JP3191705B2 - 駆動装置および動力出力装置 - Google Patents
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Description
力出力装置に関し、詳しくは、原動機の運転ポイントを
電動機により調整可能な駆動装置および駆動軸に動力を
出力する動力出力装置に関する。
装置としては、車両に搭載される動力出力装置であっ
て、原動機から出力される動力を発電機によって発電
し、得られた電気エネルギを用いて電動機から所望の動
力を駆動軸に出力するものが提案されている(例えば、
特開平7−87615号公報など)。この装置では、発
電機によって得られる電気エネルギは、整流回路とイン
バータとを介して所望の周波数の三相交流電力として電
動機に供給される。この整流回路の出力端子には、イン
バータと並列にバッテリが接続されており、バッテリか
らの充放電により発電機により得られる電気エネルギと
電動機により消費される電気エネルギとの偏差が賄われ
る。
た駆動装置や動力出力装置では、整流回路が発電機の出
力側に接続されているだけだから、発電機の出力を積極
的に制御することができないという問題があった。整流
回路が発電機の出力側に接続されているだけの構成で
は、発電機の出力は、電動機により消費される電力やバ
ッテリを充電する際の電力などの発電機からみた負荷と
原動機から出力されるトルクとのバランスによって定ま
る。したがって、発電機は、負荷の大小に拘わらず可能
なだけ発電してしまう。
的に制御するためにインバータ等を用いるものも考えら
れるが、発電機の出力制御は、バッテリの電圧の変動に
よって影響を受けるから、場合によっては、発電機から
原動機の出力トルクに見合うトルクを出力することがで
きず、原動機が吹き上がってしまう場合を生じるといっ
た問題があった。
負荷の状態に拘わらず、発電機や電動機の出力を積極的
に制御すると共に、蓄電手段から供給される電圧の変動
の有無に拘わらず、電動機により、機械的または電気的
に結合された原動機の運転を制御する。
発明の駆動装置および動力出力装置は、上述の目的の少
なくとも一部を達成するために次の手段を採った。
機と、該原動機の出力軸と動力のやり取りが可能な電動
機と、該電動機による動力のやり取りに必要な電気エネ
ルギの入出力が可能な蓄電手段と、該蓄電手段の端子間
電圧を検出する電圧検出手段と、該検出された端子間電
圧が低くなると、前記原動機の出力を低下させるよう
に、該原動機の制御可能な運転ポイントの範囲を設定す
る可制御範囲設定手段と、該設定された制御可能な運転
ポイントの範囲内で前記原動機が運転されるよう該原動
機と前記電動機とを制御する制御手段とを備えることを
要旨とする。
手段から必要な電気エネルギの供給を受けて原動機の出
力軸と動力のやり取りを行なう。可制御範囲設定手段
は、電圧検出手段により検出された蓄電手段の端子間電
圧に基づいて原動機の制御可能な運転ポイントの範囲を
設定する。制御手段は、こうして設定された制御可能な
運転ポイントの範囲内で原動機が運転されるよう原動機
と電動機とを制御する。ここで、「運転ポイント」と
は、原動機から出力されるトルクと原動機の回転数(原
動機の出力軸の回転数)とにより表わされる原動機の動
作点をいう。
の端子間電圧に基づいて定まる制御可能な運転ポイント
の範囲内で原動機を運転することができる。この結果、
蓄電手段の端子間電圧が低下し、これに伴って電動機か
ら出力可能な最大トルクが低下することによって生じる
原動機の吹き上がり等を防止することができる。
制御手段は、前記原動機の目標運転ポイントが前記制御
可能な運転ポイントの範囲内にないとき、該目標運転ポ
イントの目標回転数を変更することにより該変更後の目
標運転ポイントを前記制御可能な運転ポイントの範囲内
として前記原動機を制御する手段であるものとすること
もできる。こうすれば、原動機から出力されるトルクの
変更なしに原動機の運転を制御することができる。
御手段は、前記原動機の目標運転ポイントが前記制御可
能な運転ポイントの範囲内にないとき、該目標運転ポイ
ントの目標トルクを変更することにより該変更後の目標
運転ポイントを前記制御可能な運転ポイントの範囲内と
して前記原動機を制御する手段であるものとすることも
できる。こうすれば、原動機の回転数の変更なしに原動
機の運転を制御することができる。
出力する動力出力装置であって、出力軸を有する原動機
と、前記原動機の出力軸に結合される第1の回転軸と前
記駆動軸に結合される第2の回転軸とを有し、前記第1
の回転軸に入出力される動力と前記第2の回転軸に入出
力される動力とのエネルギ偏差を対応する電気エネルギ
の入出力により調整するエネルギ調整手段と、該エネル
ギ調整手段による調整に必要な電気エネルギの入出力が
可能な蓄電手段と、該蓄電手段の端子間電圧を検出する
電圧検出手段と、該検出された端子間電圧が低くなる
と、前記原動機の出力を低下させるように、該原動機の
制御可能な運転ポイントの範囲を設定する可制御範囲設
定手段と、該設定された制御可能な運転ポイントの範囲
内で前記原動機が運転されるよう該原動機と前記エネル
ギ調整手段とを制御する制御手段とを備えることを要旨
とする。
力軸に結合される第1の回転軸と駆動軸に結合される第
2の回転軸とを有するエネルギ調整手段が、第1の回転
軸に入出力される動力と第2の回転軸に入出力される動
力とのエネルギ偏差を、蓄電手段から充放電される対応
する電気エネルギの入出力により調整する。可制御範囲
設定手段は、電圧検出手段により検出された端子間電圧
に基づいて原動機の制御可能な運転ポイントの範囲を設
定し、制御手段は、この設定された制御可能な運転ポイ
ントの範囲内で原動機が運転されるよう原動機とエネル
ギ調整手段とを制御する。
手段の端子間電圧に基づいて定まる制御可能な運転ポイ
ントの範囲内で原動機を運転することができる。この結
果、蓄電手段の端子間電圧が低下し、これに伴って電動
機から出力可能な最大トルクが低下することによって生
じる原動機の吹き上がり等を防止することができる。
前記エネルギ調整手段は、前記第1の回転軸に結合され
た第1のロータと、前記第2の回転軸に結合され該第1
のロータに対して相対的に回転可能な第2のロータとを
有し、該両ロータ間の電磁的な結合を介して該両回転軸
間の動力のやり取りをすると共に、該両ロータ間の電磁
的な結合と該両ロータ間の回転数差とに基づいて電気エ
ネルギを入出力する電動機であるものとすることもでき
る。
記エネルギ調整手段は、前記第1の回転軸および前記第
2の回転軸とは異なる第3の回転軸を有し、前記3つの
回転軸のうちいずれか2つの回転軸へ入出力される動力
を決定したとき、該決定された動力に基づいて定まる動
力を残余の回転軸へ入出力する3軸式動力入出力手段
と、前記第3の回転軸と動力のやり取りをする電動機と
を備えるものとすることもできる。
において、前記制御手段は、前記原動機の目標運転ポイ
ントが前記制御可能な運転ポイントの範囲内にないと
き、該目標運転ポイントの目標回転数を変更することに
より該変更後の目標運転ポイントを前記制御可能な運転
ポイントの範囲内として前記原動機を制御する手段であ
るものとすることもできる。こうすれば、原動機から出
力されるトルクの変更なしに原動機の運転を制御するこ
とができる。
前記制御手段は、前記原動機の目標運転ポイントが前記
制御可能な運転ポイントの範囲内にないとき、該目標運
転ポイントの目標トルクを変更することにより該変更後
の目標運転ポイントを前記制御可能な運転ポイントの範
囲内として前記原動機を制御する手段であるものとする
こともできる。こうすれば、原動機の回転数の変更なし
に原動機の運転を制御することができる。
例に基づいて説明する。図1は本発明の第1の実施例と
しての動力出力装置20の概略構成を示す構成図、図2
は図1の動力出力装置20を組み込んだ車両の概略構成
を示す構成図である。説明の都合上、まず図2を用い
て、車両全体の構成から説明する。
であるエンジン50としてガソリンにより運転されるガ
ソリンエンジンが備えられている。このエンジン50
は、吸気系からスロットルバルブ66を介して吸入した
空気と燃料噴射弁51から噴射されたガソリンとの混合
気を燃焼室52に吸入し、この混合気の爆発により押し
下げられるピストン54の運動をクランクシャフト56
の回転運動に変換する。ここで、スロットルバルブ66
はアクチュエータ68により開閉駆動される。点火プラ
グ62は、イグナイタ58からディストリビュータ60
を介して導かれた高電圧によって電気火花を形成し、混
合気はその電気火花によって点火されて爆発燃焼する。
ット(以下、EFIECUと呼ぶ)70により制御され
ている。EFIECU70には、エンジン50の運転状
態を示す種々のセンサが接続されている。例えば、スロ
ットルバルブ66の開度(ポジション)を検出するスロ
ットルバルブポジションセンサ67、エンジン50の負
荷を検出する吸気管負圧センサ72、エンジン50の水
温を検出する水温センサ74、ディストリビュータ60
に設けられクランクシャフト56の回転数と回転角度を
検出する回転数センサ76および回転角度センサ78な
どである。なお、EFIECU70には、この他、例え
ばイグニッションキーの状態STを検出するスタータス
イッチ79なども接続されているが、その他のセンサ,
スイッチなどの図示は省略した。
は、後述するクラッチモータ30およびアシストモータ
40を介して駆動軸22が結合されている。駆動軸22
は、ディファレンシャルギヤ24に結合されており、動
力出力装置20からのトルクは最終的に左右の駆動輪2
6,28に伝達される。このクラッチモータ30および
アシストモータ40は、制御装置80により制御されて
いる。制御装置80の構成は後で詳述するが、内部には
制御CPUが備えられており、シフトレバー82に設け
られたシフトポジションセンサ84やアクセルペダル6
4に設けられたアクセルペダルポジションセンサ64
a,ブレーキペダル65に設けられたなブレーキペダル
ポジションセンサ65aども接続されている。また、制
御装置80は、上述したEFIECU70と通信によ
り、種々の情報をやり取りしている。これらの情報のや
り取りを含む制御については、後述する。
20は、大きくは、エンジン50と、エンジン50のク
ランクシャフト56にアウタロータ32が結合されると
共に駆動軸22にインナロータ34が結合されたクラッ
チモータ30と、駆動軸22に結合されたロータ42を
有するアシストモータ40と、クラッチモータ30およ
びアシストモータ40を駆動制御する制御装置80とか
ら構成されている。
に、アウタロータ32の内周面に永久磁石35を備え、
インナロータ34に形成されたスロットに三相のコイル
36を巻回する同期電動機として構成されている。この
三相コイル36への電力は、スリップリング38を介し
て供給される。インナロータ34において三相コイル3
