JP5730839B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

動力伝達装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5730839B2
JP5730839B2 JP2012253958A JP2012253958A JP5730839B2 JP 5730839 B2 JP5730839 B2 JP 5730839B2 JP 2012253958 A JP2012253958 A JP 2012253958A JP 2012253958 A JP2012253958 A JP 2012253958A JP 5730839 B2 JP5730839 B2 JP 5730839B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
side rotor
rotor
torque
output
stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012253958A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014101005A (ja
Inventor
渡辺 隆男
隆男 渡辺
英滋 土屋
英滋 土屋
竜也 宮野
竜也 宮野
村上 新
新 村上
貴弘 椎名
貴弘 椎名
直志 藤吉
直志 藤吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2012253958A priority Critical patent/JP5730839B2/ja
Priority to PCT/JP2013/080202 priority patent/WO2014080775A1/ja
Priority to US14/443,450 priority patent/US9499158B2/en
Priority to CN201380060502.7A priority patent/CN104812643A/zh
Priority to EP13857624.4A priority patent/EP2923909B1/en
Publication of JP2014101005A publication Critical patent/JP2014101005A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5730839B2 publication Critical patent/JP5730839B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/30Control strategies involving selection of transmission gear ratio
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44Series-parallel type
    • B60K6/448Electrical distribution type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2009Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2045Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for optimising the use of energy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0061Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electrical machines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/06Limiting the traction current under mechanical overload conditions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K2006/381Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches characterized by driveline brakes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/40DC to AC converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10Electrical machine types
    • B60L2220/14Synchronous machines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10Electrical machine types
    • B60L2220/18Reluctance machines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50Structural details of electrical machines
    • B60L2220/52Clutch motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10Vehicle control parameters
    • B60L2240/12Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423Torque
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/425Temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/44Drive Train control parameters related to combustion engines
    • B60L2240/441Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/44Drive Train control parameters related to combustion engines
    • B60L2240/443Torque
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/44Drive Train control parameters related to combustion engines
    • B60L2240/445Temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2250/00Driver interactions
    • B60L2250/26Driver interactions by pedal actuation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/08Electric propulsion units
    • B60W2510/087Temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/08Electric propulsion units
    • B60W2710/083Torque
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S903/00Hybrid electric vehicles, HEVS
