JP2012211670A - Power transmission device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten a period in which power transmitted to a drive shaft from an engine via a stepped transmission is blocked or reduced when a gear position of the stepped transmission is shifted to the next gear position from the present gear position.SOLUTION: When shifting the gear position of the stepped transmission 44 to the next gear position from the present gear position, by releasing an m-speed engagement member 64-m in an engagement state corresponding to the present gear position and an output-side engagement member 64-5 (or an input-side engagement member 64-7), and by making electromagnetic coupling torque Tcoup act on an output-side rotor 18 from an input-side rotor 28 by an alternate current of a rotor winding 30, rotation speeds Nmg of the output-side rotor 18 and an input shaft 61 are changed. By this arrangement, torque made to act on the input shaft 61 can be increased, and a time necessary for changing the rotation speed Nmg of the input shaft 61 to a target input-shaft rotation speed Nrefn corresponding to the next gear position can be shortened.

Description

本発明は、動力伝達装置に関し、特に、エンジンからの動力を回転子同士の電磁気結合を利用して駆動軸へ伝達することが可能な動力伝達装置に関する。   The present invention relates to a power transmission device, and more particularly to a power transmission device capable of transmitting power from an engine to a drive shaft using electromagnetic coupling between rotors.

この種の動力伝達装置の関連技術が下記特許文献1に開示されている。特許文献1による動力伝達装置は、巻線が配設されエンジンに機械的に連結された第1ロータと、第1ロータの巻線と電磁気的に結合する磁石が配設され駆動軸に機械的に連結された第2ロータと、第2ロータの磁石と電磁気的に結合する巻線が配設されたステータと、第1ロータの巻線と電気的に接続されたスリップリングと、スリップリングと電気的に接触するブラシと、バッテリーとステータの巻線との間で電力を授受可能に制御する第1インバータと、スリップリング及びブラシを介してバッテリーと第1ロータの巻線との間で電力を授受可能に制御する第2インバータと、を備える。特許文献1においては、第1ロータに伝達されたエンジンからの動力は、第1ロータの巻線と第2ロータの磁石との電磁気結合によって第2ロータに伝達されるため、エンジンの動力により駆動軸を駆動することができる。さらに、第2インバータを介してバッテリーと第1ロータの巻線との間で電力の授受が可能になるため、第2インバータにより第1ロータの巻線の電力を制御することで、駆動軸の回転速度を制御することができる。その場合において、第1ロータの回転速度が第2ロータの回転速度よりも高いときは、第1ロータの巻線の発電電力が第2インバータを介してバッテリー側へ供給され、第1ロータの回転速度が第2ロータの回転速度よりも低いときは、バッテリーの電力が第2インバータを介して第1ロータの巻線に供給される。さらに、ステータの巻線と第2ロータの磁石との電磁気結合によって、バッテリー側から第1インバータを介してステータの巻線に供給された電力を用いて第2ロータに動力を発生させて駆動軸を駆動することができるため、第1インバータによりステータの巻線への電力供給を制御することで、駆動軸に伝達されるトルクを制御することができる。   The related art of this type of power transmission device is disclosed in Patent Document 1 below. The power transmission device according to Patent Document 1 includes a first rotor in which windings are disposed and mechanically coupled to an engine, and a magnet that is electromagnetically coupled to the windings of the first rotor and is mechanically disposed on a drive shaft. A second rotor coupled to the stator, a stator provided with a winding electromagnetically coupled to the magnet of the second rotor, a slip ring electrically connected to the winding of the first rotor, and a slip ring; A brush that is in electrical contact, a first inverter that is controlled so as to be able to transfer power between the battery and the stator winding, and a power between the battery and the first rotor via the slip ring and the brush. And a second inverter that is controlled so as to be able to transmit and receive. In Patent Document 1, the power from the engine transmitted to the first rotor is transmitted to the second rotor by electromagnetic coupling between the windings of the first rotor and the magnets of the second rotor. The shaft can be driven. Furthermore, since power can be transferred between the battery and the winding of the first rotor via the second inverter, by controlling the power of the winding of the first rotor by the second inverter, The rotation speed can be controlled. In this case, when the rotation speed of the first rotor is higher than the rotation speed of the second rotor, the generated power of the winding of the first rotor is supplied to the battery side via the second inverter, and the rotation of the first rotor When the speed is lower than the rotational speed of the second rotor, the battery power is supplied to the windings of the first rotor via the second inverter. Further, the electromagnetic coupling between the stator winding and the magnet of the second rotor causes the second rotor to generate power using the electric power supplied from the battery side to the stator winding via the first inverter. Therefore, the torque transmitted to the drive shaft can be controlled by controlling the power supply to the stator winding by the first inverter.

特開平9−56010号公報JP-A-9-56010 特開2005−147312号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-147312 特開2009−73472号公報JP 2009-73472 A 特開2009−274536号公報JP 2009-274536 A

特許文献1においては、例えば自動変速機(AT)や自動マニュアル変速機(AMT)等の有段変速機を第2ロータと駆動軸との間に設けることで、エンジンの動力により駆動軸を駆動する場合に、駆動軸の回転速度が高くなっても、有段変速機の変速段を変速比が小さくなる方向に変更することで、エンジンの回転速度の上昇を抑えることが可能となる。有段変速機の変速段を現変速段から次変速段に変更する場合には、有段変速機の入力軸の回転速度を現変速段に対応する回転速度から次変速段に対応する回転速度まで変化させる必要があるが、その期間においては、エンジンから有段変速機を介して駆動軸へ伝達される動力の遮断または減少が生じる。エンジンから駆動軸へ伝達される動力の遮断または減少が生じる期間を短くするためには、有段変速機の入力軸の回転速度を現変速段に対応する回転速度から次変速段に対応する回転速度まで変化させるのに必要な所要時間を短くすることが要求され、有段変速機の入力軸の回転速度を速やかに変化させるためには、有段変速機の入力軸に大トルクを作用させることが要求される。特に、有段変速機の入力軸が第2ロータに機械的に連結されることで回転慣性が大きくなることからも、有段変速機の入力軸に大トルクを作用させることが要求される。   In Patent Document 1, for example, a stepped transmission such as an automatic transmission (AT) or an automatic manual transmission (AMT) is provided between the second rotor and the drive shaft so that the drive shaft is driven by engine power. In this case, even if the rotational speed of the drive shaft increases, it is possible to suppress an increase in the rotational speed of the engine by changing the gear position of the stepped transmission to a direction in which the gear ratio decreases. When changing the speed of the stepped transmission from the current speed to the next speed, the rotational speed of the input shaft of the stepped transmission is changed from the speed corresponding to the current speed to the speed corresponding to the next speed. However, during this period, the power transmitted from the engine to the drive shaft via the stepped transmission is interrupted or reduced. In order to shorten the period during which the power transmitted from the engine to the drive shaft is interrupted or reduced, the rotational speed of the input shaft of the stepped transmission is changed from the rotational speed corresponding to the current gear to the speed corresponding to the next gear. In order to change the rotational speed of the input shaft of the stepped transmission quickly, a large torque is applied to the input shaft of the stepped transmission. Is required. In particular, since the rotational inertia is increased by mechanically connecting the input shaft of the stepped transmission to the second rotor, it is required to apply a large torque to the input shaft of the stepped transmission.

本発明は、有段変速機の変速段を現変速段から次変速段に変更する場合に、エンジンから有段変速機を介して駆動軸へ伝達される動力の遮断または減少が生じる期間を短くすることを目的とする。   The present invention shortens a period in which the interruption or reduction of the power transmitted from the engine to the drive shaft via the stepped transmission is changed when the stepped speed of the stepped transmission is changed from the current speed to the next speed. The purpose is to do.

本発明に係る動力伝達装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。   The power transmission device according to the present invention employs the following means in order to achieve the above-described object.

本発明に係る動力伝達装置は、エンジンからの動力が伝達され、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第1回転子と、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、第1回転子に対し相対回転可能な第2回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第1回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第2回転子と、第2回転子から入力軸に伝達された動力を変速段に応じた変速比で変速して出力軸から駆動軸へ伝達する有段変速機であって、現変速段に対応する係合部材を解放して次変速段に対応する係合部材を係合させることで変速段を現変速段から次変速段に変更することが可能な有段変速機と、蓄電装置と固定子導体との間で電力変換を行う第1電力変換装置と、蓄電装置及び第1電力変換装置のいずれかと回転子導体との間で電力変換を行う第2電力変換装置と、第1電力変換装置での電力変換を制御して固定子導体の交流電流により固定子と第2回転子との間に作用させるトルクを制御し、第2電力変換装置での電力変換を制御して回転子導体の交流電流により第1回転子と第2回転子との間に作用させるトルクを制御する制御装置と、を備え、制御装置は、有段変速機の変速段を現変速段から次変速段に変更する場合に、現変速段に対応する係合部材を解放したら、有段変速機の入力軸の回転速度が次変速段に対応する目標入力軸回転速度に近づくように、回転子導体の交流電流により第1回転子から第2回転子にトルクを作用させることで、第2回転子及び有段変速機の入力軸の回転速度を変化させることを要旨とする。   The power transmission device according to the present invention includes a first rotor provided with a rotor conductor capable of generating a rotating magnetic field when power from an engine is transmitted and an alternating current flows, and rotates when an alternating current flows. A stator provided with a stator conductor capable of generating a magnetic field and a second rotor capable of rotating relative to the first rotor in response to the action of a rotating magnetic field generated by the rotor conductor Torque is applied between the first rotor and the second rotor in which torque is applied to the stator in response to the rotating magnetic field generated by the stator conductor, and input from the second rotor. A stepped transmission that shifts the power transmitted to the shaft at a gear ratio according to the shift speed and transmits it from the output shaft to the drive shaft, and releases the engaging member corresponding to the current shift speed to the next shift speed The gear position is changed from the current gear position to the next gear position by engaging the engagement member corresponding to A step-variable transmission, a first power conversion device that performs power conversion between the power storage device and the stator conductor, and power between one of the power storage device and the first power conversion device and the rotor conductor. A second power conversion device that performs the conversion, a power conversion in the first power conversion device, and a torque that is applied between the stator and the second rotor by an alternating current of the stator conductor; A control device that controls power conversion in the power conversion device and controls a torque that is applied between the first rotor and the second rotor by an alternating current of the rotor conductor. When changing the shift stage of the transmission from the current shift stage to the next shift stage, if the engagement member corresponding to the current shift stage is released, the rotational speed of the input shaft of the stepped transmission corresponds to the next shift stage. The first rotor is driven by the AC current of the rotor conductor so as to approach the input shaft rotation speed. By exerting a torque on the second rotor, and summarized in that changing the rotational speed of the input shaft of the second rotor and stepped transmission.

本発明の一態様では、制御装置は、有段変速機の変速段を現変速段から次変速段に変更する場合に、現変速段に対応する係合部材を解放したら、有段変速機の入力軸の回転速度が次変速段に対応する目標入力軸回転速度に近づくように、回転子導体の交流電流により第1回転子から第2回転子にトルクを作用させるとともに、固定子導体の交流電流により固定子から第2回転子にトルクを作用させることで、第2回転子及び有段変速機の入力軸の回転速度を変化させることが好適である。   In one aspect of the present invention, when changing the shift stage of the stepped transmission from the current shift stage to the next shift stage, the control device releases the engagement member corresponding to the current shift stage. Torque is applied from the first rotor to the second rotor by the alternating current of the rotor conductor so that the rotational speed of the input shaft approaches the target input shaft rotational speed corresponding to the next gear, and the alternating current of the stator conductor It is preferable to change the rotational speeds of the input shafts of the second rotor and the stepped transmission by applying a torque from the stator to the second rotor by an electric current.

本発明の一態様では、制御装置は、有段変速機の変速段を現変速段から次変速段にアップシフトする場合に、現変速段に対応する係合部材を解放したら、固定子導体から電力回収するように第1電力変換装置での電力変換を制御して固定子導体の交流電流により固定子から第2回転子にトルクを作用させるとともに、回転子導体に電力供給するように第2電力変換装置での電力変換を制御して回転子導体の交流電流により第1回転子から第2回転子にトルクを作用させることで、有段変速機の入力軸の回転速度を次変速段に対応する目標入力軸回転速度へ減少させることが好適である。   In one aspect of the present invention, when the shift gear of the stepped transmission is upshifted from the current gear to the next gear, the control device releases the engaging member corresponding to the current gear from the stator conductor. The power conversion in the first power conversion device is controlled so as to recover the power, the torque is applied from the stator to the second rotor by the alternating current of the stator conductor, and the second power is supplied to the rotor conductor. By controlling the power conversion in the power converter and applying torque from the first rotor to the second rotor by the alternating current of the rotor conductor, the rotational speed of the input shaft of the stepped transmission is changed to the next gear stage. It is preferred to reduce to the corresponding target input shaft rotational speed.

本発明の一態様では、制御装置は、有段変速機の変速段を現変速段から次変速段にアップシフトする場合に、有段変速機の入力軸の回転速度を次変速段に対応する目標入力軸回転速度へ減少させるときは、回転子導体の交流電流により第1回転子から第2回転子に作用させるトルクをエンジンの負荷損失トルク以下に制限することが好適である。   In one aspect of the present invention, the control device corresponds to the rotation speed of the input shaft of the stepped transmission corresponding to the next shift step when the shift step of the stepped transmission is upshifted from the current shift step to the next shift step. When reducing to the target input shaft rotational speed, it is preferable to limit the torque applied from the first rotor to the second rotor by the alternating current of the rotor conductor to be equal to or less than the engine load loss torque.

本発明の一態様では、制御装置は、有段変速機の変速段を現変速段から次変速段にアップシフトする場合に、有段変速機の入力軸の回転速度を次変速段に対応する目標入力軸回転速度へ減少させるときは、回転子導体の交流電流により第1回転子から第2回転子にトルクを作用させるとともに、エンジンの負荷損失トルクを増加させることが好適である。   In one aspect of the present invention, the control device corresponds to the rotation speed of the input shaft of the stepped transmission corresponding to the next shift step when the shift step of the stepped transmission is upshifted from the current shift step to the next shift step. When decreasing to the target input shaft rotational speed, it is preferable to apply torque from the first rotor to the second rotor by the alternating current of the rotor conductor and to increase the load loss torque of the engine.

本発明の一態様では、制御装置は、有段変速機の変速段を現変速段から次変速段にアップシフトする場合に、有段変速機の入力軸の回転速度を次変速段に対応する目標入力軸回転速度へ減少させるときは、回転子導体の交流電流により第1回転子から第2回転子に作用させるトルクをエンジンの回転速度に基づいて制御することが好適である。   In one aspect of the present invention, the control device corresponds to the rotation speed of the input shaft of the stepped transmission corresponding to the next shift step when the shift step of the stepped transmission is upshifted from the current shift step to the next shift step. When decreasing to the target input shaft rotation speed, it is preferable to control the torque applied from the first rotor to the second rotor by the alternating current of the rotor conductor based on the rotation speed of the engine.

本発明の一態様では、制御装置は、有段変速機の変速段を現変速段から次変速段にダウンシフトする場合に、現変速段に対応する係合部材を解放したら、回転子導体から電力回収するように第2電力変換装置での電力変換を制御して回転子導体の交流電流により第1回転子から第2回転子にトルクを作用させるとともに、固定子導体に電力供給するように第1電力変換装置での電力変換を制御して固定子導体の交流電流により固定子から第2回転子にトルクを作用させることで、有段変速機の入力軸の回転速度を次変速段に対応する目標入力軸回転速度へ増加させることが好適である。   In one aspect of the present invention, when the shift gear of the stepped transmission is downshifted from the current shift speed to the next shift speed, the control device releases the engagement member corresponding to the current shift speed from the rotor conductor. The power conversion in the second power converter is controlled so as to recover the power, the torque is applied from the first rotor to the second rotor by the alternating current of the rotor conductor, and the power is supplied to the stator conductor. By controlling the power conversion in the first power converter and applying torque from the stator to the second rotor by the alternating current of the stator conductor, the rotational speed of the input shaft of the stepped transmission is changed to the next gear stage. It is preferred to increase to the corresponding target input shaft rotational speed.

