JP3826935B2 - 車両用駆動装置 - Google Patents
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Description
また、外気温が低いほど、動力伝達機構に供給される潤滑油の粘度が高くなり、電動モータの回転抵抗が大きくなるので、特にモータ駆動を開始したとき等に電動モータやインバータの過熱が助長されてしまう。
そこで、本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、電動機と、動力伝達機構に供給される潤滑油とを適切な温度に調整し、電動機の出力低下や寿命低下を抑制できる車両用駆動装置を提供することを課題としている。
図1は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であり、前輪1FL・1FRをエンジン2で駆動する主駆動輪とし、後輪1RL・1RRを電動モータ3で駆動可能な補助駆動輪とするスタンバイ型の4輪駆動車両である。
エンジン2の動力は、トルクコンバータを有する自動変速機4、及びファイナルドライブギヤ5を順に介して前輪1FL・1FRに伝達されると共に、Vベルト6を介してジェネレータ7にも伝達される。ジェネレータ7は、エンジン2からの動力によって発電を行うことができ、発電された電力はパワーケーブル8で送電され、例えばパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)方式のインバータ9で直流を交流に変換してから電動モータ3に供給される。電動モータ3の動力は、二段減速機10と、湿式多板型の電磁クラッチ11と、ディファレンシャルギヤ12と、ドライブシャフト13L・13Rとを順に介して後輪1RL・1RRに伝達される。
また、電動モータ3の動力は、図2に示すように、回転軸3aに連結されたオイルポンプ15にも伝達され、オイルポンプ15は、吸入ポート15aからオイルストレーナ16を介してケーシング14内部の潤滑油を吸入し、吐出ポート15bから吐出する。吐出された潤滑油は、潤滑油を冷却する水冷式のオイルクーラ17、インバータ9におけるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のスイッチング素子近傍を通過するインバータ通路18と、電動モータ3の例えばステータ及びモータハウジング間を通過するモータ通路19とを経由して再びケーシング14に戻される。
また、ジェネレータ7は、トランジスタ式のレギュレータを内蔵しており、このレギュレータが4WDコントローラ24からの発電制御指令に応じて界磁電流Igを調整することによりジェネレータ7の発電電圧が制御される。
また、電磁クラッチ11は、励磁電流の通電時に締結状態となる励磁動作型のクラッチであり、4WDコントローラ24からのクラッチ制御指令に応じて励磁電流が調整されることにより、電動モータ3から後輪1RL・1RRへの動力伝達が制御される。
この4WD制御処理は、電源投入時に起動され、ステップS1で低温フラグFLと高温フラグFHとを共に“0”にリセットする。
続くステップS2では、各種データを読込む。具体的には、4WDスイッチ25のON/OFF、車輪速VwFL〜VwRR、シフトポジション、モータ回転数Nm、モータ電流Im、インバータ温度T、及びアクセル開度Accである。
ステップS4では、アクセル開度Accに応じて目標モータトルクTm*を算出する。
続くステップS6では、目標モータトルクTm*に応じて電磁クラッチ11の締結トルクTcを算出する。
続くステップS8では、ジェネレータ7で発電する電力が目標電力P*と一致するような目標界磁電流Ig*を算出し、この目標界磁電流Ig*に応じた発電制御指令を出力してジェネレータ7を駆動制御する。また、目標モータ電流Im*に基づいてインバータ9のスイッチング素子のデューティ比を算出し、このデューティ比に応じたモータ制御指令をインバータ9に出力して電動モータ3を駆動制御する。
一方、ステップS10では、電磁クラッチ11を切断し、電動モータ3から後輪1RL・1RRへの伝達動力を遮断した状態にする。
続くステップS11では、インバータ温度Tが高温側の所定値T1未満であるか否かを判定する。この判定結果がT<T1であるときには、インバータ9は過熱していないと判断してステップS12に移行する。
一方、前記ステップS11の判定結果がT≧T1であるときには、インバータ9が過熱傾向にあると判断し、ステップS14に移行して高温フラグFHを“1”にセットしてからステップS15に移行する。また、前記ステップS12の判定結果がFL=0であるときには、そのままステップS15に移行する。
ステップS17では、インバータ温度Tが低温側の所定値T3以上であるか否かを判定する。この判定結果がT≧T3であるときには、潤滑油の温度も適切な範囲にあると判断し、ステップS18に移行して低温フラグFLを“1”にセットしてから前記ステップS2に戻る。一方、判定結果がT<T3であるときには、潤滑油が高粘度になるほど温度が低下していると判断し、そのままステップS2に戻る。
今、4WDスイッチ25がONの状態で車両が発進したとする。このとき、アクセル開度Accに応じた目標モータトルクTm*で電動モータ3が駆動され、この動力が後輪1RL・1RRに伝達されることにより(ステップS4〜S9)、4輪駆動で走行しスムーズで安定した発進性能、及び走行性能を発揮することができる。