    • Y10S903/902Prime movers comprising electrical and internal combustion motors

Description

本発明は、動力伝達装置に関し、特に、エンジンの運転を停止した状態での駆動軸の駆動に関する。
エンジンと第1及び第2モータジェネレータを備えるハイブリッド駆動装置の関連技術が下記特許文献1,2に開示されている。特許文献1,2では、駆動軸を駆動する場合の動作モードとして、エンジンの動力を利用して第1モータジェネレータで発電し、発電電力で第2モータジェネレータを駆動して駆動軸を駆動するシリーズ動作モードと、クラッチを係合してエンジンの動力により駆動軸を駆動するとともに、第1及び第2モータジェネレータで駆動アシストまたは発電を行うパラレル動作モードと、エンジンの運転を停止した状態で第2モータジェネレータを駆動して駆動軸を駆動するEV(Electric Vehicle)動作モードが可能である。
国際公開第2009/128288号 特開2011−230650号公報 特開平9−322311号公報 特開2009−73472号公報 特開2009−274536号公報
特許文献1,2では、エンジンの運転を停止した状態で駆動軸を駆動するEV動作モード時の駆動トルクは、第2モータジェネレータのトルクにより賄われる。そのため、駆動軸の最大要求駆動トルクに相当する分、第2モータジェネレータの最大トルクを確保する必要があり、第2モータジェネレータの大型化を招くことなくEV動作モード時の駆動性能を向上させることは困難である。さらに、EV動作モード時に第2モータジェネレータに大電流を流す等により第2モータジェネレータの温度が高くなった場合は、第2モータジェネレータの過熱を防止するために第2モータジェネレータの電流を制限してトルクを制限する必要があり、第2モータジェネレータによる駆動軸の駆動性能が低下する。また、EV動作モード時に、第2モータジェネレータのトルクだけでなく、クラッチを係合して第1モータジェネレータのトルクも加えて駆動軸を駆動しようとすると、第1及び第2モータジェネレータの駆動に連動してエンジンが連れ回るため、エンジンのフリクションによる損失が発生する。
また、特許文献3では、後進駆動時に、ブレーキ機構によりエンジンのクランクシャフトの回転を固定し、クラッチモータとアシストモータとから、エンジンの回転と逆方向に作用するトルクを駆動軸に出力している。しかし、エンジンのクランクシャフトに連結されたクラッチモータのロータの巻線にブラシ及びスリップリングを介して通電を行う構成の場合には、エンジンのクランクシャフトの回転を固定した状態で、クラッチモータにトルクを発生させるときは、スリップリングの通電箇所(ブラシとの接触箇所)が局所的に固定される。その状態で、駆動軸の駆動トルクを増加させるために、クラッチモータのロータの巻線への通電電流を増加させてクラッチモータのトルクを増加させると、スリップリングの局所的な過熱を招きやすくなる。
本発明は、スリップリングの局所的な過熱を防止しつつ、エンジンの運転を停止した状態で駆動軸を駆動する場合の駆動性能を向上させることを目的とする。
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。
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入力側回転子と、入力側回転子に対し相対回転可能であり、駆動軸へ動力を伝達する第1出力側回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて入力側回転子との間にトルクが作用する第1出力側回転子と、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出力側回転子と連動して回転し、駆動軸へ動力を伝達する第2出力側回転子であって、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出力側回転子と、回転子導体と電気的に接続され、入力側回転子とともに回転するスリップリングと、スリップリングに電気的に接触するブラシと、ブラシとスリップリングのいずれかの温度を取得する温度取得部と、入力側回転子の回転を拘束することが可能な拘束機構と、を備え、エンジンの運転を停止した状態で駆動軸を駆動する場合に、拘束機構により入力側回転子の回転を拘束し、さらに、温度取得部で取得された温度に基づいて、回転子導体の交流電流により入力側回転子と第1出力側回転子との間に作用するトルクと、固定子導体の交流電流により固定子と第2出力側回転子との間に作用するトルクの配分を制御することを要旨とする。
本発明の一態様では、エンジンの運転を停止した状態で駆動軸を駆動する場合に、温度取得部で取得された温度が許容温度よりも高いときは、温度取得部で取得された温度が許容温度以下であるときと比較して、回転子導体の交流電流により入力側回転子と第1出力側回転子との間に作用するトルクの配分を減少させて、固定子導体の交流電流により固定子と第2出力側回転子との間に作用するトルクの配分を増加させることが好適である。
本発明の一態様では、エンジンの運転を停止した状態で駆動軸を駆動する場合に、温度取得部で取得された温度が許容温度以下であるときは、第1出力側回転子のトルク増加に対する損失増加割合と、第2出力側回転子のトルク増加に対する損失増加割合が互いに等しくなるように、回転子導体の交流電流により入力側回転子と第1出力側回転子との間に作用するトルクと、固定子導体の交流電流により固定子と第2出力側回転子との間に作用するトルクの配分を制御することが好適である。
本発明の一態様では、エンジンの運転を停止した状態で駆動軸を駆動する場合に、温度取得部で取得された温度が許容温度よりも高いときは、第1出力側回転子のトルク増加に対する損失増加割合と、第2出力側回転子のトルク増加に対する損失増加割合が互いに等しくなるトルク配分と比較して、回転子導体の交流電流により入力側回転子と第1出力側回転子との間に作用するトルクの配分を減少させて、固定子導体の交流電流により固定子と第2出力側回転子との間に作用するトルクの配分を増加させることが好適である。
本発明の一態様では、第1出力側回転子と第2出力側回転子が一体化されていることが好適である。
本発明によれば、拘束機構により入力側回転子の回転を拘束し、さらに、ブラシとスリップリングのいずれかの温度に基づいて、回転子導体の交流電流により入力側回転子と第1出力側回転子との間に作用するトルクと、固定子導体の交流電流により固定子と第2出力側回転子との間に作用するトルクの配分を制御することで、スリップリングの局所的な過熱を防止しつつ、エンジンの運転を停止した状態で駆動軸を駆動する場合の駆動性能を向上させることができる。
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。 本発明の実施形態に係る動力伝達装置において、エンジン36の動力を用いて駆動軸37を駆動する動作の一例を説明する図である。 第1出力側ロータ18の回転速度が第2出力側ロータ19の回転速度と等しい条件において、第1回転電機10の発電運転を行う車速の範囲を示す図である。 第1出力側ロータ18の回転速度が第2出力側ロータ19の回転速度の1/2となる条件において、第1回転電機10の発電運転を行う車速の範囲を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力伝達装置において、エンジン36の運転を停止した状態で駆動軸37を駆動する動作の一例を説明する図である。 本発明の実施形態に係る動力伝達装置において、エンジン36の運転を停止した状態で駆動軸37を駆動する動作の他の例を説明する図である。 本発明の実施形態に係る動力伝達装置において、エンジン36の運転を停止した状態で駆動軸37を駆動する動作の他の例を説明する図である。 エンジン36の運転を停止した状態で駆動軸37を駆動する場合に実行される処理の一例を説明するフローチャートである。 エンジン36の運転を停止した状態で駆動軸37を駆動する場合に実行される処理の一例を説明するフローチャートである。 第1回転電機10のトルクTcoupに対する損失Loss_1(Tcoup)の特性の一例を示す図である。 第2回転電機11のトルクTmgに対する損失Loss_2(Tmg)の特性の一例を示す図である。 第1回転電機10のトルクTcoupに対する損失Loss_1(Tcoup)の特性の一例を示す図である。 第2回転電機11のトルクTmgに対する損失Loss_2(Tmg)の特性の一例を示す図である。 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他の概略構成を示す図である。 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他の概略構成を示す図である。 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他の概略構成を示す図である。
