JP2024052158A - Electric vehicle drive unit - Google Patents
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Abstract
【課題】電動車両において補助ブレーキによる制動力を大きくする。【解決手段】第１電動機Ｍ１と第２電動機Ｍ２がそれぞれ遊星歯車機構１２の入力要素である第１サンギヤ１８および第２サンギヤ２０に接続される。遊星歯車機構１２の出力要素がキャリヤ２２である。第２電動機Ｍ２の出力軸である第２電動機軸４８に補助ブレーキ装置５２を設ける。制御装置５４は、制動時に、補助ブレーキ装置５２が所定回転速度以上となるように、第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２の回転速度を制御する。【選択図】図１[Problem] To increase the braking force by the auxiliary brake in an electric vehicle. [Solution] A first electric motor M1 and a second electric motor M2 are connected to a first sun gear 18 and a second sun gear 20, respectively, which are input elements of a planetary gear mechanism 12. The output element of the planetary gear mechanism 12 is a carrier 22. An auxiliary brake device 52 is provided on a second electric motor shaft 48, which is the output shaft of the second electric motor M2. A control device 54 controls the rotation speed of the first electric motor M1 and the second electric motor M2 so that the auxiliary brake device 52 rotates at or above a predetermined rotation speed during braking. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、電動車両の駆動装置に関し、特に補助ブレーキ装置を備えた駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive unit for an electric vehicle, and in particular to a drive unit equipped with an auxiliary brake device.
自動車などの車両は、車輪と一体のディスクロータやブレーキドラムなどの被制動部材にブレーキパッドやブレーキシューを接触させて制動を行う摩擦ブレーキを備えている。車両を駆動する原動機としてディーゼルエンジンを備える車両にあっては、エンジンの排気抵抗を増大させることによって制動トルクを得る排気ブレーキを備えた車両が知られている。また、原動機として電動機を備える車両にあっては、電動機を発電機として機能させることにより電気的に制動トルクを得る発電ブレーキまたは回生ブレーキを備えた車両が知られている。さらに、推力軸などの伝動軸にリターダと呼ばれる補助ブレーキ装置を備えた車両も知られている。 Vehicles such as automobiles are equipped with friction brakes that apply braking force by contacting brake pads or brake shoes with braked members such as disc rotors or brake drums that are integral with the wheels. Vehicles equipped with diesel engines as the prime mover that drives the vehicle are known to be equipped with exhaust brakes that obtain braking torque by increasing the exhaust resistance of the engine. Vehicles equipped with electric motors as the prime mover are known to be equipped with regenerative brakes or regenerative brakes that obtain braking torque electrically by making the electric motor function as a generator. Vehicles equipped with auxiliary braking devices called retarders on transmission shafts such as the thrust shaft are also known.
下記特許文献１には、車両を駆動する原動機として１機の電動機（回転機１２）を備え、電動機（１２）の出力軸（３４）に補助ブレーキ装置として電磁式リターダ（７０）または摩擦ブレーキ（油圧ブレーキ１１２）が設けられた電気駆動ユニット（１０，１００，１１０）が開示されている。また、電動機（１２）の出力軸（３４）にギヤ式減速機構（５４）を介して接続される減速ギヤシャフト（５８）に補助ブレーキ装置として電磁式リターダ（７０）が設けられた電気駆動ユニット（１２０）が開示されている。
The following
上記特許文献１に示された電気駆動ユニットの補助ブレーキ装置が設けられた伝動軸は、駆動輪である前輪と１対１の関係をもって回転している。したがって、車両の走行速度が低速のときには、補助ブレーキ装置の回転速度が低下し、補助ブレーキ装置の制動トルク、すなわち車両に作用する制動力が小さくなる。
The transmission shaft on which the auxiliary brake device of the electric drive unit shown in
本発明は、低速走行時においても補助ブレーキ装置による制動力を高めることを目的とする。 The present invention aims to increase the braking force provided by the auxiliary brake device even when driving at low speeds.
本発明に係る電動車両の駆動装置は、第１電動機と第２電動機と差動機構とを備え、差動機構は、第１電動機が第１接続経路を介して接続される第１入力要素と、第２電動機が第２接続経路を介して接続される第２入力要素と、出力要素とを有する。さらに、電動車両の駆動装置は、第２接続経路に対応して設けられ、当該第２接続経路の要素に制動トルクを作用させる第１補助ブレーキ装置と、第１電動機と第２電動機と第１補助ブレーキ装置とを制御する制御装置とを備えている。 The drive device of the electric vehicle according to the present invention includes a first electric motor, a second electric motor, and a differential mechanism, and the differential mechanism includes a first input element to which the first electric motor is connected via a first connection path, a second input element to which the second electric motor is connected via a second connection path, and an output element. The drive device of the electric vehicle further includes a first auxiliary brake device provided in correspondence with the second connection path and applying a braking torque to the element of the second connection path, and a control device that controls the first electric motor, the second electric motor, and the first auxiliary brake device.
出力要素と第１補助ブレーキが差動機構を介して接続されているため、出力要素に対する第１補助ブレーキ装置の回転速度を変更することができる。 Since the output element and the first auxiliary brake are connected via a differential mechanism, the rotational speed of the first auxiliary brake device relative to the output element can be changed.
