专利名称：混合动力车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及由用于驱动被驱动部的动力装置驱动的混合动力车辆。
背景技术：
作为现有的这种动力装置，已知有例如专利文献1所公开的动力装置。该动力装置用于驱动车辆的左右驱动轮，具备作为动力源的内燃机、和与内燃机以及驱动轮连结的变速装置。该变速装置具有由一般的单排齿轮型(single pinion type)构成的第1以及第2行星齿轮装置、和分别具备一个转子以及定子的第1以及第2旋转机。如图109所示，第1行星齿轮装置的第1环形齿轮、第1行星轮架以及第1恒星齿轮分别与内燃机、第2行星齿轮装置的第2行星轮架、以及第1旋转机机械连结。第2行星齿轮装置的第2恒星齿轮、第2行星轮架以及第2环形齿轮分别与第2旋转机、驱动轮、以及第1旋转机机械连结。此外，第1以及第2旋转机通过控制器相互电连接。另外，在图109 中，关于要素间的连结，分别用实线表示机械的连结，用单点划线表示电连接。此外，用带箭头的粗实线表示动力以及电力的流动。在以上构成的现有动力装置中，在车辆行驶中，内燃机的动力例如如下所示地传递给驱动轮。即，如图109所示，内燃机的动力传递给第1环形齿轮后，与如后所述地传递到第1恒星齿轮的动力合成，该合成动力通过第1行星轮架传递给第2行星轮架。此外，在该情况下，用第2旋转机进行发电的同时，所发电的电力通过控制器供应给第1旋转机。伴随该发电，传递给第2行星轮架的合成动力的一部分分配给第2恒星齿轮以及第2环形齿轮，剩下的合成动力传递给驱动轮。分配给第2恒星齿轮的动力传递给第2旋转机，分配给第2环形齿轮的动力通过第1旋转机传递给第1恒星齿轮。进而，在第1恒星齿轮，传递伴随上述的电力供应而产生的第1旋转机的动力。现有技术文献专利文献专利文献1 美国专利第6478705号说明书
发明内容
发明要解决的课题在该现有动力装置中，因为在其构成上，除了第1以及第2旋转机之外，用于分配、 合成动力的至少2个行星齿轮装置是必不可少的，所以相应地导致动力装置的大型化。此夕卜，如上所述，在现有的动力装置中，动力在由第1行星轮架一第2行星轮架一第2环形齿轮一第1旋转机一第1恒星齿轮一第1行星轮架构成的路径、和由第1行星轮架一第2行星轮架一第2恒星齿轮一第2旋转机一第1旋转机一第1恒星齿轮一第1行星轮架构成的路径中再循环。通过该动力再循环，来自第1环形齿轮以及第1恒星齿轮的非常大的合成动力通过第1行星轮架直接通过第2行星轮架，所以为了能够承受该大的合成动力，不得不使第1以及第2行星齿轮装置大型化，导致动力装置的进一步大型化以及成本的增大。而且，伴随那样的动力装置的大型化以及通过动力装置的动力的增大，在动力装置中产生的损失也增大，动力装置的驱动效率变低。本发明的目的是提供一种由能够实现小型化以及成本削减、同时能够提高驱动效率的动力装置驱动的混合动力车辆。用于解决课题的方案为了解决上述课题，实现所提到的目的，技术方案1所记载的发明的混合动力车辆，其特征在于，通过动力装置驱动，该动力装置具备第1旋转机(例如，实施方式中的第 1旋转机21)，其具有第1转子(例如，实施方式中的Al转子，其中相邻2个磁极具有相互不同极性的磁极列沿圆周方向设置；第1定子(例如，实施方式中的定子23)，其与所述第1转子在径向上对置地配置，具有根据在沿所述圆周方向排列的多个电枢产生的磁极的变化，产生沿所述圆周方向移动的旋转磁场的电枢列；和第2转子(例如，实施方式中的 A2转子25)，其配置在所述第1转子与所述第1定子之间，具有相互隔着间隔地沿所述圆周方向排列的多个软磁性体，该第1旋转机将在所述第1定子的所述电枢列产生的磁极的数量、所述第1转子的所述磁极列的磁极的数量和所述第2转子的所述软磁性体的数量之比，设定为1 m (1+m)/2，其中，m兴1，在驱动轴连接所述第1转子以及所述第2转子的一方；原动机(例如，实施方式中的发动机3)，其输出轴与所述第1转子以及所述第2转子的另一方连接；第2旋转机(例如，实施方式中的第2旋转机31、第1行星齿轮装置PSl 以及旋转机101)，其被构成为与所述驱动轴之间能输入输出动力，并且与所述第1旋转机之间能授受电力；蓄电器(例如，实施方式中的电池43)，其与所述第1旋转机以及所述第 2旋转机之间能授受电力；和变压器(例如，实施方式中的VCU44)，其在所述蓄电器与所述第1旋转机以及所述第2旋转机的至少一方之间授受电力时使电压升压，所述混合动力车辆具备要求电压导出部(例如，实施方式中的第1要求电压导出部63、第2要求电压导出部64)，其根据该混合动力车辆的运转状态，导出所述第1旋转机以及所述第2旋转机各自所需要的各要求电压；升压执行判断部(例如，实施方式中的升压执行判断部65)，其在所述第1旋转机的要求电压以及所述第2旋转机的要求电压的至少一方大于根据所述蓄电器的输出电压而设定的第1阈值时，判断为由所述变压器进行升压；和控制部(例如，实施方式中的ECU2)，其根据所述升压执行判断部的判断结果，控制所述变压器。而且，技术方案2所记载的发明的混合动力车辆中，其特征在于，所述升压执行判断部，在所述变压器进行升压动作中，所述第1旋转机的要求电压以及所述第2旋转机的要求电压的双方都小于比所述第1阈值小的第2阈值时，判断为停止由所述变压器进行升压。