JP6569372B2 - Power distribution device - Google Patents
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Description
本発明は、差動装置の左右一対の回転軸を同期電動機で駆動する動力配分装置に関する。 The present invention relates to a power distribution device that drives a pair of left and right rotating shafts of a differential device with a synchronous motor.
車両の左右車輪への動力伝達経路には、通常ディファレンシャルギアと呼ばれる、差動装置が配置されている。このディファレンシャルギアは、エンジンなどからの駆動力を左右車輪の負荷に応じて配分する。一方、左右の駆動輪の駆動軸にそれぞれ独立して制御可能な電動機を設け、この電動機の駆動を制御して、左右の駆動輪の駆動力をより積極的に制御することも提案されている。 In the power transmission path to the left and right wheels of the vehicle, a differential device, usually called a differential gear, is arranged. This differential gear distributes the driving force from the engine or the like according to the loads on the left and right wheels. On the other hand, it is also proposed to provide a motor that can be independently controlled on the drive shafts of the left and right drive wheels, and to control the drive force of the left and right drive wheels more actively by controlling the drive of this motor. .
特許文献１では、左右車輪の駆動力を出力する独立した電動機を設け、これら電動機からの駆動力を遊星歯車機構を介し、左右駆動輪に伝達する。 In patent document 1, the independent electric motor which outputs the driving force of a left-right wheel is provided, and the driving force from these motors is transmitted to a left-right drive wheel via a planetary gear mechanism.
特許文献２では、エンジンなど主動力源からクラッチを介してつながれた左右駆動輪と、クラッチの車輪側につながれた電動機を有する。左右車輪の駆動力を制御するにはクラッチを電動機側につなぎ、それぞれの電動機の駆動力を独立制御する。 In patent document 2, it has the left-and-right drive wheel connected via the clutch from main power sources, such as an engine, and the electric motor connected to the wheel side of the clutch. To control the driving force of the left and right wheels, the clutch is connected to the motor side, and the driving force of each motor is controlled independently.
特許文献１，２では、左右車輪の駆動力を制御する場合に、２つの電動機を独立制御する。このために、電動機一台につき一台の電力供給装置（インバータ）を必要とする。従って、制御装置が複雑となりまた高価なものになる。 In patent documents 1 and 2, when controlling the driving force of the left and right wheels, the two electric motors are independently controlled. For this reason, one electric power supply device (inverter) is required for each electric motor. Therefore, the control device becomes complicated and expensive.
本発明は、キャリアが左右車輪の回転速度の平均速度で回転するとともに、左右車輪に接続される左右一対の回転軸を左右車輪の回転速度差を相補的なものとして接続する差動装置と、電機子が前記キャリアに固定され、回転子が前記左右一対の回転軸にそれぞれ固定され、前記左右一対の回転軸をそれぞれ駆動する左右一対の同期電動機と、前記左右一対の同期電動機へ同一位相の交流電流を供給する制御装置と、を含み、前記左右一対の同期電動機に供給される同一位相の交流電流の電流位相は、前記左右一対の同期電動機において電流進角として９０度ずれており、前記制御装置は前記左右一対の同期電動機へ供給する同一位相の交流電流の電流位相を制御することで、前記左右一対の同期電動機における電流進角を制御して、前記左右一対の同期電動機の駆動力差を制御する。 The present invention is a differential device in which the carrier rotates at an average speed of the rotation speeds of the left and right wheels, and a pair of left and right rotation shafts connected to the left and right wheels are connected to each other as a complementary rotation speed difference between the left and right wheels; The armature is fixed to the carrier, the rotor is fixed to the pair of left and right rotating shafts, and the pair of left and right synchronous motors that drive the pair of left and right rotating shafts, respectively, and the pair of left and right synchronous motors have the same phase A control device for supplying an alternating current, and the current phase of the alternating current of the same phase supplied to the pair of left and right synchronous motors is shifted by 90 degrees as a current advance angle in the pair of left and right synchronous motors, controller same phase by controlling the current phase of the AC current and controls the current advance angle of the pair of the synchronous motor is supplied to the pair of left and right synchronous motor, the left Controlling the driving force difference between a pair of the synchronous motor.
また、前記左右一対の同期電動機の電機子と回転子の相対的な位置が電気角で９０度ずれていることが好適である。 In addition, it is preferable that the relative positions of the armature and the rotor of the pair of left and right synchronous motors are shifted by 90 degrees in electrical angle.
また、前記差動装置は、入力されてくる主動力を前記左右一対の回転軸に伝達することが好適である。 Further, it is preferable that the differential device transmits the input main power to the pair of left and right rotating shafts.
また、前記キャリアと一緒に回転する左右一対の同期電動機の電機子には、スリップリングとブラシを介して給電することが好適である。 Further, it is preferable that power is supplied to the armature of the pair of left and right synchronous motors rotating together with the carrier via a slip ring and a brush.
また、前記左右一対の同期電動機は、三相の同期電動機であり、三相電機子巻線に給電する相順を左右で変更することが好適である。 Further, the pair of left and right synchronous motors are three-phase synchronous motors, and it is preferable that the phase order of feeding power to the three-phase armature winding is changed on the left and right.
本発明によれば、左右一対の同期電動機に供給する電流の電流位相を制御することで、車両の左右車輪で駆動力差が生じ、車両の挙動を制御する装置が高効率かつ低価格で提供できる。 According to the present invention, by controlling the current phase of the current supplied to the pair of left and right synchronous motors, a driving force difference is generated between the left and right wheels of the vehicle, and a device for controlling the behavior of the vehicle is provided with high efficiency and low cost. it can.
