WO2014038262A1 - 車両駆動機構 - Google Patents

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WO2014038262A1
WO2014038262A1 PCT/JP2013/066080 JP2013066080W WO2014038262A1 WO 2014038262 A1 WO2014038262 A1 WO 2014038262A1 JP 2013066080 W JP2013066080 W JP 2013066080W WO 2014038262 A1 WO2014038262 A1 WO 2014038262A1
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rotor
power
internal combustion
combustion engine
coil
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PCT/JP2013/066080
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康二 吉原
久保　秀人
林　裕人
清 上辻
祥平 松本
修士 湯本
弘文 藤原
Original Assignee
株式会社豊田自動織機
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle drive mechanism, and more particularly to a vehicle drive mechanism of a hybrid vehicle including an engine and a motor as a power source.
  • FIG. 8 of Patent Document 1 discloses a vehicle drive mechanism of a hybrid vehicle including an engine and a double rotor type motor.
  • the double rotor type motor disclosed here includes a first rotor coupled to the drive shaft of the engine, a second rotor disposed radially outside the first rotor and coupled to the axle, and a second rotor. And a stator that is disposed radially outside the rotor and is fixed to the housing.
  • the first rotor is provided with a first coil
  • the stator is provided with a second coil.
  • a first magnet is provided on the inner peripheral side of the second rotor so as to face the first coil of the first rotor, and on the outer peripheral side of the second rotor, the second coil of the stator faces.
  • a second magnet is provided as described above.
  • the first and second coils are connected to the battery via a power conversion unit capable of mutual conversion between DC and AC, and exchange power with the battery.
  • high-speed cruise state in a traveling state in which the rotational speed of the axle exceeds the rotational speed of the engine and the output torque of the engine is greater than the required torque of the axle (hereinafter referred to as “high-speed cruise state”)
  • the vehicle travels as the first rotor is rotated by the power of the engine and the second rotor is rotated by electric power from the battery. Further, when the second rotor rotates, an induced voltage is generated in the second coil to generate power.
  • the AC power generated at this time is converted into DC power by the power conversion unit, part of which is converted again into AC power and supplied to the first coil, and the rest is charged into the battery.
  • a power circulation occurs in which a part of the electric power generated by the second coil is supplied to the first coil of the first rotor due to the rotation of the second rotor. Since a part of it is lost when passing through the conversion unit, loss occurs along with the power circulation from the second coil to the first coil.
  • the power circulating from the second coil to the first coil can be reduced to reduce the loss accompanying the power circulation, but at the same time the battery is charged. Electricity will also decrease. Therefore, it is preferable to avoid reducing the output torque of the engine in a state where the charge amount of the battery is small.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and is a vehicle drive mechanism including an engine and a double rotor type motor as a power source, while maintaining the charge amount of a battery in a high-speed cruise state. It aims at providing the vehicle drive mechanism which can reduce the loss which generate
  • a vehicle drive mechanism includes an internal combustion engine (engine) that generates power by burning fuel, and a first mechanically connected to the internal combustion engine via a drive shaft.
  • engine internal combustion engine
  • One of the first rotor and the second rotor has a first coil, and the other has a first magnet or a first magnetic salient pole, and one of the second rotor and the stator has a second coil.
  • the other having a second magnet or a second magnetic salient pole part, a rotating electrical machine (double rotor type motor), power storage means (battery) electrically connected to the first and second coils of the rotating electrical machine,
  • the rotational speed of the second rotor exceeds the rotational speed of the first rotor, and the internal combustion
  • a control means for controlling the output torque of the internal combustion engine based on the charge amount of the power storage means.
  • the vehicle drive mechanism it is possible to reduce the loss caused by the power circulation while maintaining the charge amount of the battery in the high-speed cruise state.
  • FIG. 1 shows the configuration of a vehicle drive mechanism 100 for a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle drive mechanism 100 includes an engine 10 that generates gasoline by burning gasoline fuel therein, and a double rotor motor 20 that operates by three-phase AC power as power sources.
  • the double rotor type motor 20 is mechanically connected to the drive shaft 11 of the engine 10, and is arranged on the radially outer side of the first rotor 21 and a first rotor 21 that rotates integrally with the drive shaft 11 at the same speed.
  • a second rotor 22 that is mechanically coupled to the axle 14 via the arm 12 and the differential 13 and rotates at the same speed as the axle 14; and a motor casing disposed radially outside the second rotor 22 And a stator 23 fixed to 24.
  • the first rotor 21 has a cylindrical shape
  • the second rotor 22 and the stator 23 have an annular shape
  • FIG. 1 schematically shows a cross section thereof.
