CN111016880A - 车辆驱动装置 - Google Patents

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CN111016880A
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CN
China
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motor
driving force
drive motor
transmission
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白田浩幸
佐内英树
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    • B60K6/52—Driving a plurality of drive axles, e.g. four-wheel drive
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    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K7/0007—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor being electric
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60W30/02—Control of vehicle driving stability
    • B60W30/025—Control of vehicle driving stability related to comfort of drivers or passengers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/19—Improvement of gear change, e.g. by synchronisation or smoothing gear shift
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
    • F16H3/089—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears all of the meshing gears being supported by a pair of parallel shafts, one being the input shaft and the other the output shaft, there being no countershaft involved
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/04—Smoothing ratio shift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/08—Multiple final output mechanisms being moved by a single common final actuating mechanism
    • F16H63/16—Multiple final output mechanisms being moved by a single common final actuating mechanism the final output mechanisms being successively actuated by progressive movement of the final actuating mechanism
    • F16H63/18—Multiple final output mechanisms being moved by a single common final actuating mechanism the final output mechanisms being successively actuated by progressive movement of the final actuating mechanism the final actuating mechanism comprising cams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K2007/0038—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor moving together with the wheel axle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K2007/0092—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor axle being coaxial to the wheel axle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H2003/0811—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts using unsynchronised clutches
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    • F16H2003/0818—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts comprising means for power-shifting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

提供一种车辆驱动装置，在使用有级变速器的车辆中，抑制失速感和空滑感，改善乘坐舒适性。车辆驱动装置(10)具有：内燃机(12)，驱动主驱动轮(2a)；有级变速器(15)，与该内燃机的输出轴连接；辅助马达(20)，对副驱动轮(2b)作用驱动力，或者不经由有级变速器而对主驱动轮作用驱动力；以及马达控制装置(24)，对该辅助马达输出的驱动力进行控制，有级变速器是在向低速侧变速时传递的驱动力中断、而向高速侧变速时实质上驱动力不中断的无缝换档式的变速器，在有级变速器进行向低速侧的变速时时，马达控制装置使辅助马达产生驱动力，填补变速时的驱动力的中断。

Description

车辆驱动装置
技术领域
本发明涉及车辆驱动装置，尤其涉及使用内燃机来驱动车辆的车辆驱动装置。
背景技术
在日本特开2003-287088号公报(专利文献1)中记载了自动变速器。该自动变速器以齿轮式的手动变速器为基础而自动执行变速操作，变速时的变速级的换档操作和选择操作由促动器自动执行。此外，在这样的自动变速器中，能够设定手动模式，该手动模式指的是，驾驶员选择所期望的齿轮级，由促动器执行向所选择的齿轮级的变速。