上記の電動車両の駆動装置において、第２接続経路は、第２電動機の出力を第２入力要素に向けて減速して伝達する減速伝達機構を含み、第１補助ブレーキ装置は、第２電動機と前記減速伝達機構の間に設けられたものとすることができる。第１補助ブレーキ装置を第２入力要素と減速伝達機構の間に設ける場合に比べ、第１補助ブレーキ装置の回転速度を高くすることができる。 In the drive device for the electric vehicle described above, the second connection path can include a speed reduction transmission mechanism that reduces the output of the second motor and transmits it to the second input element, and the first auxiliary brake device can be provided between the second motor and the speed reduction transmission mechanism. Compared to when the first auxiliary brake device is provided between the second input element and the speed reduction transmission mechanism, the rotation speed of the first auxiliary brake device can be increased.
上記の電動車両の駆動装置は、制御装置が、減速要求があったとき、第１補助ブレーキ装置が所定回転速度以上となるように第１電動機および第２電動機の回転速度を制御するものとすることができる。補助ブレーキ装置による制動トルクが大きな領域で補助ブレーキ装置を動作させることができる。 The drive device of the electric vehicle described above can be configured such that, when a deceleration request is made, the control device controls the rotation speed of the first electric motor and the second electric motor so that the first auxiliary brake device rotates at or above a predetermined rotation speed. The auxiliary brake device can be operated in a range where the braking torque by the auxiliary brake device is large.
上記の電動車両の駆動装置は、第１接続経路に対応して設けられて第１接続経路の要素に制動トルクを作用させる第２補助ブレーキ装置を備えたものとすることができる。 The drive device of the electric vehicle described above may include a second auxiliary brake device provided in correspondence with the first connection path and applying a braking torque to an element of the first connection path.
上記の電動車両の駆動装置は、差動機構が遊星歯車機構であるものとすることができる。 The drive device of the above electric vehicle may have a differential mechanism that is a planetary gear mechanism.
上記の電動車両の駆動装置は、第１補助ブレーキ装置が電磁式リターダであるものとすることができる。 The drive device of the electric vehicle described above may be such that the first auxiliary brake device is an electromagnetic retarder.
本発明の他の態様のコンピュータに所定の手順を実行させるためのプログラムは、
第１電動機と、
第２電動機と、
第１電動機が第１接続経路を介して接続される第１入力要素と、第２電動機が第２接続経路を介して接続される第２入力要素と、出力要素とを有する差動機構と、
第２接続経路に対応して設けられ、当該第２接続経路の要素に制動トルクを作用させる補助ブレーキ装置と、
を備えた電気車両の駆動装置を制御するコンピュータに所定の手順を実行させるためのプログラムであって、
運転者の減速要求を取得する手順と、
減速要求を取得された後、補助ブレーキ装置が所定の回転速度以上となるように第１電動機および第２電動機の回転速度を制御する手順と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
A program for causing a computer to execute a predetermined procedure according to another aspect of the present invention comprises:
A first electric motor;
A second electric motor;
a differential mechanism including a first input element to which a first electric motor is connected via a first connection path, a second input element to which a second electric motor is connected via a second connection path, and an output element;
an auxiliary brake device provided in correspondence with the second connection path and configured to apply a braking torque to an element of the second connection path;
A program for causing a computer that controls a drive device of an electric vehicle to execute a predetermined procedure,
obtaining a driver's deceleration request;
after the deceleration request is acquired, controlling the rotation speeds of the first motor and the second motor so that the auxiliary brake device rotates at or above a predetermined rotation speed;
It is a program for causing a computer to execute the above.
出力要素と第１補助ブレーキが差動機構を介して接続されているため、出力要素に対する第１補助ブレーキ装置の回転速度を変更することができる。制動時において、第１補助ブレーキ装置の回転速度を高く維持することで、補助ブレーキ装置による制動トルクを大きくすることができる。 Because the output element and the first auxiliary brake are connected via a differential mechanism, the rotational speed of the first auxiliary brake device relative to the output element can be changed. By maintaining a high rotational speed of the first auxiliary brake device during braking, the braking torque by the auxiliary brake device can be increased.
