JP2009268270A - 車両の走行支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の駆動源として設けられた電動機が有する２重回転子の周方向の相対変位角を変更する機能が正常に動作しないとき、傾斜域に基づく情報をドライバに提供する車両の走行支援装置を提供すること。
【解決手段】回転軸の周囲に同心円状に設けられた２つの回転子と、２つの回転子の周方向の相対変位角を変更する位相変更機構とを有する電動機からの動力によって走行する車両の走行支援装置は、位相変更機構の駆動を制御する駆動制御部と、駆動制御部の状態を判定する状態判定部と、車両の現在位置を検出する位置検出部と、勾配率が所定値以上の傾斜域を示す傾斜域情報を記憶する記憶部と、２つの回転子による合成磁束が所定未満となる相対変位角の状態で、駆動制御部が非正常状態と判定されたとき、傾斜域内又は傾斜周辺域内に車両が位置するかを判断する判断部と、傾斜域内又は傾斜周辺域内に車両が位置すると判断されたとき、警告を出力する警告出力部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の駆動源として設けられた電動機が有する２重回転子の周方向の相対変位角を変更する機能が正常に動作しないとき、傾斜域に基づく情報をドライバに提供する車両の走行支援装置に関する。

特許文献１に記載の電動機は、回転軸の周囲に周方向に沿って配置された内周側永久磁石を有する内周側回転子と、内周側回転子と同軸上に配置され、内周側回転子の外側に周方向に沿って配置された外周側永久磁石を有する外周側回転子と、内周側回転子と外周側回転子の周方向の相対変位角を変更可能な回動機構とを備える。なお、回動機構は、非圧縮性流体である作動油（作動液）の油圧（流体圧）によって、内周側回転子と外周側回転子との間の相対的な位相を変更する。回動機構への油圧の制御は電動機制御部が行っている。

回動機構は、電動機制御部による油圧制御に応じて、電動機が界磁強め状態又は界磁弱め状態となるよう内周側回転子と外周側回転子の相対変位角を変更する。界磁強め状態では、内周側回転子及び外周側回転子の対向する各永久磁石の磁化方向は同じである。一方、界磁弱め状態では、内周側回転子及び外周側回転子の対向する各永久磁石の磁化方向は逆である。電動機は、界磁強め状態で最大トルクを出力可能であり、界磁弱め状態に近づくに連れて出力トルクが小さくなる。

特開２００７−２４４０４２号公報 特開２００２−２０４５４１号公報 特開２００７−２３６０４９号公報

上記説明した電動機が備える回動機構への油圧を制御するオイルポンプや油圧バルブ等といった電動機制御部にフェール（故障や異常、重度の性能劣化等）が発生しても、電動機は駆動する。したがって、当該電動機がシリーズ方式のハイブリッド車両や電動車両の駆動源として用いられる場合、電動機制御装置にフェールが発生しても車両は走行できる。しかし、電動機が界磁弱め状態のときに電動機制御装置にフェールが発生すると、電動機の出力可能なトルクが小さいために、勾配の大きな坂道を車両が登れない可能性がある。その結果、車両が立往生したり、車両が目的地に到達できないといった状況が生じ得る。

本発明の目的は、車両の駆動源として設けられた電動機が有する２重回転子の周方向の相対変位角を変更する機能が正常に動作しないとき、傾斜域に基づく情報をドライバに提供する車両の走行支援装置を提供することである。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の車両の走行支援装置は、回転軸（例えば、実施の形態での回転軸１２）の周囲に同心円状に設けられた第１回転子及び第２回転子（例えば、実施の形態での外周側回転子２１及び内周側回転子２２）と、前記第１回転子及び前記第２回転子の周方向の相対変位角（例えば、実施の形態でのロータ位相差）を変更する位相変更機構（例えば、実施の形態での回動機構３０，３０′）と、を有する永久磁石界磁型の電動機（例えば、実施の形態での電動機１０）からの動力によって走行する車両の走行支援装置であって、前記位相変更機構の駆動を制御する位相変更駆動制御部（例えば、実施の形態での電動機制御部１０５）と、前記位相変更駆動制御部の状態を判定する状態判定部（例えば、実施の形態でのマネジメントＥＣＵ１１５）と、前記車両の現在位置を検出する位置検出部（例えば、実施の形態でのＧＰＳ１２１）と、勾配率が所定値以上の傾斜域を示す傾斜域情報を記憶する記憶部（例えば、実施の形態でのメモリ１２３）と、前記第１回転子及び前記第２回転子による合成磁束が所定未満となる前記相対変位角の状態で、前記状態判定部によって前記位相変更駆動制御部が非正常状態と判定されたとき、前記位置検出部によって検出された前記車両の現在位置が、前記記憶部に格納された傾斜域情報が示す傾斜域内又は当該傾斜域の周辺の傾斜周辺域内であるかを判断する判断部（例えば、実施の形態でのマネジメントＥＣＵ１１５）と、前記車両の現在位置が前記傾斜域内又は前記傾斜周辺域内であると前記判断部によって判断されたとき、警告を出力する警告出力部（例えば、実施の形態でのディスプレイ１２５）と、を備えたことを特徴としている。

さらに、請求項２に記載の発明の車両の走行支援装置では、前記判断部は、前記傾斜域の端から前記車両の現在位置までの離間距離が所定値以上かを判断し、前記警告出力部は、前記離間距離が前記所定値未満になると前記警告を出力することを特徴としている。

さらに、請求項３に記載の発明の車両の走行支援装置では、前記傾斜周辺域は、前記傾斜域の端から外側に所定距離だけ離れた地点までの領域であることを特徴としている。

さらに、請求項４に記載の発明の車両の走行支援装置では、前記位置検出部によって検出された前記車両の現在位置情報、及び前記現在位置より所定時間前に前記車両が位置していた位置情報に基づいて、前記車両の進行方向を予測する進行方向予測部（例えば、実施の形態でのマネジメントＥＣＵ１１５）を備え、前記判断部は、前記車両の現在位置が、前記進行方向予測部によって予測された進行方向に進むと上り勾配である傾斜域内又は当該傾斜域の周辺の傾斜周辺域内であるかを判断することを特徴としている。