  • the first rotor 21 is provided with a first coil 25, and the stator 23 is provided with a second coil 26.
  • a first magnet 27 is provided on the inner peripheral side of the second rotor 22 so as to face the first coil 25 of the first rotor 21, and the stator 23 is provided on the outer peripheral side of the second rotor 22.
  • a second magnet 28 is provided so as to face the second coil 26.
  • the first magnet 27 and the second magnet 28 may be provided integrally.
  • the vehicle drive mechanism 100 includes a battery 30 and power conversion units 31 and 32.
  • the battery 30 is capable of charging / discharging direct current power, and exchanges power with the double rotor motor 20 via the power conversion units 31 and 32.
  • the power conversion units 31 and 32 convert the DC power output from the battery 30 into three-phase AC power and output it to the double rotor type motor 20, and the three phase AC power is regenerated from the double rotor type motor 20. If it is, it is converted to DC power and output to the battery 30.
  • a slip ring 33 that rotates integrally with the first rotor 21 and a brush 34 that contacts the slip ring 33 are provided in the middle of the drive shaft 11.
  • the power conversion unit 31 includes a brush 34, a slip ring 33. , And a conductive wire (not shown) wired along the drive shaft 11, and is electrically connected to the first coil 25 of the first rotor 21.
  • the power conversion unit 32 is electrically connected to the second coil 26 of the stator 23.
  • the control unit 40 controls the operation of the engine 10 and also controls the power conversion units 31 and 32 to control the power transfer between the battery 30 and the double rotor type motor 20. Further, the control unit 40 outputs the output torque T E and the rotational speed ⁇ E of the engine 10, the required torque T W and the rotational speed ⁇ W of the axle 14, based on information from various sensors (not shown) provided in the vehicle. In addition, the charge amount (SOC) of the battery 30 can be acquired.
  • SOC charge amount
  • the “high-speed cruise state” means that the rotational speed ⁇ W of the axle 14 exceeds the rotational speed ⁇ E of the engine 10 and the output torque T E of the engine 10 is the axle. This is a state where the required torque T W is greater than 14.
  • the magnetic field generated by the second magnet 28 acts on the second coil 26 of the stator 23 to generate an induced voltage in the second coil 26 to generate power.
  • the AC power generated at this time is converted into DC power by the power conversion unit 32, a part of which is converted back to AC power by the power conversion unit 31 and supplied to the first coil 25 of the first rotor 21, The remaining battery 30 is charged.
  • the power balance of the vehicle drive mechanism 100 in such a traveling state is such that the power supplied from the engine 10 is P E , the power supplied to the first coil 25 is P I , the power required by the axle 14 is P W , and the power balance. Assuming that the power generated by the two coils 26 is PO , it is expressed as follows.
  • ⁇ is the conversion efficiency of the power P E supplied from the engine 10 and takes a value in the range of 0 to 1.
  • the charge power P BAT is the difference between the power P O generated by the second coil 26 and the power P I supplied to the first coil 25 as follows: It is expressed as
  • T E is the output torque of the engine 10
  • ⁇ E is the rotational speed of the engine 10
  • T W is the required torque of the axle 14
  • ⁇ W is the rotational speed of the axle 14.
  • the electric power P O generated by the second coil 26 and the electric power P I supplied to the first coil 25 are respectively expressed as follows.
  • a part of the power P O generated by the second coil 26 by the rotation of the second rotor 22 is the first power P I.
  • Power circulation supplied to the first coil 25 of one rotor 21 occurs.
  • a part of the electric power circulated at this time is lost when passing through the power conversion units 32 and 31, and thus a loss occurs with the power circulation from the second coil 26 to the first coil 25.
  • the control unit 40 when the current charge amount (SOC) of the battery 30 exceeds the predetermined threshold Th, the control unit 40 outputs the output of the engine 10 in order to reduce the loss due to power circulation. reduce the torque T E.
  • the control unit 40 executes the control shown in the flowchart of FIG. 2 at predetermined time intervals.
  • the control unit 40 first determines in step S1 whether or not the rotational speed ⁇ W of the axle 14 exceeds the rotational speed ⁇ E of the engine 10, and in step S2, the output of the engine 10 is determined. It is determined whether the torque T E is larger than the required torque T W of the axle 14. These determination processes are for determining whether or not the vehicle is in a high-speed cruise state. If both steps S1 and S2 are YES, it is determined that the vehicle is in a high-speed cruise state. The process after S3 is performed. On the other hand, if either of steps S1 and S2 is NO, it is determined that the vehicle is not in a high-speed cruise state, and the control flow is exited.