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。
図1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る。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、動力(機械的動力)の発生及び発電が可能な第1及び第2回転電機10,11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。
第1回転電機10は、回転可能な入力側ロータ28と、回転軸と直交する径方向において入力側ロータ28と所定の空隙を空けて対向し、入力側ロータ28に対し相対回転可能な第1出力側ロータ18と、を有する。図1に示す例では、入力側ロータ28が第1出力側ロータ18より径方向内側の位置で第1出力側ロータ18と対向配置されている。入力側ロータ28は、ロータコア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。第1出力側ロータ18は、ロータコア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複数の永久磁石33と、を含む。複数の永久磁石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。
第2回転電機11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、回転軸と直交する径方向においてステータ16と所定の空隙を空けて対向し、ステータ16に対し相対回転可能な第2出力側ロータ19と、を有する。図1に示す例では、第2出力側ロータ19がステータ16より径方向内側の位置でステータ16と対向配置されている。ステータ16は、ステータコア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。第2出力側ロータ19は、ロータコア54と、ロータコア54にその周方向に沿って配設され界磁束を発生する複数の永久磁石32と、を含む。複数の永久磁石32は、ロータコア54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いる。
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。
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。ブラシ96には、ブラシ96の温度を検出するための温度センサ97が付設されている。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。
第1回転電機10の入力側ロータ28及びスリップリング95はエンジン36と機械的に連結されていることで、入力側ロータ28にはエンジン36からの動力が伝達される。また、第2回転電機11の第2出力側ロータ19は駆動軸37と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出力側ロータ19からの動力が伝達される。さらに、第1回転電機10の第1出力側ロータ18は伝動機構56を介して第2回転電機11の第2出力側ロータ19及び駆動軸37と機械的に連結されていることで、駆動軸37には第1出力側ロータ18からの動力が伝動機構56を介して伝達され、第1出力側ロータ18の回転に連動して第2出力側ロータ19が回転する。図1に示す例では、伝動機構56は互いに噛み合う伝動歯車56a,56bを有する歯車伝動機構であり、伝動歯車56aが第1回転電機10の第1出力側ロータ18に機械的に連結され、伝動歯車56bが第2回転電機11の第2出力側ロータ19及び駆動軸37に機械的に連結されている。伝動歯車56aの径(ピッチ円径)が伝動歯車56bの径(ピッチ円径)より大きく、駆動軸37(車輪38)の回転時には、第1出力側ロータ18からの動力が伝動機構56で増速されて駆動軸37へ伝達され、第2出力側ロータ19の回転速度が第1出力側ロータ18の回転速度より高くなる。ブレーキ47は、その係合/解放により、エンジン36と入力側ロータ28とスリップリング95の回転の拘束/その解除を選択的に行うことが可能である。ブレーキ47を係合させることで、エンジン36と入力側ロータ28とスリップリング95が回転の固定されたケーシングに固定され、エンジン36と入力側ロータ28とスリップリング95の回転が拘束される。一方、ブレーキ47を解放することで、エンジン36と入力側ロータ28とスリップリング95の回転が許容される。
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。さらに、電子制御ユニット50は、ブレーキ47の係合/解放を切り替える制御、及びエンジン36の運転状態の制御も行う。
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、第2出力側ロータ19にトルク(磁石トルク)を作用させることができ、第2出力側ロータ19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第2出力側ロータ19の動力(機械的動力)に変換することができ、第2回転電機11(ステータ16及び第2出力側ロータ19)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、第2出力側ロータ19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と第2出力側ロータ19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第2出力側ロータ19に作用させて、ステータ16と第2出力側ロータ19との間にトルク(磁石トルク)を作用させることができる。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と第2出力側ロータ19との間に作用するトルク(PMモータトルク)を制御することができる。
また、入力側ロータ28が第1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)と第1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、第1出力側ロータ18にトルクを作用させることができ、第1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と第1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第1出力側ロータ18に作用するのに応じて、入力側ロータ28と第1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と第1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、第1回転電機10(入力側ロータ28及び第1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。
