JP2016201953A - Vehicle drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用駆動装置に関する。 The present invention relates to a vehicle drive device.
従来、４輪を有する車両の全輪に駆動力を伝達する方法としては、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１には、主駆動輪の２輪をブラシレスモータ、所謂、同期モータ（同期電動機）で駆動させるとともに、副駆動輪の２輪を誘導モータ（誘導電動機）で駆動させることが開示されている。同期モータの駆動は、電力供給部となるモータ駆動回路によって制御される。そして、誘導モータの駆動は、同期モータの駆動だけでは駆動力が足りない場合、該誘導モータと上記モータ駆動回路との間がリレーにより電気的に繋がれることで制御される。すなわち、４輪全てに駆動力を伝達する際には、共通のモータ駆動回路によって、同期モータ及び誘導モータの駆動を制御するようにしている。 Conventionally, as a method for transmitting driving force to all wheels of a vehicle having four wheels, a method described in Patent Document 1 is known. Patent Document 1 discloses that two main driving wheels are driven by a brushless motor, a so-called synchronous motor (synchronous motor), and two auxiliary driving wheels are driven by an induction motor (induction motor). Yes. The driving of the synchronous motor is controlled by a motor driving circuit serving as a power supply unit. Then, when the driving force is insufficient only by the driving of the synchronous motor, the driving of the induction motor is controlled by electrically connecting the induction motor and the motor driving circuit by a relay. That is, when the driving force is transmitted to all four wheels, the driving of the synchronous motor and the induction motor is controlled by a common motor driving circuit.
ところで、特許文献１に開示されるように、４輪を有する車両の全輪に駆動力を伝達するために電気的な構成を用いている場合、同期モータ、誘導モータ、モータ駆動回路のどれかが故障等してしまうと、車両の走行に支障をきたしてしまう。そこで、機能安全を保障すべく、例えば、モータ駆動回路を１系統ではなく予め２系統用意することによって、モータ駆動回路の故障等に対処可能にすることも行われている。ただし、この場合のモータ駆動回路としては、同期モータ及び誘導モータの駆動を制御するだけの容量（電力）に耐えうるそれなりの体格を有する。そのため、車両の駆動に関わる構成の大型化を抑えたいという要望があっても、その要望に応えることは容易ではなかった。 By the way, as disclosed in Patent Document 1, when an electric configuration is used to transmit driving force to all wheels of a vehicle having four wheels, any one of a synchronous motor, an induction motor, and a motor driving circuit is used. If it breaks down, it will interfere with the running of the vehicle. Therefore, in order to ensure functional safety, for example, by preparing two systems of motor drive circuits in advance instead of one system, it is possible to cope with failure of the motor drive circuit. However, the motor drive circuit in this case has a certain physique capable of withstanding the capacity (power) sufficient to control the driving of the synchronous motor and the induction motor. Therefore, even if there is a request to suppress the increase in size of the configuration related to driving of the vehicle, it is not easy to meet the request.
本発明は、上述の様な実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機能安全を保障したとしても車両の駆動に関わる構成の大型化を抑えることのできる車両用駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle drive device that can suppress an increase in size of a configuration related to driving of a vehicle even if functional safety is ensured. There is.
上記課題を解決する車両用駆動装置は、前後輪の駆動源として同期モータと誘導モータとを備えている。また、上記同期モータは、巻線が巻回される電機子巻線部と界磁を形成する界磁形成部を有するものであり、上記誘導モータは、巻線が巻回される１次側巻線部と巻線が巻回される２次側巻線部を有するものである。そして、同期モータの電機子巻線部と誘導モータの１次側巻線部とに電力を供給するように接続される複数の１次側電力供給部と、誘導モータの２次側巻線部に電力を供給するように接続される２次側電力供給部とを備えることとした。 The vehicle drive device that solves the above-described problems includes a synchronous motor and an induction motor as drive sources for the front and rear wheels. The synchronous motor has an armature winding portion around which the winding is wound and a field forming portion that forms a field, and the induction motor includes a primary side around which the winding is wound. It has a winding part and a secondary winding part around which the winding is wound. A plurality of primary side power supply units connected to supply power to the armature winding unit of the synchronous motor and the primary side winding unit of the induction motor; and the secondary side winding unit of the induction motor And a secondary power supply unit connected so as to supply power.
上記構成によれば、１次側電力供給部の一つが故障した場合であっても、残った１次側電力供給部によって同期モータ（電機子巻線部）及び誘導モータ（１次側巻線部）に電力を供給し続けることができる。すなわち、一つの１次側電力供給部が故障しても、残った１次側電力供給部によりモータの駆動を継続でき、前後輪の駆動力を維持できるため機能安全を達成できる。 According to the above configuration, even if one of the primary side power supply units fails, the remaining primary side power supply unit causes the synchronous motor (armature winding unit) and the induction motor (primary side winding) to remain. Part) can continue to supply power. That is, even if one primary power supply unit fails, the remaining primary power supply unit can continue to drive the motor and maintain the driving force of the front and rear wheels, thereby achieving functional safety.
そして、誘導モータに巻線形誘導モータを用いる場合、１次側巻線部には１次側電力供給部から電力を供給するとともに、２次側巻線部には２次側電力供給部から電力を供給するように、電力の供給元を分けることができる。しかも、巻線形誘導モータの２次側巻線部に必要な電力は、誘導モータで必要な電力に対するすべりの割合程度（例えば、１割以下）にできる。そのため、２次側電力供給部を１次側電力供給部とは別に備えたとしても、巻線形誘導モータでないタイプで誘導モータ用に２次側電力供給部を備えないもので、別々に複数の１次側電力供給部を持つものよりも、その供給すべき電力（容量）を小さくすることができる。例えば、電力供給部に用いる半導体素子等もより小さいものを用いることができるようになり、１次側電力供給部それぞれの体格自体を小さくすることができる。したがって、機能安全を保障したとしても車両の駆動に関わる構成の大型化を抑えることができる。 When a winding induction motor is used as the induction motor, power is supplied from the primary side power supply unit to the primary side winding unit and power from the secondary side power supply unit to the secondary side winding unit. The power supply source can be divided so as to supply In addition, the power required for the secondary winding portion of the winding induction motor can be set to a slip ratio (for example, 10% or less) with respect to the power required for the induction motor. Therefore, even if the secondary side power supply unit is provided separately from the primary side power supply unit, the secondary side power supply unit is not a winding-type induction motor and does not include a secondary side power supply unit for the induction motor. The power (capacity) to be supplied can be made smaller than that having the primary power supply unit. For example, a smaller semiconductor element or the like used for the power supply unit can be used, and the size of each primary power supply unit can be reduced. Therefore, even if functional safety is ensured, an increase in the size of the configuration related to driving of the vehicle can be suppressed.
また、上記車両用駆動装置において、同期モータの電機子巻線部及び誘導モータの１次側巻線部には、複数の１次側電力供給部のそれぞれに対応した巻線がそれぞれ巻回されており、複数の１次側電力供給部が正常の場合、複数の１次側電力供給部から電力の供給がなされる一方、複数の１次側電力供給のなかに異常の１次側電力供給部が含まれる場合、該異常の１次側電力供給部以外の１次側電力供給部から電力の供給がなされることが好ましい。 Further, in the vehicle drive device described above, windings corresponding to the plurality of primary power supply units are wound around the armature winding unit of the synchronous motor and the primary side winding unit of the induction motor, respectively. When the plurality of primary power supply units are normal, power is supplied from the plurality of primary power supply units, while abnormal primary power supply is provided among the plurality of primary power supply units. When the power supply unit is included, it is preferable that power is supplied from a primary power supply unit other than the abnormal primary power supply unit.
上記構成によれば、前後輪の駆動源には、複数の１次側電力供給部で同時に電力が供給される。そのため、複数の１次側電力供給部ひとつひとつから供給すべき電力（容量）は、電力の供給に供する１次側電力供給部を１つのみとして、冗長用にさらに１次側電力供給部を用意する場合に比べて小さくすることができる。これにより、電力の供給に供する１次側電力供給部を１つのみとした場合に比べて、少なくとも複数の１次側電力供給部ひとつひとつの体格の方が小さくなる。したがって、機能安全を保障したとしても車両の駆動に関わる構成の大型化を抑えることができる。 According to the above configuration, power is simultaneously supplied to the drive sources of the front and rear wheels by the plurality of primary power supply units. Therefore, for the power (capacity) to be supplied from each of the plurality of primary power supply units, only one primary power supply unit is provided for power supply, and a primary power supply unit is provided for redundancy. It can be made smaller than the case. Thereby, compared with the case where there is only one primary side power supply unit for supplying power, the size of each of the plurality of primary side power supply units is smaller. Therefore, even if functional safety is ensured, an increase in the size of the configuration related to driving of the vehicle can be suppressed.
