JPH09130916A - 車両用駆動装置 - Google Patents

車両用駆動装置

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JPH09130916A
JPH09130916A JP7283775A JP28377595A JPH09130916A JP H09130916 A JPH09130916 A JP H09130916A JP 7283775 A JP7283775 A JP 7283775A JP 28377595 A JP28377595 A JP 28377595A JP H09130916 A JPH09130916 A JP H09130916A
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rotation sensor
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rotation
stator
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瀬口　　正弘
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関と回転電機を有するハイブリッド駆
動装置の、コンパクト化に伴って生じる回転電機制御用
回転センサの構造簡易化を図る。 【解決手段】 第２ロータ１３１０の内周部の磁極１２
２０と第１ロータ１２１０とで回転数調整用回転電機１
２００を構成するとともに、外周部の磁極１４２０と固
定子１４１０とでトルク調整用回転電機１４００を構成
する。ハウジング１７１０に対する第１ロータ１２１０
の回転位置を検出するレゾルバ１９１１と、ハウジング
１７１０に対する第２ロータ１３１０の回転位置を検出
するレゾルバ１９１２を設け、ＥＣＵ５００はインバー
タ２００を介して、界磁巻線１２１１へのバッテリ６０
０からの通電を、レゾルバ１９１１、１９１２の回転位
置信号の差に応じて制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両を駆動する駆動
装置、特に内燃機関とバッテリ等の蓄電手段の両方を駆
動源として車両を駆動する、いわゆるハイブリッドタイ
プの電気自動車の駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、特開平７−１５８０５号公報に示
されるように内燃機関から発生される動力の回転数を変
換する電磁カップリングと、トルクを制御する補助電動
機によって内燃機関と回転電機のハイブリッド化を行
い、動力機関の省燃費、低公害化を実現しているものが
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなシステムでは電磁カップリングと補助電動機という
２つの独立した回転電機が必要であるため、結果として
システム全体の重量が増加し、省燃費化の実現が困難と
なる。また、上記両回転電機の機能は従来の車両ではト
ルクコンバータと変速機構によりなされているが、これ
らに代えてその設置スペースに２つの回転電機を搭載す
ることは困難であった。
【０００４】そこで、本発明は内燃機関と回転電機のハ
イブリッド化をコンパクトに実現して上記課題を解決す
るとともに、このコンパクト化に伴って生じる回転電機
制御用の回転センサの構造簡易化をも併せて実現した車
両用駆動装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、第１の回転子（１２１
０）とこれに同心状に配された固定子（１４１０）との
間にさらに同心状に第２の回転子（１３１０）を設け、
第２の回転子（１３１０）の内周部の磁極（１２２０）
と第１の回転子（１２１０）とで第１の回転電機（１２
００）を構成するとともに、外周部の磁極（１４２０）
と固定子（１４１０）とで第２の回転電機（１４００）
を構成している。
【０００６】このような構成によれば、２つの回転電機
が同心状に位置するから、内燃機関と回転電機のハイブ
リッド化をコンパクトに実現することができる。また、
ハウジング（１７１０）に対する第１の回転子（１２１
