电动车辆的制作方法

本公开涉及具备永磁式电动机和非永磁式电动机的电动车辆。

背景技术：

作为驱动电动车辆旋转的电动机，有时使用在转子埋入了永磁体的永磁式电动机和未在转子埋入永磁体的非永磁式电动机双方。

在下述专利文献1～3中有关于具备驱动驱动轴旋转的永磁式电动机和非永磁式电动机并且与内燃机协作地进行驱动的混合动力型的电动车辆的记载。

在下述专利文献1的电动车辆中，进行在低速时至少由非永磁式电动机进行旋转驱动，在高速时由永磁式电动机进行旋转驱动的驱动力的选择。即，非永磁式电动机只在起步时等要求大的驱动力的情况下使用。

在下述专利文献2的电动车辆中有非永磁式电动机用于坡道行驶时、起步行驶时、打滑时等的辅助这一记载。

在下述专利文献3的电动车辆中，非永磁式电动机用于作为从动轮的后轮的驱动，在高速时不作为驱动源使用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-178479号公报

专利文献2：日本特开2007-230366号公报

专利文献3：日本特开2007-325352号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

在上述专利文献1～3中，非永磁式电动机被用于辅助低速时的旋转驱动。在非永磁式电动机中，一般较少产生驱动时的反电动势。另外，在非永磁式电动机中，即使在通过来自驱动轴的转矩而连带旋转时，若不供给电力则也可防止反电动势的产生。

在永磁式电动机中与转速成比例地产生反电动势，所以在高速下的驱动时输出会降低。另外，在通过来自驱动轴的转矩而连带旋转的情况下也产生反电动势，所以拖曳损失增加。在反电动势高的情况下，例如在旋转控制不顺利的情况下也有可能诱发变换器部件的故障。

本公开的目的在于在具备驱动驱动轴旋转的永磁式电动机和非永磁式电动机的电动车辆中，抑制永磁式电动机的反电动势的产生。

用于解决问题的技术方案

本公开的一实施方式涉及的电动车辆具备：永磁式电动机，其驱动驱动轴旋转；离合器，其进行所述永磁式电动机与所述驱动轴的连接和切断；以及非永磁式电动机，其驱动与所述驱动轴相同或不同的驱动轴旋转，在由所述离合器切断了所述永磁式电动机与所述驱动轴的情况下，所述非永磁式电动机驱动所述相同或不同的驱动轴旋转。

电动车辆仅由永磁式电动机和非永磁式电动机驱动。但是，在电动车辆也可以还搭载有另外的永磁式电动机或非永磁式电动机来作为驱动源。另外，也可以是一并使用了内燃机的混合动力型的电动车辆。

永磁式电动机是在转子搭载有永磁体的旋转电动机。另外，非永磁式电动机是未在转子搭载永磁体的旋转电动机。上述的旋转电动机可以仅具备动力运行功能，也可以除了动力运行以外还具备再生功能。

驱动轴连结于车轮，是在车轮之间进行转矩传递的旋转轴。驱动轴可以是一个，也可以是多个。另外，在驱动轴为多个的情况下，既可以将它们连结，也可以不连结。多个驱动轴例如能够通过经由齿轮机构连结从而作为相关联的驱动轴发挥作用。另外，例如也可以使前轮的驱动轴与后轮的驱动轴不彼此连结而独立地设置。永磁式电动机和非永磁式电动机既可以驱动连结了的相关联的驱动轴，也可以分别个别地驱动未连结的驱动轴。

离合器进行永磁式电动机与驱动轴的连接和切断。在使离合器连接了的情况下，能够进行永磁式电动机与驱动轴之间的转矩传递，在使离合器切断了的情况下，转矩传递被切断。

在该电动车辆中，在由离合器切断了永磁式电动机与驱动轴的情况下，进行由非永磁式电动机进行的驱动。在离合器连接了的状态下，例如既可以进行由永磁式电动机和非永磁式电动机双方进行的驱动，也可以进行仅由永磁式电动机进行的驱动。

在本公开的一技术方案中，在低速驱动时，所述离合器连接，进行至少由所述永磁式电动机进行的驱动，在高速驱动时，所述离合器切断，进行由所述非永磁式电动机进行的驱动。此外，离合器从连接向切断切换时的速度(转速)与离合器从切断向连接切换时的速度可以相同，但也可以不同。

在本公开的一技术方案中，所述永磁式电动机驱动前轮驱动用的前轮驱动轴和后轮驱动用的后轮驱动轴中的任一方，所述非永磁式电动机驱动所述前轮驱动轴和所述后轮驱动轴中的另一方，所述前轮驱动轴与所述后轮驱动轴不连结而独立地设置。

