JP3052786B2 - 車両用駆動装置及びその駆動制御方法 - Google Patents

車両用駆動装置及びその駆動制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車両用駆動装置に関し、
詳しくは内燃機関の発生動力から転換された電力で車輪
軸を駆動するハイブリッド形式の車両用駆動装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】特開昭６０−１０６９号公報は、内燃機
関の発生動力から転換された電力で車輪軸を駆動するハ
イブリッド形式の車両用駆動装置を開示している。すな
わち、この車両用駆動装置は、車両に搭載される内燃機
関の駆動軸に機械的に連結される発電機と、車輪軸を駆
動する電動機と、前記発電機及び電動機と電力授受する
蓄電手段とを有し、更に、電動機を制動時に発電制動さ
せるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
なシステムでは駆動用にかかるエネルギーを全て電力系
と走行駆動用モータを介して出力するので、これらの各
システム要素の容量が大きくなり、システムが大型化と
なる。又、各要素での変換効率が重複されていくのでシ
ステム効率が悪くなるという問題がある。
【０００４】そこで本発明は内燃機関の駆動力を発電機
を介して電力に変換する時、全てを電力に変換しない
で、回転エネルギーを一部、ダイレクトに走行駆動側へ
伝達する事により、駆動装置を小型、軽量化する事を目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項１の記載によれば、内燃機関の出力を
入力する入力軸と、連結される負荷出力に対し出力する
出力軸を備え、前記負荷出力に対し所定の駆動トルク及
び回転数を出力制御する駆動装置において、前記駆動装
置は、ハウジングと、前記ハウジングに収容され、前記
内燃機関からの出力を前記負荷出力に伝達する相対回転
可能な第１及び第２の回転子と、前記ハウジングに固定
される固定子とを備えるとともに、前記第２の回転子に
は、前記第１の回転子と相対的に回転駆動することによ
り相互電磁作用を行う第１の磁気回路と、前記固定子と
相対的に回転駆動することにより相互電磁作用を行う第
２の磁気回路とを備えるとともに、前記入力軸及び前記
出力軸は、前記ハウジングに対し同一側に配置され、か
つ前記第１の回転子の回転数を検出する回転センサは、
前記入出力軸が配置される側と対向する側に配置される
という技術的手段を採用するものである。
【０００６】
【作用】内燃機関の駆動力により、第１及び第２の回転
子は相対的に回転駆動され、第２の回転子は、第１の磁
気回路により第１の回転子との間で相互電磁作用を発生
させるとともにハウジングに固定された固定子との間で
第２の磁気回路により相互電磁作用を引き起こす。そし
て入力軸に対し入力された回転力は、駆動装置により駆
動トルク、回転数を制御して入力軸と同一側に配置され
た出力軸を経由して負荷出力を駆動制御する。
【０００７】
【実施例】
（第１の実施例）図１に本考案の第１の実施例を示す。
１００はエンジン（以下Ｅ／Ｇという）であり、１００
０はＥ／Ｇ１００の出力を入力として受け、駆動輪７０
０等により構成される負荷出力（走行駆動出力）に対応
出来る様に駆動トルク及び回転数の過不足分を調整して
出力するトルク−回転数（ｓｐｅｅｄ）コンバータとし
て機能する駆動装置であり、内部に入出力の回転数を調
整する回転数調整部１２００と入出力のトルクを調整す
るトルク調整部１４００及び出力を減速する減速部８０
０とを有する。このトルク−回転数（ｓｐｅｅｄ）コン
バータ１０００を以下略してＴ−Ｓコンバータ１０００
と呼ぶ。２００はＴ−Ｓコンバータ１０００の回転数調
整部１２００の通電を制御するインバータであり、４０
０は同じくＴ−Ｓコンバータ１０００のトルク調整部１
４００の通電を制御するインバータである。５００はＴ
−Ｓコンバータ１０００の回転センサ及びその他の内部
情報及び外部情報により、インバータ２００及び４００
を制御するＥＣＵであり、６００はバッテリーである。
７００は負荷出力としてのタイヤ等により構成される駆
動輪である。８００はＴ−Ｓコンバータ１０００からの
出力を減速する減速部であり、減速部８００は、デファ
レンシャルギヤ９００にギヤを介して連結されており、
デファレンシャルギヤ９００により、減速部８００によ
り減速された回転力を駆動輪に等配分する。１１０はＥ
／Ｇ１００の出力軸であり、エンジンの駆動とともに回
転駆動し、Ｔ−Ｓコンバータ１０００のシャフト１２１
３とセレーション１１５を介して回転方向において拘束
されるよう連結されており、従ってＥ／Ｇ１００からの
回転出力をこのセレーション１１５を介して伝達する。
【０００８】Ｔ−Ｓコンバータ１０００は内部にシャフ
ト１２１３に一体的に設けられた第１の回転子である第
１ロータ１２１０と、第２の回転子である第２ロータ１
３１０及び固定子に相当するステータ１４１０を有す
る。ここでステータ１４１０は回転磁界を作る巻線１４
１１及びステータコア１４１２より構成されている。又
第１ロータ１２１０も回転磁界を作る巻線１２１１及び
ロータコア１２１２を有しており、ブラシホルダ１６１
０、ブラシ１６２０、スリップリング１６３０及びシャ
フト１２１３内部にモールド等の絶縁部１６５０を介し
