JP2021085446A

JP2021085446A - 電動車両の駆動装置

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Publication number: JP2021085446A
Application number: JP2019213803A
Authority: JP
Inventors: 輝彦中澤; Teruhiko Nakazawa; 誠日下部; Makoto Kusakabe; 育充長田; Yasumitsu Osada
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2021-06-03
Anticipated expiration: 2039-11-27
Also published as: JP7388152B2

Abstract

【課題】２機の車両駆動用の電動機を備えた駆動装置において、装置の大形化を抑制しつつ、大きな変速比を得る。【解決手段】駆動装置１０の変速機構１６は、第１電動機１４の出力を遊星歯車機構１８に伝達する第１伝達経路４６と、第２電動機１６の出力を遊星歯車機構１８に伝達する第２伝達経路５４と、第１電動機１２の出力を第２伝達経路５４に伝達する第３伝達経路６２と、第２電動機１４の出力を第１伝達経路４６に伝達する第４伝達経路７０とを備える。さらに、変速機構１６は、第１電動機１２の出力を第１伝達経路４６または第３伝達経路６２に切り換え可能に接続する第１切り換え機構７２と、第２電動機１４の出力を第２伝達経路５４または第４伝達経路７０に切り換え可能に接続する第２期里替え機構７４を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電動車両の駆動装置、特に２機の電動機を備えた駆動装置に関する。

車両を駆動する原動機として２機の電動機を備えた車両が知られている。下記特許文献１には、第１電動機（Ｍ１）と第２電動機（Ｍ２）を備えた電動車両が開示されている。第１電動機（Ｍ１）は、第１入力歯車対（４０）を介して遊星歯車機構（１２）の第１サンギヤ（１８）に接続され、第２電動機（Ｍ２）は、第２入力歯車対（４６）を介して遊星歯車機構（１２）の第２サンギヤ（２０）に接続されている。なお、（）内の符号は下記特許文献１にて使用されている符号であり、本願の実施の形態の説明で使用される符号とは関連しない。

特開２０１８−１００７０９号公報

上記特許文献１の装置では、第１および第２電動機と遊星歯車機構とを接続する伝達経路の変速比は固定されている。伝達経路に２対の並列する歯車対を設け、これらを切り換えることで変速比を変更可能になるが、大きな変速比を得ようとすると、装置が大形化する。

本発明は、装置の大形化を抑制しつつ、大きな変速比を得ることを目的とする。

本発明の電動車両の駆動装置は、第１電動機と、第２電動機と、共通の軸線周りに回転可能な第１、第２および第３要素を有する遊星歯車機構とを含む。また、当該駆動装置は、第１電動機の出力を遊星歯車機構の第１要素に伝達する第１伝達経路と、第２電動機の出力を遊星歯車機構の第２要素に伝達する第２伝達経路と、第１電動機の出力を、第２伝達経路を介して遊星歯車機構の第２要素に減速して伝達する第３伝達経路と、第２電動機の出力を、第１伝達経路を介して遊星歯車機構の第１要素に減速して伝達する第４伝達経路とを含む。さらに、当該駆動装置は、第１電動機の出力を第１伝達経路または第３伝達経路に切り換え可能に接続する第１切り換え機構と、第２電動機の出力を第２伝達経路または第４伝達経路に切り換え可能に接続する第２切り換え機構とを含む。遊星歯車機構の第３要素は出力要素に接続される。

第３伝達経路と第２伝達経路の２つの伝達経路、また第４伝達経路と第１伝達経路の２つの伝達経路を介して出力の伝達を行うことにより、大きな変速比を得ることができる。

第１伝達経路は、遊星歯車機構の第１要素と一体に回転する第１被駆動ギヤと、当該第１被駆動ギヤとかみ合う第１駆動ギヤとを有するものとすることができ、第２伝達経路は、遊星歯車機構の第２要素と一体に回転する第２被駆動ギヤと、当該第２被駆動ギヤとかみ合う第２駆動ギヤとを有するものとすることができる。第３伝達経路は、第１駆動ギヤと同軸に配置された第３駆動ギヤと、第２駆動ギヤと一体に回転する第３被駆動ギヤと、第３駆動ギヤおよび第３被駆動ギヤとかみ合い、第３駆動ギヤと第３被駆動ギヤを接続する第１中間セットとを有するものとすることができ、第４伝達経路は、第２駆動ギヤと同軸に配置された第４駆動ギヤと、第１駆動ギヤと一体に回転する第４被駆動ギヤと、第４駆動ギヤおよび第４被駆動ギヤとかみ合い、第４駆動ギヤと第４被駆動ギヤを接続する第２中間セットとを有するものとすることができる。第１切り換え機構は、第１電動機の出力を第１駆動ギヤまたは第３駆動ギヤに切り換え可能に接続するものとすることができ、第２切り換え機構は、第２電動機の出力を第２駆動ギヤまたは第４駆動ギヤに切り換え可能に接続するものとすることができる。

