JP4742992B2

JP4742992B2 - 動力出力装置およびそれを備えた車両

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Publication number: JP4742992B2
Application number: JP2006150118A
Authority: JP
Inventors: 賢樹岡村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2026-05-30
Also published as: US8164282B2; WO2007139045A1; JP2007325352A; EP2022662B1; CN101454174A; US20090173555A1; CA2651789A1; EP2022662A4; CA2651789C; CN101454174B; EP2022662A1

Description

この発明は、少なくとも２つの回転電機を動力源として含む動力出力装置およびそれを備えた車両に関する。

特開２００４−３２８９９１号公報（特許文献１）は、車両の駆動装置を開示する。この駆動装置は、エンジンまたは電気モータによって前輪または後輪のいずれか一方を主駆動輪として駆動し、永久磁石を有さない電気モータによって従動輪を駆動する。

この駆動装置によれば、従動輪の電気モータは永久磁石を有さないので、その電気モータが駆動力を発生せずに空転しているとき、コギングトルクが発生せず、かつ、フリクションが小さい。その結果、車両の燃費が向上する（特許文献１参照）。
特開２００４−３２８９９１号公報特開２００４−２６０９０４号公報特開２００４−２４２３７１号公報特開２００５−１５１６８５号公報

しかしながら、上記公報には、主駆動輪を電気モータで駆動する場合の具体的な構成は開示されておらず、永久磁石を有するモータと永久磁石を有さないモータとを含む動力出力装置における最適なシステム構成は提案されていない。

それゆえに、この発明の目的は、永久磁石を有するモータと永久磁石を有さないモータとを含む場合に最適なシステム構成を有する動力出力装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、永久磁石を有するモータと永久磁石を有さないモータとを含む場合に最適なシステム構成を有する動力出力装置を備えた車両を提供することである。

この発明によれば、動力出力装置は、蓄電装置と、蓄電装置からの電圧を昇圧する昇圧装置と、昇圧装置によって昇圧された電圧を受ける第１の駆動装置と、第１の駆動装置によって駆動される、永久磁石を有する第１の回転電機と、蓄電装置に接続される第２の駆動装置と、第２の駆動装置によって駆動される、永久磁石を有さない第２の回転電機とを備える。

好ましくは、第２の回転電機は、リラクタンスモータから成る。
また、好ましくは、第２の回転電機は、誘導モータから成る。

好ましくは、第２の回転電機の最大出力は、第１の回転電機の最大出力よりも小さい。
好ましくは、動力出力装置は、昇圧装置に対して第１の駆動装置に並列に接続される第３の駆動装置と、第３の駆動装置によって駆動される、永久磁石を有する第３の回転電機とをさらに備える。

また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの動力出力装置と、動力出力装置の第１の回転電機に連結される主駆動輪と、動力出力装置の第２の回転電機に連結される従動輪とを備える。

また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの動力出力装置と、動力出力装置の第１および第２の回転電機のいずれか一方に連結される前輪と、第１および第２の回転電機のいずれか他方に連結される後輪とを備える。

この発明においては、永久磁石を有さない第２の回転電機を駆動する第２の駆動装置は、昇圧装置を介することなく蓄電装置に接続されるので、昇圧装置からの昇圧電圧によって駆動される第１の回転電機が必要とする以上に昇圧装置の昇圧比を高めるケースは発生しない。

したがって、この発明によれば、昇圧装置および第１の駆動装置における電力損失を抑制することができる。

また、蓄電装置と第２の駆動装置との間で昇圧装置を介することなくエネルギーの授受が行なわれるので、昇圧装置や昇圧装置出側（高電圧側）に設けられる部品（平滑コンデンサなど）の容量を低減することができる。

また、第２の回転電機は、永久磁石を有さない回転電機から成るので、昇圧装置から見て低電圧側（蓄電装置）に第２の駆動装置が接続されても、意図しない回生トルク（減速トルク）や蓄電装置の蓄電可能容量を超える回生電力が発生することはない。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図１を参照して、このハイブリッド車両１００は、蓄電装置Ｂと、昇圧コンバータ１０と、インバータ２０，３０，４０と、ジェネレータ２５と、フロントモータ３５と、リヤモータ４５と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０と、エンジン８０と、前輪８２と、後輪８４とを備える。また、ハイブリッド車両１００は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ２と、接地ラインＧＬと、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電圧センサ６２，６４と、回転角センサ６６，６８，７０とをさらに備える。