而且，技术方案3所记载的发明的混合动力车辆中，其特征在于，所述控制部控制所述变压器，使其进行与所述第1旋转机的要求电压以及所述第2旋转机的要求电压中的较高的要求电压相应的升压。而且，技术方案4所记载的发明的混合动力车辆中，其特征在于，通过动力装置驱动，该动力装置具备第1旋转机(例如，实施方式中的第1旋转机21)，其具有第1转子 (例如，实施方式中的Al转子24)，其中相邻2个磁极具有相互不同极性的磁极列沿圆周方向设置；第1定子(例如，实施方式中的定子23)，其与所述第1转子在径向上对置地配置， 具有根据在沿所述圆周方向排列的多个电枢产生的磁极的变化，产生沿所述圆周方向移动的旋转磁场的电枢列；和第2转子(例如，实施方式中的A2转子25)，其配置在所述第1转子与所述第1定子之间，具有相互隔着间隔地沿所述圆周方向排列的多个软磁性体，该第1 旋转机将在所述第1定子的所述电枢列产生的磁极的数量、所述第1转子的所述磁极列的磁极的数量和所述第2转子的所述软磁性体的数量之比，设定为1 m (l+m)/2，其中， m兴1，在驱动轴连接所述第1转子以及所述第2转子的一方；原动机(例如，实施方式中的发动机幻，其输出轴与所述第1转子以及所述第2转子的另一方连接；第2旋转机(例如， 实施方式中的第2旋转机31、第1行星齿轮装置PSl以及旋转机101)，其被构成为与所述驱动轴之间能输入输出动力，并且与所述第1旋转机之间能授受电力；蓄电器(例如，实施方式中的电池43)，其与所述第1旋转机以及所述第2旋转机之间能授受电力；变压器(例如，实施方式中的VCU44)，其在所述蓄电器与所述第1旋转机以及所述第2旋转机的至少一方之间授受电力时使电压升压；和电力变换器(例如，实施方式中的第1PDU41、第2PDU42)， 其变换所述蓄电器与所述第1旋转机以及所述第2旋转机之间所授受的电力，所述混合动力车辆具备要求电压导出部(例如，实施方式中的第1要求电压导出部63、第2要求电压导出部64)，其根据该混合动力车辆的运转状态，导出所述第1旋转机以及所述第2旋转机各自所需要的各要求电压；和控制部(例如，实施方式中的系统要求电压决定部66、第1旋转机损失值导出部165、第2旋转机损失值导出部166、第IPDU损失值导出部167、第2PDU 损失值导出部168、VCU损失值导出部169、合计损失最小值探索部67)，其控制所述变压器， 使其以满足所述要求电压导出部导出的各要求电压、并且分别在所述第1旋转机、所述第2 旋转机、所述电力变换器以及所述变压器产生的损失的合计成为最小的升压比进行升压。而且，技术方案5所记载的发明的混合动力车辆中，其特征在于，通过动力装置驱动，该动力装置具备第1旋转机(例如，实施方式中的第1旋转机21)，其具有第1转子 (例如，实施方式中的Al转子24)，其中相邻2个磁极具有相互不同极性的磁极列沿圆周方向设置；第1定子(例如，实施方式中的定子23)，其与所述第1转子在径向上对置地配置， 具有根据在沿所述圆周方向排列的多个电枢产生的磁极的变化，产生沿所述圆周方向移动的旋转磁场的电枢列；和第2转子(例如，实施方式中的A2转子25)，其配置在所述第1转子与所述第1定子之间，具有相互隔着间隔地沿所述圆周方向排列的多个软磁性体，该第1 旋转机将在所述第1定子的所述电枢列产生的磁极的数量、所述第1转子的所述磁极列的磁极的数量和所述第2转子的所述软磁性体的数量之比，设定为1 m (l+m)/2，其中， m Φ 1，在驱动轴连接所述第1转子以及所述第2转子的一方；原动机(例如，实施方式中的发动机幻，其输出轴与所述第1转子以及所述第2转子的另一方连接；第2旋转机(例如，实施方式中的第2旋转机31、第1行星齿轮装置PSl以及旋转机101)，其被构成为与所述驱动轴之间能输入输出动力，并且与所述第1旋转机之间能授受电力；蓄电器(例如，实施方式中的电池43)，其与所述第1旋转机以及所述第2旋转机之间能授受电力；和变压器 (例如，实施方式中的VCU44)，其在所述蓄电器与所述第1旋转机以及所述第2旋转机的至少一方之间授受电力时使电压升压，所述混合动力车辆具备控制部(例如，实施方式中的 E⑶2)，该控制部控制所述变压器，使得在该混合动力车辆仅通过来自所述第1旋转机以及所述第2旋转机的至少一方的驱动力而行驶中，起动所述原动机之前，开始所述蓄电器的输出电压的升压。而且，技术方案6所记载的发明的混合动力车辆，其特征在于，还具备检测该混合动力车辆的行驶速度的车速检测部(例如，实施方式中的车速传感器58)，所述控制部控制所述变压器，使其在由所述车速检测部检测出的车速达到给定值的时点，开始所述蓄电器的输出电压的升压，所述给定值是低于起动所述原动机的车速的值。而且，技术方案7所记载的发明的混合动力车辆，其特征在于，还具备导出对该混合动力车辆的要求驱动力的要求驱动力导出部(例如，实施方式中的ECU2)，所述控制部控制所述变压器，使其在由所述要求驱动力导出部导出的要求驱动力达到给定值的时点， 开始所述蓄电器的输出电压的升压，所述给定值是低于起动所述原动机的要求驱动力的值。