本発明によれば、有段変速機の変速段を現変速段から次変速段に変更する場合に、現変速段に対応する係合部材を解放したら、回転子導体の交流電流により第1回転子から第2回転子にトルクを作用させることで、有段変速機の入力軸に作用させるトルクを大きくすることができ、有段変速機の入力軸の回転速度を次変速段に対応する目標入力軸回転速度まで変化させるのに必要な所要時間を短くすることができる。その結果、エンジンから有段変速機を介して駆動軸へ伝達される動力の遮断または減少が生じる期間を短くすることができる。   According to the present invention, when the gear stage of the stepped transmission is changed from the current gear stage to the next gear stage, if the engaging member corresponding to the current gear stage is released, the first rotation is performed by the alternating current of the rotor conductor. By applying torque from the child to the second rotor, the torque to be applied to the input shaft of the stepped transmission can be increased, and the rotational speed of the input shaft of the stepped transmission can be set to a target corresponding to the next gear stage. It is possible to shorten the time required for changing to the input shaft rotation speed. As a result, the period during which the power transmitted from the engine to the drive shaft via the stepped transmission is interrupted or reduced can be shortened.

本発明の実施形態に係る動力伝達装置を備えるハイブリッド駆動装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a hybrid drive device provided with the power transmission device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the power transmission device which concerns on embodiment of this invention. 回転電機10の入力側ロータ28、出力側ロータ18、及びステータ16の構成例を示す図である。2 is a diagram illustrating a configuration example of an input side rotor 28, an output side rotor 18, and a stator 16 of the rotating electrical machine 10. FIG. 回転電機10の入力側ロータ28、出力側ロータ18、及びステータ16の構成例を示す図である。2 is a diagram illustrating a configuration example of an input side rotor 28, an output side rotor 18, and a stator 16 of the rotating electrical machine 10. FIG. 変速機44の構成例を示す図である。3 is a diagram illustrating a configuration example of a transmission 44. FIG. アップシフト動作において、ステータ16から出力側ロータ18に減速方向のトルクを作用させたときに、出力側ロータ18の回転速度の時間変化を計算した結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a result of calculating a temporal change in the rotational speed of the output side rotor 18 when a torque in the deceleration direction is applied from the stator 16 to the output side rotor 18 in the upshift operation. アップシフト動作において、出力側ロータ18に作用させるトルクを説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining torque to be applied to the output side rotor 18 in an upshift operation. アップシフト動作におけるパワーフローを説明する図である。It is a figure explaining the power flow in upshift operation. アップシフト動作において、入力側ロータ28及びステータ16から出力側ロータ18に減速方向のトルクを作用させたときに、出力側ロータ18の回転速度の時間変化を計算した結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a result of calculating a temporal change in the rotational speed of the output side rotor 18 when a torque in the deceleration direction is applied from the input side rotor 28 and the stator 16 to the output side rotor 18 in the upshift operation. アップシフト動作において、入力側ロータ28から出力側ロータ18に作用させるトルク、及びステータ16から出力側ロータ18に作用させるトルクの時間変化の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a temporal change in torque applied from the input side rotor 28 to the output side rotor 18 and torque applied from the stator 16 to the output side rotor 18 in the upshift operation. アップシフト動作において、入力側ロータ28の回転速度、及び出力側ロータ18の回転速度の時間変化の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of temporal changes in the rotational speed of the input-side rotor 28 and the rotational speed of the output-side rotor 18 in the upshift operation. ダウンシフト動作において、出力側ロータ18に作用させるトルクを説明する図である。It is a figure explaining the torque made to act on the output side rotor 18 in a downshift operation. ダウンシフト動作におけるパワーフローを説明する図である。It is a figure explaining the power flow in a downshift operation. インバータ40,41の容量を蓄電装置42の容量よりも大きくした場合のアップシフト動作の一例を計算した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated an example of the upshift operation | movement when the capacity | capacitance of inverters 40 and 41 is made larger than the capacity | capacitance of the electrical storage apparatus. インバータ40,41の容量を蓄電装置42の容量と等しくした場合のアップシフト動作の一例を計算した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated an example of the upshift operation | movement when the capacity | capacitance of inverters 40 and 41 is made equal to the capacity | capacitance of the electrical storage apparatus.

以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.

図1〜5は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置を備えるハイブリッド駆動装置の構成の概略を示す図であり、図1は全体構成の概略を示し、図2〜4は回転電機10の構成の概略を示し、図5は変速機44の構成の概略を示す。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置は、動力(機械的動力)を発生可能な原動機として設けられたエンジン(内燃機関)36と、エンジン36と駆動軸37(車輪38)との間に設けられ、変速比の変更が可能な変速機(機械式変速機)44と、エンジン36と変速機44との間に設けられ、動力(機械的動力)の発生及び発電が可能な回転電機10と、を備える。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置については、例えば車両を駆動するための動力出力装置として用いることができる。   1 to 5 are diagrams showing an outline of a configuration of a hybrid drive device including a power transmission device according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 shows an overview of the overall configuration, and FIGS. FIG. 5 shows an outline of the configuration of the transmission 44. The hybrid drive device according to the present embodiment is provided between an engine (internal combustion engine) 36 provided as a prime mover capable of generating power (mechanical power), and between the engine 36 and a drive shaft 37 (wheels 38). A transmission (mechanical transmission) 44 capable of changing the transmission ratio, and a rotating electrical machine 10 provided between the engine 36 and the transmission 44 and capable of generating power (mechanical power) and generating power. Prepare. In addition, about the hybrid drive device which concerns on this embodiment, it can be used as a power output device for driving a vehicle, for example.

回転電機10は、図示しないステータケースに固定されたステータ16と、ステータ16に対し相対回転可能な第1ロータ28と、ロータ回転軸と直交する径方向においてステータ16及び第1ロータ28と所定の空隙を空けて対向し、ステータ16及び第1ロータ28に対し相対回転可能な第2ロータ18と、を有する。ステータ16は、第1ロータ28より径方向外側の位置に第1ロータ28と間隔を空けて配置されており、第2ロータ18は、径方向においてステータ16と第1ロータ28との間の位置に配置されている。つまり、第1ロータ28は第2ロータ18より径方向内側の位置で第2ロータ18と対向配置されており、ステータ16は第2ロータ18より径方向外側の位置で第2ロータ18と対向配置されている。第1ロータ28はエンジン36と機械的に連結されていることで、第1ロータ28にはエンジン36からの動力が伝達される。一方、第2ロータ18は変速機44を介して駆動軸37に機械的に連結されていることで、駆動軸37(車輪38)には第2ロータ18からの動力が変速機44で変速されてから伝達される。なお、以下の説明では、第1ロータ28を入力側ロータとし、第2ロータ18を出力側ロータとする。   The rotating electrical machine 10 includes a stator 16 fixed to a stator case (not shown), a first rotor 28 that can rotate relative to the stator 16, a stator 16 and a first rotor 28 in a radial direction perpendicular to the rotor rotation axis, and a predetermined amount. The second rotor 18 is opposed to the stator 16 and the first rotor 28 with a gap. The stator 16 is disposed at a position radially outward from the first rotor 28 and spaced from the first rotor 28, and the second rotor 18 is positioned between the stator 16 and the first rotor 28 in the radial direction. Is arranged. That is, the first rotor 28 is disposed opposite to the second rotor 18 at a position radially inward of the second rotor 18, and the stator 16 is disposed opposite to the second rotor 18 at a position radially outward from the second rotor 18. Has been. Since the first rotor 28 is mechanically connected to the engine 36, the power from the engine 36 is transmitted to the first rotor 28. On the other hand, the second rotor 18 is mechanically coupled to the drive shaft 37 via the transmission 44, so that the power from the second rotor 18 is shifted by the transmission 44 to the drive shaft 37 (wheel 38). It is transmitted after. In the following description, the first rotor 28 is an input side rotor, and the second rotor 18 is an output side rotor.

入力側ロータ28は、ロータコア(第1回転子鉄心)52と、ロータコア52にその周方向に沿って配設された複数相(例えば3相)のロータ巻線30と、を含む。複数相のロータ巻線30に複数相(例えば3相)の交流電流が流れることで、ロータ巻線30は、ロータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。   The input-side rotor 28 includes a rotor core (first rotor core) 52 and a plurality of (for example, three-phase) rotor windings 30 disposed on the rotor core 52 along the circumferential direction thereof. When a plurality of phases (for example, three phases) of alternating current flows through the plurality of rotor windings 30, the rotor windings 30 can generate a rotating magnetic field that rotates in the circumferential direction of the rotor.

ステータ16は、ステータコア(固定子鉄心)51と、ステータコア51にその周方向に沿って配設された複数相(例えば3相)のステータ巻線20と、を含む。複数相のステータ巻線20に複数相(例えば3相)の交流電流が流れることで、ステータ巻線20は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。   The stator 16 includes a stator core (stator core) 51 and a plurality of (for example, three-phase) stator windings 20 disposed on the stator core 51 along the circumferential direction thereof. When a plurality of phases (for example, three phases) of alternating current flows through the plurality of stator windings 20, the stator windings 20 can generate a rotating magnetic field that rotates in the stator circumferential direction.

出力側ロータ18は、ロータコア(第2回転子鉄心)53と、ロータコア53にその周方向に沿って配設され界磁束を発生する永久磁石32,33と、を含む。永久磁石32は、ロータコア53の外周部にステータ16(ステータコア51)と対向して配設されており、永久磁石33は、ロータコア53の内周部に入力側ロータ28(ロータコア52)と対向して配設されている。ここでは、永久磁石32,33を一体化することも可能である。   The output-side rotor 18 includes a rotor core (second rotor core) 53 and permanent magnets 32 and 33 that are disposed on the rotor core 53 along the circumferential direction thereof and generate a field magnetic flux. The permanent magnet 32 is disposed on the outer peripheral portion of the rotor core 53 so as to face the stator 16 (stator core 51), and the permanent magnet 33 is opposed to the input-side rotor 28 (rotor core 52) on the inner peripheral portion of the rotor core 53. Arranged. Here, the permanent magnets 32 and 33 can also be integrated.

入力側ロータ28、出力側ロータ18、及びステータ16のより詳細な構成例を図4に示す。図4に示す例では、入力側ロータ28、出力側ロータ18、及びステータ16が同心円状に配置されている。ステータ16のステータコア51には、径方向内側へ(出力側ロータ18へ向けて)突出した複数のティース51aがステータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ステータ巻線20がこれらのティース51aに巻回されていることで、磁極が構成される。入力側ロータ28のロータコア52には、径方向外側へ(出力側ロータ18へ向けて)突出した複数のティース52aがロータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ロータ巻線30がこれらのティース52aに巻回されていることで、磁極が構成される。ステータ16のティース51aと出力側ロータ18の永久磁石32とが出力側ロータ18の回転中心軸(入力側ロータ28の回転中心軸と一致する)に直交する径方向に対向配置されており、入力側ロータ28のティース52aと出力側ロータ18の永久磁石33とがこの径方向に対向配置されている。ステータ巻線20の巻回軸及びロータ巻線30の巻回軸は、この径方向(入力側ロータ28と出力側ロータ18が対向する方向)に一致している。永久磁石32,33はロータ周方向に間隔をおいて配列されており、さらに、永久磁石32はロータコア53内にV字状に埋設されている。ただし、永久磁石32,33については、出力側ロータ18の表面(外周面または内周面)に露出していてもよいし、出力側ロータ18内(ロータコア53内)に埋設されていてもよい。   A more detailed configuration example of the input side rotor 28, the output side rotor 18, and the stator 16 is shown in FIG. In the example shown in FIG. 4, the input side rotor 28, the output side rotor 18, and the stator 16 are arranged concentrically. In the stator core 51 of the stator 16, a plurality of teeth 51 a protruding radially inward (toward the output-side rotor 18) are arranged at intervals along the circumferential direction of the stator. The magnetic pole is configured by being wound around the teeth 51a. A plurality of teeth 52a protruding radially outward (toward the output-side rotor 18) are arranged on the rotor core 52 of the input-side rotor 28 at intervals along the circumferential direction of the rotor. Is wound around these teeth 52a, thereby forming a magnetic pole. The teeth 51a of the stator 16 and the permanent magnets 32 of the output-side rotor 18 are opposed to each other in the radial direction perpendicular to the rotation center axis of the output-side rotor 18 (which coincides with the rotation center axis of the input-side rotor 28). The teeth 52a of the side rotor 28 and the permanent magnets 33 of the output side rotor 18 are arranged to face each other in the radial direction. The winding axis of the stator winding 20 and the winding axis of the rotor winding 30 coincide with this radial direction (the direction in which the input side rotor 28 and the output side rotor 18 face each other). The permanent magnets 32 and 33 are arranged at intervals in the circumferential direction of the rotor, and the permanent magnet 32 is embedded in the rotor core 53 in a V shape. However, the permanent magnets 32 and 33 may be exposed on the surface (outer peripheral surface or inner peripheral surface) of the output-side rotor 18 or may be embedded in the output-side rotor 18 (in the rotor core 53). .

クラッチ48は、エンジン36と変速機44との間に、回転電機10(入力側ロータ28及び出力側ロータ18)に対し並列に設けられている。クラッチ48の係合/解放により、入力側ロータ28と出力側ロータ18との機械的係合/その解除を選択的に行うことが可能である。クラッチ48を係合させて、入力側ロータ28と出力側ロータ18とを機械的に係合させることで、入力側ロータ28と出力側ロータ18とが一体となって等しい回転速度で回転する。一方、クラッチ48を解放して、入力側ロータ28と出力側ロータ18との機械的係合を解除することで、入力側ロータ28と出力側ロータ18との回転速度差が許容される。ここでのクラッチ48は、例えば油圧や電磁力を利用して係合/解放を切り替えることが可能であり、さらに、クラッチ48に供給する油圧力や電磁力を調整することで締結力を調整することもできる。   The clutch 48 is provided in parallel with the rotating electrical machine 10 (the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18) between the engine 36 and the transmission 44. By engaging / disengaging the clutch 48, mechanical engagement / disengagement between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18 can be selectively performed. By engaging the clutch 48 and mechanically engaging the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18, the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18 are integrally rotated at the same rotational speed. On the other hand, by releasing the clutch 48 and releasing the mechanical engagement between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18, a difference in rotational speed between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18 is allowed. The clutch 48 here can be switched between engagement and disengagement using, for example, hydraulic pressure or electromagnetic force, and further adjusts the fastening force by adjusting the hydraulic pressure or electromagnetic force supplied to the clutch 48. You can also

変速機44の構成については、公知の常時噛合式のマニュアルトランスミッションと同様の構成を適用可能である。つまり、変速機44は、図5に示すように、出力側ロータ18と機械的に連結されていることで出力側ロータ18からの動力が伝達される入力軸61と、駆動軸37(車輪38)と機械的に連結されていることで車輪38へ動力を伝達する出力軸62と、それぞれ変速比(ギア比)が異なる複数(図5に示す例では4段)の変速ギア機構63−1〜63−4と、複数の変速ギア機構63−1〜63−4のうちのいずれか1つを介して入力軸61と出力軸62とを係合させ、且つ係合させる変速ギア機構を切り替えることが可能な係合機構64と、を有する有段変速機である。   About the structure of the transmission 44, the structure similar to a well-known constant meshing type manual transmission is applicable. That is, as shown in FIG. 5, the transmission 44 is mechanically connected to the output-side rotor 18, so that power from the output-side rotor 18 is transmitted, and the drive shaft 37 (wheels 38). ) And a plurality of (four stages in the example shown in FIG. 5) transmission gear mechanisms 63-1, each having a different transmission ratio (gear ratio). -63-4 and the input shaft 61 and the output shaft 62 are engaged via any one of the plurality of transmission gear mechanisms 63-1 to 63-4, and the transmission gear mechanism to be engaged is switched. And a stepped transmission having an engaging mechanism 64 that is capable of operating.

