JP3646965B2 - ハイブリッド車 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンとモータとを併用するハイブリッド車に関し、より詳しくは比較的低出力の２つのモータを用いて駆動力の確保と動力エネルギの回収効率を向上するハイブリッド車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等の車両においては、低公害、省資源の観点からエンジンとモータとを併用するハイブリッド車が開発されており、このハイブリッド車では、発電用と動力源用との２つのモータを搭載することで動力エネルギの回収効率向上と走行性能の確保とを図る技術が多く採用されている。
【０００３】
例えば、特開平９−４６８２１号公報には、ディファレンシャルギヤ等の差動分配機構による動力分配機構を用いてエンジンの動力を発電機とモータ（駆動用モータ）とに分配し、エンジンの動力の一部で発電しながらモータを駆動して走行するハイブリッド車が開示されており、また、特開平９−１００８５３号公報には、プラネタリギヤによってエンジンの動力を発電機とモータ（駆動用モータ）とに分配するハイブリッド車が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した各先行技術においては、低速時の駆動力の大半を駆動用モータに依存するため、駆動用に大容量の大型のモータが必要となるばかりでなく、駆動輪で必要とするトルクに対する増幅機能を電力に依存するため、バッテリー容量が十分でない場合にも一定の走行性能を維持することのできる発電容量をもった発電機が要求されることになり、コスト増の要因となる。
【０００５】
また、車両においてはモータ（発電機）の回転制御範囲を超えるような出力軸回転数の変化があるため、エンジン出力を発電機と駆動用モータとに分配するだけでは、駆動輪からの要求駆動力に対し、必ずしもエンジン及びモータの制御を十分に最適化できるとは限らない。
【０００６】
ところで、エンジンと２つのモータを有するハイブリッド車では、車両の利用形態や車両の走行条件により、エンジンと２つのモータの最適な制御方法が変化するが、エンジンと２つのモータの制御が互いに影響し合うことなく、それぞれの効率の良い運転範囲で適切、かつ、簡素に制御できることが望ましい。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、比較的低出力の２つのモータを用いて駆動力の確保と動力エネルギの回収効率向上を達成するとともに、駆動輪からの要求駆動力に対してエンジン及びモータ制御の最適化を実現することができ、また、エンジンと２つのモータの制御の互いの影響が少なく、制御も簡素で、制御自由度の高いハイブリッド車を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、エンジンの出力とモータの出力とを併用して走行駆動源とするハイブリッド車において、上記エンジンの出力軸と連結したサンギヤと、このサンギヤに噛合するピニオンを回転自在に支持するキャリアと、上記ピニオンに噛合するリングギヤとを有するプラネタリギヤと、上記プラネタリギヤのリングギヤに連結し、駆動源あるいは発電機として切換え使用可能な第１のモータと、上記プラネタリギヤのキャリアに連結し、駆動源あるいは発電機として切換え使用可能な第２のモータと、上記第２のモータとともに上記プラネタリギヤのキャリアに連結し、複数段あるいは無段階に切り換え可能な変速比に応じて上記プラネタリギヤと駆動輪との間で変速及びトルク増幅を行なう動力変換機構とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記動力変換機構を、入力軸に軸支されるプライマリプーリと出力軸に軸支されるセカンダリプーリとの間に駆動ベルトを巻装してなるベルト式無段変速機とすることを特徴とする。
【００１０】
すなわち、請求項１記載の発明では、エンジンの出力軸をプラネタリギヤのサンギヤと連結し、プラネタリギヤのリングギヤに第１のモータを連結し、プラネタリギヤのキャリアに第２のモータと複数段あるいは無段階に変速比を切り換え可能な動力変換機構を連結して、この動力変換機構はプラネタリギヤと駆動輪との間で変速及びトルク増幅を行なう。
【００１１】
第１，第２のモータは、走行条件により、同時に駆動源あるいは発電機として、または、一方を駆動源、他方を発電機として使用することができる。
【００１２】
例えば、エンジンからプラネタリギヤのサンギヤに、第１のモータからプラネタリギヤのリングギヤに駆動力が供給され、これら駆動力がプラネタリギヤで合成されて出力され、この駆動力に加えてさらに第２のモータから駆動力が供給され、動力変換機構を介して駆動輪に伝達される。また、エンジンからプラネタリギヤのサンギヤに、第１のモータからプラネタリギヤのリングギヤに駆動力が供給され、これら駆動力がプラネタリギヤで合成されて出力されるが、この時、第２のモータで発電を行い走行したり、又は、エンジンの出力トルクを利用して第１のモータで発電を行わせ、第２のモータでは駆動力を発生して走行し、又は、エンジンの駆動力を考慮しないで第２のモータの駆動力のみで走行する等の制御を行うことが可能となる。また、減速時や制動時等には、駆動輪側から動力変換機構を介して返還される駆動力を、第１，第２のモータで発電をするためのトルクとして吸収させるとともに、エンジンに吸収させ、又は、第１のモータでは発電を、第２のモータでは駆動力を発生させて、エンジンに吸収させ、又は、エンジンへの駆動力の吸収を考慮しないで駆動輪側から動力変換機構を介して返還される駆動力を利用して第２のモータのみで発電する等の制御を行うことが可能となる。
【００１３】
この場合、請求項２に記載したように、動力変換機構としては、入力軸に軸支されるプライマリプーリと出力軸に軸支されるセカンダリプーリとの間に駆動ベルトを巻装してなるベルト式無段変速機を用い、変速比を無段階に切り換えて変速及びトルク増幅を行なうことが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図７は本発明の実施の一形態に係わり、図１は駆動系の基本構成を示す説明図、図２はエンジンの駆動力を考慮して第１，第２のモータによって走行する場合のトルク及び電気の流れを示す説明図、図３はエンジンの駆動力を考慮して第１のモータでは駆動を第２のモータでは発電をして走行する場合のトルク及び電気の流れを示す説明図、図４は第１のモータを発電機として使用し、第２のモータで駆動力を発生させる制動の場合のトルク及び電気の流れを示す説明図、図５は車両後退時のトルク及び電気の流れを示す説明図、図６は第２のモータのみを利用して駆動力を得る場合のトルク及び電気の流れを示す説明図、図７は第２のモータのみを利用して制動力を得る場合のトルク及び電気の流れを示す説明図である。