6用のスロットおよびティースを形成する部分は、無方
向性電磁鋼板の薄板を積層することで構成されている。
なお、クランクシャフト56には、その回転角度θeを
検出するレゾルバ39が設けられているが、このレゾル
バ39は、ディストリビュータ60に設けられた回転角
度センサ78と兼用することも可能である。
して構成されているが、回転磁界を形成する三相コイル
44は、ケース45に固定されたステータ43に巻回さ
れている。このステータ43も、無方向性電磁鋼板の薄
板を積層することで形成されている。ロータ42の外周
面には、複数個の永久磁石46が設けられている。アシ
ストモータ40では、この永久磁石46により磁界と三
相コイル44が形成する磁界との相互作用により、ロー
タ42が回転する。ロータ42が機械的に結合された軸
は、動力出力装置20のトルクの出力軸である駆動軸2
2であり、駆動軸22には、その回転角度θdを検出す
るレゾルバ48が設けられている。また、駆動軸22
は、ケース45に設けられたベアリング49により軸支
されている。
40とは、クラッチモータ30のインナロータ34がア
シストモータ40のロータ42、延いては駆動軸22に
機械的に結合されている。したがって、エンジン50と
両モータ30,40との関係を簡略に言えば、エンジン
50からクランクシャフト56に出力された軸トルクが
クラッチモータ30のアウタロータ32およびインナロ
ータ34を介して駆動軸22に出力され、アシストモー
タ40からのトルクがこれに加減算されるということに
なる。
三相同期モータとして構成されているが、クラッチモー
タ30は、永久磁石35を有するアウタロータ32も三
相コイル36を備えたインナロータ34も、共に回転す
るよう構成されている。そこで、クラッチモータ30の
構成の詳細について、さらに説明する。クラッチモータ
30のアウタロータ32はクランクシャフト56に、イ
ンナロータ34は駆動軸22に結合されており、アウタ
ロータ32に永久磁石35が設けられていることは既に
説明した。この永久磁石35は、実施例では8個(N
極,S極が各4個)設けられており、アウタロータ32
の内周面に貼付されている。その磁化方向はクラッチモ
ータ30の軸中心に向かう方向であり、一つおきに磁極
の方向は逆向きになっている。この永久磁石35と僅か
なギャップにより対向するインナロータ34の三相コイ
ル36は、インナロータ34に設けられた計12個のス
ロット(図示せず)に巻回されており、各コイルに通電
すると、スロットを隔てるティースを通る磁束を形成す
る。各コイルに三相交流を流すと、この磁界は回転す
る。三相コイル36の各々は、スリップリング38から
電力の供給を受けるよう接続されている。このスリップ
リング38は、駆動軸22に固定された回転リング38
aとブラシ38bとから構成されている。なお、三相
(U,V,W相)の電流をやり取りするために、スリッ
プリング38には三相分の回転リング38aとブラシ3
8bとが用意されている。
界と、インナロータ34に設けられた三相コイル36が
形成する回転磁界との相互作用により、アウタロータ3
2とインナロータ34とは種々の振る舞いを示す。実施
例ではクラッチモータ30は4極対の同期電動機として
構成されているから、通常は、三相コイル36に流す三
相交流の周波数は、クランクシャフト56に直結された
アウタロータ32の回転数とインナロータ34の回転数
との偏差の4倍の周波数としている。
モータ40を駆動制御する制御装置80について説明す
る。制御装置80は、クラッチモータ30を駆動する第
1の駆動回路91と、アシストモータ40を駆動する第
2の駆動回路92と、両駆動回路91,92を制御する
制御CPU90と、二次電池であるバッテリ94とから
構成されている。制御CPU90は、1チップマイクロ
プロセッサであり、内部に、ワーク用のRAM90a、
処理プログラムを記憶したROM90b、入出力ポート
(図示せず)およびEFIECU70と通信を行なうシ
リアル通信ポート(図示せず)を備える。この制御CP
U90には、レゾルバ39からのエンジン50の回転角
度θe、レゾルバ48からの駆動軸22の回転角度θ
d、アクセルペダルポジションセンサ64aからのアク
セルペダルポジション(アクセルペダル64の踏込量)
AP、ブレーキペダルポジションセンサ65aからのブ
レーキペダルポジション(ブレーキペダル65の踏込
量)BP、シフトポジションセンサ84からのシフトポ
ジションSP、第1の駆動回路91に設けられた2つの
電流検出器95,96からのクラッチ電流値Iuc,I
vc、第2の駆動回路に設けられた2つの電流検出器9
7,98からのアシスト電流値Iua,Iva、バッテ
リ94の端子間電圧を検出する電圧計94aからのバッ
テリ電圧Vb、バッテリ94の残容量を検出する残容量
検出器99からの残容量BRMなどが、入力ポートを介し
て入力されている。なお、残容量検出器99は、バッテ
リ94の電解液の比重またはバッテリ94の全体の重量
を測定して残容量を検出するものや、充電・放電の電流
値と時間を演算して残容量を検出するものや、バッテリ
の端子間を瞬間的にショートさせて電流を流し内部抵抗
を測ることにより残容量を検出するものなどが知られて
いる。
回路91に設けられたスイッチング素子である6個のト
ランジスタTr1ないしTr6を駆動する制御信号SW
1と、第2の駆動回路92に設けられたスイッチング素
子としての6個のトランジスタTr11ないしTr16
を駆動する制御信号SW2とが出力されている。第1の
駆動回路91内の6個のトランジスタTr1ないしTr
6は、トランジスタインバータを構成しており、それぞ
れ、一対の電源ラインL1,L2に対してソース側とシ
ンク側となるよう2個ずつペアで配置され、その接続点
に、クラッチモータ30の三相コイル(UVW)36の
各々が、スリップリング38を介して接続されている。
電源ラインL1,L2は、バッテリ94のプラス側とマ
イナス側に、それぞれ接続されているから、制御CPU
90により対をなすトランジスタTr1ないしTr6の
オン時間の割合を制御信号SW1により順次制御し、各
コイル36に流れる電流を、PWM制御によって擬似的
な正弦波にすると、三相コイル36により、回転磁界が
形成される。
ジスタTr11ないしTr16も、トランジスタインバ
ータを構成しており、それぞれ、第1の駆動回路91と
同様に配置されていて、対をなすトランジスタの接続点
は、アシストモータ40の三相コイル44の各々に接続
されている。従って、制御CPU90により対をなすト
ランジスタTr11ないしTr16のオン時間を制御信
号SW2により順次制御し、各コイル44に流れる電流
を、PWM制御によって擬似的な正弦波にすると、三相
コイル44により、回転磁界が形成される。
20の動作について説明する。実施例の動力出力装置2
0の動作原理、特にトルク変換の原理は以下の通りであ
る。エンジン50がEFIECU70により運転され、
エンジン50の回転数Neが所定の回転数N1で回転し
ているとする。このとき、制御装置80がスリップリン
グ38を介してクラッチモータ30の三相コイル36に
何等電流を流していないとすれば、すなわち第1の駆動
回路91のトランジスタTr1,3,5をオフとしトラ
ンジスタTr2,4,6をオンとした状態であれば、三
相コイル36には何等の電流も流れないから、クラッチ
モータ30のアウタロータ32とインナロータ34とは
電磁的に全く結合されていない状態となり、エンジン5
0のクランクシャフト56は空回りしている状態とな
る。この状態では、三相コイル36からの回生も行なわ
れない。すなわち、エンジン50はアイドル回転をして
いることになる。
SW1を出力してトランジスタをオンオフ制御すると、
エンジン50のクランクシャフト56の回転数Neと駆
動軸22の回転数Ndとの偏差(言い換えれば、クラッ
チモータ30におけるアウタロータ32とインナロータ
34の回転数差Nc(Ne−Nd))に応じて、クラッ
チモータ30の三相コイル36に一定の電流が流れ、ク
ラッチモータ30は発電機として機能し、電流が第1の
駆動回路91を介して回生され、バッテリ94が充電さ
れる。このとき、アウタロータ32とインナロータ34
とは一定の滑りが存在する結合状態となり、インナロー
タ34は、エンジン50の回転数Ne(クランクシャフ
ト56の回転数)よりは低い回転数Ndで回転する。こ
の状態で、回生される電気エネルギと等しいエネルギが
アシストモータ40で消費されるように、制御CPU9
0が第2の駆動回路92を制御すると、アシストモータ
40の三相コイル44に電流が流れ、アシストモータ4
0においてトルクが発生する。
1,トルクT1の運転ポイントP1で運転しているとき
に、クラッチモータ30でトルクT1を駆動軸22に伝
達すると共に領域G1で表わされるエネルギを回生し、
この回生されたエネルギを領域G2で表わされるエネル
ギとしてアシストモータ40に供給することにより、駆
動軸22を回転数N2,トルクT2の運転ポイントP2
で回転させることができるのである。
回転数N2でトルクTeがトルクT2で運転されてお
り、駆動軸22が回転数N2より大きな回転数N1で回
転している場合を考える。この状態では、クラッチモー
タ30のインナロータ34は、アウタロータ32に対し
て回転数差Nc(Ne−Nd)の絶対値で示される回転
数で駆動軸22の回転方向に回転するから、クラッチモ
ータ30は、通常のモータとして機能し、バッテリ94
からの電力により駆動軸22に回転エネルギを与える。
一方、制御CPU90によりアシストモータ40により
電力を回生するよう第2の駆動回路92を制御すると、
アシストモータ40のロータ42とステータ43との間
の滑りにより三相コイル44に回生電流が流れる。ここ
で、アシストモータ40により回生される電力がクラッ
チモータ30により消費されるよう制御CPU90によ
り第1および第2の駆動回路91,92を制御すれば、
クラッチモータ30を、バッテリ94に蓄えられた電力
を用いることなく駆動することができる。
回転数N2,トルクT2で運転しているときに、領域G
1と領域G3との和として表わされるエネルギをクラッ
チモータ30に供給して駆動軸22にトルクT2を出力
すると共に、クラッチモータ30に供給するエネルギを
領域G2と領域G3との和として表わされるエネルギと
してアシストモータ40から回生して賄うことにより、
駆動軸22を回転数N1,トルクT1の運転ポイントP
2で回転させることができるのである。
うしたエンジン50から出力される動力のすべてをトル
ク変換して駆動軸22に出力する動作の他に、エンジン
50から出力される動力(トルクTeと回転数Neとの
積)と、クラッチモータ30により回生または消費され
る電気エネルギと、アシストモータ40により消費また
は回生される電気エネルギとを調節することにより、余
剰の電気エネルギを見い出してバッテリ94を放電する