０）の回転位置を検出する第１の回転センサ（１９１
１）と、ハウジング（１７１０）に対する第２の回転子
（１３１０）の回転位置を検出する第２の回転センサ
（１９１２）を設け、通電制御手段（２００、５００）
は、第１の界磁巻線（１２１１）への蓄電手段（６０
０）からの通電を、第１の回転センサ（１９１１）と第
２の回転センサ（１９１２）の回転位置信号の差に応じ
て制御する。
【０００７】このような構成によれば、第１の回転子と
第２の回転子の相対回転を直接検出する回転センサを設
けるのに較べて、回転センサからの信号引き出しや給電
にスリップリングやブラシを使用する必要がなく、回転
センサの構造が大幅に簡素化される。また、機械的接触
部が無いことにより信号ノイズ環境も改善される。請求
項２に記載の発明では、第１の回転センサ（１９１１）
および第２の回転センサ（１９１２）として、それぞれ
第１の回転子（１２１０）および第２の回転子（１３１
０）の絶対位置を検出するものを使用するから、各回転
子の位置が確実に検出される。
【０００８】このような回転センサとしてはレゾルバを
使用することができ、あるいは他の磁気式、光学式エン
コーダ等を使用することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。１００は内燃機関たるエンジンであ
る。１０００はトルク−回転数（Ｔ−Ｓ）コンバータで
あり、エンジン１００の出力を入力として受け、車両用
の駆動輪等から構成される負荷出力（走行駆動出力）に
対応できるよう駆動トルク及び回転数を適宜制御して負
荷出力へ向けて出力する。
【００１０】Ｔ−Ｓコンバータ１０００は一対のコイル
と磁石により構成され、入出力間の回転数を調整するた
めの回転数調整用回転電機１２００と、入出力間のトル
クを調整するためのトルク調整用回転電機１４００とを
有する。インバータ２００が設けられ、これはＴ−Ｓコ
ンバータ１０００の回転数調整用回転電機１２００の通
電を制御する。本実施形態においては、回転数調整用回
転電機１２００は三相の回転電機により構成されている
ことから、インバータ２００のスイッチング動作によ
り、三相の交流電流が回転数調整用回転電機１２００へ
向けて通電制御されている。
【００１１】インバータ４００が設けられ、これは同じ
くＴ−Ｓコンバータ１０００のトルク調整用回転電機１
４００の通電を制御する。インバータ４００は上記イン
バータ２００と同様に三相の交流電流を通電制御してい
る。５００はＥＣＵであり、Ｔ−Ｓコンバータ１０００
に設けられた回転センサ、その他の内部情報または外部
情報等により上記インバータ２００及び４００を制御す
る。６００は一般の車両等に用いられている直流のバッ
テリーである。７００は負荷出力として車両のタイヤ等
により構成される駆動輪である。
【００１２】なお、図示は省略されているが、エンジン
１００とＴ−Ｓコンバータ１０００間には、一般の内燃
機関駆動式の車両に広く用いられているジョイント部及
び減速機等が設けられ、またＴ−Ｓコンバータ１０００
と駆動輪７００間にも同様にジョイント，差動ギヤ等が
設けられている。次にＴ−Ｓコンバータ１０００の詳細
な構造について説明する。
【００１３】エンジン１００の回転駆動力を伝達出力す
る出力軸１１０は、図示しないジョイント部、減速機等
を介してＴ−Ｓコンバータ１０００のほぼ中心に位置す
るシャフト状の入力軸１２１３と連結されており、エン
ジン１００の回転駆動力を入力軸１２１３へ直接伝達す
る。なお、本実施形態においては、出力軸１１０と入力
軸１２１３を同一軸上に直線的に配置するようにした
が、車両の搭載スペースに合わせ、適宜ジョイント等を
介して出力軸１１０と入力軸１２１３の軸方向に角度を
もたせて配置させることも可能である。
【００１４】Ｔ−Ｓコンバータ１０００は３つのハウジ
ング１７１０、１７２０、１７３０を連結することによ
り、一つのハウジングを構成しており、各ハウジング１
７１０、１７２０、１７３０同士の接合部はその位置決
めが容易となるように、互いに円筒状のはめ合い部を有
していて、複数のボルトにより結合されている。そし
て、ハウジング１７１０、１７２０、１７３０により形
成された内部空間には、本駆動装置の主要な回転電機部
を構成するべく入力軸１２１３に一体的に設けられた第