而且，技术方案8所记载的发明的混合动力车辆，其特征在于，还具备计算所述蓄电器的剩余容量的剩余容量算出部(例如，实施方式中的ECU》，所述控制部控制所述变压器，使其在由所述剩余容量算出部计算出的所述蓄电器的剩余容量下降到给定值的时点，开始所述蓄电器的输出电压的升压，所述给定值是高于起动所述原动机的剩余容量的值。而且，技术方案9所记载的发明的混合动力车辆中，其特征在于，所述第2旋转机具有电动机(例如，实施方式中的旋转机101)，其具有旋转部件(例如，实施方式中的转子103)以及电枢(例如，实施方式中的定子102)；旋转机构(例如，实施方式中的第1行星齿轮装置PSl)，其具有保持共线关系进行动作的第1旋转要素(例如，实施方式中的第1 恒星齿轮Si)、第2旋转要素(例如，实施方式中的第1行星轮架Cl)、以及与所述旋转部件连接的第3旋转要素(例如，实施方式中的第1环形齿轮Rl)，具有将输入到所述第2旋转要素的能量分配给所述第1旋转要素以及所述第3旋转要素的功能、和将输入到所述第1 旋转要素以及所述第3旋转要素的各能量合成并输出到所述第2旋转要素的功能，所述第1 转子以及所述第2旋转要素、和所述第2转子以及所述第1旋转要素中的一方与所述原动机的所述输出轴连接，另一方与所述驱动轴连接。而且，技术方案10所记载的发明的混合动力车辆中，其特征在于，所述第2旋转机具有第3转子(例如，实施方式中的Bl转子34)，其中相邻2个磁极具有相互不同极性的磁极列沿圆周方向设置；第2定子(例如，实施方式中的定子33)，其与所述第3转子在径向上对置地配置，具有根据在沿所述圆周方向排列的多个电枢产生的磁极的变化，产生沿所述圆周方向移动的旋转磁场的电枢列；和第4转子(例如，实施方式中的B2转子35)，其配置在所述第3转子与所述第2定子之间，具有相互隔着间隔地沿所述圆周方向排列的多个软磁性体，在所述第2定子的所述电枢列产生的磁极的数量、所述第3转子的所述磁极列的磁极的数量和所述第4转子的所述软磁性体的数量之比，被设定为1 m (l+m)/2，其中，m兴1，在所述驱动轴连接所述第1转子，在所述原动机的所述输出轴连接所述第2转子的情况下，所述第4转子与所述驱动轴连接，所述第3转子与所述原动机的所述输出轴连接，在所述驱动轴连接所述第2转子，在所述原动机的所述输出轴连接所述第1转子的情况下，所述第3转子与所述驱动轴连接，所述第4转子与所述原动机的所述输出轴连接。发明效果根据技术方案1 3所记载的发明的混合动力车辆，能够确保第1旋转机以及第 2旋转机的输出。根据技术方案4所记载的发明的混合动力车辆，能够进行与包括第1旋转机、第2 旋转机、电力变换器以及变压器的系统整体的损失相对应的变压器的控制。
8
根据技术方案5 8所记载的发明的混合动力车辆，能够降低蓄电器的消耗电力。根据技术方案9 10所记载的发明的混合动力车辆，能够实现小型化以及成本削减，并且能够提高驱动效率。
图1是示意性表示第1实施方式的动力装置的图。图2是表示控制图1所示的发动机等的控制装置的框图。图3是图1所示的第1旋转机的放大剖视图。图4是示意性表示在圆周方向展开图1所示的第1旋转机的定子、Al以及A2转子的图。图5是表示第1旋转机的等效电路的图。图6是表示图1所示的第1旋转机中的第1磁场电角速度、Al以及A2的转子电角速度之间的关系的一例的速度共线图。图7(a) (c)是用于说明在将图1所示的第1旋转机的Al转子保持为不能旋转的状态下对定子供应电力时的动作的图。图8(a) (d)是用于说明图7(a) (c)的后续动作的图。图9(a)、(b)是用于说明图8(a) (d)的后续动作的图。图10是用于说明从图7(a) (c)所示的状态，第1定子磁极旋转了电角度2 π 时的第1定子磁极、磁芯的位置关系的图。图11 (a) (c)是用于说明在将图1所示的第1旋转机的A2转子保持为不能旋转的状态下对定子供应电力时的动作的图。图12(a) (d)是用于说明图11(a) (c)的后续动作的图。图13(a)、(b)是用于说明图12(a) (d)的后续动作的图。图14是表示将第1旋转机的Al转子保持为不能旋转时的U相 W相的反电动势的推移的一例的图。图15是表示将第1旋转机的Al转子保持为不能旋转时的第1驱动用等效转矩、 Al以及A2的转子传递转矩的推移的一例的图。图16是表示将第1旋转机的A2转子保持为不能旋转时的U相 W相的反电动势的推移的一例的图。图17是表示将第1旋转机的A2转子保持为不能旋转时的第1驱动用等效转矩、 Al以及A2的转子传递转矩的推移的一例的图。图18是图1所示的第2旋转机的放大剖视图。图19是用于说明具备2个旋转机的动力装置的动作的一例的图。图20是用于说明图19所示的动力装置的变速动作的图。图21是针对在由第1以及第2旋转机驱动被驱动部时起动热力机的情况表示图 19所示的动力装置中的各种旋转要素的旋转速度以及转矩的关系的一例的图。图22是针对使被驱动部的速度迅速上升的情况表示图19所示的动力装置中的各种旋转要素的旋转速度以及转矩的关系的一例的图。图23是表示图1的动力装置1中的驱动力控制的方框图。CN 102548819 A