ロータ巻線30の誘導電流により入力側ロータ28と第1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と第1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と第1出力側ロータ18との間にトルクは作用しなくなる。
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。
ブレーキ47が解放されている状態でエンジン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。入力側ロータ28の回転速度が第1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から第1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第1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と第1出力側ロータ18の永久磁石33との電磁気結合によって、第1出力側ロータ18へ伝達される。第1出力側ロータ18に伝達された動力は、図2の矢印aに示すように、伝動機構56で増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と第1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、第1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。
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の回転磁界と第2出力側ロータ19の永久磁石32の界磁束との電磁気相互作用によって、ステータ16から第2出力側ロータ19にエンジン回転時の回転方向と同方向のトルクを作用させることができ、図2の矢印bに示すように、第2出力側ロータ19の動力が駆動軸37へ伝達される。これによって、駆動軸37の正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。一方、ロータ巻線30からスリップリング95及びブラシ96を介して取り出され、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。その場合は、エンジン36の動力が駆動軸37(車輪38)の動力よりも大きくなり、特に駆動軸37に要求されるトルクが小さい軽負荷走行時に、エンジン36の熱効率が高くなる動作点でエンジン36の運転を行うことが可能となる。
また、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第2出力側ロータ19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。その場合は、エンジン36の動力が駆動軸37(車輪38)の動力よりも小さくなり、特に駆動軸37に要求されるトルクが大きい高負荷走行時に、エンジン36の熱効率が高くなる動作点でエンジン36の運転を行うことが可能となる。
入力側ロータ28から第1出力側ロータ18にトルクを発生させてエンジン36の動力を駆動軸37へ伝達する場合に、入力側ロータ28の回転速度が第1出力側ロータ18の回転速度より高いときは、ロータ巻線30から電力回収するように第1回転電機10の発電運転を行う。一方、第1出力側ロータ18の回転速度が入力側ロータ28の回転速度より高いときに、入力側ロータ28から第1出力側ロータ18にトルクを作用させるためには、ロータ巻線30に電力供給して第1回転電機10の力行運転を行う必要がある。その際に、ロータ巻線30への供給電力を第2回転電機11の発電運転によるステータ巻線20の発電電力で賄おうとすると、駆動軸37を駆動するための第2出力側ロータ19の動力の一部をステータ巻線20の発電電力に変換し、ステータ巻線20の発電電力をロータ巻線30へ供給して第1出力側ロータ18に動力を発生させることで駆動軸37を駆動する、いわゆる動力循環が発生することになり、動力伝達効率が低下する。これに対して図1に示す構成例では、伝動機構56が増速機構であり、駆動軸37の回転時に第1出力側ロータ18の回転速度が第2出力側ロータ19の回転速度より低くなる。そのため、入力側ロータ28(エンジン36)の回転速度が第1出力側ロータ18の回転速度より高くなる、つまり第1回転電機10の発電運転を行う車速の範囲(駆動軸37の回転速度の範囲)を、より高車速域側へ広げることができる。その結果、動力循環が発生しない車速の範囲を、より高車速域側へ広げることができ、動力伝達効率を向上させることができる。例えば、第1出力側ロータ18の回転速度が第2出力側ロータ19の回転速度と等しい条件では、第1回転電機10の発電運転を行う車速の範囲が図3の矢印Aに示す範囲に限られるのに対して、第1出力側ロータ18の回転速度が第2出力側ロータ19の回転速度の1/2(伝動機構56の速度比が2)となる条件では、第1回転電機10の発電運転を行う車速の範囲を図4の矢印Bに示す範囲まで広げることが可能となる。
また、伝動機構56を増速機構にすることで、第1回転電機10の最高出力を低減することが可能となる。第1回転電機10の最高出力は、概略、最大トルクと最大トルクを維持する回転速度との積によって決まる。第1回転電機10の最大トルクはエンジン36の最大トルクによって決まり、第1回転電機10の最高回転速度(絶対値)は伝動機構56の速度比によって変えることができる。伝動機構56の速度比を大きくするほど、第1回転電機10の最高回転速度を小さくすることができ、第1回転電機10の最高出力を小さくすることができる。
また、本実施形態では、エンジン36の運転を停止した状態で蓄電装置42の電力を用いて駆動軸37(車輪38)を駆動するEV(Electric Vehicle)走行を行うことも可能である。例えば、電子制御ユニット50は、図5の矢印cに示すように、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の交流電流によりステータ16から第2出力側ロータ19にトルクTmgを作用させて駆動軸37を駆動することができる。これによって、EV走行を行うことができる。以下、ステータ巻線20の交流電流によりステータ16と第2出力側ロータ19との間にトルクTmgを作用させて駆動軸37を駆動するEV走行モードをPMモータ駆動モードとする。PMモータ駆動モードにおいては、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することで、ステータ16から第2出力側ロータ19に減速方向のトルクTmgを作用させて駆動軸37(車輪38)を減速させる回生走行を行うことも可能である。
また、電子制御ユニット50は、ブレーキ47の係合によりエンジン36及び入力側ロータ28の回転を拘束した状態で、図6の矢印dに示すように、蓄電装置42からの直流電力を交流に変換してロータ巻線30へ供給するようインバータ41のスイッチング動作を制御することで、ロータ巻線30の交流電流により入力側ロータ28から第1出力側ロータ18にトルクTcoupを作用させて駆動軸37を駆動することもできる。これによっても、EV走行を行うことができる。以下、ロータ巻線30の交流電流により入力側ロータ28と第1出力側ロータ18との間にトルクTcoupを作用させて駆動軸37を駆動するEV走行モードを電磁カップリング駆動モードとする。電磁カップリング駆動モードにおいては、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することで、入力側ロータ28から第1出力側ロータ18に減速方向のトルクTcoupを作用させて駆動軸37を減速させる回生走行を行うことも可能である。