１の回転子である第１ロータ１２１０と、第２の回転子
である第２ロータ１３１０及び固定子に相当するステー
タ１４１０等が設けられている。
【００１５】入力軸１２１３は複数の異なる径の外周部
を有しており、第１ロータ１２１０、ベアリング、電源
供給の為のスリップリング、回転センサ等が配置されて
いる。第１ロータ１２１０は回転磁界を形成する巻線１
２１１及びロータコア１２１２から構成されており、入
力軸１２１３の外周面のうち、最も径の大きい外周面に
ロータコア１２１２が圧入固定されている。
【００１６】入力軸１２１３は、ロータコア１２１２が
圧入される外周面からエンジン１００側へ向けてその径
が序々に小さくなるように成形されており、その最もエ
ンジン側に近い入力軸の外周にはベアリング１５１４が
配置されている。そして、ベアリング１５１４の外輪を
ハウジング１７３０に支持固定することにより、入力軸
１２１３の一端をハウジング１７３０に対し回転自在に
支持している。
【００１７】第１ロータ１２１０の外周には、これと対
向して円筒状の第２ロータ１３１０が相対的に回転可能
なように同一軸上に回転自在に配置されている。第２ロ
ータ１３１０は、その内周面、外周面に複数の磁石を内
装したロータヨーク１３１１と、これを支持するフレー
ム１３３１、１３３２からなり、第２ロータ１３１０に
貫通挿入される複数のボルト１３３３により、第２ロー
タ１３１０を、フレーム１３３１、１３３２で挟みこむ
ようにして、締結固定する。
【００１８】フレーム１３３２には、一体的に出力軸１
３４０が形成されており、この出力軸１３４０がハウジ
ング１７２０にベアリング１５１３を介して回転自在に
支持されている。出力軸１３４０の一端は、ハウジング
１７２０より外部へ突出しており、図示しないデファレ
ンシャルギヤ等を介して駆動輪７００に連結されてい
る。
【００１９】フレーム１３３２は、ハウジング１７２０
内において、その回転軸心付近が一部第１ロータ１２１
０側へ向けて突出しており、その内部に入力軸１２１３
の一端が挿入されて、ベアリング１５１１を介して入力
軸１２１３をフレーム１３３２に回転自在に支持してい
る。このときロータコア１２１２に巻装されている巻線
１２１１のコイルエンドはロータコア１２１２の軸方向
端面より突出している。この巻線１２１１のコイルエン
ドの突出部内方で、ロータコア１２１２の端面側方には
空間が形成され、この空間部分に第１ロータ１２１０の
軸に対し第２ロータ１３１０のフレーム１３３２を回転
支持するベアリング１５１１が収まるように配置されて
いる。これにより、第２ロータ１３１０の回転支持部を
軸方向外方へ突出させることなく、装置全体の軸方向長
さを極力小さくする構成を実現している。
【００２０】ロータヨーク１３１１の軸方向端面は、第
１ロータ１２１０のロータコア１２１２の軸方向端面と
ほぼ同一の位置になっており、そのためロータヨーク１
３１１の端面に連結されるフレーム１３３２は、ロータ
コア１２１２の端面より突出する巻線１２１１のコイル
エンドを回避するよう、その軸中心部よりカップ型形状
を成して第２ロータ１３１０の端面へ向けて延設される
形状となっている。
【００２１】ロータヨーク１３１１を支持するもう一方
のフレーム１３３１は、径の異なる円筒状の外周面を複
数有しており、エンジン１００側へ向けてその径が徐々
に小さくなっている。最も小径な部分は入力軸１２１３
の外周面に対し微小の隙間を介して配置されており、そ
の小径部の外周面にはベアリング１５１０が嵌め込まれ
ている。
【００２２】ベアリング１５１０の外輪はハウジング１
７１０内壁より延設されているプレート部１７１０ａに
固定されている。これにより、第２ロータ１３１０はそ
のフレーム１３３１、１３３２が、ベアリング１５１
０、１５１３によりそれぞれハウジング１７１０、１７
２０に回転自在に支持されている。ここで、各ベアリン
グ１５１０、１５１３が入力軸１２１３に対して同軸上
に配置されてことにより、第２ロータ１３１０も入力軸
１２１３に対して同軸上に回転自在に支持されている。
【００２３】フレーム１３３１とプレート部１７１０ａ
との間の軸方向空間部には回転センサたるレゾルバ１９
１２が設けられており、レゾルバ１９１２はレゾルバロ
ータ１９１２ａがフレーム１３３１に固定され、本体１
