JPH1111172A

JPH1111172A - 電気無段変速機

Info

Publication number: JPH1111172A
Application number: JP9166877A
Authority: JP
Inventors: Taizo Miyazaki; 泰三宮▲崎▼; Ryozo Masaki; 良三正木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】変速効率が高く、変速範囲が広く、制御性能も
良好な変速機を電気的に実現する【解決手段】エンジン速度ωｅが負荷速度ωLより大き
い場合、すなわち減速時には、差動軸側電動機103は負
荷とエンジン速度の差速度で回転され、発電機として動
作する。これによりエンジンで発生したエネルギーの一
部は電気的エネルギーとして差動軸側電力変換器104に
送られ、直流電力として駆動軸側電力変換器106に送出
される。駆動軸側電力変換器106は電流センサ108の出力
信号を監視し、コンデンサ107に流れる電流が常に０と
なるように電力を駆動軸側電動機105に送出する。増速
時には電気的エネルギーの経路は逆方向になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用変速機に係
り、特に自動車用の電気無断変速機に関わる。

【０００２】

【従来の技術】従来の変速機は、歯車列のかみ合い変更
や、トルクコンバータを介した遊星歯車減速機構によっ
て実現されてきた。

【０００３】これらの変速機は段階的にしか変速比を変
更できず変速ショックを有するという欠点があったた
め、近年では機械的に無段変速を実現するＣＶＴが採用
されはじめている。これらの構成については例えば特開
平6-174033号公報に開示されている。

【０００４】また、ハイブリッド電気自動車において
は、電動モータのトルクを駆動軸にアシストすることで
機械的変速機を省略する技術も出現している。この技術
は"W.Kriegler, J.Mayrhofer and K.Albrecht: Hybrid
Drive Trains - A ComparativeStudy: Proceedings for
the Dedicated Conferences on Electric, Hybrid &Al
ternative Fuel Vehicles and Supercars(Oct.31st,199
4)"に記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】機械的に変速を実現す
る装置は変速幅が小さく、エンジンの最適動作点で運転
を継続することは難しい。近年、動作領域は狭いが高効
率なエンジンの採用が増えてきているため、ＣＶＴより
変速範囲が広く、かつ制御性能も良好な変速機が求めら
れるようになっている。

【０００６】本発明は、上記の要求に鑑みてなされたも
のであり、変速効率が高く、変速範囲が広く、制御性能
も良好な変速機を電気的に実現することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、運動エネ
ルギーを入力する入力軸と運動エネルギーを出力とする
駆動軸とを有する変速機であって、前記変速機は差動機
構と差動軸側電動機と駆動軸側電動機を有し、前記入力
軸と前記差動軸側電動機と前記駆動軸側電動機は前記駆
動軸側電動機の速度が前記入力軸速度と前記差動軸側電
動機の回転速度により決定されるように前記差動機構を
用いて構成され、前記変速機は前記駆動軸側電動機に電
力を供給する駆動軸側電力供給手段および前記差動軸側
電動機に電力を供給する差動軸側電力供給手段を有し、
前記駆動軸側電力供給手段と差動軸側電力供給手段とは
互いに電力授受が可能なように電気的に接続された構成
において、前記変速機は増速時は駆動軸側電動機を発電
機として動作させて得られる電気エネルギーにより差動
軸側電動機を駆動させ、前記変速機は減速時は差動軸側
電動機を発電機として動作させて得られる電気エネルギ
ーにより駆動軸側電動機を駆動させることによって実現
される。

【０００８】

【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施形態をな
す電気無段変速機をガソリンエンジン車に適用したもの
の構成図である。

【０００９】101はエンジンであり、対象車両を駆動す
るための動力を発生する。102は負荷であり、ここでは
駆動輪である。103は差動軸側電動機であり、104は差動
軸側電動機103に電力を供給する差動軸側電力変換器で
ある。差動軸という概念については後述する。またここ
では回生動作も含めて供給と記載している。すなわち差
動軸側電動機103は電動機としても発電機としても動作
可能である。

【００１０】105は負荷102へ機械的動力を伝達する駆動
軸にトルクを供給する駆動軸側電動機であり、106は駆
動軸側電動機105に電力を供給する駆動軸側電力変換手
段である。駆動軸側電動機105は差動軸側電動機103と同
様に、電動機としても発電機としても動作が可能であ
る。

【００１１】107はコンデンサーであり、108は電流セン
サ、109は車両の最終減速機である。110は差動機構であ
り、エンジン101、差動軸側電動機103、駆動軸側電動機
105を機械的に動力伝達が可能なように結合する。