動作としたり、不足する電気エネルギをバッテリ94に
蓄えられた電力により補う動作など種々の動作とするこ
ともできる。
図4に例示するトルク制御ルーチンに基づき説明する。
本ルーチンは、動力出力装置20が起動された後、所定
時間毎(例えば、8msec毎)に繰り返し実行され
る。本ルーチンが実行されると、制御装置80の制御C
PU90は、まず、駆動軸22の回転数Ndを読み込む
処理を行なう(ステップS100)。駆動軸22の回転
数は、レゾルバ48から読み込んだ駆動軸22の回転角
度θdから求めることができる。続いて、アクセルペダ
ルポジションセンサ64aにより検出されるアクセルペ
ダル64の踏込量であるアクセルペダルポジションAP
を読み込む処理を行なう(ステップS102)。アクセ
ルペダル64は運転者が出力トルクが足りないと感じた
ときに踏み込まれるものであり、したがって、アクセル
ペダルポジションAPの値は運転者の欲している出力ト
ルク(すなわち、駆動軸22に出力すべきトルク)に対
応するものである。続いて、読み込まれたアクセルペダ
ルポジションAPに応じた出力トルクの目標値(駆動軸
22に出力すべきトルクの目標値(以下、「トルク指令
値」ともいう))Td*を導出する処理を行なう(ステ
ップS104)。実施例では、各アクセルペダルポジシ
ョンAPに対して対応する出力トルク指令値Td*を定
め、これを予めマップとしてROM90bに記憶してお
き、アクセルペダルポジションAPが読み込まれると、
ROM90bに記憶したマップを参照して読み込んだア
クセルペダルポジションAPに対応する出力トルク指令
値Td*を導出するものとした。そして、導き出された
出力トルク指令値Td*と読み込まれた駆動軸22の回
転数Ndとから、駆動軸22に出力すべきエネルギPd
を計算(Pd=Td*×Nd)により求める処理を行な
う(ステップS106)。
バッテリ94の残容量BRMを読み込み(ステップS10
8)、読み込んだバッテリ94の残容量BRMとステップ
S106で算出したエネルギPdとを用いて、次式
(1)によりエンジン50から出力すべきエネルギPe
を計算する(ステップS110)。ここで、式(1)の
右辺第1項のη1はクラッチモータ30およびアシスト
モータ40によるトルク変換の効率であり、右辺第2項
はバッテリ94の充放電エネルギPbである。したがっ
て、駆動軸22に出力すべきエネルギPdは、基本的に
はエンジン50から出力されるエネルギPeで賄われる
ことになる。なお、実施例では、バッテリ94の各残容
量BRMに対してバッテリ94を充放する場合の充電エネ
ルギPbiやバッテリ94から放電する場合の放電エネ
ルギPboを充放電エネルギPbとして定めて予めマッ
プとしてROM90bに記憶しておき、バッテリ94の
残容量BRMが読み込まれると、このマップから読み込ま
れた残容量BRMに対応する充放電エネルギPbを導出し
て式(1)に用いた。また、実施例では、バッテリ94
のすべての残容量BRMに充放電エネルギPbを設定する
必要はないから、バッテリ94の最適範囲(例えば、バ
ッテリ94の残容量BRMが50〜80%)等では、充放
電エネルギPbを値0としたマップを用いた。
て、エンジン50の目標トルクTe*と目標回転数Ne
*を設定する処理を行なう(ステップS112)。エン
ジン50から出力されるエネルギPeはそのトルクTe
と回転数Neとの積によって定まるから、Pe=Te*
×Ne*の関係を満たすよう目標トルクTe*と目標回
転数Ne*とを設定すればよい。しかし、かかる関係を
満足する目標トルクTe*と目標回転数Ne*との組合
せは無数に存在する。そこで、実施例では、エンジン5
0ができる限り効率の高い状態で動作するように、エン
ジン50の目標トルクTe*と目標回転数Ne*との組
合せを設定するものとした。
テリ電圧Vbを読み込み(ステップS114)、読み込
んだバッテリ電圧Vbとエンジン50の目標トルクTe
*とに基づいて回転数差Ncの最大値(最大回転数差)
Ncmaxを導出する(ステップS116)。具体的に
は、目標トルクTe*とバッテリ電圧Vbと最大回転数
差Ncmaxとの関係を実験などにより求めてマップと
してROM90bに記憶しておき、バッテリ電圧Vbと
目標トルクTe*とが読み込まれるとこれに対応する最
大回転数差Ncmaxを導出するものとした。目標トル
クTe*とバッテリ電圧Vbと最大回転数差Ncmax
との関係について説明する。図5はクラッチモータ30
のトルクTcと回転数差Ncとバッテリ電圧Vbとの関
係の一例を示す説明図であり、図6はクラッチモータ3
0のトルクTcが与えられたときのバッテリ電圧Vbと
最大回転数差Ncmaxとの関係の一例を示すグラフで
ある。
動作可能なトルクTcと回転数差Ncとの関係を示す。
一般にバッテリ電圧Vbが低下するとこのバッテリから
電力の供給を受けるモータの最大出力は低下するから、
バッテリ電圧Vbが値Vb1のときとこの値Vb1より
小さな値Vb2のときとを比較すると、図示するよう
に、バッテリ電圧Vbが低いほどその範囲は小さくな
る。今、クラッチモータ30のトルクTcが値T1であ
るときには、バッテリ電圧Vbが値Vb1のときには値
(N1+α)の回転数差Ncとなるまで、バッテリ電圧
Vbが値Vb2のときには値(N2+α)の回転数差N
cとなるまでクラッチモータ30を駆動することができ
る。エンジン50のトルクリップルや制御のずれなどを
考慮して制御のための余裕をαとすると、クラッチモー
タ30の制御が可能な範囲は、バッテリ電圧Vbが値V
b1のときには値N1の回転数差Nc、バッテリ電圧V
bが値Vb2のときには値N2の回転数差Ncまでとな
り、この値N1や値N2が上述した最大回転数差Ncm
axとなる。そして、こうして求めたバッテリ電圧Vb
と最大回転数差Ncmaxとの関係が図6となる。な
お、クラッチモータ30のトルクTcはエンジン50の
負荷トルクであるから、定常運転状態ではエンジン50
の目標トルクTe*とクラッチモータ30のトルク指令
値Tc*とは等しくなる。このため、図5はエンジン5
0の目標トルクTe*と回転数差Ncとバッテリ電圧V
bとの関係としてみることができ、図6はエンジン50
の目標トルクTe*が与えられたときのバッテリ電圧V
bと最大回転数差Ncmaxとの関係としてみることが
できる。
ると、目標回転数Ne*から回転数Ndを減じてクラッ
チモータ30の回転数となる回転数差Ncを算出し(ス
テップS118)、 回転数差Ncが最大回転数差Nc
maxを越えていないかを判定し(ステップS12
0)、越えているときには、回転数差Ncが最大回転数
差Ncmaxとなるよう次式(2)によりエンジン50
の目標回転数Ne*を再設定する(ステップS12
2)。このように、回転数差Ncに制限を加えるのは、
制限を加えないとクラッチモータ30によってエンジン
50の回転数を適正に制御できなくなり、エンジン50
が吹け上がってしまうからである。
と目標回転数Ne*とを設定すると、設定した値を用い
てクラッチモータ30,アシストモータ40およびエン
ジン50の各制御を行なう(ステップS124ないしS
128)。実施例では、図示の都合上、クラッチモータ
30,アシストモータ40およびエンジン50の各制御
を本ルーチンの別々のステップとして記載したが、実際
には、これらの制御は本ルーチンとは別個独立にかつ総
合的に行なわれる。例えば、制御CPU90が割り込み
処理を利用して、クラッチモータ30とアシストモータ
40の制御を本ルーチンとは異なるタイミングで平行し
て実行すると共に、通信によりEFIECU70に指示
を送信して、EFIECU70によりエンジン50の制
御も平行して行なわせるのである。
プS124)は、図7に例示するクラッチモータ制御ル
ーチンによりなされる。本ルーチンが実行されると、制
御装置80の制御CPU90は、まず、エンジン50の
回転数Neを読み込む処理を行なう(ステップS13
0)。エンジン50の回転数Neは、レゾルバ39から
読み込んだクランクシャフト56の回転角度θeから求
めることもできるし、ディストリビュータ60に設けら
れた回転数センサ76によっても直接検出することもで
きる。回転数センサ76を用いる場合には、回転数セン
サ76に接続されたEFIECU70から通信により回
転数Neの情報を受け取ることになる。続いて、次式
(3)によりクラッチモータ30のトルク指令値Tc*
を設定する。ここで、式(3)の右辺第2項は50の回
転数Neの目標回転数Ne*に対する偏差を解消する比
例項であり、右辺第3項はエンジン50の回転数Neの
目標回転数Ne*に対する定常偏差を解消するための積
分項である。このようにトルク指令値Tc*を設定して
クラッチモータ30を制御することにより、エンジン5
0から出力されるトルクを駆動軸22に出力すると共
に、エンジン50を目標トルクTe*および目標回転数
Ne*の運転ポイントで運転することができるのであ
る。
バ48から、エンジン50のクランクシャフト56の回
転角度θeをレゾルバ39から入力する処理を行ない
(ステップS133,S134)、クラッチモータ30
の電気角θcを両軸の回転角度θe,θdから求める処
理を行なう(ステップS136)。実施例では、クラッ
チモータ30として4極対の同期電動機を用いているか
ら、θc=4(θe−θd)を計算することになる。
ッチモータ30の三相コイル36のU相とV相に流れて
いる電流Iuc,Ivcを検出する処理を行なう(ステ
ップS138)。電流はU,V,Wの三相に流れている
が、その総和はゼロなので、二つの相に流れる電流を測
定すれば足りる。こうして得られた三相の電流を用いて
座標変換(三相−二相変換)を行なう(ステップS14
0)。座標変換は、永久磁石型の同期電動機のd軸,q
軸の電流値に変換することであり、次式(4)を演算す
ることにより行なわれる。ここで座標変換を行なうの
は、永久磁石型の同期電動機においては、d軸及びq軸
の電流が、トルクを制御する上で本質的な量だからであ
る。もとより、三相のまま制御することも可能である。
チモータ30におけるトルク指令値Tc*から求められ
る各軸の電流指令値Idc*,Iqc*と実際各軸に流
れた電流Idc,Iqcと偏差を求め、各軸の電圧指令
値Vdc,Vqcを求める処理を行なう(ステップS1
42)。即ち、まず以下の式(5)の演算を行ない、次
に次式(6)の演算を行なうのである。ここで、Kp
1,2及びKi1,2は、各々係数である。これらの係
数は、適用するモータの特性に適合するよう調整され
る。なお、電圧指令値Vdc,Vqcは、電流指令値I
*との偏差△Iに比例する部分(式(6)右辺第1項)
と偏差△Iのi回分の過去の累積分(右辺第2項)とか
ら求められる。
ップS140で行なった変換の逆変換に相当する座標変
換(二相−三相変換)を行ない(ステップS144)、
実際に三相コイル36に印加する電圧Vuc,Vvc,