変速ギア機構(1速ギア機構とする)63−1においては、互いに噛み合う入力側ギア63−1a及び出力側ギア63−1bの一方が入力軸61及び出力軸62の一方と係合しており、入力側ギア63−1a及び出力側ギア63−1bの他方が入力軸61及び出力軸62の他方に対し回転可能に支持されている。図5に示す例では、1速ギア機構63−1の入力側ギア63−1aが入力軸61と係合しており、1速ギア機構63−1の出力側ギア63−1bが出力軸62に対し回転可能に支持されている。同様に、kを2〜4のいずれかの整数とすると、変速ギア機構(k速ギア機構とする)63−kにおいても、互いに噛み合う入力側ギア63−ka及び出力側ギア63−kbの一方が入力軸61及び出力軸62の一方と係合しており、入力側ギア63−ka及び出力側ギア63−kbの他方が入力軸61及び出力軸62の他方に対し回転可能に支持されている。図5に示す例では、2速ギア機構63−2の入力側ギア63−2aが入力軸61と係合しており、2速ギア機構63−2の出力側ギア63−2bが出力軸62に対し回転可能に支持されている。そして、3速ギア機構63−3の入力側ギア63−3a及び4速ギア機構63−4の入力側ギア63−4aが入力軸61に対し回転可能に支持されており、3速ギア機構63−3の出力側ギア63−3b及び4速ギア機構63−4の出力側ギア63−4bが出力軸62と係合している。ここでの変速ギア機構63−1〜63−4は、いずれも車両を前進させる(車輪38を正転駆動する)ための前進用のギア機構であり、変速比(ギア比、入力側ギア回転速度/出力側ギア回転速度)の大きい順から並べると、「1速ギア機構63−1」→「2速ギア機構63−2」→「3速ギア機構63−3」→「4速ギア機構63−4」の順となる。   In the transmission gear mechanism (first speed gear mechanism) 63-1, one of the input side gear 63-1a and the output side gear 63-1b that mesh with each other is engaged with one of the input shaft 61 and the output shaft 62. The other of the input side gear 63-1a and the output side gear 63-1b is supported rotatably with respect to the other of the input shaft 61 and the output shaft 62. In the example shown in FIG. 5, the input side gear 63-1a of the first speed gear mechanism 63-1 is engaged with the input shaft 61, and the output side gear 63-1b of the first speed gear mechanism 63-1 is output shaft 62. Is supported rotatably. Similarly, when k is an integer of 2 to 4, even in the transmission gear mechanism (k-speed gear mechanism) 63-k, one of the input side gear 63-ka and the output side gear 63-kb that mesh with each other. Is engaged with one of the input shaft 61 and the output shaft 62, and the other of the input side gear 63-ka and the output side gear 63-kb is rotatably supported with respect to the other of the input shaft 61 and the output shaft 62. Yes. In the example shown in FIG. 5, the input side gear 63-2a of the second gear mechanism 63-2 is engaged with the input shaft 61, and the output gear 63-2b of the second gear mechanism 63-2 is the output shaft 62. Is supported rotatably. The input side gear 63-3a of the third speed gear mechanism 63-3 and the input side gear 63-4a of the fourth speed gear mechanism 63-4 are rotatably supported with respect to the input shaft 61, and the third speed gear mechanism 63 is supported. Output side gear 63-3b and output side gear 63-4b of the fourth speed gear mechanism 63-4 are engaged with the output shaft 62. Here, the transmission gear mechanisms 63-1 to 63-4 are all forward gear mechanisms for moving the vehicle forward (forwardly driving the wheels 38), and the transmission gear ratio (gear ratio, input side gear rotation). When arranged in the descending order of speed / output side gear rotation speed), “first gear mechanism 63-1” → “second gear mechanism 63-2” → “third gear mechanism 63-3” → “fourth gear mechanism” 63-4 ".

係合機構64においては、1速係合部材64−1が1速ギア機構63−1の出力側ギア63−1bと機械的に連結され、2速係合部材64−2が2速ギア機構63−2の出力側ギア63−2bと機械的に連結され、出力側係合部材64−5が1速係合部材64−1と2速係合部材64−2との間の位置で出力軸62と係合しており、出力側係合スリーブ64−6が出力軸62の軸線方向に沿って移動可能である。さらに、係合機構64においては、3速係合部材64−3が3速ギア機構63−3の入力側ギア63−3aと機械的に連結され、4速係合部材64−4が4速ギア機構63−4の入力側ギア63−4aと機械的に連結され、入力側係合部材64−7が3速係合部材64−3と4速係合部材64−4との間の位置で入力軸61と係合しており、入力側係合スリーブ64−8が入力軸61の軸線方向に沿って移動可能である。   In the engagement mechanism 64, the first speed engagement member 64-1 is mechanically connected to the output side gear 63-1b of the first speed gear mechanism 63-1, and the second speed engagement member 64-2 is the second speed gear mechanism. 63-2 is mechanically connected to the output side gear 63-2b, and the output side engaging member 64-5 is output at a position between the first speed engaging member 64-1 and the second speed engaging member 64-2. The output side engaging sleeve 64-6 is engaged with the shaft 62, and is movable along the axial direction of the output shaft 62. Further, in the engagement mechanism 64, the third speed engagement member 64-3 is mechanically connected to the input side gear 63-3a of the third speed gear mechanism 63-3, and the fourth speed engagement member 64-4 is fourth speed. The input side engagement member 64-7 is mechanically coupled to the input side gear 63-4a of the gear mechanism 63-4, and the position between the third speed engagement member 64-3 and the fourth speed engagement member 64-4 Is engaged with the input shaft 61, and the input-side engagement sleeve 64-8 is movable along the axial direction of the input shaft 61.

有段変速機44においては、複数の変速段(図5に示す例では1速〜4速)のうちのいずれか1つを選択することが可能であり、且つ選択する変速段の切り替えが可能である。1速ギアまたは2速ギアを選択する場合は、係合機構64は、出力側係合部材64−5とm速係合部材64−m(mは1または2)を出力側係合スリーブ64−6を介して係合させて、m速ギア機構63−mの出力側ギア63−mbを出力軸62と係合させることで、m速ギア機構63−m(入力側ギア63−ma及び出力側ギア63−mb)を介して入力軸61と出力軸62とを係合させる。3速ギアまたは4速ギアを選択する場合は、係合機構64は、入力側係合部材64−7とm速係合部材64−m(mは3または4)を入力側係合スリーブ64−8を介して係合させて、m速ギア機構63−mの入力側ギア63−maを入力軸61と係合させることで、m速ギア機構63−mを介して入力軸61と出力軸62とを係合させる。m速ギアが選択されている場合は、入力軸61に伝達された出力側ロータ18からの動力は、m速ギア機構63−mで現変速段のm速ギアに応じた変速比で変速されて出力軸62から車輪38へ伝達される。そして、現変速段のm速ギアから次変速段のn速ギア(m,nは1〜4のいずれかの整数でm≠n)へ切り替える場合は、係合機構64は、現変速段に対応する係合状態のm速係合部材64−mと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を解放することで、m速ギア機構63−mを介した入力軸61と出力軸62との係合を解除して、次変速段に対応する解放状態のn速係合部材64−nと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を係合させることで、n速ギア機構63−nを介して入力軸61と出力軸62とを係合させる。これによって、入力軸61と出力軸62とを係合させる変速ギア機構をm速ギア機構63−mからn速ギア機構63−nに切り替えることができ、変速機44の変速段を現変速段から次変速段に変更する変速動作を行うことができる。   In the stepped transmission 44, it is possible to select any one of a plurality of shift speeds (1st to 4th speed in the example shown in FIG. 5) and to switch the selected shift speed. It is. When the first speed gear or the second speed gear is selected, the engagement mechanism 64 includes the output side engagement member 64-5 and the m-speed engagement member 64-m (m is 1 or 2) as the output side engagement sleeve 64. -6, and the output side gear 63-mb of the m speed gear mechanism 63-m is engaged with the output shaft 62, so that the m speed gear mechanism 63-m (input side gear 63-ma and The input shaft 61 and the output shaft 62 are engaged via the output side gear 63-mb). When selecting the 3rd speed gear or the 4th speed gear, the engagement mechanism 64 includes the input side engagement member 64-7 and the m speed engagement member 64-m (m is 3 or 4) as the input side engagement sleeve 64. -8 is engaged, and the input side gear 63-ma of the m-speed gear mechanism 63-m is engaged with the input shaft 61, whereby the input shaft 61 and the output are output via the m-speed gear mechanism 63-m. The shaft 62 is engaged. When the m-speed gear is selected, the power from the output-side rotor 18 transmitted to the input shaft 61 is shifted by the m-speed gear mechanism 63-m at a gear ratio corresponding to the m-speed gear at the current shift stage. And transmitted from the output shaft 62 to the wheel 38. When switching from the mth gear of the current gear to the nth gear of the next gear (m and n are integers of 1 to 4 and m ≠ n), the engagement mechanism 64 changes to the current gear. By releasing the m-speed engagement member 64-m and the output-side engagement member 64-5 (or the input-side engagement member 64-7) in the corresponding engagement state, the m-speed gear mechanism 63-m is interposed. The engagement between the input shaft 61 and the output shaft 62 is released, and the n-speed engagement member 64-n and the output-side engagement member 64-5 (or the input-side engagement member 64) in the released state corresponding to the next shift stage are released. −7) is engaged, and the input shaft 61 and the output shaft 62 are engaged via the n-speed gear mechanism 63-n. As a result, the transmission gear mechanism that engages the input shaft 61 and the output shaft 62 can be switched from the m-speed gear mechanism 63-m to the n-speed gear mechanism 63-n, and the shift speed of the transmission 44 is changed to the current shift speed. The shift operation for changing from the first gear to the next gear can be performed.

ここでの係合機構64については、1速ギアまたは2速ギアを選択するときに出力軸62と出力側ギア63−mb(mは1または2)との回転を同期させるためのシンクロメッシュ(同期噛合機構)と、3速ギアまたは4速ギアを選択するときに入力軸61と入力側ギア63−ma(mは3または4)との回転を同期させるためのシンクロメッシュとを含んで構成することもできる。また、出力軸62と出力側ギア63−mb(mは1または2)を係合させるためのドグクラッチ機構と、入力軸61と入力側ギア63−ma(mは3または4)を係合させるためのドグクラッチ機構とを含んで、係合機構64を構成することも可能である。このように、常時噛合式のマニュアルトランスミッションでは、変速ギア機構63−1〜63−4と係合機構64とを含んで、入力軸61と出力軸62との間の変速比を多段階(図5に示す例では4段階)に変化させることが可能な変速機構を構成することができる。   As for the engagement mechanism 64 here, a synchromesh for synchronizing the rotation of the output shaft 62 and the output side gear 63-mb (m is 1 or 2) when selecting the 1st gear or the 2nd gear. Synchronization mesh mechanism) and a synchromesh for synchronizing the rotation of the input shaft 61 and the input side gear 63-ma (m is 3 or 4) when selecting the third gear or the fourth gear. You can also Also, a dog clutch mechanism for engaging the output shaft 62 and the output side gear 63-mb (m is 1 or 2), and the input shaft 61 and the input side gear 63-ma (m is 3 or 4) are engaged. It is also possible to constitute the engagement mechanism 64 including a dog clutch mechanism for the purpose. As described above, the always-meshing manual transmission includes the speed change gear mechanisms 63-1 to 63-4 and the engagement mechanism 64, and the speed ratio between the input shaft 61 and the output shaft 62 is increased in multiple stages (see FIG. In the example shown in FIG. 5, a speed change mechanism that can be changed in four steps) can be configured.

直流電源として設けられた充放電可能な蓄電装置42は、例えば二次電池により構成することができ、電気エネルギーを蓄える。蓄電装置42とステータ巻線20との間で電力変換を行う第1電力変換装置として設けられたインバータ40は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード(整流素子)とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置42からの直流電力を交流(例えば3相交流)に変換して、ステータ巻線20の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ40は、ステータ巻線20の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置42に回収する方向の電力変換も可能である。このように、インバータ40は、蓄電装置42とステータ巻線20との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。   The chargeable / dischargeable power storage device 42 provided as a direct current power source can be constituted by a secondary battery, for example, and stores electrical energy. Inverter 40 provided as a first power conversion device that performs power conversion between power storage device 42 and stator winding 20 includes a switching element and a diode (rectifier element) connected in reverse parallel to the switching element. It can be realized by a known configuration, and can be supplied to each phase of the stator winding 20 by converting DC power from the power storage device 42 to AC (for example, three-phase AC) by switching operation of the switching element. . Furthermore, the inverter 40 can also convert power in a direction in which alternating current flowing in each phase of the stator winding 20 is converted into direct current and electric energy is collected in the power storage device 42. Thus, the inverter 40 can perform bidirectional power conversion between the power storage device 42 and the stator winding 20.

スリップリング95は、入力側ロータ28と機械的に連結されており、さらに、ロータ巻線30の各相と電気的に接続されている。回転が固定されたブラシ96は、スリップリング95に押し付けられて電気的に接触する。スリップリング95は、ブラシ96に対し摺動しながら(ブラシ96との電気的接触を維持しながら)、入力側ロータ28とともに回転する。ブラシ96は、インバータ41と電気的に接続されている。蓄電装置42及びインバータ40のいずれかとロータ巻線30との間で電力変換を行う第2電力変換装置として設けられたインバータ41は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード(整流素子)とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置42からの直流電力を交流(例えば3相交流)に変換して、ブラシ96及びスリップリング95を介してロータ巻線30の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ41は、ロータ巻線30の各相に流れる交流電流を直流に変換する方向の電力変換も可能である。その際には、ロータ巻線30の交流電力がスリップリング95及びブラシ96により取り出され、この取り出された交流電力がインバータ41で直流に変換される。インバータ41で直流に変換された電力は、インバータ40で交流に変換されてからステータ巻線20の各相へ供給可能である。つまり、インバータ40は、インバータ41からの直流電力と蓄電装置42からの直流電力とのいずれか(少なくとも一方)を交流に変換してステータ巻線20の各相へ供給することが可能である。また、インバータ41で直流に変換された電力を蓄電装置42に回収することも可能である。このように、インバータ41は、蓄電装置42及びインバータ40のいずれかとロータ巻線30との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。   The slip ring 95 is mechanically coupled to the input side rotor 28, and is electrically connected to each phase of the rotor winding 30. The brush 96 whose rotation is fixed is pressed against the slip ring 95 to be in electrical contact. The slip ring 95 rotates with the input-side rotor 28 while sliding with respect to the brush 96 (maintaining electrical contact with the brush 96). The brush 96 is electrically connected to the inverter 41. An inverter 41 provided as a second power conversion device that performs power conversion between any of the power storage device 42 and the inverter 40 and the rotor winding 30 includes a switching element and a diode (rectifier connected in reverse parallel to the switching element). Element), the DC power from the power storage device 42 is converted into alternating current (for example, three-phase alternating current) by the switching operation of the switching element, and the rotor is connected via the brush 96 and the slip ring 95. It is possible to supply each phase of the winding 30. Furthermore, the inverter 41 can also perform power conversion in a direction in which an alternating current flowing in each phase of the rotor winding 30 is converted into a direct current. At that time, AC power of the rotor winding 30 is extracted by the slip ring 95 and the brush 96, and the extracted AC power is converted to DC by the inverter 41. The electric power converted into direct current by the inverter 41 can be supplied to each phase of the stator winding 20 after being converted into alternating current by the inverter 40. That is, the inverter 40 can convert either (at least one) of the DC power from the inverter 41 and the DC power from the power storage device 42 into AC and supply it to each phase of the stator winding 20. In addition, the power converted into direct current by the inverter 41 can be recovered by the power storage device 42. Thus, the inverter 41 can perform bidirectional power conversion between any of the power storage device 42 and the inverter 40 and the rotor winding 30.

電子制御ユニット50は、インバータ40のスイッチング素子のスイッチング動作を制御してインバータ40での電力変換を制御することで、ステータ巻線20の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット50は、インバータ41のスイッチング素子のスイッチング動作を制御してインバータ41での電力変換を制御することで、ロータ巻線30の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット50は、クラッチ48の係合/解放を切り替えることで、入力側ロータ28と出力側ロータ18との機械的係合/その解除を切り替える制御も行う。さらに、電子制御ユニット50は、エンジン36の運転状態の制御、及び変速機44の変速段を選択するための係合機構64の駆動制御も行う。本実施形態では、係合機構64の駆動制御による変速機44の変速段の選択が電子制御ユニット50により行われ、変速機44は自動マニュアル変速機(AMT)として機能する。   The electronic control unit 50 controls the alternating current flowing in each phase of the stator winding 20 by controlling the switching operation of the switching element of the inverter 40 and controlling the power conversion in the inverter 40. The electronic control unit 50 controls the alternating current flowing in each phase of the rotor winding 30 by controlling the switching operation of the switching element of the inverter 41 and controlling the power conversion in the inverter 41. The electronic control unit 50 also performs control for switching mechanical engagement / release of the input side rotor 28 and the output side rotor 18 by switching engagement / release of the clutch 48. Further, the electronic control unit 50 also performs control of the operating state of the engine 36 and drive control of the engagement mechanism 64 for selecting the gear position of the transmission 44. In the present embodiment, selection of the shift stage of the transmission 44 by drive control of the engagement mechanism 64 is performed by the electronic control unit 50, and the transmission 44 functions as an automatic manual transmission (AMT).

