KR100289981B1 - 동력 전달 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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KR100289981B1
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rotor
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에이지 야마다
다까오 미야따니
야스또모 가와바따
료지 미즈따니
데쯔야 미우라
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와다 아끼히로
도요다 지도샤 가부시키가이샤
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    • B60K6/20—Arrangement 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
    • B60K6/22—Arrangement 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
    • B60K6/26—Arrangement 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
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Abstract

원동기로부터 얻어진 동력을 고효율로 전달 또는 이용하는 동시에, 토오크의 출력축을 원동기의 출력축의 회전 방향과는 역방향으로 회전시킨다.
클러치 모터(30)는 외부 로우터(32)가 원동기(50)의 크랭크 샤프트(56)에 내부 로우터(34)가 구동축(22)에 결합되어 있다. 어시스트 모터(40)는 로우터(42)가 구동축(22)에 결합되어 있다. 이들 모터(30, 40)는 제어 장치(80)에 의해 제어된다. 제어 CPU(90)는 제1구동 회로(91)를 제어하고 클러치 모터(30)에 회생 동작을 시킨다. 클러치 모터(30)는 외부 로우터(32)와 내부 로우터(34)의 미끄럼에 따른 에너지를 전력 행태로 회생한다. 제어 CPU(90)는 제2구동 회로(92)를 제어하고 이 전력을 이용하여 어시스트 모터(40)를 역방향의 역행 동작시킨다. 토오크 출력축인 구동축(22)은 크랭크 샤프트(56)의 회전 방향과 역방향으로 회전한다.

Description

동력 전달 장치 및 그 제어 방법
제1도는 본 발명의 실시예 1로서의 동력 전달 장치의 개략 구성을 도시하는 구성도.
제2도는 제1도의 동력 전달 장치를 구성하는 클러치 모터 및 어시스트 모터의 구조를 도시하는 단면도.
제3도는 제1도의 동력 전달 장치를 탑재하는 차량의 개략적 구성을 도시하는 구성도.
제4도는 제1도에 있어서 클러치 모터에서 회생되는 에너지량과 어시스트 모터에서 소비되는 에너지량을 개략적으로 도시하는 설명도.
제5도는 차량을 전진시키는 경우의 제어 CPU에 있어서의 제어의 처리의 개요를 도시하는 플로우 차트.
제6도는 제5도에 있어서의 클러치 모터의 제어 처리의 상세를 도시하는 플로우 차트.
제7도는 제5도에 있어서의 어시스트 모터의 제어 처리의 전반 부분의 상세를 도시하는 플로우 차트.
제8도는 제5도에 있어서의 어시스트 모터의 제어 처리의 후반 부분의 상세를 도시하는 플로우 차트.
제9도는 차량을 역진시키는 경우의 제어 CPU에 있어서의 제어의 처리의 개요를 도시하는 플로우 차트.
제10도는 클러치 모터에서 회생되는 에너지량과 어시스트 모터에서 사용되는 에너지량을 개략적으로 도시하는 설명도.
제11도는 원동기, 클러치 모터, 어시스트 모터 사이의 에너지의 흐름을 도시하는 설명도.
제12도는 본 발명의 실시예 2로서의 동력 전달 장치에 있어서의 각 축에 가해지는 토크를 설명하기 위한 설명도.
제13도는 실시예 2에 있어서 차량을 전진시키는 경우의 제어 CPU에 있어서의 제어의 처리의 개요를 도시하는 플로우 차트.
제14도는 본 발명의 실시예 3으로서의 동력 전달 장치에 있어서의 각축에 가해지는 토크를 설명하기 위한 설명도.
제15도는 실시예 3에 있어서 역진하고 있는 차량을 감속시키는 경우의 제어 CPU에 있어서의 제어의 처리의 개요를 도시하는 플로우 차트.
제16도는 본 발명의 실시예 4로서의 동력 전달 장치의 주요부의 개략 구성을 도시하는 설명도.
제17도는 제16도의 동력 전달 장치에 있어서의 각축에 가해지는 토크를 설명하기 위한 설명도.
제18도는 제16도의 동력 전달 장치에 있어서의 각축에 가해지는 토크를 설명하기 위한 설명도.
제19도는 제18도에 있어서 어시스트 모터(40)에서 회생되는 에너지량과 클러치 모터에서 사용되는 에너지량을 개략적으로 도시하는 설명도.
제20도는 원동기, 클러치 모터, 어시스트 모터 사이의 에너지의 흐름을 도시하는 설명도.
제21도는 제1도에 도시하는 동력 전달 장치를 4륜 구동차에 적용한 경우의 구성을 도시하는 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 동력 전달 장치 22 : 구동축
23 : 기어 24 : 차동 기어
26, 28 : 구동륜 27, 29 : 구동륜
30 : 클러치 모터 32 : 외부 로터
34 : 내부 로터 35 : 영구 자석
36 : 삼상 코일 37A, 37B : 베어링
38 : 회전 트랜스 38A : 일차 권선
38B : 이차 권선 39 : 리졸버
40 : 어시스트 모터 42 : 로터
43 : 스테이터 44 : 삼상 코일
45 : 케이스 46 : 영구 자석
48 : 리졸버 49 : 베어링
50 : 원동기 51 : 연료 분사 밸브
52 : 연소실 54 : 피스톤
56 : 크랭크 축 57 : 휘일
58 : 점화기 59a : 압입 핀
59b : 나사 60 : 배전기
62 : 점화 플러그 64 : 악셀 페달
65 : 악셀 페달 포지션 센서 66 : 드로틀 밸브
67 : 드로틀 밸브 포지션 센서 68 : 모터
70 : EFIECU 72 : 흡기관 부압 센서
74 : 수온 센서 76 : 회전수 센서
78 : 회전 각도 센서 79 : 스타터 스위치
80 : 제어 장치 82 : 시프트 레버
84 : 시프트 포지션 센서 90 : 제1구동 회로
90 : 제어 CPU 90a : RAM
90b : ROM 91 : 제1구동 회로
92 : 제2구동 회로 94 : 배터리
95, 96 : 전류 검출기 97, 98 : 전류 검출기
99 : 잔류 용량 검출기 AP : 악셀 페달 포지션
BRM: 잔류 용량 G1 : 영역
G2 : 영역 Gd : 영역
Ge : 영역 Gm : 영역
Idc, Iqc : 전류 Iuc, Ivc : 전류
Ksa : 어시스트 모터의 회생 효율 Ksc : 클러치 모터의 회생 효율
N1 : 회전수 Nc : 회전수
Nd : 회전수 Ne : 엔진 회전수
P1, P2 : 전원 라인 Pa : 에너지
Pc : 에너지 Pd : 출력 에너지
SP : 시프트 포지션 ST : 점화 키의 상태
SW1 : 제어 신호 SW2 : 제어 신호
T1 : 토크 Ta : 어시스트 모터의 토크
Tamax : 최대 토크 Tc : 클러치 모터의 토크
Td : 출력 토크 Tdf : 마찰 토크
Te : 엔진 토크 Tef : 정지 마찰 토크
Tefmax : 정지 최대 마찰 토크 Vuc, Vvc, Vwc : 전압
ksc : 클러치 모터의 역행 효율 θc : 상대 각도
θd : 구동축 회전 각도 θe : 엔진 회전 각도
본 발명은 동력 전달 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 상세하게는 원동기로부터의 얻어진 동력을 효율적으로 전달 또는 이용하는 동시에 토크의 출력축을 원동기의 출력축의 회전 방향과는 역방향으로 회전시키는 동력 전달 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
종래, 원동기 등의 출력 토크를 변환하여 동력을 전달하려면 유체를 이용하는 토크 변환기가 이용되고 있었다. 유체를 이용한 토크 변환기에서는 입력축과 출력축은 완전히는 로크되지 않고, 양축 사이에 생긴 미끄럼에 따른 에너지 손실이 발생하고 있었다. 이 에너지 손실은 정확하게는 양축의 회전수차와 그 때의 전달 토크의 곱으로 표시된다. 이 에너지 손실은 열이 되어 소비되어 버린다. 따라서, 이러한 동력 전달 장치를 이용한 차량에서는 발진시 등의 과도시의 손실은 크다. 또 정상 주행시에도 동력 전달에 있어서의 효율은 100퍼센트로 되지 않고 예를 들면 수동식 변속기와 비교해서 그 연비는 낮아질 수 밖에 없다.
이러한 동력 전달 장치와 같이 유체를 이용하는 것이 아니라, 기계-전기-기계 변환에 의해 동력을 전달하려는 것이 제안되어 있다.(예를 들면 일본국 특허 공개 공보 소53-133841호 공보에 기재된 『전기 구동차의 추진 장치』 등.) 이러한 기제안 예에서는 원동기의 출력축에 전자 커플링을 거쳐서 직류 전동기의 회전축을 결합하고, 그 회전축을 토크의 출력축으로 하고 있다. 그리고, 원동기에 의해 전자 커플링의 한 쪽 로터를 구동하여 다른 쪽 로터에 의해 직류 전동기의 회전축인 토크의 출력축을 구동하는 동시에, 전자 커플링의 전기자 권선의 미끄럼에 의해 생기는 전력을 정류기를 거쳐서 직류 전동기에 공급하여 직류 전동기에 의해서도 토크의 출력축을 구동하고 있다. 이 구성에 따르면, 유체를 이용한 토크 변환기와 같이 유체에 의한 에너지 손실이 존재하지 않으므로, 전자 커플링과 직류 전동기의 효율을 높이면 이들 동력 전달 수단에 있어서의 에너지 손실을 비교적 작게 하는 것이 가능하다고 생각할 수 있다.
그러나, 상기 기 제안예에 있어서는 직류 전동기의 회전축인 토크의 출력축의 회전 방향은 원동기의 출력축의 회전 방향과 같다고 생각되고, 토크의 출력축을 원동기의 출력축의 회전 방향과 역방향으로 회전시키는 것에 대해서는 특히 고려되지 않고 있었다.
그래서, 본 발명은 이러한 기 제안예에 있어서 고려되지 않았던 점에 비추어 이루어진 것이며, 원동기로부터 얻어진 동력을 고효율로 전달 또는 이용하는 동시에 토크의 출력축을 원동기의 출력축의 회전 방향과는 역방향으로 회전시키는 것을 목적으로 하여 다음의 구성을 채용하였다.
상기한 목적의 적어도 일부를 달성하기 위해, 제1발명은, 출력축을 갖고, 상기 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제1로터와, 상기 제1로터와 전자적으로 결합하고 상기 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 상기 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 상기 제1전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제1전동기 구동 회로와, 상기 토크 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기를 구동하는 제2전동기 구동 회로와, 전력을 축적하는 축적 수단을 구비하는 동력 전달 장치로서, 상기 제1전동기 구동회로를 제어하여 상기 제1전동기에 있어서 발생하는 토크를 소정치 이하로 하는 동시에, 상기 제2전동기 구동회로를 제어하여 상기 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 상기 제2전동기를 구동하고, 상기 토크의 출력축을 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 제어 수단을 구비하는 것을 요지로 한다.
이와 같이, 제1발명에서는 제어 수단이 제2전동기 구동 회로를 제어하여 제2전동기를 구동함으로써 토크의 출력축을 제2방향, 즉 원동기의 출력축의 회전 방향과 역방향으로 회전시킨다. 제2전동기의 구동은 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 행해지고 있다. 또, 제1전동기 구동 회로를 제어하여 제1전동기의 발생 토크를 소정치 이하로 하고 있기 때문에, 토크의 출력축으로부터 출력되는 토크가 제1전동기에 의해 감소되는 양은 적다.
제1발명에 따르면, 역회전하기 위한 기어 등을 요하지 않고, 토크의 출력축을 원동기의 출력축의 회전 방향과 역방향으로 회전시킬 수 있다. 따라서 기어 등이 없는 만큼 중량의 저감, 조립 공정 수의 저감, 비용 삭감 등을 도모할 수 있다.
제2발명은, 출력축을 갖고, 상기 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제1로터와, 상기 제1로터와 전자적으로 결합하고 상기 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 상기 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 상기 제1전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제1전동기 구동 회로와, 상기 토크 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기를 구동하는 제2전동기 구동 회로를 구비하는 동력 전달 장치로서, 상기 제1전동기 구동회로를 제어하여 상기 제1전동기로부터 상기 제1로터와 제2로터 사이에 생기는 미끄럼 회전에 따른 전력을 상기 제1전동기 구동 회로를 거쳐서 회생하는 동시에, 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 상기 회생한 전력을 이용하여 상기 제2전동기를 구동하고, 상기 토크의 출력축을 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 제어 수단을 구비하는 것을 요지로 한다.
이와 같이 제2발명에서는 제어 수단이 제1전동기 구동 회로를 제어하여 제1전동기로부터 상기 제1로터와 제2로터 사이의 회전수차에 따른 전력을 제1전동기 구동 회로를 거쳐서 회생하는 동시에 제2전동기 구동 회로를 제어하여 회생한 전력을 이용하여 제2전동기를 구동하고, 토크의 출력축을 제2방향으로 회전시킨다. 즉, 원동기가 발생하는 전력을 제1전동기에서 전력으로서 회생하고, 그 회생한 전력을 이용하여 제2전동기를 구동하여 토크의 출력축을 원동기의 출력축의 회전방향과 역방향으로 회전시킨다.
따라서, 제2발명에 따르면, 원동기로부터 얻어진 동력을 에너지 변환을 이용하여 효율 좋게 전달하고, 토크의 출력축의 역회전을 실현할 수 있다.
또, 제2발명의 구성에 있어서, 전력을 축적하는 축적 수단을 또 구비하는 동시에, 상기 제어 수단은 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 상기 제1전동기에 의해 회생한 전력 이외에 상기 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 상기 제2전동기를 구동하고, 상기 토크의 출력축을 상기 제1방향과는 역방향의 제2방향으로 회전시키는 것이 바람직하다.
이 구성에서는 제2전동기를 제1전동기로 회생한 전력 뿐 아니라, 축적 수단에 축적된 전력도 이용하여 구동하여 토크의 출력축을 원동기의 출력축의 회전 방향과 역방향으로 회전시키게 하고 있다. 따라서, 이 구성에 따르면, 제1전동기에서 회생한 전력과 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 토크의 출력축을 역방향으로 회전시키고 있으므로, 토크의 출력축에는 큰 토크를 출력시킬 수 있다.
또, 제2발명의 구성에 있어서, 전력을 축적하는 축적 수단을 또 구비하는 동시에, 상기 제어 수단은 상기 제1전동기에 의해 회생된 전력의 적어도 일부를 상기 축적 수단에 축적시키는 것이 바람직하다.
이 구성에서는 제1전동기에서 회생한 전력을 제2전동기에 공급하여 토크의 출력축을 원동기의 출력축의 회전 방향과 역방향으로 회전시키는 동시에 남은 전력을 축적 수단에 축적하게 하고 있다. 따라서, 이 구성에 따르면, 토크의 출력축을 역방향으로 회전시키면서 축적 수단에 전력을 축적시킬 수 있으므로, 축적 수단 내의 전력의 잔류 용량이 적은 경우에 유용하다.
또, 이와 같은 축적 수단에 회생된 전력을 축적하는 구성에 있어서는 상기 축적 수단에 있어서의 축적된 전력의 잔류 용량을 검출하는 잔류 용량 검출 수단과, 상기 검출된 잔류 용량이 소정치 이하인 경우에는 상기 원동기의 출력축의 회전수를 증가시켜서 상기 제1전동기로부터 회생되는 전력을 증가시키는 회생 전력 증가 수단을 또 구비한 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 축적 수단의 잔류 용량이 충분치 않은 경우에도 축적 수단을 전력원으로 하여 토크의 출력축을 역방향으로 회전시킬 수 있다.
제3의 발명은, 출력축을 갖고, 상기 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제1로터와, 상기 제1로터와 전자적으로 결합하고 상기 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 전동기와, 상기 전동기에 있어서의 상기 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 상기 전동기를 구동하는 전동기 구동 회로와, 전력을 축적하는 축적 수단을 구비하는 동력 전달 장치로서, 상기 전동기 구동회로를 제어하여 상기 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 상기 전동기를 구동하고, 상기 전동기에 의해 상기 토크의 출력축에 있어서 상기 제1방향과 역방향인 제2방향의 토크를 발생시키고, 상기 토크의 출력축을 상기 제2방향으로 회전시키는 제어 수단을 구비하는 것을 요지로 한다.