专利文献1：日本特开2003-287088号公报
但是，在以专利文献1所记载的齿轮式的手动变速器为基础而自动执行变速操作的自动变速器中，存在变速时无法避免传递的驱动力中断的问题。即，如果在车辆加速的状态下因变速而驱动力中断，则加速度暂时下降，给乘客带来“失速感”，车辆的乘坐舒适性变差。此外，如果在车辆减速而内燃机作为制动起作用的状态下进行变速，则加速度暂时上升，给乘客带来“空滑感”，车辆的乘坐舒适性变差。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种车辆驱动装置，在使用有级变速器的车辆中，在变速时不会给乘客带来“失速感”或“空滑感”，能够改善乘坐舒适性。
为了解决上述的课题，本发明是一种车辆驱动装置，使用内燃机来驱动车辆，其特征在于，具有：内燃机，产生用于驱动车辆的主驱动轮的驱动力；有级变速器，与内燃机的输出轴连接，对内燃机的输出轴的转速进行变换并输出；辅助马达，对副驱动轮作用驱动力，或者不经由有级变速器而对主驱动轮作用驱动力；以及马达控制装置，对辅助马达输出的驱动力进行控制，有级变速器是向低速侧变速时传递的驱动力中断、而向高速侧变速时实质上驱动力不中断的无缝换档式的变速器，在有级变速器进行向低速侧的变速时，马达控制装置使辅助马达产生驱动力，填补变速时的驱动力的中断。
在这样构成的本发明中，内燃机产生用于驱动车辆的主驱动轮的驱动力，并且有级变速器对内燃机的输出轴的转速进行变换并输出。该有级变速器是向低速侧变速时传递的驱动力中断、而向高速侧变速时实质上驱动力不中断的无缝换档式的变速器。另一方面，辅助马达对副驱动轮作用驱动力，或者不经由有级变速器对主驱动轮作用驱动力，马达控制装置对辅助马达的驱动力进行控制。此外，马达控制装置在有级变速器进行向低速侧的变速时，使辅助马达产生驱动力，填补变速时的驱动力的中断。
根据这样构成的本发明，马达控制装置使辅助马达产生驱动力，填补变速时的驱动力的中断，所以能够抑制给乘客带来的“失速感”，改善车辆的乘坐舒适性。在此，作为实质上不产生变速时的驱动力的中断的有级变速器，已知双离合变速器(DCT)。但是，该DCT是用两个离合器来切换2组扭矩传递系统的构造，结构复杂，并且重量变大。因此，如果作为变速器采用DCT，因其重量，车辆的运动性能(加速性能、转向性能等)下降，并且成本变高。
此外，可以考虑将变速时驱动力中断的一般的有级变速器和马达组合使用，从而利用马达的驱动力来填补变速时的驱动力的中断。但是，为了用马达来填补在一般的有级变速器中产生的驱动力的中断，需要能够瞬间产生很大扭矩的大输出马达，马达的重量变大，并且成本变高。
与此相对，专利第5707119号公报等所记载的无缝换档式的有级变速器具有比较轻量的构成，并且能够实质上排除变速时的驱动力的中断。在此，在同公报等记载的无缝换档式的有级变速器中，能够实质上排除向低速侧的变速或者向高速侧的变速时的驱动力的中断。但是，能够将低速侧及高速侧双方的变速时的驱动力的中断排除的无缝换档式的变速器，制作是非常困难的。
面对这样的课题，本发明人发现，在车辆的一般的行驶状态下，为了填补将有级变速器向高速侧切换(升档)时产生的驱动力的中断，需要大的扭矩，但是向低速侧的切换(降档)以比较小的驱动力就能够填补。在此，本发明人想到了将向高速侧变速时实质上驱动力不中断的无缝换档式的变速器和向低速侧变速时填补驱动力的中断的比较小型的辅助马达组合。其结果，能够避免车辆重量的大幅增加所导致的运动性能的下降和大幅的成本上升，同时通过抑制变速时的驱动力的中断，能够改善车辆的乘坐舒适性。
在本发明中，优选为，还具有设置于车辆的车体且产生对于主驱动轮的驱动力的主驱动马达，马达控制装置能够执行电动机行驶模式，该电动机行驶模式指的是使用主驱动马达及辅助马达产生的驱动力来使车辆行驶，在电动机行驶模式下，仅在规定车速以上使车辆加速的情况下，马达控制装置使辅助马达产生驱动力。
根据这样构成的本发明，具备产生对于主驱动轮的驱动力的主驱动马达，能够实现不使用内燃机的驱动力的电动机行驶模式。其结果，在限制基于内燃机的车辆行驶的区域，也能够使车辆行驶。此外，在规定车速以上使车辆加速的情况下，辅助马达产生驱动力，所以通过小型的主驱动马达就能够实现电动机行驶模式，车辆全体能够轻量化。
在本发明中，优选为，辅助马达是设置于主驱动轮或副驱动轮的轮内马达。
根据这样构成的本发明，辅助马达是轮内马达，所以产生的驱动力直接传递到车轮，所以在驱动力中断的定时能够向车辆瞬间地附加驱动力。因此，能够更有效地抑制因驱动力的中断而给乘客带来的失速感。
在本发明中，优选为，辅助马达设置为，其输出不被变速，而是直接驱动副驱动轮。
根据这样构成的本发明，辅助马达的输出不被变速，而是直接驱动副驱动轮，所以不需要设置用于对辅助马达的旋转输出进行变速的机构，车辆能够轻量化。
在本发明中，优选为，马达控制装置能够执行内燃机行驶模式，该内燃机行驶模式指的是，通过内燃机产生的驱动力来使车辆行驶，在内燃机行驶模式下，马达控制装置不使主驱动马达产生驱动力。
根据这样构成的本发明，在内燃机行驶模式下，不产生主驱动马达的驱动力，所以车辆通过内燃机产生的驱动力而被驱动，驾驶者能够充分享受利用内燃机行驶的车辆的驾驶乐趣。
在本发明中，优选为，还具有用于传递内燃机产生的驱动力的动力传递机构，内燃机配置于车辆的前部，通过动力传递机构将内燃机产生的驱动力传递到作为主驱动轮的后轮。
根据这样构成的本发明，配置于车辆的前部的内燃机所产生的驱动力传递到后轮，后轮被驱动，所以能够提高车辆的运动性能。
发明的效果：
根据本发明的车辆驱动装置，在使用有级变速器的车辆中，在变速时不会给乘客带来“失速感”或“空滑感”，能够改善乘坐舒适性。
附图说明
图1是搭载了本发明的第1实施方式的车辆驱动装置的车辆的布局图。
图2是表示本发明的第1实施方式的车辆驱动装置的电源构成的框图。
图3是示意性地表示在本发明的第1实施方式的车辆驱动装置中电容器中再生了电力的情况下的电压的变化的一例的图。
图4是表示在本发明的第1实施方式的车辆驱动装置中使用的各马达的输出和车速的关系的图。
图5是示意性地表示在本发明的第1实施方式的车辆驱动装置中使用的副驱动马达的构造的截面图。
图6是用于示意性地说明本发明的第1实施方式的车辆驱动装置所具备的变速器的工作原理的截面图。
图7是表示在本发明的第1实施方式的车辆驱动装置中由控制装置执行的电动机行驶模式及内燃机行驶模式的动作的一例的时序图。
图8是示意性地表示在本发明的第1实施方式的车辆驱动装置中使变速器升档的情况下的车辆的加速度的图表。
图9是示意性地表示在本发明的第1实施方式的车辆驱动装置中使变速器降档的情况下的车辆的加速度的图表。
图10是示意性地表示在本发明的第1实施方式的车辆驱动装置中使变速器降档的情况下的车辆的加速度的图表。
图11是搭载了本发明的第2实施方式的车辆驱动装置的车辆的布局图。
符号的说明：
