JPH1084665A - 動力出力装置 - Google Patents

動力出力装置

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JPH1084665A
JPH1084665A JP25759996A JP25759996A JPH1084665A JP H1084665 A JPH1084665 A JP H1084665A JP 25759996 A JP25759996 A JP 25759996A JP 25759996 A JP25759996 A JP 25759996A JP H1084665 A JPH1084665 A JP H1084665A
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JP
Japan
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torque
drive shaft
motor
power output
shaft
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Yasumi Kawabata
康己 川端
Masanao Shiomi
正直 塩見
Shigeru Matsuhashi
繁 松橋
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率が高く小型の動力出力装置を提供する。 【解決手段】 エンジン５０からクランクシャフト５６
に出力される動力は、クランクシャフト５６に取り付け
られた増速機５７により、回転数は増速され、トルクは
減じられて、回転軸５７ｅに伝達される。定速走行して
いる車両の駆動軸２２は、通常、エンジン５０の効率の
よい運転ポイントより高回転低トルクで運転されるか
ら、増速機５７によってエンジン５０から出力される動
力を高回転低トルクの動力とすることにより、クラッチ
モータ３０とアシストモータ４０とによるトルク変換の
際に両モータ３０，４０間でやり取りする電気エネルギ
を小さくすることができる。この結果、両モータ３０，
４０での損失を小さくすることができ、両モータ３０，
４０として小型のものを用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動力出力装置に関
し、詳しくは、駆動軸に動力を出力する動力出力装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の動力出力装置としては、
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継手により電磁
的に結合して原動機の動力を駆動軸に伝達するものが提
案されている（例えば、特開昭５３−１３３８１４号公
報等）。この動力出力装置では、電動機により車両の走
行を開始し、電動機の回転数が所定の回転数になった
ら、電磁継手へ励磁電流を与えて原動機をクランキング
すると共に原動機への燃料供給や火花点火を行なって原
動機を始動する。原動機が始動した後は、原動機からの
動力を電磁継手の電磁的な結合により駆動軸に伝達して
車両を走行させる。電動機は、電磁継手により駆動軸に
伝達される動力では駆動軸に必要な動力が不足する場合
に駆動され、この不足分を補う。電磁継手は、駆動軸に
動力を伝達している際、その電磁的な結合の滑りに応じ
た電力を回生する。この回生された電力は、走行の開始
の際に用いられる電力としてバッテリに蓄えられたり、
駆動軸の動力の不足分を補う電動機の動力として用いら
れる。
【０００３】この装置では、電磁継手は、原動機の運転
ポイントに拘わらず、原動機から出力される動力の一部
を駆動軸に伝達すると共にその残余の動力を電力として
回生するから、原動機の運転ポイントは自由に設定で
き、効率のよい運転ポイントとすることもできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、効率の
よい運転ポイントで原動機を運転しても、装置全体とし
ての効率が低くなったり、電磁継手や電動機が大型化す
る場合を生じるという問題があった。装置全体の効率
は、原動機の効率の他に、電磁継手の効率や電動機の効
率，バッテリの充放電の効率によって定まる。したがっ
て、これらの効率が低いときには、全体の効率も低くな
ってしまう。駆動軸に要求される動力は、通常、効率の
よい運転ポイントで運転されている原動機から出力され
る動力とは異なるから、電磁継手と電動機とによる動力
のトルク変換が必要となる。このトルク変換は、上述し
たように、電磁継手によって直接駆動軸に伝達される分
と、電磁継手により回生される電力を電動機に与えるこ
とによって駆動軸に出力する分とによって行なわれる。
このうち後者は、電気エネルギの形態を介して行なわれ
るから、この電気エネルギが大きいときには、エネルギ
損失も大きくなって、装置全体の効率を低下させる。ま
た、トルク変換のうち電気エネルギの形態を介して行な
う分が大きくなれば、電磁継手や電動機も容量の大きな
ものが必要となり、その大きさも大きくなってしまう。
【０００５】本発明の動力出力装置は、装置全体の効率
をより高くすると共に装置全体の小型化を図ることを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の動力出力装置は、駆動軸に動力を出力する動力出
力装置であって、出力軸を有する原動機と、前記原動機
の出力軸と結合される第１の回転軸と、該第１の回転軸
とは異なる第２の回転軸とを有し、該２つの回転軸の一
方の回転数を所定の比率で増速または減速する回転数増
減手段と、前記回転数増減手段の第２の回転軸に結合さ
れる第１のロータと、前記駆動軸に結合され該第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、該両ロータ間の電磁的な結合を介して該回転数増減
手段の第２の回転軸と該駆動軸との間で動力のやり取り
をする第１の電動機と、前記原動機の出力軸，前記駆動
軸，前記回転数増減手段の第２の回転軸のいずれかと動
力のやり取りをする第２の電動機と、を備えることを要
旨とする。
【０００７】この本発明の動力出力装置は、原動機の出
力軸と結合される第１の回転軸とこの第１の回転軸とは
異なる第２の回転軸とを有する回転数増減手段が、この
２つの回転軸の一方の回転数を所定の比率で増速または
減速する。ここで、「動力」とは、回転数とトルクとに