て設けられているリード部１６６０を介して外部から給
電を受けている。１９２０はブラシホルダ１６１０及び
回転センサ１９１１のカバーケースである。
【０００９】第２ロータ１３１０は中空のロータヨーク
１３１１とその内周面にＮ，Ｓ極を作るべく等間隔に配
置された磁石１２２０が設けられており、ロータコア１
２１２及び巻線１２１１とで回転数調整部１２００を構
成する。又、第２ロータ１３１０には中空ロータヨーク
１３１１の外周面上にＮ、Ｓ極を作るべく等間隔に配置
された磁石１４２０も設けられており、前記ステータコ
ア１４１２及び巻線１４１１と共にトルク調整部１４０
０を構成する。ここでロータ１３１１の内面或いは外面
に設けられた磁石１２２０及び１４２０はそれぞれリン
グ１２２５及び１４２５等で必要により第２ロータ１３
１０に固定されている。又、前記第２ロータ１３１０の
ロータヨーク１３１１はロータフレーム１３３１、１３
３２及びベアリング１５１０、１５１１を介して外部フ
レーム１７１０、１７２０に回転可能に設けられてい
る。
【００１０】第２ロータ１３１０の一端は、ロータフレ
ーム１３３２を介してハウジング１７２０よりＥ／Ｇ１
００側へ向けて外部へ延出しており、その先端部にはセ
レーション１３３２ａが形成されており、減速部８００
の小ギヤ８１０と噛合している。さらに小ギヤ８１０は
その軸部がＥ／Ｇ等の固定部に固着されたギヤ８２０を
介してデファレンシャルギヤ９００に連結されている。
ギヤ８２０は、デファレンシャルギヤ９００内に設けら
れているデファレンシャルギヤボックス９１０に形成さ
れている大ギヤ８３０に噛合して、Ｔ−Ｓコンバータか
らの回転力を減速してデファレンシャルギヤ９２０、９
１０を介して駆動輪へ伝達する。
【００１１】これら一連の歯車は、図１に示すように、
Ｅ／Ｇ１００とＴ−Ｓコンバータ１０００のハウジング
１７２０の側面との間の隙間に配置されるように構成さ
れている。すなわちＥ／Ｇ１００よりＴ−Ｓコンバータ
１０００へ向けて回転力が入力されるシャフト１２１３
と、Ｔ−Ｓコンバータ１０００より負荷出力側へ出力す
る出力軸に相当するロータフレーム１３３２の先端部と
は、同一の側に配置される構成となっている。このよう
な構成とすることにより、スペースが非常に限られてい
るＥ／Ｇ回りに、よりコンパクトにＴ−Ｓコンバータ、
減速部等を配置することが可能となる。
【００１２】なお、減速部８００においては平歯車を用
いて減速部を構成しているが、必要に応じ、かさ歯車等
を用いてもよい。上記の構成に於て、Ｅ／Ｇ１００の出
力を電磁力を介してダイレクトに車両出力側すなわち負
荷出力側へ伝達し、モータ出力をアシストするメカニズ
ムを説明する。今Ｅ／Ｇ１００出力を図２（ａ）の様に
回転数が２ｎ［ｒｐｍ］、トルクがｔ［Ｎ・ｍ］である
時、これを図２（ｄ）の様な車両出力（回転数ｎ［ｒｐ
ｍ］、トルク２ｔ［Ｎ・ｍ］）としたい場合について説
明する。
【００１３】Ｅ／Ｇ１００の出力である出力軸１１０の
回転力は、セレーション１３３２ａを介してＴ−Ｓコン
バータ１０００のシャフト１２１３に伝達され、第１ロ
ータ１２１０に回転力が伝わる。この第１ロータ１２１
０の回転力を電磁力を介して第２ロータ１３１０へ伝
え、ステータ１４１０からの電磁力も加えて、ロータフ
レーム１３３２のセレーション１３３２ａ及び減速部８
００を介して出力側へ回転力を伝達するが、第２ロータ
１３１０は減速部８００、及びデファレンシャルギヤ９
００を介して出力側７００と直結しているので第２ロー
タ１３１０の回転数は車両出力の回転数に対応するよう
設定しなければならない。従って第１ロータ１２１０と
第２ロータ１３１０間で構成される回転電機すなわち回
転数調整部１２００でＥ／Ｇ１００の回転数を負荷出力
７００の回転数へ調整するようインバータ２００により
第１ロータ１２１０と第２ロータ１３１０間で発生する
トルク及び回転数を制御する。
【００１４】この回転数調整部１２００では図２（ｂ）
の様に入力（第１ロータ回転エネルギー）と出力（第２
ロータ回転エネルギー）でトルクは作用、反作用の関係
にあり、トルクを同一トルクｔ［Ｎ・ｍ］、回転数２ｎ
［ｒｐｍ］を車両出力回転数ｎ［ｒｐｍ］に合わせる必
要がある。この時のＴ−Ｓコンバータ１０００の働きを
図３で説明する。図３はＴ−Ｓコンバータ１０００のＡ
−Ａ断面であり、図３（ａ）は外部の系から見た回転数
とトルクの作用関係図であり、矢印Ａは第２ロータトル
クの作用方向を示し、矢印Ｂは第２ロータの回転方向を
示す。また、矢印ＣはＥ／Ｇ１００からの入力トルクの
作用方向を示し、矢印ＤはＥ／Ｇ１００の回転方向を示
す。図３（ｂ）は、それを第１ロータを基準とした系か
ら見た作用関係図であり、矢印Ｅは第２ロータの受ける
トルクの作用方向を示し、矢印Ｆは第２ロータの回転方
向を示す。矢印ＧはＥ／Ｇ１００からの入力トルクの作
用方向を示し、矢印Ｈは第２ロータからの、第１ロータ
に対する反力の作用方向を示す。
【００１５】回転機として分かりやすい、図３（ｂ）で
説明すると、図２（ｂ）の様にトルクｔ［Ｎ・ｍ］、回
転数ｎ［ｒｐｍ］の出力を得るためには、回転方向と作
用するトルク方向が逆となる制動（発電）モードであ
り、第２ロータ１３１０の回転数調整部側の磁石１２２
０の位置を回転センサ１９１１、１９１２の相対角によ
り検出し第１ロータ１２１０の巻線１２１１への通電位
置を適宜、演算、制御する事により、制動モードとな
