JP5809990B2 - 車両、及び車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動輪に向けてロータから機械的動力を出力可能な電気モータを備えた車両の制御技術に関する。

原動機として電気モータのみを備えた電気自動車や、原動機として内燃機関と電気モータを備えたハイブリッド車両には、原動機と駆動輪との間における動力伝達を遮断可能なクラッチが設けられたものがある。例えば、特許文献１には、エンジンと電気モータとの間に第１クラッチを設けると共に、電気モータとディファレンシャル装置との間に第２クラッチを設けて、これらクラッチを双方共に係合状態にして、高速走行を行うことが提案されている。また、特許文献２には、車両減速中に、エンジンの出力軸と、駆動輪との間における動力伝達を遮断する技術が提案されている。また、特許文献３には、エンジンへの燃料供給の停止を条件に、エンジンの出力軸と、電気モータのロータとの間における動力伝達を、クラッチ手段により遮断する技術が提案されている。

特開平５−５０８６５号公報 特開平１１−１２７５０２号公報 特開２００４−１１２９９５号公報

ところで、上記のような車両においては、高速走行中や減速中において、駆動輪を回転駆動するための電気モータを力行させていない場合であっても、当該電気モータのロータが駆動輪からの機械的動力を受けて回転する、いわゆる「連れ回り」が生じることがある。このような連れ回りにより電気モータのロータが高速回転すると、当該電気モータには、摩擦等に起因する回転抵抗が大きくなり、車両全体としての燃費悪化の一因となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、駆動輪からの機械的動力を受けて電気モータのロータが高速回転で連れ回ることを抑制可能な、車両の制御技術を提供することを目的とする。

本発明に係る車両は、駆動輪に向けてロータから機械的動力を出力可能な第１電気モータと、第１電気モータのロータと駆動輪との間における動力伝達を遮断可能なクラッチであるモータ切り離しクラッチと、第１電気モータのロータの回転速度が、設定回転速度以上である場合には、駆動輪と当該ロータとの間における動力伝達が遮断されるよう、モータ切り離しクラッチを解放状態に制御する制御装置と、駆動輪からの機械的動力をロータで受けて発電機として作動可能な第２電気モータと、駆動輪に向けて機関出力軸から機械的動力を出力可能な内燃機関と、機関出力軸に連結されたプラネタリキャリアと、第２電気モータのロータに係合する第１サンギアと、第１サンギアとプラネタリキャリアを共用しており且つ第１サンギアに比べて歯数が多く設定された第２サンギアと、第１電気モータのロータ及び駆動輪と係合可能なリングギアと、を有するシンプルプラネタリー式遊星歯車装置と、を備える。

本発明に係る車両用制御装置は、駆動輪に向けてロータから機械的動力を出力可能な第１電気モータと、第１電気モータのロータと駆動輪との間における動力伝達を遮断可能なクラッチであるモータ切り離しクラッチと、駆動輪からの機械的動力をロータで受けて発電機として作動可能な第２電気モータと、駆動輪に向けて機関出力軸から機械的動力を出力可能な内燃機関と、機関出力軸に連結されたプラネタリキャリアと、第２電気モータのロータに係合する第１サンギアと、第１サンギアとプラネタリキャリアを共用しており且つ第１サンギアに比べて歯数が多く設定された第２サンギアと、第１電気モータのロータ及び駆動輪と係合可能なリングギアと、を有するシンプルプラネタリー式遊星歯車装置と、を備えた車両に用いられ、モータ切り離しクラッチの連結／解放状態を制御可能な車両用制御装置であって、第１電気モータのロータの回転速度が、設定回転速度以上である場合には、駆動輪と当該ロータとの間における動力伝達が遮断されるよう、モータ切り離しクラッチを解放状態に制御する。

本発明によれば、電気モータのロータの回転速度が、設定回転速度以上である場合には、電気モータのロータが高速回転で連れ回されることを抑制することができる。

本実施形態に係る車両の構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態（以下、単に「実施形態」と記す）を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

まず、本実施形態に係る車両の一例について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る車両の構成を示す模式図である。なお、本実施形態に係る車両の一例として、原動機として電気モータと内燃機関とを備えたハイブリッド車両であって、前輪と後輪がそれぞれ推進軸からの機械的動力を受けて回転駆動される四輪駆動車について説明する。

図１に示すように、車両１は、電気エネルギを機械的仕事に変換して出力可能な原動機として、主に車両１の駆動に用いられる第１電気モータ１０と、主に発電機として用いられる第２電気モータ２０とを有している。加えて、車両１は、燃料のエネルギを燃焼により機械的仕事に変換して出力可能な原動機として内燃機関５を有している。これらの原動機は、後述する動力伝達装置と結合されて車両１に搭載され、駆動輪７７，９９を回転駆動する。