９１２ｂはプレート部１７１０ａに固定されて、静止し
たハウジング１７１０に対する第２ロータ１３１０の回
転数を検出できる構成となっている。このレゾルバ１９
１２からの検出信号はＥＣＵ５００へ向けて送られ、第
２ロータ１３１０の回転制御に用いられる。
【００２４】フレーム１３３１は、ベアリング１５１０
よりも第１ロータ１２１０側に近い位置で、入力軸１２
１３に対し、ベアリング１５１２を介して回転自在に支
持されている。ロータヨーク１３１１の円筒状の外周面
に対向するようにしてステータ１４１０が配置されてい
る。ステータ１４１０はステータコア１４１２及び巻線
１４１１から構成されており、ステータコア１４１２は
ハウジング１７２０の円筒状の内周面に直接固定される
ように配設されており、回転磁界を形成する巻線１４１
１がステータコア１４１２に巻装されている。
【００２５】このような構成からステータ１４１０は、
第１ロータ１２１０と第２ロータ１３１０が互いに同軸
上に配置されるのと同様に、同軸上に配置される構成と
なっているものである。ステータ１４１０の配線はハウ
ジング１７１０より内部に突出形成されているプレート
部１７１０ａを貫通し、さらにハウジング１７１０の外
周円筒部に固定された配線固定プラグ１７１１内を貫通
して外部へ配線され、インバータ４００へ向けて電気的
に接続されている。
【００２６】第１ロータ１２１０においては、ロータコ
ア１２１２のエンジン側端面から三相の各相ごとの配線
となるリード部１６６０が入力軸１２１３に埋め込まれ
た形で、入力軸の軸方向に並列的に配置された３つのス
リップリング１６３０にそれぞれ接続されている。各ス
リップリング１６３０はそれぞれ互いに導通しないよう
に、これらの間にモールド等の絶縁部１６５０を介して
設けられており、さらにリード部１６６０の周囲も同様
にしてモールド等の絶縁部により覆われており、入力軸
１２１３等との絶縁を図っている。
【００２７】各スリップリング１６３０には、その先端
をスリップリング１６３０に摺動するようにして、ブラ
シ１６２０がそれぞれ当接されており、各ブラシ１６２
０はその後方よりスプリング１６４０によって、スリッ
プリング１６３０へ向けて押圧されている。これら３つ
のブラシ１６２０はブラシホルダ１６１０により保持さ
れており、ブラシホルダ１６１０は、ハウジング１７１
０のプレート部１７１０ａに固定されている。各ブラシ
１６２０からは、それぞれインバータ２００へ向けて配
線が延びており、インバータ２００からの電力を第１ロ
ータ１２１０に対し、授受可能なように電気的に接続さ
れる構成となっている。
【００２８】スリップリング１６３０とベアリング１５
１４との間の入力軸１２１３外周面には、第１ロータ１
２１０の回転を検出する回転センサたるレゾルバ１９１
１が設けられている。このレゾルバ１９１１の本体１９
１１ｂは、上記プレート部１７１０ａの一部に固定さ
れ、一方、レゾルバロータ１９１１ａは入力軸１２１３
の外周に固定されている。これにより、静止したハウジ
ング１７１０に対する入力軸１２１３、すなわち第１ロ
ータ１２１０の回転数を検出できる構成となっている。
このレゾルバ１９１１からの信号はＥＣＵ５００へ向け
て出力され、第１ロータ１２１０の回転制御に用いられ
る。
【００２９】図２には、第１ロータ１２１０及び第２ロ
ータ１３１０、ステータ１４１０の断面構造を示す。図
２は図１のI −I 線断面を示すものであるが、内部の構
造は、軸対称であるため、片側半分のみを図示する。入
力軸１２１３に圧入されたロータコア１２１２は外径ｄ
１を有し、その外周に径方向へ延びる複数のスロット１
２１２ａが形成されて、これらスロット１２１２ａの内
部に巻線１２１１が巻装されている。
【００３０】ロータコア１２１２の外周にはエアギャッ
プｇ１を介して円筒状のロータヨーク１３１１が回転自
在に設けられており、その内周面側の内部には、周方向
へ等間隔で複数の磁石１２２０が設けられており、これ
ら磁石１２２０は内周面側の磁極が、交互にＮ、Ｓ極と
なるように配置されている。各磁石１２２０の両端に
は、磁束の漏れを防ぐための開口部１３１１ａがそれぞ
れ形成されている。また、各磁石１２２０間のスペース
にはボルト穴１３３１ｂがロータヨーク１３１１を貫通
