專利名稱：混合動力車輛的制作方法
技術領域：
本發明涉及通過用于驅動被驅動部的動力裝置來進行驅動的混合動力車輛。
背景技術：
作為以往的這種動力裝置，例如公知專利文獻1中公開的裝置。該動力裝置是用于驅動車輛的左右驅動輪的裝置，具備作為動力源的內燃機、和與內燃機以及驅動輪連結的變速裝置。該變速裝置具有由一般的單排齒輪型構成的第1以及第2行星齒輪裝置；和分別具備一個轉子以及定子的第1以及第2旋轉機。如圖141所示，第1行星齒輪裝置的第1環形齒輪、第1行星輪架以及第1恒星齒輪分別機械式地連結于內燃機、第2行星齒輪裝置的第2行星輪架以及第1旋轉機。第2行星齒輪裝置的第2恒星齒輪、第2行星輪架以及第2環形齒輪分別機械式地連結于第2旋轉機、驅動輪以及第1旋轉機。另外，第1以及第2旋轉機經由控制器相互電連接。此外， 在圖141中，關于要素間的連結，用實線表示機械式的連結，用單點劃線表示電連接。另外， 用帶箭頭的粗實線表示動力以及電力的流動。在以上結構的以往的動力裝置中，在車輛的行駛中，內燃機的動力例如如下面那樣傳遞到驅動輪。即，如圖141所示，內燃機的動力被傳遞到第1環形齒輪后，與如后述那樣傳遞到第1恒星齒輪的動力合成，該合成動力經由第1行星輪架傳遞到第2行星輪架。另外，在該情況下，由第2旋轉機進行發電，并且發出的電力經由控制器被提供給第1旋轉機。 伴隨該發電，被傳遞到第2行星輪架的合成動力的一部分被分配給第2恒星齒輪以及第2 環形齒輪，合成動力的剩余部分被傳遞到驅動輪。被分配給第2恒星齒輪的動力被傳遞到第2旋轉機，被分配給第2環形齒輪的動力經由第1旋轉機被傳遞到第1恒星齒輪。進而， 伴隨上述的電力的提供而產生的第1旋轉機的動力被傳遞到第1恒星齒輪。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 美國專利第6478705號說明書
發明內容
發明要解決的課題在該以往的動力裝置中，在上述結構的基礎上，除了第1以及第2旋轉機，還不可缺少至少2個用來分配、合成動力的行星齒輪裝置，因此相應地會導致動力裝置的大型化。 另外，如上述那樣，在以往的動力裝置中，在由第1行星輪架一第2行星輪架一第2環形齒輪一第1旋轉機一第1恒星齒輪一第1行星輪架構成的路徑、和由第1行星輪架一第2行星輪架一第2恒星齒輪一第2旋轉機一第1旋轉機一第1恒星齒輪一第1行星輪架構成的路徑上，動力再循環。由于該動力的再循環，來自第1環形齒輪以及第1恒星齒輪的非常大的合成動力通過第1行星輪架，保持原樣地通過第2行星輪架，因此為了應對該大的合成動力，不得不使第1以及第2行星齒輪裝置大型化，從而導致動力裝置的進一步大型化以及成本的增大。進而，伴隨這樣的動力裝置的大型化以及通過動力裝置的動力的增大，在動力裝置中產生的損失也增大，導致動力裝置的驅動效率變低。本發明的目的是提供一種由能夠實現小型化以及成本削減、同時能夠提高驅動效率的動力裝置驅動的混合動力車輛。用于解決課題的手段為了解決上述課題實現上述目的，技術方案1中所述的混合動力車輛，其特征在于，通過動力裝置驅動，該動力裝置具備第1旋轉機(例如，實施方式中的第1旋轉機21、 第1旋轉機10)，其具有第1轉子(例如，實施方式中的Al轉子24、第1轉子14)，其中相鄰2個磁極具有相互不同極性的磁極列沿圓周方向設置；第1定子(例如，實施方式中的定子23、定子16)，其與上述第1轉子在徑向上對置地配置，具有根據在沿上述圓周方向排列的多個電樞產生的磁極的變化，產生沿上述圓周方向移動的旋轉磁場的電樞列；和第2轉子(例如，實施方式中的A2轉子25，第2轉子1 ，其配置在上述第1轉子與上述第1定子之間，具有相互隔著間隔地沿上述圓周方向排列的多個軟磁性體，該第1旋轉機將在上述第1定子的上述電樞列產生的磁極的數量、上述第1轉子的上述磁極列的磁極的數量和上述第2轉子的上述軟磁性體的數量之比，設定為1 m (l+m)/2，其中，m興1，在驅動軸連接上述第1轉子以及上述第2轉子的一方；原動機(例如，實施方式中的發動機幻，其輸出軸與上述第1轉子以及上述第2轉子的另一方連接；第2旋轉機(例如，實施方式中的第 2旋轉機31、第1行星齒輪裝置PSl以及旋轉機101、第2旋轉機20)，其被構成為與上述驅動軸之間能輸入輸出動力，并且與上述第1旋轉機之間能授受電力；和蓄電器(例如，實施方式中的電池43、電池33)，其與上述第1旋轉機以及上述第2旋轉機之間能授受電力，上述混合動力車輛具備檢測上述蓄電器的充電狀態的狀態檢測部(例如，實施方式中的電流電壓傳感器56)；和進行上述動力裝置的控制的控制部(例如，實施方式中的EC^)，在為了該混合動力車輛的進發而驅動上述原動機時，上述控制部基于上述蓄電器的剩余容量來控制上述原動機的輸出。