JPH0947094A - 動力伝達装置およびその制御方法 - Google Patents
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- B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
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- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
- B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
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- B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
- B60W30/18—Propelling the vehicle
- B60W30/188—Controlling power parameters of the driveline, e.g. determining the required power
- B60W30/1884—Avoiding stall or overspeed of the engine
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K51/00—Dynamo-electric gears, i.e. dynamo-electric means for transmitting mechanical power from a driving shaft to a driven shaft and comprising structurally interrelated motor and generator parts
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- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
- B60K2006/262—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators the motor or generator are used as clutch, e.g. between engine and driveshaft
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Abstract
接続された補機を駆動する動力を得る。 【解決手段】 エンジン50のクランクシャフト56に
連結された動力伝達装置20には、クラッチモータ30
とアシストモータ40とが設けられ、制御装置80によ
り制御される。エンジン50のクランクシャフト56B
には、直接またはベルト102によりクランクシャフト
56の回転により駆動する冷却ポンプ104やP/Sポ
ンプ106等の補機が接続されている。エンジン50の
運転を停止し、バッテリ94に蓄えられた電力を用いて
アシストモータ40により駆動軸22を駆動するときに
は、クランクシャフト56が所定の回転数で回転するよ
うクラッチモータ30によりクランクシャフト56に回
転トルクTSTを作用させる。この結果、クランクシャフ
ト56が回転し、補機を駆動する動力が得られる。
Description
びその制御方法に関し、詳しくは、原動機より得られる
動力を効率的に伝達または利用する動力伝達装置および
その制御方法に関する。
車両に搭載される装置であって、原動機の出力軸と電動
機のロータに結合された駆動軸とを電磁的に結合する電
磁継手を備えるものが提案されている(例えば、特開昭
53−133814号公報等)。この動力伝達装置は、
原動機から出力軸に出力されるトルクを電磁継手による
電磁的な結合により駆動軸に伝達すると共に電磁継手に
おける滑りにより得られる回生電力を用いて電動機によ
り駆動軸にトルクを付加することにより、原動機の動力
を回転軸に伝達する。
達装置を搭載した車両では、動力伝達装置に必要な補機
(例えば、原動機等の冷却水を循環させるポンプなど)
や動力伝達装置には必要ないが車両を運転するのに必要
な補機(例えば、パワーステアリング用のポンプやエア
コン用のポンプ等)の動力を、原動機の出力軸の回転か
ら或いはバッテリからの電力により得ている。このうち
補機の動力をバッテリから得るタイプでは、バッテリが
補機への電力の供給のために大きくなるという問題を生
じると共に、バッテリが電磁継手によける滑りにより得
られる回生電力により充電されることから、電磁継手の
運転効率や充電効率および放電効率が乗じられるため全
体としてのエネルギ効率が低くなるという問題をも生じ
る。
タイプ、例えば、原動機の出力軸に機械的に結合してそ
の回転力により動力を得るタイプでは、機械エネルギを
そのまま使用するので、上述したバッテリから得るタイ
プのような問題は生じない。しかし、こうした補機の動
力を原動機の出力軸から直接得るタイプでは、原動機の
運転を停止し車両をバッテリからの電力による動力のみ
で運転する場合には、原動機の出力軸は回転しないか
ら、補機の動力を得ることができない。
は、こうした問題を解決し、原動機より得られた動力を
高効率に伝達または利用すると共に、原動機の運転を停
止し車両をバッテリからの電力による動力のみで運転す
る場合でも原動機の出力軸から補機の動力を得ることを
目的とする。
発明の第1の動力伝達装置は、出力軸を有し、該出力軸
を回転させる原動機と、前記原動機の出力軸に結合され
る第1のロータと、該第1のロータと電磁的に結合し該
第1のロータに対して相対的に回転可能な第2のロータ
とを有し、該第2のロータに結合される回転軸をトルク
の出力軸とする第1の電動機と、前記第1の電動機にお
ける前記第1および第2のロータ間の電磁的な結合の程
度を制御すると共に、前記第1のロータと第2のロータ
との間に生じる滑り回転に応じた電力を前記第1の電動
機により回生可能な第1の電動機駆動回路と、前記第1
の電動機の第2のロータに結合される第3のロータを有
し、該第3のロータに結合される回転軸をトルクの出力
軸とする第2の電動機と、該第2の電動機を駆動する第
2の電動機駆動回路と、前記第1の電動機駆動回路を介
して前記第1の電動機から回生した電力を蓄えると共
に、前記第1および/または第2の電動機駆動回路を介
して対応する前記第1,第2の電動機に電力を供給可能
な二次電池と、前記原動機の出力軸に結合され、該出力
軸からの動力により駆動する補機とを備える動力伝達装
置であって、前記原動機の運転を停止しているとき、前
記二次電池に蓄えられた電力を用いて、前記第1の電動
機により前記原動機の出力軸を回転させて前記補機を駆
動するよう前記第1の電動機駆動回路を制御する補機駆
動制御手段を備えることを要旨とする。
が、原動機の出力軸に結合される第1のロータと、この
第1のロータと電磁的に結合し第1のロータに対して相
対的に回転可能な第2のロータとの間の電磁的な結合の
程度を第1の電動機駆動回路によって制御されることに
より、出力軸を回転させる原動機の動力を第2のロータ
に結合される回転軸に伝達する。第2の電動機は、第2
の電動機駆動回路により駆動制御されることにより、第
1の電動機の第2のロータに結合される第3のロータを
介して第3のロータに結合された回転軸に第1の電動機
により伝達された動力を加減する。二次電池は、第1の