第１被駆動ギヤ、第２被駆動ギヤ、第１中間ギヤセットおよび第２中間ギヤセットは、同軸に配置されたものとすることができる。

遊星歯車機構は、第１要素が第１サンギヤであり、第２要素が第２サンギヤであり、第３要素が、第２サンギヤにかみ合う第１プラネタリピニオンと、第１サンギヤと第１プラネタリピニオンにかみ合う第２プラネタリピニオンとを回転可能に支持するプラネタリキャリヤである遊星歯車機構とすることができる。

前述の電動車両駆動装置は、さらに、遊星歯車機構の第１要素または第２要素の回転を阻止可能な係止機構を含むものとすることができる。

２つの伝達経路を介して出力伝達を行うことにより、より大きな変速比を得ることができる。また、２つの伝達経路の一方は、単独でも使用される伝達経路であり、これを利用することで他方の伝達経路を小形とすることができ、装置全体を小形にすることができる。

電動車両の駆動装置の構成を示す模式図である。図１に示す駆動装置における動力伝達経路の選択の一例を示す図である。図１に示す駆動装置における動力伝達経路の選択の他の例を示す図である。図１に示す駆動装置における動力伝達経路の選択の更に他の例を示す図である。図１に示す駆動装置における動力伝達経路の選択の更に他の例を示す図である。図２に示す動力伝達状態における遊星歯車機構の動作状態の一例を表した共線図である。図３に示す動力伝達状態における遊星歯車機構の動作状態の一例を表した共線図である。図３に示す動力伝達状態における遊星歯車機構の動作状態の他の例を表した共線図である。図４に示す動力伝達状態における遊星歯車機構の動作状態の一例を表した共線図である。図５に示す動力伝達状態における遊星歯車機構の動作状態の一例を表した共線図である。図５に示す動力伝達状態における遊星歯車機構の動作状態の他の例を表した共線図である。図３に示す動力伝達状態における遊星歯車機構の動作状態の更に他の例を表した共線図である。図５に示す動力伝達状態における遊星歯車機構の動作状態の更に他の例を表した共線図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態の電動車両の駆動装置１０の構成を示す模式図である。駆動装置１０は、車両を駆動する原動機として第１電動機１２と第２電動機１４を備え、第１電動機１２と第２電動機１４は、変速機構１６を介して遊星歯車機構１８の別個の２つの要素または共通の１つの要素に接続され得る。遊星歯車機構１８のもう一つの要素には、差動装置を含む終減速機２０を介して左右の駆動輪２２が接続されている。

遊星歯車機構１８は、共通の軸線周りに回転する３つの要素を有し、これら３つの要素は、第１サンギヤ２４、第２サンギヤ２６およびプラネタリキャリヤ２８である。プラネタリキャリヤ２８は、第２サンギヤ２６とかみ合う外側プラネタリピニオン３０と、この外側プラネタリピニオン３０と第１サンギヤ２４にかみ合う内側プラネタリピニオン３２を回転可能に支持する。以下において、プラネタリキャリヤ２８、外側プラネタリピニオン３０および内側プラネタリピニオン３２を、それぞれキャリヤ２８、外側ピニオン３０および内側ピニオン３２と記す。外側ピニオン３０および内側ピニオン３２は、自身の中心軸を中心に自転すると共に、キャリヤ２８の回転に伴って公転する。キャリヤ２８には、出力要素としての出力ギヤ３４が一体に設けられ、出力ギヤ３４は、差動装置３６と一体のリングギヤ３８とかみ合っている。

第１電動機１２の出力軸である第１電動機軸４０上には、第１電動機軸４０と継断可能に第１駆動ギヤ４２が設けられている。第１駆動ギヤ４２は、第１電動機軸４０と接続されてつながったとき、第１電動機軸４０と一体になって回転し、一方、第１電動機軸４０から切り離されたとき、第１電動機軸４０に対して自由に回転可能である。第１駆動ギヤ４２には、第１サンギヤ２４と一体に回転する第１被駆動ギヤ４４がかみ合っている。第１駆動ギヤ４２と第１被駆動ギヤ４４は、第１電動機１２の出力を第１サンギヤ２４に伝達する第１伝達経路４６を形成する。第１被駆動ギヤ４４の歯数は、第１駆動ギヤ４２の歯数より多くしてよく、この場合、第１伝達経路４６は、第１電動機軸４０の回転を減速して第１サンギヤ２４に伝達する。

