JP2019050726A - 電動車両駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】変速に応じてモータの動作を切り替えることができる電動車両駆動装置を提供する。【解決手段】電動車両駆動装置は、第1モータと、第2モータと、第1モータ及び第2モータに連結される変速機構と、駆動信号に基づいて第1モータ及び第2モータの動作を制御する制御部と、を備え、変速機構は、第1モータに連結されるサンギアシャフトと、第1遊星歯車機構と、第2遊星歯車機構と第1キャリアの回転方向を所定の正回転方向に制限するワンウェイクラッチと、を備え、駆動信号は、第2モータの制御をトルクに基づいて行う第1状態か第2モータの制御を回転速度に基づいて行う第2状態かを示す変速情報と、車輪の回転速度の加速度を示すスロットル情報とを含み、制御部は、変速情報及びスロットル情報に基づいて第1モータ及び第2モータを動作させる。【選択図】図4
Description
本発明は、電動車両駆動装置に関する。
電気自動車等の電動車両には、バッテリーの電力によって駆動する駆動装置が搭載されている。このような駆動装置のうち、特にホイールを直接駆動する駆動装置はインホイールモータと呼ばれる。インホイールモータの駆動方式として、減速機構を備えるギアリダクション方式が知られている(例えば、特許文献1)。
一般的な車両は、より高トルクで車両を前進させる所謂ローギアとより高速で車両を前進させる所謂ハイギアとを切り替え可能な変速機構を有している。しかしながら、電動車両のインホイールモータが備える2つのモータに対して係る変速機構におけるローギアとハイギアとの切り替えのような変速を考慮した制御を行う仕組みは知られていない。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、変速に応じてモータの動作を切り替えることができる電動車両駆動装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る電動車両駆動装置は、第1モータと、第2モータと、前記第1モータ及び前記第2モータに連結される変速機構と、駆動信号に基づいて前記第1モータ及び前記第2モータの動作を制御する制御部と、を備え、前記変速機構は、前記第1モータに連結されるサンギアシャフトと、前記サンギアシャフトと共に回転する第1サンギア、前記第1サンギアと噛み合っている第1ピニオンギア、前記第1ピニオンギアと噛み合い且つ前記第2モータに連結される第1リングギア及び前記サンギアシャフトを中心として回転可能に設けられて前記第1ピニオンギアを支持する第1キャリアを有する第1遊星歯車機構と、前記サンギアシャフトと共に回転する第2サンギア、前記第2サンギアと噛み合っている第2ピニオンギア、前記第2ピニオンギアと噛み合っている第3ピニオンギア、前記第3ピニオンギアと噛み合い且つ出力軸と連結される第2リングギア並びに前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアを支持し且つ前記第1リングギアと連結されて前記サンギアシャフトを中心として回転する第2キャリアを有する第2遊星歯車機構と、前記第1キャリアの回転方向を所定の正回転方向に制限するワンウェイクラッチと、を備え、前記駆動信号は、前記第2モータがトルク制御される第1状態又は前記第2モータが回転速度制御される第2状態を示す変速情報と、車輪の回転速度の加速度を示すスロットル情報とを含み、前記制御部は、前記駆動信号に前記第1状態を示す前記変速情報が含まれる場合、前記スロットル情報に基づいて前記第1モータの前記正回転方向へのトルク指令値である第1指令値を決定して、当該第1指令値に応じて前記第1モータを動作させ、且つ、前記スロットル情報に基づいて前記第2モータの前記正回転方向とは逆回転方向へのトルク指令値である第2指令値を決定して、当該第2指令値に応じて前記第2モータを動作させる。
これにより、第1状態において第1モータ及び第2モータをトルク制御し、第1モータの回転方向を正回転方向とし、第2モータの回転方向を逆回転方向とすることで、より高いトルクを出力することができる。したがって、変速情報が示す変速の状態に応じてモータの動作を切り替えることができる電動車両駆動装置を提供することができる。
上記の目的を達成するため、本発明に係る電動車両駆動装置は、第1モータと、第2モータと、前記第1モータ及び前記第2モータに連結される変速機構と、駆動信号に基づいて前記第1モータ及び前記第2モータの動作を制御する制御部と、を備え、前記変速機構は、前記第1モータに連結されるサンギアシャフトと、前記サンギアシャフトと共に回転する第1サンギア、前記第1サンギアと噛み合っている第1ピニオンギア、前記第1ピニオンギアと噛み合い且つ前記第2モータに連結される第1リングギア及び前記サンギアシャフトを中心として回転可能に設けられて前記第1ピニオンギアを支持する第1キャリアを有する第1遊星歯車機構と、前記サンギアシャフトと共に回転する第2サンギア、前記第2サンギアと噛み合っている第2ピニオンギア、前記第2ピニオンギアと噛み合っている第3ピニオンギア、前記第3ピニオンギアと噛み合い且つ出力軸と連結される第2リングギア並びに前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアを支持し且つ前記第1リングギアと連結されて前記サンギアシャフトを中心として回転する第2キャリアを有する第2遊星歯車機構と、前記第1キャリアの回転方向を所定の正回転方向に制限するワンウェイクラッチと、前記第1モータの回転速度を検出する検出部と、を備え、前記駆動信号は、前記第2モータがトルク制御される第1状態又は前記第2モータが回転速度制御される第2状態を示す変速情報と、車輪の回転速度の加速度を示すスロットル情報とを含み、前記制御部は、前記駆動信号に前記第2状態を示す前記変速情報が含まれる場合、前記スロットル情報に基づいて前記第1モータの前記正回転方向へのトルク指令値を決定して、当該トルク指令値に応じて前記第1モータを動作させ、且つ、前記検出部によって検出された前記第1モータの回転速度に応じた回転速度指令値を決定して、前記回転速度指令値に応じて前記第2モータを動作させる。
これにより、第2状態において第1モータをトルク制御し、第1モータの回転速度に応じて第2モータを回転速度制御することによって、第2モータの動作を第1モータと連動させるための煩雑な制御系を設計する必要なく第1モータの回転方向及び回転速度に応じて第2モータの動作を連動させることができる。また、第2状態では、より高い回転速度を出力することができる。したがって、変速情報が示す変速の状態に応じてモータの動作を切り替えることができる電動車両駆動装置を提供することができる。
上記の目的を達成するため、本発明に係る電動車両駆動装置は、第1モータと、第2モータと、前記第1モータ及び前記第2モータに連結される変速機構と、駆動信号に基づいて前記第1モータ及び前記第2モータの動作を制御する制御部と、を備え、前記変速機構は、前記第1モータに連結されるサンギアシャフトと、前記サンギアシャフトと共に回転する第1サンギア、前記第1サンギアと噛み合っている第1ピニオンギア、前記第1ピニオンギアと噛み合い且つ前記第2モータに連結される第1リングギア及び前記サンギアシャフトを中心として回転可能に設けられて前記第1ピニオンギアを支持する第1キャリアを有する第1遊星歯車機構と、前記サンギアシャフトと共に回転する第2サンギア、前記第2サンギアと噛み合っている第2ピニオンギア、前記第2ピニオンギアと噛み合っている第3ピニオンギア、前記第3ピニオンギアと噛み合い且つ出力軸と連結される第2リングギア並びに前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアを支持し且つ前記第1リングギアと連結されて前記サンギアシャフトを中心として回転する第2キャリアを有する第2遊星歯車機構と、前記第1キャリアの回転方向を所定の正回転方向に制限するワンウェイクラッチと、を備え、前記駆動信号は、前記第2モータがトルク制御される第1状態又は前記第2モータが回転速度制御される第2状態を示す変速情報を含み、前記制御部は、前記変速情報に基づいて、前記第2モータをトルク制御又は回転速度制御する。
これにより、変速情報が示す変速の状態に応じてモータの動作を切り替えることができる電動車両駆動装置を提供することができる。また、第1状態と第2状態との切り替わりが行われる所謂変速時のショックを抑制しつつ、第1状態と第2状態を任意のタイミングで自在に切り替えることができる。
本発明の望ましい態様として、前記駆動信号は、車輪の回転速度の加速度を示すスロットル情報を含み、前記変速情報が前記第1状態を示す場合、前記制御部は、前記スロットル情報に基づいて前記第1モータの正回転方向へのトルク指令値である第1指令値を決定して当該第1指令値に応じて前記第1モータを動作させ、且つ、前記スロットル情報に基づいて前記第2モータの逆回転方向へのトルク指令値である第2指令値を決定して当該第2指令値に応じて前記第2モータを動作させる。
これにより、第1状態において第1モータ及び第2モータをトルク制御し、第1モータの回転方向を正回転方向とし、第2モータの回転方向を逆回転方向とすることで、より高いトルクを出力することができる。
本発明の望ましい態様として、前記第1モータの回転速度を検出する検出部を備え、前記駆動信号は、車輪の回転速度の加速度を示すスロットル情報を含み、前記変速情報が前記第2状態を示す場合、前記制御部は、前記スロットル情報に基づいて前記第1モータの正回転方向へのトルク指令値を決定して当該トルク指令値に応じて前記第1モータを動作させ、且つ、前記検出部によって検出された前記第1モータの回転速度に応じた回転速度指令値を決定して前記回転速度指令値に応じて前記第2モータを動作させる。
これにより、第2状態において第1モータをトルク制御し、第1モータの回転速度に応じて第2モータを回転速度制御することによって、第2モータの動作を第1モータと連動させるための煩雑な制御系を設計する必要なく第1モータの回転方向及び回転速度に応じて第2モータの動作を連動させることができる。また、第2状態では、より高い回転速度を出力することができる。
本発明の望ましい態様として、前記第2状態から前記第1状態に移行する場合、前記ワンウェイクラッチは、前記第1キャリアの回転を制限しない状態から制限する状態に移行し、前記制御部は、前記ワンウェイクラッチが前記第1キャリアの回転を制限しない状態から制限する状態に移行するまで、前記第1モータの正回転方向へのトルク指令値である第1指令値よりも正回転方向へのトルク指令値が小さい第1移行値で前記第1モータを動作させ、前記第2モータの逆回転方向へのトルク指令値である第2指令値よりも逆回転方向へのトルク指令値が小さい第2移行値で前記第2モータを動作させる。
これにより、ワンウェイクラッチが第1キャリアの回転を制限しない状態から制限する状態に移行する時、ワンウェイクラッチに生じる機械的な衝撃を抑制することができる。また、ワンウェイクラッチが第1キャリアの回転を制限することによってホイールトルクが増加し、車両が急加速することを抑制することができる。
本発明の望ましい態様として、前記ワンウェイクラッチが前記第1キャリアの回転を制限する状態に移行した後、前記制御部は、前記第1モータの正回転方向へのトルク指令値を前記第1移行値から前記第1指令値まで漸増させ、前記第2モータの逆回転方向へのトルク指令値を前記第2移行値から前記第2指令値まで漸増させる。
これにより、ワンウェイクラッチが第1キャリアの回転を制限した後の第1モータ及び第2モータの加速をより緩やかにすることができる。このため、第2状態から前記第1状態への移行後の急加速を抑制することができる。
本発明の望ましい態様として、前記駆動信号に前記第1状態を示す前記変速情報が含まれ、かつ、前記スロットル情報に基づいて決定される前記第2モータの逆回転方向へのトルク指令値が所定の下限値未満である場合、前記制御部は、前記第2指令値を前記下限値にする。
これにより、第1状態である場合、スロットル情報に関わらずワンウェイクラッチに第1キャリアの回転を制限する状態を維持させることができる。このため、第1状態においてワンウェイクラッチに第1キャリアの回転を制限しない状態と制限する状態との切り替えを生じさせることなく、当該切り替えに伴う機械的な影響の発生を抑制することができる。
本発明の望ましい態様として、前記駆動信号に前記第1状態を示す前記変速情報が含まれ、かつ、前記スロットル情報に基づいて決定される前記第2モータの逆回転方向へのトルク指令値が前記下限値以上である場合、前記制御部は、前記第1指令値の絶対値と前記第2指令値の絶対値を同じにする。
これにより、第1指令値と第2指令値の算出をより単純化することができる。
本発明の望ましい態様として、前記第1モータの回転速度を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記第1モータの回転速度の増減量を収束させるためのフィルタ部とを備える。
これにより、フィルタ部によって第1モータの回転速度の増減量が収束するよう処理されるので、実際の第1モータの回転速度の増減量に比して、増減量が収束した第1モータの回転速度の検出結果が示す回転速度の増減量を小さくすることができる。よって、第2モータの回転速度の増減量をより小さくすることができ、回転速度の増減に伴う機械的振動の発生を抑制することができる。
本発明の望ましい態様として、前記制御部は、前記第1モータを前記正回転方向とは逆回転方向に回転させ且つ前記第2モータを前記正回転方向に回転させる場合、前記第1モータの回転速度をNMAとし、前記第2モータの回転速度をNMBとし、前記第1遊星歯車機構の減速比をi1とし、前記第2遊星歯車機構の減速比をi2とすると、式(1)が示す範囲内でNMBを決定する。
これにより、ワンウェイクラッチが制動しない正回転方向への回転を前提に設けられた電動車両駆動装置において、ワンウェイクラッチが制動する逆回転方向に第2リングギアを回転させることができる。したがって、正回転方向と逆回転方向のいずれか前方であったとしても、後進も可能な電動車両駆動装置を提供することができる。
本発明によれば、変速に応じてモータの動作を切り替えることができる電動車両駆動装置を提供することができる。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。本発明は、以下の実施形態に関する記載の内容に限定されるものではない。また、以下に記載された構成要素は、当業者が容易に想定できるもの、及び実質的に同一のものを備える。さらに、発明の要旨を逸脱しない範囲で、以下に記載された構成要素を省略、置換又は変更することが可能である。
(実施形態1)
図1は、実施形態1の電動車両駆動装置10の構成を示す模式図である。電動車両駆動装置10は、ケースGと、第1モータ11と、第2モータ12と、変速機構13と、減速機構40と、ホイール軸受50と、ホイール入出力軸16と、制御部1と、を備える。ケースGは、第1モータ11、第2モータ12、変速機構13及び減速機構40を支持している。変速機構13は、第1モータ11及び第2モータ12に連結されている。電動車両駆動装置10は、減速機構40が車輪(ホイールH)に接続されている。また、電動車両駆動装置10は、例えば、ケースGと一体のナックルを介して電動車両のシャシと接続されている。また、係る電動車両には、アクセルペダルAP、シフトレバーSL等を有する操作系OPが設けられている(図2参照)。実施形態1において、電動車両駆動装置10の制御部1が第1モータ11、第2モータ12の動作制御に際して用いる駆動信号SIは、操作系OPに対する運転者の操作に応じて出力されるが、これは駆動信号SIの出力の一例を示すものであってこれに限られるものでなく、駆動信号SIの出力に係る具体的構成は適宜変更可能である。
図1は、実施形態1の電動車両駆動装置10の構成を示す模式図である。電動車両駆動装置10は、ケースGと、第1モータ11と、第2モータ12と、変速機構13と、減速機構40と、ホイール軸受50と、ホイール入出力軸16と、制御部1と、を備える。ケースGは、第1モータ11、第2モータ12、変速機構13及び減速機構40を支持している。変速機構13は、第1モータ11及び第2モータ12に連結されている。電動車両駆動装置10は、減速機構40が車輪(ホイールH)に接続されている。また、電動車両駆動装置10は、例えば、ケースGと一体のナックルを介して電動車両のシャシと接続されている。また、係る電動車両には、アクセルペダルAP、シフトレバーSL等を有する操作系OPが設けられている(図2参照)。実施形態1において、電動車両駆動装置10の制御部1が第1モータ11、第2モータ12の動作制御に際して用いる駆動信号SIは、操作系OPに対する運転者の操作に応じて出力されるが、これは駆動信号SIの出力の一例を示すものであってこれに限られるものでなく、駆動信号SIの出力に係る具体的構成は適宜変更可能である。
第1モータ11は、第1トルクTAを出力できる。第2モータ12は、第2トルクTBを出力できる。変速機構13は、第1モータ11に連結されている。これにより、第1モータ11が作動すると、第1モータ11から変速機構13に第1トルクTAが伝えられる(入力される)。また、変速機構13は、第2モータ12に連結されている。これにより、第2モータ12が作動すると、第2モータ12から変速機構13に第2トルクTBが伝えられる(入力される)。ここでいうモータの作動とは、第1モータ11又は第2モータ12に電力が供給されて第1モータ11又は第2モータ12の入出力軸が回転することをいう。なお、電動車両駆動装置10には、第1モータ11の回転速度を検出するための構成として、検出部として機能する第1回転角度検出器91が設けられている。また、実施形態1の電動車両駆動装置10には、第2モータ12の回転速度を検出するための第2回転角度検出器92が設けられている(図2、図53、図54参照)。
変速機構13は、第1モータ11、第2モータ12及びホイール入出力軸16に連結されており、減速比(変速機構13への出力角速度に対する入力角速度の比)を変更できる。変速機構13は、サンギアシャフト14と、第1遊星歯車機構20と、第2遊星歯車機構30と、クラッチ装置60と、を備える。
