JP3404010B2 - 車両用のマルチモータ駆動装置 - Google Patents

車両用のマルチモータ駆動装置

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JP3404010B2 JP2000208331A JP2000208331A JP3404010B2 JP 3404010 B2 JP3404010 B2 JP 3404010B2 JP 2000208331 A JP2000208331 A JP 2000208331A JP 2000208331 A JP2000208331 A JP 2000208331A JP 3404010 B2 JP3404010 B2 JP 3404010B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両に適するマル
チモータ駆動装置であって、当該マルチモータ駆動装置
において、２つの電気モータが、被駆動車両ホイールに
駆動に関して接続可能な共通の出力と、さらに、異なっ
た負荷分布でモータの作動を許容する独立したコントロ
ーラとに割り当てられ、コントローラは、運転者の端部
で作動される例えばアクセルペダルのような制御要素の
信号、および走行速度用または走行速度に相関するおよ
び／またはそれに類似するパラメータ用の信号送信機の
信号に対応して自動的に設定される駆動装置の最適な効
率度をもたらす負荷分布を許容する。
【０００２】
【従来の技術】今日まで、バッテリのエネルギー密度は
比較的低いので、電気駆動装置が高い効率度で作動でき
る場合に限り、電気的に駆動される車両用における満足
な範囲のバッテリ充電が可能であった。電気モータで
は、その効率度はそれぞれのトルクと回転数とに著しく
左右される。現在、１つのみの電気モータを有する駆動
装置によって可能である平均効率度よりも高い平均効率
度を達成するために、出力需要が相対的に低い走行状態
においてモータのスイッチを切るか、あるいはモータの
負荷に多かれ少なかれ差を設けることが、マルチモータ
駆動装置によって可能である。
【０００３】米国特許第５２８９８９０号によって最初
に記述されたタイプの既知の駆動装置では、一方の電気
モータの最適な効率度が相対的に低い回転数の範囲にあ
り、他方の電気モータの最適な効率度が相対的に高い回
転数の範囲にあるような方法で、構造上異なった２つの
電気モータが提供される。走行モードのための出力需要
が２つのモータの最大出力の合計よりも低い限り、走行
速度に応じて、一方または他方のモータに主に負荷をか
けることが可能であり、すなわち少なくとも１つのモー
タが比較的最適に作動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、効率
度のさらなる改善を許容することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明に従
って、コントローラによって自動的に変更されるトラン
スミッションが出力部に配設され、またコントローラ
が、常に効率度に関して最適であるトランスミッション
状態を調整することによって達成される。
【０００６】本発明の１つの好適な実施形態によれば、
このために同一型式の電気モータを使用する方法の提供
が行われる。
【０００７】本発明は、一般的な概念として、車両の最
適な効率度に関して車両の走行状態に必要であるモータ
回転数とモータモーメントそれぞれを変更するために、
トランスミッションを使用することに基づいている。こ
の結果、効率度を、著しく拡大した動作状態の範囲内で
増加させることが可能となる。特に、電気モータの効率
度の非常に低い動作状態を実質的に常に回避することが
できるので、両方の上下の走行速度における優れた効率
の程度および／または効率度の増加を保証するために、
同一型式の２つの電気モータを使用することが可能であ
る。
【０００８】またコントローラは、モータの間の負荷分
布を設定し、また駆動装置の最適な全体効率度を達成す
る目的でそれぞれのギヤ速度を設定するために、広範囲
のパラメータに関係するトランスミッションの効率度、
特に回転数とトルクならびに温度を考慮することが好ま
しい。
【０００９】その堅牢性と優れた制御特性のために、本
発明のために非同期モータが好適である。前記モータ
は、簡単に言えば、回転数が平均回転数値以上にあっ
て、またモータが平均トルクで動作するならば一般的に
優れた効率度を有する。さらに、モータが平均回転数で
動作し、またそれぞれのモータトルクが平均値以上にあ
るならば、この場合も優れた効率度が達成される。トラ
ンスミッションのギヤ速度を適切に変更し、第２のモー
タを回路に接続するかあるいは回路から分離することに
よって、および／または２つのモータに不均一に負荷を
かけることによって、コントローラは最適な効率度を達
成することが可能である。
【００１０】さらに、本発明の好適な特徴に関し、請求
項と図面の次の説明を参考とし、これによって特に好適
な例示的な実施形態についてより詳細に説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１では、効率度ηは回転数Ｄお
よびモータトルクＭの関数として表される。次の場合
に、比較的高い効率度が達成されることが明白である。
【００１２】− モータトルクが平均値、例示した実例
で約７５Ｎｍにあり、また回転数が平均値、例示した実
例で約３０００ｒｐｍを超える場合、− あるいは回転
数が平均値、例示した実例では約３０００ｒｐｍにあ
り、またモータトルクが平均値、例示した実例では約７
５Ｎｍを超える場合。上に特定したパラメータの外側で
は、効率度はある状況下で著しく減少する。
【００１３】図２によれば、本発明による駆動装置は、
ギヤホイール４または類似のものを介して駆動装置に関
してシャフト３に並列に接続した２つの電気モータ１と
２を有する。シャフト３は２段トランスミッション５の
入力を形成し、その出力は駆動装置に関してシャフト６
とディファレンシャル機構７を介して車両の駆動ホイー
ル８に接続している（その他より詳細に図示せず）。な
お、トランスミッション５のギア速度は２段に限定され
ない。
【００１４】電気モータ１は、個別に制御可能な変換器
９を介して電力供給を受け、これらの変換器自体はバッ
テリ（図示せず）に接続し、また電子コントローラ１１
によって制御される。
【００１５】コントローラ１１は、その入力端部で走行
速度用のセンサ１２と、また、運転者の端部、例えばア
クセルペダルによって作動される信号送信機１３とに接
続している。例示した実例では、センサ１２は車両の走
行速度に相関するシャフト６の回転数を感知する。信号
送信機１３の信号は運転者が所望する全体のモータ出力
を表す。
【００１６】さらに、またコントローラは、変換器に伝
送される信号と、変換器９を介して行われる電気モータ
１と２の電力を評価することにより、コントローラはそ
れぞれのモータトルクを「知る」。
【００１７】コントローラ１１は、センサ１２の信号に
よって、またトランスミッション端部センサ１４によっ
て、トランスミッション５のそれぞれの変速比を「知
る」ので、コントローラ１１はモータ１と２の回転数も
決定することができる。
【００１８】したがって、コントローラ１１は、電気モ
ータ１または２が動作しているそれぞれの効率度を検出
することもできる。
【００１９】例えば、２段トランスミッション５のギア
速度をｉａ及びｉｂとすると、コントローラ１１は、図
１の関係を利用して、ギア速度ｉａの効率度ηａとギア
速度ｉｂの効率度ηｂを計算する。今、ギア速度ｉａが
選択されているとき、ギア速度ｉａは、ｉａ＝ｎ１ａ／
ｎ２ａにより定義される。ｎ２ａは、シャフト６の回転
数であって、センサ１２によって検知される。また、ｎ
１ａは、シャフト３の回転数であって、ｎ１ａ＝ｉａ×
ｎ２ａにより計算される。そして、効率度ηａは、図１
に基づいて、ｎ１ａとモータトルクから求められる。
【００２０】一方、ギア速度ｉｂは、ｉｂ＝ｎ１ｂ／ｎ
２ｂにより定義される。ｎ２ｂは、シャフト６の回転数
であって、センサ１２によって検知される。このとき、
ｎ２ｂは、上記ｎ２ａと同じである。また、ｎ１ｂは、
シャフト３の回転数であって、ｎ１ｂ＝ｉｂ×ｎ２ｂに
より計算される。ギア速度ｉａとｉｂが異なるので、ｎ
１ｂは上記ｎ２ｂと異なる。そして、効率度ηｂは、図
１に基づいて、ｎ１ｂとモータトルクから求められる。
モータトルクは、コントローラ１１によって変換器９を
介して制御され、ギアｉａとｉｂにおいて同じあっても
よいし、異なってもよい。
【００２１】次に、効率度を最適化するために、コント
ローラ１１は、トランスミッション５のギヤ速度を変更
することができ、この結果、モータ端部に必要なトルク
はギヤチェンジ方向に応じて増加または低減される。
【００２２】例えば、コントローラ１１は、上述におけ
る効率度ηａとηｂを比較し、より高いギア速度を選択
する。ギア速度ｉｂの効率度ηｂの方が高い場合、コン
トローラ１１は、トランスミッション５に信号を出力
し、ギア速度をｉｂに切り換える。
【００２３】さらに、コントローラ１１は、変換器９を
適切に作動することによって異なった出力および／また
は異なったトルクによる電気モータ１と２の動作も可能
にし、電気モータ１と２の一方は、極端な場合に「アイ
ドリング（無負荷回転）状態にする」ことが可能であ
る。
【００２４】それぞれ走行状況に依存する、モータ１と
２の負荷が等しいかまたは等しくないかの可能性と、ト
ランスミッション５の２つのギヤ速度の可能性を、好ま
しくは、駆動装置の動作状態に応じて変化するトランス
ミッションの効率度も考慮して「計算する」ように、コ
ントローラ１１が一体化したコンピュータを常に使用す
ることによって、全体の効率度に関し最適である動作状
態を著しく短時間に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 非同期モータの例示的な特性グラフである。
【図２】 本発明による駆動装置の概略的な図面であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 15/20 B60K 1/02