電動機駆動回路を介して第1の電動機から回生した電力
を蓄え、必要に応じて、第1および/または第2の電動
機駆動回路を介して対応する第1,第2の電動機に電力
を供給する。そして、補機は、原動機の出力軸からの動
力により駆動する。
停止されると、補機駆動制御手段は、二次電池に蓄えら
れた電力を用いて、第1の電動機により原動機の出力軸
を回転させて補機を駆動するよう第1の電動機駆動回路
を制御する。
の出力の一部をそのままトルクとして出力し、一部を第
1の電動機の滑りとして電力に変換し、この電力で第2
の電動機を運転することで、全体として効率良く動力を
伝達し、トルクの変換を実現することができるという優
れた効果を奏する。しかも、原動機の運転が停止されて
も、二次電池に蓄えられた電力を用いて第1の電動機を
駆動して原動機の出力軸を回転させて補機を駆動するこ
とができる。
機駆動制御手段は、前記原動機の出力軸を回転させるこ
とによって前記第3のロータに結合された回転軸に生じ
るトルクの変動を低減させるよう前記第2の電動機から
該第3のロータに結合された回転軸に出力されるトルク
を制御する手段であるものとすることもできる。こうす
れば、第3のロータに結合された回転軸のトルクの変動
を低減することができる。特に、前記補機駆動制御手段
は、前記第1の電動機により前記原動機の出力軸を回転
させるトルクと略同一のトルクが、前記第2の電動機に
より前記第3のロータに結合された回転軸に出力される
トルクに付加されるよう前記第2の電動機駆動回路を制
御する手段であるものとすれば、トルクの変動を殆どな
くすことができる。
有し、該出力軸を回転させる原動機と、前記原動機の出
力軸に結合される第1のロータと、該第1のロータと電
磁的に結合し該第1のロータに対して相対的に回転可能
な第2のロータとを有し、該第2のロータに結合される
回転軸をトルクの出力軸とする第1の電動機と、前記第
1の電動機における前記第1および第2のロータ間の電
磁的な結合の程度を制御すると共に、前記第1のロータ
と第2のロータとの間に生じる滑り回転に応じた電力を
前記第1の電動機により回生可能な第1の電動機駆動回
路と、前記原動機の出力軸に結合される第3のロータを
有し、該第3のロータに結合される該原動機の出力軸を
トルクの出力軸とする第2の電動機と、該第2の電動機
を駆動する第2の電動機駆動回路と、前記第1の電動機
駆動回路を介して前記第1の電動機から回生した電力を
蓄えると共に、前記第1および/または第2の電動機駆
動回路を介して対応する前記第1,第2の電動機に電力
を供給可能な二次電池と前記原動機の出力軸に結合さ
れ、該出力軸からの動力により駆動する補機とを備える
動力伝達装置であって、前記原動機の運転を停止してい
るとき、前記二次電池に蓄えられた電力を用いて、前記
第2の電動機により前記原動機の出力軸を回転させて前
記補機を駆動するよう前記第2の電動機駆動回路を制御
する補機駆動制御手段を備えることを要旨とする。
が、原動機の出力軸に結合される第1のロータと、この
第1のロータと電磁的に結合し第1のロータに対して相
対的に回転可能な第2のロータとの間の電磁的な結合の
程度を第1の電動機駆動回路によって制御されることに
より、出力軸を回転させる原動機の動力を第2のロータ
に結合される回転軸に伝達する。第2の電動機は、第2
の電動機駆動回路により駆動制御されることにより、原
動機の出力軸に結合された第3のロータを介して原動機
の出力軸の動力を加減する。二次電池は、第1の電動機
駆動回路を介して第1の電動機から回生した電力を蓄
え、必要に応じて、第1および/または第2の電動機駆
動回路を介して対応する第1,第2の電動機に電力を供
給する。そして、補機は、原動機の出力軸からの動力に
より駆動する。
停止されると、補機駆動制御手段は、二次電池に蓄えら
れた電力を用いて、第2の電動機により原動機の出力軸
を回転させて補機を駆動するよう第2の電動機駆動回路
を制御する。
の出力と第2の電動機の出力と合計の出力の一部をトル
クとして出力し、残りを第1の電動機の滑りとして電力
に変換し、この電力により第2の電動機を運転すること
で、全体として効率良く動力を伝達し、トルクの変換を
実現することができるという優れた効果を奏する。しか
も、原動機の運転が停止されても、二次電池に蓄えられ
た電力を用いて第2の電動機を駆動して原動機の出力軸
を回転させて補機を駆動することができる。
軸を有し、該出力軸を回転させる原動機と、前記原動機
の出力軸に結合される第1のロータと、該第1のロータ
と電磁的に結合し該第1のロータに対して相対的に回転
可能な第2のロータとを有し、該第2のロータに結合さ
れる回転軸をトルクの出力軸とする第1の電動機と、前
記第1の電動機における前記第1および第2のロータ間
の電磁的な結合の程度を制御すると共に、前記第1のロ
ータと第2のロータとの間に生じる滑り回転に応じた電
力を前記第1の電動機により回生可能な第1の電動機駆
動回路と、前記第1の電動機の第2のロータに結合され
る第3のロータを有し、該第3のロータに結合される回
転軸をトルクの出力軸とする第2の電動機と、該第2の
電動機を駆動する第2の電動機駆動回路と、前記第1の
電動機駆動回路を介して前記第1の電動機から回生した
電力を蓄えると共に、前記第1および/または第2の電
動機駆動回路を介して対応する前記第1,第2の電動機
に電力を供給可能な二次電池と、前記原動機の出力軸に
結合され、該出力軸からの動力により駆動する補機とを
備える動力伝達装置の制御方法であって、前記原動機の
運転を停止しているとき、前記二次電池に蓄えられた電
力を用いて、前記第1の電動機により前記原動機の出力
軸を回転させて前記補機を駆動するよう前記第1の電動
機駆動回路を制御することを要旨とする。
動機の出力の一部をそのままトルクとして出力し、残り
を第1の電動機の滑りとして電力に変換し、この電力に
より第2の電動機を運転することで、全体として効率良
く動力を伝達し、トルクの変換を実現することができる
という優れた効果を奏する。しかも、原動機の運転が停
止されても、二次電池に蓄えられた電力を用いて第1の
電動機を駆動し原動機の出力軸を回転させて補機を駆動
することができる。
とることも可能である。
れかの動力伝達装置において、前記第2の電動機駆動回
路は、前記第2の電動機から電力を回生可能な回路であ
り、前記二次電池は、前記第2の電動機駆動回路を介し
て前記第2の電動機から回生した電力を蓄える電池であ
ることを要旨とする。
電力をも蓄えることができ、動力伝達装置におけるエネ
ルギ効率を高めることができる。
例に基づき説明する。図1は本発明の第1の実施例とし
ての動力伝達装置20の概略構成を示す構成図、図2は
図1の動力伝達装置20を構成するクラッチモータ30
及びアシストモータ40の構造を示す断面図、図3は図
1の動力伝達装置20を組み込んだ車両のエンジン50
を含む概略構成を示す構成図である。説明の都合上、ま
ず図3を用いて、車両全体の構成から説明する。
であるエンジン50としてガソリンにより運転されるガ
ソリンエンジンが備えられている。このエンジン50
は、吸気系からスロットルバルブ66を介して吸入した
空気と燃料噴射弁51から噴射されたガソリンとの混合
気を燃焼室52に吸入し、この混合気の爆発により押し
下げられるピストン54の運動をクランクシャフト56
の回転運動に変換する。ここで、スロットルバルブ66
はアクチュエータ68により開閉駆動される。点火プラ
グ62は、イグナイタ58からディストリビュータ60
を介して導かれた高電圧によって電気火花を形成し、混
合気はその電気火花によって点火されて爆発燃焼する。