進而，在技術方案2中所述的發明的混合動力車輛中，其特征在于，上述控制部控制上述動力裝置，使得上述蓄電器的剩余容量收于下限值到上限值的范圍內，在上述蓄電器的剩余容量為低于上述上限值的第1閾值以上的狀態下，在為了該混合動力車輛的前方進發而驅動上述原動機的情況下，上述控制部通過控制在上述第1旋轉機的上述第1定子產生的上述旋轉磁場的磁場旋轉速度，將上述原動機的轉速限制得較低，由此降低上述原動機的輸出。進而，在技術方案3中所述的發明的混合動力車輛中，其特征在于，上述控制部控制上述動力裝置，使得上述蓄電器的剩余容量收于下限值到上限值的范圍內，在上述蓄電器的剩余容量為高于上述下限值的第2閾值以下的狀態下，在為了該混合動力車輛的后方進發而驅動上述原動機的情況下，上述控制部通過控制在上述第1旋轉機的上述第1定子產生的上述旋轉磁場的磁場旋轉速度，將上述原動機的轉速限制得較低，由此降低上述原動機的輸出。進而，在技術方案4中所述的發明的混合動力車輛中，其特征在于，上述控制部按照維持上述原動機的輸出轉矩的方式控制上述原動機。進而，在技術方案5中所述的發明的混合動力車輛中，其特征在于，在針對上述原動機所要求的轉矩，在上述第1旋轉機的上述第1定子產生的每單位時間的再生能量超過規定值的情況下，上述控制部按照將上述原動機的輸出轉矩限制得較低的方式來控制上述原動機。進而，在技術方案6中所述的發明的混合動力車輛中，其特征在于，上述控制部控制上述動力裝置，使得上述蓄電器的剩余容量收于下限值到上限值的范圍內，在該混合動力車輛基于來自上述第1旋轉機的驅動力進行行駛時，若上述蓄電器的剩余容量在高于上述下限值的第2閾值以下，則上述控制部按照如下方式進行控制驅動上述原動機，在上述第1旋轉機的上述第1定子產生的上述旋轉磁場的磁場旋轉速度降低。進而，在技術方案7中所述的發明的混合動力車輛中，其特征在于，上述第2旋轉機具有電動機(例如，實施方式中的旋轉機101)，其具有旋轉部件(例如，實施方式中的轉子103)以及電樞(例如，實施方式中的定子102)；和旋轉機構(例如，實施方式中的第 1行星齒輪裝置PS1)，其具有保持共線關系進行動作的第1旋轉要素(例如，實施方式中的第1恒星齒輪Si)、第2旋轉要素(例如，實施方式中的第1行星輪架Cl)以及與上述旋轉部件連接的第3旋轉要素(例如，實施方式中的第1環形齒輪Rl)，具有將輸入到上述第2 旋轉要素的能量分配給上述第1旋轉要素以及上述第3旋轉要素的功能、和將輸入到上述第1旋轉要素以及上述第3旋轉要素的各能量合成并輸出到上述第2旋轉要素的功能，上述第1轉子以及上述第2旋轉要素、和上述第2轉子以及上述第1旋轉要素與中的一方與上述原動機的上述輸出軸連接，另一方與上述驅動軸連接。進而，在技術方案8中所述的發明的混合動力車輛中，其特征在于，上述第2旋轉機具有第3轉子(例如，實施方式中的Bl轉子34)，其中相鄰2個磁極具有相互不同極性的磁極列沿圓周方向設置；第2定子(例如，實施方式中的定子33)，其與上述第3轉子在徑向上對置地配置，具有根據在沿上述圓周方向排列的多個電樞產生的磁極的變化，產生沿上述圓周方向移動的旋轉磁場的電樞列；和第4轉子(例如，實施方式中的B2轉子35)， 其配置在上述第3轉子與上述第2定子之間，具有相互隔著間隔地沿上述圓周方向排列的多個軟磁性體，在上述第2定子的上述電樞列產生的磁極的數量、上述第3轉子的上述磁極列的磁極的數量和上述第4轉子的上述軟磁性體的數量之比，被設定為1 m (l+m)/2, 其中，m興1，在上述驅動軸連接上述第1轉子，在上述原動機的上述輸出軸連接上述第2轉子的情況下，上述第4轉子與上述驅動軸連接，上述第3轉子與上述原動機的上述輸出軸連接，在上述驅動軸連接上述第2轉子，在上述原動機的上述輸出軸連接上述第1轉子的情況下，上述第3轉子與上述驅動軸連接，上述第4轉子與上述原動機的上述輸出軸連接。發明效果根據技術方案1中所述的發明的混合動力車輛，能防止蓄電器的過充放電。根據技術方案2中所述的發明的混合動力車輛，能防止蓄電器的過充電。根據技術方案3或者6中所述的發明的混合動力車輛，能防止蓄電器的過放電。根據技術方案4 5中所述的發明的混合動力車輛，能防止蓄電器的過充放電。根據技術方案7 8中所述的發明的混合動力車輛，能實現小型化以及成本的減少，并且能提高驅動效率。
