっている。
【００１６】
さらに、前記カウンタシャフト３１には、前記カウンタドリブンギヤ３２より歯数が少ないデフピニオンギヤ３３が固定される。
そして、デフリングギヤ３５が配設され、該デフリングギヤ３５と前記デフピニオンギヤ３３とが噛合させられる。また、前記デフリングギヤ３５にディファレンシャル装置３６が固定され、前記デフリングギヤ３５に伝達された回転がディファレンシャル装置３６によって分配され、前記駆動輪に伝達される。
【００１７】
このように、内燃エンジン１１によって発生させられた回転をカウンタドリブンギヤ３２に伝達することができるだけでなく、電気モータ２５によって発生させられた回転もカウンタドリブンギヤ３２に伝達することができる。また、ワンウェイクラッチＦが発電機モータ１６の反力を受けることにより、発電機モータ１６によって発生させられた回転もカウンタドリブンギヤ３２に伝達することができるので、電気モータ２５だけを駆動するモータ駆動モード、電気モータ２５及び発電機モータ１６を駆動するモータ・発電機モータ駆動モード、並びに電気モータ２５及び内燃エンジン１１を駆動するモータ・エンジン駆動モードでハイブリッド型車両を走行させることができる。
【００１８】
そして、前記発電機モータ１６を制御することによって、前記伝達軸１７の回転数を制御し、内燃エンジン１１及び電気モータ２５をそれぞれ最大効率点で駆動することができる。
次に、前記構成のハイブリッド型車両の動作について説明する。
図３は本発明の第１の実施の形態におけるプラネタリギヤユニットの概念図、図４は本発明の第１の実施の形態における通常走行時のトルク線図、図５は本発明の第１の実施の形態における低速走行時の速度線図である。
【００１９】
本実施の形態においては、図３に示すように、プラネタリギヤユニット１３（図２）は、リングギヤＲを介して出力軸１４に、キャリヤＣＲを介して内燃エンジン１１に、サンギヤＳを介して発電機モータ１６にそれぞれ連結され、リングギヤＲの歯数をサンギヤＳの歯数の２倍にしてある。したがって、内燃エンジン１１のトルク（以下「エンジントルク」という。）をＴＥとし、出力軸１４に出力されたトルク（以下「出力トルク」という。）をＴＯＵＴとし、発電機モータ１６のトルク（以下「発電機モータトルク」という。）をＴＧとしたとき、
ＴＥ：ＴＯＵＴ：ＴＧ＝３：２：１
になり、図４に示すように、内燃エンジン１１、出力軸１４及び発電機モータ１６は互いに反力を受け合う。
【００２０】
また、内燃エンジン１１の回転数（以下「エンジン回転数」という。）をＮＥとし、出力軸１４の回転数（以下「出力軸回転数」という。）をＮＯＵＴとし、発電機モータ１６の回転数（以下「発電機モータ回転数」という。）をＮＧとしたとき、モータ・発電機モータ駆動モードにおいて、前記発電機モータ１６をモータとして駆動し、内燃エンジン１１を停止させると、エンジントルクＴＥは発生させられず、エンジン回転数ＮＥは０になる。この場合、発電機モータ１６を発電機モータ回転数ＮＧで駆動すると、ワンウェイクラッチＦは、出力軸１２が内燃エンジン１１を逆方向に回転させようとするのを阻止するので、発電機モータトルクＴＧの反力ＴＦは、ワンウェイクラッチＦを介して図示しない駆動装置ケースによって受けられる。なお、このとき、出力軸１４は出力軸回転数ＮＯＵＴで回転させられる。
【００２１】
次に、ハイブリッド型車両の駆動力について説明する。
図６は本発明の第１の実施の形態における車速と駆動力との関係図である。なお、図において、横軸に車速Ｖを、縦軸に駆動力を採ってある。
図において、ＱＥは内燃エンジン１１（図２）の駆動力、ＱＭは電気モータ２５の駆動力、ＱＧは発電機モータ１６の駆動力である。
【００２２】
一般に、発電機モータ１６の駆動力ＱＧは車速Ｖが低いほど大きい。例えば、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕未満の場合、発電機モータ１６の駆動力ＱＧは内燃エンジン１１の駆動力ＱＥより大きくなる。
そこで、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕未満の場合、電気モータ２５を内燃エンジン１１で補助するより、電気モータ２５を発電機モータ１６で補助した方が、大きな駆動力を得ることができる。
【００２３】
したがって、本実施の形態においては、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕未満の場合、内燃エンジン１１を停止させ、電気モータ２５を駆動し、該電気モータ２５の駆動力ＱＭによってモータ駆動モードでハイブリッド型車両を走行させるか、内燃エンジン１１を停止させ、電気モータ２５及び発電機モータ１６を駆動し、発電機モータ１６の駆動力ＱＧによって駆動力ＱＭの不足分を補い、駆動力ＱＭＧにしてモータ・発電機モータ駆動モードでハイブリッド型車両を走行させるようにする。また、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕以上である場合には、内燃エンジン１１の駆動力ＱＥによって駆動力ＱＭの不足分を補い、駆動力ＱＭＥにしてモータ・エンジン駆動モードでハイブリッド型車両を走行させるようにする。
【００２４】
このようにして、低車速領域において電気モータ２５の駆動力ＱＭを大きくする必要がない。したがって、電気モータ２５のトルク定数をその分低くすることができ、電気モータ２５が大型化することがない。
次に、ハイブリッド型車両の動作について説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の制御回路ブロック図、図７は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の動作を示すフローチャート、図８は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両のトルク指令値マップを示す図である。なお、図８において、横軸に図示しない負荷検出手段によって検出された走行必要負荷、すなわち、アクセルペダル５２の踏込量（以下「アクセル開度」という。）αを、縦軸に電気モータトルク指令値ＩＭ及び発電機モータトルク指令値ＩＧを採ってある。
【００２５】
図において、１１は内燃エンジン、１６は発電機モータ、２５は電気モータである。また、４１は駆動輪、４３はバッテリである。
そして、４６は前記内燃エンジン１１を制御して駆動したり停止させたりするエンジン制御装置、４７は前記発電機モータ１６を制御する発電機モータ制御装置、４９は前記電気モータ２５を制御するモータ制御装置である。なお、内燃エンジン１１は、図示しないイグニッションスイッチをオフにしたり、スロットル開度を０にしたりすることによって停止させることができる。