  • the control unit 40 determines whether or not the current charge amount of the battery 30 exceeds a predetermined threshold Th in step S3. If the charge amount of the battery 30 exceeds a predetermined threshold Th, the output of the engine 10 is reduced in step S4 in order to reduce the loss associated with power circulation from the second coil 26 to the first coil 25. the torque T E, is reduced to a value which is calculated according to the following equation (9).
  • T E (T W ⁇ ⁇ W ) / ( ⁇ ⁇ ⁇ E ) (9)
  • the control unit 40 in step S5, to increase the output torque T E of the engine 10 to increase the charge amount of the battery 30.
  • the relationship between the charge amount of the battery 30 and the charge power required at that time is determined in advance, and the required charge power P BAT is determined based on the current charge amount of the battery 30.
  • the output torque T E corresponding to the required charging power P BAT ' is calculated according to the following equation (10), and the output torque T E of the engine 10 is increased to the calculated value.
  • T E (P BAT '+ T W ⁇ ⁇ W ) / ⁇ E (10)
  • the first coil 25, the first magnet 27, the second magnet 28, and the second coil 26 are provided in this order from the radially inner side.
  • the first rotor 21 and the second rotor 22 one has the first coil 25 and the other has the first magnet 27, and in the second rotor 22 and the stator 23, one is the second.
  • Any structure having the coil 26 and the other having the second magnet 28 may be used. Therefore, for example, a structure as shown in FIGS. 5A to 5C can be adopted.
  • FIG. 5A the first magnet 27a, the first coil 25a, the second magnet 28a, and the second coil 26a are provided in this order from the radially inner side.
  • FIG. 5A the first magnet 27a, the first coil 25a, the second magnet 28a, and the second coil 26a are provided in this order from the radially inner side.
  • the first magnet 27b, the first coil 25b, the second coil 26b, and the second magnet 28b are provided in this order from the radially inner side.
  • the first coil 25c, the first magnet 27c, the second coil 26c, and the second magnet 28c are provided in this order from the radially inner side.
  • a known synchronous reluctance motor (Second modification) is configured by forming the second rotor body from a magnetic steel sheet and forming a magnetic salient pole portion. May be.
  • the structure in which the second magnet 228a is provided on the radially outer side of the second rotor 222a and the second coil 226a is provided on the stator 223a is the same as that of the above-described embodiment.
  • Four flux barrier portions 229a having a multilayer slit structure are formed on the radially inner side of 222a, and four first magnetic salient pole portions 231a are formed between the respective flux barrier portions 229a and 229a.
  • the first coil 225a of the first rotor 221a is a distributed winding type, and the first rotor 221a and the second rotor 222a constitute a SynRM.
  • the structure in which the first coil 225b is provided in the first rotor 221b and the first magnet 227a is provided radially inward of the second rotor 222b is the same as in the above embodiment.
  • Four second magnetic salient pole portions 232b are formed on the outer side in the radial direction of the two rotors 222b, and the second coil 226b of the stator 223b is a distributed winding type, and the second rotor 222b and the stator 223b constitute a SynRM Yes.
  • first magnetic salient pole portions 231c are formed on the radially inner side of the second rotor 222c, and four second magnetic salient pole portions 232c are formed on the radially outer side.
  • the first and second coils 225c and 226c are both distributed winding type, and the inner rotor 221c and the second rotor 222c constitute an inner SynRM, and the second rotor 222c and the stator 223c constitute an outer SynRM. .
  • the main body of the second rotor is made of an electromagnetic steel plate to form a magnetic salient pole part, and a coil facing the magnetic salient pole part
  • SRM switched reluctance motor
  • first magnetic salient pole portions 332a are formed on the radially inner side of the second rotor 322a, and the first coil 325a of the first rotor 321a is a concentrated winding type and has a salient pole structure. Is formed, and the first rotor 321a and the second rotor 322a constitute an SRM.
  • FIG. 7B six second magnetic salient pole portions 333b are formed on the radially outer side of the second rotor 322b, and the second coil 326b of the stator 323b is a concentrated winding type to form a salient pole structure.
  • the SRM is configured by the second rotor 322b and the stator 323b.
  • first and second magnetic salient pole portions 332c and 333c are formed on the inner side and the outer side of the second rotor 322c in the radial direction, respectively, and the first and second coils 325c and 326c are concentrated winding type.
  • a salient pole structure is formed, and an inner SRM is constituted by the first rotor 321c and the second rotor 322c, and an outer SRM is constituted by the second rotor 322c and the stator 323c.