サンギアシャフト14は、第1モータ11に連結されている。第1モータ11が作動すると、サンギアシャフト14が回転軸Rを中心に回転する。
第1遊星歯車機構20は、例えばシングルピニオン式の遊星歯車機構である。第1遊星歯車機構20は、第1サンギア21と、第1ピニオンギア22と、第1キャリア23と、第1リングギア24と、を備える。
第1サンギア21は、サンギアシャフト14に連結されている。第1サンギア21は、サンギアシャフト14と共に回転軸Rを中心に回転(自転)できる。第1モータ11が作動すると、第1モータ11から第1サンギア21に第1トルクTAが伝えられる。これにより、第1モータ11が作動すると、第1サンギア21が回転軸Rを中心に回転(自転)する。第1ピニオンギア22は、第1サンギア21と噛み合っている。
第1キャリア23は、サンギアシャフト14に支持されている。第1キャリア23は、第1ピニオンギア22が第1ピニオン回転軸Rp1を中心に回転(自転)できるように第1ピニオンギア22を支持する。第1ピニオン回転軸Rp1は、例えば回転軸Rと平行である。また、第1キャリア23は、第1ピニオンギア22が回転軸Rを中心に公転できるように第1ピニオンギア22を支持する。すなわち、第1キャリア23は、サンギアシャフト14を中心として回転可能に設けられている。
第1リングギア24は、第1ピニオンギア22に噛み合っている。第1リングギア24は、回転軸Rを中心に回転(自転)できる。また、第1リングギア24は、第2モータ12に連結される。第2モータ12が作動すると、第2モータ12から第1リングギア24に第2トルクTBが伝えられる。これにより、第2モータ12が作動すると、第1リングギア24が回転軸Rを中心に回転(自転)する。
クラッチ装置60は、第1キャリア23の回転方向を所定の正回転方向に制限する。具体的には、クラッチ装置60は、ワンウェイクラッチ装置であって、第1方向のトルクのみを伝達し、第1方向とは逆方向である第2方向のトルクを伝達しない。クラッチ装置60は、ケースGと第1キャリア23との間に配置される。クラッチ装置60は、第1キャリア23の回転を規制できる。具体的には、クラッチ装置60は、回転軸Rを中心とした第1キャリア23の回転を規制(制動)する状態と、回転を許容する状態とを切り替えることができる。すなわち、クラッチ装置60は、ケースGに対して第1キャリア23を回転自在とすることができ、且つケースGに対して第1キャリア23を回転不能にすることができる。以下の説明において、クラッチ装置60が回転を規制(制動)する状態を制動状態といい、回転を許容する状態を非制動状態という。
第2遊星歯車機構30は、例えばダブルピニオン式の遊星歯車機構である。第2遊星歯車機構30は、第2サンギア31と、第2ピニオンギア32aと、第3ピニオンギア32bと、第2キャリア33と、第2リングギア34と、を備える。
第2サンギア31は、サンギアシャフト14に連結されている。第1モータ11が作動すると、第1モータ11から第2サンギア31に第1トルクTAが伝えられる。第2サンギア31は、サンギアシャフト14及び第1サンギア21と共に回転軸Rを中心に回転(自転)できる。第2ピニオンギア32aは、第2サンギア31と噛み合っている。第3ピニオンギア32bは、第2ピニオンギア32aと噛み合っている。
第2キャリア33は、サンギアシャフト14に支持されている。第2キャリア33は、第2ピニオンギア32aが第2ピニオン回転軸Rp2を中心に回転(自転)できるように第2ピニオンギア32aを支持する。また、第2キャリア33は、第3ピニオンギア32bが第3ピニオン回転軸Rp3を中心に回転(自転)できるように第3ピニオンギア32bを支持する。第2ピニオン回転軸Rp2及び第3ピニオン回転軸Rp3は、例えば、回転軸Rと平行である。また、第2キャリア33は、第2ピニオンギア32a及び第3ピニオンギア32bが回転軸Rを中心に公転できるように第2ピニオンギア32a及び第3ピニオンギア32bを支持する。また、第2キャリア33は、第1リングギア24に連結される。これにより、第2キャリア33は、第1リングギア24が回転(自転)すると、回転軸Rを中心に回転(自転)する。すなわち、第2キャリア33は、サンギアシャフト14を中心として回転する。
第2リングギア34は、第3ピニオンギア32bに噛み合っている。第2リングギア34は、回転軸Rを中心に回転(自転)できる。また、第2リングギア34は、変速機構13の出力軸である変速機構入出力軸15に連結されている。これにより、第2リングギア34が回転(自転)すると、変速機構入出力軸15が回転する。
減速機構40は、変速機構13と電動車両のホイールHとの間に配置される。減速機構40は、変速機構入出力軸15の角速度を減速し、ホイール入出力軸16へ出力する。ホイール入出力軸16は、電動車両のホイールHに連結されており、減速機構40とホイールHとの間で動力を伝達する。第1モータ11及び第2モータ12の少なくとも一方で発生したトルクは、変速機構13及び減速機構40を介してホイールHへ伝達される。一方、電動車両が下り坂等を走行中にホイールHで発生するトルクは、減速機構40及び変速機構13を介して第1モータ11及び第2モータ12の少なくとも一方に伝達される。この場合、第1モータ11及び第2モータ12の少なくとも一方は、発電機として作動する。発電時の回転抵抗は、回生ブレーキとして電動車両に制動力として作用する。減速機構40は、第3サンギア41と、第4ピニオンギア42と、第3キャリア43と、第3リングギア44とを備える。
第3サンギア41は、変速機構入出力軸15に連結されている。すなわち、第3サンギア41は、変速機構入出力軸15を介して第2リングギア34に連結される。第4ピニオンギア42は、第3サンギア41と噛み合っている。第3キャリア43は、第4ピニオンギア42が第4ピニオン回転軸Rp4を中心として自転できるように、且つ第4ピニオンギア42が第3サンギア41を中心に公転できるように第4ピニオンギア42を支持する。第3リングギア44は、第4ピニオンギア42と噛み合い、且つケースGに固定されている。第3キャリア43は、ホイール入出力軸16を介してホイールHに連結されている。また、第3キャリア43は、ホイール軸受50によって回転可能に支持される。
減速機構40は、変速機構入出力軸15の角速度よりも遅い速度でホイール入出力軸16を回転させることでホイールHを駆動する。このため、第1モータ11及び第2モータ12の最大トルクが小さい場合でも、電動車両駆動装置10は、発進時や登坂時(坂道を登る時)に必要なトルクをホイールHに伝えることができる。その結果、第1モータ11及び第2モータ12を作動させるための電流が小さくて済むと共に、第1モータ11及び第2モータ12が小型化及び軽量化する。ひいては、電動車両駆動装置10の製造コスト低減及び軽量化が実現される。
電動車両の進行方向と変速機構入出力軸15の回転方向とは所定の関係を有する。以下の説明では、電動車両が前進する場合の変速機構入出力軸15の回転方向を「正回転方向」とし、電動車両が後進する場合の変速機構入出力軸15の回転方向を「逆回転方向」とする。また、図において「正回転方向」を「正(+)」と表し、「逆回転方向」を「負(−)」と表す。具体例を挙げると、一般的な四輪自動車の場合、電動車両が前進するときに左輪が変速機構入出力軸15側から見て時計回りに回転し、右輪が変速機構入出力軸15側から見て反時計回りに回転する。すなわち、左輪と接続されている変速機構入出力軸15にとっては時計回り方向が「正回転方向」であり、右輪と接続されている変速機構入出力軸15にとっては反時計回り方向が「正回転方向」である。後述する実施形態2における後進の際は、それぞれのホイールHの回転方向が逆になる。
実施形態1では、変速機構入出力軸15の回転方向は、サンギアシャフト14の回転方向と同一である。また、実施形態1では、サンギアシャフト14の回転方向は、第1モータ11の回転方向と同一である。すなわち、実施形態1では、変速機構入出力軸15と連結されたホイールHの回転方向は、第1モータ11の回転方向と同一である。
図2は、操作系OPと、制御部1と、第1モータ11及び第2モータ12と、変速機構13と、第1回転角度検出器91及び第2回転角度検出器92との関係の一例を示す模式図である。制御部1は、電動車両駆動装置10の動作を制御する。具体的には、制御部1は、第1モータ11及び第2モータ12の角速度、回転方向及び出力を制御する。制御部1は、例えば、信号処理部2と、インバータ3とを有する。信号処理部2は、例えばマイクロコンピュータであり、電動車両のアクセルペダルAP、シフトレバーSL等を含む操作系OPの動作に応じて得られる駆動信号SIに基づいてインバータ3の動作を制御する。インバータ3は、第1モータ11及び第2モータ12に対して電力を供給する。
駆動信号SIは、変速情報と、スロットル情報とを含む。変速情報は、例えば電動車両の前進時にシフトレバーSLの位置がローギア(L)であるか否かに応じて得られる情報である。シフトレバーSLの位置がローギア(L)である場合、電動車両はローギア(L)でない場合に比して相対的に高トルクで前進するよう操作されている。シフトレバーSLの位置がパーキング(P)、リバース(R)、ローギア(L)のいずれでもない場合に電動車両はローギア(L)の場合よりも相対的に高速に前進するよう操作されている。変速情報は、係るシフトレバーSLの位置に応じて得られる情報である。
変速情報は、第2モータ12の制御をトルクに基づいて行う第1状態か第2モータ12の制御を回転速度に基づいて行う第2状態かを示す情報として機能する。具体的には、第1状態であるとされる場合は、例えば電動車両がローギア(L)でない場合に比して相対的に高トルクで前進するよう操作されている場合をさし、実施形態1においてシフトレバーSLの位置がローギア(L)である場合が該当する。第2状態であるとされる場合は、例えば電動車両がローギア(L)の場合よりも相対的に高速に前進するよう操作されている場合をさし、実施形態1においてシフトレバーSLの位置がパーキング(P)、リバース(R)、ローギア(L)のいずれでもない場合をさす。
スロットル情報は、例えばアクセル操作量に応じて得られる情報である。アクセル操作量の大小は、インバータ3から第1モータ11、第2モータ12に供給される電力量の大小を決定する一因として機能し、一般的に、アクセル操作量が大きい程インバータ3から供給される電力量が大きくなって第1モータ11、第2モータ12がより高速で回転するよう駆動されることになる。
制御部1は、第1モータ11及び第2モータ12の各々の制御に係り、トルク制御又は回転速度制御のいずれか一方による制御を適用する。制御部1は、第1モータ11及び第2モータ12の一方に適用する制御と他方に適用する制御とを同一とすることも異ならせることもできる。トルク制御とは、モータの発生トルク値がある値(例えば、スロットル情報に応じた値)になるよう保つ制御をさす。回転速度制御とは、モータの回転速度値がある値(例えば、スロットル情報に応じた値)になるよう保つ制御をさす。実施形態1では、制御部1は、後述する第1回転角度検出器91、第2回転角度検出器92によって検出される第1モータ11、第2モータ12の回転速度に基づいて、第1モータ11、第2モータ12の各々の動作制御を個別に行うことができるようになっている。
図3は、変速情報によって決定される運転モードと、制御部1による第1モータ11及び第2モータ12の制御と、係る制御によってもたらされるクラッチ装置60の状態、電動車両駆動装置10のトルク及び変速機構入出力軸15の回転方向との対応関係の一例を示す表である。制御部1は、駆動信号SIに基づいて、第2モータ12の回転方向と、第2モータ12の制御をトルク又は回転速度のいずれかに基づいて行うかを決定する。
制御部1は、変速情報が第1状態を示す場合、第1モータ11及び第2モータ12にトルク制御を適用する。具体的には、制御部1は、第1モータ11の回転方向を正回転方向とし、第2モータ12の回転方向を逆回転方向とする。この場合、クラッチ装置60は制動状態になる。また、この場合、第1遊星歯車機構20と第2遊星歯車機構30との間でトルクの循環が発生するトルク循環状態になる。
制御部1は、変速情報が第2状態を示す場合、第1モータ11にトルク制御を適用するとともに第2モータ12に回転速度制御を適用する。具体的には、制御部1は、第1モータ11の回転方向を正回転方向とし、第2モータ12の回転方向を正回転方向又は逆回転方向とする。この場合、クラッチ装置60は非制動状態になる。また、この場合、第1モータ11及び第2モータ12のトルクが合成されて変速機構入出力軸15に伝えられるダイレクト伝達状態になる。
また、信号処理部2は、第1モータ11及び第2モータ12の動作制御に係り、アクセル操作量に基づいたスロットル情報と、第1回転角度検出器91、第2回転角度検出器92によって検出された第1モータ11、第2モータ12の回転速度を示す情報を用いる。具体的には、信号処理部2は、例えば図2に示すように、トルク制御又は回転速度制御のいずれかで第1モータ11、第2モータ12を動作させるかを示す運転モードを決定するとともに、第1モータ11、第2モータ12の各々を動作させるための指令値(トルク指令値又は回転速度指令値)を算出する。信号処理部2は、運転モードを示す指令(運転モード指令)と、算出された指令値を示す指令(トルク指令又は回転速度指令)とをインバータ3に出力する。インバータ3は、信号処理部2からの指令に応じて第1モータ11及び第2モータ12に電力を供給する。なお、スロットル情報と、第1回転角度検出器91、第2回転角度検出器92による検出結果が示す第1モータ11、第2モータ12の回転速度と、第1モータ11、第2モータ12の動作との関係は、例えば、予め信号処理部2に実装されている計算式による。なお、アクセル操作量とは、例えばアクセルペダルAPの踏み込み量等、スロットル情報を決定する構成に対する操作の度合いである。
より具体的には、第1回転角度検出器91、第2回転角度検出器92はそれぞれ、第1モータ11、第2モータ12の回転角度(例えば、絶対角度)を示す回転角センサ値をインバータ3に出力する。インバータ3は、入力された回転角センサ値に応じて回転速度信号を信号処理部2に出力する。信号処理部2は、入力された回転速度信号による第1モータ11及び第2モータ12のフィードバック制御を行う。具体的には、信号処理部2は、例えば、スロットル情報と第1モータ11、第2モータ12の動作との関係に基づいたトルク指令値又は回転速度指令値の算出に際して、第1モータ11及び第2モータ12の回転速度に基づいた補正を加味する。これによって、直前の指令に応じた結果としての第1モータ11及び第2モータ12の回転速度が示す電動車両の状況を踏まえて第1モータ11及び第2モータ12を制御することができる。
図4は、制御部1による第1モータ11及び第2モータ12の制御の分岐例を示すフローチャートである。制御部1は、スロットル情報及び変速情報を含む駆動信号SIを取得する(ステップS1)。具体的には、例えば信号処理部2が、アクセルペダルAP、シフトレバーSL等の操作系OPを介して行われる電動車両の運転者の操作に応じて決定されたアクセル操作量、シフトレバーSLの操作位置等に基づいたスロットル情報及び変速情報を含む駆動信号SIを取得する。また、制御部1は、第1モータ11、第2モータ12の回転速度を示す情報を取得する(ステップS2)。具体的には、例えば第1回転角度検出器91、第2回転角度検出器92によって検出された第1モータ11、第2モータ12の回転角センサ値がインバータ3に出力され、係る回転角センサ値に応じた回転速度信号がインバータ3から信号処理部2に出力される。ステップS1の処理とステップS2の処理とは順不同であり、並行実施可能である。
制御部1は、駆動信号SIに含まれる変速情報が示す運転モードに応じた処理を行う。具体的には、制御部1は、例えば図4に示すように、変速情報が第1状態を示すか否か(ステップS3)に応じて処理を分岐させることで、変速情報が示す運転モードに応じた処理を行う。ステップS3の処理は、変速情報が第2状態を示すか否かの判定であってもよく、変速情報が示す運転モードに応じた処理の分岐を実現することができればその具体的な判定内容は任意である。
変速情報が第1状態を示す場合(ステップS3;Yes)、制御部1は、スロットル情報に基づいて第1モータ11及び第2モータ12のトルク指令値を算出する(ステップS4)。具体的には、例えば信号処理部2が第1モータ11及び第2モータ12のトルク指令値を算出する。その後、制御部1は、第1状態の運転モード指令並びに第1モータ11及び第2モータ12のトルク指令を出力する(ステップS5)。具体的には、信号処理部2が運転モード指令及びトルク指令をインバータ3に出力する。インバータ3が係る指令に応じた電力の供給を第1モータ11、第2モータ12に対して行うことで、第1モータ11、第2モータ12に指令に応じた電流が流れる。
変速情報が第1状態を示さない場合(ステップS3;No)、すなわち、変速情報が第2状態を示す場合、制御部1は、スロットル情報に基づいて第1モータ11のトルク指令値及び第2モータ12の回転速度指令値を算出する(ステップS6)。具体的には、例えば信号処理部2が第1モータ11のトルク指令値を算出するとともに第1回転角度検出器91によって検出された第1モータ11の回転角センサ値に基づいて得られた第1モータ11の回転速度に応じた第2モータ12の回転速度指令値を算出する。その後、制御部1は、第2状態の運転モード指令、第1モータ11のトルク指令及び第2モータ12の回転速度指令を出力する(ステップS7)。具体的には、信号処理部2が運転モード指令、トルク指令及び回転速度指令をインバータ3に出力する。インバータ3が係る指令に応じた電力の供給を第1モータ11、第2モータ12に対して行うことで、第1モータ11、第2モータ12に指令に応じた電流が流れる。
次に、運転モード毎の第1モータ11及び第2モータ12の動作状態並びに第1遊星歯車機構20、第2遊星歯車機構30及びクラッチ装置60の動作状態について、第1状態、第2状態の順で説明する。実施形態1では、前進中に第2状態と第1状態の切り替えを行うことができる。以下、まず第1状態、第2状態について説明した後、第1状態と第2状態の切り替えについて例示する。