またさらに、複数の１次側電力供給部のなかに故障等がある場合、同期モータ及び誘導モータへの電力の供給の流れについては替えることなくそのままで機能安全が保障される。すなわち、故障等した１次側電力供給部があればその１次側電力供給部からの電力の供給を遮り開放するだけでよく、機械的な切り替え等を不要にすることができる。したがって、車両の駆動に関わる構成の大型化を抑える構成を簡素で、安価に実現することができる。 Furthermore, when there is a failure or the like in the plurality of primary power supply units, functional safety is ensured without changing the flow of power supply to the synchronous motor and the induction motor. That is, if there is a failed primary side power supply unit, the power supply from the primary side power supply unit need only be blocked and opened, and mechanical switching or the like can be eliminated. Therefore, the structure which suppresses the enlargement of the structure in connection with the drive of a vehicle is simple and can be implement | achieved cheaply.
また、上記車両用駆動装置は、車両の走行状態に応じて同期モータの電機子巻線部への複数の１次側電力供給部からの電力の供給を制御する制御部を備え、制御部は、同期モータへの複数の１次側電力供給部からの電力の供給に応じて誘導モータの１次側巻線部への複数の１次側電力供給部からの電力の供給量を調整することが好ましい。 In addition, the vehicle drive device includes a control unit that controls supply of power from the plurality of primary power supply units to the armature winding unit of the synchronous motor according to the running state of the vehicle, Adjusting the amount of power supplied from the plurality of primary side power supply units to the primary side winding unit of the induction motor according to the supply of power from the plurality of primary side power supply units to the synchronous motor Is preferred.
上記構成によれば、同期モータへの電力の供給が制御される場合、該同期モータへの電力の供給に応じて誘導モータへの電力の供給が調整される。これにより、同期モータと誘導モータとの間で、発生させるトルクを調整することができるようになり、車両の走行を好適に安定させることができる。 According to the above configuration, when the supply of power to the synchronous motor is controlled, the supply of power to the induction motor is adjusted according to the supply of power to the synchronous motor. As a result, the torque to be generated can be adjusted between the synchronous motor and the induction motor, and the traveling of the vehicle can be suitably stabilized.
また、上記車両用駆動装置において、同期モータは前後輪のうち前輪の駆動源であって車両の前方側に配置されるとともに、誘導モータは前後輪のうち後輪の駆動源であって車両の後方側に配置されてなり、複数の１次側電力供給部は車両の前方側に配置されるとともに、２次側電力供給部は車両の後方側に配置されてなることが好ましい。 Further, in the vehicle drive device, the synchronous motor is a front wheel drive source among the front and rear wheels and is disposed on the front side of the vehicle, and the induction motor is a rear wheel drive source among the front and rear wheels. Preferably, the plurality of primary power supply units are arranged on the front side of the vehicle, and the secondary power supply unit is arranged on the rear side of the vehicle.
上記構成によれば、２次側電力供給部は後輪の駆動源である誘導モータに電力を供給するものであることから、誘導モータに近付けて車両の後方側に配置することで電力の供給の効率化を図ることができる。そして、上記構成のように２次側電力供給部の容量は、必要な電力に対するすべりの割合程度（例えば、１割以下）で済むことから、発熱についても比較的低く抑えられる。したがって、上記構成の２次側電力供給部の場合、冷却性能の観点で不利な車両の後方側に配置することができ、電力の供給の効率化を好適に図ることができる。 According to the above configuration, since the secondary power supply unit supplies power to the induction motor that is the drive source of the rear wheels, power supply is provided by placing the secondary side power supply unit close to the induction motor and on the rear side of the vehicle. Can be made more efficient. And since the capacity | capacitance of a secondary side electric power supply part should just be the ratio (for example, 10% or less) with respect to required electric power like the said structure, it can also suppress heat generation comparatively low. Therefore, in the case of the secondary power supply unit configured as described above, the secondary power supply unit can be disposed on the rear side of the vehicle, which is disadvantageous in terms of cooling performance.
本発明によれば、機能安全を保障したとしても車両の駆動に関わる構成の大型化を抑えることができる。 According to the present invention, even if functional safety is ensured, it is possible to suppress an increase in the size of the configuration related to driving of the vehicle.
以下、車両用駆動装置の一実施形態として、前後輪モータ駆動式の四輪駆動車に搭載される車両用駆動装置を例に挙げて説明する。はじめに、前後輪モータ駆動式の四輪駆動車の概略について説明する。 Hereinafter, as an embodiment of a vehicle drive device, a vehicle drive device mounted on a front and rear wheel motor driven four-wheel drive vehicle will be described as an example. First, an outline of a front and rear wheel motor driven four-wheel drive vehicle will be described.
図１に示すように、本実施形態の車両Ａは、前後輪の駆動力を発生させる車両用駆動装置１を備える。車両用駆動装置１は、前輪駆動用の駆動源としての同期モータ２と、後輪駆動用の駆動源としての誘導モータ３とを備える。同期モータ２には、減速機４、デファレンシャルギア５（図中、「デフ」）、及びドライブシャフト６を介して左右の前輪７が連結される。誘導モータ３には、減速機８、デファレンシャルギア９（図中、「デフ」）、及びドライブシャフト１０を介して左右の後輪１１が連結される。すなわち、前輪７は、同期モータ２の動力により回転駆動する。そのため、同期モータ２は、前輪７に近付けるように車両Ａの前方側に配置される。また、後輪１１は、誘導モータ３の動力により回転駆動する。そのため、誘導モータ３は、後輪１１に近付けるように車両Ａの後方側に配置される。 As shown in FIG. 1, a vehicle A according to the present embodiment includes a vehicle drive device 1 that generates driving force for front and rear wheels. The vehicle drive device 1 includes a synchronous motor 2 as a drive source for driving front wheels and an induction motor 3 as a drive source for driving rear wheels. The synchronous motor 2 is connected to the left and right front wheels 7 via a speed reducer 4, a differential gear 5 (“diff” in the drawing), and a drive shaft 6. The induction motor 3 is connected to the left and right rear wheels 11 via a speed reducer 8, a differential gear 9 (“diff” in the drawing), and a drive shaft 10. That is, the front wheel 7 is rotationally driven by the power of the synchronous motor 2. Therefore, the synchronous motor 2 is disposed on the front side of the vehicle A so as to approach the front wheel 7. Further, the rear wheel 11 is rotationally driven by the power of the induction motor 3. Therefore, the induction motor 3 is disposed on the rear side of the vehicle A so as to approach the rear wheel 11.
また、車両用駆動装置１は、同期モータ２及び誘導モータ３の駆動を制御する制御部としての駆動力制御装置１３を備える。なお、車両Ａは、図示しないオルタネータにより発電される電力を蓄えることによって直流電源となる二次電池１２を搭載している。二次電池１２は、車両用駆動装置１の同期モータ２及び誘導モータ３の電源となる。 In addition, the vehicle drive device 1 includes a drive force control device 13 as a control unit that controls the drive of the synchronous motor 2 and the induction motor 3. The vehicle A is equipped with a secondary battery 12 that becomes a DC power source by storing electric power generated by an alternator (not shown). The secondary battery 12 serves as a power source for the synchronous motor 2 and the induction motor 3 of the vehicle drive device 1.
そして、車両用駆動装置１は、二次電池１２から同期モータ２（後述するステータ４０）及び誘導モータ３（後述するステータ７０）に電力を供給する１次側電力供給部の主構成たる１次側インバータ１４を備える。１次側インバータ１４は、複数系統（本実施形態では、２系統）のインバータからなり、Ａ系統１次側インバータ１５（図中、「１次Ａ」）及びＢ系統１次側インバータ１６（図中、「１次Ｂ」）を備える。１次側インバータ１４（各１次側インバータ１５，１６）は、同期モータ２に近付けるように車両Ａの前方側に配置される。 The vehicle drive device 1 includes a primary primary power supply unit that supplies power from the secondary battery 12 to the synchronous motor 2 (a stator 40 described later) and the induction motor 3 (a stator 70 described later). A side inverter 14 is provided. The primary side inverter 14 is composed of a plurality of systems (in this embodiment, two systems) of inverters. The system A primary side inverter 15 (“primary A” in the figure) and the system B primary side inverter 16 (FIG. Medium, “Primary B”). The primary inverter 14 (respective primary inverters 15 and 16) is arranged on the front side of the vehicle A so as to be close to the synchronous motor 2.
また、車両用駆動装置１は、二次電池１２から誘導モータ３（後述する巻線形ロータ６０）に電力を供給する２次側電力供給部の主構成たる２次側インバータ１７（図中、「２次」）を備える。２次側インバータ１７は、誘導モータ３に近付けるように車両Ａの後方側に配置される。 Further, the vehicle drive device 1 includes a secondary side inverter 17 (in the figure, “a secondary side power supply unit that supplies power from the secondary battery 12 to the induction motor 3 (winding rotor 60 described later)”). Secondary "). The secondary inverter 17 is arranged on the rear side of the vehicle A so as to be close to the induction motor 3.