Vwcを求める処理を行なう。各電圧は、次式(7)に
より求める。
トランジスタTr1ないしTr6のオンオフ時間により
なされるから、式(7)によって求めた各電圧指令値と
なるよう各トランジスタTr1ないしTr6のオン時間
をPWM制御する(ステップS146)。
ク指令値Tc*の符号を駆動軸22にクランクシャフト
56の回転方向に正のトルクが作用するときを正とする
と、正の値のトルク指令値Tc*が設定されても、エン
ジン50の回転数Neが駆動軸22の回転数Ndより大
きいとき(正の値の回転数差Nc(Ne−Nd)が生じ
るとき)には、回転数差Ncに応じた回生電流を発生さ
せる回生制御がなされ、回転数Neが回転数Ndより小
さいとき(負の値の回転数差Nc(Ne−Nd)が生じ
るとき)には、クランクシャフト56に対して相対的に
回転数差Ncの絶対値で示される回転数で駆動軸22の
回転方向に回転する力行制御がなされる。クラッチモー
タ30の回生制御と力行制御は、トルク指令値Tc*が
正の値であれば、共にアウタロータ32に取り付けられ
た永久磁石35と、インナロータ34の三相コイル36
に流れる電流により生じる回転磁界とにより正の値のト
ルクが駆動軸22に作用するよう第1の駆動回路91の
トランジスタTr1ないしTr6を制御するものである
から、同一のスイッチング制御となる。即ち、トルク指
令値Tc*の符号が同じであれば、クラッチモータ30
の制御が回生制御であっても力行制御であっても同じス
イッチング制御となる。したがって、図7のクラッチモ
ータ制御ルーチンで回生制御と力行制御のいずれも行な
うことができる。また、トルク指令値Tc*が負の値の
とき、即ち駆動軸22を制動しているときや車両を後進
させているときは、ステップS136の電気角θcの変
化の方向が逆になるから、この際の制御も図7のクラッ
チモータ制御ルーチンにより行なうことができる。
ステップS126)について図8に例示するアシストモ
ータ制御ルーチンに基づき説明する。アシストモータ制
御ルーチンでは、制御装置80の制御CPU90は、ま
ず、駆動軸22に出力すべきトルク(トルク指令値Td
*)からクラッチモータ30により駆動軸22に出力す
るトルク指令値Tc*を減じてアシストモータ40のト
ルク指令値Ta*を設定する(ステップS150)。続
いて、駆動軸22の回転角度θdをレゾルバ48を用い
て検出し(ステップS152)、アシストモータ40の
電気角θaを検出した回転角度θdから求める処理を行
なう(ステップS154)。実施例では、アシストモー
タ40にも4極対の同期電動機を用いているから、θa
=4θdを計算することになる。
流検出器97,98を用いて検出し(ステップS15
6)、その後、クラッチモータ30と同様の座標変換
(ステップS158)および電圧指令値Vda,Vqa
の演算を行ない(ステップS160)、更に電圧指令値
の逆座標変換(ステップS162)を行なって、アシス
トモータ40の第2の駆動回路92のトランジスタTr
11ないしTr16のオンオフ制御時間を求め、PWM
制御を行なう(ステップS164)。これらの処理は、
クラッチモータ30について行なったものと全く同一で
ある。
ク指令値Ta*がトルク指令値Td*とトルク指令値T
c*とを含む演算により求められるから、駆動軸22が
クランクシャフト56の回転方向に回転しておれば、ト
ルク指令値Td*がトルク指令値Tc*より大きいとき
にはトルク指令値Ta*に正の値が設定されて力行制御
がなされ、トルク指令値Td*がトルク指令値Tc*よ
り小さいときにはトルク指令値Ta*に負の値が設定さ
れて回生制御がなされる。しかし、アシストモータ40
の力行制御と回生制御は、クラッチモータ30の制御と
同様に、共に図8のアシストモータ制御ルーチンで行な
うことができる。また、駆動軸22がクランクシャフト
56の回転方向と逆向きに回転しているときも同様であ
る。なお、アシストモータ40のトルク指令値Ta*の
符号は、駆動軸22にクランクシャフト56の回転方向
に正のトルクが作用するときを正とした。
プS128)について説明する。エンジン50は、設定
された目標トルクTe*および目標回転数Ne*の運転
ポイントで定常運転状態となるようトルクTeおよび回
転数Neが制御される。具体的には、エンジン50が目
標トルクTe*および目標回転数Ne*の運転ポイント
で運転されるよう、制御CPU90から通信により目標
トルクTe*と目標回転数Ne*とを受信したEFIE
CU70によってスロットルバルブ66の開度制御,燃
料噴射弁51からの燃料噴射制御および点火プラグ62
による点火制御を行なうと共に、制御装置80の制御C
PU90によりエンジン50の負荷トルクとしてのクラ
ッチモータ30のトルクTcを制御するのである。エン
ジン50は、その負荷トルクによって出力トルクTeと
回転数Neとが変化するから、EFIECU70による
制御だけでは目標トルクTe*および目標回転数Ne*
の運転ポイントで運転することはできず、負荷トルクを
与えるクラッチモータ30のトルクTcの制御も必要と
なるからである。なお、クラッチモータ30のトルクT
cの制御は、前述したクラッチモータ30の制御で説明
した。
0によれば、バッテリ電圧Vbに基づいてクラッチモー
タ30の制御可能な出力範囲を求め、エンジン50の目
標とする運転ポイントがその範囲内となるように目標回
転数Ne*を再設定するから、エンジン50の運転をよ
り適正に制御することができる。この結果、バッテリ電
圧Vbの低下を起因としてエンジン50が吹け上がると
いった不都合を防止することができる。
力を所望の動力にトルク変換して駆動軸22に出力する
ことができる。また、エンジン50をできる限り高い効
率の運転ポイントで運転するようエンジン50の目標ト
ルクTe*と目標回転数Ne*とを設定するから効率の
高い装置とすることができる。
ジン50の目標トルクTe*と目標回転数Ne*とがバ
ッテリ電圧Vbに基づいて定まるクラッチモータ30の
制御可能な出力範囲内にないときには、目標トルクTe
*は変更せずに目標回転数Ne*を変更することにより
エンジン50の目標運転ポイントがその範囲内となるよ
うにしたが、目標回転数Ne*は変更せずに目標トルク
Te*を変更することによりエンジン50の目標運転ポ
イントがその範囲内となるようにするものとしてもよ
い。この場合、ステップS116で用いた最大回転数差
Ncmaxを導出したときの目標トルクTe*とバッテ
リ電圧Vbと最大回転数差Ncmaxとの関係を示すマ
ップと、バッテリ電圧Vbと、目標回転数Ne*と駆動
軸22の回転数Ndから算出される回転数差Ncとを用
いて最大トルクを求め、エンジン50の目標トルクTe
*をこの最大トルクに制限するものとすればよい。
ッチモータ30に対する電力の伝達手段として回転リン
グ38aとブラシ38bとからなるスリップリング38
を用いたが、回転リング−水銀接触、磁気エネルギの半
導体カップリング、回転トランス等を用いることもでき
る。
0では、クラッチモータ30とアシストモータ40とを
それぞれ別個に駆動軸22に取り付けたが、図9に例示
する変形例である動力出力装置20Aのように、クラッ
チモータとアシストモータとが一体となるよう構成して
もよい。この変形例の動力出力装置20Aの構成につい
て以下に簡単に説明する。図示するように、変形例の動
力出力装置20Aのクラッチモータ30Aは、クランク
シャフト56に結合したインナロータ34Aと、駆動軸
22に結合したアウタロータ32Aとから構成され、イ
ンナロータ34Aには三相コイル36Aが取り付けられ
ており、アウタロータ32Aには永久磁石35Aがその
外周面側の磁極と内周面側の磁極とが異なるよう嵌め込
まれている。なお、図示しないが、永久磁石35Aの外
周面側の磁極と内周面側の磁極との間には、非磁性体に
より構成された部材が嵌挿されている。一方、アシスト
モータ40Aは、このクラッチモータ30Aのアウタロ
ータ32Aと、三相コイル44が取り付けられたステー
タ43とから構成される。すなわち、クラッチモータ3
0Aのアウタロータ32Aがアシストモータ40Aのロ
ータを兼ねる構成となっている。なお、クランクシャフ
ト56に結合したインナロータ34Aに三相コイル36
Aが取り付けられているから、クラッチモータ30Aの
三相コイル36Aに電力を供給するスリップリング38
は、クランクシャフト56に取り付けられている。
ウタロータ32Aに嵌め込まれた永久磁石35Aの内周
面側の磁極に対してインナロータ34Aの三相コイル3
6Aに印加する電圧を制御することにより、クラッチモ
ータ30とアシストモータ40とを駆動軸22に別個に
取り付けた前述の動力出力装置20のクラッチモータ3
0と同様に動作する。また、アウタロータ32Aに嵌め
込まれた永久磁石35Aの外周面側の磁極に対してステ
ータ43の三相コイル44に印加する電圧を制御するこ
とにより実施例の動力出力装置20のアシストモータ4
0と同様に動作する。したがって、変形例の動力出力装
置20Aは、上述した実施例の動力出力装置20が行な
うすべての動作について同様に動作する。
れば、アウタロータ32Aがクラッチモータ30Aのロ
ータの一方とアシストモータ40Aのロータとを兼ねる
から、動力出力装置の小型化および軽量化を図ることが
できる。
は、アシストモータ40を駆動軸22に取り付けたが、
図10の変形例の動力出力装置20Bに示すように、ア
シストモータ40Bをクランクシャフト56に取り付け
るものとしてもよい。この変形例の動力出力装置20B
は次のように動作する。今、エンジン50が、図3に示
す運転ポイントP1(トルクTeが値T1,回転数Ne
が値N1)で運転されており、駆動軸22の回転数Nd
が値N2であるとする。アシストモータ40Bによりク
ランクシャフト56にトルクTa(Ta=T2−T1)
を付加すれば、図3中領域G2と領域G3の和で表わさ
れるエネルギがクランクシャフト56に与えられて、ク
ランクシャフト56のトルクは値T2(T1+Ta)と
なる。一方、クラッチモータ30BのトルクTcを値T
2として制御すれば、駆動軸22にこのトルクTc(T
1+Ta)が伝達されると共に、エンジン50の回転数
Neと駆動軸22の回転数Ndとの回転数差Ncに基づ
く電力(領域G1と領域G3との和で表わされるエネル
ギ)が回生される。したがって、アシストモータ40B
のトルクTaをクラッチモータ30Bにより回生される
電力により丁度賄えるよう設定し、この回生電力を電源
ラインL1,L2を介して第2の駆動回路92に供給す
れば、アシストモータ40は、この回生電力により駆動
する。
イントP2(トルクTeが値T2,回転数Neが値N
2)で運転されており、駆動軸22の回転数Ndが値N
1のときを考える。このとき、アシストモータ40Bの
トルクTaをT2−T1で求められる値として制御すれ
ば、アシストモータ40Bは回生制御され、図3中領域
G2で表わされるエネルギ(電力)をクランクシャフト