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described herein.
「全体構成」
図１は、実施形態に係る動力配分装置の全体構成を示す図である。エンジンなどの主駆動源からの主駆動力は、プロペラシャフトなどの駆動軸１０を介し、差動装置（ディファレンシャルギア）１２のリングギア１４に伝達される。リングギア１４には枠状のキャリア１６が固定されており、このキャリア１６がリングギア１４と一緒に回転する。
"overall structure"
Drawing 1 is a figure showing the whole power distribution device composition concerning an embodiment. A main driving force from a main driving source such as an engine is transmitted to a ring gear 14 of a differential gear (differential gear) 12 via a driving shaft 10 such as a propeller shaft. A frame-shaped carrier 16 is fixed to the ring gear 14, and the carrier 16 rotates together with the ring gear 14.
キャリア１６におけるリングギア１４の軸と直交する方向の一対の面部分には、リングギア１４と同じ軸方向を有する一対のサイドギア１８Ｌ，１８Ｒが回転可能に軸支されている。また、キャリア１６の軸方向の一対の面部分にはピニオンギア２０−１，２０−２が配置されており、このピニオンギア２０−１，２０−２はそれぞれサイドギア１８Ｌ，１８Ｒと噛み合っている。 A pair of side gears 18 </ b> L and 18 </ b> R having the same axial direction as the ring gear 14 are rotatably supported on a pair of surface portions of the carrier 16 in a direction orthogonal to the axis of the ring gear 14. In addition, pinion gears 20-1 and 20-2 are disposed on a pair of axial portions of the carrier 16, and the pinion gears 20-1 and 20-2 mesh with the side gears 18L and 18R, respectively.
従って、主動力によってリングギア１４およびキャリア１６が回転する。従って、キャリア１６に軸支されているピニオンギア２０−１，２０−２がキャリア１６とともに旋回する。そこで、ピニオンギア２０−１，２０−２と噛み合っているサイドギア１８Ｌ，１８Ｒがキャリア１６と同速度で回転する。一方、一方のピニオンギア２０−１が回転すると、サイドギア１８Ｌ，１８Ｒがピニオンギア２０−１の回転量だけ反対方向に回転し、他方のピニオンギア２０−２はピニオンギア２０−１と反対方向に対応量だけ回転する。 Accordingly, the ring gear 14 and the carrier 16 are rotated by the main power. Accordingly, the pinion gears 20-1 and 20-2 that are pivotally supported by the carrier 16 rotate together with the carrier 16. Therefore, the side gears 18L and 18R meshing with the pinion gears 20-1 and 20-2 rotate at the same speed as the carrier 16. On the other hand, when one pinion gear 20-1 rotates, the side gears 18L and 18R rotate in the opposite direction by the amount of rotation of the pinion gear 20-1, and the other pinion gear 20-2 in the opposite direction to the pinion gear 20-1. Rotate by the corresponding amount.
従って、駆動軸１０の回転に応じてサイドギア１８が回転し、ピニオンギア２０−１，２０−２の回転時応じてサイドギア１８Ｌ，１８Ｒに回転差が生じる。 Accordingly, the side gear 18 rotates according to the rotation of the drive shaft 10, and a rotation difference is generated between the side gears 18L and 18R according to the rotation of the pinion gears 20-1 and 20-2.
サイドギア１８Ｌの回転軸２２Ｌには、左車輪２４Ｌが接続され、サイドギア１８Ｒの回転軸２２Ｒには、右車輪２４Ｒが接続されている。 The left wheel 24L is connected to the rotation shaft 22L of the side gear 18L, and the right wheel 24R is connected to the rotation shaft 22R of the side gear 18R.
さらに、キャリア１６には、一対の左右同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲが収容されている。同期電動機ＭＧＬの電機子ＭＧＬ−ａがキャリア１６に固定され、その内側の回転子ＭＧＬ−ｒが回転軸２２Ｌに固定されている。また、同期電動機ＭＧＲの電機子ＭＧＲ−ａがキャリア１６に固定され、その内側の回転子ＭＧＲ−ｒが回転軸２２Ｒに固定されている。従って、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲを駆動することによって、その駆動力の差に応じて、回転軸２２Ｌ，２２Ｒに駆動力差を与えることができる。 Furthermore, the carrier 16 has a pair of left and right synchronous motor MG L, MG R is accommodated. The armature MG L -a of the synchronous motor MG L is fixed to the carrier 16, and the inner rotor MG L -r is fixed to the rotating shaft 22L. Further, the armature MG R -a synchronous motor MG R is fixed to the carrier 16, the rotor MG R -r the inside thereof is fixed to the rotating shaft 22R. Therefore, by driving the synchronous motor MG L, MG R, it can be given in accordance with a difference of the drive force, the rotary shaft 22L, the driving force difference 22R.
キャリア１６の一端には、スリップリング２６が設けられ、このスリップリング２６の外側には、ブラシ２８が摺動可能に配置されている。スリップリング２６は３つの独立した配線になっており、これが同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの三相の電機子巻線にそれぞれ接続されている。そして、スリップリング２６の３つの配線にブラシ２８が独立して電気的に接続されている。 A slip ring 26 is provided at one end of the carrier 16, and a brush 28 is slidably disposed outside the slip ring 26. The slip ring 26 is turned three independent lines, which are connected synchronous motor MG L, the armature winding of the three-phase MG R, respectively. A brush 28 is electrically connected independently to the three wires of the slip ring 26.
