JP7779161B2 - Electric vehicle drive unit - Google Patents
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Description
本発明は、電動車両の駆動装置に関し、特に2機の電動機を備えた装置に関する。 The present invention relates to a drive system for an electric vehicle, and in particular to a system equipped with two electric motors.
下記特許文献1,2には、2機の電動機を備え、これら2機の電動機の出力を遊星歯車機構で統合して出力する電動車両の駆動装置が示されている。遊星歯車機構を備えることで、同じ車両速度であっても、各電動機の速度を変更することができる。下記特許文献1には、2機の電動機で車両を駆動する場合、2機の電動機を、それぞれの効率がよい回転速度で運転することが記載されている(段落0027参照)。下記特許文献2には、2機の電動機の最大パワーまたは最大トルクに基づき遊星歯車比を定めることで、遊星歯車機構が差動しないように2機の電動機を制御した場合であっても、当該駆動装置の運転域の広範囲で差動を許容した場合とほぼ同等のトルク特性を得られることが記載されている(段落0027参照)。 Patent Documents 1 and 2 listed below show a drive unit for an electric vehicle that has two electric motors and combines the output of these two motors using a planetary gear mechanism to output the combined power. By using the planetary gear mechanism, the speed of each electric motor can be changed even when the vehicle speed is the same. Patent Document 1 listed below describes that when a vehicle is driven by two electric motors, each electric motor is operated at its most efficient rotational speed (see paragraph 0027). Patent Document 2 listed below describes that by determining the planetary gear ratio based on the maximum power or maximum torque of the two electric motors, even when the two electric motors are controlled so that the planetary gear mechanism does not cause differential rotation, torque characteristics roughly equivalent to when differential rotation is allowed over a wide operating range of the drive unit can be obtained (see paragraph 0027).
2機の電動機とこれらを接続する遊星歯車機構とを備えた電動車両の駆動装置においては、2機の電動機の回転速度は、遊星歯車比の制約はあるものの比較的自由に選択できる。しかし、当該駆動装置の出力を最大トルクまたはこれに近いトルクとする場合には、2機の電動機の回転速度が限定される場合がある。 In a drive system for an electric vehicle equipped with two electric motors and a planetary gear mechanism connecting them, the rotational speeds of the two electric motors can be selected relatively freely, although there are restrictions on the planetary gear ratio. However, if the output of the drive system is set to maximum torque or close to it, the rotational speeds of the two electric motors may be limited.
この駆動装置に急加速要求があった場合、そのときの2機の電動機の回転速度が、この急加速要求に見合った大きなトルクを発生させることができる回転速度であるとは限らない。よって、急加速要求に見合う大トルクを発生させるには、2機の回転電機の回転速度の変更を必要とする場合があり、実際に大トルクが発生するまでに遅れが生じる場合がある。 When a sudden acceleration request is made to this drive unit, the rotational speed of the two electric motors at that time is not necessarily sufficient to generate a large torque commensurate with the sudden acceleration request. Therefore, in order to generate a large torque commensurate with the sudden acceleration request, it may be necessary to change the rotational speed of the two rotating electric machines, which may result in a delay before the large torque is actually generated.
本発明は、急加速要求があったとき、相応のトルクが発生するまでの遅れを低減することを目的とする。 The purpose of this invention is to reduce the delay until the appropriate torque is generated when sudden acceleration is required.
本発明の電動車両の駆動装置は、第1電動機と第2電動機とを備え、さらに第1電動機が接続された第1入力要素と、第2電動機が接続された第2入力要素と、駆動輪に接続された出力要素とを有する遊星歯車機構を備える。そして、第1入力要素と第2入力要素の各回転速度が、当該電動車両の使用する速度範囲における車両速度ごとに、当該車両速度における出力要素のトルクの最大値を発生できる回転速度に設定される。 The drive device for an electric vehicle of the present invention includes a first electric motor and a second electric motor, and further includes a planetary gear mechanism having a first input element connected to the first electric motor, a second input element connected to the second electric motor, and an output element connected to a drive wheel, and the rotational speeds of the first input element and the second input element are set to rotational speeds that can generate a maximum torque of the output element at each vehicle speed within a speed range used by the electric vehicle .
上記のように回転速度に設定することにより、トルク増加の要求があったとき、第1電動機および第2電動機の回転速度を変更せずに、その車両速度における駆動装置の出力トルクを最大にすることができる。 By setting the rotational speed as described above, when a torque increase is required, the output torque of the drive unit at that vehicle speed can be maximized without changing the rotational speeds of the first and second motors.
また、第1入力要素と第2入力要素の回転速度の差である入力速度差の絶対値が最小となるよう、第1入力要素と第2入力要素の各回転速度が設定されるようにできる。入力速度差を最小にすることにより、遊星歯車機構の差動による損失を小さくすることができる。 In addition, the rotational speeds of the first input element and the second input element can be set so that the absolute value of the input speed difference, which is the difference between the rotational speeds of the first input element and the second input element, is minimized. By minimizing the input speed difference, it is possible to reduce differential losses in the planetary gear mechanism.
さらに、第1電動機と第2電動機の少なくとも一方が上限トルク一定領域で動作する場合、第1入力要素と第2入力要素の回転速度の差である入力速度差が、第1電動機と第2電動機の両方が上限パワー一定領域で、かつ最高回転速度未満で動作する場合の出力要素の速度と入力速度差の数学的関係と同様の関係となるよう設定されるようにすることができる。上記のように入力速度差を設定することにより、第1および第2電動機が最高回転速度未満で動作する場合のこれらの電動機の速度の算出手法が統一される。 Furthermore, when at least one of the first and second electric motors operates in the upper limit constant torque region, the input speed difference, which is the difference in rotational speed between the first input element and the second input element, can be set to have a mathematical relationship similar to the mathematical relationship between the speed of the output element and the input speed difference when both the first and second electric motors operate in the upper limit constant power region and at less than their maximum rotational speed. By setting the input speed difference as described above, the method for calculating the speeds of the first and second electric motors when they operate below their maximum rotational speeds is unified.
第1および第2電動機の回転速度を変更せずに駆動装置の出力トルクをそのときの最大値にすることができることで、トルクの増加要求があったときの応答遅れを小さくすることができる。 By being able to set the output torque of the drive unit to its maximum value at that time without changing the rotational speed of the first and second electric motors, it is possible to reduce response delays when a request for increased torque is made.
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、第1電動機M1と第2電動機M2を備え、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最終減速機14を介して左右の駆動輪16に接続されている。 Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of a drive unit 10 for an electric vehicle according to this embodiment. The drive unit 10 includes a first electric motor M1 and a second electric motor M2, each connected to a separate input element of a planetary gear mechanism 12. The output element of the planetary gear mechanism 12 is connected to left and right drive wheels 16 via a final reduction gear 14, which includes a differential.