さらに、請求項５に記載の発明の車両の走行支援装置では、回転軸（例えば、実施の形態での回転軸１２）の周囲に同心円状に設けられた第１回転子及び第２回転子（例えば、実施の形態での外周側回転子２１及び内周側回転子２２）と、前記第１回転子及び前記第２回転子の周方向の相対変位角（例えば、実施の形態でのロータ位相差）を変更する位相変更機構（例えば、実施の形態での回動機構３０，３０′）と、を有する永久磁石界磁型の電動機（例えば、実施の形態での電動機１０）からの動力によって走行する車両の走行支援装置であって、前記位相変更機構の駆動を制御する位相変更駆動制御部（例えば、実施の形態での電動機制御部１０５）と、前記位相変更駆動制御部の状態を判定する状態判定部（例えば、実施の形態でのマネジメントＥＣＵ３１５）と、前記車両の現在位置を検出する位置検出部（例えば、実施の形態でのＧＰＳ１２１）と、道路又は走行領域の勾配情報を含む地図データを記憶する記憶部（例えば、実施の形態でのナビゲーションシステム３２３）と、前記第１回転子及び前記第２回転子による合成磁束が所定未満となる前記相対変位角の状態で、前記状態判定部によって前記位相変更駆動制御部が非正常状態と判定されたとき、前記位置検出部によって検出された前記車両の現在位置から目的地までに勾配率が所定値以上の傾斜域を含まないルートを、前記地図データから検索するルート検索部（例えば、実施の形態でのナビゲーションシステム３２３）と、前記ルート検索部によって検索されたルートを案内するルート案内部（例えば、実施の形態でのナビゲーションシステム３２３）と、を備えたことを特徴としている。

さらに、請求項６に記載の発明の車両の走行支援装置では、前記ルート検索部は、前記第１回転子及び前記第２回転子による合成磁束が所定未満となる前記相対変位角の状態で、前記状態判定部によって前記位相変更駆動制御部が非正常状態と判定されたときに前記目的地が設定されていない場合、前記目的地の設定を要求することを特徴としている。

請求項１〜４に記載の発明の車両の走行支援装置によれば、電動機の位相変更機構が非正常状態のときの電動機の第１回転子及び第２回転子による合成磁束が所定以上となる相対変位角であれば、車両が傾斜域内又は当該傾斜域の周辺の傾斜周辺域内に位置するときに警告を出力する。車両が傾斜周辺域内に位置するときに警告が出力されたとき、ドライバはこの警告に従って傾斜域の走行を回避すれば、車両が坂道を走行できずに立往生して目的地に到達できないといった状況を回避できる。また、車両が傾斜域内に位置するときに警告が出力されたときは、Ｕターンして引き返せば上記状況を回避できる。

請求項４に記載の発明の車両の走行支援装置によれば、進行方向予測部によって予測された進行方向に基づき、車両にとって傾斜域が上り勾配か下り勾配かを選別できるため、車両の進行方向に進むと下り勾配の傾斜域又は傾斜周辺域に対しては警告が出力されない。

請求項５及び６に記載の発明の車両の走行支援装置によれば、電動機の位相変更機構が非正常状態のときの電動機の第１回転子及び第２回転子による合成磁束が所定以上となる相対変位角であれば、現在位置から目的地までに傾斜域を含まないルートを案内する。ドライバはこの案内に従って運転すれば、車両が坂道を走行できずに立往生して目的地に到達できないといった状況を回避できる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。シリーズ方式のＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）は電動機及び内燃機関を備え、蓄電器を電源として駆動する電動機の動力を利用して走行する。内燃機関は発電のためだけに用いられ、内燃機関の動力によって発電された電力は蓄電器に充電されるか、電動機に供給される。

（第１の実施形態）
図１は、シリーズ方式のＨＥＶの第１の実施形態の内部構成を示すブロック図である。図１に示すシリーズ方式のＨＥＶ（以下、単に「車両」という。）は、蓄電器(BATT)１０１と、第１インバータ(第１INV)１０３と、電動機(TR Mot)１０と、電動機制御部１０５と、内燃機関(ENG)１０７と、発電機(GEN)１０９と、第２インバータ(第２INV)１１１と、バッテリＥＣＵ(BATT ECU)１１３と、ＧＰＳ１２１と、メモリ１２３と、ディスプレイ１２５と、マネジメントＥＣＵ(MG ECU)１１５と、エンジンＥＣＵ(ENG ECU)１１７とを備える。

蓄電器１０１は、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば１００〜２００Ｖの高電圧を供給する。第１インバータ１０３は、蓄電器１０１からの直流電圧を交流電圧に変換して、３相電流を電動機１０に供給する。なお、第１インバータ１０３内には、蓄電器１０１から電動機１０への電流供給を制御するＦＥＴ（電界効果トランジスタ）が設けられている。このＦＥＴのゲートは、マネジメントＥＣＵ１１５からのゲート信号によって制御される。

電動機１０は、車両が走行するための動力（トルク）を発生する。電動機１０で発生するトルクは、第１インバータ１０３を介して供給された３相電流の値によって変化する。電動機１０で発生したトルクは、トランスミッション１３１を介して車輪の駆動軸１３３に伝達される。なお、電動機１０は車両の減速時に発電機として動作し、電動機１０が発電した電力は回生エネルギとして蓄電器１０１に回収される。電動機１０の詳細については後述する。

電動機制御部１０５は、マネジメントＥＣＵ１１５からの指示に応じて、電動機１０の動作及び状態を制御する。また、電動機制御部１０５は、電動機１０の状態を検知して、当該状態を示す情報をマネジメントＥＣＵ１１５に送る。