インバータ40のスイッチング動作により複数相のステータ巻線20に複数相(例えば3相)の交流電流が流れることで、ステータ巻線20は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生する。そして、ステータ巻線20で発生した回転磁界と永久磁石32で発生した界磁束との電磁気相互作用(吸引及び反発作用)により、出力側ロータ18にトルク(磁石トルク)を作用させることができ、出力側ロータ18を回転駆動することができる。つまり、蓄電装置42からインバータ40を介してステータ巻線20に供給された電力を出力側ロータ18の動力(機械的動力)に変換することができ、ステータ16及び出力側ロータ18を同期電動機(PMモータ部)として機能させることができる。さらに、出力側ロータ18の動力をステータ巻線20の電力に変換してインバータ40を介して蓄電装置42に回収することも可能である。このように、ステータ16のステータ巻線20と出力側ロータ18の永久磁石32とが電磁気的に結合されていることで、ステータ巻線20で発生する回転磁界を出力側ロータ18に作用させて、ステータ16と出力側ロータ18との間にトルク(磁石トルク)を作用させることができる。さらに、例えば図4に示すように、永久磁石32間に突極部として磁性体(強磁性体)がステータ16(ティース51a)と対向して配置されている例や、永久磁石32が出力側ロータ18内(ロータコア53内)に埋設されている例では、ステータ16の発生する回転磁界が出力側ロータ18に作用するのに応じて、磁石トルクに加えてリラクタンストルクもステータ16と出力側ロータ18との間に作用する。電子制御ユニット50は、インバータ40のスイッチング動作により例えばステータ巻線20に流す交流電流の振幅や位相角を制御することで、ステータ16と出力側ロータ18との間に作用するトルクを制御することができる。   When a plurality of phases (for example, three phases) of alternating current flows through the plurality of stator windings 20 by the switching operation of the inverter 40, the stator windings 20 generate a rotating magnetic field that rotates in the circumferential direction of the stator. The torque (magnet torque) can be applied to the output-side rotor 18 by electromagnetic interaction (attraction and repulsion) between the rotating magnetic field generated in the stator winding 20 and the field magnetic flux generated in the permanent magnet 32. The output side rotor 18 can be rotationally driven. That is, the electric power supplied from the power storage device 42 to the stator winding 20 via the inverter 40 can be converted into the power (mechanical power) of the output-side rotor 18, and the stator 16 and the output-side rotor 18 are connected to the synchronous motor ( PM motor part). Furthermore, it is possible to convert the power of the output side rotor 18 into the electric power of the stator winding 20 and collect it in the power storage device 42 via the inverter 40. As described above, the stator winding 20 of the stator 16 and the permanent magnet 32 of the output side rotor 18 are electromagnetically coupled, so that the rotating magnetic field generated in the stator winding 20 is applied to the output side rotor 18. A torque (magnet torque) can be applied between the stator 16 and the output-side rotor 18. Further, for example, as shown in FIG. 4, an example in which a magnetic material (ferromagnetic material) is disposed between the permanent magnets 32 as salient pole portions facing the stator 16 (tooth 51a), or the permanent magnet 32 is on the output side. In the example embedded in the rotor 18 (in the rotor core 53), the reluctance torque in addition to the magnet torque is also applied to the stator 16 and the output side rotor in response to the rotating magnetic field generated by the stator 16 acting on the output side rotor 18. 18 to act. The electronic control unit 50 controls the torque acting between the stator 16 and the output-side rotor 18 by controlling the amplitude and phase angle of the alternating current flowing through the stator winding 20 by the switching operation of the inverter 40, for example. Can do.

また、入力側ロータ28が出力側ロータ18に対し相対回転して入力側ロータ28(ロータ巻線30)と出力側ロータ18(永久磁石33)との間に回転差が生じるのに伴ってロータ巻線30に誘導起電力が発生し、この誘導起電力に起因してロータ巻線30に誘導電流(交流電流)が流れることで回転磁界が生じる。そして、ロータ巻線30の誘導電流により生じる回転磁界と永久磁石33の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ18にトルクを作用させることができ、出力側ロータ18を回転駆動することができる。このように、入力側ロータ28のロータ巻線30と出力側ロータ18の永久磁石33とが電磁気的に結合されていることで、ロータ巻線30で発生する回転磁界が出力側ロータ18に作用するのに応じて、入力側ロータ28と出力側ロータ18との間にトルク(磁石トルク)が作用する。そのため、入力側ロータ28と出力側ロータ18との間で動力(機械的動力)を伝達することができ、入力側ロータ28及び出力側ロータ18を誘導電磁カップリング部として機能させることができる。   Further, as the input side rotor 28 rotates relative to the output side rotor 18, a rotation difference is generated between the input side rotor 28 (rotor winding 30) and the output side rotor 18 (permanent magnet 33). An induced electromotive force is generated in the winding 30, and an induced current (alternating current) flows in the rotor winding 30 due to the induced electromotive force, thereby generating a rotating magnetic field. The torque can be applied to the output-side rotor 18 by the electromagnetic interaction between the rotating magnetic field generated by the induced current of the rotor winding 30 and the field flux of the permanent magnet 33, and the output-side rotor 18 is driven to rotate. Can do. As described above, the rotor winding 30 of the input-side rotor 28 and the permanent magnet 33 of the output-side rotor 18 are electromagnetically coupled, so that the rotating magnetic field generated in the rotor winding 30 acts on the output-side rotor 18. As a result, torque (magnet torque) acts between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18. Therefore, power (mechanical power) can be transmitted between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18, and the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18 can function as an induction electromagnetic coupling unit.

ロータ巻線30の誘導電流により入力側ロータ28と出力側ロータ18との間にトルク(電磁カップリングトルク)を発生させる際には、電子制御ユニット50は、ロータ巻線30に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ41のスイッチング動作を行う。その際には、電子制御ユニット50は、インバータ41のスイッチング動作によりロータ巻線30に流れる交流電流を制御することで、入力側ロータ28と出力側ロータ18との間に作用する電磁カップリングトルクを制御することができる。一方、電子制御ユニット50は、インバータ41のスイッチング素子をオフ状態に維持してスイッチング動作を停止させることで、ロータ巻線30に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ28と出力側ロータ18との間にトルクは作用しなくなる。   When the torque (electromagnetic coupling torque) is generated between the input side rotor 28 and the output side rotor 18 by the induced current of the rotor winding 30, the electronic control unit 50 causes the induced current to flow through the rotor winding 30. The switching operation of the inverter 41 is performed so as to allow this. At that time, the electronic control unit 50 controls the alternating current flowing through the rotor winding 30 by the switching operation of the inverter 41, so that the electromagnetic coupling torque acting between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18. Can be controlled. On the other hand, the electronic control unit 50 maintains the switching element of the inverter 41 in the OFF state and stops the switching operation, so that the induced current does not flow through the rotor winding 30, and the input side rotor 28 and the output side rotor 18 In the meantime, the torque stops working.

次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置の動作について説明する。   Next, the operation of the hybrid drive device according to this embodiment will be described.

エンジン36が動力を発生している場合は、エンジン36の動力が入力側ロータ28に伝達され、入力側ロータ28がエンジン回転方向に回転駆動する。クラッチ48が解放されている状態で、入力側ロータ28の回転速度が出力側ロータ18の回転速度より高くなると、ロータ巻線30に誘導起電力が発生する。電子制御ユニット50は、ロータ巻線30に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ41のスイッチング動作を行う。これによって、ロータ巻線30の誘導電流と永久磁石33の界磁束との電磁気相互作用により入力側ロータ28から出力側ロータ18にエンジン回転方向の電磁カップリングトルクが作用して出力側ロータ18がエンジン回転方向に回転駆動する。このように、入力側ロータ28に伝達されたエンジン36からの動力は、入力側ロータ28のロータ巻線30と出力側ロータ18の永久磁石33との電磁気結合によって、出力側ロータ18へ伝達される。出力側ロータ18に伝達された動力は、変速機44で変速されてから駆動軸37(車輪38)へ伝達されることで、車両の前進駆動等、負荷の正転駆動に用いられる。したがって、エンジン36の動力を用いて車輪38を正転方向に回転駆動することができ、車両を前進方向に駆動することができる。さらに、入力側ロータ28と出力側ロータ18との回転差を許容することができるため、車輪38の回転が停止してもエンジン36がストールすることはない。そのため、回転電機10を発進装置として機能させることができ、摩擦クラッチやトルクコンバータ等の発進装置を別に設ける必要がなくなる。   When the engine 36 is generating power, the power of the engine 36 is transmitted to the input side rotor 28, and the input side rotor 28 is rotationally driven in the engine rotation direction. When the rotational speed of the input side rotor 28 becomes higher than the rotational speed of the output side rotor 18 in a state where the clutch 48 is released, an induced electromotive force is generated in the rotor winding 30. The electronic control unit 50 performs the switching operation of the inverter 41 so as to allow the induced current to flow through the rotor winding 30. As a result, electromagnetic coupling torque in the engine rotation direction acts on the output side rotor 18 from the input side rotor 28 due to the electromagnetic interaction between the induced current of the rotor winding 30 and the field flux of the permanent magnet 33, and the output side rotor 18 Driven in the direction of engine rotation. Thus, the power from the engine 36 transmitted to the input side rotor 28 is transmitted to the output side rotor 18 by electromagnetic coupling between the rotor winding 30 of the input side rotor 28 and the permanent magnet 33 of the output side rotor 18. The The power transmitted to the output side rotor 18 is transmitted to the drive shaft 37 (wheels 38) after being shifted by the transmission 44, and used for forward driving of the load such as forward drive of the vehicle. Therefore, the wheel 38 can be rotationally driven in the forward direction using the power of the engine 36, and the vehicle can be driven in the forward direction. Further, since the rotation difference between the input side rotor 28 and the output side rotor 18 can be allowed, the engine 36 does not stall even if the rotation of the wheels 38 is stopped. Therefore, the rotating electrical machine 10 can function as a starting device, and there is no need to separately provide a starting device such as a friction clutch or a torque converter.

さらに、ロータ巻線30に発生した交流電力は、スリップリング95及びブラシ96を介して取り出される。取り出された交流電力はインバータ41で直流に変換される。そして、インバータ40のスイッチング動作により、インバータ41からの直流電力がインバータ40で交流に変換されてからステータ巻線20に供給されることで、ステータ巻線20に交流電流が流れ、ステータ16に回転磁界が形成される。このステータ16の回転磁界と出力側ロータ18の永久磁石32の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ18にエンジン回転方向のトルクを作用させることができる。これによって、出力側ロータ18のエンジン回転方向のトルクを増幅させるトルク増幅機能を実現することができる。また、インバータ41からの直流電力を蓄電装置42に回収することも可能である。   Further, AC power generated in the rotor winding 30 is taken out via the slip ring 95 and the brush 96. The extracted AC power is converted into DC by the inverter 41. Then, by the switching operation of the inverter 40, the DC power from the inverter 41 is converted into AC by the inverter 40 and then supplied to the stator winding 20, whereby an AC current flows through the stator winding 20 and rotates to the stator 16. A magnetic field is formed. The torque in the engine rotation direction can be applied to the output side rotor 18 also by the electromagnetic interaction between the rotating magnetic field of the stator 16 and the field flux of the permanent magnet 32 of the output side rotor 18. As a result, a torque amplification function for amplifying the torque of the output side rotor 18 in the engine rotation direction can be realized. It is also possible to collect DC power from the inverter 41 in the power storage device 42.

さらに、蓄電装置42からステータ巻線20へ電力供給するようにインバータ40のスイッチング動作を制御することで、エンジン36の動力を用いて車輪38を正転方向に回転駆動するとともに、ステータ巻線20への供給電力を用いて発生させた出力側ロータ18の動力により車輪38の正転方向の回転駆動をアシストすることができる。また、負荷の減速運転時には、電子制御ユニット50は、ステータ巻線20から蓄電装置42へ電力回収するようにインバータ40のスイッチング動作を制御することで、負荷の動力をステータ巻線20と永久磁石32との電磁気結合によってステータ巻線20の電力に変換して蓄電装置42に回収することができる。   Further, by controlling the switching operation of the inverter 40 so that electric power is supplied from the power storage device 42 to the stator winding 20, the wheel 38 is rotated in the normal rotation direction using the power of the engine 36, and the stator winding 20. The rotational drive of the wheel 38 in the forward rotation direction can be assisted by the power of the output-side rotor 18 generated using the power supplied to the wheel. Further, at the time of load deceleration operation, the electronic control unit 50 controls the switching operation of the inverter 40 so that power is recovered from the stator winding 20 to the power storage device 42, so that the load power is transmitted to the stator winding 20 and the permanent magnet. The electric power of the stator winding 20 can be converted by the electromagnetic coupling with 32 and recovered in the power storage device 42.

また、クラッチ48を係合して入力側ロータ28と出力側ロータ18とを機械的に連結することで、ロータ巻線30に交流電流が流れず入力側ロータ28と出力側ロータ18との間にトルクが作用しなくても、エンジン36からの動力をクラッチ48を介して駆動軸37(車輪38)へ伝達することができる。これによって、入力側ロータ28と出力側ロータ18との間のすべりに伴ってロータ巻線30に誘導電流が流れることで生じるジュール損失を抑えることが可能となる。   Further, by engaging the clutch 48 and mechanically connecting the input side rotor 28 and the output side rotor 18, an alternating current does not flow through the rotor winding 30, and the input side rotor 28 and the output side rotor 18 are not connected. Even if torque does not act on the power, the power from the engine 36 can be transmitted to the drive shaft 37 (wheels 38) via the clutch 48. This makes it possible to suppress Joule loss caused by the induction current flowing through the rotor winding 30 due to the slip between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18.

また、エンジン36の動力を用いずに回転電機10の動力を用いて負荷を駆動する(車輪38を回転駆動する)EV(Electric Vehicle)走行を行う場合は、電子制御ユニット50は、インバータ40のスイッチング動作を制御することで、負荷の駆動制御を行う。例えば、電子制御ユニット50は、蓄電装置42からの直流電力を交流に変換してステータ巻線20へ供給するように、インバータ40のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線20への供給電力をステータ巻線20と永久磁石32との電磁気結合によって出力側ロータ18の動力に変換し、駆動軸37(車輪38)を回転駆動する。このように、エンジン36が動力を発生していなくても、ステータ巻線20への電力供給により車輪38を回転駆動することができる。なお、EV走行を行う場合は、クラッチ48を解放状態に制御する。   In addition, when EV (Electric Vehicle) traveling is performed by driving the load using the power of the rotating electrical machine 10 without using the power of the engine 36 (rotating the wheel 38), the electronic control unit 50 By controlling the switching operation, drive control of the load is performed. For example, the electronic control unit 50 controls the switching operation of the inverter 40 so that the DC power from the power storage device 42 is converted into AC and supplied to the stator winding 20, thereby supplying power to the stator winding 20. Is converted into power of the output-side rotor 18 by electromagnetic coupling between the stator winding 20 and the permanent magnet 32, and the drive shaft 37 (wheel 38) is rotationally driven. Thus, even if the engine 36 is not generating power, the wheels 38 can be rotationally driven by supplying power to the stator winding 20. In addition, when performing EV traveling, the clutch 48 is controlled to a released state.

また、車両を後退させる(車輪38を逆転方向に回転駆動する)リバース走行を行うときも、電子制御ユニット50は、蓄電装置42からステータ巻線20へ電力供給するようにインバータ40のスイッチング動作を制御することで、出力側ロータ18に発生させた動力を変速機44を介して車輪38へ伝達して、車輪38を逆転方向に回転駆動することが可能である。このように、EV走行によりリバース走行を行う場合は、変速機44では、後退用(リバース用)の変速ギア機構を省略することが可能となる。ただし、変速機44にリバース用の変速ギア機構を設け、エンジン36からの動力を変速機44(リバース用の変速ギア機構)を介して車輪38へ伝達することで、リバース走行を行うことも可能である。   The electronic control unit 50 also performs the switching operation of the inverter 40 so as to supply electric power from the power storage device 42 to the stator windings 20 when performing reverse running in which the vehicle is moved backward (wheels 38 are rotated in the reverse direction). By controlling, it is possible to transmit the power generated in the output side rotor 18 to the wheel 38 via the transmission 44 and to rotate the wheel 38 in the reverse direction. As described above, when reverse traveling is performed by EV traveling, it is possible to omit the reverse (reverse) transmission gear mechanism in the transmission 44. However, it is also possible to perform reverse traveling by providing a reverse transmission gear mechanism in the transmission 44 and transmitting the power from the engine 36 to the wheels 38 via the transmission 44 (reverse transmission gear mechanism). It is.