するように周方向の複数位置に設けられており、ロータ
ヨーク１３１１を両サイドで支持するフレーム１３３
１、１３３２を結合するためのボルト１３３３（図１）
が上記各ボルト穴１３１１ｂ内に挿入される。
【００３１】これら磁石１２２０とロータコア１２１２
及び巻線１２１１との間で磁束が生じることにより一つ
の回転電機を形成し、巻線１２１１に流れる電流をイン
バータ２００により適宜制御することによって、出力軸
１３４０（図１）の回転数を調整することができる。ロ
ータヨーク１３１１の外周面側内部には、周方向に等間
隔に複数の磁石１４２０が配置されており、磁石１４２
０の両端部には、磁束の漏れを防ぐための開口部１３１
１ａが形成されている。磁極の配置は磁石１２２０と同
様である。
【００３２】第２ロータのロータヨーク１３１１の外径
はｄ２であり、その周囲には所定のエアギャップｇ２を
介してステータ１４１０が設けられている。ステータ１
４１０のステータコア１４１２の内周面側には複数のス
ロット１４１２ａ形成されて巻線１４１１が巻装されて
おり、第２ロータの磁石１４２０との間で磁束を形成し
て、他の一つの回転電機を構成する。
【００３３】そして、巻線１４１１に流れる電流をイン
バータ４００で適宜制御することによって、出力軸１３
４０（図１）のトルクを調整することができる。次に、
駆動装置の作動を説明する。例として、エンジン１００
の出力の回転数が２ｎ［ｒｐｍ］、トルクがｔ［Ｎ・
ｍ］である時、これを回転数ｎ［ｒｐｍ］、トルク２ｔ
［Ｎ・ｍ］の車両出力としたい場合について説明する。
【００３４】回転数調整用回転電機１２００では、入力
（第１ロータ回転エネルギー）と出力（第２ロータ回転
エネルギー）でトルクは作用、反作用の関係にあり、ト
ルクを同一トルクｔ［Ｎ・ｍ］として、エンジン１００
の回転数２ｎ［ｒｐｍ］を車両出力回転数ｎ［ｒｐｍ］
に調整する。トルクｔ［Ｎ・ｍ］、回転数ｎ［ｒｐｍ］
の出力を得ることは、回転方向と作用するトルク方向と
が逆になる制動状態であり、第２ロータ１３１０の回転
数調整用回転電機１２００の磁石１２２０の位置を、後
に詳述するように回転センサ１９１１、１９１２の相対
角により検出して、第１ロータ１２１０の巻線１２１１
への通電位置を適当に計算、制御する。
【００３５】このように制動状態に制御すると、第１ロ
ータ１２１０より発電出力が得られ、これをバッテリー
６００を介してトルク調整用回転電機１４００へ送る。
第１ロータ１２１０の巻線１２１１への通電はインバー
タ２００からブラシホルダ１６１０、ブラシ１６２０、
スリップリング１６３０及びリード部１６６０を経て行
われ、通電タイミングは第１ロータ１２１０、第２ロー
タ１３１０の回転センサ１９１１、１９１２の相対角に
よって計算される。
【００３６】これによりトルクｔ［Ｎ・ｍ］、回転数ｎ
［ｒｐｍ］の出力を得るとともにエネルギーｎｔが発電
出力として得られる。このように回転電機１２００はエ
ンジン１００の出力トルクを負荷出力側である駆動輪７
００へそのまま伝達しながら、エンジン１００側と出力
側の回転数の差を発電機出力とする機能を持つ。逆にエ
ンジン１００側の回転数が出力側回転数より小さい時
は、Ｔ−Ｓコンバータ１０００はバッテリー６００より
給電を受け、電動機としての機能を行う。
【００３７】第１ロータ１２１０よりエンジン１００の
出力トルクｔ［Ｎ・ｍ］を電磁力を介して伝えられた第
２ロータ１３１０においては、車両出力を２ｎｔとする
ために、不足となっているトルク分及びそれに必要な出
力ｎｔを補う必要がある。この場合のトルク調整用回転
電機１４００の働きは通常のモータと同様で、インバー
タ４００からステータ巻線１４１１ヘ所望のトルク、回
転数となる様に、第２ロータ１３１０の回転電機１４０
０を構成する磁石１４２０の位置を回転センサ１９１２
で検出し、通電タイミングを計算しながら給電を行う。
【００３８】エンジン１００側のトルクが出力側トルク
以上となった時は、トルク調整用回転電機１４００は、
発電モードで働き、過剰なエネルギーをバッテリ６００
に送る。このようにして、回転数調整用回転電機１２０
０は、エンジン１００のトルクｔをそのまま第２ロータ
１３１０へ伝達するとともに、エンジン１００の回転数