1车辆；2a后轮(主驱动轮)；2b前轮(副驱动轮)；10车辆驱动装置；12发动机(内燃机)；14动力传递机构；14a传动轴；14b离合器；15变速器(有级变速器)；16主驱动马达(主驱动电动机)；16a逆变器；18电池(蓄电器)；20副驱动马达(辅助马达)；20a逆变器；22电容器；22a托架；22b电线；24控制装置(马达控制装置)；26a高压DC/DC转换器(变压器)；26b低压DC/DC转换器；28定子；28a定子基体；28b定子轴；28c定子线圈；30转子；30a转子主体；30b转子线圈；32电绝缘液室；32a电绝缘液；34轴承；36主轴；38中间轴；40低速侧齿轮；40a齿轮；40b齿轮；40c离合器齿；42高速侧齿轮；42a齿轮；42b齿轮；42c离合器齿；44咬合离合器；46咬合离合器；48换挡叉；48a凹部；50换档叉；50a凹部；52离合器凸轮环；52a凸轮槽；54离合器环；54a凸轮突部；54b离合器齿；56离合器凸轮环；56a凸轮槽；58离合器环；58a凸轮突部；58b离合器齿；100车辆；110车辆驱动装置；112发动机；115变速器(有级变速器)；116主驱动马达；116a逆变器；117a传动轴；117b耦合器；117c后差动齿轮；118电池；120副驱动马达(辅助马达)；120a逆变器；122电容器；122a电线；124控制装置(马达控制装置)；126a高压DC/DC转换器；126b低压DC/DC转换器
具体实施方式
接着，参照附图说明本发明的优选实施方式。
图1是搭载了本发明的第1实施方式的车辆驱动装置的车辆的布局图。
如图1所示，搭载了本发明的第1实施方式的车辆驱动装置的车辆1在比驾驶位更靠前方的车辆的前部搭载有作为内燃机的发动机12，是驱动作为主驱动轮的左右1对后轮2a的所谓FR(Front engine,Rear drive)车。此外，如后述那样，后轮2a还被作为主驱动电动机的主驱动马达驱动，作为副驱动轮的左右1对前轮2b被作为副驱动电动机的副驱动马达驱动。
搭载于车辆1的本发明的实施方式的车辆驱动装置10具有：对后轮2a进行驱动的发动机12、向后轮2a传递驱动力的动力传递机构14、对后轮2a进行驱动的主驱动马达16、作为蓄电器的电池18、对前轮2b进行驱动的辅助马达即副驱动马达20、电容器22、以及作为马达控制装置的控制装置24。
发动机12是用于产生对于作为车辆1的主驱动轮的后轮2a的驱动力的内燃机。在本实施方式中，作为发动机12采用直列4缸发动机，配置于车辆1的前部的发动机12经由动力传递机构14对后轮2进行驱动。
动力传递机构14将发动机12产生的驱动力传递到作为主驱动轮的后轮2a。动力传递机构14具备：与发动机12连接的传动轴14a、离合器14b、以及作为有级变速器的变速器15。传动轴14a从配置于车辆1的前部的发动机12在传动轴通道(未图示)中朝向车辆1的后方延伸。传动轴14a的后端经由离合器14b与变速器15连接。变速器15的输出轴与后轮2a的车轴(未图示)连接，对后轮2进行驱动。
另外，在本实施方式中，作为变速器15，采用在向低速侧变速时传递的驱动力中断、而向高速侧变速时驱动力实质上不中断的无缝换档式的变速器。此外，在本实施方式中，变速器15采用所谓的差速配置。由此，在发动机12的正后方的位置不存在外径较大的变速器的主体，所以能够减小地板通道(传动轴通道)的宽度，能够确保乘客的中央侧脚下空间而使乘客保持面向正对面的左右对称的下半身姿态。进而，容易确保该乘客的姿态，并且将主驱动马达16的外径和长度设为与输出相应的充分的大小。变速器15的详细情况留待后述。
主驱动马达16是用于产生对于主驱动轮的驱动力的电动机，在发动机12的后侧与发动机12邻接地配置。此外，与主驱动马达16邻接地配置有逆变器(INV)16a，通过该逆变器16a，来自电池18的电流被变换为交流并供给至主驱动马达16。进而，主驱动马达16与发动机12串联地连接，主驱动马达16产生的驱动力也经由动力传递机构14传递到后轮2a。或者，将主驱动马达16连接到动力传递机构14的途中，驱动力经由动力传递机构14的一部分传递到后轮2a。此外，在本实施方式中，作为主驱动马达16，采用以48V驱动的25kW的永磁电动机(永磁同步电动机)。
电池18是主要蓄积使主驱动马达16工作的电力的蓄电器。此外，在本实施方式中，电池18收容在传动轴通道(未图示)中。进而，在本实施方式中，作为电池18使用48V、3.5kWh的锂离子电池(LIB)。
另外，如上述那样，在本实施方式中采用差速配置，所以能够朝向由此产生的地板通道(传动轴通道)前方的空间扩大收容电池18的容积。由此，不必增大地板通道的宽度而牺牲乘客的中央侧空间，就能够确保、扩大电池18容量。
副驱动马达20在车辆1的簧下设置在前轮2b各轮，以产生对于作为副驱动轮的前轮2b的驱动力。在本实施方式中，前轮2b各轮被双横臂型的悬架支承，通过上臂、下臂、弹簧、以及减震器(以上未图示)悬吊起来。此外，副驱动马达20是轮内马达，分别收容在前轮2b各轮的车轮内。因此，副驱动马达20设置于车辆1的所谓“簧下”而分别驱动前轮2b。此外，如图1所示，来自电容器(CAP)22的电流分别被各逆变器20a变换为交流而被供给至各副驱动马达20。进而，在本实施方式中，在副驱动马达20不设置减速器，副驱动马达20的驱动力直接传递到前轮2b。此外，在本实施方式中，作为各副驱动马达20分别采用17kW的感应电动机。
电容器(CAP)22蓄积由副驱动马达20再生的电力。此外，电容器22配置在发动机12的正前方，并且向设置于车辆1的前轮2b各轮的副驱动马达20供给电力。进而，电容器22以比电池18高的电压蓄积电荷，并且配置在作为副驱动轮的左右的前轮2b之间的区域内。主要由电容器22蓄积的电力驱动的副驱动马达20以比主驱动马达16更高的电压被驱动。
控制装置24对发动机12、主驱动马达16及副驱动马达20进行控制，执行电动机行驶模式及内燃机行驶模式。此外，控制装置24对变速器15进行控制而变更齿轮级，并且对副驱动马达20进行控制而填补伴随着变速的驱动力的中断。具体地说，控制装置24能够由微处理器、存储器、接口电路、以及使它们工作的程序(以上未图示)等构成。控制装置24的控制的详细情况留待后述。
此外，如图1所示，在电容器22附近，分别配置有作为变压器的高压DC/DC转换器26a及低压DC/DC转换器26b。这些高压DC/DC转换器26及2个逆变器20a单元化，构成综合单元。
接着，参照图2～图4说明本发明的第1实施方式的车辆驱动装置10的电源构成及各马达对车辆1的驱动。
图2是表示本发明的第1实施方式的车辆驱动装置10的电源构成的框图。图3是示意性地表示在本实施方式的车辆驱动装置10中在电容器22中再生了电力的情况下的电压的变化的一例的图。图4是表示在本实施方式的车辆驱动装置10中使用的各马达的输出和车速的关系的图。
首先说明本发明的实施方式的车辆驱动装置10的电源构成。如图2所示，车辆驱动装置10所具备的电池18和电容器22串联地连接。主驱动马达16以电池18的基准输出电压、即约48V驱动，副驱动马达20以将电池18的输出电压和电容器22的端子间电压合计之后的电压驱动，以比48V高的最大120V的电压驱动。因此，副驱动马达20总是被经由电容器22供给的电力驱动。
此外，在主驱动马达16安装有逆变器16a，将电池18的输出变换为交流之后，驱动作为永磁电动机的主驱动马达16。同样，在各副驱动马达20分别安装有逆变器20a，将电池18及电容器22的输出变换为交流之后，驱动作为感应电动机的副驱动马达20。另外，副驱动马达20以比主驱动马达16高的电压被驱动，所以要求向副驱动马达20供电的电线(未图示)具有高绝缘性。但是，电容器22与各副驱动马达20接近地配置，所以能够将提高电线的绝缘性所导致的重量增加抑制在最小限度。