ット(以下、EFIECUと呼ぶ)70により制御され
ている。EFIECU70には、エンジン50の運転状
態を示す種々のセンサが接続されている。例えば、スロ
ットルバルブ66の開度(ポジション)を検出するスロ
ットルバルブポジションセンサ67、原動機の50の負
荷を検出する吸気管負圧センサ72、エンジン50の水
温を検出する水温センサ74、ディストリビュータ60
に設けられクランクシャフト56の回転数と回転角度を
検出する回転数センサ76及び回転角度センサ78など
である。なお、EFIECU70には、この他、例えば
イグニッションキーの状態STを検出するスタータスイ
ッチ79なども接続されているが、その他のセンサ,ス
イッチなどの図示は省略した。
は、本実施例の動力伝達装置20が結合されている。動
力伝達装置20の駆動軸22は、ディファレンシャルギ
ヤ24に結合されており、動力伝達装置20からのトル
クは最終的に左右の駆動輪26,28に伝達される。こ
の動力伝達装置20は、制御装置80により、制御され
ている。制御装置80の構成は後で詳述するが、内部に
は制御CPUが備えられており、シフトレバー82に設
けられたシフトポジションセンサ84やアクセルペダル
64に設けられたアクセルペダルポジションセンサ65
なども接続されている。また、制御装置80は、上述し
たEFIECU70と通信により、種々の情報をやり取
りしている。これらの情報のやり取りを含む制御につい
ては、後述する。
6の反対側のクランクシャフト56Bには、直接または
ベルト102を介して、エンジン50の冷却水の循環用
の冷却ポンプ104やパワーステアリングの動力用のP
/Sポンプ106等の補機が接続されている。これらの
補機は、クランクシャフト56Bの回転から動力を得て
機能している。
る。図1に示すように、エンジン50のクランクシャフ
ト56の一端に取り付けられた動力伝達装置20は、大
きくは、クランクシャフト56にアウタロータ32が機
械的に結合されたクラッチモータ30、このクラッチモ
ータ30のインナロータ34に機械的に結合されたロー
タ42を有するアシストモータ40、及びクラッチモー
タ30とアシストモータ40を駆動・制御する制御装置
80から構成されている。
説明する。クラッチモータ30は、図1に示すように、
アウタロータ32の内周面に永久磁石35を備え、イン
ナロータ34に形成されたスロットに三相のコイル36
を巻回する同期電動機として構成されている。この三相
コイル36への電力は、回転トランス38を介して供給
される。インナロータ34において三相コイル36用の
スロット及びティースを形成する部分は、無方向性電磁
鋼板の薄板を積層することで構成されている。なお、ク
ランクシャフト56には、その回転角度θeを検出する
レゾルバ39が設けられているが、このレゾルバ39
は、ディストリビュータ60に設けられた回転角度セン
サ78と兼用することも可能である。
して構成されているが、回転磁界を形成する三相コイル
44は、ケース45に固定されたステータ43に巻回さ
れている。このステータ43も、無方向性電磁鋼板の薄
板を積層することで形成されている。ロータ42の外周
面には、複数個の永久磁石46が設けられている。アシ
ストモータ40では、この永久磁石46により磁界と三
相コイル44が形成する磁界との相互作用により、ロー
タ42が回転する。ロータ42が機械的に結合された軸
は、動力伝達装置20のトルクの出力軸である駆動軸2
2であり、駆動軸22には、その回転角度θdを検出す
るレゾルバ48が設けられている。また、駆動軸22
は、ケース45に設けられたベアリング49により軸支
されている。
40とは、クラッチモータ30のインナロータ34がア
シストモータ40のロータ42、延いては駆動軸22に
機械的に結合されている。従って、エンジン50と両モ
ータ30,40の関係を簡略を言えば、エンジン50の
クランクシャフト56の回転及び軸トルクが、クラッチ
モータ30のアウタロータ32からインナロータ34に
伝達されたとき、アシストモータ40によるトルクがこ
れに加減算されるということになる。
三相同期モータとして構成されているが、クラッチモー
タ30は、永久磁石35を有するアウタロータ32も三
相コイル36を備えたインナロータ34も、共に回転す
るよう構成されている。そこで、クラッチモータ30の
構成の詳細について、図2を用いて補足する。クラッチ
モータ30のアウタロータ32は、クランクシャフト5
6に嵌合されたホイール57の外周端に圧入ピン59a
及びネジ59bにより取り付けられている。ホイール5
7の中心部は、軸形状に突設されており、ここにベアリ
ング37A,37Bを用いてインナロータ34が回転自
在に取り付けられている。また、インナロータ34に
は、駆動軸22の一端が固定されている。
れていることは既に説明した。この永久磁石35は、実
施例では4個設けられており、アウタロータ32の内周
面に貼付されている。その磁化方向はクラッチモータ3
0の軸中心に向かう方向であり、一つおき磁極の方向は
逆向きになっている。この永久磁石35と僅かなギャッ
プにより対向するインナロータ34の三相コイル36
は、インナロータ34に設けられた計24個のスロット
(図示せず)に巻回されており、各コイルに通電する
と、スロットを隔てるティースを通る磁束を形成する。
各コイルに三相交流を流すと、この磁界は回転する。三
相コイル36の各々は、回転トランス38から電力の供
給を受けるよう接続されている。この回転トランス38
は、ケース45に固定された一次巻線38Aとインナロ
ータ34に結合された駆動軸22に取り付けられた二次
巻線38Bとからなり、電磁誘導により、一次巻線38
Aと二次巻線38Bとの間で、双方向に電力をやり取り
することができる。なお、三相(U,V,W相)の電流
をやり取りするために、回転トランス38には三相分の
巻線が用意されている。
界と、インナロータ34に設けられた三相コイル36が
形成する回転磁界との相互作用により、アウタロータ3
2とインナロータ34とは種々の振る舞いを示す。通常
は、三相コイル36に流す三相交流の周波数は、クラン
クシャフト56に直結されたアウタロータ32の回転数
(1秒間の回転数)とインナロータ34の回転数との偏
差の周波数としている。この結果、両者の回転には滑り
を生じることになる。クラッチモータ30及びアシスト
モータ40の制御の詳細については、後でフローチャー
トを用いて詳しく説明する。
ータ40を駆動・制御する制御装置80について説明す
る。制御装置80は、クラッチモータ30を駆動する第
1の駆動回路91、アシストモータ40を駆動する第2
の駆動回路92、両駆動回路91,92を制御する制御
CPU90、二次電池であるバッテリ94から構成され
ている。制御CPU90は、1チップマイクロプロセッ
サであり、内部に、ワーク用のRAM90a、処理プロ
グラムを記憶したROM90b、入出力ポート(図示せ
ず)及びEFIECU70と通信を行なうシリアル通信
ポート(図示せず)を備える。この制御CPU90に
は、レゾルバ39からのエンジン50の回転角度θe、
レゾルバ48からの駆動軸22の回転角度θd、アクセ
ルペダルポジションセンサ65からのアクセルペダルポ
ジション(アクセルペダルの踏込量)AP、シフトポジ
ションセンサ84からのシフトポジションSP、第1の
駆動回路91に設けられた2つの電流検出器95,96
からのクラッチ電流値Iuc,Ivc、第2の駆動回路
に設けられた2つの電流検出器97,98からのアシス
ト電流値Iua,Iva、バッテリ94の残容量を検出
する残容量検出器99からの残容量BRMなどが、入力ポ