このハイブリッド車両１００は、エンジン８０、フロントモータ３５およびリヤモータ４５を動力源として搭載する。フロントモータ３５は、前輪８２の駆動軸に回転軸が機械的に結合され、前輪８２を駆動するモータとしてハイブリッド車両１００に組込まれる。リヤモータ４５は、後輪８４の駆動軸に回転軸が機械的に結合され、後輪８４を駆動するモータとしてハイブリッド車両１００に組込まれる。ジェネレータ２５は、エンジン８０のクランク軸に回転軸が機械的に結合され、エンジン８０により駆動される発電機として主に動作し、かつ、エンジン８０の始動を行なうモータとして動作するものとしてハイブリッド車両１００に組込まれる。

蓄電装置Ｂは、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。蓄電装置Ｂは、電源ラインＰＬ１へ直流電圧を出力する。また、蓄電装置Ｂは、昇圧コンバータ１０から電源ラインＰＬ１へ出力される直流電力を受けて充電される。なお、蓄電装置Ｂとして、大容量のキャパシタを用いてもよい。

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＧＬとの間の電圧差の変動を平滑化する。電圧センサ６２は、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＬを検出し、その検出値をＥＣＵ５０へ出力する。

昇圧コンバータ１０は、リアクトルＬと、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＧＬとの間に直列に接続される。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２に逆並列に接続される。リアクトルＬの一端は、電源ラインＰＬ１に接続され、その他端は、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に接続される。

なお、上記のｎｐｎ型トランジスタおよび以下の本明細書中のｎｐｎ型トランジスタとして、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができ、また、ｎｐｎ型トランジスタに代えてパワーＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field-effect transistor）等の電力スイッチング素子を用いることができる。

昇圧コンバータ１０は、ＥＣＵ５０からの信号ＰＷＣに基づいて、電源ラインＰＬ１の電圧を昇圧して電源ラインＰＬ２へ出力する。具体的には、昇圧コンバータ１０は、ｎｐｎ型トランジスタＱ２のオン時に流れる電流をリアクトルＬに磁場エネルギーとして蓄積し、ｎｐｎ型トランジスタＱ２のオフ時にダイオードＤ１を介して蓄積エネルギーを電源ラインＰＬ２へ放出することによって電源ラインＰＬ１の電圧を昇圧する。

なお、ｎｐｎ型トランジスタＱ２のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルＬにおける電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、ｎｐｎ型トランジスタＱ１のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインＰＬ２の電圧が下がる。そこで、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御することで、電源ラインＰＬ２の電圧を電源ラインＰＬ１の電圧以上の任意の電圧に制御することができる。

コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＧＬとの間の電圧差の変動を平滑化する。電圧センサ６４は、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ５０へ出力する。

インバータ２０，３０は、それぞれジェネレータ２５およびフロントモータ３５に対応して設けられる。インバータ２０は、ＥＣＵ５０からの信号ＰＷＩ１に基づいて、エンジン８０の出力を用いてジェネレータ２５が発電した３相交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。また、インバータ２０は、ＥＣＵ５０からの信号ＰＷＩ１に基づいて、電源ラインＰＬ２から受ける直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をジェネレータ２５へ出力する。インバータ３０は、ＥＣＵ５０からの信号ＰＷＩ２に基づいて、電源ラインＰＬ２から受ける直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をフロントモータ３５へ出力する。また、インバータ３０は、車両の回生制動時、前輪８２からの回転力を受けてフロントモータ３５が発電した３相交流電圧をＥＣＵ５０からの信号ＰＷＩ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。

なお、ここで言う回生制動とは、車両を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴なう制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。