り、発電出力が得られこれをバッテリー６００を介して
トルク調整部１４００へ送る。第１ロータ１２１０の巻
線１２１１への通電はインバータ２００からブラシホル
ダ１６１０、ブラシ１６２０、スリップリング１６３０
及びリード部１６６０を経て行われ、通電タイミングは
第１ロータ、第２ロータの回転センサ１９１１、１９１
２の相対角によって計算される。これにより図２（ｂ）
の様にトルクｔ［Ｎ・ｍ］、回転数ｎ［ｒｐｍ］の出力
を得るとともに図２（ｂ）のクロスハッチングされた領
域に相当するエネルギーｎｔが発電出力として選られ
る。この様にＴ−Ｓコンバータ１０００はＥ／Ｇ１００
の出力トルクを車両出力側７００へそのまま伝達しなが
ら、Ｅ／Ｇ１００側と出力側の回転数の差を発電機出力
とする機能を持つ。又逆にＥ／Ｇ１００側の回転数が出
力側回転数より小さい時は、バッテリー６００より給電
を受け、電動機としての機能を行う。
【００１６】次に第１ロータ１２１０よりＥ／Ｇ１００
の出力トルクｔ［Ｎ・ｍ］を電磁力を介して伝えられた
第２ロータ１３１０では図２（ｄ）の様な車両出力２ｎ
ｔに対応する必要があるので不足となっているトルク分
及びそれに必要な出力ｎｔ（図２（ｃ）におけるクロス
ハッチングに相当する領域）を補う必要がある。この場
合のトルク調整部１４００の働きは通常のモータと同様
でインバータ４００からステータ巻線１４１１ヘ所望の
トルク、回転数となる様に、第２ロータ１３１０のトル
ク調整部１４００側の磁石１４２０の位置を回転センサ
１９１２で検出し、通電タイミングを計算しながら給電
を行う。
【００１７】逆に、Ｅ／Ｇ１００側トルクが出力側トル
ク以上となった時、トルク調整部１４００は、発電モー
ドで働き、過剰なエネルギーをバッテリ６００に送る機
能を持つ。以上の様にＥ／Ｇ１００入力（トルクｔ、回
転数２ｎ）をまず回転数調整部１２００により、Ｅ／Ｇ
１００トルクｔはそのまま、第２ロータ１３１０へ伝達
し、Ｅ／Ｇ１００回転数２ｎを所望の出力回転数ｎに合
わせるが、その時に生ずる回転数差ｎ×トルクｔのエネ
ルギーを電力に変換し、インバータ２００、バッテリ６
００及びインバータ４００を介してトルク調整部１４０
０へ送る。トルク調整部１４００側では、回転数調整部
１２００或いはバッテリ６００の出力を受け、そのトル
クｔの車両出力トルクに対する不足分或いは過剰分をこ
こで補正する。この時、不足の場合は、１４００は電動
機として、過剰であれば発電機として機能する。
【００１８】又、回転数調整部１２００もＥ／Ｇ１００
入力の設定によっては電動機として機能する必要があ
る。又逆に前記システムを車両の制動時に利用する場合
は、前記Ｅ／Ｇ１００をコンプレッサー（或いはＥ／Ｇ
１００ブレーキ）として前記回転数調整部１２００の第
１ロータ１２１０の回転抵抗体として利用でき、車両の
制動エネルギーの内、前記回転数調整部１２００で制動
エネルギーの一部を吸収するので、トルク調整部１４０
０が負担する制動エネルギーは減少し、制動時に必要な
容量も小さくする事が出来る。
【００１９】以上の様な構成によりＥ／Ｇ１００の回転
エネルギーを一部電磁力を介してダイレクトに走行駆動
側へ伝達する事で、電力系統及び回転機の容量を小さく
する事ができ、さらには２つの回転機を複合化し内外配
置としたので非常に小型化が可能となった。又、一部回
転エネルギーを電力に、又電力から回転エネルギーに変
換する工程が省けるので、その分効率ＵＰも期待出来
る。
【００２０】尚、第２ロータ１３１０にはかご型の導体
を設けて、それぞれ第１ロータ１２１０の巻線１２１１
及びステータ１４１０の巻線１４１１の通電によって誘
導される電流が流れ第１ロータ及びステータと相互電磁
作用を行うよう構成してもよい。又、どちらか一方が永
久磁石で構成されても良い。 （第２実施例）次に第２の実施例について図４に基づい
て説明する。
【００２１】第２の実施例は、第１の実施例においてＥ
／Ｇ１００と第１のロータが一体的に連結され、第２の
ロータと負荷出力とが連結されている構成であるのに対
し、その逆にＥ／Ｇ１００と第２のロータが連結され、
第１のロータと負荷出力とが連結される構成としたもの
である。なお、第１実施例の構成と同一のものについて
は、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２２】１００はエンジン（以下Ｅ／Ｇという）で
あり、１０００はＥ／Ｇ１００の出力を入力として受
け、駆動輪７００等により構成される負荷出力（走行駆
動出力）に対応出来る様に駆動トルク及び回転数の過不
足分を調整して出力するトルク−回転数（ｓｐｅｅｄ）
コンバータとして機能する駆動装置であり、内部に入出
力の回転数を調整する回転数調整部１２００と入出力の
トルクを調整するトルク調整部１４００及び出力を減速
する減速部８００とを有する。
【００２３】Ｔ−Ｓコンバータ１０００は内部にシャフ
ト１２１３に一体的に設けられた第１の回転子である第
１ロータ１２１０と、第２の回転子である第２ロータ１
３１０及び固定子に相当するステータ１４１０を有す
る。ここでステータ１４１０は回転磁界を作る巻線１４
１１及びステータコア１４１２より構成されている。又
第１ロータ１２１０も回転磁界を作る巻線１２１１及び
ロータコア１２１２を有しており、ブラシホルダ１６１
０、ブラシ１６２０、スリップリング１６３０及びシャ
フト１２１３内部にモールド等の絶縁部１６５０を介し