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、この実施形態の電動車両の駆動装置１０の構成を示す模式図である。駆動装置１０は、車両駆動用の原動機として第１電動機Ｍ１と第２電動機Ｍ２を備える。駆動装置１０は、第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２以外の車両駆動用の原動機を備えていない。第１電動機Ｍ１と第２電動機Ｍ２は、それぞれ遊星歯車機構１２の別個の入力要素に接続されている。遊星歯車機構１２の出力要素は差動装置を含む終減速機１４を介して左右の駆動輪１６に接続されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a
遊星歯車機構１２は、２個の入力要素として、第１電動機Ｍ１が接続される第１サンギヤ１８と、第２電動機Ｍ２が接続される第２サンギヤ２０とを有する。第２サンギヤ２０は、プラネタリキャリヤ２２（以下、キャリヤ２２と記す。）に回転可能に支持された複数の外側プラネタリピニオン２４（以下、外側ピニオン２４と記す。）と噛み合っている。第１サンギヤ１８は、キャリヤ２２に回転可能に支持された複数の内側プラネタリピニオン２６（以下、内側ピニオン２６と記す。）と噛み合っている。各内側ピニオン２６は、それぞれ１個の外側ピニオン２４とも噛み合っている。第１サンギヤ１８、第２サンギヤ２０およびキャリヤ２２は共通の軸線周りに回動可能である。キャリヤ２２は、出力要素として出力ギヤ２８を備える。この出力ギヤ２８は、終減速機１４の差動装置と一体に回転する被駆動ギヤ３０と共に終減速歯車対３２を構成する。
The
遊星歯車機構１２は、第１サンギヤ１８と外側ピニオン２４と内側ピニオン２６からなる第１遊星歯車列３４と、第２サンギヤ２０と外側ピニオン２４からなる第２遊星歯車列３６とを含む複合型の遊星歯車機構である。第１遊星歯車列３４はダブルピニオン型の遊星歯車列であり、第２遊星歯車列３６はシングルピニオン型の遊星歯車列である。
The
第１サンギヤ１８は第１入力軸３８に固定され、さらに第１入力軸３８は第１入力歯車対４０を介して第１電動機Ｍ１の出力軸である第１電動機軸４２に接続されている。第１入力歯車対４０は、第１電動機軸Ｍ１の出力を減速して第１入力軸３８に伝達する。第１入力軸３８、第１電動機軸４２および第１入力歯車対４０が、第１サンギヤ１８と第１電動機Ｍ１を接続する接続経路である。また、第１電動機軸４２そのものを第１入力軸３８としてもよく、この場合、第１電動機軸４２すなわち第１入力軸３８が第１サンギヤ１８と第１電動機Ｍ１を接続する接続経路である。
The
第２サンギヤ２０は第２入力軸４４に固定され、さらに第２入力軸４４は第２入力歯車対４６を介して第２電動機Ｍ２の出力軸である第２電動機軸４８に接続されている。第２入力歯車対４６は、第２電動機軸Ｍ２の出力を減速して第２入力軸４４に伝達する。第２入力軸４４、第２電動機軸４８および第２入力歯車対４６が、第２サンギヤ２０と第２電動機Ｍ２を接続する接続経路である。また、第２電動機軸４８そのものを第２入力軸４４としてもよく、この場合、第２電動機軸４８すなわち第２入力軸４４が第２サンギヤ２０と第２電動機Ｍ２を接続する接続経路である。
The
第１および第２入力歯車対４０，４６は、第１および第２電動機軸４２，４８と第１および第２入力軸３８，４４の間の伝達機構の一態様を例示するものであり、他の構成、例えば３個以上の歯車から構成される歯車列としてもよい。また、第１および第２入力歯車対４０，４６に替えて他の速度変換機構、例えばチェーンとスプロケットを含んだ伝達機構としてもよい。
The first and second
この遊星歯車機構１２は、３要素２自由度機構であり、３つの要素のうち２つの要素の回転速度が定まると、残りの１つの要素の回転速度が一意に決定する。例えば、第１サンギヤ１８と第２サンギヤ２０の回転速度が定まると、これに応じてキャリヤ２２の回転速度が決定する。逆に、キャリヤ２２の回転速度が固定された状態で、第１サンギヤ１８と第２サンギヤ２０の相対回転速度が自由に選択可能であり、遊星歯車機構１２は差動機構として機能する。
This
第２電動機Ｍ２から第２サンギヤ２０に至る伝達系に、この車両が前進するときの第２サンギヤ２０の回転方向の回転を許容し、後進方向の回転を阻止するクラッチ要素が設けられている。クラッチ要素は、例えば第２入力軸４４上に設けられたワンウェイクラッチ５０である。
A clutch element is provided in the transmission system from the second electric motor M2 to the
第２電動機Ｍ２と第２サンギヤ２０の間の接続経路上に補助ブレーキ装置５２が設けられている。特に、補助ブレーキ装置５２は、接続経路の構成要素の１つである第２電動機軸４８上に設けられてよい。第２電動機軸４８に制動トルクを作用させる補助ブレーキ装置５２は、例えば電磁式リターダである。電磁式リターダは、第２電動機軸４８と一体に回転する回転部と、第１電動機Ｍ１のケースなどに固定された固定部とを含み、回転部と固定部の一方に電磁石が、他方に導電体が設けられる。電磁石への電力の供給により磁場が発生すると、この磁場により導電体内に渦電流が発生し、渦電流の電気的な抵抗が回転部に制動トルクとして作用する。
An
補助ブレーキ装置５２として、永久磁石式リターダまたは流体式リターダを採用してもよい。永久磁石式リターダは、電磁式リターダの電磁石の代わりに永久磁石を用いたリターダであり、永久磁石の磁場により生じる渦電流の抵抗が回転部の制動トルクとして作用する。また流体式リターダは、回転部に設けられたロータを流体内で回転させ、流体の攪拌による抵抗により制動トルクを作用させる。