内燃機関１０７は、発電のためだけに用いられ、内燃機関１０７の動力によって発電された電力は蓄電器１０１に充電されるか、電動機１０に供給される。発電機１０９は、内燃機関１０７の駆動によって電力を発生する。第２インバータ１１１は、発電機１０９で発生した交流電圧を直流電圧に変換する。第２インバータ１１１によって変換された電力は蓄電器１０１に充電されるか、第１インバータ１０３を介して電動機１０に供給される。なお、電動機１０には、通常、蓄電器１０１からの電力が供給されるが、ドライバがアクセルを全開したときなど、蓄電器１０１が出力可能な電力以上の電力が必要な場合には、蓄電器１０１からの電力に加えて、内燃機関１０７の動力によって発電された電力も供給される。

バッテリＥＣＵ１１３は、蓄電器１０１の状態を検知して、当該状態を示す情報をマネジメントＥＣＵ１１５に送る。マネジメントＥＣＵ１１５には、バッテリＥＣＵ１１３から送られた蓄電器１０１の状態に関する情報の他、電動機制御部１０５から送られた電動機１０の状態に関する情報が入力される。

ＧＰＳ１２１は、図示しないアンテナによってＧＰＳ衛星から受信した信号に基づいて、車両の現在位置を検出する。なお、車両の現在位置情報は、緯度及び経度によって示される。ＧＰＳ１２１によって判別された現在位置情報は、マネジメントＥＣＵ１１５に送られる。メモリ１２３は、勾配率が所定値以上の道路や走行領域（以下「傾斜域」という。）を示す傾斜域情報を記憶する。なお、メモリ１２３は、道路や走行領域の勾配情報を含む地図データを記憶しても良い。また、図示しない携帯電話等の通信手段が、サーバから地図データをダウンロードしてメモリ１２３に格納しても良い。

マネジメントＥＣＵ１１５は、電動機１０及び電動機制御部１０５の状態に応じて、ＧＰＳ１２１によって判別された現在位置情報及びメモリ１２３に格納された情報を用いて所定の処理を行い、その処理結果をディスプレイ１２５に表示する。また、マネジメントＥＣＵ１１５は、蓄電器１０１の状態や車速情報、ドライバ操作情報等に基づいて決定した指令又は信号をエンジンＥＣＵ１１７及び第１インバータ１０３に出力する。マネジメントＥＣＵ１１５の詳細については後述する。エンジンＥＣＵ１１７は、マネジメントＥＣＵ１１５からの指令に応じて、内燃機関１０７の始動及び停止や回転数を制御する。

次に、図１に示した車両が備える電動機１０について詳細に説明する。電動機１０は、図２〜図５に示すように、円環状の固定子１１の内周側に回転子ユニット２０が配置されるインナロータ型のブラシレスＤＣモータである。固定子１１は複数相の固定子巻線１１ａを有し、回転子ユニット２０は軸芯部に回転軸１２を有している。

回転子ユニット２０は、円環状の外周側回転子２１と、この外周側回転子２１の内側に同軸上に配置される円環状の内周側回転子２２と、を備え、外周側回転子２１と内周側回転子２２が設定角度の範囲で相対回動可能とされている。例えば、外周側回転子２１と内周側回転子２２の相対回転角度は、少なくとも電気角で１８０度の範囲で進角側又は遅角側に変更される。なお、以下の説明では、外周側回転子２１と内周側回転子２２の周方向の相対変位角を「ロータ位相差」という。

外周側回転子２１と内周側回転子２２は、回転子本体である円環状のヨーク２３，２４が、例えば、複数の電磁鋼板を回転軸１２に沿う方向に積層してなる積層鋼板によって形成される。各ヨーク２３，２４には、軸方向に貫通するように形成される複数の磁石装着スロット２３ａ，２４ａが周方向に所定間隔（本実施形態では２２．５°）で配置される。

各磁石装着スロット２３ａ，２４ａには、厚み方向に磁化された平板状の外周側永久磁石２５Ａと内周側永久磁石２５Ｂがそれぞれ装着される。そして、本実施形態では、図６に示すように、外周側永久磁石２５Ａは、着磁方向（厚み方向）が周方向に向くように配置され、内周側永久磁石２５Ｂは、着磁方向（厚み方向）が径方向に向くように配置される。従って、隣接する外周側永久磁石２５Ａ，２５Ａと内周側永久磁石２５Ｂとが略コの字状に配置される。

また、外周側永久磁石２５Ａと内周側永久磁石２５Ｂは同数（本実施形態では８極対）設けられており、図６に示すように、外周側回転子２１上において周方向に隣接する外周側永久磁石２５Ａの磁極の向きは逆に設定され、内周側回転子２２上において周方向に隣接する内周側永久磁石２５Ｂの磁極の向きも逆に設定される。

そして、図６に示すように、隣接する外周側永久磁石２５Ａの対向Ｎ極（またはＳ極）間に、内周側永久磁石２５Ｂの同極つまりＮ極（またはＳ極）が対峙するように、外周側回転子２１と内周側回転子２２のロータ位相差を調整したときに、回転子ユニット２０全体の界磁（合成磁束）が最も強められる「強め位相」の状態（界磁強め状態）となる。なお、この状態のロータ位相差を電気角で０度とする。また、図７に示すように、隣接する外周側永久磁石２５Ａの対向Ｎ極（またはＳ極）間に、内周側永久磁石２５Ｂの異極つまりＳ極（またはＮ極）が対峙するように、外周側回転子２１と内周側回転子２２のロータ位相差を調整したときに、回転子ユニット２０全体の界磁（合成磁束）が最も弱められる「弱め位相」の状態（界磁弱め状態）となる。なお、この状態のロータ位相差を電気角で１８０度とする。