内燃機関５には、ピストンがシリンダ内を往復運動するピストン往復動機関が用いられている。内燃機関は、図示しない燃料噴射装置、点火装置、及びスロットル弁装置等が設けられており、発生した機械的動力を機関出力軸（クランクシャフト）６から出力する。機関出力軸６は、ダンパー８を介して後述する動力分割機構の入力軸３２に連結されている。

なお、以下の説明において、内燃機関５が機関出力軸６から出力する機械的動力を「機関出力」と記し、機関出力軸６に作用するトルクすなわち負荷を「機関トルク」と記す。また、機関出力軸６の回転速度を「機関回転速度」と記す。

第１電気モータ１０及び第２電気モータ２０は、供給された電力を機械的動力に変換して出力する機能と、入力された機械的動力を電力に変換して回収する発電機としての機能とを有する回転電機、いわゆる「モータジェネレータ」である。第１電気モータ１０、及び第２電気モータ２０には、永久磁石式交流同期モータが用いられている。第１電気モータ１０及び第２電気モータ２０は、それぞれ、三相の交流電力の供給を受けて回転磁界を形成するステータ１３，２４と、当該回転磁界に引き付けられて回転するロータ１１，２２とを有しており、当該ロータ１１，２２から機械的動力を入出力可能に構成されている。

なお、以下の説明において、第１電気モータ１０がロータ１１から出力する機械的動力を「第１モータ出力」と記し、当該ロータ１１に作用するトルクすなわち回転抵抗を「第１モータトルク」と記す。また、第１電気モータ１０のロータ１１の回転速度を「第１モータ回転速度」と記す。同様に、第２電気モータ２０がロータ２２から出力する機械的動力を「第２モータ出力」と記し、当該ロータに作用するトルクすなわち回転抵抗を「第２モータトルク」と記し、当該ロータ２２の回転速度を「第２モータ回転速度」と記す。

また車両１は、内燃機関５が出力した機械的動力を、入力軸３２で受けて、第２電気モータ２０に向かう機械的動力と、駆動輪７７，９９に向かう機械的動力に分割可能な動力分割機構として、シンプルプラネタリー式の遊星歯車装置３０を有している。

遊星歯車装置３０は、入力軸３２に結合されており、且つプラネタリピニオン３５を回転可能に支持するプラネタリキャリア３３と、プラネタリピニオン３５と噛み合う第１サンギア３６と、プラネタリピニオン３５と噛み合うリングギア４４とを有している。リングギア４４には、推進軸６０に向けて機械的動力を出力する出力ギア４５が結合されている。

第１サンギア３６は、入力軸３２と同軸に設けられており、内部に入力軸３２が通る第１中空軸３７を介して、第２電気モータ２０を駆動するギア３８と連結されている。当該ギア３８は、第２電気モータ２０のロータ２２に出力軸４０を介して連結されたギア３９と噛み合っている。このようにして、第１サンギア３６は、第２電気モータ２０のロータ２２と係合している。すなわち、第１サンギア３６は、第２電気モータ２０のロータ２２に連動して回転する。

このように構成された動力分割機構としての遊星歯車装置３０は、入力軸３２で受け、プラネタリキャリア３３に伝達された機関出力を、リングギア４４と第１サンギア３６に分割することが可能となっている。機関出力のうち第１サンギア３６に伝達された機械的動力は、ロータ２２に伝達され、第２電気モータ２０を発電機として作動させることにより、電力に変換される。一方、プラネタリキャリア３３からリングギア４５に伝達された機械的動力は、駆動輪７７，９９に向けて伝達される。

また、車両１は、プラネタリキャリア３３に対して、リングギア４４の回転速度を増速させるための機構（以下、増速機構と記す）５０を有している。増速機構５０は、上述した動力分割機構と遊星歯車装置３０を共用している。さらに、増速機構５０は、プラネタリキャリア３３に回転可能に支持され、プラネタリピニオン３５に結合された第２プラネタリピニオン５１と、当該第２プラネタリピニオン５１と噛み合う第２サンギア５２を有している。第２サンギア５２は、第１サンギア３６に比べて歯数が大きく設定されている。増速機構５０は、さらに、第２サンギア５２の回転を制動して、リングギア４４の回転速度を、プラネタリキャリア３３の回転速度に対して増速させる増速ブレーキＢを有している。

増速ブレーキＢは、第２サンギア５２に結合された運動体と、車両１の車体（図示せず）に結合された静止体とを有しており、第２サンギア５２と一体に回転する運動体５４と、静止体５５とを係合させることにより、第２サンギア５２の回転を制動・停止させることが可能である。増速ブレーキＢは、運動体５４の回転を止める「停止状態」に制御すると、第２サンギア５２の回転が止まり、リングギア４４の回転速度を、プラネタリキャリア３３の回転速度に対して一定の比率で増速させること可能となっている。