A permanent magnet retarder or a fluid retarder may be used as the
駆動装置１０は、第１電動機Ｍ１、第２電動機Ｍ２の動作を制御する制御装置５４を有する。制御装置５４は、プログラムに従って所定の手順を実行するコンピュータを含む。制御装置５４は、例えば供給する電力の周波数および電流を制御することで第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２の回転速度およびトルクを制御する。具体的には、第１電動機Ｍ１と第２電動機Ｍ２のそれぞれに対して設けられた第１インバータ５６と第２インバータ５８を制御して、バッテリ６０から供給される電力の周波数および電流を制御する。また、制御装置５４は、第１インバータ５６および第２インバータを制御することによって第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２を発電機として動作させ、発電された電力をバッテリ６０に充電する。このとき、第１電動機Ｍ１および第２電動機を駆動するのは車両の慣性であるから、発電によって車両の運動エネルギが減少する。つまり、第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２を発電機として動作させることで回生制動が実現する。
The
駆動輪１６には、ディスクブレーキ、ドラムブレーキなどの摩擦によって制動トルクを発生する機械式ブレーキ装置６２が配置されている。また、機械式ブレーキ装置６２は、駆動輪１６以外の車輪にも配置されてよい。
A
上記したように、駆動装置１０は、機械式ブレーキ装置６２による機械ブレーキ、第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２による回生ブレーキ、および補助ブレーキ装置５２による補助ブレーキの３種のブレーキ装置による制動が可能である。制御装置５４は、運転者によるアクセルペダル６４、ブレーキペダル６６および補助ブレーキスイッチ６８の操作に基づき各ブレーキ装置の制動力を制御する。補助ブレーキスイッチ６８は、長い降坂路を走行する場合など、長い期間にわたって頻繁に大きな制動力を必要とする場合に運転者によって操作される。補助ブレーキスイッチ６８がオン操作され、運転者がアクセルペダル６４を戻すと、補助ブレーキが掛かる。制御装置５４は、補助ブレーキスイッチ６８がオン状態のときに、アクセルペダル６４の操作量が０、または０に近い所定量以下（例えば１／８以下）のとき、運転者が車両の減速を要求していると判断し、補助ブレーキ装置５２を動作させる。さらに運転者がブレーキペダル６６を踏むと、補助ブレーキに上乗せする形で機械ブレーキおよび回生ブレーキが掛かる。制御装置５４は、ブレーキペダル６６の操作量に基づき運転者の更なる減速要求、制動要求を判断し、第１電動機Ｍ１、第２電動機Ｍ２、またはこれらの電動機に加え機械式ブレーキ装置６２の制御を行う。制御装置５４は、地図情報から現在走行中の道路が長い降坂路である場合に、アクセルペダル６４が踏まれていないとき補助ブレーキを掛けるようにしてもよい。
As described above, the
図２は、電磁式リターダの制動トルク比を示すグラフである。制動トルク比は、最大制動トルクに対する発生可能な制動トルクである。回転速度は、電磁式リターダの回転部の回転速度である。図２に示すように、電磁式リターダは、ある回転速度以上では最大制動トルクを発生できるが、回転速度が低い領域では、最大制動トルクを発生することができず、制動トルクは低下する。永久磁石式リターダや流体式リターダなど他の形式のリターダであってもほぼ同様の特性を有する。 Figure 2 is a graph showing the braking torque ratio of an electromagnetic retarder. The braking torque ratio is the braking torque that can be generated relative to the maximum braking torque. The rotational speed is the rotational speed of the rotating part of the electromagnetic retarder. As shown in Figure 2, the electromagnetic retarder can generate maximum braking torque above a certain rotational speed, but in the low rotational speed range, it cannot generate maximum braking torque and the braking torque decreases. Other types of retarders, such as permanent magnet retarders and fluid retarders, have almost similar characteristics.
このトルク特性から、電磁式リターダは、高い回転速度で動作させる方がより大きな制動トルクを得ることできる。 Due to this torque characteristic, an electromagnetic retarder can generate a larger braking torque when operated at higher rotational speeds.