ブラシ２８には、インバータ３０を介しバッテリ３２が接続されている。従って、インバータ３０からの三相の出力がブラシ２８、スリップリング２６を介し、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの三相の電機子巻線に供給され、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲが駆動される。 A battery 32 is connected to the brush 28 via an inverter 30. Therefore, the output brush 28 of the three-phase from the inverter 30, through the slip rings 26, the synchronous motor MG L, is supplied to the armature windings of three phases of MG R, synchronous motor MG L, it is MG R driven .
インバータ３０には、制御装置３４が接続されており、制御装置３４からの制御信号によって、インバータ３０から出力される３相のモータ駆動電流が制御される。インバータ３０は、バッテリ３２からの正負母線間にスイッチング素子を２つ直列接続したアームを３本有し、各スイッチング素子のオンオフを制御して、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の駆動電流を出力する。本実施形態では、１つのインバータ３０からの３相の駆動電流が２つの同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲに供給される。なお、駆動力の大きさはＰＷＭ制御するとよい。 A control device 34 is connected to the inverter 30, and a three-phase motor drive current output from the inverter 30 is controlled by a control signal from the control device 34. The inverter 30 has three arms in which two switching elements are connected in series between the positive and negative buses from the battery 32, controls the on / off of each switching element, and outputs U, V, and W-phase drive currents. In this embodiment, the drive current of the three phases from one inverter 30 are two synchronous motor MG L, it is supplied to MG R. Note that the magnitude of the driving force may be PWM controlled.
車両の旋回時等には、左右車輪２４Ｌ，２４Ｒで回転数差が生じ、差動装置１２のキャリア１６はその回転数差の中間速度（車両の平均速度）で回転する。そして、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの電機子ＭＧＬ−ａ，ＭＧＲ−ａは、キャリア１６と一緒に回転する。従って、電機子ＭＧＬ−ａ，ＭＧＲ−ａから見た同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの回転子ＭＧＬ−ｒ，ＭＧＲ−ｒは同じ速度差で回転していることになる。そこで、電機子ＭＧＬ−ａ，ＭＧＲ−ａに流す電流の周波数を同一にでき、電流の位相を変えることで駆動力差を得ることが可能になり、インバータ３０からの駆動電流を用いて、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲを駆動することができる。 When the vehicle turns or the like, a difference in rotational speed occurs between the left and right wheels 24L and 24R, and the carrier 16 of the differential device 12 rotates at an intermediate speed (average speed of the vehicle) of the rotational speed difference. The synchronous motor MG L, MG R of the armature MG L -a, MG R -a rotates together with the carrier 16. Therefore, the armature MG L -a, MG R -a viewed from synchronous motor MG L, MG R of the rotor MG L -r, MG R -r will be rotating at the same speed difference. Therefore, the frequency of the current flowing through the armatures MG L -a and MG R -a can be made the same, and the driving force difference can be obtained by changing the phase of the current, and the driving current from the inverter 30 is used. , it can be driven synchronous motor MG L, the M G R.
「配線例」
図２，３には、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの配線例が示してある。図２では、インバータ３０からの三相の出力（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲが直列接続されており、図３では並列接続されている。そして、図２，図３の両方の例において、インバータ３０出力のＵ，Ｖ，Ｗ相には、同期電動機ＭＧＬのＵ，Ｖ，Ｗ相がそれぞれ接続されるが、同期電動機ＭＧＲのＵ，Ｗ，Ｖ相がそれぞれ接続されている。従って、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲとでＶ，Ｗ相の巻線電流の位相が反転する。すなわち、インバータ３０からＶ相用として出力される電流が同期電動機ＭＧＲのＷ相に供給され、Ｗ相用として出力される電流が同期電動機ＭＧＲのＶ相に供給される。
"Wiring example"
The 2 and 3, the synchronous motor MG L, there is shown a wiring example of MG R. In Figure 2, the output of the three-phase from the inverter 30 (U, V, W), the synchronous motor MG L, MG R are connected in series, are connected in parallel in FIG. Then, in the examples of both Fig. 2, Fig. 3, U of the inverter 30 output, V, and the W-phase, U synchronous motor MG L, V, although W phase are respectively connected, the synchronous motor MG R U , W and V phases are connected to each other. Accordingly, the synchronous motor MG L, V in an MG R, the winding current of the W-phase is inverted. In other words, the current output from the inverter 30 for the V phase is supplied to the W phase of the synchronous motor MG R, the current output for the W phase is supplied to the V phase of the synchronous motor MG R.
