JP2005033899A - 動力出力装置およびこれを備える自動車 - Google Patents
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Abstract
【課題】駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力するモータの小型化を図る。
【解決手段】駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と直流モータ６０とを備える。モータＭＧ２は、高電圧の主バッテリ５０からの蓄電電力を用いて駆動するよう構成すると共に、直流モータ６０は、補機６４に電力供給する低電圧の補機用バッテリ５１の蓄電電力を用いて駆動するよう構成する。そして、登り坂を走行する際や全開走行する際などの高負荷時にはモータＭＧ２からの動力を直流モータ６０によりアシストする。この結果、高負荷時に備えてモータＭＧ２の最大出力を大きくしておく必要がないから、モータＭＧ２を小型化できると共に主バッテリ５０への負担も低減できる。
【選択図】 図１
【解決手段】駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と直流モータ６０とを備える。モータＭＧ２は、高電圧の主バッテリ５０からの蓄電電力を用いて駆動するよう構成すると共に、直流モータ６０は、補機６４に電力供給する低電圧の補機用バッテリ５１の蓄電電力を用いて駆動するよう構成する。そして、登り坂を走行する際や全開走行する際などの高負荷時にはモータＭＧ２からの動力を直流モータ６０によりアシストする。この結果、高負荷時に備えてモータＭＧ２の最大出力を大きくしておく必要がないから、モータＭＧ２を小型化できると共に主バッテリ５０への負担も低減できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびこれを備える自動車に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびこれを備える自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、自動車に搭載され、インバータを介して車両走行用のモータに接続された主バッテリと、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して主バッテリに接続された補機バッテリとを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この動力出力装置では、主バッテリからの電力を用いて車両走行用のモータを駆動することにより自動車を走行させることができると共に補機バッテリからの電力を用いてスタータモータなどの補機類を駆動することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３２８５３０号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
こうした動力出力装置では、登り坂を走行するときや全開加速で走行するときなどの高負荷時に主バッテリやこの主バッテリからの電力により駆動する車両走行用のモータ，このモータを駆動するインバータへの負担が過大となる場合がある。このため、主バッテリや車両走行用のモータやインバータは、通常、こうした高負荷時での使用に対応できるように設計されている。しかしながら、高負荷時での主バッテリやモータの使用は、その頻度が少ない傾向にあり、こうした使用頻度が少ない高負荷時での使用に対応した設計を行なうと、機器の大型化を招いたり製造コストの面でも不利となってしまう。
【０００５】
本発明の動力出力装置およびこれを備える自動車は、こうした問題を解決し、動力性能を維持しつつ駆動軸に動力を出力する電動機を小型化することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを備える自動車は、高圧用と低圧用の蓄電装置を備えるものにおいて蓄電装置の負担を軽減することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置およびこれを備える自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な第１の電動機と、
前記駆動軸に動力を出力可能な第２の電動機と、
前記第１の電動機に電力を供給する第１の蓄電手段と、
前記第２の電動機に前記第１の蓄電手段よりも低電圧の電力を供給する第２の蓄電手段と、
前記駆動軸への要求動力が高負荷の領域にあるとき、前記第１の電動機からの動力と前記第２の電動機からの動力とが前記駆動軸に出力されるよう該第１の電動機と該第２の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。
【０００８】
この本発明の動力出力装置では、駆動軸への要求動力が高負荷の領域にあるとき、第１の蓄電手段の電力を用いた第１の電動機からの動力と第１の蓄電手段よりも低電圧の第２の蓄電手段の電力を用いた第２の電動機からの動力とが駆動軸に出力されるよう第１の電動機と第２の電動機とを制御する。したがって、高負荷時には低電圧の第２の蓄電手段の電力を用いて第２の電動機を駆動することにより第１の電動機の動力をアシストすることができるから、高負荷時における第１の蓄電手段と第１の電動機への過度の負担を軽減することができる。この結果、設計の際の第１の電動機の最大出力を小さくすることができ、小型化することができる。
【０００９】
こうした本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記要求動力が低負荷の領域にあるとき、前記第２の電動機を駆動停止して前記第１の電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう制御する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の動力出力装置において、前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とに接続され、該第１の蓄電手段の蓄電電力を電圧変換して該第２の蓄電手段に供給可能な電圧変換供給手段を備えるものとすることもできる。
【００１１】
さらに、本発明の動力出力装置において、前記第２の蓄電手段からの電力の供給を受けて動作する補機を備えるものとすることもできる。こうすれば、補機に電力供給する第２の蓄電手段を駆動軸に動力を出力する第２の電動機の駆動に用いることになるから、第２の蓄電手段の利用率を向上させることができる。
【００１２】
あるいは、本発明の動力出力装置において、前記第２の電動機は、直流電動機であるものとすることもできる。こうすれば、第２の電動機を安価で簡易な構成とすることができる。
【００１３】
また、本発明の動力出力装置において、前記第２の電動機は、前記第１の電動機よりも最大出力が小さくなるよう設計されてなるものとすることもできる。
【００１４】