ートを介して入力されている。なお、残容量検出器99
は、バッテリ94の電解液の比重またはバッテリ94の
全体の重量を測定して残容量を検出するものや、充電・
放電の電流値と時間を演算して残容量を検出するもの
や、バッテリの端子間を瞬間的にショートさせて電流を
流し内部抵抗を測ることにより残容量を検出するものな
どが知られている。
回路91に設けられたスイッチング素子である6個のト
ランジスタTr1乃至Tr6を駆動する制御信号SW1
と、第2の駆動回路92に設けられたスイッチング素子
としての6個のトランジスタTr11乃至Tr16を駆
動する制御信号SW2とが出力されている。第1の駆動
回路91内の6個のトランジスタTr1乃至Tr6は、
トランジスタインバータを構成しており、それぞれ、一
対の電源ラインP1,P2に対してソース側とシンク側
となるよう2個ずつペアで配置され、その接続点に、ク
ラッチモータ30の三相コイル(UVW)36の各々
が、回転トランス38を介して接続されている。電源ラ
インP1,P2は、バッテリ94のプラス側とマイナス
側に、それぞれ接続されているから、制御CPU90に
より対をなすトランジスタTr1乃至Tr6のオン時間
の割合を制御信号SW1により順次制御し、各コイル3
6に流れる電流を、PWM制御によって擬似的な正弦波
にすると、三相コイル36により、回転磁界が形成され
る。
ジスタTr11乃至Tr16も、トランジスタインバー
タを構成しており、それぞれ、第1の駆動回路91と同
様に配置されていて、対をなすトランジスタの接続点
は、アシストモータ40の三相コイル44の各々に接続
されている。従って、制御CPU90により対をなすト
ランジスタTr11乃至Tr16のオン時間を制御信号
SW2により順次制御し、各コイル44に流れる電流
を、PWM制御によって擬似的な正弦波にすると、三相
コイル44により、回転磁界が形成される。
作について説明する。動力伝達装置20の動作原理、特
にトルク変換の原理は以下の通りである。エンジン50
がEFIECU70により運転され、所定の回転数N1
で回転しているとする。このとき、制御装置80が回転
トランス38を介してクラッチモータ30の三相コイル
36に何等電流を流していないとすれば、即ち第1の駆
動回路91のトランジスタTr1乃至Tr6が常時オフ
状態であれば、三相コイル36には何等の電流も流れな
いから、クラッチモータ30のアウタロータ32とイン
ナロータ34とは電磁的に全く結合されていない状態と
なり、エンジン50のクランクシャフト56は空回りし
ている状態となる。この状態では、トランジスタTr1
乃至Tr6がオフとなっているから、三相コイル36か
らの回生も行なわれない。即ち、エンジン50はアイド
ル回転をしていることになる。
SW1を出力してトランジスタをオンオフ制御すると、
エンジン50のクランクシャフト56の回転数と駆動軸
22の回転数との偏差(言い換えれば、クラッチモータ
30におけるアウタロータ32とインナロータ34の回
転数差)に応じて、クラッチモータ30の三相コイル3
6に一定の電流が流れる。即ち、クラッチモータ30は
発電機として機能し、電流が第1の駆動回路91を介し
て回生され、バッテリ94が充電される。この時、アウ
タロータ32とインナロータ34とは一定の滑りが存在
する結合状態となる。即ち、エンジン50のクランクシ
ャフト56の回転数よりは低い回転数でインナロータ3
4は回転する。この状態で、回生された電気エネルギと
等しいエネルギがアシストモータ40で消費されるよう
に、制御CPU90が第2の駆動回路92を制御する
と、アシストモータ40の三相コイル44に電流が流
れ、アシストモータ40においてトルクが発生する。図
4に照らせば、クランクシャフト56が回転数N1,ト
ルクT1で運転しているとき、領域G1のエネルギをク
ラッチモータ30から回生し、これをアシストモータ4
0に付与することで、駆動軸22を回転数N2,トルク
T2で回転するということになる。こうして、クラッチ
モータ30における滑り(回転数差)に応じたエネルギ
がトルクとして駆動軸22に付与され、トルクの変換が
行なわれることになる。実際には、図5に例示するトル
ク制御処理によりトルクの変換がなされる。以下に、ま
ずこの動力伝達装置20による通常時のトルク制御処理
について説明した後、エンジン50が停止されていると
きの処理について説明する。
U90は、まず駆動軸22の回転数Ndを読み込む処理
を行なう(ステップS100)。駆動軸22の回転数
は、レゾルバ48から読み込んだ駆動軸22の回転角度
θdから求めることができる。次に、アクセルペダルポ
ジションセンサ65からのアクセルペダルポジションA
Pを読み込む処理を行なう(ステップS101)。アク
セルペダル64は運転者が出力トルクが足りないと感じ
たときに踏み込まれるものであり、従って、アクセルペ
ダルポジションAPの値は運転者の欲している出力トル
ク(すなわち、駆動軸22のトルク)に対応するもので
ある。続いて、読み込まれたアクセルペダルポジション
APに応じた出力トルク(駆動軸22のトルク)目標値
(以下、トルク指令値とも言う)Td*を導出する処理
を行なう(ステップS102)。すなわち、各アクセル
ペダルポジションAPに対しては、それぞれ、予め出力
トルク指令値Td*が設定されており、アクセルペダル
ポジションAPが読み込まれると、そのアクセルペダル
ポジションAPに対応して設定された出力トルク指令値
Td*の値が導き出される。
2のトルク)指令Td*と読み込まれた駆動軸22の回
転数Ndとから、駆動軸22より出力すべきエネルギP
dを計算(Pd=Td*×Nd)により求める処理を行
なう(ステップS103)。そして、この求めた出力エ
ネルギPdに基づいて、エンジン50の目標トルクTe
*とエンジンの目標回転数Ne*を設定する処理を行な
う(ステップS104)。ここで、駆動軸22より出力
すべきエネルギPdを全てエンジン50によって供給す
るものとすると、エンジン50の供給するエネルギはエ
ンジントルクTeとエンジン50の回転数Neとの積に
等しいため、出力エネルギPdとエンジン50の目標ト
ルクTe*および目標回転数Ne*との関係はPd=T
e*×Ne*となる。しかし、かかる関係を満足するエ
ンジン50の目標トルクTe*,目標回転数Ne*の組
合せは無数に存在する。そこで、本実施例では、エンジ
ン50ができる限り効率の高い状態で動作するように、
エンジン50の目標トルクTe*,目標回転数Ne*の
組合せを設定する。
いて、クラッチモータ30のトルク指令値Tc*を設定
する処理を行なう(ステップS106)。エンジン50
の回転数Neをほぼ一定となるようにするには、クラッ
チモータ30のトルクをエンジン50のトルクと等しく
して釣り合わせるようにすれば良い。そこで、ここでは
クラッチモータ30のトルク指令値Tc*をエンジン5
0の目標トルクTe*と等しくなるように設定する。
c*を設定した後(ステップS106)、クラッチモー
タ30の制御(ステップS108)とアシストモータ4
0の制御(ステップS110)とエンジン50の制御
(ステップS111)を行なう。なお、図示の都合上、
クラッチモータ30の制御とアシストモータ40の制御
とエンジン50の制御は別々のステップとして記載した
が、実際には、これらの制御は総合的に行なわれる。例
えば、制御CPU90が割り込み処理を利用して、クラ
ッチモータ30とアシストモータ40の制御を同時に実
行すると共に、通信によりEFIECU70に指示を送
信して、EFIECU70によりエンジン50の制御も
同時に行なわせる。
プS108)は、図6に例示するクラッチモータ制御処