図４には、キャリア１６、すなわち左右同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの電機子ＭＧＬ−ａ，ＭＧＲ−ａの回転数と、左右同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの回転子ＭＧＬ−ｒ，ＭＧＲ−ｒの回転数の関係の一例を示してある。この例では、ＭＧＲの回転子ＭＧＬ−ｒの回転数がｆｅｌだけ大きくなり、ＭＧＲの回転子ＭＧＲ−ｒの回転数がｆｅｒだけ小さくなっている。なお、差動装置１２があるので、ｆｅｌ＝ｆｅｒである。電機子ＭＧＬ−ａ，ＭＧＲ−ａからみれば、回転子ＭＧＬ−ｒ，ＭＧＲ−ｒはそれぞれ反対方向に回転することになる。本実施形態では、上述のように、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲのＶＷ相は、インバータ３０の出力との接続が反対になっている。 4 shows a carrier 16, i.e. the left and right synchronous motor MG L, MG R of the armature MG L -a, MG R and the rotational speed of -a, left and right synchronous motor MG L, MG R of the rotor MG L -r, It shows an example of the rotational speed of the relationship MG R -r. In this example, the rotational speed of the rotor MG L -r the MG R is increased by fel, the rotational speed of the rotor MG R -r of MG R is smaller by fer. In addition, since there is the differential device 12, fel = fer. When viewed from the armatures MG L -a and MG R -a, the rotors MG L -r and MG R -r rotate in opposite directions, respectively. In the present embodiment, as described above, the synchronous motor MG L, VW phase of MG R is connected between the output of the inverter 30 is in the opposite.
すなわち、インバータ３０からは、電圧位相が１２０度ずつ異なるＵ，Ｖ，Ｗ相電圧が出力され、同期電動機ＭＧＬの電機子ＭＧＬ−ａのＵ，Ｖ，Ｗ相巻線には、そのまま電圧が印加されるが、同期電動機ＭＧＬの電機子ＭＧＬ−ａのＵ，Ｖ，Ｗ相巻線には、インバータ３０からのＵ，Ｗ，Ｖ相電圧がそれぞれ印加される。 That is, the inverter 30, U the voltage phase different by 120 °, V, W-phase voltage is outputted, the armature MG L -a U-synchronous motor MG L, V, in the W-phase winding, as is the voltage Is applied to the U, V, and W phase windings of the armature MG L -a of the synchronous motor MG L , respectively.
従って、インバータ３０からの出力は１つとして、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの回転子ＭＧＬ−ｒ，ＭＧＲ−ｒの電機子ＭＧＬ−ａ，ＭＧＲ−ａに対する回転方向が反対方向になる。 Therefore, as the output from the inverter 30 one synchronous motor MG L, rotor MG L -r the MG R, MG R -r armature MG L -a, the rotation direction is the opposite direction with respect to MG R -a Become.
なお、図４において、点線で示したのが電機子回転数と、ＭＧＬ，ＭＧＲの回転数が同じ状態が直進時の状態、一点鎖線で示したのが右車輪の回転数が大きな状態である。 In FIG. 4, and the armature rotational speed is that shown by the dotted line, MG L, MG rotational speed are the same conditions at the time of straight traveling state of the R, the rotation speed is large state of the right wheel to that shown by the dashed line It is.
「駆動力の制御」
図５には、電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの回転子配置について示してある。この例では、回転子ＭＧＬ−ｒ，ＭＧＲ−ｒとも８つの永久磁石を有しており、８極の電動機であり、Ｎ極とＳ極が交互に配置されている。また、電機子ＭＧＬ−ａ，ＭＧＲ−ａは、ＵＶＷ相巻線が８つずつある。そして、図示のように、回転子ＭＧＬ−ｒ，ＭＧＲ−ｒの電機子ＭＧＬ−ａ，ＭＧＲ−ａに対する位置が電気角で９０度ずれている。電機子ＭＧＬ−ａと電機子ＭＧＲ−ａのキャリア１６に対する取付位置が電機子ＭＧＬ−ａと電機子ＭＧＲ−ａとで電気角で９０度だけずらせてもよいし、回転子の初期位置を９０度だけずらせてもよい。
"Control of driving force"
5 shows, the motor MG L, is shown for a rotor arrangement of MG R. In this example, the rotor MG L -r, has eight permanent magnets with MG R -r, a motor 8 poles, N poles and S poles are alternately arranged. The armatures MG L -a and MG R -a have eight UVW phase windings. As shown in the figure, the positions of the rotors MG L -r and MG R -r relative to the armatures MG L -a and MG R -a are shifted by 90 degrees in electrical angle. It mounting position with respect to the armature MG L -a armature MG R -a carrier 16 may be shifted by 90 degrees in electrical angle between the armature MG L -a armature MG R -a, a rotor The initial position may be shifted by 90 degrees.
従って、同期電動機ＭＧＬのＵ相巻線の逆起電力波形の位相に対するＵ相電流の位相差を０度（電流進角０度）とするときの各同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの電機子ＭＧＬ−ａ，ＭＧＲ−ａと回転子ＭＧＬ−ｒ，ＭＧＲ−ｒの位置関係は図５に示すようになる。なお、電機子ＭＧＲ−ａにおいては、上述のようにインバータ３０のＵ，Ｖ，Ｗ出力がＵ，Ｗ，Ｖ相巻線に供給される。 Thus, each synchronous motor MG L when the phase difference between the U-phase current relative to the phase of the counter electromotive force waveform of the U-phase winding of the synchronous motor MG L 0 degrees (current advance angle 0 °), the MG R armature MG L -a, MG R -a rotor MG L -r, positional relationship between the MG R -r is as shown in FIG. In the armature MG R -a, the U, V, and W outputs of the inverter 30 are supplied to the U, W, and V phase windings as described above.