圖1是示意性表示第1實施方式的動力裝置的圖。圖2是表示控制圖1所示的發動機等的控制裝置的框圖。圖3是圖1所示的第1旋轉機的放大剖面圖。圖4是將圖1所示的第1旋轉機的定子、Al以及A2的轉子在圓周方向上展開來示意性表示的圖。圖5是表示第1旋轉機的等效電路的圖。圖6是表示圖1所示的第1旋轉機中的第1磁場電角速度、Al以及A2的轉子電角速度之間的關系的一個例子的速度共線圖。圖7 (a) (c)是用于對在將圖1所示的第1旋轉機的Al轉子保持不能旋轉的狀態下，向定子提供電力的情況下的動作進行說明的圖。圖8(a) (d)是用于對圖7(a) (c)的后續的動作進行說明的圖。圖9(a)、(b)是用于對圖8(a) (d)的后續的動作進行說明的圖。圖10是用于對第1定子磁極從圖7(a) (c)所示的狀態旋轉了電角2 π時的第 1定子磁極、磁芯的位置關系進行說明的圖。圖11 (a) (c)是用于對在將圖1所示的第1旋轉機的A2轉子保持不能旋轉的狀態下，對定子提供電力的情況下的動作進行說明的圖。圖12(a) (d)是用于對圖11(a) (c)的后續的動作進行說明的圖。圖13(a)、(b)是用于對圖12(a) (d)的后續的動作進行說明的圖。圖14是表示將第1旋轉機的Al轉子保持不能旋轉的情況下的U相 W相的反電動勢(逆起電圧)的改變的一個例子的圖。圖15是表示將第1旋轉機的Al轉子保持不能旋轉的情況下的第1驅動用等效轉矩、Al以及A2的轉子傳遞轉矩的改變的一個例子的圖。圖16是表示將第1旋轉機的A2轉子保持不能旋轉的情況下的U相 W相的反電動勢的改變的一個例子的圖。圖17是表示將第1旋轉機的A2轉子保持不能旋轉的情況下的第1驅動用等效轉矩、Al以及A2的轉子傳遞轉矩的改變的一個例子的圖。圖18是圖1所示的第2旋轉機的放大剖面圖。圖19是用于對具備2個旋轉機的動力裝置的動作的一個例子進行說明的圖。圖20是用于對圖19所示的動力裝置的變速動作進行說明的圖。圖21是表示在由第1以及第2旋轉機對被驅動部進行的驅動中起動熱力機的情況下，圖19所示的動力裝置中的各種旋轉要素的旋轉速度以及轉矩的關系的一個例子的圖。圖22是表示在使被驅動部的速度迅速上升的情況下，圖19所示的動力裝置中的各種旋轉要素的旋轉速度以及轉矩的關系的一個例子的圖。圖23是表示圖1的動力裝置1中的驅動力控制的框線圖。圖M是具有1共線4要素的組成的動力裝置1的速度共線圖。圖25是表示在EV蠕變(” 1J)中圖1的動力裝置中的轉矩的傳遞狀況的圖。圖沈⑷是圖1所示的動力裝置的EV蠕變中的第1以及第2旋轉機21、31的各速度共線圖，(b)是將2個速度共線圖合成后的速度共線圖。
圖27是表示EV進發中圖1的動力裝置中的轉矩的傳遞狀況的圖。圖觀⑷是圖1所示的動力裝置的EV進發時的第1以及第2旋轉機21、31的各速度共線圖的一個例子，(b)是將2個速度共線圖合成后的速度共線圖。圖四是表示EV行駛中ENG起動時圖1所示的動力裝置中的轉矩的傳遞狀況的圖。圖30是圖1所示的動力裝置的EV行駛中ENG起動時的第1以及第2旋轉機21、 31的各速度共線圖。圖31是將圖30所示的2個速度共線圖合成后的速度共線圖。圖32是表示電池輸入輸出零模式的ENG行駛中圖1所示的動力裝置中的轉矩的傳遞狀況的圖。圖33(a)是圖1所示的動力裝置的電池輸入輸出零模式的ENG行駛中的第1以及第2旋轉機21、31的各速度共線圖，(b)是將2個速度共線圖合成后的速度共線圖。圖34是表示輔助模式的ENG行駛中圖1所示的動力裝置中的轉矩的傳遞狀況的圖。圖35是表示驅動時充電模式的ENG行駛中圖1所示的動力裝置中的轉矩的傳遞狀況的圖。圖36(a)是圖1所示的動力裝置的ENG行駛中的急加速運轉開始時的第1以及第 2旋轉機21、31的各速度共線圖的一個例子，(b)是將2個速度共線圖合成后的速度共線圖。圖37是表示減速再生中圖1所示的動力裝置中的轉矩的傳遞狀況的圖。圖38(a)是圖1所示的動力裝置的減速再生中的第1以及第2旋轉機21、31的各速度共線圖的一個例子，(b)是將2個速度共線圖合成后的速度共線圖。圖39是表示停車中ENG起動時圖1所示的動力裝置中的轉矩的傳遞狀況的圖。圖40 (a)是圖1所示的動力裝置的停車中ENG起動時的第1以及第2旋轉機21、 31的各速度共線圖的一個例子，(b)是將2個速度共線圖合成后的速度共線圖。圖41是表示ENG蠕變中圖1所示的動力裝置中的轉矩的傳遞狀況的圖。圖42(a)是圖1所示的動力裝置的ENG蠕變中的第1以及第2旋轉機21、31的各速度共線圖的一個例子，(b)是將2個速度共線圖合成后的速度共線圖。圖43是表示ENG進發時圖1所示的動力裝置中的轉矩的傳遞狀況的圖。圖44(a)是圖1所示的動力裝置的ENG進發時的第1以及第2旋轉機21、31的各速度共線圖的一個例子，(b)是將2個速度共線圖合成后的速度共線圖。圖45是表示EV后退進發時圖1所示的動力裝置中的轉矩的傳遞狀況的圖。圖46 (a)是圖1所示的動力裝置的EV后退進發時的第1以及第2旋轉機21、31 的各速度共線圖的一個例子，(b)是將2個速度共線圖合成后的速度共線圖。圖47是表示ENG后退進發時圖1所示的動力裝置中的轉矩的傳遞狀況的圖。圖48 (a)是圖1所示的動力裝置的ENG后退進發時的第1以及第2旋轉機21、31 的各速度共線圖的一個例子，(b)是將2個速度共線圖合成后的速度共線圖。圖49是表示反復充放電的電池SOC的范圍的圖。圖50 (a)、(b)表示動作裝置1的動作模式為"ENG進發”時，(a)是電池SOC小于第1閾值時的速度共線圖、(b)是電池SOC在第1閾值以上時的速度共線圖。
