JP6186908B2 - ハイブリッド車 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車に関するものである。

従来、エンジンと回生可能なモータとを備え、主にエンジンを用いて車輪を駆動しながら、要求出力に応じてモータを駆動するハイブリッド車が知られている。このハイブリッド車は、車両の要求出力がエンジンの燃費率（燃料消費率）が極めて高い低出力側の運転域ではエンジンを停止させてモータのみで車輪を駆動し、それ以外の運転域では、燃費率が低い運転領域でエンジンを駆動するようにモータを併用して燃費の改善を図り、他方、車両の減速時には、モータの回生制動により運動エネルギーを電力（回生電力）に変換して蓄電（回収）することで、モータ駆動用の電力を確保する。

なお、特許文献１には、上記モータとしてスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）が適用されたハイブリッド車両が開示されている。ＳＲモータには、永久磁石が用いられておらず、構造上、永久磁石が用いられている三相誘導電動機等のＩＰＭモータ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｒｏｎｏｕｓ モータ）のような逆起電力が殆ど発生しない。そのため、高い回転数域においても比較的効率良くトルク（駆動トルク／回生トルク）を発生させることが可能であり、従って、高速走行中に回生電力を回収する上で都合が良い。

特開２００９−２２７２２１号公報

しかしながら、ＳＲモータであっても、特定の回転数を超えると、エネルギー損失が比較的大きくなり、目標回生トルク（理論上の回生トルク）に対して実際に発生する回生トルクが下回る、つまり、回生トルクが目減りする傾向がある。そのため、特定の回転数を超える高回転数域においては、予定された回生電力を回収することが難しい。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、ハイブリッド車において、走行中の運動エネルギーをより効率良く回生電力として回収することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、ハイブリッド車であって、エンジンと、回生可能な走行用のモータであって、負荷が最大負荷の１０％以上であるとき、モータ効率が最高となる回転数の１．５倍の回転数におけるモータ効率が９０％以上となるモータ特性を示すモータと、前記モータの作動用電圧を制御する制御手段と、を備え、該ハイブリッド車の発進時及び所定速度未満の低速域において、前記エンジンを停止させて前記モータのみで走行する第１走行モードと、前記所定速度以上の高速域において、前記モータの駆動を停止させて前記エンジンのみで走行する第２走行モードと、が選択的に切り替えられ、前記第１走行モードでの走行において、前記制御手段は、所定の回転数であって前記モータの発生トルクが当該回転数における理論上の最高トルクを下回り始める回転数以上の特定の回転数を基準回転数として、前記モータの回転数が前記基準回転数以上のときの前記作動用電圧を、当該基準回転数未満のときの作動用電圧よりも高くするものである。

このハイブリッド車によれば、モータ負荷が最大負荷の１０％以上であるとき、モータ効率が最高となる回転数の１．５倍の回転数におけるモータ効率が９０％以上となるモータ特性を有するモータを備えているため、高回転数域において回生トルクを発生させる、つまり、高回転数域において回生電力を効果的に回収することが可能となる。しかも、モータの回転数が基準回転数以上になると、それ未満のときよりも作動用電圧が高められることで発生トルクが上昇し、これにより、上記基準回転数以上の回転数域における発生トルクの目減り（目標回生トルクと実際に発生する回生トルクとの誤差）が抑制される。そのため、上記基準回転数以上の回転数域において、予定される回生電力をより良好に回収することが可能となる。

この場合、前記基準回転数は、前記モータの発生トルクが前記理論上の最高トルクを下回り始める回転数以上であればよいが、例えば、前記基準回転数は、前記理論上の最高トルクに対する前記発生トルクの割合が８５％となる回転数であるのが好適である。

この構成によれば、前記モータの発生トルクが前記理論上の最高トルクを下回り始める比較的高い回転域において、予定される回生電力を良好に回収することが可能となる。

また、前記制御手段は、前記基準回転数以上の回転数域では、前記モータの回転数が高くなるほど前記作動用電圧を高くするものであるのが好適である。

この構成によれば、前記基準回転数以上の回転数域における発生トルクの目減りをより確実に抑制することが可能となる。

なお、上記のハイブリッド車においては、前記エンジンの動力を車輪駆動軸に伝達するトランスミッションを含み、前記モータは、前記トランスミッションを介すことなく前記車輪駆動軸に連結されているのが好適である。

この構成によれば、制動時の車輪の運動エネルギーをトランスミッションでロスすることなくモータに入力することができる。従って、回生時の車両の運動エネルギーをより効率良く回生電力として回収することが可能となる。