이와 같이 제3발명에서는 제어 수단이, 전동기 구동 회로를 제어하여 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 전동기를 구동하고, 전동기에 의해 토크가 출력축에 있어서 원동기의 회전 방향과 역방향의 토크를 발생시킨다. 이 때, 원동기의 출력축에서는 전동기에 의한 토크와 원동기의 출력축이 갖는 마찰 토크가 거의 균형잡힌 상태(정상시)로 된다. 따라서, 원동기의 마찰 토크를 받침으로 하여 전동기에 의해 토크 출력축을 원동기의 출력축의 회전 방향과 역방향으로 회전시킬 수 있다.
또, 제3발명의 구성에 있어서, 상기 원동기의 출력축이 회전을 정지하고 있을 때는 상기 제어 수단은 상기 전동기에 의해 상기 토크의 출력축에 있어서 발생하는 토크로서 상기 원동기의 출력축이 갖는 정지 최대 마찰 토크 이하의 토크를 발생시키는 것이 바람직하다.
전동기에 의해 원동기의 출력축이 갖는 정지 최대 마찰 토크보다 큰 토크를 발생하면 원동기의 출력축도 회전해 버리기 때문이다.
또, 제3발명의 구성에 있어서는, 상기 원동기의 출력축 및 상기 토크의 출력축 중 한 쪽 출력축에 기계적으로 결합하는 로터를 갖는 전동기를 또 구비하는 것이 바람직하다.
이와 같이 전동기를 추가함으로써, 토크의 출력축에 있어서 원동기의 출력축의 회전 방향과 역방향인 토크의 크기를 크게 할 수 있다.
제4발명은, 출력축을 갖고, 상기 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제1로터와, 상기 제1로터와 전자적으로 결합하고 상기 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 상기 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 상기 제1전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제1전동기 구동 회로와, 상기 토크 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제2전동기 구동 회로를 구비하는 동력 전달 장치로서, 상기 토크의 출력축이 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전하고 있을 때 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 상기 제2전동기로부터 전력을 상기 제2전동기 구동 회로를 거쳐서 회생하고, 상기 제2전동기에 의해 상기 토크의 출력축에 있어서 상기 제1방향으로 토크를 발생시키는 동시에, 상기 제1전동기 구동 회로를 제어하여 상기 회생한 전력을 이용하여 상기 제1전동기를 구동하고, 상기 제1전동기에 의해 상기 토크 출력축에 있어서 상기 제2방향으로 토크를 발생시키는 제어 수단을 구비하는 것을 요지로 한다.
이와 같이, 제4발명에서는, 토크의 출력축이 원동기의 회전 방향과 역방향으로 회전하고 있을 때, 제어 수단이 제2전동기 구동 회로를 제어하여 제2전동기로부터 전력을 회생하고, 제1전동기 구동 회로를 제어하여 회생한 전력을 이용하여 제1전동기를 구동한다. 여기서, 제2전동기로부터 제1전동기로 회생된 전력을 전달할 때 에너지 손실이 생기기 때문에, 제1전동기에서 사용되는 전력은 제2전동기에서 회생되는 전력 보다 작다. 또, 제2전동기의 회전수는 제1전동기의 회전수 보다 낮다. 따라서, 제2전동기가 발생하는 토크의 크기는 제1전동기가 발생하는 토크의 크기 보다 커진다. 또, 토크의 출력축에 있어서 제1전동기가 발생하는 토크의 방향은 원동기의 회전 방향과 역방향이지만, 제2전동기가 발생하는 토크의 방향은 원동기의 회전 방향과 같은 방향이다. 따라서, 총합적으로는 토크 출력축에 원동기의 회전 방향과 같은 방향의 토크가 얻어진다. 이 결과, 토크 출력축에는 원동기의 방향과 같은 방향의 가속도(즉, 감속도)가 가해지기 때문에, 원동기의 회전 방향과 역방향으로 회전하고 있는 토크가 출력축은 점차 감속된다.
이와 같이 제4발명에 따르면, 전력을 축적하는 축적 수단의 잔류 용량이 가득찬 용량이고, 회생한 전력을 축적 수단으로 흡수할 수 없는 경우에도, 회생한 전력을 제1전동기에서 소비시킬 수 있으므로, 역방향으로 회전하고 있는 토크의 출력축을 감속시킬 수 있다.
또, 제4발명의 구성에 있어서, 상기 토크 출력축에 있어서 상기 제2전동기에 의해 발생하는 토크는 상기 제1전동기에 의해 발생하는 토크 보다 큰 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 역방향으로 회전하는 토크의 출력축을 감속시키기 위해서는 토크의 출력축에 있어서, 제2전동기가 발생하는 토크의 크기를 제1전동기가 발생하는 토크의 크기 보다도 크게 할 필요가 있다.
또, 제4발명의 구성에 있어서, 상기 원동기가 회전을 정지하고 있을 때는 상기 제어 수단은 상기 제1전동기에 의해 상기 토크 출력축에 있어서 발생하는 토크로서 상기 원동기의 출력축이 갖는 정지 최대 마찰 토크 이하의 토크를 발생시키는 것이 바람직하다.
제1전동기에 의해 원동기의 출력축이 갖는 정지 최대 마찰 토크 보다 큰 토크를 발생시키면, 원동기의 출력축도 회전해 버리기 때문이다.
제5발명은, 출력축을 갖고, 상기 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제1로터와, 상기 제1로터와 전자적으로 결합하고 상기 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 상기 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 상기 제1전동기를 구동하는 제1전동기 구동 회로와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기를 구동하는 제2전동기 구동 회로와, 전력을 축적하는 축적 수단을 구비하는 동력 전달 장치로서, 상기 원동기의 출력축의 회전을 정지시키고, 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 상기 원동기의 출력축이 회전하지 않도록, 상기 제2전동기에 의해 상기 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 상기 원동기의 출력축을 고정시키는 동시에, 상기 제1전동기 구동 회로를 제어하여 상기 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 상기 제1전동기를 구동하고, 상기 토크 출력축을 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 제어 수단을 구비하는 것을 요지로 한다.
이와 같이, 제5발명에서는 제어 수단이 제1전동기 구동 회로를 제어하여 제1전동기를 구동함으로써, 토크의 출력축을 원동기의 출력축의 회전 방향과 역방향으로 회전시킨다. 제1전동기의 구동은 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 행해지고 있다. 또, 제2전동기 구동 회로를 제어하여 원동기의 출력축이 회전하지 않도록 제2전동기에 의해 원동기의 출력축을 고정시킨다. 이 때문에, 제1전동기에 의해 원동기의 출력축에 토크가 가해져도 원동기의 출력축은 회전할 수가 없다. 따라서, 원동기의 출력축을 받침으로 하여 토크 출력축을 역방향으로 충분히 회전시킬 수 있다.
제6발명은, 출력축을 갖고, 상기 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제1로터와, 상기 제1로터와 전자적으로 결합하고 상기 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 상기 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 상기 제1전동기를 구동하는 제1전동기 구동 회로와, 상기 원동기 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제2전동기 구동 회로를 구비하는 동력 전달 장치로서, 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 상기 제2전동기로부터 전력을 상기 제2원동기 구동 회로를 거쳐서 회생하는 동시에, 상기 제1전동기 구동 회로를 제어하여 상기 회생한 전력을 이용하여 상기 제1전동기를 구동하고, 상기 토크의 출력축을 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 제어 수단을 구비하는 것을 요지로 한다.
이와 같이, 제6발명에서는, 제어 수단이 제2전동기 구동 회로를 제어하여 제2전동기로부터 전력을 회생하는 동시에, 제1전동기 구동 회로를 제어하여 회생한 전력을 이용하여 제1전동기를 구동하고, 토크의 출력축을 원동기의 출력축의 회전 방향과 역방향으로 회전시킨다.
따라서, 제6발명에 따르면, 원동기로부터 얻어진 동력을 에너지 변환을 이용하여 효율 좋게 전달하고, 토크 출력축의 역회전을 실현할 수 있다.
또, 제6발명의 구성에 있어서, 전력을 축적하는 축적 수단을 또 구비하는 동시에, 상기 제어 수단은 상기 제1전동기 구동 회로를 제어하여 상기 제2전동기에 의해 회생한 전력 이외에 상기 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 상기 제1전동기를 구동하고, 상기 토크 출력축을 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 제2전동기에서 회생한 전력과 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 토크의 출력축을 역방향으로 회전시키고 있으므로, 토크 출력축에는 큰 토크를 출력시킬 수 있다.
또, 제6발명의 구성에 있어서, 전력을 축적하는 축적 수단을 또 구비하는 동시에, 상기 제어 수단은 상기 제2전동기에 의해 회생한 전력의 적어도 일부를 상기 축적 수단에 축적시키는 것이 바람직하다.
따라서, 이 구성에 따르면, 토크의 출력축을 역방향으로 회전시키면서, 축적 수단에 전력을 축적시킬 수 있으므로, 축적 수단 내의 전력의 잔류 용량이 적은 경우에 유효하다.
제1 내지 제3, 제5 및 제6발명의 구성에 있어서, 시프트 포지션이 후진 포지션에 있는 지를 검출하는 검출 수단을 또 구비하는 동시에, 상기 제어 수단은 상기 검출 수단이 후진 포지션에 있음을 검출한 때에 상기 토크 출력축을 제2방향으로 회전시키는 제어를 개시하는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 운전자의 의지에 따라서 토크의 출력축을 원동기의 출력축의 회전 방향과 역방향으로 회전시킬 수 있다.
제7발명은, 원동기가 출력하는 기계적 에너지를 제1회전축을 거쳐서 제1전동기에 전달하는 동시에, 제2전동기에 있어서 얻어진 기계적 에너지의 일부를 제2회전축을 거쳐서 제1전동기에 전달하고, 상기 제1전동기에 있어서 전달된 상기 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하여 취출하고, 상기 제2전동기에 있어서 상기 제1전동기로부터 취출된 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 얻어진 상기 기계적 에너지 중 상기 제1전동기에 전달된 기계적 에너지를 제외한 나머지 기계적 에너지를 출력축으로부터 출력하는 것을 요지로 한다.
이와 같이 제7발명에서는 원동기가 발생하는 기계적 에너지와 제2전동기로부터 얻어지는 기계적 에너지를 제1전동기에 의해 전기적 에너지로 변환하여 취출하고, 그 전기적 에너지를 제2전동기에서 기계적 에너지로 변환하고, 그 일부를 제1전동기에 전달하고, 나머지를 출력축으로부터 출력한다.
따라서, 제7발명에 따르면, 원동기가 발생하는 기계적 에너지를 효율적으로 전달 및 이용할 수 있는 동시에, 다량의 전력이 필요한 경우에도 충분히 대응할 수 있다는 효과가 있다.
또, 제7발명에 있어서, 상기 제1전동기에서 추출된 상기 전기적 에너지를 축적 수단에 축적하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 취출된 전기적 에너지를 일단 축적하고, 필요한 때에 취출할 수 있다.
또, 제7발명에 있어서, 축적 수단에 축적된 전기적 에너지를 상기 제2전동기에 공급하는 것이 바람직하다.
이렇게 하면 제1전동기에서 취출된 전기적 에너지 만으로는 부족한 경우에도 충분힌 대응할 수 있다.
제8발명은 출력축을 갖고, 상기 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제1로터와, 상기 제1로터와 전자적으로 결합하고 상기 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 상기 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 상기 제1전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제1전동기 구동 회로와, 상기 토크 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기를 구동하는 제2전동기 구동 회로와, 전력을 축적하는 축적 수단을 구비하는 동력 전달 장치의 제어 방법으로서, 상기 제1전동기 구동회로를 제어하여 상기 제1전동기에 있어서 발생하는 토크를 소정치 이하로 하는 공정과, 상기 제2전동기 구동회로를 제어하여 상기 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 상기 제2전동기를 구동하고, 상기 토크의 출력축을 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 공정으로 포함하는 것을 요지로 한다.
동력 전달 장치의 제어 방법으로서, 제1 및 제2전동기 구동 회로에 대해 상기와 같은 제어를 채택함으로써, 제1발명과 마찬가지 효과를 발휘할 수 있다.
제9발명은, 출력축을 갖고, 상기 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제1로터와, 상기 제1로터와 전자적으로 결합하고 상기 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 상기 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 상기 제1전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제1전동기 구동 회로와, 상기 토크 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기를 구동하는 제2전동기 구동 회로를 구비하는 동력 전달 장치의 제어 방법으로서, 상기 제1전동기 구동회로를 제어하여 상기 제1전동기로부터 상기 제1로터와 제2로터 사이에 생기는 미끄럼 회전에 따른 전력을 상기 제1전동기 구동 회로를 거쳐서 회생하는 공정과, 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 상기 회생한 전력을 이용하여 상기 제2전동기를 구동하고, 상기 토크의 출력축을 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 공정을 포함하는 것을 요지로 한다.
동력 전달 장치의 제어 방법으로서, 제1 및 제2전동기 구동 회로에 대해 상기와 같은 제어를 채택함으로써, 제2발명과 마찬가지 효과를 발휘할 수 있다.
제10발명은, 출력축을 갖고, 상기 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제1로터와, 상기 제1로터와 전자적으로 결합하고 상기 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 전동기와, 상기 전동기에 있어서의 상기 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 상기 전동기를 구동하는 전동기 구동 회로와, 전력을 축적하는 축적 수단을 구비하는 동력 전달 장치의 제어 방법으로서, 상기 전동기 구동회로를 제어하여 상기 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 상기 전동기를 구동하고, 상기 전동기에 의해 상기 토크의 출력축에 있어서 상기 제1방향과 역방향인 제2방향의 토크를 발생시키고, 상기 토크의 출력축을 상기 제2방향으로 회전시키는 공정을 포함하는 것을 요지로 한다.
전동기 구동 회로에 대해 상기와 같은 제어를 채택함으로써, 제3발명과 마찬가지 효과를 발휘할 수 있다.
제10발명의 방법에 있어서, 상기 공정은 상기 원동기가 회전을 정지하고 있을 때는 상기 전동기에 의해 상기 토크 출력축에 있어서 발생하는 토크로서 상기 원동기의 출력축이 갖는 정지 최대 마찰 토크 이하의 토크를 발생시키는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
전동기에 의해 원동기의 출력축이 갖는 정지 최대 마찰 토크 보다 큰 토크를 발생시키면, 원동기의 출력축도 회전해 버리기 때문이다.
제11발명은, 출력축을 갖고, 상기 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제1로터와, 상기 제1로터와 전자적으로 결합하고 상기 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 상기 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 상기 제1전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제1전동기 구동 회로와, 상기 토크 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제2전동기 구동 회로를 구비하는 동력 전달 장치로서, 상기 토크의 출력축이 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전하고 있을 때 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 상기 제2전동기로부터 전력을 상기 제2전동기 구동 회로를 거쳐서 회생하고 상기 제2전동기에 의해 상기 토크의 출력축에 있어서 상기 제1방향으로 토크를 발생시키는 제1공정과, 상기 토크의 출력축이 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전하고 있을 때 상기 제1전동기 구동 회로를 제어하여 상기 회생한 전력을 이용하여 상기 제1전동기를 구동하고, 상기 제1전동기에 의해 상기 토크 출력축에 있어서 상기 제2방향으로 토크를 발생시키는 제2공정을 포함하는 것을 요지로 한다.
제1 및 제2전동기 구동 회로에 대해 상기와 같은 제어를 채택함으로써 제4발명과 마찬가지 효과를 발휘할 수 있다.
제11발명의 방법에 있어서, 상기 제2공정은 상기 원동기가 회전을 정지하고 있을 때는 상기 제1전동기에 의해 상기 토크 출력축에 있어서 발생하는 토크로서, 상기 원동기의 출력축이 갖는 정지 최대 마찰 토크 이하의 토크를 발생시키는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
제1전동기에 의해 원동기의 출력축이 갖는 정지 최대 마찰 토크 보다 큰 토크를 발생시키면, 원동기의 출력축도 회전해 버리기 때문이다.
제12발명은, 출력축을 갖고, 상기 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제1로터와, 상기 제1로터와 전자적으로 결합하고 상기 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 상기 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 상기 제1전동기를 구동하는 제1전동기 구동 회로와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기를 구동하는 제2전동기 구동 회로와, 전력을 축적하는 축적 수단을 구비하는 동력 전달 장치의 제어 방법으로서, 상기 원동기의 출력축의 회전을 정지시키는 공정과, 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 상기 원동기의 출력축이 회전하지 않도록, 상기 제2전동기에 의해 상기 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 상기 원동기의 출력축을 고정시키는 공정과, 상기 제1전동기 구동 회로를 제어하여 상기 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 상기 제1전동기를 구동하고, 상기 토크 출력축을 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 공정을 포함하는 것을 요지로 한다.