圖51 (a)、(b)表示動作裝置1的動作模式為“EV行駛”時，(a)是電池SOC高于第 2閾值時的速度共線圖、(b)是電池SOC在第2閾值以下時的速度共線圖。圖52 (a)、(b)表示動作裝置1的動作模式為“ENG后退進發”時，(a)是電池SOC 高于第2閾值時的速度共線圖、(b)是電池SOC在第2閾值以下時的速度共線圖。圖53是示意性表示第2實施方式的動力裝置的圖。圖M是示意性表示第3實施方式的動力裝置的圖。圖55是示意性表示第4實施方式的動力裝置的圖。圖56是示意性表示第5實施方式的動力裝置的圖。圖57是示意性表示第6實施方式的動力裝置的圖。圖58是示意性表示第7實施方式的動力裝置的圖。圖59是用于對具備旋轉機與差動裝置的第1動力裝置的動作的一個例子進行說明的圖。圖60是用于對圖59所示的第1動力裝置的變速動作進行說明的圖。圖61是表示由第1以及第2旋轉機對被驅動部進行的驅動中起動熱力機的情況下圖59所示的第1動力裝置中的各種旋轉要素的旋轉速度以及轉矩的關系的一個例子的圖。圖62是表示使被驅動部的速度迅速上升的情況下圖59所示的第1動力裝置中的各種旋轉要素的旋轉速度以及轉矩的關系的一個例子的圖。圖63是用于對具備旋轉機與差動裝置的第2動力裝置的動作的又一例子進行說明的圖。圖64是用于對圖63所示的第2動力裝置的變速動作進行說明的圖。圖65是表示由第1以及第2旋轉機對被驅動部進行的驅動中起動熱力機的情況下圖63所示的第2動力裝置中的各種旋轉要素的旋轉速度以及轉矩的關系的一個例子的圖。圖66是表示使被驅動部的速度迅速上升的情況下圖63所示的第2動力裝置中的各種旋轉要素的旋轉速度以及轉矩的關系的一個例子的圖。圖67是表示控制圖58所示的發動機等的控制裝置的框圖。圖68是表示圖58的動力裝置IF中的驅動力控制的框線圖。圖69是具有1共線4要素的組成的動力裝置IF的速度共線圖。圖70是表示EV行駛中ENG起動的開始時圖58所示的動力裝置中的各種旋轉要素的旋轉速度以及轉矩的關系的一個例子的圖。圖71是用于對圖58所示的動力裝置中的第1旋轉機、旋轉機所進行的變速動作進行說明的圖。圖72是表示ENG行駛中的急加速運轉開始時圖58所示的動力裝置中的各種旋轉要素的旋轉速度以及轉矩的關系的一個例子的圖。圖73是示意性表示第8實施方式的動力裝置的圖。圖74是示意性表示第9實施方式的動力裝置的圖。圖75是示意性表示第10實施方式的動力裝置的圖。圖76是示意性表示第11實施方式的動力裝置的圖。
圖77是示意性表示第12實施方式的動カ裝置的圖。圖78是示意性表示第13實施方式的動カ裝置的圖。圖79(a)是將表示第1恒星齒輪旋轉速度、第1行星輪架旋轉速度以及第1環形齒輪旋轉速度的關系的一個例子的速度共線圖，和表示第2恒星齒輪旋轉速度、第2行星輪架旋轉速度以及第2環形齒輪旋轉速度的關系的一個例子的速度共線圖一起表示的圖， (b)是表示通過圖78所示的動カ裝置中的第1以及第2行星齒輪裝置的連結而構成的4個旋轉要素的旋轉速度的關系的一個例子的速度共線圖。圖80 (a)是將表示通過圖78所示的動カ裝置中的第1以及第2行星齒輪裝置的連結而構成的4個旋轉要素的旋轉速度的關系的一個例子的速度共線圖，和表示第1磁場旋轉速度、Al以及A2的轉子旋轉速度的關系的一個例子的速度共線圖一起表示的圖，(b) 是表示通過圖78所示的動カ裝置中的第2旋轉機、第1以及第2行星齒輪裝置的連結而構成的5個旋轉要素的旋轉速度的關系的一個例子的速度共線圖。圖81 (a)、(b)是分別表示(a)第1變速模式下、(b)第2變速模式下圖78所示的動カ裝置中的各種旋轉要素的旋轉速度的關系的一個例子的速度共線圖。圖82 (a)、(b)是分別表示(a)第1變速模式下、(b)第2變速模式下在圖78所示的動カ裝置中ENG行駛中的急加速運轉開始時的各種旋轉要素的旋轉速度以及轉矩的關系的一個例子的圖。圖83 (a)、(b)是分別表示(a)第1變速模式下、(b)第2變速模式下動カ裝置中的各種旋轉要素的旋轉速度的關系的一個例子的速度共線圖。圖84 (a)、(b)是分別表示在使被驅動部的速度迅速上升的情況下且(a)第1變速模式下、(b)第2變速模式下，動カ裝置中的各種旋轉要素的旋轉速度以及轉矩的關系的一個例子的圖。圖85是用于對動カ裝置中的第1以及第2變速模式的切換進行說明的圖。圖86是示意性表示第14實施方式中的動カ裝置的圖。