て設けられているリード部１６６０を介して外部から給
電を受けている。１９２０はブラシホルダ１６１０及び
回転センサ１９１１のカバーケースである。
【００２４】第２ロータ１３１０は中空のロータヨーク
１３１１とその内周面にＮ，Ｓ極を作るべく等間隔に配
置された磁石１２２０が設けられており、ロータコア１
２１２及び巻線１２１１とで回転数調整部１２００を構
成する。又、第２ロータ１３１０には中空ロータヨーク
１３１１の外周面上にＮ、Ｓ極を作るべく等間隔に配置
された磁石１４２０も設けられており、前記ステータコ
ア１４１２及び巻線１４１１と共にトルク調整部１４０
０を構成する。ここでロータ１３１１の内面或いは外面
に設けられた磁石１２２０及び１４２０はそれぞれリン
グ１２２５及び１４２５等で必要により第２ロータ１３
１０に固定されている。又、前記第２ロータ１３１０の
ロータヨーク１３１１はロータフレーム１３３１、１３
３２及びベアリング１５１０、１５１１を介して外部フ
レーム１７１０、１７２０に回転可能に設けられてい
る。
【００２５】一方、図５に示すようにＥ／Ｇ１００の出
力軸１１０は、エンジンの駆動とともに回転駆動し、セ
レーション１１０ａを介してギヤ１１７に噛合してお
り、ギヤ１１７は、さらにギヤ１２０と噛合して、第２
ロータ１３１０のロータフレーム１３３２に形成されて
いるセレーション１３３２ａと噛合しており、Ｅ／Ｇ１
００の回転力が第２ロータ１３１０にダイレクトに伝達
される構成となっている。
【００２６】Ｔ−Ｓコンバータ１０００の出力軸となる
シャフト１２１３のＥ／Ｇ１００側に延出されている端
部にはギヤ１２１３ａが形成されており、その軸部がＥ
／Ｇ等の固定部に固着されたギヤ８２０を介してデファ
レンシャルギヤ９００に連結されている。ギヤ８２０
は、デファレンシャルギヤ９００内に設けられているデ
ファレンシャルギヤボックス９１０に形成されている大
ギヤ８３０に噛合して、Ｔ−Ｓコンバータからの回転力
を減速してデファレンシャルギヤ９２０、９３０を介し
て駆動輪へ伝達する。
【００２７】これら一連の歯車は、図２に示すように、
Ｅ／Ｇ１００とＴ−Ｓコンバータ１０００のハウジング
１７２０の側面との間の隙間に配置されるように構成さ
れている。すなわちＥ／Ｇ１００よりＴ−Ｓコンバータ
１０００へ向けて回転力が入力される入力軸に相当する
ロータフレームの１３３２の先端部と、Ｔ−Ｓコンバー
タ１０００より負荷出力側へ出力する出力軸に相当する
シャフト１２１３の先端部とは、同一の側に配置される
構成となっている。このような構成とすることにより、
スペースが非常に限られているＥ／Ｇ回りに、よりコン
パクトにＴ−Ｓコンバータ、減速部等を配置することが
可能となる。
【００２８】なお、減速部８００においては平歯車を用
いて減速部を構成しているが、必要に応じ、かさ歯車等
を用いてもよい。上記の構成に於いて、Ｅ／Ｇ出力を電
磁力を介してダイレクトに車両出力側へ伝達し、モータ
出力をアシストするメカニズムを説明する。今Ｅ／Ｇ出
力を図６（ａ）の様に回転数がｎ［ｒｐｍ］、トルクが
２ｔ［Ｎ・ｍ］である時、これを図６（ｄ）の様な車両
出力（回転数２ｎ［ｒｐｍ］、トルクｔ［Ｎ・ｍ］）と
したい場合について説明する。
【００２９】Ｅ／Ｇの出力は出力軸１１０及びＴ−Ｓコ
ンバータ１０００の入力部に相当するロータフレーム１
３３２のセレーション１３３２ａより第２ロータ１３１
０に伝達される。ここで第２ロータ１３１０の回転力は
まず、第２ロータ１３１０の外周面に永久磁石１４２０
からなる磁極とロータ１３１１及びステータ１４１０の
巻線１４１１とステータコア１４１２とで構成されるト
ルク調整部１４００で回転数は同じで、過剰のトルクを
吸収し、車両出力として必要なトルクとされる。この
時、トルク調整部１４００のステータ巻線１４１１への
通電タイミングを回転センサ１９１２で検知し、インバ
ータ４００で適当に制御する事により、吸収したエネル
ギー（トルク×回転数）は発電出力として得られ、これ
をバッテリー６００、或いは回転数調整部１２００へ送
る。この場合、トルク調整部１４００は発電機（制動
機）として働くが、Ｅ／Ｇ入力と車両出力の関係によっ
ては、電動機として機能する場合もある。
【００３０】次にトルク調整部１４００で出力トルクに
調整された第２ロータのトルクは、同じく第２ロータの
内周面に永久磁石１２２０からなる磁極とロータ１３１
１及び第１ロータ１２１０の巻線１２１１とロータコア
１２１２で構成される回転数調整部１２００で第２ロー
タ１３１０から第１ロータ１２１０へ伝えられるが、第
１ロータ１２１０はそのシャフトの先端に設けられたギ
ヤ１２１３ａを介して車両出力側に減速部８００等を介
して直接結合されているので、第１ロータ１２１０の回
転数を軸出力の回転数に対応させる必要がある。従っ
て、この回転数調整部１２００では図６（ｃ）の様に入
力（第２ロータ回転エネルギー）と出力（第１ロータ回
転エネルギー）でトルクは作用，反作用の関係で同一
（ｔ），回転数を車両出力回転数（ｎ→２ｎ）に合わせ
る必要がある。
【００３１】この時の回転数調整部１２００の働きを図
７で説明する。図７はＴ−Ｓコンバータ２０００のＡ−
Ａ断面であり、図７（ｂ）はそれを第２ロータを基準と
した系から見た作用関係図である。矢印ＡはＥ／Ｇ１０
０からの入力トルクの作用方向を示し、矢印ＢはＥ／Ｇ
１００の回転方向を示す。矢印Ｃは第１ロータトルクの