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Abstract

　車両駆動機構は、エンジンと、２重ロータ型モータと、バッテリと、コントロールユニットとを備えている。コントロールユニットは、車両の高速巡航状態において、バッテリの充電量（ＳＯＣ）が所定の閾値を上回っている場合には、エンジンの出力トルクを減少させ、バッテリの充電量が所定の閾値を下回っている場合には、エンジンの出力トルクを増加させる。

Description

車両駆動機構
　この発明は、車両駆動機構に係り、特にエンジンおよびモータを動力源として備えるハイブリッド自動車の車両駆動機構に関する。
　エンジンおよびモータを動力源として備えるハイブリッド自動車の普及が始まっている。特許文献１の図８には、エンジンおよび２重ロータ型モータを備えるハイブリッド自動車の車両駆動機構が開示されている。ここで開示されている２重ロータ型モータは、エンジンの駆動軸に連結される第１ロータと、第１ロータの径方向外側に配設されて車軸に連結される第２ロータと、第２ロータの径方向外側に配設されてハウジングに固定されるステータとを有している。第１ロータには第１コイルが設けられており、ステータには第２コイルが設けられている。また、第２ロータの内周側には、第１ロータの第１コイルと対向するように第１磁石が設けられており、第２ロータの外周側には、ステータの第２コイルと対向するように第２磁石が設けられている。また、第１、第２コイルは、直流－交流の相互変換が可能な電力変換ユニットを介してバッテリに接続されており、バッテリとの間で電力の授受を行う。
　上記の車両駆動機構を搭載したハイブリッド自動車において、車軸の回転速度がエンジンの回転速度を上回り、かつエンジンの出力トルクが車軸の要求トルクよりも大きい走行状態（以下、「高速巡航状態」という）においては、エンジンの動力による第１ロータの回転と、バッテリからの電力で第２ロータが回転して車両の走行が行われる。また、第２ロータが回転すると、第２コイル中に誘起電圧が発生して発電が行われる。この際に発電される交流電力は、電力変換ユニットによって直流電力に変換され、その一部は再び交流電力に変換されて第１コイルに供給され、残りはバッテリに充電される。
特開２００５－４７３９６号公報
　上記の高速巡航状態においては、第２ロータの回転によって第２コイルで発電される電力の一部が第１ロータの第１コイルに供給される動力循環が起こり、この際に循環する電力は電力変換ユニットを経由する際にその一部が失われるため、第２コイルから第１コイルへの動力循環に伴って損失が発生する。後述するように、エンジンの出力トルクを減少させれば、第２コイルから第１コイルへ循環する電力を減少させて動力循環に伴う損失を低減させることができるが、それと同時にバッテリに充電される電力も減少してしまう。そのため、バッテリの充電量が少ない状態においては、エンジンの出力トルクを減少させることは避けることが好ましい。
　この発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、エンジンおよび２重ロータ型モータを動力源として備える車両駆動機構であって、高速巡航状態において、バッテリの充電量を維持しながら動力循環に伴って発生する損失を低減させることができる車両駆動機構を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、この発明に係る車両駆動機構は、燃料を燃焼させて動力を発生させる内燃機関（エンジン）と、内燃機関に駆動軸を介して機械的に連結される第１回転子、第１回転子の径方向外側に配設されると共に車軸に機械的に連結される第２回転子、および第２回転子の径方向外側に配設される固定子を含み、第１回転子および第２回転子は、一方が第１コイルを有すると共に他方が第１磁石または第１磁気突極部を有し、第２回転子および固定子は、一方が第２コイルを有すると共に他方が第２磁石または第２磁気突極部を有する、回転電機（２重ロータ型モータ）と、回転電機の第１、第２コイルと電気的に接続される蓄電手段（バッテリ）と、第２回転子の回転速度が第１回転子の回転速度を上回り、かつ内燃機関の出力トルクが車軸の要求トルクよりも大きい場合に、蓄電手段の充電量に基づいて内燃機関の出力トルクを制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