圖87是示意性表示第15實施方式中的動カ裝置的圖。圖88是表示EV行駛中ENG起動的開始時圖87所示的動カ裝置中的各種旋轉要素的旋轉速度以及轉矩的關系的一個例子的圖。圖89是用于對圖87所示的動カ裝置中的旋轉機、第2旋轉機所進行的變速動作進行說明的圖。圖90是表示ENG行駛中的急加速運轉開始時圖87所示的動カ裝置中的各種旋轉要素的旋轉速度以及轉矩的關系的一個例子的圖。圖91是示意性表示第16實施方式中的動カ裝置的圖。圖92是示意性表示第17實施方式中的動カ裝置的圖。圖93是示意性表示第18實施方式中的動カ裝置的圖。圖94是示意性表示第19實施方式中的動カ裝置的圖。圖95是示意性表示第20實施方式中的動カ裝置的圖。圖96(a)是將表示第1恒星齒輪旋轉速度、第1行星輪架旋轉速度以及第1環形齒輪旋轉速度的關系的一個例子的速度共線圖，和表示第2恒星齒輪旋轉速度、第2行星輪架旋轉速度以及第2環形齒輪旋轉速度的關系的一個例子的速度共線圖一起表示的圖，
10(b)是表示通過圖95所示的動カ裝置中的第1以及第2行星齒輪裝置的連結而構成的4個旋轉要素的旋轉速度的關系的一個例子的速度共線圖。圖97 (a)是將表示通過圖95所示的動カ裝置中的第1以及第2行星齒輪裝置的連結而構成的4個旋轉要素的旋轉速度的關系的一個例子的速度共線圖，和表示第2磁場旋轉速度、Bl以及B2的轉子旋轉速度的關系的一個例子的速度共線圖一起表示的圖，(b) 是表示通過圖95所示的動カ裝置中的第2旋轉機、第1以及第2行星齒輪裝置的連結而構成的5個旋轉要素的旋轉速度的關系的一個例子的速度共線圖。圖98 (a)、(b)是分別表示(a)第1變速模式下、(b)第2變速模式下圖95所示的動カ裝置中的各種旋轉要素的旋轉速度的關系的一個例子的速度共線圖。圖99 (a)、(b)是分別表示(a)第1變速模式下、(b)第2變速模式下在圖95所示的動カ裝置中EV行駛中ENG起動的開始時的各種旋轉要素的旋轉速度以及轉矩的關系的一個例子的圖。圖100 (a)、(b)是分別表示(a)第1變速模式下、(b)第2變速模式下動カ裝置中的各種旋轉要素的旋轉速度的關系的一個例子的速度共線圖。圖101 (a)、(b)是分別表示在由第1以及第2旋轉機對被驅動部進行的驅動中起動熱カ機的情況下并且在(a)第1變速模式下、(b)第2變速模式下，動カ裝置中的各種旋轉要素的旋轉速度以及轉矩的關系的一個例子的圖。圖102是示意性表示第21實施方式的動カ裝置的圖。圖103是示意性表示第22實施方式的動カ裝置的圖。圖104是表示第23實施方式所涉及的動カ裝置以及采用了該動カ裝置的混合動力車輛的概略結構的圖。圖105是表示第23實施方式的動カ裝置的概略結構的圖。圖106是示意性表示第1旋轉機以及第2旋轉機的概略結構的剖面圖。圖107是直線狀地示意性表示在圖106的A-A線的位置沿圓周方向斷開的圓環狀的剖面的圖。圖108是表示與第1旋轉機10相當的等效電路的圖。圖109是表示第1旋轉機10中的磁場電角速度《mf、第1轉子電角速度coel、和第2轉子電角速度《e2的關系的一個例子的速度共線圖。圖110是表示磁場電角速度《MFR、第1轉子電角速度《ER1、和第2轉子電角速度《ER2的關系的一個例子的速度共線圖。圖111 (a) (c)是用于對在將第1旋轉機的第1轉子保持不能旋轉的狀態下向定子提供電カ的情況下的動作進行說明的圖。圖112(a) (d)是用于對圖111(a) (c)的后續的動作進行說明的圖。圖113(a)、(b)是用于對圖112(a) (d)的后續的動作進行說明的圖。圖114是用于對定子磁極從圖110所示的狀態旋轉了電角2 π時的定子磁極、軟磁性體磁芯的位置關系進行說明的圖。圖115(a) (c)是用于對在將第1旋轉機的第2轉子保持不能旋轉的狀態下，向定子提供了電カ的情況下的動作進行說明的圖。圖116(a) (d)是用于對圖115(a) (c)的后續的動作進行說明的圖。
圖117(a)、(b)是用于對圖116(a) (d)的后續的動作進行說明的圖。圖118是表示圖104的動カ裝置1中的驅動カ控制的框線圖。圖119是表示具有1共線3要素的組成的動カ裝置1的速度共線圖。圖120是表示將第23實施方式的動カ裝置的第1旋轉機中的極對數量比α設為任意的值時的3個電角速度以及3個轉矩的關系的一個例子的速度共線圖。圖121是表示將第23實施方式的動カ裝置的第1旋轉機中的極對數量比α設為值1、設為值1. 5、設為值2時的輸出比RW與減速比R的關系的圖。圖122是表示第1旋轉機以及第2旋轉機的配置的變形例的圖。圖123是表示第1旋轉機以及第2旋轉機的配置的其他變形例的圖。圖IM是表示在第23實施方式的動カ裝置中設置了變速裝置的情況下的ー個例子的圖。圖125是表示在第23實施方式的動カ裝置中設置了變速裝置的情況下的其他一個例子的圖。