また、本発明の動力出力装置において、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸とに各々接続された３軸を有し、該３軸のうちの１軸に入力した動力を分配して他の２軸に出力すると共に該３軸のうちの２軸に入力した動力を統合して他の１軸に出力する３軸式の動力分配統合手段と、前記回転軸に接続された発電可能な回転軸用電動機とを備えるものとすることもできる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記回転軸用電動機と前記第１の電動機は、該回転軸用電動機の最大発電電力と前記第１の蓄電手段の最大放電電力との和が該第１の電動機の最大消費電力と略等しくなるよう設計されてなるものとすることもできる。こうすれば、回転軸用電動機と第１の電動機と第１の蓄電手段とを電力的にバランスのとれたものとすることができる。また、第１の電動機の最大出力を小さくできるから、回転軸用電動機の最大出力を小さくすることも可能となる。
【００１５】
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の動力出力装置を備え、前記駆動軸への動力の出力により走行することを要旨とする。
【００１６】
この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の動力出力装置を備えるから、本発明の動力出力装置と同様の効果、設計の際の第１の電動機の最大出力を小さくすることができ、小型化することができる等の効果を奏することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続されると共にリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやり取りが可能な高圧（例えば、２００Ｖ）の主バッテリ５０と、リングギヤ軸３２ａに接続された直流モータ６０と、直流モータ６０や補機６４に電力を供給可能な低圧（例えば、１２Ｖ）の補機用バッテリ５１と、車両の駆動系全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００１８】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。
【００１９】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはモータＭＧ２がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２に出力する。リングギヤ３２は、リングギヤ軸３２ａ，ギヤ機構３６，デファレンシャルギヤ３８を介して車両の駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａ，ギヤ機構３６，デファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されることになる。
【００２０】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、例えば、外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとを有する周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介して主バッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２と主バッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の一方で発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、主バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２から生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１とモータＭＧ２とにより電力収支のバランスをとるものとすれば、主バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、共にモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。
【００２１】
実施例では、モータＭＧ１で発電した電力と主バッテリ５０で放電可能な電力のすべてをモータＭＧ２で消費することができるようにモータＭＧ１による最大発電電力と主バッテリ５０の最大放電電力との和がモータＭＧ２による最大消費電力にほぼ一致するようモータＭＧ１，ＭＧ２が設計されている。
【００２２】
直流モータ６０は、例えば、ブラシ付きの直流電動機として構成されており、チョッパ６２による補機用バッテリ５１から印加される電圧の調節を伴って回転駆動する。直流モータ６０は、モータＥＣＵ４０により駆動制御されており、このモータＥＣＵ４０からは、チョッパ６２へのスイッチング制御信号が出力されている。実施例では、直流モータ６０は、補機用バッテリ５１の供給電圧に基づいてモータＭＧ２よりも最大出力が小さくなるよう設計されている。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５２は、主バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４の電圧を降圧して補機用バッテリ５１や補機６４に供給すると共に補機用バッテリ５１の出力端子に接続された電力ライン５６の電圧を昇圧して主バッテリ５０に供給可能な回路として構成されており、バッテリＥＣＵ５８により駆動制御されている。
【００２４】
主バッテリ５０や補機用バッテリ５１は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５８によって管理されている。バッテリＥＣＵ５８には、主バッテリ５０や補機用バッテリ５１を管理するのに必要な信号、例えば，主バッテリ５０や補機用バッテリ５１の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，主バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４や補機用バッテリ５１の出力端子に接続された電力ライン５６に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，主バッテリ５０や補機用バッテリ５１に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されている。なお、バッテリＥＣＵ５８では、主バッテリ５０や補機用バッテリ５１を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２５】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量に対応したアクセル開度Ａｃｃを検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５８と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５８と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２６】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図２は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２７】