56から回生する。一方、クラッチモータ30Bは、イ
ンナロータ34がアウタロータ32に対して回転数差N
c(N1−N2)の回転数で駆動軸22の回転方向に相
対的に回転するから、通常のモータとして機能し、回転
数差Ncに応じた領域G1で表わされるエネルギを駆動
軸22に回転エネルギとして与える。したがって、アシ
ストモータ40BのトルクTaを、アシストモータ40
Bにより回生される電力でクラッチモータ30Bにより
消費される電力を丁度賄えるよう設定すれば、クラッチ
モータ30Bは、アシストモータ40Bにより回生され
る電力により駆動する。
でも、第1実施例の動力出力装置20と同様に、クラッ
チモータ30BのトルクTcとアシストモータ40Bの
トルクTaを、次式(8)および式(9)が成り立つよ
う制御すれば、エンジン50から出力される動力を所望
の動力にトルク変換して駆動軸22に出力することがで
きる。
図4のトルク制御ルーチンや図7のクラッチモータ制御
ルーチンを適用するには、ステップS116やステップ
S132を、エンジン50の目標トルクTe*をトルク
指令値Td*に代えて最大回転数差Ncmaxを導出す
る処理やトルク指令値Tc*を求める処理とすればよ
い。また、図8のアシストモータ制御ルーチンの適用で
は、ステップS150を、トルク指令値Tc*を目標ト
ルクTe*に代えてトルク指令値Ta*を求める処理と
すればよい。
同様に、図11に例示する動力出力装置20Cのよう
に、アシストモータ40とクラッチモータ30とでエン
ジン50を挟持する配置としてもよく、図12に例示す
る動力出力装置20Dのように、クラッチモータとアシ
ストモータとを一体となるよう構成してもよい。
ストモータ40を駆動軸22に取り付けたが、図13に
例示する動力出力装置20Eのように、4輪駆動車(4
WD)としてもよい。この構成では、駆動軸22に機械
的に結合していたアシストモータ40を駆動軸22より
分離して、車両の後輪部に独立して配置し、このアシス
トモータ40によって後輪部の駆動輪27,29を駆動
する。一方、駆動軸22の先端はギヤ23を介してディ
ファレンシャルギヤ24に結合されており、この駆動軸
22によって前輪部の駆動輪26,28を駆動する。こ
のような構成の下においても、前述した第1実施例を実
現することは可能である。
出力装置110について説明する。図14は本発明の第
2実施例としての動力出力装置110の概略構成を示す
構成図、図15は図14の動力出力装置110の部分拡
大図、図16は第2実施例の動力出力装置110を組み
込んだ車両の概略構成を示す構成図である。
まれた車両は、図16に示すように、クランクシャフト
156にクラッチモータ30とアシストモータ40とが
取り付けられている代わりにプラネタリギヤ120,モ
ータMG1およびモータMG2が取り付けられている点
を除いて第1実施例の動力出力装置20が組み込まれた
車両(図3)と同様の構成をしている。したがって、同
一の構成には、値100を加えた符号を付し、その説明
は省略する。なお、第2実施例の動力出力装置110の
説明でも、明示しない限り第1実施例の動力出力装置2
0の説明の際に用いた符号はそのまま同じ意味で用い
る。
力装置110は、大きくは、エンジン150、エンジン
150のクランクシャフト156にプラネタリキャリア
124が機械的に結合されたプラネタリギヤ120、プ
ラネタリギヤ120のサンギヤ121に結合されたモー
タMG1、プラネタリギヤ120のリングギヤ122に
結合されたモータMG2およびモータMG1,MG2を
駆動制御する制御装置180から構成されている。
1,MG2の構成について、図15により説明する。プ
ラネタリギヤ120は、クランクシャフト156に軸中
心を貫通された中空のサンギヤ軸125に結合されたサ
ンギヤ121と、クランクシャフト156と同軸のリン
グギヤ軸126に結合されたリングギヤ122と、サン
ギヤ121とリングギヤ122との間に配置されサンギ
ヤ121の外周を自転しながら公転する複数のプラネタ
リピニオンギヤ123と、クランクシャフト156の端
部に結合され各プラネタリピニオンギヤ123の回転軸
を軸支するプラネタリキャリア124とから構成されて
いる。このプラネタリギヤ120では、サンギヤ12
1,リングギヤ122およびプラネタリキャリア124
にそれぞれ結合されたサンギヤ軸125,リングギヤ軸
126およびクランクシャフト156の3軸が動力の入
出力軸とされ、3軸のうちいずれか2軸へ入出力される
動力が決定されると、残余の1軸に入出力される動力は
決定された2軸へ入出力される動力に基づいて定まる。
なお、このプラネタリギヤ120の3軸への動力の入出
力についての詳細は後述する。
の動力取出ギヤ128が結合されている。この動力取出
ギヤ128は、チェーンベルト129により動力伝達ギ
ヤ111に接続されており、動力取出ギヤ128と動力
伝達ギヤ111との間で動力の伝達がなされる。図16
に示すように、この動力伝達ギヤ111はディファレン
シャルギヤ114にギヤ結合されている。したがって、
動力出力装置110から出力された動力は、最終的に左
右の駆動輪116,118に伝達される。
成され、外周面に複数個(第2実施例では、N極が4個
でS極が4個)の永久磁石135を有するロータ132
と、回転磁界を形成する三相コイル134が巻回された
ステータ133とを備える。ロータ132は、プラネタ
リギヤ120のサンギヤ121に結合されたサンギヤ軸
125に結合されている。ステータ133は、無方向性
電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、ケース11
9に固定されている。このモータMG1は、永久磁石1
35による磁界と三相コイル134によって形成される
磁界との相互作用によりロータ132を回転駆動する電
動機として動作し、永久磁石135による磁界とロータ
132の回転との相互作用により三相コイル134の両
端に起電力を生じさせる発電機として動作する。なお、
サンギヤ軸125には、その回転角度θsを検出するレ
ゾルバ139が設けられている。
期電動発電機として構成され、外周面に複数個(第2実
施例では、N極が4個でS極が4個)の永久磁石145
を有するロータ142と、回転磁界を形成する三相コイ
ル144が巻回されたステータ143とを備える。ロー
タ142は、プラネタリギヤ120のリングギヤ122
に結合されたリングギヤ軸126に結合されており、ス
テータ143はケース119に固定されている。モータ
MG2のステータ143も無方向性電磁鋼板の薄板を積
層して形成されている。このモータMG2もモータMG
1と同様に、電動機あるいは発電機として動作する。な
お、リングギヤ軸126には、その回転角度θrを検出
するレゾルバ149が設けられている。
力装置110が備える制御装置180は、第1実施例の
動力出力装置20が備える制御装置80と同様に構成さ
れている。即ち、制御装置180は、モータMG1を駆
動する第1の駆動回路191、モータMG2を駆動する
第2の駆動回路192、両駆動回路191,192を制
御する制御CPU190、二次電池であるバッテリ19
4から構成されており、制御CPU190は、内部に、
ワーク用のRAM190a、処理プログラムを記憶した
ROM190b、入出力ポート(図示せず)およびEF
IECU170と通信を行なうシリアル通信ポート(図
示せず)を備える。
力出力装置110の動作について説明する。第2実施例
の動力出力装置110の動作原理、特にトルク変換の原
理は以下の通りである。エンジン150を回転数Ne,
トルクTeの運転ポイントP1で運転し、このエンジン
150から出力されるエネルギPeと同一のエネルギで
あるが異なる回転数Nr,トルクTrの運転ポイントP
2でリングギヤ軸126を運転する場合、すなわち、エ
ンジン150から出力される動力をトルク変換してリン
グギヤ軸126に作用させる場合について考える。この
時のエンジン150とリングギヤ軸126の回転数およ
びトルクの関係は、図17に示されている。
125,リングギヤ軸126およびクランクシャフト1
56(プラネタリキャリア124))における回転数や
トルクの関係は、機構学の教えるところによれば、図1
8および図19に例示する共線図と呼ばれる図として表
わすことができ、幾何学的に解くことができる。なお、
プラネタリギヤ120における3軸の回転数やトルクの
関係は、上述の共線図を用いなくても各軸のエネルギを
計算することなどにより数式的に解析することもでき
る。第2実施例では説明の容易のため共線図を用いて説
明する。
り、横軸は3軸の座標軸の位置の比を表わす。すなわ
ち、サンギヤ軸125とリングギヤ軸126の座標軸
S,Rを両端にとったとき、クランクシャフト156
(プラネタリキャリア124)の座標軸Cは、軸Sと軸
Rを1:ρに内分する軸として定められる。ここで、ρ
は、リングギヤ122の歯数に対するサンギヤ121の
歯数の比であり、次式(10)で表わされる。
れており、リングギヤ軸126が回転数Nrで運転され
ている場合を考えているから、エンジン150のクラン
クシャフト156の座標軸Cにエンジン150の回転数
Neを、リングギヤ軸126の座標軸Rに回転数Nrを
プロットすることができる。この両点を通る直線を描け
ば、この直線と座標軸Sとの交点で表わされる回転数と
してサンギヤ軸125の回転数Nsを求めることができ
る。以下、この直線を動作共線と呼ぶ。なお、回転数N
sは、回転数Neと回転数Nrとを用いて比例計算式
(次式(11))により求めることができる。このよう
にプラネタリギヤ120では、サンギヤ121,リング
ギヤ122およびプラネタリキャリア124のうちいず
れか2つの回転を決定すると、残余の1つの回転は、決
定した2つの回転に基づいて決定される。
0のトルクTeをクランクシャフト156の座標軸Cを
作用線として図中下から上に作用させる。このとき動作
共線は、トルクに対してはベクトルとしての力を作用さ
せたときの剛体として取り扱うことができるから、座標
軸C上に作用させたトルクTeは、向きが同じで異なる
作用線への力の分離の手法により、座標軸S上のトルク
Tesと座標軸R上のトルクTerとに分離することが
できる。このときトルクTesおよびTerの大きさ
は、次式(12)および(13)によって表わされる。
は、動作共線の力の釣り合いをとればよい。すなわち、
座標軸S上には、トルクTesと大きさが同じで向きが
反対のトルクTm1を作用させ、座標軸R上には、リン
グギヤ軸126に出力するトルクTrと同じ大きさで向
きが反対のトルクとトルクTerとの合力に対し大きさ
が同じで向きが反対のトルクTm2を作用させるのであ
る。このトルクTm1はモータMG1により、トルクT
m2はモータMG2により作用させることができる。こ
のとき、モータMG1では回転の方向と逆向きにトルク
を作用させるから、モータMG1は発電機として動作す