圖1 是表示在第23實施方式的動カ裝置中設置了變速裝置的情況下的又ー個例子的圖。圖127是表示反復充放電的電池SOC的范圍的圖。圖U8(a)、(b)表示動作裝置1的動作模式為“發動機運轉中”吋，(a)是電池SOC 小于第1閾值時的速度共線圖、(b)是電池SOC在第1閾值以上時的速度共線圖。圖1 (a)、(b)表示動作裝置1的動作模式為“EV行駛”吋，(a)是電池SOC高于第2閾值時的速度共線圖、(b)是電池SOC在第2閾值以下時的速度共線圖。圖130(a)、(b)表示動作裝置1的動作模式為“ENG后退進發”吋，(a)是電池SOC 小于第1閾值時的速度共線圖、(b)是電池SOC在第1閾值以上時的速度共線圖。圖131是表示第M實施方式所涉及的動カ裝置的概略結構的圖。圖132是表示在第M實施方式的動カ裝置中設置了變速裝置的情況下的ー個例子的圖。圖133是表示第25實施方式所涉及的動カ裝置的概略結構的圖。
圖134是表示第沈實施方式所涉及的動カ裝置的概略結構的圖。圖135是表示將第沈實施方式的動カ裝置的第1旋轉機中的極對數量比α設為任意的值時的3個電角速度以及3個轉矩的關系的一個例子的速度共線圖。圖136是表示將第沈實施方式的動カ裝置的第1旋轉機中的極對數量比α設為值1、設為值1. 5、設為值2時的輸出比RW'與減速比R的關系的圖。圖137是表示在第沈實施方式的動カ裝置中設置了離合器的情況下的一個例子的圖。圖138是表示在第沈實施方式的動カ裝置中設置了變速裝置的情況下的ー個例子的圖。圖139是表示在第沈實施方式的動カ裝置中設置了變速裝置的情況下的其他一個例子的圖。圖140是表示第27實施方式所涉及的動カ裝置的概略結構的圖。圖141是用于對以往的動カ裝置的動作的一個例子進行說明的圖。
具體實施例方式<1共線4要素〉以下，參照附圖對本發明所涉及的具有1共線4要素的組成的動カ裝置的實施方式進行說明。此外，關于表示附圖中的剖面的部分，適當省略了影線。(第1實施方式)圖1以及圖2示意性表示了第1實施方式的動カ裝置1。該動カ裝置1是用于驅動車輛(未圖示)的左右驅動輪DW、DW (被驅動部)的裝置，如圖1所示，具備作為動カ源的內燃機3(熱カ機)；第1旋轉機21以及第2旋轉機31 ；經由驅動軸10、10與驅動輪DW、 DW連結的差動齒輪機構9 ；第1功率驅動單元(以下稱作“第1PDU”)41以及第2功率驅動単元(以下稱作“第2PDU”)42 ；和雙方向型升降壓轉換器(以下稱作“VCU”)44。另外，如圖2所示，動カ裝置1具備用于對內燃機3或第1以及第2旋轉機21、31的動作進行控制的E⑶2。第1以及第2旋轉機21、31如后面所述也發揮無級變速裝置的作用。內燃機(以下稱作“發動機”)3例如是汽油發動機，在該發動機3的曲柄軸3a上， 經由飛輪5直接連結有旋轉自由地被軸承如支撐的第1旋轉軸4。另外，連結軸6以及第 2旋轉軸7相對于第1旋轉軸4配置成同心狀，惰輪軸8配置成與第1旋轉軸4平行。這些連結軸6、第2旋轉軸7以及惰輪軸8旋轉自由地分別被軸承6a、7a以及8a、8a支撐。連結軸6被形成為中空，在其內側旋轉自由地嵌合上述第1旋轉軸4。在惰輪軸8 上，一體地設有第1齒輪8b以及第2齒輪8c，前者8b嚙合于與第2旋轉軸7 —體的齒輪 7b，后者8c嚙合于差動齒輪機構9的齒輪9a。通過以上結構，第2旋轉軸7經由惰輪軸8、 差動齒輪機構9，與驅動輪DW、DW連結。以下，將第1旋轉軸4、連結軸6以及第2旋轉軸7 的圓周方向、軸線方向以及徑向分別僅稱作“圓周方向”、“軸線方向”以及“徑向”。〈第1旋轉機21>如圖1以及圖3所示，第1旋轉機21具有定子23；被設置成與定子23對置的Al轉子M ；在兩者23J4之間設置的A2轉子25。這些定子23、A2轉子25 以及Al轉子M在徑向上從外側按照該順序排列，并配置成同心狀。在圖3中，為了圖示方便，示意性地描繪了第1旋轉軸4等一部分要素。上述的定子23是產生第1旋轉磁場的部件，如圖3以及圖4所示，具有鐵芯23a、 設于該鐵芯23a的U相、V相以及W相的繞組23c、23d、23e。此外，在圖3中，為了方便，僅表示了 U相繞組23c。鐵芯23a是層疊了多個鋼板的圓筒狀的部件，沿軸線方向延伸，固定于不能移動的殼體CA。另外，在鐵芯23a的內周面形成有12個槽23b，這些槽2 沿軸線方向延伸，并且在圓周方向上等間隔排列。上述的U相 W相繞組23c 2 通過分布繞法(波狀繞法)卷繞在槽23b中，并且經由上述的第1PDU41以及V⑶44，與電池43連接。 第1PDU41由逆變器等所構成的電路構成，與第2PDU42以及E⑶2連接(參照圖1)。在以上結構的定子23中，從電池43提供電力，在U相 W相繞組23c 23e中流過電流吋，或者如后面所述那樣進行發電時，在鐵芯23a的Al轉子M側的端部，4個磁極在圓周方向上等間隔地產生(參照圖7(a) (c))，并且由這些磁極產生的第1旋轉磁場沿圓周方向移動。以下，將在鐵芯23a產生的磁極稱作“第1定子磁扱”。另外，在圓周方向上相鄰的各2個第1定子磁極的極性相互不同。此外，在圖7(a) (c)或后述的其他附圖中， 在鐵芯23a或U相 W相繞組23c 2 之上，用(N)以及⑶標記第1定子磁扱。