理によりなされる。この処理が実行されると、制御CP
U90は、まず駆動軸22の回転角度θdをレゾルバ4
8から読み込む処理が行なわれる(ステップS11
2)。次に、レゾルバ39からエンジン50のクランク
シャフト56の回転角度θeを入力し(ステップS11
4)、両軸の相対角度θcを求める処理を行なう(ステ
ップS116)。即ち、θc=θe−θdを演算するの
である。
ッチモータ30の三相コイル36のU相とV相に流れて
いる電流Iuc,Ivcを検出する処理を行なう(ステ
ップS118)。電流はU,V,Wの三相に流れている
が、その総和はゼロなので、二つの相に流れる電流を測
定すれば足りる。こうして得られた三相の電流を用いて
座標変換(三相−二相変換)を行なう(ステップS12
0)。座標変換は、永久磁石型の同期電動機のd軸,q
軸の電流値に変換することであり、次式(1)を演算す
ることにより行なわれる。
の同期電動機においては、d軸及びq軸の電流が、トル
クを制御する上で本質的な量だからである。もとより、
三相のまま制御することも可能である。次に、2軸の電
流値に変換した後、クラッチモータ30におけるトルク
指令値Tc*から求められる各軸の電流指令値Idc
*,Iqc*と実際各軸に流れた電流Idc,Iqcと
偏差を求め、各軸の電圧指令値Vdc,Vqcを求める
処理を行なう(ステップS122)。即ち、まず以下の
式(2)の演算を行ない、次に次式(3)の演算を行な
うのである。
々係数である。これらの係数は、適用するモータの特性
に適合するよう調整される。
流指令値I*との偏差△Iに比例する部分(上式(3)
右辺第1項)と偏差△Iのi回分の過去の累積分(右辺
第2項)とから求められる。その後、こうして求めた電
圧指令値をステップS142で行なった変換の逆変換に
相当する座標変換(二相−三相変換)を行ない(ステッ
プS124)、実際に三相コイル36に印加する電圧V
uc,Vvc,Vwcを求める処理を行なう。各電圧
は、次式(4)により求める。
トランジスタTr1乃至Tr6のオンオフ時間によりな
されるから、式(4)によって求めた各電圧指令値とな
るよう各トランジスタTr1乃至Tr6のオン時間をP
WM制御する(ステップS126)。
御(図5のステップS110)について図7および図8
に例示するアシストモータ制御処理に基づき説明する。
アシストモータ制御処理では、制御CPU90は、まず
駆動軸22の回転数Ndを読み込む処理を行なう(ステ
ップS131)。駆動軸22の回転数は、レゾルバ48
から読み込んだ駆動軸22の回転角度θdから求めるこ
とができる。次に、エンジン50の回転数Neを読み込
む処理を行なう(ステップS132)。エンジン50の
回転数Neは、レゾルバ39から読み込んだクランクシ
ャフト56の回転角度θeから求めることもできるし、
ディストリビュータ60に設けられた回転数センサ76
によっても直接検出することもできる。回転数センサ7
6を用いる場合には、回転数センサ76に接続されたE
FIECU70から通信により回転数Neの情報を受け
取ることになる。
dとエンジン50の回転数Neとから、両軸の回転数差
Ncを計算(Nc=Ne−Nd)により求める処理を行
なう(ステップS133)。次に、クラッチモータ30
側で発電される電力を演算する処理を行なう(ステップ
S134)。即ち、回生される電力(エネルギ)Pc
を、 Pc=Ksc×Nc×Tc として演算するのである。ここで、Tcはクラッチモー
タ30における実際のトルクであり、Ncは回転数差で
あるから、Nc×Tcは、図4における領域G1に相当
するエネルギを求めることに相当する。Kscはクラッ
チモータ30の発電(回生)の効率である。
るトルク指令値Ta*を、 Ta*=ksa×Pc/Nd として演算する(ステップS135)。尚、ksaは、
アシストモータ40自身の効率である。求めたトルク指
令値Ta*がアシストモータ40によって付与し得る最
大トルクTamaxを越えているか否かの判断を行ない
(ステップS136)、越えている場合には、最大値に
制限する処理を行なう(ステップS138)。
バ48を用いて検出し(ステップS140)、更にアシ
ストモータ40の各相電流を電流検出器97,98を用
いて検出する処理(ステップS142)を行なう。その
後、図8に示すように、クラッチモータ30と同様座標
変換(ステップS144)及び電圧指令値Vda,Vq
aの演算を行ない(ステップS146)、更に電圧指令
値の逆座標変換(ステップS148)を行なって、アシ
ストモータ40の第2の駆動回路92のトランジスタT
r11乃至Tr16のオンオフ制御時間を求め、PWM
制御を行なう(ステップS150)。これらの処理は、
クラッチモータ30について行なったものと全く同一で
ある。
11)について説明する。エンジン50は、図5のステ
ップS104において設定された目標トルクTe*およ
び目標回転数Ne*の運転ポイントで定常運転状態とな
るようトルクTeおよび回転数Neが制御される。実際
には、制御CPU90から通信によりEFIECU70
に指示を送信し、燃料噴射量やスロットルバルブ開度を
増減して、エンジン50のトルクが目標トルクTe*
に、回転数が目標回転数Ne*になるように徐々に調整
する。
より所定の効率Kscで電力に変換されたトルク、即ち
エンジン50のクランクシャフト56の回転数とクラッ
チモータ30のインナロータ34の回転数の偏差に比例
してクラッチモータ30で回生された電力により、アシ
ストモータ40において駆動軸22にトルクとして付与
することができる。アシストモータ40が駆動軸22に
付与するトルクは、クラッチモータ30により電力に変
換されたトルクに一致している。この結果、図4におい
て、領域G1のエネルギを領域G2に移して、トルク変
換を行なうことができる。
ルク制御を基本とし、バッテリ94からの放電による高
トルク制御や、バッテリ94の充放電を組み込んだトル
ク制御,バッテリ94からの電力のみによるトルク制御
などの様々なパターンのトルク制御がなされる。
力を得たいときには、バッテリ94からの放電による高
トルク制御が行なわれる。この制御では、図7のステッ
プS135で求められるトルク指令値Ta*に、バッテ
リ94からの出力分を付加して新たなトルク指令値Ta
*を設定し、このトルク指令値Ta*を用いてステップ
S136以降の処理を行なう。
電を必要とする値として設定した充電開始値BL以下に
なったときには、バッテリ94の充放電を組み込んだト
ルク制御のうちの充電制御が行なわれる。この制御で
は、バッテリ94の充電に必要な充電エネルギPbiを
図5のステップS103で求めた出力エネルギPdに加
えて新たな出力エネルギPdを設定し、この出力エネル
ギPdを用いてステップS104以降の処理を行なうと
共に、図7のアシストモータ制御のステップS134で
求めたクラッチ電力Pcから充電エネルギPbiを減じ
て新たなクラッチ電力Pcを設定し、このクラッチ電力
Pcを用いてステップS135以降の処理を行なうこと
によって、充電エネルギPbiを見い出し、バッテリ9
4を充電する。バッテリ94の残容量BRMが予め放電を
必要とする値として設定した放電開始値BH以上になっ
たときには、バッテリ94の充放電を組み込んだトルク
制御のうちの放電制御が行なわれる。この制御では、バ
ッテリ94からの放電エネルギPboを図5のステップ
S103で求めた出力エネルギPdから減じて新たな出
力エネルギPdを設定し、この出力エネルギPdを用い
てステップS104以降の処理を行なうと共に、図7の
アシストモータ制御のステップS134で求めたクラッ
チ電力Pcに放電エネルギPboを加えて新たなクラッ