運転制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＥＣＵ４０からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２（リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ）やバッテリＥＣＵ５８からの主バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）などを入力する処理を行なう（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、サンギヤ３１とリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）とに各々接続されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２と動力分配統合機構３０のギヤ比ρ（サンギヤ歯数／リングギヤ歯数）とに基づいて計算したものを用いるものとしてもよいし、クランクシャフト２６の回転数を直接検出したものを用いるものとしてもよい。
【００２８】
続いて、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａへの要求トルクＴｒ＊を設定すると共に要求動力Ｐｒ＊を設定する（ステップＳ１０２）。要求トルクＴｒ＊の設定は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め求めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると要求トルク設定用マップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。要求トルク設定用マップの一例を図３に示す。また、要求動力Ｐｒ＊の設定は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（車速Ｖに換算係数ｋを乗じて得られる回転数或いはモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を乗じたものを要求動力Ｐｒ＊として設定するものとした。
【００２９】
そして、入力した主バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて主バッテリ５０のバッテリ充放電量Ｐｂ＊を設定し（ステップＳ１０４）、設定した要求動力Ｐｒ＊と充放電量Ｐｂ＊とを加算したものをエンジン２２から出力すべき目標動力Ｐｅ＊として設定すると共に（ステップＳ１０６）、目標動力Ｐｅ＊を出力可能なエンジン２２の運転ポイント（トルクと回転数とにより定まるポイント）のうちエンジン２２を効率よく運転できるポイントをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定する（ステップＳ１０８）。
【００３０】
エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると、設定した目標回転数Ｎｅ＊とエンジン２２の現在の回転数Ｎｅとに基づいて次式（１）によりモータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、「ＫＰ」は、比例制御係数であり、「ＫＩ」は、積分制御係数である。
【００３１】
Ｔｍ１＊＝ＫＰ（Ｎｅ−Ｎｅ＊）＋ＫＩ∫（Ｎｅ−Ｎｅ＊）ｄｔ （１）
【００３２】
モータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊を設定すると、設定した目標トルクＴｍ１＊とステップＳ１０２で設定した要求トルクＴｒ＊とに基づいて次式（２）によりモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を設定すると共に設定した目標トルクＴｍ２＊にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（ｋ・Ｖ）を乗じてモータパワーＰｍ２を設定する（ステップＳ１１２）。図４に動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図を示す。図中Ｒ上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊の運転ポイントで定常運転しているときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクがリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。図４に示すように、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊は、エンジン２２からリングギヤ軸３２ａに伝達するトルクとモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとの和のトルクが要求トルクＴｒ＊となるように設定すればよい。
【００３３】
Ｔｍ２＊＝Ｔｒ＊＋Ｔｍ１＊／ρ （２）
【００３４】
そして、設定したモータＭＧ２のモータパワーＰｍ２が所定パワーＰｒｅｆよりも大きいか否かを判定し（ステップＳ１１４）、モータパワーＰｍ２が所定パワーＰｒｅｆよりも大きいと判定されると、モータＭＧ２から出力するトルクと併せて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続された直流モータ６０によるアシストが必要であると判断して、ステップＳ１１２で設定されたモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊に、所定パワーＰｒｅｆをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（ｋ・Ｖ）で割ったものを減じて得られるトルクを直流モータ６０が出力すべき目標トルクＴｄｃ＊として設定すると共に（ステップＳ１１６）、所定パワーＰｒｅｆをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（ｋ・Ｖ）で割って得られるトルクをモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊として調整する処理を行なう（ステップＳ１１８）。ここで、所定パワーＰｒｅｆは、実施例では、モータＭＧ２の最大出力或いは最大出力よりも若干低い出力として設定されている。一方、ステップＳ１１２で設定したモータＭＧ２のモータパワーＰｍ２が所定パワーＰｍ２以下であると判定されると、直流モータ６０によるアシストは必要ないと判断して直流モータ６０の目標トルクＴｄｃ＊として値０を設定する（ステップＳ１２０）。
【００３５】
こうしてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊と直流モータ６０の目標トルクＴｄｃ＊を設定すると、目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に出力すると共に目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｄｃ＊をモータＥＣＵ４０に出力する処理を行なって（ステップＳ１２２）、本ルーチンを終了する。これにより、目標トルクＴｅ＊を受け取ったエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２から目標トルクＴｅ＊に見合うトルクが出力されるよう点火制御や燃料噴射制御などの制御を行なう。また、目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｄｃ＊を受け取ったモータＥＣＵ４０は、目標トルクＴｍ１＊に見合うトルクがモータＭＧ１から出力されると共に目標トルクＴｍ２＊に見合うトルクがモータＭＧ２から出力され、目標トルクＴｄｃ＊に見合うトルクが直流モータ６０から出力されるようインバータ４１，４２やチョッパ６２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００３６】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに主バッテリ５０の蓄電電力を用いて駆動するモータＭＧ２を接続すると共に補機用バッテリ５１の蓄電電力を用いて駆動してモータＭＧ２からの動力をアシストする直流モータ６０を接続したから、登り坂での走行や全開走行時などの高負荷の走行に備えて設計の際にモータＭＧ２の最大出力を大きくしておく必要がない。この結果、モータＭＧ２を小型化することができる。しかも、補機６４に電力を供給する補機用バッテリ５１からの電力を用いて直流モータ６０を駆動するから、補機用バッテリ５１を利用率を向上させてモータＭＧ２に電力を供給する主バッテリ５０の負担を低減することができる。また、モータＭＧ２に比して使用頻度が少ない直流モータ６０として比較的安価なブラシ付きの直流電動機を用いたから、小型化可能なモータＭＧ２を含めた車両全体としてのコストを低減することができる。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、直流モータ６０としてブラシ付きの電動機を用いたが、ブラシレスの直流電動機を用いるものとしてもよいし、交流電動機を用いるものとしても差し支えない。
【００３８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１による最大発電電力と主バッテリ５０の最大放電電力との和がモータＭＧ２の最大消費電力にほぼ一致するようモータＭＧ１，ＭＧ２を設計するものとしたが、これに限られず、例えば、モータＭＧ１による最大発電電力とモータＭＧ２による最大消費電力とがほぼ一致するようモータＭＧ１，ＭＧ２を設計するものとしてもよい。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、主バッテリ５０の蓄電電力を用いて駆動するモータＭＧ２の動力と補機用バッテリ５１の蓄電電力を用いて駆動する直流モータ６０の動力とをリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図５の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力と直流モータ６０の動力とをリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図５における車輪１３９ａ，１３９ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００４０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図６の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
【００４１】
実施例では、ハイブリッド自動車として構成するものとしたが、車両以外の移動体、例えば、船舶や航空機，建設機械などに搭載するものとしても差し支えない。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を示すマップである。
【図４】動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図である。
【図５】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図６】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３６ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ，１３９ａ，１３９ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ 主バッテリ、５１ 補機用バッテリ、５２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、５４，５６ 電力ライン、５８ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、６０ 直流モータ、６２ チョッパ、６４ 補機、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびこれを備える自動車に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびこれを備える自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、自動車に搭載され、インバータを介して車両走行用のモータに接続された主バッテリと、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して主バッテリに接続された補機バッテリとを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この動力出力装置では、主バッテリからの電力を用いて車両走行用のモータを駆動することにより自動車を走行させることができると共に補機バッテリからの電力を用いてスタータモータなどの補機類を駆動することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３２８５３０号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
こうした動力出力装置では、登り坂を走行するときや全開加速で走行するときなどの高負荷時に主バッテリやこの主バッテリからの電力により駆動する車両走行用のモータ，このモータを駆動するインバータへの負担が過大となる場合がある。このため、主バッテリや車両走行用のモータやインバータは、通常、こうした高負荷時での使用に対応できるように設計されている。しかしながら、高負荷時での主バッテリやモータの使用は、その頻度が少ない傾向にあり、こうした使用頻度が少ない高負荷時での使用に対応した設計を行なうと、機器の大型化を招いたり製造コストの面でも不利となってしまう。
【０００５】
本発明の動力出力装置およびこれを備える自動車は、こうした問題を解決し、動力性能を維持しつつ駆動軸に動力を出力する電動機を小型化することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを備える自動車は、高圧用と低圧用の蓄電装置を備えるものにおいて蓄電装置の負担を軽減することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置およびこれを備える自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な第１の電動機と、
前記駆動軸に動力を出力可能な第２の電動機と、
前記第１の電動機に電力を供給する第１の蓄電手段と、