図5は、実施形態1に係る電動車両駆動装置10が第1状態にある場合に、トルクが伝わる経路を示す説明図である。第1状態は、いわゆるローギアの状態であって、減速比を大きくすることができる。すなわち、第1状態においては、変速機構入出力軸15に伝わるトルクが大きくなる。第1状態は、電動車両が走行時に大きな駆動力を必要とする場合に主に用いられる。大きな駆動力を必要とする場合とは、例えば、坂道を発進する時又は登坂時(坂道を登る時)等である。第1状態では、第1モータ11及び第2モータ12で発生するトルクの大きさが等しく、且つトルクの向きが反対になる。第1モータ11で発生したトルクは、第1サンギア21に入力される。第2モータ12で発生したトルクは、第1リングギア24に入力される。第1状態において、クラッチ装置60は制動状態である。すなわち、第1状態において、第1ピニオンギア22は自転できるが公転できない状態である。
第1状態の時に、第1モータ11が出力するトルクを第1トルクT1とし、第2モータ12が出力するトルクを第2トルクT5とする。第1モータ11から出力された第1トルクT1は、サンギアシャフト14を介して第1サンギア21に入力される。そして、第1トルクT1は、第1サンギア21で循環トルクT3と合流することで、合成トルクT2となる。合成トルクT2は、第1サンギア21から出力される。循環トルクT3は、第1リングギア24から第1サンギア21に伝えられたトルクである。
第1サンギア21及び第2サンギア31は、サンギアシャフト14で連結されている。このため、第1状態において、第1サンギア21から出力された合成トルクT2は、サンギアシャフト14を介して第2サンギア31に伝えられる。そして、合成トルクT2は、第2遊星歯車機構30によって増幅される。また、合成トルクT2は、第2遊星歯車機構30によって第1分配トルクT6と第2分配トルクT4とに分配される。第1分配トルクT6は、合成トルクT2が第2リングギア34に分配されて増幅されたトルクであり、変速機構入出力軸15から出力される。第2分配トルクT4は、合成トルクT2が第2キャリア33に分配され且つ増幅されたトルクである。
第1分配トルクT6は、変速機構入出力軸15から減速機構40に出力される。そして、第1分配トルクT6は、減速機構40で増幅されて、図1に示すホイール入出力軸16を介してホイールHに出力される。その結果、電動車両は走行する。
第2キャリア33及び第1リングギア24は、一体に回転する。第2キャリア33に分配された第2分配トルクT4は、第1リングギア24で第2モータ12の第2トルクT5と合成される。第2トルクT5(第2モータ12のトルク)の向きは、第1モータ11のトルクの向きとは反対である。
第1遊星歯車機構20によって、第2トルクT5及び第1リングギア24に戻ってきた第2分配トルクT4の合成トルクの大きさが減少し、第2トルクT5及び第2分配トルクT4の合成トルクの向きが逆転する。第2トルクT5及び第2分配トルクT4の合成トルクは、第1サンギア21における循環トルクT3となる。このようにして、第1遊星歯車機構20と第2遊星歯車機構30との間でトルクの循環が発生するので、変速機構13は、減速比を大きくすることができる。すなわち、電動車両駆動装置10は、第1状態のときに大きなトルクを発生させることができる。
第1状態における各種トルクの大きさは、例えば、スロットル情報に応じる。具体的には、信号処理部2は、スロットル情報に基づいて第1モータ11の正回転方向へのトルク指令値である第1指令値を決定する。また、信号処理部2は、スロットル情報に基づいて第2モータ12の逆回転方向へのトルク指令値である第2指令値を決定する。信号処理部2は、第1指令値及び第2指令値をインバータ3に出力する。インバータ3が第1指令値、第2指令値に応じて第1モータ11、第2モータ12に電力を供給することで、第1モータ11、第2モータ12は第1指令値、第2指令値に応じて動作する。このように、変速情報が第1状態を示す場合、制御部1は、スロットル情報に基づいて第1モータ11の正回転方向へのトルク指令値である第1指令値を決定して当該第1指令値に応じて第1モータ11を動作させ、且つ、スロットル情報に基づいて第2モータ12の逆回転方向へのトルク指令値である第2指令値を決定して当該第2指令値に応じて第2モータ12を動作させる。なお、第1状態における第1モータ11と第2モータ12の回転速度比は、後述する第1遊星歯車機構20の第1サンギア21の歯数と第1リングギア24の歯数の比によって一意に決定される。
図6は、実施形態1に係る電動車両駆動装置10が第2状態にある場合に、トルクが伝わる経路を示す模式図である。第2状態は、いわゆるハイギアの状態であり、第1モータ11第2モータ12から変速機構入出力軸15までの動力伝達経路における変速機構13による減速比を小さくすることができる。すなわち、変速機構入出力軸15に伝わるトルクは小さくなるが、変速機構13の摩擦損失が小さくなる。第2状態では、第1モータ11及び第2モータ12が発生するトルクの大きさ及びトルクの向きは等しい。第2状態のときに、第1モータ11が出力するトルクを第1トルクT7とし、第2モータ12が出力するトルクを第2トルクT8とする。図6に示す合成トルクT9は、変速機構入出力軸15から出力されて減速機構40に伝えられるトルクである。
第2状態において、第1モータ11のトルクは、第1サンギア21に入力され、第2モータ12のトルクは、第1リングギア24に入力される。第2状態において、クラッチ装置60は非制動状態である。すなわち、第2状態において、第1ピニオンギア22は、自転でき且つ公転できる状態である。これにより、第2状態では、第1遊星歯車機構20と第2遊星歯車機構30との間におけるトルクの循環が遮断される。また、第2状態では第1キャリア23が公転できるため、第1サンギア21及び第1リングギア24は相対的に自由に自転できる。
第2状態では、第1トルクT7に対する第2トルクT8の比は、第2サンギア31の歯数に対する第2リングギア34の歯数の比で定まる。第1トルクT7は、第2キャリア33で第2トルクT8と合流する。その結果、第2リングギア34に合成トルクT9が伝わる。
変速機構入出力軸15の角速度は、第1モータ11によって駆動される第2サンギア31の角速度と、第2モータ12によって駆動される第2キャリア33の角速度とによって決定される。したがって、変速機構入出力軸15の角速度を一定としていても、第1モータ11の角速度と第2モータ12の角速度との組み合わせを変化させることができる。
このように、変速機構入出力軸15の角速度と第1モータ11の角速度と第2モータ12の角速度との組み合わせは一意に決定されない。このため、制御部1が第1モータ11の角速度及び第2モータ12の角速度を連続して滑らかに制御すると、第1状態と第2状態との間で変速機構13の状態が変化した場合でも、いわゆる変速ショックが小さくなる。
第2サンギア31の角速度を一定とした場合、第2キャリア33の角速度が速くなるほど、第2リングギア34の角速度は遅くなる。また、第2キャリア33の角速度が遅くなるほど、第2リングギア34の角速度は速くなる。このため、第2リングギア34の角速度は、第2サンギア31の角速度と、第2キャリア33の角速度とに応じて連続的に変化する。したがって、電動車両駆動装置10は、第2モータ12が出力する第2トルクT8の角速度を変化させることで、減速比を連続的に変更できる。
また、電動車両駆動装置10は、第2リングギア34の角速度を一定にしようとする際に、第1モータ11が出力する第1トルクT7の角速度と、第2モータ12が出力する第2トルクT8の角速度との組み合わせを複数有する。すなわち、例えば第1モータ11が出力する第1トルクT7の角速度が変化しても、第2モータ12が出力する第2トルクT8の角速度が変化することで第2リングギア34の角速度が一定に維持される。このため、電動車両駆動装置10は、第1状態から第2状態に切り替わる際に、第2リングギア34の角速度の変化量を低減できる。その結果、電動車両駆動装置10は、変速ショックを低減できる。
第2状態における各種トルクの大きさは、例えば、スロットル情報に応じる。具体的には、信号処理部2は、スロットル情報に基づいて第1モータ11の正回転方向へのトルク指令値を決定する。また、信号処理部2は、スロットル情報及び第1回転角度検出器91によって検出された第1モータ11の回転速度に基づいて、第2モータ12の回転方向を示す情報を含む回転速度指令値を決定する。より具体的には、例えば回転速度指令値が正(+)である場合、第2モータ12の回転方向が正回転方向であることを示す。一方、回転速度指令値が負(−)である場合、第2モータ12の回転方向が逆回転方向であることを示す。第1モータ11の正(+)の回転速度に対する第2モータ12の回転速度の差が大きくなる程、変速機構入出力軸15の回転速度が上がることによってホイールHの回転速度が上がる。
信号処理部2は、トルク指令値及び回転速度指令値をインバータ3に出力する。インバータ3がトルク指令値、回転速度指令値に応じて第1モータ11、第2モータ12に電力を供給することで、第1モータ11、第2モータ12はトルク指令値、回転速度指令値に応じて動作する。このように、変速情報が第2状態を示す場合、制御部1は、スロットル情報に基づいて第1モータ11の正回転方向へのトルク指令値を決定して当該トルク指令値に応じて第1モータ11を動作させ、且つ、検出部として機能する第1回転角度検出器91によって検出された第1モータ11の回転速度に応じた回転速度指令値を決定して回転速度指令値に応じて第2モータ12を動作させる。
なお、第2状態において理想的な状態は、第1モータ11の回転方向及び回転速度と第2モータ12の回転方向及び回転速度が一致した状態である。このため、第2状態において第1モータ11をトルク制御し、第1モータ11の回転速度に応じて第2モータ12を回転速度制御することによって、第2モータ12の回転を第1モータ11と一致させるための煩雑な制御系を設計する必要なく第1モータ11の回転方向及び回転速度と第2モータ12の回転方向及び回転速度を一致させることができる。
図7は、第1状態から第2状態に切り替わった場合における第1モータ11及び第2モータ12へのトルク指令値の遷移例を示すグラフである。図8は、第1状態から第2状態に切り替わった場合における第1モータ11及び第2モータ12への回転速度指令値の遷移例を示すグラフである。図9は、第1状態から第2状態に切り替わった場合における第1モータ11及び第2モータ12の回転速度の遷移例を示すグラフである。図10は、図9に示す第1モータ11及び第2モータ12の回転速度の遷移に応じた車輪回転速度の遷移を示すグラフである。図7〜図10では、横軸(秒)が「0」の時点(第1切り替わり時点)で変速情報が第1状態を示すものから第2状態を示すものに切り替わった場合を例示している。
図7〜図10に示す例では、信号処理部2は、第1切り替わり時点で第2モータ12の制御をトルク制御から回転速度制御に切り替え、第1回転角度検出器91によって検出されたその時点における第1モータ11の回転速度を参照し、第2モータ12の回転速度を第1モータ11の回転速度と同期させるための回転速度指令値を決定する。第1切り替わり時点で第2モータ12のトルク方向が変化(図6参照)した時点でクラッチ装置60による制動は解除され、第1状態から第2状態に切り替わる。切り替わり前後で、電動車両駆動装置10と接続されているホイールHの回転速度には急激な変動が無い。このように、切り替わりに際して、電動車両駆動装置10は、ショックレスに変速している。
図11は、第2状態から第1状態に切り替わった場合における第1モータ11及び第2モータ12へのトルク指令値の遷移例を示すグラフである。図12は、第2状態から第1状態に切り替わった場合における第1モータ11及び第2モータ12への回転速度指令値の遷移例を示すグラフである。図13は、第2状態から第1状態に切り替わった場合における第1モータ11及び第2モータ12の回転速度の遷移例を示すグラフである。図14は、図13に示す第1モータ11及び第2モータ12の回転速度の遷移に応じた車輪回転速度の遷移を示すグラフである。図11〜図14では、横軸(秒)が「0」の時点(第2切り替わり時点)で変速情報が第2状態を示すものから第1状態を示すものに切り替わった場合を例示している。
図11〜図14に示す例では、信号処理部2は、第2切り替わり時点で第2モータ12を回転速度制御からトルク制御に切り替えている。第1状態に切り替わったことによって第2モータ12の負方向の回転速度がある点に達した時点でクラッチ装置60による制動が生じて第1状態へ遷移する。図14に示す例では、第2切り替わり時点前のクラッチ装置60による制動が生じていない状態から第2切り替わり時点後にクラッチ装置60による制動が生じるタイミングSTまでの時間において車輪回転に変動が見られる。この時間、電動車両駆動装置10は第2状態で動作している。これは第2モータ12の慣性によるもので、変速情報の入力からクラッチ装置60による制動が行われるまでに時間差が生じるためである。この時間の長さは、第2状態から第1状態への切り替え直後の第2モータ12のトルク指令値の大きさを制御することにより任意に調整可能であり、係る調整によって変速時のショックを抑制することができる。
図15は、変速情報が第2状態から第1状態に切り替わる前後のトルク指令値の一例を示すグラフである。図15及び後述する図16は、アクセル操作量が一定である場合のグラフである。なお、第2状態における第2モータ12は回転速度制御されている。このため、第2状態の期間中、第2モータ12のトルク指令値は出力されない。
変速情報が第2状態から第1状態に切り替えられたタイミングで、第2モータ12が速度制御からトルク制御に移行する。第1状態では、第1モータ11及び第2モータ12を駆動するため、アクセル操作量に応じた加速度になるよう算出されたトルク指令値が出力される。第1モータ11及び第2モータ12は、当該トルク指令値に従って回転駆動される。これによって、第2状態では非制動状態だったクラッチ装置60が制動状態に移行する。このため、アクセル操作量によっては、図15に示す移行状態を経てクラッチ装置60が非制動状態から制動状態に移行したタイミングでクラッチ装置60に加わる力が衝撃を生じることがある。具体例としては、制動状態になるタイミングで、クラッチ装置60のローラー63が外輪62に噛み合う(図53から図58参照)が、この噛み合いに伴って衝撃が生じることがある。また、クラッチ装置60が非制動状態である場合、ホイールHの出力トルクは第1モータからのトルクに応じる。一方、クラッチ装置60が制動状態である場合、ホイールHの出力トルクは第1モータ11からのトルクと第2モータ12からのトルクに応じる。このように、クラッチ装置60が非制動状態から制動状態に移行したタイミングで、ホイールHの出力トルクが第2モータからの分だけ高まる。例えば、第1モータ11からのトルクと第2モータ12からのトルクが等しい場合、第2状態から第1状態に切り替えられることでホイールHの出力トルクは2倍になる。また、第2状態から第1状態に切り替わることで、減速機構13の減速比も切り替わる。このような出力トルクの高まりと減速比の変化により、アクセル操作量によっては、クラッチ装置60が非制動状態から制動状態に移行したタイミングに急加速感を生じることがある。
そこで、実施形態1では、変速情報が第2状態から第1状態に切り替わった直後の第1モータ11及び第2モータ12に対するトルク指令値を、スロットル情報に単純に応じたトルク指令値よりも小さな値にする。また、当該小さな値のトルク指令値で駆動する第1モータ11及び第2モータ12の回転によってクラッチ装置60を非制動状態から制動状態に移行させる。また、クラッチ装置60が制動状態になった直後からスロットル情報に単純に応じたトルク指令値を採用するのでなく、トルク指令値を当該小さな値から漸増させてスロットル情報に応じたトルク指令値に移行する。実施形態1では、このようなトルク指令値の算出を行うための処理として、以下に説明する遷移処理を行う。
図16は、変速情報が第2状態から第1状態に切り替わった場合に遷移処理が適用されたときのトルク指令値の一例を示すグラフである。図16におけるタイミングDは、第2モータ12の回転方向が切り替わり、クラッチ装置60が衝撃を生じることなく非制動状態から制動状態に移行するのに十分な時間(待機時間)が経過したタイミングである。図16に示す例では、電動車両駆動装置10は、第2状態から遷移状態を経由して第1状態へ移行する。遷移状態である期間、信号処理部2は、遷移処理を行って第1モータ11及び第2モータ12のトルク指令値を算出する。
図16に示す例では、信号処理部2は、変速情報が第2状態から第1状態に切り替わったタイミングで第1モータ11のトルクを第2状態の際のトルクから減少させ、所定の第1移行値(Tt MA)とする。また、当該タイミングで、信号処理部2は、第2モータ12のトルクを、クラッチ装置60が制動状態となる最低限のトルク(所定の第2移行値(Tt MB))とする。信号処理部2は、待機時間が経過するまで第1移行値(Tt MA)及び第2移行値(Tt MB))を維持する。待機時間の経過後、信号処理部2は、第1モータ11及び第2モータ12のトルク指令値を漸増させる。当該トルクの漸増を経て、第1モータ11及び第2モータ12のトルク指令値は、アクセル操作量に応じた第1状態のトルク指令値に移行する。
具体的には、信号処理部2は、変速情報が第2状態から第1状態に切り替わった場合、遷移処理を開始する。遷移処理において、信号処理部2は、例えば、式(1)に従って第1モータ11のトルク指令値として、第1移行値(Tt MA)を算出する。また、信号処理部2は、例えば、式(2)に従って第2モータ12のトルク指令値として、第2移行値(Tt MB)を算出する。式(1)及び式(2)におけるTSは、変速情報が第2状態から第1状態に切り替わったタイミングのスロットル情報に応じたトルク指令値である。式(1)及び式(2)のTt MA,Tt MBの組み合わせでは、第2状態と第1状態の切り替え前後でホイールHの出力トルクがほぼ一致する。
Tt MA=TS×0.7…(1)
Tt MB=TS×0.1…(2)
Tt MA=TS×0.7…(1)
Tt MB=TS×0.1…(2)