図３は、遊星歯車機構１２の３要素、すなわち第１サンギヤ１８，第２サンギヤ２０およびキャリヤ２２の速度関係を示す、いわゆる共線図である。第１サンギヤ１８の速度がＮsd軸、第２サンギヤ２０の速度がＮss軸、キャリヤ２２の速度がＮc軸に示される。第１サンギヤ１８と第１電動機軸４２は、第１入力歯車対４０の減速比に対応した一定の速度比で回転し、第２サンギヤ２０と第２電動機軸４８も同様に一定の速度比で回転する。さらに、キャリヤ２２と駆動輪１６も終減速歯車３２の減速比に対応した速度比で回転する。さらにまた、駆動輪１６の速度は、車両の速度と一意の関係にある。したがって、図３の共線図は、遊星歯車機構１２の３要素の速度関係を示すと同時に第１電動機Ｍ１の速度と第２電動機Ｍ２の速度と車両速度の関係も示している。
Figure 3 is a so-called nomographic diagram showing the speed relationship of the three elements of the
共線図において、遊星歯車機構１２の各要素の速度は、縦軸（Ｎsd軸、Ｎss軸、Ｎc軸）に交差する直線との交点で表される。つまり、２つの要素の速度が定まると、もう１つの要素の速度は、先の２つの要素の速度を通る直線と、当該要素に対応する縦軸との交点により表される。
In the alignment chart, the speed of each element of the
各要素が速度Ｎsd1、速度Ｎss1、速度Ｎc1の走行状態で補助ブレーキを掛けるとき、第２サンギヤ２０の速度Ｎss1が低く、補助ブレーキ装置５２による制動トルクが最大制動トルクを発生できない場合がある。そこで、キャリヤ２２の速度Ｎc1を維持したまま、第２サンギヤ２０（つまり第２電動機Ｍ２）の速度を速度Ｎss2に高め、第１サンギヤ１８（つまり第１電動機Ｍ１）の速度を速度Ｎsd2に低下させることで、補助ブレーキ装置５２の速度を高くする。これにより、補助ブレーキ装置５２による制動トルクを大きくすることができる。その後、車両速度（つまりキャリヤ２２）の速度が例えば速度Ｎc3に低下しても、第１サンギヤ１８の速度を大きく低下させて速度Ｎsd3とすることにより、第２サンギヤ２０の速度Ｎss2、すなわち補助ブレーキ装置５２の速度を維持することができる。よって、継続して大きな制動トルクを得ることができる。図３に示すように、第１サンギヤ１８を負の速度Ｎsd3、つまり逆転させることで、より長く補助ブレーキ装置５２の速度を維持することができる。
When applying the auxiliary brakes when each element is traveling at speeds Nsd1, Nss1, and Nc1, the speed Nss1 of the
補助ブレーキ装置５２が、所定の速度以上となるように第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２の速度を制御する。所定の速度は、例えば制動トルク比が０．８以上となる速度に、好適には制動トルク比が０．９以上となる速度に、より好適には制動トルク比が０．９５以上となる速度であってよい。また、補助ブレーキ装置５２の動作直後に最大制動トルク比となるように速度に制御し、その後所定の速度以上の範囲で、速度を低下させてもよい。
The
駆動装置１０の制御について、以下に詳細に説明する。第１電動機Ｍ１、第２電動機Ｍ２、補助ブレーキ装置５２、機械式ブレーキ装置６２および制動の目標値のそれぞれのトルクおよび回転速度を以下の表１のとおり定める。また、表１に、各要素から駆動輪までの総減速比を示す。遊星歯車機構の減速比ρは、第１サンギヤ１８の歯数Ｚsdと第２サンギヤ２０の歯数Ｚssの比である（ρ＝Ｚsd／Ｚss）。
The control of the
また、第１電動機Ｍ１の回転速度Ｎ1、第２電動機Ｍ１の回転速度Ｎ2および車両速度Ｖの関係は式（１）である。
駆動輪１６における制動トルクは、機械式ブレーキ、回生ブレーキ、補助ブレーキの和であるから、制動トルクの目標値Ｔrefは、式（２）で表される。
さらに、遊星歯車機構１２の２つの入力要素（第１サンギヤ１８，第２サンギヤ２０）に接続される第１電動機Ｍ１、第２電動機Ｍ２，補助ブレーキ装置５２のそれぞれのトルクは、式（３）の関係を有する。
また、制動時のパワーのつり合いは式（４）となる。
制動時においては、アクセルペダル６４およびブレーキペダル６６の操作量および車両速度Ｖから運転者が要求する制動トルクを求め、これを目標トルクＴrefとし、この目標トルクＴrefが発生されるように第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２のトルクＴm1，Ｔm2および回転速度Ｎ1，Ｎ2、機械式ブレーキ装置６２のトルクＴbrkを定める。なお、補助ブレーキ装置５２のトルクＴbは、図２に示す関係に基づき回転速度Ｎ2から求める。
During braking, the braking torque required by the driver is calculated from the operation amount of the
図４には、補助ブレーキスイッチ６８がオン操作された際の駆動装置１０の制御の一例が示されている。最初に、駆動装置１０を搭載した車両の走行状態および運転者の要求を把握するために、車両速度Ｖ、第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２の回転速度と、アクセルペダル６４およびブレーキペダル６６の操作量を取得する（Ｓ１００）。次に、運転者が望む制動トルク、すなわち目標制動トルクＴrefを、取得されたアクセルペダル６４およびブレーキペダル６６の操作量、車両速度Ｖに基づき設定する（Ｓ１０２）。現在の第２電動機Ｍ２の回転速度をＮ2とし（Ｓ１０４）、このＮ2が、所定の回転速度Ｎ2_min以上かを判断する（Ｓ１０６）。所定の回転速度Ｎ2_minは、補助ブレーキ装置５２が大きな制動トルクを発生することができる速度であり、例えば制動トルク比が０．８以上となる速度である。ステップＳ１０６において、回転速度Ｎ2が、Ｎ2_min以上であれば、次のステップＳ１０８に進み、Ｎ2_min以上でなければ、改めて回転速度Ｎ2を所定の回転速度Ｎ2_minに設定する（Ｓ１１０）。これにより、補助ブレーキ装置５２の回転速度Ｎ2が常に所定の回転速度Ｎ2_min以上に設定される。
Figure 4 shows an example of the control of the
第２電動機Ｍ２および補助ブレーキ装置５２の回転速度をＮ2としたときの第１電動機Ｍ１の回転速度Ｎ1を式（１）を用いて導出する（Ｓ１０８）。第２電動機Ｍ２の回転速度Ｎ2および車両速度Ｖが定まっているので、式（１）から第１電動機Ｍ１の回転速度Ｎ1を導出することができる。
When the rotation speed of the second motor M2 and the
前述の式（３）を変形すると、式（５）が得られる。
式（５），（６）からは、第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２のトルクＴm1，Ｔm2および機械式ブレーキ装置６２のトルクＴbrkは一意に定まらないが、これらのうち１つを定めることで、式（５），（６）から他の２つを決定することができる（Ｓ１１２）。これらの定め方は、種々あるが一例を後述する。