また、回転子ユニット２０は、外周側回転子２１と内周側回転子２２を相対回動させるための回動機構３０を備える。この回動機構３０は、外周側回転子２１と内周側回転子２２の相対変位角を任意に変更するための位相変更機構１３を構成するものであり、非圧縮性の作動流体である作動油（作動液）の油圧（流体圧）によって駆動される。位相変更機構１３は、回動機構３０と、回動機構３０に対する作動油の給排を制御する上記説明した電動機制御部１０５と、を主要な要素として構成される。

回動機構３０は、図２〜図４に示すように、回転軸１２の外周に一体回転可能にスプライン嵌合されるベーンロータ３１と、ベーンロータ３１の外周側に相対回動可能に配置される環状ハウジング３２と、を備える。

ベーンロータ３１は、図２に示すように、環状ハウジング３２及び内周側回転子２２の軸方向両端面を跨ぐ円板状の一対の第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂ、及び環状ハウジング３２の軸方向両端部の開口を閉塞する円板状の一対の第２ドライブプレート１５Ａ，１５Ｂを介して外周側回転子２１に連結される。従って、外周側回転子２１、第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂ、第２ドライブプレート１５Ａ，１５Ｂ、ベーンロータ３１、及び回転軸１２が一体化されるので、外周側回転子２１の駆動力が第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂを介して回転軸１２に伝達される。

なお、図中の符号１６は、第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂ、第２ドライブプレート１５Ａ，１５Ｂ、及びベーンロータ３１を一体的に連結するボルトで、符号２６は、外周側回転子２１と第１ドライブプレート１４Ａとの間に介装されるロストモーション用の皿バネで、符号２７は、第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂ、第２ドライブプレート１５Ａ，１５Ｂ、及びベーンロータ３１の位置決めを行う位置決めピンである。

環状ハウジング３２は、図２及び図５に示すように、その外周面に、内周側回転子２２と、内周側回転子２２を軸方向に挟むように配置され、磁石装着スロット２４ａから内周側永久磁石２５Ｂが抜け出ることを防止する一対の端面板３３，３３と、環状ハウジング３２の軸方向端部に形成される鍔部３２ａとの間に内周側回転子２２及び一対の端面板３３，３３を挟み込むカラー３４と、が一体的に嵌合固定される。従って、環状ハウジング３２及び内周側回転子２２が一体化される。

また、ベーンロータ３１は、回転軸１２にスプライン嵌合される円筒状のボス部３５の外周に、径方向外側に突出する複数のベーン３６が周方向等間隔で設けられる。環状ハウジング３２は、内周面に周方向等間隔に複数の凹部３７が設けられ、これら各凹部３７にベーンロータ３１の対応するベーン３６が収容配置される。各凹部３７は、ベーン３６の先端部の回転軌道にほぼ合致する円弧面を有する底壁３８と、隣接する凹部３７同士を画成する仕切壁３９と、によって構成され、ベーンロータ３１と環状ハウジング３２の相対回動時に、ベーン３６が一方の仕切壁３９と他方の仕切壁３９の間を移動する。

また、各ベーン３６の先端部には、底壁３８と軸方向に沿うように摺接するシール４０ａと、シール４０ａを底壁３８に向けて押圧するスプリング４０ｂと、によって構成されるシール部材４０が設けられており、このシール部材４０は、ベーン３６と底壁３８との間を液密にシールする。また、各仕切壁３９の先端部には、ボス部３５の外周面と軸方向に沿うように摺接するシール４１ａと、シール４１ａをボス部３５の外周面に向けて押圧するスプリング４１ｂと、によって構成されるシール部材４１が設けられており、このシール部材４１は、仕切壁３９とボス部３５の外周面との間を液密にシールする。

第２ドライブプレート１５Ａ、１５Ｂは、環状ハウジング３２の軸方向端面に摺動自在に密接し、環状ハウジング３２の各凹部３７の側方をそれぞれ閉塞する。従って、環状ハウジング３２の各凹部３７は、ベーンロータ３１のボス部３５と両側の第２ドライブプレート１５Ａ，１５Ｂと共にそれぞれ独立した空間を形成し、この空間は、作動油が導入される導入空間となっている。各導入空間内は、ベーンロータ３１の対応する各ベーン３６によってそれぞれ２室に隔成され、一方の室が進角側作動室４２とされ、他方の室が遅角側作動室４３とされている。

進角側作動室４２は、内部に導入された作動油の圧力によって内周側回転子２２を外周側回転子２１に対して進角方向に相対回動させ、遅角側作動室４３は、内部に導入された作動油の圧力によって内周側回転子２２を外周側回転子２１に対して遅角方向に相対回動させる。この場合、「進角」とは、内周側回転子２２を外周側回転子２１に対して図３中の矢印Ｒで示す電動機１０の主回転方向に進めることを言い、「遅角」とは、内周側回転子２２を外周側回転子２１に対して電動機１０の主回転方向Ｒと逆側に進めることを言うものとする。

また、各進角側作動室４２と遅角側作動室４３に対する作動油の給排は回転軸１２を通して行われるようになっている。具体的には、進角側作動室４２は、回転軸１２に形成される通路孔４４ａと、回転軸１２の外周面に形成され、通路孔４４ａと接続される環状溝４４ｂと、ベーンロータ３１のボス部３５に略径方向に形成される複数の導通孔４４ｃと、を介して油圧制御装置に接続される。また、遅角側作動室４３は、回転軸１２に形成される通路孔４５ａと、回転軸１２の外周面に形成され、通路孔４５ａと接続される環状溝４５ｂと、ベーンロータ３１のボス部３５に略径方向に形成される複数の導通孔４５ｃと、を介して電動機制御部１０５に接続される。

本実施形態では、外周側回転子２１と第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂとの連結は、図２〜図４及び図６に示すように、外周側回転子２１のヨーク２３の外周側永久磁石２５Ａ間のうちの均等間隔（本実施形態では１８０°間隔、図３の１２時及び６時方向）に位置する２箇所の外周側永久磁石２５Ａ間の周方向中央部にそれぞれ形成される長穴形状の第１貫通穴５１と、この２箇所の第１貫通穴５１にそれぞれ挿通され、その両端部が第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂの内側面に形成されるピン保持穴１７に挿入又は圧入される円筒形状のトルク伝達ピン６１と、によって行われる。