作用方向を示し、矢印Ｄは第１ロータの回転方向を示
す。また、図７（ｂ）は、それを第２ロータを基準とし
た系から見た作用関係図であり、矢印Ｇは第１ロータの
受けるトルクの作用方向を示し、矢印Ｈは第１ロータの
回転方向を示す。矢印ＥはＥ／Ｇ１００からの入力トル
クの作用方向を示し、矢印Ｆは第１ロータからの、第２
ロータに対する反力の作用方向を示す。回転機として分
かりやすい図７（ｂ）で説明すると、図６（ｃ）の様に
出力するためには回転方向と作用するトルク方向が同じ
なので、電動モードであり、第２ロータ１３１０位置に
対する第１ロータ１２１０の巻線１２１１への通電位置
をインバータ２００で適当に制御する事により、電動出
力が得られトルク調整部１４００からの出力（ｔ×ｎ）
へ回転数調整部１２００の出力（ｔ×ｎ）を加えた出力
（ｔ×２ｎ）を第１ロータ１２１０及び第１ロータシャ
フト先端の太陽外歯車１２１３ｄ及びプラネタリ減速部
１８００を介して車両出力側へ伝達する。この場合、巻
線１２１１への通電位置は第１ロータ，第２ロータの回
転センサ１９１１，１９１２の相対角によって計算され
る。
【００３２】又、Ｅ／Ｇ側の回転数＞出力側回転数の時
は回転数調整部１２００を制動モードとし、第２ロータ
１３１０位置に対する第１ロータ１２１０の巻線１２１
１の通電位置を適当に制御する事により、発電出力が得
られ、これをバッテリー６００へ送る事が出来る。この
様に回転数調整部１２００ではトルク調整部１４００の
出力トルクを車両出力側７００へそのまま伝達しながら
Ｅ／Ｇ側と出力側の回転数差の調整を電動機或いは発電
機出力とする機能を持つ。
【００３３】以上の様にＥ／Ｇ出力（トルク２ｔ，回転
数ｎ）をまずトルク調整部１４００により、Ｅ／Ｇトル
ク（２ｔ）を車両出力側が必要とするトルク（ｔ）に制
動し、この時生じる回転数（ｎ）×差分トルク（ｔ）の
エネルギーを電力に変換し、インバータ４００を介し、
バッテリ６００へ送る。次に回転数調整部１２００で
は、トルク調整部の出力を受け、トルク（ｔ）はそのま
ま車両出力側へ、回転数（ｎ）を車両出力が必要とする
（２ｎ）になる様不足分｛回転数（ｎ）×トルク
（ｔ）｝を電動出力する。又Ｅ／Ｇ側のトルク＜車両出
力トルクの場合は、トルク調整部１４００は電動モード
となって、不足トルクを補い、又Ｅ／Ｇ側回転数＞車両
出力側回転数の場合は、回転数調整部１２００は制動モ
ード（発電モード）となって過剰の回転数を吸収する。
【００３４】又逆に前記システムを車両の制動時に利用
する場合は、前記Ｅ／Ｇへの給油を止め前記Ｅ／Ｇをコ
ンプレッサー（或いはＥ／Ｇブレーキ）として前記回転
数調整部１２００の第２ロータ１３１０の回転抵抗とし
て利用，残りの制動トルク分をトルク調整部１４００で
補う様にして、制動エネルギー（制動トルク×回転数）
を回転数調整部１２００及びトルク調整部１４００で分
配して吸収する様にすれば、１つの回転機が負担する制
動エネルギーが減少するので、制動時に必要な容量も小
さくする事が出来る。
【００３５】尚第２ロータ１３１０にはかご型の導体を
設けてそれぞれ第１ロータ１２１０の巻線１２１１及び
ステータ１４１０の巻線１４１１の通電によって誘導さ
れる電流が流れ第１ロータ及びステータと相互電磁作用
を行うよう構成してもよい。また、どちらか一方が永久
磁石で構成されても良い。
【００３６】
【発明の効果】請求項１および請求項２の構成によれば
従来の発電機、電動機をこの駆動装置で代用する事がで
きシステム的に小型、軽量となるばかりでなく、内燃機
関の動力を上記電磁的結合を通じて直接負荷出力へ伝達
できるので、動力−電力変換及び電力−動力変換の両方
を行なって負荷側へ伝達するエネルギーが低減でき、効
率を高める事ができる。また、駆動装置の入出力軸を同
一側に配置することにより、Ｅ／Ｇあるいは負荷出力と
の接合部がその入出力側に限定できるため、周囲の取り
合い関係が集中することから駆動装置の取り付けが容易
となるとともに、取り付けの制約が大幅に緩和される。
また、動力が伝わらない軸上、あるいは軸端に回転セン
サを設けることができるので、装置全体の軸径を小さく
でき、回転センサが小型化できるとともに、軸上の動力
伝達等のノイズ問題も解消されるので信頼性が向上す
る。
【００３７】
【００３８】さらに請求項３の構成とすれば、動力が伝
わらない軸上に給電装置を設けるので、軸径が小さくで
き、給電装置が小型化できるとともに、動力伝達時等に
おけるノイズが給電波形に影響を与えることが少なくな
り、信頼性が向上する。請求項４の構成においては、駆
動装置、Ｅ／Ｇ，差動手段間の空間を利用して減速部が
構成されるので、装置全体のコンパクト化が大幅に図ら
れる。
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】請求項７の構成によれば、前記負荷出力に
連結された第２の回転子に必要なトルク指令値Ｔｖと、
前記内燃機関の駆動軸に連結された第１の回転子が内燃
機関の駆動軸から受け取るトルク発生値Ｔｅと、前記負
荷出力に連結された第２の回転子の角速度ωｖと、前記
内燃機関の駆動軸に連結された第１の回転子の角速度ω
ｅとの関係が、ωｅ＞ωｖ、かつ、Ｔｅ＜Ｔｖの条件を
満足する場合に、第１の回転電機を発電させ、第２の回
転電機を電動動作させる。
【００４３】このようにすれば、第１の回転電機は前記
内燃機関の駆動軸に連結された第１の回転子の余った機
械動力を電力として回収し、それで第２の回転電機を駆