２ｎを所望の出力回転数ｎに合わせる。そして、この時
に生ずる回転数差ｎ×トルクｔのエネルギーを電力に変
換して、インバータ２００、バッテリ６００を介してト
ルク調整用回転電機１４００へ送る。
【００３９】トルク調整用回転電機１４００側では、回
転数調整用回転電機１２００あるいはバッテリ６００の
出力を受けて、必要な車両出力トルクに対するトルクの
不足分或いは過剰分をここで補正する。この時、不足の
場合は、回転電機１４００は電動機として、過剰であれ
ば発電機として機能する。なお、回転数調整用回転電機
１２００もエンジン１００の入力の設定によっては電動
機として機能する必要がある。
【００４０】このような駆動装置を車両の制動に利用す
る場合は、エンジン１００はコンプレッサー（或いはエ
ンジン１００によるブレーキ）として機能し、回転数調
整用回転電機１２００の第１ロータ１２１２の回転抵抗
体として利用できる。これにより、車両の制動エネルギ
ーの内、回転数調整用回転電機１２００で制動エネルギ
ーの一部を吸収するので、トルク調整用回転電機１４０
０が負担する制動エネルギーは減少し、制動時に必要な
容量も小さくすることができる。
【００４１】以上のような構成により、エンジン１００
の回転エネルギーを一部電磁力を介してダイレクトに走
行駆動側へ伝達する事で、電力系統及び回転機の容量を
小さくすることができ、さらには２つの回転電機を複合
化して内外に配置したので、非常な小型化が実現され
た。また、回転エネルギーを電力に、さらに電力から回
転エネルギーに変換する工程が省けるので、その分、効
率向上も期待出来る。
【００４２】一般に回転電機は多極化することで必要磁
路断面積が減少する。そこで、本実施形態のように、磁
石１２２０、１４２０を複数に分割して多極化すること
で、第２ロータ１３１０の厚みを極端に薄くすることが
でき、２つの回転電機１２００、１４００を同心円状に
配置し一体化した際の径方向への極大化をさらに軽減さ
せ、小型化を一層向上させている。
【００４３】一般に回転電機の性能（ｗ／ｋｇ）は磁気
回路上のエアギャプ（図２のｇ１、ｇ２）を小さくし、
有効磁束量を増加することにより向上する。したがっ
て、エアギャップは出来るだけ小さくするのが望ましい
が、現実には遠心力によるロータ外径の拡がり、ハウジ
ング等各部品の単体精度、組付け精度により制約され
る。これらの中で組付け精度は各部品の公差の累積が出
来るだけ無くなるように設計する必要がある。
【００４４】エアギャップｇ１についていえば、第２ロ
ータ１３１０と第１ロータ１２１０の正確な位置決めが
必要である。そのため、本実施形態では、これらロータ
１２１０、１３１０の間にベアリング１５１２、１５１
１を設けて、高精度な位置決めを可能としている。同様
にエアギャップｇ２では、第２ロータ１３１０と固定子
１４１０の正確な位置関係が必要であるため、第２ロー
タ１３１０と固定子１４１０を固定したハウジング１７
１０、１７２０の間にベアリング１５１０、１５１３を
設けて高精度に位置決めを可能としている。
【００４５】これによりエアギャップｇ１、ｇ２をさら
に小さくでき、回転機の性能（ｗ／ｋｇ）が向上すると
ともに一層の小型化が可能である。また第１ロータ及び
第２ロータを組み付ける際には、最初に第１ロータ１２
１０を第２ロータ１３１０に組み込み、その後フレーム
１３３１を組付けたロータアッシーをステータ１４１０
が組付けられたハウジング１７２０等に組み込むので、
上述のベアリング配置とすることによって組付け性が著
しく向上する。
【００４６】ここで以下に、図３を参照しつつ、上記レ
ゾルバ１９１１、１９１２を使用して回転数調整用回転
電機１２００の通電制御を行う場合について説明する。
図３（ａ）において、第１ロータ１２１０の巻線１２１
１のうち、紙面向こう側から手前側へ電流が流れるＵ相
巻線１２１１ａと、第２ロータ１３１０の磁石１２２０
のＮ極の中心が合致している状態で、各レゾルバ１９１
１、１９１２の検出角度θ1 、θ2 は数式１、２のよう
になる。
【００４７】
【数１】θ1 ＝α1 ＋( 360 ／P ) ×ｍ（０≦α1 ＜36
0 ／P ，ｍ＝0,1.…，P-1 ）
【００４８】
【数２】θ2 ＝α2 ＋( 360 ／P ) ×ｎ（０≦α2 ＜36