前記第２の電動機に前記第１の蓄電手段よりも低電圧の電力を供給する第２の蓄電手段と、
前記駆動軸への要求動力が高負荷の領域にあるとき、前記第１の電動機からの動力と前記第２の電動機からの動力とが前記駆動軸に出力されるよう該第１の電動機と該第２の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。
【０００８】
この本発明の動力出力装置では、駆動軸への要求動力が高負荷の領域にあるとき、第１の蓄電手段の電力を用いた第１の電動機からの動力と第１の蓄電手段よりも低電圧の第２の蓄電手段の電力を用いた第２の電動機からの動力とが駆動軸に出力されるよう第１の電動機と第２の電動機とを制御する。したがって、高負荷時には低電圧の第２の蓄電手段の電力を用いて第２の電動機を駆動することにより第１の電動機の動力をアシストすることができるから、高負荷時における第１の蓄電手段と第１の電動機への過度の負担を軽減することができる。この結果、設計の際の第１の電動機の最大出力を小さくすることができ、小型化することができる。
【０００９】
こうした本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記要求動力が低負荷の領域にあるとき、前記第２の電動機を駆動停止して前記第１の電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう制御する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の動力出力装置において、前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とに接続され、該第１の蓄電手段の蓄電電力を電圧変換して該第２の蓄電手段に供給可能な電圧変換供給手段を備えるものとすることもできる。
【００１１】
さらに、本発明の動力出力装置において、前記第２の蓄電手段からの電力の供給を受けて動作する補機を備えるものとすることもできる。こうすれば、補機に電力供給する第２の蓄電手段を駆動軸に動力を出力する第２の電動機の駆動に用いることになるから、第２の蓄電手段の利用率を向上させることができる。
【００１２】
あるいは、本発明の動力出力装置において、前記第２の電動機は、直流電動機であるものとすることもできる。こうすれば、第２の電動機を安価で簡易な構成とすることができる。
【００１３】
また、本発明の動力出力装置において、前記第２の電動機は、前記第１の電動機よりも最大出力が小さくなるよう設計されてなるものとすることもできる。
【００１４】
また、本発明の動力出力装置において、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸とに各々接続された３軸を有し、該３軸のうちの１軸に入力した動力を分配して他の２軸に出力すると共に該３軸のうちの２軸に入力した動力を統合して他の１軸に出力する３軸式の動力分配統合手段と、前記回転軸に接続された発電可能な回転軸用電動機とを備えるものとすることもできる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記回転軸用電動機と前記第１の電動機は、該回転軸用電動機の最大発電電力と前記第１の蓄電手段の最大放電電力との和が該第１の電動機の最大消費電力と略等しくなるよう設計されてなるものとすることもできる。こうすれば、回転軸用電動機と第１の電動機と第１の蓄電手段とを電力的にバランスのとれたものとすることができる。また、第１の電動機の最大出力を小さくできるから、回転軸用電動機の最大出力を小さくすることも可能となる。
【００１５】
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の動力出力装置を備え、前記駆動軸への動力の出力により走行することを要旨とする。
【００１６】
この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の動力出力装置を備えるから、本発明の動力出力装置と同様の効果、設計の際の第１の電動機の最大出力を小さくすることができ、小型化することができる等の効果を奏することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続されると共にリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやり取りが可能な高圧（例えば、２００Ｖ）の主バッテリ５０と、リングギヤ軸３２ａに接続された直流モータ６０と、直流モータ６０や補機６４に電力を供給可能な低圧（例えば、１２Ｖ）の補機用バッテリ５１と、車両の駆動系全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００１８】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。
【００１９】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはモータＭＧ２がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２に出力する。リングギヤ３２は、リングギヤ軸３２ａ，ギヤ機構３６，デファレンシャルギヤ３８を介して車両の駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａ，ギヤ機構３６，デファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されることになる。
【００２０】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、例えば、外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとを有する周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介して主バッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２と主バッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の一方で発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、主バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２から生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１とモータＭＧ２とにより電力収支のバランスをとるものとすれば、主バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、共にモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。
【００２１】
実施例では、モータＭＧ１で発電した電力と主バッテリ５０で放電可能な電力のすべてをモータＭＧ２で消費することができるようにモータＭＧ１による最大発電電力と主バッテリ５０の最大放電電力との和がモータＭＧ２による最大消費電力にほぼ一致するようモータＭＧ１，ＭＧ２が設計されている。
【００２２】