【００１２】差動機構110は入力軸、差動軸、駆動軸の
三回転軸を有する機械的伝達装置により実現され、入力
軸回転数と差動軸回転数の重み付き加算分が駆動軸回転
数として出力されるものである。具体的にはディファレ
ンシャルギアや遊星歯車によって実現される。

【００１３】差動機構110の入力軸にはエンジン101の動
力出力軸が取り付けられ、差動軸には差動軸側電動機10
3が、駆動軸には駆動軸側電動機105が取り付けられる。
本図では差動機構110の中心部分はディファレンシャル
ギアによって構成している。入力軸速度をωin、差動軸
速度をωsub、駆動軸速度をωdrvとすると、ディファレ
ンシャルギアでは一般に 2ωin−ωsub＝ωdrv ---(1) が実現される。本図のように入力軸と駆動軸に歯車機構
を挿入すると、差動機構109は pωin−ωsub＝qωdrv（p,qは有理数） ---(2) なる関係を満たす。なお、ここでは図示していないが、
差動軸側電動機103と差動軸とを歯車を介して結合する
構成もまた可能である。一般に電動機は同一出力ならば
高速回転型の方が体格が小さくなるために、減速機を介
して差動軸側電動機103を差動軸に結合させる方法は差
動軸側電動機103の小型化のために有効である。

【００１４】上記のように入力軸、差動軸、駆動軸は任
意の回転数比での動力結合が可能なように設計できる
が、以降の説明では簡単のため、差動機構110が ωin−ωsub＝ωdrv ---(3) の関係を持つものとして扱う。

【００１５】本図では差動軸側電動機103および駆動軸
側電動機105は三相交流電動機を想定している。これは
効率のよさ、信頼性の高さから選定したものである。こ
れらの電動機に電力を供給する差動軸側電力変換器104
と駆動軸側電力変換器105は交流−直流、および直流−
交流の双方の変換が可能な電気的装置であり、たとえば
スイッチング素子のブリッジ配置によって実現される。
これらは一般産業用に用いられるインバータがそのまま
利用可能であるので詳しい説明は省略する。

【００１６】差動軸側電力変換器104の直流電力端子と
駆動軸側電力変換器106の直流電力端子とは直接接続さ
れ、互いに電力授受が可能なように構成される。コンデ
ンサ107は両電力変換器の直流電圧が一定になるように
設けられたものであり、損失を無視すればコンデンサ10
7の容量は非常に小さくてよい。なぜなら差動軸側電動
機103が電動機として駆動する場合に必要とする電力は
全て駆動軸側電動機105を発電機として動作させて得ら
れる電力で賄うように本発明による電気無段変速機を動
作させるからである。同様に駆動軸側電動機105を電動
機として駆動させる場合に必要な電力は差動軸側電動機
103を発電機として動作させて得られる電力により賄
う。電流センサ108は上記のように互いの電力変換器で
やり取りする電力量を等しくするための制御を目的とし
て設けられたものである。すなわち電動機として駆動す
る側の電力変換器は電流センサ108の電流情報が０にな
るように出力電力をフィードバック制御する。これは簡
単なＰＩ制御などで実現可能であるため説明は省略す
る。

【００１７】図2に本発明における変速機の動作の説明
図を示す。(a)が減速時の説明図であり、(b)が増速時の
説明図である。ここで111は機械的エネルギー経路であ
り、112は電気的エネルギー経路である。なお、以降の
説明ではエンジン速度をωe、エンジントルクをτe、差
動軸側電動機速度をωs、差動軸側電動機トルクをτs、
駆動軸側電動機速度をωd、駆動軸側電動機トルクをτ
d、負荷速度をωＬ、負荷トルクをτLとし、簡単のため
以下の関係があるとして説明する。