0 ／P ，ｎ＝0,1.…，P-1 ） 上記数式１、２において、P は極対数であり、従って36
0 ／P は１極対数分の機械角度である。（360 ／P ) ×
ｍ、（360 ／P ）×ｎはそれぞれ図３（ａ）のＸ、Ｙで
示すレゾルバ１９１１、１９１２本体の角度位置であ
る。また、α1 、α2 はそれぞれ第１ロータ１２１０、
第２ロータ１３１０の１極対数内での変位角で、これの
極対数倍は電機角となる。
【００４９】ここで、第１ロータ１２１０と第２ロータ
１３１０の回転に伴って、α1 、α 2 、θ1 、θ2 の値
は変化するが、図３（ｂ）に示すように、第１ロータ１
２１０、第２ロータ１３１０がいずれも同一角度ωだけ
変位すれば、両レゾルバ１９１１、１９１２の検出角度
の差（θ2 ′−θ1 ′）は数式３で示すように、常に一
定となる。
【００５０】
【数３】 θ2 ′−θ1 ′＝｛α2 ＋ω＋( 360 ／P ) ×ｎ｝ −｛α1 ＋ω＋( 360 ／P ) ×ｍ｝ ＝（α2 −α1 ）＋( 360 ／P ) ×ｋ ＝θ2 −θ1 但し ｋ＝0,1.…，P-1 したがって、このように第２ロータ１３１０を第１ロー
タ１２１０に追従して回転させる場合には、通電位相角
（θ2 −θ1 ）は一定で、第１ロータ１２１０の巻線電
流として数式４に示すＩU を与えれば良い。
【００５１】
【数４】 ＩU ＝ＩO cos P ｛（θ2 −θ1 ）−（α2 −α1 ）｝ このようにして、第１ロータ１２１０と第２ロータ１３
１０の相対回転角をレゾルバで直接検出しなくとも、静
止したハウジング１７１０に対する第１ロータ１２１０
および第２ロータ１３１０の回転角θ1 、θ2 を検出し
てこれらの差（θ2 −θ1 ）より両者の相対回転角を
得、これに基づいて回転数調整用回転電機１２００を構
成する第１ロータ１２１０の巻線電流を制御することが
できる。
【００５２】このことは、第１ロータ１２１０の角速度
ω1 に対して第２ロータ１３１０の角速度ω2 が小さい
（ω2 ＝ω1 ／２）場合についても同様であり、以下に
これを説明する。図３（ａ）に示す位置よりΔｔ時間経
た場合の各ロータ１２１０、１３１０の位置は図４に示
すようになる。図より明らかなように、両ロータ１２１
０、１３１０の相対角度はずれてきており、第１ロータ
１２１０の同じ線（Ｐ位置）に電流Ｉを流すと、電流と
磁界の関係が反対となって、図３（ａ）と同じ方向に力
が作用しない。
【００５３】そこで、同じ回転力で第２ロータ１３１０
が回転するためには図４のｇ位置に電流Ｉが流れる必要
があり、回転方向に対して、第１ロータ１２１０と第２
ロータ１３１０の相対回転角度差（ω2 −ω1 ）Δｔだ
け通電位置を変える必要がある。この場合、入力側たる
第１ロータ１２１０に対して出力側たる第２ロータ１３
１０が低い回転数なので発電モードであり、第１ロータ
１２１０と第２ロータ１３１０間の作用トルクを一定に
するためには、第１ロータ１２１０の通電位相角と巻線
電流を制御しなければならない。
【００５４】この場合の通電位相角（θ2 ′′−
θ1 ′′）は数式５のようになる。
【００５５】
【数５】 θ2 ′′−θ1 ′′＝｛α2 ＋ω2 Δｔ＋( 360 ／P ) ×ｎ｝ −｛α1 ＋ω1 Δｔ＋( 360 ／P ) ×ｍ｝ ＝（α2 −α1 ）−（ω2 −ω1 ）Δｔ＋( 360 ／P ) ×ｋ 数式５を数式３と比較すると、（ω2 −ω1 ）Δｔだけ
通電位置が変わっていることがわかる。
【００５６】したがって、この場合も、第１ロータ１２
１０の巻線電流としては、両ロータ１２１０、１３１０
の検出回転角θ1 、θ2 の差（θ2 −θ1 ）に応じた数
式４に示す電流ＩU を流せば良い。ちなみに、第１ロー
タ１２１０と第２ロータ１３１０の相対回転角をレゾル
バで直接検出しようとすると、例えば図５に示すよう
に、フレーム１３３１の内周にレゾルバ１９９１の本体
１９９１ｂを設け、これに対向させて入力軸１２１３の
外周にレゾルバロータ１９９１ａを設ける。
【００５７】しかし、これによると、レゾルバ本体１９
９１ｂがフレーム１３３１（すなわち第２ロータ）と一
体に回転するため、信号引き出し用と給電用に、フレー
ム１３３１外周にモールド材で５本のスリップリング１
９５０を固定するとともに、ハウジング１７１０内壁の