より表わされる回転動力を意味する。このため、回転数
とトルクとの積の形態として表わされるエネルギが同じ
であっても、回転数とトルクが異なれば異なる動力とし
て識別される。したがって、回転数増減手段による回転
数の増速または減速は、トルクの減少または増加を伴う
ものとなる。この回転数増減手段の第２の回転軸に結合
される第１のロータと駆動軸に結合され第１のロータに
対して相対的に回転可能な第２のロータとを有する第１
の電動機は、この両ロータ間の電磁的な結合を介して回
転数増減手段の第２の回転軸と駆動軸との間で動力のや
り取りをする。そして、第２の電動機は、原動機の出力
軸，駆動軸，回転数増減手段の第２の回転軸のいずれか
と動力のやり取りをする。
【０００８】こうした本発明の動力出力装置によれば、
効率のよい運転ポイントで原動機から出力される動力と
駆動軸に要求される動力とが大きく異なるものであって
も、回転数増減手段によって近いものとすることができ
る。したがって、原動機から出力される動力を第１の電
動機と第２の電動機とによってトルク変換して駆動軸に
出力する際に、第１の電動機により回生され第２の電動
機により消費される電気エネルギまたは第２の電動機に
より回生され第１の電動機により消費される電気エネル
ギを小さくすることができる。この結果、第１の電動機
と第２の電動機におけるエネルギ損失を小さくすること
ができ、装置全体の効率をより高くすることができる。
また、このように第１の電動機と第２の電動機とによっ
て回生または消費される電気エネルギが小さくなるか
ら、第１の電動機と第２の電動機を容量の小さな小型の
ものを用いることができ、装置全体の小型化を図ること
ができる。
【０００９】この本発明の動力出力装置において、前記
原動機から出力され前記回転数増減手段により回転数が
増速または減速された動力を、前記第１および第２の電
動機によりトルク変換して前記駆動軸に出力するよう該
第１および第２の電動機を駆動制御する制御手段を備え
るものとすることもできる。こうすれば、原動機から出
力される動力のすべてをトルク変換して駆動軸に出力す
ることができる。
【００１０】また、本発明の動力出力装置において、前
記回転数増減手段は、前記原動機の出力軸の回転数を増
速する増速ギヤであるものとすることもできる。こうす
れば、第１の電動機として高回転数低トルク型の特性を
持つ電動機を用いることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施例と
しての動力出力装置２０の概略構成を示す構成図、図２
は図１の動力出力装置２０を組み込んだ車両の概略構成
を示す構成図である。説明の都合上、まず図２を用い
て、車両全体の構成から説明する。
【００１２】図２に示すように、この車両には、動力源
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。
【００１３】このエンジン５０の運転は、電子制御ユニ
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、エンジン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および回転角度センサ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。
【００１４】エンジン５０のクランクシャフト５６に
は、クランクシャフト５６の回転を増速して後段に伝達
する増速機５７が取り付けられており、この増速機５７
の後段には、後述するクラッチモータ３０およびアシス
トモータ４０を介して駆動軸２２が結合されている。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、動力出力装置２０からのトルクは最終的に左右の
駆動輪２６，２８に出力される。このクラッチモータ３
０およびアシストモータ４０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８
２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。
【００１５】図１に示すように、動力出力装置２０は、
大きくは、エンジン５０、エンジン５０のクランクシャ
フト５６に結合された増速機５７、増速機５７の回転軸
５７ｅ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およびクラッチモータ３０とアシストモータ
４０とを駆動・制御する制御装置８０から構成されてい
る。
【００１６】増速機５７は、回転軸５７ｅに結合された
サンギヤ５７ａと、クランクシャフト５６に結合された
リングギヤ５７ｂと、サンギヤ５７ａとリングギヤ５７
ｂとの間に配置されサンギヤ５７ａの外周を自転しなが
ら公転する複数のプラネタリピニオンギヤ５７ｃと、各
プラネタリピニオンギヤ５７ｃの回転軸を軸支するプラ
ネタリキャリア５７ｄとからなるプラネタリギヤにより
構成されている。なお、実施例では、プラネタリキャリ
ア５７ｄはケース４５に固定されており、プラネタリキ
ャリア５７ｄは回転しないようになっている。したがっ
て、リングギヤ５７ｂの歯数に対するサンギヤ５７ａの
歯数をｍとすると、クランクシャフト５６の回転数は１
／ｍ倍の回転数として回転軸５７ｅに伝達され、クラン
クシャフト５６のトルクはｍ倍して回転軸５７ｅに伝達
される。なお、以下の説明では、クランクシャフト５６
の回転数に対する増速機５７の回転軸５７ｅの回転数の
比を増速比ρ（ρ＝１／ｍ）として表わす。
【００１７】クラッチモータ３０は、図示するように、
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、スリップリング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
のスロットおよ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、増速機５７の回転軸５７ｅには、その回転角度θｖ
を検出するレゾルバ３９が設けられている。
【００１８】他方、アシストモータ４０も同期電動機と
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、動力出力装置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。
【００１９】係るクラッチモータ３０とアシストモータ