動して車輪軸の動力不足を解消することができる。言い
換えれば、高速小トルクの発生動力を低速大トルクの駆
動動力に高効率に転換できるとともに、一部の機械動力
は上記電磁結合を通じて直接に車輪軸に供給できるの
で、電機系を低損失、小型軽量とすることができる。
【００４４】請求項８の構成によれば、前記負荷出力に
連結された第２の回転子に必要なトルク指令値Ｔｖと、
前記内燃機関の駆動軸に連結された第１の回転子が駆動
軸から受け取るトルク発生値Ｔｅと、前記負荷出力に連
結された第２の回転子の角速度ωｖと、前記内燃機関の
駆動軸に連結された第１の回転子の角速度ωｅとが、ω
ｅ＞ωｖ、かつ、Ｔｅ＞Ｔｖの条件を満足する場合に、
前記内燃機関の駆動軸に連結された第１の回転子の余剰
動力を両回転電機で電力回収することができる。
【００４５】このようにすれば、両回転電機が分担して
前記内燃機関の駆動軸に連結された第１の回転子の余っ
た機械動力を電力変換すればよいので、両回転電機を小
型することができる。請求項９の構成によれば、前記負
荷出力に連結された第２の回転子に必要なトルク指令値
Ｔｖと、前記内燃機関の駆動軸に連結された第１の回転
子が駆動軸から受け取るトルク発生値Ｔｅと、前記負荷
出力に連結された第２の回転子の角速度ωｖと、前記内
燃機関の駆動軸に連結された第１の回転子の角速度ωｅ
とが、ωｅ＜ωｖ、かつ、Ｔｅ＜Ｔｖの条件を満足する
場合に、前記内燃機関の駆動軸に連結された第１の回転
子から車輪軸に伝達される動力の不足を両回転電機でト
ルクアシストすることができる。
【００４６】このようにすれば、両回転電機が分担して
アシストトルクを分担できるので、両回転電機を小型化
することができる。請求項１０の構成によれば、前記負
荷出力に連結された第２の回転子に必要なトルク指令値
Ｔｖと、前記内燃機関の駆動軸に連結された第１の回転
子が駆動軸から受け取るトルク発生値Ｔｅと、前記負荷
出力に連結された第２の回転子の角速度ωｖと、前記内
燃機関の駆動軸に連結された第１の回転子の角速度ωｅ
とが、ωｅ＜ωｖ、かつ、Ｔｅ＞Ｔｖの条件を満足する
場合に、第１の回転電機を電動動作させ、第２の回転電
機を発電動作させる。
【００４７】このようにすれば、低速大トルクの発生動
力を高速小トルクの駆動動力に高効率に転換できるとと
もに、一部の機械動力は上記電磁結合を通じて直接に車
輪軸に供給できるので、電機系を低損失、小型軽量とす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における全体構成及び主
要部の縦断面図。
【図２】本発明の第１の実施例におけるトルクと回転数
との関係を示す図。
【図３】本発明の第１実施例における駆動装置の主要部
の横断面図。
【図４】本発明の第２実施例における全体構成及び主要
部の縦断面図。
【図５】本発明の第２実施例における駆動装置の部分断
面図。
【図６】本発明の第２実施例におけるトルクと回転数と
の関係を示す図。
【図７】本発明の第２実施例における駆動装置の主要部
の横断面図。
【符号の説明】
１００ エンジン（Ｅ／Ｇ） ２００，４００ インバータ ５００ ＥＣＵ ６００ バッテリ ７００ 駆動輪 ８００ 減速部 ９００ デファレンシャルギヤ １０００ トルク−回転数コンバータ １２００ 回転数調整部 １２１０ 第１ロータ １３１０ 第２ロータ １４００ トルク調整部 １４１０ ステータ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 16/02 B60K 6/02 B60L 11/00 - 11/14 H02K 21/12

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の出力を入力する入力軸と、連
    結される負荷出力に対し出力する出力軸を備え、前記負
    荷出力に対し所定の駆動トルク及び回転数を出力制御す
    る駆動装置において、 前記駆動装置は、ハウジングと、 前記ハウジングに収容され、前記内燃機関からの出力を
    前記負荷出力に伝達する相対回転可能な第１及び第２の
    回転子と、 前記ハウジングに固定される固定子とを備えるととも
    に、 前記第２の回転子には、前記第１の回転子と相対的に回
    転駆動することにより相互電磁作用を行う第１の磁気回
    路と、前記固定子と相対的に回転駆動することにより相
    互電磁作用を行う第２の磁気回路とを備えるとともに、
    前記入力軸及び前記出力軸は、前記ハウジングに対し同
    一側に配置され、かつ 前記第１の回転子の回転数を検出
    する回転センサは、前記入出力軸が配置される側と対向
    する側に配置されることを特徴とする車両用駆動装置。
  2. 【請求項２】 内燃機関の出力を入力する入力軸と、連
    結される負荷出力に対し出力する出力軸を備え、前記負
    荷出力に対し所定の駆動トルク及び回転数を出力制御す
    る駆動装置において、 前記駆動装置は、ハウジングと、 前記ハウジングに収容され、前記内燃機関からの出力を
    前記負荷出力に伝達する相対回転可能な第１及び第２の
    回転子と、 前記ハウジングに固定される固定子とを備えるととも
    に、 前記第２の回転子には、前記第１の回転子と相対的に回
    転駆動することにより相互電磁作用を行う第１の磁気回