　この発明に係る車両駆動機構によれば、高速巡航状態において、バッテリの充電量を維持しながら動力循環に伴って発生する損失を低減させることができる。
この発明の実施の形態に係る車両駆動機構の構成を示す図である。 この発明の実施の形態に係る車両駆動機構におけるコントロールユニットによって実行される制御を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態に係る車両駆動機構におけるバッテリの充電量とその際に必要な充電電力との関係の一例を定めた図である。 この発明の実施の形態に係る車両駆動機構におけるバッテリの充電量とその際に必要な充電電力との関係の別の例を定めた図である。 この発明の実施の形態に係る車両駆動機構の第１の変形例における２重ロータ型モータの各種構造を示す図である。 この発明の実施の形態に係る車両駆動機構の第２の変形例における２重ロータ型モータの各種構造を示す図である。 この発明の実施の形態に係る車両駆動機構の第３の変形例における２重ロータ型モータの各種構造を示す図である。
　以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態．
　この発明の実施の形態に係るハイブリッド自動車の車両駆動機構１００の構成を図１に示す。
　車両駆動機構１００は、ガソリン燃料を内部で燃焼させて動力を発生させるエンジン１０と、三相交流電力によって動作する２重ロータ型モータ２０とを動力源として備えている。２重ロータ型モータ２０は、エンジン１０の駆動軸１１に機械的に連結されて当該駆動軸１１と一体的に同一速度で回転する第１ロータ２１と、第１ロータ２１の径方向外側に配設されてアーム１２およびディファレンシャル１３を介して車軸１４に機械的に連結されて当該車軸１４と同一速度で回転する第２ロータ２２と、第２ロータ２２の径方向外側に配設されてモータケーシング２４に固定されるステータ２３とを有している。なお、第１ロータ２１は円柱状の形状、第２ロータ２２およびステータ２３は円環状の形状を有しており、図１にはそれらの断面が模式的に示されている。
　第１ロータ２１には第１コイル２５が設けられており、ステータ２３には第２コイル２６が設けられている。また、第２ロータ２２の内周側には、第１ロータ２１の第１コイル２５と対向するように第１磁石２７が設けられており、第２ロータ２２の外周側には、ステータ２３の第２コイル２６と対向するように第２磁石２８が設けられている。なお、第１磁石２７と第２磁石２８とは一体的に設けられてもよい。
　また、車両駆動機構１００は、バッテリ３０と、電力変換ユニット３１，３２とを備えている。バッテリ３０は、直流電力を充放電可能であり、電力変換ユニット３１，３２を介して２重ロータ型モータ２０との間で電力の授受を行う。電力変換ユニット３１，３２は、バッテリ３０から出力される直流電力を三相交流電力に変換して２重ロータ型モータ２０に出力すると共に、２重ロータ型モータ２０から三相交流電力が回生される場合には、それを直流電力に変換してバッテリ３０に出力する。
　駆動軸１１の途中には、第１ロータ２１と一体的に回転するスリップリング３３と当該スリップリング３３に接触するブラシ３４とが設けられており、電力変換ユニット３１は、ブラシ３４、スリップリング３３、および駆動軸１１に沿って配線される図示しない導電線を経由して、第１ロータ２１の第１コイル２５に電気的に接続されている。一方、電力変換ユニット３２は、ステータ２３の第２コイル２６に電気的に接続されている。
　コントロールユニット４０は、エンジン１０の動作を制御すると共に、電力変換ユニット３１，３２を制御することによってバッテリ３０と２重ロータ型モータ２０との間の電力の授受を制御する。また、コントロールユニット４０は、車両に設けられている図示しない各種センサからの情報に基づいて、エンジン１０の出力トルクＴEおよび回転速度ωE、車軸１４の要求トルクＴWおよび回転速度ωW、並びにバッテリ３０の充電量（ＳＯＣ）を取得することができる。
　次に、この実施の形態に係るハイブリッド自動車の車両駆動機構１００における高速巡航状態の動作について説明する。なお、先にも述べたように、本明細書において「高速巡航状態」とは、車軸１４の回転速度ωWがエンジン１０の回転速度ωEを上回り、かつエンジン１０の出力トルクＴEが車軸１４の要求トルクＴWよりも大きい状態を言う。