駆動力制御装置１３は、車両Ａに搭載されたセンサ１８によりアクセル開度や車速等の車両状態量を検出し、検出された車両状態量に基づき各１次側インバータ１５，１６、及び２次側インバータ１７を制御して二次電池１２から同期モータ２及び誘導モータ３への電力の供給を制御する。なお、センサ１８には、同期モータ２のモータ回転角を検出する回転角センサや、同期モータ２及び誘導モータ３に通電される電流値を検出するための電流センサ等が含まれる。すなわち、駆動力制御装置１３は、同期モータ２及び誘導モータ３を駆動させる。これにより、車両Ａの走行状態に応じて前輪７や後輪１１が回転駆動し、前輪駆動の走行性能や四輪駆動の走行性能を得ることができる。なお、本実施形態の車両用駆動装置１は、前輪７（主駆動輪）の駆動を主な駆動源とし、車両Ａの走行状態に応じて後輪１１（副駆動輪）の駆動によって走行を補助（アシスト）する。 The driving force control device 13 detects vehicle state quantities such as an accelerator opening degree and a vehicle speed by a sensor 18 mounted on the vehicle A, and each primary-side inverter 15, 16, and secondary is based on the detected vehicle state quantities. The power supply from the secondary battery 12 to the synchronous motor 2 and the induction motor 3 is controlled by controlling the side inverter 17. The sensor 18 includes a rotation angle sensor that detects the motor rotation angle of the synchronous motor 2, a current sensor that detects a current value supplied to the synchronous motor 2 and the induction motor 3, and the like. That is, the driving force control device 13 drives the synchronous motor 2 and the induction motor 3. As a result, the front wheels 7 and the rear wheels 11 are rotationally driven according to the traveling state of the vehicle A, and the traveling performance of the front wheel drive and the traveling performance of the four-wheel drive can be obtained. The vehicle drive device 1 of the present embodiment uses the drive of the front wheels 7 (main drive wheels) as a main drive source, and travels by driving the rear wheels 11 (sub drive wheels) according to the travel state of the vehicle A. Assist.
次に、同期モータ２の構造について説明する。本実施形態の同期モータ２は三相ブラシレスモータである。
図２に示すように、同期モータ２は、減速機４に連結されて軸線ｍを中心に回転する出力軸２０と、出力軸２０の外周に一体的に取り付けられるロータ３０と、ロータ３０の外周に配置されるステータ４０とを備える。
Next, the structure of the synchronous motor 2 will be described. The synchronous motor 2 of this embodiment is a three-phase brushless motor.
As shown in FIG. 2, the synchronous motor 2 includes an output shaft 20 that is connected to the speed reducer 4 and rotates about the axis m, a rotor 30 that is integrally attached to the outer periphery of the output shaft 20, and an outer periphery of the rotor 30. And a stator 40 disposed on the surface.
ロータ３０は、円筒状のロータコア３１を備える界磁形成部である。ロータコア３１には、その外周に永久磁石が固定されていたり、その内部に複数の長方形板状に形成された永久磁石が埋め込まれていたりする。永久磁石は、ロータ３０の周方向に異なる極性（Ｎ極、Ｓ極）が交互に並んで配置される。こうした永久磁石は、同期モータ２が回転する際に磁界、すなわち界磁を形成する。ロータコア３１は、その軸方向に複数の電磁鋼板が積層されて構成される。ロータコア３１の中央孔３１ａには出力軸２０が嵌合される。 The rotor 30 is a field forming portion including a cylindrical rotor core 31. A permanent magnet is fixed to the outer periphery of the rotor core 31, or permanent magnets formed in a plurality of rectangular plates are embedded therein. The permanent magnets are alternately arranged with different polarities (N pole, S pole) in the circumferential direction of the rotor 30. Such a permanent magnet forms a magnetic field, that is, a field, when the synchronous motor 2 rotates. The rotor core 31 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction. The output shaft 20 is fitted in the central hole 31 a of the rotor core 31.
ステータ４０は、円環状のステータコア４１と、電機子としての各相コイル４２ｕ〜４２ｗ，４３ｕ〜４３ｗとを有する電機子巻線部である。ステータコア４１は、それぞれ分割された１２個のティース４４ａ〜４４ｌを有する。 The stator 40 is an armature winding portion having an annular stator core 41 and phase coils 42u to 42w and 43u to 43w as armatures. The stator core 41 has twelve teeth 44a to 44l that are divided.
ティース４４ａ〜４４ｌ（１２スロット）には、所定極数（例えば、１０極）をなすように、Ａ用各相コイル４２ｕ〜４２ｗ（図中、網掛けなし）と、Ｂ用各相コイル４３ｕ〜４３ｗ（図中、網掛け）とが巻回される。Ａ用各相コイル４２ｕ〜４２ｗの各相の巻線端部４２ａは、Ａ系統１次側インバータ１５に電気的に接続される。Ｂ用各相コイル４３ｕ〜４３ｗの各相の巻線端部４３ａは、Ｂ系統１次側インバータ１６に電気的に接続される。 Each of the teeth 44a to 44l (12 slots) has a predetermined number of poles (for example, 10 poles), each phase coil 42u to 42w for A (not shaded in the figure), and each phase coil 43B to B 43w (shaded in the figure) is wound. The winding end portions 42 a of the respective phases of the A phase coils 42 u to 42 w are electrically connected to the A system primary side inverter 15. The winding end 43a of each phase of the B phase coils 43u to 43w is electrically connected to the B system primary side inverter 16.
ティース４４ａ〜４４ｌには、Ａ系統１次側インバータ１５に接続されるＡ用各相コイル４２ｕ〜４２ｗと、Ｂ系統１次側インバータ１６に接続されるＢ用各相コイル４３ｕ〜４３ｗとが交互に巻回される。なお、Ａ用コイルＵ相コイル４２ｕ及びＢ用Ｕ相コイル４３ｕが隣り合い、Ａ用Ｖ相コイル４２ｖ及びＢ用Ｖ相コイル４３ｖが隣り合い、Ａ用Ｗ相コイル４２ｗ及びＢ用Ｗ相コイル４３ｗが隣りあって配置される。 In teeth 44a to 44l, A phase coils 42u to 42w connected to the A system primary side inverter 15 and B phase coils 43u to 43w connected to the B system primary side inverter 16 are alternately arranged. Wound around. The A coil U phase coil 42u and the B U phase coil 43u are adjacent to each other, the A V phase coil 42v and the B V phase coil 43v are adjacent to each other, the A W phase coil 42w and the B W phase coil 43w are adjacent to each other. Are arranged next to each other.
次に、誘導モータ３の構造について説明する。本実施形態の誘導モータ３は三相誘導モータであって、巻線形誘導電動機（巻線形誘導モータ）である。なお、本実施形態の車両Ａは、後輪１１の駆動を補助的な駆動源としていることから、同期モータ２と誘導モータ３とで発生させるトルク比は、同期モータ２の方が大きいこと（例えば、同期モータ２「３」に対して誘導モータ３「１」の割合）としている。そのため、誘導モータ３それ自体の体格は、同期モータ２の体格よりも小さい。なお、図３（ａ），（ｂ）では、誘導モータ３を便宜上図２の同期モータ２と同程度の大きさで現す。 Next, the structure of the induction motor 3 will be described. The induction motor 3 of the present embodiment is a three-phase induction motor, and is a wound induction motor (winding induction motor). In addition, since the vehicle A of this embodiment uses the drive of the rear wheel 11 as an auxiliary drive source, the torque ratio generated by the synchronous motor 2 and the induction motor 3 is larger in the synchronous motor 2 ( For example, the ratio of the induction motor 3 “1” to the synchronous motor 2 “3”). Therefore, the size of the induction motor 3 itself is smaller than the size of the synchronous motor 2. In FIGS. 3A and 3B, the induction motor 3 is shown in the same size as the synchronous motor 2 in FIG. 2 for convenience.
図３（ａ），（ｂ）に示すように、誘導モータ３は、減速機８に連結されて軸線ｍを中心に回転する出力軸５０と、出力軸５０の外周に一体的に取り付けられる巻線形ロータ６０と、巻線形ロータ６０の外周に配置されるステータ７０とを備える。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the induction motor 3 is connected to the speed reducer 8 and rotates around the axis m, and a winding integrally attached to the outer periphery of the output shaft 50. The linear rotor 60 and the stator 70 arrange | positioned on the outer periphery of the winding rotor 60 are provided.
巻線形ロータ６０は、円環状の巻線形ロータコア６１と、各相コイル６２ｕ〜６２ｗとを有する２次側巻線部である。巻線形ロータコア６１は、その軸方向に複数の電磁鋼板が積層されて構成される。巻線形ロータコア６１の中央孔６１ａには出力軸５０が嵌合される。 The wound rotor 60 is a secondary winding portion having an annular winding rotor core 61 and phase coils 62u to 62w. The wound rotor core 61 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction. The output shaft 50 is fitted in the central hole 61 a of the winding rotor core 61.