【００１５】
本発明によるハイブリッド車は、エンジンとモータとを併用するパラレルハイブリッド式の車両であり、図１に示すように、エンジン１の出力軸１ａが、プラネタリギヤユニット２（シングルピニオン）のサンギヤ２ａに連結され、プラネタリギヤユニット２のリングギヤ２ｂにはプラネタリギヤユニット２の機能を制御するとともに駆動源あるいは発電機として切換え可能な第１のモータ３（以下、単にモータ３と呼称）が連結され、プラネタリギヤユニット２のサンギヤ２ａとリングギヤ２ｂとに噛合するピニオンを回転自在に支持するキャリア２ｃには、駆動源あるいは発電機として切換え可能な第２のモータ４（以下、単にモータ４と呼称）と変速及びトルク増幅を行なって走行時の動力変換機能を担う動力変換機構５とが連結されて駆動系が主要に構成されている。
【００１６】
上記動力変換機構５としては、歯車列を組み合わせた変速機や流体トルクコンバータを用いた変速機等を用いることが可能であるが、入力軸５ａに軸支されるプライマリプーリ５ｂと出力軸５ｃに軸支されるセカンダリプーリ５ｄとの間に駆動ベルト５ｅを巻装してなるベルト式無段変速機（ＣＶＴ）を採用することが望ましく、本形態においては、以下、上記動力変換機構５をＣＶＴ５として説明する。
【００１７】
すなわち、本形態におけるハイブリッド車の駆動系では、エンジン１の出力軸１ａとＣＶＴ５の入力軸５ａとの間にプラネタリギヤユニット２が配置されており、このプラネタリギヤユニット２のサンギヤ２ａがエンジン１の出力軸１ａに連結されるとともに、キャリア２ｃが一方のモータ４を介してＣＶＴ５の入力軸５ａに結合され、リングギヤ２ｂに他方のモータ３が連結されている。そして、ＣＶＴ５の出力軸５ｃに減速歯車列６を介してデファレンシャル機構７が連設され、このデファレンシャル機構７に駆動軸８を介して前輪或いは後輪の駆動輪９が連設される。
【００１８】
また、上記エンジン１、２つのモータ３，４、ＣＶＴ５は、監視・制御システム１０によって集中制御される。この監視・制御システム１０には、アクセルペダルやブレーキペダルの踏み込み操作、ステアリングの操舵角等を検出してドライバの運転操作状況を判定するドライバ意志判定システム１１、ブレーキ操作状態、エンジン１やＡＢＳ（アンチスキッドブレーキシステム）等に対する各種制御量、灯火類やエアコン等の補機類の作動状態等から車両の制御状況を判定する車両制御状況判定システム１２、車速、登坂や降坂、路面状態等の現在の車両の走行状態の変化を判定する走行状況判定システム１３等が接続され、エンジン１、２つのモータ３，４、ＣＶＴ５の作動状態やバッテリ１４の状態を監視し、各システムからの情報に基づいて、エンジン１の制御、インバータ１５，１６を介してのモータ３，４の駆動及びバッテリの充電制御、ＣＶＴ５の変速比や供給油圧の制御等を行う。
【００１９】
以上の構成による駆動系では、前述したように、エンジン１をプラネタリギヤユニット２のサンギヤ２ａへ結合するとともに、リングギヤ２ｂにモータ３を連結して、キャリア２ｃからプラネタリギヤで合成した出力を得るようにし、また、上記キャリア２ｃにモータ４を連結してモータ４による出力も合成できるようにし、さらにこれら出力をＣＶＴ５によって変速及びトルク増幅して駆動輪９に伝達するようにしているため、２つのモータ３，４は発電と駆動力供給との両方に使用することができ、比較的小出力のモータを使用することができる。
【００２０】
すなわち、エンジン１の駆動力を考慮し（エンジン１による駆動力がプラネタリギヤユニット２のサンギヤ２ａに入力され）、また、モータ３により駆動される場合は、図２に示すように、エンジン１からの駆動力はサンギヤ２ａへの入力トルクＴｓに、また、バッテリ１４からインバータ１５を介して電気エネルギがモータ３に供給され、モータ３で駆動力に変換されてリングギヤ２ｂへの入力トルクＴｒとなるわけであるが、プラネタリギヤの入出力特性から、サンギヤ２ａへの入力トルクＴｓ、リングギヤ２ｂへの入力トルクＴｒ、キャリア２ｃの出力トルクＴｃは、以下の（１）式で示すような関係となる。
Ｔｃ＝Ｔｓ＋Ｔｒ …（１）
【００２１】
従って、プラネタリギヤユニット２で、エンジン１によるサンギヤ２ａへの入力トルクＴｓと、モータ３によるリングギヤ２ｂへの入力トルクＴｒとが合成されてキャリア２ｃから出力され、エンジン１とモータ３のそれぞれの出力トルクが小さい場合であってもキャリア２ｃから大きな出力トルクを得ることができる。
【００２２】
加えて、プラネタリギヤユニット２のキャリア２ｃには、モータ４が連結されており、このモータ４による駆動力も合成することで、より大きな出力トルクを得ることができる。すなわち、この場合は、バッテリ１４からインバータ１６を介して電気エネルギがモータ４に供給され、モータ４で駆動力に変換されて、上述のプラネタリギヤユニット２で合成された出力トルクＴｃにさらに加えて出力される。モータ４による出力トルクをＴｍとすると、ＣＶＴ５に入力される最大出力可能なトルクＴout は、以下の（２）式で示す値となる。
Ｔout ＝Ｔｃ＋Ｔｍ＝Ｔｓ＋Ｔｒ＋Ｔｍ …（２）
【００２３】
このように、エンジン１、モータ３，４のそれぞれの出力トルクが小さい場合であっても、大きな出力トルクを得ることができ、ＣＶＴ５を介して駆動輪９に伝達されて大きな車両駆動力を得ることができる。尚、図２及び以下に説明する図３〜図７において、二点鎖線は電気の流れを模式的に示し、一点鎖線はトルク伝達の流れを模式的に示す。
【００２４】
この場合、プラネタリギヤにおいて、サンギヤ２ａの入力トルクＴｓとリングギヤ２ｂの入力トルクＴｒとは、それぞれが合成されてキャリア２ｃの出力トルクＴｃとなるためには互いに反力を受けなくてはならず、各入力トルクＴｓ，Ｔｒの関係は、サンギヤ２ａの歯数Ｚｓ、リングギヤ２ｂの歯数Ｚｒによって表されるギヤ比ｉ（ｉ＝Ｚｓ／Ｚｒ）を用いて表わされる以下の（３），（４）式に示す関係から、以下の（５）式を満足しなけらばならない。