【００１８】ωe−ωs＝ωd＝ωL ---(4) エンジン速度ωｅが負荷速度ωLより大きい場合、すな
わち減速時には、図2(a)で示すように電力を受け渡す。
まず差動軸側電動機103は負荷とエンジン速度の差速度
で回転され、発電機として動作する。これによりエンジ
ンで発生したエネルギーの一部は電気的エネルギーとし
て差動軸側電力変換器104に送られ、直流電力として駆
動軸側電力変換器106に送出される。駆動軸側電力変換
器106は電流センサ108の出力信号を監視し、コンデンサ
107に流れる電流が常に０となるように電力を駆動軸側
電動機105に送出する。このような動作の場合、差動軸
側電動機103は発電動作によって駆動軸の回転数をエン
ジン回転数より減少させ、エンジンより奪ったエネルギ
ーをトルクとして駆動軸側電動機によって与える。負荷
速度ωLは差動軸側電動機103の動作により減少する。ま
たエンジンから発生したエネルギーは機械的エネルギー
経路111と電気的エネルギー経路112とに分割されるが、
すべてのエネルギーは最終的に負荷102に伝達される。
したがって損失を無視すれば、エネルギーは保存される
ため ωe×τe＝ωL×τL ---(5) が成立する。なおここでは便宜上、式(4)の仮定をおい
たが、エネルギー保存関係を表す上式は各電動機の変速
比がどのように設定されていても成立する。これは図1
に示す構成が変速機としての機能を有することを示して
いる。

【００１９】エンジン速度ωeが負荷速度ωLより小さい
場合、すなわち増速時には、図2(b)で示すように電力を
受け渡す。これは図2(a)で示した電気的エネルギーの経
路と逆方向になる。なお、この場合は差動軸側電力変換
器が電流センサ108の出力信号を監視、コンデンサ107に
流れる電流が常に０になるように電力を差動軸側電動機
103に送出する。この場合も減速時とまったく同様にエ
ネルギー保存関係が成立し、変速機としての機能を有す
る。

【００２０】上記のエネルギー的な関係を図示したもの
が図3である。図3には増速時における動作点の移動を横
軸を負荷速度、縦軸を負荷トルクとして図示したもので
ある。ここでも簡単のため負荷速度とエンジン速度とは
式(4)の関係を満たすものとして説明する。

【００２１】ここで121は等エネルギー曲線、122はエン
ジンの動作点（負荷軸換算）、123は負荷の動作点であ
る。ここで124で示した部分が機械的エネルギー経路111
により負荷に伝達されるエネルギーであり、125が差動
軸側電動機により電気的エネルギーに変換されるエネル
ギー量であり、126が駆動軸側電動機により供給する電
気的エネルギーの量である。ここで125の領域面積と126
の領域面積とは等しい。

【００２２】このことからわかるように、差動軸側電動
機103と駆動軸側電動機105に流れる電力量は等しいため
両電動機の最大出力、または定格出力は等しく設定する
ことが望ましい。なぜなら例えば差動軸側電動機103の
出力が20kWで駆動軸側電動機105の出力が30kWとした場
合、電力の受け渡し量は出力の小さい側によって規定さ
れ20kWしか利用できないからである。この場合、駆動軸
側電動機の電力余裕分10kWは全く無駄になる。

【００２３】また本変速機は電動機を２つ用いており、
体格的には一つあたりエンジン出力の半分以上に設定す
ることが望ましい。なぜならエンジン出力より大きな出
力を出すことができる電動機ならば本構成のような変速
機とするよりむしろ、電気自動車としたほうが動力性能
に優れた車両を実現できるからである。このことから例
えばエンジン出力が60kWならば、それぞれの電動機は30
kW以下に設計する。機械的エネルギ-の量に対する電気
的エネルギ-の量の割合は、124の領域と126の領域の面
積比はエンジンと負荷の回転数比によってのみ決定され
る。このためエンジンと負荷の回転数比は1.5に制限さ
れる。以上より本発明による電気無段変速機のエンジン
と負荷の回転数比は０から1.5の範囲内に設定すること
が有効であることがわかる。

【００２４】式(4)が成立しない場合、すなわち一般的
な式(2)の条件においては電気無段変速機のエンジンと
負荷の回転数比は定数p,qを用いて決定する。上記のよ
うに電気的エネルギー量の割合はエンジンと負荷の回転
数比によってのみ決定される。式(2)においてωsub＝０
とすると下式が成り立つ。

【００２５】ｐ／ｑ＝ωdrv／ωｉｎ（但しωsub＝０）---(6) 従ってエンジン回転数に換算すると駆動軸の回転数はｐ
／ｑ倍されていることになる。このことより上記のエン
ジンと負荷の回転数比は０から1.5×ｐ／ｑの範囲とな
る。式(6)によりエンジンと負荷の回転数比の上限は、
ωsub＝０の時の回転数比（ωdrv／ωin）をＲとする
と、1.5×Ｒで決定される。

【００２６】図4は電気的エネルギー経路112の電力量を
横軸を負荷速度、縦軸を負荷トルクとしてマッピングし
たものである。ここでエンジン出力は60kW、差動軸側電
動機103、駆動軸側電動機105は双方とも30kWの物で例示
している。なおここでも簡単のため式(4)を前提とす
る。ここで太線はエンジンの動作領域を示し、斜線部分
は車両としての常用動作領域である。