원동기, 제1 및 제2전동기 구동 회로에 대해 상기와 같은 제어를 채택함으로써 제5발명과 마찬가지 효과를 발휘할 수 있다.
제13발명은, 출력축을 갖고, 상기 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제1로터와, 상기 제1로터와 전자적으로 결합하고 상기 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 상기 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 상기 제1전동기를 구동하는 제1전동기 구동 회로와, 상기 원동기 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제2전동기 구동 회로를 구비하는 동력 전달 장치의 제어 방법으로서, 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 상기 제2전동기로부터 전력을 상기 제2원동기 구동 회로를 거쳐서 회생하는 공정과, 상기 제1전동기 구동 회로를 제어하여 상기 회생한 전력을 이용하여 상기 제1전동기를 구동하고, 상기 토크의 출력축을 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 공정을 포함하는 것을 요지로 한다.
제1 및 제2전동기 구동 회로에 대해 상기와 같은 제어를 채택함으로써 제6발명과 마찬가지 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명은 이하와 같은 다른 형태를 채택하는 것이 가능하다. 제1태양은 제1발명의 동력 전달 장치에 있어서, 상기 제어 수단이 상기 제1전동기 구동 회로를 제어하여 상기 제1전동기에 있어서 발생하는 토크를 거의 0으로 하는 것을 요지로 한다.
이와 같이 제1전동기의 토크를 거의 0으로 함으로써 토크의 출력축으로부터 출력되는 토크가 제1전동기에 의해 감소되는 일은 없어진다.
제2태양은, 제2발명의 동력 전달 장치에 있어서, 상기 제1전동기에 의해 전력이 회생될 때에는 상기 원동기의 출력축의 회전수를 증가시켜서 상기 제1전동기로부터 회생되는 전력을 증가시키는 회생 전력 증가 수단을 또 구비하는 것을 요지로 한다.
이와 같이, 제1전동기로부터 회생되는 전력을 증가시킴으로써 제2전동기에 공급되는 전력을 증가시킬 수 있고, 제2전동기에 있어서 큰 토크를 발생시킬 수 있다.
제3태양은, 제1발명의 동력 전달 장치에 있어서, 상기 축적 수단에 있어서의 축적된 전력의 잔류 용량을 검출하는 잔류 용량 검출 수단을 또 구비하는 동시에, 상기 검출된 잔류 용량이 소정치 이하인 경우에는 상기 제어 수단이 상기 일련의 제어를 정지하는 것을 요지로 한다.
이와 같이, 축적 수단의 잔류 용량이 충분치 않은 경우에는 축적 수단의 전력을 이용하는 제어는 행하지 않게 한다. 이에 의해, 축적 수단의 전력의 소비를 억제할 수 있다.
제4태양은 출력축을 갖고, 상기 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제1로터와, 상기 제1로터와 전자적으로 결합하고 상기 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 상기 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 상기 제1전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제1전동기 구동 회로와, 상기 토크 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기를 구동하는 제2전동기 구동 회로와, 전력을 축적하는 축적 수단을 구비하는 동력 전달 장치의 제어 방법으로서, 상기 제1전동기 구동회로를 제어하여 상기 제1전동기에 의해 상기 제1로터와 상기 제2로터 사이에 발생하는 미끄럼 회전에 따른 전력을 상기 제1전동기 구동 회로를 거쳐서 회생하는 공정과, 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 상기 회생한 전력을 이용하여 상기 제2전동기를 구동하고, 상기 토크의 출력축을 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 공정과, 상기 회생한 전력의 적어도 일부를 상기 축적 수단에 축적시키는 공정을 포함하는 것을 요지로 한다.
제1 및 제2전동기 구동 회로에 대해 제9발명과 마찬가지로 제어를 채택하는 동시에 축적 수단에 대해 상기와 같은 제어를 행함으로써 토크의 출력축을 역방향으로 회전시키면서 축적 수단에 전력을 축적시킬 수 있으므로, 축적 수단 내의 전력의 전류 용량이 적은 경우에 유용하다.
제5태양은 출력축을 갖고, 상기 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제1로터와, 상기 제1로터와 전자적으로 결합하고 상기 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 상기 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 상기 제1전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제1전동기 구동 회로와, 상기 토크 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기를 구동하는 제2전동기 구동 회로와, 전력을 축적하는 축적 수단을 구비하는 동력 전달 장치의 제어 방법으로서, 상기 제1전동기 구동회로를 제어하여 상기 제1전동기로부터 상기 제1로터와 상기 제2로터 사이에 발생하는 미끄럼 회전에 따른 전력을 상기 제1전동기 구동 회로를 거쳐서 회생하는 공정과, 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 상기 회생한 전력과 상기 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 상기 제2전동기를 구동하고, 상기 토크의 출력축을 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 공정을 포함하는 것을 요지로 한다.
제1 및 제2전동기 구동 회로에 대하여 상기와 같은 제어를 채택함으로써, 제1전동기에서 회생한 전력과 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 토크의 출력축을 역방향으로 회전시키고 있으므로, 토크의 출력축에는 큰 토크를 출력시킬 수 있다.
제6태양은, 차량에 있어서, 제1 내지 제7발명 및 제1 내지 제3태양 중 임의의 하나의 동력 전달 장치를 탑재하는 것을 요지로 한다.
이와 같이, 제1 내지 제7발명 및 제1 내지 제3태양 중 임의의 하나의 동력 전달 장치를 차량에 탑재한 경우에는 원동기가 발생하는 동력을 효율 좋게 전달 또는 이용할 수 있으므로, 연비 등을 향상시킬 수 있는 동시에, 토크 출력축을 원동기의 출력축의 회전 방향과 역방향으로 회전시킴으로써 차량을 역진시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 실시예을 기초로 하여 설명한다. 제1도는 본 발명의 실시예 1로서의 동력 전달 장치(20)의 개략 구성을 도시하는 구성도, 제2도는 제1도의 동력 전달 장치(20)를 구성하는 클러치 모터(30) 및 어시스트 모터(40)의 구조를 도시하는 단면도, 제3도는 제1도의 동력 전달 장치(20)를 탑재하는 차량의 개략적 구성을 도시하는 구성도이다. 설명의 편의상, 우선 제3도를 이용하여 차량 전체 구성으로부터 설명한다.
제3도에 도시한 바와 같이, 이 차량에는, 동력원인 원동기(50)와 가솔린에 의해 운전되는 가솔린 엔진이 구비되어 있다. 이 원동기(50)는 흡기계로부터 드로틀 밸브(66)를 거쳐서 흡입한 공기와 연료 분사 밸브(51)로부터 분사된 가솔린의 혼합기를 연소실(52)에 흡입하고, 이 혼합기의 폭발에 의해 밀어 내려지는 피스톤(54)의 운동을 크랭크 축(56)의 회전 운동으로 변환한다. 여기서, 드로틀 밸브(66)는 모터(68)에 의해 개폐 구동된다. 점화 플러그(62)는 점화기(58)로부터 배전기(60)를 거쳐서 유도된 고전압에 의해 전기 불꽃을 형성하고, 혼합기는 그 전기 불꽃에 의해 점화되어 폭발 연소한다.
이 원동기(50)의 운전은 전자 제어 유니트(이하, EFIECU라 함)(70)에 의해 제어되고 있다. EFIECU(70)에는 원동기(50)의 운전 상태를 도시하는 각종 센서가 접속되어 있다. 예를 들면, 드로틀 밸브(66)의 개도를 검출하는 드로틀 포지션 센서(67)나 원동기(50)의 부하를 검출하는 흡기관 부압 센서(72), 원동기(50)의 수온을 검출하는 수온 센서(74), 배전기(60)에 설치되어 크랭크 축(56)의 회전수와 회전 각도를 검출하는 회전수 센서(76) 및 회전 각도 센서(78)등이다. 또, EFIECU(70)에는 이 밖에, 예를 들면 점화 키 상태 ST를 검출하는 스타터 스위치(79) 등도 접속되어 있으나, 그 밖의 센서, 스위치 등의 도시는 생략하였다.
원동기(50)의 크랭크 축(56)는 클러치 모터(30), 어시스트 모터(40)를 거쳐서 구동축(22)에 결합되어 있다. 구동축(22)은 차동 기어(24)에 결합되어 있으며, 구동축(22)으로부터 출력되는 토크는 최종적으로 좌우 구동륜(26, 28)에 전달된다. 제어 장치(80)의 구성은 나중에 상술하지만, 내부에는 제어 CPU가 구비되어 있으며, 시프트 레버(82)에 설치된 시프트 포지션 센서(84)나 악셀 페달(64)에 설치된 악셀 페달 포지션 센서(65) 등도 접속되어 있다. 또, 제어 장치(80)는 상술한 EFIECU(70)와 통신에 의해 각종 정보를 거래하고 있다. 이들 정보의 거래를 포함하는 제어에 대해서는 후술한다.
동력 전달 장치(20)의 구성에 대해 설명한다. 제1도에 도시한 바와 같이, 동력 전달 장치(20)는 크게는 동력을 발생하는 원동기(50), 이 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 일단에 외부 로터(32)가 기계적으로 결합된 클러치 모터(30), 이 클러치 모터(30)의 내부 로터(34)에 기계적으로 결합되는 로터(42)를 갖는 어시스트 모터(40), 및 클러치 모터(30)와 어시스트 모터(40)를 구동ㆍ제어하는 제어 장치(80)로 구성되어 있다.
각 모터의 개략 구성에 대하여, 제1도에 의해 설명한다. 클러치 모터(30)는 제1도에 도시한 바와 같이 외부 로터(32)의 내주면에 영구 자석(35)을 구비하고, 내부 로터(34)에 형성된 슬롯에 삼상 코일(36)을 권취하는 동기 전동기로서 구성되어 있다. 이 삼상 코일(36)에의 전력을 회전 트랜스(38)를 거쳐서 공급된다. 내부 로터(34)에 있어서 삼상 코일(36)용의 슬롯 및 치를 구성하는 부분은 무방향성 전자 강판의 박판을 적층함으로써 구성되어 있다. 또, 크랭크 축(56)에는 그 회전 각도 θe를 검출하는 리졸버(39)가 설치되어 있으나, 이 리졸버(39)는 배전기(60)에 설치된 회전 각도 센서(78)와 겸용하는 것도 가능하다.
한 편, 어시스트 모터(40)도 동기 전동기로서 구성되어 있으나, 회전자계를 구성하는 삼상 코일(44)은 케이스(45)에 고정된 스테이터(43)에 감겨 있다. 이 스테이터(43)도 무방향성 전자 강판의 박판을 적층함으로써 형성되어 있다. 로터(42)의 외주면에는 복수개의 영구 자석(46)이 설치되어 있다. 어시스트 모터(40)에서는 이 영구 자석(46)에 의해 자계와 삼상 코일(44)이 형성하는 자계와의 상호 작용에 의해 로터(42)가 회전한다. 로터(42)가 기계적으로 결합된 축은 동력 전달 장치(20)의 토크 출력축인 구동축(22)이며, 구동축(22)에는 그 회전 각도 θd를 검출하는 리졸버(48)가 설치되어 있다. 또, 구동축(22)는 케이스(45)에 설치된 베어링(49)에 의해 피봇되어 있다.
이런 클러치 모터(30)와 어시스트 모터(40)는 클러치 모터(30)의 내부 로터(34)가 어시스트 모터(40)의 로터(42), 나아가서는 구동축(22)에 기계적으로 결합되어 있다. 따라서, 원동기(50)와 양 모터(30, 40)의 관계를 간략하게 말하면, 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 회전 및 축 토크가 클러치 모터(30)의 외부 로터(32)로부터 내부 로터(34)에 전달될 때, 어시스트 모터(40)에 의한 회전과 토크가 이에 가감산되게 된다.
어시스트 모터(40)는 통상의 영구 자석형 삼상 동기 모터로서 구성되어 있으나, 클러치 모터(30)은 영구 자석(35)을 갖는 외부 로터(32)도 삼상 코일(36)을 구비한 내부 로터(34)도 함께 회전하도록 구성되어 있다. 그래서, 클러치 모터(30)의 구성의 상세에 대해 제2도를 이용하여 보충 설명한다. 클러치 모터(30)의 외부 로터(32)는 크랭크 축(56)에 결합된 휘일(57)의 외주단에 압입 핀(59a) 및 나사(59b)에 의해 부착되어 있다. 휘일(57)의 중심부는 축 형상으로 돌출 설치되어 있으며, 이에 베어링(37A, 37B)를 이용하여 내부 로터(34)가 회전 가능하게 부착되어 있다. 또, 내부 로터(34)에는 구동축(22)의 일단이 고정되어 있다.
외부 로터(32)에 영구 자석(35)이 설치되어 있음은 이미 설명하였다. 이 영구 자석(35)은 실시예에서는 네개 설치되어 있으며, 외부 로터(32)의 내주면에 점착되어 있다. 그 자화 방향은 클러치 모터(30)의 축 중심을 향하는 방향이며, 하나 걸러서 자극의 방향은 역방향으로 되어 있다. 이 영구 자석(35)과 약간의 간극에 의해 대향하는 내부 로터(34)의 삼상 코일(36)은 내부 로터(34)에 설치된 합계 24개의 슬롯(도시 않음)에 감겨져 있으며, 각 코일에 통전하면 슬롯을 격리하는 치를 통하는 자속을 형성한다. 각 코일에 삼상 교류를 흘리면, 이 자계는 회전한다. 삼상 코일(36)의 각각은 회전 트랜스(38)로부터 전력을 공급을 받도록 접속되어 있다. 이 회전 트랜스(38)는 케이스(45)에 고정된 일차 권선(38A)와 내부 로터(34)에 결합된 구동축(22)에 부착된 이차 권선(38B)로 이루어지며, 전자 유도에 의해 일차 권선(38A)과 이차 권선(38B) 사이에서 쌍방향으로 전력을 거래할 수 있다. 또, 삼상(U, V, W상)의 전류를 거래하기 위해, 회전 트랜스(38)에는 삼상분의 권선이 준비되어 있다.
인접하는 한 조의 영구 자석(35)이 형성하는 자계와, 내부 로터(34)가 설치된 삼상 코일(36)이 형성하는 회전자계와의 상호 작용에 의해 외부 로터(32)와 내부 로터(34)는 여러가지 거동을 한다. 통상은, 삼상 코일(36)에 흘리는 삼상 교류의 주파수는 크랭크 축(56)에 직결된 외부 로터(32)의 회전수(1초간의 회전수)와 내부 로터(34)의 회전수의 편차의 주파수로 하고 있다. 이 결과, 양자의 회전에 의해 미끄럼을 일으키게 된다. 클러치 모터(30) 및 어시스트 모터(40)의 제어의 상세에 대해서는 나중에 플로우 차트를 이용하여 상세히 설명한다.
다음에, 클러치 모터(30) 및 어시스트 모터(40)를 구동ㆍ제어하는 제어 장치(80)에 대해 설명한다. 제어 장치(80)는 클러치 모터(30)를 구동하는 제1구동 회로(91), 어시스트 모터(40)를 구동하는 제2구동 회로(92)의 양 구동 회로(91, 92)를 제어하는 제어 CPU(90), 이차 전지인 배터리(94)로 구성되어 있다. 제어 CPU(90)는 1칩 마이크로 프로세서이며, 내부에 작업용 RAM(90a), 처리 프로그램을 기억한 ROM(90b), 입출력 포트(도시 않음) 및 EFIECU(70)와 통신을 행하는 시리얼 통신 포트(도시 않음)을 구비한다. 이 제어 CPU(90)에는 리졸버(39)로부터의 엔진 회전 각도 θe, 리졸버(48)로부터의 구동축 회전 각도 θd, 악셀 페달 포지션 센서(65)로부터의 악셀 페달 포지션(악셀 페달의 답입량) AP, 시프트 포지션 센서(84)로부터의 시프트 포지션 SP, 제1구동 회로(91)에 설치된 두 개의 전류 검출기(95, 96)로부터의 클러치 전류치 Iuc, Ivc, 제2구동 회로에 설치된 두 개의 전류 검출기(97, 98)로부터의 어시스트 전류치 Iua, Iva, 배터리(94)의 잔류 용량을 검출하는 전류 용량 검출기(99)로부터의 잔류 용량 BRM등이 입력 포트를 거쳐서 입력되고 있다. 또, 잔류 용량 검출기(99)는 배터리(94)의 전해액의 비중 또는 배터리(94)의 전체 중량을 측정하여 잔류 용량을 검출하는 것이나, 충전ㆍ방전의 전류치와 시간을 연산하여 잔류 용량을 검출하는 것이나, 배터리의 단자간을 순간적으로 쇼트시켜서 전류를 흘리고 내부 저향을 측정함으로써 잔류 용량을 검출하는 것 등이 알려져 있다.