【００２６】
また、５１はハイブリッド型車両の全体を制御するＣＰＵであり、該ＣＰＵ５１は、アクセル開度α、及び車速検出手段としての車速センサ５３によって検出された車速Ｖを受けて、前記エンジン制御装置４６、発電機モータ制御装置４７及びモータ制御装置４９を制御する。そのために、アクセルペダル５２はアクセル信号を、車速センサ５３は車速信号を、それぞれＣＰＵ５１に対して出力する。
【００２７】
また、前記モータ制御装置４９の図示しない温度検出手段は、前記電気モータ２５のモータ温度ｔが上昇したときに、温度上昇信号を発生させ、ＣＰＵ５１に対して出力する。本実施の形態において、前記温度検出手段は、前記電気モータ２５のモータ温度ｔを検出するようになっているが、電気モータ駆動系の温度、例えば、モータ制御装置４９に配設されたインバータの温度等を検出することもできる。
【００２８】
ところで、登坂路等を走行させる場合には電気モータ２５が連続的に駆動され、高い負荷が長時間にわたって電気モータ２５に加わることになる。その結果、電気モータ２５のモータ温度ｔが高くなって、電気モータ２５の効率が低くなったり、電気モータ駆動系が故障したりしてしまう。
そして、電気モータ駆動系が故障すると、内燃エンジン１１のトルクだけによってハイブリッド型車両を走行させることになるので、発進時において駆動力が不足してしまう。
【００２９】
すなわち、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕以上である場合は、ＣＰＵ５１の図示しない選択駆動手段は、電気モータ２５だけを駆動してモータ駆動モードでハイブリッド型車両を走行させるか、電気モータ２５及び内燃エンジン１１を駆動してモータ・エンジン駆動モードでハイブリッド型車両を走行させる。
また、前記選択駆動手段は、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕未満である場合は、アクセル開度α及びモータ温度ｔに従って、電気モータ２５の駆動力ＱＭと発電機モータ１６の駆動力ＱＧとで駆動力ＱＭＧのトルク配分を行う。そのために、前記選択駆動手段は、内燃エンジン１１を停止させ、図示しないメモリに格納された図８のトルク指令値マップを参照し、アクセル開度α及びモータ温度ｔに対応する電気モータトルク指令値ＩＭ及び発電機モータトルク指令値ＩＧを読み出し、読み出された電気モータトルク指令値ＩＭに従って電気モータ２５を、発電機モータトルク指令値ＩＧに従って発電機モータ１６をそれぞれ駆動して、モータ・発電機モータ駆動モードでハイブリッド型車両を走行させる。
【００３０】
なお、図８において、ＩＭ１はモータ温度ｔが１００〔℃〕未満である場合の電気モータトルク指令値、ＩＭ２はモータ温度ｔが１１０〔℃〕である場合の電気モータトルク指令値、ＩＭ３はモータ温度ｔが１２０〔℃〕以上である場合の電気モータトルク指令値、ＩＧ１はモータ温度ｔが１００〔℃〕未満である場合の発電機モータトルク指令値、ＩＧ２はモータ温度ｔが１１０〔℃〕である場合の発電機モータトルク指令値、ＩＧ３はモータ温度ｔが１２０〔℃〕以上である場合の発電機モータトルク指令値である。
【００３１】
そして、モータ温度ｔが１００〔℃〕未満である場合は、電気モータトルク指令値ＩＭ１及び発電機モータトルク指令値ＩＧ１に従って通常のトルク配分が行われる。
すなわち、アクセル開度αが５０〔％〕未満である場合は、電気モータ２５だけが駆動され、アクセル開度αに対応させて、電気モータ２５の駆動力ＱＭが０〔％〕から徐々に大きくされる。
【００３２】
そして、アクセル開度αが５０〔％〕以上で、かつ、８０〔％〕未満である場合は、電気モータ２５及び発電機モータ１６が駆動され、アクセル開度αに対応させて、駆動モータ２５の駆動力ＱＭが１００〔％〕になるまで徐々に大きくされ、発電機モータ１６の駆動力ＱＧが０〔％〕から徐々に大きくされる。なお、電気モータ２５の効率は、最大トルク付近において低くなるので、電気モータ２５の出力が最大トルクになる前に発電機モータ１６による補助を開始する。
【００３３】
また、アクセル開度αが８０〔％〕以上である場合、アクセル開度αに対応させて、駆動モータ２５の駆動力ＱＭが１００〔％〕に維持され、発電機モータ１６の駆動力ＱＧが１００〔％〕になるまで徐々に大きくされる。
次に、モータ温度ｔが１００〔℃〕以上で、かつ、１２０〔℃〕未満の警戒温度領域にある場合、モータ温度ｔが高くなるほど電気モータ２５の駆動力ＱＭが小さくされ、発電機モータ１６の駆動力ＱＧが大きくされる。すなわち、発電機モータ１６へのトルク配分が高くされる。
【００３４】
そして、モータ温度ｔが１２０〔℃〕以上の危険温度領域にある場合、発電機モータ１６のトルク配分が一層高くされる。また、電気モータ２５の駆動力ＱＭは７０〔％〕が上限にされる。
このように、モータ温度ｔが上昇するほど電気モータ２５の駆動力ＱＭが小さくされ、モータ温度ｔが上昇するのが抑制されるので、電気モータ２５の効率が低くなったり、電気モータ駆動系が故障したりすることがなくなる。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕以上である場合に、図８のトルク指令値マップを参照するようになっているが、３０〔ｋｍ／ｈ〕以上の各車速Ｖに対応させて複数のトルク指令値マップを形成することもできる。
次に、図７のフローチャートについて説明する。
ステップＳ１ 車速Ｖ、アクセル開度α及びモータ温度ｔを読み込む。
ステップＳ２ 車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕未満であるかどうかを判断する。車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕未満である場合はステップＳ６に、３０〔ｋｍ／ｈ〕以上である場合はステップＳ３に進む。
ステップＳ３ 内燃エンジン１１が駆動されているかどうかを判断する。内燃エンジン１１が駆動されている場合はステップＳ５に、駆動されていない場合はステップＳ４に進む。
ステップＳ４ 内燃エンジン１１を始動する。
ステップＳ５ エンジン駆動処理を行い、内燃エンジン１１を駆動する。
ステップＳ６ 内燃エンジン１１が駆動されているかどうかを判断する。内燃エンジン１１が駆動されている場合はステップＳ７に、駆動されていない場合はステップＳ８に進む。
ステップＳ７ 内燃エンジン１１を停止させる。
ステップＳ８ トルク指令値マップを参照して、アクセル開度α及びモータ温度ｔに対応する電気モータトルク指令値ＩＭ及び発電機モータトルク指令値ＩＧを読み出す。