チ電力Pcを設定し、このクラッチ電力Pcを用いてス
テップS135以降の処理を行なうことによって、バッ
テリ94から放電エネルギPboに相当する電力を放電
する。
り、エンジン50の運転を停止してバッテリ94からの
電力のみで車両を駆動したいときには、バッテリ94か
らの電力のみによるトルク制御として、図9に例示する
エンジン停止時トルク制御処理ルーチンを実行する。
0は、まず、アクセルペダルポジションセンサ65から
のアクセルペダルポジションAPを読み込み(ステップ
S160)。読み込んだアクセルペダルポジションAP
に応じた出力トルク指令値Td*を導出する処理を行な
う(ステップS162)。次に、クラッチモータ30の
トルク指令値Tc*に回転トルクTSTをセットする(ス
テップS164)。この回転トルクTSTは、運転を停止
しているエンジン50のクランクシャフト56を所定の
回転数で回転させるのに必要なトルクである。このよう
にクラッチモータ30のトルク指令値Tc*に回転トル
クTSTを設定することによって、エンジン50の運転が
停止していても補機を駆動することができる。なお、回
転トルクTST(クランクシャフト56の所定の回転数)
は、エンジン50の特性やクランクシャフト56Bに直
接あるいはベルト102により接続された冷却ポンプ1
04やP/Sポンプ106等の補機の運転に必要な動力
によって定まるものである。実施例では、エンジン50
での消費エネルギを小さくするため、この制御の間は、
エンジン50の吸気側および排気側の弁を常時閉として
吸気および排気を行なわず、圧縮時のエネルギと膨張時
のエネルギとを相殺するようにしている。
値Ta*を Ta*=Td*+TST の式により求め(ステップS166)、求めたトルク指
令値Ta*がアシストモータ40によって付与し得る最
大トルクTamaxを越えているか否かの判断を行ない
(ステップS168)、越えている場合には、最大値に
制限する処理を行なう(ステップS170)。
を用いて、クラッチモータ30の制御(ステップS17
2),アシストモータ40の制御(ステップS174)
およびエンジン50の制御(ステップS176)を行な
う。クラッチモータ30の制御は、図6に示したクラッ
チモータ制御と同一の処理により行なわれる。ここで、
図9のエンジン停止時トルク制御処理ルーチンのステッ
プS164でトルク指令値Tc*に設定された回転トル
クTSTは、上述のエンジン50の出力を駆動軸22に伝
達する制御(基本のトルク制御)で設定されるトルク指
令値Tc*と逆向きとなるから、エンジン50の出力を
駆動軸22に伝達する向きを正とするば負の値となる。
したがって、図6のクラッチモータ制御では、負の値の
トルク指令値Tc*を用いて電圧指令が演算されること
になる。
74)は、上述の基本のトルク制御で実行される図7お
よび図8に示すアシストモータ制御のうちの図8に示す
処理(ステップS140〜S150)の処理を行なう。
これは、エンジン停止時トルク制御処理ルーチンのステ
ップS166〜S170でトルク指令値Ta*を設定し
てるから、設定後の処理のみを行なえばよいからであ
る。
エンジン50の運転を停止した状態を保つと共に、上述
したようにクランクシャフト56の回転に拘わらず吸気
側および排気側の弁を常時閉とする。
よれば、エンジン50の運転を停止してもクランクシャ
フト56を回転させるから、クランクシャフト56Bに
接続した冷却ポンプ104やP/Sポンプ106等の補
機を駆動することができる。しかも、出力トルク指令値
Td*にクランクシャフト56を所定の回転数で回転さ
せるのに用いられる回転トルクTSTを加えてアシストモ
ータ40のトルク指令値Ta*とするから、運転者は、
クランクシャフト56を回転させることによるトルクの
低下を感じることがなく、アクセルペダル64の踏込量
に応じたトルクとすることができる。さらに、エンジン
50の運転を停止している間は、エンジン50の吸気側
および排気側の弁を閉としてエンジン50でのエネルギ
消費を小さくすることができる。
ラッチモータ30のトルク指令値Tc*にクランクシャ
フト56が所定の回転数で回転するのに必要な回転トル
クTSTをセットし、クラッチモータ30によりクランク
シャフト56に回転トルクを作用させるものとしたが、
エンジン50のクランクシャフト56の回転数Neを検
出し、この回転数Neが所定の回転数となるようクラッ
チモータ30のトルクTcをフィードバック制御するも
のとしてもよい。この場合、クラッチモータ30のトル
ク指令値Tc*には所定値としての回転トルクTSTの設
定は行なわれず、所定の回転数と回転数Neとの偏差に
制御ゲインを乗じて算出されるトルクの変化量△Tcが
前回のトルク指令値Tc*に加えられて新たなトルク指
令値Tc*が設定されることになる。
ンジン50の停止時にアシストモータ40のトルク指令
値Ta*を出力トルク指令値Td*に回転トルクTSTを
加えて求めたが、出力トルク指令値Td*をそのままト
ルク指令値Ta*として設定するものや、出力トルク指
令値Td*に回転トルクTSTとは異なるトルク値を加え
てトルク指令値Ta*とするものとしても差し支えな
い。
50の停止時のトルク制御を行なっている間は、エンジ
ン50の吸気側および排気側の弁を閉としたが、共に開
とするものや、クランクシャフト56の回転に伴って開
け閉めするものとしていも差し支えない。共に開とする
構成では、圧縮や膨張は行なわれないからトルクの脈動
を低減することができる。
20Bについて説明する。図10は、第2実施例の動力
伝達装置20Bの構成の概略を例示する構成図である。
図示するように、第2実施例の動力伝達装置20Bは、
アシストモータ40Bがエンジン50とクラッチモータ
30Bとの間のクランクシャフト56に取り付けられて
いる点を除いて第1実施例の動力伝達装置20の構成と
同一の構成をしている。したがって、第2実施例の動力
伝達装置20Bの構成のうち第1実施例の動力伝達装置
20と同一の構成については同一の符号を付し、その説
明は省略する。なお、明示しない限り第1実施例の説明
の際に用いた符号はそのまま同じ意味で用いる。
ように動作する。今、エンジン50がトルクTe,回転
数Neの運転ポイントで運転しているとする。クランク
シャフト56に取り付けられたアシストモータ40によ
りクランクシャフト56にトルクTaを付加すれば、ク
ランクシャフト56にはTe+Taのトルクが作用す
る。そこで、クラッチモータ30BのトルクTcをTe
+Taとして制御すれば、駆動軸22にこのトルクTc
(Te+Ta)が伝達される。このときクラッチモータ
30Bでは、エンジン50の回転数Neと駆動軸22の
回転数Ndとの偏差に基づく電力が回生されるから、こ
の回生電力を電源ラインP1,P2を介してり駆動回路
92に供給すれば、アシストモータ40Bは、この回生
電力により駆動する。従って、アシストモータ40Bの
トルクTaをクラッチモータ30Bにより回生される電
力により丁度賄える値に設定すれば、 Te×Ne=Tc×Nd の関係が成り立つ範囲内でエンジン50からの出力を自
由にトルク変換することができる。なお、上述の関係
は、効率が100%のときの理想状態であるから、実際
には、Tc×Ndの方が若干小さくなる。こうした制御
は、具体的には図11に例示するトルク制御処理により
なされる。
CPU90は、まず図5のステップS100ないしS1
04と同一の処理であるステップS200ないしS20
8を実行する。即ち駆動軸22の回転数Ndとアクセル
ペダルポジションAPとを読み込み(ステップS20
0,S202)、読み込まれたアクセルペダルポジショ