また、本実施形態では、第１貫通穴５１は、径方向の幅Ｂ１がトルク伝達ピン６１の直径Ｄより大きく、周方向の幅Ｂ２がトルク伝達ピン６１の直径Ｄと略同一に設定される。このため、トルク伝達ピン６１と第１貫通穴５１とが周方向に接触するので、外周側回転子２１の駆動力が第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂに伝達され、また、トルク伝達ピン６１と第１貫通穴５１との間に径方向のクリアランスが形成されるので、遠心力でヨーク２３が変形したとしても、トルク伝達ピン６１に変形荷重が作用することはない。

また、本実施形態では、外周側回転子２１のヨーク２３の外周側永久磁石２５Ａ間のうちの均等間隔（本実施形態では１８０°間隔、図３の３時及び９時方向）に位置する２箇所の外周側永久磁石２５Ａ間の周方向中央部に円形状の第２貫通穴５２が形成され、この第２貫通穴５２に円筒形状の剥離防止ピン６２が圧入される。このため、ヨーク２３を構成する積層鋼板が軸方向に一体的に固定されるので、ヨーク２３の積層鋼板の剥離が防止されると共に、ヨーク２３の一端側の上下左右方向の位置が規制されれば、外周側回転子２１の軸心が確保される。さらに、トルク伝達ピン６１及び剥離防止ピン６２は、交互に周方向に均等（９０°間隔で）に配置される。

また、本実施形態では、図３に示すように、剥離防止ピン６２の内径は、剥離防止ピン６２の内径側の面積と第１貫通穴５１の面積が同等となるように設定される。このため、遠心力によりヨーク２３に作用する応力が周方向に均等化される。

また、本実施形態では、図８に示すように、第１ドライブプレート１４Ａの内側面にヨーク２３の内径と同一径を有する段部１８が形成されており、この段部１８にヨーク２３が外嵌される。このため、第１ドライブプレート１４Ａの段部１８により外周側回転子２１の上下左右方向の位置が規制され、外周側回転子２１が第１ドライブプレート１４Ａと同一軸心に配置されるので、外周側回転子２１の軸心が確保されると共に、外周側回転子２１が内周側回転子２２と同軸上に配置される。

さらに、第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂの内側面には、剥離防止ピン６２との間に所定のクリアランスを設ける凹部１９が形成される。このため、第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂと剥離防止ピン６２とは径方向・周方向ともに接触することはない。

また、本実施形態では、図２及び図６に示すように、外周側回転子２１のヨーク２３の外周側永久磁石２５Ａ間のうちのトルク伝達ピン６１及び剥離防止ピン６２が配置される以外の外周側永久磁石２５Ａ間の周方向中央部には、上記第１貫通穴５１がそれぞれ形成される。このため、遠心力によりヨーク２３に作用する応力が周方向に均等化される。

このように構成された電動機１０では、界磁特性を変更する場合、電動機制御部１０５による作動油の給排により、進角側作動室４２と遅角側作動室４３の一方に作動油を供給すると共に他方から作動油を排出する。そして、こうして作動油の給排が制御されると、ベーンロータ３１と環状ハウジング３２が相対的に回動し、それにともなって外周側回転子２１と内周側回転子２２の相対位相が操作される。

外周側回転子２１と内周側回転子２２のロータ位相差が操作されると、図６に示す強め位相の状態（界磁強め状態）と、図７に示す弱め位相の状態（界磁弱め状態）の間で、固定子１１に及ぼす磁界の強さが変化する。磁界の強さが変化すると、それに伴って誘起電圧定数が変化し、その結果、電動機１０の特性が変更される。即ち、図９に示すように、強め界磁によって誘起電圧定数Ｋｅが大きくなると、電動機１０として運転可能な許容回転速度は低下するものの、出力可能な最大トルクは増大し、逆に、弱め界磁によって誘起電圧定数Ｋｅが小さくなると、電動機１０として出力可能な最大トルクは減少するものの、運転可能な許容回転速度は上昇する。

上記説明した回動機構３０は、ベーンタイプの位相変更機構であるが、以下説明するプラネタリタイプの位相変更機構であっても良い。図１０は、プラネタリタイプの回動機構を備えた電動機の内部構成を示す図である。図１０に示す回動機構３０′は、内周側回転子２２の内周側の中空部に配置されたシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、外周側回転子２１と同軸且つ一体に形成された第１リングギアＲ１、内周側回転子２２と同軸且つ一体に形成された第２リングギアＲ２、第１リングギアＲ１と噛合する第１プラネタリギア７１、第２リングギアＲ２に噛合する第２プラネタリギア７２、第１プラネタリギア７１及び第２プラネタリギア７２と噛合するアイドルギアであるサンギアＳ、第１プラネタリギア７１を回転自在に支持すると共に回転軸１２に回転可能に軸支された第１プラネタリキャリアＣ１、及び第２プラネタリギア７２を回転自在に支持すると共に固定子１１に固定された第２プラネタリキャリアＣ２を備える。

第１リングギアＲ１及び第２リングギアＲ２は略同等のギア形状であり、第１プラネタリギア７１及び第２プラネタリギア７２も略同等のギア形状である。また、サンギアＳの回転軸７３は電動機１０の回転軸１２と同軸に配置されると共に、軸受け７４により回転可能に軸支されている。このため、第１プラネタリギア７１及び第２プラネタリギア７２がサンギアＳと噛合し、外周側回転子２１と内周側回転子２２が同期して回転する。さらに、第１プラネタリキャリアＣ１の回転軸７５は、電動機１０の回転軸１２と同軸に配置されると共に、上記説明した電動機制御部１０５に含まれるアクチュエータ１２５に接続されており、第２プラネタリキャリアＣ２は固定子１１に固定されている。