또, 제어 CPU(90)로부터는 제1구동 회로(91)에 설치된 스위칭 소자인 6개의 트랜지스터(Tr1 내지 Tr6)를 구동하는 제어 신호 SW1과, 제2구동 회로(92)에 설치된 스위칭 소자로서의 6개의 트랜지스터(Tr11 내지 Tr16)를 구동하는 제어 신호 SW2가 출력되고 있다. 제1구동 회로(91) 내의 6개의 트랜지스터(Tr1 내지 Tr6)는 트랜지스터 인버터를 구성하고 있으며, 각각 한 쌍의 전원 라인(P1, P2)에 대해 소스측과 싱크측이 되도록 두 개씩 쌍으로 배치되고, 그 접속점에 클러치 모터(30)의 삼상 코일(UVW)(36)의 각각이, 회전 트랜스(38)를 거쳐서 접속되어 있다. 전원 라인(P1, P2)는 배터리(94)의 플러스측과 마이너스측에 각각 접속되어 있으므로, 제어 CPU(90)에 의해 쌍을 이루는 트랜지스터(Tr1 내지 Tr6)의 온시간의 비율을 제어 신호 SW1에 의해 순차 제어하고 코일(36)에 흘리는 전류를 PWM(펄스폭 변조; Pulse Width Modulation) 제어에 의해 의사적으로 정현파로 하면 삼상 코일(36)에 의해 회전자계가 형성된다.
한 편, 제2구동 회로(92)의 6개의 트랜지스터(Tr11 내지 Tr16)도, 트랜지스터 인버터를 구성하고 있으며, 각각, 제1구동 회로(91)와 마찬가지로 배치되어 있고, 쌍을 이루는 트랜지스터의 접속점은 어시스트 모터(40)의 삼상 코일(44)의 각각에 접속되어 있다. 따라서, 제어 CPU(90)에 의해 쌍을 이루는 트랜지스터(Tr11 내지 Tr16)의 온 시간을 제어 신호 SW2에 의해 순차 제어하고, 각 코일(44)에 흐르는 전류를 PWM 제어에 의해 의사적인 정현파로 하면, 삼상 코일(44)에 의해 회전 자계가 형성된다.
이상, 구성을 설명한 동력 전달 장치(20)의 동작에 대해 설명한다. 우선, 구동축(22)을 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 회전수 보다 낮은 회전수로 회전시키는 경우, 즉 차량을 전진시키는 경우의 일반적인 동작은 이하와 같다. 원동기(50)가 EFIECU(70)에 의해 운전되고, 소정 회전수 Ne로 회전하고 있다고 한다. 이 때, 제어 장치(80)가 회전 트랜스(38)를 거쳐서 클러치 모터(30)의 삼상 코일(36)에 아무런 전류를 흘리지 않는다고 하면, 즉 제1구동 회로(19)의 트랜지스터(Tr1 내지 Tr6)가 상시 오프 상태이면 삼상 코일(36)에는 아무런 전류도 흐르지 않으므로 클러치 모터(30)의 외부 로터(32)와 내부 로터(34)는 전자적으로 전혀 결합되지 않은 상태로 되며, 원동기(50)의 크랭크 축(56)는 공회전하고 있는 상태로 된다. 이 상태에서는 트랜지스터(Tr1 내지 Tr6)가 오프로 되어 있으므로 삼상 코일(36)로부터의 전력의 회생도 행해지지 않는다. 즉, 원동기(50)는 아이들 회전을 하고 있게 된다.
제어 장치(80)의 제어 CPU(90)가 제어 신호 SW1을 출력하여 트랜지스터를 온오프 제어하면 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 회전수와 구동축(22)의 회전수의 편차(바꿔 말하면 클러치 모터(30)에 있어서의 외부 로터(32)와 내부 로터(34)의 회전수 차)에 따라서 클러치 모터(30)의 삼상 코일(36)에 일정 전류가 흐른다. 즉, 클러치 모터(30)는 발전기로 기능하고, 전류가 제1구동 회로(32)와 내부 로터(34)와는 일정 미끄럼이 존재하는 결합 상태로 된다. 즉, 내부 로터(34)는 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 회전 방향과 같은 방향으로 회전한다. 이 상태에서 회생된 전기 에너지와 같은 에너지가 어시스트 모터(40)에서 소비되도록 제어 CPU(90)가 제2구동 회로(92)를 제어하면, 어시스트 모터(40)의 삼상 코일(44)에 전류가 흐르고, 어시스트 모터(40)에 있어서 토크가 발생한다.
따라서, 제4도에 도시한 바와 같이, 원동기(50)의 크랭크 축(56)가 회전수 N1, 토크 T1으로 회전하고 있는 경우, 영역 G1의 에너지를 클러치 모터(30)에 의해 전력으로서 회생되고 이 전력을 어시스트 모터(40)에 부여하여 영역 G2로 옮김으로써, 구동축(22)을 회전수 N2, 토크 T2로 회전하게 된다. 이리하여, 클러치 모터(30)에 있어서의 미끄럼(회전수차)에 따른 에너지가 토크로서 구동축(22)에 부여되고, 토크의 변환이 행해지게 된다.
이하, 차량을 전진시키는 경우(즉, 구동축(22)을 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 회전 방향과 같은 방향으로 회전시키는 경우)에 있어서의 제어 장치(80)의 일반적인 제어에 대해 상세하게 설명한다. 제5도는 차량을 전진시키는 경우의 제어 CPU(90)에 있어서의 제어의 처리의 개요를 도시하는 플로우차트이다. 도시한 바와 같이 이 처리 루틴이 기동되면, 우선 구동축(22)의 회전수 Nd를 독입하는 처리를 행한다(스텝 S100). 구동축(22)의 회전수는 리졸버(48)로부터 독입한 구동축(22)의 회전 각도 θd로부터 구할 수 있다. 다음에, 악셀 페달 포지션 센서(65)로부터의 악셀 페달(64)은 운전자가 출력 토크가 모자란다고 느낀 때 답입되는 것이며, 따라서 악셀 페달 포지션 AP의 값은 운전자가 바라고 있는 출력 토크(즉, 구동축(22)의 토크)에 대응하는 것이다. 이어서, 독입된 악셀 페달 포지션 AP에 따른 출력 토크(구동축(22)의 토크) 목표치(이하, 토크 지령치라고도 한다) Td*를 도출하는 처리를 행한다(스텝 S102), 즉, 각 악셀 페달 포지션 AP에 대해서는 각각 미리 출력 토크 지령치 Td*가 설정되어 있으며, 악셀 페달 포지션 AP가 독입되면, 그 악셀 페달 포지션 AP에 대응하여 설정된 출력 토크 지령치 Td*의 값이 도출된다.
다음에, 도출된 출력 토크(구동축(22)의 토크) 지령치 Td*와 독입된 구동축(22)의 회전수 Nd로부터 구동축(22)에 의해 출력할 에너지 Pd를 계산(Pd=Td*xNd)에 의하여 구하는 처리를 행한다(스텝 S103). 그리고, 이 구해진 출력 에너지 Pd를 기초로 하여 목표로 하는 엔진 토크 Te와 엔진 회전수 Ne를 설정하는 처리를 행한다(스텝 S104). 그래서, 구동축(22)으로부터 출력할 에너지 Pd를 모두 원동기(50)에 의해 공급한다고 하면, 원동기(50)가 공급하는 에너지는 엔진 토크 Te와 엔진 회전수 Ne와의 적과 같기 때문에, 출력 에너지 Pd와 엔진 토크 Te, 엔진 회전수 Ne와의 관계는 Pd=TexNe가 된다. 그러나, 이런 관계를 만족하는 엔진 토크 Te, 엔진 회전수 Ne의 조합은 무수히 존재한다. 그래서, 본 실시예에서는 원동기(50)가 가능한 한 효율이 높은 상태로 동작하도록 엔진 토크 Te, 엔진 회전수 Ne의 조합을 설정한다.
다음에, 설정된 엔진 토크 Te를 기초로 하여 클러치 모터(30)의 토크 지령치 Tc*를 설정하는 처리를 행한다(스텝 S106). 원동기(50)의 회전수를 거의 일정하게 하려면 클러치 모터(30)의 토크를 원동기(50)의 토크와 같게 하여 균형을 맞추게 하면 된다. 그래서, 여기서는 클러치 모터(30)의 토크 지령치 Tc*를 엔진 토크 Te와 같아지게 설정한다.
이리하여, 클러치 모터 토크 지령치 Tc를 설정한 후(스텝 S106), 클러치 모터(30)의 제어(스텝 S108)와 어시스트 모터(40)의 제어(스텝 S11)와 원동기(50)의 제어(스텝 S111)를 행한다. 또, 도시하는 형편상 클러치 모터(30)의 제어와 어시스트 모터(40)의 제어와 원동기(50)의 제어는 별도의 스텝으로서 기재하였으나, 실제로는 이들 제어는 총합적으로 행해진다. 예를 들면 제어 CPU(90)가 할입 처리를 이용하여 클러치 모터(30)와 어시스트 모터(40)의 제어를 동시에 실행하는 동시에, 통신에 의해 EFIECU(70)에 지시를 송신하여 EFIECU(70)에 의해 원동기(50)의 제어도 동시에 행하게 할 수 있다.
클러치 모터(30)의 제어 처리(제5도의 스텝 S108)에서는 제6도에 도시한 바와 같이, 우선 구동축(22)의 회전 각도 θd를 리졸버(48)로부터 독입하는 처리(스텝 S112)를 행한다. 다음에, 리졸버(39)로부터 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 회전 각도 θe를 입력하고(스텝 S114), 양축의 상대 각도 θc를 구하는 처리를 행한다(스텝 S116). 즉, θc=θe-θd를 연산하는 것이다.
다음에 전류 검출기(95, 96)에 의해, 클러치 모터(30)의 삼상 코일(36)의 U상과 V상으로 흐르고 있는 전류 Iuc, Ivc를 검출하는 처리를 행한다(스텝 S118). 전류는 U, V, W의 삼상으로 흐르고 있으나, 그 총합은 제로이므로, 두 개의 상에 흐르는 전류를 측정하면 충분하다. 이리하여 얻어진 삼상 전류를 이용하여 좌표 변환(삼상-이상 변환)을 행한다(스텝 S120). 좌표 변환은 영구 자석형의 동기 전동기의 d축, q축의 전류치로 변환하는 것이며, 다음식 (1)을 연산함으로써 행해진다.
여기서, 좌표 변환을 행하는 것은 영구 자석형 동기 전동기에 있어서는 d축 및 q축의 전류가 토크를 제어하는 면에서 본질적인 양이기 때문이다. 물론, 삼상인채 제어하는 것도 가능하다. 다음에, 2축의 전류치로 변환한 후, 클러치 모터(30)에 있어서의 토크 지령치 T*로부터 구해지는 각 축의 전류 지령치 Idc*, Iqc*와 실제 각 축에 흐른 전류 Idc, Iqc와 편차를 구하고, 각축의 전압 지령치 Vdc, Vqc를 구하는 처리를 행한다(스텝 S122). 즉, 우선 이하의 식 (2)의 연산을 행하고, 다음에 다음식 (3)의 연산을 행하는 것이다.
ΔIdc=Idc*-Idc
ΔIqc=Iqc*-Iqc (2)
Vdc= Kp1ㆍΔIdc+ΣKi1ㆍΔIdc
Vqc=Kp2ㆍΔIqc+ΣKi2ㆍΔIqc (3)
여기서, Kp1, 2 및 Ki1, 2는 각각 계수이다. 이들 계수는 적용하는 모터의 특성에 적합하도록 조정된다.
여기서, 전압 지령치 Vdc, Vqc는 전류 지령치 I*와의 편차 ΔI에 비례하는 부분(상기 식 (3)의 우변 제1항)과 편차 ΔI의 i회분의 과거의 누적분(우변 제2항)으로부터 구해진다. 그 후, 이리하여 구해진 전압 지령치를 스텝(120)에서 행해진 변환의 역변환에 상당하는 좌표 변환(이상-삼상 변환)을 행하고(스텝 S124), 실제로 삼상 코일(36)에 인가하는 전압 Vuc, Vvc, Vwc를 구하는 처리를 행한다. 각 전압을 다음식 (4)에 의해 구해진다.
Vwc=-Vuc-Vvc (4)
실제의 전압 제어는, 제1구동 회로(91)의 트랜지스터 Tr1 내지 Tr6의 온오프 시간에 의해 이루어지므로, 식 (4)에 의해 구해진 각 전압 지령치가 되도록 각 트랜지스터 Tr1 내지 Tr6의 온 시간을 PWM 제어한다(스텝 S126). 이상의 처리에 의해, 클러치 모터(30)가 기계적으로 구동축(22)에 전달하는 토크를 목표 토크로 하는 제어가 행해지게 된다.
다음에, 어시스트 모터(40)에 의한 제어 처리(제6도의 스텝 S110)의 상세에 대해 설명한다. 어시스트 모터(40)의 제어 처리는 제7도에 도시한 바와 같이, 우선 구동축(22)의 회전수 Nd를 독입하는 처리를 행한다(스텝 S131). 구동축(22)의 회전수는 리졸버(48)로부터 독입한 구동축(22)의 회전 각도 θd로부터 구할 수 있다. 다음에 원동기(50)의 회전수 Ne를 독입하는 처리를 행한다(스텝 S132). 원동기의 회전수 Ne는 리졸버(39)로부터 독입한 크랭크 축(56)의 회전 각도 θe로부터 구할 수도 있고, 배전기(60)에 설치된 회전수 센서(76)에 의해서도 직접 검출할 수도 있다. 회전수 센서(76)를 이용할 경우에는 회전수 센서(76)에 접속된 EFIECU(70)로부터 통신에 의해 회전수 Ne의 정보를 취하게 된다.
그 후, 독입한 구동축(22)의 회전수 Nd와 원동기(50)의 회전수 Ne로부터 양축의 회전수차 Nc를 계산(Nc=Ne-Nd)에 의해 구하는 처리를 행한다(스텝 S133). 다음에, 클러치 모터(30)측에서 발전되는 전력을 연산하는 처리를 행한다(스텝 S134). 즉, 회생되는 전력(에너지) Pc를
Pc=KscxNcxTc
로서 연산하는 것이다. 여기서, Tc는 클러치 모터(30)에 있어서의 실제 토크이며, Nc는 회전수차이므로 NcxTc는 제4도에 있어서의 영역 G1에 상당하는 에너지를 구하는 것에 상당한다. Ksc는 클러치 모터(30)의 발전(회생) 효율이다.
이어서 어시스트 모터(40)에 의해 부여되는 토크 지령치 Ta*를
Ta*=ksaxPc/Nd
로서 연산한다(스텝 S135). 또, ksa는 어시스트 모터(40) 자신의 효율이다. 구해진 토크 지령치 Ta*가 어시스트 모터(40)에 의해 부여할 수 있는 최대 토크 Tamax를 넘고 있는지의 판단을 행하고(스텝 S136), 넘고 있는 경우에는 최대치로 제한하는 처리를 행한다(스텝 S138).
다음에, 구동축(22)의 각도 θd를 리졸버(48)를 이용하여 검출하고(스텝 S140), 또 어시스트 모터(40)의 각 상 전류를 전류 검출기(97, 98)를 이용하여 검출하는 처리(스텝 S142)를 행한다. 그 후, 제8도에 도시한 바와 같이, 클러치 모터(30)와 마찬가지로 좌표 변환(스텝 S144) 및 전압 지령치(Vda, Vqa)의 연산을 행하고(스텝 S146), 또 전압 지령치의 역좌표 변환(스텝 S148)을 행하여 어시스트 모터(40)의 제2구동 회로(92)의 트랜지스터(Tr11 내지 Tr16)의 온 오프 제어 시간을 구하고, PWM 제어를 행한다(스텝 S150). 이들 처리는 클러치 모터(30)에 대해 행한 것과 완전히 동일하다.