在本公开的一技术方案中，所述驱动轴是前轮驱动用的前轮驱动轴和后轮驱动用的后轮驱动轴中的任一方，所述永磁式电动机和所述非永磁式电动机驱动选自前轮驱动用的前轮驱动轴和后轮驱动用的后轮驱动轴中的任一方的同一驱动轴旋转。

发明的效果

根据本公开的一技术方案，在不进行由永磁式电动机进行的驱动的情况下，永磁式电动机从驱动轴切离，能够防止由连带旋转引起的反电动势的产生而抑制拖曳损失。另外，例如也可以期待能够防止旋转控制不顺利时的向永磁式电动机供给电力的变换器部件的故障。

根据本公开的一技术方案，能够兼顾通过在低速时至少永磁式电动机进行驱动而得到的高转矩的特性、和通过在高速时永磁式电动机不进行驱动并且非永磁式电动机进行驱动而得到的高效率且高输出的特性。

附图说明

图1是示出本实施方式涉及的电动车辆的大致构成的例子的图。

图2是例示出pm马达的转速-转矩特性的图。

图3是例示出sr马达的转速-转矩特性的图。

图4是例示出本实施方式涉及的电动车辆的转速-转矩特性的图。

图5是示出变形例涉及的电动车辆的大致构成的图。

图6是示出另一变形例涉及的电动车辆的大致构成的图。

附图标记说明

10、50：箭头；

20、52、60：电动车辆；

22a、22b：前轮；

24a、24b：后轮；

26、36、54、56、64、66：驱动轴；

28：pm马达；

30、58、68：离合器；

32、40：变换器；

34：蓄电池；

38：sr马达；

42：ecu；

62a、62b：车轮。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对实施方式进行说明。虽然在说明中为了容易理解而示出具体的技术方案，但这些是实施方式的例子，也可以采取其他的各种实施方式。

图1是示出本实施方式涉及的电动车辆20的大致构成的图。电动车辆20以箭头10的方向为前方方向，是具备两个前轮22a、22b和两个后轮24a、24b的四轮车辆。前轮22a、22b连结于驱动轴26。在驱动轴26安装有驱动驱动轴26旋转的pm马达28。pm马达28是在转子埋入有永磁体的永磁式电动机。在驱动轴26设置有离合器30。在附图中简化地进行了表示，离合器30是进行pm马达28与驱动轴26的连接和切离的装置。即，在使离合器30连接了的情况下，pm马达28与前轮22a、22b成为能够通过驱动轴26传递转矩的状态。并且，在使离合器30切离了的情况下，pm马达28与前轮22a、22b成为转矩传递被切断了的状态。

pm马达28是三相交流马达，通过变换器32被供给彼此相位偏离了120度的三相交流电力。变换器32使用多个半导体元件而形成，利用半导体元件的开关将从蓄电池34供给的直流电流变换为三相的交流电流，并向pm马达28供给。

后轮24a、24b连结于驱动轴36。在该驱动轴36安装有sr马达38。sr马达38是开关磁阻马达，是未在转子搭载永磁体的非永磁式电动机。在sr马达38与驱动轴36之间未设置离合器，成为直接连结状态。从变换器40向sr马达38供给三相交流电力。变换器40与前述的变换器32分开设置，将从蓄电池34供给的直流电力变换为根据sr马达38的控制模式的交流电力。

在电动车辆20还设置有ecu(电子控制单元)42。ecu42包括具备运算功能的计算机硬件、和使计算机硬件工作的程序、数据等软件。从省略了图示的各种传感器(例如速度传感器、温度传感器)向ecu42输入检测信号，基于软件来控制电动车辆20的各部分的工作。图1所示的变换器32、40、离合器30是ecu42的控制对象。

在此，使用图2对pm马达28的特性进行说明。图2是将横轴设为转速、纵轴设为转矩的图，示意性地示出了pm马达28的转速与转矩的关系。pm马达28在转速比r1低的情况下(在车辆为低速的情况下)表现出大致恒定的转矩t1。但是，在转速比r1靠高转速侧时(在车辆为高速的情况下)，转矩随转速增大而迅速减小，当转速成为r2时转矩大致成为零。并且，在转速超过了r2的情况下不再能有助于驱动轴26的驱动。

在pm马达28中，在转子搭载有永磁体，能够通过提高永磁体的磁力来提高转矩。另一方面，在pm马达28中产生与永磁体的磁力的大小成比例的反电动势。反电动势也与转速成比例地增大，所以在高转速侧输出会降低。因此，为了在高转速时抑制反电动势，需要使弱励磁电流流动来抵消永磁体所产生的磁场，但其结果是损失增加。