ステップＳ９ モータ・発電機モータ駆動処理を行う。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図９は本発明の第２の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
本実施の形態においては、出力軸１２とケーシング１９との間に回転停止手段としての湿式摩擦係合要素、すなわち、ブレーキＢが配設され、該ブレーキＢを係脱するために図示しないブレーキ制御装置が前記ＣＰＵ５１（図１）に接続される。そして、該ＣＰＵ５１は、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕未満の場合に、内燃エンジン１１を停止させ、前記ブレーキＢを係合させる。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
図１０は本発明の第３の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
本実施の形態においては、内燃エンジン１１と出力軸１２との間にクラッチＣが配設され、前記出力軸１２とケーシング１９との間に回転停止手段としてのワンウェイクラッチＦが配設される。また、前記クラッチＣを係脱するために図示しないクラッチ制御装置が前記ＣＰＵ５１（図１）に接続される。そして、該ＣＰＵ５１は、アクセル開度αが８０〔％〕以上で、かつ、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕未満の場合に、前記クラッチＣを解放させる。
【００３８】
この場合、発電機モータ１６の駆動力ＱＧ（図６）によって、電気モータ２５の駆動力ＱＭの不足分を補う。この間、前記クラッチＣが解放されるので、内燃エンジン１１を停止させる必要がない。
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
図１１は本発明の第４の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。
【００３９】
図において、１１は内燃エンジン（Ｅ／Ｇ）、１２は出力軸であり、該出力軸１２に発電機モータ（Ｇ）６６が連結される。また、前記出力軸１２とケーシング１９との間に、回転停止手段としてのワンウェイクラッチＦが配設される。
前記発電機モータ６６は、回転自在に配設されたロータ７１、該ロータ７１の周囲において回転自在に配設されたステータ７２、及び該ステータ７２に巻装されたコイル７３から成る。前記発電機モータ６６は、出力軸１２を介して伝達される回転、すなわち、内燃エンジン１１の出力の一部を受けて電力を発生させる。そして、前記コイル７３は図示しないバッテリに接続され、該バッテリに発電機モータ６６からの電流を供給し充電する。
【００４０】
また、２５は電気モータ（Ｍ）、１４は該電気モータ２５の回転が出力される出力軸、７５は該出力軸１４に固定されたカウンタドライブギヤである。前記電気モータ２５は、前記出力軸１４に固定され、回転自在に配設されたロータ３７、該ロータ３７の周囲に配設されたステータ３８、及び該ステータ３８に巻装されたコイル３９から成る。
【００４１】
そして、前記電気モータ２５は、コイル３９に供給される電流によってトルクを発生させる。そのために、前記コイル３９は前記バッテリに接続され、該バッテリから電流が供給されるようになっている。また、ハイブリッド型車両の減速時において、前記電気モータ２５は駆動輪４１（図１）から回転を受けて回生電流を発生させ、該回生電流をバッテリに供給して充電する。
【００４２】
前記駆動輪４１を内燃エンジン１１の回転と同じ方向に回転させるためにカウンタシャフト３１が配設され、該カウンタシャフト３１にカウンタドリブンギヤ３２が固定される。前記カウンタシャフト３１には前記カウンタドリブンギヤ３２より歯数が少ないデフピニオンギヤ３３が固定される。
そして、デフリングギヤ３５が配設され、該デフリングギヤ３５と前記デフピニオンギヤ３３とが噛合させられる。また、前記デフリングギヤ３５にディファレンシャル装置３６が固定され、前記デフリングギヤ３５に伝達された回転がディファレンシャル装置３６によって差動させられ、前記駆動輪４１に伝達される。
【００４３】
なお、前記ワンウェイクラッチＦは、内燃エンジン１１が正方向に回転しているときにフリーになり、出力軸１２が内燃エンジン１１を逆方向に回転させようとするときにロックする。
この場合、内燃エンジン１１を停止させ、発電機モータ６６の駆動力ＱＧ（図６）によって、電気モータ２５の駆動力ＱＭの不足分を補うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ハイブリッド型車両においては、内燃エンジンと、発電機モータと、駆動輪と連結された出力軸と、前記発電機モータと連結された第１の歯車要素、前記出力軸と連結された第２の歯車要素、及び前記内燃エンジンと連結された第３の歯車要素を備えた差動歯車装置と、前記出力軸と連結された電気モータと、前記内燃エンジンと差動歯車装置との間に配設され、前記発電機モータを駆動して前記出力軸に駆動力を伝達した場合に、前記エンジンが駆動方向と逆方向に回転するのを阻止する回転停止手段と、電気モータ駆動系の温度を検出する温度検出手段と、前記発電機モータの駆動力及び電気モータの駆動力を前記出力軸に伝達する場合、前記温度検出手段によって検出された温度が所定の温度以上である場合に、所定の温度未満である場合と比較して、前記電気モータの駆動力が小さくなり、前記発電機モータの駆動力が大きくなるように、アクセル開度に対応する発電機モータと電気モータとのトルク配分を行って前記発電機モータ及び電気モータを駆動する駆動手段とを有する。
【００４５】
この場合、内燃エンジンからの出力は差動歯車装置によって配分され、出力の一部は発電機モータに伝達され、残りは出力軸に伝達される。
また、内燃エンジンを停止させ、発電機モータを駆動すると、前記回転停止手段は、内燃エンジンが逆方向に回転しようとするのを阻止する。
そして、温度検出手段が電気モータ駆動系の温度を検出すると、駆動手段は、前記温度検出手段によって検出された温度が所定の温度以上である場合に、所定の温度未満である場合と比較して、前記電気モータの駆動力が小さくなり、前記発電機モータの駆動力が大きくなるように、アクセル開度に対応する発電機モータと電気モータとのトルク配分を行って前記発電機モータ及び電気モータを駆動する。
【００４６】