このように、Ｕ相巻線電流の位相が０度のときに回転子ＭＧＬ−ｒの永久磁石位置に対し、回転子ＭＧＲ−ｒの永久磁石位置は電気角で９０度ずらすことで、１台のインバータ３０からのＵ，Ｖ，Ｗ相出力によって、電流進角が異なることになり、２つの同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの駆動力差を得ることが可能になる。なお、２つの同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲでは、電機子ＭＧＬ−ａ，ＭＧＲ−ａとで磁界の回転方向が反対であり、電機子ＭＧＬ−ａ，ＭＧＲ−ａに対する回転子ＭＧＬ−ｒ，ＭＧＲ−ｒの回転方向は反対になる。 Thus, when the phase of the U-phase winding current is 0 degree, the permanent magnet position of the rotor MG R -r is shifted by 90 degrees in electrical angle with respect to the permanent magnet position of the rotor MG L -r. U from one inverter 30, V, by W-phase output, will be the current advance angle is different, the two synchronous motors MG L, it is possible to obtain a driving force difference MG R. Incidentally, the two synchronous motors MG L, MG in R, armature MG L -a, is opposite the direction of rotation of the magnetic field at the MG R -a, armature MG L -a, a rotor for MG R -a MG L -r, the rotation direction of the MG R -r is reversed.
図６に、同期電動機ＭＧＬのＵ相巻線に供給する電流の逆起電力波形の位相に対する位相（電流進角）と、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの発生トルクの関係を示す。図５に示すように、電機子ＭＧＬ−ａ，ＭＧＲ−ａに対する回転子ＭＧＬ−ｒ，ＭＧＲ−ｒの位置が電気角で９０度ずれているため、電流進角に対する発生トルクも９０度位相がずれる。 6, the phase (current advance angle) relative to the phase of the counter electromotive force waveform of the current supplied to the U-phase winding of the synchronous motor MG L, showing the relation between the generated torque of the synchronous motor MG L, MG R. As shown in FIG. 5, since the positions of the rotors MG L -r and MG R -r with respect to the armatures MG L -a and MG R -a are shifted by 90 degrees in electrical angle, the generated torque with respect to the current advance angle is also 90 degrees out of phase.
図７には、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの発生トルクの差、図８には、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの発生トルクの和を示してある。このように、２つの同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲへ供給する巻線電流の位相（電流進角）を制御することで、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの発生トルク（駆動力）の差、および和（トータル）の発生トルクを制御することができる。 Figure 7 is a synchronous motor MG L, the difference between the torque generated by the MG R, in FIG. 8, a synchronous motor MG L, it is shown the sum of the torque generated by the MG R. Thus, the difference between the two synchronous motors MG L, by controlling the phase (current advance angle) of the winding current to be supplied to MG R, synchronous motor MG L, the torque generated by the MG R (driving force), and The sum (total) generated torque can be controlled.
このような装置において、車両が直進走行時などは、左右の駆動輪（車輪）２４Ｌ，２４Ｒの回転数とキャリア１６の回転数は同じになる。このため、左右の同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲは、回転子ＭＧＬ−ｒ，ＭＧＲ−ｒは、電機子ＭＧＬ−ａ，ＭＧＲ−ａと同一回転数となる。従って、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲに電力を供給する必要はない。しかし、三相巻線に直流電流を供給して同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの回転子の回転を止めるとよい。 In such a device, when the vehicle is traveling straight ahead, the rotational speeds of the left and right drive wheels (wheels) 24L and 24R and the rotational speed of the carrier 16 are the same. Therefore, the left and right synchronous motor MG L, MG R, the rotor MG L -r, MG R -r becomes armature MG L -a, MG R -a same speed. Therefore, there is no need to supply power to the synchronous motor MG L, MG R. However, the three-phase winding synchronous motor by supplying a direct current to MG L, it may stop the rotation of the rotor of the MG R.
車両の旋回時やスリップ等により左右車輪２４Ｌ，２４Ｒに回転数差が生じた場合、左右車輪２４Ｌ，２４Ｒに接続された同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの回転子ＭＧＬ−ｒ，ＭＧＲ−ｒは、キャリア１６に接続された電機子ＭＧＬ−ａ，ＭＧＲ−ａから見て同じ回転数となり、同一周波数で駆動可能となる。すなわち、図４に示す、回転子ＭＧＬ−ｒの回転数ｆｅｌと、回転子ＭＧＲ−ｒの回転数ｆｅｒは等しい（ｆｅｌ＝ｆｅｒ）。このため、左右車輪２４Ｌ，２４Ｒの回転数差の有り無しにかかわらず、上述した電流進角を制御することで、各輪の駆動力に差を得ることが可能になる。 Left and right wheels 24L by during turning of the vehicle and a slip or the like, if the rotational speed difference occurs in the 24R, left and right wheels 24L, synchronous motors are connected to the 24R MG L, MG R of the rotor MG L -r, MG R -r Are the same number of revolutions when viewed from the armatures MG L -a and MG R -a connected to the carrier 16 and can be driven at the same frequency. That is, the rotational speed fel of the rotor MG L -r and the rotational speed fer of the rotor MG R -r shown in FIG. 4 are equal (fel = fer). For this reason, it is possible to obtain a difference in the driving force of each wheel by controlling the above-described current advance angle regardless of whether or not there is a difference in rotational speed between the left and right wheels 24L and 24R.