また、車両１は、プラネタリキャリア３３とリングギア４４とを連結させる連結クラッチＡを有している。本実施形態において連結クラッチＡは、噛み合いクラッチとして構成されている。連結クラッチＡは、入力軸３２すなわちプラネタリキャリア３３に結合された回転部材４７と、出力ギア４５すなわちリングギア４４に結合された回転部材４６とを噛み合わせることにより、プラネタリキャリア３３と、リングギア４４とを連結させることが可能となっている。つまり、連結クラッチＡを「連結状態」に制御することにより、リングギア４４、プラネタリキャリア３３、第１サンギア３６、第２サンギア５２、及び出力ギア４５は、同一の回転速度で一体に回転する。

動力分割機構の出力ギア４５は、ドリブンギア６１と噛み合っており、ドリブンギア６１は、後述するクラッチＣを介して推進軸６０と係合可能となっている。推進軸６０のフロント側の先端には、フロント側ドライブピニオン６４が結合されており、当該ピニオン６４は、フロント側差動装置７０に固定されたリングギア７２を回転駆動する。フロント側差動装置７０のサイドギアには、フロント側駆動軸７４が結合されており、当該駆動軸７４には、駆動輪（前輪）７７が結合されている。

また、推進軸６０は、後述するクラッチＤを介して、ドライブギア６７と係合可能となっている。当該ドライブギア６７は、ドリブンギア６８と噛み合っており、当該ドリブンギア６８は、第１電気モータ１０のロータ１１と、中空軸６９を介して連結されている。すなわち、第１電気モータ１０のロータ１１は、ドライブギア６７と連動して回転する。

さらに、推進軸６０には、ドライブギア８１が結合されており、当該ギア８１は、ドリブンギア８２と噛み合っている。当該ドリブンギア８２は、上述した中空軸６９の内部をリア側に向けて延びる中間推進軸８０と結合されている。中間推進軸８０のリア側には、トランスファークラッチ８４が接続されており、当該クラッチ８４のリア側には、リア側推進軸８６が接続されている。リア側推進軸８６のリア側の先端には、リア側ドライブピニオン８８が結合されており、当該ピニオン８８は、リア側差動装置９０に固定されたリングギア９２を回転駆動する。リア側差動装置９０のサイドギアには、リア側駆動軸９４が結合されており、当該駆動軸９４には、駆動輪（後輪）９９が結合されている。

また、車両１には、駆動輪７７に連動して回転する推進軸６０と遊星歯車装置３０のリングギア４４に結合された出力ギア４５との間における動力伝達を遮断するクラッチとして第２モータ側切り離しクラッチＣが設けられている。本実施形態において第２モータ側切り離しクラッチＣは、噛み合いクラッチとして構成されている。第２モータ側切り離しクラッチＣは、出力ギア４５と噛み合うドリブンギア６１に結合された回転部材６２と、推進軸６０に結合された回転部材６３とを噛み合わせることにより、ドリブンギア６１と推進軸６０とを連結させることが可能となっている。

つまり、第２モータ側切り離しクラッチＣは、「連結状態」に制御されることにより、駆動輪７７，９９、推進軸６０、動力分割機構の出力ギア４５、遊星歯車装置３０のリングギア４４を、連動して回転させる。一方、第２モータ側切り離しクラッチＣは「解放状態」に制御されることにより、駆動輪７７，９９と遊星歯車装置３０のリングギア４４との間における動力伝達を遮断することが可能となっている。すなわち、当該クラッチＣを解放状態にすることにより、内燃機関５の機関出力軸６と駆動輪７７，９９との間における動力伝達、および第２電気モータ２０のロータ２２と駆動輪７７，９９との間における動力伝達を、遮断することが可能にとなっている。

さらに、車両１には、駆動輪７７に連動して回転する推進軸６０と、第１電気モータ１０のロータ１１との間における動力伝達を遮断するクラッチとして第１モータ切り離しクラッチＤが設けられている。第１モータ切り離しクラッチＤは、本実施形態においては、噛み合いクラッチとして構成されている。第１モータ切り離しクラッチＤは、第１電気モータ１０のロータ１１と連動して回転するドライブギア６７に結合された回転部材６６と、推進軸６０に結合された回転部材６５とを噛み合わせることにより、推進軸６０とドライブギア６７とを連結させることが可能となっている。

つまり、第１モータ切り離しクラッチＤは「連結状態」に制御されることにより、駆動輪７７、推進軸６０、第１電気モータ１０のロータ１１を、連動して回転させる。一方、当該クラッチＤは、「解放状態」に制御されることにより、駆動輪７７と、第１電気モータ１０のロータ１１との間における動力伝達を遮断することが可能に構成されている。

また車両１は、第１電気モータ１０及び第２電気モータ２０に供給される電気エネルギを貯蔵し、且つこれら第１電気モータ１０及び第２電気モータ２０から回収される電気エネルギを貯蔵する蓄電装置１３０を有している。蓄電装置１３０には、例えば、充放電が可能な化学電池である二次電池や、電気二重層キャパシタを用いることができる。