    路と、前記固定子と相対的に回転駆動することにより相
    互電磁作用を行う第２の磁気回路とを備えるとともに、
    前記入力軸及び前記出力軸は、前記ハウジングに対し同
    一側に配置され、かつ 前記第２の回転子の回転数を検出
    する回転センサは、前記入出力軸が配置される側と対向
    する側に配置される ことを特徴とする車両用駆動装置。
  3. 【請求項３】 前記第１の回転子へ給電可能な給電装置
    を備え、該給電装置は、前記入出力軸が配置される側と
    対向する側に設けられている事を特徴とする請求項１も
    しくは２に記載の車両用駆動装置。
  4. 【請求項４】 前記駆動装置は前記内燃機関に隣接して
    直接設けられるとともに、前記駆動装置と前記内燃機関
    との間に設けられた減速部を介して負荷出力側に設けら
    れた差動手段へ駆動力を伝達することを特徴とする請求
    項１乃至３のいずれかに記載の車両駆動用制御装置。
  5. 【請求項５】 前記第１の回転子は前記内燃機関に連結
    され、前記内燃機関の駆動により回転駆動するととも
    に、前記第２の回転子は前記負荷出力に連結され、前記
    第１及び第２の磁気回路の角速度及びトルク制御により
    回転駆動されることを特徴とする請求項１乃至４のいず
    れかに記載の車両用駆動装置。
  6. 【請求項６】 内燃機関の出力を入力する入力軸と、連
    結される負荷出力に対し出力する出力軸を備え、前記負
    荷出力に対し所定の駆動トルク及び回転数を出力制御す
    る駆動装置において、 前記駆動装置は、ハウジングと、 前記ハウジングに収容され、前記内燃機関からの出力を
    前記負荷出力に伝達する相対回転可能な第１及び第２の
    回転子と、 前記ハウジングに固定される固定子とを備えるととも
    に、 前記第２の回転子には、前記第１の回転子と相対的に回
    転駆動することにより相互電磁作用を行う第１の磁気回
    路と、前記固定子と相対的に回転駆動することにより相
    互電磁作用を行う第２の磁気回路とを備えるとともに、
    前記入力軸及び前記出力軸は、前記ハウジングに対し同
    一側に配置され、かつ 前記第２の回転子は前記内燃機関
    に連結され、前記内燃機関の駆動及び第２の磁気回路に
    より角速度、トルク制御されるとともに、前記第１の回
    転子は前記負荷出力に連結され、前記第１の磁気回路の
    角速度及びトルク制御により回転駆動されることを特徴
    とする車両用駆動装置。
  7. 【請求項７】 内燃機関の出力を入力する入力軸と、連
    結される負荷出力に対し出力する出力軸を備え、前記負
    荷出力に対し所定の駆動トルク及び回転数を出力制御す
    る駆動装置において、 前記駆動装置は、ハウジングと、 前記ハウジングに収容され、前記内燃機関からの出力を
    前記負荷出力に伝達す る相対回転可能な第１及び第２の
    回転子と、 前記ハウジングに固定される固定子とを備えるととも
    に、 前記第２の回転子には、前記第１の回転子と相対的に回
    転駆動することにより相互電磁作用を行う第１の磁気回
    路と、前記固定子と相対的に回転駆動することにより相
    互電磁作用を行う第２の磁気回路とを備えるとともに、
    前記入力軸及び前記出力軸は、前記ハウジングに対し同
    一側に配置され、かつ 前記第１のコイルと蓄電手段間に
    設けられ、前記両回転子の角速度の差に応じた電力を授
    受可能に制御する第１のインバータと、前記第２のコイ
    ルと蓄電手段間に設けられ、前記第２の回転子と前記固
    定子間との作用トルクに応じた電力を授受可能に制御す
    る第２のインバータと、前記両インバータの通電タイミ
    ングを制御する制御装置を備え、 前記負荷出力に連結された回転子の必要トルク値に対応
    するトルク指令値Ｔｖと、前記前記内燃機関の駆動軸に
    連結された回転子が前記内燃機関より受け取る駆動トル
    クに対応するトルク発生値Ｔｅと、前記負荷出力に連結
    された回転子の角速度ωｖと、前記内燃機関に連結され
    た回転子の角速度ωｅとに基づいて、前記角速度ωｅが
    前記角速度ωｖ以上であり、かつ前記トルク指令値Ｔｖ
    が前記トルク発生値Ｔｅ以上であるとき、前記両インバ
    ータを制御して、前記第１の回転電機から発生する発電
    電力を前記蓄電手段及び前記第２の回転電機に給電し
    て、前記第２の回転電機を電動動作させる事を特徴とす
    る車両用駆動装置における駆動制御方法。
  8. 【請求項８】 内燃機関の出力を入力する入力軸と、連
    結される負荷出力に対し出力する出力軸を備え、前記負
    荷出力に対し所定の駆動トルク及び回転数を出力制御す
    る駆動装置において、 前記駆動装置は、ハウジングと、 前記ハウジングに収容され、前記内燃機関からの出力を
    前記負荷出力に伝達する相対回転可能な第１及び第２の
    回転子と、 前記ハウジングに固定される固定子とを備えるととも
    に、 前記第２の回転子には、前記第１の回転子と相対的に回
    転駆動することにより相互電磁作用を行う第１の磁気回
    路と、前記固定子と相対的に回転駆動すること により相
    互電磁作用を行う第２の磁気回路とを備えるとともに、