この場合、スイッチトリラクタンスモータによれば、負荷が最大負荷の１０％以上であるときのモータ効率が最高となる回転数の１．５倍の回転数におけるモータ効率が９０％以上となる上記のモータ特性を備えるため、上記ハイブリッド車のモータとして好適である。

また、上記のハイブリッド車において、前記エンジンは、最低燃費率よりも１５〜２０％高い燃費率を示すエンジン出力が最高出力の１０％以下の運転域のみとなる燃費率特性を有するものであるのが好適である。

この構成によれば、エンジン出力が最高出力の１０％を超える運転域では、常にエンジンが低い燃費率（エンジン出力当たりの燃料消費量少）を維持するため、広い運転域でエンジンにより車両走行し、モータに求められる運転域を、車両の要求出力が極低い運転域に制限することが可能となる。そのため、モータとして低出力の小型モータを適用することが可能となり、これにより、車重の軽量化ひいては燃費率の向上や車両コストの低廉化を図ることが可能となる。

なお、上記のハイブリッド車において、モータは、中空構造を有し、その内側を車輪駆動軸が貫通する状態で当該車輪駆動軸に対して同軸上に配置されているのが好適である。

この構成によれば、モータを車輪駆動軸と同軸上にコンパクトに配置することが可能となるため、レイアウト面で有利となる。

また、上記のハイブリッド車において、モータは、ロータ回転軸が車輪駆動軸に対して直交する状態で当該車輪駆動軸に連結されているものであってもよい。

この構成によれば、運転席と助手席の間のスペース等を利用してモータを配置するなど、車両の空きスペースを有効に使ってモータを配置することが可能となる。

以上説明したように、本発明のハイブリッド車によれば、モータの回転数が比較的高い回転数域において回生電力を良好に回収することが可能となる。しかも、基準回転数以上の回転数域における発生トルクの目減りを効果的に抑制することができる。従って、走行中の運動エネルギーをより効率良く回生電力として回収することが可能となる。

本発明の実施形態に係るハイブリッド車の概略構成図である。 図１に示すエンジンの特性（燃費率特性）を示すグラフである。 図１に示すモータとその制御系（モータ制御器）を示すブロック図である。 （ａ）は、標準出力モードおよび高出力モードのモータ特性を示すグラフであり、（ｂ）は、モータの作動用電圧と回転数との関係を示すグラフであり、（ｃ）は、モータの作動用電圧と回転数との関係（変形例）を示すグラフである。 図１に示すモータの特性を示すグラフである。 コントローラ（モータ制御器）によるモータの回生制御の一例を示すフローチャートである。 モータのレイアウトの変形例である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

図１は、本発明に係るハイブリッド車１の概略構成図である。同図に示すように、ハイブリッド車１は、車輪１０と、車軸１２（本発明の車輪駆動軸に相当する）と、エンジン１４と、トランスミッション１６と、デフ１７と、モータ１８と、インバータ２０と、バッテリ２２と、コントローラ２４（本発明の制御手段に相当する）と、を備えている。

ハイブリッド車１は、いわゆるパラレル式のハイブリッド車である。エンジン１４およびインバータ２０は、ハイブリッド車１の駆動力を出力する駆動源として機能し、このハイブリッド車１では、運転条件に応じて、エンジン１４のみによる走行、又はモータ１８のみによる走行が実現される。つまり、エンジンとモータの双方による走行は行われない。なお、後述する通り、モータ１８は、車両の要求出力が低い運転域、例えば車両の発進時及びその直後の低速走行時にのみ駆動され、それ以外は、回生にのみ用いられる。

エンジン１４は、直列四気筒のガソリンエンジンであり、トランスミッション１６を介して車軸１２に連結されている。

詳細図を省略するが、エンジン１４は、幾何学的圧縮比εが１３以上１８以下の高圧縮比に設定されている。また、エンジン１４は、少なくとも部分負荷の運転領域（換言すれば、中負荷乃至低負荷の運転領域）においては、リーン運転を行う運転領域を有する。この運転領域では、空気過剰率λを２以上（好ましくは、２．５以上）８以下に、又は、Ｇ／Ｆ（ＥＧＲガス及び新気量に対する燃料量の比を示す空燃比）を３０以上１２０以下に設定して、混合気をリーン化している。