ジェネレータ２５およびフロントモータ３５の各々は、永久磁石型３相交流同期モータ（ＰＭ）から成る。ジェネレータ２５は、エンジン８０の出力を用いて３相交流電圧を発生し、その発生した３相交流電圧をインバータ２０へ出力する。また、ジェネレータ２５は、インバータ２０から受ける３相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジン８０の始動を行なう。フロントモータ３５は、インバータ３０から受ける３相交流電圧によって車両の駆動トルクを発生する。また、フロントモータ３５は、車両の回生制動時、３相交流電圧を発生してインバータ３０へ出力する。

インバータ４０は、リヤモータ４５に対応して設けられる。インバータ４０は、電源ラインＰＬ１および接地ラインＧＬに接続される。すなわち、インバータ４０は、インバータ２０，３０とは異なり、昇圧コンバータ１０を介することなく蓄電装置Ｂに接続される。そして、インバータ４０は、ＥＣＵ５０からの信号ＰＷＩＲに基づいて、蓄電装置Ｂからの直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をリヤモータ４５へ出力する。

リヤモータ４５は、永久磁石を有さないリラクタンスモータ（ＲＭ）であり、たとえば、シンクロナスリラクタンスモータ（ＳｙｎＲモータ）から成る。リヤモータ４５は、インバータ４０からの３相交流電圧によって車両の駆動トルクを発生する。

回転角センサ６６は、ジェネレータ２５のロータの回転角θ１を検出し、その検出値をＥＣＵ５０へ出力する。回転角センサ６８は、フロントモータ３５のロータの回転角θ２を検出し、その検出値をＥＣＵ５０へ出力する。回転角センサ７０は、リヤモータ４５のロータの回転角θ３を検出し、その検出値をＥＣＵ５０へ出力する。

ＥＣＵ５０は、ジェネレータ２５のトルク指令値ＴＲ１、フロントモータ３５のトルク指令値ＴＲ２、および電圧センサ６２，６４からの電圧ＶＬ，ＶＨに基づいて、昇圧コンバータ１０を駆動するための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。なお、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２は、図示されないハイブリッドＥＣＵにおいて、アクセルペダル開度や車両速度などに基づいて算出される。

また、ＥＣＵ５０は、トルク指令値ＴＲ１、電圧ＶＨ、ジェネレータ２５のモータ電流Ｉ１および回転角センサ６６からの回転角θ１に基づいて、ジェネレータ２５を駆動するための信号ＰＷＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＩ１をインバータ２０へ出力する。さらに、ＥＣＵ５０は、トルク指令値ＴＲ２、電圧ＶＨ、フロントモータ３５のモータ電流Ｉ２および回転角センサ６８からの回転角θ２に基づいて、フロントモータ３５を駆動するための信号ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＩ２をインバータ３０へ出力する。なお、モータ電流Ｉ１，Ｉ２は、図示されない電流センサによって検出される。

さらに、ＥＣＵ５０は、リヤモータ４５のトルク指令値ＴＲ３、電圧ＶＬ、リヤモータ４５のモータ電流Ｉ３および回転角センサ７０からの回転角θ３に基づいて、リヤモータ４５を駆動するための信号ＰＷＩＲを生成し、その生成した信号ＰＷＩＲをインバータ４０へ出力する。なお、トルク指令値ＴＲ３は、ハイブリッドＥＣＵにおいて、アクセルペダル開度や車両速度などに基づいて算出され、モータ電流Ｉ３は、図示されない電流センサによって検出される。

図２は、図１に示したインバータ２０，３０の回路図である。なお、インバータ３０の回路構成は、インバータ２０と同じであり、以下では、インバータ２０の回路構成が代表的に説明される。図２を参照して、インバータ２０は、ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６と、ダイオードＤ１１〜Ｄ１６とを含む。

ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６およびダイオードＤ１１〜Ｄ１６は、３相ブリッジ回路を形成する。すなわち、ｎｐｎ型トランジスタＱ１１，Ｑ１２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＧＬとの間に直列に接続され、Ｕ相アームを形成する。ｎｐｎ型トランジスタＱ１３，Ｑ１４は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＧＬとの間に直列に接続され、Ｖ相アームを形成する。ｎｐｎ型トランジスタＱ１５，Ｑ１６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＧＬとの間に直列に接続され、Ｗ相アームを形成する。ダイオードＤ１１〜Ｄ１６は、それぞれｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６に逆並列に接続される。