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、遊星歯車機構12の出力要素であり、キャリヤ22と一体の出力ギヤ28を備える。この出力ギヤ28は、差動装置と一体に回転する被駆動ギヤ30と共に最終減速歯車対32を構成する。 The planetary gear mechanism 12 has two input elements: a first sun gear 18 to which a first electric motor M1 is connected, and a second sun gear 20 to which a second electric motor M2 is connected. The second sun gear 20 meshes with a plurality of outer planetary pinions 24 (hereinafter referred to as outer pinions 24) rotatably supported on a planetary carrier 22 (hereinafter referred to as carrier 22). The first sun gear 18 meshes with a plurality of inner planetary pinions 26 (hereinafter referred to as inner pinions 26) rotatably supported on the carrier 22. Each inner pinion 26 also meshes with one outer pinion 24. The first sun gear 18, the second sun gear 20, and the carrier 22 are rotatable about a common axis. The carrier 22 is the output element of the planetary gear mechanism 12, and is equipped with an output gear 28 integral with the carrier 22. This output gear 28, together with a driven gear 30 that rotates integrally with the differential, forms a final reduction gear pair 32.
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 planetary gear mechanism 12 is a compound planetary gear mechanism including a first planetary gear train 34 consisting of a first sun gear 18, an outer pinion 24, and an inner pinion 26, and a second planetary gear train 36 consisting of a second sun gear 20 and an outer pinion 24. The first planetary gear train 34 is a double-pinion planetary gear train, and the second planetary gear train 36 is a single-pinion planetary gear train.
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。また、第1電動機軸42そのものを第1入力軸38としてもよい。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。また、第2電動機軸48そのものを第2入力軸44としてもよい。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の間の伝達機構を代表するものであり、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 sun gear 18 is fixed to the first input shaft 38, which is connected to the first motor shaft 42, the output shaft of the first electric motor M1, via the first input gear pair 40. The first motor shaft 42 itself may also serve as the first input shaft 38. The second sun gear 20 is fixed to the second input shaft 44, which is connected to the second motor shaft 48, the output shaft of the second electric motor M2, via the second input gear pair 46. The second motor shaft 48 itself may also serve as the second input shaft 44. The first and second input gear pairs 40, 46 represent a transmission mechanism between the first and second motor shafts 42, 48 and the first and second input shafts 38, 44. Other configurations, such as a gear train consisting of three or more gears, may also be used. The first and second input gear pairs 40, 46 may also be replaced with other speed conversion mechanisms, such as a transmission mechanism including a chain and sprockets.
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。 This planetary gear mechanism 12 is a three-element, two-degree-of-freedom mechanism; once the rotational speeds of two of the three elements are determined, the rotational speed of the remaining element is uniquely determined. For example, once the rotational speeds of the first sun gear 18 and second sun gear 20 are determined, the rotational speed of the carrier 22 is determined accordingly.
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 second sun gear 20. This clutch element allows rotation of the second sun gear 20 in the rotational direction when the vehicle moves forward, but prevents rotation in the reverse direction. The clutch element is, for example, a one-way clutch 50 provided on the second input shaft 44.
駆動装置10は、さらに第1電動機M1および第2電動機M2を制御する制御部52を含む。制御部52によって、第1電動機M1および第2電動機M2の出力トルクおよび回転速度が制御される。 The drive unit 10 further includes a control unit 52 that controls the first electric motor M1 and the second electric motor M2. The control unit 52 controls the output torque and rotation speed of the first electric motor M1 and the second electric motor M2.
駆動装置10は、第1電動機M1の出力のみで車両を駆動する第1モードと、第1電動機M1と第2電動機M2の両者の出力により車両を駆動する第2モードとの2つのモードで走行することができる。第1モードは、低速、低負荷の条件で使用され、第2モードは、高速、高負荷の条件で使用される。 The drive unit 10 can run in two modes: a first mode in which the vehicle is driven solely by the output of the first electric motor M1, and a second mode in which the vehicle is driven by the output of both the first electric motor M1 and the second electric motor M2. The first mode is used under low-speed, low-load conditions, while the second mode is used under high-speed, high-load conditions.
図2には、一般的な電動機の出力特性が示されている。電動機の出力特性は、基底回転速度以下ではトルクの上限値が回転速度に対して一定であり、基底回転速度を超えるとパワーの上限値が回転速度に対して一定となる特性である。パワーの上限値が一定であることは、トルクの上限値は回転速度に反比例して小さくなることを意味する。以下、トルク上限値が一定の領域を上限トルク一定領域、パワー上限値が一定の領域を上限パワー一定領域と記す。上述の第1電動機M1および第2電動機M2も同様の出力特性を有する。 Figure 2 shows the output characteristics of a typical electric motor. The output characteristics of an electric motor are such that the upper torque limit is constant relative to the rotational speed below the base rotational speed, and the upper power limit is constant relative to the rotational speed above the base rotational speed. A constant upper power limit means that the upper torque limit decreases in inverse proportion to the rotational speed. Hereinafter, the region where the upper torque limit is constant will be referred to as the upper torque limit constant region, and the region where the upper power limit is constant will be referred to as the upper power limit constant region. The first electric motor M1 and second electric motor M2 described above also have similar output characteristics.
駆動装置10のように、遊星歯車機構の3つの要素のうち、2つの要素に2機の電動機を接続し、残りの要素を出力要素とした場合、トルク上限値からの余裕があれば、出力要素のある回転速度に対して、2機の電動機の選択可能な回転速度は複数存在する。2機の電動機共に上限トルク一定領域の最高回転速度から十分余裕のある領域で、かつトルク上限値より低いトルクで運転している場合、2機の回転速度にかかわらず、2機共にそのときの回転速度を維持したまま、トルク上限値までトルクを増加させることで、出力要素のトルクをその回転速度における最大値とすることができる。一方、2機の電動機が上限パワー一定領域で運転している場合、2機を、そのときの回転速度を維持したまま、その回転速度におけるトルク上限値までトルクを増加させたとしても、出力要素のトルクをその回転速度における最大値にできるとは限らない。出力要素のトルクを最大値とするためには、2機の電動機の回転速度を変更する必要が生じる場合がある。この場合、電動機の回転速度の変更に時間を要するため、トルク上限値に達するまでに時間を要する。この結果、車両の運転者が急加速を要求した場合、それに応じて出力トルクが増加するまでに時間遅れが生じる場合がある。また、運転者の要求に応じたトルクがトルク上限値に近い場合であっても、同様の時間遅れが生じる場合がある。 As in drive unit 10, when two electric motors are connected to two of the three elements of a planetary gear mechanism and the remaining element is an output element, there are multiple selectable rotational speeds for the two electric motors for a given rotational speed of the output element, provided there is a margin from the upper torque limit. If both electric motors are operating in a region with sufficient margin from the maximum rotational speed in the upper torque limit range and at a torque lower than the upper torque limit, the torque of the output element can be maximized for that rotational speed by maintaining both motors' current rotational speeds and increasing the torque to the upper torque limit, regardless of the rotational speed of the two motors. On the other hand, when two electric motors are operating in the upper power limit range, increasing the torque of both motors to the upper torque limit for that rotational speed while maintaining the current rotational speed of the two motors does not necessarily maximize the torque of the output element for that rotational speed. In order to maximize the torque of the output element, it may be necessary to change the rotational speed of the two electric motors. In this case, it takes time to change the rotational speed of the electric motors, and therefore time to reach the upper torque limit. As a result, when the vehicle driver requests sudden acceleration, there may be a time delay before the output torque increases accordingly. Furthermore, even if the torque required by the driver is close to the upper torque limit, a similar time delay may occur.