また、エンジン１４は、低負荷乃至中負荷領域の運転領域では、吸気弁閉時期を下死点より所定量遅く設定することによって、エンジン１の有効圧縮比よりも有効膨張比が高くなるようにしている。尚、吸気弁閉時期を下死点より所定量早く設定することによって、エンジン１４の有効圧縮比よりも有効膨張比が高くなるようにしている。一方、エンジン１４は、高負荷の運転領域においては、そのような吸気弁制御を行っておらず、有効圧縮比と有効膨張比が概ね一致している。つまり、このエンジン１４は、有効圧縮比に対する有効膨張比の比率が、高負荷の運転領域に比べて、低負荷乃至中負荷の運転領域の方が高くなっている。

また、このエンジン１４では、温間時に、全負荷を含む高負荷の運転領域において空気過剰率をλ＝１にする場合は、点火モードが、点火プラグの駆動によって燃焼室内の混合気に点火する火花点火モードとされ、空気過剰率λを２〜８（又はＧ／Ｆを３０〜１２０）に設定するような、それ以外の運転領域（換言すると中負荷乃至低負荷の運転領域）では、点火モードが、燃焼室内の混合気を圧縮着火させる圧縮着火モードとされる。

こうような構成により、エンジン１４は、その図示熱効率が高められて、燃費性能が大幅に向上したものとなっている。図２は、このエンジン１４の出力（ｋｗ）と燃費率（燃料消費率；ｇ／ｋｗｈ）との関係（燃費率特性）を示すグラフである。同図に示すように、このエンジン１４では、出力の上昇に伴い燃費率が低下し（向上し）、特定の出力で燃費率が最低燃費率Ｆ_ＭＩＮに達する。そして、当該出力を超える運転域では燃費率がほぼ横這いとなり、最低燃費率Ｆ_ＭＩＮ又はそれ近い燃費率が維持される。例えば、このエンジン１４では、最低燃費率Ｆ_ＭＩＮよりも１５％〜２０％（図示の例では１５％）高い燃費率Ｆ_１５を示す当該エンジン１４の出力は最高出力Ｏ_ＭＡＸの１０％（出力Ｏ_１０）である。従って、この出力Ｏ_１０を超える運転域では、最低燃費率Ｆ_ＭＩＮ又はそれに近い燃費率が維持される。

ここで、最高出力Ｏ_ＭＡＸの１０％以下の出力とは、例えばこのハイブリッド車１では、車両の発進時およびその後の低速走行時などの低負荷時に要求される出力であり、従って、このハイブリッド車１では、中負荷から高負荷に亘る運転域では、最低燃費率Ｆ_ＭＩＮから１５％未満の低い低燃費率が実現されている。

前記モータ１８は、車軸１２に連結されているとともに、インバータ２０を介してバッテリ２２に接続されている。モータ１８には、バッテリ２２からの電力がインバータ２０により交流電力に変換されて供給される。モータ１８は、この電力供給を受けて電動機として作動する。つまり、モータ１８の駆動力が、車軸１２を介して左右の車輪１０に伝達されることにより車両が走行する。なお、モータ１８は、車両の減速時には、発電機として作動する。モータ１８で発生した交流電力は、インバータ２０で直流電力に変換され後にバッテリ２２に充電される。なお、このモータ１８については後に詳述する。

前記コントローラ２４は、各種センサからの入力信号に基づいて、ドライバの要求する走行状態が得られるようにエンジン１４やモータ１８の駆動制御を行うとともに、必要な電力が確保されるようにモータ１８の回生制御などを行うものである。このコントローラ２４は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている。コントローラ２４は、本発明に関する機能構成として、メイン制御器２４ａと、エンジン１４を制御するエンジン制御器２４ｂと、モータ１８を制御するモータ制御器２４ｃ（本発明のモータ制御手段に相当する）とを含んでいる。なお、各制御器２４ａ〜２４ｃは、互いに個別のコントローラとして構成されていてもよく、１つのコントローラとして構成されていてもよい。

このコントローラ２４には、車両に設けられた複数のセンサから種々の情報が入力されている。本発明の説明に必要な範囲で説明すると、車両１には、アクセルペダルの踏込み量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサ３０と、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ３２と、車両の走行速度を検出する車速センサ３４とが設けられており、これらセンサ３０〜３４からの信号がコントローラ２４に入力されている。

コントローラ２４、特に、メイン制御器２４ａは、前記アクセル開度センサ３０および車速センサ３４からの入力信号に基づいて運転条件、すなわち車両の要求出力（駆動トルク）を算出し、算出した要求出力に基づいて、エンジン１４およびモータ１８の駆動／停止を決定する。ここで、メイン制御器２４ａは、算出した車両の要求出力が所定の下限値以下か否かを判定し、下限値以下であれば、エンジン１４を停止してモータ１８のみで車輪１０を駆動し、この下限値を超えている場合には、エンジン１４のみで車輪１０を駆動する。当例では、上記下限値は、エンジン１４の最高出力の１０％の値に設定されている。従って、このハイブリッド車１では、エンジン１４は、その最高出力の１０％を超える運転域（図２のハッチング領域以外の領域）でのみ駆動される。他方、モータ１８は、車両の要求出力が上記下限値以下の運転域でのみ駆動され、当該下限値を超える運転域では回生にのみ用いられる。