第２電動機１４の出力軸である第２電動機軸４８上には、第２電動機軸４８と継断可能に第２駆動ギヤ５０が設けられている。第２駆動ギヤ５０は、第２電動機軸４８と接続されてつながったとき、第２電動機軸４８と一体になって回転し、一方、第２電動機軸４８から切り離されたとき、第２電動機軸４８に対して自由に回転可能である。第２駆動ギヤ５０には、第２サンギヤ２６と一体に回転する第２被駆動ギヤ５２がかみ合っている。第２駆動ギヤ５０と第２被駆動ギヤ５２は、第２電動機１４の出力を第２サンギヤ２６に伝達する第２伝達経路５４を形成する。第２被駆動ギヤ５２の歯数は、第２駆動ギヤ５０の歯数より多くしてよく、この場合、第２伝達経路５４は、第２電動機軸４８の回転を減速して第２サンギヤ２６に伝達する。

第１電動機軸４０上には、第１電動機軸４０と継断可能な第３駆動ギヤ５６が設けられている。第３駆動ギヤ５６は、第１電動機軸４０と接続されてつながったとき、第１電動機軸４０と一体になって回転し、一方、第１電動機軸４０から切り離されたとき、第１電動機軸４０に対して自由に回転可能である。さらに、第３駆動ギヤ５６は、第１中間ギヤセット５８を介して第２駆動ギヤ５０と一体の第３被駆動ギヤ６０に接続されている。第１中間ギヤセット５８は、歯数が異なり、一体となった第１中間ギヤ５８ａと第２中間ギヤ５８ｂから構成される。第１中間ギヤ５８ａと第２中間ギヤ５８ｂは、中心軸を共有し、隣接配置されている。第１中間ギヤ５８ａが第３駆動ギヤ５６とかみ合い、第２中間ギヤ５８ｂが第３被駆動ギヤ６０とかみ合う。第１中間ギヤセット５８は、第３駆動ギヤ５６と第３被駆動ギヤ６０を接続する。第３駆動ギヤ５６、第３被駆動ギヤ６０および第１中間ギヤセット５８は、第３伝達経路６２を形成する。第３伝達経路６２の各ギヤは、第１電動機軸４０の回転を減速して第２駆動ギヤ５０に伝達するよう歯数が定められている。第１および第２中間ギヤ５８ａ，５８ｂは、第１および第２サンギヤ２４，２６と同軸に配置されてよい。第１電動機軸４０と第２駆動ギヤ５０を接続する伝達経路として、第３駆動ギヤ５６、第３被駆動ギヤ６０および第１中間ギヤセット５８に替えて、スプロケットとチェーン、またプーリとベルトなどを用いた伝達経路を採用してもよい。

第２電動機軸４８上には、第２電動機軸４８と継断可能な第４駆動ギヤ６４が設けられている。第４駆動ギヤ６４は、第２電動機軸４８と接続されてつながったとき、第２電動機軸４８と一体になって回転し、一方、第２電動機軸４８から切り離されたとき、第２電動機軸４８に対して自由に回転可能である。さらに、第４駆動ギヤ６４は、第２中間ギヤセット６６を介して第１駆動ギヤ４２と一体の第４被駆動ギヤ６８に接続されている。第２中間ギヤセット６６は、歯数が異なり、一体となった第３中間ギヤ６６ａと第４中間ギヤ６６ｂから構成される。第３中間ギヤ６６ａと第４中間ギヤ６６ｂは、中心軸を共有し、隣接配置されている。第３中間ギヤ６６ａが第４駆動ギヤ６４とかみ合い、第４中間ギヤ６６ｂが第４被駆動ギヤ６８とかみ合う。第２中間ギヤセット６６は、第４駆動ギヤ６４と第４被駆動ギヤ６８を接続する。第４駆動ギヤ６４、第４被駆動ギヤ６８および第２中間ギヤセット６６は、第４伝達経路７０を形成する。第４伝達経路７０の各ギヤは、第２電動機軸４８の回転を減速して第１駆動ギヤ４２に伝達するよう歯数を定められている。第３および第４中間ギヤ６６ａ，６６ｂは、第１および第２サンギヤ２４，２６と同軸に配置されてよい。第２電動機軸４８と第１駆動ギヤ４２を接続する伝達経路として、第４駆動ギヤ６４、第４被駆動ギヤ６８および第２中間ギヤセット６６に替えて、スプロケットとチェーン、またプーリとベルトなどを用いた伝達経路を採用してもよい。

第１電動機軸４０上には、第１駆動ギヤ４２と第３駆動ギヤ５６のいずれを第１電動機軸４０に接続するかを選択する第１切り換え機構７２が設けられている。第１切り換え機構７２は、一般的な手動変速機の変速機構と同様の構造を有し、シフトスリーブ７２ａを軸に沿って移動させて、接続するギヤを選択する。シフトスリーブ７２ａが第１駆動ギヤ４２側に移動すると、第１駆動ギヤ４２が第１電動機軸４０に接続され、これらが一体に回転するようになる。逆に、シフトスリーブ７２ａを第３駆動ギヤ５６側に移動すると、第３駆動ギヤ５６が第１電動機軸４０に接続され、これらが一体に回転するようになる。