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。したがって、エンジン５０と
増速機５７と両モータ３０，４０との関係を簡略に言え
ば、エンジン５０からクランクシャフト５６に出力され
た動力は増速機５７によりその回転数は増速され軸トル
クは減少されてクラッチモータ３０のアウタロータ３２
に伝達され、この伝達されたトルクはクラッチモータ３
０のアウタロータ３２およびインナロータ３４を介して
駆動軸２２に出力され、さらに、駆動軸２２にはアシス
トモータ４０からのトルクがこれに加減算されるという
ことになる。
【００２０】次に、クラッチモータ３０およびアシスト
モータ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）および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からの増速機５７の回転軸５７ｅの
回転角度θｖ、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）Ａ
Ｐ、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９７，９
８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。
【００２１】また、制御ＣＰＵ９０からは、第１の駆動
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ないしＴｒ６を駆動する制御信号ＳＷ
１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ないし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ないしＴｒ
６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Ｌ１，Ｌ２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、スリップリング３８を介して接続されている。
電源ラインＬ１，Ｌ２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ＣＰＵ
９０により対をなすトランジスタＴｒ１ないし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３６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。
【００２２】他方、第２の駆動回路９２の６個のトラン
ジスタＴｒ１１ないし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ないし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。
【００２３】以上構成を説明した動力出力装置２０の動
作について説明する。動力出力装置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、エンジン５０が回
転数ＮｅおよびトルクＴｅで表わされる運転ポイントで
運転されているとする。このとき、増速機５７の回転軸
５７ｅには、計算（Ｎｖ＝Ｎｅ×ρ）により計算される
回転数Ｎｖと計算（Ｔｖ＝Ｔｅ／ρ）により計算される
トルクＴｖとにより表わされる動力が伝達される。ここ
で、制御装置８０がスリップリング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Ｔ
ｒ１ないし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３
０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、増速機５７の回転軸
５７ｅ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ないし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。
【００２４】制御装置８０の制御ＣＰＵ９０が制御信号
ＳＷ１を出力してトランジスタをオンオフ制御すると、
増速機５７の回転軸５７ｅの回転数Ｎｖと駆動軸２２の
回転数Ｎｄとの偏差、言い換えれば、クラッチモータ３
０におけるアウタロータ３２とインナロータ３４の回転
数差Ｎｃ（Ｎｖ−Ｎｄ）に応じて、クラッチモータ３０
の三相コイル３６に一定の電流が流れる。いま、駆動軸
２２の回転数Ｎｄが増速機５７の回転軸５７ｅの回転数
Ｎｖより小さな値Ｎｄ１のときには、クラッチモータ３
０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。
【００２５】図３に照らせば、エンジン５０が回転数Ｎ
ｅ，トルクＴｅの運転ポイントＰ１で運転しているとき
には、増速機５７により回転軸５７ｅは回転数Ｎｖ，ト
ルクＴｖの運転ポイントＰ２で運転されることになり、
クラッチモータ３０およびアシストモータ４０によるト
ルク変換は、増速機５７の回転軸５７ｅの運転ポイント
Ｐ２から駆動軸２２の運転ポイントＰ３への変換とな
る。すなわち、図中のポイントＰ２とＮｄ１とを対角と
する長方形の領域Ｇ１で表わされるエネルギをクラッチ
モータ３０から回生すると共し、この回生したエネルギ
をポイントＰ３とＴｖとを対角とする長方形の領域Ｇ２
で表わされるエネルギとしてアシストモータ４０から駆
動軸２２に出力するのである。
【００２６】ここで、仮に、動力出力装置２０が増速機
５７を備えず、エンジン５０のクランクシャフト５６に
アウタロータ３２が直接結合されているものとすれば、
クラッチモータ３０およびアシストモータ４０によるト
ルク変換は、駆動軸２２の回転数Ｎｄ１より回転数の小
さなエンジン５０の運転ポイントＰ１から駆動軸２２の
運転ポイントＰ３への変換となり、図中のポイントＰ１
とＮｄ１とを対角とする長方形の領域Ｇ３で表わされる
エネルギをクラッチモータ３０から駆動軸２２に出力す
ると共に、このクラッチモータ３０の駆動に必要なエネ
ルギをポイントＰ３とＴｅとを対角とする長方形の領域
Ｇ４で表わされるエネルギとしてアシストモータ４０に
より駆動軸２２から回生することになる。この場合、ポ
イントＰ１とＰ３とを対角とする長方形の領域は、領域
Ｇ３と領域Ｇ４の双方に含まれるため、クラッチモータ
３０とアシストモータ４０とによるエネルギの授受は、