进而，在车辆1减速时等，主驱动马达16及各副驱动马达20作为发电机起作用，将车辆1的运动能量再生而生成电力。由主驱动马达16再生的电力蓄积在电池18中，由各副驱动马达20再生的电力主要蓄积在电容器22中。
此外，在电池18和电容器22之间连接着作为变压器的高压DC/DC转换器26a，该高压DC/DC转换器26a在电容器22中蓄积的电荷不足时(电容器22的端子间电压下降时)，将电池18的电压升压并向电容器22充电。另一方面，通过各副驱动马达20的能量再生，电容器22的端子间电压上升到规定电压以上的情况下，将电容器22中蓄积的电荷降压并施加到电池18，进行电池18的充电。即，由副驱动马达20再生的电力蓄积到电容器22中之后，蓄积的电荷的一部分经由高压DC/DC转换器26a被充电到电池18中。
进而，在电池18和车辆1的12V电装部件之间连接着低压DC/DC转换器26b。车辆驱动装置10的控制装置24和车辆1的电装部件大多以12V的电压工作，所以通过低压DC/DC转换器26b将电池18中蓄积的电荷降压到12V，并供给到这些设备。
接着，参照图3说明对于电容器22的充电及放电。
如图3所示，电容器22的电压是电池18的基础电压和电容器22自身的端子间电压的合计。在车辆1减速时等，通过各副驱动马达20进行电力的再生，再生的电力被充电到电容器22。进行向电容器22的充电后，端子间电压很快上升。通过充电而电容器22的电压上升为规定电压以上时，通过高压DC/DC转换器26a使电容器22的电压降压，进行向电池18的充电。如图3所示，从该电容器22向电池18的充电与向电容器22的充电相比，相对更平缓地进行，电容器22的电压比较平缓地下降到额定电压。
即，通过各副驱动马达20再生的电力暂时蓄积在电容器22中，然后平缓地充电到电池18中。另外，根据进行再生的期间不同，各副驱动马达20的电力再生和从电容器22向电池18的充电有时重叠地进行。
另一方面，通过主驱动马达16再生的电力直接充电到电池18中。
接着，参照图4说明本发明的实施方式的车辆驱动装置10中的车速和各马达的输出的关系。图4是表示在本实施方式的车辆驱动装置10中车辆1的速度和各速度下的各马达的输出的关系的图表。在图4中，用虚线表示主驱动马达16的输出，用单点划线表示1个副驱动马达20的输出，用双点划线表示2个副驱动马达20的输出的合计，用实线表示全部马达的输出的合计。
在本实施方式中，主驱动马达16采用永磁电动机，所以如图4中虚线所示，在马达转速较低的低车速域，主驱动马达16的输出较大，随着车速变快，能够输出的马达输出减少。即，在本实施方式中，主驱动马达16以约48V驱动，到1000rpm程度为止输出最大扭矩即约20ONm的扭矩，在约1000rpm以上，随着转速的增加而扭矩下降。此外，在本实施方式中，主驱动马达16在最低速域能够得到约20kW程度的连续输出，能够得到最大输出约25kW。
与此相对，副驱动马达20采用感应电动机，所以如图4中单点划线及双点划线所示，在较低的低车速域，副驱动马达20的输出非常小，随着车速变快，输出增大，在车速约130km/h附近得到最大输出，然后马达输出减少。在本实施方式中，副驱动马达20以约120V驱动，在车速约130km/h附近，得到每1台约17kW、2台合计约34kW的输出。即，在本实施方式中，副驱动马达20在约600～800rpm其扭矩曲线具有峰值，能够得到最大扭矩约20ONm。
图4的实线示出了这些主驱动马达16及2台副驱动马达20的输出的合计。从该图表可知，在本实施方式中，在车速约130km/h附近得到最大输出约53kW，能够满足该车速下的、以该最大输出而在WLTP实验中要求的行驶条件。另外，在图4的实线中，在低车速域也是2台副驱动马达20的输出值的合计，但是如后述那样，实际上在低车速域中各副驱动马达20不被驱动。即，在起步时及低车速域中，仅通过主驱动马达16来驱动车辆，仅在高车速域中需要大输出时(在高车速域中使车辆1加速时等)，2台副驱动马达20产生输出。像这样，仅在高速域使用能够在高转速区域产生大的输出的感应电动机(副驱动马达20)，从而能够避免车辆重量的增加，并且在必要时(规定速度以上的加速时等)得到足够的输出。
接着，参照图5说明本发明的实施方式的车辆驱动装置10所采用的副驱动马达20的构成。图5是示意性地表示副驱动马达20的构造的截面图。
如图5所示，副驱动马达20是由定子28和在该定子的周围旋转的转子30构成的外转子型的感应电动机。
定子28具有：大致圆板状的定子基体28a、从该定子基体28a的中心延伸的定子轴28b、以及安装于该定子轴28b的周围的定子线圈28c。此外，定子线圈28c收纳在电绝缘液室32中，浸泡在电绝缘液室32中充满的电绝缘液32a中，从而沸腾冷却。
转子30以将定子28的周围包围的方式形成为大致圆筒状，具有一端封闭的大致圆筒形的转子主体30a和配置在转子主体30a的内周壁面的转子线圈30b。转子线圈3Ob与定子线圈28c对置地配置，以通过定子线圈28c所生成的旋转磁场而产生感应电流。此外，转子30以在定子28的周围平滑地旋转的方式，被安装于定子轴28b的前端的轴承34支承。
定子基体28a被悬吊车辆1的前轮的上臂及下臂(未图示)支承。另一方面，转子主体30a直接固定到前轮2b的车轮(未图示)。在定子线圈28c中流动着被逆变器20a变换为交流的交流电流，生成旋转磁场。通过该旋转磁场，在转子线圈30b中流动感应电流，产生使转子主体30a旋转的驱动力。像这样，由各副驱动马达20生成的驱动力直接对各前轮2b的车轮(未图示)进行旋转驱动。
接着，参照图6说明变速器15的构成。
图6是用于示意性地说明本发明的第1实施方式的车辆驱动装置10所具备的有级变速器即变速器15的工作原理的截面图。另外，在本实施方式中，车辆驱动装置10所采用的变速器15是6挡有级变速器，但是在此为了简化，例示地说明从某个低速齿轮到其上一级的高速齿轮的机构及作用。此外，从低速侧向高速侧的变速在任一变速级之间都能够通过同样的构造来实现。
如图6所示，变速器15具有：与发动机12的输出轴连接的主轴36、作为变速器15的输出轴的中间轴38、低速侧齿轮40(例如1挡齿轮)、齿轮比小于低速侧齿轮40的高速侧齿轮42(例如2挡齿轮)。进而，变速器15具有：设置于主轴36的低速侧的咬合离合器44、高速侧的咬合离合器46、用于对咬合离合器44进行操作的换挡叉48、用于对咬合离合器46进行操作的换挡叉50。
主轴36是变速器15的输入轴，可旋转地支承于变速箱(未图示)，与发动机12的输出轴连接。另外，在本实施方式中，主轴36经由传动轴14a与发动机12的输出轴连接，但是发动机12的输出轴和主轴36也可以直接连结。
中间轴38是变速器15的输出轴，可旋转地支承于变速箱(未图示)。中间轴38的旋转被传递到配置于车辆1的后部的差动齿轮(未图示)，作为主驱动轮的后轮2a被驱动。
低速侧齿轮40由安装于主轴36的齿轮40a和安装于中间轴38的齿轮40b构成，这些齿轮40a和40b始终咬合。中间轴38的齿轮40b固定到中间轴38，总是与中间轴38一起旋转。与此相对，主轴36的齿轮40a以能够空转的方式安装于主轴36(但是，在轴方向上不滑动)。由此，齿轮40在通过咬合离合器44固定于主轴36的状态下，能够传递动力。
同样，高速侧齿轮42由安装于主轴36的齿轮42a和安装于中间轴38的齿轮42b构成，这些齿轮42a和42b始终咬合。中间轴38的齿轮42b固定到中间轴38，总是与中间轴38一起旋转。与此相对，主轴36的齿轮42a以能够空转的方式安装于主轴36，在通过咬合离合器46固定于主轴36的状态下，能够传递动力。