Ｔｃ・ｉ／（１＋ｉ）＝Ｔｓ …（３）
Ｔｃ・１／（１＋ｉ）＝Ｔｒ …（４）
Ｔｓ＝ｉ・Ｔｒ …（５）
【００２５】
また、プラネタリギヤにおいては、サンギヤ２ａの回転数をＮｓ、リングギヤ２ｂの回転数をＮｒ、キャリア２ｃの回転数をＮｃとすると、各回転数は以下の（６）式で示される関係となり、サンギヤ２ａの回転数Ｎｓ及びリングギヤ２ｂの回転数Ｎｒを制御することでキャリア２ｃの回転数Ｎｃを自由に設定することができる。尚、Ｎｓ＝Ｎｒのときには、Ｎｃ＝Ｎｒ＝Ｎｓとなり、全ての入出力回転数が一致する。
（１＋ｉ）・Ｎｃ＝Ｎｒ＋ｉ・Ｎｓ …（６）
【００２６】
従って、プラネタリギヤの各ギヤの入出力トルクの関係はプラネタリギヤのギヤ比ｉで決まるため、各ギヤのトルクの関係を維持した上で、モータ３の回転数を制御すると、プラネタリギヤの出力回転数に関係なく、エンジン１の回転数を自由に設定できることになり、例えば、所定の条件では走行中にエンジン１を停止する、燃料消費率のよいエンジン回転数領域を使う等の制御が可能になる。
【００２７】
一般的に、プラネタリギヤの構造上、Ｚｓ＜Ｚｒであるためギヤ比ｉはｉ＜１であり、上記（５）式から明らかなように、リングギヤ２ｂへの入力トルクＴｒはサンギヤ２ａへの入力トルクＴｓに対して１／ｉ（＞１）倍となる。しかし、この時のリングギヤ２ｂの入力トルクＴｒはモータ３のみにより得られているから、バッテリ１４からの電力の供給が必要になり、例えば長時間の走行を行うとバッテリ１４の充電量が不足するような事態が予想される。従って、このような場合には、図３に示すように、モータ４を発電機として使用し、走行する。
【００２８】
すなわち、プラネタリギヤの出力軸上のモータ４を発電機として使うことで、エンジン出力に対して、プラネタリギヤへの入力トルクのうち、リングギヤ２ｂからの入力トルク分をモータ４で吸収し、これにより得られた電力でモータ３を駆動することで、バッテリ１４に充電された電気を使わないでエンジン１だけの走行が可能になる。
【００２９】
この時、モータ３の発生駆動力に必要な電力は、モータ３，４やインバータ１５，１６の効率特性より、モータ３の駆動力によるモータ４の発電量だけでは十分でないため、モータ３とエンジン１の出力トルクの一部を加えた駆動力による発電となる。
【００３０】
尚、このような状況で、バッテリ１４への充電が必要になったときには、モータ３の必要電力に対し、モータ４の発電量が多くなるように制御する。また、主としてエンジン１の駆動力で走行中に、登坂や急加速等によってエンジン１の出力に対して負荷が大きくなり、モータ３のアシスト力を大きくする必要が生じた場合には、モータ４の発電量を抑えてプラネタリギヤユニット２の出力トルクの動力吸収量を抑えるとともに、不足するモータ３への電力の供給をバッテリ１４から行うように制御する。
【００３１】
一方、減速時や制動時等において、ＣＶＴ５からの入力トルクに対し、バッテリ１４に十分な充電が行われており、バッテリ１４への充電が必要ない場合で、エンジンブレーキのみ又はエンジンブレーキと一部モータによる動力吸収を併用する際は、前述のようにプラネタリギヤの特性から、モータ３でもトルクの吸収を行わなければならない。このとき、エンジンブレーキとモータ３でトルクの吸収が行われることから大きな制動力と同時にモータ３による発電が行われることになる。
【００３２】
このため、図４に示すように、モータ３の吸収トルク分の駆動力を、モータ３で発電した電力でモータ４に発生させることで、バッテリ１４に充電すること無しにエンジンブレーキのみを発生させることが可能となる。
【００３３】
この時、モータ４の発生駆動力に必要な電力は、モータ３，４やインバータ１５，１６の効率特性より、モータ４の駆動力によるモータ３の発電量だけでは十分でないため、モータ４とエンジン１への一部を加えた駆動力による発電となる。なお、バッテリ１４への充電が必要になった場合には、モータ３の発電量をそのままにしてモータ４への供給電力を低くするように制御することで、エンジンブレーキ性能を低下させることなくバッテリ１４への充電が可能となる。
【００３４】
さらに、車両が後退する場合には、一般にはエンジン回転は前進時と同一方向の回転であることから、モータ４で走行することになるが、バッテリ１４の充電量が不足する場合は、図５に示すように、エンジン１の出力トルクをモータ３でプラネタリギヤユニット２のキャリア２ｃに出力しないようにトルク調整をしながら発電することで、後退時の走行性を確保することが可能である。この時、バッテリの充電量に合わせて、バッテリ１４のみの走行から、モータ３からの充電をしながらの走行までを状況に応じて制御することが可能である。
【００３５】
以上の様に、プラネタリギヤユニット２を介してのエンジン１及びモータ３，４の駆動と発電によりトルクを制御することでバッテリ１４への充電とＣＶＴ５に対しての出力を適切に行うことが可能になる。そして、この出力された駆動力は、ＣＶＴ５の使用によって適切に制御され、エンジン１及びモータ３，４の出力効率を最適化するとともに、駆動軸で必要とされる駆動力を確保することができる。
【００３６】
ここで、前述したようにプラネタリギヤの入出力トルクの関係はギヤ比ｉで決まるため、各ギヤのトルクの関係を維持した上で、モータ３の回転数を制御するとエンジン１とキャリア２ｃの回転数を制御することが可能である。このため、車速が低い場合は、サンギヤ２ａまたはリングギヤ２ｂのどちらかの回転数を高くすることで、もう片方の回転を止めたり、また、エンジン１を回転させたまま出力軸回転を逆にすることが可能であるが、車速が高い場合では、どちらか一方の回転数を一定とし、出力軸回転数を高くしようとすると、もう片方の回転数を必要とする出力回転よりも高くしなければならない。
【００３７】
例えば、エンジン１によって駆動されるサンギヤ２ａの回転数を一定とし、サンギヤ２ａを基準とするリングギヤ２ｂ及びキャリア２ｃの回転数について考えると、この場合は、サンギヤ２ａを固定した場合と同様であり、上記（６）式においてＮｓ＝０とおくことができることから、モータ３によって駆動されるリングギヤ２ｂの回転数（サンギヤ２ａに対する回転数差）はキャリア２ｃの回転数（同じく、サンギヤ２ａに対する回転数差）の（１＋ｉ）倍となる。
【００３８】