また車両１には、後述する昇圧コンバータ１４０からの直流電力を三相の交流電力に変換して、第１電気モータ１０に供給可能な第１インバータ１１０と、昇圧コンバータ１４０からの直流電力を三相の交流電力に変換して第２電気モータ２０に供給可能な第２インバータ１２０が設けられている。第１インバータ１１０及び第２インバータ１２０は、昇圧コンバータ１４０に対して並列に接続されている。

第１電気モータ１０を発電機として作動させた場合には、第１インバータ１１０は、第１電気モータ１０のステータ１３から三相の交流電力を受け、直流電力に変換して、昇圧コンバータ１４０に送ることが可能に構成されている。同様に、第２電気モータ２０を発電機として作動させた場合には、第２インバータ１２０は、第２電気モータ２０のステータ２４から三相の交流電力を受け、直流電力に変換して、昇圧コンバータ１４０に送ることが可能に構成されている。

つまり、第１インバータ１１０は、昇圧コンバータ１４０と第１電気モータ１０との間における直流／交流変換、及び電力の授受を制御しており、第２インバータ１２０は、昇圧コンバータ１４０と第２電気モータ２０との間における直流／交流変換、及び電力の授受を制御している。第１インバータ１１０による第１電気モータ１０と昇圧コンバータ１４０との間における電力の授受、及び第２インバータ１２０による第２電気モータ２０と昇圧コンバータ１４０との間における電力の授受は、後述する制御装置１００により制御される。

また車両１には、蓄電装置１３０からの電力を、昇圧して第１インバータ１１０及び第２インバータ１２０に供給可能な昇圧コンバータ１４０が設けられている。昇圧コンバータ１４０は、蓄電装置１３０から低圧（例えば、２００ボルト）の直流電力を受け、これを内部の昇圧回路（図示せず）により昇圧して、高圧の直流電力に変換する、いわゆるＤＣ−ＤＣコンバータである。

また車両１には、内燃機関５、第１電気モータ１０の第１インバータ１１０、第２電気モータ２０の第２インバータ１２０、蓄電装置１３０、及び昇圧コンバータ１４０、連結クラッチＡ、増速ブレーキＢ、第２モータ側切り離しクラッチＣ、第１モータ切り離しクラッチＤを、協調して制御する制御手段として、電子制御装置１００（以下、単に「制御装置」と記す）が設けられている。当該制御装置１００は、演算処理装置としてＣＰＵ、主記憶装置としてのＲＡＭ、補助記憶装置としてのＲＯＭ等（図示せず）を有している。上述した各種装置を制御する制御処理を示したプログラム、及び当該制御処理プログラムに用いられる定数である制御定数は、制御装置１００のＲＯＭに予め記憶されている。

制御装置１００は、第１電気モータ１０のロータ１１の回転速度を検出可能な回転速度センサ（例えば、レゾルバ）から、当該ロータ１１の回転速度（第１モータ回転速度）に係る信号を受けている。当該信号に基づいて、制御装置１００は、第１モータ回転速度を制御変数として算出又は推定している。なお、制御装置１００は、駆動輪７７の回転速度と、第１モータ切り離しクラッチＤの係合状態から第１モータ回転速度を制御変数として推定することも可能である。

また、制御装置１００は、内燃機関５の運転状態（機関出力及び機関トルク）と、第１電気モータ１０の運転状態（第１モータ回転速度及び第１モータトルク）と、第２電気モータ２０の運転状態（第２モータ回転速度及び第２モータトルク）とを協調して制御可能に構成されている。加えて、制御装置１００は、上述した制御定数及び制御変数、内燃機関５の運転状態、第１電気モータ１０の運転状態、及び第２電気モータ２０の運転状態に基づいて、連結クラッチＡの連結／解放状態、増速ブレーキＢの停止状態／非作動状態、第２モータ側切り離しクラッチＣの連結／解放状態、及び第１モータ切り離しクラッチＤの連結／解放状態を制御可能に構成されている。

以上のように構成された車両１の各種走行について以下に図１を用いて説明する。なお、以下の説明においては、説明を容易にするため、トランスファークラッチ８４を解放状態にして推進軸６０とリア側の駆動輪（後輪）９９との間における動力伝達が遮断された状態について説明する。

［ＥＶ走行］
第１電気モータ１０のロータ１１から出力された第１モータ出力のみを、駆動輪７７，９９に伝達させて車両１を駆動する、いわゆる「ＥＶ走行」を行う場合、制御装置１００は、第１モータ切り離しクラッチＤを連結状態に制御すると共に、第２モータ側切り離しクラッチＣを解放状態に制御する。制御装置１００が、第１モータ切り離しクラッチＤを連結状態に制御することで、第１電気モータ１０のロータ１１と駆動輪７７は、係合し且つ連動して回転する。このとき、制御装置１００が第２モータ側切り離しクラッチＣを解放状態に制御しているので、駆動輪７７と内燃機関５の機関出力軸６との間における動力伝達と、駆動輪７７と第２電気モータ２０のロータ２２との間における動力伝達とを遮断している。