したがって、電気モータ駆動系の温度が上昇するのに従って電気モータの駆動力が小さくされ、電気モータ駆動系の温度が上昇するのが抑制されるので、電気モータの効率が低くなったり、電気モータ駆動系が故障したりすることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の制御回路ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるプラネタリギヤユニットの概念図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における通常走行時のトルク線図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における低速走行時の速度線図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における車速と駆動力との関係図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両のトルク指令値マップを示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。
【符号の説明】
１１ 内燃エンジン
１３ プラネタリギヤユニット
１４ 出力軸
１６、６６ 発電機モータ
２５ 電気モータ
５１ ＣＰＵ
５３ 車速センサ
Ｂ ブレーキ
Ｃ クラッチ
Ｆ ワンウェイクラッチ
Ｖ 車速
ｔ モータ温度
α アクセル開度
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド型車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃エンジンと発電機モータとを連結し、内燃エンジンを駆動することによって発生させた出力の一部を発電機モータに伝達し、残りを出力軸に伝達するようにしたハイブリッド型車両が提供されている。
この場合、通常は、前記出力軸に伝達された出力によってハイブリッド型車両を走行させ、その間に、前記発電機モータによって発生させた電流をバッテリに送って充電することができる。そして、発進時等の車速が低い領域、すなわち、低車速領域において、バッテリからの電流によって電気モータを駆動し、該電気モータのトルクによってハイブリッド型車両を走行させるようになっている。
【０００３】
この場合、内燃エンジンを効率良く駆動することができるので、燃費を良くすることができる。また、内燃エンジンを比較的定常的に駆動することができるので、排ガスを少なくすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のハイブリッド型車両においては、登坂路等を走行させる場合に電気モータが連続的に駆動され、高い負荷が長時間にわたって電気モータに加わることになる。その場合、電気モータのモータ温度、モータ制御装置に配設されたインバータの温度等の電気モータ駆動系の温度が高くなって、電気モータの効率が低くなったり、電気モータ駆動系が故障したりしてしまう。
【０００５】
そして、電気モータ駆動系が故障すると、内燃エンジンのトルクだけによってハイブリッド型車両を走行させることになるので、発進時において駆動力が不足してしまう。
本発明は、前記従来のハイブリッド型車両の問題点を解決して、高い負荷が長時間にわたって電気モータに加わることがなく、電気モータの効率が低くなったり、電気モータ駆動系が故障したりすることがないハイブリッド型車両を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のハイブリッド型車両においては、内燃エンジンと、発電機モータと、駆動輪と連結された出力軸と、前記発電機モータと連結された第１の歯車要素、前記出力軸と連結された第２の歯車要素、及び前記内燃エンジンと連結された第３の歯車要素を備えた差動歯車装置と、前記出力軸と連結された電気モータと、前記内燃エンジンと差動歯車装置との間に配設され、前記発電機モータを駆動して前記出力軸に駆動力を伝達した場合に、前記エンジンが駆動方向と逆方向に回転するのを阻止する回転停止手段と、電気モータ駆動系の温度を検出する温度検出手段と、前記発電機モータの駆動力及び電気モータの駆動力を前記出力軸に伝達する場合、前記温度検出手段によって検出された温度が所定の温度以上である場合に、所定の温度未満である場合と比較して、前記電気モータの駆動力が小さくなり、前記発電機モータの駆動力が大きくなるように、アクセル開度に対応する発電機モータと電気モータとのトルク配分を行って前記発電機モータ及び電気モータを駆動する駆動手段とを有する。
【０００７】
本発明の他のハイブリッド型車両においては、内燃エンジンと、発電機モータと、駆動輪と連結された出力軸と、前記内燃エンジン、発電機モータ及び出力軸のそれぞれと連結され、前記内燃エンジンの出力を発電機モータ及び出力軸に配分する出力配分装置と、前記出力軸と連結された電気モータと、前記内燃エンジンと出力配分装置との間に配設され、前記発電機モータを駆動して前記出力軸に駆動力を伝達した場合に、前記エンジンが駆動方向と逆方向に回転するのを阻止する回転停止手段と、車速を検出する車速検出手段と、走行必要負荷を検出する負荷検出手段と、電気モータ駆動系の温度を検出する温度検出手段と、前記車速が設定値以上である場合は、前記内燃エンジン及び電気モータを駆動し、車速が設定値未満である場合は、走行必要負荷及び温度に基づいて発電機モータと電気モータとのトルク配分を行って前記発電機モータ及び電気モータを駆動する駆動手段とを有する。
本発明の更に他のハイブリッド型車両においては、さらに、前記回転停止手段はワンウェイクラッチである。
【０００８】
本発明の更に他のハイブリッド型車両においては、さらに、前記内燃エンジンとワンウェイクラッチとの間にクラッチが配設される。
本発明の更に他のハイブリッド型車両においては、さらに、前記回転停止手段はブレーキである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図２は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。
図において、１１は内燃エンジン（Ｅ／Ｇ）であり、該内燃エンジン１１はラジエータ等の図示しない冷却装置に接続され、前記内燃エンジン１１において発生させられた熱は冷却装置によって放出される。また、１２は前記内燃エンジン１１の回転が伝達される出力軸、１３は該出力軸１２を介して入力された回転に対して変速を行うとともに、出力を配分する出力配分装置としてのプラネタリギヤユニット（差動歯車装置）、１４は該プラネタリギヤユニット１３における変速後の回転が出力される出力軸、１５は該出力軸１４に固定された第１カウンタドライブギヤ、１６は伝達軸１７を介して前記プラネタリギヤユニット１３と連結された発電機モータ（Ｇ）である。
【００１０】