　この高速巡航状態においては、エンジン１０から供給される動力によって第１ロータ２１が回転すると、第２ロータ２２の第１磁石２７が発生させる磁界の作用によって第１コイル２５中に誘導電圧が発生し誘導電流が流れる。この誘導電流と磁界との相互作用によって第１ロータ２１と第２ロータ２２との間にトルクが発生して第２ロータ２２が回転し、第２ロータ２２に連結されている車軸１４が駆動されて車両の走行が行われる。
　また、第２ロータ２２が回転すると、第２磁石２８が発生させる磁界がステータ２３の第２コイル２６に作用することによって第２コイル２６中に誘起電圧が発生し、発電が行われる。この際に発電される交流電力は、電力変換ユニット３２によって直流電力に変換され、その一部は電力変換ユニット３１によって再び交流電力に変換されて第１ロータ２１の第１コイル２５に供給され、残りはバッテリ３０に充電される。
　このような走行状態における車両駆動機構１００の動力収支は、エンジン１０から供給される動力をＰE、第１コイル２５に供給される電力をＰI、車軸１４が要求する動力をＰW、第２コイル２６で発電される電力をＰOとすると、以下のように表される。
　　ηＰE＋ＰI　＝　ＰW＋ＰO　　　　　　（１）
　ただし、上式において、ηはエンジン１０から供給される動力ＰEの変換効率であり、０～１の範囲の値をとる。
　また、バッテリ３０に充電される電力をＰBATとすると、充電電力ＰBATは、第２コイル２６で発電される電力ＰOと第１コイル２５に供給される電力ＰIとの差として、以下のように表される。
　　ＰBAT　＝　ＰO－ＰI　　　　　　　　　（２）
　ここで、式（２）を用いて式（１）を書き直すと、以下のようになる。
　　ηＰE　＝　ＰW＋ＰBAT　　　　　　　　（３）
　また、エンジン１０から供給される動力ＰE、および車軸１４が要求する動力ＰWは、それぞれ以下のように表される。
　　ＰE　＝　ＴE・ωE　　　　　　　　　　（４）
　　ＰW　＝　ＴW・ωW　　　　　　　　　　（５）
　ただし、上式において、ＴEはエンジン１０の出力トルク、ωEはエンジン１０の回転速度、ＴWは車軸１４の要求トルク、ωWは車軸１４の回転速度である。
　また、第２コイル２６で発電される電力ＰO、および第１コイル２５に供給される電力ＰIは、それぞれ以下のように表される。
　　ＰO　＝　（ＴE－ＴW）・ωW　　　　　　（６）
　　ＰI　＝　ＴE・（ωW－ωE）　　　　　　（７）
　上記の事項を踏まえて図１を再度参照すると、高速巡航状態における車両駆動機構１００では、第２ロータ２２の回転によって第２コイル２６で発電される電力ＰOの一部が電力ＰIとして第１ロータ２１の第１コイル２５に供給される動力循環が起こっている。この際に循環する電力は、電力変換ユニット３２，３１を経由する際に一部が失われるため、第２コイル２６から第１コイル２５への動力循環に伴って損失が発生する。
　式（７）から見て取れるように、エンジン１０の出力トルクＴEを減少させれば、第１コイル２５に供給される電力ＰIを減少させることができ、第２コイル２６から電力変換ユニット３２，３１を経由して第１コイル２５へ循環する電力を減少させることができる。その結果、動力循環に伴って発生する損失を低減させることができる。しかしながら、式（２）に式（６）（７）を代入すると、以下の関係が得られる。
　　ＰBAT　＝　ＴE・（ωW－ωE）　　　　　（８）
　すなわち、エンジン１０の出力トルクＴEが減少すると、バッテリ３０に充電される電力ＰBATも減少する。そのため、バッテリ３０の充電量が少ない状態においては、動力循環に伴う損失を低減させるためにエンジン１０の出力トルクＴEを減少させることは避けることが好ましい。
　上記の知見に基づいて、コントロールユニット４０は、バッテリ３０の現在の充電量（ＳＯＣ）が所定の閾値Ｔｈを上回っている場合には、動力循環に伴う損失を低減させるために、エンジン１０の出力トルクＴEを減少させる。一方、充電量が所定の閾値Ｔｈを下回っている場合には、動力循環に伴う損失の低減よりもバッテリ３０への充電を優先させるために、エンジン１０の出力トルクＴEを増加させる。より詳細には、コントロールユニット４０は、図２のフローチャートに示される制御を所定の時間間隔で実行する。