なお、図６−８において、左右車輪トルク：ＭＧＬ，ＭＧＲ、トルク差：ΔＴｑ＝（ＭＧＬ−ＭＧＲ）、総トルク（和トルク）：ΣＴｑ＝（ＭＧＬ＋ＭＧＲ）である。 6-8, the left and right wheel torques are MGL and MGR, the torque difference is ΔTq = (MGL−MGR), and the total torque (sum torque) is ΣTq = (MGL + MGR).
ここで、図４で示した左車輪２４Ｌの速度が速い場合の速度共線図と、電流進角に対する各駆動力の関係について図９を用いて説明する。なお、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲにおいて、電機子ＭＧＬ−ａ，ＭＧＲ−ａに対する回転子ＭＧＬ−ｒ，ＭＧＲ−ｒの回転方向が逆であり、図６−９においては車両としての加速トルクを正側として記載している。このため、同期電動機ＭＧＬの電機子に対する回転子の回転において加速方向が車両としての加速方向であり、同期電動機ＭＧＲの電機子に対する回転子の回転において減速方向が車両としての加速方向である。 Here, the collinear chart when the speed of the left wheel 24L shown in FIG. 4 is high and the relationship of each driving force with respect to the current advance angle will be described with reference to FIG. Note that the synchronous motor MG L, at MG R, armature MG L -a, MG R -a rotor MG L -r against a rotational direction opposite MG R -r, as the vehicle in Figure 6-9 The acceleration torque is described as the positive side. Therefore, a direction of acceleration as the acceleration direction is the vehicle in rotation of the rotor relative to the armature of the synchronous motor MG L, the deceleration direction is in the acceleration direction of the vehicle in rotation of the rotor relative to the armature of the synchronous motor MG R .
図９上段の速度共線図の左右車輪２４Ｌ，２４Ｒ側の点に記載の矢印は各輪に掛かる駆動力を表し、上向きは加速トルク、下向きは減速トルクを表す。 The arrows described at the points on the left and right wheels 24L and 24R in the upper speed nomograph of FIG. 9 indicate the driving force applied to each wheel, the upward direction indicates acceleration torque, and the downward direction indicates deceleration torque.
このように、電流進角が０°から９０°の範囲では左右車輪２４Ｌ，２４Ｒとも加速トルクを発生し、９０°から１８０°の範囲では左車輪２４Ｌは減速、右車輪２４Ｒは加速トルクを発生する。１８０°から２７０°の範囲では左右車輪２４Ｌ，２４Ｒとも減速トルクを発生し、２７０°から３６０°の範囲では左車輪２４Ｌは加速、右車輪２４Ｒは減速トルクを発生する。 Thus, when the current advance angle is in the range of 0 ° to 90 °, both the left and right wheels 24L and 24R generate acceleration torque, and in the range of 90 ° to 180 °, the left wheel 24L decelerates and the right wheel 24R generates acceleration torque. To do. In the range from 180 ° to 270 °, the left and right wheels 24L, 24R generate deceleration torque. In the range from 270 ° to 360 °, the left wheel 24L accelerates and the right wheel 24R generates deceleration torque.
これを車両の駆動力として見ると、電流進角が３１５（−４５）°から１３５°の範囲で車両は加速し、左車輪２４Ｌトルクを大きく得たい場合は３１５（−４５）°から４５°の範囲で駆動し、右車輪２４Ｒトルクを大きく得たい場合は４５°から１３５°の範囲で駆動する。また、電流進角が１３５°から３１５°の範囲で車両は減速し、右車輪２４Ｒトルクを大きく得たい場合は１３５°から２２５°の範囲で駆動し、左車輪２４Ｌトルクを大きく得たい場合は２２５°から３１５°の範囲で駆動する。 Looking at this as the driving force of the vehicle, the vehicle accelerates when the current advance angle is in the range of 315 (−45) ° to 135 °, and when it is desired to obtain a large left wheel 24L torque, the vehicle is accelerated from 315 (−45) ° to 45 °. If the right wheel 24R torque is to be increased, the drive is performed in the range of 45 ° to 135 °. In addition, the vehicle decelerates when the current advance angle is in the range of 135 ° to 315 °, and when it is desired to obtain a large right wheel 24R torque, it is driven within the range of 135 ° to 225 ° and when it is desired to obtain a large left wheel 24L torque. Drive in the range of 225 ° to 315 °.
このように、電流進角を制御することで、左右車輪２４Ｌ，２４Ｒにおける駆動トルクを自由に設定できる。 Thus, the drive torque in the left and right wheels 24L and 24R can be freely set by controlling the current advance angle.
「他の構成例」
上述の例では、差動装置として、通常のディファレンシャルギアの構造を採用した。しかし、差動装置には、各種のものがあり、これらが適宜採用できる。
"Other configuration examples"
In the above-described example, a normal differential gear structure is employed as the differential device. However, there are various types of differential devices, and these can be used as appropriate.
＜ウォーム型＞
図１０には、ウォームギアタイプの差動装置の模式図を示す。主動力によって回転されるキャリアには、ウォームホイール４０Ｌ，４０Ｒが軸支される。ウォームホイール４０Ｌ，４０Ｒは、左右のウォームギア４２Ｌ，４２Ｒの円周上に配置され、これらと噛み合っている。左右のウォームギア４２Ｌ，４２Ｒから左右方向に車軸が伸びこれによって車輪が回転される。
<Warm type>
FIG. 10 is a schematic diagram of a worm gear type differential device. Worm wheels 40L and 40R are pivotally supported on the carrier rotated by the main power. The worm wheels 40L, 40R are disposed on the circumferences of the left and right worm gears 42L, 42R and mesh with these. The axle extends from the left and right worm gears 42L, 42R in the left-right direction, thereby rotating the wheels.