また、エンジン36を始動する場合は、電子制御ユニット50は、蓄電装置42からの直流電力をインバータ41で交流に変換してスリップリング95及びブラシ96を介してロータ巻線30へ供給するように、インバータ41のスイッチング動作を制御することで、ロータ巻線30の交流電流により出力側ロータ18から入力側ロータ28にエンジン回転方向のトルクを作用させる。これによって、蓄電装置42からロータ巻線30への供給電力を用いて入力側ロータ28をエンジン回転方向に回転させてエンジン36のクランキングを行う。エンジン36のクランキングの際には、入力側ロータ28の回転磁界と出力側ロータ18の永久磁石33の界磁束との電磁気相互作用によりエンジン36に繋がる入力側ロータ28にトルクを作用させるが、出力側ロータ18もその反力トルクを受けることになる。そのため、EV走行時にエンジン36を始動する場合は、蓄電装置42からステータ巻線20へ電力供給して出力側ロータ18にこの反力トルクを打ち消すトルクを作用させるようにインバータ40のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線20への供給電力を用いて出力側ロータ18を回転駆動することができる。なお、エンジン36を始動する場合は、クラッチ48を解放状態に制御する。   Further, when starting the engine 36, the electronic control unit 50 converts the DC power from the power storage device 42 into AC by the inverter 41 and supplies it to the rotor winding 30 via the slip ring 95 and the brush 96. By controlling the switching operation of the inverter 41, torque in the engine rotation direction is applied from the output side rotor 18 to the input side rotor 28 by the alternating current of the rotor winding 30. As a result, the input side rotor 28 is rotated in the engine rotation direction using the power supplied from the power storage device 42 to the rotor winding 30 to crank the engine 36. During cranking of the engine 36, torque is applied to the input-side rotor 28 connected to the engine 36 by electromagnetic interaction between the rotating magnetic field of the input-side rotor 28 and the field flux of the permanent magnet 33 of the output-side rotor 18. The output side rotor 18 also receives the reaction torque. Therefore, when starting the engine 36 during EV traveling, the switching operation of the inverter 40 is controlled so that electric power is supplied from the power storage device 42 to the stator winding 20 and the torque that cancels the reaction torque is applied to the output-side rotor 18. As a result, the output-side rotor 18 can be rotationally driven using the power supplied to the stator winding 20. In addition, when starting the engine 36, the clutch 48 is controlled to a released state.

エンジン36の動力を駆動軸37へ伝達する場合に、有段変速機44では、係合状態のm速係合部材64−mと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を解放し、解放状態のn速係合部材64−nと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を係合させることで、現変速段のm速ギアから次変速段のn速ギアに切り替える変速動作を行うことが可能となる(m,nは1〜4のいずれかの整数でm≠n)。変速動作の際には、m速係合部材64−mと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を解放してからn速係合部材64−nと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を係合させるまでの期間において、入力軸61(出力側ロータ18)の回転速度Nmgを現変速段(m速ギア)に応じた回転速度Nrefmから次変速段(n速ギア)に応じた回転速度Nrefnまで変化させる必要がある。アップシフト動作時(m<n)には、入力軸61の回転速度Nmgを減少させる必要があり、ダウンシフト動作時(m>n)には、入力軸61の回転速度Nmgを増加させる必要がある。ただし、m速係合部材64−mと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を解放してからn速係合部材64−nと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を係合させるまでの期間においては、変速機44での動力伝達が遮断されることで、エンジン36の動力が駆動軸37(車輪38)に伝達されなくなる。変速動作の際に車輪38に動力が伝達されなくなる期間(変速機44での動力伝達が遮断される期間)を短くするためには、入力軸61の回転速度Nmgを現変速段(m速ギア)に応じた回転速度Nrefmから次変速段(n速ギア)に応じた回転速度Nrefnまで速やかに変化させることが望ましい。   When the power of the engine 36 is transmitted to the drive shaft 37, the stepped transmission 44 has the m-speed engagement member 64-m and the output-side engagement member 64-5 (or the input-side engagement member 64) in the engaged state. -7) is released, and the n-speed engagement member 64-n in the released state and the output side engagement member 64-5 (or the input side engagement member 64-7) are engaged, so that m It is possible to perform a shift operation for switching from the speed gear to the n-th gear of the next shift stage (m and n are integers of 1 to 4 and m ≠ n). During the shifting operation, the m-speed engagement member 64-m and the output-side engagement member 64-5 (or the input-side engagement member 64-7) are released, and then the n-speed engagement member 64-n and the output are output. During the period until the side engaging member 64-5 (or the input side engaging member 64-7) is engaged, the rotational speed Nmg of the input shaft 61 (output side rotor 18) is set to the current gear stage (m speed gear). It is necessary to change from the corresponding rotational speed Nrefm to the rotational speed Nrefn corresponding to the next gear position (n-th gear). During the upshift operation (m <n), it is necessary to decrease the rotational speed Nmg of the input shaft 61, and during the downshift operation (m> n), it is necessary to increase the rotational speed Nmg of the input shaft 61. is there. However, after releasing the m-speed engagement member 64-m and the output-side engagement member 64-5 (or the input-side engagement member 64-7), the n-speed engagement member 64-n and the output-side engagement member 64 are released. -5 (or the input side engaging member 64-7) is engaged until the transmission of power in the transmission 44 is interrupted, so that the power of the engine 36 is applied to the drive shaft 37 (wheel 38). It will not be transmitted. In order to shorten the period during which power is not transmitted to the wheels 38 during the speed change operation (period during which power transmission in the transmission 44 is interrupted), the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is set to the current gear stage (m-speed gear). It is desirable to quickly change from the rotational speed Nrefm according to) to the rotational speed Nrefn according to the next gear position (n-th gear).

ここで、変速動作の際に車輪38に動力が伝達されなくなる期間を短くするために、m速係合部材64−mと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を解放してからn速係合部材64−nと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を係合させるまでの期間において、ステータ巻線20の交流電流によりステータ16と出力側ロータ18との間にPMモータトルクTmgを作用させることで、入力軸61の回転速度Nmgをm速ギアに対応する回転速度Nrefmからn速ギアに対応する回転速度Nrefnまで変化させる場合を考える。現変速段から次変速段へのアップシフト動作において、ステータ巻線20の交流電流によりステータ16から出力側ロータ18に減速方向(エンジン回転方向と逆方向)のPMモータトルクTmgを作用させたときに、入力軸61(出力側ロータ18)の回転速度Nmgの時間変化を計算した結果を図6に示す。計算の際には、変速機44の入力軸61側(出力側ロータ18も含む)の慣性モーメントを0.062kg・m2、現変速段に対応する入力軸61の回転速度Nrefmを5500rpm、次変速段に対応する入力軸61の回転速度Nrefnを3000rpmとし、インバータ40の容量(電力変換可能な最大電力)及び蓄電装置42の容量(充放電可能な最大電力)を5kW、7kW、10kW、15kWに変化させながら、入力軸61の回転速度Nmgの時間変化を計算している。図6に示すように、入力軸61の回転速度Nmgを現変速段に対応する回転速度Nrefm=5500rpmから次変速段に対応する回転速度Nrefn=3000rpmまで変化させるのに必要な所要時間は、インバータ40で電力変換可能な最大電力が増加するほど短くなり、5kWで1.46秒、7kWで1.04秒、10kWで0.72秒、15kWで0.48秒となる。ただし、PMモータトルクTmgを作用させることで入力軸61の回転速度Nmgを変化させる場合は、出力側ロータ18とステータ16との回転速度差Nmgの分、ステータ巻線20の電力量が大きくなり、インバータ40を介してステータ巻線20と蓄電装置42との間で電力変換される電力量Pmgも大きくなる。その結果、インバータ40の容量(電力変換可能な最大電力)、及び蓄電装置42の容量(充放電可能な最大電力)を大きくする必要がある。 Here, in order to shorten the period during which power is not transmitted to the wheel 38 during the speed change operation, the m-speed engagement member 64-m and the output side engagement member 64-5 (or the input side engagement member 64-7). ) During the period from when the n-speed engagement member 64-n is engaged with the output side engagement member 64-5 (or the input side engagement member 64-7). By applying PM motor torque Tmg between the stator 16 and the output-side rotor 18, the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is changed from the rotational speed Nrefm corresponding to the m-speed gear to the rotational speed Nrefn corresponding to the n-speed gear. Consider the case of changing. In the upshift operation from the current gear to the next gear, when the PM motor torque Tmg in the deceleration direction (opposite to the engine rotation direction) is applied from the stator 16 to the output side rotor 18 by the alternating current of the stator winding 20 FIG. 6 shows the result of calculating the time change of the rotational speed Nmg of the input shaft 61 (output-side rotor 18). In the calculation, the inertia moment on the input shaft 61 side (including the output-side rotor 18) of the transmission 44 is 0.062 kg · m 2 , the rotational speed Nrefm of the input shaft 61 corresponding to the current gear stage is 5500 rpm, The rotational speed Nrefn of the input shaft 61 corresponding to the gear stage is set to 3000 rpm, and the capacity of the inverter 40 (maximum power that can be converted into power) and the capacity of the power storage device 42 (maximum power that can be charged and discharged) are 5 kW, 7 kW, 10 kW, and 15 kW. , The time change of the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is calculated. As shown in FIG. 6, the time required to change the rotational speed Nmg of the input shaft 61 from the rotational speed Nrefm = 5500 rpm corresponding to the current gear to the rotational speed Nrefn = 3000 rpm corresponding to the next gear is It becomes shorter as the maximum power that can be converted at 40 is increased, and becomes 1.46 seconds at 5 kW, 1.04 seconds at 7 kW, 0.72 seconds at 10 kW, and 0.48 seconds at 15 kW. However, when the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is changed by applying the PM motor torque Tmg, the amount of power of the stator winding 20 is increased by the rotational speed difference Nmg between the output side rotor 18 and the stator 16. The amount of power Pmg converted between the stator winding 20 and the power storage device 42 via the inverter 40 also increases. As a result, it is necessary to increase the capacity of the inverter 40 (maximum power that can be converted) and the capacity of the power storage device 42 (maximum power that can be charged / discharged).

そこで、本実施形態では、電子制御ユニット50は、有段変速機44の変速段を現変速段のm速ギアから次変速段のn速ギアに変更する場合に、現変速段に対応する係合状態のm速係合部材64−mと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を解放したら、ロータ巻線30に交流電流が流れるようにインバータ41での電力変換(スイッチング動作)を制御して入力側ロータ28と出力側ロータ18との間に電磁カップリングトルクTcoupを作用させることで、入力軸61の回転速度Nmgが次変速段(n速ギア)に対応する目標入力軸回転速度Nrefnに近づくように出力側ロータ18及び入力軸61の回転速度Nmgを変化させる。より具体的には、少なくともm速係合部材64−mと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を解放してからn速係合部材64−nと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を係合させるまでの期間において、ロータ巻線30の交流電流により入力側ロータ28から出力側ロータ18に電磁カップリングトルクTcoupを作用させることで、入力軸61の回転速度Nmgをm速ギアに対応する回転速度Nrefmからn速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnまで変化させる。その際に、n速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnは、n速ギア機構63−nの変速比及び駆動軸37の回転速度(車速)から決定される。   Therefore, in the present embodiment, the electronic control unit 50 changes the gear position of the stepped transmission 44 when the gear position of the stepped transmission 44 is changed from the m-speed gear of the current gear stage to the n-speed gear of the next gear stage. When the m-speed engagement member 64-m and the output-side engagement member 64-5 (or the input-side engagement member 64-7) in the combined state are released, the inverter 41 causes the AC current to flow through the rotor winding 30. By controlling the power conversion (switching operation) and applying the electromagnetic coupling torque Tcoup between the input side rotor 28 and the output side rotor 18, the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is changed to the next speed (n-speed gear). The rotational speed Nmg of the output side rotor 18 and the input shaft 61 is changed so as to approach the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to. More specifically, after releasing at least the m-speed engagement member 64-m and the output-side engagement member 64-5 (or the input-side engagement member 64-7), the n-speed engagement member 64-n and the output are output. During the period until the side engaging member 64-5 (or the input side engaging member 64-7) is engaged, the electromagnetic coupling torque Tcouple from the input side rotor 28 to the output side rotor 18 due to the alternating current of the rotor winding 30. , The rotation speed Nmg of the input shaft 61 is changed from the rotation speed Nrefm corresponding to the m-th gear to the target input shaft rotation speed Nrefn corresponding to the n-th gear. At this time, the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the n-th gear is determined from the transmission ratio of the n-speed gear mechanism 63-n and the rotational speed (vehicle speed) of the drive shaft 37.

さらに、本実施形態では、電子制御ユニット50は、m速係合部材64−mと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を解放したら、ロータ巻線30の交流電流により入力側ロータ28と出力側ロータ18との間に電磁カップリングトルクTcoupを作用させるとともに、ステータ巻線20に交流電流が流れるようにインバータ40での電力変換(スイッチング動作)を制御してステータ16と出力側ロータ18との間にPMモータトルクTmgを作用させることによっても、入力軸61の回転速度Nmgがn速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnに近づくように出力側ロータ18及び入力軸61の回転速度Nmgを変化させる。より具体的には、少なくともm速係合部材64−mと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を解放してからn速係合部材64−nと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を係合させるまでの期間において、ロータ巻線30の交流電流により入力側ロータ28から出力側ロータ18に電磁カップリングトルクTcoupを作用させるとともに、ステータ巻線20の交流電流によりステータ16から出力側ロータ18にPMモータトルクTmgを作用させることによっても、入力軸61の回転速度Nmgをm速ギアに対応する回転速度Nrefmからn速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnまで変化させる。その際に、ステータ巻線20の交流電流によりステータ16から出力側ロータ18に作用するPMモータトルクTmgは、ロータ巻線30の交流電流により入力側ロータ28から出力側ロータ18に作用する電磁カップリングトルクTcoupと同方向になる。   Furthermore, in this embodiment, the electronic control unit 50 releases the m-speed engagement member 64-m and the output side engagement member 64-5 (or the input side engagement member 64-7), and An electromagnetic coupling torque Tcoup is applied between the input side rotor 28 and the output side rotor 18 by an alternating current, and power conversion (switching operation) in the inverter 40 is controlled so that an alternating current flows through the stator winding 20. Thus, by applying the PM motor torque Tmg between the stator 16 and the output-side rotor 18, the output-side rotor is set so that the rotational speed Nmg of the input shaft 61 approaches the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the n-th gear. 18 and the rotational speed Nmg of the input shaft 61 are changed. More specifically, after releasing at least the m-speed engagement member 64-m and the output-side engagement member 64-5 (or the input-side engagement member 64-7), the n-speed engagement member 64-n and the output are output. During the period until the side engaging member 64-5 (or the input side engaging member 64-7) is engaged, the electromagnetic coupling torque Tcouple from the input side rotor 28 to the output side rotor 18 due to the alternating current of the rotor winding 30. And the PM motor torque Tmg from the stator 16 to the output-side rotor 18 by the alternating current of the stator winding 20 can also be used to change the rotational speed Nmg of the input shaft 61 from the rotational speed Nrefm corresponding to the m-speed gear. The target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the n-th gear is changed. At that time, the PM motor torque Tmg acting on the output side rotor 18 from the stator 16 by the alternating current of the stator winding 20 is the electromagnetic cup acting on the output side rotor 18 from the input side rotor 28 by the alternating current of the rotor winding 30. The direction is the same as the ring torque Tcoup.

m速ギアからn速ギアへのアップシフト動作(m<n)においては、m速係合部材64−mと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を解放したら、図7,8の矢印Bに示すように、ロータ巻線30に電力供給するようにインバータ41のスイッチング動作を制御して入力側ロータ28から出力側ロータ18に減速方向(エンジン回転方向と逆方向)の電磁カップリングトルクTcoupを作用させることで、入力軸61(出力側ロータ18)の回転速度Nmgをn速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnへ減少させる。それとともに、図7,8の矢印Aに示すように、ステータ巻線20から電力回収するようにインバータ40のスイッチング動作を制御してステータ16から出力側ロータ18に減速方向(エンジン回転方向と逆方向)のPMモータトルクTmgを作用させることによっても、入力軸61の回転速度Nmgをn速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnへ減少させる。その際に、図8の矢印A,Bに示すように、ステータ巻線20から回収された交流電力は、インバータ40で直流に変換され、さらに、インバータ41で直流から交流に変換されてブラシ96及びスリップリング95を介してロータ巻線30へ供給される。ロータ巻線30への供給電力Pcoupとステータ巻線20からの回収電力Pmgとの差は、蓄電装置42の電力Pbにより賄われる。   In the upshift operation from the m-speed gear to the n-speed gear (m <n), the m-speed engagement member 64-m and the output-side engagement member 64-5 (or the input-side engagement member 64-7) are released. Then, as shown by an arrow B in FIGS. 7 and 8, the switching operation of the inverter 41 is controlled so that electric power is supplied to the rotor winding 30, and the deceleration direction (engine rotation direction and By applying the electromagnetic coupling torque Tcoup in the reverse direction, the rotational speed Nmg of the input shaft 61 (output-side rotor 18) is reduced to the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the n-th gear. At the same time, as indicated by an arrow A in FIGS. 7 and 8, the switching operation of the inverter 40 is controlled so that power is recovered from the stator winding 20, and the deceleration direction from the stator 16 to the output-side rotor 18 (reverse to the engine rotation direction). Also, the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is decreased to the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the n-th gear by applying the PM motor torque Tmg in the direction). At that time, as indicated by arrows A and B in FIG. 8, the AC power recovered from the stator winding 20 is converted into DC by the inverter 40, and further converted from DC to AC by the inverter 41, and the brush 96. And supplied to the rotor winding 30 via the slip ring 95. The difference between the supplied power Pcouple to the rotor winding 30 and the recovered power Pmg from the stator winding 20 is covered by the power Pb of the power storage device 42.