領域Ｇ３と領域Ｇ４からこの重複した領域を除いた領域
で表わされるエネルギの授受（グラフ上の最低限のエネ
ルギの授受）より大きなものとなる。このため、両モー
タ３０，４０によるエネルギ損失も大きくなるから、装
置全体の効率は低下することになる。実施例のように増
速機５７を備えるものとすれば、駆動軸２２の回転数Ｎ
ｄ１より回転数が大きな運転ポイントＰ２からの変換と
するから、クラッチモータ３０とアシストモータ４０と
のエネルギ授受における重複する部分をなくすことがで
き、増速機５７を備えないものに比して装置全体の効率
を高くすることができる。
【００２７】逆に、駆動軸２２の回転数Ｎｄが増速機５
７の回転軸５７ｅの回転数Ｎｖより大きな値Ｎｄ２のと
きには、クラッチモータ３０は通常のモータとして機能
し、バッテリ９４からの電力により駆動軸２２に回転エ
ネルギを与える。この状態で、制御ＣＰＵ９０によりク
ラッチモータ３０により消費する電気エネルギと等しい
エネルギを電力としてアシストモータ４０により回生す
るよう第２の駆動回路９２を制御すれば、アシストモー
タ４０のロータ４２とステータ４３との間の滑りにより
三相コイル４４に回生電流が流れ、クラッチモータ３０
により消費される電力をアシストモータ４０により賄う
ことができる。図４に照らせば、エンジン５０が回転数
Ｎｅ，トルクＴｅの運転ポイントＰ１で運転していると
きには、増速機５７により回転軸５７ｅは回転数Ｎｖ，
トルクＴｖの運転ポイントＰ２運転されることになり、
クラッチモータ３０およびアシストモータ４０によるト
ルク変換は、増速機５７の回転軸５７ｅの運転ポイント
Ｐ２から駆動軸２２の運転ポイントＰ４への変換とな
る。すなわち、図中ポイントＰ２とＮｄ２とを対角とす
る長方形の領域Ｇ５で表わされるエネルギをクラッチモ
ータ３０から出力すると共に、このクラッチモータ３０
の駆動に必要なエネルギをポイントＰ４とＴｖとを対角
とする長方形の領域Ｇ６で表わされるエネルギとしてア
シストモータ４０により駆動軸２２から回生するのであ
る。
【００２８】ここで、仮に、動力出力装置２０が増速機
５７を備えないものとすれば、上述したように、クラッ
チモータ３０およびアシストモータ４０によるトルク変
換は、エンジン５０の運転ポイントＰ１から駆動軸２２
の運転ポイントＰ４への変換となり、図中のポイントＰ
１とＮｄ２とを対角とする長方形の領域Ｇ７で表わされ
るエネルギをクラッチモータ３０から駆動軸２２に出力
すると共に、このクラッチモータ３０の駆動に必要なエ
ネルギをポイントＰ４とＴｅとを対角とする長方形の領
域Ｇ８で表わされるエネルギとしてアシストモータ４０
により駆動軸２２から回生することになる。したがっ
て、図から解るように、実施例の動力出力装置２０は、
クラッチモータ３０とアシストモータ４０とによるエネ
ルギの授受（領域Ｇ５と領域Ｇ６とにより表わされるエ
ネルギの授受）が増速機５７を備えないものにおけるエ
ネルギの授受（領域Ｇ７と領域Ｇ８で表わされるエネル
ギの授受）に比して小さくなるから、両モータ３０，４
０におけるエネルギ損失も小さくなり、装置全体の効率
を高くすることができる。
【００２９】このほかの運転状態としては、図５に示す
ように、駆動軸２２の回転数Ｎｄがエンジン５０の回転
数Ｎｅより小さい値Ｎｄ３のときがある。このときは、
クラッチモータ３０とアシストモータ４０とによるトル
ク変換は、増速機５７の回転軸５７ｅの運転ポイントＰ
２から駆動軸２２の運転ポイントＰ５への変換となる。
すなわち、図中のポイントＰ２とＮｄ３とを対角とする
長方形の領域Ｇ９で表わされるエネルギをクラッチモー
タ３０により回生すると共に、この回生したエネルギを
ポイントＰ５とＴｖとを対角とする長方形の領域Ｇ１０
で表わされる領域Ｇ１０のエネルギとしてアシストモー
タ４０から駆動軸２２に出力するのである。増速機５７
を備えないものでは、両モータ３０，４０によるトルク
変換はエンジン５０の運転ポイントＰ１から駆動軸２２
の運転ポイントＰ５への変換となり、図中のポイントＰ
１とＮｄ３とを対角とする長方形の領域Ｇ１１で表わさ
れるエネルギをクラッチモータ３０により回生すると共
に、この回生したエネルギをポイントＰ５とＴｅとを対
角とする長方形の領域Ｇ１２で表わされるエネルギとし
てアシストモータ４０から駆動軸２２に出力することに
なる。したがって、実施例の動力出力装置２０は、クラ
ッチモータ３０とアシストモータ４０とによるエネルギ
の授受（領域Ｇ９と領域Ｇ１０とにより表わされるエネ
ルギの授受）が増速機５７を備えないものにおけるエネ
ルギの授受（領域Ｇ１１と領域Ｇ１２で表わされるエネ
ルギの授受）に比して大きくなるから、両モータ３０，
４０におけるエネルギ損失も大きくなり、装置全体の効
率は低くなってしまう。
【００３０】上述した３つの運転状態から解るように、
実施例の動力出力装置２０の効率は、駆動軸２２の回転
数Ｎｄが大きくトルクＴｄが小さいときには高く、逆に
駆動軸２２の回転数Ｎｄが小さくトルクＴｄが大きなと
きには低くなる。こうした基本的なトルク変換は、通
常、車両が定速走行しているとき、すなわち駆動軸２２
の回転数Ｎｄが比較的大きくトルクＴｄが比較的小さな
ときになされるから、増速機５７を備えることにより、
装置全体の効率をより高くすることができる。なお、増
速機５７の増速比ρは、エンジン５０の特性や動力出力
装置２０を搭載する車両の用途などによって定められ
る。
【００３１】実施例の動力出力装置２０では、こうした
基本的なトルク変換を行なう動作に加えて、車両の走行
状態やバッテリ９４の残容量ＢRMに基づいてエンジン５
０からの出力エネルギ（トルクＴｅと回転数Ｎｅとの
積）とクラッチモータ３０により回生または消費される
電気エネルギとアシストモータ４０により消費または回
生される電気エネルギとを調整することにより、種々の
動作を行なうことができる。例えば、余剰の電気エネル
ギを見い出してバッテリ９４を放電する動作や、大きな
トルクを出力するためにエンジン５０から出力される動
力のトルク変換に加えてバッテリ９４に蓄えられた電力
を用いてアシストモータ４０から駆動軸２２にトルクを
出力する動作、あるいは、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のみで駆動軸２２を駆動
する動作等がある。なお、車両が低速で大きなトルクを
必要とするとき、すなわち駆動軸２２の回転数Ｎｄが比
較的小さくトルクＴｄが比較的大きなときには、アシス
トモータ４０のみで駆動軸２２を駆動する動作やエンジ