そして、ｎｐｎ型トランジスタＱ１１，Ｑ１２の接続点、ｎｐｎ型トランジスタＱ１３，Ｑ１４の接続点およびｎｐｎ型トランジスタＱ１５，Ｑ１６の接続点は、ジェネレータ２５のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルにそれぞれ接続される。

このインバータ２０（３０）においては、図示されないＥＣＵ５０からの信号ＰＷＩ１（ＰＷＩ２）に基づいてｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６がスイッチング制御される。これにより、ジェネレータ２５（フロントモータ３５）のＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルの通電が制御され、ジェネレータ２５（フロントモータ３５）が駆動される。

図３は、図１に示したインバータ４０の回路図である。図３を参照して、インバータ４０は、ｎｐｎ型トランジスタＱ２１〜Ｑ２６と、ダイオードＤ２１〜Ｄ２６とを含む。ｎｐｎ型トランジスタＱ２１〜Ｑ２６およびダイオードＤ２１〜Ｄ２６は、インバータ２０，３０と同様に３相ブリッジ回路を形成する。そして、ｎｐｎ型トランジスタＱ２１，Ｑ２２の接続点、ｎｐｎ型トランジスタＱ２３，Ｑ２４の接続点およびｎｐｎ型トランジスタＱ２５，Ｑ２６の接続点は、リヤモータ４５のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルにそれぞれ接続される。

このインバータ４０においては、図示されないＥＣＵ５０からの信号ＰＷＩＲに基づいてｎｐｎ型トランジスタＱ２１〜Ｑ２６がスイッチング制御される。これにより、リヤモータ４５の回転角θ３に応じてリヤモータ４５のＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルの通電が制御され、リヤモータ４５が駆動される。

再び図１を参照して、このハイブリッド車両１００においては、ジェネレータ２５およびフロントモータ３５の各々は、永久磁石モータから成り、ジェネレータ２５は、エンジン８０の出力を用いて主に発電を行ない、フロントモータ３５は、主駆動輪の前輪８２を駆動する。蓄電装置Ｂからの電圧は、昇圧コンバータ１０によって昇圧され、インバータ２０，３０は、昇圧コンバータ１０からの昇圧電圧を受けてジェネレータ２５およびフロントモータ３５をそれぞれ駆動する。

一方、リヤモータ４５は、永久磁石を有さないシンクロナスリラクタンスモータから成り、従動輪の後輪８４を駆動する。ここで、リヤモータ４５を駆動するインバータ４０は、インバータ２０，３０に並列に電源ラインＰＬ２に接続されるのではなく電源ラインＰＬ１に接続され（すなわち蓄電装置Ｂに接続される。）、蓄電装置Ｂからの電圧を受けてリヤモータ４５を駆動する。

リヤモータ４５に永久磁石を有さないシンクロナスリラクタンスモータを採用したのは、以下の理由による。仮にリヤモータ４５を駆動するインバータ４０をインバータ２０，３０に並列に電源ラインＰＬ２に接続すると、場合によっては、リヤモータ４５の駆動に必要な電圧がジェネレータ２５およびフロントモータ３５の駆動に必要な電圧を超える。この場合、ジェネレータ２５およびフロントモータ３５の駆動だけを考えると、インバータ２０，３０の入力電圧（昇圧コンバータ１０の出力電圧に相当）は不必要に高いので、昇圧コンバータ１０およびインバータ２０，３０において不必要に電力損失が大きくなる。

一方、従動輪の後輪８４を駆動するリヤモータ４５は、ジェネレータ２５や主駆動輪の前輪８２を駆動するフロントモータ３５に比べてパワーを要求されないので、リヤモータ４５を駆動するインバータ４０を低電圧系の電源ラインＰＬ１に接続し、昇圧コンバータ１０からの昇圧電圧ではなく蓄電装置Ｂからの電圧を用いてリヤモータ４５を駆動することが可能である。このような構成とすることにより、昇圧コンバータ１０の昇圧比を抑えることができ、その結果、昇圧コンバータ１０およびインバータ２０，３０における損失を抑えることができる。また、昇圧コンバータ１０およびコンデンサＣ２を介することなく蓄電装置Ｂからインバータ４０へ電力が供給されるので、電力損失を低減できるとともに、昇圧コンバータ１０およびコンデンサＣ２の容量も低減できる。