低速侧的咬合离合器44具有：固定于主轴36的离合器凸轮环52、以及安装于该离合器凸轮环52的外周的离合器环54。
离合器凸轮环52是圆筒状的部件，安装于主轴36的外周，与主轴36成为一体地旋转。此外，在离合器凸轮环52的外周面上，沿着大致轴方向延伸的V字状的凸轮槽52a在圆周方向上以等间隔设置有多个。
离合器环54是配置于离合器凸轮环52的外周的甜甜圈板状的圆板，以能够相对于离合器凸轮环52沿轴方向滑动的方式安装。此外，在离合器环的54的内周，向半径方向内方突出的多个圆形截面的凸轮突部54a在圆周方向上以等间隔设置。这些凸轮突部54分别插入到设置于离合器凸轮环52的外周的多个凸轮槽52a中。通过该构成，离合器环54在轴方向上滑动时，沿着设置于离合器凸轮环52的V字状的凸轮槽52a而在圆周方向上也移动，
另一方面，在离合器环54的一个面上，以向轴方向突出的方式设置有多个离合器齿54b。这些离合器齿54b在离合器环54的与齿轮40a对置的一侧的面以沿着放射方向延伸的方式等间隔地形成。另一方面，在齿轮40a的与离合器环54对置的一侧的面上，多个离合器齿40c也以沿着放射方向延伸的方式等间隔地形成。在离合器环54朝向齿轮40a而在轴方向上滑动时，这些齿轮40a的各离合器齿40c和离合器环54的各离合器齿54b分别卡合。像这样，在离合器齿40c和离合器齿54b相互卡合的状态下，齿轮40a相对于主轴36的旋转被阻止，能够进行低速侧齿轮40(齿轮40a及40b)的动力传递。另外，图6表示离合器环54朝向与齿轮40a接近的位置滑动而离合器齿40c和离合器齿54b卡合的状态。
进而，离合器环54的外周缘部塞入到设置于换挡叉48的前端的凹部48a中。因此，通过换挡叉48的移动，离合器环54在离合器凸轮环52上沿轴方向滑动，离合器环54和齿轮40a的卡合、解除。
接着，高速侧的咬合离合器46具备与低速侧的咬合离合器44同样的构成，具有固定于主轴36的离合器凸轮环56和安装于该离合器凸轮环56的外周的离合器环58。
离合器凸轮环56是圆筒状的部件，在其外周面上，沿着大致轴方向延伸的V字状的凸轮槽56a在圆周方向上等间隔地设置有多个。
离合器环58是配置于离合器凸轮环52的外周的甜甜圈板状的圆板，在其内周，向半径方向内方突出的多个圆形截面的凸轮突部58a在圆周方向上等间隔地设置。这些凸轮突部58a分别塞入到离合器凸轮环56的外周的凸轮槽56a中，离合器环58在沿着轴方向滑动时，还沿着V字状的凸轮槽56a而在圆周方向上移动。
另一方面，在离合器环58的一个面上，以向轴方向突出的方式设置有多个离合器齿58b。另一方面，在齿轮42a的与离合器环58对置的一侧的面上，多个离合器齿40c也以沿着放射方向延伸的方式等间隔地形成。这些齿轮42a的各离合器齿42c和离合器环58的各离合器齿58b分别卡合，在卡合的状态下，齿轮42a相对于主轴36的旋转被阻止，能够进行高速侧齿轮42(齿轮42a及42b)的动力传递。另外，图6示出了离合器环58向远离齿轮42a的位置滑动，离合器齿42c和离合器齿58b的卡合被解除的状态。
进而，离合器环58的外周缘部塞入到设置于换挡叉50的前端的凹部50a。因此，通过换挡叉50的移动，离合器环58在离合器凸轮环54上沿轴方向滑动，切换离合器环58和齿轮42a的卡合、解除。即，伴随着换档叉48、50的移动，分别切换离合器环54和齿轮42a的卡合、解除。由此，能够切换低速侧齿轮40(齿轮40a及4Ob)的动力传递和高速侧齿轮42(齿轮42a及42b)的动力传递。
此外，换挡叉48、50设置为，能够沿着设置于圆筒形的换档筒(未图示)的外周面的槽(未图示)在主轴36的轴线方向(图6的横方向)移动。由此，通过促动器(未图示)而换档筒(未图示)旋转时，换挡叉48及50按照形成于换档筒的槽(未图示)以规定的路径移动，切换各齿轮的卡合。
接下来说明变速器15中的齿轮的切换。
变速器15的变速是由控制装置24对促动器(未图示)进行控制，而使换档筒(未图示)旋转，使各换挡叉移动，从而自动进行的。此外，由控制装置24设定的齿轮级基于发动机12的转速或车辆1的速度等自动选择(自动模式)，或者基于驾驶者的操作选择(手动模式)。
如上述那样，图6表示进行低速侧齿轮40的动力传递而高速侧齿轮42的齿轮42a相对于主轴36空转的状态。从图6所示的通过低速侧齿轮40传递动力的状态到高速侧齿轮42的动力传递(升档)的情况下，沿着设置于换档筒(未图示)的槽使换挡叉48、50移动。即，将变速器15切换到高速侧的情况下，使换挡叉48远离齿轮40a，并且使换挡叉50接近齿轮42a。
首先，在通过低速侧齿轮40传递动力的状态下，离合器环54的离合器齿54b和齿轮40a的离合器齿40c卡合。在该状态下，主轴36、齿轮40a、离合器凸轮环52及离合器环54一体地以完全同一转速旋转。接着，为了将变速器15切换到高速侧，通过换挡叉50使高速侧的离合器环58接近齿轮42a。由此，离合器环58的离合器齿58b和齿轮42a的离合器齿42c接触，瞬间地还通过高速侧齿轮42传递动力，所以主轴36及中间轴38的旋转速度稍稍变化。
由于该旋转速度的变化，本来完全一致的离合器凸轮环52和离合器环54的旋转发生少许的旋转速度差。基于该旋转速度差，形成于离合器凸轮环52的V字状的凸轮槽52a的斜面按压离合器环54的凸轮突部54a。该凸轮槽52a的斜面按压凸轮突部54a的力的分力将离合器齿54b和40c的卡合解除，并且将离合器环54从齿轮40a拉开，离合器环54和齿轮40a的卡合被解除。另一方面，高速侧的离合器环58的离合器齿58b和齿轮42a的离合器齿42c卡合，通过高速侧齿轮42传递动力。
像这样，通过换挡叉48的移动进行的离合器环54和齿轮40的卡合的解除和通过换挡叉50的移动进行的离合器环58和齿轮42的卡合几乎同时进行。由此，从低速侧齿轮40向高速侧齿轮42的变速瞬间执行，在实质上没有驱动力的中断的状态下完成向高速侧的变速。
另外，在图6中，为了仅与各离合器环的单侧卡合而配置了齿轮，但是也可以在各离合器环的两面设置离合器齿，并且为了与各离合器环的两侧选择性地卡合而配置齿轮。由此，能够通过紧凑的构造来设置多个变速级。
接着，参照图7说明由控制装置24执行的电动机行驶模式及内燃机行驶模式的动作。图7是表示各模式下的动作的一例的时序图。
图7所示的时序图中，从上段起依次示出车辆1的速度、发动机12产生的扭矩、主驱动马达16产生的扭矩、副驱动马达20产生的扭矩、电容器22的电压、电容器22的电流、以及电池18的电流。另外，在表示主驱动马达16的扭矩及副驱动马达20的扭矩的图表中，正值表示各马达正在产生扭矩的状态，负值表示各马达正在将车辆1的运动能量再生的状态。此外，在表示电容器22的电流及电池18的电流的图表中，负值表示向各马达供给电力(放电)的状态，正值表示将各马达中再生的电力充电的状态。
首先，在图7的时刻t1，驾驶者通过电动机行驶模式使车辆1起步并加速。在该状态下，主驱动马达16产生扭矩，车速上升(图10的时刻t1～t2)。这时，从向主驱动马达16供给电力的电池18流出放电电流，另一方面，副驱动马达20不产生扭矩，所以来自电容器22的放电电流仍然为零，电容器22的电压也不变化。此外，在时刻t1～t2设定为电动机行驶模式，所以发动机12不被驱动(不向发动机12供给燃料，不产生扭矩)。