信号処理部2は、上記の式(1)及び式(2)のトルク指令値を所定の待機時間(例えば、0.2[秒:s])維持する。その後、信号処理部2は、式(3)に従って、第1モータ11のトルク指令値(Ttt MA)を第1移行値(Tt MA)から漸増させる。また、信号処理部2は、式(4)に従って、第2モータ12のトルク指令値(Ttt MB)を第2移行値(Tt MB)から漸増させる。式(3)及び式(4)のcountは、待機時間経過直後の初期値(例えば、0)から、0.01[s]ごとに1増加するよう設定されたカウンタの値である。式(3)に従って算出された第1モータ11のトルク指令値(Ttt MA)は、算出時のスロットル情報に応じた第1モータ11のトルク指令値(TMA)と第1移行値(Tt MA)との差に応じて、カウンタによるcountの増加に応じたトルク指令値の増加の度合いが変化する。式(4)に従って算出された第2モータ12のトルク指令値(Ttt MB)は、算出時のスロットル情報に応じた第2モータ12のトルク指令値(TMB)と第2移行値(Tt MB)との差に応じて、カウンタによるcountの増加に応じたトルク指令値の増加の度合いが変化する。式(3)及び式(4)に従って算出された第1モータ11のトルク指令値(Ttt MA)及び第2モータ12のトルク指令値(Ttt MB)が、スロットル情報に応じたトルク指令値(TMA,TMB)以上になった場合、信号処理部2は、遷移処理を終了する。遷移処理の終了後、第1モータ11及び第2モータ12は、スロットル情報に応じたトルク指令値(TMA,TMB)に応じて駆動される。すなわち、遷移処理の終了後、電動車両駆動装置10は、第1状態で動作する。
Ttt MA=(TMA−Tt MA)/100×count+Tt MA…(3)
Ttt MB=(TMB−Tt MB)/100×count+Tt MB…(4)
Ttt MA=(TMA−Tt MA)/100×count+Tt MA…(3)
Ttt MB=(TMB−Tt MB)/100×count+Tt MB…(4)
上記の遷移処理によって、第2状態から待機時間が経過するまでホイールHの出力トルクが一定に保たれるようにする。これによって、クラッチ装置60が非制動状態から制動状態に移行したタイミングでの衝撃及び急加速感を抑制することができる。
図17は、遷移処理の流れを示すフローチャートである。変速情報が第2状態から第1状態に切り替わった場合、第1モータ11、第2モータ12ともにトルク制御となる。ただし、このときのトルク指令の値はホイールHの出力トルクが変速前、すなわち第2状態と同じになるように、第2モータ12のトルク指令の値を極力小さくしなければならない。そこで、遷移処理として、信号処理部2は、第1モータ11及び第2モータ12に対するトルク指令値を、スロットル情報に単純に応じたトルク指令値よりも小さな値にする(ステップS11)。具体的には、信号処理部2は、例えば上記の式(1)及び式(2)に従って、第1モータ11を駆動させるためのトルク指令値を第1移行値(Tt MA)とし、第2モータ12を駆動させるためのトルク指令値を第2移行値(Tt MB)とした状態を待機時間が経過するまで維持する。
ステップS11の処理後、信号処理部2は、第1モータ11、第2モータ12を駆動させるための各々のトルク指令値を漸増させる(ステップS12)。具体的には、信号処理部2は、例えば上記の式(3)及び式(4)に従って、第1モータ11、第2モータ12を駆動させるための各々のトルク指令値を漸増させる。
ステップS12の処理は、変速情報が第2状態を示す状態にならない限り、第1モータ11、第2モータ12を駆動させるためのトルク指令値がスロットル情報を参照して生成される第1状態のトルク指令値と同じ値になるまで継続される。具体的には、信号処理部2は、第2状態から第1状態に切り替わった後、変速情報が再び第2状態を示す状態になったか否か判定する(ステップS13)。変速情報が再び第2状態を示す状態になっていないと判定された場合(ステップS13;No)、信号処理部2は、第1モータ11、第2モータ12を駆動させるためのトルク指令値がスロットル情報に応じた値であるか否かを判定する(ステップS14)。ステップS14の処理として、具体的には、信号処理部2は、例えば第1モータ11、第2モータ12を駆動させるためのトルク指令値がスロットル情報を参照して生成される第1状態のトルク指令値以上になったか否か判定する。第1モータ11、第2モータ12を駆動させるためのトルク指令値がスロットル情報を参照して生成される第1状態のトルク指令値未満であると判定された場合(ステップS14;No)、ステップS12の処理が継続される。
なお、変速情報が再び第2状態を示す状態になったと判定された場合(ステップS13;Yes)、図4を参照して説明したステップS6、ステップS7と同様の処理に移行する。また、第1モータ11、第2モータ12を駆動させるためのトルク指令値がスロットル情報を参照して生成される第1状態のトルク指令値以上になったと判定された場合(ステップS14;Yes)、図4を参照して説明したステップS4、ステップS5と同様の処理に移行する。ステップS6、ステップS7と同様の処理又はステップS4、ステップS5と同様の処理に移行した後は、上記の図4を参照して説明した処理の流れと同様になる。
変速情報が第2状態から第1状態に切り替わった場合にこのような処理の流れに従って制御部1が第1モータ11及び第2モータ12の動作を制御することで、上記の衝撃による変速ショックや急加速感を抑制しつつ、第1状態と第2状態とを任意のタイミングで自在に切り替えることができる。
図18から図22はそれぞれ、第2状態から第1状態に切り替わった場合に遷移処理を適用した場合のトルク指令値、回転速度指令値、回転速度、車輪回転速度、車両加速度の遷移例を示すグラフである。図23から図25はそれぞれ、第2状態から第1状態に切り替わった場合に遷移処理を適用していない場合の回転速度、車輪回転速度、車両加速度の遷移例を示すグラフである(遷移処理を適用していない場合のトルク指令値、回転速度指令値については、例えば図7、図8を参照)。図18から図25に示す例では、時間[s]=0のタイミングで変速情報が第2状態から第1状態に切り替わっている。なお、図18では、第1モータ11、第2モータ12を駆動させるためのトルク指令値がスロットル情報を参照して生成される第1状態のトルク指令値に応じた値になったタイミングEを示している。
時間[s]=0のタイミングで、第2モータ12の動作制御が、第1モータ11の回転を参照した回転速度制御からトルク制御に切り替わる。信号処理部2は、例えば上記の式(1)及び式(2)に従って、第1モータ11を駆動させるためのトルク指令値を第1移行値(Tt MA)とし、第2モータ12を駆動させるためのトルク指令値を第2移行値(Tt MB)とした状態を待機時間が経過するまで維持する。これによって、第2状態と第1状態の切り替え前後でホイールHの出力トルクをほぼ一致させることができる。また、クラッチ装置60が図20に示すタイミングDに至っても、図22に示すように、図25に比して車両前後加速度の振れ幅を抑制することができる。また、図21に示すように、車輪回転速度の急激な変動も抑制することができる。これは、変速情報が第2状態から第1状態に切り替わった直後における第2モータ12のトルクを極力小さくすることで、クラッチ装置60が非制動状態から制動状態に移行する際の衝撃を抑制したからである。
一方、図23から図25に示す例では、第2モータ12の動作制御がトルク制御に切り替わった後、遷移期間を経ることなくトルク指令値がスロットル情報に応じて定められている。このため、当該トルク指令値に応じた第2モータ12の回転速度(逆回転方向)の上昇に従ってクラッチ装置60が制動状態となり、第1状態に移行する。図25に示す例では、図23に示すクラッチ装置60が制動上谷なったタイミング(一点鎖線)とほぼ同タイミングにおける車両前後加速度の振れ幅が、図22に比して大きくなっている。
図26は、アクセル操作量の変化パターンの一例を示すグラフである。図27は、第1状態におけるトルク指令値を図26に示す変化パターンに単純に追従させた場合の例を示すグラフである。第1状態における第1モータ11、第2モータ12はともにトルク制御である。図27に示す例では、アクセル操作量が0[%]になった場合、トルク指令値は0[Nm]になる。これは、第1状態でアクセル操作量が0[%]になった場合、第2モータ12が逆回転方向のトルクを出力しない期間が生じることを示す。当該期間、クラッチ装置60を制動状態で維持するトルクは、0[Nm]になる。すなわち、この場合、クラッチ装置60を制動状態にする制動力が働かない状態になる。第1状態でいったんアクセル操作量が0[%]になった後、その後再度アクセルペダルAPの踏み込みがあると、当該踏み込みに追従したトルク指令値に従って第1モータ11及び第2モータ12がトルクを出力する。これによって、クラッチ装置60に対して、制動状態で維持するためのトルクが働く。ここで、クラッチ装置60を制動状態で維持するトルクが0[Nm]から再上昇する際、クラッチ装置60にトルクが加わることによるショックが生じることがある。当該ショックは、歯打ち音を伴う。具体例としては、クラッチ装置60にトルクが加わるタイミングで、クラッチ装置60のローラー63が外輪62に噛み合うトルクが加わり(図53から図58参照)、これに伴ってショックが生じることがある。
そこで、実施形態1では、アクセル操作量が0[%]になった場合、すなわち、スロットル情報が示す加速度が0[%]になった場合であっても第2モータ12のトルク指令値を0[Nm]にしない。実施形態1では、第1状態における第2モータ12のトルク指令値の下限値は、第2モータ12からのトルクでクラッチ装置60を制動状態で維持可能な範囲内で定められている。第1状態における第2モータ12のトルク指令値の下限値は、車両が前進せず、かつクラッチ装置60を制動状態で維持するのに必要な最低限のトルクに対応した値であることが望ましい。具体例を挙げると、第1状態における第2モータ12のトルク指令値の下限値は、例えば、−2[Nm]である。当該下限値における負(−)の符号は、当該下限値が逆回転方向のトルク指令値の値であることを示す。
図28は、クラッチ装置60を制動状態で維持可能な範囲内で第2モータのトルク指令値の下限値が定められた場合の第1状態におけるトルク指令値の変化パターン例を示すグラフである。図28に示す例では、アクセル操作量に単純に追従した場合の第2モータ12のトルク指令値が下限値(例えば、−2[Nm])よりも0[Nm]に近い値になる場合、信号処理部2は、第2モータ12のトルク指令値を下限値にする。これによって、第1状態で車両が走行している最中にアクセル操作量が0[%]になる等、トルク指令値をスロットル情報に単純に追従させた場合にクラッチ装置60の制動が失われることになる状態であったとしても、クラッチ装置60を制動状態で維持することができる。このため、クラッチ装置60を制動状態で維持するトルクが0[Nm]から再上昇する際のショック及び歯打ち音を抑制することができる。
一方、アクセル操作量に単純に追従した場合の第2モータ12のトルク指令値が下限値以上である場合、信号処理部2は、第1モータ11及び第2モータ12のトルク指令値をスロットル情報に応じた値にする。具体的には、信号処理部2は、第1モータ11の正回転方向のトルク指令値の絶対値と第2モータ12の逆回転方向のトルク指令値の絶対値を等しくする。なお、第1状態における第1モータ11のトルク指令値は、スロットル情報に応じた値である。
図29から図33はそれぞれ、第1状態における第2モータ12のトルク指令値の下限値を設定した場合におけるアクセル操作量、トルク指令値、回転速度、車輪回転速度、車両加速度の遷移例を示すグラフである。図34から図38はそれぞれ、第1状態における第2モータ12のトルク指令値の下限値を設定しない場合におけるアクセル操作量、トルク指令値、回転速度、車輪回転速度、車両加速度の遷移例を示すグラフである。図29及び図34に示す例では、第1状態で走行中、時間=0[s]よりも前にアクセル操作量を0[%]にした後、時間=0[s]のタイミングでアクセル操作量が0[%]を超えるようアクセル操作を再開している。
図29から図33に示す例では、アクセル操作量が0[%]になった場合、第1モータ11のトルク指令値は0[Nm]になる。一方、第2モータ12のトルク指令値は、下限値(例えば、−2[Mn])になる。これによって、アクセル操作量が0[%]である期間中、図31に示すように、第1モータ11及び第2モータ12の回転速度は一定の回転比を維持している。すなわち、図29から図33に示す例では、アクセル操作量が0[%]である期間中、クラッチ装置60が制動状態で維持されている。このため、その後にアクセル操作量が0[%]を超えるようアクセル操作が再開されても、アクセル操作の再開前からクラッチ装置60が制動状態で維持されていることから、上記のショックや歯打ち音を抑制することができる。また、当該ショックの抑制によって車輪回転速度をより安定させやすくなる。また、図33における領域F1内の波形で示すように、アクセル再開に伴う加速度の振れ幅も抑制することができる。
一方、図34から図38に示す例では、アクセル操作量が0[%]である期間中、第1モータ11及び第2モータ12のトルク指令値は0[Nm]になる。このため、アクセル操作量が0[%]である期間中、第1モータ11及び第2モータ12は自由回転状態になり、クラッチ装置60を制動状態で維持するトルクが得られない。その後にアクセル操作量が0[%]を超えるようアクセル操作が再開されると、クラッチ装置60を制動状態にするトルクが働いて上記のショックや歯打ち音が生じることがある。また、図37に示すように、当該ショックに伴う車輪回転速度の変化の度合いが図32に比して大きくなる。また、図38における領域F2内の波形で示すように、アクセル再開に伴う加速度の振れ幅も図33における領域F1内の波形より大きくなる。
なお、図15から図25を参照して説明した遷移処理と、図26から図38を参照して説明した第1状態における第2モータ12のトルク指令値の下限値の設定とは並立することができる。図38までを参照して説明した実施形態1では、遷移処理及び第1状態における第2モータ12のトルク指令値の下限値の両方が採用されている。
(実施形態2)
次に、本発明を実施するための形態の1つである実施形態2について、実施形態1と異なる事項について説明する。実施形態2において特筆しない事項は、実施形態1と同様である。
次に、本発明を実施するための形態の1つである実施形態2について、実施形態1と異なる事項について説明する。実施形態2において特筆しない事項は、実施形態1と同様である。
図39は、実施形態2に係る操作系OPと、制御部1と、第1モータ11及び第2モータ12と、変速機構13と、第1回転角度検出器91及び第2回転角度検出器92との関係の一例を示す模式図である。実施形態2の電動車両駆動装置10には、第1回転角度検出器91により検出された第1モータ11の回転速度の増減量を収束させるためのフィルタ部95が設けられている。
駆動信号SI2は、ホイールHの回転方向を示す情報として機能する進行方向情報と、変速情報と、スロットル情報とを含む。進行方向情報は、例えばシフトレバーSLによって決定される電動車両の進行方向に応じて特定される情報である。具体的には、シフトレバーSLの位置がリバース(R)である場合に電動車両は後進するよう操作されており、シフトレバーSLの位置がパーキング(P)、リバース(R)のいずれでもない場合に電動車両は前進するよう操作されている。進行方向情報は、係るシフトレバーSLの位置に応じて得られる情報である。
また、シフトレバーSLの位置が示す情報として、例えばシフトレバーSLの位置がローギア(L)であるか否かに応じて得られる情報がある。
変速情報は、駆動信号SI2が正回転方向へのホイールHの回転を指示する情報を含む場合において第2モータ12の制御をトルクに基づいて行う第1状態か第2モータ12の制御を回転速度に基づいて行う第2状態かを示す情報として機能する。具体的には、駆動信号SI2が正回転方向へのホイールHの回転を指示する情報を含む場合とは、電動車両が前進する場合をさし、実施形態2においてシフトレバーSLの位置がパーキング(P)、リバース(R)のいずれでもない場合が該当する。
なお、図39を参照した実施形態2の説明では、進行方向情報と変速情報とを区別して記載しているが、変速情報が進行方向情報を包括していてもよい。例えば、シフトレバーSLが「R」に設定されて変速情報が「後進」になる場合のみを進行方向情報が「後進」を示すものとして扱い、それ以外の場合を進行方向情報が「前進」を示すものとして扱うようにしてもよい。
図40は、実施形態2に係る進行方向情報及び変速情報によって決定される運転モードと、制御部1による第1モータ11及び第2モータ12の制御と、係る制御によってもたらされるクラッチ装置60の状態、電動車両駆動装置10のトルク及び変速機構入出力軸15の回転方向との対応関係の一例を示す表である。
制御部1は、進行方向情報が正回転方向へのホイールHの回転(前進)を示し、変速情報が第1状態を示す場合、第1モータ11及び第2モータ12にトルク制御を適用する。
制御部1は、進行方向情報が正回転方向へのホイールHの回転(前進)を示し、変速情報が第2状態を示す場合、第1モータ11にトルク制御を適用するとともに第2モータ12に回転速度制御を適用する。
制御部1は、進行方向情報が逆回転方向へのホイールHの回転(後進)を示す場合、第1モータ11及び第2モータ12に回転速度制御を適用する。また、制御部1は、第1モータ11の回転方向を逆回転方向とし、第2モータ12の回転方向を正回転方向とする。この場合、クラッチ装置60は非制動状態になる。
図41は、実施形態2に係る制御部1による第1モータ11及び第2モータ12の制御の分岐例を示すフローチャートである。制御部1は、進行方向情報、スロットル情報及び変速情報を含む駆動信号SI2を取得する(ステップS11)。具体的には、例えば信号処理部2が、アクセルペダルAP、シフトレバーSL等の操作系OPを介して行われる電動車両の運転者の操作に応じて決定されたアクセル操作量、シフトレバーSLの操作位置等に基づいた進行方向情報、スロットル情報及び変速情報を含む駆動信号SI2を取得する。また、制御部1は、第1モータ11、第2モータ12の回転速度を示す情報を取得する(ステップS12)。ステップS12の処理の具体的な内容は、実施形態1におけるステップS2の処理の具体的な内容と同様である。