【００２７】一般の車両は図4で示すように負荷の最大
トルク、負荷の最大出力、負荷の最高回転数の三境界で
囲まれる領域を出力として発生するように設計されてい
る。しかし本図から明らかなように電動機の最大出力30
kWを要求する動作点は全動作点の中で２点のみであり、
それらは常用動作領域外に存在する。従ってここで電動
機出力を20kWにしても車両特性をそれほど悪化させない
ことが分かる。

【００２８】以上より、差動軸側電動機103および駆動
軸側電動機105はエンジン出力の二分の一未満の容量に
設計することができる。例えば図4において差動軸側電
動機103と駆動軸側電動機105とを双方とも20kWに設定し
た時、本電気無段変速機の動作領域は図5のようにな
る。

【００２９】次に本発明による電気無段変速機の別の実
施例を示す。これは図1に示した基本的な電気無段変速
機の構成に、過渡時特性を向上するための電力貯蔵手段
と、フェイルセーフ機能を実現するための機械装置を負
荷したものである。

【００３０】ここで131は電力貯蔵手段であり、通常二
次電池などで実現される。本電気無段変速機で必要な蓄
積電力量は小さいために、より時間当たりに取り出せる
電流量の大きなコンデンサバンクや、電気二重層コンデ
ンサなどを用いることも有効である。本図ではコンデン
サ107や電流センサ108は図示していない。

【００３１】132は差動軸側クラッチ、133は差動軸ロッ
ク機構、134は駆動軸側クラッチである。ここで駆動軸
側電動機105は直接差動機構110の駆動軸には結合されて
おらず、歯車機構を介して負荷軸に取り付けられる。負
荷軸と差動機構110の駆動軸とは直結される。135はエア
コンなどの補機であり、動力伝達機構136により差動軸
側電動機103に取り付けられている。 137は放電手段で
あり、電力貯蔵手段131が過放電状態になった時などに
電力を消費して安全性を確保する働きを有する。さらに
放電手段137は低温時の加熱源として利用することも可
能である。

【００３２】本構成は電力貯蔵手段131を有することに
より、過渡状態における負荷の機械的応答を改善するこ
とができるという特徴がある。また一部構成要素の故障
時にも短距離の移動が可能であるという機能も有する。

【００３３】まず本構成による応答特性の改善効果につ
いて説明する。図7(a)は変速比変化時の出力の時間的変
化を表したものである。ここで横軸は時間、縦軸は出力
を表し、141はエンジン101出力の時間変化、142は負荷
の要求する出力の時間的特性である。また図７(b)内の1
43は電力貯蔵手段131の発生エネルギー量の時間的特性
である。

【００３４】本電気無段変速機はエンジン101動作点の
時間的変化をできるだけ少なくすることによって燃費が
良く有害排出物も少ない車両を実現するものであるか
ら、通常のガソリンエンジン車より機械的時定数は長め
である。そこで電力貯蔵手段131に蓄えられた電気エネ
ルギーを用いて142のように動特性を向上させる。具体
的には、出力増加時には電力貯蔵手段131は負荷の要求
出力142とエンジンの出力141の差分エネルギーを力行動
作している電動機に補填すればよい。例えば増速時には
差動軸側電動機103にエネルギーが補填される。一般
に過渡状態は長くても数秒であり、また加速時に補填し
たエネルギーは減速時に容易に回収できるため、従来例
のようなハイブリッド車構成とは異なり、必要とするバ
ッテリー量は非常に少なくてよいという利点がある。

【００３５】上記のように応答特性の改善を行う際に
は、差動軸側電動機103の機械的時定数と駆動軸側電動
機105の時定数とは等しく設定することが望ましい。こ
の理由について図8を用いて説明する。

【００３６】図8(a)は増速時において電気無段変速機を
構成する各構成要素が発生するパワーの時間特性を模式
的に表したものである。ここで144は差動軸側電動機103
の特性であり、145は駆動軸側電動機105の特性であると
する。なお、電力変換器や電力貯蔵手段131の時定数は
充分小さいため省略した。