メイン制御器２４ａは、エンジンを駆動させる際には、エンジンの駆動指令信号をエンジン制御器２４ｂに出力し、モータを駆動させる際には、モータの駆動指令信号をモータ制御器２４ｃに出力する。

エンジン制御器２４ｂは、車両の要求出力が前記下限値を超える場合には、要求出力を目標出力（目標駆動トルク）に設定するとともに、当該目標駆動トルク基づいてスロットル開度、燃料噴射パルス等を算出し、スロットル、インジェクタ等に制御信号を出力する。

また、モータ制御器２４ｃは、車両の要求出力が前記下限値以下の場合には、当該要求出力を目標出力（目標駆動トルク）に設定するとともに、当該目標駆動トルクに基づいてインバータ２０（後記パワー回路５０）に制御信号を出力する。これによりモータ１８を駆動制御する。また、ブレーキセンサ３２からの信号入力があった場合には、モータ制御器２４ｃは、その信号に基づき目標回生トルクを算出するとともに、当該目標回生トルクに基づいてインバータ２０（後記パワー回路５０）に制御信号を出力する。これによりモータ１８を回生制御する。

ここで、前記モータ１８とその制御系について、図３を参照しつつ詳述する。

当例では、モータ１８として、スイッチトリラクタンスモータ（以下、ＳＲモータという）が用いられる。このモータ１８は、径方向外側に向かって突出する磁性体からなる複数のロータ突極部４２ａを備えるロータ４２と、このロータ４２を囲むように設けられ、内側に向かって突出する複数のステータ突極部４４ａを有するステータ４４とを備える。当例では、ロータ４２は鉄芯からなり、４つのロータ突極部４２ａを有する。また、ステータ４４は、６つのステータ突極部４４ａを有しており、各ステータ突極部４４ａは、それぞれ、巻線されてＵ、Ｖ、Ｗ相の三相の励磁コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗを形成している。そして、前記インバータ２０により、ステータ４４の各励磁コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに順番に通電が行われ、ステータ突極部４４ａにロータ突極部４２ａが磁気吸引されることで、ロータ４２に駆動トルクおよび制動トルク（回生トルク）が発生する。

前記インバータ２０には、バッテリ２２の電力をモータ１８に供給する（各励磁コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗへの上記通電を行う）パワー回路５０が備えられている。

このパワー回路５０は、コンデンサ５１と、互い直列に接続されたＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）５２及びダイオード５８と、互いに直列に接続されたＩＧＢＴ５３及びダイオード５９と、互いに直列に接続されたＩＧＢＴ５４及びダイオード６０と、互いに直列に接続されたＩＧＢＴ５５及びダイオード６１と、互いに直列に接続されたＩＧＢＴ５６及びダイオード６２と、互いに直列に接続されたＩＧＢＴ５７及びダイオード６３とを有し、これらコンデンサ５１等がバッテリ４に対して各々並列に接続された回路構成を有する。そして、ＩＧＢＴ５２とダイオード５８との接続点に、モータ１８のコイルＬｕの一端が接続され、ＩＧＢＴ５３とダイオード５９との接続点に、コイルＬｕの他端が接続されている。また、ＩＧＢＴ５４とダイオード６０との接続点に、モータ１８のコイルＬｖの一端が接続され、ＩＧＢＴとダイオード６１との接続点に、コイルＬｖの他端が接続されている。さらに、ＩＧＢＴ５６とダイオード６２との接続点には、モータ１８のコイルＬｗの一端が接続され、ＩＧＢＴ５７とダイオード６３との接続点に、コイルＬｗの他端が接続される。

つまり、モータ１８を駆動／回生制御する場合には、モータ制御器２４ｃから目標駆動トルク／目標回生トルクに応じたデューティ比を有する制御信号（ＰＷＭ信号）がパワー回路５０のＩＧＢＴ５２、５４、５６に出力され、これにより当該ＩＧＢＴ５２、５４、５６がオン、オフされるとともに、モータ１８の図外の回転角センサから出力されるロータ４２の回転角に基づき、モータ制御器２４ｃからＩＧＢＴ５３、５５、５７に出力されることにより、ＩＧＢＴ５３、５５、５７のオンオフが切り替えられる。