ウォームホイール４０Ｌ，４０Ｒは通常ウォームギア４２Ｌ，４２Ｒの円周上に３組程度配置される。ウォームホイール４０Ｌ，４０Ｒの軸方向両端にギアが設けられ、ウォームホイール４０Ｌ，４０Ｒのギア同士が噛み合っている。キャリアの回転に応じてウォームホイール４０Ｌ，４０Ｒが旋回し、ウォームギア４２Ｌ，４２Ｒが回転して、車輪が回転される。一方のウォームギア４２Ｌ，４２Ｒに負荷が掛かった場合には、その負荷がウォームホイール４０Ｌ，４０Ｒにより他方のウォームギア４２Ｌ，４２Ｒに反対方向の回転力として伝達され、差動動作が達成される。 The worm wheels 40L and 40R are usually arranged in about three sets on the circumference of the worm gears 42L and 42R. Gears are provided at both axial ends of the worm wheels 40L and 40R, and the gears of the worm wheels 40L and 40R are engaged with each other. The worm wheels 40L and 40R turn according to the rotation of the carrier, the worm gears 42L and 42R rotate, and the wheels rotate. When a load is applied to one worm gear 42L, 42R, the load is transmitted to the other worm gear 42L, 42R as a rotational force in the opposite direction by the worm wheel 40L, 40R, thereby achieving a differential operation.
＜ヘリカル型＞
図１１には、ヘリカルウォームギアタイプの差動装置の模式図を示す。主動力によって回転されるキャリア（ケース）には、遊星歯車としてピニオンギア５０−１，５０−２が収容される。ピニオンギア５０−１，５０−２は、左右のドライブギア５２Ｌ，５２Ｒの円周上に配置され、これらと噛み合っている。左右のドライブギア５２Ｌ，５２Ｒから左右方向に車軸が伸びこれによって車輪が回転される。
<Helical type>
FIG. 11 is a schematic diagram of a helical worm gear type differential device. In the carrier (case) rotated by the main power, pinion gears 50-1 and 50-2 are accommodated as planetary gears. The pinion gears 50-1 and 50-2 are arranged on the circumferences of the left and right drive gears 52L and 52R and mesh with these. The axle extends from the left and right drive gears 52L, 52R in the left-right direction, thereby rotating the wheels.
ピニオンギア５０−１，５０−２は通常ドライブギア５２Ｌ，５２Ｒの円周上に３〜４組程度配置される。ピニオンギア５０−１と５０−２は図における左端で噛み合っており、またそれぞれの右端が、ドライブギア５２Ｌ，５２Ｒにそれぞれ別に噛み合っている。キャリアの回転に応じてピニオンギア５０−１，５０−２が旋回し、ドライブギア５２Ｌ，５２Ｒが回転して、車輪が回転される。一方のドライブギア５２Ｌ，５２Ｒに負荷が掛かった場合には、その負荷がピニオンギア５０−１，５０−２により他方のドライブギア５２Ｌ，５２Ｒに反対方向の回転力として伝達され、差動動作が達成される。 About three to four sets of pinion gears 50-1 and 50-2 are usually arranged on the circumference of the drive gears 52L and 52R. The pinion gears 50-1 and 50-2 are engaged with each other at the left end in the figure, and the respective right ends are individually engaged with the drive gears 52L and 52R. The pinion gears 50-1 and 50-2 are turned according to the rotation of the carrier, the drive gears 52L and 52R are rotated, and the wheels are rotated. When a load is applied to one of the drive gears 52L and 52R, the load is transmitted to the other drive gear 52L and 52R as a rotational force in the opposite direction by the pinion gears 50-1 and 50-2, and the differential operation is performed. Achieved.
＜差動のみの発生＞
図１２には、リングギア１４に対する主動力の接続をなくし、駆動力配分装置を単体で構成する例を示す。この例では、キャリア１６は、車輪２４Ｌ，２４Ｒの回転に伴い回転する。そして、同期電動機ＭＧＬ，ＭＧＲの駆動力差が供給電流の電流進角によって制御され、これによって車輪２４Ｌ，２４Ｒの駆動力が制御される。
<Generation of differential only>
FIG. 12 shows an example in which the main power is not connected to the ring gear 14 and the driving force distribution device is configured as a single unit. In this example, the carrier 16 rotates as the wheels 24L and 24R rotate. The synchronous motor MG L, the driving force difference MG R is controlled by the current advance angle of the supply current, whereby the wheels 24L, the driving force of the 24R is controlled.
この例によれば、主動力による車両の駆動とは別に左右車輪の駆動力を制御することができる。 According to this example, the driving force of the left and right wheels can be controlled separately from the driving of the vehicle by the main power.
「実施形態の効果」
本実施形態によれば、前記左右一対の同期電動機へ供給する電流位相を制御することで、前記左右一対の同期電動機の駆動力差を制御するので、左右両輪の駆動力を容易に制御することができる。
"Effect of the embodiment"
According to this embodiment, by controlling the current phase supplied to the pair of left and right synchronous motors, the difference in driving force between the pair of left and right synchronous motors is controlled, so that the driving force of both the left and right wheels can be easily controlled. Can do.