【００３７】このように差動軸側電動機103の時定数が
駆動軸側電動機105の時定数より小さい場合、電力貯蔵
手段131からのエネルギー供給がない時には図8(b)内146
で示した負荷出力を発生する。146に示した特性を要求
負荷特性142に成形するためには、図8(c)内143で示した
出力を電力貯蔵手段131より発生する必要がある。143に
示した出力特性は短時間内に充電と放電の二状態を要求
することになり、特に電力貯蔵手段131としてニッケル
系の二次電池を用いている場合には過大な負担をかける
ことになる。しかしもし差動軸側電動機103の時間特性1
44と駆動軸側電動機105の特性145とが等しく設定されて
いる場合には、電力貯蔵手段131が発生する出力特性143
は図7(b)に示す形状に類似し、電力貯蔵手段131に負担
をかけない出力パターンでの運転が可能になる。

【００３８】また、本図の構成では高速、高トルク時に
おいて、電力貯蔵手段131によりエンジン101の出力以上
の負荷出力を得ることが可能である。増速時においては
本変速機は図２(a)の電気的経路によって電気エネルギ
ーをやり取りするが、駆動軸側電動機105より奪う電気
エネルギーの量を少なく絞り込み、駆動軸側電動機103
の要求する電力を電力貯蔵手段131によって賄うことに
より、高速走行時の追い越し加速といった事態にに容易
に対応できる。次に図6に示す構成により、故障時の
対応が可能となることの説明を行う。

【００３９】図6の構成において故障時の対応に用いる
要素は、差動軸側クラッチ132、差動軸ロック機構133、
駆動軸側クラッチ134である。まず差動軸側電力変換器1
04や駆動軸側電力変換器106が故障した場合についての
動作を説明する。

【００４０】一般に電力変換器の故障モードには短絡故
障とオープン故障とがある。短絡故障とは電力変換器を
構成するスイッチング素子の絶縁が破れ、電動機の各相
間を短絡させる故障モードのことである。この場合には
電動機の出力軸はロックされた状態になる。

【００４１】差動軸側電動機103がロックした場合には
エンジン101の出力が負荷102に直結した状態になるた
め、エンジンだけによる運転継続が可能である。ただし
この場合には変速機能はなくなるため、エンジン回転数
が一定値以下になる毎にエンジンを停止させる。電子制
御バルブを採用しているエンジンならば、バルブを常に
開放にしてエンジン101をフリーランさせ、駆動は駆動
軸側電動機105で行うことも可能である。

【００４２】駆動軸側電動機105がロックした場合に
は、駆動軸側クラッチ134により駆動軸側電動機105を切
り離すことで運転継続が可能である。この時は差動軸側
電動機103の速度を制御することにより負荷102の速度を
変えることが可能である。

【００４３】また、オープン故障とは配線が焼き切れ、
電動機の各相間が絶縁状態となる故障モードのことであ
る。この場合電動機の出力軸はフリーラン状態になる。

【００４４】差動軸側電動機103がフリーラン状態にな
ると、エンジン101の発生した速度は全て差動軸側電動
機103に伝わり、負荷102へ機械的動力が伝達しない。そ
のために差動軸ロック機構133を働かせる。差動軸をロ
ックすると、上記したように差動軸側電動機103がロッ
クした場合と等価になり、運転継続が可能になる。

【００４５】駆動軸側電動機105がフリーラン状態にな
った場合は上記した駆動軸側電動機105を駆動軸側クラ
ッチ134により切り離した状態と等価である。

【００４６】以上を表にまとめたものが図9である。こ
のように電力変換器の故障については全てのモードにつ
いて対処できることがわかる。

【００４７】本発明による電気無段変速機はエンジンの
故障に対処することも可能である。エンジンは故障時に
は通常出力軸がロックした状態となる。この場合、差動
軸側電動機103の回転数の係数倍が出力軸回転数となる
ため、差動軸側電動機を駆動することで運転継続が可能
となる。この場合、駆動軸側電動機105も同時に駆動す
れば高出力での運転も可能である。なお、この場合エネ
ルギー供給は電力貯蔵手段131より行われる。

【００４８】図6に示した構成は、差動軸側電動機103を
補機駆動用電動機として流用している。このことにより
専用の補機駆動用電動機を省略することができ、部品数
の低減につながる。図6の構成はエンジン停止時にも補
機の運転が可能であることが特徴である。近年燃費向上
や排気ガス総量の低減を目的として、停止時にはエンジ
ンを停止する仕様となっている車両が普及しつつある。
図6の構成はエンジン停止時には補機駆動用電動機103を
差動軸側クラッチ132により差動軸から切り離し、電力
貯蔵手段131をエネルギー供給源として駆動することで
エンジン停止時の補機135の駆動を可能としている。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、機械的損が少なく変速
効率の良好な変速機を電気的に実現することができる。
さらに本発明による電気変速機は機械式変速機に比べて
変速範囲が広いという特徴を有するため、原動機を最適
効率点付近で継続運転することが容易となる。その結
果、原動機の効率も向上させることが出来、システム全
体の効率も向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電気無段変速機の一構成例であ
る。