また、モータ３によって駆動されるリングギヤ２ｂの回転数を一定とし、リングギヤ２ｂを基準とするサンギヤ２ａ及びキャリア２ｃの回転数について考えると、リングギヤ２ｂを固定した場合と同様であることから、上記（６）式においてＮｒ＝０とおくことができ、エンジン１によって駆動されるサンギヤ２ａの回転数（リングギヤ２ｂに対する回転数差）はキャリア２ｃの回転数（同じく、リングギヤ２ｂに対する回転数差）の（１＋ｉ）／ｉ倍となる。
【００３９】
すなわち、サンギヤ２ａを駆動するエンジン１の回転数を一定として出力回転数（キャリア回転数）を高くしようとするとモータ３の回転数が出力回転数（キャリア回転数）よりも高くなり、リングギヤ２ｂを駆動するモータ３の回転数を一定として出力回転数（キャリア回転数）を高くしようとするとエンジン１の回転数が出力回転数（キャリア回転数）よりも高くなってしまう。このように、モータ回転数が高くなることは効率及び信頼性の低下を招くことになり、また、エンジン回転数が高くなることにより高回転対応のための内部フリクションの増加等を招く。
【００４０】
本来、エンジンは、燃焼効率の高い、排気ガスの清浄化を期待できる回転数域で使用されることが望ましく、一方、車両においては、モータの回転制御範囲を超えるような出力軸回転数の変化がある。従って、駆動輪９からの要求駆動力に対し、プラネタリギヤユニット２の出力軸に配置したＣＶＴ５の変速比を適切に制御することで、プラネタリギヤユニット２への入力トルクを低く抑えることが可能となり、プラネタリギヤユニット２の出力回転数を適切に制御することができる。
【００４１】
さらに、モータ４がキャリア２ｃと連結され、モータ３に駆動力が作用しなければ、プラネタリギヤユニット２から駆動力は出力されないため、図６に示すように、駆動輪９における必要な駆動力をモータ４及びＣＶＴ５の変速比のそれぞれを制御して発生させること、あるいは、図７に示すように、駆動輪９における必要な制動力をモータ４及びＣＶＴ５の変速比のそれぞれを制御して発生させることが可能である。
【００４２】
すなわち、モータ４が駆動軸８に対しある一定ギヤ比で連結しているとすると、このギヤ比を車両の高速走行時を想定し、モータ４の回転数を抑えるように設定すると、駆動輪９において必要な最大駆動力に対応するための駆動力と発電による制動力が求められるため、モータ４の大容量化が避けられない。一方、出力の小さい小型のモータで駆動力を得るためのギヤ比を設定すると、車両を高速走行しようとしてもモータ回転数が追従できないことになる。そこで、モータ４と駆動軸８の間にＣＶＴ５を配置することで、駆動輪に必要な駆動力をモータ４及びＣＶＴ５の変速比のそれぞれで制御し、最も出力効率の高いモータの使用と同時に、十分な駆動力を確保することが可能となる。同様に、モータ４及びＣＶＴ５の変速比のそれぞれを制御することで、駆動輪に必要な制動力を得ることが可能になる。なお、モータ３に駆動力や制動力を発生させないことは、エンジン１の運転条件に関係なく、モータ４とＣＶＴ５の制御のみで車両の走行条件を設定できるので、制御仕様も簡素にすることができる。
【００４３】
すなわち、必要な駆動軸の回転数と車両駆動力の変化に対し、ＣＶＴ５によってエンジン１とモータ３，４の使用条件を最適範囲に抑えることでエンジン性能を特化し、さらに、燃焼効率の高い、排気ガスエミッションの低い領域でエンジン１を使用する頻度を大幅に増やすことができ、走行性能を確保しつつ、燃費改善、低公害化を実現することができるのである。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、エンジンの出力軸をプラネタリギヤのサンギヤと連結し、プラネタリギヤのリングギヤに第１のモータを連結し、プラネタリギヤのキャリアに第２のモータと複数段あるいは無段階に変速比を切り換え可能な動力変換機構を連結して、この動力変換機構はプラネタリギヤと駆動輪との間で変速及びトルク増幅を行なうため、駆動の際はエンジン、第１，第２のモータを駆動源とし、また、エンジン、第１のモータを駆動源、第２のモータを発電機とし、または、第２のモータのみを駆動源とし、制動の際は第１のモータを発電機、第２のモータを駆動源とし、あるいは、第２のモータのみを発電機とする等、様々な制御が行え、比較的低出力の２つのモータを用いて駆動力の確保と動力エネルギの回収効率向上を達成するとともに、駆動輪からの要求駆動力に対してエンジン及びモータ制御の最適化を実現することができ、また、エンジンと２つのモータの制御の互いの影響が少なく、制御も簡素で、制御自由度も向上させることができる。
【００４５】
また、請求項２記載の発明では、請求項１記載の動力変換機構をベルト式無段変速機として変速比を無段階で変化させて変速及びトルク増幅を行なうため、上記請求項１記載の発明の効果に加え、駆動輪からの要求駆動力に対してプラネタリギヤへの入出力トルク及び回転数を自由に制御することが可能となり、エンジン及び第１，第２のモータの制御をより最適化することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】駆動系の基本構成を示す説明図
【図２】エンジンの駆動力を考慮して第１，第２のモータによって走行する場合のトルク及び電気の流れを示す説明図
【図３】エンジンの駆動力を考慮して第１のモータでは駆動を第２のモータでは発電をして走行する場合のトルク及び電気の流れを示す説明図
【図４】第１のモータを発電機として使用し、第２のモータで駆動力を発生させる制動の場合のトルク及び電気の流れを示す説明図
【図５】車両後退時のトルク及び電気の流れを示す説明図
【図６】第２のモータのみを利用して駆動力を得る場合のトルク及び電気の流れを示す説明図
【図７】第２のモータのみを利用して制動力を得る場合のトルク及び電気の流れを示す説明図
【符号の説明】
１ …エンジン
２ …プラネタリギヤユニット
２ａ…サンギヤ
２ｂ…リングギヤ
２ｃ…キャリア
３ …第１のモータ
４ …第２のモータ
５ …ベルト式無段変速機（動力変換機構）
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンとモータとを併用するハイブリッド車に関し、より詳しくは比較的低出力の２つのモータを用いて駆動力の確保と動力エネルギの回収効率を向上するハイブリッド車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等の車両においては、低公害、省資源の観点からエンジンとモータとを併用するハイブリッド車が開発されており、このハイブリッド車では、発電用と動力源用との２つのモータを搭載することで動力エネルギの回収効率向上と走行性能の確保とを図る技術が多く採用されている。