このようにして、車両１は、第１電気モータ１０が出力した第１モータ出力を駆動輪７７に伝達させることにより、当該駆動輪７７の接地面に車両１を駆動する駆動力を生じさせることができる。このとき、駆動輪７７又はロータ１１からの機械的動力が、遊星歯車装置３０、内燃機関５の機関出力軸６、及び第２電気モータ２０のロータ２２に伝達されることがなく、遊星歯車装置３０、機関出力軸６及びロータ２２を連れ回すことを防止することができる。

［パラレル−ハイブリッド走行］
また、内燃機関５を作動させて機関出力軸６から出力された機関出力の少なくとも一部を、駆動輪７７に伝達させると共に、第１電気モータ１０のロータ１１から出力された第１モータ出力を駆動輪７７に伝達させて車両１を駆動する、いわゆる「パラレル−ハイブリッド走行」を行う場合、制御装置１００は、第２モータ側切り離しクラッチＣを連結状態に制御すると共に、第１モータ切り離しクラッチＤを連結状態に制御する。制御装置１００が第２モータ側切り離しクラッチＣを連結状態に制御することで、機関出力軸６と駆動輪７７が係合し、内燃機関５が出力した機関出力の少なくとも一部が駆動輪７７に伝達される。このとき、制御装置１００が第１モータ切り離しクラッチＤを連結状態に制御しているで、第１電気モータ１０のロータ１１と駆動輪７７が係合し、第１電気モータ１０が出力した第１モータ出力を駆動輪７７に伝達することができる。このようにして、車両１は、内燃機関５が出力した機関出力を駆動輪７７に伝達させると共に、第１電気モータ１０が出力した第１モータ出力を駆動輪７７に伝達させることで、駆動輪７７の接地面に車両１を駆動する駆動することができる。

［高速走行］
以上のような走行を車両１が行っているときに、車両の走行速度（以下、単に「車速」と記す）が高くなると、駆動輪７７に第１電気モータ１０のロータ１１が係合しているため、当該車速に比例して第１電気モータ１０のロータ１１の回転速度が高くなる。車両減速時など、第１電気モータ１０を力行させていない場合、第１電気モータ１０のロータ１１は、駆動輪７７に連れ回されて高速回転することがある。このとき、第１電気モータ１０には、摩擦等に起因する回転抵抗いわゆる「引きずりトルク」が大きくなることがある。

そこで、本実施形態に係る車両１においては、制御装置１００が、第１電気モータ１０のロータ１１の回転速度（第１モータ回転速度）が、予め設定された設定回転速度以上である場合には、第１モータ切り離しクラッチＤを解放状態に制御する。第１モータ切り離しクラッチＤを解放状態に制御することにより、駆動輪７７と、第１電気モータ１０のロータ１１は、係合しなくなる、すなわち駆動輪７７とロータ１１との間における動力伝達を遮断する。

設定回転速度は、予め適合実験等により求められており、任意の値に設定される。設定回転速度は、当該設定回転速度以上であると第１電気モータ１０において生じる「引きずりトルク」が比較的大きく、車両１全体としての燃費を悪化させるような回転速度に設定される。なお、設定回転速度を、当該回転速度以上であると、第１電気モータ１０を力行させようとしても、インバータ１１０に対する要求電圧が高くなりすぎてしまい、ロータ１１に力行する向きのトルクを生じさせることができなくなるような回転速度に設定することもできる。設定回転速度は、制御定数として制御装置１００のＲＯＭに予め記憶されている。

このように第１モータ回転速度が、設定回転速度以上である場合に、駆動輪７７とロータ１１との間における動力伝達を遮断することにより、第１電気モータ１０のロータ１１が、駆動輪７７に連れ回されることがなくなり、当該ロータ１１の回転速度が、設定回転速度以上で高速回転することを抑制することができる。この結果、第１電気モータ１０において摩擦等に起因する回転抵抗が大きく生じることを抑制することができ、当該回転抵抗に起因して車両１全体としての燃費が悪化することを抑制することができる。

［高速走行からの減速：第２電気モータによる回生制動］
クラッチＤを連結状態にすると第１モータ回転速度が上述した設定回転速度以上となるような車速での走行（以下、高速走行と記す）を行っている状態から、車両１を減速させる場合、制御装置１００は、第１モータ切り離しクラッチＤを解放状態にすると共に、さらに、第２モータ側切り離しクラッチＣを連結状態にして、第２電気モータ２０のロータ２２と駆動輪７７とを係合させる。このとき、制御装置１００は、第２電気モータ２０を発電機として作動させることにより、駆動輪７７からの機械的動力を、ロータ２２で受けて、第２電気モータ２０において交流電力に変換させると共に、ロータ２２に駆動輪７７の回転を制動する向きの回転負荷を生じさせる。つまり制御装置１００は、第２電気モータ２０による回生制動を行わせる。