要求されている出力要素のトルクが低い場合であっても、2機の電動機を、そのときの回転速度における出力要素のトルクの最大値を発生できる回転速度で運転すれば、急加速要求があったときに電動機の回転速度を変更する必要がなく、要求された急加速に見合ったトルクに達するまでの時間遅れを低減することができる。以下、2機の電動機の回転速度の設定について、具体例と共に説明する。 Even if the required torque of the output element is low, if the two electric motors are operated at a rotational speed that can generate the maximum torque of the output element at that rotational speed, there is no need to change the rotational speed of the electric motors when sudden acceleration is requested, and the time delay until the torque corresponding to the requested sudden acceleration is reached can be reduced. Below, we will explain how to set the rotational speed of the two electric motors using specific examples.
駆動装置10の各パラメータ、および各パラメータの具体的な数値を以下のように定める。 The parameters of the drive unit 10 and their specific numerical values are defined as follows:
遊星歯車比ρは、キャリヤ22(出力要素)に対する第1サンギヤ18(第1入力要素)の相対速度ΔNsd(=Nsd-Nc)と、第2サンギヤ20(第2入力要素)の相対速度ΔNss(=Nss-Nc)とが異符号のとき、これらの相対速度の比の絶対値で定義される(ρ=|ΔNsd/ΔNss|)。駆動装置10に示す遊星歯車機構12であれば、遊星歯車比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の比となる(ρ=Zsd/Zss)。 The planetary gear ratio ρ is defined as the absolute value of the ratio of the relative speeds ΔN sd (= N sd - N c ) of the first sun gear 18 (first input element) to the carrier 22 (output element) and ΔN ss (= N ss - N c ) of the second sun gear 20 (second input element) when these speeds have opposite signs (ρ = |ΔN sd /ΔN ss |). In the planetary gear mechanism 12 shown in the drive unit 10, the planetary gear ratio ρ is the ratio of the number of teeth Z sd of the first sun gear 18 to the number of teeth Z ss of the second sun gear 20 (ρ = Z sd /Z ss ).
キャリヤ22のトルクTCと、第1サンギヤ18のトルクTsdおよび第2サンギヤ20のトルクTssとは、釣り合っている(TC=Tsd+Tss)。各要素の回転速度は、次式(1)で示す関係に拘束される。
ρNsd+Nss=(1+ρ)Nc ・・・(1)
The torque T C of the carrier 22 is balanced with the torque T sd of the first sun gear 18 and the torque T ss of the second sun gear 20 (T C = T sd + T ss ). The rotational speeds of the elements are constrained by the relationship shown in the following equation (1).
ρN sd +N ss = (1+ρ)N c ...(1)
第1サンギヤ18の回転速度Nsdと、第2サンギヤ20の回転速度Nssとの差ΔNs(ΔNs=Nsd-Nss)を用いて、式(1)を変形すると、第1および第2サンギヤ18,20の回転速度Nsd,Nssは、次式(2),(3)と表せる。
Nsd=Nc+ΔNs/(1+ρ) ・・・(2)
Nss=Nc-ρΔNs/(1+ρ) ・・・(3)
また、第1サンギヤ18のトルクTsdと第2サンギヤ20のトルクTssは、次式(4)の関係を有する。
Tsd=ρTss ・・・(4)
By transforming equation (1) using the difference ΔN s between the rotational speed N sd of the first sun gear 18 and the rotational speed N ss of the second sun gear 20 (ΔN s = N sd - N ss ), the rotational speeds N sd and N ss of the first and second sun gears 18, 20 can be expressed as the following equations (2) and (3).
N sd = N c +ΔN s / (1+ρ) ... (2)
N ss =N c -ρΔN s /(1+ρ) ...(3)
Furthermore, the torque Tsd of the first sun gear 18 and the torque Tss of the second sun gear 20 have the relationship expressed by the following equation (4).
T sd = ρT ss (4)
図3は、第1および第2電動機M1,M2が両者とも上限トルク一定領域、かつ上限トルク一定領域の最高回転速度から離れた領域で動作しているときの第1および第2電動機M1,M2のトルク上限値TM1_u,TM2_uを示す図である。特に、図3は、駆動装置10の各パラメータが表1に示す具体的な数値である場合において、車両速度が20km/hのときの第1および第2電動機M1,M2のトルクを例示している。第2電動機M2のトルク上限値TM2_uの実線で表される部分が第2電動機M2の最大トルクTM2_maxを発生できる範囲であり、第1電動機M1のトルク上限値TM1_uの実線で表される部分は、第2電動機M2が最大トルクTM2_maxを発生できる範囲に対応している。この駆動装置10においては、式(4)の制限のために、第1電動機M1と第2電動機M2の両者の出力で車両を駆動している場合、第1電動機M1が最大トルクTM1_maxを発生することはない。第1電動機M1のトルクTM1は、第1および第2入力歯車対40,46の減速比γM1,γM2ならびに式(4)の関係から、第2電動機M2のトルクTM2の約70%となる。細線は、第1および第2電動機M1,M2の単体でのトルク特性を示す。 Fig. 3 is a diagram showing the torque upper limits T M1_u and T M2_u of the first and second electric motors M1 and M2 when both the first and second electric motors M1 and M2 are operating in the upper limit constant torque region and in a region away from the maximum rotation speed of the upper limit constant torque region. In particular, Fig. 3 illustrates the torques of the first and second electric motors M1 and M2 when the vehicle speed is 20 km/h and the parameters of the drive device 10 are the specific values shown in Table 1. The portion of the torque upper limit value T M2_u of the second electric motor M2 represented by a solid line corresponds to the range in which the second electric motor M2 can generate the maximum torque T M2_max , and the portion of the torque upper limit value T M1_u of the first electric motor M1 corresponds to the range in which the second electric motor M2 can generate the maximum torque T M2_max . In this drive system 10, due to the limitation of equation (4), when the vehicle is driven by the outputs of both the first electric motor M1 and the second electric motor M2, the first electric motor M1 does not generate the maximum torque T M1_max . The torque T M1 of the first electric motor M1 is approximately 70% of the torque T M2 of the second electric motor M2 due to the relationship between the reduction ratios γ M1 and γ M2 of the first and second input gear pairs 40, 46 and equation (4). The thin lines indicate the torque characteristics of the first and second electric motors M1 and M2 individually.