【０００３】
例えば、特開平９−４６８２１号公報には、ディファレンシャルギヤ等の差動分配機構による動力分配機構を用いてエンジンの動力を発電機とモータ（駆動用モータ）とに分配し、エンジンの動力の一部で発電しながらモータを駆動して走行するハイブリッド車が開示されており、また、特開平９−１００８５３号公報には、プラネタリギヤによってエンジンの動力を発電機とモータ（駆動用モータ）とに分配するハイブリッド車が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した各先行技術においては、低速時の駆動力の大半を駆動用モータに依存するため、駆動用に大容量の大型のモータが必要となるばかりでなく、駆動輪で必要とするトルクに対する増幅機能を電力に依存するため、バッテリー容量が十分でない場合にも一定の走行性能を維持することのできる発電容量をもった発電機が要求されることになり、コスト増の要因となる。
【０００５】
また、車両においてはモータ（発電機）の回転制御範囲を超えるような出力軸回転数の変化があるため、エンジン出力を発電機と駆動用モータとに分配するだけでは、駆動輪からの要求駆動力に対し、必ずしもエンジン及びモータの制御を十分に最適化できるとは限らない。
【０００６】
ところで、エンジンと２つのモータを有するハイブリッド車では、車両の利用形態や車両の走行条件により、エンジンと２つのモータの最適な制御方法が変化するが、エンジンと２つのモータの制御が互いに影響し合うことなく、それぞれの効率の良い運転範囲で適切、かつ、簡素に制御できることが望ましい。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、比較的低出力の２つのモータを用いて駆動力の確保と動力エネルギの回収効率向上を達成するとともに、駆動輪からの要求駆動力に対してエンジン及びモータ制御の最適化を実現することができ、また、エンジンと２つのモータの制御の互いの影響が少なく、制御も簡素で、制御自由度の高いハイブリッド車を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、エンジンの出力とモータの出力とを併用して走行駆動源とするハイブリッド車において、上記エンジンの出力軸と連結したサンギヤと、このサンギヤに噛合するピニオンを回転自在に支持するキャリアと、上記ピニオンに噛合するリングギヤとを有するプラネタリギヤと、上記プラネタリギヤのリングギヤに連結し、駆動源あるいは発電機として切換え使用可能な第１のモータと、上記プラネタリギヤのキャリアに連結し、駆動源あるいは発電機として切換え使用可能な第２のモータと、上記第２のモータとともに上記プラネタリギヤのキャリアに連結し、複数段あるいは無段階に切り換え可能な変速比に応じて上記プラネタリギヤと駆動輪との間で変速及びトルク増幅を行なう動力変換機構とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記動力変換機構を、入力軸に軸支されるプライマリプーリと出力軸に軸支されるセカンダリプーリとの間に駆動ベルトを巻装してなるベルト式無段変速機とすることを特徴とする。
【００１０】
すなわち、請求項１記載の発明では、エンジンの出力軸をプラネタリギヤのサンギヤと連結し、プラネタリギヤのリングギヤに第１のモータを連結し、プラネタリギヤのキャリアに第２のモータと複数段あるいは無段階に変速比を切り換え可能な動力変換機構を連結して、この動力変換機構はプラネタリギヤと駆動輪との間で変速及びトルク増幅を行なう。
【００１１】
第１，第２のモータは、走行条件により、同時に駆動源あるいは発電機として、または、一方を駆動源、他方を発電機として使用することができる。
【００１２】
例えば、エンジンからプラネタリギヤのサンギヤに、第１のモータからプラネタリギヤのリングギヤに駆動力が供給され、これら駆動力がプラネタリギヤで合成されて出力され、この駆動力に加えてさらに第２のモータから駆動力が供給され、動力変換機構を介して駆動輪に伝達される。また、エンジンからプラネタリギヤのサンギヤに、第１のモータからプラネタリギヤのリングギヤに駆動力が供給され、これら駆動力がプラネタリギヤで合成されて出力されるが、この時、第２のモータで発電を行い走行したり、又は、エンジンの出力トルクを利用して第１のモータで発電を行わせ、第２のモータでは駆動力を発生して走行し、又は、エンジンの駆動力を考慮しないで第２のモータの駆動力のみで走行する等の制御を行うことが可能となる。また、減速時や制動時等には、駆動輪側から動力変換機構を介して返還される駆動力を、第１，第２のモータで発電をするためのトルクとして吸収させるとともに、エンジンに吸収させ、又は、第１のモータでは発電を、第２のモータでは駆動力を発生させて、エンジンに吸収させ、又は、エンジンへの駆動力の吸収を考慮しないで駆動輪側から動力変換機構を介して返還される駆動力を利用して第２のモータのみで発電する等の制御を行うことが可能となる。
【００１３】
この場合、請求項２に記載したように、動力変換機構としては、入力軸に軸支されるプライマリプーリと出力軸に軸支されるセカンダリプーリとの間に駆動ベルトを巻装してなるベルト式無段変速機を用い、変速比を無段階に切り換えて変速及びトルク増幅を行なうことが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図７は本発明の実施の一形態に係わり、図１は駆動系の基本構成を示す説明図、図２はエンジンの駆動力を考慮して第１，第２のモータによって走行する場合のトルク及び電気の流れを示す説明図、図３はエンジンの駆動力を考慮して第１のモータでは駆動を第２のモータでは発電をして走行する場合のトルク及び電気の流れを示す説明図、図４は第１のモータを発電機として使用し、第２のモータで駆動力を発生させる制動の場合のトルク及び電気の流れを示す説明図、図５は車両後退時のトルク及び電気の流れを示す説明図、図６は第２のモータのみを利用して駆動力を得る場合のトルク及び電気の流れを示す説明図、図７は第２のモータのみを利用して制動力を得る場合のトルク及び電気の流れを示す説明図である。
【００１５】