    前記入力軸及び前記出力軸は、前記ハウジングに対し同
    一側に配置され、かつ 前記第１のコイルと蓄電手段間に
    設けられ、前記両回転子の角速度の差に応じた電力を授
    受可能に制御する第１のインバータと、前記第２のコイ
    ルと蓄電手段間に設けられ、前記第２の回転子と前記固
    定子間との作用トルクに応じた電力を授受可能に制御す
    る第２のインバータと、前記両インバータの通電タイミ
    ングを制御する制御装置を備え、 前記負荷出力に連結された回転子の必要トルク値に対応
    するトルク指令値Ｔｖと、前記内燃機関の駆動軸に連結
    された回転子が前記内燃機関より受け取る駆動トルクに
    対応するトルク発生値Ｔｅと、前記負荷出力に連結され
    た回転子の角速度ωｖと、前記内燃機関に連結された回
    転子の角速度ωｅとに基づいて、前記角速度ωｅが前記
    角速度ωｖ以上であり、かつ前記トルク発生値Ｔｅが前
    記トルク指令値Ｔｖ以上であるとき、前記両インバータ
    を制御して、前記両回転電機から発生する発電電力を前
    記蓄電手段に給電する事を特徴とする車両用駆動装置に
    おける駆動制御方法。
  9. 【請求項９】 内燃機関の出力を入力する入力軸と、連
    結される負荷出力に対し出力する出力軸を備え、前記負
    荷出力に対し所定の駆動トルク及び回転数を出力制御す
    る駆動装置において、 前記駆動装置は、ハウジングと、 前記ハウジングに収容され、前記内燃機関からの出力を
    前記負荷出力に伝達する相対回転可能な第１及び第２の
    回転子と、 前記ハウジングに固定される固定子とを備えるととも
    に、 前記第２の回転子には、前記第１の回転子と相対的に回
    転駆動することにより相互電磁作用を行う第１の磁気回
    路と、前記固定子と相対的に回転駆動することにより相
    互電磁作用を行う第２の磁気回路とを備えるとともに、
    前記入力軸及び前記出力軸は、前記ハウジングに対し同
    一側に配置され、かつ 前記第１のコイルと蓄電手段間に
    設けられ、前記両回転子の角速度の差に応じた電力を授
    受可能に制御する第１のインバータと、前記第２のコイ
    ルと蓄電手段間に設けられ、前記第２の回転子と前記固
    定子間との作用トルクに応じた電力を 授受可能に制御す
    る第２のインバータと、前記両インバータの通電タイミ
    ングを制御する制御装置を備え、 前記負荷出力に連結された回転子の必要トルク値に対応
    するトルク指令値Ｔｖと、前記内燃機関の駆動軸に連結
    された回転子が前記内燃機関より受け取る駆動トルクに
    対応するトルク発生値Ｔｅと、前記負荷出力に連結され
    た回転子の角速度ωｖと、前記内燃機関に連結された回
    転子の角速度ωｅとに基づいて、前記角速度ωｖが前記
    角速度ωｅ以上であり、かつ前記トルク発生値Ｔｖが前
    記トルク指令値Ｔｅ以上であるとき、前記両インバータ
    を制御して前記両回転電機を電動動作させる事を特徴と
    する駆動制御方法。
  10. 【請求項１０】 内燃機関の出力を入力する入力軸と、
    連結される負荷出力に対し出力する出力軸を備え、前記
    負荷出力に対し所定の駆動トルク及び回転数を出力制御
    する駆動装置において、 前記駆動装置は、ハウジングと、 前記ハウジングに収容され、前記内燃機関からの出力を
    前記負荷出力に伝達する相対回転可能な第１及び第２の
    回転子と、 前記ハウジングに固定される固定子とを備えるととも
    に、 前記第２の回転子には、前記第１の回転子と相対的に回
    転駆動することにより相互電磁作用を行う第１の磁気回
    路と、前記固定子と相対的に回転駆動することにより相
    互電磁作用を行う第２の磁気回路とを備えるとともに、
    前記入力軸及び前記出力軸は、前記ハウジングに対し同
    一側に配置され、かつ 前記第１のコイルと蓄電手段間に
    設けられ、前記両回転子の角速度の差に応じた電力を授
    受可能に制御する第１のインバータと、前記第２のコイ
    ルと蓄電手段間に設けられ、前記第２の回転子と前記固
    定子間との作用トルクに応じた電力を授受可能に制御す
    る第２のインバータと、前記両インバータの通電タイミ
    ングを制御する制御装置を備え、 前記負荷出力に連結された回転子の必要トルク値に対応
    するトルク指令値Ｔｖと、前記内燃機関の駆動軸に連結
    された回転子が前記内燃機関より受け取る駆動トルクに
    対応するトルク発生値Ｔｅと、前記負荷出力に連結され
    た回転子の角速度ωｖと、前記内燃機関に連結された回
    転子の角速度ωｅとに基づいて、前記角 速度ωｖが前記
    角速度ωｅ以上であり、かつ前記トルク発生値Ｔｅが前
    記トルク指令値Ｔｖ以上であるとき、前記両インバータ
    を制御して、前記蓄電手段から前記第１の回転電機に給
    電して前記第１の回転電機を電動動作させるとともに、
    前記第２の回転電機を発電動作させて、前記蓄電手段を
    充電する事を特徴とする車両用駆動装置における駆動制
    御方法。
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