如圖4所示，Al轉子M具有由8個永磁鐵2 構成的第1磁極列。這些永磁鐵 24a在圓周方向上等間隔排列，該第1磁極列與定子23的鐵芯23a對置。各永磁鐵2 沿軸線方向延伸，其軸線方向的長度設定為與定子23的鐵芯23a的相應長度相同。另外，永磁鐵2 安裝在環狀的固定部Mb的外周面。該固定部Mb由軟磁性體構成，例如鐵或者層疊了多個鋼板的部件，其內周面安裝在圓環板狀的凸緣的外周面。該凸緣與上述的連結軸6設計成一體。通過上述，包括永磁鐵Ma的Al轉子M與連結軸6 — 體地自由旋轉。進而，由于在如上述那樣由軟磁性體構成的固定部Mb的外周面安裝有永磁鐵Ma，所以各永磁鐵Ma，在定子23側的端部，出現(N)或者⑶中的ー個磁扱。此夕卜， 在圖4或后述的其他附圖中，用(N)以及⑶標記永磁鐵2 的磁極。另外，在圓周方向上相鄰的各2個永磁鐵Ma的極性相互不同。A2轉子25具有由6個磁芯2 構成的第1軟磁性體列。這些磁芯2 在圓周方向上等間隔排列，該第1軟磁性體列在定子23的鐵芯23a與Al轉子M的第1磁極列之間， 分別隔著規定的間隔配置。各磁芯2 是軟磁性體，例如層疊了多個鋼板的部件，沿軸線方向延伸。另外，與永磁鐵Ma同樣，磁芯25a的軸線方向的長度被設定為與定子23的鐵芯 23a的相應長度相同。進而，磁芯2 經由在軸線方向上若干延伸的筒狀的連結部25c而安裝于圓板狀的凸緣25b的外端部。該凸緣2 與上述的第1旋轉軸4設置成一體。由此，包括磁芯25a的A2轉子25與第1旋轉軸4 一體地自由旋轉。此外，在圖4或圖7 (a) (c) 中，為了方便，省略了連結部25c以及凸緣25b。以下，對第1旋轉機21的原理進行說明。其中，在該說明中，將定子23表示為“第 1定子”，將Al轉子M表示為“第1轉子，，，將A2轉子25表示為“第2轉子”。另外，將與提供給第1定子的電カ以及第1旋轉磁場的電角速度《mf等效的轉矩稱作“第1驅動用等效轉矩Tel”。首先，對該第1驅動用等效轉矩Tel和傳遞到第1以及第2轉子的轉矩(以下分別稱作“第1轉子傳遞轉矩Tl”、“第2轉子傳遞轉矩T2”)的關系，第1旋轉磁場、第1以及第2轉子的電角速度之間的關系進行說明。當在下面的條件㈧以及⑶下構成第1旋轉機21吋，與第1旋轉機21相當的等效電路如圖5所示。(A)第1定子具有U相、V相以及W相的3相繞組(B)第1定子磁極為2個，第1磁極為4個，S卩，將第1定子磁極的N極以及S極設為1組的極對數量為值1，將第1磁極的N極以及S極設為1組的極對數量為值2，第1軟磁性體由第1磁芯、第2磁芯以及第3磁芯所構成的3個軟磁性體構成。其中，像這樣在本說明書中使用的“極對”指的是N極以及S極的1組。在該情況下，通過第1軟磁性體中的第1磁芯的第1磁極的磁通ΨΜ由下式(1)
^/Jn ο[數1]Ψ α = · cos[2( θ 2-θ ι)]......(1)在此，Vf是第1磁極的磁通的最大值，θ 1以及θ 2是第1磁極相對于U相繞組的旋轉角度位置以及第1磁芯相對于U相繞組的旋轉角度位置。另外，在該情況下，由于第 1磁極的極對數量與第1定子磁極的極對數量之比為值2. 0，所以第1磁極的磁通相對于第1旋轉磁場以2倍的周期旋轉(變化)，所以在上述的式(1)中，為了對此進行表示，將(Θ2-Θ 1)與值2.0相乘。因此，經由第1磁芯通過じ相繞組的第1磁極的磁通屯じ1由在式(1)中通過乘以 COS 0 2而得到的下式(2)表示。[數2]
權利要求
1.一種混合動力車輛，其特征在于，通過動力裝置驅動，該動力裝置具備第1旋轉機，其具有第1轉子，其中相鄰2個磁極具有相互不同極性的磁極列沿圓周方向設置；第1定子，其與上述第1轉子在徑向上對置地配置，具有根據在沿上述圓周方向排列的多個電樞產生的磁極的變化，產生沿上述圓周方向移動的旋轉磁場的電樞列；和第 2轉子，其配置在上述第1轉子與上述第1定子之間，具有相互隔著間隔地沿上述圓周方向排列的多個軟磁性體，該第1旋轉機將在上述第1定子的上述電樞列產生的磁極的數量、上述第1轉子的上述磁極列的磁極的數量和上述第2轉子的上述軟磁性體的數量之比，設定為1 m (1+m)/2，其中，m乒1，在驅動軸連接上述第1轉子以及上述第2轉子的一方； 原動機，其輸出軸與上述第1轉子以及上述第2轉子的另一方連接； 第2旋轉機，其被構成為與上述驅動軸之間能輸入輸出動力，并且與上述第1旋轉機之間能授受電力；和蓄電器，其與上述第1旋轉機以及上述第2旋轉機之間能授受電力，上述混合動力車輛具備檢測上述蓄電器的充電狀態的狀態檢測部；和進行上述動力裝置的控制的控制部，在為了該混合動力車輛的進發而驅動上述原動機時，上述控制部基于上述蓄電器的剩余容量來控制上述原動機的輸出。