다음에, 원동기(50)의 제어(제6도의 스텝 S111)에 대해 설명한다. 원동기(50)의 제어는 제4도의 스텝 S104에 있어서, 이미 목표로 하는 엔진 토크 Te와 엔진 회전수 Ne가 설정되어 있으므로, 원동기(50)의 토크 및 회전수가 각각 그 설정된 값이 되도록 원동기(50)의 토크 및 회전수를 제어한다. 실제로는 제어 CPU(90)로부터 통신에 의해 EFIECU(70)에 지시를 송신하고, 연료 분사량이나 드로틀 밸브 개도를 증감하여 원동기(50)의 토크가 Te로, 회전수가 Ne로 되도록 서서히 조정한다.
이상의 처리에 의해, 클러치 모터(30)에 의해 소정 효율 Ksc로 전력으로 변환된 토크, 즉 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 회전수와 클러치 모터(30)의 내부 로터(34)의 회전수의 편차에 비례하여 클러치 모터(30)에서 회생된 전력에 의해 어시스트 모터(40)에 있어서 구동축(22)에 토크로서 부여할 수 있다. 어시스트 모터(40)가 구동축(22)에 부여하는 토크는 클러치 모터(30)에 의해 전력으로 변환된 토크에 일치하고 있다. 이 결과, 제4도에 있어서 영역 G1의 에너지를 영역 G2로 옮겨서 토크 변환을 행할 수 있다.
물론, 클러치 모터(30)나 어시스트 모터(40) 또는 제1구동 회로(91), 제2구동 회로(92)에서도 손실은 어느 정도 존재하므로, 영역 G1으로 도시된 에너지와 영역 Gc로 도시된 에너지가 완전히 일치하는 것은 현실적으로는 곤란하지만, 동기 전동기 자체는 효율이 1에 극히 가까운 것이 얻어지고 있으므로, 양 모터에 있어서의 손실은 비교적 작다. 또, 트랜지스터 Tr1 내지 Tr16의 온 저항도, GTO 등 극히 작은 것이 알려져 있으므로, 제1구동 회로(91), 제2구동 회로(92)에서의 손실도 충분히 작은 것으로 할 수 있다. 따라서, 양축의 회전수의 편차, 즉 양축 사이의 회전 미끄럼의 대부분은 삼상 코일(36)에 있어서 발전 에너지로 변환되고, 어시스트 모터(40)에 있어서 토크로서 구동축(22)에 전달된다.
그런데, 다음에, 구동축(22)을 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 회전의 방향과 반대 방향으로 회전시키는 경우, 차량을 역진(후진)시키는 경우에 대해 설명한다. 본 실시예에 있어서는 전술한 바와 같이 원동기(50)로서 가솔린 엔진을 이용하고 있다. 일반적으로 가솔린 엔진과 같은 내연 기관은 출력축을 역회전시키는 것은 불가능하다. 그래서, 본 실시예에서는 차량을 역진시키기 위해 다음과 같이 하고 있다. 즉, 차량을 역진시키는 경우에는, 통상 단시간이고 단거리라고 생각할 수 있으므로, 주로 배터리(94)에 축적된 전력을 이용하여 역진하게 하고, 배터리(94)의 잔류 용량이 모자라는 경우에는 클러치 모터(30)에서 회생한 전력을 이용하여 역진하게 한다.
제9도는 차량을 역진시키는 경우의 제어 CPU(90)에 있어서의 제어 처리의 개요를 도시하는 플로우차트이다. 즉, 이 처리가 개시되면, 우선 시프트 포지션 센서(84)로부터 출력되는 시프트 포지션 SP를 독입하고(스텝 S200), 시프트 레버(82)의 위치가 역진 포지션에 있는지 판정을 행한다(스텝 S202). 역진 포지션에 있으면, 운전자가 차량의 역진을 바라고 있다고 판단할 수 있으므로, 스텝 S204로 진행한다. 그러나, 역진 포지션에 없는 경우에는 운전자가 차량을 역진시키는 것을 바라지 않고 있으므로, 처리를 종료한다.
스텝 S204에서는 구동축(22)의 회전수 Nd를 독입하는 처리를 행한다. 또, 구동축(22)은 원동기의 크랭크 축(56)의 회전 방향과 역방향, 즉 제5도의 스텝 S100의 경우와는 역방향으로 회전하고 있다. 다음에, 악셀 페달 포지션 센서(65)로부터의 악셀 페달 포지션 AP를 독입하는 처리를 행하고(스텝 S206), 그 후 독입된 악셀 페달 포지션 AP에 따른 출력 토크(구동축(22)의 토크)의 지령치 Td*를 도출하는 처리를 행한다(스텝 S208), 차량을 역진시키기 위해서는 출력 토크(구동축(22)의 토크)의 방향도, 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 회전 방향과 역방향으로 할 필요가 있다. 따라서, 여기서 도출되는 출력 토크 지령치 Td*는 제5도의 스텝 S102에서 도출된 출력 토크 지령치 Td*와 비교하여 부호가 역으로 되어 있다(부의 부호가 붙어 있다).
다음에, 잔류 용량 검출기(99)의 출력을 참조하여 배터리(94)의 잔류 용량 BRM이 기준 최저치 Bmin보다 큰지 판단을 행한다(스텝 S210). 잔류 용량 BRM이 기준 최저치 Bmin 보다 클 경우에는 배터리(94)의 잔류 용량 BRM은 충분하다고 판단하고, 스텝 S212측으로 진행하여 클러치 모터(30)에서 전력을 회생하여 그 회생한 전력을 이용하여 차량을 역진시키도록 제어한다.
이제, 전자의 제어(스텝 S212측의 제어)에 대해 설명하면, 우선 클러치 모터(30)의 토크 지령치 Tc*를 설정하는 처리를 행한다(스텝 S212). 여기서는 구동축(22)과 크랭크 축(56)의 결합을 끊기 위해 클러치 모터(30)의 토크 지령치 Tc*를 0으로 설정한다.
다음에, 어시스트 모터(40)의 토크 지령치 Ta*를 설정하는 처리를 행한다(스텝 S214). 구동축(22)에 가해지는 토크로서는 클러치 모터(30)에 의한 토크 Tc와 어시스트 모터(40)에 의한 토크 Ta를 생각할 수 있으나, 클러치 모터(30)의 토크 지령치 Tc*는 0으로 설정되어 있으므로, 어시스트 모터(40)에 의한 토크 Ta만에 의해 출력 토크 Td를 조달할 필요가 있다. 따라서, 여기서는 어시스트 모터(40)의 토크 지령치 Ta*를 스텝 S208에서 설정한 출력 토크 지령치 Td*와 같아지게 설정한다. 또, 전술한 바와 같이, 차량을 역진시키기 위해서는 출력 토크 지령치 Td*는 부호가 역으로 되어 있기(부의 부호가 붙어 있다) 때문에, 어시스트 모터(40)의 토크 지령치 Ta*도 제7도의 스텝 S135에서 얻은 어시스트 모터(40)의 토크 지령치 Ta*와 비교하여 부호가 역으로 되어 있다.
이어서, 스텝 S212에서 설정된 클러치 모터(30)의 토크 지령치 Tc*를 기초로 하여 클러치 모터(30)를 제어하는 처리를 행한다(스텝 S216). 즉, 클러치 모터(30)의 제어는 제6도에 도시한 제어와 같은 것이다. 이 결과, 클러치 모터(30)의 토크 Tc는 0이 되기 때문에, 클러치 모터(30)의 외부 로터(32)와 내부 로터(34)의 사이의 전자적인 결합은 거의 0이 되며, 클러치 모터(30)에서는 회생 동작도 역행 동작도 이루어지지 않는다. 또, 이에 의해서 원동기(50)의 크랭크 축(56)도 무부하 상태로 되므로, 원동기(5)는 아이들 상태로 유지된다.
스텝 S214에서 설정한 어시스트 모터(40)의 토크 지령치 Ta*를 기초로 하여 어시스트 모터(40)를 제어하는 처리를 행한다(스텝 S218). 이 처리는 제7도 및 제8도에 도시한 처리 중 스텝 S136 이하에 표시한 처리와 같은 것이다. 단, 이 경우, 제7도의 스텝 S136 및 S138에 있어서의 Tamax는 어시스트 모터(40)가 역회전하고 있을 때의 어시스트 모터(40)에 의해 부여할 수 있는 최대 토크를 나타내게 된다. 이리하여, 어시스트 모터(40)가 제어됨으로써, 어시스트 모터(40)는 역방향의 역행 동작에 의해 원동기(50)의 회전 방향과는 반대 방향으로 회전하고, 크랭크 축(56)의 회전 방향과는 역방향인 토크 Ta를 발생하여 이것이 구동축(22)의 출력 토크 Td가 된다. 또, 이 제어에서는 클러치 모터(30)의 토크 지령치 Tc*를 0으로 설정하였으나, 클러치 모터(30)에서 다소 토크를 발생시키기 위해 토크 지령치 Tc*를 소정치 이하로 설정해도 좋다.
한 편, 후자의 제어(스텝 S220측의 제어)에 대해 설명하면, 우선, 스텝 S208에서 도출된 출력 토크(구동축(22)의 토크) 지령치 Td*와 스텝 S204에서 독입된 구동축(22)의 회전수 Nd로부터 구동축(22)로부터 출력할 에너지 Pd를 계산(Pd=|Td*|xNd)에 의해 구하는 처리를 행한다(스텝 S220). 단, 전술한 바와 같이, 출력 토크 지령치 Td*는 부호가 역으로 되어 있으므로, 출력 에너지 Pd*를 구하는 경우에는 출력 토크 지령치 Td*의 절대치를 이용하게 한다.
다음에, 이 구해진 출력 에너지 Pd를 조달하는 데 충분한 에너지를 원동기(50)가 공급할 수 있도록 원동기(50)의 회전수(엔진 회전수) Ne를 증가하는 처리를 행한다(스텝 S222). 실제로는 제어 CPU(90)로부터 통신에 의해 EFIECU(70)에 지시를 송신하고, 연료 분사량을 증가하여 고효율 회전수의 범위 내에서 원동기(50)의 공급하는 에너지를 증대하는 것이다. 그 다음, 클러치 모터(30)의 토크 Tc(바꿔 말하면, 원동기(50)의 토크(엔진 토크) Te)가 가능한 한 작아지게 하기 위해 클러치 모터(30)의 토크 지령치 Tc*를 소망치 Tmin으로 설정하는 처리를 행한다(스텝 S224).
이어서, 설정한 토크 지령치 Tc*를 기초로 하여 클러치 모터(30)를 제어하는 처리를 행한다(스텝 S226). 이 처리는 제6도에 도시한 클러치 모터(30)의 제어 처리와 같은 것이다. 이 결과, 클러치 모터(30)는 저토크이고 또 고속으로 회전되어 회생 동작을 행하게 된다. 즉, 클러치 모터(30)의 외부 로터(32)는 원동기(50)에 의해 크랭크축(56)의 회전 방향과 같은 방향으로 회전되는데 반해, 내부 로터(34)는 역방향으로 회전되기 때문에, 외부 로터(32)와 내부 로터(34) 사이의 회전수차(즉, 클러치 모터(30)의 회전수) Nc는 매우 커지며, 클러치 모터(30)로부터는 그 회전수차 Nc와 토크 Tc와 회생 효율 Ksc의 적에 대응하는 에너지가 전력으로서 회생되게 된다.
다음에, 어시스트 모터(40)를 제어하는 처리를 행한다(스텝 S228). 이 처리는, 제7도 및 제8도에 도시한 어시스트 모터(40)의 제어 처리와 같은 것이다. 이 결과, 클러치 모터(30)에서 회생된 전력을 이용하여 어시스트 모터(40)는 역방향의 역행 동작을 하여 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 회전 방향과는 반대 방향으로 회전하고, 크랭크 축(56)의 회전 방향과는 역방향의 토크 Ta를 발생한다. 따라서, 구동축(22)에 있어서는 클러치 모터(30)에 의해 크랭크 축(56)의 회전 방향과 같은 방향으로 토크 Tc가 발생되지만, 어시스트 모터(40)에 의해 그와는 역방향으로 그보다 큰 토크 Ta가 발생되게 되며, 최종적인 출력 토크 Td로서는 크랭크 축(56)의 회전 방향과 역방향으로 |Tc-Ta|의 크기의 토크가 출력된다.
또, 제9도에 있어서는 도시하는 형편상 클러치 모터(30)의 제어와 어시스트 모터(40)의 제어는 별개의 스텝으로서 기재하였으나, 실제로는 이들 제어는 통합적으로 행해진다. 예를 들면, 제어 CPU(90)가 할입 처리를 이용하여 클러치 모터(30)와 어시스트 모터(40)의 제어를 동시에 실행한다.
제10도는 클러치 모터(30)에서 회생되는 에너지량과 어시스트 모터(40)에서 사용되는 에너지량을 개략적으로 도시하는 설명도이다. 제10도에 도시한 바와 같이, 원동기(50)가 엔진 회전수 Ne, 엔진 토크 Te로 회전하고 있는 경우, 원동기(50)는 영역 Ge의 에너지를 출력하고 있다. 또, 구동축(22)이 회전수 Nd로 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 회전 방향과는 반대 방향으로 회전하고 있다고 하면, 후자의 제어(스텝 S220측 제어)에 따르면, 클러치 모터(30)에 의해 영역 Ge+Gm의 에너지가 전력으로서 회생된다. 그리고, 이 회생된 전력을 어시스트 모터(40)에 공급함으로써 어시스트 모터(40)에서는 영역 Gd+Gm의 에너지가 사용되고, 영역 Ge가 Gd로 옮겨진다. 이 결과, 구동축(22)으로부터는 출력 토크 Td로서 Tc-Ta가 출력된다. 즉, 에너지로서는 영역 Ge의 에너지가 구동축(22)으로부터 출력된다.
또, 실제로는, 클러치 모터(30)에 있어서 전력을 회생할 때, 회생한 전력을 어시스트 모터(40)에 전달할 때, 혹은 전달한 전력을 어시스트 모터(40)에 있어서 사용할 때 등에 에너지 손실이 어느 정도 발생하기 때문에, 영역 Ge로 표시한 에너지와 영역 Gd로 표시된 에너지가 완전히 일치하는 것은 현실적으로는 곤란하지만, 전술한 바와 같이 동기 전동기 자체는 효율이 1에 극히 가까운 것이 얻어지고 있으므로, 양 모터에 있어서의 손실은 비교적 작다.
제11도는 원동기(50), 클러치 모터(30), 어시스트 모터(40) 사이의 에너지의 흐름을 도시하는 설명도이다. 제11도에 도시한 바와 같이, 원동기(50)에 있어서 발생된 기계적 에너지 (TexNe: 영역 Ge)는 클러치 모터(30)에 전달되고, 어시스트 모터(40)로부터 전달되는 기계적 에너지 (TcxNd: 영역 Gm)과 함께, 클러치 모터(30)에 있어서, 전기적 에너지(TcxNc: 영역 Gm+Ge)로 변환된다. 변환된 전기적 에너지는 어시스트 모터(40)에 전달되어 어시스트 모터(40)에 있어서 기계적 에너지(TaxNd: 영역 Gm+Gd)로 변환되어 일부의 기계적 에너지(TcxNd: 영역 Gm)은 클러치 모터(30)로 전달되지만, 나머지 기계적 에너지(TdxNd: 영역 Gd)는 구동축(22)으로부터 출력된다.
이상의 처리에 의해 구동축(22)은 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 회전 방향과는 역방향으로 회전하고, 차량은 역진한다. 그 때의 에너지는 주로 배터리(94)의 축적된 전력을 이용하지만, 배터리(94)의 잔류 용량이 부족한 경우에는 클러치 모터(30)에서 회생한 전력을 이용한다. 따라서, 배터리(94)에 쓸데 없는 부담을 주지 않고, 차량의 역진을 행할 수 있다. 또, 역진용 기어 등을 요하지 않으므로, 차량 적재 기기의 중량의 저감, 조립 공정수의 저감, 비용 삭감 등을 도모할 수도 있다.