このように、高速走行を行っており、上述の第１モータ切り離しクラッチＤの制御により、ロータ１１と駆動輪７７との間における動力伝達が遮断されて、第１電気モータ１０により回生制動を行うことができない場合には、第２モータ側切り離しクラッチＣを連結状態にすることにより、第２電気モータ２０による回生制動を行わせる。比較的車速が高く、駆動輪７７とロータ１１との間における動力伝達が遮断されて第１電気モータ１０により回生制動が行うことができない場合においても、代わりに第２電気モータ２０により回生制動をおこなうことができ、車両１の慣性力によるエネルギを有効に電気エネルギに変換して蓄電装置１３０に回収することができる。

［通常走行からの減速：第１電気モータによる回生制動］
なお、第１モータ切り離しクラッチＤを連結状態にすると第１モータ回転速度が上述した設定回転速度を下回るような車速での走行（以下、通常走行と記す）を行っている状態から、車両１を減速させる場合には、第１モータ切り離しクラッチＤを連結状態にすると共に、さらに、第２モータ側切り離しクラッチＣを解放状態して、第１電気モータ１０のロータ１１と駆動輪７７と係合させる。このとき、制御装置１００は、第１電気モータ１０を発電機として作動させることにより、駆動輪７７からの機械的動力を、ロータ１１で受けて、第１電気モータ１０において交流電力に変換させると共に、ロータ１１に駆動輪７７の回転を制動する向きの回転負荷を生じさせる。つまり制御装置１００は、第１電気モータ１０による回生制動を行わせる。このように、通常走行から減速する場合には、第１電気モータ１０による回生制動が行えるため、第２モータ側切り離しクラッチＣを解放状態にすることで、駆動輪７７により、遊星歯車装置３０や、内燃機関５の機関出力軸６、第２電気モータ２０のロータ２２が連れ回されることを防止することができる。

以上に説明したように本実施形態に係る車両１は、駆動輪７７に向けてロータ１１から機械的動力を出力可能な電気モータとしての第１電気モータ１０と、第１電気モータ１０のロータ１１と駆動輪７７との間における動力伝達を遮断可能なクラッチである第１モータ切り離しクラッチ（モータ切り離しクラッチ）Ｄと、当該第１電気モータ１０のロータの回転速度である第１モータ回転速度が、設定回転速度以上である場合、駆動輪７７と当該ロータ１１との間における動力伝達が遮断されるよう第１モータ切り離しクラッチ（モータ切り離しクラッチ）Ｄを解放状態に制御する制御装置１００とを含むものとした。第１モータ回転速度が、設定回転速度以上である場合に、第１電気モータ１０のロータ１１が、駆動輪７７に連れ回されることがなくなり、当該ロータ１１の回転速度が、設定回転速度以上で高速回転することを抑制することができる。

また、本実施形態に係る車両１は、駆動輪７７からの機械的動力をロータ２２で受けて発電機として作動可能な第２電気モータ２０と、第２電気モータ２０のロータ２２と駆動輪７７との間における動力伝達を遮断可能なクラッチである第２モータ側切り離しクラッチ（第２切り離しクラッチ）Ｃとをさらに含むものとした。制御装置１００は、車両１の減速時において、第１電気モータ（電気モータ）１０のロータ１１の回転速度が、前記設定回転速度以上である場合、第１モータ切り離しクラッチ（モータ切り離しクラッチ）Ｄを解放状態に制御すると共に、第２モータ側切り離しクラッチ（第２切り離しクラッチ）Ｃを連結状態に制御して、駆動輪７７から第２電気モータ２０のロータ２２に伝達された機械的動力を、電力に変換させる。当該電力は、インバータ１２０、昇圧コンバータ１４０を経て蓄電装置１３０に回収される。

上述の第１モータ切り離しクラッチＤにより、ロータ１１と駆動輪７７との間における動力伝達が遮断されて、第１電気モータ１０により回生制動を行うことができない場合には、第２モータ側切り離しクラッチ（第２切り離しクラッチ）Ｃを連結状態にすることにより、第２電気モータ２０による回生制動を行わせることができる。第１電気モータ１０により回生制動を行うことができないような車速から減速する場合であっても、第２電気モータ２０により回生制動を行うことで、車両１の慣性力によるエネルギを有効に電気エネルギに変換して蓄電装置１３０に回収することができる。