前記内燃エンジン１１とプラネタリギヤユニット１３との間には、前記出力軸１２とケーシング１９とを選択的に連結して、出力軸１２に伝達される回転を停止させる回転停止手段としてのワンウェイクラッチＦが配設される。該ワンウェイクラッチＦは、内燃エンジン１１が正方向に回転しているときにフリーになり、出力軸１２が内燃エンジン１１を逆方向に回転させようとするときにロックする。
【００１１】
前記出力軸１４はスリーブ形状を有し、前記出力軸１２を包囲して配設される。また、前記第１カウンタドライブギヤ１５はプラネタリギヤユニット１３より内燃エンジン１１側に配設される。
前記プラネタリギヤユニット１３は、第１の歯車要素としてのサンギヤＳ、該サンギヤＳと噛（し）合するピニオンＰ、該ピニオンＰと噛合する第２の歯車要素としてのリングギヤＲ、及び前記ピニオンＰを回転自在に支持する第３の歯車要素としてのキャリヤＣＲから成る。
【００１２】
また、前記サンギヤＳは前記伝達軸１７を介して発電機モータ１６と、リングギヤＲは前記出力軸１４を介して第１カウンタドライブギヤ１５と、キャリヤＣＲは出力軸１２を介して内燃エンジン１１とそれぞれ連結される。
さらに、前記発電機モータ１６は、前記伝達軸１７に固定され、回転自在に配設されたロータ２１、該ロータ２１の周囲に配設されたステータ２２、及び該ステータ２２に巻装されたコイル２３から成る。前記発電機モータ１６は、伝達軸１７を介して伝達される回転によって電力を発生させる。また、前記コイル２３は図示しないバッテリに接続され、該バッテリに発電機モータ１６から電流が供給され充電される。そして、前記ロータ２１には、ケーシング１９に連結された図示しないブレーキが配設され、該ブレーキを係合させることによってロータ２１を停止させることができるようになっている。
【００１３】
また、２５は電気モータ（Ｍ）、２６は該電気モータ２５の回転が出力される出力軸、２７は該出力軸２６に固定された第２カウンタドライブギヤである。前記電気モータ２５は、前記出力軸２６に固定され、回転自在に配設されたロータ３７、該ロータ３７の周囲に配設されたステータ３８、及び該ステータ３８に巻装されたコイル３９から成る。
【００１４】
前記電気モータ２５は、コイル３９に供給される電流によってトルクを発生させる。そのために、前記コイル３９は前記バッテリに接続され、該バッテリから電流が供給されるようになっている。また、ハイブリッド型車両の減速時において、前記電気モータ２５は図示しない駆動輪から回転を受けて回生電流を発生させ、該回生電流をバッテリに供給して充電する。
【００１５】
ところで、前記駆動輪を内燃エンジン１１の回転と同じ方向に回転させるためにカウンタシャフト３１が配設され、該カウンタシャフト３１にカウンタドリブンギヤ３２が固定される。そして、該カウンタドリブンギヤ３２と前記第１カウンタドライブギヤ１５とが、また、カウンタドリブンギヤ３２と前記第２カウンタドライブギヤ２７とがそれぞれ噛合させられ、前記第１カウンタドライブギヤ１５の回転及び第２カウンタドライブギヤ２７の回転が反転されてカウンタドリブンギヤ３２に伝達されるようになっている。
【００１６】
さらに、前記カウンタシャフト３１には、前記カウンタドリブンギヤ３２より歯数が少ないデフピニオンギヤ３３が固定される。
そして、デフリングギヤ３５が配設され、該デフリングギヤ３５と前記デフピニオンギヤ３３とが噛合させられる。また、前記デフリングギヤ３５にディファレンシャル装置３６が固定され、前記デフリングギヤ３５に伝達された回転がディファレンシャル装置３６によって分配され、前記駆動輪に伝達される。
【００１７】
このように、内燃エンジン１１によって発生させられた回転をカウンタドリブンギヤ３２に伝達することができるだけでなく、電気モータ２５によって発生させられた回転もカウンタドリブンギヤ３２に伝達することができる。また、ワンウェイクラッチＦが発電機モータ１６の反力を受けることにより、発電機モータ１６によって発生させられた回転もカウンタドリブンギヤ３２に伝達することができるので、電気モータ２５だけを駆動するモータ駆動モード、電気モータ２５及び発電機モータ１６を駆動するモータ・発電機モータ駆動モード、並びに電気モータ２５及び内燃エンジン１１を駆動するモータ・エンジン駆動モードでハイブリッド型車両を走行させることができる。
【００１８】
そして、前記発電機モータ１６を制御することによって、前記伝達軸１７の回転数を制御し、内燃エンジン１１及び電気モータ２５をそれぞれ最大効率点で駆動することができる。
次に、前記構成のハイブリッド型車両の動作について説明する。
図３は本発明の第１の実施の形態におけるプラネタリギヤユニットの概念図、図４は本発明の第１の実施の形態における通常走行時のトルク線図、図５は本発明の第１の実施の形態における低速走行時の速度線図である。
【００１９】
本実施の形態においては、図３に示すように、プラネタリギヤユニット１３（図２）は、リングギヤＲを介して出力軸１４に、キャリヤＣＲを介して内燃エンジン１１に、サンギヤＳを介して発電機モータ１６にそれぞれ連結され、リングギヤＲの歯数をサンギヤＳの歯数の２倍にしてある。したがって、内燃エンジン１１のトルク（以下「エンジントルク」という。）をＴＥとし、出力軸１４に出力されたトルク（以下「出力トルク」という。）をＴＯＵＴとし、発電機モータ１６のトルク（以下「発電機モータトルク」という。）をＴＧとしたとき、
ＴＥ：ＴＯＵＴ：ＴＧ＝３：２：１
になり、図４に示すように、内燃エンジン１１、出力軸１４及び発電機モータ１６は互いに反力を受け合う。
【００２０】
また、内燃エンジン１１の回転数（以下「エンジン回転数」という。）をＮＥとし、出力軸１４の回転数（以下「出力軸回転数」という。）をＮＯＵＴとし、発電機モータ１６の回転数（以下「発電機モータ回転数」という。）をＮＧとしたとき、モータ・発電機モータ駆動モードにおいて、前記発電機モータ１６をモータとして駆動し、内燃エンジン１１を停止させると、エンジントルクＴＥは発生させられず、エンジン回転数ＮＥは０になる。この場合、発電機モータ１６を発電機モータ回転数ＮＧで駆動すると、ワンウェイクラッチＦは、出力軸１２が内燃エンジン１１を逆方向に回転させようとするのを阻止するので、発電機モータトルクＴＧの反力ＴＦは、ワンウェイクラッチＦを介して図示しない駆動装置ケースによって受けられる。なお、このとき、出力軸１４は出力軸回転数ＮＯＵＴで回転させられる。
【００２１】
次に、ハイブリッド型車両の駆動力について説明する。
図６は本発明の第１の実施の形態における車速と駆動力との関係図である。なお、図において、横軸に車速Ｖを、縦軸に駆動力を採ってある。
図において、ＱＥは内燃エンジン１１（図２）の駆動力、ＱＭは電気モータ２５の駆動力、ＱＧは発電機モータ１６の駆動力である。
【００２２】