しかしながら、インバータ４０を低電圧系の電源ラインＰＬ１に接続する場合、インバータ４０の入力電圧が低くなるので、ジェネレータ２５およびフロントモータ３５と同様にリヤモータに永久磁石モータを用いると、以下の問題が生じる。すなわち、インバータ４０の入力電圧が低いので、リヤモータの逆起電力が入力電圧を容易に超え、リヤモータから電源ラインＰＬ１へエネルギーが容易に流れる。その結果、リヤモータの高速回転時に、意図しない回生トルク（減速トルク）が発生する。また、蓄電装置Ｂの蓄電容量は有限であるので、高速走行が継続すると、リヤモータからの回生電力量が蓄電装置Ｂの容量を超えてしまう。

そこで、この実施の形態１では、リヤモータ４５に対応するインバータ４０を低電圧系の電源ラインＰＬ１に接続する場合に発生する上記の問題を回避するため、インバータ４０を電源ラインＰＬ１に接続するとともに、永久磁石を有さないシンクロナスリラクタンスモータをリヤモータ４５に用いることとしたものである。

なお、永久磁石を有さないシンクロナスリラクタンスモータをリヤモータ４５に用いても、負のトルク指令を与えればリヤモータ４５は回生電力を発生し得るが、そのようなトルク指令を積極的に与えない限り、リヤモータ４５は回生電力を発生しない。

なお、従動輪の後輪８４を駆動するリヤモータ４５は、主駆動輪の前輪８２を駆動するフロントモータ３５に比べてパワーを要求されないので、フロントモータ３５よりも低出力のモータをリヤモータ４５に用いることができる。

［変形例］
上記においては、リヤモータ４５にシンクロナスリラクタンスモータを用いたが、リヤモータ４５にスイッチトリラクタンスモータを用いてもよい。

図４は、リヤモータにスイッチトリラクタンスモータを用いる場合のインバータの回路図である。図４を参照して、スイッチトリラクタンスモータから成るリヤモータ４５を駆動するインバータ４０Ａは、ｎｐｎ型トランジスタＱ３１〜Ｑ３６と、ダイオードＤ３１〜Ｄ３６とを含む。

ｎｐｎ型トランジスタＱ３１のコレクタ端子およびエミッタ端子は、それぞれ電源ラインＰＬ１およびリヤモータ４５のＵ相コイルの一方端ＵＰに接続され、ｎｐｎ型トランジスタＱ３２のコレクタ端子およびエミッタ端子は、それぞれＵ相コイルの他方端ＵＮおよび接地ラインＧＬに接続される。

同様に、ｎｐｎ型トランジスタＱ３３のコレクタ端子およびエミッタ端子は、それぞれ電源ラインＰＬ１およびリヤモータ４５のＶ相コイルの一方端ＶＰに接続され、ｎｐｎ型トランジスタＱ３４のコレクタ端子およびエミッタ端子は、それぞれＶ相コイルの他方端ＶＮおよび接地ラインＧＬに接続される。ｎｐｎ型トランジスタＱ３５のコレクタ端子およびエミッタ端子は、それぞれ電源ラインＰＬ１およびリヤモータ４５のＷ相コイルの一方端ＷＰに接続され、ｎｐｎ型トランジスタＱ３６のコレクタ端子およびエミッタ端子は、それぞれＷ相コイルの他方端ＷＮおよび接地ラインＧＬに接続される。

また、ダイオードＤ３１のアノードおよびカソードは、それぞれ端子ＵＮおよび電源ラインＰＬ１に接続され、ダイオードＤ３２のアノードおよびカソードは、それぞれ接地ラインＧＬおよび端子ＵＰに接続される。ダイオードＤ３３のアノードおよびカソードは、それぞれ端子ＶＮおよび電源ラインＰＬ１に接続され、ダイオードＤ３４のアノードおよびカソードは、それぞれ接地ラインＧＬおよび端子ＶＰに接続される。ダイオードＤ３５のアノードおよびカソードは、それぞれ端子ＷＮおよび電源ラインＰＬ１に接続され、ダイオードＤ３６のアノードおよびカソードは、それぞれ接地ラインＧＬおよび端子ＷＰに接続される。