第1電動機M1の回転速度NM1と、第2電動機M2の回転速度NM2は、式(1)から理解できるように、一方が高いとき、他方が低くなる関係を有する。第1電動機M1のトルク上限値TM1_uの図中右側の破線部分は、細線で示す電動機単体の出力特性に従って右下がりとなる。これに対応して、第2電動機M2のトルク上限値TM2_uは、式(4)を満たすように、単体の出力特性の左下がりの部分よりも高い回転速度で、破線で示すように左下がりとなる。第1電動機M1のトルク上限値TM1_uの破線で示す左下がりの部分も第2電動機M2のトルク上限値TM2_uの右下がりの部分に対応している。駆動装置10は、第1および第2電動機M1,M2が、トルク上限値TM1_u,TM2_uの実線で表された部分で動作しているとき出力トルクが最大となる。したがって、駆動装置10は、第1および第2電動機M1,M2が実線で表された範囲の回転速度で動作していれば、出力トルクの増加要求がなされたとき、第1および第2電動機M1,M2の回転速度を変更せずに、出力トルクをそのとき発生できる最大値とすることができる。 As can be seen from equation (1), the rotation speed N M1 of the first electric motor M1 and the rotation speed N M2 of the second electric motor M2 have a relationship in which when one is high, the other is low. The dashed portion on the right side of the figure of the torque upper limit value T M1_u of the first electric motor M1 slopes downward to the right in accordance with the output characteristics of the electric motor alone, shown by the thin line. Correspondingly, the torque upper limit value T M2_u of the second electric motor M2 slopes downward to the left, as shown by the dashed line, at a rotation speed higher than the downward-sloping portion of the output characteristics of the electric motor alone, so as to satisfy equation (4). The downward-sloping portion of the torque upper limit value T M1_u of the first electric motor M1 also corresponds to the downward-sloping portion of the torque upper limit value T M2_u of the second electric motor M2. The drive device 10 maximizes output torque when the first and second electric motors M1 and M2 are operating within the portions of the torque upper limit values T M1_u and T M2_u shown by the solid lines. Therefore, if the first and second electric motors M1, M2 are operating at rotational speeds within the range indicated by the solid lines, when a request is made to increase the output torque, the drive unit 10 can set the output torque to the maximum value that can be generated at that time without changing the rotational speeds of the first and second electric motors M1, M2.
具体例においては、車両が時速20kmで走行しているとき、駆動輪16の回転速度は126.01rpmであり、キャリヤ回転速度Ncは541.86rpmである。このとき、第1電動機M1が153.67~4055.64rpm、第2電動機M2が2850.54~108.01rpmで動作しているとき、駆動装置10の出力トルクを最大値とすることができる。したがって、車両速度20km/hで走行中、第1および第2電動機M1,M2の回転速度を上記の範囲としておけば、出力トルクの増加要求があったとき、2機の電動機の回転速度を維持したまま、そのとき(車両速度20km/h)の最大値まで出力トルクを増加させることができる。 In a specific example, when a vehicle is traveling at 20 km/h, the rotational speed of the drive wheels 16 is 126.01 rpm, and the carrier rotational speed Nc is 541.86 rpm. At this time, when the first electric motor M1 operates at 153.67 to 4055.64 rpm and the second electric motor M2 operates at 2850.54 to 108.01 rpm, the output torque of the drive unit 10 can be maximized. Therefore, if the rotational speeds of the first and second electric motors M1, M2 are kept within the above ranges while the vehicle is traveling at 20 km/h, when a request to increase the output torque is made, the output torque can be increased to the maximum value at that time (vehicle speed 20 km/h) while maintaining the rotational speeds of the two electric motors.
図4は、図3の場合と同様の条件下で、第1サンギヤ18と第2サンギヤ20の速度差ΔNsと駆動輪16のトルクの関係を示す図である。実線で示される部分が、この車両速度における駆動装置10の出力トルクの最大値の範囲、つまり図3のトルク上限値TM1_u,TM2_uの実線で示された範囲に対応する。図4に、駆動装置10の出力トルクが最大値となる範囲において、速度差ΔNsが最小となる最小速度差ΔNs_minが示されている。この場合、最小速度差ΔNs_minは0である。この最小速度差ΔNs_minとなる第1および第2電動機M1,M2の動作点DM1(ΔNs_min),DM2(ΔNs_min)が図3に示されている。具体例においては、ΔNs_min=0のとき、第1電動機M1の回転速度は1896.50rpm、第2電動機M2の回転速度は1625.57rpmである。 Fig. 4 is a diagram showing the relationship between the speed difference ΔNs between the first sun gear 18 and the second sun gear 20 and the torque of the drive wheels 16 under the same conditions as in Fig. 3 . The portion shown by the solid line corresponds to the range of the maximum value of the output torque of the drive device 10 at this vehicle speed, that is, the range of the torque upper limits T M1_u and T M2_u shown by the solid lines in Fig. 3 . Fig. 4 also shows the minimum speed difference ΔN s_min at which the speed difference ΔNs is minimum within the range in which the output torque of the drive device 10 is at its maximum value. In this case, the minimum speed difference ΔN s_min is 0. Fig. 3 shows the operating points D M1 (ΔN s_min ) and D M2 (ΔN s_min ) of the first and second electric motors M1 and M2 that achieve this minimum speed difference ΔN s_min . In a specific example, when ΔN s — min =0, the rotation speed of the first electric motor M1 is 1896.50 rpm, and the rotation speed of the second electric motor M2 is 1625.57 rpm.
速度差ΔNsが0であれば、このとき遊星歯車機構12の差動、つまり2つの入力要素の速度差による損失が0なる。 If the speed difference ΔNs is 0, then the differential of the planetary gear mechanism 12, that is, the loss due to the speed difference between the two input elements, becomes zero.