本発明によるハイブリッド車は、エンジンとモータとを併用するパラレルハイブリッド式の車両であり、図１に示すように、エンジン１の出力軸１ａが、プラネタリギヤユニット２（シングルピニオン）のサンギヤ２ａに連結され、プラネタリギヤユニット２のリングギヤ２ｂにはプラネタリギヤユニット２の機能を制御するとともに駆動源あるいは発電機として切換え可能な第１のモータ３（以下、単にモータ３と呼称）が連結され、プラネタリギヤユニット２のサンギヤ２ａとリングギヤ２ｂとに噛合するピニオンを回転自在に支持するキャリア２ｃには、駆動源あるいは発電機として切換え可能な第２のモータ４（以下、単にモータ４と呼称）と変速及びトルク増幅を行なって走行時の動力変換機能を担う動力変換機構５とが連結されて駆動系が主要に構成されている。
【００１６】
上記動力変換機構５としては、歯車列を組み合わせた変速機や流体トルクコンバータを用いた変速機等を用いることが可能であるが、入力軸５ａに軸支されるプライマリプーリ５ｂと出力軸５ｃに軸支されるセカンダリプーリ５ｄとの間に駆動ベルト５ｅを巻装してなるベルト式無段変速機（ＣＶＴ）を採用することが望ましく、本形態においては、以下、上記動力変換機構５をＣＶＴ５として説明する。
【００１７】
すなわち、本形態におけるハイブリッド車の駆動系では、エンジン１の出力軸１ａとＣＶＴ５の入力軸５ａとの間にプラネタリギヤユニット２が配置されており、このプラネタリギヤユニット２のサンギヤ２ａがエンジン１の出力軸１ａに連結されるとともに、キャリア２ｃが一方のモータ４を介してＣＶＴ５の入力軸５ａに結合され、リングギヤ２ｂに他方のモータ３が連結されている。そして、ＣＶＴ５の出力軸５ｃに減速歯車列６を介してデファレンシャル機構７が連設され、このデファレンシャル機構７に駆動軸８を介して前輪或いは後輪の駆動輪９が連設される。
【００１８】
また、上記エンジン１、２つのモータ３，４、ＣＶＴ５は、監視・制御システム１０によって集中制御される。この監視・制御システム１０には、アクセルペダルやブレーキペダルの踏み込み操作、ステアリングの操舵角等を検出してドライバの運転操作状況を判定するドライバ意志判定システム１１、ブレーキ操作状態、エンジン１やＡＢＳ（アンチスキッドブレーキシステム）等に対する各種制御量、灯火類やエアコン等の補機類の作動状態等から車両の制御状況を判定する車両制御状況判定システム１２、車速、登坂や降坂、路面状態等の現在の車両の走行状態の変化を判定する走行状況判定システム１３等が接続され、エンジン１、２つのモータ３，４、ＣＶＴ５の作動状態やバッテリ１４の状態を監視し、各システムからの情報に基づいて、エンジン１の制御、インバータ１５，１６を介してのモータ３，４の駆動及びバッテリの充電制御、ＣＶＴ５の変速比や供給油圧の制御等を行う。
【００１９】
以上の構成による駆動系では、前述したように、エンジン１をプラネタリギヤユニット２のサンギヤ２ａへ結合するとともに、リングギヤ２ｂにモータ３を連結して、キャリア２ｃからプラネタリギヤで合成した出力を得るようにし、また、上記キャリア２ｃにモータ４を連結してモータ４による出力も合成できるようにし、さらにこれら出力をＣＶＴ５によって変速及びトルク増幅して駆動輪９に伝達するようにしているため、２つのモータ３，４は発電と駆動力供給との両方に使用することができ、比較的小出力のモータを使用することができる。
【００２０】
すなわち、エンジン１の駆動力を考慮し（エンジン１による駆動力がプラネタリギヤユニット２のサンギヤ２ａに入力され）、また、モータ３により駆動される場合は、図２に示すように、エンジン１からの駆動力はサンギヤ２ａへの入力トルクＴｓに、また、バッテリ１４からインバータ１５を介して電気エネルギがモータ３に供給され、モータ３で駆動力に変換されてリングギヤ２ｂへの入力トルクＴｒとなるわけであるが、プラネタリギヤの入出力特性から、サンギヤ２ａへの入力トルクＴｓ、リングギヤ２ｂへの入力トルクＴｒ、キャリア２ｃの出力トルクＴｃは、以下の（１）式で示すような関係となる。
Ｔｃ＝Ｔｓ＋Ｔｒ …（１）
【００２１】
従って、プラネタリギヤユニット２で、エンジン１によるサンギヤ２ａへの入力トルクＴｓと、モータ３によるリングギヤ２ｂへの入力トルクＴｒとが合成されてキャリア２ｃから出力され、エンジン１とモータ３のそれぞれの出力トルクが小さい場合であってもキャリア２ｃから大きな出力トルクを得ることができる。
【００２２】
加えて、プラネタリギヤユニット２のキャリア２ｃには、モータ４が連結されており、このモータ４による駆動力も合成することで、より大きな出力トルクを得ることができる。すなわち、この場合は、バッテリ１４からインバータ１６を介して電気エネルギがモータ４に供給され、モータ４で駆動力に変換されて、上述のプラネタリギヤユニット２で合成された出力トルクＴｃにさらに加えて出力される。モータ４による出力トルクをＴｍとすると、ＣＶＴ５に入力される最大出力可能なトルクＴout は、以下の（２）式で示す値となる。
Ｔout ＝Ｔｃ＋Ｔｍ＝Ｔｓ＋Ｔｒ＋Ｔｍ …（２）
【００２３】
このように、エンジン１、モータ３，４のそれぞれの出力トルクが小さい場合であっても、大きな出力トルクを得ることができ、ＣＶＴ５を介して駆動輪９に伝達されて大きな車両駆動力を得ることができる。尚、図２及び以下に説明する図３〜図７において、二点鎖線は電気の流れを模式的に示し、一点鎖線はトルク伝達の流れを模式的に示す。
【００２４】
この場合、プラネタリギヤにおいて、サンギヤ２ａの入力トルクＴｓとリングギヤ２ｂの入力トルクＴｒとは、それぞれが合成されてキャリア２ｃの出力トルクＴｃとなるためには互いに反力を受けなくてはならず、各入力トルクＴｓ，Ｔｒの関係は、サンギヤ２ａの歯数Ｚｓ、リングギヤ２ｂの歯数Ｚｒによって表されるギヤ比ｉ（ｉ＝Ｚｓ／Ｚｒ）を用いて表わされる以下の（３），（４）式に示す関係から、以下の（５）式を満足しなけらばならない。
Ｔｃ・ｉ／（１＋ｉ）＝Ｔｓ …（３）
Ｔｃ・１／（１＋ｉ）＝Ｔｒ …（４）
Ｔｓ＝ｉ・Ｔｒ …（５）
【００２５】
また、プラネタリギヤにおいては、サンギヤ２ａの回転数をＮｓ、リングギヤ２ｂの回転数をＮｒ、キャリア２ｃの回転数をＮｃとすると、各回転数は以下の（６）式で示される関係となり、サンギヤ２ａの回転数Ｎｓ及びリングギヤ２ｂの回転数Ｎｒを制御することでキャリア２ｃの回転数Ｎｃを自由に設定することができる。尚、Ｎｓ＝Ｎｒのときには、Ｎｃ＝Ｎｒ＝Ｎｓとなり、全ての入出力回転数が一致する。
（１＋ｉ）・Ｎｃ＝Ｎｒ＋ｉ・Ｎｓ …（６）
【００２６】