このインバータ４０Ａにおいては、図示されないＥＣＵ５０からの信号ＰＷＩＲに基づいてｎｐｎ型トランジスタＱ３１〜Ｑ３６がスイッチング制御される。これにより、リヤモータ４５の回転角θ３に応じて、ステータ突極に巻回されたＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルの通電が制御され、リヤモータ４５が駆動される。

以上のように、この実施の形態１およびその変形例においては、永久磁石を有さないリヤモータ４５を駆動するインバータ４０（４０Ａ）は、昇圧コンバータ１０を介することなく電源ラインＰＬ１（すなわち蓄電装置Ｂ）に接続されるので、昇圧コンバータ１０からの昇圧電圧によって駆動されるジェネレータ２５およびフロントモータ３５が必要とする以上に昇圧コンバータ１０の昇圧比を高める必要はない。したがって、この実施の形態１によれば、昇圧コンバータ１０およびインバータ２０，３０における電力損失を抑制することができる。

また、昇圧コンバータ１０を介することなく蓄電装置Ｂとインバータ４０（４０Ａ）との間でエネルギーの授受が行なわれるので、昇圧コンバータ１０やコンデンサＣ２などの容量を低減することができる。

さらに、リヤモータ４５は、永久磁石を有さないリラクタンスモータから成るので、リヤモータ４５を駆動するインバータ４０（４０Ａ）が低電圧系の電源ラインＰＬ１（すなわち蓄電装置Ｂ）に接続されても、意図しない回生トルク（減速トルク）や蓄電装置Ｂの蓄電可能容量を超える回生電力が発生することはない。

［実施の形態２］
図５は、この発明の実施の形態２による車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図４を参照して、ハイブリッド車両１００Ａは、図１に示した実施の形態１によるハイブリッド車両１００の構成において、リヤモータ４５およびＥＣＵ５０に代えてそれぞれリヤモータ４５ＡおよびＥＣＵ５０Ａを備える。

リヤモータ４５Ａは、誘導モータ（ＩＭ）から成る。すなわち、リヤモータ４５Ａは、永久磁石を有さない。ＥＣＵ５０Ａは、リヤモータ４５Ａのトルク指令値ＴＲ３、電圧ＶＬ、リヤモータ４５Ａのモータ電流Ｉ３および回転角センサ７０からの回転角θ３に基づいて、リヤモータ４５Ａを駆動するための信号ＰＷＩＲを生成し、その生成した信号ＰＷＩＲをインバータ４０Ａへ出力する。

なお、ＥＣＵ５０Ａのその他の構成は、実施の形態１におけるＥＣＵ５０と同じである。また、ハイブリッド車両１００Ａのその他の構成は、実施の形態１によるハイブリッド車両１００と同じである。

このハイブリッド車両１００Ａにおいては、リヤモータ４５Ａは、永久磁石を有さない誘導モータから成り、従動輪の後輪８４を駆動する。リヤモータ４５Ａを駆動するインバータ４０は、電源ラインＰＬ１（すなわち蓄電装置Ｂ）に接続され、蓄電装置Ｂからの電圧を受けてリヤモータ４５Ａを駆動する。

以上のように、この実施の形態２よれば、インバータ４０は、電源ラインＰＬ１に接続され、リヤモータ４５Ａは、永久磁石を有さない誘導モータから成るので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

［実施の形態３］
図６は、この発明の実施の形態３による車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図６を参照して、ハイブリッド車両１００Ｂは、図１に示した実施の形態１によるハイブリッド車両１００の構成において、リヤモータ４５およびＥＣＵ５０に代えてそれぞれリヤモータ４５ＢおよびＥＣＵ５０Ｂを備え、リレーＲＹをさらに備える。