此外，在pm马达28中，即使是无负荷的状态，也产生与永磁体的强度成比例的拖曳损失。即，在pm马达28连接于驱动轴26的状态下停止向pm马达28供给来自变换器32的电力的情况下，通过转子旋转而产生与永磁体成比例的反电动势。在产生了高的反电动势的状态下有可能发生控制不顺利等不良状况，另外，作为其结果，也有可能诱发变换器32的部件的故障。

图3是示意性地示出sr马达38的转速-转矩特性的图。在sr马达38中，在转速比r3低的情况下表现出大致恒定的转矩t3。该转矩t3比pm马达28所输出的转矩t1小。在转速比r3靠高转速侧时，转矩逐渐减小，但即使在足够高的高转速侧转矩也不会成为零。像这样，sr马达38能够从低转速到高转速地输出整体上稳定的转矩。尤其是具备在高转速侧能够实现高输出(输出相对于转速与转矩之积成比例)这一特征。

在sr马达38中，在转子未搭载永磁体，所以与pm马达28相比产生的反电动势小。因此，sr马达38即使在高转速侧也能够进行有效的驱动。另外，在sr马达38中，在直接连结于驱动轴36的状态下，即使在停止了来自变换器40的电力供给的情况下，也不产生由连带旋转引起的反电动势。

然后，使用图4对电动车辆20的马达控制进行说明。图4是示意性地示出本实施方式的电动车辆20的转速-转矩特性的图。在电动车辆20中，如在图1中所说明的那样搭载有pm马达28和sr马达38这两个马达，进行基于ecu42的变换器32、40的控制。另外，ecu42也进行离合器30的连接和切断的控制。

如图4所示，在电动车辆20中，在转速比r5靠低转速侧时，进行由pm马达28和sr马达38这两个马达进行的驱动。其中，在转速比r4(与转速r1和转速r3同等程度的转速)靠低转速侧时输出了与pm马达28和sr马达38单体地驱动的情况相同的转矩的情况下，转矩t4成为转矩t1与转矩t3之和。

在转速比r4大的区域中，转矩急剧减小。这反映出了在pm马达28中在转速比r1靠高转速侧时转矩迅速减小的情况、和在sr马达38中在转速比r3靠高转速侧时转矩降低的情况。但是，在转速比r5(比转速r4大、并且比图2的转速r2小)这一程度的转速小的范围内，进行使用pm马达28和sr马达38双方的驱动。

在进而转速上升而达到了r5的阶段，ecu42使离合器30切断，使pm马达28从驱动轴26切离。即，在转速比r5靠高转速侧时，进行仅由sr马达38进行的驱动。结果，在图4中，在转速比r5大的区域中成为与图3所示的sr马达38的转矩大致一致的值。此外，在使pm马达28从驱动轴26切离后，ecu42切断从变换器32向pm马达28的通电电路而停止电力供给。

在转速从比r5大的值向比r5小的值减小的过程中，ecu42使从变换器32向pm马达28的电力供给再次开始，并且使离合器30连接。由此，再次开始由pm马达28和sr马达38双方进行的驱动。但是，在使切断离合器30的转速与连接离合器30的转速相等的情况下，当在该转速附近行驶时，离合器30的连接和切断反复进行多次而工作变得不稳定。因此，将使离合器30连接的转速设定得比使离合器30切断的转速稍低。

能够在使离合器30连接了的状态下，以使pm马达28和sr马达38双方均输出与单体地驱动的情况相同的转矩的方式进行控制，在使离合器30切离了的状态下，以使sr马达38输出与单体地驱动的情况相同的转矩的方式进行控制。但是，在该情况下，在转速r5的附近可能发生转矩不连续地变化或者转矩虽然连续但不平滑地变化的情况。因此，也可以以使得在使离合器30切断或连接的前后，转矩的大小连续或者转矩平滑地变化的方式进行控制。该控制通过调整pm马达28与sr马达38中的一方或双方的转矩来进行。在图4中示出了使得在离合器30的连接和切断的前后转矩连续且平滑地变化的技术方案。

接着，使用图5对变形例进行说明。图5是示出变形例涉及的电动车辆52的大致构成的图。电动车辆52是以箭头50的方向为前方方向的车辆。图5是与图1对应的图，对对应的构成标注相同的编号。另外，在图5中省略了变换器、蓄电池以及ecu。

在电动车辆52中，在连结于前轮22a、22b的驱动轴54安装有sr马达38。另外，在连结于后轮24a、24b的驱动轴56安装有pm马达28。并且，在驱动轴56设置有进行与pm马达28的转矩传递的连接和切断的离合器58。