従って、プラネタリギヤの各ギヤの入出力トルクの関係はプラネタリギヤのギヤ比ｉで決まるため、各ギヤのトルクの関係を維持した上で、モータ３の回転数を制御すると、プラネタリギヤの出力回転数に関係なく、エンジン１の回転数を自由に設定できることになり、例えば、所定の条件では走行中にエンジン１を停止する、燃料消費率のよいエンジン回転数領域を使う等の制御が可能になる。
【００２７】
一般的に、プラネタリギヤの構造上、Ｚｓ＜Ｚｒであるためギヤ比ｉはｉ＜１であり、上記（５）式から明らかなように、リングギヤ２ｂへの入力トルクＴｒはサンギヤ２ａへの入力トルクＴｓに対して１／ｉ（＞１）倍となる。しかし、この時のリングギヤ２ｂの入力トルクＴｒはモータ３のみにより得られているから、バッテリ１４からの電力の供給が必要になり、例えば長時間の走行を行うとバッテリ１４の充電量が不足するような事態が予想される。従って、このような場合には、図３に示すように、モータ４を発電機として使用し、走行する。
【００２８】
すなわち、プラネタリギヤの出力軸上のモータ４を発電機として使うことで、エンジン出力に対して、プラネタリギヤへの入力トルクのうち、リングギヤ２ｂからの入力トルク分をモータ４で吸収し、これにより得られた電力でモータ３を駆動することで、バッテリ１４に充電された電気を使わないでエンジン１だけの走行が可能になる。
【００２９】
この時、モータ３の発生駆動力に必要な電力は、モータ３，４やインバータ１５，１６の効率特性より、モータ３の駆動力によるモータ４の発電量だけでは十分でないため、モータ３とエンジン１の出力トルクの一部を加えた駆動力による発電となる。
【００３０】
尚、このような状況で、バッテリ１４への充電が必要になったときには、モータ３の必要電力に対し、モータ４の発電量が多くなるように制御する。また、主としてエンジン１の駆動力で走行中に、登坂や急加速等によってエンジン１の出力に対して負荷が大きくなり、モータ３のアシスト力を大きくする必要が生じた場合には、モータ４の発電量を抑えてプラネタリギヤユニット２の出力トルクの動力吸収量を抑えるとともに、不足するモータ３への電力の供給をバッテリ１４から行うように制御する。
【００３１】
一方、減速時や制動時等において、ＣＶＴ５からの入力トルクに対し、バッテリ１４に十分な充電が行われており、バッテリ１４への充電が必要ない場合で、エンジンブレーキのみ又はエンジンブレーキと一部モータによる動力吸収を併用する際は、前述のようにプラネタリギヤの特性から、モータ３でもトルクの吸収を行わなければならない。このとき、エンジンブレーキとモータ３でトルクの吸収が行われることから大きな制動力と同時にモータ３による発電が行われることになる。
【００３２】
このため、図４に示すように、モータ３の吸収トルク分の駆動力を、モータ３で発電した電力でモータ４に発生させることで、バッテリ１４に充電すること無しにエンジンブレーキのみを発生させることが可能となる。
【００３３】
この時、モータ４の発生駆動力に必要な電力は、モータ３，４やインバータ１５，１６の効率特性より、モータ４の駆動力によるモータ３の発電量だけでは十分でないため、モータ４とエンジン１への一部を加えた駆動力による発電となる。なお、バッテリ１４への充電が必要になった場合には、モータ３の発電量をそのままにしてモータ４への供給電力を低くするように制御することで、エンジンブレーキ性能を低下させることなくバッテリ１４への充電が可能となる。
【００３４】
さらに、車両が後退する場合には、一般にはエンジン回転は前進時と同一方向の回転であることから、モータ４で走行することになるが、バッテリ１４の充電量が不足する場合は、図５に示すように、エンジン１の出力トルクをモータ３でプラネタリギヤユニット２のキャリア２ｃに出力しないようにトルク調整をしながら発電することで、後退時の走行性を確保することが可能である。この時、バッテリの充電量に合わせて、バッテリ１４のみの走行から、モータ３からの充電をしながらの走行までを状況に応じて制御することが可能である。
【００３５】
以上の様に、プラネタリギヤユニット２を介してのエンジン１及びモータ３，４の駆動と発電によりトルクを制御することでバッテリ１４への充電とＣＶＴ５に対しての出力を適切に行うことが可能になる。そして、この出力された駆動力は、ＣＶＴ５の使用によって適切に制御され、エンジン１及びモータ３，４の出力効率を最適化するとともに、駆動軸で必要とされる駆動力を確保することができる。
【００３６】
ここで、前述したようにプラネタリギヤの入出力トルクの関係はギヤ比ｉで決まるため、各ギヤのトルクの関係を維持した上で、モータ３の回転数を制御するとエンジン１とキャリア２ｃの回転数を制御することが可能である。このため、車速が低い場合は、サンギヤ２ａまたはリングギヤ２ｂのどちらかの回転数を高くすることで、もう片方の回転を止めたり、また、エンジン１を回転させたまま出力軸回転を逆にすることが可能であるが、車速が高い場合では、どちらか一方の回転数を一定とし、出力軸回転数を高くしようとすると、もう片方の回転数を必要とする出力回転よりも高くしなければならない。
【００３７】
例えば、エンジン１によって駆動されるサンギヤ２ａの回転数を一定とし、サンギヤ２ａを基準とするリングギヤ２ｂ及びキャリア２ｃの回転数について考えると、この場合は、サンギヤ２ａを固定した場合と同様であり、上記（６）式においてＮｓ＝０とおくことができることから、モータ３によって駆動されるリングギヤ２ｂの回転数（サンギヤ２ａに対する回転数差）はキャリア２ｃの回転数（同じく、サンギヤ２ａに対する回転数差）の（１＋ｉ）倍となる。
【００３８】
また、モータ３によって駆動されるリングギヤ２ｂの回転数を一定とし、リングギヤ２ｂを基準とするサンギヤ２ａ及びキャリア２ｃの回転数について考えると、リングギヤ２ｂを固定した場合と同様であることから、上記（６）式においてＮｒ＝０とおくことができ、エンジン１によって駆動されるサンギヤ２ａの回転数（リングギヤ２ｂに対する回転数差）はキャリア２ｃの回転数（同じく、リングギヤ２ｂに対する回転数差）の（１＋ｉ）／ｉ倍となる。
【００３９】
すなわち、サンギヤ２ａを駆動するエンジン１の回転数を一定として出力回転数（キャリア回転数）を高くしようとするとモータ３の回転数が出力回転数（キャリア回転数）よりも高くなり、リングギヤ２ｂを駆動するモータ３の回転数を一定として出力回転数（キャリア回転数）を高くしようとするとエンジン１の回転数が出力回転数（キャリア回転数）よりも高くなってしまう。このように、モータ回転数が高くなることは効率及び信頼性の低下を招くことになり、また、エンジン回転数が高くなることにより高回転対応のための内部フリクションの増加等を招く。