樹脂ホルダ１９６２内に背後をスプリング１９６４で付
勢して同じく５本のブラシ１９６０を設ける必要が有
り、構造の複雑化を招くとともに、信号ノイズ環境の悪
化が避けられない。
【００５８】なお、回転センサとしてはレゾルバに限ら
れず、磁気式、光学式エンコーダ等を使用することがで
きる。また、上記実施形態では第１ロータにエンジン
を、第２ロータに駆動輪を連結したが、この逆としても
良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における、車両用駆動装置
の全体縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における、車両用駆動装置
の半断面図で、図１のＩ−I 線に沿った断面図である。
【図３】本発明の一実施形態における、レゾルバによる
角度検出を説明する回転数調整用回転電機の半部断面図
である。
【図４】本発明の一実施形態における、レゾルバによる
角度検出を説明する回転数調整用回転電機の半部断面図
である。
【図５】本発明構造と比較される車両用駆動装置の全体
縦断面図である。
【符号の説明】
１００…エンジン、２００、４００…インバータ、５０
０…ＥＣＵ、６００…バッテリ、１２００…回転数調整
用回転電機、１２１０…第１ロータ、１２１１…界磁巻
線、１２１３…入力軸、１２２０…磁石、１３１０…第
２ロータ、１３３２…フレーム、１３４０…出力軸、１
４００…トルク調整用回転電機、１４１０…固定子、１
４１１…界磁巻線、１４２０…磁石、１７１０…ハウジ
ング、１９１１、１９１２…レゾルバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｐ 6/16

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関（１００）と蓄電手段（６０
    ０）とを動力源として備える車両用駆動装置において、 前記内燃機関に連結された回転軸（１２１３）を支持す
    るハウジング（１７１０）と、 第１の界磁巻線（１２１１）を内蔵した第１の回転子
    （１２１０）と、 前記ハウジングの内壁に固定され、前記第１の回転子と
    同心状にその外周全周に間隔をおいて対向して、第２の
    界磁巻線（１４１１）を内蔵した固定子（１４１０）
    と、 前記第１の回転子と前記固定子との間に同心状に配設さ
    れ、内周部と外周部にそれぞれ周方向へ一定間隔で磁極
    が形成されて、内周部の磁極（１２２０）と前記第１の
    回転子とで第１の回転電機（１２００）を構成するとと
    もに、外周部の磁極（１４２０）と前記固定子とで第２
    の回転電機（１４００）を構成する第２の回転子（１３
    １０）とを備えて、 前記第１の回転子および前記第２の回転子の一方を前記
    回転軸に固定するとともに、他方を車輪駆動軸（１３４
    ０）に連結し、 かつ、前記ハウジングに対する前記第１の回転子の回転
    位置を検出する第１の回転センサ（１９１１）と、 前記ハウジングに対する前記第２の回転子の回転位置を
    検出する第２の回転センサ（１９１２）と、 前記第１の界磁巻線への前記蓄電手段からの通電を、前
    記第１の回転センサと前記第２の回転センサの回転位置
    信号の差に応じて制御する通電制御手段（２００、５０
    ０）と、 前記第２の界磁巻線への前記蓄電手段からの通電を、前
    記第２の回転センサからの回転位置信号に応じて制御す
    る通電制御手段（４００、５００）とを備えることを特
    徴とする車両用駆動装置。
  2. 【請求項２】 前記第１の回転センサ（１９１１）およ
    び前記第２の回転センサ（１９１２）は、それぞれ前記
    第１の回転子（１２１０）および前記第２の回転子（１
    ３１０）の絶対位置を検出するものであることを特徴と
    する請求項１に記載の車両用駆動装置。
JP7283775A 1995-01-31 1995-10-31 車両用駆動装置 Expired - Fee Related JP3055444B2 (ja)

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