また、電子制御ユニット50は、ブレーキ47の係合によりエンジン36及び入力側ロータ28の回転を拘束した状態で、図7の矢印c,dに示すように、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及びロータ巻線30へ供給するようインバータ40,41のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線20の交流電流によりステータ16から第2出力側ロータ19にトルクTmgを作用させるとともにロータ巻線30の交流電流により入力側ロータ28から第1出力側ロータ18にトルクTcoupを作用させて駆動軸37を駆動することもできる。これによっても、EV走行を行うことができる。以下、ステータ巻線20の交流電流によりステータ16と第2出力側ロータ19との間にトルクTmgを作用させるとともにロータ巻線30の交流電流により入力側ロータ28と第1出力側ロータ18との間にトルクTcoupを作用させて駆動軸37を駆動するEV走行モードをPMモータ+電磁カップリング駆動モードとする。PMモータ+電磁カップリング駆動モードにおいては、ステータ巻線20及びロータ巻線30から電力回収するようにインバータ40,41のスイッチング動作を制御することで、ステータ16から第2出力側ロータ19に減速方向のトルクTmgを作用させるとともに入力側ロータ28から第1出力側ロータ18に減速方向のトルクTcoupを作用させて駆動軸37を減速させる回生走行を行うことも可能である。
本実施形態では、エンジン36の運転を停止した状態で駆動軸37を駆動するEV走行を行う場合は、PMモータ駆動モードと、電磁カップリング駆動モードと、PMモータ+電磁カップリング駆動モードとのいずれか2つ以上を選択的に切り替えながら実行する。例えば、駆動軸37(車輪38)に要求されるトルクが設定トルクTrq1以下であるときは、PMモータ駆動モードを実行して、ステータ16から第2出力側ロータ19に作用させるトルクTmgにより駆動軸37の要求トルクを賄い、駆動軸37に要求されるトルクが設定トルクTrq1より大きいときは、PMモータ+電磁カップリング駆動モードを実行して、ステータ16から第2出力側ロータ19に作用させるトルクTmgと、入力側ロータ28から第1出力側ロータ18に作用させるトルクTcoupにより駆動軸37の要求トルクを賄う。これによって、EV走行時における駆動軸37の最大駆動トルクを増加させることができる。さらに、回生走行時における駆動軸37の最大回生トルクも増加させることができる。また、第2回転電機11の最高出力及びインバータ40の電気容量を低減することができ、第2回転電機11及びインバータ40のコストを低減することができる。また、駆動軸37の要求トルクが設定トルクTrq1以下であるときは、PMモータ駆動モードを選択して、ロータ巻線30の交流電流による入力側ロータ28と第1出力側ロータ18との間のトルクTcoupに対して、ステータ巻線20の交流電流によるステータ16と第2出力側ロータ19との間のトルクTmgを優先して作用させることで、スリップリング95及びブラシ96への通電頻度を減らすことができ、スリップリング95の局所的な過熱を防止することができる。さらに、PMモータ+電磁カップリング駆動モードにおいても、入力側ロータ28と第1出力側ロータ18との間のトルクTcoupに対して、ステータ16と第2出力側ロータ19との間のトルクTmgを優先してトルク配分を大きくすることで、スリップリング95の局所的な過熱を防止することができる。ただし、駆動軸37に要求されるトルクが設定トルクTrq1以下であるときは、電磁カップリング駆動モードを実行し、駆動軸37に要求されるトルクが設定トルクTrq1より大きいときは、PMモータ+電磁カップリング駆動モードを実行することも可能である。なお、電磁カップリング駆動モード及びPMモータ+電磁カップリング駆動モードにおいては、第1出力側ロータ18の駆動に連動してエンジン36が連れ回ることはないため、エンジン36のフリクションによる損失は発生しない。
また、PMモータ駆動モードの実行時に、第2回転電機11の温度(例えばステータ巻線20の温度)が設定温度τs1を超えた場合は、電磁カップリング駆動モードに切り替えることも可能である。一方、電磁カップリング駆動モードの実行時に、第1回転電機10の温度(例えばロータ巻線30の温度)が設定温度τs1を超えた場合は、PMモータ駆動モードに切り替えることも可能である。これによって、第2回転電機11(例えばステータ巻線20)及び第1回転電機10(例えばロータ巻線30)の過熱を防止しながらEV走行を行うことができる。また、PMモータ駆動モードの実行時に、インバータ40の温度(例えばスイッチング素子の温度)が設定温度τs2を超えた場合は、電磁カップリング駆動モードに切り替えることも可能であり、電磁カップリング駆動モードの実行時に、インバータ41の温度(例えばスイッチング素子の温度)が設定温度τs2を超えた場合は、PMモータ駆動モードに切り替えることも可能である。これによって、インバータ40,41の過熱を防止しながらEV走行を行うことができる。また、PMモータ駆動モードを設定時間ts1連続して実行した場合は、電磁カップリング駆動モードに切り替えることも可能であり、電磁カップリング駆動モードを設定時間ts2連続して実行した場合は、PMモータ駆動モードに切り替えることも可能である。これによっても、第1及び第2回転電機10,11とインバータ40,41の過熱を防止しながらEV走行を行うことができる。さらに、入力側ロータ28と第1出力側ロータ18との間のトルクTcoupに対して、ステータ16と第2出力側ロータ19との間のトルクTmgを優先して作用させるように、ts1>ts2とすることも可能であり、これによって、スリップリング95及びブラシ96への通電頻度を減らすことができ、スリップリング95の局所的な過熱を防止することができる。なお、PMモータ駆動モードから電磁カップリング駆動モードへの切り替えの際には、ステータ16と第2出力側ロータ19との間のトルクTmgを徐々に減少させながら、入力側ロータ28と第1出力側ロータ18との間のトルクTcoupを徐々に増加させることも可能であるし、電磁カップリング駆動モードからPMモータ駆動モードへの切り替えの際には、入力側ロータ28と第1出力側ロータ18との間のトルクTcoupを徐々に減少させながら、ステータ16と第2出力側ロータ19との間のトルクTmgを徐々に増加させることも可能である。
また、本実施形態では、エンジン36の運転を停止した状態で駆動軸37を駆動するEV走行を行う場合は、ブラシ96(あるいはスリップリング95)の温度に基づいて、ロータ巻線30の交流電流により入力側ロータ28と第1出力側ロータ18との間に作用するトルクTcoupと、ステータ巻線20の交流電流によりステータ16と第2出力側ロータ19との間に作用するトルクTmgの配分を制御する。以下、その場合に電子制御ユニット50が実行する処理(EV走行制御ルーチン)について、図8のフローチャートを用いて説明する。
まずステップS101では、エンジン36の運転停止が行われる。次にステップS102では、ブレーキ47の係合によりエンジン36及び入力側ロータ28の回転が拘束される。ステップS103では、アクセルペダルポジションAPの入力が行われ、ステップS104では、駆動軸37の要求トルク(トルク指令値)Td*がアクセルペダルポジションAPから算出される。そして、ステップS105では、与えられた駆動軸37のトルク指令値Td*に対して、第1及び第2回転電機10,11の損失の合計値を最小にするためのトルクTcoup,Tmgを演算する損失最小化ルーチンが実行される。損失最小化ルーチンの詳細については後述する。