アクチュエータ１２５は、マネジメントＥＣＵ１１５から入力される制御信号に応じて、油圧により第１プラネタリキャリアＣ１を正転方向又は逆転方向に回転させ、或いは回転軸２回りの第１プラネタリキャリアＣ１の回転を規制する。アクチュエータ１２５によって第１プラネタリキャリアＣ１が回転すると、外周側回転子２１と内周側回転子２２間のロータ位相差が変化する。

次に、図１に示した車両が備えるマネジメントＥＣＵ１１５について、図１１及び図１２を参照して詳細に説明する。マネジメントＥＣＵ１１５は、図１１のフローチャートによって示される処理を行う。図１１は、第１の実施形態のマネジメントＥＣＵ１１５が行う処理を示すフローチャートである。図１１に示すように、マネジメントＥＣＵ１１５は、電動機制御部１０５から得られた電動機１０の動作を示す状態に基づいて、電動機制御部１０５がフェール状態（故障や異常、重度の性能劣化等）か否かを判断し（ステップＳ１０１）、フェール状態でなければ処理を終了し、フェール状態であればステップＳ１０３に進む。ここで、フェール状態の判断は、例えば、指令油圧に対しての実油圧が所定の値以上でない場合にフェールと判断する。また、位相の指令値と実値の差分が所定値以上である場合もフェールと判断する。

ステップＳ１０３では、マネジメントＥＣＵ１１５は、電動機制御部１０５から出力された電動機１０の状態を示す情報に含まれるロータ位相差θｓを読み込む。次に、マネジメントＥＣＵ１１５は、ステップＳ１０３で読み込んだロータ位相差θｓが例えば１７０度といった所定値（α）より大きいかを判断し（ステップＳ１０５）、所定値以下であれば処理を終了し、所定値より大きければステップＳ１０７に進む。なお、ロータ位相差θｓの値が大きい程、外周側回転子２１及び内周側回転子２２によって構成される回転子ユニット２０全体の界磁は弱い、すなわち、外周側回転子２１及び内周側回転子２２による合成磁束は小さい。

ステップＳ１０７では、マネジメントＥＣＵ１１５は、ＧＰＳ１２１から出力された車両の現在位置情報を読み込む。次に、マネジメントＥＣＵ１１５は、現在位置よりτ秒前に車両が位置していた位置情報を読み込む（ステップＳ１０９）。次に、マネジメントＥＣＵ１１５は、ステップＳ１０７で読み込んだ現在位置情報とステップＳ１０９で読み込んだ位置情報とから、車両の進行方向を予測する（ステップＳ１１１）。

次に、マネジメントＥＣＵ１１５は、メモリ１２３から傾斜域情報を読み込む（ステップＳ１１３）。なお、マネジメントＥＣＵ１１５は、現在位置情報が示す位置を中心として所定距離内に位置する傾斜域を示す一部の傾斜域情報をメモリ１２３から読み込んでも良い。次に、マネジメントＥＣＵ１１５は、ステップＳ１１３で読み込んだ傾斜域情報に含まれ、ステップＳ１０７で読み込んだ現在位置情報が示す位置に最も近く、ステップＳ１１１で予測した進行方向に進むと上り勾配である傾斜域（以下「走行回避域」という。）を特定し、現在位置から走行回避域の端までの距離（β）を算出する（ステップＳ１１５）。

次に、マネジメントＥＣＵ１１５は、ステップＳ１１５で算出した走行回避域までの距離（β）が所定値（γ）未満かを判断し、所定値以上であれば処理を終了し（ステップＳ１１７）、図１２に示すように所定値未満であればステップＳ１１９に進む。ステップＳ１１９では、マネジメントＥＣＵ１１５は、車両が走行不可能な坂道に向かっている旨の警告をディスプレイ１２５に表示したり、警告メッセージ音を出力する。

本実施形態によれば、電動機１０が界磁弱め状態のときに電動機制御部１０５がフェールすると、ロータ位相差を変更できないため電動機１０は最大トルクを出力することができない。このような状態の電動機１０を駆動力とする車両が勾配の大きい坂道を走行することは非常に困難と考えられるため、車両が当該坂道に近づくと警告が出力される。ドライバがこの警告に従って坂道を回避すれば、車両が坂道を走行できずに立往生して目的地に到達できないといった状況を回避できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、シリーズ方式のＨＥＶが備えるマネジメントＥＣＵのメモリに格納される傾斜域情報が第１の実施形態と部分的に異なる。第１の実施形態の傾斜域情報には、傾斜域（勾配率が所定値以上の道路又は走行領域）に関する情報が含まれるが、第２の実施形態の傾斜域情報には、当該傾斜域に加えて、その周辺の勾配率が所定値未満の道路又は走行領域（以下「傾斜周辺域」という。）に関する情報も含まれる。また、第２の実施形態では、マネジメントＥＣＵによる処理が第１の実施形態と部分的に異なる。これら以外は第１の実施形態と同様である。

以下、第２の実施形態のマネジメントＥＣＵについて、図１３及び図１４を参照して詳細に説明する。第２の実施形態のマネジメントＥＣＵは、図１３のフローチャートによって示される処理を行う。図１３は、第２の実施形態のマネジメントＥＣＵが行う処理を示すフローチャートである。図１３に示すように、マネジメントＥＣＵは、第１の実施形態で図１１に示したステップＳ１０１〜Ｓ１０７を行った後、ステップＳ１１３を行い、ステップＳ２０１に進む。ステップＳ２０１では、マネジメントＥＣＵは、ステップＳ１０７で読み込んだ現在位置情報が示す位置が、ステップＳ１１３で読み込んだ傾斜域情報が示す傾斜域内又は傾斜周辺域内であるかを判断し、図１４に示すように現在位置が傾斜域内又は傾斜周辺域内であればステップＳ１１９に進んでドライバに警告を行い、傾斜域外及び傾斜周辺域外であれば処理を終了する。