なお、上記モータ１８（ＳＲモータ）には、ロータ４２やステータ４４に永久磁石が用いられておらず、よって、ＩＰＭモータのような逆起電力が発生しない。そのため、このモータ１８では、ＩＰＭモータよりも高回転数域まで高いモータ効率が維持される。図４に、モータ負荷が最大負荷の１０％以上であるときのモータ１８（ＳＲモータ）のモータ回転数とトルク（駆動トルク／回生トルク）との関係、および、ＩＰＭモータのモータ回転数とトルクの関係を示す。図４において、実線はモータ１８（ＳＲモータ）を、鎖線はＩＰＭモータを、破線は等出力線を示している。

図４に示されるように、ＩＰＭモータでは、回転数がＳ_ＩＰＭになるとトルクが急激に低下して等出力線を外れる。これに対して、モータ１８（ＳＲモータ）は、回転数Ｓ＿ＩＰＭを越えてもなお等出力線に沿っているとともに、等出力線から外れた領域においてもそのトルクの低下は緩やかであり、従って、より高い回転数域まで高いトルクを得ることができる。具体的には、当例のモータ１８では、モータ負荷が最大負荷の１０％以上であるときのモータ効率、すなわち理論上の最大出力トルクＴ_０に対するモータ１８の発生トルクＴ_ＳＲの割合が最高となる回転数Ｓ_ＭＳＥの１．５倍の回転数Ｓ_Ｘ１．５におけるモータ効率が９０％以上となるモータ特性が確保される。

また、このハイブリッド車１では、前記モータ１８は、図１に示すように、トランスミッション１６を介すことなく車軸１２に直接連結されている。詳しくは、モータ１８は、いわゆる中空構造のモータ（中空モータ）であり、例えば円筒状のハウジングの内周面に前記ステータ４４が固定され、このステータ４４の内側に前記ロータ４２が配置された状態で、当該ロータ４２が前記ハウジングに回転可能に支持された構造を有している。そして、車軸１２がロータ４２及びステータ４４を貫通するように当該車軸１２に対してモータ１８が配置された上で、前記ロータ４２が車軸１２に連結されている。これにより、車軸１２の同軸上にモータ１８が配置された上で、当該モータ１８が車軸１２に直接連結されている。

ところで、このハイブリッド車１には、モータ１８による回生動作をより効率良く行う（回生電力をより効率良く回収する）ために、パワー回路５０およびモータ制御器２４ｃに以下のような構成が備えられている。

具体的には、図３に示すように、上記パワー回路５０には、バッテリ２２からモータ１８に供給される電圧（モータ１８の作動用電圧）の値を変更するための可変電圧制御回路６５が含まれている。この可変電圧制御回路６５は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータであり、前記モータ制御器２４ｃからの制御信号の入力に応じて、バッテリ２２からモータ１８に供給される電圧を標準電圧Ｅ１、又はこの電圧よりも高い特定電圧Ｅ２の何れかに設定する。このハイブリッド車１では、このようにモータ１８に供給される電圧の値を変更することで、前記モータ１８を、図５（ａ）に示すような特性を示す、標準出力モード、又は高出力モードの何れかのモードで作動させる。すなわち、モータ１８は、同図に示すように、所定回転数までは回生トルクが最大値を示し、その回転数域を超えると、発生する回生トルクが徐々に低下するというトルク特性を示すが、モータ１８に供給する電圧の値を変更することでこのトルク特性を変化させることが可能となる。このハイブリッド車１では、この点を利用し、可変電圧制御回路６５によりモータ１８に供給する電圧の値を変更することで、標準電圧Ｅ１を供給することによる標準出力モード、又は特定電圧Ｅ２を供給することにより、全回転数域において上記標準出力モードよりも高い回生トルクを発生する高出力モードの何れかのモードでモータ１８を作動させることが可能となっている。

また、モータ制御器２４ｃには、図３に示すように、モータ回転数算出部２５１、回生要求判定部２５２、供給電圧決定部２５３、要求減速度算出部２５４、目標回生トルク算出部２５５、および通電制御部２５６等の機能構成が含まれている。

ここで、モータ回転数算出部２５１は、前記車速センサ３４から入力される信号に基づきモータ１８の回転数を算出するものであり、回生要求判定部２５２は、ブレーキセンサ３２から入力される信号に基づき回生要求の有無を判別するものである。そして、供給電圧決定部２５３は、モータ回転数算出部２５１の算出結果と回生要求判定部２５２の判別結果とに基づき、バッテリ２２からモータ１８に供給される電圧を標準電圧、又は特定高電圧の何れかに設定すべく、すなわち、モータ１８を標準出力モード又は高出力モードの何れかのモードで作動させるべく可変電圧制御回路６５に信号を出力するものである。