ステップS106では、温度センサ97で取得されたブラシ96の温度Temp_SRが許容温度Temp_max以下であるか否かが判定される。ブラシ96の温度Temp_SRが許容温度Temp_maxよりも高い場合(ステップS106の判定結果がNOの場合)は、ステップS107において、駆動軸37のトルクTcoup/r+Tmg(rは伝動機構56の速度比)を変化させない条件で、ステータ16と第2出力側ロータ19間のトルクTmgをステップS105で演算された値から所定量ΔT1増加させるとともに、入力側ロータ28と第1出力側ロータ18間のトルクTcoupをステップS105で演算された値からr×ΔT1減少させる。そして、ステップS108において、入力側ロータ28と第1出力側ロータ18間のトルクTcoupがステップS107で減少させた値に制御され、ステップS109において、ステータ16と第2出力側ロータ19間のトルクTmgがステップS107で増加させた値に制御される。
一方、ブラシ96の温度Temp_SRが許容温度Temp_max以下である(ステップS106の判定結果がYESの場合)は、ステップS108において、入力側ロータ28と第1出力側ロータ18間のトルクTcoupがステップS105で演算された値に制御され、ステップS109において、ステータ16と第2出力側ロータ19間のトルクTmgがステップS105で演算された値に制御される。
また、損失最小化ルーチンにおいては、図9のフローチャートに示す処理が電子制御ユニット50により実行される。まずステップS201では、駆動軸37のトルク指令値Td*がステータ16と第2出力側ロータ19間のトルクの最大値Tmg_max以下であるか否かが判定される。Tmg_max≧Td*の場合(ステップS201の判定結果がYESの場合)は、ステップS202において、ステータ16と第2出力側ロータ19間のトルクTmgがTd*に設定されるとともに、入力側ロータ28と第1出力側ロータ18間のトルクTcoupが0に設定される。一方、Tmg_max<Td*の場合(ステップS201の判定結果がNOの場合)は、ステップS203において、駆動軸37のトルクTcoup/r+TmgがTd*になるように、ステータ16と第2出力側ロータ19間のトルクTmgがTmg_maxに設定されるとともに、入力側ロータ28と第1出力側ロータ18間のトルクTcoupがr×(Td*−Tmg_max)に設定される。
ステップS204では、以下の(1)式が成立するか否かが判定される。第1及び第2回転電機10,11とも、概略、損失は回転速度を一定とした場合トルクの二乗に比例する。よって、第1及び第2回転電機10,11毎に、図10,11に示すような、トルクに対する損失の特性(単調増加、凸関数)が与えられ、第1回転電機10の第1出力側ロータ18のトルクTcoupに対する損失特性を図10に示すようなLoss_1(Tcoup)で表すことができ、第2回転電機11の第2出力側ロータ19のトルクTmgに対する損失特性を図11に示すようなLoss_2(Tmg)で表すことができる。そこで、図10,11に示すような、第1回転電機10の第1出力側ロータ18のトルクTcoupに対する損失Loss_1(Tcoup)の特性と、第2回転電機11の第2出力側ロータ19のトルクTmgに対する損失Loss_2(Tmg)の特性を電子制御ユニット50の記憶装置に予め記憶しておく。Td*=Tcoup/r+Tmgが成立する動作点において、以下の(1)式が成立しない場合、つまり第1出力側ロータ18のトルク増加に対する損失増加割合∂Loss_1/∂Tcoupと、第2出力側ロータ19のトルク増加に対する損失増加割合∂Loss_2/∂Tmgが等しくない場合は、ステップS205に進む。
Figure 0005730839
ステップS205では、以下の(2)式が成立するか否かが判定される。例えば図10,11に示すように、Tcoup=Tcoup1,Tmg=Tmg1で、Td*=Tcoup1/r+Tmg1が成立する動作点においては、第1出力側ロータ18のトルク増加に対する損失増加割合∂Loss_1/∂Tcoupが第2出力側ロータ19のトルク増加に対する損失増加割合∂Loss_2/∂Tmgより小さくなり、以下の(2)式の不等式が成立する。その場合は、ステップS206に進み、駆動軸37のトルクTcoup/r+Tmgを変化させない条件で、第2出力側ロータ19のトルクTmgをTmg1から図11の矢印Dの方向に所定量ΔT2減少させるとともに、第1出力側ロータ18のトルクTcoupをTcoup1から図10の矢印Cの方向にr×ΔT2増加させて動作点をずらす。これによって、第1回転電機10の損失Loss_1(Tcoup)と第2回転電機11の損失Loss_2(Tmg)との合計値を減少させる。そして、ステップS204に戻る。一方、Td*=Tcoup/r+Tmgが成立する動作点において、以下の(2)式の不等式が成立しない場合、つまり第1出力側ロータ18のトルク増加に対する損失増加割合∂Loss_1/∂Tcoupが第2出力側ロータ19のトルク増加に対する損失増加割合∂Loss_2/∂Tmgより大きい場合は、ステップS207に進む。ステップS207では、駆動軸37のトルクTcoup/r+Tmgを変化させない条件で、第2出力側ロータ19のトルクTmgを所定量ΔT2増加させるとともに、第1出力側ロータ18のトルクTcoupをr×ΔT2減少させて動作点をずらす。これによって、第1回転電機10の損失Loss_1(Tcoup)と第2回転電機11の損失Loss_2(Tmg)との合計値を減少させる。そして、ステップS204に戻る。
Figure 0005730839
また、ステップS204において、(1)式が成立する場合は、損失最小化ルーチンの実行を終了する。例えば図12,13に示すように、Tcoup=Tcoup2,Tmg=Tmg2で、Td*=Tcoup2/r+Tmg2が成立する動作点においては、第1出力側ロータ18のトルク増加に対する損失増加割合∂Loss_1/∂Tcoupと、第2出力側ロータ19のトルク増加に対する損失増加割合∂Loss_2/∂Tmgが等しくなる。(1)式が成立する動作点で、損失Loss_1(Tcoup),Loss_2(Tmg)の合計値が最小となる。
ブレーキ47の係合によりエンジン36及び入力側ロータ28の回転が固定された状態では、スリップリング95の通電箇所(ブラシ96との接触箇所)が局所的に固定される。その状態で、EV走行時における駆動軸37の駆動トルクを増加させるために、入力側ロータ28のロータ巻線30への通電電流を増加させて入力側ロータ28と第1出力側ロータ18間のトルクTcoupを増加させると、スリップリング95の局所的な過熱を招きやすくなる。これに対して以上説明したEV走行制御ルーチンによれば、ブラシ96の温度Temp_SRが許容温度Temp_maxよりも高いときは、ブラシ96の温度Temp_SRが許容温度Temp_max以下であるときと比較して、入力側ロータ28と第1出力側ロータ18間のトルクTcoupの配分を減少させて、ステータ16と第2出力側ロータ19間のトルクTmgの配分を増加させる。これによって、入力側ロータ28と第1出力側ロータ18間のトルクTcoupと、ステータ16と第2出力側ロータ19間のトルクTmgにより駆動軸37の要求トルクを賄うとともに、ブラシ96の温度Temp_SRが許容温度Temp_maxよりも高いときは、ブラシ96の温度Temp_SRが許容温度Temp_max以下であるときと比較して、スリップリング95及びブラシ96への通電電流を減少させる。その結果、EV走行時における駆動軸37の最大駆動トルクを増加させることができるとともに、スリップリング95の局所的な過熱を防止することができる。