또, 배터리(94)의 잔류 용량 BRM이 기준 최저치 Bmin 이하인 경우, 스텝 S222에 있어서 원동기(50)의 회전수(엔진 회전수) Ne를 상기 경우 보다 더욱 증가하여 원동기(50)가 공급하는 에너지를 증대함으로써, 어시스트 모터(40)에서 소비되는 이상의 전력을 클러치 모터(30)에 있어서 회생하여 증대한 전력분으로 배터리(94)를 충전시키게 해도 좋다.
또, 배터리(94)의 잔류 용량 BRM이 기준 최전치 Bmin이하여도 아직 여유가 있는 경우에는 클러치 모터(30)에서 전력으로 회생되는 전력 이외에 배터리(94)에 축적된 전력도 이용하여 어시스트 모터(40)를 구동하여 구동축(22)을 역방향으로 회전시키게 해도 좋다.
다음에, 본 발명의 실시예 2에 대해 설명한다. 또, 본 실시예에 있어서도 동력 전달 장치(20) 자체의 구성은 전술한 실시예 1과 같다. 그런데, 상기한 실시예 1에서는 어시스트 모터(40)를 역방향으로 역행 동작시킴으로써 차량을 역진시키고 있었으나, 클러치 모터(30)에 역행 동작을 시킴으로써도 차량을 역진시킬 수 있다. 그래서, 본 실시예에서는 원동기(50)의 크랭크 축(56)을 정지시킨 상태에서, 배터리(94)에 축적된 전력을 이용하여 클러치 모터(30)를 역행 동작하도록 제어하고, 클러치 모터(30)에 있어서 원동기(50)의 크랭크 축(56)에 있어서의 정지 최대 마찰 토크 이하의 토크를 발생시켜서 구동축(22)을 크랭크 축(56)의 통상의 회전 방향과 역방향으로 회전시키게 하고 있다.
제12도는 본 발명의 실시예 2로서의 동력 전달 장치에 있어서의 각 축에 가해지는 토크를 설명하기 위한 설명도이다. 본 실시예에 있어서는 본래라면 일점 쇄선으로 그린 백색 화살표 방향으로 회전하는 크랭크 축(56)는 회전을 정지하고 있으며, 그 회전수(엔진 회전수) Ne는 0으로 되어 있다. 그래서, 구동축(22)을 크랭크 축(56)의 본래의 회전 방향과는 역방향(구동축(22) 상의 백색 화살표 방향)으로 회전시키도록 클러치 모터(30)에 역행 동작을 시키면, 크랭크 축(56), 구동축(22)에 각각 가해지는 토크는 다음과 같이 된다. 우선, 크랭크 축(56)에 가해지는 토크는 클러치 모터(30)에 의한 토크 Tc와 크랭크 축(56)의 정지 마찰 토크 Tef이며, 이들은 서로 역방향으로 균형 잡혀 있다. 다음에, 구동축(22)에 가해지는 토크는 클러치 모터(30)에 의한 토크 Tc와 구동축(22)의 마찰 토크 Tdf이며, 이들은 서로 역방향으로 되어 있다. 또, 클러치 모터(30)에 의한 토크 Tc 중 크랭크 축(56)에 가해지는 토크와 구동축(22)에 가해지는 토크는 작용ㆍ반작용의 관계에 있다.
여기서, 클러치 모터(30)에 의해 원동기(50)의 크랭크 축(56)를 회전시키지 않기 위한 조건은 크랭크 축(56)의 정지 최대 마찰 토크를 Tefmax라 하면,
Tefmax≥Tef=Tc … (5)
이다. 또, 구동축(22)이 크랭크 축(56)의 본래의 회전 방향과 역방향으로 회전하기 위한 조건은,
Td＞0 … (6)
이다. 또, 출력 토크 Td는, Td=Tc-Tdf이므로, 식 (6)의 조건은,
Tc＞Tdf … (7)
로 바꿔 쓸 수 있다. 따라서, 식 (5)와 (7)을 조합하면,
Tefmax≥Tc＞Tdf … (8)
이 된다. 따라서, 식 (8)에 도시한 조건이 만족되면 클러치 모터(30)에 의해 원동기(50)의 크랭크 축(56)를 회전시키지 않고, 구동축(22)을 역방향으로 회전시킬 수 있다. 또, 여기서, 크랭크 축(56)의 정지 최대 마찰 토크는 실제 마찰에 의해 생기는 토크 이외에 가솔린 엔진인 원동기(50)에 있어서 예를 들면 실린더 내의 공기를 피스톤으로 압축하려 할 때의 저항력에 의해 발생하는 토크도 포함한다.
제13도는 실시예 2에 있어서의 차량을 역진시키는 경우의 제어 CPU(90)에 있어서의 제어 처리의 개요를 도시하는 플로우차트이다. 또, 이 처리가 개시됨에 있어서 원동기(50)는 동작을 정지하고 있으며, 크랭크 축(56)는 회전을 정지한 상태에 있다고 한다. 이 처리가 개시되면, 제9도에 도시한 처리와 마찬가지로, 우선 시프트 포지션 센서(84)로부터 출력되는 시프트 포지션 SP를 독입하고(스텐 S300), 시프트 레버(82)의 위치가 역진 포지션에 없는 경우에는 처리를 종료한다.
스텝 S306에서는 악셀 페달 포지션 센서(65)로부터의 악셀 페달 포지션 AP를 독입하는 처리를 행한다. 그리고, 이어서 그 독입한 악셀 페달 포지션 AP에 따른 출력 토크(구동축(22)의 토크) 지령치 Td*를 도출하는 처리를 행한다(스텝 S308). 제9도에 도시한 처리와 마찬가지로, 여기서 도출되는 출력 토크 지령치 Td*는 제5도의 스텝 S102에서 도출한 출력 토크 지령치 Td*와 비교하여 부호가 역으로 되어 있다(부의 부호가 붙여져 있다).
다음에, 잔류 용량 검출기(99)의 출력을 참조하여 배터리(94)의 잔류 용량 BRM이 기준 최저치 Bmin 보다 큰지 아닌지 판단을 행한다(스텝 S310). 잔류 용량 BRM이 기준 최저치 Bmin 보다 큰 경우에는 배터리(94)의 잔류 용량 BRM은 충분하다고 판단하고, 스텝 S312로 진행하지만, 잔류 용량 BRM은 충분하지 않다고 판단하고, 처리를 종료한다. 본 실시예에 있어서는 클러치 모터(30)에 의한 역행 동작은 배터리(94)에 축적된 전력을 이용하여 행하는 것을 전제로 하고 있기 때문에, 배터리(94)의 잔류 용량 BRM이 충분하지 않을 때는 처리를 종료하게 하고 있다.
이어서, 스텝 S308에서 설정된 출력 토크 지령치 Td*가 미리 구해진 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 정지 최대 마찰 토크 Tefmax 이하인지의 판단을 행한다(스텝 S312). 출력 토크 지령치 Td*가 정지 최대 마찰 토크 Tefmax이하이면 클러치 모터(30)의 토크 지령치 Tc*를 운전자가 바라는 출력 토크 지령치 Td*와 같은 값으로 설정한다(스텝 S314). 또, 출력 토크 지령치 Td*가 정지 최대 마찰 토크 Tefmax 보다 크면 식 (8)으로 표시한 조건을 만족하도록 클러치 모터(30)의 토크 지령치 Tc*를 정지 최대 마찰 토크 Tefmax와 같은 값으로 설정한다(스텝 S316).
클러치 모터(30)의 토크 지령치 Tc*가 설정되면 클러치 모터(30)를 제어하는 처리를 행한다(스텝 S318). 또, 클러치 모터(30)의 제어는 제6도에 도시한 제어와 같은 것이다.
이상과 같이 하여, 클러치 모터(30)에 의해 원동기(50)의 크랭크 축(56)를 회전시키지 않고, 구동축(22)을 크랭크 축(56)의 본래의 회전 방향과는 역방향으로 회전시킬 수 있기 때문에, 차량을 역진시킬 수 있다.
또, 본 실시예에 있어서는 어시스트 모터(40)의 동작에 대해서는 언급하지 않았으나, 어시스트 모터(40)의 동작으로서는 다음과 같은 동작을 행하게 할 수 있다. 이 경우는, 클러치 모터(30) 만에 의해 차량의 발진이 이루어진다. 제2로서는 어시스트 모터(40)에 역행 동작을 시키는 것이다. 이 경우는 구동축(22)을 역방향으로 회전시키는 방향으로, 어시스트 모터(40)에서 생기는 토크가 또 가해지게 되며, 클러치 모터(30)와 어시스트 모터(40)에서 차량의 발진이 이루어지게 된다. 제3으로서는 어시스트 모터(40)에 회생 동작을 시키는 것이다. 이 경우는 클러치 모터(30)에서 생긴 토크를 취소하는 방향으로, 어시스트 모터(40)의 토크가 발생하기 때문에 그만큼 출력 토크는 작아지지만, 어시스트 모터(40)에서 회생한 전력을 이용함으로써 배터리(94)에서 축적된 전력의 소비 속도를 늦출 수 있다.
또, 본 실시예에서는 동력 전달 장치(20) 자체의 구성은 실시예 1과 마찬자기 구성인 것으로 하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 클러치 모터(30)에 의해 차량을 발진시킨다고 하는 처리에 있어서는 적어도 클러치 모터(30)와 원동기(50)와 배터리(94)를 구성 요소로 하여 구비하고 있으면 실현할 수 있고, 어시스트 모터(40)는 필수 구성 요소는 아니다.
또, 본 실시예에서는 클러치 모터(30)에 의해 구동축(22)을 역방향으로 회전시킬 때 크랭크 축(56)의 회전을 정지시킨 상태로 하고 있었으나, 반드시 정지시킨 상태로 해 둘 필요는 없다. 즉, 클러치 모터(30)에 의해 구동축(22)을 역방향으로 회전시키려면 적어도 크랭크 축(56)에 있어서 클러치 모터(30)에 의해 생기는 토크 Tc와 같거나 그보다 큰 토크가 토크 Tc의 방향과 반대 방향으로 가해지고 있으면 되고, 크랭크 축(56)가 회전하고 있는지 아닌지는 문제가 아니기 때문이다.
따라서, 예를 들면, 크랭크 축(56)를 회전시킨 상태에서 클러치 모터(30)에 의해 구동축(22)을 역방향으로 회전시키는 경우에는 크랭크 축(56)에 있어서 클러치 모터(30)에 의한 토크 Tc와 역방향으로 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 동마찰 토크가 가해지고, 토크 끼리 균형 잡히게 된다. 또, 이 때, 원동기(50)는 작동하고 있어도 되고, 작동을 정지하고 있어도 된다. 즉, 이 경우 원동기(50)는 소위 엔진 브레이크를 걸면 마찬가지 상태로 된다. 또, 여기서 크랭크 축(56)의 동마찰 토크에는 실제 마찰에 의해 생기는 토크 이외에, 가솔린 엔진인 원동기(50)에 있어서 예를 들면 실린더 내의 공기를 피스톤으로 압축하려 할 때의 저항력이나 실린더 내에 흡기를 행할 때의 저항력 등에 의해 생기는 토크도 포함된다. 또, 원동기(50)에 배기 브레이크의 기능이 붙어 있는 경우에는 이 배기 브레이크를 동작시킴으로써 큰 토크를 취출하는 것이 가능해진다.
다음에, 본 발명의 실시예 3에 대해 설명한다. 또, 본 실시예에 있어서도 동력 전달 장치(20) 자체의 구성은 전술한 실시예 1과 마찬가지이다. 그런데, 역진하고 있는 차량을 감속시키는 경우, 즉 바꿔 말하면, 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 회전 방향과는 역방향으로 회전하고 있는 구동축(22)에 제동을 거는 경우, 어시스트 모터(40) 또는 클러치 모터(30)에 회생 동작을 행하게 하여 회생 제동을 걸 필요가 있다. 그러나, 배터리(94)의 잔류 용량 BRM이 기준치 Bmax이상인 경우(즉, 배터리(94)가 가득찬 용량인 경우)에는, 벌써 그 이상, 배터리(94)는 전력을 축적할 수가 없기 때문에, 어시스트 모터(40) 또는 클러치 모터(30)에 회생 동작을 행하게 하여도 회생한 전력을 배터리(94)에 의해 흡수시킬 수는 없다. 따라서, 이대로는 후진하고 있는 차량을 감속시킬 수가 없다. 그래서, 본 실시예에서는 원동기(50)를 정지시킨 상태에서 어시스트 모터(40)에 회생 동작을 행하게 하여 구동축(22)에 회생 제동을 거는 동시에 회생한 전력을 클러치 모터(30)에 공급하여 역행 동작을 시키고, 클러치 모터(30)에 있어서 회생한 전력을 소비시키게 하고 있다.
제14도는 본 발명의 실시예 3으로서의 동력 전달 장치에 있어서의 각 축에 가해지는 토크를 설명하기 위한 설명도이다. 본 실시예에 있어서는 전술한 바와 같이, 원동기(50)는 동작을 정지하고 있으며, 본래라면 일점 쇄선으로 그린 백색 화살표와 같이 회전하는 크랭크 축(56)는 정지하고 있다(즉, 엔진 회전수 Ne는 0). 한편, 구동축(22)은 크랭크 축(56)의 본래의 회전 방향과는 역방향(구동축(22) 상의 백색 화살표 방향)으로 회전하고 있다. 이 때, 어시스트 모터(40)에 회생 동작을 시키고, 클러치 모터(30)에 역행 동작을 시키면, 크랭크 축(56), 구동축(22)에 각각 가해지는 토크는 다음과 같이 된다. 우선, 크랭크 축(56)에 가해지는 토크는 제12도에 있어서 설명한 바와 마찬가지로, 클러치 모터(30)에 의한 토크 Tc와 크랭크 축(56)의 정지 마찰 토크 Tef이며, 이들은 서로 역방향으로 균형잡혀 있다. 다음에, 구동축(22)에 가해지는 토크는 클러치 모터(30)에 의한 토크 Tc와 어시스트 모터(40)에 의한 토크 Ta이며, 토크 Tc는 구동축(22)의 회전을 저해하는(즉, 제동을 거는) 방향으로 작용하고, 양자는 서로 역방향으로 되어 있다. 또, 클러치 모터(30)에 의한 토크 Tc 중 크랭크 축(56)에 가해지는 토크와 구동축(22)에 가해지는 토크와는 작용ㆍ반작용의 관계에 있다. 또, 구동축(22)의 마찰 토크는 고려하고 있지 않다.
여기서, 어시스트 모터(40)에 있어서 전력으로서 회생되는 에너지 Pa는 어시스트 모터(40)의 회생 효율을 Ksa, 구동축(22)의 회전수를 Nd라 하면,
Pa=KsaxTaxNd … (9)
가 된다.
또, 클러치 모터(30)에 있어서 소비되는 에너지 Pc는 클러치 모터(30)의 역행 효율을 ksc, 클러치 모터(30)의 회전수 (즉, 크랭크 축(56)와 구동축(22)의 회전수차)를 Nc라 하면,
Pc=(1/ksc)xTcxNc … (10)
가 된다.
단, 어시스트 모터(40)에서 전력으로서 회생된 에너지를 클러치 모터(30)에 전달할 때는 전달 경로 중에 있어서 어느 정도 에너지 손실이 발생하기 때문에, 에너지 Pa와 Pc의 관계는,
Pa＞Pc … (11)
가 된다.
또, 크랭크 축(56)는 정지하고 있기 때문에, 클러치 모터(30)의 회전수 Nc는 구동축(22)의 회전수 Nd와는 동등하다. 따라서, 식 (9), (10)을 식 (11)에 대입하면,
KsaxTa>(1/ksa)xTc … (12)
가 된다.
또, 어시스트 모터(40)의 회생 효율 Ksa와 클러치 모터(30)의 역행 효율 ksc가 모두 1에 가까운 것이라 하면, 식 (12)로부터,
Ta>Tc … (13)
의 관계가 얻어진다.
한 편, 출력 토크 Td는 제14도로부터 명백한 바와 같이, Td=Ta-Tc이므로 식 (13)으로부터,
Td=Ta-Tc＞0 … (14)
으로 되며, 출력 토크 Td는 구동축(22)의 회전 방향과 역방향, 즉 구동축(22)에 제동을 거는 방향이 됨을 알 수 있다. 이 결과, 구동축(22)에는 회전 방향과는 역방향으로 가속도(즉, 감속도)가 가해지고, 후진하고 있는 차량은 감속되게 된다.
단, 클러치 모터(30)에 의해 원동기(50)의 크랭크 축(56)를 회전시키지 않게 하려면 실시예 2에 있어서 설명한 바와 같이, 식 (5)의 조건을 만족시킬 필요가 있다.