ただし、アップシフト動作において、ロータ巻線30の交流電流により入力側ロータ28から出力側ロータ18に減速方向の電磁カップリングトルクTcoupを作用させると、その反作用として、出力側ロータ18から入力側ロータ28に増速方向(エンジン回転方向)の電磁カップリングトルクTcoupが作用する。入力側ロータ28に作用する増速方向のトルクが大きくなりすぎると、エンジン36の回転が急激に吹け上がり、車両の運転者に違和感を与えることになる。そこで、アップシフト動作において、入力軸61の回転速度Nmgをn速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnへ減少させるときは、エンジン36のトルクの発生を停止させるとともに、入力側ロータ28から出力側ロータ18に作用させる減速方向の電磁カップリングトルクTcoupを、エンジン36の回転が急激に吹け上がらないように、エンジン36の負荷損失トルクTl以下に制限することが好ましい。ここでのエンジン36の負荷損失トルクTlは、入力側ロータ28と出力側ロータ18との間に電磁カップリングトルクTcoupが作用していない状態でエンジン36の回転速度Nengを一定に保つために必要なエンジン36の発生トルクとして表される。例えばエンジン36のフリクショントルクからエンジン36の負荷損失トルクTlを設定することが可能であり、その場合は、エンジン36の負荷損失トルクTlをエンジン36の回転速度Nengに応じて変化させるように設定することも可能である。さらに、エンジン36のフリクショントルクだけでなく、ポンプや発電機等のエンジン補機の駆動トルクも考慮して、エンジン36の負荷損失トルクTlを設定することも可能である。   However, in the upshift operation, when the electromagnetic coupling torque Tcoup in the deceleration direction is applied from the input side rotor 28 to the output side rotor 18 by the alternating current of the rotor winding 30, the reaction is counteracted by the output side rotor 18 to the input side rotor. The electromagnetic coupling torque Tcouple in the speed increasing direction (engine rotation direction) acts on the motor 28. If the torque in the speed increasing direction acting on the input-side rotor 28 becomes too large, the rotation of the engine 36 suddenly rises, giving a sense of discomfort to the driver of the vehicle. Therefore, in the upshift operation, when the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is decreased to the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the n-th gear, generation of torque of the engine 36 is stopped and output from the input-side rotor 28 is performed. The electromagnetic coupling torque Tcoup in the deceleration direction applied to the side rotor 18 is preferably limited to a load loss torque Tl or less of the engine 36 so that the rotation of the engine 36 does not suddenly blow up. The load loss torque Tl of the engine 36 here is necessary to keep the rotational speed Neng of the engine 36 constant in a state where the electromagnetic coupling torque Tcoup is not acting between the input side rotor 28 and the output side rotor 18. This is expressed as a torque generated by the engine 36. For example, the load loss torque Tl of the engine 36 can be set from the friction torque of the engine 36. In this case, the load loss torque Tl of the engine 36 is set to change according to the rotational speed Neng of the engine 36. It is also possible. Furthermore, it is possible to set the load loss torque Tl of the engine 36 in consideration of not only the friction torque of the engine 36 but also the driving torque of engine auxiliary equipment such as a pump and a generator.

現変速段から次変速段へのアップシフト動作において、ロータ巻線30の交流電流により入力側ロータ28から出力側ロータ18に減速方向の電磁カップリングトルクTcoupを作用させるとともに、ステータ巻線20の交流電流によりステータ16から出力側ロータ18に減速方向のPMモータトルクTmgを作用させたときに、入力軸61(出力側ロータ18)の回転速度Nmgの時間変化を計算した結果を図9に示す。計算の際には、有段変速機44の入力軸61側(出力側ロータ18も含む)の慣性モーメントを0.062kg・m2、エンジン36側(入力側ロータ28も含む)の慣性モーメントを0.1kg・m2、現変速段に対応する入力軸61の回転速度Nrefmを5500rpm、次変速段に対応する入力軸61の回転速度Nrefnを3000rpmとし、電磁カップリングトルクTcoupをエンジン36の負荷損失トルクTl=21Nm以下に制限し、インバータ40,41の容量(電力変換可能な最大電力)及び蓄電装置42の容量(充放電可能な最大電力)を5kW、7kW、10kW、15kWに変化させながら、入力軸61の回転速度Nmgの時間変化を計算している。図9に示すように、入力軸61の回転速度Nmgを現変速段に対応する回転速度Nrefm=5500rpmから次変速段に対応する回転速度Nrefn=3000rpmまで変化させるのに必要な所要時間は、インバータ40,41で電力変換可能な最大電力が増加するほど短くなり、5kWで0.50秒、7kWで0.44秒、10kWで0.37秒、15kWで0.30秒となる。入力側ロータ28及びステータ16の両方から出力側ロータ18に互いに同方向のトルクを作用させることで、ステータ16のみから出力側ロータ18にトルクを作用させる場合と比較して、同じインバータ容量(電力変換可能な最大電力)の条件で、出力側ロータ18(入力軸61)に作用させるトルクを増加させることができ、入力軸61の回転速度Nmgを現変速段に対応する回転速度Nrefmから次変速段に対応する回転速度Nrefnまで変化させるのに必要な所要時間を短くすることができる。 In the upshift operation from the current gear to the next gear, the electromagnetic coupling torque Tcoup in the deceleration direction is applied from the input side rotor 28 to the output side rotor 18 by the alternating current of the rotor winding 30 and the stator winding 20 FIG. 9 shows the result of calculating the time variation of the rotational speed Nmg of the input shaft 61 (output side rotor 18) when the PM motor torque Tmg in the deceleration direction is applied from the stator 16 to the output side rotor 18 by the alternating current. . In the calculation, the inertia moment on the input shaft 61 side (including the output side rotor 18) of the stepped transmission 44 is 0.062 kg · m 2 , and the inertia moment on the engine 36 side (including the input side rotor 28). 0.1 kg · m 2 , the rotational speed Nrefm of the input shaft 61 corresponding to the current gear stage is 5500 rpm, the rotational speed Nrefn of the input shaft 61 corresponding to the next gear stage is 3000 rpm, and the electromagnetic coupling torque Tcouple is the load of the engine 36 Loss torque Tl is limited to 21 Nm or less, and the capacity of inverters 40 and 41 (maximum power that can be converted) and the capacity of power storage device 42 (maximum power that can be charged and discharged) are changed to 5 kW, 7 kW, 10 kW, and 15 kW. The time change of the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is calculated. As shown in FIG. 9, the time required to change the rotational speed Nmg of the input shaft 61 from the rotational speed Nrefm = 5500 rpm corresponding to the current gear to the rotational speed Nrefn = 3000 rpm corresponding to the next gear is It becomes shorter as the maximum power that can be converted at 40 and 41 increases, and becomes 0.50 seconds at 5 kW, 0.44 seconds at 7 kW, 0.37 seconds at 10 kW, and 0.30 seconds at 15 kW. By applying torque in the same direction to the output side rotor 18 from both the input side rotor 28 and the stator 16, the same inverter capacity (power) can be used compared to the case where torque is applied to the output side rotor 18 only from the stator 16. The torque that acts on the output-side rotor 18 (input shaft 61) can be increased under the condition of the maximum power that can be converted), and the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is changed from the rotational speed Nrefm corresponding to the current gear to the next shift. It is possible to shorten the time required for changing to the rotational speed Nrefn corresponding to the stage.

なお、変速動作の際には、入力側ロータ28(エンジン36)と出力側ロータ18との回転速度差Neng−Nmgは、出力側ロータ18とステータ16との回転速度差Nmgよりも十分小さい。そのため、ロータ巻線30の電力とステータ巻線20の電力が同じ条件で、入力側ロータ28から出力側ロータ18に作用する電磁カップリングトルクTcoupは、ステータ16から出力側ロータ18に作用するPMモータトルクTmgよりも十分大きくなる。したがって、ステータ16から出力側ロータ18にPMモータトルクTmgを作用させずに入力側ロータ28のみから出力側ロータ18に電磁カップリングトルクTcoupを作用させる場合であっても、ステータ16のみから出力側ロータ18にPMモータトルクTmgを作用させる場合と比較して、同じインバータ容量(電力変換可能な最大電力)の条件で、出力側ロータ18(入力軸61)に作用させるトルクを増加させることができ、入力軸61の回転速度Nmgを現変速段に対応する回転速度Nrefmから次変速段に対応する回転速度Nrefnまで変化させるのに必要な所要時間を短くすることができる。   During the speed change operation, the rotational speed difference Neng−Nmg between the input side rotor 28 (engine 36) and the output side rotor 18 is sufficiently smaller than the rotational speed difference Nmg between the output side rotor 18 and the stator 16. Therefore, when the power of the rotor winding 30 and the power of the stator winding 20 are the same, the electromagnetic coupling torque Tcouple acting on the output side rotor 18 from the input side rotor 28 is the PM acting on the output side rotor 18 from the stator 16. It is sufficiently larger than the motor torque Tmg. Therefore, even when the electromagnetic coupling torque Tcoup is applied only from the input side rotor 28 to the output side rotor 18 without applying the PM motor torque Tmg from the stator 16 to the output side rotor 18, the output side from the stator 16 only. Compared with the case where the PM motor torque Tmg is applied to the rotor 18, the torque applied to the output side rotor 18 (input shaft 61) can be increased under the same inverter capacity (maximum power that can be converted). The time required for changing the rotational speed Nmg of the input shaft 61 from the rotational speed Nrefm corresponding to the current shift speed to the rotational speed Nrefn corresponding to the next shift speed can be shortened.

現変速段のm速ギアから次変速段のn速ギアへのアップシフト動作(m<n)において、入力側ロータ28から出力側ロータ18に作用させる電磁カップリングトルクTcoup、ステータ16から出力側ロータ18に作用させるPMモータトルクTmg、及び入力軸61(出力側ロータ18)に作用するトルクTcoup+Tmg(いずれもエンジン回転方向を正とする)の時間変化の一例を図10Aに示し、エンジン36(入力側ロータ28)の回転速度Neng、及び入力軸61(出力側ロータ18)の回転速度Nmgの時間変化の一例を図10Bに示す。図10A,10Bに示す例では、時刻t0において、現変速段から次変速段への変速指令が出力されると、クラッチ48が解放されることで入力側ロータ28と出力側ロータ18との機械的係合が解除され、現変速段に対応する係合状態のm速係合部材64−mと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)が解放される。そして、ロータ巻線30の交流電流により入力側ロータ28から出力側ロータ18に減速方向の電磁カップリングトルクTcoupを作用させるとともに、ステータ巻線20の交流電流によりステータ16から出力側ロータ18に減速方向のPMモータトルクTmgを作用させる。これによって、入力軸61の回転速度Nmgを現変速段に対応する回転速度Nrefm(5500rpm)から次変速段に対応する回転速度Nrefn(3000rpm)へ減少させる。図10A,10Bに示す例では、電磁カップリングトルクTcoupがエンジン36の負荷損失トルクTl(21Nm)に等しい条件でのロータ巻線30の電力量Pcoupが、インバータ41の容量(5kW)以下である場合は、エンジン36の回転速度Nengが一定(5500rpm)に保たれるように、エンジン36の負荷損失トルクTlに等しい電磁カップリングトルクTcoupを発生させ、電磁カップリングトルクTcoupがエンジン36の負荷損失トルクTlに等しい条件でのロータ巻線30の電力量Pcoupが、インバータ41の容量を超える場合は、ロータ巻線30の電力量Pcoupがインバータ41の容量に制限されるように電磁カップリングトルクTcoupを発生させる。それとともに、ステータ巻線20の電力量Pmgがインバータ40の容量(5kW)に制限されるように、PMモータトルクTmgを発生させる。時刻t0〜t1においては、図10Aに示すように、入力側ロータ28から出力側ロータ18に作用する減速方向の電磁カップリングトルクTcoupが、ステータ16から出力側ロータ18に作用する減速方向のPMモータトルクTmgよりも大きくなり、図10Bに示すように、エンジン36の回転速度Nengが入力軸61の回転速度Nmgよりも高くなる。   In an upshift operation (m <n) from the mth gear of the current gear to the nth gear of the next gear (m <n), the electromagnetic coupling torque Tcoup applied from the input side rotor 28 to the output side rotor 18, FIG. 10A shows an example of a time change of the PM motor torque Tmg applied to the rotor 18 and the torque Tcoup + Tmg applied to the input shaft 61 (output-side rotor 18) (both are positive in the engine rotation direction). FIG. 10B shows an example of temporal changes in the rotational speed Neng of the input side rotor 28) and the rotational speed Nmg of the input shaft 61 (output side rotor 18). In the example shown in FIGS. 10A and 10B, when a shift command from the current shift stage to the next shift stage is output at time t0, the clutch 48 is disengaged and the machine between the input side rotor 28 and the output side rotor 18 is released. The m-speed engagement member 64-m and the output-side engagement member 64-5 (or the input-side engagement member 64-7) in the engaged state corresponding to the current gear position are released. Then, an electromagnetic coupling torque Tcouple in the deceleration direction is applied from the input side rotor 28 to the output side rotor 18 by the alternating current of the rotor winding 30, and the speed is reduced from the stator 16 to the output side rotor 18 by the alternating current of the stator winding 20. The direction PM motor torque Tmg is applied. As a result, the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is decreased from the rotational speed Nrefm (5500 rpm) corresponding to the current gear to the rotational speed Nrefn (3000 rpm) corresponding to the next gear. In the example shown in FIGS. 10A and 10B, the electric energy Pcoup of the rotor winding 30 under the condition that the electromagnetic coupling torque Tcoup is equal to the load loss torque Tl (21 Nm) of the engine 36 is equal to or less than the capacity (5 kW) of the inverter 41. In this case, an electromagnetic coupling torque Tcoup equal to the load loss torque Tl of the engine 36 is generated so that the rotational speed Neng of the engine 36 is kept constant (5500 rpm), and the electromagnetic coupling torque Tcoup is the load loss of the engine 36. When the electric power Pcouple of the rotor winding 30 under the condition equal to the torque Tl exceeds the capacity of the inverter 41, the electromagnetic coupling torque Tcoup so that the electric power Pcopup of the rotor winding 30 is limited to the capacity of the inverter 41. Is generated. At the same time, the PM motor torque Tmg is generated so that the power amount Pmg of the stator winding 20 is limited to the capacity (5 kW) of the inverter 40. At times t0 to t1, as shown in FIG. 10A, the deceleration-direction electromagnetic coupling torque Tcoup acting on the output-side rotor 18 from the input-side rotor 28 becomes the deceleration-direction PM acting on the output-side rotor 18 from the stator 16. The rotational speed Neng of the engine 36 is higher than the rotational speed Nmg of the input shaft 61 as shown in FIG. 10B.