図5は、第1および第2電動機M1,M2が共に上限トルク一定領域の最高の回転速度付近で動作しているときの第1および第2電動機M1,M2のトルク上限値TM1_u,TM2_uを示す図である。特に、図5は、駆動装置10の各パラメータが表1に示す具体的な数値である場合において、車両速度が37km/hのときの第1および第2電動機M1,M2のトルク上限値を例示している。図3と同様、トルク上限値TM1_u,TM2_uの実線で表される部分が第2電動機M2が最大トルクTM2_maxを発生できる範囲を示している。細線は、第1および第2電動機M1,M2の単体でのトルク特性を示す。 5 is a diagram showing the torque upper limit values T M1_u and T M2_u of the first and second electric motors M1 and M2 when both the first and second electric motors M1 and M2 are operating near the maximum rotational speed in the upper limit torque constant region. In particular, FIG. 5 illustrates the torque upper limit values of the first and second electric motors M1 and M2 when the vehicle speed is 37 km/h and the parameters of the drive device 10 are the specific values shown in Table 1. As in FIG. 3 , the solid lines of the torque upper limit values T M1_u and T M2_u indicate the range in which the second electric motor M2 can generate the maximum torque T M2_max . The thin lines indicate the torque characteristics of the first and second electric motors M1 and M2 alone.
図5から分かるように、第2電動機M2が共に最大トルクを発生できる範囲は非常に狭くなっている。具体例においては、駆動輪16の回転速度は233.12rpmであり、キャリヤ回転速度Ncは1002.44rpmである。このとき、第1電動機M1が3731.58~4055.64rpm、また第2電動機M2が2850.54~2622.77rpmで動作しているとき、駆動装置10の出力トルクを最大値とすることができる。したがって、第1および第2電動機M1,M2の回転速度を上記の範囲としていれば、出力トルクの増加要求がなされたとき、第1および第2電動機M1,M2の回転速度を変更せずに、出力トルクをそのとき発生できる最大値とすることができる。逆に、第1および第2電動機M1,M2の回転速度が上記の範囲外であると、回転速度を維持していては、破線で示す部分の出力トルクしか得られず、駆動装置10の出力トルクをそのときの速度で得られる最大値とすることができない。よって、出力トルクの最大値を得るためには、第1および第2電動機M1,M2の回転速度を変更する必要がある。 As can be seen from FIG. 5 , the range in which the second electric motor M2 can generate maximum torque is very narrow. In this specific example, the rotational speed of the drive wheels 16 is 233.12 rpm, and the carrier rotational speed Nc is 1002.44 rpm. In this case, when the first electric motor M1 operates at 3731.58 to 4055.64 rpm and the second electric motor M2 operates at 2850.54 to 2622.77 rpm, the output torque of the drive unit 10 can be maximized. Therefore, if the rotational speeds of the first and second electric motors M1 and M2 are within the above ranges, when a request to increase the output torque is made, the output torque can be maximized without changing the rotational speeds of the first and second electric motors M1 and M2. Conversely, if the rotational speeds of the first and second electric motors M1, M2 are outside the above range, maintaining the rotational speeds will only result in the output torque indicated by the dashed line, and the output torque of the drive unit 10 will not be the maximum value obtainable at that speed. Therefore, in order to obtain the maximum output torque, it is necessary to change the rotational speeds of the first and second electric motors M1, M2.
図6は、図5の場合と同様の条件下で、第1サンギヤ18と第2サンギヤ20の速度差ΔNsと駆動輪16のトルクの関係を示す図である。実線で示される部分が、この車両速度における駆動装置10の出力トルクの最大値の範囲に対応する。図6に、駆動装置10の出力トルクが最大値となる範囲において、速度差ΔNsが最小となる最小速度差ΔNs_minが示されている。この最小速度差ΔNs_minは115.99rpmであり、0ではない。このときの、第1および第2電動機M1,M2の動作点DM1(ΔNs_min),DM2(ΔNs_min)が図5に示されている。また、図5には、速度差ΔNs=0のときの動作点DM1(ΔNs=0),DM2(ΔNs=0)も示されている。図5から分かるように、駆動装置10が、速度差ΔNsが0で動作しているときに、トルクの増加要求があった場合には、出力トルクのそのとき(車両速度37km/h)の最大値を得るためには、第1および第2電動機M1,M2の回転速度を変更する必要がある。よって、車両速度37km/hで走行中においては、急なトルク増加要求があった場合に備え、かつ遊星歯車機構12の差動による損失を抑えるために、速度差ΔNsが115.99rpmとなるように第1および第2電動機M1,M2を制御することが好ましい。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the speed difference ΔNs between the first sun gear 18 and the second sun gear 20 and the torque of the drive wheels 16 under the same conditions as in FIG. 5 . The portion shown by the solid line corresponds to the range of maximum values of the output torque of the drive device 10 at this vehicle speed. FIG. 6 also shows the minimum speed difference ΔNs_min , at which the speed difference ΔNs is minimum within the range in which the output torque of the drive device 10 is maximum. This minimum speed difference ΔNs_min is 115.99 rpm, which is not 0. FIG. 5 also shows the operating points D M1 ( ΔNs_min ) and D M2 ( ΔNs_min ) of the first and second electric motors M1 and M2 when the speed difference ΔNs = 0. 5, when the drive unit 10 is operating with the speed difference ΔNs being 0 and a request for an increase in torque is made, the rotation speeds of the first and second electric motors M1, M2 must be changed in order to obtain the maximum value of the output torque at that time (vehicle speed 37 km/h). Therefore, when the vehicle is traveling at a speed of 37 km/h, it is preferable to control the first and second electric motors M1, M2 so that the speed difference ΔNs is 115.99 rpm in preparation for a sudden request for an increase in torque and to suppress loss due to differential rotation of the planetary gear mechanism 12.
図7は、第1および第2電動機M1,M2が共に上限パワー一定領域、かつ最高回転速度NM1_max,NM2_max未満で動作しているときの第1および第2電動機M1,M2のトルク上限値TM1_u,TM2_uを示す図である。特に、図7は、駆動装置10の各パラメータが表1に示す具体的な数値である場合において、車両速度が50km/hのときの第1および第2電動機M1,M2のトルクを例示している。このときの駆動装置10の出力トルクの最大値を与える第1および第2電動機M1,M2の動作点は1つの組のみである。この動作点における駆動輪16の回転速度およびキャリヤ回転速度Ncは、具体例においては、315.03rpmおよび1354.64rpmである。このとき、第1電動機M1の回転速度は5261.62rpmであり、第2電動機M2の回転速度は3698.16rpmである。 7 is a diagram showing the torque upper limit values T M1_u and T M2_u of the first and second electric motors M1 and M2 when both the first and second electric motors M1 and M2 are operating in the upper limit constant power region and at speeds lower than the maximum rotational speeds N M1_max and N M2_max . In particular, FIG. 7 illustrates the torque of the first and second electric motors M1 and M2 when the vehicle speed is 50 km/h and the parameters of the drive system 10 are the specific values shown in Table 1. There is only one set of operating points of the first and second electric motors M1 and M2 that provides the maximum output torque of the drive system 10 at this time. The rotational speed of the drive wheels 16 and the carrier rotational speed Nc at this operating point are 315.03 rpm and 1354.64 rpm in this specific example. At this time, the rotation speed of the first electric motor M1 is 5261.62 rpm, and the rotation speed of the second electric motor M2 is 3698.16 rpm.