【図２】電気無段変速機の変速時における電気的エネル
ギーの移動経路を説明した図である。

【図３】回転数−トルク線図を用いて変速動作時のエネ
ルギーを表した図である。

【図４】回転数−トルク線図上に電気的エネルギーの授
受量をマッピングした図である。

【図５】電動機出力をエンジン出力の半分未満に設定し
た時の特性図である。

【図６】本発明による電気無段変速機の別の実施例であ
る。

【図７】応答特性改善方法の説明図である。

【図８】両電動機時定数が異なる場合の出力時間的特性
図である。

【図９】電力変換器故障時の対処を表した表である。

【符号の説明】

101…エンジン、102…負荷、103…差動軸側電動機、104
…差動軸側電力変換器、105…駆動軸側電動機、106…駆
動軸側電力変換器、107…コンデンサ、108…電流セン
サ、109…最終変速機、110…差動機構、131…電力貯蔵
手段、132…差動軸側クラッチ、133…差動軸ロック機
構、134…駆動軸側クラッチ、135…補機、136…動力伝
達機構。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】運動エネルギーを入力する入力軸と運動エ
ネルギーを出力とする駆動軸とを有する変速機であっ
て、前記変速機は差動機構と差動軸側電動機と駆動軸側
電動機を有し、前記入力軸と前記差動軸側電動機と前記
駆動軸側電動機は前記駆動軸側電動機の速度が前記入力
軸速度と前記差動軸側電動機の回転速度により決定され
るように前記差動機構を用いて構成され、前記変速機は
前記駆動軸側電動機に電力を供給する駆動軸側電力供給
手段および前記差動軸側電動機に電力を供給する差動軸
側電力供給手段を有し、前記駆動軸側電力供給手段と差
動軸側電力供給手段とは互いに電力授受が可能なように
電気的に接続された構成において、前記変速機は増速時
は駆動軸側電動機を発電機として動作させて得られる電
気エネルギーにより差動軸側電動機を駆動させ、前記変
速機は減速時は差動軸側電動機を発電機として動作させ
て得られる電気エネルギーにより駆動軸側電動機を駆動
させることを特徴とする電気無段変速機。
【請求項２】請求項１において、前記差動軸側電動機と
前記駆動軸側電動機の最大出力または定格出力が等しい
ことを特徴とする電気無段変速機。
【請求項３】運動エネルギーを入力する入力軸と運動エ
ネルギーを出力とする駆動軸とを有する変速機であっ
て、前記変速機は差動機構と差動軸側電動機と駆動軸側
電動機を有し、前記入力軸と前記差動軸側電動機と前記
駆動軸側電動機は前記駆動軸側電動機の速度が前記入力
軸速度と前記差動軸側電動機の回転速度により決定され
るように前記差動機構を用いて構成され、前記変速機は
前記駆動軸側電動機に電力を供給する駆動軸側電力供給
手段および前記差動軸側電動機に電力を供給する差動軸
側電力供給手段を有し、前記駆動軸側電力供給手段と差
動軸側電力供給手段とは互いに電力授受が可能なように
電気的に接続された構成において、前記入力軸の回転数
に対する前記駆動軸の回転数比は前記差動軸側電動機速
度が０の時の入力軸速度に対する駆動軸速度の割合に1.
5を積算した値以下の範囲に設定されたことを特徴とす
る電気無段変速機。
【請求項４】原動機より発生する運動エネルギーを入力
する入力軸と運動エネルギーを出力とする駆動軸とを有
する変速機であって、前記変速機は差動機構と差動軸側
電動機と駆動軸側電動機を有し、前記入力軸と前記差動
軸側電動機と前記駆動軸側電動機は前記駆動軸側電動機
の速度が前記入力軸速度と前記差動軸側電動機の回転速
度により決定されるように前記差動機構を用いて構成さ
れ、前記変速機は前記駆動軸側電動機に電力を供給する
駆動軸側電力供給手段および前記差動軸側電動機に電力
を供給する差動軸側電力供給手段を有し、前記駆動軸側
電力供給手段と差動軸側電力供給手段とは互いに電力授
受が可能なように電気的に接続された構成において、前
記駆動軸側電動機の最大出力は前記原動機の最大出力の
二分の一未満であり、かつ前記差動軸側電動機の最大出