ることになり、トルクTm1と回転数Nsとの積で表わ
される電気エネルギPm1をサンギヤ軸125から回生
する。モータMG2では、回転の方向とトルクの方向と
が同じであるから、モータMG2は電動機として動作
し、トルクTm2と回転数Nrとの積で表わされる電気
エネルギPm2を動力としてリングギヤ軸126に出力
する。
ギPm2とを等しくすれば、モータMG2で消費する電
力のすべてをモータMG1により回生して賄うことがで
きる。このためには、入力されたエネルギのすべてを出
力するものとすればよいから、エンジン150から出力
されるエネルギPeとリングギヤ軸126に出力される
エネルギPrとを等しくすればよい。すなわち、トルク
Teと回転数Neとの積で表わされるエネルギPeと、
トルクTrと回転数Nrとの積で表わされるエネルギP
rとを等しくするのである。図17に照らせば、運転ポ
イントP1で運転されているエンジン150から出力さ
れるトルクTeと回転数Neとで表わされる動力を、ト
ルク変換して、同一のエネルギでトルクTrと回転数N
rとで表わされる動力としてリングギヤ軸126に出力
するのである。前述したように、リングギヤ軸126に
出力された動力は、動力取出ギヤ128および動力伝達
ギヤ111により駆動軸112に伝達され、ディファレ
ンシャルギヤ114を介して駆動輪116,118に伝
達される。したがって、リングギヤ軸126に出力され
る動力と駆動輪116,118に伝達される動力とには
リニアな関係が成立するから、駆動輪116,118に
伝達される動力を、リングギヤ軸126に出力される動
力を制御することにより制御することができる。
の回転数Nsは正であったが、エンジン150の回転数
Neとリングギヤ軸126の回転数Nrとによっては、
図19に示す共線図のように負となる場合もある。この
ときには、モータMG1では、回転の方向とトルクの作
用する方向とが同じになるから、モータMG1は電動機
として動作し、トルクTm1と回転数Nsとの積で表わ
される電気エネルギPm1を消費する。一方、モータM
G2では、回転の方向とトルクの作用する方向とが逆に
なるから、モータMG2は発電機として動作し、トルク
Tm2と回転数Nrとの積で表わされる電気エネルギP
m2をリングギヤ軸126から回生することになる。こ
の場合、モータMG1で消費する電気エネルギPm1と
モータMG2で回生する電気エネルギPm2とを等しく
すれば、モータMG1で消費する電気エネルギPm1を
モータMG2で丁度賄うことができる。
0やモータMG1,モータMG2,トランジスタTr1
ないしTr16などによる動力の変換効率を値1(10
0%)として説明した。実際には、値1未満であるか
ら、エンジン150から出力されるエネルギPeをリン
グギヤ軸126に出力するエネルギPrより若干大きな
値とするか、逆にリングギヤ軸126に出力するエネル
ギPrをエンジン150から出力されるエネルギPeよ
り若干小さな値とする必要がある。例えば、エンジン1
50から出力されるエネルギPeを、リングギヤ軸12
6に出力されるエネルギPrに変換効率の逆数を乗じて
算出される値とすればよい。また、モータMG2のトル
クTm2を、図18の共線図の状態ではモータMG1に
より回生される電力に両モータの効率を乗じたものから
算出される値とし、図19の共線図の状態ではモータM
G1により消費される電力を両モータの効率で割ったも
のから算出すればよい。
おけるトルク制御について図20に例示するトルク制御
ルーチンに基づき説明する。本ルーチンは、第2実施例
の動力出力装置110が起動された後、所定時間毎(例
えば8msec毎)に繰り返し実行される。本ルーチン
が実行されると、制御装置180の制御CPU190
は、まず、リングギヤ軸126の回転数Nrを読み込む
処理を行なう(ステップS200)。リングギヤ軸12
6の回転数Nrは、レゾルバ149により検出されるリ
ングギヤ軸126の回転角度θrから求めることができ
る。続いて、アクセルペダルポジションセンサ164a
によって検出されるアクセルペダルポジションAPを読
み込み(ステップS202)、読み込んだアクセルペダ
ルポジションAPに基づいてリングギヤ軸126に出力
すべきトルクの目標値であるトルク指令値Tr*を導出
する処理を行なう(ステップS204)。ここで、駆動
輪116,118に出力すべきトルクを導出せずに、リ
ングギヤ軸126に出力すべきトルクを導出するのは、
リングギヤ軸126は動力取出ギヤ128,動力伝達ギ
ヤ111およびディファレンシャルギヤ114を介して
駆動輪116,118に機械的に結合されているから、
リングギヤ軸126に出力すべきトルクを導出すれば、
駆動輪116,118に出力すべきトルクを導出する結
果となるからである。なお、第2実施例では、リングギ
ヤ軸126の回転数NrとアクセルペダルポジションA
Pとトルク指令値Tr*との関係を示すマップを予めR
OM190bに記憶しておき、アクセルペダルポジショ
ンAPが読み込まれると、読み込まれたアクセルペダル
ポジションAPとリングギヤ軸126の回転数NrとR
OM190bに記憶したマップとに基づいてトルク指令
値Tr*の値を導出するものとした。そして、導き出さ
れた出力トルク指令値Tr*と読み込まれたリングギヤ
軸126の回転数Nrとから、リングギヤ軸126に出
力すべきエネルギPrを計算(Pr=Tr*×Nr)に
より求める処理を行なう(ステップS206)。
るバッテリ194の残容量BRMを読み込み(ステップS
208)、読み込んだバッテリ194の残容量BRMとス
テップS206で算出したエネルギPrとを用いて、上
述の式(1)と同様の式(14)によりエンジン150
から出力すべきエネルギPeを計算する(ステップS2
10)。ここで、式(14)の右辺第1項のη2はプラ
ネタリギヤ120,モータMG1およびモータMG2に
よるトルク変換の効率であり、右辺第2項はバッテリ1
94の充放電エネルギPbである。
ジン150の目標トルクTe*と目標回転数Ne*を設
定する処理を行なう(ステップS212)。エンジン1
50ができる限り効率の高い状態で動作するようにエン
ジン150の目標トルクTe*と目標回転数Ne*とを
設定するのは第1実施例と同様である。
(15)によりモータMG1のトルク指令値Tm1*を
設定すると共に(ステップS213)、電圧計194a
により検出されるバッテリ電圧Vbを読み込み(ステッ
プS214)、設定したトルク指令値Tm1*と読み込
んだバッテリ電圧Vbとに基づいてモータMG1の回転
数の最大値(最大回転数)Nsmaxを導出する(ステ
ップS216)。具体的には、トルク指令値Tm1*と
バッテリ電圧Vbと最大回転数Nsmaxとの関係を実
験などにより求めてマップとしてROM190bに記憶
しておき、バッテリ電圧Vbとトルク指令値Tm1*と
が読み込まれるとこれに対応する最大回転数Nsmax
を導出するものとした。なお、このトルク指令値Tm1
*とバッテリ電圧Vbと最大回転数Nsmaxとの関係
は、第1実施例のクラッチモータ30の回転数差Ncに
ついて考えた目標トルクTe*とバッテリ電圧Vbと最
大回転数差Ncmaxとの関係をモータMG1に転用し
たものである。
と、次式(16)によりサンギヤ軸125の目標回転数
Ns*を設定し(ステップS218)、目標回転数Ns
*が最大回転数Nsmaxを越えていないかを判定する
(ステップS220)。そして、目標回転数Ns*が最
大回転数Nsmaxを越えているときには、目標回転数
Ns*が最大回転数Nsmaxとなるよう次式(17)
によりエンジン150の目標回転数Ne*を再設定する
と共に(ステップS222)、目標回転数Ns*に最大
回転数Nsmaxを設定する(ステップS223)。こ
のように、サンギヤ軸125の目標回転数Ns*に制限
を加えるのは、制限を加えないとモータMG1によって
エンジン150の回転数を適正に制御できなくなり、エ
ンジン150が吹け上がってしまうからである。
*と目標回転数Ne*とを設定すると、設定した値を用
いてモータMG1,モータMG2およびエンジン150
の各制御を行なう(ステップS224ないしS22
8)。第2実施例でも、図示の都合上、モータMG1,
モータMG2およびエンジン150の各制御を本ルーチ
ンの別々のステップとして記載したが、第1実施例と同
様に、これらの制御は本ルーチンとは別個独立にかつ総
合的に行なわれる。
224)は、図21に例示するモータMG1の制御ルー
チンにより行なわれる。本ルーチンが実行されると、制
御装置180の制御CPU190は、まず、サンギヤ軸
125の回転数Nsを読み込む処理を行なう(ステップ
S230)。サンギヤ軸125の回転数Nsは、レゾル
バ139により検出されるサンギヤ軸125の回転角度
θsから求めることができる。続いて、次式(18)に
よりモータMG1のトルク指令値Tm1*を設定する。
ここで、式(18)の右辺第1項は共線図の釣り合いの
関係から求められる値であり、右辺第2項はサンギヤ軸
125の回転数Nsの目標回転数Ns*に対する偏差を
解消する比例項であり、右辺第3項はサンギヤ軸125
の回転数Nsの目標回転数Ns*に対する定常偏差を解
消するための積分項である。このようにトルク指令値T
m1*を設定してモータMG1を制御することにより、
エンジン150から出力されるトルクTeをプラネタリ
ギヤ120を介してトルクTerとしてリングギヤ軸1
26に出力すると共に、エンジン150を目標トルクT
e*および目標回転数Ne*の運転ポイントで安定して
運転することができる。
レゾルバ139から入力し(ステップS252)、モー
タMG1の電気角θ1を回転角度θsから求める処理を
行なう(ステップS236)。第2実施例では、モータ
MG1として4極対の同期電動機を用いているから、θ
1=4θsを計算することになる。
出器195,196を用いて検出し(ステップS23
8)、その後、第1実施例で説明した図7のクラッチモ
ータ制御ルーチンのステップS140ないし144の処
理と同様の処理、即ち座標変換(ステップS240),
電圧指令値Vd1,Vq1の演算(ステップS24
2)、電圧指令値の逆座標変換(ステップS244)を
行なって、モータMG1の第1の駆動回路191のトラ
ンジスタTr1ないしTr6のオンオフ制御時間を求
め、PWM制御を行なう(ステップS246)。
1*の符号を図18や図19の共線図におけるトルクT
m1の向きを正とすれば、同じ正の値のトルク指令値T
m1*が設定されても、図18の共線図の状態のように
トルク指令値Tm1*の作用する向きとサンギヤ軸12
5の回転の向きとが異なるときには回生制御がなされ、
図19の共線図の状態のように同じ向きのときには力行
制御がなされる。しかし、モータMG1の力行制御と回
生制御は、トルク指令値Tm1*が正であれば、ロータ
132の外周面に取り付けられた永久磁石135と三相