図8は、図7の場合と同様の条件下で、第1サンギヤ18と第2サンギヤ20の速度差ΔNsと駆動輪16のトルクの関係を示す図である。このときの駆動装置10の出力トルクの最大値を与える速度差ΔNsは一意に定まる。第1および第2電動機M1,M2の回転速度が共に最高回転速度未満である場合、速度差ΔNsは、式(4)から、
Psd/Nsd=ρ(Pss/Nss) ・・・(5)
であり、これに式(2),(3)を代入し、速度差ΔNsを求める形に整理すれば、次式(6)となる。
8 is a diagram showing the relationship between the speed difference ΔNs between the first sun gear 18 and the second sun gear 20 and the torque of the drive wheels 16 under the same conditions as in FIG. 7. The speed difference ΔNs that gives the maximum value of the output torque of the drive unit 10 at this time is uniquely determined. When the rotation speeds of the first and second electric motors M1, M2 are both less than the maximum rotation speed, the speed difference ΔNs is calculated from equation (4) as follows:
P sd /N sd = ρ(P ss /N ss )...(5)
Substituting equations (2) and (3) into this and rearranging it to find the speed difference ΔNs , we obtain the following equation (6).
そのときのキャリヤ22の回転速度Nc、すなわち車両速度に応じて式(6)の速度差ΔNsが最小となるように、第1および第2電動機M1,M2の回転速度NM1,NM2を定め、この回転速度で動作させることにより、急な出力トルクの増加要求があったときに、回転速度を変更せずに、出力トルクをその車両速度における最大値とすることができる。 The rotational speeds N M1 and N M2 of the first and second electric motors M1 and M2 are determined so that the rotational speed N c of the carrier 22 at that time, i.e., the speed difference ΔN s in equation (6 ) is minimized depending on the vehicle speed, and by operating them at these rotational speeds, when there is a sudden request to increase the output torque, the output torque can be made the maximum value at that vehicle speed without changing the rotational speed.
第1および第2電動機M1,M2の一方が最高回転速度に達し、それ以上に車両速度を高くする場合、3要素のトルクのバランスをとるため、一方の電動機は最大パワーを出力できなくなるので、式(6)が適用できなくなる。このときは、前述の式(1)に基づき
に、速度差ΔNsを決定する。
When one of the first and second electric motors M1, M2 reaches its maximum rotation speed and the vehicle speed is increased further, one of the electric motors cannot output maximum power because the torque of the three elements must be balanced, and therefore, equation (6) cannot be applied. In this case, the speed difference ΔNs is determined based on the above-mentioned equation (1).
駆動装置10においては、第1電動機M1が先に最高回転速度に達するので、第1電動機M1の最高回転速度に対応する第1サンギヤ18の回転速度Nsd_maxを式(1)に代入し、第2サンギヤ20の回転速度Nssを求める。
Nss=(1+ρ)Nc-ρNsd_max
速度差ΔNsは、次の式で表される。
ΔNs=(1+ρ)(Nsd_max-Nc) ・・・(7)
In the drive device 10, the first electric motor M1 reaches the maximum rotational speed first, so the rotational speed N sd_max of the first sun gear 18 corresponding to the maximum rotational speed of the first electric motor M1 is substituted into equation (1) to determine the rotational speed N ss of the second sun gear 20.
N ss = (1+ρ)N c -ρN sd_max
The speed difference ΔN s is expressed by the following formula.
ΔN s = (1 + ρ) (N sd_max - N c ) ... (7)
図9は、第1および第2電動機M1,M2が最高回転速度未満で動作しているときの、車両速度と、第1サンギヤと第2サンギヤの速度差ΔNsとの関係を示す図である。実線は速度ごとに、そのときの駆動装置10の出力トルクを最大にすることができる速度差ΔNsのうち最小の速度差ΔNs_minを示している。車両速度が約39km/hを超える領域では、出力トルクを最大にできる速度差ΔNsは、図7,8に示されるように一意に定まる。このときの速度差ΔNsは、式(6)で表される。車両速度が約39km/h以下では、出力トルクを最大にできる速度差ΔNsは、一意に定まらず、ある範囲の中で選択できる。図9の実線は、そのときの最小の速度差ΔNs_minを示しており、特に、約35km/h以下では、速度差ΔNsを0とすることができる。この最小速度差ΔNs_minとなるように、第1および第2電動機M1,M2の回転速度を制御すれば、遊星歯車機構12の差動による損失を小さくし、かつ急な出力トルクの増加要求があったときの応答遅れを小さくすることができる。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between vehicle speed and the speed difference ΔNs between the first sun gear and the second sun gear when the first and second electric motors M1, M2 are operating at less than the maximum rotational speed. The solid lines indicate the minimum speed difference ΔNs_min among the speed differences ΔNs that can maximize the output torque of the drive unit 10 at each speed. When the vehicle speed exceeds approximately 39 km/h, the speed difference ΔNs that maximizes the output torque is uniquely determined as shown in FIGS. 7 and 8 . The speed difference ΔNs at this time is expressed by Equation (6). When the vehicle speed is less than approximately 39 km/h, the speed difference ΔNs that maximizes the output torque is not uniquely determined but can be selected within a certain range. The solid line in FIG. 9 indicates the minimum speed difference ΔNs_min at this time. In particular, the speed difference ΔNs can be set to zero at speeds less than approximately 35 km/h. By controlling the rotational speeds of the first and second electric motors M1, M2 so as to achieve this minimum speed difference ΔNs_min , it is possible to reduce the loss due to the differential of the planetary gear mechanism 12 and also to reduce the response delay when there is a sudden request to increase the output torque.