一般に、発電機モータ１６の駆動力ＱＧは車速Ｖが低いほど大きい。例えば、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕未満の場合、発電機モータ１６の駆動力ＱＧは内燃エンジン１１の駆動力ＱＥより大きくなる。
そこで、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕未満の場合、電気モータ２５を内燃エンジン１１で補助するより、電気モータ２５を発電機モータ１６で補助した方が、大きな駆動力を得ることができる。
【００２３】
したがって、本実施の形態においては、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕未満の場合、内燃エンジン１１を停止させ、電気モータ２５を駆動し、該電気モータ２５の駆動力ＱＭによってモータ駆動モードでハイブリッド型車両を走行させるか、内燃エンジン１１を停止させ、電気モータ２５及び発電機モータ１６を駆動し、発電機モータ１６の駆動力ＱＧによって駆動力ＱＭの不足分を補い、駆動力ＱＭＧにしてモータ・発電機モータ駆動モードでハイブリッド型車両を走行させるようにする。また、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕以上である場合には、内燃エンジン１１の駆動力ＱＥによって駆動力ＱＭの不足分を補い、駆動力ＱＭＥにしてモータ・エンジン駆動モードでハイブリッド型車両を走行させるようにする。
【００２４】
このようにして、低車速領域において電気モータ２５の駆動力ＱＭを大きくする必要がない。したがって、電気モータ２５のトルク定数をその分低くすることができ、電気モータ２５が大型化することがない。
次に、ハイブリッド型車両の動作について説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の制御回路ブロック図、図７は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の動作を示すフローチャート、図８は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両のトルク指令値マップを示す図である。なお、図８において、横軸に図示しない負荷検出手段によって検出された走行必要負荷、すなわち、アクセルペダル５２の踏込量（以下「アクセル開度」という。）αを、縦軸に電気モータトルク指令値ＩＭ及び発電機モータトルク指令値ＩＧを採ってある。
【００２５】
図において、１１は内燃エンジン、１６は発電機モータ、２５は電気モータである。また、４１は駆動輪、４３はバッテリである。
そして、４６は前記内燃エンジン１１を制御して駆動したり停止させたりするエンジン制御装置、４７は前記発電機モータ１６を制御する発電機モータ制御装置、４９は前記電気モータ２５を制御するモータ制御装置である。なお、内燃エンジン１１は、図示しないイグニッションスイッチをオフにしたり、スロットル開度を０にしたりすることによって停止させることができる。
【００２６】
また、５１はハイブリッド型車両の全体を制御するＣＰＵであり、該ＣＰＵ５１は、アクセル開度α、及び車速検出手段としての車速センサ５３によって検出された車速Ｖを受けて、前記エンジン制御装置４６、発電機モータ制御装置４７及びモータ制御装置４９を制御する。そのために、アクセルペダル５２はアクセル信号を、車速センサ５３は車速信号を、それぞれＣＰＵ５１に対して出力する。
【００２７】
また、前記モータ制御装置４９の図示しない温度検出手段は、前記電気モータ２５のモータ温度ｔが上昇したときに、温度上昇信号を発生させ、ＣＰＵ５１に対して出力する。本実施の形態において、前記温度検出手段は、前記電気モータ２５のモータ温度ｔを検出するようになっているが、電気モータ駆動系の温度、例えば、モータ制御装置４９に配設されたインバータの温度等を検出することもできる。
【００２８】
ところで、登坂路等を走行させる場合には電気モータ２５が連続的に駆動され、高い負荷が長時間にわたって電気モータ２５に加わることになる。その結果、電気モータ２５のモータ温度ｔが高くなって、電気モータ２５の効率が低くなったり、電気モータ駆動系が故障したりしてしまう。
そして、電気モータ駆動系が故障すると、内燃エンジン１１のトルクだけによってハイブリッド型車両を走行させることになるので、発進時において駆動力が不足してしまう。
【００２９】
すなわち、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕以上である場合は、ＣＰＵ５１の図示しない選択駆動手段は、電気モータ２５だけを駆動してモータ駆動モードでハイブリッド型車両を走行させるか、電気モータ２５及び内燃エンジン１１を駆動してモータ・エンジン駆動モードでハイブリッド型車両を走行させる。
また、前記選択駆動手段は、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕未満である場合は、アクセル開度α及びモータ温度ｔに従って、電気モータ２５の駆動力ＱＭと発電機モータ１６の駆動力ＱＧとで駆動力ＱＭＧのトルク配分を行う。そのために、前記選択駆動手段は、内燃エンジン１１を停止させ、図示しないメモリに格納された図８のトルク指令値マップを参照し、アクセル開度α及びモータ温度ｔに対応する電気モータトルク指令値ＩＭ及び発電機モータトルク指令値ＩＧを読み出し、読み出された電気モータトルク指令値ＩＭに従って電気モータ２５を、発電機モータトルク指令値ＩＧに従って発電機モータ１６をそれぞれ駆動して、モータ・発電機モータ駆動モードでハイブリッド型車両を走行させる。
【００３０】
なお、図８において、ＩＭ１はモータ温度ｔが１００〔℃〕未満である場合の電気モータトルク指令値、ＩＭ２はモータ温度ｔが１１０〔℃〕である場合の電気モータトルク指令値、ＩＭ３はモータ温度ｔが１２０〔℃〕以上である場合の電気モータトルク指令値、ＩＧ１はモータ温度ｔが１００〔℃〕未満である場合の発電機モータトルク指令値、ＩＧ２はモータ温度ｔが１１０〔℃〕である場合の発電機モータトルク指令値、ＩＧ３はモータ温度ｔが１２０〔℃〕以上である場合の発電機モータトルク指令値である。
【００３１】
そして、モータ温度ｔが１００〔℃〕未満である場合は、電気モータトルク指令値ＩＭ１及び発電機モータトルク指令値ＩＧ１に従って通常のトルク配分が行われる。
すなわち、アクセル開度αが５０〔％〕未満である場合は、電気モータ２５だけが駆動され、アクセル開度αに対応させて、電気モータ２５の駆動力ＱＭが０〔％〕から徐々に大きくされる。
【００３２】