第２電動機軸４８上には、第２駆動ギヤ５０と第４駆動ギヤ６４のいずれを第２電動機軸４８に接続するかを選択する第２切り換え機構７４が設けられている。第２切り換え機構７４は、一般的な手動変速機の変速機構と同様の構造を有し、シフトスリーブ７４ａを軸に沿って移動させて、接続するギヤを選択する。シフトスリーブ７４ａが第２駆動ギヤ５０側に移動すると、第２駆動ギヤ５０が第２電動機軸４８に接続され、これらが一体に回転するようになる。逆に、シフトスリーブ７４ａを第４駆動ギヤ６４側に移動すると、第４駆動ギヤ６４が第２電動機軸４８に接続され、これらが一体に回転するようになる。

第２サンギヤ２６が固定された第２サンギヤ軸７６には、第２サンギヤ軸７６の回転を阻止可能な係止機構が設けられている。係止機構は、具体的には、ワンウェイクラッチ７８であり、ワンウェイクラッチ７８は、車両が前進するときの第２サンギヤ２６の回転方向の回転を許容し、車両が後退するときの第２サンギヤ２６の回転方向の回転を阻止する。ワンウェイクラッチは、第２サンギヤ軸７６に替えて第１サンギヤ２４が固定された軸に対して設けられてもよい。

第１〜第４伝達経路４６，５４，６２，７０の変速比を表１に示す。

第１伝達経路４６の変速比γ₁は、第１被駆動ギヤ４４の歯数Ｚ₄₄と第１駆動ギヤ４２の歯数Ｚ₄₂の比である（γ₁＝Ｚ₄₄/Ｚ₄₂）。第２伝達経路５４の変速比γ₂は、第２被駆動ギヤの歯数Ｚ₅₂と第２駆動ギヤ５０の歯数Ｚ₅₀の比である（γ₂＝Ｚ₅₂/Ｚ₅₀）。第３伝達経路６２の変速比γ₃は、２対のギヤ対の変速比の積である。つまり、第１中間ギヤの歯数Ｚ_58aと第３駆動ギヤ５６の歯数Ｚ₅₆の比と、第３被駆動ギヤ６０の歯数Ｚ₆₀と第２中間ギヤの歯数Ｚ_58bの比との積である（γ₃＝(Ｚ_58a/Ｚ₅₆)*(Ｚ₆₀/Ｚ_58b)）。第４伝達経路７０の変速比γ₄は、第３中間ギヤ６６ａの歯数Ｚ_66aと第４駆動ギヤ６４の歯数Ｚ₆₄の比と、第４被駆動ギヤ６８の歯数Ｚ₆₈と第４中間ギヤ６６ｂの歯数Ｚ_66bの比との積である（γ₄＝(Ｚ_66a/Ｚ₆₄)*(Ｚ₆₈/Ｚ_66b)）。また、遊星歯車機構１８の第１サンギヤ２４の歯数Ｚ_s1と第２サンギヤ２６の歯数Ｚ_s2の比を遊星歯車比ρと記す。

図２から図５は、第１および第２切り換え機構の切り換え動作により得られる駆動装置１０の動力伝達経路を示す図である。

図２は、第１電動機１２のみで車両を駆動するときの動力伝達経路を示す図である。第１切り換え機構７２は、第１電動機軸４０に第１駆動ギヤ４２を接続している。第２切り換え機構７４は、第２電動機軸４８に第２駆動ギヤ５０を接続しているか、または中立状態であってもよい。第１電動機１２の出力は、第１駆動ギヤ４２に入力し、第１伝達経路４６を介して第１サンギヤ２４に伝達される。そして、第１サンギヤ２４からの入力が遊星歯車機構１８を介して出力ギヤ３４から出力し、車両を駆動する。図２は、後述する「１機駆動モード」における動力伝達状態を示している。

図３は、第１電動機１２と第２電動機１４の双方が動作して車両を駆動するときの動力伝達経路の一例を示す図である。第１切り換え機構７２は、第１電動機軸４０に第１駆動ギヤ４２を接続している。第２切り換え機構７４は、第２電動機軸４８に第２駆動ギヤ５０を接続している。第１電動機１２の出力は、第１駆動ギヤ４２に入力し、第１伝達経路４６を介して第１サンギヤ２４に伝達される。一方、第２電動機１４の出力は、第２駆動ギヤ５０に入力し、第２伝達経路５４を介して第２サンギヤ２６に伝達される。そして、第１サンギヤ２４および第２サンギヤ２６からの入力が遊星歯車機構１８を介して出力ギヤ３４から出力し、車両を駆動する。図３は、後述する「２機駆動モード」、「極低速モード１」、「後退モード」における動力伝達状態を示している。