コイル134に流れる電流により生じる回転磁界とによ
り正のトルクがサンギヤ軸125に作用するよう第1の
駆動回路191のトランジスタTr1ないしTr6を制
御するものであるから、同一のスイッチング制御とな
る。すなわち、トルク指令値Tm1*の符号が同じであ
れば、モータMG1の制御が回生制御であっても力行制
御であっても同じスイッチング制御となる。したがっ
て、図21のモータMG1の制御ルーチンで回生制御と
力行制御のいずれも行なうことができる。また、トルク
指令値Tm1*が負のときには、ステップS236で計
算される電気各θ1の変化の方向が逆になるだけである
から、このときの制御も図21のモータMG1の制御ル
ーチンにより行なうことができる。
ップS226)について図22に例示するモータMG2
の制御ルーチンに基づき説明する。本ルーチンが実行さ
れると、制御装置180の制御CPU190は、まず、
次式(19)によりモータMG2のトルク指令値Tm2
*を設定する(ステップS250)。そして、リングギ
ヤ軸126の回転角度θrをレゾルバ149を用いて検
出すると共に(ステップS252)、モータMG2の電
気角θ2を計算し(ステップS254)、モータMG2
の各相電流を電流検出器197,198を用いて検出し
(ステップS256)、その後、座標変換(ステップS
258)および電圧指令値Vd2,Vq2の演算を行な
い(ステップS260)、更に電圧指令値の逆座標変換
(ステップS262)を行なって、モータMG2の第2
の駆動回路192のトランジスタTr11ないしTr1
6のオンオフ制御時間を求め、PWM制御を行なう(ス
テップS264)。これらステップS252ないしS2
64の処理は、図21のモータMG1の制御ルーチンの
ステップS234ないしS246の処理と同様である。
2*の向きとリングギヤ軸126の回転の向きとにより
力行制御されたり回生制御されたりするが、モータMG
1と同様に、力行制御も回生制御も共に図22のモータ
MG2の制御ルーチンで行なうことができる。なお、実
施例では、モータMG2のトルク指令値Tm2*の符号
は、図18の共線図の状態のときのトルクTm2の向き
を正とした。
テップS228)について説明する。エンジン150
は、その目標とする運転ポイントが目標トルクTe*と
目標回転数Ne*とによって設定されると、設定された
運転ポイントで定常運転状態となるようエンジン150
のトルクTeと回転数Neとが制御される。具体的に
は、制御CPU190から通信によりEFIECU17
0に指示を送信し、燃料噴射弁151からの燃料噴射量
やスロットルバルブ166の開度を増減して、エンジン
150の出力トルクが目標トルクTe*に、回転数が目
標回転数Ne*になるように徐々に調整するのである。
なお、エンジン150の回転数NeはモータMG1によ
るサンギヤ軸125の回転数Nsの制御によって行なわ
れるから、エンジン150の制御では、エンジン150
から目標トルクTe*が出力されるようスロットルバル
ブ166の制御および吸入空気量に対する空燃比制御と
なる。
10によれば、バッテリ電圧Vbに基づいてモータMG
1の制御可能な出力範囲を求め、エンジン150の目標
とする運転ポイントがプラネタリギヤ120を介してモ
ータMG1の制御可能な出力範囲内となるよう目標回転
数Ne*を再設定するから、エンジン150の運転をよ
り適正に制御することができる。この結果、バッテリ電
圧Vbの低下を起因とするエンジン150の吹き上げを
防止することができる。
動力を所望の動力にトルク変換してリングギヤ軸126
延いては駆動輪116,118に出力することができ
る。また、エンジン150をできる限り高い効率の運転
ポイントで運転するようエンジン150の目標トルクT
e*と目標回転数Ne*とを設定するから効率の高い装
置とすることができる。
ンジン150の目標トルクTe*と目標回転数Ne*と
がバッテリ電圧Vbによって定まるプラネタリギヤ12
0を介してモータMG1の制御可能な出力範囲内にない
ときには、目標トルクTe*は変更せずに目標回転数N
e*を変更することによりエンジン150の目標運転ポ
イントがその相当する範囲内となるようにしたが、目標
回転数Ne*は変更せずに目標トルクTe*を変更する
ことによりエンジン150の目標運転ポイントがプラネ
タリギヤ120を介して制御可能な範囲内となるように
するものとしてもよい。
ングギヤ軸126に出力された動力をリングギヤ122
に結合された動力取出ギヤ128を介してモータMG1
とモータMG2との間から取り出したが、図23の変形
例の動力出力装置110Aに示すように、リングギヤ軸
126を延出してケース119から取り出すものとして
もよい。また、図24の変形例の動力出力装置110B
に示すように、エンジン150側からプラネタリギヤ1
20,モータMG2,モータMG1の順になるよう配置
してもよい。この場合、サンギヤ軸125Bは中空でな
くてもよく、リングギヤ軸126Bは中空軸とする必要
がある。こうすれば、リングギヤ軸126Bに出力され
た動力をエンジン150とモータMG2との間から取り
出すことができる。
ギヤ軸125にモータMG2を取り付けたが、図25の
変形例の動力出力装置110Cに示すようにクランクシ
ャフト156にモータMG2を取り付けるものとしても
よい。なお、変形例の動力出力装置110Cのクランク
シャフト156には、その回転角度θeを検出するレゾ
ルバ157が設けられている。この変形例の動力出力装
置110Cは次のように動作する。エンジン150を回
転数Ne,トルクTeの運転ポイントP1で運転し、エ
ンジン150から出力されるエネルギPe(Pe=Ne
×Te)と同じエネルギPr(Pr=Nr×Tr)とな
る回転数Nr,トルクTrの運転ポイントP2でリング
ギヤ軸126Cを運転する場合、すなわち、エンジン1
50から出力される動力をトルク変換してリングギヤ軸
126Cに作用させる場合について考える。この状態の
共線図を図26および図27に例示する。
いを考えると、次式(20)ないし式(23)が導き出
される。即ち、式(20)はエンジン150から入力さ
れるエネルギPeとリングギヤ軸126Cに出力される
エネルギPrの釣り合いから導き出され、式(21)は
クランクシャフト156を介してプラネタリキャリア1
24に入力されるエネルギの総和として導き出される。
また、式(22)および式(23)はプラネタリキャリ
ア124に作用するトルクを座標軸Sおよび座標軸Rを
作用線とするトルクに分離することにより導出される。
には、動作共線の力の釣り合いがとれればよいから、ト
ルクTm1とトルクTcsとを等しく、かつ、トルクT
rとトルクTcrとを等しくすればよい。以上の関係か
らトルクTm1およびトルクTm2を求めれば、次式
(24)および式(25)のように表わされる。
4)で求められるトルクTm1をサンギヤ軸125Cに
作用させ、モータMG2により式(25)で求められる
トルクTm2をクランクシャフト156に作用させれ
ば、エンジン150から出力されるトルクTeおよび回
転数Neで表わされる動力をトルクTrおよび回転数N
rで表わされる動力にトルク変換してリングギヤ軸12
6Cに出力することができる。なお、この共線図の状態
では、モータMG1は、ロータ132の回転の方向とト
ルクの作用方向が逆になるから、発電機として動作し、
トルクTm1と回転数Nsとの積で表わされる電気エネ
ルギPm1を回生する。一方、モータMG2は、ロータ
142の回転の方向とトルクの作用方向が同じになるか
ら、電動機として動作し、トルクTm2と回転数Nrと
の積で表わされる電気エネルギPm2を消費する。
Cの回転数Nsは正であったが、エンジン150の回転
数Neとリングギヤ軸126Cの回転数Nrとによって
は、図27に示す共線図のように負となる場合もある。
このときには、モータMG1は、ロータ132の回転の
方向とトルクの作用する方向とが同じになるから、電動
機として動作し、トルクTm1と回転数Nsとの積で表
わされる電気エネルギPm1を消費する。一方、モータ
MG2は、ロータ142の回転の方向とトルクの作用す
る方向とが逆になるから、発電機として動作し、トルク
Tm2と回転数Nrとの積で表わされる電気エネルギP
m2をリングギヤ軸126Cから回生することになる。
Cでも、第2実施例の動力出力装置110と同様に、共
線図の釣り合いを考慮してモータMG1のトルクTm1
とモータMG2のトルクTm2とを制御すれば、エンジ
ン150から出力される動力を所望の動力にトルク変換
してリングギヤ軸126に出力することができる。
に図20のトルク制御ルーチンを適用するには、ステッ
プS213のトルク指令値Tm1*の計算を式(24)
により計算すればよい。また、図21のモータMG1の
制御ルーチンの適用では、ステップS232のトルク指
令値Tm1*の計算には、式(18)の右辺第1項をρ
×Tr*に置き換えて計算すればよい。さらに、図22
のモータMG2の制御ルーチンの適用では、ステップS
250のトルク指令値Tm2*は式(25)によって計
算すればよい。
と同様に、図28の変形例の動力出力装置110Dのよ
うに、モータMG1とモータMG2とでエンジン150
を挟持する配置としてもよく、図29の変形例の動力出
力装置110Eのように、リングギヤ軸126Eを延出
してケース119から取り出すものとしてもよい。
の変形例では、FR型あるいはFF型の2輪駆動の車両
に適用するものとしたが、図30の変形例の動力出力装
置110Fに示すように、4輪駆動の車両に適用するも
のとしてもよい。この構成では、リングギヤ軸126に
結合していたモータMG2をリングギヤ軸126より分
離して、車両の後輪部に独立して配置し、このモータM
G2によって後輪部の駆動輪117,119を駆動す
る。一方、リングギヤ軸126は動力取出ギヤ128お
よび動力伝達ギヤ111を介してディファレンシャルギ
ヤ114に結合されて前輪部の駆動輪116,118を
駆動する。このような構成の下においても、前述した図
20のトルク制御ルーチンを実行することは可能であ
る。
は、3軸式動力入出力手段としてプラネタリギヤ120
を用いたが、一方はサンギヤと他方はリングギヤとギヤ
結合すると共に互いにギヤ結合しサンギヤの外周を自転
しながら公転する2つ1組の複数組みのプラネタリピニ
オンギヤを備えるダブルピニオンプラネタリギヤを用い
るものとしてもよい。この他、3軸式動力入出力手段と
して3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力を決定
すれば、この決定した動力に基づいて残余の1軸に入出
力される動力を決定されるものであれば如何なる装置や
ギヤユニット等、例えば、ディファレンシャルギヤ等を
用いることもできる。
たが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい
て、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
置20や第2実施例の動力出力装置110では、エンジ
ン50,150としてガソリンにより運転されるガソリ
ンエンジンを用いたが、その他に、ディーゼルエンジン
や、タービンエンジンや、ジェットエンジンなど各種の
内燃或いは外燃機関を用いることもできる。
2実施例の動力出力装置110では、クラッチモータ3
0やアシストモータ40,モータMG1、モータMG2
としてPM形(永久磁石形;Permanent Magnet type)
同期電動機を用いていたが、d軸電流とq軸電流とによ
り制御可能な電動機であれば如何なる電動機でもよく、
VR形(可変リラクタンス形;Variable Reluctance ty
pe)同期電動機や、バーニアモータや、直流電動機や、
誘導電動機や、超電導モータや、ステップモータなどを
用いることもできる。
や第2実施例の動力出力装置110では、第1および第
2の駆動回路91,92,191,192としてトラン
ジスタインバータを用いたが、その他に、IGBT(絶
縁ゲートバイポーラモードトランジスタ;Insulated Ga
te Bipolar mode Transistor)インバータや、サイリス
タインバータや、電圧PWM(パルス幅変調;Pulse Wi
dth Modulation)インバータや、方形波インバータ(電
圧形インバータ,電流形インバータ)や、共振インバー
タなどを用いることもできる。
に或いは電気的に結合された電動機や発電機により原動
機の運転ポイントを制御するものであれば、如何なる構
成としてもよいから、例えば、図31に例示する動力出
力装置220に備えられた駆動装置210のような構成
としてもよい。この動力出力装置220は、駆動装置2
10と、この駆動装置210のバッテリBTから電力の
供給を受けディファレンシャルギヤDGを介して駆動輪
AHが結合された駆動軸DSに動力を出力するモータM
G4とからなり、駆動装置210は、エンジンEGと、
エンジンEGのクランクシャフトCSに取り付けられた
電動機として駆動するジェネレータMG3と、ジェネレ
ータMG3により発電する電力により充電されるバッテ
リBTと、エンジンEGとジェネレータMG3とを駆動
制御する車両コントローラCCとからなる。こうした構
成の駆動装置210でも、バッテリBTの電圧が低下す
ることによってジェネレータMG3の制御可能な出力範
囲が変わるから、バッテリBTの電圧に基づいてエンジ
ンEGの目標とする運転ポイントを変更してエンジンE
Gの運転を制御する必要があり、本発明を適用すること
ができる。
装置を車両に搭載する場合について説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、船舶,航空機などの
交通手段や、その他各種産業機械などに搭載することも
可能である。
0の概略構成を示す構成図である。
両の概略構成を示す構成図である。
明するためのグラフである。
チンを例示するフローチャートである。
cとバッテリ電圧Vbとの関係の一例を示す説明図であ
る。
ときのバッテリ電圧Vbと最大回転数差Ncmaxとの
関係の一例を示すグラフである。
制御ルーチンを例示するフローチャートである。
制御ルーチンを例示するフローチャートである。
構成図である。
す構成図である。
す構成図である。
す構成図である。
す構成図である。
10の概略構成を示す構成図である。
図である。
だ車両の概略の構成を例示する構成図である。
を説明するためのグラフである。
転数とトルクの関係を示す共線図である。
転数とトルクの関係を示す共線図である。
るトルク制御ルーチンを例示するフローチャートであ
る。
モータMG1の制御ルーチンを例示するフローチャート
である。
モータMG2の制御ルーチンを例示するフローチャート
である。
0Aの概略構成を示す構成図である。
0Bの概略構成を示す構成図である。
0Cの概略構成を示す構成図である。
ギヤ120に結合された3軸の回転数とトルクの関係を
示す共線図である。
ギヤ120に結合された3軸の回転数とトルクの関係を
示す共線図である。
0Dの概略構成を示す構成図である。
0Eの概略構成を示す構成図である。
0Fの概略構成を示す構成図である。
動力出力装置220の概略構成を示す構成図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 出力軸を有する原動機と、 該原動機の出力軸と動力のやり取りが可能な電動機と、 該電動機による動力のやり取りに必要な電気エネルギの
入出力が可能な蓄電手段と、 該蓄電手段の端子間電圧を検出する電圧検出手段と、 該検出された端子間電圧が低くなると、前記原動機の出
力を低下させるように、該原動機の制御可能な運転ポイ
ントの範囲を設定する可制御範囲設定手段と、 該設定された制御可能な運転ポイントの範囲内で前記原
動機が運転されるよう該原動機と前記電動機とを制御す
る制御手段とを備える駆動装置。 - 【請求項2】 前記制御手段は、前記原動機の目標運転
ポイントが前記制御可能な運転ポイントの範囲内にない
とき、該目標運転ポイントの目標回転数を変更すること
により該変更後の目標運転ポイントを前記制御可能な運
転ポイントの範囲内として前記原動機を制御する手段で
ある請求項1記載の駆動装置。 - 【請求項3】 前記制御手段は、前記原動機の目標運転
ポイントが前記制御可能な運転ポイントの範囲内にない
とき、該目標運転ポイントの目標トルクを変更すること
により該変更後の目標運転ポイントを前記制御可能な運
転ポイントの範囲内として前記原動機を制御する手段で
ある請求項1記載の駆動装置。 - 【請求項4】 駆動軸に動力を出力する動力出力装置で
あって、 出力軸を有する原動機と、 前記原動機の出力軸に結合される第1の回転軸と前記駆
動軸に結合される第2の回転軸とを有し、前記第1の回
転軸に入出力される動力と前記第2の回転軸に入出力さ
れる動力とのエネルギ偏差を対応する電気エネルギの入
出力により調整するエネルギ調整手段と、 該エネルギ調整手段による調整に必要な電気エネルギの
入出力が可能な蓄電手段と、 該蓄電手段の端子間電圧を検出する電圧検出手段と、 該検出された端子間電圧が低くなると、前記原動機の出
力を低下させるように 、該原動機の制御可能な運転ポイ
ントの範囲を設定する可制御範囲設定手段と、 該設定された制御可能な運転ポイントの範囲内で前記原
動機が運転されるよう該原動機と前記エネルギ調整手段
とを制御する制御手段とを備える動力出力装置。 - 【請求項5】 前記エネルギ調整手段は、前記第1の回
転軸に結合された第1のロータと、前記第2の回転軸に
結合され該第1のロータに対して相対的に回転可能な第
2のロータとを有し、該両ロータ間の電磁的な結合を介
して該両回転軸間の動力のやり取りをすると共に、該両
ロータ間の電磁的な結合と該両ロータ間の回転数差とに
基づいて電気エネルギを入出力する電動機である請求項
4記載の動力出力装置 - 【請求項6】 請求項4記載の動力出力装置であって、 前記エネルギ調整手段は、 前記第1の回転軸および前記第2の回転軸とは異なる第
3の回転軸を有し、前記3つの回転軸のうちいずれか2
つの回転軸へ入出力される動力を決定したとき、該決定
された動力に基づいて定まる動力を残余の回転軸へ入出
力する3軸式動力入出力手段と、 前記第3の回転軸と動力のやり取りをする電動機とを備
える動力出力装置。 - 【請求項7】 前記制御手段は、前記原動機の目標運転
ポイントが前記制御可能な運転ポイントの範囲内にない
とき、該目標運転ポイントの目標回転数を変更すること
により該変更後の目標運転ポイントを前記制御可能な運
転ポイントの範囲内として前記原動機を制御する手段で
ある請求項4ないし6いずれか記載の動力出力装置。 - 【請求項8】 前記制御手段は、前記原動機の目標運転
ポイントが前記制御可能な運転ポイントの範囲内にない
とき、該目標運転ポイントの目標トルクを変更すること
により該変更後の目標運転ポイントを前記制御可能な運
転ポイントの範囲内として前記原動機を制御する手段で
ある請求項4ないし6いずれか記載の動力出力装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP32109396A JP3191705B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 駆動装置および動力出力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32109396A JP3191705B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 駆動装置および動力出力装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH10150703A JPH10150703A (ja) | 1998-06-02 |
JP3191705B2 true JP3191705B2 (ja) | 2001-07-23 |
Family
ID=18128745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP32109396A Expired - Lifetime JP3191705B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 駆動装置および動力出力装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3191705B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
JP3876729B2 (ja) * | 2001-03-08 | 2007-02-07 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | ハイブリッド型車両駆動制御装置、ハイブリッド型車両駆動装置の制御方法及びそのプログラム |
JP3939961B2 (ja) * | 2001-10-31 | 2007-07-04 | 株式会社デンソー | 車両用電子制御装置 |
JP3991975B2 (ja) | 2003-11-12 | 2007-10-17 | 日産自動車株式会社 | ハイブリッド変速機の変速制御装置 |
JP2023080441A (ja) * | 2021-11-30 | 2023-06-09 | 株式会社日立製作所 | 内燃機関の制御装置 |
-
1996
- 1996-11-15 JP JP32109396A patent/JP3191705B2/ja not_active Expired - Lifetime
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