ンAPに応じた出力トルク指令値Td*を求め(ステッ
プS204)、求めた出力トルク指令値Td*と読み込
んだ駆動軸22の回転数Ndとから、駆動軸22より出
力すべきエネルギPdを計算すると共に(ステップS2
06)。エンジン50の目標トルクTe*,目標回転数
Ne*を設定する処理を行なう(ステップS208)。
令値Ta*を、 Ta*=Ksc×(Td*−Te*) として演算し(ステップS210)、クラッチモータ3
0Bのトルク指令値Tc*を、 Tc*=Te*+Ta* として求める(ステップS212)。
モータ30Bの制御(ステップS214),アシストモ
ータ40Bの制御(ステップS216)およびエンジン
50の制御(ステップS217)を行なう。なお、ステ
ップS214のクラッチモータ30の制御は図6のクラ
ッチモータ制御と、ステップS216のアシストモータ
40の制御は図7および図8のアシストモータ制御の処
理のうちステップS140以降の処理と、ステップS2
17のエンジン50の制御は第1実施例で説明したエン
ジン制御とそれぞれ同一である。したがって、これらの
制御の詳細な説明は省略する。
でもこのトルク制御を基本とし、バッテリ94からの放
電による高トルク制御や、バッテリ94の充放電を組み
込んだトルク制御,バッテリ94からの電力のみによる
トルク制御などの様々なパターンのトルク制御がなされ
る。以下に、エンジン50を停止し、バッテリ94から
の電力のみによって車両を駆動する際のトルク制御につ
いて図12に例示するエンジン停止時トルク制御処理ル
ーチンに基づき説明する。
0は、まずアクセルペダルポジションセンサ65からの
アクセルペダルポジションAPを読み込み(ステップS
220)、読み込んだアクセルペダルポジションAPに
応じた出力トルク指令値Td*を導出する(ステップS
222)。次に、出力トルク指令値Td*に回転トルク
TSTを加えてアシストモータ40Bのトルク指令値Ta
*を設定し(ステップS224)、設定したトルク指令
値Ta*がアシストモータ40Bによって付与し得る最
大トルクTamaxを越えているか否かの判断を行ない
(ステップS226)、越えている場合には、最大値に
制限する処理を行なう(ステップS228)。続いて、
アシストモータ40Bのトルク指令値Ta*から回転ト
ルクTSTを減じてクラッチモータ30Bのトルク指令値
Tc*を設定する(ステップS230)。したがって、
ステップS226でトルク指令値Ta*が最大トルクT
amaxを越えていない場合には、トルク指令値Tc*
には出力トルク指令値Td*が設定されることになる。
を用いて、クラッチモータ30Bの制御(ステップS2
32),アシストモータ40Bの制御(ステップS23
4)およびエンジン50の制御(ステップS236)を
行なう。クラッチモータ30Bの制御,アシストモータ
40Bの制御およびエンジン50の制御は、第1実施例
のエンジン停止時トルク制御処理ルーチンのステップS
172,S174およびS176と同一であるから、そ
の説明は省略する。
令値Tc*とアシストモータ40Bのトルク指令値Ta
*とにトルク偏差(回転トルクTST)を持たせて各モー
タを制御することにより、運転を停止しているエンジン
50のクランクシャフト56の回転数は上昇するが、ク
ランクシャフト56Bに直接にまたはベルト102によ
り冷却ポンプ104やP/Sポンプ106等の補機が接
続されているから、クランクシャフト56は、回転トル
クTSTに対応するエネルギがエンジン50のピストン運
動により消費されるエネルギと補機の駆動により消費さ
れるエネルギとを加えたエネルギに等しくなる回転数で
回転することになる。
0Bによれば、エンジン50の運転を停止してもクラン
クシャフト56を回転させるから、クランクシャフト5
6Bに接続した冷却ポンプ104やP/Sポンプ106
等の補機を駆動することができる。しかも、出力トルク
指令値Td*にクランクシャフト56を所定の回転数で
回転させるのに用いられる回転トルクTSTを加えてアシ
ストモータ40Bのトルク指令値Ta*とし、通常は、
トルク指令値Tc*に出力トルク指令値Td*を設定す
るから、運転者は、クランクシャフト56を回転させる
ことによるトルクの低下を感じることがなく、アクセル
ペダル64の踏込量に応じたトルクとすることができ
る。さらに、エンジン50の運転を停止している間は、
エンジン50の吸気側および排気側の弁を閉としてエン
ジン50でのエネルギ消費を小さくすることができる。
シストモータ40Bをエンジン50とクラッチモータ3
0Bとの間のクランクシャフト56に取り付けたが、図
13に例示する動力伝達装置20Cのように、アシスト
モータ40Cをエンジン50を挟んでクラッチモータ3
0Cと対峙するようにクランクシャフト56を延出して
取り付けるものとしてもよい。なお、この場合、冷却ポ
ンプ104やP/Sポンプ106等の補機は、延出した
クランクシャフト56を更に延出してクランクシャフト
56Bとして、これに取り付ければよい。
たが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい
て、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
4輪駆動車(4WD)に適用した場合は、図14に示す
ごとくになる。図14に示す構成では、駆動軸22に機
械的に結合していたアシストモータ40を駆動軸22よ
り分離して、車両の後輪部に独立して配置し、このアシ
ストモータ40によって後輪部の駆動輪27,29を駆
動する。一方、駆動軸22の先端はギヤ23を介してデ
ィファレンシャルギヤ24に結合されており、この駆動
軸22によって前輪部の駆動輪26,28を駆動する。
このような構成の下においても、前述した第1実施例を
実現することは可能である。
の車両のを駆動は、ギヤ23により駆動軸22とディフ
ァレンシャルギヤ24との結合を解除して車輪26,2
8を遊動輪とすると共に、アシストモータ40により駆
動輪27,29を駆動させることにより行なう。そし
て、駆動軸22をロック状態とするロック機構108に
より駆動軸22をロック状態とし、クラッチモータ30
のトルク指令値Tc*に回転トルクTSTを設定してクラ
ンクシャフト56を回転させる。この場合、アシストモ
ータ40は、駆動軸22から分離されているから、クラ
ッチモータ30からの回転トルクTSTの作用に対応して
アシストモータ40のトルク指令値Ta*を変化させる
必要はない。
ン50としてガソリンにより運転されるガソリンエンジ
ンを用いたが、その他に、ディーゼルエンジンや、ター
ビンエンジンや、ジェットエンジンなど各種の内燃或い
は外燃機関を用いることもできる。
びアシストモータ40としてPM形(永久磁石形;Perm
anent Magnet type)同期電動機を用いていたが、回生
動作及び力行動作を行なわせるのであれば、その他に
も、VR形(可変リラクタンス形;Variable Reluctanc
e type)同期電動機や、バーニアモータや、直流電動機
や、誘導電動機や、超電導モータや、ステップモータな
どを用いることもできる。
に対する電力の伝達手段として回転トランス38を用い
たが、その他、スリップリング−ブラシ接触、スリップ
リング−水銀接触、或いは磁気エネルギの半導体カップ
リング等を用いることもできる。
駆動回路91,92としてトランジスタインバータを用
いたが、その他に、IGBT(絶縁ゲートバイポーラモ
ードトランジスタ;Insulated Gate Bipolar mode Tran
sistor)インバータや、サイリスタインバータや、電圧