図４は、第１電動機１２と第２電動機１４の双方が動作して車両を駆動するときの動力伝達経路の他の例を示す図である。第１切り換え機構７２は、第１電動機軸４０に第１駆動ギヤ４２を接続している。第２切り換え機構７４は、第２電動機軸４８に第４駆動ギヤ６４を接続している。第１電動機１２の出力は、第１駆動ギヤ４２に入力し、第１伝達経路４６を介して第１サンギヤ２４に伝達される。一方、第２電動機１４の出力は、第４駆動ギヤ６４に入力し、第４伝達経路７０を介し、更に第１伝達経路４６を介して第１サンギヤ２４に伝達される。そして、第１サンギヤ２４からの入力が遊星歯車機構１８を介して出力ギヤ３４から出力し、車両を駆動する。図４は、後述する「２機低速モード１」における動力伝達状態を示している。

図５は、第１電動機１２と第２電動機１４の双方が動作して車両を駆動するときの動力伝達経路の更に他の例を示す図である。第１切り換え機構７２は、第１電動機軸４０に第３駆動ギヤ５６を接続している。第２切り換え機構７４は、第２電動機軸４８に第４駆動ギヤ６４を接続している。第１電動機１２の出力は、第３駆動ギヤ５６に入力し、第３伝達経路６２を介し、更に第２伝達経路５４を介して第２サンギヤ２６に伝達される。一方、第２電動機１４の出力は、第４駆動ギヤ６４に入力し、第４伝達経路７０を介し、更に第１伝達経路４６を介して第１サンギヤ２４に伝達される。そして、第１サンギヤ２４および第２サンギヤ２６からの入力が遊星歯車機構１８を介して出力ギヤ３４から出力し、車両を駆動する。図５は、後述する「２機低速モード２」、「極低速モード２」、「後退低速モード」における動力伝達状態を示している。

図６〜１３は、各動作モードにおける駆動装置１０の動作状態を表す共線図である。３つの縦軸Ｓ１，Ｓ２，Ｃは、遊星歯車機構１８の３つの要素の回転速度を表す。つまり、Ｓ１軸が第１サンギヤ２４の回転速度を、Ｓ２軸が第２サンギヤ２６の回転速度を、Ｃ軸がキャリヤの回転速度を表す。各図において、横軸より上が正転を表し、下が逆転を表す。Ｓ１軸、Ｓ２軸およびＣ軸の間隔は、遊星歯車比ρに基づき定められており、図示するようＳ１軸とＳ２軸の間をρ対１に内分するようにＣ軸が位置している。このように３つの軸を配置することで、各要素の回転速度は、各軸に交差する１つの直線上に現れる。すなわち、３つの要素の回転速度の関係は、２つの要素の回転速度を定めれば、もう１つの要素の回転速度が一意に定まる関係となる。

図６〜１３の各図において、遊星歯車機構１８の各要素に加わるトルクが白抜きの矢印で表されている。定常状態においては、各要素に加わるトルクの和はゼロとなる。また、各図における各トルクのモーメントの和はゼロになる。

図６は、第１電動機１２のみで電動車両を駆動する「１機モード」の動作状態を示す図である。動力の伝達経路は図２に示される。第１電動機１２は正回転で運転され、第１電動機１２の出力トルクＴ_M1は、第１伝達経路４６を介することにより、この経路の変速比γ₁が乗算されて第１サンギヤ２４に入力される（γ₁Ｔ_M1）。第２サンギヤ２６は、第２サンギヤ軸７６上のワンウェイクラッチ７８により回転が阻止されている。なお、図中、ワンウェイクラッチ７８は、「ＯＷＣ」と記されている。このときのキャリヤ２８に作用するトルクＴ_cは、
Ｔ_c＝{(１＋ρ)/ρ}γ₁Ｔ_M1
となり、このトルクが、出力ギヤ３４から出力される。

第２サンギヤ２６は、回転が阻止されるが、第１電動機１２の回転速度を変化させることでキャリヤ２８の回転速度を変更することができ、車両の走行速度を制御することができる。

図７は、第１電動機１２および第２電動機１４の２機の電動機で電動車両を駆動する「２機モード」の動作状態を示す図である。動力の伝達経路は図３に示される。第１電動機１２は正回転で運転され、第１電動機１２の出力トルクＴ_M1は、第１伝達経路４６を介することにより、第１伝達経路４６の変速比γ₁が乗算されて第１サンギヤ２４に入力される（γ₁Ｔ_M1）。第２電動機１４は正回転で運転され、第２電動機１４の出力トルクＴ_M2は、第２伝達経路５４を介することにより、この経路の変速比γ2が乗算されて第２サンギヤ２６に入力される（γ₂Ｔ_M2）。このときのキャリヤ２８に作用するトルクＴ_cは、
Ｔ_c＝γ₁Ｔ_M1＋γ₂Ｔ_M2
となり、このトルクが、出力ギヤ３４から出力される。第１電動機１２と第２電動機１４の回転速度を変更することで、キャリヤ２８の回転速度を変更することができ、車両の走行速度を制御することができる。また、走行速度、つまりキャリヤ２８の回転速度を固定した場合であっても、第１電動機１２と第２電動機１４の回転速度を変更することができる。ただし、３つの要素の回転速度が共線図上で同一の直線上にあることが拘束条件となる。