ン５０から出力される動力のトルク変換に加えてバッテ
リ９４に蓄えられた電力を用いてアシストモータ４０か
ら駆動軸２２にトルクを出力する動作が用いられる。こ
のため、こうした駆動軸２２の回転数Ｎｄが小さくトル
クＴｄが大きなときには、増速機５７の有無に拘わら
ず、効率はほぼ同じとなる。
【００３２】以上、実施例の動力出力装置２０の基本的
な動作について説明したが、エンジン５０から出力され
る動力をクラッチモータ３０とアシストモータ４０とに
よりトルク変換して駆動軸２２に出力する際のトルク制
御について、図６に例示するトルク制御ルーチンに基づ
き説明する。本ルーチンは、車両が略定速走行している
ときに所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し
実行されるものである。本ルーチンが実行されると、ま
ず、制御装置８０の制御ＣＰＵ９０は、駆動軸２２の回
転数Ｎｄを読み込む処理を行なう（ステップＳ１０
０）。駆動軸２２の回転数は、駆動軸２２に取り付けら
れたレゾルバ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、増速機５７の回転
軸５７ｅの回転数Ｎｖを読み込む処理を行なう（ステッ
プＳ１０２）。回転軸５７ｅの回転数Ｎｖは、回転軸５
７ｅに取り付けられたレゾルバ３９から読み込んだ回転
軸５７ｅの回転角度θｖから求めることができる。そし
て、こうして読み込んだ駆動軸２２の回転数Ｎｄと増速
機５７の回転軸５７ｅの回転数Ｎｖとから、両軸の回転
数差Ｎｃを計算（Ｎｃ＝Ｎｖ−Ｎｄ）により求める（ス
テップＳ１０４）。
【００３３】次に、アクセルペダルポジションセンサ６
５からのアクセルペダルポジションＡＰを読み込む（ス
テップＳ１０６）。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、したがって、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
に出力すべきトルク）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
力トルクの目標値（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Ｓ１０８）。実施
例では、各アクセルペダルポジションＡＰに対応する出
力トルク指令値Ｔｄ＊をそれぞれ定めてこれをマップと
してＲＯＭ９０ｂに記憶しておき、アクセルペダルポジ
ションＡＰが読み込まれると、ＲＯＭ９０ｂに記憶した
マップを参照してアクセルペダルポジションＡＰに対応
する出力トルク指令値Ｔｄ＊を導き出すものとした。
【００３４】次に、導き出された出力トルク指令値Ｔｄ
＊と読み込まれた駆動軸２２の回転数Ｎｄとから、駆動
軸２２に出力すべきエネルギＰｄを計算（Ｐｄ＝Ｔｄ＊
×Ｎｄ）により求める処理を行なう（ステップＳ１１
０）。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Ｓ１１
２）。ここで、駆動軸２２に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５０のトルクＴ
ｅと回転数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Ｎ
ｅ＊との関係はＰｄ＝Ｔｅ＊×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＊
と目標回転数Ｎｅ＊との組合せは無数に存在する。そこ
で、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
＊と目標回転数Ｎｅ＊との組合せを設定するものとし
た。
【００３５】次に、設定された目標トルクＴｅ＊を増速
比ρで除した値を、クラッチモータ３０のトルク指令値
Ｔｃ＊として設定する処理を行なう（ステップＳ１１
４）。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から増速機５７を介し
てエンジン５０のクランクシャフト５６に作用するトル
クをエンジン５０のトルクＴｅに等くすればよい。そこ
で、増速機５７の増速比ρを考慮して、クラッチモータ
３０のトルク指令値Ｔｃ＊をエンジン５０の目標トルク
Ｔｅ＊を増速比ρで除した値となるように設定するので
ある。
【００３６】続いて、クラッチモータ３０で発電または
消費される電力Ｐｃを次式（１）により演算する処理を
行なう（ステップＳ１１６）。ここで、式（１）中のＮ
ｃは増速機５７の回転軸５７ｅと駆動軸２２との回転数
差であるから、Ｎｃ×Ｔｃ＊は、設定された指令値によ
り運転された際の図３ないし図５における領域Ｇ１，Ｇ
５，Ｇ９で表わされるエネルギを求めることに相当す
る。なお、Ｋｓｃはクラッチモータ３０の効率である。
そして、アシストモータ４０により駆動軸２２に出力す
べきトルク指令値Ｔａ＊を次式（２）により演算する
（ステップＳ１１８）。なお、Ｋｓａは、アシストモー
タ４０の効率である。
【００３７】Ｐｃ＝Ｋｓｃ×Ｎｃ×Ｔｃ …（１） Ｔａ＊＝ｋｓａ×Ｐｃ／Ｎｄ …（２）
【００３８】こうして、エンジン５０の目標トルクＴｅ
＊と目標回転数Ｎｅ＊，クラッチモータ３０のトルク指
令値Ｔｃ＊およびアシストモータ４０のトルク指令値Ｔ
ａ＊を設定すると、設定した値でエンジン５０や両モー
タ３０，４０が動作するよう、両モータ３０，４０およ
びエンジン５０の各制御を行なう（ステップＳ１２０な
いしＳ１２４）。なお、図示の都合上、各制御は別々の
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ＥＦ
ＩＥＣＵ７０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のである。
【００３９】クラッチモータ３０の制御（図６のステッ
プＳ１２０）は、図７に例示するクラッチモータ制御ル
ーチンによりなされる。本ルーチンが実行されると、制
御装置８０の制御ＣＰＵ９０は、まず、駆動軸２２の回
転角度θｄをレゾルバ４８から、増速機５７の回転軸５
７ｅの回転角度θｖをレゾルバ３９から入力する処理を
行ない（ステップＳ１３０，Ｓ１３２）、両軸の相対角
度θｃを求める処理を行なう（ステップＳ１３４）。即
ち、θｃ＝θｅ−θｄを演算するのである。
【００４０】次に、電流検出器９５，９６により、クラ