本実施形態によれば、電動機１０が界磁弱め状態のときに電動機制御部１０５がフェールした状態で、車両が傾斜域内又は傾斜周辺域内に位置するとき警告が出力される。ドライバがこの警告に従って傾斜域を回避すれば、車両が坂道を走行できずに立往生して目的地に到達できないといった状況を回避できる。

（第３の実施形態）
第２の実施形態では、シリーズ方式のＨＥＶが、第１又は第２の実施形態で説明したメモリの代わりにナビゲーションシステムを備える。また、第３の実施形態では、マネジメントＥＣＵによる処理が第１又は第２の実施形態と異なる。

図１５は、シリーズ方式のＨＥＶの第３の実施形態の内部構成を示すブロック図である。図１５に示すシリーズ方式のＨＥＶ（以下、単に「車両」という。）は、図１に示した車両が備える蓄電器(BATT)１０１、第１インバータ(第１INV)１０３、電動機(TR Mot)１０５、電動機制御部１０５、内燃機関(ENG)１０７、発電機(GEN)１０９、第２インバータ(第２INV)１１１、バッテリＥＣＵ(BATT ECU)１１３、ＧＰＳ１２１、ディスプレイ１２５及びエンジンＥＣＵ(ENG ECU)１１７を備え、さらに、ナビゲーションシステム(NAVI)３２３及びマネジメントＥＣＵ(MG ECU)３１５を備える。図１５において、図１と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。

ナビゲーションシステム３２３は、道路や走行領域の勾配情報を含む地図データが格納された記録媒体を有し、ＧＰＳ１２１によって判別された現在位置情報及びドライバによって入力された目的地情報に基づいて、現在位置から目的地までのルートを映像や音声を用いて案内する。なお、図示しない携帯電話等の通信手段が、サーバから地図データをダウンロードしてナビゲーションシステム３２３に格納しても良い。マネジメントＥＣＵ３１５は、電動機１０及び電動機制御部１０５の状態に応じて、ＧＰＳ１２１によって判別された現在位置情報と、設定された目的地と、ナビゲーションシステム３２３に格納された地図データとを用いて所定の処理を行い、その処理結果をディスプレイ１２５に表示する。

図１５に示した車両が備えるマネジメントＥＣＵ３１５について、図１６を参照して詳細に説明する。第３の実施形態のマネジメントＥＣＵ３１５は、図１６のフローチャートによって示される処理を行う。図１６は、第３の実施形態のマネジメントＥＣＵ３１５が行う処理を示すフローチャートである。図１６に示すように、マネジメントＥＣＵ３１５は、第１の実施形態で図１１に示したステップＳ１０１〜Ｓ１０５を行った後、ロータ位相差θｓが所定値（α）以下であれば処理を終了し、所定値より大きければステップＳ３０１に進む。

ステップＳ３０１では、ナビゲーションシステム３２３に目的地が設定されているかを判断し、目的地が設定されていなければステップＳ３０３に進み、設定されていなければステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０３では、ナビゲーションシステム３２３が目的地の設定を要求する。次に、ステップＳ３０５では、ナビゲーションシステム３２３に目的地が設定されたかを判断し、目的地が設定されればステップＳ３０７に進み、設定されなければ処理を終了する。

ステップＳ３０７では、マネジメントＥＣＵ１１５が、ＧＰＳ１２１から出力された車両の現在位置情報を読み込む。次に、ステップＳ３０９では、ナビゲーションシステム３２３が、ステップＳ３０７で読み込まれた現在位置情報と、設定された目的地を示す目的地情報と、道路や走行領域の勾配情報を含む地図データとを用いて、現在位置から目的地までのルートを検索する。なお、ナビゲーションシステム３２３がこのとき行うルート検索は、地図データに含まれる勾配情報を鑑みて行われる。すなわち、ナビゲーションシステム３２３は、現在位置から目的地までに傾斜域（勾配率が所定値以上の道路又は走行領域）を含まないルートを地図データから検索する。次に、ステップＳ３１１では、ナビゲーションシステム３２３は、ステップＳ３０９で検索した結果得られたルートを映像及び音声を用いて案内する。

本実施形態によれば、電動機１０が界磁弱め状態のときに電動機制御部１０５がフェールした状態では、傾斜域を含まないルートに基づいてドライバを目的地まで案内する。ドライバがこの案内に従って運転すれば、車両が坂道を走行できずに立往生して目的地に到達できないといった状況を回避できる。

上記実施形態では、シリーズ方式のＨＥＶを例に説明したが、ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electrical Vehicle：プラグインハイブリッド電気自動車）に適用しても良い。ＰＨＥＶは、ＨＥＶが有する機能に加え、家庭用電源等の外部電源から蓄電器に充電可能な機能を備える。このため、走行を終えたＰＨＥＶのドライバが、車両に搭載されたプラグをコンセントに差し込んでおけば、次回の走行時には蓄電器が十分に充電された状態となる。また、ＨＥＶに限らず、内燃機関を備えないＥＶ（Electrical Vehicle：電気自動車）に適用しても良い。

シリーズ方式のＨＥＶの第１の実施形態の内部構成を示すブロック図 電動機の断面図であり、図３のＡ−Ａ線矢視断面図に相当する図 図２に示す回転子ユニットを軸方向から見た図 図３に示す回転子ユニットの分解斜視図 図３に示す内周側回転子の分解斜視図 回転子ユニットの強め界磁位相の状態を説明するための要部拡大図 回転子ユニットの弱め界磁位相の状態を説明するための要部拡大図 図３に示すＢ−Ｂ線矢視断面図 誘起電圧定数Ｋｅに応じて変化する電動機の回転数及びトルクに応じた運転可能領域を示す図 プラネタリタイプの回動機構を備えた電動機の内部構成を示す図 第１の実施形態のマネジメントＥＣＵが行う処理を示すフローチャート 第１の実施形態時の車両の走行を示す概念図 第２の実施形態のマネジメントＥＣＵが行う処理を示すフローチャート 第２の実施形態時の車両の走行を示す概念図 シリーズ方式のＨＥＶの第３の実施形態の内部構成を示すブロック図 第３の実施形態のマネジメントＥＣＵ３１５が行う処理を示すフローチャート