そして、後輪1RL・1RRの駆動を停止した後に、インバータ温度Tが所定値T1以上であるときには(ステップS11の判定が“No”)、インバータ9が過熱傾向にあるため高温フラグFHを“1”にセットし、電動モータ3を所定回転数Nm1で回転させる(ステップS15)。これにより、2輪駆動のまま電動モータ3でオイルポンプ15を駆動し、前述したように潤滑油を循環させることによってインバータ9及び電動モータ3を冷却することができる。このときは、4輪駆動で走行しているときよりも、後輪1RL・1RRの駆動を停止している分、負荷が少ないためインバータ9及び電動モータ3の冷却効果が向上する。
これにより、寒冷時に粘度が高まった潤滑油も、インバータ9及び電動モータ3との熱交換と、二段減速機10による攪拌とによって温められて粘度が低下するので、電動モータ3の駆動トルクも低下し、インバータ9及び電動モータ3の冷却効果が向上する。
このように、上記の一実施形態によれば、電動モータ3を駆動すると、オイルポンプ15によって潤滑油がインバータ通路18及びモータ通路19に通流されて、インバータ9及び電動モータ3と潤滑油との熱交換が行われることにより、これらインバータ9及び電動モータ3を冷却すると共に、潤滑油を温めることができるので、インバータ9及び電動モータ3と潤滑油とを夫々適切な温度に調整し、電動モータ3の出力低下やインバータ9に内蔵されたスイッチング素子の寿命低下を抑制することができる。
さらに、上記の一実施形態では、電動モータ3と後輪1RL・1RRとの間に電磁クラッチ5介装したが、これに限定されるものではない。要は、電動モータ3から後輪1RL・1RRへの伝達動力を断続できればよいので、機械的なかみ合いによってトルク伝達を確実に行う確動クラッチ(ポジティブクラッチ)等、任意の断続機構を用いればよい。
また、上記の一実施形態では、前輪1FL・1FRをエンジン2で駆動する主駆動輪とし、後輪1RL・1RRを電動モータ3で駆動可能な補助駆動輪としているが、これに限定されるものではなく、後輪1RL・1RRを主駆動輪とし、前輪1FL・1FRを補助駆動輪としてもよい。
さらに、上記の一実施形態では、本発明を4輪車両に適用しているが、2輪車両や3輪車両、或いは5輪以上の車両に適用してもよい。
1RL・1RR 後輪
2 エンジン
3 電動モータ
7 ジェネレータ
9 インバータ
10 二段減速機
11 電磁クラッチ
14 ケーシング
15 オイルポンプ
17 オイルクーラ
18 インバータ通路
19 モータ通路
24 4WDコントローラ
25 4WDスイッチ
30 温度センサ
Claims (6)
- 電動機と、該電動機の動力を車輪へ伝達可能な動力伝達機構と、該動力伝達機構のための潤滑油と、該潤滑油が通流されるときに当該潤滑油と前記電動機との熱交換を行う熱交換通路と、前記電動機によって駆動され前記熱交換通路へ前記潤滑油を循環させるポンプと、前記動力伝達機構が有し前記電動機から前記車輪への伝達動力を断続する断続機構と、前記断続機構が前記電動機から前記車輪への伝達動力を遮断している状態で、前記電動機で前記ポンプを駆動可能な駆動制御手段と、を備えることを特徴とする車両用駆動装置。
- 前記電動機の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記駆動制御手段は、前記断続機構が前記電動機から前記車輪への伝達動力を遮断している状態で、前記温度検出手段で検出した前記電動機の温度が所定温度を上回っているときに、前記電動機で前記ポンプを駆動することを特徴とする請求項1に記載の車両用駆動装置。 - 前記潤滑油の粘度を検知する粘度検知手段を備え、
前記駆動制御手段は、前記断続機構が前記電動機から前記車輪への伝達動力を遮断している状態で、前記粘度検知手段で検知した前記潤滑油の粘度が所定粘度を上回っているときに、前記電動機で前記ポンプを駆動することを特徴とする請求項1に記載の車両用駆動装置。 - 前記電動機の温度を検出する温度検出手段と、前記潤滑油の粘度を検知する粘度検知手段とを備え、
前記駆動制御手段は、前記断続機構が前記電動機から前記車輪への伝達動力を遮断している状態で、前記温度検出手段で検出した前記電動機の温度が所定温度を上回っているとき、又は前記粘度検知手段で検知した前記潤滑油の粘度が所定粘度を上回っているときに、前記電動機で前記ポンプを駆動することを特徴とする請求項1に記載の車両用駆動装置。 - 前記粘度検知手段は、前記電動機を所定回転数で回転させたときの出力トルク、前記電動機の温度、及び前記潤滑油の温度のうち、少なくとも一つに応じて前記潤滑油の粘度を検知することを特徴とする請求項3又は4に記載の車両用駆動装置。
- 前記熱交換通路に通流される前に前記潤滑油を冷却する冷却通路と、該冷却通路を迂回して前記熱交換通路に前記潤滑油を通流させる迂回通路と、前記温度検出手段で検出した前記電動機の温度が所定温度を上回っているときに前記潤滑油の循環路を前記冷却通路に切換え、前記粘度検知手段で検知した前記潤滑油の粘度が所定粘度を上回っているときに前記潤滑油の循環路を前記迂回通路に切換える切換制御手段と、を備えることを特徴とする請求項4又は5に記載の車両用駆動装置。
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