在电动车辆52中，与图1所示的电动车辆20同样地进行sr马达38、pm马达28以及离合器58的控制。即，在低转速侧，通过连接离合器58来进行由pm马达28和sr马达38双方进行的驱动。并且，在高转速侧，通过切断离合器58来进行仅由sr马达38进行的驱动。因此，在低转速时4轮全部被驱动，在高转速时仅后轮被驱动。这与上述的电动车辆20在低转速时4轮全部被驱动，在高转速时仅前轮被驱动的情况相对照。

图6是对另一变形例涉及的电动车辆60进行说明的图。电动车辆60虽然是4轮的车辆，但在此仅图示出前轮或后轮中的任一方侧的车轮62a、62b。并且，在车轮62a、62b连结有驱动轴64、和结合于该驱动轴64的另一驱动轴66。驱动轴64由sr马达38驱动。另外，驱动轴66由pm马达28驱动，能够由离合器68进行pm马达28的连接和切离。即，在离合器68连接了的情况下，pm马达28驱动驱动轴66，进而驱动轴66驱动驱动轴64。另外，在离合器68切断了的情况下，pm马达28不再有助于驱动。

在电动车辆60中，对于4轮中的剩余的2轮不进行由马达进行的驱动。因此，在车轮62a、62b为前轮的情况下成为前驱车，在车轮62a、62b为后轮的情况下成为后驱车。对pm马达28、sr马达38以及离合器68的控制与图1所示的电动车辆20、图5所示的电动车辆52同样地进行。即，在低转速侧，通过连接离合器68来进行由pm马达28和sr马达38双方进行的驱动轴64、66的驱动，在高转速侧，通过切断离合器68来进行仅由sr马达38进行的驱动。

在以上的说明中，如图4所示，在转速比转速r5靠低转速侧时，驱动pm马达28和sr马达38双方。但是，也可以采取如下技术方案：在转速比转速r5靠低转速侧时，仅对pm马达28进行通电，将其用于驱动，不对sr马达38进行通电，不将其用于驱动。另外，也可以采取如下技术方案：在转速比转速r5靠低转速侧时，通常仅将pm马达28用于驱动，仅在需要大的转矩的情况下将pm马达28和sr马达38双方用于驱动。作为需要大的转矩的情况的例子，能够举出车辆起步的情况(从停车状态起动到达到预定的速度为止的期间)、在上坡进行行驶的情况等。关于在低转速侧是一并使用pm马达28和sr马达38还是仅利用pm马达28，基于是否能够确保所需要的转矩来决定即可。

另外，在图4中，假设了将切离pm马达28的转速r5设定得比转速r4大且比图2的转速r2小的情况。由此，能够兼顾地在低转速侧对pm马达28输出的大的驱动转矩进行利用、并且在高转速侧避免与反电动势相伴的效率的降低。在即使稍微牺牲效率也需要大的转矩的情况下，在比图4所示的转速r5大的区域中切离pm马达28即可。但是，在比图2所示的转速r2大的转速下，pm马达28几乎无法输出转矩，拖曳损失增加。因此，可以说优选在比转速r2小的转速下切断pm马达28。另外，在重视效率的情况下，在比图4所示的转速r5小的区域中切离pm马达28即可。总之，图2～4所示的转速-转矩特性是示意性的，实际上会表现出再稍微复杂些的特性。即使在这样的情况下，也能够从确保所需要的转矩和能量效率的观点出发来决定离合器的控制正时。

以上，从将pm马达28和sr马达38用于驱动的观点出发进行了说明。但是，在电动车辆中，一般通过赋予在减速过程中将车辆的动能变换为电能的再生功能，能够提高能量效率。因此，也可以使pm马达28与sr马达38中的一方或双方构成为也被用作发电机的电动发电机来实现再生功能。另外，也可以在pm马达28和sr马达38之外另行设置发电机。即使在pm马达28被用作电动发电机的情况下，通过在高转速下的驱动时将pm马达28从驱动轴切离，也能够防止拖曳损失从而提高能量效率。在pm马达28被用作电动发电机的情况下，为了在减速时进行发电而需要使pm马达28连接于驱动轴。因此，在减速时，也可以在比在驱动时切离pm马达28的转速高的转速下使pm马达28连接于驱动轴。但是，优选，将连接于驱动轴的转速设为变换器32的部件相对于反电动势能够确保足够的耐久性的转速。

在以上的说明中，假设了由pm马达28和sr马达38驱动的电动车辆的情况。但是，电动车辆也包括具备燃烧汽油等的内燃机的混合动力型的车辆。在像这样具有另外的驱动源的电动车辆中，虽然作为车辆整体的转矩特性发生了改变，但控制pm马达28和sr马达38的本实施技术方案依然能够适用。