图M是具有1共线4要素的构造的动力装置1中的速度共线图。图25是针对EV蠕变(ere印)中表示图1的动力装置中的转矩的传递状况的图。图沈的(a)是图1所示的动力装置的EV蠕变中的第1以及第2旋转机21、31的各速度共线图，(b)是将2个速度共线图合成得到的速度共线图。图27是针对EV进发中表示图1的动力装置中的转矩的传递状况的图。图观的(a)是图1所示的动力装置的EV进发时的第1以及第2旋转机21、31的各速度共线图的一例，(b)是将2个速度共线图合成得到的速度共线图。图四是针对EV行驶中ENG起动时表示图1所示的动力装置中的转矩的传递状况的图。图30是图1所示的动力装置的EV行驶中ENG起动时的第1以及第2旋转机21、 31的各速度共线图。图31是将图30所示的2个速度共线图合成得到的速度共线图。图32是针对电池输入输出零模式的ENG行驶中表示图1所示的动力装置中的转矩的传递状况的图。图33的(a)是图1所示的动力装置的电池输入输出零模式的ENG行驶中的第1 以及第2旋转机21、31的各速度共线图，(b)是将2个速度共线图合成得到的速度共线图。图34是针对辅助模式的ENG行驶中表示图1所示的动力装置中的转矩的传递状况的图。图35是针对驱动时充电模式的ENG行驶中表示图1所示的动力装置中的转矩的传递状况的图。图36的(a)是图1所示的动力装置的ENG行驶中开始急加速运转时的第1以及第2旋转机21、31的各速度共线图的一例，(b)是将2个速度共线图合成得到的速度共线图。图37是针对减速再生中表示图1所示的动力装置中的转矩的传递状况的图。图38的(a)是图1所示的动力装置的减速再生中的第1以及第2旋转机21、31 的各速度共线图的一例，(b)是将2个速度共线图合成得到的速度共线图。图39是针对停车中ENG起动时表示图1所示的动力装置中的转矩的传递状况的图。图40的(a)是图1所示的动力装置的停车中ENG起动时的第1以及第2旋转机 21,31的各速度共线图的一例，(b)是将2个速度共线图合成得到的速度共线图。图41是针对ENG蠕变中表示图1所示的动力装置中的转矩的传递状况的图。图42的(a)是图1所示的动力装置的ENG蠕变中的第1以及第2旋转机21、31 的各速度共线图的一例，(b)是将2个速度共线图合成得到的速度共线图。图43是针对ENG进发时表示图1所示的动力装置中的转矩的传递状况的图。图44的(a)是图1所示的动力装置的ENG进发时的第1以及第2旋转机21、31 的各速度共线图的一例，(b)是将2个速度共线图合成得到的速度共线图。图45是针对EV后退进发时表示图1所示的动力装置中的转矩的传递状况的图。图46的(a)是图1所示的动力装置的EV后退进发时的第1以及第2旋转机21、 31的各速度共线图的一例，(b)是将2个速度共线图合成得到的速度共线图。
图47是针对ENG后退进发时表示图1所示的动力装置中的转矩的传递状况的图。图48的(a)是图1所示的动力装置的ENG后退进发时的第1以及第2旋转机21、 31的各速度共线图的一例，(b)是将2个速度共线图合成得到的速度共线图。图49是表示用于实现ECU2执行的用于确保输出的VCU控制功能的构成的框图。图50是表示第1要求电压导出部63以及第2要求电压导出部64的内部构成的框图。图51是表示用于实现E⑶2执行的考虑了损失的V⑶控制功能的构成的框图。图52是表示用于实现ECU2执行的与电池电压相应的VCU控制功能的构成的框图。图53是表示电池43的输出电压范围和与升压比相应的升压电压的关系的曲线图。图M是表示电池43的输出电压范围和电池电压和升压比的关系的曲线图。图55的(a)是表示与车速相应的发动机3的起动以及升压开始的各时刻的一例的曲线图，(b)是表示VCU44的输出电压的时间变化的曲线图，(c)是表示第1旋转机21的输出转矩的时间变化的曲线图。图56的(a)是表示与要求驱动力相应的发动机3的起动以及升压开始的各时刻的一例的曲线图，(b)是表示VCU44的输出电压的时间变化的曲线图，(c)是表示第1旋转机21的输出转矩的时间变化的曲线图。图57的(a)是表示与电池SOC相应的发动机3的起动以及升压开始的各时刻的一例的曲线图，(b)是表示VCU44的输出电压的时间变化的曲线图，(c)是表示第1旋转机 21的输出转矩的时间变化的曲线图。图58是示意性表示第2实施方式的动力装置的图。图59是示意性表示第3实施方式的动力装置的图。图60是示意性表示第4实施方式的动力装置的图。图61是示意性表示第5实施方式的动力装置的图。图62是示意性表示第6实施方式的动力装置的图。图63是示意性表示第7实施方式的动力装置的图。图64是用于说明具备旋转机和差动装置的第1动力装置的动作的一例的图。图65是用于说明图64所示的第1动力装置的变速动作的图。图66是针对在由第1以及第2旋转机驱动被驱动部的过程中起动热力机的情况表示图64所示的第1动力装置中的各种旋转要素的旋转速度以及转矩的关系的一例的图。图67是针对使被驱动部的速度迅速上升的情况表示图64所示的第1动力装置中的各种旋转要素的旋转速度以及转矩的关系的一例的图。图68是用于说明具备旋转机和差动装置的第2动力装置的动作的其他例的图。图69是用于说明图68所示的第2动力装置的变速动作的图。图70是针对在由第1以及第2旋转机驱动被驱动部的过程中起动热力机的情况表示图68所示的第2动力装置中的各种旋转要素的旋转速度以及转矩的关系的一例的图。图71是针对使被驱动部的速度迅速上升的情况表示图68所示的第2动力装置中的各种旋转要素的旋转速度以及转矩的关系的一例的图。