PWM(パルス幅変調;Pulse Width Modulation)イン
バータや、方形波インバータ(電圧形インバータ,電流
形インバータ)や、共振インバータなどを用いることも
できる。
リ,NiMHバッテリ,Liバッテリなどを用いること
ができるが、バッテリ94に代えてキャパシタを用いる
こともできる。
に搭載する場合について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、船舶,航空機などの交通手段
や、その他各種産業機械などに搭載することも可能であ
る。
0の概略構成を示す構成図である。
ータ30及びアシストモータ40の構造を示す断面図で
ある。
ンジン50を含む概略構成を示す構成図である。
グラフである。
の一例を示すフローチャートである。
30の制御の基本的な処理を例示するフローチャートで
ある。
40の制御の基本的な処理の前半部分を例示するフロー
チャートである。
40の制御の基本的な処理の後半部分を例示するフロー
チャートである。
トルク制御処理ルーチンを例示するフローチャートであ
る。
を示す構成図である。
トルク制御処理の一例を示すフローチャートである。
エンジン停止時トルク制御処理ルーチンを例示するフロ
ーチャートである。
ある動力伝達装置20Cの構成の概略を例示する構成図
である。
輪駆動車に適用した場合の構成を示す構成図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 出力軸を有し、該出力軸を回転させる原
動機と、 前記原動機の出力軸に結合される第1のロータと、該第
1のロータと電磁的に結合し該第1のロータに対して相
対的に回転可能な第2のロータとを有し、該第2のロー
タに結合される回転軸をトルクの出力軸とする第1の電
動機と、 前記第1の電動機における前記第1および第2のロータ
間の電磁的な結合の程度を制御すると共に、前記第1の
ロータと第2のロータとの間に生じる滑り回転に応じた
電力を前記第1の電動機により回生可能な第1の電動機
駆動回路と、 前記第1の電動機の第2のロータに結合される第3のロ
ータを有し、該第3のロータに結合される回転軸をトル
クの出力軸とする第2の電動機と、 該第2の電動機を駆動する第2の電動機駆動回路と、 前記第1の電動機駆動回路を介して前記第1の電動機か
ら回生した電力を蓄えると共に、前記第1および/また
は第2の電動機駆動回路を介して対応する前記第1,第
2の電動機に電力を供給可能な二次電池と、 前記原動機の出力軸に結合され、該出力軸からの動力に
より駆動する補機とを備える動力伝達装置であって、 前記原動機の運転を停止しているとき、前記二次電池に
蓄えられた電力を用いて、前記第1の電動機により前記
原動機の出力軸を回転させて前記補機を駆動するよう前
記第1の電動機駆動回路を制御する補機駆動制御手段を
備える動力伝達装置。 - 【請求項2】 前記補機駆動制御手段は、前記原動機の
出力軸を回転させることによって前記第3のロータに結
合された回転軸に生じるトルクの変動を低減させるよう
前記第2の電動機から該第3のロータに結合された回転
軸に出力されるトルクを制御する手段である請求項1記
載の動力伝達装置。 - 【請求項3】 前記補機駆動制御手段は、前記第1の電
動機により前記原動機の出力軸を回転させるトルクと略
同一のトルクが、前記第2の電動機により前記第3のロ
ータに結合された回転軸に出力されるトルクに付加され
るよう前記第2の電動機駆動回路を制御する手段である
請求項2記載の動力伝達装置。 - 【請求項4】 出力軸を有し、該出力軸を回転させる原
動機と、 前記原動機の出力軸に結合される第1のロータと、該第
1のロータと電磁的に結合し該第1のロータに対して相
対的に回転可能な第2のロータとを有し、該第2のロー
タに結合される回転軸をトルクの出力軸とする第1の電
動機と、 前記第1の電動機における前記第1および第2のロータ
間の電磁的な結合の程度を制御すると共に、前記第1の
ロータと第2のロータとの間に生じる滑り回転に応じた
電力を前記第1の電動機により回生可能な第1の電動機
駆動回路と、 前記原動機の出力軸に結合される第3のロータを有し、
該第3のロータに結合される該原動機の出力軸をトルク
の出力軸とする第2の電動機と、 該第2の電動機を駆動する第2の電動機駆動回路と、 前記第1の電動機駆動回路を介して前記第1の電動機か
ら回生した電力を蓄えると共に、前記第1および/また
は第2の電動機駆動回路を介して対応する前記第1,第
2の電動機に電力を供給可能な二次電池と、 前記原動機の出力軸に結合され、該出力軸からの動力に
より駆動する補機とを備える動力伝達装置であって、 前記原動機の運転を停止しているとき、前記二次電池に
蓄えられた電力を用いて、前記第2の電動機により前記
原動機の出力軸を回転させて前記補機を駆動するよう前
記第2の電動機駆動回路を制御する補機駆動制御手段を
備える動力伝達装置。 - 【請求項5】 出力軸を有し、該出力軸を回転させる原
動機と、 前記原動機の出力軸に結合される第1のロータと、該第
1のロータと電磁的に結合し該第1のロータに対して相
対的に回転可能な第2のロータとを有し、該第2のロー
タに結合される回転軸をトルクの出力軸とする第1の電
動機と、 前記第1の電動機における前記第1および第2のロータ
間の電磁的な結合の程度を制御すると共に、前記第1の
ロータと第2のロータとの間に生じる滑り回転に応じた
電力を前記第1の電動機により回生可能な第1の電動機
駆動回路と、 前記第1の電動機の第2のロータに結合される第3のロ
ータを有し、該第3のロータに結合される回転軸をトル
クの出力軸とする第2の電動機と、 該第2の電動機を駆動する第2の電動機駆動回路と、 前記第1の電動機駆動回路を介して前記第1の電動機か
ら回生した電力を蓄えると共に、前記第1および/また
は第2の電動機駆動回路を介して対応する前記第1,第
2の電動機に電力を供給可能な二次電池と、 前記原動機の出力軸に結合され、該出力軸からの動力に
より駆動する補機とを備える動力伝達装置の制御方法で
あって、 前記原動機の運転を停止しているとき、前記二次電池に
蓄えられた電力を用いて、前記第1の電動機により前記
原動機の出力軸を回転させて前記補機を駆動するよう前
記第1の電動機駆動回路を制御する動力伝達装置の制御
方法。
Priority Applications (32)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7269241A JP3063592B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-09-22 | 動力伝達装置およびその制御方法 |
US08/636,306 US5942862A (en) | 1995-05-19 | 1996-04-23 | Power output apparatus and method of controlling the same |
DE69614755T DE69614755T2 (de) | 1995-05-19 | 1996-05-20 | Antriebsanordnung für ein Hybridfahrzeug mit Verfahren zur Anfahr-Regelung |
CN96190530A CN1055895C (zh) | 1995-05-19 | 1996-05-20 | 动力传送装置及采用该装置的四轮驱动车辆以及动力传送方法及四轮驱动方法 |
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