また、本実施形態に係る車両１において、制御装置１００は、車両１の減速時において、第１電気モータ（電気モータ）１０のロータ１１の回転速度が、前記設定回転速度を下回る場合、第１モータ切り離しクラッチ（モータ切り離しクラッチ）Ｄを連結状態に制御すると共に、第２モータ側切り離しクラッチ（第２切り離しクラッチ）Ｃを解放状態に制御して、駆動輪７７から第１電気モータ（電気モータ）１０のロータ１１に伝達された機械的動力を、電力に変換させるものとした。第１電気モータ１０による回生制動が行える車速から減速する場合には、ため、第２モータ側切り離しクラッチＣを解放状態にすることで、駆動輪７７により、第２電気モータ２０のロータ２２が連れ回されることを防止することができる。

また、本実施形態に係る車両１は、駆動輪７７に向けて機関出力軸６から機械的動力を出力可能な内燃機関５と、機関出力軸６に連結されたプラネタリキャリア３３と、第２電気モータ２０のロータ２２に係合する第１サンギア３６と、第１サンギア３６とプラネタリキャリア３３を共用しており且つ第１サンギア３６に比べて歯数が多く設定された第２サンギア５２と、第１電気モータ（前記電気モータ）１０のロータ１１及び駆動輪７７と係合可能なリングギア４４と、を有するシンプルプラネタリー式遊星歯車装置３０と、をさらに含むものとした。内燃機関５が機関出力軸６からプラネタリキャリア３３に伝達された機械的動力（機関出力）のうち、一部を第１サンギア３６からロータ２２に伝達して第２電気モータ２０で電力に変換すると共に、残りをリングギア４４から駆動輪７７，９９に向けて伝達することができる。

また、本実施形態に係る車両１は、プラネタリキャリア３３とリングギア４４とを連結させることが可能なクラッチである連結クラッチＡと、第２サンギア５２の回転を止めることにより、プラネタリキャリア３３の回転速度に対してリングギア４４の回転速度を増速させることが可能なブレーキである増速ブレーキＢとをさらに含むものとした。増速ブレーキＢを非作動状態にすると共に、連結クラッチＡを連結状態にすることにより、内燃機関５が機関出力軸６から出力した機械的動力を、そのままの回転速度でリングギア４４に伝達させることができる。一方、増速ブレーキＢを停止状態にして第２サンギア５２の回転を止めると共に、連結クラッチＡを解放状態にすることにより、内燃機関５が機関出力軸６から出力した機械的動力を、回転速度を増速させてリングギア４４に伝達させることができる。リングギア４４に伝達された機械的動力は、当該リングギア４４と係合する駆動輪７７，９９に伝達することができる。

なお上述した実施形態において、車両１は、原動機として内燃機関５と電気モータ１０，２０を備えたハイブリッド車両であるものとしたが、本発明が適用可能な車両は、ハイブリッド車両に限定されるものではない。本発明は、駆動輪に向けてロータから機械的動力を出力可能な電気モータと、当該電気モータのロータと駆動輪との間における動力伝達を遮断可能なクラッチを備えた車両であれば、適用することができる。例えば、原動機として電気モータのみを備えた電気自動車にも、本発明を適用することができる。

また上述した実施形態において、車両１は、電気モータ１０のロータ１１と駆動輪７７との間における動力伝達を遮断可能なクラッチである第１モータ切り離しクラッチＤと、第２電気モータ２０のロータ２２と駆動輪７７との間における動力伝達を遮断可能なクラッチである第２切り離しクラッチＣと、遊星歯車装置３０のプラネタリキャリア３３とリングギア４４とを連結させることが可能なクラッチである連結クラッチＡとを含むものとしたが、本発明が適用可能な車両が有するクラッチは、これに限定されるものではない。本発明は、原動機としての電気モータと駆動輪との間における動力伝達を遮断可能なクラッチである「モータ切り離しクラッチ」を有していれば、適用することができる。

なお上述した実施形態において、各クラッチＡ，Ｃ，Ｄは、それぞれ噛み合いクラッチで構成されるものとしたので、摩擦クラッチを用いる場合に比べて比較的コンパクトな構成で確実にクラッチの連結状態を実現することができる。なお、各クラッチＡ，Ｃ，Ｄには、摩擦クラッチを用いることも可能である。

また上述した実施形態において、原動機としての電気モータ１０，２０には、永久磁石式交流同期モータ（ブラシレスＤＣモータ）を用いるものとしたが、原動機としての電気モータは、この形態に限定されるものではなく、例えば、誘導モータや、リラクタンスモータ等、様々な種類の電気モータを用いることができる。

また上述した実施形態において、車両１は、前輪と後輪が、それぞれ推進軸からの機械的動力を受けて回転駆動される四輪駆動車であるものとしたが、本発明が適用可能な車両は、この態様に限定されるものではない。本発明は、電気モータが出力した機械的動力が駆動輪に伝達されるものであれば、適用することができ、例えば、推進軸を有しておらず、本実施形態の出力ギア４５が、差動装置に固定されたリングギアと直接噛み合う、いわゆるトランスアクスルを採用する二輪駆動車にも本発明を適用することができる。