The torques Tm1, Tm2 of the first electric motor M1 and the second electric motor M2 and the torque Tbrk of the
第１電動機Ｍ１、第２電動機Ｍ２および機械式ブレーキ装置６２のトルクＴm1，Ｔm2，Ｔbrkが設定されると、駆動装置１０の運転に係る制約条件が満たされるかを判断する（Ｓ１１４）。制約条件は、例えば、第１電動機Ｍ１、第２電動機Ｍ２のトルクおよび回転速度が上限値を超えていないか、第１電動機Ｍ１と第２電動機の発電電力の合計が、バッテリ６０の入力制限値を超えていないかなどである。ステップＳ１１４で制約条件が満たされていない場合、第１電動機Ｍ１，第２電動機Ｍ２、機械式ブレーキ装置６２のトルクを式（５），（６）に基づき再度設定する（Ｓ１１６）。また、補助ブレーキ装置５２の回転速度Ｎ2が、所定値Ｎ2_minよりも大きい場合には、回転速度Ｎ2を一定量低下させて、または所定値Ｎ2_minとして、再度トルクの算出を行ってもよい（Ｓ１１６）。制約条件が満足されれば、第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２のトルクおよび回転速度を決定する（Ｓ１１８）。
When the torques Tm1, Tm2, and Tbrk of the first motor M1, the second motor M2, and the
第１電動機Ｍ１、第２電動機Ｍ２および機械式ブレーキ装置６２のトルクＴm1，Ｔm2，Ｔbrkの定め方の一例として、制動時の回生電力を、電池の充電許容量以下にする場合について示す。
As an example of how to determine the torques Tm1, Tm2, and Tbrk of the first electric motor M1, the second electric motor M2, and the
制動時に回生される電力Ｐchgは、式（７）で示される。
式（７）に式（５）を代入すると、式（８）を得る。
第１電動機Ｍ１の回転速度Ｎ1は、第１電動機Ｍ２および補助ブレーキ装置５２の回転速度Ｎ2が定まっているので式（１）から求めることができる。
The rotational speed N1 of the first electric motor M1 can be calculated from equation (1) because the rotational speed N2 of the first electric motor M2 and the
回生電力Ｐchgが、バッテリ６０の許容充電電力Ｐbat_lim以下（Ｐbat_lim≧Ｐchg）となるように（式（９））、第２電動機Ｍ２のトルクＴm2を求める（式（１０））。
式（１０）の範囲で第２電動機Ｍ２のトルクＴm2を定め、これに応じて式（５）および式（６）を用いて第１電動機Ｍ１および機械式ブレーキ装置６２のトルクＴm1，Ｔbrkを求める。第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２のトルクＴm1，Ｔm2および回転速度Ｎ1，Ｎ2が許容範囲を超えた場合には、第２電動機Ｍ２の回転速度Ｎ2を式（４）を満足するよう改めて調整する。
The torque Tm2 of the second motor M2 is determined within the range of equation (10), and the torques Tm1 and Tbrk of the first motor M1 and the
図５は、本発明に係る他の実施形態の駆動装置７０の動力伝達経路の構成を模式的に示す図である。駆動装置７０は、前述の駆動装置１０に対して、第１電動機Ｍ１と第１サンギヤ１８の間の接続経路上に第２補助ブレーキ装置７２が設けられている点で相違する。特に、第２補助ブレーキ装置７２は、接続経路の構成要素の１つである第１電動機軸４２上に設けられてよい。他の構成は、駆動装置１０と同様であり、説明を省略する。２機の補助ブレーキ装置５２，７２を備えることで、より大きな制動力を作用させることができる。
Figure 5 is a diagram showing a schematic configuration of the power transmission path of a
駆動装置１０，７０において、補助ブレーキ装置５２および第２補助ブレーキ装置７２はそれぞれ、第２電動機軸４８上および第１電動機軸４２上ではなく、第２入力軸４４上および第１入力軸３８上に設けられてよい。
In the
また、補助ブレーキ装置５２および第２補助ブレーキ装置７２に摩擦ブレーキを採用してよい。摩擦ブレーキにおいても、高い回転速度で作用させた方が、多くのエネルギを吸収でき、効率がよい。
Friction brakes may also be used for the
さらに、駆動装置１０，７０において、第１入力軸３８に接続される第１遊星歯車列をシングルピニオン歯車列とし、第２入力軸４４に接続される第２遊星歯車列をダブルピニオン歯車列としてよい。
Furthermore, in the
図６は、本発明に係る更に他の実施形態の駆動装置８０の動力伝達経路の構成を模式的示す図である。駆動装置８０は、前述の駆動装置１０に対して、遊星歯車機構１２が差動装置８２に置き換えられている点で相違し、他の構成については駆動装置１０と同様である。差動装置８２は、第１入力軸３８および第２入力軸４４にそれぞれ結合された２個の入力ベベルギヤ８４と、２個の入力ベベルギヤ８４に各々結合する２個のベベルピニオン８６を含む。入力ベベルギヤ８４とベベルピニオン８６は、ケース８８に収められ、さらに、ベベルピニオン８６は、ケース８８に固定されたピニオン軸９０に回転可能に支持されている。ケース８８には、被駆動ギヤ３０とかみ合う出力ギヤ９２が固定されている。
Figure 6 is a diagram showing a schematic configuration of a power transmission path of a
差動装置８２を採用した駆動装置８０も、駆動装置１０と同様に制御できる。
The
上述の実施形態の駆動装置は、補助ブレーキスイッチ６８がオン操作された状態において、補助ブレーキ装置５２が動作するよう構成されているが、補助ブレーキスイッチ６８の操作状態にかかわらず、所定の条件に基づき補助ブレーキ装置５２が動作するよう構成されてもよい。例えば、回生電力Ｐchgが、バッテリ６０の許容充電電力Ｐbat_limを超える場合、補助ブレーキ装置５２を動作させて制動力を発生させるようにしてよい。算出された回生電力Ｐchgの値がバッテリ６０の許容充電電力Ｐbat_limを超える場合、実際には、回生電力Ｐchgは許容充電電力Ｐbat_limに抑えられ、その分減少する制動力を補うために、補助ブレーキ装置５２を動作させることができる。
The drive device in the above embodiment is configured so that the
［本願発明の構成例］
［構成１］
第１電動機と、
第２電動機と、
前記第１電動機が第１接続経路を介して接続される第１入力要素と、前記第２電動機が第２接続経路を介して接続される第２入力要素と、出力要素とを有する差動機構と、