图72是表示控制图63所示的发动机等的控制装置的框图。图73是表示图63的动力装置IF中的驱动力控制的方框图。图74是具有1共线4要素的构造的动力装置IF中的速度共线图。图75是针对EV行驶中ENG起动开始时表示图63所示的动力装置中的各种旋转要素的旋转速度以及转矩的关系的一例的图。图76是用于说明基于图63所示的动力装置中的第1旋转机、旋转机的变速动作的图。图77是针对ENG行驶中的急加速运转的开始时表示图63所示的动力装置中的各种旋转要素的旋转速度以及转矩的关系的一例的图。图78是示意性表示第8实施方式的动力装置的图。图79是示意性表示第9实施方式的动力装置的图。图80是示意性表示第10实施方式的动力装置的图。图81是示意性表示第11实施方式的动力装置的图。图82是示意性表示第12实施方式的动力装置的图。图83是示意性表示第13实施方式的动力装置的图。图84的(a)是将表示第1恒星齿轮旋转速度、第1行星轮架旋转速度以及第1环形齿轮旋转速度的关系的一例的速度共线图，与表示第2恒星齿轮旋转速度、第2行星轮架旋转速度以及第2环形齿轮旋转速度的关系的一例的速度共线图一起表示的图，(b)是表示由图83所示的动力装置中的第1以及第2行星齿轮装置的连结构成的4个旋转要素的旋转速度的关系的一例的速度共线图。图85的(a)将表示由图83所示的动力装置中的第1以及第2行星齿轮装置的连结构成的4个旋转要素的旋转速度的关系的一例的速度共线图，与表示第1磁场旋转速度、 Al以及A2的转子旋转速度的关系的一例的速度共线图一起表示的图，(b)是表示由图83 所示的动力装置中的第2旋转机、第1以及第2行星齿轮装置的连结构成的5个旋转要素的旋转速度的关系的一例的速度共线图。图86的(a)是针对第1变速模式中，(b)是针对第2变速模式中，分别表示图83 所示的动力装置中的各种旋转要素的旋转速度的关系的一例的速度共线图。图87的(a)是针对第1变速模式中，(b)是针对第2变速模式中，分别表示在图 83所示的动力装置中ENG行驶中的急加速运转开始时的各种旋转要素的旋转速度以及转矩的关系的一例的图。图88的(a)是针对第1变速模式中，(b)是针对第2变速模式中，分别表示动力装置中的各种旋转要素的旋转速度的关系的一例的速度共线图。图89是在使被驱动部的速度迅速上升时、并且(a)是针对第1变速模式中、(b)是针对第2变速模式中，分别表示动力装置中的各种旋转要素的旋转速度以及转矩的关系的一例的图。图90是用于说明动力装置中的第1以及第2变速模式的切换的图。图91是示意性表示第14实施方式中的动力装置的图。图92是示意性表示第15实施方式中的动力装置的图。图93是针对EV行驶中ENG起动开始时表示图92所示的动力装置中的各种旋转要素的旋转速度以及转矩的关系的一例的图。图94是用于说明基于图92所示的动力装置中的旋转机、第2旋转机的变速动作的图。图95是针对ENG行驶中的急加速运转开始时表示图92所示的动力装置中的各种旋转要素的旋转速度以及转矩的关系的一例的图。图96是示意性表示第16实施方式中的动力装置的图。图97是示意性表示第17实施方式中的动力装置的图。图98是示意性表示第18实施方式中的动力装置的图。图99是示意性表示第19实施方式中的动力装置的图。图100是示意性表示第20实施方式中的动力装置的图。图101的(a)是将表示第1恒星齿轮旋转速度、第1行星轮架旋转速度以及第1 环形齿轮旋转速度的关系的一例的速度共线图，与表示第2恒星齿轮旋转速度、第2行星轮架旋转速度以及第2环形齿轮旋转速度的关系的一例的速度共线图一起表示的图，(b)是表示由图100所示的动力装置中的第1以及第2行星齿轮装置的连结构成的4个旋转要素的旋转速度的关系的一例的速度共线图。图102的(a)是将表示由图100所示的动力装置中的第1以及第2行星齿轮装置的连结构成的4个旋转要素的旋转速度的关系的一例的速度共线图，与表示第2磁场旋转速度、Bl以及B2的转子旋转速度的关系的一例的速度共线图一起表示的图，(b)是表示由图100所示的动力装置中的第2旋转机、第1以及第2行星齿轮装置的连结构成的5个旋转要素的旋转速度的关系的一例的速度共线图。图103的(a)是针对第1变速模式中，(b)是针对第2变速模式中，分别表示图100 所示的动力装置中的各种旋转要素的旋转速度的关系的一例的速度共线图。图104的(a)、(b)是在图100所示的动力装置中，(a)针对第1变速模式中、(b) 针对第2变速模式中，分别表示EV行驶中ENG起动开始时各种旋转要素的旋转速度以及转矩的关系的一例的图。图105的(a)是针对第1变速模式中，(b)是针对第2变速模式中，分别表示动力装置中的各种旋转要素的旋转速度的关系的一例的速度共线图。图106是在由第1以及第2旋转机驱动被驱动部的过程中起动热力机的情况下， 并且(a)针对第1变速模式中、(b)针对第2变速模式中，分别表示动力装置中的各种旋转要素的旋转速度以及转矩的关系的一例的图。图107是示意性表示第21实施方式的动力装置的图。图108是示意性表示第22实施方式的动力装置的图。图109是用于说明现有动力装置的动作的一例的图。