図３（ｂ）に示すように、巻線形ロータコア６１は、１２個のティース６３ａ〜６３ｌを有する。ティース６３ａ〜６３ｌ（１２スロット）には、所定極数（例えば、１０極）をなすように、２次側用各相コイル６２ｕ〜６２ｗが巻回される。２次側用各相コイル６２ｕ〜６２ｗの各相の巻線端部６２ａは、２次側インバータ１７に電気的に接続される。また、ティース４４ａ〜４４ｌには、２次側用各相コイル６２ｕ〜６２ｗが所定順に巻回される。なお、２次側用各相コイル６２ｕ〜６２ｗは、同相のコイルが２つずつ並んで配置される。 As shown in FIG. 3B, the wound rotor core 61 has twelve teeth 63a to 63l. Secondary phase coils 62u to 62w are wound around teeth 63a to 63l (12 slots) so as to have a predetermined number of poles (for example, 10 poles). The winding end portions 62 a of the respective phases of the secondary side phase coils 62 u to 62 w are electrically connected to the secondary side inverter 17. In addition, secondary phase coils 62u to 62w are wound around the teeth 44a to 44l in a predetermined order. The secondary-side phase coils 62u to 62w are arranged such that two in-phase coils are arranged side by side.
図３（ａ）に示すように、ステータ７０は、円環状のステータコア７１と、各相コイル７２ｕ〜７２ｗ，７３ｕ〜７３ｗとを有する１次側巻線部である。ステータコア７１は、それぞれ分割された１２個のティース７４ａ〜７４ｌを有する。ティース７４ａ〜７４ｌには、所定極数（例えば、１０極）をなすように、Ａ用各相コイル７２ｕ〜７２ｗ（図中、網掛けなし）と、Ｂ用各相コイル７３ｕ〜７３ｗ（図中、網掛け）とが同期モータ２のステータ４０同様の手法にて巻回される。Ａ用各相コイル７２ｕ〜７２ｗの各相の巻線端部７２ａは、Ａ系統１次側インバータ１５に電気的に接続される。Ｂ用各相コイル７３ｕ〜７３ｗの各相の巻線端部７３ａは、Ｂ系統１次側インバータ１６に電気的に接続される。 As shown in FIG. 3A, the stator 70 is a primary side winding portion having an annular stator core 71 and phase coils 72u to 72w and 73u to 73w. The stator core 71 has twelve teeth 74a to 74l that are divided. Each of the teeth 74a to 74l has a predetermined number of poles (for example, 10 poles), each of the A phase coils 72u to 72w (not shaded in the figure) and each of the B phase coils 73u to 73w (in the figure). Are shaded in the same manner as the stator 40 of the synchronous motor 2. The winding end portions 72a of the respective phases of the A phase coils 72u to 72w are electrically connected to the A system primary side inverter 15. The winding end 73a of each phase of the B phase coils 73u to 73w is electrically connected to the B system primary side inverter 16.
次に、同期モータ２及び誘導モータ３に電力を供給するための電気的構成について、説明する。
図４に示すように、Ａ系統１次側インバータ１５は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力を給電線８０ｕ〜８０ｗを介して同期モータ２のＡ用各相コイル４２ｕ〜４２ｗに供給する。なお、給電線８０ｕ〜８０ｗと各相の巻線端部４２ａとは、１次側電力供給部の一部をなすバスバー８１によって接続される。同じくＡ系統１次側インバータ１５は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力を給電線８２ｕ〜８２ｗを介して誘導モータ３のＡ用各相コイル７２ｕ〜７２ｗに供給する。なお、給電線８２ｕ〜８２ｗと各相の巻線端部７２ａとは、１次側電力供給部の一部をなすバスバー８３によって接続される。
Next, an electrical configuration for supplying power to the synchronous motor 2 and the induction motor 3 will be described.
As shown in FIG. 4, the A-system primary-side inverter 15 supplies three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) AC power to each phase coil 42u for A of the synchronous motor 2 via feeder lines 80u to 80w. To ~ 42w. The power supply lines 80u to 80w and the winding end 42a of each phase are connected by a bus bar 81 that forms a part of the primary power supply unit. Similarly, the A-system primary side inverter 15 supplies three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) AC power to the A-phase coils 72u to 72w of the induction motor 3 via the feed lines 82u to 82w. The feeder lines 82u to 82w and the winding end portions 72a of the respective phases are connected by a bus bar 83 that forms a part of the primary power supply unit.
また、Ｂ系統１次側インバータ１６は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力を給電線８４ｕ〜８４ｗを介して同期モータ２のＢ用各相コイル４３ｕ〜４３ｗに供給する。なお、給電線８４ｕ〜８４ｗと各相の巻線端部４３ａとは、１次側電力供給部の一部をなすバスバー８５によって接続される。同じくＢ系統１次側インバータ１６は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力を給電線８６ｕ〜８６ｗを介して誘導モータ３のＢ用各相コイル７３ｕ〜７３ｗに供給する。なお、給電線８６ｕ〜８６ｗと各相の巻線端部７３ａとは、１次側電力供給部の一部をなすバスバー８７によって接続される。 Further, the B system primary side inverter 16 supplies three-phase (U phase, V phase, W phase) AC power to the B phase coils 43u to 43w of the synchronous motor 2 via the feed lines 84u to 84w. . The power supply lines 84u to 84w and the winding end portions 43a of the respective phases are connected by a bus bar 85 that forms a part of the primary side power supply unit. Similarly, the B system primary side inverter 16 supplies three-phase (U phase, V phase, W phase) AC power to the B phase coils 73u to 73w of the induction motor 3 via the power supply lines 86u to 86w. The power supply lines 86u to 86w and the winding end 73a of each phase are connected by a bus bar 87 that forms part of the primary power supply unit.
また、２次側インバータ１７は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力を給電線８８ｕ〜８８ｗを介して誘導モータ３の２次側用各相コイル６２ｕ〜６２ｗに供給する。なお、給電線８８ｕ〜８８ｗと各相の巻線端部６２ａとは、２次側電力供給部の一部をなすスリップリング８９ｕ〜８９ｗによって接続される。スリップリング８９ｕは、給電線８８ｕと２次側用Ｕ相コイル６２ｕとを接続する。スリップリング８９ｖは、給電線８８ｖと２次側用Ｖ相コイル６２ｖとを接続する。スリップリング８９ｗは、給電線８８ｗと２次側用Ｗ相コイル６２ｗとを接続する。 The secondary inverter 17 supplies three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) AC power to the secondary-side coils 62u to 62w of the induction motor 3 via the feed lines 88u to 88w. . The power supply lines 88u to 88w and the winding end portions 62a of the respective phases are connected by slip rings 89u to 89w forming a part of the secondary power supply unit. Slip ring 89u connects power supply line 88u and secondary U-phase coil 62u. Slip ring 89v connects power supply line 88v and secondary-side V-phase coil 62v. Slip ring 89w connects power supply line 88w and secondary-side W-phase coil 62w.
各インバータ１５〜１７は、トランジスタに分類されるスイッチング素子（本実施形態では、ＩＧＢＴ）としての複数のスイッチを有する。具体的に、各インバータ１５〜１７は、一対のスイッチ３組の直列回路を基本単位（スイッチングアーム）とし、各スイッチングアームを並列に接続してなる周知の三相インバータとして構成される。一対のスイッチの上流側は二次電池１２に接続されるとともに、一対のスイッチの下流側は基準電位点に接続される（接地される）。 Each inverter 15-17 has a some switch as a switching element (in this embodiment, IGBT) classified into a transistor. Specifically, each of the inverters 15 to 17 is configured as a known three-phase inverter formed by connecting a series circuit of a pair of three switches as a basic unit (switching arm) and connecting the switching arms in parallel. The upstream side of the pair of switches is connected to the secondary battery 12, and the downstream side of the pair of switches is connected to a reference potential point (grounded).
各１次側インバータ１５，１６において、一対のスイッチの各接続点は、各給電線８０ｕ〜８０ｗ，８２ｕ〜８２ｗ，８４ｕ〜８４ｗ，８６ｕ〜８６ｗを介してそれぞれ同期モータ２又は誘導モータ３のＡ用各相コイル４２ｕ〜４２ｗ，７２ｕ〜７２ｗ又はＢ用各相コイル４３ｕ〜４３ｗ，７３ｕ〜７３ｗに接続される。また、２次側インバータ１７において、一対のスイッチの各接続点は、給電線８８ｕ〜８８ｗを介してそれぞれ誘導モータ３の２次側用各相コイル６２ｕ〜６２ｗに接続される。 In each primary side inverter 15 and 16, each connection point of a pair of switches is respectively connected to A of synchronous motor 2 or induction motor 3 via each feeder line 80u-80w, 82u-82w, 84u-84w, 86u-86w. Each phase coil 42u to 42w, 72u to 72w or B phase coil 43u to 43w, 73u to 73w is connected. Further, in the secondary inverter 17, the connection points of the pair of switches are connected to the secondary-side phase coils 62 u to 62 w of the induction motor 3 via the feeder lines 88 u to 88 w, respectively.