2.根據權利要求1所述的混合動力車輛，其特征在于，上述控制部控制上述動力裝置，使得上述蓄電器的剩余容量收于下限值到上限值的范圍內，在上述蓄電器的剩余容量為低于上述上限值的第1閾值以上的狀態下，在為了該混合動力車輛的前方進發而驅動上述原動機的情況下，上述控制部通過控制在上述第1旋轉機的上述第1定子產生的上述旋轉磁場的磁場旋轉速度，將上述原動機的轉速限制得較低， 由此降低上述原動機的輸出。
3.根據權利要求1所述的混合動力車輛，其特征在于，上述控制部控制上述動力裝置，使得上述蓄電器的剩余容量收于下限值到上限值的范圍內，在上述蓄電器的剩余容量為高于上述下限值的第2閾值以下的狀態下，在為了該混合動力車輛的后方進發而驅動上述原動機的情況下，上述控制部通過控制在上述第1旋轉機的上述第1定子產生的上述旋轉磁場的磁場旋轉速度，將上述原動機的轉速限制得較低， 由此降低上述原動機的輸出。
4.根據權利要求2或3所述的混合動力車輛，其特征在于， 上述控制部按照維持上述原動機的輸出轉矩的方式控制上述原動機。
5.根據權利要求2或3所述的混合動力車輛，其特征在于，在針對上述原動機所要求的轉矩，在上述第1旋轉機的上述第1定子產生的每單位時間的再生能量超過規定值的情況下，上述控制部按照將上述原動機的輸出轉矩限制得較低的方式來控制上述原動機。
6.根據權利要求1所述的混合動力車輛，其特征在于，上述控制部控制上述動力裝置，使得上述蓄電器的剩余容量收于下限值到上限值的范圍內，在該混合動力車輛基于來自上述第1旋轉機的驅動力進行行駛時，若上述蓄電器的剩余容量在高于上述下限值的第2閾值以下，則上述控制部按照如下方式進行控制驅動上述原動機，在上述第1旋轉機的上述第1定子產生的上述旋轉磁場的磁場旋轉速度降低。
7.根據權利要求1 6的任一項所述的混合動力車輛，其特征在于， 上述第2旋轉機具有電動機，其具有旋轉部件以及電樞；和旋轉機構，其具有保持共線關系進行動作的第1旋轉要素、第2旋轉要素以及與上述旋轉部件連接的第3旋轉要素，具有將輸入到上述第2旋轉要素的能量分配給上述第1旋轉要素以及上述第3旋轉要素的功能、和將輸入到上述第1旋轉要素以及上述第3旋轉要素的各能量合成并輸出到上述第2旋轉要素的功能，上述第1轉子以及上述第2旋轉要素、和上述第2轉子以及上述第1旋轉要素中的一方與上述原動機的上述輸出軸連接，另一方與上述驅動軸連接。
8.根據權利要求1 6的任一項所述的混合動力車輛，其特征在于， 上述第2旋轉機具有第3轉子，其中相鄰2個磁極具有相互不同極性的磁極列沿圓周方向設置； 第2定子，其與上述第3轉子在徑向上對置地配置，具有根據在沿上述圓周方向排列的多個電樞產生的磁極的變化，產生沿上述圓周方向移動的旋轉磁場的電樞列；和第4轉子，其配置在上述第3轉子與上述第2定子之間，具有相互隔著間隔地沿上述圓周方向排列的多個軟磁性體，在上述第2定子的上述電樞列產生的磁極的數量、上述第3轉子的上述磁極列的磁極的數量和上述第4轉子的上述軟磁性體的數量之比，被設定為1 m (l+m)/2，其中，m乒1，在上述驅動軸連接上述第1轉子，在上述原動機的上述輸出軸連接上述第2轉子的情況下，上述第4轉子與上述驅動軸連接，上述第3轉子與上述原動機的上述輸出軸連接，在上述驅動軸連接上述第2轉子，在上述原動機的上述輸出軸連接上述第1轉子的情況下，上述第3轉子與上述驅動軸連接，上述第4轉子與上述原動機的上述輸出軸連接。
全文摘要
一種混合動力車輛，其通過動力裝置驅動，該動力裝置具有第1旋轉機，其具有第1轉子、第1定子和第2轉子，將在第1定子的電樞列產生的磁極的數量、第1轉子的磁極列的磁極的數量和第2轉子的軟磁性體的數量之比被設定為1∶m∶(1+m)/2，其中，m≠1，在驅動軸連接第1轉子以及第2轉子的一方；輸出軸與另一方連接的原動機；第2旋轉機；和蓄電器。混合動力車輛具備檢測蓄電器的充電狀態的狀態檢測部和進行動力裝置的控制的控制部，控制部在為了該混合動力車輛進發而驅動原動機時，基于蓄電器的剩余容量來控制原動機的輸出。因此，能實現小型化以及成本的減少，并且能提高驅動效率。
文檔編號B60K6/448GK102574452SQ20108004360
公開日2012年7月11日 申請日期2010年7月23日 優先權日2009年10月13日
發明者圷重光, 大矢聰義, 板東真史, 笠岡廣太, 阿部典行 申請人:本田技研工業株式會社