具体实施例方式以下，参照附图来说明本发明所涉及的具有1共线4要素的构造的动力装置的实施方式。另外，对于附图中表示剖面的部分，适当省略影线。(第1实施方式)图1以及图2示意性地示出第1实施方式的动力装置1。该动力装置1用于驱动车辆(未图示)的左右驱动轮DW、DW(被驱动部)，如图1所示，具备作为动力源的内燃机 3(热力机)；第1旋转机21以及第2旋转机31 ；通过驱动轴10、10连结驱动轮01、01的差动齿轮机构9 ；第1功率驱动单元(以下称为“第1PDU”)41以及第2功率驱动单元(以下称为“第2PDU”)42;和双向升降压变换器(以下称为“VCU”)44。此外，如图2所示，动力装置1具备用于控制内燃机3以及第1以及第2旋转机21、31的动作的E⑶2。如后所述， 第1以及第2旋转机21、31还作为无级变速装置发挥功能。内燃机(以下称为“发动机”)3例如是汽油发动机，在该发动机3的曲柄轴3a上， 通过飞轮5直接连结由轴承如自由旋转地支撑的第1旋转轴4。此外，对于第1旋转轴4， 同心状地配置连结轴6以及第2旋转轴7，平行地配置惰轮轴8。这些连结轴6、第2旋转轴 7以及惰轮轴8分别被轴承6a、7a以及8a、8a自由旋转地支撑。连结轴6形成为中空，在其内侧自由旋转地嵌合上述第1旋转轴4。在惰轮轴8 上，一体地设置第1齿轮8b以及第2齿轮8c，前者8b与和第2旋转轴7 —体的齿轮7b啮合，后者8c与差动齿轮机构9的齿轮9a啮合。通过以上的构成，第2旋转轴7通过惰轮轴 8、差动齿轮机构9与驱动轮DW、DW连结。以下，将第1旋转轴4、连结轴6以及第2旋转轴 7的圆周方向、轴线方向以及径向分别简单地称为“圆周方向”、“轴线方向”以及“径向”。〈第1旋转机21>如图1以及图3所示，第1旋转机21具有定子23、与定子23对置设置的Al转子 24、和设置在两者23J4之间的A2转子25。这些定子23、A2转子25以及Al转子M沿径向从外侧开始以该顺序排列，被配置为同心状。在图3中，为了图示方便，利用轮廓图描画第1旋转轴4等的一部分要素。上述定子23使第1旋转磁场产生，如图3以及图4所示，具有铁芯23a、和设置在该铁芯23a上的U相、V相以及W相的绕组23c、23d、23e。另外，为了方便，在图3中仅示出 U相绕组23c。铁芯23a是层叠了多个钢板的圆筒状的部件，沿轴线方向延伸，固定在不能移动的壳体CA上。此外，在铁芯23a的内周面上形成12个槽23b，这些槽2 沿轴线方向延伸，并且在圆周方向上等间隔排列。上述U相 W相的绕组23c 23e以分布绕法(波状绕法)缠绕在槽23b上，并且通过前述的第1PDU41以及V⑶44与电池43连接。第1PDU41 由由逆变器等构成的电路构成，与第2PDU42以及ECU2连接(参照图1)。在以上构成的定子23中，从电池43供应电力，在U相 W相的绕组23c 23e中流过电流时，或者如后所述进行了发电时，在铁芯23a的Al转子M侧的端部，在圆周方向上等间隔产生4个磁极(参照图7(a) (c))，并且基于这些磁极的第1旋转磁场沿圆周方向移动。以下，将铁芯23a上产生的磁极称为“第1定子磁极”。此外，在圆周方向上相邻的各2个第1定子磁极的极性相互不同。另外，在图7(a) (c)以及后述的其它附图中，在铁芯23a、U相 W相的绕组23c 2 上用(N)以及⑶表示第1定子磁极。如图4所示，Al转子M具有由8个永磁铁2 构成的第1磁极列。这些永磁铁 24a在圆周方向上等间隔排列，该第1磁极列与定子23的铁芯23a对置。各永磁铁2 沿轴线方向延伸，其轴线方向上的长度被设定为与定子23的铁芯23a的长度相同。此外，永磁铁2 安装在环状的固定部Mb的外周面上。该固定部Mb由软磁性体例如铁构成，或者由层叠了多个钢板的部件构成，其内周面安装在环形板状的凸缘的外周面上。该凸缘与前述连结轴6—体地设置。通过以上结构，包含永磁铁2 的Al转子M成为与连结轴6—体地自由旋转。而且，因为如上述那样在由软磁性体构成的固定部24b的外周面上安装永磁铁Ma，所以在各永磁铁2 中在定子23侧的端部表现(N)或者(S)的一个磁极。另外，在图4以及后述的其它附图中，用(N)以及(S)表示永磁铁Ma的磁极。 此外，在圆周方向上相邻的各2个永磁铁Ma的极性相互不同。
A2转子25具有由6个磁芯2 构成的第1软磁性体列。这些磁芯2 在圆周方向上等间隔排列，该第1软磁性体列被配置为在定子23的铁芯23a与Al转子M的第1磁极列之间分别隔开给定间隔。各磁芯2 是软磁性体、例如是层叠了多个钢板的部件，沿轴线方向延伸。此外，与永磁铁Ma同样，磁芯25a的轴线方向的长度被设定为与定子23的铁芯23a的长度相同。而且，磁芯2 通过沿轴线方向若干延伸的筒状的连结部25c安装在圆盘状的凸缘25b的外端部。该凸缘2 与前述第1旋转轴4 一体地设置。据此，包含磁芯25a的A2转子25成为与第1旋转轴4 一体地自由旋转。另外，为了方便，在图4以及图7(a) (c)中省略了连结部25c以及凸缘25b。