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Ｓ１３６）。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Ｓ１３
８）。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（３）を演算す
ることにより行なわれる。
【００４１】
【数１】
【００４２】ここで座標変換を行なうのは、永久磁石型
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Ｓ１４０）。即ち、まず以下の
式（４）の演算を行ない、次に次式（５）の演算を行な
うのである。ここで、Ｋｐ１，２及びＫｉ１，２は、各
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。なお、電圧指令値Ｖｄｃ，
Ｖｑｃは、電流指令値Ｉ＊との偏差△Ｉに比例する部分
（式（５）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。
【００４３】
【数２】
【００４４】
【数３】
【００４５】その後、こうして求めた電圧指令値をステ
ップＳ１３８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Ｓ１４２）、
実際に三相コイル３６に印加する電圧Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，
Ｖｗｃを求める処理を行なう。各電圧は、次式（６）に
より求める。
【００４６】
【数４】
【００４７】実際の電圧制御は、第１の駆動回路９１の
トランジスタＴｒ１ないしＴｒ６のオンオフ時間により
なされるから、式（６）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ないしＴｒ６のオン時間
をＰＷＭ制御する（ステップＳ１４４）。
【００４８】なお、クラッチモータ３０の制御は、トル
ク指令値Ｔｃ＊の符号を車両が前進する際の駆動軸２２
の回転方向に正のトルクが作用するときを正とすると、
正の値のトルク指令値Ｔｃ＊が設定されても、回転軸５
７ｅの回転数Ｎｖが駆動軸２２の回転数Ｎｄより大きい
とき（正の値の回転数差Ｎｃ（Ｎｖ−Ｎｄ）が生じると
き）には、回転数差Ｎｃに応じた回生電流を発生させる
回生制御がなされ、回転数Ｎｖが回転数Ｎｄより小さい
とき（負の値の回転数差Ｎｃ（Ｎｖ−Ｎｄ）が生じると
き）には、回転軸５７ｅに対して相対的に回転数差Ｎｃ
の絶対値で示される回転数で駆動軸２２の回転方向に回
転する力行制御がなされる。クラッチモータ３０の回生
制御と力行制御は、トルク指令値Ｔｃ＊が正の値であれ
ば、共にアウタロータ３２に取り付けられた永久磁石３
５と、インナロータ３４の三相コイル３６に流れる電流
により生じる回転磁界とにより正の値のトルクが駆動軸
２２に作用するよう第１の駆動回路９１のトランジスタ
Ｔｒ１ないしＴｒ６を制御するものであるから、同一の
スイッチング制御となる。即ち、トルク指令値Ｔｃ＊の
符号が同じであれば、クラッチモータ３０の制御が回生
制御であっても力行制御であっても同じスイッチング制
御となる。したがって、図７のクラッチモータ制御ルー
チンで回生制御と力行制御のいずれも行なうことができ
る。また、トルク指令値Ｔｃ＊が負の値のとき、即ち駆
動軸２２を制動しているときや車両を後進させていると
きは、ステップＳ１７４の相対角度θｃの変化の方向が
逆になるだけで、この際の制御も図７のクラッチモータ
制御処理により行なうことができる。
【００４９】次に、アシストモータ４０の制御（図６の
ステップＳ１２２）について図８に例示するアシストモ
ータ制御ルーチンに基づき説明する。本ルーチンが実行
されると、制御装置８０の制御ＣＰＵ９０は、まず、駆
動軸２２の回転角度θｄをレゾルバ４８を用いて検出し
（ステップＳ１５０）、続いてアシストモータ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Ｓ１５２）を行なう。その後、クラッチモー
タ３０と同様の座標変換（ステップＳ１５４）および電
圧指令値Ｖｄａ，Ｖｑａの演算を行ない（ステップＳ１
５６）、更に電圧指令値の逆座標変換（ステップＳ１５
８）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Ｔｒ１１ないしＴｒ１６のオンオフ
制御時間を求め、ＰＷＭ制御を行なう（ステップＳ１５
９）。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。
【００５０】ここで、アシストモータ４０は、図６のス
テップＳ１１６およびＳ１１８により回転数差Ｎｃとト
ルク指令値Ｔｃ＊とを含む演算により求められるから、
車両が前進しておれば、回転軸５７ｅの回転数Ｎｖが駆
動軸２２の回転数Ｎｄより大きいとき（回転数差Ｎｃが
正のとき）にはトルク指令値Ｔａ＊に正の値が設定され
て力行制御がなされ、回転軸５７ｅの回転数Ｎｖが駆動
軸２２の回転数Ｎｄより小さいとき（回転数差Ｎｃが負
のとき）にはトルク指令値Ｔａ＊に負の値が設定されて
回生制御がなされる。しかし、アシストモータ４０の力
行制御と回生制御は、クラッチモータ３０の制御と同様
に、共に図８のアシストモータ制御処理で行なうことが
できる。また、車両が後進しているときも同様である。
なお、アシストモータ４０のトルク指令値Ｔａ＊の符号
は、車両が前進する際の駆動軸２２の回転方向に正のト
ルクが作用するときを正とした。
【００５１】次に、エンジン５０の制御（図６のステッ
プＳ１２４）について説明する。エンジン５０は、図６
のステップＳ１１２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。具体的には、制御ＣＰＵ９０から通信によりＥＦＩ
ＥＣＵ７０に指示を送信し、燃料噴射弁５１からの燃料
噴射量やスロットルバルブ６６の開度を増減して、エン
ジン５０の出力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のであ
る。このうちエンジン５０のトルクＴｅは負荷トルクに
よって定まり、この負荷トルクを与えるクラッチモータ
３０のトルクＴｃは図６のステップＳ１２０のクラッチ
モータ３０の制御によりトルク指令値Ｔｃ＊（Ｔｃ＊＝
Ｔｅ＊）とされるから、エンジン５０の制御では、エン
ジン５０の回転数を目標回転数Ｎｅ＊とする制御とな
る。
【００５２】以上の処理により、エンジン５０から出力