リヤモータ４５Ｂは、永久磁石型同期モータ（ＰＭ）から成る。すなわち、リヤモータ４５Ｂはロータに永久磁石を有し、ロータが回転すると、リヤモータ４５Ｂは逆起電力を発生する。

リレーＲＹは、インバータ４０を電源ラインＰＬ１と接続する電力ラインに設けられる。そして、リレーＲＹは、ＥＣＵ５０Ｂからの信号ＣＴＬが活性化されているとき、インバータ４０を電源ラインＰＬ１と電気的に接続し、信号ＣＴＬが非活性化されているとき、インバータ４０を電源ラインＰＬ１から電気的に切離す。

ＥＣＵ５０Ｂは、リヤモータ４５Ｂのトルク指令値ＴＲ３、電圧センサ６２からの電圧ＶＬ、リヤモータ４５Ｂのモータ電流Ｉ３および回転角センサ７０からの回転角θ３に基づいて、リヤモータ４５Ｂを駆動するための信号ＰＷＩＲを生成し、その生成した信号ＰＷＩＲをインバータ４０へ出力する。

ここで、ＥＣＵ５０Ｂは、回転角センサ７０からの回転角θ３に基づいてリヤモータ４５Ｂの回転速度を算出し、その算出したリヤモータ４５Ｂの回転速度が予め設定された基準回転速度を超えると、インバータ４０へシャットダウン指令（インバータ４０のスイッチングの停止を指示する指令）を出力するとともに、リレーＲＹへ出力される信号ＣＴＬを非活性化する。

なお、上記の基準回転速度は、リヤモータ４５Ｂの逆起電力が蓄電装置Ｂの電圧を超え得る回転速度（すなわち、インバータ４０がシャットダウンされているときにリヤモータ４５Ｂから蓄電装置Ｂへ回生電力が流れる回転速度）に基づいて決定される。

なお、ＥＣＵ５０Ｂのその他の構成は、実施の形態１におけるＥＣＵ５０と同じである。また、ハイブリッド車両１００Ｂのその他の構成は、実施の形態１によるハイブリッド車両１００と同じである。

このハイブリッド車両１００Ｂにおいては、リヤモータ４５Ｂを駆動するインバータ４０は、低電圧系の電源ラインＰＬ１に接続され、リヤモータ４５Ｂは、永久磁石モータから成る。したがって、リヤモータ４５Ｂの高速回転時にリヤモータ４５Ｂから蓄電装置Ｂへ常時回生電力が供給されることにより実施の形態１の説明で述べた問題が発生し得るところ、この実施の形態３においては、リヤモータ４５Ｂの回転速度が基準回転速度を超えると、リレーＲＹによりインバータ４０が電源ラインＰＬ１（すなわち蓄電装置Ｂ）から電気的に切離されるので、そのような問題は発生しない。

なお、リヤモータ４５Ｂの回転速度が基準回転速度を超えた場合、リヤモータ４５Ｂに弱め界磁電流を流すことによってリヤモータ４５Ｂの逆起電力を抑えることも可能であるが、その電流分だけ効率が悪化するので、この実施の形態３では、リレーＲＹを設けてリヤモータ４５Ｂを蓄電装置Ｂから電気的に切離すこととしたものである。

以上のように、この実施の形態３においては、リヤモータ４５Ｂを駆動するインバータ４０は、昇圧コンバータ１０を介することなく電源ラインＰＬ１（すなわち蓄電装置Ｂ）に接続される。そして、リヤモータ４５Ｂは、永久磁石モータから成り、リヤモータ４５Ｂの高速回転時にはリヤモータ４５Ｂから蓄電装置Ｂへ回生電力が常時流れ得るところ、リヤモータ４５Ｂの高速回転時にインバータ４０を蓄電装置Ｂから電気的に切離すリレーＲＹを設けたので、上記の問題が回避される。

したがって、この実施の形態３によれば、リヤモータ４５Ｂを駆動するインバータ４０を低電圧系の電源ラインＰＬ１（すなわち蓄電装置Ｂ）に接続し、かつ、リヤモータ４５Ｂに永久磁石モータを用いても、意図しない回生トルク（減速トルク）や蓄電装置Ｂの蓄電可能容量を超える回生電力が発生するのを回避することができる。