時刻t1において、入力軸61の回転速度Nmgが次変速段に対応する回転速度Nrefn(3000rpm)まで減少すると、次変速段に対応する解放状態のn速係合部材64−nと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を係合させる。そして、ロータ巻線30から電力回収するようにインバータ41のスイッチング動作を制御して入力側ロータ28から出力側ロータ18に増速方向の電磁カップリングトルクTcoupを作用させる(出力側ロータ18から入力側ロータ28に減速方向の電磁カップリングトルクTcoupを作用させる)とともに、ステータ巻線20に電力供給するようにインバータ40のスイッチング動作を制御してステータ16から出力側ロータ18に増速方向のPMモータトルクTmgを作用させる。これによって、出力側ロータ18の動力を変速機44(n速ギア機構63−n)で変速して車輪38へ伝達するとともに、エンジン36(入力側ロータ28)の回転速度Nengを入力軸61(出力側ロータ18)の回転速度Nmgへ減少させる。図10A,10Bに示す例では、ステータ巻線20及びロータ巻線30の電力量Pmg,Pcoupが5kW以下に制限されるように、ステータ16及び入力側ロータ28から出力側ロータ18にトルクを作用させる。時刻t2において、エンジン36の回転速度Nengが入力軸61の回転速度Nmgまで減少すると、クラッチ48を係合させることで入力側ロータ28と出力側ロータ18を機械的に係合させる。   When the rotational speed Nmg of the input shaft 61 decreases to the rotational speed Nrefn (3000 rpm) corresponding to the next shift stage at time t1, the released n-speed engagement member 64-n corresponding to the next shift stage and the output side engagement The member 64-5 (or the input side engaging member 64-7) is engaged. Then, the switching operation of the inverter 41 is controlled so that power is recovered from the rotor winding 30, and the electromagnetic coupling torque Tcoup in the acceleration direction is applied from the input side rotor 28 to the output side rotor 18 (input from the output side rotor 18). And the switching operation of the inverter 40 is controlled so that electric power is supplied to the stator winding 20, and PM in the acceleration direction is transferred from the stator 16 to the output side rotor 18. Motor torque Tmg is applied. As a result, the power of the output side rotor 18 is changed by the transmission 44 (n-speed gear mechanism 63-n) and transmitted to the wheels 38, and the rotational speed Neng of the engine 36 (input side rotor 28) is changed to the input shaft 61 ( The rotational speed of the output rotor 18) is reduced to Nmg. In the example shown in FIGS. 10A and 10B, torque is applied from the stator 16 and the input-side rotor 28 to the output-side rotor 18 so that the power amounts Pmg and Pcoup of the stator winding 20 and the rotor winding 30 are limited to 5 kW or less. Let When the rotational speed Neng of the engine 36 decreases to the rotational speed Nmg of the input shaft 61 at time t2, the input side rotor 28 and the output side rotor 18 are mechanically engaged by engaging the clutch 48.

一方、m速ギアからn速ギアへのダウンシフト動作(m>n)においては、m速係合部材64−mと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を解放したら、図11,12の矢印Bに示すように、ロータ巻線30から電力回収するようにインバータ41のスイッチング動作を制御して入力側ロータ28から出力側ロータ18に増速方向(エンジン回転方向)の電磁カップリングトルクTcoupを作用させることで、入力軸61(出力側ロータ18)の回転速度Nmgをn速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnへ増加させる。電磁カップリングトルクTcoupを作用させる際には、入力側ロータ28の回転速度Nengが出力側ロータ18の回転速度Nmgよりも高い状態を維持するように、電磁カップリングトルクTcoupよりも大きいトルクをエンジン36に発生させることで、出力側ロータ18の回転速度Nmgの増加とともに、エンジン36の回転速度Nengを増加させる。その際には、m速係合部材64−mと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を解放するとき(電磁カップリングトルクTcoupを作用させる前)と比較して、ポンプの吐出圧力を減少させたり、発電機の発電電力を減少させる等して、エンジン補機の駆動トルクを減少させることで、エンジン36の負荷損失トルクTlを減少させることも可能である。そして、電磁カップリングトルクTcoupを作用させるとともに、図11,12の矢印Aに示すように、ステータ巻線20に電力供給するようにインバータ40のスイッチング動作を制御してステータ16から出力側ロータ18に増速方向(エンジン回転方向)のPMモータトルクTmgを作用させることによっても、入力軸61の回転速度Nmgをn速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnへ増加させる。その際に、図12の矢印A,Bに示すように、ロータ巻線30からスリップリング95及びブラシ96を介して回収された交流電力は、インバータ41で直流に変換され、さらに、インバータ40で直流から交流に変換されてステータ巻線20へ供給される。   On the other hand, in the downshift operation (m> n) from the m-speed gear to the n-speed gear, the m-speed engagement member 64-m and the output-side engagement member 64-5 (or the input-side engagement member 64-7). 11 and 12, the switching operation of the inverter 41 is controlled so as to recover the electric power from the rotor winding 30 as indicated by an arrow B in FIGS. The rotational speed Nmg of the input shaft 61 (output-side rotor 18) is increased to the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the n-th gear by applying the electromagnetic coupling torque Tcoup in the rotational direction. When the electromagnetic coupling torque Tcoup is applied, a torque larger than the electromagnetic coupling torque Tcoup is applied to the engine so that the rotational speed Neng of the input side rotor 28 is maintained higher than the rotational speed Nmg of the output side rotor 18. By generating in 36, the rotational speed Neng of the engine 36 is increased as the rotational speed Nmg of the output-side rotor 18 increases. In that case, compared with the case where the m-speed engagement member 64-m and the output side engagement member 64-5 (or the input side engagement member 64-7) are released (before the electromagnetic coupling torque Tcouple is applied). Thus, it is possible to reduce the load loss torque Tl of the engine 36 by reducing the driving torque of the engine auxiliary equipment by reducing the discharge pressure of the pump or reducing the generated power of the generator. is there. Then, the electromagnetic coupling torque Tcouple is applied, and the switching operation of the inverter 40 is controlled so as to supply power to the stator winding 20 as shown by the arrow A in FIGS. The PM motor torque Tmg in the speed increasing direction (engine rotation direction) is also applied to increase the rotation speed Nmg of the input shaft 61 to the target input shaft rotation speed Nrefn corresponding to the nth gear. At that time, as indicated by arrows A and B in FIG. 12, the AC power recovered from the rotor winding 30 via the slip ring 95 and the brush 96 is converted into DC by the inverter 41, and further, It is converted from direct current to alternating current and supplied to the stator winding 20.

以上説明した本実施形態では、有段変速機44の変速段を現変速段のm速ギアから次変速段のn速ギアに変更する場合に、現変速段に対応する係合状態のm速係合部材64−mと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を解放したら、ロータ巻線30の交流電流により入力側ロータ28から出力側ロータ18に電磁カップリングトルクTcoupを作用させることで、入力軸61の回転速度Nmgをn速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnへ変化させる。入力側ロータ28と出力側ロータ18との回転速度差Neng−Nmgは、出力側ロータ18とステータ16との回転速度差Nmgよりも十分小さく、発生トルクに対する電力量が抑えられる。そのため、インバータ40,41の容量(電力変換可能な最大電力)、及び蓄電装置42の容量(充放電可能な最大電力)を低減しつつ、入力軸61に作用させるトルクを大きくすることができ、入力軸61の回転速度Nmgをn速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnまで変化させるのに必要な所要時間を短くすることができる。したがって、変速動作の際に車輪38に動力が伝達されなくなる期間(変速機44での動力伝達が遮断される期間)を短くすることができる。さらに、m速ギアからn速ギアへのアップシフト動作において、入力軸61の回転速度Nmgをn速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnへ減少させるときは、入力側ロータ28から出力側ロータ18に作用させる減速方向の電磁カップリングトルクTcoupをエンジン36の負荷損失トルクTl以下に制限することで、エンジン36の回転の吹け上がりを抑えることができる。   In the present embodiment described above, when the gear stage of the stepped transmission 44 is changed from the m-th gear of the current gear stage to the n-th gear of the next gear stage, the m-speed engaged state corresponding to the current gear stage. When the engagement member 64-m and the output-side engagement member 64-5 (or the input-side engagement member 64-7) are released, the electromagnetic cup from the input-side rotor 28 to the output-side rotor 18 is caused by the alternating current of the rotor winding 30. By applying the ring torque Tcoup, the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is changed to the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the n-th gear. The rotational speed difference Neng−Nmg between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18 is sufficiently smaller than the rotational speed difference Nmg between the output-side rotor 18 and the stator 16, and the amount of power with respect to the generated torque can be suppressed. Therefore, the torque applied to the input shaft 61 can be increased while reducing the capacity of the inverters 40 and 41 (maximum power that can be converted) and the capacity of the power storage device 42 (maximum power that can be charged and discharged). The time required to change the rotational speed Nmg of the input shaft 61 to the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the n-th gear can be shortened. Therefore, it is possible to shorten the period during which power is not transmitted to the wheel 38 during the speed change operation (period during which power transmission in the transmission 44 is interrupted). Further, in the upshift operation from the m-th gear to the n-th gear, when the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is decreased to the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the n-th gear, the input side rotor 28 is changed to the output side rotor. By restricting the electromagnetic coupling torque Tcoup in the deceleration direction to be applied to the engine 18 to be equal to or less than the load loss torque Tl of the engine 36, it is possible to suppress the excessive increase in the rotation of the engine 36.

また、アップシフト動作において、入力軸61の回転速度Nmgをn速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnへ減少させるときは、電磁カップリングトルクTcoupを作用させるとともに、m速係合部材64−mと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を解放するとき(電磁カップリングトルクTcoupを作用させる前)と比較して、ポンプの吐出圧力を増加させたり、発電機の発電電力を増加させる等して、エンジン補機の駆動トルクを増加させることで、エンジン36の負荷損失トルクTlを増加させることも可能である。これによって、エンジン36の回転の吹け上がりを抑えつつ、入力側ロータ28から出力側ロータ18に作用させる減速方向の電磁カップリングトルクTcoupを大きくすることができ、入力軸61の回転速度Nmgをn速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnまで変化させるのに必要な所要時間をさらに短くすることができる。   In the upshift operation, when the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is decreased to the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the n-th gear, the electromagnetic coupling torque Tcoup is applied and the m-speed engaging member 64- m and the output-side engagement member 64-5 (or the input-side engagement member 64-7) are released (before the electromagnetic coupling torque Tcoup is applied), or the discharge pressure of the pump is increased, It is also possible to increase the load loss torque Tl of the engine 36 by increasing the driving torque of the engine accessory by increasing the power generated by the generator. As a result, it is possible to increase the electromagnetic coupling torque Tcouple in the deceleration direction that is applied from the input side rotor 28 to the output side rotor 18 while suppressing the increase in rotation of the engine 36, and the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is reduced to n. The time required for changing to the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the high gear can be further shortened.

また、アップシフト動作において、入力軸61の回転速度Nmgをn速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnへ減少させるときは、エンジン36(入力側ロータ28)の回転速度Nengが、m速係合部材64−mと出力側係合部材64−5(あるいは入力側係合部材64−7)を解放するときと比較して、所定回転速度以上吹け上がらないように、入力側ロータ28から出力側ロータ18に作用させる減速方向の電磁カップリングトルクTcoupをエンジン36の回転速度Nengに基づいて制御することも可能である。例えばエンジン36の回転速度Nengが増加したら、出力側ロータ18に作用させる減速方向の電磁カップリングトルクTcoupを減少させ、エンジン36の回転速度Nengが減少したら、出力側ロータ18に作用させる減速方向の電磁カップリングトルクTcoupを増加させる。これによって、エンジン36の回転の吹け上がりを抑えつつ、入力側ロータ28から出力側ロータ18に作用させる減速方向の電磁カップリングトルクTcoupを大きくすることができる。   Further, in the upshift operation, when the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is decreased to the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the n-th gear, the rotational speed Neng of the engine 36 (input-side rotor 28) is m-speed. Compared with the case where the combined member 64-m and the output side engaging member 64-5 (or the input side engaging member 64-7) are released, the output from the input side rotor 28 is prevented so as not to blow up more than a predetermined rotational speed. It is also possible to control the electromagnetic coupling torque Tcouple in the deceleration direction applied to the side rotor 18 based on the rotational speed Neng of the engine 36. For example, when the rotational speed Neng of the engine 36 increases, the electromagnetic coupling torque Tcoup in the deceleration direction that acts on the output-side rotor 18 is decreased. The electromagnetic coupling torque Tcoup is increased. As a result, it is possible to increase the electromagnetic coupling torque Tcoup in the deceleration direction that acts on the output-side rotor 18 from the input-side rotor 28, while suppressing the rising of the rotation of the engine 36.

さらに、本実施形態では、入力軸61の回転速度Nmgをn速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnへ変化させるときに、ステータ巻線20の交流電流によりステータ16から出力側ロータ18にPMモータトルクTmgを電磁カップリングトルクTcoupとともに作用させることで、入力軸61に作用させるトルクをさらに大きくすることができ、入力軸61の回転速度Nmgをn速ギアに対応する目標入力軸回転速度Nrefnまで変化させるのに必要な所要時間をさらに短くすることができる。その際には、ステータ巻線20及びロータ巻線30の一方に発生した発電電力をインバータ40,41を介してステータ巻線20及びロータ巻線30の他方へ供給することで、電磁カップリングトルクTcoup及びPMモータトルクTmgを出力側ロータ18に作用させることができるので、インバータ40,41通過電力Pmg,Pcoupと比較して蓄電装置42の電力Pbを減らすことができ、インバータ40,41の容量と比較して蓄電装置42の容量をさらに低減することができる。   Furthermore, in the present embodiment, when the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is changed to the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the n-th gear, PM is transferred from the stator 16 to the output-side rotor 18 by the alternating current of the stator winding 20. By applying the motor torque Tmg together with the electromagnetic coupling torque Tcoup, the torque applied to the input shaft 61 can be further increased, and the rotational speed Nmg of the input shaft 61 is set to the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the n-th gear. It is possible to further shorten the time required to change the distance up to. In this case, the generated electric power generated in one of the stator winding 20 and the rotor winding 30 is supplied to the other of the stator winding 20 and the rotor winding 30 via the inverters 40 and 41, so that the electromagnetic coupling torque. Since Tcoup and PM motor torque Tmg can be applied to the output-side rotor 18, the power Pb of the power storage device 42 can be reduced compared to the inverters 40 and 41 passing power Pmg and Pcoup, and the capacity of the inverters 40 and 41. As compared with the above, the capacity of the power storage device 42 can be further reduced.

インバータ40,41の容量を蓄電装置42の容量よりも大きくした場合(インバータ40,41の容量10kW、蓄電装置42の容量5kW)のアップシフト動作の一例を計算した結果を図13に示し、インバータ40,41の容量を蓄電装置42の容量と等しくした場合(インバータ40,41の容量5kW、蓄電装置42の容量5kW)のアップシフト動作の一例を計算した結果を図14に示す。図13(a),14(a)は、エンジン36の回転速度Neng、出力側ロータ18の回転速度Nmg、及びそれらの回転速度差Neng−Nmgの時間変化(いずれもエンジン回転方向を正とする)を示し、図13(b),14(b)は、入力側ロータ28から出力側ロータ18に作用させる電磁カップリングトルクTcoup、及びステータ16から出力側ロータ18に作用させるPMモータトルクTmg(いずれもエンジン回転方向を正とする)の時間変化を示し、図13(c),14(c)は、蓄電装置42の電力Pb(放電時を正、充電時を負とする)、インバータ40通過電力Pmg(ステータ巻線20への電力供給時を正、ステータ巻線20からの電力回収時を負とする)、及びインバータ41通過電力Pcoup(ロータ巻線30への電力供給時を正、ロータ巻線30からの電力回収時を負とする)の時間変化を示す。図13,14に示すように、インバータ40,41の容量を蓄電装置42の容量よりも大きくすることで、入力軸61に作用させるトルクをさらに大きくすることができ、入力軸61の回転速度Nmgをさらに速やかに変化させることができる。図13,14に示す例では、入力軸61の回転速度Nmgを5500rpmから3000rpmまで変化させるのに必要な所要時間を0.51秒から0.39秒に短縮できる。   FIG. 13 shows the result of calculating an example of the upshift operation when the capacity of the inverters 40 and 41 is larger than the capacity of the power storage device 42 (capacity 10 kW of the inverters 40 and 41, capacity 5 kW of the power storage device 42). FIG. 14 shows a result of calculating an example of the upshift operation in the case where the capacities of 40 and 41 are equal to the capacities of the power storage devices 42 (capacity 5 kW of the inverters 40 and 41 and capacities 5 kW of the power storage devices 42). 13 (a) and 14 (a) show the time change of the rotational speed Neng of the engine 36, the rotational speed Nmg of the output-side rotor 18 and the rotational speed difference Neng−Nmg (both are positive in the engine rotational direction). 13 (b) and 14 (b) show electromagnetic coupling torque Tcoup that acts on the output-side rotor 18 from the input-side rotor 28 and PM motor torque Tmg () that acts on the output-side rotor 18 from the stator 16. 13 (c) and 14 (c) show the electric power Pb of the power storage device 42 (positive when discharging and negative when charging), and the inverter 40. Passing power Pmg (positive when power is supplied to the stator winding 20 and negative when recovering power from the stator winding 20), and inverter 41 passing power Pcoup (rotor winding) The time power supply to the 30 positive, indicating the time change of the negative) the time power recovery from the rotor windings 30. As shown in FIGS. 13 and 14, by making the capacity of the inverters 40 and 41 larger than the capacity of the power storage device 42, the torque applied to the input shaft 61 can be further increased, and the rotational speed Nmg of the input shaft 61. Can be changed more rapidly. In the example shown in FIGS. 13 and 14, the time required to change the rotational speed Nmg of the input shaft 61 from 5500 rpm to 3000 rpm can be shortened from 0.51 seconds to 0.39 seconds.