図８は、極低速の走行を可能にする「極低速モード１」の動作状態を示す図である。動力の伝達経路は図３に示される。第１電動機１２は逆回転で、更に発電機として運転される。第１電動機１２が発電機として機能するので、第１電動機１２が出力するトルクを正とすれば、このときのトルクは入力であり負の値で表される。出力トルク（−Ｔ_M1）は、第１伝達経路４６を介することにより、第１伝達経路４６の変速比γ₁が乗算されて第１サンギヤ２４に入力される（γ₁(−Ｔ_M1)）。第２電動機１４は正回転で運転され、第２電動機１４の出力トルクＴ_M2は、第２伝達経路５４を介することにより、この経路の変速比γ₂が乗算されて第２サンギヤ２６に入力される（γ₂Ｔ_M2）。このときのキャリヤ２８に作用するトルクＴ_cは、
Ｔ_c＝γ₁Ｔ_M1＋γ₂Ｔ_M2
となり、このトルクが、出力ギヤ３４から出力される。第１電動機１２が逆回転しているため、キャリヤ２８の速度をゼロまたはゼロ近傍の極めて低い速度にすることができ、車両を停止させること、またはゼロ近傍の速度とすることができる。また、第１電動機１２と第２電動機１４の回転速度を変更することで、キャリヤ２８の回転速度を変更することができ、車両の走行速度を制御することができる。車両速度が極低速であっても、第１および第２電動機１２，１４の回転速度を比較的高く保つことができるので、第１および第２電動機１２，１４およびこれらを駆動する回路が保護される。

図９は、走行速度が低速のときに、第１電動機１２および第２電動機１４の２機の電動機で電動車両を駆動する「２機低速モード１」の動作状態を示すである。動力の伝達経路は図４に示される。第１電動機１２は正回転で運転され、第１電動機１２の出力トルクＴ_M1は、第１伝達経路４６を介することにより、第１伝達経路４６の変速比γ₁が乗算されて第１サンギヤ２４に入力される（γ₁Ｔ_M1）。第２電動機１４は正回転で運転され、第２電動機１４の出力トルクＴ_M2は、第４伝達経路７０および第１伝達経路４６を介することにより、これらの伝達経路の変速比γ₄，γ₁が乗算され第１サンギヤ２４に入力される（γ₁γ₄Ｔ_M2）。第２サンギヤ２６は、第２サンギヤ軸７６上のワンウェイクラッチ７８により回転が阻止されている。このときのキャリヤ２８に作用するトルクＴ_cは、
Ｔ_c＝{(１＋ρ)/ρ}(γ₁Ｔ_M1＋γ₁γ₄Ｔ_M2)
となり、このトルクが、出力ギヤ３４から出力される。第１および第２電動機１２，１４の回転速度を変化させることでキャリヤ２８の回転速度を変更することができ、車両の走行速度を制御することができる。第２サンギヤ２６が停止しているため、図７に示す２機モードに比べ、走行速度は低くなるが、より大きな出力トルクを得ることができる。また、図６に示す１機モードに比べても、第２電動機１４のトルクが加わることにより、より大きな出力トルクを得ることができる。

図１０は、走行速度が低速のときに、第１電動機１２および第２電動機１４の２機の電動機で電動車両を駆動する「２機低速モード２」の動作状態を示すである。動力の伝達経路は図５に示される。第１電動機１２は正回転で運転され、第１電動機１２の出力トルクＴ_M1は、第３伝達経路６２および第２伝達経路５４を介することにより、これらの伝達経路の変速比γ₃，γ₂が乗算されて第２サンギヤ２６に入力される（γ₂γ₃Ｔ_M1）。第２電動機１４は正回転で運転され、第２電動機１４の出力トルクＴ_M2は、第４伝達経路７０および第１伝達経路４６を介することにより、これらの伝達経路の変速比γ₄，γ₁が乗算され第１サンギヤ２４に入力される（γ₁γ₄Ｔ_M2）。このときのキャリヤ２８に作用するトルクＴ_cは、
Ｔ_c＝γ₂γ₃Ｔ_M1＋γ₁γ₄Ｔ_M2
となり、このトルクが、出力ギヤ３４から出力される。第１電動機１２と第２電動機１４の回転速度を変更することで、キャリヤ２８の回転速度を変更することができ、車両の走行速度を制御することができる。また、走行速度、つまりキャリヤ２８の回転速度を固定した場合であっても、第１電動機１２と第２電動機１４の回転速度を変更することができる。ただし、３つの要素の回転速度が共線図上で同一の直線上にあることが拘束条件となる。第３伝達経路６２および第４伝達経路７０の変速比γ₃，γ₄により、第１電動機１２および第２電動機１４の回転速度が減速されるため、これらの電動機の運転状態が同じであっても、図７に示す２機モードより低い車両速度、高いトルクとなる。