されるエネルギＰｅをクラッチモータ３０およびアシス
トモータ４０によりトルク変換して駆動軸２２に作用さ
せることができる。こうしたトルク変換の様子を図９に
例示する。図中、曲線Ａは平坦な道路上を定速走行する
車両の駆動軸２２に出力すべきトルクＴｄを表わし、曲
線Ｂは出力すべきエネルギに対してエンジン５０ができ
る限り効率よく運転される運転ポイントを表わし、曲線
Ｃはエンジン５０を曲線Ｂ上の運転ポイントで運転した
際に増速機５７の回転軸５７ｅが運転されるポイントを
表わす。いま、駆動軸２２を回転数Ｎｄで定速回転させ
て車両を定速走行させているときを考えると、図示する
ように、アクセルペダル６４の踏込量から導き出される
駆動軸２２に出力すべきトルクは値Ｔｄとなり、エンジ
ン５０から出力すべきエネルギは、この回転数Ｎｄとト
ルクＴｄとの積により計算されるエネルギＰｄとなる。
エンジン５０は、エネルギＰｄが同一の曲線と曲線Ｂと
の交点のポイントＰ１（回転数Ｎｅ，トルクＴｅ）で運
転され、増速機５７の回転軸５７ｅは、計算（Ｎｖ＝Ｎ
ｅ×ρ）で求められる回転数Ｎｖと、計算（Ｔｖ＝Ｔｅ
／ρ）で求められるトルクＴｖにより表わされる運転ポ
イントＰ２で運転される。そして、回転軸５７ｅに伝達
された動力は、クラッチモータ３０とアシストモータ４
０とによってトルク変換されて、回転数ＮｄとトルクＴ
ｄで表わされる動力として駆動軸２２に出力される。こ
の図９の運転状態は、前述した図４の運転状態と同じ状
態だから、増速機５７を備えない装置に比して、両モー
タ３０，４０のエネルギ損失を小さくすることができ、
装置全体の効率を高くすることができる。
【００５３】以上説明した実施例の動力出力装置２０に
よれば、クラッチモータ３０とアシストモータ４０とに
よるエネルギの授受を小さくするから、両モータ３０，
４０のエネルギ損失を小さくすることができ、装置全体
の効率を高くすることができる。しかも、両モータ３
０，４０に必要な容量も小さくなるから、両モータ３
０，４０の小型化を図ることができ、動力出力装置２０
の小型化を図ることができる。
【００５４】実施例の動力出力装置２０では、増速機５
７としてプラネタリギヤを用いたが、図１０の変形例の
増速機５７Ｂに示すように２つの噛合する歯車５７Ｂ
ａ，５７Ｂｂとからなるものを用いるものとしてもよ
い。この場合、エンジン５０からクランクシャフト５６
に出力された動力は、増速機５７Ｂの増速比ρに基づい
てその回転数は増速されトルクは減じられてクランクシ
ャフト５６と同軸上にない回転軸５７Ｂｅに伝達され
る。また、その他のギヤ結合による種々の増速機を用い
るものとしてもよい。
【００５５】実施例の動力出力装置２０では、増速機５
７をエンジン５０のクランクシャフト５６に取り付けた
が、動力出力装置２０を搭載する車両の用途が低回転数
高トルク型の場合には、増速機５７に代えて減速機を取
り付けるものとしてもよい。この場合、増速比ρに代え
て減速比ｐを用いて計算すればよい。
【００５６】実施例の動力出力装置２０では、クラッチ
モータ３０とアシストモータ４０とをそれぞれ別個に駆
動軸２２に取り付けたが、図１１に例示する変形例の動
力出力装置２０Ａのように、クラッチモータとアシスト
モータとが一体となるよう構成してもよい。この動力出
力装置２０Ａの構成について以下に簡単に説明する。図
示するように、この動力出力装置２０Ａのクラッチモー
タ３０Ａは、クランクシャフト５６に結合したインナロ
ータ３４Ａと、駆動軸２２に結合したアウタロータ３２
Ａとから構成され、インナロータ３４Ａには三相コイル
３６Ａが取り付けられており、アウタロータ３２Ａには
永久磁石３５Ａがその外周面側の磁極と内周面側の磁極
とが異なるよう嵌め込まれている。なお、図示しない
が、永久磁石３５Ａの外周面側の磁極と内周面側の磁極
との間には、非磁性体により構成された部材が嵌挿され
ている。一方、アシストモータ４０Ａは、このクラッチ
モータ３０Ａのアウタロータ３２Ａと、三相コイル４４
が取り付けられたステータ４３とから構成される。すな
わち、クラッチモータ３０Ａのアウタロータ３２Ａがア
シストモータ４０Ａのロータを兼ねる構成となってい
る。なお、クランクシャフト５６に結合したインナロー
タ３４Ａに三相コイル３６Ａが取り付けられているか
ら、クラッチモータ３０Ａの三相コイル３６Ａに電力を
供給するスリップリング３８は、クランクシャフト５６
に取り付けられている。
【００５７】この動力出力装置２０Ａでは、アウタロー
タ３２Ａに嵌め込まれた永久磁石３５Ａの内周面側の磁
極に対してインナロータ３４Ａの三相コイル３６Ａに印
加する電圧を制御することにより、クラッチモータ３０
とアシストモータ４０とを駆動軸２２に別個に取り付け
た前述の動力出力装置２０のクラッチモータ３０と同様
に動作する。また、アウタロータ３２Ａに嵌め込まれた
永久磁石３５Ａの外周面側の磁極に対してステータ４３
の三相コイル４４に印加する電圧を制御することによ
り、動力出力装置２０のアシストモータ４０と同様に動
作する。したがって、変形例の動力出力装置２０Ａは、
上述した実施例の動力出力装置２０と全く同様に動作す
る。こうした変形例の動力出力装置２０Ａによれば、ア
ウタロータ３２Ａがクラッチモータ３０Ａのロータの一
方とアシストモータ４０Ａのロータとを兼ねるから、動
力出力装置の小型化および軽量化を図ることができる。
【００５８】また、実施例の動力出力装置２０は、アシ
ストモータ４０を駆動軸２２に取り付けたが、エンジン
５０のクランクシャフト５６に取り付けたり、図１２に
例示する変形例の動力出力装置２０Ｂのように、増速機
５７の回転軸５７ｅに取り付けるものとしてもよい。増
速機５７の回転軸５７ｅに取り付ける場合、アシストモ
ータ４０のトルクＴａおよびクラッチモータ３０のトル
クＴｃを、次式（７）および式（８）が成り立つよう制
御することにより、増速機５７の回転軸５７ｅの動力を
トルク変換して駆動軸２２に付与することができる。こ
こで、式（７）および式（８）の関係は、クラッチモー
タ３０およびアシストモータ４０の効率が１００％のと
きの理想状態であるから、実際にはＴｃ×ＮｄおよびＴ
ａは若干小さくなる。なお、アシストモータ４０をエン
ジン５０のクランクシャフト５６に取り付ける場合に
は、式（７）および式（８）中の増速機５７の回転軸５
７ｅのトルクＴｖと回転数Ｎｖとをエンジン５０のトル
クＴｅと回転数Ｎｅとに置き換えればよい。
【００５９】Ｔｖ×Ｎｖ＝Ｔｃ×Ｎｄ …（７） Ｔｖ＋Ｔａ＝Ｔｃ＝Ｔｄ …（８）
【００６０】以上、本発明の実施の形態について説明し