本実施形態では、変速機44を自動変速機(AT)とすることも可能である。その場合の変速機44も、複数の変速段の中から変速段を選択可能な有段変速機であり、入力軸61と出力軸62との間に設けられ、複数自由度の回転自由度を有する遊星歯車機構と、遊星歯車機構の回転自由度を制限するための複数の摩擦係合装置と、各摩擦係合装置への供給油圧をそれぞれ制御することで各摩擦係合装置の係合/解放をそれぞれ制御する油圧制御装置とを含む公知の構成により実現することが可能である。各摩擦係合装置については、例えばクラッチまたはブレーキにより構成することが可能である。変速機44では、遊星歯車機構の回転自由度が1自由度になるように、油圧制御装置での油圧を利用して変速段に対応する摩擦係合装置を選択的に係合させることで、入力軸61に伝達された出力側ロータ18からの動力を変速段に応じた変速比で変速して出力軸62から車輪38へ伝達することが可能である。さらに、変速機44では、現変速段に対応する係合状態の摩擦係合装置を解放して次変速段に対応する解放状態の摩擦係合装置を係合させることで、変速段(入力軸61と出力軸62との間の変速比)を現変速段に対応する変速比から次変速段に対応する変速比に変更する変速動作を行うことが可能である。このように、自動変速機では、遊星歯車機構と複数の摩擦係合装置とを含んで、入力軸61と出力軸62との間の変速比を多段階に変化させることが可能な変速機構を構成することができる。   In the present embodiment, the transmission 44 may be an automatic transmission (AT). In this case, the transmission 44 is also a stepped transmission that can select a shift speed from a plurality of shift speeds, and is provided between the input shaft 61 and the output shaft 62, and has a plurality of degrees of freedom of rotation. A planetary gear mechanism, a plurality of friction engagement devices for limiting the degree of freedom of rotation of the planetary gear mechanism, and the engagement / engagement of each friction engagement device by controlling the hydraulic pressure supplied to each friction engagement device. It can be realized by a known configuration including a hydraulic control device that controls the release. Each friction engagement device can be constituted by a clutch or a brake, for example. In the transmission 44, by selectively engaging the friction engagement device corresponding to the gear stage using the hydraulic pressure in the hydraulic control device so that the rotational freedom degree of the planetary gear mechanism becomes one degree of freedom, It is possible to transmit the power from the output side rotor 18 transmitted to the input shaft 61 to the wheel 38 from the output shaft 62 after shifting at a gear ratio corresponding to the gear position. Further, the transmission 44 releases the engagement state of the friction engagement device corresponding to the current shift step and engages the release state of the friction engagement device corresponding to the next shift step, thereby changing the shift step (input shaft). It is possible to change the gear ratio between the gear ratio 61 and the output shaft 62 from the gear ratio corresponding to the current gear to the gear ratio corresponding to the next gear. Thus, the automatic transmission includes a planetary gear mechanism and a plurality of friction engagement devices, and a transmission mechanism that can change the gear ratio between the input shaft 61 and the output shaft 62 in multiple stages. Can be configured.

有段変速機44が自動変速機である例でも、変速動作の際に、現変速段に対応する摩擦係合装置を解放して次変速段に対応する摩擦係合装置を係合させるまでの期間において、入力軸61の回転速度Nmgを現変速段に応じた回転速度Nrefmから次変速段に応じた回転速度Nrefnまで変化させる必要があるとともに、エンジン36から変速機44を介して車輪38へ伝達される動力が減少する。そこで、有段変速機44が自動変速機である例でも、有段変速機44が自動マニュアル変速機(AMT)である例と同様に、電子制御ユニット50は、有段変速機44の変速段を現変速段から次変速段に変更する場合に、現変速段に対応する係合状態の摩擦係合装置を解放したら、ロータ巻線30に交流電流が流れるようにインバータ41のスイッチング動作を制御して入力側ロータ28から出力側ロータ18に電磁カップリングトルクTcoupを作用させることで、入力軸61の回転速度Nmgが次変速段に対応する目標入力軸回転速度Nrefnに近づくように出力側ロータ18及び入力軸61の回転速度Nmgを変化させる。それとともに、ステータ巻線20に交流電流が流れるようにインバータ40のスイッチング動作を制御してステータ16から出力側ロータ18にPMモータトルクTmgを作用させることによっても、入力軸61の回転速度Nmgが次変速段に対応する目標入力軸回転速度Nrefnに近づくように出力側ロータ18及び入力軸61の回転速度Nmgを変化させることが可能である。これによって、変速動作の際に、入力軸61の回転速度Nmgを現変速段に対応する回転速度Nrefmから次変速段に対応する回転速度Nrefnまで変化させるのに必要な所要時間を短くすることができ、インバータ40,41の容量(電力変換可能な最大電力)、及び蓄電装置42の容量(充放電可能な最大電力)を低減しつつ、車輪38に伝達される動力が減少する期間を短くすることができる。   Even in the example in which the stepped transmission 44 is an automatic transmission, during the shifting operation, the friction engagement device corresponding to the current shift stage is released and the friction engagement device corresponding to the next shift stage is engaged. During the period, it is necessary to change the rotation speed Nmg of the input shaft 61 from the rotation speed Nrefm corresponding to the current shift speed to the rotation speed Nrefn corresponding to the next shift speed, and from the engine 36 to the wheels 38 via the transmission 44. The transmitted power is reduced. Therefore, even in the example in which the stepped transmission 44 is an automatic transmission, the electronic control unit 50 is configured to change the speed of the stepped transmission 44 in the same manner as the example in which the stepped transmission 44 is an automatic manual transmission (AMT). Is changed from the current gear to the next gear, the switching operation of the inverter 41 is controlled so that an alternating current flows through the rotor winding 30 when the friction engagement device in the engaged state corresponding to the current gear is released. Then, by applying the electromagnetic coupling torque Tcoup from the input side rotor 28 to the output side rotor 18, the output side rotor so that the rotational speed Nmg of the input shaft 61 approaches the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the next gear stage. 18 and the rotational speed Nmg of the input shaft 61 are changed. At the same time, the rotational speed Nmg of the input shaft 61 can be reduced by controlling the switching operation of the inverter 40 so that an alternating current flows through the stator winding 20 and applying the PM motor torque Tmg from the stator 16 to the output side rotor 18. It is possible to change the rotational speed Nmg of the output side rotor 18 and the input shaft 61 so as to approach the target input shaft rotational speed Nrefn corresponding to the next shift speed. This shortens the time required for changing the rotational speed Nmg of the input shaft 61 from the rotational speed Nrefm corresponding to the current gear stage to the rotational speed Nrefn corresponding to the next gear stage during the shift operation. The period during which the power transmitted to the wheels 38 decreases can be shortened while reducing the capacity of inverters 40 and 41 (maximum power that can be converted) and the capacity of power storage device 42 (maximum power that can be charged and discharged). be able to.

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.

10 回転電機、16 ステータ、18 出力側ロータ(第2ロータ)、20 ステータ巻線、28 入力側ロータ(第1ロータ)、30 ロータ巻線、32,33 永久磁石、36 エンジン、37 駆動軸、38 車輪、40,41 インバータ、42 蓄電装置、44 変速機(有段変速機)、50 電子制御ユニット、51 ステータコア、52,53 ロータコア、61 入力軸、62 出力軸、63−1〜63−4 変速ギア機構、64 係合機構、95 スリップリング、96 ブラシ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating electric machine, 16 Stator, 18 Output side rotor (2nd rotor), 20 Stator winding, 28 Input side rotor (1st rotor), 30 Rotor winding, 32, 33 Permanent magnet, 36 Engine, 37 Drive shaft, 38 wheels, 40, 41 inverter, 42 power storage device, 44 transmission (stepped transmission), 50 electronic control unit, 51 stator core, 52, 53 rotor core, 61 input shaft, 62 output shaft, 63-1 to 63-4 Transmission gear mechanism, 64 engagement mechanism, 95 slip ring, 96 brush.

Claims (7)

エンジンからの動力が伝達され、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第1回転子と、
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、
第1回転子に対し相対回転可能な第2回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第1回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第2回転子と、
第2回転子から入力軸に伝達された動力を変速段に応じた変速比で変速して出力軸から駆動軸へ伝達する有段変速機であって、現変速段に対応する係合部材を解放して次変速段に対応する係合部材を係合させることで変速段を現変速段から次変速段に変更することが可能な有段変速機と、
蓄電装置と固定子導体との間で電力変換を行う第1電力変換装置と、
蓄電装置及び第1電力変換装置のいずれかと回転子導体との間で電力変換を行う第2電力変換装置と、
第1電力変換装置での電力変換を制御して固定子導体の交流電流により固定子と第2回転子との間に作用させるトルクを制御し、第2電力変換装置での電力変換を制御して回転子導体の交流電流により第1回転子と第2回転子との間に作用させるトルクを制御する制御装置と、
を備え、
制御装置は、有段変速機の変速段を現変速段から次変速段に変更する場合に、現変速段に対応する係合部材を解放したら、有段変速機の入力軸の回転速度が次変速段に対応する目標入力軸回転速度に近づくように、回転子導体の交流電流により第1回転子から第2回転子にトルクを作用させることで、第2回転子及び有段変速機の入力軸の回転速度を変化させる、動力伝達装置。
A first rotor provided with a rotor conductor capable of generating a rotating magnetic field when power from the engine is transmitted and an alternating current flows;
A stator provided with a stator conductor capable of generating a rotating magnetic field when an alternating current flows;
A second rotor that is rotatable relative to the first rotor, wherein torque acts between the first rotor and the stator conductor in response to the rotating magnetic field generated by the rotor conductor. A second rotor in which a torque acts between the stator and the stator according to the action of the generated rotating magnetic field;
A stepped transmission that shifts power transmitted from a second rotor to an input shaft at a gear ratio according to a gear and transmits the power from an output shaft to a drive shaft, and includes an engagement member corresponding to the current gear. A stepped transmission capable of changing the shift stage from the current shift stage to the next shift stage by releasing and engaging the engagement member corresponding to the next shift stage;
A first power converter that performs power conversion between the power storage device and the stator conductor;
A second power conversion device that performs power conversion between either the power storage device or the first power conversion device and the rotor conductor;
The power conversion in the first power converter is controlled, the torque applied between the stator and the second rotor is controlled by the alternating current of the stator conductor, and the power conversion in the second power converter is controlled. A control device for controlling the torque applied between the first rotor and the second rotor by the alternating current of the rotor conductor;
With
When changing the shift stage of the stepped transmission from the current shift stage to the next shift stage, the control device releases the engaging shaft corresponding to the current shift stage and the rotation speed of the input shaft of the stepped transmission is By applying torque from the first rotor to the second rotor by the alternating current of the rotor conductor so as to approach the target input shaft rotation speed corresponding to the gear position, the input of the second rotor and the stepped transmission is performed. A power transmission device that changes the rotational speed of the shaft.
請求項1に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、有段変速機の変速段を現変速段から次変速段に変更する場合に、現変速段に対応する係合部材を解放したら、有段変速機の入力軸の回転速度が次変速段に対応する目標入力軸回転速度に近づくように、回転子導体の交流電流により第1回転子から第2回転子にトルクを作用させるとともに、固定子導体の交流電流により固定子から第2回転子にトルクを作用させることで、第2回転子及び有段変速機の入力軸の回転速度を変化させる、動力伝達装置。
The power transmission device according to claim 1,
When changing the shift stage of the stepped transmission from the current shift stage to the next shift stage, the control device releases the engaging shaft corresponding to the current shift stage and the rotation speed of the input shaft of the stepped transmission is Torque is applied from the first rotor to the second rotor by the alternating current of the rotor conductor so as to approach the target input shaft rotational speed corresponding to the gear position, and the second from the stator by the alternating current of the stator conductor. A power transmission device that changes the rotational speeds of the input shafts of the second rotor and the stepped transmission by applying a torque to the rotor.
請求項1または2に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、有段変速機の変速段を現変速段から次変速段にアップシフトする場合に、現変速段に対応する係合部材を解放したら、固定子導体から電力回収するように第1電力変換装置での電力変換を制御して固定子導体の交流電流により固定子から第2回転子にトルクを作用させるとともに、回転子導体に電力供給するように第2電力変換装置での電力変換を制御して回転子導体の交流電流により第1回転子から第2回転子にトルクを作用させることで、有段変速機の入力軸の回転速度を次変速段に対応する目標入力軸回転速度へ減少させる、動力伝達装置。
The power transmission device according to claim 1 or 2,
When the shift stage of the stepped transmission is upshifted from the current shift stage to the next shift stage, the control device releases the engagement member corresponding to the current shift stage so that power is recovered from the stator conductor. The power conversion in the second power conversion device is controlled so that torque is applied to the second rotor from the stator by the alternating current of the stator conductor by controlling power conversion in the power conversion device, and power is supplied to the rotor conductor. And by applying torque to the second rotor from the first rotor by the alternating current of the rotor conductor, the rotational speed of the input shaft of the stepped transmission is changed to the target input shaft rotational speed corresponding to the next gear stage. To reduce the power transmission device.
請求項1〜3のいずれか1に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、有段変速機の変速段を現変速段から次変速段にアップシフトする場合に、有段変速機の入力軸の回転速度を次変速段に対応する目標入力軸回転速度へ減少させるときは、回転子導体の交流電流により第1回転子から第2回転子に作用させるトルクをエンジンの負荷損失トルク以下に制限する、動力伝達装置。
The power transmission device according to any one of claims 1 to 3,
The control device reduces the rotational speed of the input shaft of the stepped transmission to the target input shaft rotational speed corresponding to the next shift stage when the shift stage of the stepped transmission is upshifted from the current shift stage to the next shift stage. A power transmission device that restricts the torque applied from the first rotor to the second rotor by the alternating current of the rotor conductor to be equal to or less than the load loss torque of the engine.
請求項1〜4のいずれか1に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、有段変速機の変速段を現変速段から次変速段にアップシフトする場合に、有段変速機の入力軸の回転速度を次変速段に対応する目標入力軸回転速度へ減少させるときは、回転子導体の交流電流により第1回転子から第2回転子にトルクを作用させるとともに、エンジンの負荷損失トルクを増加させる、動力伝達装置。
The power transmission device according to any one of claims 1 to 4,
The control device reduces the rotational speed of the input shaft of the stepped transmission to the target input shaft rotational speed corresponding to the next shift stage when the shift stage of the stepped transmission is upshifted from the current shift stage to the next shift stage. A power transmission device that causes torque to act on the second rotor from the first rotor by the alternating current of the rotor conductor and increases the load loss torque of the engine.
請求項1〜5のいずれか1に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、有段変速機の変速段を現変速段から次変速段にアップシフトする場合に、有段変速機の入力軸の回転速度を次変速段に対応する目標入力軸回転速度へ減少させるときは、回転子導体の交流電流により第1回転子から第2回転子に作用させるトルクをエンジンの回転速度に基づいて制御する、動力伝達装置。
The power transmission device according to any one of claims 1 to 5,
The control device reduces the rotational speed of the input shaft of the stepped transmission to the target input shaft rotational speed corresponding to the next shift stage when the shift stage of the stepped transmission is upshifted from the current shift stage to the next shift stage. A power transmission device that controls torque to be applied from the first rotor to the second rotor by the alternating current of the rotor conductor based on the rotational speed of the engine.
請求項1〜6のいずれか1に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、有段変速機の変速段を現変速段から次変速段にダウンシフトする場合に、現変速段に対応する係合部材を解放したら、回転子導体から電力回収するように第2電力変換装置での電力変換を制御して回転子導体の交流電流により第1回転子から第2回転子にトルクを作用させるとともに、固定子導体に電力供給するように第1電力変換装置での電力変換を制御して固定子導体の交流電流により固定子から第2回転子にトルクを作用させることで、有段変速機の入力軸の回転速度を次変速段に対応する目標入力軸回転速度へ増加させる、動力伝達装置。
The power transmission device according to any one of claims 1 to 6,
When the gear shift stage of the stepped transmission is downshifted from the current shift speed to the next shift speed, the control device releases the engagement member corresponding to the current shift speed so as to recover power from the rotor conductor. The power conversion in the power converter is controlled so that torque is applied from the first rotor to the second rotor by the alternating current of the rotor conductor, and power is supplied to the stator conductor. By controlling the power conversion and applying torque from the stator to the second rotor by the alternating current of the stator conductor, the rotational speed of the input shaft of the stepped transmission is set to the target input shaft rotational speed corresponding to the next gear. To increase the power transmission device.
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