【００４０】
本来、エンジンは、燃焼効率の高い、排気ガスの清浄化を期待できる回転数域で使用されることが望ましく、一方、車両においては、モータの回転制御範囲を超えるような出力軸回転数の変化がある。従って、駆動輪９からの要求駆動力に対し、プラネタリギヤユニット２の出力軸に配置したＣＶＴ５の変速比を適切に制御することで、プラネタリギヤユニット２への入力トルクを低く抑えることが可能となり、プラネタリギヤユニット２の出力回転数を適切に制御することができる。
【００４１】
さらに、モータ４がキャリア２ｃと連結され、モータ３に駆動力が作用しなければ、プラネタリギヤユニット２から駆動力は出力されないため、図６に示すように、駆動輪９における必要な駆動力をモータ４及びＣＶＴ５の変速比のそれぞれを制御して発生させること、あるいは、図７に示すように、駆動輪９における必要な制動力をモータ４及びＣＶＴ５の変速比のそれぞれを制御して発生させることが可能である。
【００４２】
すなわち、モータ４が駆動軸８に対しある一定ギヤ比で連結しているとすると、このギヤ比を車両の高速走行時を想定し、モータ４の回転数を抑えるように設定すると、駆動輪９において必要な最大駆動力に対応するための駆動力と発電による制動力が求められるため、モータ４の大容量化が避けられない。一方、出力の小さい小型のモータで駆動力を得るためのギヤ比を設定すると、車両を高速走行しようとしてもモータ回転数が追従できないことになる。そこで、モータ４と駆動軸８の間にＣＶＴ５を配置することで、駆動輪に必要な駆動力をモータ４及びＣＶＴ５の変速比のそれぞれで制御し、最も出力効率の高いモータの使用と同時に、十分な駆動力を確保することが可能となる。同様に、モータ４及びＣＶＴ５の変速比のそれぞれを制御することで、駆動輪に必要な制動力を得ることが可能になる。なお、モータ３に駆動力や制動力を発生させないことは、エンジン１の運転条件に関係なく、モータ４とＣＶＴ５の制御のみで車両の走行条件を設定できるので、制御仕様も簡素にすることができる。
【００４３】
すなわち、必要な駆動軸の回転数と車両駆動力の変化に対し、ＣＶＴ５によってエンジン１とモータ３，４の使用条件を最適範囲に抑えることでエンジン性能を特化し、さらに、燃焼効率の高い、排気ガスエミッションの低い領域でエンジン１を使用する頻度を大幅に増やすことができ、走行性能を確保しつつ、燃費改善、低公害化を実現することができるのである。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、エンジンの出力軸をプラネタリギヤのサンギヤと連結し、プラネタリギヤのリングギヤに第１のモータを連結し、プラネタリギヤのキャリアに第２のモータと複数段あるいは無段階に変速比を切り換え可能な動力変換機構を連結して、この動力変換機構はプラネタリギヤと駆動輪との間で変速及びトルク増幅を行なうため、駆動の際はエンジン、第１，第２のモータを駆動源とし、また、エンジン、第１のモータを駆動源、第２のモータを発電機とし、または、第２のモータのみを駆動源とし、制動の際は第１のモータを発電機、第２のモータを駆動源とし、あるいは、第２のモータのみを発電機とする等、様々な制御が行え、比較的低出力の２つのモータを用いて駆動力の確保と動力エネルギの回収効率向上を達成するとともに、駆動輪からの要求駆動力に対してエンジン及びモータ制御の最適化を実現することができ、また、エンジンと２つのモータの制御の互いの影響が少なく、制御も簡素で、制御自由度も向上させることができる。
【００４５】
また、請求項２記載の発明では、請求項１記載の動力変換機構をベルト式無段変速機として変速比を無段階で変化させて変速及びトルク増幅を行なうため、上記請求項１記載の発明の効果に加え、駆動輪からの要求駆動力に対してプラネタリギヤへの入出力トルク及び回転数を自由に制御することが可能となり、エンジン及び第１，第２のモータの制御をより最適化することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】駆動系の基本構成を示す説明図
【図２】エンジンの駆動力を考慮して第１，第２のモータによって走行する場合のトルク及び電気の流れを示す説明図
【図３】エンジンの駆動力を考慮して第１のモータでは駆動を第２のモータでは発電をして走行する場合のトルク及び電気の流れを示す説明図
【図４】第１のモータを発電機として使用し、第２のモータで駆動力を発生させる制動の場合のトルク及び電気の流れを示す説明図
【図５】車両後退時のトルク及び電気の流れを示す説明図
【図６】第２のモータのみを利用して駆動力を得る場合のトルク及び電気の流れを示す説明図
【図７】第２のモータのみを利用して制動力を得る場合のトルク及び電気の流れを示す説明図
【符号の説明】
１ …エンジン
２ …プラネタリギヤユニット
２ａ…サンギヤ
２ｂ…リングギヤ
２ｃ…キャリア
３ …第１のモータ
４ …第２のモータ
５ …ベルト式無段変速機（動力変換機構）
Claims (2)
- エンジンの出力とモータの出力とを併用して走行駆動源とするハイブリッド車において、
上記エンジンの出力軸と連結したサンギヤと、このサンギヤに噛合するピニオンを回転自在に支持するキャリアと、上記ピニオンに噛合するリングギヤとを有するプラネタリギヤと、
上記プラネタリギヤのリングギヤに連結し、駆動源あるいは発電機として切換え使用可能な第１のモータと、
上記プラネタリギヤのキャリアに連結し、駆動源あるいは発電機として切換え使用可能な第２のモータと、
上記第２のモータとともに上記プラネタリギヤのキャリアに連結し、複数段あるいは無段階に切り換え可能な変速比に応じて上記プラネタリギヤと駆動輪との間で変速及びトルク増幅を行なう動力変換機構とを備えたことを特徴とするハイブリッド車。 - 上記動力変換機構を、入力軸に軸支されるプライマリプーリと出力軸に軸支されるセカンダリプーリとの間に駆動ベルトを巻装してなるベルト式無段変速機とすることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車。
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