直流モータ６０は、例えば、ブラシ付きの直流電動機として構成されており、チョッパ６２による補機用バッテリ５１から印加される電圧の調節を伴って回転駆動する。直流モータ６０は、モータＥＣＵ４０により駆動制御されており、このモータＥＣＵ４０からは、チョッパ６２へのスイッチング制御信号が出力されている。実施例では、直流モータ６０は、補機用バッテリ５１の供給電圧に基づいてモータＭＧ２よりも最大出力が小さくなるよう設計されている。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５２は、主バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４の電圧を降圧して補機用バッテリ５１や補機６４に供給すると共に補機用バッテリ５１の出力端子に接続された電力ライン５６の電圧を昇圧して主バッテリ５０に供給可能な回路として構成されており、バッテリＥＣＵ５８により駆動制御されている。
【００２４】
主バッテリ５０や補機用バッテリ５１は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５８によって管理されている。バッテリＥＣＵ５８には、主バッテリ５０や補機用バッテリ５１を管理するのに必要な信号、例えば，主バッテリ５０や補機用バッテリ５１の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，主バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４や補機用バッテリ５１の出力端子に接続された電力ライン５６に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，主バッテリ５０や補機用バッテリ５１に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されている。なお、バッテリＥＣＵ５８では、主バッテリ５０や補機用バッテリ５１を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２５】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量に対応したアクセル開度Ａｃｃを検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５８と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５８と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２６】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図２は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２７】
運転制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＥＣＵ４０からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２（リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ）やバッテリＥＣＵ５８からの主バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）などを入力する処理を行なう（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、サンギヤ３１とリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）とに各々接続されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２と動力分配統合機構３０のギヤ比ρ（サンギヤ歯数／リングギヤ歯数）とに基づいて計算したものを用いるものとしてもよいし、クランクシャフト２６の回転数を直接検出したものを用いるものとしてもよい。
【００２８】
続いて、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａへの要求トルクＴｒ＊を設定すると共に要求動力Ｐｒ＊を設定する（ステップＳ１０２）。要求トルクＴｒ＊の設定は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め求めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると要求トルク設定用マップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。要求トルク設定用マップの一例を図３に示す。また、要求動力Ｐｒ＊の設定は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（車速Ｖに換算係数ｋを乗じて得られる回転数或いはモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を乗じたものを要求動力Ｐｒ＊として設定するものとした。
【００２９】
そして、入力した主バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて主バッテリ５０のバッテリ充放電量Ｐｂ＊を設定し（ステップＳ１０４）、設定した要求動力Ｐｒ＊と充放電量Ｐｂ＊とを加算したものをエンジン２２から出力すべき目標動力Ｐｅ＊として設定すると共に（ステップＳ１０６）、目標動力Ｐｅ＊を出力可能なエンジン２２の運転ポイント（トルクと回転数とにより定まるポイント）のうちエンジン２２を効率よく運転できるポイントをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定する（ステップＳ１０８）。
【００３０】
エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると、設定した目標回転数Ｎｅ＊とエンジン２２の現在の回転数Ｎｅとに基づいて次式（１）によりモータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、「ＫＰ」は、比例制御係数であり、「ＫＩ」は、積分制御係数である。
【００３１】
Ｔｍ１＊＝ＫＰ（Ｎｅ−Ｎｅ＊）＋ＫＩ∫（Ｎｅ−Ｎｅ＊）ｄｔ （１）
【００３２】
モータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊を設定すると、設定した目標トルクＴｍ１＊とステップＳ１０２で設定した要求トルクＴｒ＊とに基づいて次式（２）によりモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を設定すると共に設定した目標トルクＴｍ２＊にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（ｋ・Ｖ）を乗じてモータパワーＰｍ２を設定する（ステップＳ１１２）。図４に動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図を示す。図中Ｒ上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊の運転ポイントで定常運転しているときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクがリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。図４に示すように、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊は、エンジン２２からリングギヤ軸３２ａに伝達するトルクとモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとの和のトルクが要求トルクＴｒ＊となるように設定すればよい。