また、要求減速度算出部２５４は、ブレーキセンサ３２から入力される信号に基づき、車両に要求される減速度を算出するものであり、目標回生トルク算出部２５５は、要求減速度算出部２５４で算出された減速度に基づきモータ１８の目標回生トルクを算出するものである。そして、通電制御部２５６は、要求減速度算出部２５４で算出された目標回生トルクをモータ１８に発生させるべく、当該目標回生トルクに応じたデューティ比を有する制御信号（ＰＷＭ信号）をパワー回路５０に出力するものである。

次に、モータ制御器２４ｃ（コントローラ２４）によるモータ１８の回生制御について、図６のフローチャートに基づき説明する。

この制御がスタートすると、モータ制御器２４ｃは、車速センサ３４から入力される信号に基づきモータ１８の回転数を算出し（ステップＳ１）、さらにブレーキセンサ３２からの信号入力の有無に基づき回生要求の有無を判定する（ステップＳ３）。

ステップＳ３の判定がＹＥＳの場合には、モータ制御器２４ｃは、ステップＳ１で求めたモータ１８の回転数が予め設定された基準回転数Ｓｔ未満か否かを判定し（ステップＳ５）、判定がＹＥＳの場合には、モータ１８の作動モードを標準出力モードに設定した上で、ステップＳ１１に移行する（ステップＳ７）。具体的には、モータ制御器２４ｃは、バッテリ２２からモータ１８に供給される電圧が標準電圧となるように、上記可変電圧制御回路６５に制御信号を出力する。

一方、ステップＳ５の判定がＮＯの場合、すなわち、ステップＳ１で求めたモータ１８の回転数が基準回転数Ｓｔ以上の場合には、モータ制御器２４ｃは、モータ１８の作動モードを高出力モードに設定した上で、ステップＳ１１に移行する（ステップＳ９）。具体的には、モータ制御器２４ｃは、バッテリ２２からモータ１８に供給される電圧が特定高電圧となるように、上記可変電圧制御回路６５に制御信号を出力する。

なお、当例では、モータ１８の発生トルクが理論上のトルク（理論上発生し得る最大トルク）を下回り始める回転数以上の特定の回転数を上記基準回転数Ｓｔとしており、具体的には、上記標準出力モードを基準として、理論上のトルクに対する発生トルクの割合が８５％となる回転数を基準回転数Ｓｔとしている。つまり、図５（ａ）に示すように、モータ１８は、回転数がある程度高い特定の回転数Ｓ１以上になると、エネルギー損失により、発生トルクが等出力線（理論上のトルク）から徐々に外れてくる。当例では、この理論上のトルクに対する実際の発生トルクの割合が８５％となる回転数が基準回転数Ｓｔとされている。

ステップＳ１１では、モータ制御器２４ｃは、ブレーキセンサ３２から入力される信号に基づき車両の減速度を算出する。そして、この減速度に対応する目標回生トルクを算出し、この目標回生トルクに対応するモータ１８の通電電流値を算出した上で、当該電流値でモータ１８の通電が行われるようにパワー回路５０に制御信号（ＰＷＭ信号）を出力する（ステップＳ１３、Ｓ１５）。

つまり、モータ制御器２４ｃによるモータ１８の回生制御では、回転数が基準回転数Ｓｔ未満のときには、モータ１８を標準出力モードで作動させ、回転数が基準回転数Ｓｔ以上の時には、モータ１８を高出力モードで作動させる。このような制御によれば、特に高回転数域において、目標回生トルクをより確実に発生させることが可能となる。換言すれば、予定される回生電力をより確実に回収することが可能となる。すなわち、上記モータ１８では、上述の通り、モータ１８の回転数がＳ１以上になると、エネルギー損失により、発生トルクが等出力線（理論上のトルク）から徐々に外れてくる。これは、モータ１８を常に標準出力モードで作動させた場合には、実際に発生するトルクがエネルギー損失分だけ目標回生トルク（つまり、理論上のトルク）に対して目減り（低下）することを意味する。しかし、図６に示す回生制御によれば、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、上記目減りの割合が大きくなる基準回転数Ｓｔ以上の回転数域では、標準出力モードから高出力モードにモータ１８の作動モードが変更されることで、目標回生トルクに対して発生トルクが目減り（低下）することが抑制される。具体的に、例えばモータ１８の回転数が基準回転数Ｓｔの場合を考えると、図５（ａ）に示すように、目標回生トルクＴｓに対して実際の発生トルクＴｄが低くなる。そため、作動モードの変更がなければ、これらの差分（Ｔｓ−Ｔｄ）だけ発生トルクが目減りすることになるが、上記のように標準出力モードから高出力モードに作動モードが変更されることで、実際には目標回生トルクＴｓよりも大きいトルクＴｕが発生することとなる。そのため、目標回生トルクをより確実に発生させること、つまり、予定される回生電力をより確実に回収することが可能となる。