제15도는 실시예 3에 있어서 역진하고 있는 차량을 감속시키는 경우의 제어 CPU(90)에 있어서의 제어의 처리의 개요를 도시하는 플로우차트이다. 또, 이 처리가 개시됨에 있어서 차량은 역진하고 있는 상태, 즉 구동축(22)이 역방향으로 회전하고 있는 상태에 있는 것으로 하고, 원동기(50)는 동작을 정지하고 있는 상태에 있는 것으로 한다. 제15도에 도시한 처리가 개시되면, 우선 브레이크 페달(도시 않음)이 답입되었는지를 판단하는 처리를 행한다(스텝 S400). 브레이크 페달은 통상, 운전자가 차량을 감속 또는 정지시키고 싶은 경우에 답입되는 것이므로, 브레이크 페달의 답입에 의해 운전자에 의한 차량의 감속 요구가 확인될 때, 이하의 감속 처리를 행하게 한다.
다음에, 잔류 용량 검출기(99)의 출력을 참조하여 배터리(94)의 잔류 용량 BRM이 기준 최고치 Bmax 보다 작은지의 판단을 행한다(스텝 S402). 잔류 용량 BRM이 기준 최고치 Bmax 보다 작은 경우에는 배터리(94)에 아직 전력을 축적할 여유가 있는 것으로 판단하여 배터리(94)를 이용한 다른 감속 처리(예를 들면 클러치 모터(30)나 어시스트 모터(40)에서 회생 제동을 걸고, 회생한 전력을 배터리(94)에 흡수시키는 감속 처리)를 행하도록 제15도의 처리를 종료한다. 잔류 용량 BRM이 기준 최고치 Bmax 이상인 경우에는 베터리(94)의 잔류 용량 BRM은 꽉찬(즉, 가득찬 용량) 상태이며, 이미 그 이상, 배터리(94)에는 전력을 축적할 수 없다고 판단하여 스텝 S404로 진행한다.
스텝 S404에서는 원동기(50)의 크랭크 축(56)의 정지 최대 마찰 토크 Tefmax를 기초로 하여, 전술한 식 (5)의 조건을 만족하도록 클러치 모터(30)의 토크 지령치 Tc*를 설정하는 처리를 행한다. 다음에, 구동축(22)의 회전수 Nd를 독입하는 처리를 행한다(스텝 S406). 전술한 바와 같이, 원동기(50)의 크랭크 축(56)는 정지하고 있으며, 클러치 모터(30)의 회전수 Nc는 구동축(22)의 회전수 Nd와는 동등하므로, 구동축(22)의 회전수 Nd를 독입함으로써, 클러치 모터(30)의 회전수 Nc도 얻어진다.
이어서, 스텝 S4040에서 설정한 클러치 모터(30)의 토크 지령치 Tc*와 스텝 S406에서 얻어진 클러치 모터(30)의 회전수 Nc를 기초로 하여 클러치 모터(30)의 소비 전력 Pc를 식 (10)의 계산에 의해 구하는 처리를 행한다(스텝 S408). 그리고, 구해진 소비 전력 Pc로부터 전달 경로 중의 에너지 손실도 고려에 넣은 다음, 어시스트 모터(40)에서 회생할 전력 Pa를 도출한다(스텝 S410). 이리하여, 어시스트 모터(40)에서 회생할 전력 Pa를 구하면 스텝 S406에서 독입된 구동축(22)의 회전수 Nd를 기초로 하여 어시스트 모터(40)의 토크 지령치 Ta*를 식 (9)에 따라서 계산에 의해 구해진다(스텝 S412).
그 후, 스텝 S404에서 설정된 클러치 모터(30)의 토크 지령치 Tc*를 기초로 하여 클러치 모터(30)를 제어하는 처리를 행한다(스텝 S414). 또, 클러치 모터(30)의 제어는 제6도에 도시한 제어와 같은 것이다. 이어서, 스텝 S412에서 설정된 어시스트 모터(40)의 토크 지령치 Ta*를 기초로 하여, 어시스트 모터(40)를 제어하는 처리를 행한다(스텝 S418). 이 처리는 제7도 및 제8도에 도시한 처리 중 스텝 S140 이하에 도시한 처리와 같은 것이다. 또, 제15도에 있어서도 도시하는 형편상 클러치 모터(30)의 제어와 어시스트 모터(40)의 제어는 별도의 스텝으로서 기재하였으나, 실제로는 이들 제어는 통합적으로 행해지고, 예를 들면 제어 CPU(90)가 할입 처리를 이용하여 클러치 모터(30)와 어시스트 모터(40)의 제어를 동시에 실행한다.
이상의 처리에 의해 어시스트 모터(40)는 회생 동작을 행하여, 구동축(22)에 회생 제동을 거는 동시에, 클러치 모터(30)는 역행 동작을 행하여 회생된 전력을 소비한다. 이리하여, 어시스트 모터(40)에서 회생된 전력을 클러치 모터(30)로 흡수하면서 구동축(22)에 제동을 걸 수 있고, 후진하는 차량을 감속시킬 수 있다.
또, 출력 토크 Td의 크기는 클러치 모터(30)의 어시스트 모터(40)의 각 운전 상태를 제어하여 각 모터에서의 에너지 손실의 크기(즉, 어시스트 모터(40)의 회생 효율 Ksa, 클러치 모터(30)의 역행 효율 ksc 등을 변경함으로써 변화시킬 수 있다.
또, 본 실시예에 있어서는 실시예 2와 마찬가지로, 크랭크 축(56)는 회전을 정지시킨 상태로 하였으나, 반드시 정지시킨 상태로 해 둘 필요는 없고, 크랭크 축(56)를 회전시킨 상태에서 구동축(22)에 제동을 걸어서 차량을 감속시키게 해도 좋다.
다음에, 본 발명의 실시예 4에 대해 설명한다. 제16도는 본 발명의 실시예 4로서의 동력 전달 장치의 주요부의 개략 구성을 도시하는 구성도이다. 상기한 실시예 1에 있어서는 어시스트 모터(40)를 구동축(22)에 부착하고 있었으나, 본 실시예에서는 제16도에 도시한 바와 같이, 어시스트 모터(40)를 원동기(50)의 크랭크 축(56)에 부착하게 하고 있다. 어시스트 모터(40)를 크랭크 축(56)에 부착하는 경우, 그 부착 장소로서는 다음의 두 가지가 있다. 하나는, 제16(a)도에 도시한 바와 같이 원동기(50)와 클러치 모터(30) 사이이다. 또 하나는 제16(a)도에 도시한 바와 같이 원동기(50)를 사이에 끼운 클러치 모터(30)의 반대측이다. 또, 본 실시예에 있어서, 클러치 모터(30), 어시스트 모터(40) 및 원동기(50) 이외의 구성은 제1도에 도시한 구성과 같다.
그런데, 이상과 같은 구성에 있어서, 차량을 역진시키도록, 구동축(22)을 크랭크 축(56)의 회전 방향과 역방향으로 회전시키기 위한 제어 방법으로는 다음의 네 가지 방법을 생각할 수 있다. 또, 어시스트 모터(40)를 제16(a)도와 같이 부착하는 경우에도 제16(b)도와 같이 부착하는 경우에도 제어로서는 같아진다.
그러면, 제1제어 방법에 대해 설명한다. 우선, 제어 CPU(90)는 통신에 의해 EFIECI(70)에 지시를 송신하여, EFIECI(70)에 의해 원동기(50)를 제어하고, 원동기(50)의 동작을 정지시키고, 크랭크 축(56)의 회전을 정지시킨다. 그 다음, 제어 CPU(90)는 제2구동 회로(92)를 제어하여 어시스트 모터(40)에 있어서의 스테이터(42)와 로터(42)의 전자적 결합에 의해 크랭크 축(56)를 회전하지 않도록 고정시킨다. 이는, 삼상 코일(44)에서 발생하는 자계를 회전 자계가 아니고 고정 자계로 함으로써 실현된다. 다음에, 제어 CPU(90)는 제1구동 회로(91)를 제어하여 클러치 모터(30)에 역행 동작시키고, 구동축(22)을 크랭크 축(56)가 본래 회전하는 방향과는 역방향으로 회전시킨다. 또, 어시스트 모터(40) 및 클러치 모터(30)를 구동하는 데 이용되는 전력은 배터리(94)에 축적된 전력에 의해 조달된다.
제17도는 제16도의 동력 전달 장치에 있어서의 각 축에 가해지는 토크를 설명하기 위한 설명도이다. 제17도에 도시한 바와 같이, 클러치 모터(30)에 의해 구동축(22)이 크랭크 축(56)의 본래의 회전 방향(일점 쇄선의 백색 화살표)와 역방향(백색 화살표)으로 회전할 때, 크랭크 축(56)는 클러치 모터(30)에 의해 크랭크 축(56)의 회전 방향과 같은 방향으로 토크 Tc가 가해지지만, 이와 균형 잡히도록 어시스트 모터(40)에 의해 토크 Ta가 생기기 때무에, 크랭크 축(56)는 회전하는 일이 없다. 따라서, 이 크랭크 축(56)를 지지로 하여 구동축(22)은 역방향으로 회전을 계속하는 것이 가능하다. 단, 이 경우, 원동기(50)에 있어서 크랭크 축(56)가 갖는 정지 마찰 토크 Tef도 발생하기 때문에, 실제로는 정지 마찰 토크 Tef와 토크 Ta의 합과, 토크 Tc가 균형 잡히게 된다.
또, 어시스트 모터(40)에 있어서, 스테이터(43)와 로터(42)의 전자적 결합을 해제하여 크랭크 축(56)에 대한 고정을 해제한 경우, 크랭크 축(56)를 고정하려면 원동기(50)에 있어서의 크랭크 축(56)가 갖는 정지 마찰 토크 Tef만으로 되며, 따라서 이 경우에는 전술한 실시예 2와 같은 상태로 된다.
다음에, 제2제어 방법에 대해 설명한다. 원동기(50)가 동작하여 크랭크 축(56)가 회전하고 있는 상태에 있어서, 제어 CPU(90)는 제2구동 회로(92)를 제어하여 어시스트 모터(40)에 회생 동작을 시킨다. 그리고, 제1구동 회로(91)를 제어하여 어시스트 모터(40)에 의해 회생된 전력을 이용하여 클러치 모터(30)에 역행 동작을 시키고, 구동축(22)을 크랭크 축(56)의 회전 방향과는 역방향으로 회전시킨다. 또, 이 때 배터리(94)에 축적된 전력은 사용되지 않는다.
제18도도 제17도와 마찬가지로 제16도의 동력 전달 장치에 있어서의 각 축에 가해지는 토크를 설명하기 위한 설명도이다. 제18도에 도시한 바와 같이, 크랭크 축(56)가 흑색 화살표 방향으로 회전하고 있는 경우에, 어시스트 모터(40)에 있어서 회생 토크로서 토크 Ta가 발생한다. 한 편, 클러치 모터(30)에 있어서 역행 동작이 이루어지고 있기 때문에, 크랭크 축(56)에는 크랭크 축(56)의 회전 방향과 같은 방향으로 토크 Tc가 발생하고, 토크 Ta와 균형 잡는다(단, 크랭크 축(56)가 정회전하는 경우). 또, 구동축(22)에 있어서는 클러치 모터(30)에 의해 작용ㆍ반작용의 법칙에 따라서 크랭크 축(56)의 회전 방향과 역방향의 토크 Tc가 발생하고 있으며, 크랭크 축(56)의 회전 방향과 역방향의 토크 Tc가 발생하고 있으며, 이것이 출력 토크 Td로서 구동축(22)으로부터 출력된다.
제19도는 제18도에 있어서 어시스트 모터(40)에서 회생되는 에너지량과 클러치 모터(30)에서 사용되는 에너지량을 개략적으로 도시하는 설명도이다. 제19도에 도시한 바와 같이, 원동기(50)가 엔진 회전수 Ne, 엔진 토크 Te로 회전하고 있는 경우, 원동기(50)는 영역 Ge의 에너지를 출력하고 있다. 또, 어시스트 모터(40)에 있어서는 영역 Ge+Gm의 에너지가 전력으로서 회생된다. 그리고, 이 회생된 전력을 어시스트 모터(40)에 공급함으로써, 어시스트 모터(40)에서는 영역 Gd+Gm의 에너지가 사용되고, 구동축(22)을 크랭크 축(56)의 회전 방향과 역방향으로 회전수 Nd로 회전시킨다. 이 결과, 영역 Ge가 Gd로 옮겨지고, 구동축(22)으로부터는 출력 토크 Td로서 Te-Ta가 출력된다. 즉, 에너지로서는 영역 Ge의 에너지가 구동축(22)으로부터 출력된다.
또, 실제로는, 어시스트 모터(40)에 있어서 전력을 회생할 때 회생된 전력을 클러치 모터(30)에 전달할 때, 혹은 전달한 전력을 클러치 모터(30)에 있어서 사용할 때 등에 에너지 손실이 어느 정도 발생하기 때문에, 영역 Ge에서 도시된 에너지와 영역 Gd로 도시된 에너지가 완전히 일치하는 것은 현실적으로는 곤란하지만, 양 모터에 있어서의 손실은 비교적 작다.
제20도는 원동기(50), 클러치 모터(30), 어시스트 모터(40) 사이의 에너지의 흐름을 도시하는 설명도이다. 제20도에 도시한 바와 같이, 원동기(50)에 있어서 발생된 기계적 에너지(TexNe: 영역 Ge)는 어시스트 모터(40)에 전달되고, 클러치 모터(30)로부터 전달되는 기계적 에너지 (TcxNd: 영역 Gm)과 함께 어시스트 모터(40)에 있어서 전기적 에너지(TaxNa: 영역 Gm+Ge)로 변환된다. 변환된 전기적 에너지는 클러치 모터(30)에 전달되어 클러치 모터(30)에 있어서 기계적 에너지(TcxNc: 영역 Gm+Gd)로 변환되어 일부의 기계적 에너지(TcxNe: 영역 Gm)은 어시스트 모터(40)에 전달되지만, 나머지 기계적 에너지(TdxNd: 영역 Gd)는 구동축(22)으로부터 출력된다.
다음에, 제3제어 방법에 대해 설명한다. 제어 CPU(90)는 제2제어 방법과 같은 제어에 의해 어시스트 모터(40)에서 회생 동작, 클러치 모터(30)에서 역행 동작을 각각 시키지만, 어시스트 모터(40)에서 회생된 전력을 모두 클러치 모터(30)에 전달되는 것은 아니고, 일부를 배터리(94)에 공급한다. 이 결과, 구동축(22)을 역방향으로 회전시키면서 배터리(94)에 전력을 축적할 수 있다.
다음에, 제4도의 제어 방법에 대해 설명한다. 제어 CPU(90)는 제2제어 방법과 같은 제어에 의해 어시스트 모터(40)에서 회생 동작, 클러치 모터(30)에서 역행동작을 각각 시키지만, 어시스트 모터(40)에서 회생된 전력을 사용할 뿐 아니라 배터리(94)에 축적된 전력도 이용하여 클러치 모터(30)에 역행 동작을 시킨다. 이 결과, 역방향으로 회전하는 구동축(22)에는 출력 토크로서 큰 토크를 출력시킬 수 있다.
이상과 같이, 제16도에 도시한 바와 같은 구성에 있어서도 상기한 네 개의 제어의 어느 쪽에 따라서, 구동축(22)을 크랭크 축(56)의 회전 방향과 역방향으로 회전시키는 것은 가능하다.
그런데, 본 발명은 상기한 실시예나 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에 있어서 각종 태양으로 실시하는 것이 가능하다.
예를 들면, 제1도에 도시한 동력 전달 장치를 4륜 구동차(4WD)에 적용한 경우는 제21도에 도시한 바와 같이 된다. 제21도에 도시한 구성에서는 구동축(22)에 기계적으로 결합하고 있던 어시스트 모터(40)를 구동축(22)으로부터 분리하여 차량의 후륜부에 독립하여 배치하고, 이 어시스트 모터(40)에 의해 후륜부의 구동륜(27, 29)을 구옹한다. 한 편, 구동축(22)의 선단은 기어(23)를 거쳐서 차동 기어(24)에 결합되어 있으며, 이 구동축(22)에 의해 전륜부의 구동륜(26, 28)을 구동한다.