制御部1は、駆動信号SI2に含まれる変速情報が示す運転モードに応じた処理を行う。具体的には、制御部1は、例えば図41に示すように、進行方向情報が後進を示すか否か(ステップS13)、進行方向情報が後進を示さない場合に(ステップS13;No)、変速情報が第1状態を示すか否か(ステップS14)に応じて処理を分岐させることで、変速情報が示す運転モードに応じた処理を行う。ステップS13の処理とステップS14の処理は順不同である。また、ステップS13の処理とステップS14の処理のいずれか一方は、変速情報が第2状態を示すか否かの判定であってもよく、変速情報が示す運転モードに応じた処理の分岐を実現することができればその具体的な判定内容は任意である。
進行方向情報が後進を示す場合(ステップS13;Yes)、制御部1は、スロットル情報に基づいて第1モータ11及び第2モータ12の回転速度指令値を算出する(ステップS15)。具体的には、例えば信号処理部2が第1モータ11及び第2モータ12の回転速度指令値を算出する。その後、制御部1は、後進の運転モード指令並びに第1モータ11及び第2モータ12の回転速度指令を出力する(ステップS16)。具体的には、信号処理部2が運転モード指令及び回転速度指令をインバータ3に出力する。インバータ3が係る指令に応じた電力の供給を第1モータ11、第2モータ12に対して行うことで、第1モータ11、第2モータ12に指令に応じた電流が流れる。
変速情報が第1状態を示す場合(ステップS14;Yes)、制御部1は、スロットル情報に基づいて第1モータ11及び第2モータ12のトルク指令値を算出する(ステップS17)。その後、制御部1は、第1状態の運転モード指令並びに第1モータ11及び第2モータ12のトルク指令を出力する(ステップS18)。ステップS17の処理及びステップS18の処理の具体的な内容は、実施形態1におけるステップS4の処理及びステップS5の処理の具体的な内容と同様である。
変速情報が第1状態を示さない場合(ステップS14;No)、制御部1は、スロットル情報に基づいて第1モータ11のトルク指令値及び第2モータ12の回転速度指令値を算出する(ステップS19)。その後、制御部1は、第2状態の運転モード指令、第1モータ11のトルク指令及び第2モータ12の回転速度指令を出力する(ステップS20)。ステップS19の処理及びステップS20の処理の具体的な内容は、実施形態1におけるステップS6の処理及びステップS7の処理の具体的な内容と同様である。ステップS11からステップS20の処理は、電動車両に設けられたイグニッションキーがOffでない限り(ステップS21;No)繰り返し行われる。イグニッションキーがOffになると(ステップS21;Yes)、処理が終了する。
次に、実施形態2における運転モード毎の第1モータ11及び第2モータ12の動作状態並びに第1遊星歯車機構20、第2遊星歯車機構30及びクラッチ装置60の動作状態について、第2状態、後進の順で説明する。第1状態については、実施形態1と同様であるので、説明を省略する。
第2状態において理想的な状態は、第1モータ11と第2モータ12の回転方向及び回転速度が一致した状態である。制御部1は、第2状態の場合、第1回転角度検出器91によって検出された第1モータ11の回転速度に応じた回転速度指令値で第2モータ12を回転させるように制御することで、第2モータ12を第1モータ11の回転速度に応じて動作させる。言い換えれば、第2状態では、トルク制御される第1モータ11がマスター側として動作し、第2モータ12がスレーブ側として動作する。ここで、第1モータ11と第2モータ12とは変速機構13によって機械的に連結している。このため、第1モータ11と第2モータ12のうち一方の回転速度の変動幅の大きさが他方の回転速度の変動幅の大きさに影響を与えることがある。
第2状態において、第1モータ11に対するトルクの要求の度合いが減少すると、第1モータ11に対する電力供給が減少することで第1モータ11が減速する。ここで、第1モータ11と第2モータ12とは変速機構13によって機械的に連結しているので、変速機構入出力軸15を支点として、車輪の回転速度の減少に先立って生じる第1モータ11の回転速度の減少による第2サンギア31の回転速度の減少が、第2リングギア34と連結されている第2モータ12の回転速度を加速させる力として作用する。一方、第1モータ11の回転速度に基づいて、第2状態における第2モータ12の回転速度が制御される。このため、第2モータ12の回転速度は、第1モータ11の回転速度の減少に応じて減少することになる。すると、今度は第2モータ12の回転速度の減少が変速機構入出力軸15を支点として第2サンギア31の回転速度を増加させる力として作用し、第1モータ11の回転速度を増大させる。係る第1モータ11の回転速度の増大に応じて第2モータ12の回転速度が増大すると、第1モータ11の回転速度が減少する。係る第1モータ11の回転速度の減少に応じて第2モータ12の回転速度が減少すると、第1モータ11の回転速度が増大する。このように、第2状態では、第2モータ12の回転速度の変化を単純に第1モータ11の回転速度の変化に従属させると、第1モータ11に対するトルクの要求の度合いの減少による第1モータ11の回転速度の減少をきっかけとして第1モータ11と第2モータ12のチャタリングが繰り返される状態になることがある。また、第2モータ12の回転速度の増減が第1モータ11の回転速度の増減を追従するように生じることで、第1モータ11の回転速度の増減の位相と第2モータ12の回転速度の増減の位相は一致しない。このような位相の異なる2つのモータの回転速度の増減は機械的振動を生じさせ、電動車両駆動装置10が設けられている車両を振動させることがある。振動の度合いは、回転速度の増減量が大きい程大きくなる。
そこで、実施形態2では、第1回転角度検出器91により検出された第1モータ11の回転速度に対応する第2モータ12の回転速度指令値の算出に係り、参照される第1モータ11の回転速度を収束させることで、第1モータ11及び第2モータ12のチャタリングによる振動の発生を抑制している。制御部1は、変速情報が第2状態を示す場合、スロットル情報に基づいて第1モータ11の正回転方向へのトルク指令値を決定して当該トルク指令値に応じて第1モータ11を動作させ、且つ、フィルタ部95によって処理された第1モータ11の回転速度に応じた回転速度指令値を決定して回転速度指令値に応じて第2モータ12を動作させる。なお、第2モータ12の回転速度指令値の算出は、例えば、第1モータ11の回転速度と第2モータ11との回転速度比率、又は、第1モータ11の回転速度と第2モータ11との回転速度の対応関係、を示すデータに基づいて行われる。
フィルタ部95は、例えば図39に示すようにローパスフィルタ95aを有し、ローパスフィルタ95aによって第1回転角度検出器91により検出された第1モータ11の回転速度の増減量を収束させる。実施形態2におけるローパスフィルタ95aは、サンプリングレートが10[msec]であり、サンプル数が20である移動平均フィルタであるが、これはローパスフィルタ95aの具体例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。例えば、ローパスフィルタ95aは、所謂KZ(Kolmogorov Zurbenko)フィルタであってもよい。また、移動平均フィルタがローパスフィルタ95aとして採用される場合におけるサンプリングレート及びサンプル数は適宜変更可能である。
図42は、制御部1による第1モータ11及び第2モータ12の制御において参照される各種の信号を示す概念図である。図42における符号P1,P2はそれぞれ、第1状態、第2状態のぞれぞれに係る信号処理部2の演算処理内容を模式的に示している。第2状態において、信号処理部2は、スロットル情報に基づいたトルク指令値を算出し、係るトルク指令値が示すトルクを第1モータ11が発揮するように第1モータ11の動作を制御する。また、信号処理部2は、第1モータ11の回転速度に基づいて信号処理部2が第2モータ12の回転速度指令値を算出し、当該回転速度指令値が示す回転速度で第2モータ12が動作するよう制御する。ここで、第2モータ12の回転速度の算出に際して参照される第1モータ11の回転速度、すなわち、第1回転角度検出器91の検出結果には、フィルタ部95による処理が行われている。すなわち、検出された第1モータ11の回転速度を示すデータに対してローパスフィルタ95aによる処理が行われており、第2モータ12の回転角度指令値の算出に際して処理後信号が参照されている。これによって、第1モータ11の回転速度の減少に応じて第2モータ12の回転速度が減少した場合に変速機構13による機械的連動によって第1モータ11の回転速度が増大したとしても、処理後信号が示す第1モータ11の回転速度の増減量は、実際の第1モータ11の回転速度の増減量よりも小さくなる。このため、第1モータ11に対するトルクの要求の度合いの減少後に生じる第1モータ11の回転速度の増大に連動した第2モータ12の回転速度の増大の度合いを抑制することができる。したがって、第1モータ11と第2モータ12が互いに作用しあうことによる回転速度の増減の繰り返しにおける増減量を抑制することができることから、係る回転速度の増減による機械的振動を抑制することができる。
図43、図44は、第1モータ11及び第2モータ12の動作に係る各種の数値の遷移例を示すグラフである。図43は、第2状態において第1モータ11に対するトルク指令値が減少する場合に実施形態2によるフィルタ部95による処理が行われているときの例(実施例)である。図44は、第2状態において第1モータ11に対するトルク指令値が減少する場合にフィルタ部95による処理が行われていないときの例(比較例)である。図43、図44のグラフは、上から順に、スロットル情報が示すスロットル信号値、第1モータ11及び第2モータ12に対するトルク指令値、第1モータ11及び第2モータ12に対する回転速度指令値、第1モータ11及び第2モータ12の実回転速度、ホイールHの回転速度(ホイール回転速度)の遷移例を示している。各グラフは、縦軸が数値を示し、横軸が時間を示す。また、図43、図44のグラフでは、操作系OPにおいてスロットルを急閉させはじめた時点を横軸の原点(0[秒])としている。
第2状態では、第1モータ11のトルク指令値は、スロットル信号に応じて定められる。ここで、実回転速度のグラフによると、トルク指令が0[Nm]になった時点(0.2[秒]前後)で第1モータ11の回転速度が減少し、機械的連動によって第2モータ12の回転速度が増大する。一方、信号処理部2は、第1モータ11の回転速度の検出結果に基づいて第2モータ12の回転速度指令値を算出する。制御部1は、第2モータ12の回転速度指令値によって第2モータ12の回転速度を第1モータ11の回転速度に追従させる制御を行う。第2モータ12が減速すると、機械的連動によって第1モータ11の回転速度が増大する傾向を示す。ここで、実施形態2ではフィルタ部95によって第1回転角度検出器91により検出された第1モータ11の回転角度の増減量が収束させられるので、トルク指令が0[Nm]になった後に生じる第1モータ11の回転速度の増減が検出結果にダイレクトに現れにくくなり、回転速度の増減量がより小さくなる。図43では、ローパスフィルタ95aによって、トルク指令が0[Nm]になった0.3秒後における第1モータ11の回転速度の検出結果がほぼ一定の回転速度を示すようになる。これによって、第1モータ11及び第2モータ12並びに車輪の回転速度の増減量がより小さく抑えられ、係る回転速度の増減による振動を抑制することができる。
一方、フィルタ部95による処理が行われていない比較例では、図44に示すように、トルク指令が0[Nm]になった0.3秒後も約1秒に渡って回転速度の検出結果の増減が収束せず、実施例に比して第1モータ11及び第2モータ12並びに車輪の回転速度の増減量が大きくなっている。
なお、実施形態2では、デジタル信号処理回路で構成される移動平均フィルタを用いた処理を経た第1モータ11の回転速度を示す信号を処理後信号とする。また、第1回転角度検出器91が出力する回転角センサ値がアナログ信号である場合、フィルタ部95は、移動平均フィルタによる処理を行うためのアナログ/デジタル変換部を有している。
図39に示す例では、フィルタ部95が処理後信号を制御部1の信号処理部2に出力する経路と、第1回転角度検出器91及び第2回転角度検出器92の回転角センサ値が制御部1のインバータ3を経て回転速度信号として信号処理部2に出力される経路とが独立して設けられているが、これは処理後信号及び回転速度信号の伝送経路の具体例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。例えば、インバータ3にフィルタ部95が設けられて第1回転角度検出器91の回転角センサ値に対する処理を行って処理後信号を信号処理部2に伝送するようにしてもよい。また、フィルタ部95は、インバータ3と信号処理部2との間の伝送経路に設けられてもよいし、第1回転角度検出器91とインバータ3との間の伝送経路に設けられてもよい。なお、フィルタ部95による処理は実施の有無を選択可能に設けられてもよい。例えば、第2状態で第1モータ11及び第2モータ12の制御が行われる場合にフィルタ部95による処理が行われ、それ以外の場合に行われないようになっていてもよい。また、第2状態では常にフィルタ部95による処理が行われるようにしてもよいし、第1モータ11に対するトルク指令値が減少した場合にフィルタ部95による処理が行われるようにしてもよい。第1モータ11に対するトルク指令値が減少した場合にフィルタ部95による処理が行われるようにする場合、第1モータ11に対するトルク指令値が減少しない間は回転速度信号を参照した第2モータ12の回転速度指令値の算出が行われる。
なお、第1状態では、例えば図42における符号Gaを付した三角形で模式的示すように、第1モータ11に対するトルク指令値に対してゲインをかけるようにしてもよい。このようなゲインをかけるか否か等の具体的な演算処理内容については、第1状態におけるトルク指令値の算出に限らず、他のトルク指令値の算出においても適用可能である。
次に、後進について説明する。図45は、第1モータ11及び第2モータ12のそれぞれの回転速度の組み合わせに関して、後進が成立する場合と成立しない場合とを区別して示したグラフである。実施形態2において、制御部1は、ホイールHの駆動信号SI2が逆回転方向へのホイールHの回転を指示する情報を含む場合、第1モータ11に逆回転方向の回転速度指令を出力し且つ第2モータ12に正回転方向の回転速度指令を出力することで、第1モータ11を所定の正回転方向とは逆回転方向に回転させ且つ第2モータ12を正回転方向に回転させる。ここで、第1モータ11及び第2モータ12のそれぞれの回転速度の対応関係が図45に示すグラフの一点鎖線GNより下側であって破線CL以上である範囲Aに該当する場合、後進が成立し、変速機構入出力軸15が逆回転方向に回転する。一方、第1モータ11及び第2モータ12のそれぞれの回転速度の対応関係が一点鎖線GN上に該当する場合、第2リングギア34が回転せず、所謂ギアードニュートラルとなって後進が成立しない。また、第1モータ11及び第2モータ12のそれぞれの回転速度の対応関係が一点鎖線GNよりも上側の範囲Bに該当する場合、第2リングギア34が前進方向に回転することになり、後進が成立しない。また、第1モータ11及び第2モータ12のそれぞれの回転速度の対応関係が破線CLよりも下側の範囲Cに該当する場合、クラッチ装置60による制動によって変速機構入出力軸15が逆回転方向に回転することができず、後進が成立しない。
図45における範囲A,B,C、すなわち、第1モータ11及び第2モータ12のそれぞれの回転速度と後進の成立の是非との関係は、第1遊星歯車機構20の減速比と第2遊星歯車機構30の減速比に応じる。具体的には、制御部1は、第1モータ11の回転速度をNMAとし、第2モータ12の回転速度をNMBとし、第1遊星歯車機構20の減速比をi1とし、第2遊星歯車機構30の減速比をi2とすると、式(1)が示す範囲内でNMBを決定する。
また、第1サンギア21の歯数をZS1とし、第1リングギア24の歯数をZR1とし、第2サンギア31の歯数をZS2とし、第2リングギア34の歯数をZR2とすると、i1は式(2)で表され、i2は式(3)で表される。
以下、後進に係る事項についてより詳細に説明する。第2遊星歯車機構30の第2サンギア31の回転速度をNS2とし、第2キャリア33の回転速度をNC2とし、第2リングギア34の回転速度をNR2とすると、NR2は、式(4)で表される。
第2サンギア31の回転速度(NS2)は、第1モータ11の回転速度(NMA)と等しい。また、第2キャリア33の回転速度(NC2)は、第2モータ12の回転速度(NMB)と等しい。よって、式(4)は、式(5)のように書き換えることができる。
ここで、第2リングギア34の回転速度(NR2)が0である場合(NR2=0)、所謂ギアードニュートラルとなって後進が成立せず、0を超える場合(NR2>0)、第2リングギア34が前進方向に回転することになる。したがって、後進が成立するためには第2リングギア34の回転速度(NR2)が0未満である必要がある(NR2<0)。このため、第2モータ12の回転速度(NMB)は、式(5)に基づいて、第1モータ11の回転速度(NMA)との関係において式(6)を満たす必要がある。図45は、一点鎖線GN上でNR2=0が満たされてギアードニュートラルになり、一点鎖線GNよりも上側に位置している範囲BでNR2>0が満たされて第2リングギア34が前進方向に回転する場合を例示している。
第1キャリア23の回転速度(NC1)が0未満である場合(NC1<0)、クラッチ装置60によって第1キャリア23の回転が制動される。したがって、第1キャリア23の回転速度(NC1)は、0以上である必要がある(NC1≧0)。このため、第2モータ12の回転速度(NMB)は、式(7)に基づいて、第1モータ11の回転速度(NMA)との関係において式(8)を満たす必要がある。図45は、破線CLよりも下側に位置している範囲Cが式(8)を満たさない範囲である場合を例示している。