さらに、損失最小化ルーチンによれば、ブラシ96の温度Temp_SRが許容温度Temp_max以下であるときは、第1回転電機10の第1出力側ロータ18のトルク増加に対する損失増加割合∂Loss_1/∂Tcoupと、第2回転電機11の第2出力側ロータ19のトルク増加に対する損失増加割合∂Loss_2/∂Tmgが互いに等しくなるように、トルクTcoup,Tmgの配分を制御する。これによって、第1及び第2回転電機10,11の損失が最小となるようにEV走行を行うことができ、EV走行時の効率を向上させることができる。また、ブラシ96の温度Temp_SRが許容温度Temp_maxよりも高いときは、損失増加割合∂Loss_1/∂Tcoup,∂Loss_2/∂Tmgが互いに等しくなるトルクTcoup,Tmgの配分と比較して、トルクTcoupの配分を減少させてトルクTmgの配分を増加させる。これによって、EV走行時における第1及び第2回転電機10,11の損失をある程度低減しつつ、スリップリング95の局所的な過熱を防止することができる。
なお、EV走行制御ルーチンの実行の際には、ブラシ96の温度Temp_SRの代わりにスリップリング95の温度を温度センサで検出し、ステップS106では、温度センサで取得されたスリップリング95の温度が許容温度Temp_max以下であるか否かを判定することも可能である。スリップリング95の温度が許容温度Temp_maxよりも高い場合は、ステップS107に進み、スリップリング95の温度が許容温度Temp_max以下である場合は、ステップS108に進む。
本実施形態では、例えば図14に示すように、伝動機構56を、伝動歯車56aの径(ピッチ円径)が伝動歯車56bの径(ピッチ円径)より小さい減速機構にすることも可能であり、その場合は、駆動軸37(車輪38)の回転時に、第1出力側ロータ18からの動力が伝動機構56で減速されて駆動軸37へ伝達され、第2出力側ロータ19の回転速度が第1出力側ロータ18の回転速度より低くなる。図14に示す構成例によれば、入力側ロータ28と第1出力側ロータ18との間のトルクTcoupを伝動機構56で増幅して駆動軸37へ伝達することができるため、駆動軸37の駆動トルクを増加させることができ、特に車速が低速の場合に好適である。
また、本実施形態では、例えば図15に示すように、伝動機構56を、変速比の変更が可能な変速機により構成することも可能である。ここでの変速機は、第1出力側ロータ18からの動力を減速して駆動軸37へ伝達する減速状態と、第1出力側ロータ18からの動力を増速して駆動軸37へ伝達する増速状態とに選択的に切り替え可能である。減速状態においては、駆動軸37の回転時に第2出力側ロータ19の回転速度が第1出力側ロータ18の回転速度より低くなり、増速状態においては、駆動軸37の回転時に第2出力側ロータ19の回転速度が第1出力側ロータ18の回転速度より高くなる。変速機を減速状態に切り替えることで、駆動軸37の駆動トルクを増加させることができ、特に車速が低速の場合に好適である。一方、変速機を増速状態に切り替えることで、第1回転電機10の発電運転を行う車速の範囲(動力循環が発生しない車速の範囲)を、より高車速域側へ広げることができ、特に車速が高速の場合に好適である。したがって、車速(駆動軸37の回転速度)が設定速度Vs1以下である場合に変速機の減速状態を選択し、車速(駆動軸37の回転速度)が設定速度Vs1より高い場合に変速機の増速状態を選択することが好適である。
また、本実施形態では、例えば図16に示すように、第1出力側ロータ18と第2出力側ロータ19を一体化することも可能である。図16に示す例では、入力側ロータ28と、一体化された第1及び第2出力側ロータ18,19と、ステータ16が同心円状に配置され、入力側ロータ28の外周側に第1及び第2出力側ロータ18,19が配置され、第1及び第2出力側ロータ18,19の外周側にステータ16が配置されている。第1及び第2出力側ロータ18,19に連結された伝動機構56は、増速機構であってもよいし、減速機構であってもよいし、変速機であってもよい。図16に示す構成例によれば、装置の小型化を図ることが可能となる。
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。
10 第1回転電機、11 第2回転電機、16 ステータ、18 第1出力側ロータ、19 第2出力側ロータ、20 ステータ巻線、28 入力側ロータ、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、47 ブレーキ、50 電子制御ユニット、51 ステータコア、52,53 ロータコア、56 伝動機構、56a,56b 伝動歯車、95 スリップリング、96 ブラシ、97 温度センサ。

Claims (5)

  1. 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入力側回転子と、
    入力側回転子に対し相対回転可能であり、駆動軸へ動力を伝達する第1出力側回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて入力側回転子との間にトルクが作用する第1出力側回転子と、
    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出力側回転子と連動して回転し、駆動軸へ動力を伝達する第2出力側回転子であって、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出力側回転子と、
    回転子導体と電気的に接続され、入力側回転子とともに回転するスリップリングと、
    スリップリングに電気的に接触するブラシと、
    ブラシとスリップリングのいずれかの温度を取得する温度取得部と、
    入力側回転子の回転を拘束することが可能な拘束機構と、
    を備え、
    エンジンの運転を停止した状態で駆動軸を駆動する場合に、
    拘束機構により入力側回転子の回転を拘束し、
    さらに、温度取得部で取得された温度に基づいて、回転子導体の交流電流により入力側回転子と第1出力側回転子との間に作用するトルクと、固定子導体の交流電流により固定子と第2出力側回転子との間に作用するトルクの配分を制御する、動力伝達装置。
  2. 請求項1に記載の動力伝達装置であって、
    エンジンの運転を停止した状態で駆動軸を駆動する場合に、温度取得部で取得された温度が許容温度よりも高いときは、温度取得部で取得された温度が許容温度以下であるときと比較して、回転子導体の交流電流により入力側回転子と第1出力側回転子との間に作用するトルクの配分を減少させて、固定子導体の交流電流により固定子と第2出力側回転子との間に作用するトルクの配分を増加させる、動力伝達装置。
  3. 請求項1または2に記載の動力伝達装置であって、
    エンジンの運転を停止した状態で駆動軸を駆動する場合に、温度取得部で取得された温度が許容温度以下であるときは、第1出力側回転子のトルク増加に対する損失増加割合と、第2出力側回転子のトルク増加に対する損失増加割合が互いに等しくなるように、回転子導体の交流電流により入力側回転子と第1出力側回転子との間に作用するトルクと、固定子導体の交流電流により固定子と第2出力側回転子との間に作用するトルクの配分を制御する、動力伝達装置。
  4. 請求項3に記載の動力伝達装置であって、
    エンジンの運転を停止した状態で駆動軸を駆動する場合に、温度取得部で取得された温度が許容温度よりも高いときは、第1出力側回転子のトルク増加に対する損失増加割合と、第2出力側回転子のトルク増加に対する損失増加割合が互いに等しくなるトルク配分と比較して、回転子導体の交流電流により入力側回転子と第1出力側回転子との間に作用するトルクの配分を減少させて、固定子導体の交流電流により固定子と第2出力側回転子との間に作用するトルクの配分を増加させる、動力伝達装置。
  5. 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、
    第1出力側回転子と第2出力側回転子が一体化されている、動力伝達装置。
JP2012253958A 2012-11-20 2012-11-20 動力伝達装置 Active JP5730839B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012253958A JP5730839B2 (ja) 2012-11-20 2012-11-20 動力伝達装置