이와 같은 구성하에 있어서도 전술한 실시예 1 내지 3을 실현하는 것은 가능하다. 예를 들면, 실시예 1에 대해 설명하면, 배터리(94)의 잔류 용량이 충분한 경우, 클러치 모터(30)의 토크를 거의 0으로 한 상태에서 배터리(94)의 전력을 이용하여 어시스트 모터(40)를 역방향으로 역행 동작시키고, 또 배터리(94)의 잔류 용량이 충분치 않은 경우에는 전류분의 구동륜(26, 28)의 회전에 의해서 클러치 모터(30)로 전력을 회생시키는 동시에 그 회생된 전력을 이용하여 어시스트 모터(40)를 역방향으로 역행 동작시킴으로써 후륜부의 구동륜(27, 29)을 역회전시켜서 차량을 후진시킨다.
또, 실시예 2에 대해 설명하면 배터리(94)의 전력을 이용하여 클러치 모터(30)에 역행 동작시킴으로써 전륜부의 구동륜(26, 28)을 역회전시켜서 차량을 후퇴시킨다.
또, 실시예 3에 대해 설명하면 배터리(94)의 잔류 용량이 가득찬 용량인 경우 후륜부에 있는 어시스트 모터(40)에 의해서 회생 제동을 걸면서 클러치 모터(30)에 역행 동작을 시켜서 회생 전력을 흡수시킨다.
그런데, 상술한 각 실시예에 있어서는 원동기(50)로서 가솔린에 의해 운전되는 가솔린 엔진을 이용하고 있었으나, 그 밖에도 디젤 엔진이나 터빈 엔진이나 제트 엔진 등 각종 내연 혹은 외연 기관을 이용할 수 있다.
또, 클러치 모터(30 및 어시스트 모터(40)로서는 PM형(영구 자석형 : Permanent Magnet type) 동기 전동기를 이용하고 있었으나, 회생 동작 및 역행 동작을 행하게 하는 것이면, 그 밖에도 VR형(가변 릴럭턴스형; Variable Reluctance type) 동기 전동기나, 버어니어 모터나 직류 전동기나 유도 전동기나, 초전도 모터 등을 이용할 수 있다. 또, 역행 동작만 행하게 하는 것이면 스텝 모터 등을 이용할 수 있다.
또, 클러치 모터(30)의 외부 로터(32)는 크랭크 축(56)에 내부 로터(34)는 구동축(22)에 각각 결합하고 있었으나, 외부 로터(32)를 구동축(22)에 내부 로터(34)를 크랭크 축(56)에 각각 결합하게 해도 좋다. 또, 외부 로터(32)와 내부 로터(34) 대신에, 서로 대행하는 원반형 로터를 이용하게 해도 좋다.
또, 클러치 모터(30)에 대한 전력의 전달 수단으로서는 회전 트랜스(38)를 이용하였으나, 그 밖에, 슬립 링 브러시 접촉, 슬립 링-수은 접촉, 혹은 자기 에너지의 반도체 커플링 등을 이용하는 것도 가능하다.
또, 제1 및 제2구동 회로(91, 92)로서는, 트랜지스터 인버터를 이용하고 있었으나 그 밖에도 IGBT(절연 게이트 바이폴라 모드 트랜지스터; Insulated Gate Bipolar mode Transistor) 인버터나, 사이리스터 인버터나, 전압 PWM(펄스폭 변조; Pulse Width Modulation) 인버터나, 방형파 인버터(전압형 인버터, 전류형 인버터)나 공진 인버터 등을 이용할 수 있다.
또, 배터리(94)로서는 Pb배터리, NiMH배터리, Li배터리 등을 이용할 수 있으나, 배터리(94) 대신에 커패시터를 이용할 수도 있다.
그런데, 이상의 실시예에서는 동력 전달 장치를 차량에 탑재하는 경우에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 선박, 항공기 등의 교통 수단이나 기타 각종 산업 기계 등에 탑재하는 것도 가능하다.

Claims (27)

  1. 출력축을 갖고 이 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합되는 제1로터와, 제1로터에 전자적으로 결합되고 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 제1전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제1전동기 구동 회로와, 상기 토크 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기를 구동하는 제2전동기 구동 회로와, 전력을 축적하는 축적 수단을 구비하는 동력 전달 장치에 있어서, 상기 제1전동기 구동회로를 제어하여 제1전동기에 있어서 발생하는 토크를 소정치 이하로 하는 동시에, 제2전동기 구동 회로를 제어하여 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 제2전동기를 구동하고, 상기 토크의 출력축을 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  2. 출력축을 갖고 이 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합되는 제1로터와, 제1로터에 전자적으로 결합되고 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 제1전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제1전동기 구동 회로와, 상기 토크 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기를 구동하는 제2전동기 구동 회로를 구비하는 동력 전달 장치에 있어서, 상기 제1전동기 구동회로를 제어하여 제1전동기로부터 제1로터와 제2로터 사이에 생기는 미끄럼 회전에 따른 전력을 제1전동기 구동 회로를 거쳐서 회생하는 동시에, 제2전동기 구동 회로를 제어하여 상기 회생한 전력을 이용하여 제2전동기를 구동하고, 상기 토크의 출력축을 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  3. 제2항에 있어서, 전력을 축적하는 축적 수단을 더 구비하는 동시에, 상기 제어 수단은 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 상기 제1전동기에 의해 회생한 전력 이외에 상기 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 상기 제2전동기를 구동하고, 상기 토크의 출력축을 상기 제1방향과는 역방향의 제2방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  4. 제2항에 있어서, 전력을 축적하는 축적 수단을 더 구비하는 동시에, 상기 제어 수단은 상기 제1전동기에 의해 회생된 전력의 적어도 일부를 상기 축적 수단에 축적시키는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 축적 수단에 있어서의 축적된 전력의 잔류 용량을 검출하는 잔류 용량 검출 수단과, 상기 검출된 잔류 용량이 소정치 이하인 경우에는 상기 원동기의 출력축의 회전수를 증가시켜서 상기 제1전동기로부터 회생되는 전력을 증가시키는 회생 전력 증가 수단을 또 구비한 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  6. 출력축을 갖고 이 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합되는 제1로터와, 상기 제1로터에 전자적으로 결합되고 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 전동기와, 상기 전동기에 있어서의 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 전동기를 구동하는 전동기 구동 회로와, 전력을 축적하는 축적 수단을 구비하는 동력 전달 장치에 있어서, 상기 전동기 구동회로를 제어하여 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 전동기를 구동하고, 상기 전동기에 의해 토크의 출력축에 있어서 제1방향과 역방향인 제2방향의 토크를 발생시키고, 상기 토크의 출력축을 제2방향으로 회전시키는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 원동기의 출력축이 회전을 정지하고 있을 때에는 상기 제어 수단은 전동기에 의해 토크의 출력축에 있어서 발생하는 토크로서, 상기 원동기의 출력축이 갖는 정지 최대 마찰 토크 이하의 토크를 발생시키는 동력 전달 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 원동기의 출력축 및 상기 토크의 출력축 중 한 쪽 출력축에 기계적으로 결합되는 로터를 갖는 전동기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  9. 출력축을 갖고 이 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제1로터와, 이 제1로터에 전자적으로 결합되고 상기 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 제1전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제1전동기 구동 회로와, 상기 토크 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제2전동기 구동 회로를 구비하는 동력 전달 장치에 있어서, 상기 토크의 출력축이 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전하고 있을 때 제2전동기 구동 회로를 제어하여 제2전동기로부터 전력을 제2전동기 구동 회로를 거쳐서 회생하고, 상기 제2전동기에 의해 토크의 출력축에 있어서 제1방향으로 토크를 발생시키는 동시에, 상기 제1전동기 구동 회로를 제어하여 회생한 전력을 이용하여 제1전동기를 구동하고, 상기 제1전동기에 의해 토크 출력축에 있어서 제2방향으로 토크를 발생시키는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 토크 출력축에 있어서 상기 제2전동기에 의해 발생하는 토크는 상기 제1전동기에 의해 발생하는 토크보다 큰 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 원동기가 회전을 정지하고 있을 때는 상기 제어 수단은 상기 제1전동기에 의해 상기 토크 출력축에 있어서 발생하는 토크로서 상기 원동기의 출력축이 갖는 정지 최대 마찰 토크 이하의 토크를 발생시키는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  12. 출력축을 갖고 이 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제1로터와, 이 제1로터에 전자적으로 결합되고 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 제1전동기를 구동하는 제1전동기 구동 회로와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기를 구동하는 제2전동기 구동 회로와, 전력을 축적하는 축적 수단을 구비하는 동력 전달 장치에 있어서, 상기 원동기의 출력축의 회전을 정지시키고, 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 원동기의 출력축이 회전하지 않도록, 제2전동기에 의해 상기 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 원동기의 출력축을 고정시키는 동시에, 상기 제1전동기 구동 회로를 제어하여 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 제1전동기를 구동하고, 토크 출력축을 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  13. 출력축을 갖고 이 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합되는 제1로터와, 이 제1로터에 전자적으로 결합되고 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 제1전동기를 구동하는 제1전동기 구동 회로와, 상기 원동기 출력축에 기계적으로 결합되는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제2전동기 구동 회로를 구비하는 동력 전달 장치에 있어서, 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 제2전동기로부터 전력을 제2전동기 구동 회로를 거쳐서 회생하는 동시에, 상기 제1전동기 구동 회로를 제어하여 회생한 전력을 이용하여 제1전동기를 구동하고, 상기 토크의 출력축을 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  14. 제13항에 있어서, 전력을 축적하는 축적 수단을 더 구비하는 동시에, 상기 제어 수단은 상기 제1전동기 구동 회로를 제어하여 상기 제2전동기에 의해 회생한 전력 이외에 상기 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 상기 제1전동기를 구동하고, 상기 토크 출력축을 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  15. 제13항에 있어서, 전력을 축적하는 축적 수단을 더 구비하는 동시에, 상기 제어 수단은 상기 제2전동기에 의해 회생한 전력의 적어도 일부를 상기 축적 수단에 축적시키는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  16. 제1항에 있어서, 시프트 포지션이 후진 포지션에 있는 지를 검출하는 검출 수단을 더 구비하는 동시에, 상기 제어 수단은 상기 검출 수단이 후진 포지션에 있음을 검출한 때에 상기 토크 출력축을 제2방향으로 회전시키는 제어를 개시하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  17. 출력축을 갖고 이 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합되는 제1로터와, 제1로터에 전자적으로 결합되고 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 제1전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제1전동기 구동 회로와, 상기 토크 출력축에 기계적으로 결합되는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기를 구동하는 제2전동기 구동 회로를 구비하는 동력 전달 장치에 있어서, 원동기가 출력하는 기계적 에너지를 제1회전축을 거쳐서 제1전동기에 전달하는 동시에, 제2전동기에 있어서 얻어진 기계적 에너지의 일부를 제2회전축을 거쳐서 제1전동기에 전달하고, 상기 제1전동기에 있어서 전달된 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하여 취출하고, 상기 제2전동기에 있어서 제1전동기로부터 취출된 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 얻어진 상기 기계적 에너지 중 제1전동기에 전달된 기계적 에너지를 제외한 나머지 기계적 에너지를 출력축으로부터 출력하고, 상기 토크의 출력축을 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1전동기에서 추출된 상기 전기적 에너지를 축적 수단에 축적하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 축적 수단에 축적된 전기적 에너지를 상기 제2전동기에 공급하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
  20. 출력축을 갖고 이 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합되는 제1로터와, 이 제1로터에 전자적으로 결합되고, 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 제1전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제1전동기 구동 회로와, 상기 토크 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기를 구동하는 제2전동기 구동 회로와, 전력을 축적하는 축적 수단을 구비하는 동력 전달 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 제1전동기 구동회로를 제어하여 제1전동기에 있어서 발생하는 토크를 소정치 이하로 하는 공정과, 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 제2전동기를 구동하고, 상기 토크의 출력축을 상기 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치의 제어 방법.
  21. 출력축을 갖고, 상기 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합되는 제1로터와, 이 제1로터에 전자적으로 결합되고 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 상기 제1전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제1전동기 구동 회로와, 상기 토크 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기를 구동하는 제2전동기 구동 회로를 구비하는 동력 전달 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 제1전동기 구동 회로를 제어하여 제1전동기로부터 제1로터와 제2로터 사이에 생기는 미끄럼 회전에 따른 전력을 제1전동기 구동 회로를 거쳐서 회생하는 공정과, 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 회생한 전력을 이용하여 제2전동기를 구동하고, 상기 토크의 출력축을 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치의 제어 방법.
  22. 출력축을 갖고 이 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합되는 제1로터와, 이 제1로터에 전자적으로 결합되고 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 전동기와, 상기 전동기에 있어서의 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 전동기를 구동하는 전동기 구동 회로와, 전력을 축적하는 축적 수단을 구비하는 동력 전달 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 전동기 구동 회로를 제어하여 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 전동기를 구동하고, 상기 전동기에 의해 토크의 출력축에 있어서 제1방향과 역방향인 제2방향의 토크를 발생시키고, 상기 토크의 출력축을 상기 제2방향으로 회전시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치의 제어 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 공정은 상기 원동기가 회전을 정지하고 있을 때는 상기 전동기에 의해 상기 토크 출력축에 있어서 발생하는 토크로서 상기 원동기의 출력축이 갖는 정지 최대 마찰 토크 이하의 토크를 발생시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치의 제어 방법.
  24. 출력축을 갖고 이 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합되는 제1로터와, 이 제1로터에 전자적으로 결합되고 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 상기 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 상기 제1전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제1전동기 구동 회로와, 상기 토크 출력축에 기계적으로 결합되는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제2전동기 구동 회로를 구비하는 동력 전달 장치에 있어서, 상기 토크의 출력축이 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전하고 있을 때 제2전동기 구동 회로를 제어하여 제2전동기로부터 전력을 제2전동기 구동 회로를 거쳐서 회생하고 상기 제2전동기에 의해 토크의 출력축에 있어서 제1방향으로 토크를 발생시키는 제1공정과, 상기 토크의 출력축이 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전하고 있을 때 제1전동기 구동 회로를 제어하여 회생한 전력을 이용하여 제1전동기를 구동하고, 상기 제1전동기에 의해 토크 출력축에 있어서 상기 제2방향으로 토크를 발생시키는 제2공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치의 제어 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제2공정은 상기 원동기가 회전을 정지하고 있을 때는 상기 제1전동기에 의해 상기 토크 출력축에 있어서 발생하는 토크로서, 상기 원동기의 출력축이 갖는 정지 최대 마찰 토크 이하의 토크를 발생시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치의 제어 방법.
  26. 출력축을 갖고 이 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합되는 제1로터와, 이 제1로터에 전자적으로 결합되고 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 제1전동기를 구동하는 제1전동기 구동 회로와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합되는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기를 구동하는 제2전동기 구동 회로와, 전력을 축적하는 축적 수단을 구비하는 동력 전달 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 원동기의 출력축의 회전을 정지시키는 공정과, 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 원동기의 출력축이 회전하지 않도록, 상기 제2전동기에 의해 상기 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 원동기의 출력축을 고정시키는 공정과, 상기 제1전동기 구동 회로를 제어하여 축적 수단에 축적된 전력을 이용하여 제1전동기를 구동하고, 상기 토크 출력축을 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치의 제어 방법.
  27. 출력축을 갖고 이 출력축을 제1방향으로 회전시키는 원동기와, 상기 원동기의 출력축에 기계적으로 결합되는 제1로터와, 이 제1로터에 전자적으로 결합되고 제1로터에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2로터를 갖고, 상기 제2로터에 기계적으로 결합된 회전축을 토크 출력축으로 하는 제1전동기와, 상기 제1전동기에 있어서의 제1 및 제2로터 사이의 전자적인 결합을 제어하여 제1전동기를 구동하는 제1전동기 구동 회로와, 상기 원동기 출력축에 기계적으로 결합하는 제3로터를 갖는 제2전동기와, 상기 제2전동기로부터 전력을 회생할 수 있는 제2전동기 구동 회로를 구비하는 동력 전달 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 제2전동기 구동 회로를 제어하여 제2전동기로부터 전력을 제2전동기 구동 회로를 거쳐서 회생하는 공정과, 상기 제1전동기 구동 회로를 제어하여 회생한 전력을 이용하여 제1전동기를 구동하고, 상기 토크의 출력축을 제1방향과는 역방향인 제2방향으로 회전시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치의 제어 방법.
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