図１１は、極低速走行を可能にする「極低速モード２」の動作状態を示すである。動力の伝達経路は図５に示される。第１電動機１２は正回転で運転され、第１電動機１２の出力トルクＴ_M1は、第３伝達経路６２および第２伝達経路５４を介することにより、これらの伝達経路の変速比γ₃，γ₂が乗算されて第２サンギヤ２６に入力される（γ₂γ₃Ｔ_M1）。第２電動機１４は逆回転で、更に発電機として運転される。第２電動機１４の出力トルクＴ_M2は、第４伝達経路７０および第１伝達経路４６を介することにより、これらの伝達経路の変速比γ₄，γ₁が乗算され第１サンギヤ２４に入力される（γ₁γ₄(−Ｔ_M2)）。このときのキャリヤ２８に作用するトルクＴ_cは、
Ｔ_c＝γ₂γ₃Ｔ_M1＋γ₁γ₄Ｔ_M2
となり、このトルクが、出力ギヤ３４から出力される。第２電動機１４が逆回転しているため、図８に示す極低速モード１と同様、キャリヤ２８の速度をゼロまたはゼロ近傍の極めて低い速度にすることができ、車両を停止させること、またはゼロ近傍の速度とすることができる。第１電動機１２と第２電動機１４の回転速度を変更することで、キャリヤ２８の回転速度を変更することができ、車両の走行速度を制御することができる。第３伝達経路６２および第４伝達経路７０の変速比γ₃，γ₄により、第１電動機１２および第２電動機１４の回転速度が減速されるため、これらの電動機の運転状態が同じであっても、図８に示す極低速モード１よりも高いトルクを得ることができる。さらに、図８に示す極低速モード１よりも、第３伝達経路６２および第４伝達経路７０の変速比γ₃，γ₄によって、第１および第２電動機１２，１４の回転速度を高く保つことができ、電動機等の保護においてより有利となる。

図１２は、電動車両を後退させる「後退モード」の動作状態を示す図である。動力の伝達経路は図３に示される。第１電動機１２は逆回転で運転され、第１電動機１２の出力トルクＴ_M1は、第１伝達経路４６を介することにより、第１伝達経路４６の変速比γ₁が乗算されて第１サンギヤ２４に入力される（γ₁Ｔ_M1）。第２電動機１４は正回転で、更に発電機として運転される。第２電動機１４の出力トルクＴ_M2は、第２伝達経路５４を介することにより、この経路の変速比γ₂が乗算されて第２サンギヤ２６に入力される（γ₂(−Ｔ_M2)）。このときのキャリヤ２８に作用するトルクＴ_cは、
Ｔ_c＝γ₁Ｔ_M1＋γ₂Ｔ_M2
となり、このトルクが、出力ギヤ３４から出力される。第１電動機１２と第２電動機１４の回転速度を変更することで、キャリヤ２８の回転速度を変更することができ、車両の走行速度を制御することができる。

図１３は、車両を低速で後退させる「後退低速モード」の動作状態を示すである。動力の伝達経路は図５に示される。第１電動機１２は正回転で、更に発電機として運転され、第１電動機１２の出力トルクＴ_M1は、第３伝達経路６２および第２伝達経路５４を介することにより、これらの伝達経路の変速比γ₃，γ₂が乗算されて第２サンギヤ２６に入力される（γ₂γ₃(−Ｔ_M1)）。第２電動機１４は逆回転で運転され、第２電動機１４の出力トルクＴ_M2は、第４伝達経路７０および第１伝達経路４６を介することにより、これらの伝達経路の変速比γ₄，γ₁が乗算され第１サンギヤ２４に入力される（γ₁γ₄(−Ｔ_M2)）。このときのキャリヤ２８に作用するトルクＴ_cは、
Ｔ_c＝γ₂γ₃Ｔ_M1＋γ₁γ₄Ｔ_M2
となり、このトルクが、出力ギヤ３４から出力される。第３伝達経路６２および第４伝達経路７０の変速比γ₃，γ₄により、第１電動機１２および第２電動機１４の回転速度が減速されるため、これらの電動機の運転状態が同じであっても、図１２に示す後退モードよりも高いトルクを得ることができる。

上述の遊星歯車機構１８は、２つのサンギヤ２４，２６とキャリヤ２８を有するものであるが、これに限らず他の構成が採られてもよい。例えば、サンギヤ、キャリヤ、およびサンギヤとキャリヤを囲むように設けられた内歯のリングギヤを有する構成とすることができる。