そして、アクセル開度αが５０〔％〕以上で、かつ、８０〔％〕未満である場合は、電気モータ２５及び発電機モータ１６が駆動され、アクセル開度αに対応させて、駆動モータ２５の駆動力ＱＭが１００〔％〕になるまで徐々に大きくされ、発電機モータ１６の駆動力ＱＧが０〔％〕から徐々に大きくされる。なお、電気モータ２５の効率は、最大トルク付近において低くなるので、電気モータ２５の出力が最大トルクになる前に発電機モータ１６による補助を開始する。
【００３３】
また、アクセル開度αが８０〔％〕以上である場合、アクセル開度αに対応させて、駆動モータ２５の駆動力ＱＭが１００〔％〕に維持され、発電機モータ１６の駆動力ＱＧが１００〔％〕になるまで徐々に大きくされる。
次に、モータ温度ｔが１００〔℃〕以上で、かつ、１２０〔℃〕未満の警戒温度領域にある場合、モータ温度ｔが高くなるほど電気モータ２５の駆動力ＱＭが小さくされ、発電機モータ１６の駆動力ＱＧが大きくされる。すなわち、発電機モータ１６へのトルク配分が高くされる。
【００３４】
そして、モータ温度ｔが１２０〔℃〕以上の危険温度領域にある場合、発電機モータ１６のトルク配分が一層高くされる。また、電気モータ２５の駆動力ＱＭは７０〔％〕が上限にされる。
このように、モータ温度ｔが上昇するほど電気モータ２５の駆動力ＱＭが小さくされ、モータ温度ｔが上昇するのが抑制されるので、電気モータ２５の効率が低くなったり、電気モータ駆動系が故障したりすることがなくなる。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕以上である場合に、図８のトルク指令値マップを参照するようになっているが、３０〔ｋｍ／ｈ〕以上の各車速Ｖに対応させて複数のトルク指令値マップを形成することもできる。
次に、図７のフローチャートについて説明する。
ステップＳ１ 車速Ｖ、アクセル開度α及びモータ温度ｔを読み込む。
ステップＳ２ 車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕未満であるかどうかを判断する。車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕未満である場合はステップＳ６に、３０〔ｋｍ／ｈ〕以上である場合はステップＳ３に進む。
ステップＳ３ 内燃エンジン１１が駆動されているかどうかを判断する。内燃エンジン１１が駆動されている場合はステップＳ５に、駆動されていない場合はステップＳ４に進む。
ステップＳ４ 内燃エンジン１１を始動する。
ステップＳ５ エンジン駆動処理を行い、内燃エンジン１１を駆動する。
ステップＳ６ 内燃エンジン１１が駆動されているかどうかを判断する。内燃エンジン１１が駆動されている場合はステップＳ７に、駆動されていない場合はステップＳ８に進む。
ステップＳ７ 内燃エンジン１１を停止させる。
ステップＳ８ トルク指令値マップを参照して、アクセル開度α及びモータ温度ｔに対応する電気モータトルク指令値ＩＭ及び発電機モータトルク指令値ＩＧを読み出す。
ステップＳ９ モータ・発電機モータ駆動処理を行う。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図９は本発明の第２の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
本実施の形態においては、出力軸１２とケーシング１９との間に回転停止手段としての湿式摩擦係合要素、すなわち、ブレーキＢが配設され、該ブレーキＢを係脱するために図示しないブレーキ制御装置が前記ＣＰＵ５１（図１）に接続される。そして、該ＣＰＵ５１は、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕未満の場合に、内燃エンジン１１を停止させ、前記ブレーキＢを係合させる。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
図１０は本発明の第３の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
本実施の形態においては、内燃エンジン１１と出力軸１２との間にクラッチＣが配設され、前記出力軸１２とケーシング１９との間に回転停止手段としてのワンウェイクラッチＦが配設される。また、前記クラッチＣを係脱するために図示しないクラッチ制御装置が前記ＣＰＵ５１（図１）に接続される。そして、該ＣＰＵ５１は、アクセル開度αが８０〔％〕以上で、かつ、車速Ｖが３０〔ｋｍ／ｈ〕未満の場合に、前記クラッチＣを解放させる。
【００３８】
この場合、発電機モータ１６の駆動力ＱＧ（図６）によって、電気モータ２５の駆動力ＱＭの不足分を補う。この間、前記クラッチＣが解放されるので、内燃エンジン１１を停止させる必要がない。
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
図１１は本発明の第４の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。
【００３９】
図において、１１は内燃エンジン（Ｅ／Ｇ）、１２は出力軸であり、該出力軸１２に発電機モータ（Ｇ）６６が連結される。また、前記出力軸１２とケーシング１９との間に、回転停止手段としてのワンウェイクラッチＦが配設される。
前記発電機モータ６６は、回転自在に配設されたロータ７１、該ロータ７１の周囲において回転自在に配設されたステータ７２、及び該ステータ７２に巻装されたコイル７３から成る。前記発電機モータ６６は、出力軸１２を介して伝達される回転、すなわち、内燃エンジン１１の出力の一部を受けて電力を発生させる。そして、前記コイル７３は図示しないバッテリに接続され、該バッテリに発電機モータ６６からの電流を供給し充電する。
【００４０】
また、２５は電気モータ（Ｍ）、１４は該電気モータ２５の回転が出力される出力軸、７５は該出力軸１４に固定されたカウンタドライブギヤである。前記電気モータ２５は、前記出力軸１４に固定され、回転自在に配設されたロータ３７、該ロータ３７の周囲に配設されたステータ３８、及び該ステータ３８に巻装されたコイル３９から成る。
【００４１】
そして、前記電気モータ２５は、コイル３９に供給される電流によってトルクを発生させる。そのために、前記コイル３９は前記バッテリに接続され、該バッテリから電流が供給されるようになっている。また、ハイブリッド型車両の減速時において、前記電気モータ２５は駆動輪４１（図１）から回転を受けて回生電流を発生させ、該回生電流をバッテリに供給して充電する。
【００４２】
前記駆動輪４１を内燃エンジン１１の回転と同じ方向に回転させるためにカウンタシャフト３１が配設され、該カウンタシャフト３１にカウンタドリブンギヤ３２が固定される。前記カウンタシャフト３１には前記カウンタドリブンギヤ３２より歯数が少ないデフピニオンギヤ３３が固定される。