なお、上記の各実施の形態においては、前輪８２および後輪８４をそれぞれ主駆動輪および従動輪としたが、後輪８４および前輪８２をそれぞれ主駆動輪および従動輪として後輪８４および前輪８２にそれぞれフロントモータ３５およびリヤモータ４５（または４５Ａ，４５Ｂ）を連結してもよい。

また、上記においては、ハイブリッド車両１００，１００Ａ，１００Ｂは、ジェネレータ２５を駆動するためにのみエンジン８０を用い、ジェネレータ２５により発電された電力を用いてフロントモータ３５およびリヤモータ４５，４５Ａ，４５Ｂで車両の駆動力を発生するシリーズ型から成るが、この発明は、動力分割機構によりエンジン８０の動力を車両の駆動軸とジェネレータ２５とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車両にも適用することができる。

また、上記においては、蓄電装置Ｂは、二次電池としたが、燃料電池（Fuel Cell）であってもよい。そして、上記においては、この発明による車両の一例としてハイブリッド車両について説明したが、この発明による車両は、燃料電池車や、エンジン８０を動力源として搭載しない電気自動車（Electric Vehicle）も含む。

なお、上記において、昇圧コンバータ１０は、この発明における「昇圧装置」に対応する。また、インバータ３０は、この発明における「第１の駆動装置」に対応し、フロントモータ３５は、この発明における「第１の回転電機」に対応する。さらに、インバータ４０，４０Ａは、この発明における「第２の駆動装置」に対応し、リヤモータ４５，４５Ａは、この発明における「第２の回転電機」に対応する。また、さらに、インバータ２０は、この発明における「第３の駆動装置」に対応し、ジェネレータ２５は、この発明における「第３の回転電機」に対応する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１による車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図１に示すインバータ２０，３０の回路図である。図１に示すインバータ４０の回路図である。リヤモータにスイッチトリラクタンスモータを用いる場合のインバータの回路図である。この発明の実施の形態２による車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。この発明の実施の形態３による車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。

符号の説明

１０昇圧コンバータ、２０，３０，４０，４０Ａインバータ、２５ジェネレータ、３５フロントモータ、４５，４５Ａ，４５Ｂリヤモータ、５０，５０Ａ，５０ＢＥＣＵ、６２，６４電圧センサ、６６，６８，７０回転角センサ、８０エンジン、８２前輪、８４後輪、Ｂ蓄電装置、ＰＬ１，ＰＬ２電源ライン、ＧＬ接地ライン、Ｃ１，Ｃ２コンデンサ、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６，Ｑ３１〜Ｑ３６ｎｐｎ型トランジスタ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１〜Ｄ３６ダイオード、Ｌリアクトル、ＲＹリレー。

Claims

蓄電装置と、
前記蓄電装置からの電圧を昇圧する昇圧装置と、
前記昇圧装置によって昇圧された電圧を受ける第１の駆動装置と、
前記第１の駆動装置によって駆動される、永久磁石を有する第１の回転電機と、
前記蓄電装置に接続される第２の駆動装置と、
前記第２の駆動装置によって駆動される、永久磁石を有さない第２の回転電機とを備える動力出力装置。
前記第２の回転電機は、リラクタンスモータから成る、請求項１に記載の動力出力装置。
前記第２の回転電機は、誘導モータから成る、請求項１に記載の動力出力装置。
前記第２の回転電機の最大出力は、前記第１の回転電機の最大出力よりも小さい、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の動力出力装置。
前記昇圧装置に対して前記第１の駆動装置に並列に接続される第３の駆動装置と、
前記第３の駆動装置によって駆動される、永久磁石を有する第３の回転電機とをさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の動力出力装置。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の動力出力装置と、
前記動力出力装置の第１の回転電機に連結される主駆動輪と、
前記動力出力装置の第２の回転電機に連結される従動輪とを備える車両。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の動力出力装置と、
前記動力出力装置の第１および第２の回転電機のいずれか一方に連結される前輪と、
前記第１および第２の回転電機のいずれか他方に連結される後輪とを備える車両。