在图7所示的例子中，在时刻t1～t2的期间，使车辆1加速之后，到时刻t3为止车辆1恒速行驶。接着，在时刻t3，驾驶者操作车辆1的制动踏板(未图示)后，主驱动马达16的驱动停止(不产生扭矩)，并且通过副驱动马达20，车辆1的运动能量作为电力再生。通过运动能量的再生，车辆1减速，来自电池18的放电电流成为零，另一方面，通过副驱动马达20的电力再生，向电容器22流入充电电流，电容器22的电压上升。
在图7的时刻t4，车辆1停止后，向电容器22的充电电流成为零，电容器22的电压也成为一定。接着，在时刻t5车辆1再次起步，达到低速行驶(时刻t6)后，开始车辆1的减速(时刻t7)，这时通过副驱动马达20进行电力再生。像这样，在城市里等以较低速反复起步、停止的期间，设定为电动机行驶模式，车辆1单纯地作为电动汽车(EV)使用，发动机12不产生扭矩。
进而，在图7的时刻t8，车辆1起步后，车辆1加速。接着，在时刻t9，车辆1的速度超过规定的车速后，主驱动马达16驱动，并且副驱动马达20也驱动。像这样，在电动机行驶模式下，在规定值以上的车速进行规定值以上的加速时，为了得到所需的动力，向主驱动马达16及副驱动马达20供给电力，从而驱动车辆1。这时，对于主驱动马达16从电池18供给电力，对于副驱动马达20从电容器22供给电力。像这样，通过从电容器22供给电力，电容器22的电压下降。
在图7的时刻t10，车辆1转移到恒速行驶(油门踏板的操作低于规定量)后，副驱动马达20的驱动停止(不再产生扭矩)，仅通过主驱动马达16来驱动车辆1。像这样，即使是车辆1以规定车速以上行驶的状态下，在不进行规定量以上的加速的状态下，仅通过主驱动马达16来驱动车辆1。
此外，通过时刻t9～t10的期间的副驱动马达20的驱动，电容器22的电压下降到规定值以下，所以在时刻t10，控制装置24向高压DC/DC转换器26a发送信号，进行向电容器22的充电。即，高压DC/DC转换器26a将电池18中蓄积的电荷升压而对电容器22充电。由此，在图7的时刻t10～t11，用于驱动主驱动马达16的电流和用于对电容器22充电的电流从电池18放电。另外，通过副驱动马达20再生出大的电力而电容器22的电压上升为规定值以上的情况下，控制装置24向高压DC/DC转换器26a发送信号，将电容器22的电压降压而进行向电池18的充电。像这样，通过副驱动马达20再生的电力被副驱动马达20消耗，或者暂时蓄积在电容器22之后，经由高压DC/DC转换器26a充电到电池18。
在图7的时刻t11，车辆1减速(操作制动踏板)后，主驱动马达16及副驱动马达20的双方均将车辆1的运动能量作为电力再生。由主驱动马达16再生的电力蓄积到电池18，由副驱动马达20再生的电力蓄积到电容器22。像这样，在规定车速以上对制动踏板进行了操作的情况下，由主驱动马达16及副驱动马达20的双方进行电力的再生，电荷蓄积到电池18及电容器22中。
接着，在图7的时刻t12，由驾驶者操作开关(未图示)，车辆1从电动机行驶模式切换到内燃机行驶模式，并且油门踏板(未图示)被踩下。车辆1切换为内燃机行驶模式后，向发动机12的燃料供给开始，发动机12产生扭矩。即，在本实施方式中，发动机12的输出轴(未图示)与主驱动马达16的输出轴(未图示)直接连结，所以发动机12的输出轴总是与主驱动马达16的驱动一起旋转。但是，在电动机行驶模式下，不进行向发动机12的燃料供给，所以发动机12不产生扭矩，在内燃机行驶模式下，开始燃料供给，从而产生扭矩。
^此外，从电动机行驶模式切换到内燃机行驶模式之后，控制装置24通过主驱动马达16产生发动机起动用的扭矩(图7的时刻t12～tl3)。该发动机起动用的扭矩在向发动机12的燃料供给开始后、到发动机12实际产生扭矩为止的期间使车辆1行驶，并且是为了抑制发动机12产生扭矩的前后的扭矩变动而产生的。此外，在本实施方式中，在切换到内燃机行驶模式的时间点的发动机12的转速小于规定转速的情况下，不开始向发动机12的燃料供给，在通过发动机起动用的扭矩而发动机12成为规定转速以上的时间点开始燃料供给。在本实施方式中，当发动机12的转速上升到2000rpm以上时，开始燃料供给。
发动机12起动后，在内燃机行驶模式下，用于驱动车辆1的动力只是从发动机12输出，主驱动马达16及副驱动马达20不输出用于驱动车辆1的动力。因此，驾驶者能够享受通过内燃机驱动的车辆1的驾驶乐趣。
接着，在图7的时刻t14驾驶者操作制动踏板(未图示)时，向发动机12的燃料供给停止，抑制燃料的消耗。进而，通过主驱动马达16及副驱动马达20，车辆1的运动能量作为电能再生，分别向电池18及电容器22流动充电电流。
另外，在内燃机行驶模式下的车辆1的减速中，控制装置24在作为有级变速器的变速器15的切换时(变速时)，驱动副驱动马达20而执行扭矩调整。通过该扭矩调整而产生的扭矩瞬间地填补扭矩空白，并不相当于驱动车辆1的扭矩。扭矩调整的详细情况留待后述。
另一方面，在图7的时刻t15车辆1停止后，控制装置24供给必要最小限度的燃料，以维持发动机12的怠速。此外，控制装置24通过主驱动马达16产生辅助扭矩，以使发动机12能够以低转速维持怠速。
在本实施方式中，发动机12是无飞轮发动机，但是主驱动马达16产生的辅助扭矩作为模拟飞轮起作用，发动机12能够以低转速维持平滑的怠速。此外，通过采用无飞轮发动机，在内燃机行驶模式的行驶中，能够得到发动机12的高响应性，享受体验良好的驾驶。
此外，在内燃机行驶模式下，从车辆1停车的状态起步的情况下，控制装置24向主驱动马达16发送信号，使主驱动马达16的转速(发动机12的转速)上升到规定转速。发动机转速上升到规定转速之后，控制装置24向发动机12供给发动机驱动用的燃料，进行发动机12的驱动，从而进行内燃机行驶模式下的行驶。
接着，参照图8～10说明变速器15的切换时(变速时)的车辆1的加速度的变化。
图8是以横轴为时间[Sec]，以纵轴为加速度[m/Sec2]，示意性地示出将变速器15向高速侧切换(升档)的情况下的车辆1的加速度的图表。同样，图9及图10是以横轴为时间[Sec]，以纵轴为加速度[m/Sec2]，示意性地示出将变速器15向低速侧切换(降档)的情况下的车辆1的加速度的图表。
首先，图8表示在将车辆1的油门踏板(未图示)踩到全开的状态下，将变速器15从1挡切换到2挡的情况下的车辆1的加速度的变化。在此，在图8所示的例子中，变速前的车辆1的加速度为G1[m/Sec2]。首先，如图8的虚线所示，在通过促动器将有级变速器自动切换的所谓自动换挡(ASM)式的一般的变速器中，变速需要约300～800[mSec](在图8的例子中，约500[mSec])的时间。在此期间，车辆的加速度下降到约0G左右，给乘客带来“失速感”而感到不快。
与此相对，如图8的单点划线所示，在具备扭矩转换器的自动变速器中，从1挡向2挡的变速时的加速度缺失很少，乘客不会感到“失速感”。
进而，如图8的实线所示，在本实施方式中，作为变速器15采用向高速侧变速时实质上驱动力不中断的无缝换档式的变速器，所以抑制了变速时的加速度的下降。即，在本实施方式中，变速时的加速度的下降量相对于变速前的加速度G1抑制为α％以下。该变速时的α％程度的加速度的降低作为运动取向的车辆的性能来说是足够的，乘客几乎不会感到“失速感”。