力は前記原動機の最大出力の二分の一未満であることを
特徴とする電気無段変速機。
【請求項５】原動機より発生する運動エネルギーを入力
する入力軸と運動エネルギーを出力とする駆動軸とを有
する変速機であって、前記変速機は差動機構と差動軸側
電動機と駆動軸側電動機を有し、前記入力軸と前記差動
軸側電動機と前記駆動軸側電動機は前記駆動軸側電動機
の速度が前記入力軸速度と前記差動軸側電動機の回転速
度により決定されるように前記差動機構を用いて構成さ
れ、前記変速機は前記駆動軸側電動機に電力を供給する
駆動軸側電力供給手段および前記差動軸側電動機に電力
を供給する差動軸側電力供給手段を有し、前記駆動軸側
電力供給手段と差動軸側電力供給手段とは互いに電力授
受が可能なように電気的に接続され、前記変速機は電力
貯蔵手段を備え、前記電力貯蔵手段は前記駆動軸側電力
供給手段と差動軸側電力供給手段の双方に接続された構
成において、前記電力貯蔵手段は原動機出力の過渡状態
において前記駆動軸の要求出力と原動機の発生出力の差
を供給または貯蔵することを特徴とする電気無段変速
機。
【請求項６】請求項５において、前記駆動軸側電動機の
応答時定数と前記差動軸側電動機の応答時定数が等しい
ことを特徴とする電気無段変速機。
【請求項７】原動機より発生する運動エネルギーを入力
する入力軸と運動エネルギーを出力とする駆動軸とを有
する変速機であって、前記変速機は差動機構と差動軸側
電動機と駆動軸側電動機を有し、前記入力軸と前記差動
軸側電動機と前記駆動軸側電動機は前記駆動軸側電動機
の速度が前記入力軸速度と前記差動軸側電動機の回転速
度により決定されるように前記差動機構を用いて構成さ
れ、前記変速機は前記駆動軸側電動機に電力を供給する
駆動軸側電力供給手段および前記差動軸側電動機に電力
を供給する差動軸側電力供給手段を有し、前記駆動軸側
電力供給手段と差動軸側電力供給手段とは互いに電力授
受が可能なように電気的に接続され、前記変速機は電力
貯蔵手段を備え、前記電力貯蔵手段は前記駆動軸側電力
供給手段と差動軸側電力供給手段の双方に接続された構
成において、前記駆動軸側電力変換器は駆動軸が高速回
転しておりかつ駆動軸に高トルクが要求される場合に駆
動軸側電動機の発電量を抑制することを特徴とする電気
無段変速機。
【請求項８】原動機より発生する運動エネルギーを入力
する入力軸と運動エネルギーを出力とする駆動軸とを有
する変速機であって、前記変速機は差動機構と差動軸側
電動機と駆動軸側電動機を有し、前記入力軸と前記差動
軸側電動機と前記駆動軸側電動機は前記駆動軸側電動機
の速度が前記入力軸速度と前記差動軸側電動機の回転速
度により決定されるように前記差動機構を用いて構成さ
れ、前記変速機は前記駆動軸側電動機に電力を供給する
駆動軸側電力供給手段および前記差動軸側電動機に電力
を供給する差動軸側電力供給手段を有し、前記駆動軸側
電力供給手段と差動軸側電力供給手段とは互いに電力授
受が可能なように電気的に接続され、前記変速機は電力
貯蔵手段を備え、前記電力貯蔵手段は前記駆動軸側電力
供給手段と差動軸側電力供給手段の双方に接続された構
成において、前記変速機は差動機構と差動軸側電動機の
間にクラッチを備えたことを特徴とする電気無段変速
機。
【請求項９】運動エネルギーを入力する入力軸と運動エ
ネルギーを出力とする駆動軸とを有する変速機であっ
て、前記変速機は差動機構と差動軸側電動機と駆動軸側
電動機を有し、前記入力軸と前記差動軸側電動機と前記
駆動軸側電動機は前記駆動軸側電動機の速度が前記入力
軸速度と前記差動軸側電動機の回転速度により決定され
るように前記差動機構を用いて構成され、前記変速機は
前記駆動軸側電動機に電力を供給する駆動軸側電力供給
手段および前記差動軸側電動機に電力を供給する差動軸
側電力供給手段を有し、前記駆動軸側電力供給手段と差
動軸側電力供給手段とは互いに電力授受が可能なように
電気的に接続された構成において、前記変速機は前記差
動機構と前記差動軸側電動機の間にロック機構を備えた
ことを特徴とする電気無段変速機。