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】車両に使用することができ、２つの電気モ
    ータ（１、２）が、被駆動車両ホイール（８）に駆動に
    関して接続可能な共通の出力（３、５、６）と、異なっ
    た負荷分布でモータの作動を許容する独立したコントロ
    ーラ（１１）とに割り当てられ、前記コントローラは、
    運転者の端部で作動することができる制御要素（アクセ
    ルペダル）の信号、および走行速度用または走行速度に
    相関するおよび／またはそれに類似するパラメータ用の
    信号送信機（１２）の信号に対応して自動的に設定され
    る最適な効率度をもたらす負荷分布を許容するマルチモ
    ータ駆動装置において、 コントローラ（１１）によって自動的に変更することが
    できるトランスミッション（５）が出力に配設され、前
    記コントローラ（１１）が、前記２つの電気モータ
    （１、２）の負荷分布の可能性と前記トランスミッショ
    ン（５）のギア変速比の可能性とを考慮し、前記２つの
    電気モータ（１、２）と前記トランスミッション（５）
    の効率度に基づいて、最適な全体の効率度となる前記２
    つの電気モータ（１、２）の負荷分布と前記トランスミ
    ッション（５）のギア変速比を設定することを特徴とす
    るマルチモータ駆動装置。
  2. 【請求項２】同一型式の電気モータ（１、２）が設けら
    れることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
  3. 【請求項３】非同期モータが配設されることを特徴とす
    る請求項１または２に記載の駆動装置。
  4. 【請求項４】選択可能な２つのギヤ変速比を有する２段
    トランスミッションが設けられることを特徴とする請求
    項１乃至３のいずれか１項に記載の駆動装置。
  5. 【請求項５】コントローラ（１１）がトランスミッショ
    ン（５）の効率度も考慮し、また駆動装置の最適な全体
    効率度に対応するトランスミッションの速度とモータ
    （１、２）の負荷分布とを設定または選択することを特
    徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の駆動装
    置。
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