【００３３】
Ｔｍ２＊＝Ｔｒ＊＋Ｔｍ１＊／ρ （２）
【００３４】
そして、設定したモータＭＧ２のモータパワーＰｍ２が所定パワーＰｒｅｆよりも大きいか否かを判定し（ステップＳ１１４）、モータパワーＰｍ２が所定パワーＰｒｅｆよりも大きいと判定されると、モータＭＧ２から出力するトルクと併せて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続された直流モータ６０によるアシストが必要であると判断して、ステップＳ１１２で設定されたモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊に、所定パワーＰｒｅｆをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（ｋ・Ｖ）で割ったものを減じて得られるトルクを直流モータ６０が出力すべき目標トルクＴｄｃ＊として設定すると共に（ステップＳ１１６）、所定パワーＰｒｅｆをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（ｋ・Ｖ）で割って得られるトルクをモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊として調整する処理を行なう（ステップＳ１１８）。ここで、所定パワーＰｒｅｆは、実施例では、モータＭＧ２の最大出力或いは最大出力よりも若干低い出力として設定されている。一方、ステップＳ１１２で設定したモータＭＧ２のモータパワーＰｍ２が所定パワーＰｍ２以下であると判定されると、直流モータ６０によるアシストは必要ないと判断して直流モータ６０の目標トルクＴｄｃ＊として値０を設定する（ステップＳ１２０）。
【００３５】
こうしてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊と直流モータ６０の目標トルクＴｄｃ＊を設定すると、目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に出力すると共に目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｄｃ＊をモータＥＣＵ４０に出力する処理を行なって（ステップＳ１２２）、本ルーチンを終了する。これにより、目標トルクＴｅ＊を受け取ったエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２から目標トルクＴｅ＊に見合うトルクが出力されるよう点火制御や燃料噴射制御などの制御を行なう。また、目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｄｃ＊を受け取ったモータＥＣＵ４０は、目標トルクＴｍ１＊に見合うトルクがモータＭＧ１から出力されると共に目標トルクＴｍ２＊に見合うトルクがモータＭＧ２から出力され、目標トルクＴｄｃ＊に見合うトルクが直流モータ６０から出力されるようインバータ４１，４２やチョッパ６２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００３６】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに主バッテリ５０の蓄電電力を用いて駆動するモータＭＧ２を接続すると共に補機用バッテリ５１の蓄電電力を用いて駆動してモータＭＧ２からの動力をアシストする直流モータ６０を接続したから、登り坂での走行や全開走行時などの高負荷の走行に備えて設計の際にモータＭＧ２の最大出力を大きくしておく必要がない。この結果、モータＭＧ２を小型化することができる。しかも、補機６４に電力を供給する補機用バッテリ５１からの電力を用いて直流モータ６０を駆動するから、補機用バッテリ５１を利用率を向上させてモータＭＧ２に電力を供給する主バッテリ５０の負担を低減することができる。また、モータＭＧ２に比して使用頻度が少ない直流モータ６０として比較的安価なブラシ付きの直流電動機を用いたから、小型化可能なモータＭＧ２を含めた車両全体としてのコストを低減することができる。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、直流モータ６０としてブラシ付きの電動機を用いたが、ブラシレスの直流電動機を用いるものとしてもよいし、交流電動機を用いるものとしても差し支えない。
【００３８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１による最大発電電力と主バッテリ５０の最大放電電力との和がモータＭＧ２の最大消費電力にほぼ一致するようモータＭＧ１，ＭＧ２を設計するものとしたが、これに限られず、例えば、モータＭＧ１による最大発電電力とモータＭＧ２による最大消費電力とがほぼ一致するようモータＭＧ１，ＭＧ２を設計するものとしてもよい。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、主バッテリ５０の蓄電電力を用いて駆動するモータＭＧ２の動力と補機用バッテリ５１の蓄電電力を用いて駆動する直流モータ６０の動力とをリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図５の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力と直流モータ６０の動力とをリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図５における車輪１３９ａ，１３９ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００４０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図６の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
【００４１】
実施例では、ハイブリッド自動車として構成するものとしたが、車両以外の移動体、例えば、船舶や航空機，建設機械などに搭載するものとしても差し支えない。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を示すマップである。
【図４】動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図である。
【図５】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図６】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３６ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ，１３９ａ，１３９ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ 主バッテリ、５１ 補機用バッテリ、５２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、５４，５６ 電力ライン、５８ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、６０ 直流モータ、６２ チョッパ、６４ 補機、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