　図２の制御フローにおいて、コントロールユニット４０は、まずステップＳ１において、車軸１４の回転速度ωWがエンジン１０の回転速度ωEを上回るか否かを判定し、またステップＳ２において、エンジン１０の出力トルクＴEが車軸１４の要求トルクＴWよりも大きいか否かを判定する。これらの判定処理は、車両が高速巡航状態にあるか否かを判定するためのものであり、ステップＳ１、Ｓ２がともにＹＥＳである場合には、車両が高速巡航状態であると判断し、ステップＳ３以降の処理を行う。一方、ステップＳ１、Ｓ２のいずれかがＮＯである場合には、車両は高速巡航状態ではないと判断し、制御フローを抜ける。
　ステップＳ１，Ｓ２でともにＹＥＳと判定された場合、コントロールユニット４０は、ステップＳ３において、バッテリ３０の現在の充電量が所定の閾値Ｔｈを上回っているか否かを判定する。そして、バッテリ３０の充電量が所定の閾値Ｔｈを上回っている場合には、ステップＳ４において、第２コイル２６から第１コイル２５への動力循環に伴う損失を低減させるために、エンジン１０の出力トルクＴEを、以下の式（９）に従って算出される値まで減少させる。
　　ＴE　＝　（ＴW・ωW）／（η・ωE）　　（９）
　なお、上式（９）は、式（３）においてバッテリ３０への充電電力ＰBAT＝０と置き、式（４）（５）を代入することによって得られるものである。
　一方、バッテリ３０の充電量が所定の閾値Ｔｈを下回っている場合には、コントロールユニット４０は、ステップＳ５において、バッテリ３０の充電量を増加させるためにエンジン１０の出力トルクＴEを増加させる。詳細には、図３に示されるように、バッテリ３０の充電量とその際に必要な充電電力との関係を予め定めておき、バッテリ３０の現在の充電量に基づいて必要な充電電力ＰBAT’を求め、当該必要な充電電力ＰBAT’に対応する出力トルクＴEを以下の式（１０）に従って算出し、エンジン１０の出力トルクＴEを算出された値まで増加させる。
　　ＴE　＝　（ＰBAT’＋ＴW・ωW）／ωE　（１０）
　なお、上式（１０）は、式（２）においてバッテリ３０への充電電力ＰBAT＝ＰBAT’と置き、式（６）（７）を代入することによって得られるものである。また、バッテリ３０の充電量と必要な充電電力ＰBAT’との関係の定め方は、図３に示される関係に限定されるものではなく、例えば図４に示されるように定めてもよい。
　以上説明したように、この実施の形態に係るハイブリッド自動車の車両駆動機構１００では、高速巡航状態において、バッテリ３０の充電量が所定の閾値Ｔｈを上回っている場合には、エンジン１０の出力トルクＴEを式（９）に従って算出される値まで減少させ、バッテリ３０の充電量が所定の閾値Ｔｈを下回っている場合には、エンジン１０の出力トルクＴEを式（１０）に従って算出されるまで増加させる。これにより、高速巡航状態において、バッテリ３０の充電量を維持しながら動力循環に伴って発生する損失を低減させることができる。
　その他の実施の形態．
（第１の変形例）
　上記の実施の形態における２重ロータ型モータ２０では、図１に示されているように、径方向内側から第１コイル２５、第１磁石２７、第２磁石２８、第２コイル２６の順に設けられる構造であったが、第１ロータ２１および第２ロータ２２において、一方が第１コイル２５を有すると共に他方が第１磁石２７を有し、第２ロータ２２およびステータ２３において、一方が第２コイル２６を有すると共に他方が第２磁石２８を有する構造であればよい。そのため、例えば図５の（ａ）～（ｃ）に示されるような構造とすることもできる。図５（ａ）では、径方向内側から第１磁石２７ａ、第１コイル２５ａ、第２磁石２８ａ、第２コイル２６ａの順に設けられている。図５（ｂ）では、径方向内側から第１磁石２７ｂ、第１コイル２５ｂ、第２コイル２６ｂ、第２磁石２８ｂの順に設けられている。図５（ｃ）では、径方向内側から第１コイル２５ｃ、第１磁石２７ｃ、第２コイル２６ｃ、第２磁石２８ｃの順に設けられている。
（第２の変形例）
　また、上記の実施の形態の２重ロータ型モータ２０において、第２ロータの本体を電磁鋼板で作成して磁気的な突極部を形成することによって、周知の同期リラクタンスモータ（ＳｙｎＲＭ）を構成してもよい。
　図６（ａ）では、第２ロータ２２２ａの径方向外側に第２磁石２２８ａが設けられると共にステータ２２３ａに第２コイル２２６ａが設けられる構造は上記の実施の形態と同様であるが、第２ロータ２２２ａの径方向内側に多層スリット構造のフラックスバリア部２２９ａが４箇所形成され、各フラックスバリア部２２９ａ，２２９ａの間に４つの第１磁気突極部２３１ａが形成されている。また、第１ロータ２２１ａの第１コイル２２５ａは分布巻線型であり、第１ロータ２２１ａと第２ロータ２２２ａによってＳｙｎＲＭが構成されている。