そして、デフリングギヤ３５が配設され、該デフリングギヤ３５と前記デフピニオンギヤ３３とが噛合させられる。また、前記デフリングギヤ３５にディファレンシャル装置３６が固定され、前記デフリングギヤ３５に伝達された回転がディファレンシャル装置３６によって差動させられ、前記駆動輪４１に伝達される。
【００４３】
なお、前記ワンウェイクラッチＦは、内燃エンジン１１が正方向に回転しているときにフリーになり、出力軸１２が内燃エンジン１１を逆方向に回転させようとするときにロックする。
この場合、内燃エンジン１１を停止させ、発電機モータ６６の駆動力ＱＧ（図６）によって、電気モータ２５の駆動力ＱＭの不足分を補うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ハイブリッド型車両においては、内燃エンジンと、発電機モータと、駆動輪と連結された出力軸と、前記発電機モータと連結された第１の歯車要素、前記出力軸と連結された第２の歯車要素、及び前記内燃エンジンと連結された第３の歯車要素を備えた差動歯車装置と、前記出力軸と連結された電気モータと、前記内燃エンジンと差動歯車装置との間に配設され、前記発電機モータを駆動して前記出力軸に駆動力を伝達した場合に、前記エンジンが駆動方向と逆方向に回転するのを阻止する回転停止手段と、電気モータ駆動系の温度を検出する温度検出手段と、前記発電機モータの駆動力及び電気モータの駆動力を前記出力軸に伝達する場合、前記温度検出手段によって検出された温度が所定の温度以上である場合に、所定の温度未満である場合と比較して、前記電気モータの駆動力が小さくなり、前記発電機モータの駆動力が大きくなるように、アクセル開度に対応する発電機モータと電気モータとのトルク配分を行って前記発電機モータ及び電気モータを駆動する駆動手段とを有する。
【００４５】
この場合、内燃エンジンからの出力は差動歯車装置によって配分され、出力の一部は発電機モータに伝達され、残りは出力軸に伝達される。
また、内燃エンジンを停止させ、発電機モータを駆動すると、前記回転停止手段は、内燃エンジンが逆方向に回転しようとするのを阻止する。
そして、温度検出手段が電気モータ駆動系の温度を検出すると、駆動手段は、前記温度検出手段によって検出された温度が所定の温度以上である場合に、所定の温度未満である場合と比較して、前記電気モータの駆動力が小さくなり、前記発電機モータの駆動力が大きくなるように、アクセル開度に対応する発電機モータと電気モータとのトルク配分を行って前記発電機モータ及び電気モータを駆動する。
【００４６】
したがって、電気モータ駆動系の温度が上昇するのに従って電気モータの駆動力が小さくされ、電気モータ駆動系の温度が上昇するのが抑制されるので、電気モータの効率が低くなったり、電気モータ駆動系が故障したりすることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の制御回路ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるプラネタリギヤユニットの概念図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における通常走行時のトルク線図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における低速走行時の速度線図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における車速と駆動力との関係図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両のトルク指令値マップを示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。
【符号の説明】
１１ 内燃エンジン
１３ プラネタリギヤユニット
１４ 出力軸
１６、６６ 発電機モータ
２５ 電気モータ
５１ ＣＰＵ
５３ 車速センサ
Ｂ ブレーキ
Ｃ クラッチ
Ｆ ワンウェイクラッチ
Ｖ 車速
ｔ モータ温度
α アクセル開度
Claims (5)
- 内燃エンジンと、
発電機モータと、
駆動輪と連結された出力軸と、
前記発電機モータと連結された第１の歯車要素、前記出力軸と連結された第２の歯車要素、及び前記内燃エンジンと連結された第３の歯車要素を備えた差動歯車装置と、
前記出力軸と連結された電気モータと、
前記内燃エンジンと差動歯車装置との間に配設され、前記発電機モータを駆動して前記出力軸に駆動力を伝達した場合に、前記エンジンが駆動方向と逆方向に回転するのを阻止する回転停止手段と、
電気モータ駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
前記発電機モータの駆動力及び電気モータの駆動力を前記出力軸に伝達する場合、前記温度検出手段によって検出された温度が所定の温度以上である場合に、所定の温度未満である場合と比較して、前記電気モータの駆動力が小さくなり、前記発電機モータの駆動力が大きくなるように、アクセル開度に対応する発電機モータと電気モータとのトルク配分を行って前記発電機モータ及び電気モータを駆動する駆動手段とを有することを特徴とするハイブリッド型車両。 - 内燃エンジンと、
発電機モータと、
駆動輪と連結された出力軸と、
前記内燃エンジン、発電機モータ及び出力軸のそれぞれと連結され、前記内燃エンジンの出力を発電機モータ及び出力軸に配分する出力配分装置と、
前記出力軸と連結された電気モータと、
前記内燃エンジンと出力配分装置との間に配設され、前記発電機モータを駆動して前記出力軸に駆動力を伝達した場合に、前記エンジンが駆動方向と逆方向に回転するのを阻止する回転停止手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
走行必要負荷を検出する負荷検出手段と、
電気モータ駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
前記車速が設定値以上である場合は、前記内燃エンジン及び電気モータを駆動し、車速が設定値未満である場合は、走行必要負荷及び温度に基づいて発電機モータと電気モータとのトルク配分を行って前記発電機モータ及び電気モータを駆動する駆動手段とを有することを特徴とするハイブリッド型車両。 - 前記回転停止手段はワンウェイクラッチである請求項１又は２に記載のハイブリッド型車両。
- 前記内燃エンジンとワンウェイクラッチとの間にクラッチが配設される請求項３に記載のハイブリッド型車両。
- 前記回転停止手段はブレーキである請求項１又は２に記載のハイブリッド型車両。
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