また、左右一対の同期電動機の電機子と回転子の相対的な位置が電気角で９０度ずれていることで、同一位相の駆動電流を供給しても、左右一対の同期電動機の電気進角が異なることになり、左右の駆動力を容易に制御することができる。 Further, since the relative positions of the armature and the rotor of the pair of left and right synchronous motors are shifted by 90 degrees in electrical angle, the electrical advance angle of the pair of left and right synchronous motors can be supplied even when the drive current of the same phase is supplied. The left and right driving forces can be easily controlled.
なお、遅延回路などを設け、一対の同期電動機へ供給する駆動電流の位相を９０度ずらせてもよい。 Note that a delay circuit or the like may be provided to shift the phase of the drive current supplied to the pair of synchronous motors by 90 degrees.
差動装置が、入力されてくる主動力を前記左右一対の回転軸に伝達することで、一対の同期電動機によって両車輪のトルクを容易に制御することができる。 By transmitting the input main power to the pair of left and right rotating shafts, the differential device can easily control the torques of both wheels by the pair of synchronous motors.
キャリアと一緒に回転する左右一対の同期電動機の電機子には、スリップリングとブラシを介して給電することができる。 The armature of the pair of left and right synchronous motors that rotate together with the carrier can be supplied with power via a slip ring and a brush.
左右一対の同期電動機は、三相の同期電動機であり、三相電機子巻線に給電する相順を左右で変更することで、両同期電動機の回転を容易に制御することができる。 The pair of left and right synchronous motors are three-phase synchronous motors, and the rotation of both synchronous motors can be easily controlled by changing the phase order of feeding power to the three-phase armature windings on the left and right.
１０ 駆動軸、１２ 差動装置、１４ リングギア、１６ キャリア、１８Ｌ，１８Ｒ サイドギア、２０ ピニオンギア、２２Ｌ，２２Ｒ 回転軸、２４Ｌ，２４Ｒ 車輪、２６ スリップリング、２８ ブラシ、３０ インバータ、３２ バッテリ、３４ 制御装置、ＭＧＬ，ＭＧＲ 同期電動機、ＭＧＬ−ａ，ＭＧＲ−ａ 電機子、ＭＧＬ−ｒ，ＭＧＲ−ｒ 回転子。 10 drive shafts, 12 differential gears, 14 ring gears, 16 carriers, 18L, 18R side gears, 20 pinion gears, 22L, 22R rotating shafts, 24L, 24R wheels, 26 slip rings, 28 brushes, 30 inverters, 32 batteries, 34 controller, MG L, MG R synchronous motor, MG L -a, MG R -a armature, MG L -r, MG R -r rotor.
Claims (5)
電機子が前記キャリアに固定され、回転子が前記左右一対の回転軸にそれぞれ固定され、前記左右一対の回転軸をそれぞれ駆動する左右一対の同期電動機と、
前記左右一対の同期電動機へ同一位相の交流電流を供給する制御装置と、
を含み、
前記左右一対の同期電動機に供給される同一位相の交流電流の電流位相は、前記左右一対の同期電動機において電流進角として９０度ずれており、
前記制御装置は前記左右一対の同期電動機へ供給する同一位相の交流電流の電流位相を制御することで、前記左右一対の同期電動機における電流進角を制御して、前記左右一対の同期電動機の駆動力差を制御する、
動力配分装置。 The carrier rotates at an average speed of the rotational speeds of the left and right wheels, and a differential device that connects a pair of left and right rotating shafts connected to the left and right wheels as a complementary rotational speed difference between the left and right wheels;
A pair of left and right synchronous motors, wherein an armature is fixed to the carrier, a rotor is fixed to each of the pair of left and right rotating shafts, and each of the pair of left and right rotating shafts is driven;
A controller for supplying alternating current of the same phase to the pair of left and right synchronous motors;
Including
The current phase of the alternating current of the same phase supplied to the pair of left and right synchronous motors is shifted by 90 degrees as the current advance angle in the pair of left and right synchronous motors,
The control device controls the current advance angle of the pair of left and right synchronous motors by controlling the current phase of the alternating current of the same phase supplied to the pair of left and right synchronous motors, thereby driving the pair of left and right synchronous motors. Control the force difference,
Power distribution device.
前記左右一対の同期電動機の電機子と回転子の相対的な位置が電気角で９０度ずれている、
動力配分装置。 The power distribution device according to claim 1 ,
The relative positions of the armature and the rotor of the pair of left and right synchronous motors are shifted by 90 degrees in electrical angle.
Power distribution device.
前記差動装置は、入力されてくる主動力を前記左右一対の回転軸に伝達する、
動力配分装置。 The power distribution device according to claim 1 or 2 ,
The differential device transmits input main power to the pair of left and right rotating shafts,
Power distribution device.
前記キャリアと一緒に回転する前記左右一対の同期電動機の電機子には、スリップリングとブラシを介して給電する、
動力配分装置。 The power distribution device according to any one of claims 1 to 3 ,
The armature of the pair of left and right synchronous motors rotating together with the carrier is supplied with power via a slip ring and a brush,
Power distribution device.
前記左右一対の同期電動機は、三相の同期電動機であり、三相電機子巻線に給電する相順を左右で変更する、
動力配分装置。 The power distribution device according to any one of claims 1 to 4 ,
The pair of left and right synchronous motors are three-phase synchronous motors, and change the phase order to supply power to the three-phase armature windings on the left and right,
Power distribution device.
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