另一方面，可以考虑使用马达来抑制图8的虚线所示的一般的自动换挡式的变速器的加速度的下降。这种情况下，为了将图8的虚线所示的加速度的下降抑制为实线所示的本实施方式的车辆驱动装置10的程度，需要瞬间地以ΔT1[Nm]程度的扭矩来辅助。该辅助所需的马达扭矩ΔT1很大，甚至到了用单独的马达来行驶的电动汽车中所需的扭矩的程度，为了辅助而需要大型的马达，导致重量大幅增加。
接着，图9表示在踩下了车辆1的油门踏板(未图示)的状态下将变速器15从3挡切换到2挡的情况下的车辆1的加速度的变化。即，在图9中，从规定的车速起，踩下车辆1的油门踏板(未图示)以使油门开度以规定速度增加的状态下，变速器15被切换到低速侧(降档)。
在此，在图9所示的例子中，变速前的车辆1的加速度是G2[m/Sec2]。首先，如图9的虚线所示，在自动换挡式的一般的变速器中，变速需要约300～1000[mSec](在图9的例子中是约600[mSec])的时间。在此期间，车辆的加速度下降到约OG程度，给乘客带来“失速感”而感到不快。
与此相对，如图9的单点划线所示，在具备扭矩转换器的自动变速器中，从3挡向2挡的变速时的加速度的下降非常少，乘客不会感到“失速感”。
在此，在本实施方式中，作为变速器15采用无缝换档式的变速器，但是在向低速侧变速(降档)时产生驱动力的中断。因此，在本实施方式中，在向低速侧变速时，控制装置24向各副驱动马达20发送信号而产生驱动力，填补驱动力的缺失。即，如图9的实线所示，在本实施方式中，在变速器15进行向低速侧的变速时，使副驱动马达20产生驱动力，填补变速时的驱动力的中断，防止加速度的下降。因此，作为运动取向的车辆，能够得到足够的性能，而且乘客不会感到“失速感”。
像这样，在本实施方式中，通过副驱动马达20的驱动力来填补图9的虚线所示的与一般的自动换挡式的变速器同等程度的加速度的下降。在此，为了将加速度的下降抑制为相对于变速前的加速度G2为α％以下的下降所需的扭矩为ΔT2[Nm]。该扭矩ΔT2远小于图8所例示的向高速侧变速时所要求的扭矩，利用比较小型的副驱动马达20就能够有效地填补加速度的下降。
此外，在本实施方式中，通过作为轮内马达的副驱动马达20，利用副驱动轮(前轮2b)来填补伴随着降档的主驱动轮(后轮2a)中的驱动力的中断。因此，不会受到从发动机12向主驱动轮传递动力的动力传递机构14的运动特性的影响，能够以高响应性来填补驱动力。此外，变速器15的向低速侧切换时的副驱动马达20的驱动力在极短时间内发生，实质上并不驱动车辆1。因此，副驱动马达20所产生的驱动能够通过力由副驱动马达20再生、并蓄积在电容22中的电荷来生成。
接着，图10表示在不踩下车辆1的油门踏板(未图示)而通过发动机制动减速的状态下，将变速器15从3挡切换到2挡的情况下的车辆1的减速度的变化。在图10所示的例子中，变速前的车辆1的加速度小于0，在该状态下，变速器15被变速到低速侧。首先，如图10的虚线所示，在自动换挡式的一般的变速器中，变速需要约300～1000[mSec](在图10的例子中约为600[mSec])的时间。在此期间，不作用发动机制动的减速度，所以车辆的加速度上升到约0G程度，给乘客带来“空滑感”而感到不快。
与此相对，如图10的单点划线所示，在具备扭矩转换器的自动变速器中，从3挡向2挡的变速时的加速度的上升非常少，乘客不会感到“空滑感”。
在此，在本实施方式中，作为变速器15采用无缝换档式的变速器，但是在向低速侧变速(降档)时，在规定时间内不再作用发动机制动。因此，在本实施方式中，在车辆1减速时向低速侧变速的情况下，控制装置24向各副驱动马达20发送信号而进行车辆1的运动能量的再生，产生制动力。即，如图10的实线所示，在本实施方式中，在减速中变速器15切换到低速侧的情况下，通过副驱动马达20将运动能量再生，填补变速时的制动力的中断，防止加速度的上升。因此，作为运动取向的车辆，能够得到足够的性能，并且乘客不会感到“空滑感”。
像这样，在本实施方式中，通过副驱动马达20的再生所带来的制动力，来抑制图10的虚线所示的一般的自动换挡式的变速器同等程度的加速度的上升。在此，为了得到与通常的发动机制动同等的制动力所需的制动扭矩是ΔT3[Nm]。该制动扭矩ΔT3通过比较小型的副驱动马达20的再生就足够获得，能够有效地抑制“空滑感”。
根据本发明的第1实施方式的车辆驱动装置10，控制装置24使作为辅助马达的副驱动马达20产生驱动力，填补变速时的驱动力的中断(图9)，所以能够抑制给乘客带来的“失速感”，能够改善车辆的乘坐舒适性。此外，根据本实施方式的车辆驱动装置10，将向高速侧变速时实质上驱动力不中断的无缝换档式的变速器15(图6)和向低速侧变速时填补驱动力的中断的比较小型的副驱动马达20组合。因此，能够避免车辆重量的大幅增加所导致的运动性能的下降和大幅的成本上升，同时通过抑制变速时的驱动力的中断，从而改善车辆1的乘坐舒适性。
此外，根据本实施方式的车辆驱动装置10，具备产生对于作为主驱动轮的后轮2a的驱动力的主驱动马达16，所以能够实现不使用发动机12的驱动力的电动机行驶模式(图7)。其结果，在限制基于发动机12的车辆1的行驶的区域，也能够使车辆1行驶。此外，在规定车速以上使车辆1加速的情况下，副驱动马达20产生驱动力(图7的时刻t9)，所以能够通过小型的主驱动马达16实现电动机行驶模式，车辆整体轻量化。
进而，根据本实施方式的车辆驱动装置10，副驱动马达20是轮内马达(图5)，所以产生的驱动力直接传递到车轮，所以在驱动力中断的定时，能够对车辆1瞬间附加驱动力。因此，能够更有效地抑制驱动力的中断所给乘客带来的失速感。
此外，根据本实施方式的车辆驱动装置10，副驱动马达20是轮内马达，马达的输出不被变速，直接驱动作为副驱动轮的前轮2b(图1)，所以不需要设置用于对副驱动马达20的旋转输出进行变速的机构，车辆1能够轻量化。
进而，根据本实施方式的车辆驱动装置10，在内燃机行驶模式下，不产生主驱动马达16的驱动力(图7)，所以车辆1被发动机12所产生的驱动力驱动，驾驶者能够充分享受利用发动机12行驶的车辆1的驾驶乐趣。
此外，根据本实施方式的车辆驱动装置10，配置于车辆1的前部的发动机12所产生的驱动力传递到后轮2a，后轮2a被驱动，所以能够提高车辆1的运动性能。
接着，参照图11说明本发明的第2实施方式的车辆驱动装置。
图11是搭载了本发明的第2实施方式的车辆驱动装置的车辆的布局图。
本实施方式的车辆驱动装置中，发动机产生的驱动力的传递构造、以及副驱动马达的配置与上述的第1实施方式不同。因此，仅说明本实施方式的车辆驱动装置的与第1实施方式不同的部分，对于同样的构成，附加同一符号并省略说明。
如图8所示，搭载了本发明的第2实施方式的车辆驱动装置110的车辆100，在比驾驶位更靠前方的车辆的前部搭载有作为内燃机的发动机112。此外，车辆100是通过发动机112的驱动力来驱动作为主驱动轮的左右1对后轮2a的所谓FR(Front Engine Rear Drive)车。此外，如后述那样，后轮2a还被主驱动马达116及副驱动马达120驱动
搭载于车辆100的本发明的第2实施方式的车辆驱动装置110具有：对后轮2进行驱动的发动机112、作为有级变速器的变速器115、对后轮2进行驱动的主驱动马达116、电池118、作为马达控制装置的控制装置124。进而，车辆驱动装置110具有对左右的后轮2a进行驱动的辅助马达即副驱动马达120、以及配置在其附近的电容器122。