　図６（ｂ）では、第１ロータ２２１ｂに第１コイル２２５ｂが設けられると共に第２ロータ２２２ｂの径方向内側に第１磁石２２７ａが設けられる構造は上記の実施の形態と同様であるが、第２ロータ２２２ｂの径方向外側に４つの第２磁気突極部２３２ｂが形成されると共に、ステータ２２３ｂの第２コイル２２６ｂは分布巻線型であり、第２ロータ２２２ｂとステータ２２３ｂによってＳｙｎＲＭが構成されている。
　図６（ｃ）では、第２ロータ２２２ｃの径方向内側に４つの第１磁気突極部２３１ｃが形成されると共に径方向外側に４つの第２磁気突極部２３２ｃが形成されており、また第１、第２コイル２２５ｃ，２２６ｃはともに分布巻線型であり、第１ロータ２２１ｃと第２ロータ２２２ｃによって内側ＳｙｎＲＭが構成されると共に、第２ロータ２２２ｃとステータ２２３ｃによって外側ＳｙｎＲＭが構成されている。
（第３の変形例）
　また、上記の実施の形態の２重ロータ型モータ２０において、第２ロータの本体を電磁鋼板で作成して磁気的な突極部を形成すると共に、当該磁気的な突極部に対向するコイルを集中巻線型にして同じく突極構造を形成することによって、周知のスイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ）を構成してもよい。
　図７（ａ）では、第２ロータ３２２ａの径方向内側に６つの第１磁気突極部３３２ａが形成されると共に、第１ロータ３２１ａの第１コイル３２５ａが集中巻線型となって突極構造が形成されており、第１ロータ３２１ａと第２ロータ３２２ａによってＳＲＭが構成されている。
　図７（ｂ）では、第２ロータ３２２ｂの径方向外側に６つの第２磁気突極部３３３ｂが形成されると共に、ステータ３２３ｂの第２コイル３２６ｂが集中巻線型となって突極構造が形成されており、第２ロータ３２２ｂとステータ３２３ｂによってＳＲＭが構成されている。
　図７（ｃ）では、第２ロータ３２２ｃの径方向内側と外側にそれぞれ第１、第２磁気突極部３３２ｃ，３３３ｃが形成されると共に、第１、第２コイル３２５ｃ，３２６ｃが集中巻線型となってそれぞれ突極構造が形成されており、第１ロータ３２１ｃと第２ロータ３２２ｃによって内側ＳＲＭが構成されると共に、第２ロータ３２２ｃとステータ３２３ｃによって外側ＳＲＭが構成されている。

Claims (3)

  1. 　燃料を燃焼させて動力を発生させる内燃機関と、
    　前記内燃機関に駆動軸を介して機械的に連結される第１回転子、該第１回転子の径方向外側に配設されると共に車軸に機械的に連結される第２回転子、および該第２回転子の径方向外側に配設される固定子を含み、前記第１回転子および前記第２回転子は、一方が第１コイルを有すると共に他方が第１磁石または第１磁気突極部を有し、前記第２回転子および前記固定子は、一方が第２コイルを有すると共に他方が第２磁石または第２磁気突極部を有する、回転電機と、
    　前記回転電機の前記第１、第２コイルと電気的に接続される蓄電手段と、
    　前記第２回転子の回転速度が前記第１回転子の回転速度を上回り、かつ前記内燃機関の出力トルクが前記車軸の要求トルクよりも大きい場合に、前記蓄電手段の充電量に基づいて前記内燃機関の出力トルクを制御する制御手段と
    を備えることを特徴とする、車両駆動機構。
  2. 　前記制御手段は、前記蓄電手段の充電量が所定の閾値を上回っている場合には、前記内燃機関の出力トルクを減少させ、前記蓄電手段の充電量が前記所定の閾値を下回っている場合には、前記内燃機関の出力トルクを増加させることを特徴とする、請求項１に記載の車両駆動機構。
  3. 　前記制御手段は、前記内燃機関の出力トルクをＴE、前記内燃機関の回転速度をωE、前記車軸の要求トルクをＴW、前記車軸の回転速度をωW、前記内燃機関から供給される動力の変換効率をη、前記蓄電手段に必要な充電電力をＰBAT’として、
    　前記蓄電手段の充電量が前記所定の閾値を上回っている場合には、前記内燃機関の出力トルクを、
    　　ＴE　＝　（ＴW・ωW）／（η・ωE）
    に従って算出される値まで減少させ、
    　前記蓄電手段の充電量が前記所定の閾値を下回っている場合には、前記内燃機関の出力トルクを、
    　　ＴE　＝　（ＰBAT’＋ＴW・ωW）／ωE
    に従って算出される値まで増加させることを特徴とする、請求項２に記載の車両駆動機構。
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