以下，对于第1旋转机21的原理进行说明。另外，在该说明中，将定子23表示为 “第1定子”、将Al转子M表示为“第1转子”、将A2转子25表示为“第2转子”。此外，将与供应给第1定子的电力以及第1旋转磁场的电角速度《mf等效的转矩设为“第1驱动用等效转矩Tel”。首先，对于该第1驱动用等效转矩Tel与传递给第1以及第2转子的转矩 (以下分别称为“第1转子传递转矩Tl” “第2转子传递转矩T2” )的关系、和第1旋转磁场、第1以及第2转子的电角速度之间的关系进行说明。
在依据下述条件㈧以及⑶构成第1旋转机21的情况下，与第1旋转机21相当的等效电路如图5所示。
(A)第1定子具有U相、V相以及W相的3相绕组
(B)第1定子磁极为2个、第1磁极为4个，S卩，以第1定子磁极的N极以及S极为 1组的极对数量的值为1、以第1磁极的N极以及S极为1组的极对数量的值为2，第1软磁性体由由第1磁芯、第2磁芯以及第3磁芯构成的3个软磁性体构成
另外，如此，在本说明书中使用的“极对”指的是1组N极以及S极。
在该情况下，通过第1软磁性体中的第1磁芯的第1磁极的磁通ΨΜ用下式(1) 表不。
数1
Ψ α = · cos[2( θ 2-θ ι)].....(1)
这里，Ψ 是第1磁极的磁通的最大值，θ 1以及θ 2是第1磁极相对于U相绕组的旋转角度位置以及第1磁芯相对于U相绕组的旋转角度位置。此外，在该情况下，第1磁极的极对数量对第1定子磁极的极对数量的比的值为2. 0，所以第1磁极的磁通相对于第1 旋转磁场以2倍的周期旋转(变化)，所以在上述式(1)中，为了表现该情况，对(θ 2-θ 1) 乘以了值2.0。
因此，经由第1磁芯通过U相绕组的第1磁极的磁通Ψιι ，用通过在式(1)中乘以 COS Θ 2而得到的下式(2)表示。
数2
Ψιι = ￥f · cos [2( θ 2_ θ l)]cos θ 2.....(2)
同样地，通过第1软磁性体中的第2磁芯的第1磁极的磁通Wk2用下式C3)表示。1数3
权利要求
1.一种混合动力车辆，其特征在于，通过动力装置驱动，该动力装置具备第1旋转机，其具有第1转子，其中相邻2个磁极具有相互不同极性的磁极列沿圆周方向设置；第1定子，其与所述第1转子在径向上对置地配置，具有根据在沿所述圆周方向排列的多个电枢产生的磁极的变化，产生沿所述圆周方向移动的旋转磁场的电枢列；和第 2转子，其配置在所述第1转子与所述第1定子之间，具有相互隔着间隔地沿所述圆周方向排列的多个软磁性体，该第1旋转机将在所述第1定子的所述电枢列产生的磁极的数量、所述第1转子的所述磁极列的磁极的数量和所述第2转子的所述软磁性体的数量之比，设定为1 m (1+m)/2，其中，m兴1，在驱动轴连接所述第1转子以及所述第2转子的一方； 原动机，其输出轴与所述第1转子以及所述第2转子的另一方连接； 第2旋转机，其被构成为与所述驱动轴之间能输入输出动力，并且与所述第1旋转机之间能授受电力；蓄电器，其与所述第1旋转机以及所述第2旋转机之间能授受电力；和变压器，其在所述蓄电器与所述第1旋转机以及所述第2旋转机的至少一方之间授受电力时使电压升压，所述混合动力车辆具备要求电压导出部，其根据该混合动力车辆的运转状态，导出所述第1旋转机以及所述第2旋转机各自所需要的各要求电压；升压执行判断部，其在所述第1旋转机的要求电压以及所述第2旋转机的要求电压的至少一方大于根据所述蓄电器的输出电压而设定的第1阈值时，判断为由所述变压器进行升压；和控制部，其根据所述升压执行判断部的判断结果，控制所述变压器。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，所述升压执行判断部，在所述变压器进行升压动作中，所述第1旋转机的要求电压以及所述第2旋转机的要求电压的双方都小于比所述第1阈值小的第2阈值时，判断为停止由所述变压器进行升压。
3.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，所述控制部控制所述变压器，使其进行与所述第1旋转机的要求电压以及所述第2旋转机的要求电压中的较高的要求电压相应的升压。
4.一种混合动力车辆，其特征在于，通过动力装置驱动，该动力装置具备第1旋转机，其具有第1转子，其中相邻2个磁极具有相互不同极性的磁极列沿圆周方向设置；第1定子，其与所述第1转子在径向上对置地配置，具有根据在沿所述圆周方向排列的多个电枢产生的磁极的变化，产生沿所述圆周方向移动的旋转磁场的电枢列；和第 2转子，其配置在所述第1转子与所述第1定子之间，具有相互隔着间隔地沿所述圆周方向排列的多个软磁性体，该第1旋转机将在所述第1定子的所述电枢列产生的磁极的数量、所述第1转子的所述磁极列的磁极的数量和所述第2转子的所述软磁性体的数量之比，设定为1 m (1+m)/2，其中，m兴1，在驱动轴连接所述第1转子以及所述第2转子的一方； 原动机，其输出轴与所述第1转子以及所述第2转子的另一方连接； 第2旋转机，其被构成为与所述驱动轴之间能输入输出动力，并且与所述第1旋转机之间能授受电力；CN 102548819 A蓄电器，其与所述第1旋转机以及所述第2旋转机之间能授受电力； 变压器，其在所述蓄电器与所述第1旋转机以及所述第2旋转机的至少一方之间授受电力时使电压升压；和电力变换器，其变换所述蓄电器与所述第1旋转机以及所述第2旋转机之间所授受的电力，所述混合动力车辆具备要求电压导出部，其根据该混合动力车辆的运转状态，导出所述第1旋转机以及所述第2旋转机各自所需要的各要求电压；和控制部，其控制所述变压器，使其以满足所述要求电压导出部导出的各要求电压、并且分别在所述第1旋转机、所述第2旋转机、所述电力变换器以及所述变压器产生的损失的合计为最小的升压比，进行升压。