【請求項１０】原動機より発生する運動エネルギーを入
力する入力軸と運動エネルギーを出力とする駆動軸とを
有する変速機であって、前記変速機は差動機構と差動軸
側電動機と駆動軸側電動機を有し、前記入力軸と前記差
動軸側電動機と前記駆動軸側電動機は前記駆動軸側電動
機の速度が前記入力軸速度と前記差動軸側電動機の回転
速度により決定されるように前記差動機構を用いて構成
され、前記変速機は前記駆動軸側電動機に電力を供給す
る駆動軸側電力供給手段および前記差動軸側電動機に電
力を供給する差動軸側電力供給手段を有し、前記駆動軸
側電力供給手段と差動軸側電力供給手段とは互いに電力
授受が可能なように電気的に接続され、前記変速機は電
力貯蔵手段を備え、前記電力貯蔵手段は前記駆動軸側電
力供給手段と差動軸側電力供給手段の双方に接続された
構成において、前記変速機は前記差動機構と前記駆動軸
側電動機の間にクラッチを備えたことを特徴とする電気
無段変速機。
【請求項１１】原動機より発生する運動エネルギーを入
力する入力軸と運動エネルギーを出力とする駆動軸とを
有する変速機であって、前記変速機は差動機構と差動軸
側電動機と駆動軸側電動機を有し、前記入力軸と前記差
動軸側電動機と前記駆動軸側電動機は前記駆動軸側電動
機の速度が前記入力軸速度と前記差動軸側電動機の回転
速度により決定されるように前記差動機構を用いて構成
され、前記変速機は前記駆動軸側電動機に電力を供給す
る駆動軸側電力供給手段および前記差動軸側電動機に電
力を供給する差動軸側電力供給手段を有し、前記駆動軸
側電力供給手段と差動軸側電力供給手段とは互いに電力
授受が可能なように電気的に接続され、前記変速機は電
力貯蔵手段を備え、前記電力貯蔵手段は前記駆動軸側電
力供給手段と差動軸側電力供給手段の双方に接続された
構成において、前記変速機は原動機の故障時には前記電
力貯蔵手段より駆動軸側電力供給手段および差動軸側電
力供給手段の双方に電力を供給して駆動軸側電動機およ
び差動軸側電動機の双方を電動機動作させて前記入力軸
の回転数を０とすることを特徴とする無段変速機。
【請求項１２】運動エネルギーを入力する入力軸と運動
エネルギーを出力とする駆動軸とを有する変速機であっ
て、前記変速機は差動機構と差動軸側電動機と駆動軸側
電動機を有し、前記入力軸と前記差動軸側電動機と前記
駆動軸側電動機は前記駆動軸側電動機の速度が前記入力
軸速度と前記差動軸側電動機の回転速度により決定され
るように前記差動機構を用いて構成され、前記変速機は
前記駆動軸側電動機に電力を供給する駆動軸側電力供給
手段および前記差動軸側電動機に電力を供給する差動軸
側電力供給手段を有し、前記駆動軸側電力供給手段と差
動軸側電力供給手段とは互いに電力授受が可能なように
電気的に接続された構成において、前記駆動軸側電力供
給手段と前記差動軸側電力供給手段は電力放電手段に取
り付けられていることを特徴とする電気無段変速機。
【請求項１３】入力側の第１の回転子と、出力側の第２
の回転子と、該２つの回転子の回転を調節する第３の回
転子と、前記第２の回転子の回転によって回生された電
気エネルギーを前記第３の回転子に与え、前記第３の回
転子を駆動する電気エネルギー伝達手段とを備えたこと
を特徴とする電気無段変速機。
【請求項１４】運動エネルギーを入力する入力軸と、負
荷を駆動する駆動軸と、前記入力軸に機械的に接続され
た差動軸と、前記駆動軸の回転速度が前記入力軸と前記
差動軸の回転速度によって決定されるように前記３つの
軸によって構成された差動機構と、前記駆動軸を回転軸
とする駆動軸側電動機と、前記差動軸を回転軸とする差
動軸側電動機と、前記駆動軸側電動機に接続された駆動
軸側インバータと、前記差動軸側電動機に接続され、か
つ前記駆動軸側インバータに対して互いに３相電流を授
受するように接続された差動軸側インバータとを備えた
電気無段変速装置において、前記差動軸側電動機は、前
記駆動軸側電動機によって回生され前記駆動軸側インバ
ータおよび前記差動軸側インバータを介して伝達された
電流によって前記差動軸を回転させることを特徴とする
電気無段変速装置。