PCT/JP2013/080202 WO2014080775A1 (ja) 2012-11-20 2013-11-08 動力伝達装置
US14/443,450 US9499158B2 (en) 2012-11-20 2013-11-08 Power transmission device
CN201380060502.7A CN104812643A (zh) 2012-11-20 2013-11-08 传动装置
EP13857624.4A EP2923909B1 (en) 2012-11-20 2013-11-08 Power transmission device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012253958A JP5730839B2 (ja) 2012-11-20 2012-11-20 動力伝達装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014101005A JP2014101005A (ja) 2014-06-05
JP5730839B2 true JP5730839B2 (ja) 2015-06-10

Family

ID=50775960

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012253958A Active JP5730839B2 (ja) 2012-11-20 2012-11-20 動力伝達装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9499158B2 (ja)
EP (1) EP2923909B1 (ja)
JP (1) JP5730839B2 (ja)
CN (1) CN104812643A (ja)
WO (1) WO2014080775A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160040691A (ko) * 2013-09-04 2016-04-14 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 하이브리드 차량용 구동 장치
US10308352B2 (en) * 2014-12-12 2019-06-04 Borealis Technical Limited Monitoring system for aircraft drive wheel system
JP6691930B2 (ja) * 2018-02-23 2020-05-13 本田技研工業株式会社 車両及び車両の制御方法
FR3081390B1 (fr) * 2018-05-22 2020-06-26 Psa Automobiles Sa Procede de mise en place d’une motorisation pour un vehicule automobile
CN109883589B (zh) * 2019-03-15 2020-10-27 中国汽车技术研究中心有限公司 一种新能源汽车驱动轴转矩测试装置及方法
CN114602666A (zh) * 2022-03-17 2022-06-10 长沙金泰时仪器有限公司 一种离心机转子失速检测处理方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3180671B2 (ja) * 1996-06-03 2001-06-25 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置
JP3928835B2 (ja) * 1999-10-26 2007-06-13 株式会社デンソー ハイブリッド車用発電電動機装置
JP4140187B2 (ja) * 2000-10-30 2008-08-27 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両およびその制御方法
JP4031744B2 (ja) 2003-09-05 2008-01-09 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置およびこれを搭載する自動車
JP4243304B2 (ja) 2006-10-25 2009-03-25 本田技研工業株式会社 動力装置
JP4254864B2 (ja) * 2007-01-25 2009-04-15 トヨタ自動車株式会社 車両およびその制御方法
JP4693865B2 (ja) 2007-08-27 2011-06-01 株式会社豊田中央研究所 動力伝達装置
BRPI0911054A2 (pt) 2008-04-14 2015-12-29 Honda Motor Co Ltd aparelho de propulsão para veículo híbrido
JP5571879B2 (ja) 2008-05-13 2014-08-13 株式会社豊田中央研究所 動力伝達装置
JP5593117B2 (ja) * 2010-04-27 2014-09-17 本田技研工業株式会社 ハイブリッド車両用駆動装置
CN103189261B (zh) * 2010-11-04 2015-09-09 丰田自动车株式会社 车辆用混合动力驱动装置
JP5669639B2 (ja) * 2011-03-18 2015-02-12 アイシン精機株式会社 ハイブリッド車両用駆動装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2923909B1 (en) 2018-05-09
US20150314772A1 (en) 2015-11-05
EP2923909A4 (en) 2017-01-11
EP2923909A1 (en) 2015-09-30
JP2014101005A (ja) 2014-06-05
CN104812643A (zh) 2015-07-29
WO2014080775A1 (ja) 2014-05-30
US9499158B2 (en) 2016-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4693865B2 (ja) 動力伝達装置
JP5730839B2 (ja) 動力伝達装置
JP5571879B2 (ja) 動力伝達装置
US8914179B2 (en) Power transmission device
JP4924077B2 (ja) 動力伝達装置
JP5145139B2 (ja) 動力伝達装置
JP5258713B2 (ja) 動力伝達装置
JP5662213B2 (ja) 動力伝達装置
JP5392064B2 (ja) 動力伝達装置
JP4946698B2 (ja) 動力伝達装置
JP4976260B2 (ja) 動力伝達装置
JP5215827B2 (ja) 動力伝達装置
JP5090248B2 (ja) 動力伝達装置
JP5333198B2 (ja) 動力伝達装置
JP2014000871A (ja) 動力伝達装置
JP2010114959A (ja) 動力伝達装置
JP6167806B2 (ja) 動力伝達装置
JP5692307B2 (ja) 動力伝達装置
JP5841736B2 (ja) 動力伝達装置

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150331

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150408

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5730839

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250