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。
【００６１】例えば、図１に示した動力出力装置２０を
４輪駆動車（４ＷＤ）に適用した場合は、図１３に示す
ごとくになる。この構成では、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。
【００６２】ところで、上述した実施例では、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
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。
【００６３】また、実施例では、クラッチモータ３０お
よびアシストモータ４０としてＰＭ形（永久磁石形；Pe
rmanent 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。
【００６４】さらに、実施例では、クラッチモータ３０
に対する電力の伝達手段としてスリップリング３８を用
いたが、その他、回転トランスや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。
【００６５】あるいは、実施例では、第１および第２の
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。
【００６６】また、バッテリ９４としては、Ｐｂバッテ
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。
【００６７】以上の各実施例では、動力出力装置を車両
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての動力出力装置２０の
概略構成を示す構成図である。
【図２】図１の動力出力装置２０を組み込んだ車両の概
略構成を示す構成図である。
【図３】Ｎｅ＜Ｎｄ＜Ｎｖの状態のときの動力出力装置
２０の動作を説明するためのグラフである。
【図４】Ｎｅ＜Ｎｖ＜Ｎｄの状態のときの動力出力装置
２０の動作を説明するためのグラフである。
【図５】Ｎｄ＜Ｎｅ＜Ｎｖの状態のときの動力出力装置
２０の動作を説明するためのグラフである。
【図６】制御装置８０の制御ＣＰＵ９０により実行され
るトルク制御ルーチンを例示するフローチャートであ
る。
【図７】制御装置８０の制御ＣＰＵ９０により実行され
るクラッチモータ制御ルーチンを例示するフローチャー
トである。
【図８】制御装置８０の制御ＣＰＵ９０により実行され
るアシストモータ制御ルーチンを例示するフローチャー
トである。
【図９】トルク制御ルーチンが実行された際の動力出力
装置２０の動作を説明するためのグラフである。
【図１０】変形例の増速機５７Ｂの構成を例示する構成
図である。
【図１１】変形例の動力出力装置２０Ａの概略構成を示
す構成図である。
【図１２】変形例の動力出力装置２０Ｂの概略構成を示
す構成図である。
【図１３】実施例の動力出力装置２０を４輪駆動車に適
用した際の概略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
２０…動力出力装置 ２０Ａ，２０Ｂ…動力出力装置 ２２…駆動軸 ２３…ギヤ ２４…ディファレンシャルギヤ ２６，２８…駆動輪 ２７，２９…駆動輪 ３０，４０…モータ ３０…クラッチモータ ３２…アウタロータ ３４…インナロータ ３５…永久磁石 ３６…三相コイル ３８…スリップリング ３９…レゾルバ ４０…アシストモータ ４２…ロータ ４３…ステータ ４４…三相コイル ４５…ケース ４６…永久磁石 ４８…レゾルバ ４９…ベアリング ５０…エンジン ５１…燃料噴射弁 ５２…燃焼室 ５４…ピストン ５６…クランクシャフト ５７…増速機 ５７Ｂ…増速機 ５７Ｂａ，５７Ｂｂ…歯車 ５７Ｂｅ…回転軸 ５７ａ…サンギヤ ５７ｂ…リングギヤ ５７ｃ…プラネタリピニオンギヤ ５７ｄ…プラネタリキャリア ５７ｅ…回転軸 ５８…イグナイタ ６０…ディストリビュータ ６２…点火プラグ ６４…アクセルペダル ６５…アクセルペダルポジションセンサ ６６…スロットルバルブ ６７…スロットルバルブポジションセンサ ６８…アクチュエータ ７０…ＥＦＩＥＣＵ ７２…吸気管負圧センサ ７４…水温センサ ７６…回転数センサ ７８…回転角度センサ ７９…スタータスイッチ ８０…制御装置 ８２…シフトレバー ８４…シフトポジションセンサ ９０…制御ＣＰＵ ９０ａ…ＲＡＭ ９０ｂ…ＲＯＭ ９１…第１の駆動回路 ９２…第２の駆動回路 ９４…バッテリ ９５，９６…電流検出器 ９７，９８…電流検出器 ９９…残容量検出器 Ｌ１，Ｌ２…電源ライン Ｔｒ１〜Ｔｒ６…トランジスタ Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６…トランジスタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動軸に動力を出力する動力出力装置で
    あって、 出力軸を有する原動機と、 前記原動機の出力軸と結合される第１の回転軸と、該第
    １の回転軸とは異なる第２の回転軸とを有し、該２つの
    回転軸の一方の回転数を所定の比率で増速または減速す
    る回転数増減手段と、 前記回転数増減手段の第２の回転軸に結合される第１の
    ロータと、前記駆動軸に結合され該第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、該両ロー
    タ間の電磁的な結合を介して該回転数増減手段の第２の
    回転軸と該駆動軸との間で動力のやり取りをする第１の
    電動機と、 前記原動機の出力軸，前記駆動軸，前記回転数増減手段
    の第２の回転軸のいずれかと動力のやり取りをする第２
    の電動機と、 を備える動力出力装置。
  2. 【請求項２】 前記原動機から出力され前記回転数増減
    手段により回転数が増速または減速された動力を、前記
    第１および第２の電動機によりトルク変換して前記駆動
    軸に出力するよう該第１および第２の電動機を駆動制御
    する制御手段を備える請求項１記載の動力出力装置。
  3. 【請求項３】 前記回転数増減手段は、前記原動機の出
    力軸の回転数を増速する増速ギヤである請求項１または
    ２記載の動力出力装置。
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