図9に示す一点鎖線は、車両速度約39km/h超のとき速度差ΔNsを表す式(6)を車両速度が約39km/h以下の領域に適用した場合を示している。すなわち、第1および第2電動機M1,M2が上限パワー一定領域で動作しているときの出力トルクの最大値を与える速度差ΔNsを、2機の電動機が上限パワー一定領域で動作していないときに適用した場合を示している。この場合、第1および第2電動機M1,M2が最高回転速度未満で動作しているとき、速度差ΔNsを1つの式で決定することができ、第1および第2電動機M1,M2の制御が簡略となる。また、速度差ΔNsが0とならないので、遊星歯車機構12の歯車のかみ合い位置が移動し、歯車の損耗が1箇所に集中することを回避することができる。 The dashed-dotted line in Figure 9 indicates the case where Equation (6), which expresses the speed difference ΔNs when the vehicle speed exceeds approximately 39 km/h, is applied to the range where the vehicle speed is approximately 39 km/h or less. In other words, the dashed-dotted line indicates the case where the speed difference ΔNs , which maximizes the output torque when the first and second electric motors M1, M2 are operating in the upper limit constant power range, is applied when the two electric motors are not operating in the upper limit constant power range. In this case, when the first and second electric motors M1, M2 are operating below their maximum rotational speeds, the speed difference ΔNs can be determined by a single equation, simplifying the control of the first and second electric motors M1, M2. Furthermore, because the speed difference ΔNs is not zero, the meshing positions of the gears of the planetary gear mechanism 12 move, preventing gear wear from concentrating in one location.
制御部52は、車両速度から図9に実線で示す最小の速度差ΔNs_minに基づいて第1および第2電動機M1,M2の回転速度を決定する。駆動装置10では、車両速度とキャリヤ回転速度Ncは1対1の関係にあるので、車両速度を検出してこれに基づき最小の速度差ΔNs_minを算出することができる。例えば、車両速度と最小の速度差ΔNs_minの関係をあらかじめ対応付け、この対応付けに検出された車両速度を適用して、そのときの最小の速度差ΔNs_minを算出するようにできる。この最小の速度差ΔNs_minを式(2)と式(3)にそれぞれ適用すれば、第1サンギヤの回転速度Nsdと第2サンギヤの回転速度Nssを算出することができる。第1および第2サンギヤの回転速度Nsd,Nssは、それぞれ第1および第2電動機の回転速度NM1,NM2と1対1の関係であるので、第1よび第2サンギヤの回転速度Nsd,Nssから第1および第2電動機の回転速度NM1,NM2を算出することができる。 The control unit 52 determines the rotation speeds of the first and second electric motors M1, M2 based on the minimum speed difference ΔNs_min shown by the solid line in FIG. 9 from the vehicle speed. In the drive device 10, since the vehicle speed and the carrier rotation speed Nc have a one-to-one relationship, the vehicle speed can be detected and the minimum speed difference ΔNs_min can be calculated based on the detected vehicle speed. For example, the relationship between the vehicle speed and the minimum speed difference ΔNs_min can be correlated in advance, and the detected vehicle speed can be applied to this correlation to calculate the minimum speed difference ΔNs_min at that time. By applying this minimum speed difference ΔNs_min to equations (2) and (3), respectively, the rotation speed Nsd of the first sun gear and the rotation speed Nss of the second sun gear can be calculated. Since the rotational speeds Nsd and Nss of the first and second sun gears have a one-to-one relationship with the rotational speeds Nm1 and Nm2 of the first and second electric motors, respectively, the rotational speeds Nm1 and Nm2 of the first and second electric motors can be calculated from the rotational speeds Nsd and Nss of the first and second sun gears.
また、制御部52は、上記に代えて、式(6)に基づき第1および第2電動機M1,M2の回転速度を算出してよい。車両速度から算出されるキャリヤ回転速度Ncを式(6)に適用して速度差ΔNsを算出し、これを式(2)と式(3)にそれぞれ適用すれば、第1および第2サンギヤの回転速度Nsd,Nssを算出することができる。そして、第1および第2サンギヤの回転速度Nsd,Nssから第1および第2電動機の回転速度NM1,NM2を算出することができる。 Alternatively, the control unit 52 may calculate the rotational speeds of the first and second electric motors M1, M2 based on equation (6). The carrier rotational speed Nc calculated from the vehicle speed is applied to equation (6) to calculate the speed difference ΔNs , and this is then applied to equations (2) and (3), respectively, to calculate the rotational speeds Nsd , Nss of the first and second sun gears. Then, the rotational speeds Nm1 , Nm2 of the first and second electric motors can be calculated from the rotational speeds Nsd , Nss of the first and second sun gears.
図1に示す駆動装置10の遊星歯車機構12は、2つのサンギヤ18,20を入力要素とし、キャリヤ22を出力要素とする機構であったが、他の構造の遊星歯車機構を採用することができる。例えば、サンギヤと、リングギヤと、サンギヤおよびリングギヤにかみ合うプラネタリピニオンを支持するプラネタリキャリヤとを有する最も一般的な遊星歯車機構を採用することができる。この場合、サンギヤとリングギヤにそれぞれ電動機を接続し、プラネタリキャリヤに駆動輪を接続する。遊星歯車比ρは、サンギヤとリングギヤの歯数をZs,Zrとすれば、ρ=Zs/Zrであり、図1に示す駆動装置10と同様に2機の電動機の回転速度を定めることができる。 The planetary gear mechanism 12 of the drive unit 10 shown in FIG. 1 has two sun gears 18, 20 as input elements and a carrier 22 as output element, but planetary gear mechanisms with other structures can be used. For example, the most common planetary gear mechanism having a sun gear, a ring gear, and a planetary carrier supporting planetary pinions meshing with the sun gear and ring gear can be used. In this case, electric motors are connected to the sun gear and ring gear, respectively, and drive wheels are connected to the planetary carrier. The planetary gear ratio ρ is ρ = Zs / Zr , where Zs is the number of teeth on the sun gear and Zr is the number of teeth on the ring gear. This allows the rotational speeds of the two electric motors to be determined in the same way as for the drive unit 10 shown in FIG. 1.
さらに他の構造の遊星歯車機構として、サンギヤとリングギヤ、さらにサンギヤと噛み合う内側プラネタリピニオンと、リングギヤおよび内側プラネタリピニオンと噛み合う外側プラネタリピニオンを支持するプラネタリキャリヤを有する、いわゆるダブルピニオン型の遊星歯車機構を採用することができる。この場合、サンギヤとキャリヤにそれぞれ電動機を接続し、リングギヤを駆動輪に接続する。遊星歯車比ρは、サンギヤとリングギヤの歯数をZs,Zrとすれば、ρ=Zs/(Zr-Zs)あり、図1に示す駆動装置10と同様に2機の電動機の回転速度を定めることができる。 Another type of planetary gear mechanism is a so-called double-pinion planetary gear mechanism, which has a sun gear, a ring gear, an inner planetary pinion that meshes with the sun gear, and a planetary carrier that supports an outer planetary pinion that meshes with the ring gear and the inner planetary pinion. In this case, electric motors are connected to the sun gear and the carrier, respectively, and the ring gear is connected to the drive wheels. The planetary gear ratio ρ is ρ = Zs / ( Zr - Zs ), where Zs is the number of teeth on the sun gear and Zr is the number of teeth on the ring gear, and the rotational speeds of the two electric motors can be determined in the same way as with the drive unit 10 shown in FIG. 1.