式(6)と式(8)から、第1モータ11の回転速度(NMA)と第2モータ12の回転速度(NMB)とが式(1)を満たす場合に後進が成立する。式(1)は、図45における範囲Aに対応する。また、式(1)〜式(8)を参照した説明が示すように、実施形態2において図45が示す範囲A,B,Cの各々が示す第1モータ11の回転速度(NMA)と第2モータ12の回転速度(NMB)との関係は、第1サンギア21の歯数(ZS1)、第1リングギア24の歯数(ZR1)、第2サンギア31の歯数(ZS2)、第2リングギア34の歯数(ZR2)によって一意に決定されている。
後進における電動車両駆動装置10の理想的な駆動状態は、後進速度に関わらず第1モータ11の回転速度(NMA)と第2モータ12の回転速度(NMB)が範囲A内で一定の比を維持して駆動している状態である。そこで、実施形態2では、後進に際して第1モータ11及び第2モータ12をともに回転速度制御することによって、第1モータ11の回転速度(NMA)と第2モータ12の回転速度(NMB)の回転速度の比を一定に維持している。これによって、後進専用の煩雑な制御系を設計する必要がなく、前進も可能な制御部1による第1モータ11及び第2モータ12の動作制御によって後進を実現することができる。
図46は、後進時における第1モータ11及び第2モータ12への回転速度指令値の遷移例を示すグラフである。図47は、後進時における第1モータ11及び第2モータ12の回転速度の遷移例を示すグラフである。図48は、図47に示す第1モータ11及び第2モータ12の回転速度の遷移に応じた車輪回転速度の遷移を示すグラフである。実施形態2では、制御部1は、第2モータ12の回転速度(NMB)が式(1)の範囲内における中央値となるように第1モータ11の回転速度(NMA)及び第2モータ12の回転速度(NMB)を決定する。具体的には、信号処理部2は、例えば図45における範囲A内の直線グラフIDが示す第1モータ11の回転速度(NMA)と第2モータ12の回転速度(NMB)の関係が成立するように第1モータ11の回転速度(NMA)及び第2モータ12の回転速度(NMB)を決定し、回転速度指令値とする。より具体的には、信号処理部2は、例えば、スロットル情報に基づいて第1モータ11の回転速度(NMA)を決定するとともに、式(6)の右辺と式(8)の右辺の和を2で割った値を第2モータ12の回転速度(NMB)として採用する。これは、後進速度に関わらず第1モータ11及び第2モータ12の回転速度の関係が式(1)を満たさない関係、すなわち、範囲Aから逸脱する状態になることを抑制することを目的としている。特に、後進速度が低速になるほど第1モータ11の回転速度(NMA)に対して範囲Aに該当する第2モータ12の回転速度(NMB)の許容範囲が狭くなることから、制御部1が第2モータ12の回転速度(NMB)が式(1)の範囲内における中央値となるように第1モータ11の回転速度(NMA)及び第2モータ12の回転速度(NMB)を決定するようにすることで、当該許容範囲からの逸脱をより確実に抑制することができる。
図49は、実施形態1及び実施形態2に係る電動車両駆動装置の正面図である。図50は、図49におけるA−A断面図である。次の説明において、上述した構成要素については重複する説明は省略し、図中において同一の符号で示す。また、第1モータ11の軸方向(回転軸Rに沿った方向)は、単に軸方向と記載される。第1モータ11の径方向(回転軸Rに対して直交する方向)は、単に径方向と記載される。第1モータ11の周方向(回転軸Rを中心とした円の接線方向)は、単に周方向と記載される。
図50に示すように、ケースGは、ケースG1と、ケースG2と、ケースG3と、を備える。ケースG1は、筒状の部材であって、内壁から突出する環状の隔壁G11を備える。隔壁G11は、第1モータ11と第2モータ12を隔てている。すなわち、第1モータ11が隔壁G11の一方側に配置され、第2モータ12が隔壁G11の他方側に配置されている。ケースG2は、筒状の部材であって、ケースG1よりもホイールH側に設けられる。ケースG1及びケースG2は、例えば複数のボルトで締結される。ケースG3は、ケースG1の2つの端面のうちケースG2とは反対側の端面、すなわちケースG1の電動車両の車体側の端面に設けられる。ケースG1及びケースG3は、例えば複数のボルトで締結される。ケースG3は、ケースG1の一方の開口を塞ぐ。
図50に示すように、第1モータ11は、第1ステータコア111と、第1コイル112と、第1ロータコア113と、第1マグネット114と、第1被検出部材115と、第1ロータ保持部材70と、を備える。第1ステータコア111は、筒状の部材である。第1ステータコア111は、ケースG1の内周面に嵌め込まれる。第1コイル112は、第1ステータコア111の複数個所に設けられる。第1コイル112は、インシュレータを介して第1ステータコア111に巻きつけられる。
第1ロータコア113は、径方向内側に配置される。第1ロータコア113は、筒状の部材である。第1マグネット114は、例えば第1ロータコア113の外周面に複数設けられる。第1被検出部材115は、第1ロータコア113の回転角度を検出するために用いられる。第1被検出部材115は、例えば環状の部材であって、第1ロータコア113と共に回転する。
図51は、図50のうち第1ロータ保持部材を拡大して示す断面図である。第1ロータ保持部材70は、第1ロータコア113を回転軸Rを中心に回転できるように支持する部材である。図50に示すように、第1ロータ保持部材70は、軸受51を介してケースG3に支持されており、且つサンギアシャフト14に連結されている。図51に示すように、第1ロータ保持部材70は、第1外側部材71と、第1内側部材72と、第1ピン73と、第1位置決めリング74と、を備える。
第1外側部材71は、第1金属で形成された部材である。第1金属は、例えばアルミニウム合金である。第1ロータコア113の内周面及び第1外側部材71の外周面の一方に設けられた凸部が、他方に設けられた凹部に嵌まっている。すなわち、第1ロータコア113及び第1外側部材71がいわゆるインロー継手により連結されている。図51に示すように、第1外側部材71は、外管部711と、内管部712と、連結部713と、リブ714と、フランジ715と、を備える。外管部711、内管部712、連結部713、リブ714及びフランジ715は、一体に形成されている。外管部711は、筒状の部材であって、第1ロータコア113の内周面に接している。内管部712は、筒状の部材であって、第1内側部材72の外周面に接している。内管部712には、第1凹部71aが設けられている。第1凹部71aは、例えば円柱状の窪みである。連結部713は、外管部711の一端と内管部712の一端とを連結している。具体的には、連結部713は湾曲しており、外管部711及び内管部712よりも隔壁G11に近い。リブ714は、連結部713から回転軸Rに沿う方向に突出する環状の部材である。リブ714は、図50に示す第1被検出部材115を支持するための部材である。フランジ715は、外管部711の他端(連結部713と接続された端部とは反対側の端部)から径方向に突出する環状の部材である。フランジ715は、第1ロータコア113の位置決めに用いられる。
第1内側部材72は、第2金属で形成された部材である。第2金属は、上述した第1金属の比重よりも大きな比重を有する金属であって、例えば炭素鋼である。図51に示すように、第1内側部材72は、小管部721と、大管部722と、フランジ723と、を備える。小管部721、大管部722及びフランジ723は、一体に形成されている。小管部721は、筒状の部材であって、内周面にスプライン7211を備える。スプライン7211は、サンギアシャフト14の端部に設けられたスプラインに嵌まっている。大管部722は、筒状の部材であって、第1外側部材71の内管部712の内周面に接している。大管部722には、第1孔72aが設けられている。第1孔72aは、例えば内管部712の第1凹部71aの直径に等しい直径を有する円柱状の貫通孔であって、第1凹部71aに重なっている。フランジ723は、大管部722の外周面から径方向に突出する環状の部材である。フランジ723は、第1外側部材71の位置決めに用いられる。
第1ピン73は、第1外側部材71と第1内側部材72との間でトルクを伝達しやすくするための部材である。第1ピン73は、第1凹部71a及び第1孔72aに跨る位置に配置されている。第1ピン73は、例えば第1凹部71a及び第1孔72aの直径に略等しい直径を有する円柱状のピンである。例えば、第1内側部材72は、圧入により第1外側部材71に固定される。より具体的には、大管部722が、焼き嵌めによって内管部712の内周面に固定される。これにより、大管部722の外周面と内管部712の内周面との間に摩擦力が生じるので、第1外側部材71と第1内側部材72との間である程度のトルクが伝達する。しかしながら、内管部712がアルミニウム合金であることから、大管部722の外周面と内管部712の内周面との間に生じる摩擦力を大きくさせることは困難である。そこで、第1内側部材72が第1外側部材71に圧入された後、第1ピン73が第1孔72aから第1凹部71aに向かって圧入される。これにより、第1外側部材71及び第1内側部材72との間で第1ピン73を介してトルクが伝達される。この時、第1ピン73にはせん断力が生じている。第1ピン73が設けられていることで、第1外側部材71及び第1内側部材72が圧入のみで固定されている場合に比較して、第1外側部材71と第1内側部材72との間でトルクがより伝達しやすくなる。また、第1凹部71aが第1孔72aに対して径方向外側に位置しているので、第1ピン73が遠心力により脱落することが防止されている。
第1位置決めリング74は、第1ロータコア113の位置決めのための部材である。第1ロータコア113は、第1位置決めリング74及びフランジ715に挟まれることで位置決めされる。第1位置決めリング74は、例えばアルミニウム合金で形成された環状の部材である。例えば、第1位置決めリング74は、圧入により外管部711の外周面に嵌められている。第1位置決めリング74は、第1ロータコア113に対してリブ714側の位置に配置されている。より具体的には、第1位置決めリング74は、径方向で内管部712及び連結部713に重なる位置に配置されている。リブ714の近傍は、剛性が比較的高くなっている。剛性は、例えば断面2次モーメントを意味する。このため、外管部711は、連結部713に近い部分ほど径方向の力に対して変形しにくい。このため、第1位置決めリング74が第1ロータコア113よりもリブ714側の位置に配置されることで、第1位置決めリング74を外管部711に圧入するときの圧入力を大きくすることが容易である。
図50に示すように、第2モータ12は、第2ステータコア121と、第2コイル122と、第2ロータコア123と、第2マグネット124と、第2被検出部材125と、第2ロータ保持部材80と、を備える。第2ステータコア121は、筒状の部材である。第2ステータコア121は、ケースG1の内周面に嵌め込まれる。第2コイル122は、第2ステータコア121の複数個所に設けられる。第2コイル122は、インシュレータを介して第2ステータコア121に巻きつけられる。
第2ロータコア123は、第2ステータコア121の径方向内側に設けられる。第2ロータコア123は、筒状の部材である。第2マグネット124は、例えば第2ロータコア123の外周面に複数設けられる。第2被検出部材125は、第2ロータコア123の回転角度を検出するために用いられる。第2被検出部材125は、例えば環状の部材であって、第2ロータコア123と共に回転する。
図52は、図50のうち第2ロータ保持部材を拡大して示す断面図である。第2ロータ保持部材80は、第2ロータコア123を回転軸Rを中心に回転できるように支持する部材である。図50に示すように、第2ロータ保持部材80は、軸受52を介してクラッチ装置60に支持されており、且つ第1リングギア24に連結されている。図52に示すように、第2ロータ保持部材80は、第2外側部材81と、第2内側部材82と、第2ピン83と、第2位置決めリング84と、を備える。
第2外側部材81は、第3金属で形成された部材である。第3金属は、例えばアルミニウム合金である。第2ロータコア123の内周面及び第2外側部材81の外周面の一方に設けられた凸部が、他方に設けられた凹部に嵌まっている。すなわち、第2ロータコア123及び第2外側部材81がいわゆるインロー継手により連結されている。図52に示すように、第2外側部材81は、厚肉部811と、薄肉部812と、フランジ813と、突起814と、を備える。厚肉部811、薄肉部812、フランジ813及び突起814は、一体に形成されている。厚肉部811は、筒状の部材であって、第2ロータコア123の内周面及び第2内側部材82の外周面に接している。厚肉部811には、第2凹部81aが設けられている。第2凹部81aは、例えば円柱状の窪みである。薄肉部812は、筒状の部材であって、第2ロータコア123の内周面に接している。薄肉部812は、厚肉部811に対して隔壁G11とは反対側に配置されている。薄肉部812の肉厚は、厚肉部811の肉厚よりも小さい。フランジ813は、薄肉部812の厚肉部811とは反対側の端部から径方向に突出する環状の部材である。フランジ813は、第2ロータコア123の位置決めに用いられる。突起814は、厚肉部811の内周面から径方向に突出する環状の部材である。突起814は、軸受52に接している。突起814は、軸受52の位置決めに用いられる。
第2内側部材82は、第4金属で形成された部材である。第4金属は、上述した第3金属の比重よりも大きな比重を有する金属であって、例えば炭素鋼である。図52に示すように、第2内側部材82は、嵌合部821と、フランジ822と、を備える。嵌合部821及びフランジ822は、一体に形成されている。嵌合部821は、筒状の部材であって、内周面に凹部8211を複数備える。凹部8211は、第1リングギア24の外周面に設けられた凸部に嵌まっている。嵌合部821には、第2孔82aが設けられている。第2孔82aは、例えば厚肉部811の第2凹部81aの直径に等しい直径を有する円柱状の貫通孔であって、第2凹部81aに重なっている。フランジ822は、嵌合部821の外周面から径方向に突出する環状の部材である。フランジ822は、厚肉部811と薄肉部812との間の段差に接している。フランジ822は、第2内側部材82の位置決めに用いられる。
第2ピン83は、第2外側部材81と第2内側部材82との間でトルクを伝達しやすくするための部材である。第2ピン83は、第2凹部81a及び第2孔82aに跨る位置に配置されている。第2ピン83は、例えば第2凹部81a及び第2孔82aの直径に略等しい直径を有する円柱状のピンである。例えば、第2内側部材82は、圧入により第2外側部材81に固定される。より具体的には、嵌合部821が、焼き嵌めによって厚肉部811の内周面に固定される。これにより、嵌合部821の外周面と厚肉部811の内周面との間に摩擦力が生じるので、第2外側部材81と第2内側部材82との間である程度のトルクが伝達する。しかしながら、厚肉部811がアルミニウム合金であることから、嵌合部821の外周面と厚肉部811の内周面との間に生じる摩擦力を大きくさせることは困難である。そこで、第2外側部材81及び第2内側部材82が固定された後、第2ピン83が第2孔82aから第2凹部81aに向かって圧入される。これにより、第2外側部材81及び第2内側部材82との間で第2ピン83を介してトルクが伝達される。この時、第2ピン83にはせん断力が生じている。第2ピン83が設けられていることで、第2外側部材81及び第2内側部材82が圧入のみで固定されている場合に比較して、第2外側部材81と第2内側部材82との間でトルクがより伝達しやすくなる。また、第2凹部81aが第2孔82aに対して径方向外側に配置されているので、第2ピン83が遠心力により脱落することが防止されている。
第2位置決めリング84は、第2ロータコア123の位置決めのための部材である。第2ロータコア123は、第2位置決めリング84及びフランジ813に挟まれることで位置決めされる。第2位置決めリング84は、例えばアルミニウム合金で形成された環状の部材である。例えば、第2位置決めリング84は、圧入により厚肉部811の外周面に嵌められている。より具体的には、第2位置決めリング84は、径方向で嵌合部821に重なる位置に配置されている。厚肉部811のうち径方向で嵌合部821に重なる部分は、嵌合部821に重ならない部分よりも径方向の力に対して変形しにくい。このため、第2位置決めリング84が径方向で嵌合部821に重なる位置に配置されることで、第2位置決めリング84を厚肉部811に圧入するときの圧入力を大きくすることが容易である。
図53は、第1モータ側から隔壁、クラッチ装置及び第1回転角度検出器を見た斜視図である。図54は、第2モータ側から隔壁、クラッチ装置及び第2回転角度検出器を見た斜視図である。図55は、第1モータ側からクラッチ装置及び第1回転角度検出器を見た斜視図である。図56は、第2モータ側からクラッチ装置及び第2回転角度検出器を見た斜視図である。図57は、第1モータ側からクラッチ装置を見た斜視図である。図58は、第2モータ側からクラッチ装置を見た斜視図である。
図53及び図54に示すように、クラッチ装置60は、隔壁G11に固定されている。図53から図58に示すように、クラッチ装置60は、いわゆるカム式のクラッチ装置であって、内輪61と、外輪62と、ローラー63と、を備える。内輪61は、第1キャリア23に連結されている。具体的には、内輪61の内周面にスプラインが設けられており、このスプラインが第1キャリア23の外周面に設けられたスプラインに嵌められている。外輪62は、隔壁G11に連結されている。ローラー63は、内輪61と外輪62との間に配置されている。ローラー63は、内輪61に支持されており、内輪61と共に回転する。内輪61が第1方向に回転したとき、ローラー63は外輪62に噛み合う。これにより、内輪61が回転できなくなるので、第1キャリア23も回転できなくなる。一方、内輪61が第2方向に回転したとき、ローラー63は外輪62に噛み合わない。これにより、内輪61が回転できるので、第1キャリア23も回転できる。