前記第２接続経路に対応して設けられ、当該第２接続経路の要素に制動トルクを作用させる第１補助ブレーキ装置と、
前記第１電動機と前記第２電動機と第１補助ブレーキ装置とを制御する制御装置と、
を備えた電動車両の駆動装置。
［構成２］
構成１に記載の電動車両の駆動装置であって、
前記第２接続経路は、前記第２電動機の出力を前記第２入力要素に向けて減速して伝達する減速伝達機構を含み、
前記第１補助ブレーキ装置は、前記第２電動機と前記減速伝達機構の間に設けられている、
電動車両の駆動装置。
［構成３］
構成１または２に記載の電動車両の駆動装置であって、前記制御装置は、減速要求があったとき、前記第１補助ブレーキ装置が所定回転速度以上となるように第１電動機および第２電動機の回転速度を制御する、電動車両の駆動装置。
［構成４］
構成１から３のいずれか１つに記載の電動車両の駆動装置であって、前記第１接続経路に対応して設けられ、当該第１接続経路の要素に制動トルクを作用させる第２補助ブレーキ装置を備えた電動車両の駆動装置。
［構成５］
構成１から４のいずれか１つに記載の電動車両の駆動装置であって、前記差動機構が遊星歯車機構である、電動車両の駆動装置。
［構成６］
構成１から５のいずれか１つに記載の電動車両の駆動装置であって、前記第１補助ブレーキ装置は電磁式リターダである、電動車両の駆動装置。
［構成７］
第１電動機と、
第２電動機と、
前記第１電動機が第１接続経路を介して接続される第１入力要素と、前記第２電動機が第２接続経路を介して接続される第２入力要素と、出力要素とを有する差動機構と、
前記第２接続経路に対応して設けられ、当該第２接続経路の要素に制動トルクを作用させる補助ブレーキ装置と、
を備えた電気車両の駆動装置を制御するコンピュータに所定の手順を実行させるためのプログラムであって、
運転者の減速要求を取得する手順と、
前記減速要求を取得された後、前記補助ブレーキ装置が所定の回転速度以上となるように前記第１電動機および前記第２電動機の回転速度を制御する手順と、
を前記コンピュータに実行させるためのプログラム。
[Configuration Example of the Present Invention]
[Configuration 1]
A first electric motor;
A second electric motor;
a differential mechanism including a first input element to which the first electric motor is connected via a first connection path, a second input element to which the second electric motor is connected via a second connection path, and an output element;
a first auxiliary brake device provided in correspondence with the second connection path and configured to apply a braking torque to an element of the second connection path;
a control device that controls the first electric motor, the second electric motor, and a first auxiliary brake device;
A drive device for an electric vehicle comprising:
[Configuration 2]
A drive device for an electric vehicle according to
the second connection path includes a reduction transmission mechanism that reduces the speed of the output of the second motor and transmits the output to the second input element,
The first auxiliary brake device is provided between the second electric motor and the reduction transmission mechanism.
A drive unit for an electric vehicle.
[Configuration 3]
3. The drive device for an electric vehicle according to
[Configuration 4]
4. The drive device for an electric vehicle according to any one of
[Configuration 5]
5. The drive device for an electric vehicle according to any one of
[Configuration 6]
6. The drive device for an electric vehicle according to any one of
[Configuration 7]
A first electric motor;
A second electric motor;
a differential mechanism including a first input element to which the first electric motor is connected via a first connection path, a second input element to which the second electric motor is connected via a second connection path, and an output element;
an auxiliary brake device provided in correspondence with the second connection path and configured to apply a braking torque to an element of the second connection path;
A program for causing a computer that controls a drive device of an electric vehicle to execute a predetermined procedure,
obtaining a driver's deceleration request;
a step of controlling the rotation speeds of the first motor and the second motor after the deceleration request is acquired so that the auxiliary brake device rotates at a predetermined speed or higher;
A program for causing the computer to execute the above.