なお、各インバータ１５〜１７は、駆動力制御装置１３から送信される駆動信号Ｓｃ１，Ｓｃ２に基づき各トランジスタがスイッチングされることにより、二次電池１２から供給される直流電力を三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力に変換する。変換された各相交流電力は各給電線８０ｕ〜８０ｗ，８２ｕ〜８２ｗ，８４ｕ〜８４ｗ，８６ｕ〜８６ｗ，８８ｕ〜８８ｗを介して各相コイル４２ｕ〜４２ｗ，４３ｕ〜４３ｗ，６２ｕ〜６２ｗ，７２ｕ〜７２ｗ，７３ｕ〜７３ｗにそれぞれ供給される。 Each of the inverters 15 to 17 switches the DC power supplied from the secondary battery 12 to the three-phase (U-phase) by switching each transistor based on the drive signals Sc1 and Sc2 transmitted from the drive force control device 13. , V phase, W phase). The converted AC powers are supplied to the respective phase coils 42u to 42w, 43u to 43w, 62u to 62w, 72u to 72u to 80w to 80w, 82u to 82w, 84u to 84w, 86u to 86w, 88u to 88w. 72w and 73u to 73w, respectively.
各給電線８０ｕ〜８０ｗ，８２ｕ〜８２ｗ，８４ｕ〜８４ｗ，８６ｕ〜８６ｗ，８８ｕ〜８８ｗの途中には、同期モータ２及び誘導モータ３に通電される電流値ＩＡ，ＩＢ，ＩＡＡ，ＩＢＢ，ＩＣを検出するための電流センサ９０，９１，９２，９３，９４が設けられる。電流センサ９０，９１，９２，９３，９４は、駆動力制御装置１３に接続される。また、各給電線８４ｕ〜８４ｗ，８６ｕ〜８６ｗの途中には、各１次側インバータ１５，１６から誘導モータ３に通電される電流量を調整するレギュレータとして電流調整装置９５，９６が設けられる。なお、電流調整装置９５，９６は、抵抗値を変化させる等して電流量を調整する。 Current values IA, IB, IAA, IBB, IC energized to the synchronous motor 2 and the induction motor 3 are provided in the middle of each of the feeder lines 80u-80w, 82u-82w, 84u-84w, 86u-86w, 88u-88w. Current sensors 90, 91, 92, 93, 94 for detection are provided. The current sensors 90, 91, 92, 93, 94 are connected to the driving force control device 13. In addition, current adjusting devices 95 and 96 are provided in the middle of the respective power supply lines 84 u to 84 w and 86 u to 86 w as regulators for adjusting the amount of current supplied to the induction motor 3 from the primary side inverters 15 and 16. The current adjusting devices 95 and 96 adjust the amount of current by changing the resistance value.
駆動力制御装置１３は、センサ１８から取り込むアクセル開度や車速等の車両状態量に基づき同期モータ２に発生させるモータトルク指令値を演算する。モータトルク指令値は、例えば、アクセル開度が大きくなるほど、また車速が大きくなるほど大きい値に設定される。駆動力制御装置１３は、駆動トルク指令値、電流センサ９０，９１により検出される電流値ＩＡ，ＩＢ、及びセンサ１８から取り込むモータ回転角に基づき駆動信号Ｓｃ１を生成する。なお、駆動力制御装置１３は、各１次側インバータ１５，１６で動作が同期するようにそれぞれに対して同一の駆動信号Ｓｃ１を生成する。これにより、各１次側インバータ１５，１６は、１次側インバータ１４、すなわち１台のインバータとして動作しているのと同じである。 The driving force control device 13 calculates a motor torque command value to be generated by the synchronous motor 2 based on the vehicle state quantity such as the accelerator opening and the vehicle speed taken from the sensor 18. The motor torque command value is set to a larger value, for example, as the accelerator opening increases and as the vehicle speed increases. The driving force control device 13 generates the driving signal Sc1 based on the driving torque command value, the current values IA and IB detected by the current sensors 90 and 91, and the motor rotation angle acquired from the sensor 18. The driving force control device 13 generates the same driving signal Sc1 for each of the primary side inverters 15 and 16 so that the operations are synchronized. Thereby, each primary side inverter 15 and 16 is the same as operating as the primary side inverter 14, ie, one inverter.
本実施形態の誘導モータ３のステータ７０には、同期モータ２に供給される三相交流が各１次側インバータ１５，１６から分岐して供給される。これにより、誘導モータ３のステータ７０の中を一定の速度で回転する回転磁界が発生する。一方、誘導モータ３の巻線形ロータ６０は、車両Ａの走行中であればその時の走行状態に応じた回転速度で回転している。そして、誘導モータ３において、ステータ７０に発生している回転磁界に対する巻線形ロータ６０の回転速度の差（遅れ）が、所謂、すべり（本実施形態では、すべりが大きくても１０％程度）となってその差（遅れ）に応じたトルクが発生する。そして、本実施形態の誘導モータ３では、巻線形ロータ６０に２次側インバータ１７を接続して電力を供給するとともに、その時の電圧及び周波数を可変制御して巻線形ロータ６０の回転速度、すなわちモータのトルクが制御される（所謂、超同期セルビウス方式）。 Three-phase alternating current supplied to the synchronous motor 2 is branched and supplied from the primary inverters 15 and 16 to the stator 70 of the induction motor 3 of the present embodiment. Thereby, a rotating magnetic field that rotates at a constant speed in the stator 70 of the induction motor 3 is generated. On the other hand, if the vehicle A is traveling, the winding rotor 60 of the induction motor 3 rotates at a rotational speed corresponding to the traveling state at that time. In the induction motor 3, the difference (delay) in the rotational speed of the winding rotor 60 with respect to the rotating magnetic field generated in the stator 70 is a so-called slip (in this embodiment, even if the slip is large, about 10%). Thus, a torque corresponding to the difference (delay) is generated. In the induction motor 3 of this embodiment, the secondary-side inverter 17 is connected to the winding rotor 60 to supply power, and the voltage and frequency at that time are variably controlled, that is, the rotational speed of the winding rotor 60, that is, The torque of the motor is controlled (so-called super synchronous Serbius method).
そのため、駆動力制御装置１３は、センサ１８から取り込むアクセル開度や車速等の車両状態量に基づき誘導モータ３に発生させるモータトルク指令値を演算する。駆動力制御装置１３は、駆動トルク指令値、及び電流センサ９２，９３，９４により検出される電流値ＩＡＡ，ＩＢＢ，ＩＣに基づき電流調整装置９５，９６によって電流量を調整制御するとともに、巻線形ロータ６０に供給する電力の電圧及び周波数を調整制御する。この場合、駆動力制御装置１３は、２次側インバータ１７によって巻線形ロータ６０に供給すべき電力の電圧及び周波数に応じた駆動信号Ｓｃ２を生成する。 Therefore, the driving force control device 13 calculates a motor torque command value to be generated by the induction motor 3 based on the vehicle state quantity such as the accelerator opening and the vehicle speed taken from the sensor 18. The driving force control device 13 adjusts and controls the amount of current by the current adjusting devices 95 and 96 based on the driving torque command value and the current values IAA, IBB, and IC detected by the current sensors 92, 93, and 94, and is wound. The voltage and frequency of the electric power supplied to the rotor 60 are adjusted and controlled. In this case, the driving force control device 13 generates the driving signal Sc2 corresponding to the voltage and frequency of the power to be supplied to the winding rotor 60 by the secondary side inverter 17.
次に、本実施形態の車両用駆動装置１の作用及び効果を説明する。
（１）図５（ａ）に示すように、車両用駆動装置１の駆動力制御装置１３は、各１次側インバータ１５，１６のいずれにも異常がない正常時、これらで動作を同期させる。そのため、同期モータ２の各相コイル４２ｕ〜４２ｗ，４３ｕ〜４３ｗ（図中、網掛け）には、各１次側インバータ１５，１６から電力が同時に供給される。この場合、誘導モータ３の各相コイル７２ｕ〜７２ｗ，７３ｕ〜７３ｗ（図中、網掛け）には、各１次側インバータ１５，１６から電力が同時に供給される。
Next, operations and effects of the vehicle drive device 1 of the present embodiment will be described.
(1) As shown in FIG. 5 (a), the driving force control device 13 of the vehicle drive device 1 synchronizes the operation when there is no abnormality in any of the primary side inverters 15 and 16. . Therefore, electric power is simultaneously supplied from the primary side inverters 15 and 16 to the phase coils 42u to 42w and 43u to 43w (shaded in the figure) of the synchronous motor 2. In this case, electric power is simultaneously supplied from the primary side inverters 15 and 16 to the phase coils 72u to 72w and 73u to 73w (shaded in the drawing) of the induction motor 3.