以上のような、上記実施形態のハイブリッド車１によれば、上記の通り、モータ１８がトランスミッション１６を介すことなく、デフ１７と車輪１０との間の位置で直接車軸１２に連結されているため、制動時の運動エネルギーがトランスミッション１６等でロスされることなく車軸１２からモータ１８に入力される。しかも、モータ１８として、モータ負荷が最大負荷の１０％以上であるときのモータ効率が最高となる回転数の１．５倍の回転数におけるモータ効率が９０％以上となるモータ特性を示すＳＲモータが備えられているので、高速走行中、高速回転する車軸１２の運動エネルギーを効果的に回生電力として回収することができる。特に、このハイブリッド車１では、上述した通り、モータ１８の回転数が基準回転数Ｓｔ以上になると、モータ１８の作動モードが標準出力モードから高出力モードに変更され、これにより発生トルクがエネルギー損失によって目減り（低下）することが抑制される。よって、モータ１８を一定の作動モードで回生制御する場合（モータ１８に供給される作動用電圧を常に一定値とする場合）に比べると、目標回生トルクをより確実に発生させること、つまり、予定される回生電力をより確実に回収することが可能となる。

また、このハイブリッド車１は、最低燃費率よりも１５％高い燃費率を示すエンジン出力が最高出力の１０％以下の運転域のみとなる燃費率特性を有するエンジン１４を備え、車両の要求出力がエンジン１４の最高出力Ｏ_ＭＡＸの１０％以下の運転域（エンジン１４の燃費率が最低燃費率Ｆ_ＭＩＮから１５％以上高い運転域）では、エンジン１４を停止させてモータ１８のみで走行し、要求出力が前記最高出力Ｏ_ＭＡＸの１０％を超える運転域（エンジン１４の燃費率が最低燃費率Ｆ_ＭＩＮから１５％未満の運転域）では、エンジン１４のみで走行する。つまり、このハイブリッド車１によれば、エンジン１４を、最低燃費率Ｆ_ＭＩＮから１５％未満の低い燃費率を示す運転域でのみ駆動する一方で、モータ１８については、車両の発進時およびその後の低速走向時などの低負荷時にのみ駆動する。従って、全運転域において低い燃費率を維持しながらも、比較的低出力の小型モータを適用することが可能であり、これにより車両重量の軽減ひいては燃費率の向上や車両コストの低廉化を図ることができるという利点もある。

また、上記ハイブリッド車１によれば、モータ１８がトランスミッション１６を介さずに直接車軸１２に連結されているため、コントローラ２４（モータ制御器２４ｃ）による制御負担を軽減することもできる。すなわち、モータがトランスミッションを介して車軸に連結されている従来のハイブリッド車では、トランスミッションの切り替えに追従してモータが適正トルク（駆動トルク／回生トルク）を発生するように複雑なトルク制御が必要となるが、このハイブリッド車１によれば、このような複雑なトルク制御が不要となる分、コントローラ２４（モータ制御器２４ｃ）による制御負担を軽減することができる。

さらに、エンジンルーム内のうち、エンジン後方の比較的余裕のある場所にモータ１８を配置することができるという利点もある。特に、このハイブリッド車１では、車軸１２がモータ１８の内側を貫通するように当該モータ１８が車軸１２に対してその同軸上に配置されることで、モータ１８と車軸１２の占有スペースが一部重複する。従って、狭いスペースにモータ１８を効率良く配置することができる。

ところで、上述したハイブリッド車１は、本発明に係るハイブリッド車の好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態のハイブリッド車１では、モータ１８の作動モードを変更するための指標となる上記基準回転数Ｓｔは、標準出力モードを基準として、理論上のトルクに対する発生トルクの割合が８５％となる回転数としているが、この基準回転数Ｓｔは、実施形態に限定されるものではなく、モータ１８の発生トルクが理論上のトルクを下回り始める回転数（図５（ａ）の回転数Ｓ１）以上の特定の回転数から適切な値を定めればよい。なお、発生トルクが等出力線（理論上のトルク）から外れ始める回転数にはある程度ばらつきがあり、出願人は、概ね上記実施形態の基準回転数Ｓｔによれば、発生トルクの目減りを効果的に抑制できることを確認している。