5.一种混合动力车辆，其特征在于，通过动力装置驱动，该动力装置具备第1旋转机，其具有第1转子，其中相邻2个磁极具有相互不同极性的磁极列沿圆周方向设置；第1定子，其与所述第1转子在径向上对置地配置，具有根据在沿所述圆周方向排列的多个电枢产生的磁极的变化，产生沿所述圆周方向移动的旋转磁场的电枢列；和第 2转子，其配置在所述第1转子与所述第1定子之间，具有相互隔着间隔地沿所述圆周方向排列的多个软磁性体，该第1旋转机将在所述第1定子的所述电枢列产生的磁极的数量、所述第1转子的所述磁极列的磁极的数量和所述第2转子的所述软磁性体的数量之比，设定为1 m (1+m)/2，其中，m兴1，在驱动轴连接所述第1转子以及所述第2转子的一方； 原动机，其输出轴与所述第1转子以及所述第2转子的另一方连接； 第2旋转机，其被构成为与所述驱动轴之间能输入输出动力，并且与所述第1旋转机之间能授受电力；蓄电器，其与所述第1旋转机以及所述第2旋转机之间能授受电力；和变压器，其在所述蓄电器与所述第1旋转机以及所述第2旋转机的至少一方之间授受电力时使电压升压，所述混合动力车辆具备控制部，该控制部控制所述变压器，使得在该混合动力车辆仅通过来自所述第1旋转机以及所述第2旋转机的至少一方的驱动力而行驶中，起动所述原动机之前，开始所述蓄电器的输出电压的升压。
6.根据权利要求5所述的混合动力车辆，其特征在于， 还具备检测该混合动力车辆的行驶速度的车速检测部，所述控制部控制所述变压器，使其在由所述车速检测部检测出的车速达到给定值的时点，开始所述蓄电器的输出电压的升压，所述给定值是低于起动所述原动机的车速的值。
7.根据权利要求5所述的混合动力车辆，其特征在于，还具备导出对该混合动力车辆的要求驱动力的要求驱动力导出部， 所述控制部控制所述变压器，使其在由所述要求驱动力导出部导出的要求驱动力达到给定值的时点，开始所述蓄电器的输出电压的升压，所述给定值是低于起动所述原动机的要求驱动力的值。
8.根据权利要求5所述的混合动力车辆，其特征在于，还具备计算所述蓄电器的剩余容量的剩余容量算出部，所述控制部控制所述变压器，使其在由所述剩余容量算出部计算出的所述蓄电器的剩余容量下降到给定值的时点，开始所述蓄电器的输出电压的升压， 所述给定值是高于起动所述原动机的剩余容量的值。
9.根据权利要求1 8中的任一项所述的混合动力车辆，其特征在于， 所述第2旋转机具有电动机，其具有旋转部件以及电枢；和旋转机构，其具有保持共线关系进行动作的第1旋转要素、第2旋转要素以及与所述旋转部件连接的第3旋转要素，具有将输入到所述第2旋转要素的能量分配给所述第1旋转要素以及所述第3旋转要素的功能、和将输入到所述第1旋转要素以及所述第3旋转要素的各能量合成并输出到所述第2旋转要素的功能，所述第1转子以及所述第2旋转要素、和所述第2转子以及所述第1旋转要素中的一方与所述原动机的所述输出轴连接，另一方与所述驱动轴连接。
10.根据权利要求1 8中的任一项所述的混合动力车辆，其特征在于， 所述第2旋转机具有第3转子，其中相邻2个磁极具有相互不同极性的磁极列沿圆周方向设置； 第2定子，其与所述第3转子在径向上对置地配置，具有根据在沿所述圆周方向排列的多个电枢产生的磁极的变化，产生沿所述圆周方向移动的旋转磁场的电枢列；和第4转子，其配置在所述第3转子与所述第2定子之间，具有相互隔着间隔地沿所述圆周方向排列的多个软磁性体，在所述第2定子的所述电枢列产生的磁极的数量、所述第3转子的所述磁极列的磁极的数量和所述第4转子的所述软磁性体的数量之比，被设定为1 m (l+m)/2，其中，m乒1，在所述驱动轴连接所述第1转子，在所述原动机的所述输出轴连接所述第2转子的情况下，所述第4转子与所述驱动轴连接，所述第3转子与所述原动机的所述输出轴连接，在所述驱动轴连接所述第2转子，在所述原动机的所述输出轴连接所述第1转子的情况下，所述第3转子与所述驱动轴连接，所述第4转子与所述原动机的所述输出轴连接。
全文摘要
一种混合动力车辆，其通过动力装置驱动，该动力装置具备第1旋转机，其具有第1转子、第1定子和第2转子，其中在第1定子的电枢列产生的磁极的数量，驱动轴与第1转子以及第2转子的一方连接；输出轴与另一方连接的原动机；第2旋转机；蓄电器；和使蓄电器的输出电压升压的变压器。混合动力车辆具备要求电压导出部，其根据运转状态，导出第1旋转机以及第2旋转机各自所需要的各要求电压；升压执行判断部，其在至少一方的要求电压大于第1阈值时，判断为由变压器进行升压；和控制部，根据升压执行判断部的判断结果，控制变压器。因此，能够实现小型化以及成本削减，并且能够提高驱动效率。
文档编号B60L3/00GK102548819SQ20108004362
公开日2012年7月4日 申请日期2010年7月23日 优先权日2009年10月13日
发明者圷重光, 大矢聪义, 板东真史, 笠冈广太, 阿部典行 申请人:本田技研工业株式会社