本発明の他の態様を以下に示す。
[1]
第1電動機と、
第2電動機と、
前記第1電動機が接続された第1入力要素と、前記第2電動機が接続された第2入力要素と、駆動輪が接続された出力要素と、を有する遊星歯車機構と、
前記第1入力要素と前記第2入力要素の各回転速度が、車両速度ごとに、当該車両速度における前記出力要素のトルクの最大値を発生できる回転速度となるよう前記第1電動機および前記第2電動機を制御する制御装置と、
を備える電動車両の駆動装置。
[2]
上記[1]に記載の電動車両の駆動装置であって、
前記制御装置は、前記第1入力要素と前記第2入力要素の回転速度の差である入力速度差の絶対値が最小となるよう、前記第1電動機と前記第2電動機を制御する、
電動車両の駆動装置。
[3]
上記[1]に記載の電動車両の駆動装置であって、
前記制御装置は、前記第1電動機と前記第2電動機の少なくとも一方が上限トルク一定領域で動作する場合、前記第1入力要素と前記第2入力要素の回転速度の差である入力速度差が、前記第1電動機と前記第2電動機の両方が上限パワー一定領域で、かつ最高回転速度未満で動作する場合の前記出力要素の速度と前記入力速度差の数学的関係と同様の関係となるよう第1電動機および第2電動機を制御する、
電動車両の駆動装置
Other aspects of the invention are set forth below.
[1]
A first electric motor;
A second electric motor;
a planetary gear mechanism including a first input element connected to the first electric motor, a second input element connected to the second electric motor, and an output element connected to a drive wheel;
a control device that controls the first electric motor and the second electric motor so that the rotational speeds of the first input element and the second input element are rotational speeds that can generate a maximum value of torque of the output element at each vehicle speed;
A drive device for an electric vehicle comprising:
[2]
The drive device for the electric vehicle according to [1] above,
the control device controls the first electric motor and the second electric motor so that an absolute value of an input speed difference, which is a difference in rotation speed between the first input element and the second input element, is minimized.
Drive unit for electric vehicles.
[3]
The drive device for the electric vehicle according to [1] above,
the control device controls the first electric motor and the second electric motor such that, when at least one of the first electric motor and the second electric motor operates in an upper limit constant torque region, an input speed difference, which is a difference in rotation speed between the first input element and the second input element, has a mathematical relationship similar to a mathematical relationship between the speed of the output element and the input speed difference when both the first electric motor and the second electric motor operate in an upper limit constant power region and at a speed less than a maximum rotation speed.
Electric vehicle drive unit
10 駆動装置、12 遊星歯車機構、14 最終減速機、16 駆動輪、18 第1サンギヤ、20 第2サンギヤ、22 プラネタリキャリヤ、24 外側プラネタリピニオン、26 内側プラネタリピニオン、28 出力ギヤ、30 被駆動ギヤ、32 最終減速歯車対、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 制御部、M1 第1電動機、M2 第2電動機、Nsd 第1サンギヤ回転速度、Nss 第2サンギヤ回転速度、Nc キャリヤ回転速度、ΔNs 第1サンギヤと第2サンギヤの回転速度差、ΔNs_min そのときの出力トルクを最大値とできる最小の回転速度差、Tsd 第1サンギヤトルク、Tss 第2サンギヤトルク、TC キャリヤトルク、TM1_u 第1電動機のトルク上限値、TM2_u 第2電動機のトルク上限値。
10 Drive device, 12 Planetary gear mechanism, 14 Final reduction gear, 16 Drive wheel, 18 First sun gear, 20 Second sun gear, 22 Planetary carrier, 24 Outer planetary pinion, 26 Inner planetary 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 Control unit, M1 First electric motor, M2 Second electric motor, Nsd First sun gear rotational speed, Nss Second sun gear rotational speed, Nc Carrier rotational speed, ΔNs Rotational speed difference between the first sun gear and the second sun gear, ΔN s_min: the minimum rotational speed difference that allows the output torque at that time to be maximized, Tsd: first sun gear torque, Tss: second sun gear torque, Tc: carrier torque, Tm1_u : upper torque limit value of the first motor, Tm2_u: upper torque limit value of the second motor.
Claims (3)
第2電動機と、
前記第1電動機が接続された第1入力要素と、前記第2電動機が接続された第2入力要素と、駆動輪に接続された出力要素と、を有する遊星歯車機構と、
を備えた電動車両の駆動装置であって、
前記第1入力要素と前記第2入力要素の各回転速度が、当該電動車両が使用する速度範囲における車両速度ごとに、当該車両速度における前記出力要素のトルクの最大値を発生できる回転速度に設定される、
電動車両の駆動装置。 A first electric motor;
A second electric motor;
a planetary gear mechanism including a first input element connected to the first electric motor, a second input element connected to the second electric motor, and an output element connected to a drive wheel;
A drive device for an electric vehicle comprising :
the rotational speeds of the first input element and the second input element are set to rotational speeds that can generate a maximum value of torque of the output element at each vehicle speed within a speed range used by the electric vehicle ;
Drive unit for electric vehicles.
前記第1入力要素と前記第2入力要素の回転速度の差である入力速度差の絶対値が最小となるよう、前記第1入力要素と前記第2入力要素の各回転速度が設定される、
電動車両の駆動装置。 The drive device for an electric vehicle according to claim 1,
the rotational speeds of the first input element and the second input element are set so that an absolute value of an input speed difference, which is a difference between the rotational speeds of the first input element and the second input element, is minimized;
Drive unit for electric vehicles.
前記第1電動機と前記第2電動機の少なくとも一方が上限トルク一定領域で動作する場合、前記第1入力要素と前記第2入力要素の回転速度の差である入力速度差が、前記第1電動機と前記第2電動機の両方が上限パワー一定領域で、かつ最高回転速度未満で動作する場合の前記出力要素の速度と前記入力速度差の数学的関係と同様の関係となるよう設定される、
電動車両の駆動装置。 The drive device for an electric vehicle according to claim 1,
When at least one of the first electric motor and the second electric motor operates in an upper limit constant torque region, an input speed difference, which is a difference in rotation speed between the first input element and the second input element, is set to have a mathematical relationship similar to a mathematical relationship between the speed of the output element and the input speed difference when both the first electric motor and the second electric motor operate in an upper limit constant power region and at a speed less than a maximum rotation speed.
Drive unit for electric vehicles.
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| JP2018117409A (en) | 2017-01-16 | 2018-07-26 | 株式会社豊田中央研究所 | Driving device for electric vehicle |
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