Claims (9)
- 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な第１の電動機と、
前記駆動軸に動力を出力可能な第２の電動機と、
前記第１の電動機に電力を供給する第１の蓄電手段と、
前記第２の電動機に前記第１の蓄電手段よりも低電圧の電力を供給する第２の蓄電手段と、
前記駆動軸への要求動力が高負荷の領域にあるとき、前記第１の電動機からの動力と前記第２の電動機からの動力とが前記駆動軸に出力されるよう該第１の電動機と該第２の電動機とを制御する制御手段と
を備える動力出力装置。 - 前記制御手段は、前記要求動力が低負荷の領域にあるとき、前記第２の電動機を駆動停止して前記第１の電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
- 前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とに接続され、該第１の蓄電手段の蓄電電力を電圧変換して該第２の蓄電手段に供給可能な電圧変換供給手段を備える請求項１または２記載の動力出力装置。
- 前記第２の蓄電手段からの電力の供給を受けて動作する補機を備える請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置。
- 前記第２の電動機は、直流電動機である請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置。
- 前記第２の電動機は、前記第１の電動機よりも最大出力が小さくなるよう設計されてなる請求項１ないし５いずれか記載の動力出力装置。
- 請求項１ないし６いずれか記載の動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸とに各々接続された３軸を有し、該３軸のうちの１軸に入力した動力を分配して他の２軸に出力すると共に該３軸のうちの２軸に入力した動力を統合して他の１軸に出力する３軸式の動力分配統合手段と、
前記回転軸に接続された発電可能な回転軸用電動機と
を備える動力出力装置。 - 前記回転軸用電動機と前記第１の電動機は、該回転軸用電動機の最大発電電力と前記第１の蓄電手段の最大放電電力との和が該第１の電動機の最大消費電力と略等しくなるよう設計されてなる請求項７記載の動力出力装置。
- 請求項１ないし８いずれか記載の動力出力装置を備え、前記駆動軸への動力の出力により走行する自動車。
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Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
| WO2007018107A1 (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 車両の電源装置およびその制御方法 |
| JP2009163956A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| JP2012075241A (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Honda Motor Co Ltd | 電気自動車の制御装置 |
| US8793041B2 (en) | 2008-10-31 | 2014-07-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric powered vehicle and control method for the same |
| JP2019205319A (ja) * | 2018-05-25 | 2019-11-28 | 本田技研工業株式会社 | 車両の電源システム |
| CN110525235A (zh) * | 2018-05-25 | 2019-12-03 | 本田技研工业株式会社 | 车辆的电源*** |
| CN112172509A (zh) * | 2019-07-03 | 2021-01-05 | 现代自动车株式会社 | 四轮驱动车辆 |
-
2003
- 2003-07-10 JP JP2003195157A patent/JP2005033899A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007018107A1 (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 車両の電源装置およびその制御方法 |
| US7839013B2 (en) | 2005-08-08 | 2010-11-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Power supply device for vehicle and method of controlling the same |
| JP2009163956A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| US8793041B2 (en) | 2008-10-31 | 2014-07-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric powered vehicle and control method for the same |
| JP2012075241A (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Honda Motor Co Ltd | 電気自動車の制御装置 |
| JP2019205319A (ja) * | 2018-05-25 | 2019-11-28 | 本田技研工業株式会社 | 車両の電源システム |
| CN110525235A (zh) * | 2018-05-25 | 2019-12-03 | 本田技研工业株式会社 | 车辆的电源*** |
| US10981462B2 (en) | 2018-05-25 | 2021-04-20 | Honda Motor Co., Ltd. | Power supply system for vehicle |
| US11077761B2 (en) | 2018-05-25 | 2021-08-03 | Honda Motor Co., Ltd. | Power supply system for vehicle |
| CN110525235B (zh) * | 2018-05-25 | 2023-04-21 | 本田技研工业株式会社 | 车辆的电源*** |
| CN112172509A (zh) * | 2019-07-03 | 2021-01-05 | 现代自动车株式会社 | 四轮驱动车辆 |
| CN112172509B (zh) * | 2019-07-03 | 2024-04-05 | 现代自动车株式会社 | 四轮驱动车辆 |
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