一方、図５（ｂ）に示すように、駆動力制御装置１３は、各１次側インバータ１５，１６のうちＡ系統１次側インバータ１５が故障等した異常時、その故障等したＡ系統１次側インバータ１５からの電力の供給を停止させ、Ａ系統を同期モータ２から切り離す。なお、駆動力制御装置１３は、電流センサ９０，９１により検出される電流値ＩＡ，ＩＢに基づき各１次側インバータ１５，１６の故障等を監視する。そのため、同期モータ２のＡ用各相コイル４２ｕ〜４２ｗ（図中、網掛けなし）への電力の供給が停止され、Ｂ用各相コイル４３ｕ〜４３ｗ（図中、網掛け）には、Ｂ系統１次側インバータ１６から電力が供給される。この場合、Ａ系統を誘導モータ３から切り離すことにより誘導モータ３のＡ用各相コイル７２ｕ〜７２ｗ（図中、網掛けなし）への電力の供給が停止され、Ｂ用各相コイル７３ｕ〜７３ｗ（図中、網掛け）には、Ｂ系統１次側インバータ１６から電力が供給される。この場合、同期モータ２及び誘導モータ３には、１次側インバータ１４から供給される電力は低下するものの３相分の電力が供給されることで、同期モータ２及び誘導モータ３の駆動を維持することができる。なお、Ｂ系統１次側インバータ１６が故障等した場合は、電力が停止される対象と電力が供給される対象とがＡ系統とＢ系統とで入れ替わるのみである。 On the other hand, as shown in FIG. 5B, the driving force control device 13 is configured so that when the abnormality occurs when the A-system primary-side inverter 15 out of the primary-side inverters 15 and 16 malfunctions, The supply of power from the secondary inverter 15 is stopped, and the A system is disconnected from the synchronous motor 2. The driving force control device 13 monitors failures of the primary inverters 15 and 16 based on the current values IA and IB detected by the current sensors 90 and 91. Therefore, the power supply to the A phase coils 42u to 42w (not shaded in the figure) of the synchronous motor 2 is stopped, and the B phase coils 43u to 43w (shaded in the figure) Power is supplied from the system primary side inverter 16. In this case, the power supply to the A phase coils 72u to 72w (not shaded in the figure) of the induction motor 3 is stopped by disconnecting the A system from the induction motor 3, and the B phase coils 73u to 73w are stopped. Electric power is supplied from the B system primary side inverter 16 (shaded in the figure). In this case, the synchronous motor 2 and the induction motor 3 are maintained at the drive of the synchronous motor 2 and the induction motor 3 by being supplied with power for three phases, although the power supplied from the primary side inverter 14 is reduced. can do. In addition, when the B system primary side inverter 16 breaks down, the object to which electric power is stopped and the object to which electric power is supplied are simply switched between the A system and the B system.
そのため、本実施形態によれば、１次側インバータ１４の一つが故障した場合であっても、残った１次側インバータ１４によって同期モータ２及び誘導モータ３に電力を供給し続けることができる。すなわち、１次側インバータ１４の一つが故障しても、残った１次側インバータ１４により同期モータ２及び誘導モータ３の駆動を継続でき、前輪７及び後輪１１の駆動力を維持できるため機能安全を達成できる。 Therefore, according to the present embodiment, even if one of the primary side inverters 14 breaks down, the remaining primary side inverter 14 can continue to supply power to the synchronous motor 2 and the induction motor 3. That is, even if one of the primary side inverters 14 breaks down, the functions of the remaining primary side inverters 14 can continue to drive the synchronous motor 2 and the induction motor 3 and maintain the driving force of the front wheels 7 and the rear wheels 11. Safety can be achieved.
そして、誘導モータ３に巻線形誘導モータを用いる場合、ステータ７０には１次側インバータ１４から電力を供給するとともに、巻線形ロータ６０には２次側インバータ１７から電力を供給するように、電力の供給元を分けることができる。しかも、巻線形誘導モータの巻線形ロータ６０に必要な電力は、誘導モータ３で必要な電力に対するすべりの割合程度（本実施形態では、大きくても１０％程度）にできる。そのため、２次側インバータ１７を１次側インバータ１４とは別に備えたとしても、巻線形誘導モータでないタイプで誘導モータ用に２次側インバータを備えないもので、別々に複数の１次側インバータを持つものよりも、その供給すべき電力（容量）を小さくすることができる。すなわちこの場合、各１次側インバータ１５，１６に用いるスイッチング素子等もより小さいものを用いることができるようになり、各１次側インバータ１５，１６の体格自体を小さくすることができる。したがって、機能安全を保障したとしても車両用駆動装置１の大型化を抑えることができる。 When a winding induction motor is used for the induction motor 3, the power is supplied to the stator 70 from the primary inverter 14 and the winding rotor 60 is supplied from the secondary inverter 17. Can be separated. In addition, the electric power required for the winding rotor 60 of the winding induction motor can be set to a slip ratio with respect to the electric power required for the induction motor 3 (in this embodiment, about 10% at most). Therefore, even if the secondary-side inverter 17 is provided separately from the primary-side inverter 14, it is a type that is not a wound-type induction motor and does not have a secondary-side inverter for the induction motor. The power (capacity) to be supplied can be made smaller than those having the above. That is, in this case, smaller switching elements and the like used for the primary inverters 15 and 16 can be used, and the size of the primary inverters 15 and 16 can be reduced. Therefore, even if functional safety is ensured, an increase in the size of the vehicle drive device 1 can be suppressed.
（２）各１次側インバータ１５、１６が正常の場合、同期モータ２及び誘導モータ３（１次側）には、２つの各１次側インバータ１５，１６（１次側インバータ１４）で同時に電力が供給される。そのため、本実施形態の各１次側インバータ１５，１６ひとつひとつから供給すべき電力（容量）は、電力の供給に供する１次側インバータを１系統として、冗長用にさらに１系統用意する場合に比べて小さくすることができる。 (2) When the primary side inverters 15 and 16 are normal, the synchronous motor 2 and the induction motor 3 (primary side) are simultaneously connected to the two primary side inverters 15 and 16 (primary side inverter 14). Power is supplied. For this reason, the power (capacity) to be supplied from each of the primary side inverters 15 and 16 of this embodiment is compared with the case where one system is provided for redundancy and one system is provided for the primary side inverter used for power supply. Can be made smaller.
例えば、図６に示すように、同期モータ２及び誘導モータ３に１次側インバータとして１００［ｋｗ］供給すべき場合、１次側インバータの冗長化を図ると、図中の従来例のごとく１００［ｋｗ］の容量の１次側インバータ１００と冗長用インバータ２００の２系統用意しなければいけない。その点、本実施形態では、図中の本実施形態のごとく５０［ｋｗ］の容量の各１次側インバータ１５，１６を２系統用意すれば済む。そのため、本実施形態では、冗長化を図ったとしても、従来例において冗長化を図らない場合の１系統分の容量にできる。 For example, as shown in FIG. 6, in the case where 100 [kw] should be supplied as the primary side inverter to the synchronous motor 2 and the induction motor 3, if the primary side inverter is made redundant, it is 100 as in the conventional example in the figure. Two systems of primary side inverter 100 and redundant inverter 200 having a capacity of [kw] must be prepared. In this regard, in the present embodiment, it is sufficient to prepare two systems of primary inverters 15 and 16 each having a capacity of 50 [kw] as in the present embodiment in the figure. For this reason, in this embodiment, even if redundancy is achieved, the capacity for one system in the case where redundancy is not achieved in the conventional example can be achieved.
これを図６では視覚的に分かり易く示している。ここでは、便宜上、１００［ｋｗ］の容量の従来例の１次側インバータ１００の体格を５０［ｋｗ］の容量の本実施形態の各１次側インバータ１５，１６の体格の約２倍としているが、少なくとも５０［ｋｗ］の容量の各１次側インバータ１５，１６の体格の方が小さくなることは言及するまでもなく明らかである。また、本実施形態では、５０［ｋｗ］の容量の各１次側インバータ１５，１６の２系統の他、２次側インバータ１７を必要とする。しかし、２次側インバータ１７の容量は、１００［ｋｗ］の１割程度で済むことから５０［ｋｗ］の容量の各１次側インバータ１５，１６に比べても明らかに小さい。これにより、図中の従来例のごとく１００［ｋｗ］の容量の１次側インバータ１００と冗長用インバータ２００を２系統用意しなければいけない場合に比べては、全インバータの体格自体を明らかに小さくすることができる。したがって、機能安全を保障したとしても車両用駆動装置１の大型化を抑えることができる。 This is shown visually in FIG. Here, for the sake of convenience, the physique of the conventional primary side inverter 100 having a capacity of 100 [kw] is approximately twice the physique of the primary side inverters 15 and 16 of this embodiment having a capacity of 50 [kw]. However, it goes without saying that the size of the primary inverters 15 and 16 having a capacity of at least 50 [kw] is smaller. In this embodiment, the secondary side inverter 17 is required in addition to the two systems of the primary side inverters 15 and 16 having a capacity of 50 [kw]. However, since the capacity of the secondary side inverter 17 is about 10% of 100 [kw], it is clearly smaller than the primary side inverters 15 and 16 having a capacity of 50 [kw]. As a result, the physiques of all the inverters are clearly reduced as compared to the case where two systems of the primary inverter 100 having a capacity of 100 [kW] and the redundant inverter 200 must be prepared as in the conventional example in the figure. can do. Therefore, even if functional safety is ensured, an increase in the size of the vehicle drive device 1 can be suppressed.