发动机112是用于产生对于作为车辆100的主驱动轮的后轮2a的驱动力的内燃机。在本实施方式中，配置于车辆100的前部的发动机112的驱动力经由变速器115、传动轴117a、耦合器117b及后轮用的后差动齿轮117c传递到左右的后轮2a。
变速器115是对发动机112的输出轴的转速进行变换并输出的有级变速器，变速器115的输出经由传动轴117a、耦合器117b及后差动齿轮117c传递到左右的后轮2a。此外，在本实施方式中，作为变速器115采用向低速侧变速时传递的驱动力中断、而向高速侧变速时实质上驱动力不中断的无缝换档式的变速器。进而，传动轴117在车辆100的下部中央在沿着前后方向延伸的通道部之中通过，在其后端部连接着耦合器117b。耦合器117b将输入的驱动力传递到后差动齿轮117c。
主驱动马达116是用于产生对于主驱动轮的驱动力的电动机，设置于车辆100的车体上，在发动机112的后方与发动机112邻接地配置。此外，在车辆100的通道部中配置有逆变器116a，通过该逆变器116a，电池118的直流电压被变换为交流电压而供给至主驱动马达116。进而，如图11所示，主驱动马达116与发动机112串联地连接，主驱动马达116所产生的驱动力也经由变速器115传递到后轮2a。在本实施方式中，作为主驱动马达116，采用以48V驱动的25kW的永磁电动机(永磁同步电动机)。
电池118是蓄积主要使主驱动马达116工作的电能的蓄电器，配置在通道部中的逆变器116a的后侧。进而，在本实施方式中，作为电池118，使用48V、3.5kWh的锂离子电池(LIB)。
接着，副驱动马达120产生对于作为主驱动轮的后轮2a的驱动力，与耦合器117b及后轮用的差动齿轮117c一体化。此外，副驱动马达120是设置于车辆100的车体侧的车载马达，不经由变速器115，而是经由差动齿轮117c向左右的后轮2a传递驱动力。此外，如图11所示，来自电容器(CAP)122的电流被副驱动马达用的逆变器120a变换为交流，并供给至副驱动马达120。
电容器122蓄积由副驱动马达120再生的电力。如图11所示，电容器122及逆变器120a在配置于车辆100的宽度方向中央的耦合器117b、后差动齿轮117c及副驱动马达120的附近邻接地配置。此外，电容器122与电池118串联地连接，来自电容器122的电力经由逆变器120a、电线122a被供给至副驱动马达120。
由此，副驱动马达120以比电池118的端子间电压更高的电压被驱动。进而，电容器122以比电池118高的电压蓄积电荷。另外，在电池118和电容器122之间连接着作为变压器的高压DC/DC转换器126a。通过该高压DC/DC转换器126a，能够在电池118和电容器122之间双方向地进行充电。此外，在电池118和车辆100的12V电装部件(未图示)之间连接着低压DC/DC转换器126b，能够将电池118中蓄积的电荷降压为12V并供给至电装部件等。
另一方面，如图11所示，控制装置124对发动机112、主驱动马达116及副驱动马达120进行控制，执行电动机行驶模式及内燃机行驶模式。进而，控制装置124在变速器115进行向低速侧的变速时，使副驱动马达120产生驱动力，填补变速时的驱动力的中断。具体地说，控制装置124能够由微处理器、存储区、接口电路、以及使它们工作的程序(以上未图示)等构成。
本发明的第2实施方式的车辆驱动装置110像这样构成，所以作为辅助马达的副驱动马达120所产生的驱动力不经由变速器115而作用到作为主驱动轮的后轮2a。即，副驱动马达120在发动机112的动力传递系中配置在比变速器115靠下流侧，所以能够不经由变速器115地对后轮2a进行驱动。因此，与本发明的第1实施方式的车辆驱动装置10同样，在向低速侧变速时，通过使副驱动马达120产生驱动力，能够填补变速器115的驱动力的中断。
根据本发明的第2实施方式的车辆驱动装置110，通过作为辅助马达的副驱动马达120的驱动力，驱动作为主驱动轮的后轮2来填补变速时的驱动力的中断。即，在本实施方式的车辆驱动装置110中，作为辅助马达的副驱动马达120的驱动力与发动机112的驱动力一起作用到主驱动轮。但是，副驱动马达120的驱动力经由变速器115施加到变速器115的下流侧，所以能够填补变速器115的驱动力的中断。
以上说明了本发明的优选实施方式，但是能够对上述的实施方式进行各种变更。特别是，在上述的实施方式中，将本发明的车辆驱动装置应用到FR车，但是也可以将本发明应用到在车辆的前方部分配置发动机而以前轮作为主驱动轮的所谓FF车、在车辆的后方部分配置发动机而将后轮作为主驱动轮的所谓RR车等各种类型的车辆。此外，在上述的实施方式中，具备对主驱动轮进行驱动的主驱动马达，但是也可以将本发明应用到不具备主驱动马达的车辆驱动装置。
此外，在上述的第1实施方式中，作为辅助马达(副驱动马达20)采用轮内马达而对副驱动轮进行驱动，但是也能够通过车载马达来驱动副驱动轮而填补驱动力的中断。进而，在上述的第2实施方式中，作为辅助马达(副驱动马达120)采用车载马达而驱动主驱动轮，但是也可以通过轮内马达来驱动主驱动轮而填补驱动力的中断。

Claims (8)

1.一种车辆驱动装置，使用内燃机来驱动车辆，其特征在于，具有：
内燃机，产生用于驱动所述车辆的主驱动轮的驱动力；
有级变速器，与所述内燃机的输出轴连接，对所述内燃机的输出轴的转速进行变换并输出；
辅助马达，对副驱动轮作用驱动力，或者不经由所述有级变速器而对所述主驱动轮作用驱动力；以及
马达控制装置，对所述辅助马达输出的驱动力进行控制，
所述有级变速器是向低速侧变速时传递的驱动力中断、而向高速侧变速时实质上驱动力不中断的无缝换档式的变速器，
在所述有级变速器进行向低速侧的变速时，所述马达控制装置使所述辅助马达产生驱动力，填补变速时的驱动力的中断。
2.如权利要求1所述的车辆驱动装置，
还具有设置于所述车辆的车体且产生对于所述主驱动轮的驱动力的主驱动马达，
所述马达控制装置能够执行电动机行驶模式，该电动机行驶模式指的是使用所述主驱动马达及所述辅助马达产生的驱动力来使所述车辆行驶，
在所述电动机行驶模式下，仅在规定车速以上使所述车辆加速的情况下，所述马达控制装置使所述辅助马达产生驱动力。
3.如权利要求1所述的车辆驱动装置，
所述辅助马达是设置于所述主驱动轮或所述副驱动轮的轮内马达。
4.如权利要求2所述的车辆驱动装置，
所述辅助马达是设置于所述主驱动轮或所述副驱动轮的轮内马达。
5.如权利要求1～4中任一项所述的车辆驱动装置，
所述辅助马达设置为，其输出不被变速，而是直接驱动所述副驱动轮。
6.如权利要求2～4中任一项所述的车辆驱动装置，
所述马达控制装置能够执行内燃机行驶模式，该内燃机行驶模式指的是，通过所述内燃机产生的驱动力来使所述车辆行驶，
在所述内燃机行驶模式下，所述马达控制装置不使所述主驱动马达产生驱动力。
7.如权利要求1～4中任一项所述的车辆驱动装置，
还具有用于传递所述内燃机产生的驱动力的动力传递机构，
所述内燃机配置于所述车辆的前部，通过所述动力传递机构将所述内燃机产生的驱动力传递到作为主驱动轮的后轮。
8.如权利要求5所述的车辆驱动装置，
还具有用于传递所述内燃机产生的驱动力的动力传递机构，
所述内燃机配置于所述车辆的前部，通过所述动力传递机构将所述内燃机产生的驱动力传递到作为主驱动轮的后轮。
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