符号の説明

１０ 電動機(TR Mot)
１０１ 蓄電器(BATT)
１０３ 第１インバータ(第１INV)
１０５ 電動機制御部
１０７ 内燃機関(ENG)
１０９ 発電機(GEN)
１１１ 第２インバータ(第２INV)
１１３ バッテリＥＣＵ(BATT ECU)
１２１ ＧＰＳ
１２３ メモリ
１２５ ディスプレイ
１１５，３１５ マネジメントＥＣＵ(MG ECU)
１１７ エンジンＥＣＵ(ENG ECU)
３２３ ナビゲーションシステム(NAVI)
１１ 固定子
１２ 回転軸
１３ 位相変更手段
１４Ａ 第１ドライブプレート
１４Ｂ 第１ドライブプレート
２０ 回転子ユニット
２１ 外周側回転子
２２ 内周側回転子
２３ ヨーク
２４ ヨーク
２５Ａ 外周側永久磁石
２５Ｂ 内周側永久磁石
３０，３０′ 回動機構
３１ ベーンロータ
３２ 環状ハウジング
５１ 第１貫通穴
５２ 第２貫通穴
５３ 第３貫通穴
６１ トルク伝達ピン
６２ 剥離防止ピン
Ｂ１ 第１貫通穴の径方向の幅
Ｂ２ 第１貫通穴の周方向の幅
Ｂ３ 第３貫通穴の周方向の幅
Ｄ トルク伝達ピンの直径
Ｒ１ 第１リングギア
Ｒ２ 第２リングギア
７１ 第１プラネタリギア
７２ 第２プラネタリギア
７３，７５ 回転軸
７４ 軸受け
Ｓ サンギア
Ｃ１ 第１プラネタリキャリア
Ｃ２ 第２プラネタリキャリア

Claims (6)

1. 回転軸の周囲に同心円状に設けられた第１回転子及び第２回転子と、前記第１回転子及び前記第２回転子の周方向の相対変位角を変更する位相変更機構と、を有する永久磁石界磁型の電動機からの動力によって走行する車両の走行支援装置であって、
   前記位相変更機構の駆動を制御する位相変更駆動制御部と、
   前記位相変更駆動制御部の状態を判定する状態判定部と、
   前記車両の現在位置を検出する位置検出部と、
   勾配率が所定値以上の傾斜域を示す傾斜域情報を記憶する記憶部と、
   前記第１回転子及び前記第２回転子による合成磁束が所定未満となる前記相対変位角の状態で、前記状態判定部によって前記位相変更駆動制御部が非正常状態と判定されたとき、前記位置検出部によって検出された前記車両の現在位置が、前記記憶部に格納された傾斜域情報が示す傾斜域内又は当該傾斜域の周辺の傾斜周辺域内であるかを判断する判断部と、
   前記車両の現在位置が前記傾斜域内又は前記傾斜周辺域内であると前記判断部によって判断されたとき、警告を出力する警告出力部と、
   を備えたことを特徴とする車両の走行支援装置。
2. 請求項１に記載の車両の走行支援装置であって、
   前記判断部は、前記傾斜域の端から前記車両の現在位置までの離間距離が所定値以上かを判断し、
   前記警告出力部は、前記離間距離が前記所定値未満になると前記警告を出力することを特徴とする車両の走行支援装置。
3. 請求項１に記載の車両の走行支援装置であって、
   前記傾斜周辺域は、前記傾斜域の端から外側に所定距離だけ離れた地点までの領域であることを特徴とする車両の走行支援装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両の走行支援装置であって、
   前記位置検出部によって検出された前記車両の現在位置情報、及び前記現在位置より所定時間前に前記車両が位置していた位置情報に基づいて、前記車両の進行方向を予測する進行方向予測部を備え、
   前記判断部は、前記車両の現在位置が、前記進行方向予測部によって予測された進行方向に進むと上り勾配である傾斜域内又は当該傾斜域の周辺の傾斜周辺域内であるかを判断することを特徴とする車両の走行支援装置。
5. 回転軸の周囲に同心円状に設けられた第１回転子及び第２回転子と、前記第１回転子及び前記第２回転子の周方向の相対変位角を変更する位相変更機構と、を有する永久磁石界磁型の電動機からの動力によって走行する車両の走行支援装置であって、
   前記位相変更機構の駆動を制御する位相変更駆動制御部と、
   前記位相変更駆動制御部の状態を判定する状態判定部と、
   前記車両の現在位置を検出する位置検出部と、
   道路又は走行領域の勾配情報を含む地図データを記憶する記憶部と、
   前記第１回転子及び前記第２回転子による合成磁束が所定未満となる前記相対変位角の状態で、前記状態判定部によって前記位相変更駆動制御部が非正常状態と判定されたとき、前記位置検出部によって検出された前記車両の現在位置から目的地までに勾配率が所定値以上の傾斜域を含まないルートを、前記地図データから検索するルート検索部と、
   前記ルート検索部によって検索されたルートを案内するルート案内部と、
   を備えたことを特徴とする車両の走行支援装置。
6. 請求項５に記載の車両の走行支援装置であって、
   前記ルート検索部は、前記第１回転子及び前記第２回転子による合成磁束が所定未満となる前記相対変位角の状態で、前記状態判定部によって前記位相変更駆動制御部が非正常状態と判定されたときに前記目的地が設定されていない場合、前記目的地の設定を要求することを特徴とする車両の走行支援装置。

Images