第２サンギヤ軸７６の回転を阻止するワンウェイクラッチ７８に替えて、必要に応じて第２サンギヤ軸７６または第２サンギヤ軸７６と一体に回転する部材に当接し、その回転を阻止するブレーキを採用することもできる。さらに、ワンウェイクラッチ等は、第１サンギヤ２４の回転を阻止するものとすることもできる。

第１中間ギヤセット５８は、第３駆動ギヤ５６と第３被駆動ギヤ６０の双方にかみ合う１つのギヤから構成されてもよい。同様に、第２中間ギヤセット６６は、第４駆動ギヤ６４と第４被駆動ギヤ６８の双方にかみ合う１つのギヤから構成されてもよい。

１０駆動装置、１２第１電動機、１４第２電動機、１６変速機構、１８遊星歯車機構、２４第１サンギヤ（第１要素）、２６第２サンギヤ（第２要素）、２８キャリヤ（第３要素）、３０外側ピニオン（第１プラネタリピニオン）、３２内側ピニオン（第２プラネタリピニオン）、３４出力ギヤ、４０第１電動機軸、４２第１駆動ギヤ、４４第１被駆動ギヤ、４６第１伝達経路、４８第２電動機軸、５０第２駆動ギヤ、５２第２被駆動ギヤ、５４第２伝達経路、５６第３駆動ギヤ、５８第１中間ギヤセット、５８ａ第１中間ギヤ、５８ｂ第２中間ギヤ、６０第３被駆動ギヤ、６２第３伝達経路、６４第４駆動ギヤ、６６第２中間ギヤセット、６６ａ第３中間ギヤ、６６ｂ第４中間ギヤ、６８第４被駆動ギヤ、７０第４伝達経路、７２第１切り換え機構、７４第２切り換え機構、７６第２サンギヤ軸、７８ワンウェイクラッチ（係止機構）。

Claims

第１電動機と、
第２電動機と、
共通の軸線周りに回転可能な第１、第２および第３要素を有する遊星歯車機構と、
第１電動機の出力を遊星歯車機構の第１要素に伝達する第１伝達経路と、
第２電動機の出力を遊星歯車機構の第２要素に伝達する第２伝達経路と、
第１電動機の出力を、第２伝達経路を介して遊星歯車機構の第２要素に減速して伝達する第３伝達経路と、
第２電動機の出力を、第１伝達経路を介して遊星歯車機構の第１要素に減速して伝達する第４伝達経路と、
第１電動機の出力を第１伝達経路または第３伝達経路に切り換え可能に接続する第１切り換え機構と、
第２電動機の出力を第２伝達経路または第４伝達経路に切り換え可能に接続する第２切り換え機構と、
遊星歯車機構の第３要素に接続される出力要素と、
を含む、電動車両の駆動装置。
請求項１に記載の電動車両の駆動装置であって、
第１伝達経路は、遊星歯車機構の第１要素と一体に回転する第１被駆動ギヤと、当該第１被駆動ギヤとかみ合う第１駆動ギヤとを有し、
第２伝達経路は、遊星歯車機構の第２要素と一体に回転する第２被駆動ギヤと、当該第２被駆動ギヤとかみ合う第２駆動ギヤとを有し、
第３伝達経路は、第１駆動ギヤと同軸に配置された第３駆動ギヤと、第２駆動ギヤと一体に回転する第３被駆動ギヤと、第３駆動ギヤおよび第３被駆動ギヤとかみ合い、第３駆動ギヤと第３被駆動ギヤを接続する第１中間ギヤセットとを有し、
第４伝達経路は、第２駆動ギヤと同軸に配置された第４駆動ギヤと、第１駆動ギヤと一体に回転する第４被駆動ギヤと、第４駆動ギヤおよび第４被駆動ギヤとかみ合い、第４駆動ギヤと第４被駆動ギヤを接続する第２中間ギヤセットとを有し、
第１切り換え機構は、第１電動機の出力を第１駆動ギヤまたは第３駆動ギヤに切り換え可能に接続し、
第２切り換え機構は、第２電動機の出力を第２駆動ギヤまたは第４駆動ギヤに切り換え可能に接続する、
電動車両の駆動装置。
請求項２に記載の電動車両の駆動装置であって、第１被駆動ギヤ、第２被駆動ギヤ、第１中間ギヤセットおよび第２中間ギヤセットは、同軸に配置されている、電動車両の駆動装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載の電動車両の駆動装置であって、遊星歯車機構の第１要素が第１サンギヤであり、第２要素が第２サンギヤであり、第３要素が第２サンギヤにかみ合う第１プラネタリピニオンと、第１サンギヤおよび第１プラネタリピニオンにかみ合う第２プラネタリピニオンとを回転可能に支持するプラネタリキャリヤである、電動車両の駆動装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の電動車両の駆動装置であって、遊星歯車機構の第１要素または第２要素の回転を阻止可能な係止機構、を含む電動車両の駆動装置。