より具体的には、外輪62は複数の鍔部69を備える。鍔部69は、外輪62から径方向に突出し且つ隔壁G11に対向している。例えば、複数の鍔部69は、周方向に沿って並んでいる。鍔部69は、ボルト等によって隔壁G11に締結されている。また、図54及び図56に示すように、周方向の一端の鍔部69から他端の鍔部69までの距離C1は、その他の鍔部69同士の間の間隔よりも大きい。すなわち、複数の鍔部69は、周方向で一部に偏在して配置されている。これにより、鍔部69が外輪62の全周に亘って等間隔に配置されている場合に比較して、クラッチ装置60が軽量化する。
図53及び図54に示すように、隔壁G11には、第1回転角度検出器91及び第2回転角度検出器92が固定されている。これにより、隔壁G11の周辺がデッドスペースである場合に比較して、軸方向でのケースG1の長さが小さくなる。第1回転角度検出器91は、図50に示した第1被検出部材115に対向している。第1回転角度検出器91は、第1被検出部材115の磁束を検出することで第1ロータコア113の絶対角度(1極対における絶対電気角)を算出できる。第2回転角度検出器92は、図50に示した第2被検出部材125に対向している。第2回転角度検出器92は、第2被検出部材125の磁束を検出することで第2ロータコア123の絶対角度を算出できる。また、図1に示す制御部1は、第1回転角度検出器91が検出した第1ロータコア113の絶対角度、及び第2回転角度検出器92が検出した第2ロータコア123の絶対角度に基づき、第1コイル112及び第2コイル122に流す電流を制御する。
図53、図55及び図56に示すように、第1回転角度検出器91は、周方向に沿う帯状の形状を有する。例えば、軸方向から見て、第1回転角度検出器91の外周面は、中心角が約90°である扇形の円弧を描いている。図55及び図56に示すように、第1回転角度検出器91は、周方向の両端に設けられた締結部材910によって隔壁G11に固定されている。第1回転角度検出器91の第1面911(表面)が第1被検出部材115に対向しており、第1回転角度検出器91の第2面912(裏面)が隔壁G11に対向している。
図55及び図56に示すように、第1回転角度検出器91には、電気信号を出力するための第1信号線93が接続されている。第1信号線93の一端は第1回転角度検出器91の外周面に接続されており、第1信号線93の他端はケースGの外部に配置されている。第1信号線93は、例えば、第1回転角度検出器91の外周面における周方向の一端に接続されている。より具体的には、第1面911側から見て、第1回転角度検出器91に対する第1信号線93の接続位置は、第1回転角度検出器91の外周面の周方向における中央から時計回りの向きにずれている。
図54から図56に示すように、第2回転角度検出器92は、第1回転角度検出器91と同様に周方向に沿う帯状の形状を有する。図55及び図56に示すように、第2回転角度検出器92は、周方向の両端に設けられた締結部材920によって隔壁G11に固定されている。第2回転角度検出器92の第1面921(表面)が第2被検出部材125に対向しており、第2回転角度検出器92の第2面922(裏面)が隔壁G11に対向している。また、図54に示すように、第2回転角度検出器92は、クラッチ装置60の外輪62に沿うように配置されている。図54及び図56に示すように、周方向における第2回転角度検出器92の内周面の長さC2は、鍔部691から鍔部692までの距離C1より小さい。これにより、第2回転角度検出器92は、鍔部691と鍔部692との間に配置されている。このため、第2回転角度検出器92の位置が径方向内側になりやすい。このため、第2回転角度検出器92の小型化が容易となる。
図55及び図56に示すように、第2回転角度検出器92には、電気信号を出力するための第2信号線94が接続されている。第2信号線94の一端は第2回転角度検出器92の外周面に接続されており、第2信号線94の他端はケースGの外部に配置されている。第2信号線94は、例えば、第2回転角度検出器92の外周面における周方向の一端に接続されている。より具体的には、第1面921側から見て、第2回転角度検出器92に対する第2信号線94の接続位置は、第2回転角度検出器92の外周面の周方向における中央から時計回りの向きにずれている。また、軸方向で見て、第1信号線93の第1回転角度検出器91側の根本931と回転軸Rとを通る第1直線L1は、第2信号線94の第2回転角度検出器92側の根本941と回転軸Rとを通る第2直線L2に重なっている。
ただし、必ずしも図55及び図56に示すように根本931の中央を通る第1直線L1が、根本941の中央を通る第2直線L2に重なっていなくてもよい。図59は、第1信号線93の位置に対する第2信号線94の位置の一例を示す模式図である。図59に示すように、軸方向で見て、根本931の端部を通る第1直線L1が、根本941の端部を通る第2直線L2に重なっていてもよい。すなわち、軸方向で見て、複数ある第1直線L1のうちの1本が、複数ある第2直線L2のうちの少なくとも1本に重なるよう、回転軸Rを中心とした第1直線L1の角度範囲LC1と第2直線L2の角度範囲LC2とが当接又は重複していればよい。
第1回転角度検出器91及び第2回転角度検出器92が上述したように配置されているので、周方向において第2回転角度検出器92が第1回転角度検出器91に対してずれている。言い換えると、軸方向で見て、第2回転角度検出器92の一部は第1回転角度検出器91に重なり、且つ第2回転角度検出器92のその他の部分は第1回転角度検出器91に重なっていない。このため、周方向において締結部材920が締結部材910に対してずれるので、締結部材920と締結部材910との干渉が防がれる。
なお、第1金属及び第3金属は、必ずしもアルミニウム合金でなくてもよく、マグネシウム合金等のその他の金属であってもよい。また、第1金属及び第3金属は、互いに異なる金属であってもよい。また、第2金属及び第4金属は、必ずしも炭素鋼でなくてもよく、合金鋼等のその他の金属であってもよい。また、第2金属及び第4金属は、互いに異なる金属であってもよい。
なお、第1凹部71a、第1孔72a、第2凹部81a及び第2孔82aの形状は、必ずしも円柱状でなくてもよく、例えば角柱状であってもよい。また、第1ピン73は、必ずしも円柱状でなくてもよく、第1凹部71a及び第1孔72aに嵌合する形状であればよい。第2ピン83は、必ずしも円柱状でなくてもよく、第2凹部81a及び第2孔82aに嵌合する形状であればよい。
なお、必ずしも第2回転角度検出器92が鍔部691と鍔部692との間に配置されなくてもよく、第1回転角度検出器91が鍔部691と鍔部692との間に配置されていてもよい。このような場合、鍔部69は、隔壁G11のうち第1モータ11側の表面に対向することになる。また、第1回転角度検出器91及び第2回転角度検出器92の両方が鍔部691と鍔部692との間に配置されなくてもよい。このような場合、隔壁G11のうち第1モータ11側の表面に対向する鍔部69と、隔壁G11のうち第2モータ12側の表面に対向する鍔部69とが設けられればよい。
以上、第1状態において第1モータ11及び第2モータ12をトルク制御し、第1モータ11の回転方向を正回転方向とし、第2モータ12の回転方向を逆回転方向とすることで、より高いトルクを出力することができる。
また、第2状態において第1モータ11をトルク制御し、第1モータ11の回転速度に応じて第2モータ12を回転速度制御することによって、第2モータ12の動作を第1モータ11と連動させるための煩雑な制御系を設計する必要なく第1モータ11の回転方向及び回転速度に応じて第2モータ12の動作を連動させることができる。また、第2状態では、より高い回転速度を出力することができる。
また、第1状態と第2状態との切り替わりが行われる所謂変速時のショックを抑制しつつ、第1状態と第2状態を任意のタイミングで自在に切り替えることができる。
また、第2状態から第1状態に移行する場合、クラッチ装置60は、非制動状態から制動状態に移行し、制御部1は、クラッチ装置60が非制動状態から制動状態に移行するまで、第1移行値(Tt MA)で第1モータ11を動作させ、第2移行値(Tt MB)で第2モータ12を動作させる。これにより、クラッチ装置60が非制動状態から制動状態に移行する時、クラッチ装置60に生じる機械的な衝撃を抑制することができる。また、車両に急加速感が生じることを抑制することができる。
また、クラッチ装置60が制動状態に移行した後、制御部は、第1モータ11の正回転方向へのトルク指令値を第1移行値(Tt MA)から漸増させ、第2モータ12の逆回転方向へのトルク指令値を第2移行値(Tt MB)から漸増させる。これにより、クラッチ装置60が制動状態になった後の第1モータ11及び第2モータ12の加速をより緩やかにすることができる。このため、第2状態から第1状態への移行後、車両に急加速感が生じることを抑制することができる。
また、変速情報が第1状態を示し、かつ、スロットル情報に基づいて決定される第2モータ12の逆回転方向へのトルク指令値が下限値未満である場合、制御部は、第2モータ12の逆回転方向へのトルク指令値を下限値にする。これにより、第1状態である場合、スロットル情報に関わらずクラッチ装置60に制動状態を維持させることができる。このため、第1状態においてクラッチ装置60に非制動状態と制動状態との切り替えを生じさせることなく、当該切り替えに伴うショック、歯打ち音等の機械的な影響の発生を抑制することができる。
また、変速情報が第1状態を示し、かつ、スロットル情報に基づいて決定される第2モータの逆回転方向へのトルク指令値が下限値以上である場合、制御部は、第1モータ11のトルク指令値と第2モータ12のトルク指令値の絶対値を同じにする。これにより、第1モータ11のトルク指令値と第2モータ12のトルク指令値の算出をより単純化することができる。
さらに、電動車両駆動装置10は、第1モータ11と、第2モータ12と、第1モータ11及び第2モータ12に連結されており且つ減速比を切り替えることができる変速機構13と、を備える。変速機構13は、第1モータ11に連結されるサンギアシャフト14と、サンギアシャフト14と共に回転する第1サンギア21と、第1サンギア21と噛み合っている第1ピニオンギア22と、第1ピニオンギア22と噛み合い且つ第2モータ12に連結される第1リングギア24と、を備える。第1モータ11は、第1ステータコア111と、第1ステータコア111の径方向内側に配置された第1ロータコア113と、第1ロータコア113及びサンギアシャフト14を連結する第1ロータ保持部材70と、を備える。第1ロータ保持部材70は、第1ロータコア113に接する第1外側部材71と、サンギアシャフト14に接する第1内側部材72と、を備える。第1外側部材71の材料は第1金属であって、第1内側部材72の材料は第1金属の比重よりも大きな比重を有する第2金属である。
これにより、サンギアシャフト14に接する第1内側部材72の材料が比較的大きな比重を有する第2金属であるため、第1内側部材72の摩耗が抑制される。一方、第1内側部材72よりも体積が大きくなりやすい第1外側部材71の材料が比較的小さな比重を有する第1金属であるため、第1ロータ保持部材70の重量の増加が抑制される。このため、電動車両駆動装置10が軽量化する。したがって、電動車両駆動装置10は、変速機構13を備え且つ電動車両のばね下重量を低減できる。
さらに、電動車両駆動装置10において、第1ロータ保持部材70は、第1外側部材71に設けられる第1凹部71aと、第1内側部材72に設けられ且つ第1凹部71aに重なる第1孔72aと、に跨る位置に配置された第1ピン73を備える。
これにより、第1外側部材71及び第1内側部材72が圧入のみで固定されている場合に比較して、第1外側部材71と第1内側部材72との間でトルクがより伝達しやすくなる。また、第1凹部71aが第1孔72aに対して径方向外側に位置するので、第1ピン73が遠心力により脱落することが防止される。
さらに、電動車両駆動装置10において、第1外側部材71は、第1ロータコア113に接する外管部711と、第1内側部材72に接する内管部712と、外管部711及び内管部712を連結する連結部713と、連結部713から軸方向に沿って突出するリブ714と、を備える。第1ロータ保持部材70は、第1ロータコア113に対してリブ714側の位置で外管部711の外周面に嵌められ且つ第1ロータコア113に接する第1位置決めリング74を備える。
これにより、第1位置決めリング74によって、第1ロータコア113が位置決めされる。また、外管部711において、リブ714の近傍の剛性が比較的高くなる。このため、第1位置決めリング74が第1ロータコア113よりもリブ714側の位置に配置されることで、第1位置決めリング74を外管部711に圧入するときの圧入力を大きくすることが容易となる。このため、第1位置決めリング74の脱落が抑制される。
さらに、電動車両駆動装置10において、第2モータ12は、第2ステータコア121と、第2ステータコア121の径方向内側に配置された第2ロータコア123と、第2ロータコア123及び第1リングギア24を連結する第2ロータ保持部材80と、を備える。第2ロータ保持部材80は、第2ロータコア123に接する第2外側部材81と、第1リングギア24に接する第2内側部材82と、を備える。第2外側部材81の材料は第3金属であって、第2内側部材82の材料は第3金属の比重よりも大きな比重を有する第4金属である。
これにより、第1リングギア24に接する第2内側部材82の材料が比較的大きな比重を有する第4金属であるため、第2内側部材82の摩耗が抑制される。一方、第2内側部材82よりも体積が大きくなりやすい第2外側部材81の材料が比較的小さな比重を有する第3金属であるため、第2ロータ保持部材80の重量の増加が抑制される。このため、電動車両駆動装置10が軽量化する。したがって、電動車両駆動装置10は、変速機構13を備え且つ電動車両のばね下重量を低減できる。
さらに、電動車両駆動装置10において、第2ロータ保持部材80は、第2外側部材81に設けられる第2凹部81aと、第2内側部材82に設けられ且つ第2凹部81aに重なる第2孔82aと、に跨る位置に配置された第2ピン83を備える。
これにより、第2外側部材81及び第2内側部材82が圧入のみで固定されている場合に比較して、第2外側部材81と第2内側部材82との間でトルクがより伝達しやすくなる。また、第2凹部81aが第2孔82aに対して径方向外側に位置するので、第2ピン83が遠心力により脱落することが防止される。
さらに、電動車両駆動装置10において、第2ロータ保持部材80は、第2モータ12の径方向で第2内側部材82に重なる位置において第2外側部材81の外周面に嵌められ且つ第2ロータコア123に接する第2位置決めリング84を備える。
これにより、第2位置決めリング84によって、第2ロータコア123が位置決めされる。また、第2外側部材81において、径方向で第2内側部材82に重なる部分の剛性が比較的高くなる。このため、第2位置決めリング84が径方向で第2内側部材82に重なる位置に配置されることで、第2位置決めリング84を第2外側部材81に圧入するときの圧入力を大きくすることが容易となる。このため、第2位置決めリング84の脱落が抑制される。
また、第1回転角度検出器91により検出された第1モータ11の回転角度の増減量が、フィルタ部95によって収束するよう処理されるので、実際の第1モータ11の回転速度の増減量に比して、処理された第1モータ11の回転速度の検出結果が示す回転速度の増減量を小さくすることができる。よって、第2モータ12の回転速度の増減量をより小さくすることができ、回転速度の増減に伴う機械的振動の発生を抑制することができる。
また、ワンウェイクラッチが制動しない正回転方向への回転を前提に設けられた電動車両駆動装置10において、ワンウェイクラッチが制動する逆回転方向に第2リングギア34を回転させることができる。よって、正回転方向と逆回転方向のいずれが前進方向であったとしても、後進も可能な電動車両駆動装置10を提供することができる。
さらに、制御部1が第2モータ12の回転速度(NMB)が式(1)の範囲内における中央値となるように第1モータ11の回転速度(NMA)及び第2モータ12の回転速度(NMB)を決定するようにすることで、後進が可能な第1モータ11の回転速度(NMA)と第2モータ12の回転速度(NMB)の関係からの逸脱をより確実に抑制することができる。
さらに、第1遊星歯車機構20の減速比(i1)が第1サンギア21の歯数(ZS1)と第1リングギア24の歯数(ZR1)とによって決まり、第2遊星歯車機構30の減速比(i2)が第2サンギア31の歯数(ZS2)と第2リングギア34の歯数(ZR2)とによって決まるので、これらの歯数を任意に定めることで式(1)が示す第1モータ11の回転速度(NMA)と第2モータ12の回転速度(NMB)の関係を任意に定めることができる。
さらに、実施形態2のようにホイールHの回転方向と第1モータ11の回転方向とが同一である場合、第1モータ11の回転速度(NMA)と第2モータ12の回転速度(NMB)の関係を式(1)のようにすることで、後進を可能とすることができる。
さらに、第1モータ11の回転速度(NMA)と第2モータ12の回転速度(NMB)の関係を式(1)のようにすることで後進が可能になる電動車両駆動装置10においては、前進に際して、第1モータ11及び第2モータ12の回転方向と、第2モータ12の制御をトルク又は回転速度のいずれに基づいて行うかを決定することで、前進時における変速時のショックを抑制することができる。
さらに、電動車両駆動装置10は、ケースG1と、第1モータ11と、第1回転角度検出器91と、第1信号線93と、第2モータ12と、第2回転角度検出器92と、第2信号線94と、変速機構13と、を備える。ケースG1は、内側に隔壁G11を備える筒状の部材である。第1モータ11は、回転軸Rを中心に回転できる第1ロータコア113及び第1ロータコア113と共に回転する第1被検出部材115を備える。第1回転角度検出器91は、隔壁G11に連結されており且つ第1被検出部材115に対向する。第1信号線93は、第1回転角度検出器91に接続されている。第2モータ12は、回転軸Rを中心に回転できる第2ロータコア123及び第2ロータコア123と共に回転する第2被検出部材125を備え、第1モータ11に対して隔壁G11を挟んだ反対側に配置されている。第2回転角度検出器92は、隔壁G11に連結されており且つ第2被検出部材125に対向する。第2信号線94は、第2回転角度検出器92に接続されている。変速機構13は、第1モータ11及び第2モータ12に連結されており且つ減速比を切り替えることができる。軸方向から見て、第1信号線93の第1回転角度検出器91側の根本931と回転軸Rとを通る第1直線L1が、第2信号線94の第2回転角度検出器92側の根本941と回転軸Rを通る第2直線L2に重なる。