１０，７０，８０ 駆動装置、１２ 遊星歯車機構、１４ 終減速機、１６ 駆動輪、１８ 第１サンギヤ、２０ 第２サンギヤ、２２ キャリヤ、２４ 外側ピニオン、２６ 内側ピニオン、２８ 出力ギヤ、３０ 被駆動ギヤ、３２ 終減速歯車対、３４ 第１遊星歯車列、３６ 第２遊星歯車列、３８ 第１入力軸、４０ 第１入力歯車対、４２ 第１電動機軸、４４ 第２入力軸、４６ 第２入力歯車対、４８ 第２電動機軸、５０ ワンウェイクラッチ、５２ 補助ブレーキ装置、５４ 制御装置、５６ 第１インバータ、５８ 第２インバータ、６０ バッテリ、６２ 機械式ブレーキ装置、７２ 第２補助ブレーキ装置、８２ 差動装置、８４ 入力ベベルギヤ、８６ ベベルピニオン、８８ ケース、９０ ピニオン軸、Ｍ１ 第１電動機、Ｍ２ 第２電動機。
10, 70, 80 Drive device, 12 Planetary gear mechanism, 14 Final reduction gear, 16 Drive wheel, 18 First sun gear, 20 Second sun gear, 22 Carrier, 24 Outer pinion, 26 Inner pinion, 28 Output gear, 30 Driven gear, 32 Final reduction gear pair, 34 First planetary gear train, 36 Second planetary gear train, 38 First input shaft, 40 First input gear pair, 42 First electric motor shaft, 44 Second input shaft, 46 Second input gear pair, 48 Second electric motor shaft, 50 One-way clutch, 52 Auxiliary brake device, 54 Control device, 56 First inverter, 58 Second inverter, 60 Battery, 62 Mechanical brake device, 72 Second auxiliary brake device, 82 Differential device, 84 Input bevel gear, 86 Bevel pinion, 88 Case, 90 Pinion shaft, M1 First motor, M2 second motor.
Claims (7)
第２電動機と、
前記第１電動機が第１接続経路を介して接続される第１入力要素と、前記第２電動機が第２接続経路を介して接続される第２入力要素と、出力要素とを有する差動機構と、
前記第２接続経路に対応して設けられ、当該第２接続経路の要素に制動トルクを作用させる第１補助ブレーキ装置と、
前記第１電動機と前記第２電動機と第１補助ブレーキ装置とを制御する制御装置と、
を備えた電動車両の駆動装置。 A first electric motor;
A second electric motor;
a differential mechanism including a first input element to which the first electric motor is connected via a first connection path, a second input element to which the second electric motor is connected via a second connection path, and an output element;
a first auxiliary brake device provided in correspondence with the second connection path and configured to apply a braking torque to an element of the second connection path;
a control device that controls the first electric motor, the second electric motor, and a first auxiliary brake device;
A drive device for an electric vehicle comprising:
前記第２接続経路は、前記第２電動機の出力を前記第２入力要素に向けて減速して伝達する減速伝達機構を含み、
前記第１補助ブレーキ装置は、前記第２電動機と前記減速伝達機構の間に設けられている、
電動車両の駆動装置。 The drive device for an electric vehicle according to claim 1,
the second connection path includes a reduction transmission mechanism that reduces the speed of the output of the second motor and transmits the output to the second input element,
The first auxiliary brake device is provided between the second electric motor and the reduction transmission mechanism.
A drive unit for an electric vehicle.
第２電動機と、
前記第１電動機が第１接続経路を介して接続される第１入力要素と、前記第２電動機が第２接続経路を介して接続される第２入力要素と、出力要素とを有する差動機構と、
前記第２接続経路に対応して設けられ、当該第２接続経路の要素に制動トルクを作用させる補助ブレーキ装置と、
を備えた電気車両の駆動装置を制御するコンピュータに所定の手順を実行させるためのプログラムであって、
運転者の減速要求を取得する手順と、
前記減速要求を取得された後、前記補助ブレーキ装置が所定の回転速度以上となるように前記第１電動機および前記第２電動機の回転速度を制御する手順と、
を前記コンピュータに実行させるためのプログラム。
A first electric motor;
A second electric motor;
a differential mechanism including a first input element to which the first electric motor is connected via a first connection path, a second input element to which the second electric motor is connected via a second connection path, and an output element;
an auxiliary brake device provided in correspondence with the second connection path and configured to apply a braking torque to an element of the second connection path;
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|---|---|---|---|---|
| JP7768468B1 (en) * | 2024-06-10 | 2025-11-12 | 日本精工株式会社 | Electric vehicle and control method for electric vehicle drive unit |
| WO2025258549A1 (en) * | 2024-06-10 | 2025-12-18 | 日本精工株式会社 | Electric vehicle, and method for controlling electric vehicle drive device |
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2022
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