またさらに、各１次側インバータ１５，１６のいずれかに故障等がある場合、同期モータ２及び誘導モータ３への電力の供給の流れについては替えることなくそのままで機能安全が保障される。すなわち、各１次側インバータ１５，１６のうち故障等したインバータからの電力の供給を遮り開放する（インバータの上下アームをすべてＯＦＦにし停止させる）だけでよく、機械的な切り替え（例えば、リレー）等を不要にすることができる。したがって、車両用駆動装置１の大型化を抑える構成を簡素で、安価で実現することができる。 Furthermore, when any of the primary side inverters 15 and 16 has a failure or the like, the functional safety is guaranteed without changing the flow of power supply to the synchronous motor 2 and the induction motor 3. That is, it is only necessary to interrupt and release the power supply from the failed inverter among the primary inverters 15 and 16 (all the upper and lower arms of the inverter are turned off and stopped), and mechanical switching (for example, relay) Etc. can be made unnecessary. Therefore, the structure which suppresses the enlargement of the vehicle drive device 1 is simple and can be implement | achieved cheaply.
（３）同期モータ２への電力の供給が制御される場合、該同期モータ２への電力の供給に応じて誘導モータ３への電力の供給、すなわち各１次側インバータ１５，１６からの電流量や、２次側インバータ１７が供給する電力の電圧及び周波数が調整される。これにより、同期モータ２と誘導モータ３との間で、発生させるトルクを調整することができるようになり、車両Ａの走行を好適に安定させることができる。 (3) When the supply of power to the synchronous motor 2 is controlled, the supply of power to the induction motor 3 according to the supply of power to the synchronous motor 2, that is, the current from the primary inverters 15 and 16 The amount and the voltage and frequency of the power supplied by the secondary inverter 17 are adjusted. Thereby, the torque to be generated can be adjusted between the synchronous motor 2 and the induction motor 3, and the traveling of the vehicle A can be preferably stabilized.
（４）２次側インバータ１７は後輪１１の駆動源である誘導モータ３に電力を供給するものであることから、誘導モータ３に近付けて車両Ａの後方側に配置することで電力の供給の効率化を図ることができる。そして、本実施形態のように２次側インバータ１７の容量は、誘導モータ３で必要な電力に対して１割程度で済むことから、発熱についても比較的低く抑えられる。したがって、本実施形態の２次側インバータ１７の場合、冷却性能の観点で不利な車両Ａの後方側に配置することができ、電力の供給の効率化を好適に図ることができる。 (4) Since the secondary side inverter 17 supplies electric power to the induction motor 3 that is a drive source of the rear wheel 11, it is provided near the induction motor 3 and arranged on the rear side of the vehicle A to supply electric power. Can be made more efficient. And since the capacity | capacitance of the secondary side inverter 17 should just be about 10% with respect to the electric power required with the induction motor 3 like this embodiment, it is restrained also about heat_generation | fever comparatively low. Therefore, in the case of the secondary side inverter 17 of this embodiment, it can arrange | position to the back side of the vehicle A which is disadvantageous from a viewpoint of cooling performance, and can aim at efficiency improvement of the supply of electric power suitably.
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・同期モータ２と誘導モータ３とで発生させるトルク比は、同一割合としてもよいし、誘導モータ３の方が高くなっていてもよい。例えば、誘導モータ３を前輪７の駆動源とする場合、誘導モータ３の方が同期モータ２よりもトルク比を高くすることとなる。その他、車両Ａは、後輪１１の駆動を主な駆動源とし、前輪７の駆動によって走行を補助（アシスト）するものであってもよく、この場合にも誘導モータ３の方が同期モータ２よりもトルク比を高くすることができる。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
The torque ratio generated by the synchronous motor 2 and the induction motor 3 may be the same ratio, or the induction motor 3 may be higher. For example, when the induction motor 3 is used as a drive source for the front wheels 7, the induction motor 3 has a higher torque ratio than the synchronous motor 2. In addition, the vehicle A may be one that uses the driving of the rear wheels 11 as a main driving source and assists the driving by driving the front wheels 7. In this case, the induction motor 3 is also the synchronous motor 2. The torque ratio can be increased.
・各インバータ１５〜１７の配置は、変更してもよく、例えば、Ａ系統１次側インバータ１５とＢ系統１次側インバータ１６とを離間して配置してもよいし、２次側インバータ１７を１次側インバータ１４周辺、すなわち車両Ａの前方側に配置してもよいし、１次側インバータ１４を２次側インバータ１７周辺、すなわち車両Ａの後方側に配置してもよい。 -Arrangement | positioning of each inverter 15-17 may be changed, for example, the A system | strain primary side inverter 15 and the B system | strain primary side inverter 16 may be spaced apart, and the secondary side inverter 17 may be arrange | positioned. May be arranged around the primary inverter 14, that is, in front of the vehicle A, and the primary inverter 14 may be arranged around the secondary side inverter 17, that is, behind the vehicle A.
・１次側インバータ１４としては、複数系統用意されていれば、３系統以上等に変更してもよい。
・電流調整装置９５，９６における電流量の調整方法は、任意に変更してもよく、例えば、電力の回生等を利用した調整方法も考えられる。
-As a primary side inverter 14, if multiple systems are prepared, you may change into 3 systems or more.
The current amount adjustment method in the current adjustment devices 95 and 96 may be arbitrarily changed. For example, an adjustment method using power regeneration or the like is also conceivable.
・電流調整装置９５，９６を備えていなくてもよい。なお、この場合であっても、２次側インバータ１７による誘導モータ３の巻線形ロータ６０の回転速度の制御を通じて誘導モータ３で発生させるトルクを制御することもできる。 The current adjusting devices 95 and 96 may not be provided. Even in this case, the torque generated by the induction motor 3 can be controlled through the control of the rotational speed of the winding rotor 60 of the induction motor 3 by the secondary side inverter 17.
・上記実施形態では、車両用駆動装置１の構成要素として、駆動力制御装置１３を含むように定義したが、駆動力制御装置１３等によって制御される対象のみを構成要素としてもよい。すなわち、車両用駆動装置１の構成要素として、同期モータ２、誘導モータ３、１次側インバータ１４（各１次側インバータ１５，１６）、及び２次側インバータ１７を少なくとも備えていればよい。 In the above embodiment, the driving force control device 13 is defined as a component of the vehicle drive device 1, but only a target controlled by the driving force control device 13 or the like may be a component. That is, it is only necessary to include at least the synchronous motor 2, the induction motor 3, the primary side inverter 14 (the primary side inverters 15 and 16), and the secondary side inverter 17 as components of the vehicle drive device 1.
・駆動力制御装置１３は、各１次側インバータ１５，１６用と、２次側インバータ１７用とで、それぞれに対応した専用の制御装置を設けていてもよい。
・上記実施形態において、駆動力制御装置１３の配置は特に言及しなかったが、１次側インバータ１４周辺に配置してもよいし、２次側インバータ１７周辺に配置してもよい。
The driving force control device 13 may be provided with a dedicated control device corresponding to each of the primary inverters 15 and 16 and the secondary inverter 17.
In the above embodiment, the arrangement of the driving force control device 13 is not particularly mentioned, but it may be arranged around the primary inverter 14 or may be arranged around the secondary inverter 17.
・各１次側インバータ１５，１６で動作の位相がずれていてもよい。例えば、回転磁界の回転方向に位置する系統の動作タイミングを、そのティース位置の電気角に応じた分の位相だけ遅らせることにより、回転磁界をなめらかに回転させることができる効果を奏する。また、Ａ系統１次側インバータ１５をプライマリとして使用するとともに、Ｂ系統１次側インバータ１６をセカンダリとして使用することもでき、この場合であっても少なくとも誘導モータ３を巻線形誘導モータ、且つ、電力の供給元を分けることができていれば（所謂、超同期セルビウス方式）、上記（１）の作用及び効果を奏しうる。 The operation phases of the primary inverters 15 and 16 may be shifted. For example, there is an effect that the rotating magnetic field can be smoothly rotated by delaying the operation timing of the system positioned in the rotating direction of the rotating magnetic field by a phase corresponding to the electrical angle of the tooth position. Moreover, while using A system primary side inverter 15 as a primary, B system primary side inverter 16 can also be used as a secondary, and even in this case, at least induction motor 3 is a winding type induction motor, and If the power supply sources can be separated (so-called super-synchronous Serbius method), the operation and effect of the above (1) can be achieved.