これにより、第1回転角度検出器91が隔壁G11の一方側に固定され、第2回転角度検出器92が隔壁G11の他方側に固定されるので、第1回転角度検出器91から第2回転角度検出器92までの距離が小さくなりやすい。その上で第1信号線93及び第2信号線94が同じ方向に取り出されるので、第1信号線93及び第2信号線94の長さが短くなりやすい。このため、第1信号線93及び第2信号線94の出力に生じるノイズが低減される。したがって、電動車両駆動装置10は、変速機構13を備えながらも回転角度検出器の出力に生じるノイズを低減できる。
さらに、電動車両駆動装置10において、周方向で、第2回転角度検出器92の位置は第1回転角度検出器91の位置に対してずれている。
これにより、第1回転角度検出器91及び第2回転角度検出器92が同じ装置である場合でも、第2回転角度検出器92を隔壁G11に固定する締結部材920の位置が、第1回転角度検出器91を隔壁G11に固定する締結部材910の位置に対してずれる。このため、隔壁G11に対する第1回転角度検出器91及び第2回転角度検出器92の固定が容易である。また、第1回転角度検出器91及び第2回転角度検出器92に同じ装置を用いることが可能であるので、量産時のコストが低減される。
さらに、電動車両駆動装置10において、変速機構13は、第1モータ11に連結されるサンギアシャフト14と、サンギアシャフト14と共に回転する第1サンギア21と、第1サンギア21と噛み合う第1ピニオンギア22と、第1ピニオンギア22が自転できるように、且つ第1ピニオンギア22が第1サンギア21を中心に公転できるように第1ピニオンギア22を保持する第1キャリア23と、第1キャリア23の回転を規制できるクラッチ装置60と、を備える。クラッチ装置60は、第1キャリア23に連結される内輪61と、隔壁G11に連結される外輪62と、外輪62から径方向に突出し且つ隔壁G11に対向する複数の鍔部69と、を備える。複数の鍔部69は、周方向の一部に偏在して配置されている。第1回転角度検出器91及び第2回転角度検出器92の少なくとも一方は、周方向の一端の鍔部691と他端の鍔部692との間に配置されている。
これにより、複数の鍔部69により外輪62が隔壁G11に固定される。さらに、鍔部69が周方向の全周に亘って等間隔に配置されている場合に比較して、第1回転角度検出器91及び第2回転角度検出器92の少なくとも一方の位置が、径方向内側になりやすい。これにより、第1回転角度検出器91及び第2回転角度検出器92の少なくとも一方が小型化する。このため、電動車両駆動装置10が軽量化する。
(変形例)
図60は、変形例に係る第1ロータ保持部材を一方側から見た斜視図である。図61は、変形例に係る第1ロータ保持部材を他方側から見た斜視図である。図60に示すように、変形例に係る電動車両駆動装置10は、上述した第1ロータ保持部材70とは異なる第1ロータ保持部材70Aを備える。図60及び図61に示すように、第1ロータ保持部材70Aは、第1外側部材71Aと、第1内側部材72Aと、を備える。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図60は、変形例に係る第1ロータ保持部材を一方側から見た斜視図である。図61は、変形例に係る第1ロータ保持部材を他方側から見た斜視図である。図60に示すように、変形例に係る電動車両駆動装置10は、上述した第1ロータ保持部材70とは異なる第1ロータ保持部材70Aを備える。図60及び図61に示すように、第1ロータ保持部材70Aは、第1外側部材71Aと、第1内側部材72Aと、を備える。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
第1外側部材71Aは、第1金属で形成された部材である。図60及び図61に示すように、第1外側部材71Aは、内管部712Aを備える。内管部712Aは、筒状の部材であって、第1内側部材72Aの外周面に接している。内管部712Aには、第1凹部71bが設けられている。第1凹部71bは、例えば軸方向に沿った矩形の窪みである。
第1内側部材72Aは、第2金属で形成された部材である。図60及び図61に示すように、第1内側部材72Aは、大管部722Aを備える。大管部722Aは、筒状の部材であって、内管部712Aの内周面に接している。大管部722Aには、第1凸部72bが設けられている。第1凸部72bは、例えば軸方向に沿った矩形の突起である。
第1凹部71b及び第1凸部72bは、第1外側部材71Aと第1内側部材72Aとの間でトルクを伝達しやすくするための部材である。第1凸部72bは、第1凹部71bに嵌合している。これにより、第1外側部材71A及び第1内側部材72Aとの間で、第1凹部71b及び第1凸部72bを介してトルクが伝達される。この時、第1凹部71b及び第1凸部72bにはせん断力が生じている。第1凹部71b及び第1凸部72bが設けられていることで、第1外側部材71A及び第1内側部材72Aが圧入のみで固定されている場合に比較して、第1外側部材71Aと第1内側部材72Aとの間でトルクがより伝達しやすくなる。
なお、第1凹部71b及び第1凸部72bを有する構造は、第2ロータ保持部材80に適用されてもよい。すなわち、第2ロータ保持部材80の第2外側部材81が第1凹部71bに対応する第2凹部を備え、第2内側部材82が第1凸部72bに対応する第2凸部を備えていてもよい。
また、実施形態及び変形例(以下、実施形態等)において、運転モードの切り替わりの条件は、操作系OPを介した人為的な操作に限られない。例えば、第1モータ11及び第2モータ12の回転速度信号等の信号に基づいて、信号処理部2が所定のアルゴリズムにより自動で第1状態と第2状態とを切り替えてもよい。また、上記の実施形態等における説明ではシフトレバーSLの「1」と第1状態とを対応付けているが、シフトレバーSL等の操作系OPにおける変速の段階と第1状態と第2状態との切り替わり条件との対応関係はこれに限られるものでなく、任意である。
また、上記実施形態では、運転モードに関わらず第1回転角度検出器91、第2回転角度検出器92を用いた第1モータ11、第2モータ12の回転速度の検出結果に基づいたフィードバック制御が行われているが、後進及び第1状態においてフィードバック制御は必須でない。また、第2状態におけるフィードバック制御は、少なくとも第1モータ11の回転速度の検出のために行われていればよく、第2モータ12に係るフィードバック制御は必須でない。
また、上記実施形態等で説明した機械的な構造はそのままに、第2状態において第1モータ11と第2モータ12の制御を入れ替えてスレーブとマスターの関係を逆にしても、第2状態でのホイールHの回転駆動は成立する。
1 制御部
2 信号処理部
3 インバータ
10 電動車両駆動装置
11 第1モータ
12 第2モータ
13 変速機構
14 サンギアシャフト
15 変速機構入出力軸
16 ホイール入出力軸
20 第1遊星歯車機構
21 第1サンギア
22 第1ピニオンギア
23 第1キャリア
24 第1リングギア
30 第2遊星歯車機構
31 第2サンギア
32a 第2ピニオンギア
32b 第3ピニオンギア
33 第2キャリア
34 第2リングギア
40 減速機構
41 第3サンギア
42 第4ピニオンギア
43 第3キャリア
44 第3リングギア
60 クラッチ装置
61 内輪
62 外輪
63 ローラー
69、691、692 鍔部
70、70A 第1ロータ保持部材
71、71A 第1外側部材
72、72A 第1内側部材
73 第1ピン
74 第1位置決めリング
80 第2ロータ保持部材
81 第2外側部材
82 第2内側部材
83 第2ピン
84 第2位置決めリング
91 第1回転角度検出器
92 第2回転角度検出器
93 第1信号線
94 第2信号線
95 フィルタ部
95a ローパスフィルタ
G、G1、G2、G3 ケース
G11 隔壁
H ホイール
SI,SI2 駆動信号
2 信号処理部
3 インバータ
10 電動車両駆動装置
11 第1モータ
12 第2モータ
13 変速機構
14 サンギアシャフト
15 変速機構入出力軸
16 ホイール入出力軸
20 第1遊星歯車機構
21 第1サンギア
22 第1ピニオンギア
23 第1キャリア
24 第1リングギア
30 第2遊星歯車機構
31 第2サンギア
32a 第2ピニオンギア
32b 第3ピニオンギア
33 第2キャリア
34 第2リングギア
40 減速機構
41 第3サンギア
42 第4ピニオンギア
43 第3キャリア
44 第3リングギア
60 クラッチ装置
61 内輪
62 外輪
63 ローラー
69、691、692 鍔部
70、70A 第1ロータ保持部材
71、71A 第1外側部材
72、72A 第1内側部材
73 第1ピン
74 第1位置決めリング
80 第2ロータ保持部材
81 第2外側部材
82 第2内側部材
83 第2ピン
84 第2位置決めリング
91 第1回転角度検出器
92 第2回転角度検出器
93 第1信号線
94 第2信号線
95 フィルタ部
95a ローパスフィルタ
G、G1、G2、G3 ケース
G11 隔壁
H ホイール
SI,SI2 駆動信号
Claims (11)
- 第1モータと、
第2モータと、
前記第1モータ及び前記第2モータに連結される変速機構と、
駆動信号に基づいて前記第1モータ及び前記第2モータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記変速機構は、
前記第1モータに連結されるサンギアシャフトと、
前記サンギアシャフトと共に回転する第1サンギア、前記第1サンギアと噛み合っている第1ピニオンギア、前記第1ピニオンギアと噛み合い且つ前記第2モータに連結される第1リングギア及び前記サンギアシャフトを中心として回転可能に設けられて前記第1ピニオンギアを支持する第1キャリアを有する第1遊星歯車機構と、
前記サンギアシャフトと共に回転する第2サンギア、前記第2サンギアと噛み合っている第2ピニオンギア、前記第2ピニオンギアと噛み合っている第3ピニオンギア、前記第3ピニオンギアと噛み合い且つ出力軸と連結される第2リングギア並びに前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアを支持し且つ前記第1リングギアと連結されて前記サンギアシャフトを中心として回転する第2キャリアを有する第2遊星歯車機構と、
前記第1キャリアの回転方向を所定の正回転方向に制限するワンウェイクラッチと、
を備え、
前記駆動信号は、前記第2モータがトルク制御される第1状態又は前記第2モータが回転速度制御される第2状態を示す変速情報と、車輪の回転速度の加速度を示すスロットル情報とを含み、
前記制御部は、前記駆動信号に前記第1状態を示す前記変速情報が含まれる場合、前記スロットル情報に基づいて前記第1モータの前記正回転方向へのトルク指令値である第1指令値を決定して、当該第1指令値に応じて前記第1モータを動作させ、且つ、前記スロットル情報に基づいて前記第2モータの前記正回転方向とは逆回転方向へのトルク指令値である第2指令値を決定して、当該第2指令値に応じて前記第2モータを動作させる
電動車両駆動装置。 - 第1モータと、
第2モータと、
前記第1モータ及び前記第2モータに連結される変速機構と、
駆動信号に基づいて前記第1モータ及び前記第2モータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記変速機構は、
前記第1モータに連結されるサンギアシャフトと、
前記サンギアシャフトと共に回転する第1サンギア、前記第1サンギアと噛み合っている第1ピニオンギア、前記第1ピニオンギアと噛み合い且つ前記第2モータに連結される第1リングギア及び前記サンギアシャフトを中心として回転可能に設けられて前記第1ピニオンギアを支持する第1キャリアを有する第1遊星歯車機構と、
前記サンギアシャフトと共に回転する第2サンギア、前記第2サンギアと噛み合っている第2ピニオンギア、前記第2ピニオンギアと噛み合っている第3ピニオンギア、前記第3ピニオンギアと噛み合い且つ出力軸と連結される第2リングギア並びに前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアを支持し且つ前記第1リングギアと連結されて前記サンギアシャフトを中心として回転する第2キャリアを有する第2遊星歯車機構と、
前記第1キャリアの回転方向を所定の正回転方向に制限するワンウェイクラッチと、
前記第1モータの回転速度を検出する検出部と、
を備え、
前記駆動信号は、前記第2モータがトルク制御される第1状態又は前記第2モータが回転速度制御される第2状態を示す変速情報と、車輪の回転速度の加速度を示すスロットル情報とを含み、
前記制御部は、前記駆動信号に前記第2状態を示す前記変速情報が含まれる場合、前記スロットル情報に基づいて前記第1モータの前記正回転方向へのトルク指令値を決定して、当該トルク指令値に応じて前記第1モータを動作させ、且つ、前記検出部によって検出された前記第1モータの回転速度に応じた回転速度指令値を決定して、前記回転速度指令値に応じて前記第2モータを動作させる
電動車両駆動装置。 - 第1モータと、
第2モータと、
前記第1モータ及び前記第2モータに連結される変速機構と、
駆動信号に基づいて前記第1モータ及び前記第2モータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記変速機構は、
前記第1モータに連結されるサンギアシャフトと、
前記サンギアシャフトと共に回転する第1サンギア、前記第1サンギアと噛み合っている第1ピニオンギア、前記第1ピニオンギアと噛み合い且つ前記第2モータに連結される第1リングギア及び前記サンギアシャフトを中心として回転可能に設けられて前記第1ピニオンギアを支持する第1キャリアを有する第1遊星歯車機構と、
前記サンギアシャフトと共に回転する第2サンギア、前記第2サンギアと噛み合っている第2ピニオンギア、前記第2ピニオンギアと噛み合っている第3ピニオンギア、前記第3ピニオンギアと噛み合い且つ出力軸と連結される第2リングギア並びに前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアを支持し且つ前記第1リングギアと連結されて前記サンギアシャフトを中心として回転する第2キャリアを有する第2遊星歯車機構と、
前記第1キャリアの回転方向を所定の正回転方向に制限するワンウェイクラッチと、
を備え、
前記駆動信号は、前記第2モータがトルク制御される第1状態又は前記第2モータが回転速度制御される第2状態を示す変速情報を含み、
前記制御部は、前記変速情報に基づいて、前記第2モータをトルク制御又は回転速度制御する
電動車両駆動装置。 - 前記駆動信号は、車輪の回転速度の加速度を示すスロットル情報を含み、
前記変速情報が前記第1状態を示す場合、前記制御部は、前記スロットル情報に基づいて前記第1モータの正回転方向へのトルク指令値である第1指令値を決定して当該第1指令値に応じて前記第1モータを動作させ、且つ、前記スロットル情報に基づいて前記第2モータの逆回転方向へのトルク指令値である第2指令値を決定して当該第2指令値に応じて前記第2モータを動作させる
請求項3に記載の電動車両駆動装置。 - 前記第1モータの回転速度を検出する検出部を備え、
前記駆動信号は、車輪の回転速度の加速度を示すスロットル情報を含み、
前記変速情報が前記第2状態を示す場合、前記制御部は、前記スロットル情報に基づいて前記第1モータの正回転方向へのトルク指令値を決定して当該トルク指令値に応じて前記第1モータを動作させ、且つ、前記検出部によって検出された前記第1モータの回転速度に応じた回転速度指令値を決定して前記回転速度指令値に応じて前記第2モータを動作させる
請求項3又は4に記載の電動車両駆動装置。 - 前記第2状態から前記第1状態に移行する場合、前記ワンウェイクラッチは、前記第1キャリアの回転を制限しない状態から制限する状態に移行し、
前記制御部は、前記ワンウェイクラッチが前記第1キャリアの回転を制限しない状態から制限する状態に移行するまで、前記第1モータの正回転方向へのトルク指令値である第1指令値よりも正回転方向へのトルク指令値が小さい第1移行値で前記第1モータを動作させ、前記第2モータの逆回転方向へのトルク指令値である第2指令値よりも逆回転方向へのトルク指令値が小さい第2移行値で前記第2モータを動作させる
請求項5に記載の電動車両駆動装置。 - 前記ワンウェイクラッチが前記第1キャリアの回転を制限する状態に移行した後、前記制御部は、前記第1モータの正回転方向へのトルク指令値を前記第1移行値から前記第1指令値まで漸増させ、前記第2モータの逆回転方向へのトルク指令値を前記第2移行値から前記第2指令値まで漸増させる
請求項6に記載の電動車両駆動装置。 - 前記駆動信号に前記第1状態を示す前記変速情報が含まれ、かつ、前記スロットル情報に基づいて決定される前記第2モータの逆回転方向へのトルク指令値が所定の下限値未満である場合、前記制御部は、前記第2指令値を前記下限値にする
請求項5から7のいずれか一項に記載の電動車両駆動装置。 - 前記駆動信号に前記第1状態を示す前記変速情報が含まれ、かつ、前記スロットル情報に基づいて決定される前記第2モータの逆回転方向へのトルク指令値が前記下限値以上である場合、前記制御部は、前記第1指令値の絶対値と前記第2指令値の絶対値を同じにする
請求項8に記載の電動車両駆動装置。 - 前記第1モータの回転速度を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記第1モータの回転速度の増減量を収束させるためのフィルタ部とを備える
請求項1から3のいずれか一項に記載の電動車両駆動装置。
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