また、上記実施形態では、基準回転数Ｓｔを一つだけ設定してモータ１８の作動モードを変更しているが、基準回転数Ｓｔを複数設定し、モータ１８に供給される作動用電圧の値を複数回、段階的に上昇させることにより、３つ以上の作動モードでモータ１８を回生制御するようにしてもよい。この構成によれば、モータ１８の高回転数域においてより確実に目標回生トルクを発生させることが可能となる。また、同様の効果を得るために、例えば図５（ｃ）に示すように、基準回転数Ｓｔ以上の回転数域において、前記モータの回転数が高くなるほど電圧値が高くなるようにしてもよい。

また、上記ハイブリッド車１では、図１に示すように、モータ１８は、車軸１２のうち、デフ１７と右側の車輪１０との間の位置で車軸１２に連結されているが、例えば、デフ１７と右側の車輪１０との間の位置で車軸１２に連結されていてもよい。

また、図７（ａ）に示すように、車軸１２よりも車両後方の位置に、ロータ回転軸と車軸１２とが平行になる状態でモータ１８を配置した上で、当該モータ１８をＰＴＯ（Ｐｏｗｅｒ Ｔａｋｅ Ｏｆｆ）１９を介して車軸１２に連結するようにしてもよい。この場合、図７（ｂ）に示すように、ロータ回転軸と車軸１２とが直交する状態でモータ１８を配置してもよい。この場合さらに、同図中の二点鎖線に示すように、運転席と助手席の間の比較的余裕のあるスペースを利用してモータ１８を配置することも考えられる。

１ ハイブリッド車
１０ 車輪
１２ 車軸（車輪駆動軸）
１４ エンジン
１６ トランスミッション
１８ モータ
２０ インバータ
２２ バッテリ
２４ コントローラ
２４ａ メイン制御器
２４ｂ エンジン制御器
２４ｃ モータ制御器

Claims (8)

1. ハイブリッド車であって、
   エンジンと、
   回生可能な走行用のモータであって、負荷が最大負荷の１０％以上であるとき、モータ効率が最高となる回転数の１．５倍の回転数におけるモータ効率が９０％以上となるモータ特性を示すモータと、
   前記モータの作動用電圧を制御する制御手段と、を備え、
   該ハイブリッド車の発進時及び所定速度未満の低速域において、前記エンジンを停止させて前記モータのみで走行する第１走行モードと、前記所定速度以上の高速域において、前記モータの駆動を停止させて前記エンジンのみで走行する第２走行モードと、が選択的に切り替えられ、
   前記第１走行モードでの走行において、前記制御手段は、所定の回転数であって前記モータの発生トルクが当該回転数における理論上の最高トルクを下回り始める回転数以上の特定の回転数を基準回転数として、前記モータの回転数が前記基準回転数以上のときの前記作動用電圧を、当該基準回転数未満のときの作動用電圧よりも高くすることを特徴とするハイブリッド車。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車において、
   前記基準回転数は、前記理論上の最高トルクに対する前記発生トルクの割合が８５％となる回転数であることを特徴とするハイブリッド車。
3. 請求項１又は２に記載のハイブリッド車において、
   前記制御手段は、前記基準回転数以上の回転数域では、前記モータの回転数が高くなるほど前記作動用電圧を高くする、ことを特徴とするハイブリッド車。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のハイブリッド車において、
   前記エンジンの動力を車輪駆動軸に伝達するトランスミッションを含み、
   前記モータは、前記トランスミッションを介すことなく前記車輪駆動軸に連結されている、ことを特徴とするハイブリッド車。
5. 請求項３に記載のハイブリッド車において、
   前記モータは、スイッチトリラクタンスモータであることを特徴とするハイブリッド車。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載のハイブリッド車において、
   前記エンジンは、最低燃費率よりも１５〜２０％高い燃費率を示すエンジン出力が最高出力の１０％以下の運転域のみとなる燃費率特性を有する、ことを特徴とするハイブリッド車。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載のハイブリッド車において、
   前記モータは、中空構造を有し、その内側を車輪駆動軸が貫通する状態で当該車輪駆動軸に対して同軸上に配置されていることを特徴とするハイブリッド車。
8. 請求項１乃至６の何れか一項に記載のハイブリッド車において、
   前記モータは、ロータ回転軸が車輪駆動軸に対して直交する状態で当該車輪駆動軸に連結されていることを特徴とするハイブリッド車。

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