・図７に示すように、同期モータ２のステータ４０のティース４４ａ〜４４ｌでは、Ａ用各相コイル４２ｕ〜４２ｗ（図中、網掛けなし）が巻回される領域と、Ｂ用各相コイル４３ｕ〜４３ｗ（図中、網掛け）が巻回される領域とが半円ずつで配置されていてもよい。これは、誘導モータ３のステータ７０に適用してもよい。その他、同期モータ２のステータ４０及び誘導モータ３のステータ７０では、一のティースにＡ用、Ｂ用の各相コイルを同時に巻回する２層巻を採用してもよい。 As shown in FIG. 7, in the teeth 44 a to 44 l of the stator 40 of the synchronous motor 2, areas where the A phase coils 42 u to 42 w (not shaded in the figure) are wound, and the B phase coils The regions around which 43u to 43w (shaded in the figure) are wound may be arranged in semicircles. This may be applied to the stator 70 of the induction motor 3. In addition, the stator 40 of the synchronous motor 2 and the stator 70 of the induction motor 3 may employ two-layer windings in which the phase coils for A and B are wound simultaneously on one tooth.
・上記実施形態では、同期モータ２のステータ４０及び誘導モータ３のステータ７０（巻線形ロータ６０）として、１２スロット（例えば、１０極）をなすようにしたが、スロット数や極数はこれに限定されるわけではなく、１８スロット（例えば、１２極）をなすようにしてもよい。 In the above embodiment, the stator 40 of the synchronous motor 2 and the stator 70 (winding rotor 60) of the induction motor 3 have 12 slots (for example, 10 poles). There is no limitation, and 18 slots (for example, 12 poles) may be formed.
・誘導モータ３の巻線形ロータ６０の各相コイル６２ｕ〜６２ｗに対しては、スリップリング８９ｕ〜８９ｗを設ける替わりに、無線送電によって電力を供給するようにしてもよい。 -Electric power may be supplied to each phase coil 62u to 62w of the winding rotor 60 of the induction motor 3 by wireless power transmission instead of providing the slip rings 89u to 89w.
・各１次側インバータ１５，１６と、２次側インバータ１７とでは、異なる電源を割り当てるようにしてもよい。
・同期モータ２については、ロータ３０における界磁を形成する構成として、電磁石（コイル）を用いてもよい。
Different power sources may be assigned to the primary side inverters 15 and 16 and the secondary side inverter 17.
For the synchronous motor 2, an electromagnet (coil) may be used as a configuration for forming a field in the rotor 30.
・前輪駆動を同期モータ２でだけで行うものに限定されず、エンジン（内燃機関）と同期モータ２を併用するものであってもよい。
・車両Ａの走行を補助（アシスト）する側の駆動源（上記実施形態では、誘導モータ３）については、対象となる車輪（上記実施形態では、後輪１１）との間にモータのトルクの伝達及び遮断を切り替えるクラッチ機構を介在させてもよい。例えば、上記実施形態であれば、クラッチ機構の切り替えを誘導モータ３の巻線形ロータ６０の回転速度の制御の一部を担わせることもできる。
-It is not limited to what drives a front wheel only with the synchronous motor 2, You may use an engine (internal combustion engine) and the synchronous motor 2 together.
-About the drive source (induction motor 3 in the said embodiment) on the side which assists (assist) driving | running | working of the vehicle A, the torque of a motor is made between the object wheels (in the said embodiment, rear wheel 11). A clutch mechanism for switching between transmission and disconnection may be interposed. For example, in the above embodiment, switching of the clutch mechanism can be partly controlled for the rotational speed of the winding rotor 60 of the induction motor 3.
次に、上記実施形態及びその変形例から把握できる技術的思想について追記する。
（イ）上記車両用駆動装置において、前記同期モータと前記誘導モータとで発生させるトルク比は、前記同期モータの方が高いこととしている。上記構成によれば、誘導モータに必要な電力それ自体を比較的小さくできる。これにより、２次側電力供給部を益々小さくすることができ、機能安全を保障したとしても車両の駆動に関わる構成の大型化を抑えることができる。
Next, a technical idea that can be grasped from the above embodiment and its modifications will be additionally described.
(A) In the vehicle drive device, a torque ratio generated by the synchronous motor and the induction motor is higher in the synchronous motor. According to the above configuration, the electric power required for the induction motor can be made relatively small. As a result, the secondary power supply unit can be made smaller and smaller, and the increase in the configuration related to driving of the vehicle can be suppressed even if functional safety is ensured.
Ａ…車両、１…車両用駆動装置、２…同期モータ、３…誘導モータ、７…前輪、１１…後輪、１３…駆動力制御装置（制御部）、１４…１次側インバータ、１５…Ａ系統１次側インバータ（１次側電力供給部）、１６…Ｂ系統１次側インバータ（１次側電力供給部）、１７…２次側インバータ（２次側電力供給部）、３０…ロータ（界磁形成部）、４０…ステータ（電機子巻線部）、６０…巻線形ロータ（２次側巻線部）、７０…ステータ（１次側巻線部）、４２ｕ〜４２ｗ，４３ｕ〜４３ｗ…１次側用各相コイル（電機子）、７２ｕ〜７２ｗ，７３ｕ〜７３ｗ…１次側用各相コイル、６２ｕ〜６２ｗ…２次側用各相コイル、８１，８３，８５，８７…バスバー（１次側電力供給部）、８９ｕ〜８９ｗ…スリップリング（２次側電力供給部）。 DESCRIPTION OF SYMBOLS A ... Vehicle, 1 ... Vehicle drive device, 2 ... Synchronous motor, 3 ... Induction motor, 7 ... Front wheel, 11 ... Rear wheel, 13 ... Driving force control apparatus (control part), 14 ... Primary side inverter, 15 ... A system primary side inverter (primary side power supply unit), 16 ... B system primary side inverter (primary side power supply unit), 17 ... secondary side inverter (secondary side power supply unit), 30 ... rotor (Field formation part), 40 ... Stator (armature winding part), 60 ... Winding rotor (secondary winding part), 70 ... Stator (primary winding part), 42u-42w, 43u- 43w... Primary phase coils (armature), 72u to 72w, 73u to 73w ... Primary side coils, 62u to 62w ... Secondary phase coils, 81, 83, 85, 87 ... Bus bar (primary side power supply unit), 89u to 89w ... slip ring (secondary side power supply unit)
Claims (4)
前記同期モータは、巻線が巻回される電機子巻線部と界磁を形成する界磁形成部を有するものであり、
前記誘導モータは、巻線が巻回される１次側巻線部と巻線が巻回される２次側巻線部を有するものであり、
前記同期モータの前記電機子巻線部と前記誘導モータの前記１次側巻線部とに電力を供給するように接続される複数の１次側電力供給部と、
前記誘導モータの前記２次側巻線部に電力を供給するように接続される２次側電力供給部と、
を備えることを特徴とする車両用駆動装置。 In a vehicle drive device provided with a synchronous motor and an induction motor as a drive source for front and rear wheels
The synchronous motor has an armature winding portion around which a winding is wound and a field forming portion that forms a field,
The induction motor has a primary side winding portion around which a winding is wound and a secondary side winding portion around which the winding is wound,
A plurality of primary power supply units connected to supply power to the armature winding unit of the synchronous motor and the primary winding unit of the induction motor;
A secondary power supply connected to supply power to the secondary winding of the induction motor;
A vehicle drive device comprising:
前記複数の１次側電力供給部が正常の場合、前記複数の１次側電力供給部から電力の供給がなされる一方、前記複数の１次側電力供給部のなかに異常の１次側電力供給部が含まれる場合、該異常の１次側電力供給部以外の１次側電力供給部から電力の供給がなされる請求項１に記載の車両用駆動装置。 In the armature winding part of the synchronous motor and the primary side winding part of the induction motor, windings corresponding to each of the plurality of primary power supply parts are respectively wound.
When the plurality of primary power supply units are normal, power is supplied from the plurality of primary power supply units, while abnormal primary power is included in the plurality of primary power supply units. The vehicle drive device according to claim 1, wherein when a supply unit is included, electric power is supplied from a primary power supply unit other than the abnormal primary power supply unit.
前記制御部は、前記同期モータへの前記複数の１次側電力供給部からの電力の供給に応じて前記誘導モータの前記１次側巻線部への前記複数の１次側電力供給部からの電力の供給量を調整する請求項１又は請求項２に記載の車両用駆動装置。 A control unit that controls supply of power from the plurality of primary power supply units to the armature winding unit of the synchronous motor according to a running state of the vehicle;
From the plurality of primary side power supply units to the primary side winding unit of the induction motor according to the supply of power from the plurality of primary side power supply units to the synchronous motor The vehicle drive device according to claim 1, wherein the power supply amount of the vehicle is adjusted.
前記複数の１次側電力供給部は車両の前方側に配置されるとともに、前記２次側電力供給部は車両の後方側に配置されてなる請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の車両用駆動装置。 The synchronous motor is a driving source for the front wheels of the front and rear wheels and is disposed on the front side of the vehicle, and the induction motor is a driving source for the rear wheels of the front and rear wheels and is disposed on the rear side of the vehicle. ,
The plurality of primary power supply units are disposed on the front side of the vehicle, and the secondary power supply unit is disposed on the rear side of the vehicle. The vehicle drive device described in 1.
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