Ａ 連結クラッチ
Ｂ 増速ブレーキ
Ｃ 第２モータ側切り離しクラッチ（第２切り離しクラッチ）
Ｄ 第１モータ切り離しクラッチ（モータ切り離しクラッチ）
１ 車両
５ 内燃機関
１０ 第１電気モータ（電気モータ）
１１ 第１電気モータのロータ
２０ 第２電気モータ
２２ 第２電気モータのロータ
３０ 遊星歯車装置
３３ 遊星歯車装置のプラネタリキャリア
３６ 遊星歯車装置の第１サンギア
４４ 遊星歯車装置のリングギア
４５ 出力ギア
５２ 遊星歯車装置の第２サンギア
５０ 増速機構
６０ フロント側推進軸
８０ リア側推進軸
７０，９０ 差動装置
７７，９９ 駆動輪
１００ 制御装置（車両用制御装置、制御手段）

Claims (6)

1. 駆動輪に向けてロータから機械的動力を出力可能な第１電気モータと、
   第１電気モータのロータと駆動輪との間における動力伝達を遮断可能なクラッチであるモータ切り離しクラッチと、
   第１電気モータのロータの回転速度が、設定回転速度以上である場合には、駆動輪と当該ロータとの間における動力伝達が遮断されるよう、モータ切り離しクラッチを解放状態に制御する制御装置と、
   駆動輪からの機械的動力をロータで受けて発電機として作動可能な第２電気モータと、
   駆動輪に向けて機関出力軸から機械的動力を出力可能な内燃機関と、
   機関出力軸に連結されたプラネタリキャリアと、第２電気モータのロータに係合する第１サンギアと、第１サンギアとプラネタリキャリアを共用しており且つ第１サンギアに比べて歯数が多く設定された第２サンギアと、第１電気モータのロータ及び駆動輪と係合可能なリングギアと、を有するシンプルプラネタリー式遊星歯車装置と、
   を備える、車両。
2. 請求項１に記載の車両において、
   第２電気モータのロータと駆動輪との間における動力伝達を遮断可能なクラッチである第２切り離しクラッチ、
   をさらに備え、
   制御装置は、車両の減速時において、第１電気モータのロータの回転速度が、前記設定回転速度以上である場合に、モータ切り離しクラッチを解放状態に制御すると共に、第２切り離しクラッチを連結状態に制御して、駆動輪から第２電気モータのロータに伝達された機械的動力を、電力に変換させる、車両。
3. 請求項２に記載の車両において、
   制御装置は、車両の減速時において、第１電気モータのロータの回転速度が、前記設定回転速度を下回る場合に、モータ切り離しクラッチを連結状態に制御すると共に、第２切り離しクラッチを解放状態に制御して、駆動輪から第１電気モータのロータに伝達された機械的動力を、電力に変換させる、車両。
4. 請求項１に記載の車両において、
   プラネタリキャリアとリングギアとを連結させることが可能なクラッチである連結クラッチと、
   第２サンギアの回転を止めることにより、プラネタリキャリアの回転速度に対してリングギアの回転速度を増速させることが可能なブレーキである増速ブレーキと、
   をさらに備える、車両。
5. 駆動輪に向けてロータから機械的動力を出力可能な第１電気モータと、
   第１電気モータのロータと駆動輪との間における動力伝達を遮断可能なクラッチであるモータ切り離しクラッチと、
   駆動輪からの機械的動力をロータで受けて発電機として作動可能な第２電気モータと、
   駆動輪に向けて機関出力軸から機械的動力を出力可能な内燃機関と、
   機関出力軸に連結されたプラネタリキャリアと、第２電気モータのロータに係合する第１サンギアと、第１サンギアとプラネタリキャリアを共用しており且つ第１サンギアに比べて歯数が多く設定された第２サンギアと、第１電気モータのロータ及び駆動輪と係合可能なリングギアと、を有するシンプルプラネタリー式遊星歯車装置と、
   を備えた車両に用いられ、モータ切り離しクラッチの連結／解放状態を制御可能な車両用制御装置であって、
   第１電気モータのロータの回転速度が、設定回転速度以上である場合には、駆動輪と当該ロータとの間における動力伝達が遮断されるよう、モータ切り離しクラッチを解放状態に制御する、車両用制御装置。
6. 請求項５に記載の車両用制御装置において、
   車両は、第２電気モータのロータと駆動輪との間における動力伝達を遮断可能なクラッチである第２切り離しクラッチを備えるものであり、
   車両の減速時において、第１電気モータのロータの回転速度が、前記設定回転速度以上である場合に、モータ切り離しクラッチを解放状態に制御すると共に、第２切り離しクラッチを連結状態に制御して、駆動輪から第２電気モータのロータに伝達された機械的動力を、電力に変換させる、車両用制御装置。

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