專利名稱：動(dòng)力輸出裝置以及具備該動(dòng)力輸出裝置的車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及至少包括兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為動(dòng)力源的動(dòng)力輸出裝置以及具 備該動(dòng)力輸出裝置的車輛。
背景技術(shù)：
日本特開(kāi)2004-328991號(hào)公報(bào)公開(kāi)了車輛的驅(qū)動(dòng)裝置。該驅(qū)動(dòng)裝置， 通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)前輪或后輪中的任意一方作為主驅(qū)動(dòng)輪，通過(guò) 不具有永磁鐵的電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)從動(dòng)輪。
根據(jù)該驅(qū)動(dòng)裝置，因?yàn)閺膭?dòng)輪的電動(dòng)馬達(dá)不具有永磁鐵，所以在該電 動(dòng)馬達(dá)不產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力而空轉(zhuǎn)時(shí)，不產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩且摩擦力小。其結(jié)果，車 輛的燃料消耗率提高。
但是，在上述公報(bào)中，沒(méi)有公開(kāi)用電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)主驅(qū)動(dòng)輪的情況的具 體結(jié)構(gòu)，也沒(méi)有提出包括具有永磁鐵的馬達(dá)和不具有永磁鐵的馬達(dá)的動(dòng)力 輸出裝置中的最合適的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種動(dòng)力輸出裝置，該裝置在包括具有 永磁鐵的馬達(dá)和不具有永磁鐵的馬達(dá)的情況下具有最合適的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
另外，本發(fā)明的其他目的在于提供一種具備動(dòng)力輸出裝置的車輛，該 裝置在包括具有永磁體的馬達(dá)和不具有永磁鐵的馬達(dá)的情況下具有最合適 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明， 一種動(dòng)力輸出裝置包括蓄電裝置；對(duì)來(lái)自蓄電裝置的 電壓進(jìn)行升壓的升壓裝置；接受由升壓裝置升壓了的電壓的第一驅(qū)動(dòng)裝置； 由第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的、具有永磁鐵的第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)；接受蓄電裝置的電
3壓的第二驅(qū)動(dòng)裝置；和由第二驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的、不具有永磁鐵的第二旋轉(zhuǎn) 電機(jī)。
優(yōu)選，第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)由磁阻馬達(dá)構(gòu)成。
另外，優(yōu)選，第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)由感應(yīng)馬達(dá)構(gòu)成。
優(yōu)選，第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)的最大輸出比第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)的最大輸出小。
優(yōu)選，動(dòng)力輸出裝置還包括相對(duì)于升壓裝置與第一驅(qū)動(dòng)裝置并列連 接的第三驅(qū)動(dòng)裝置；和由第三驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的、具有永磁鐵的第三旋轉(zhuǎn)電 機(jī)。
另外，根據(jù)本發(fā)明，車輛包括上述任意的動(dòng)力輸出裝置；與動(dòng)力輸 出裝置的第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)連結(jié)的主驅(qū)動(dòng)輪；和與動(dòng)力輸出裝置的第二旋轉(zhuǎn)電 機(jī)連結(jié)的從動(dòng)輪。
另外，根據(jù)本發(fā)明，車輛包括上述任意的動(dòng)力輸出裝置；與動(dòng)力輸 出裝置的第一以及第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的任意一方連結(jié)的前輪；和與第一以及 第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的任意另一方連結(jié)的后輪。
在本發(fā)明中，驅(qū)動(dòng)不具有永磁鐵的第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第二驅(qū)動(dòng)裝置，不 經(jīng)由升壓裝置地接受蓄電裝置的電壓，所以超過(guò)由來(lái)自升壓裝置的升壓電 壓驅(qū)動(dòng)的第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)所需要地提高升壓裝置的升壓比的情況不會(huì)發(fā)生。
因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制升壓裝置以及第一驅(qū)動(dòng)裝置中的電力損失。
另外，在蓄電裝置和第二驅(qū)動(dòng)裝置之間不介由升壓裝置地進(jìn)行能量的 授受，所以能夠降低在升壓裝置、升壓裝置輸出側(cè)(高壓側(cè))設(shè)置的部件 (平滑電容器等)的容量。
另外，第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)由不具有永磁鐵的旋轉(zhuǎn)電機(jī)構(gòu)成，所以即便從升 壓裝置看來(lái)第二驅(qū)動(dòng)裝置連接于低壓側(cè)(蓄電裝置)，也不會(huì)產(chǎn)生非期待 的再生轉(zhuǎn)矩(減速轉(zhuǎn)矩)、超過(guò)蓄電裝置的可蓄電容量的再生電力。


圖l是作為本發(fā)明的實(shí)施方式l中的車輛的一例而示出的混合動(dòng)力車輛的整體框圖。
圖2是圖l所示的逆變器20、 30的電路圖。 圖3是圖1所示逆變器40的電路圖。 圖4是將開(kāi)關(guān)磁阻馬達(dá)用于后置馬達(dá)時(shí)的逆變器的電路圖。 圖5是作為本發(fā)明的實(shí)施方式2中的車輛的一例而示出的混合動(dòng)力車 輛的整體框圖。
圖6是作為本發(fā)明的實(shí)施方式3中的車輛的一例而示出的混合動(dòng)力車 輛的整體框圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。還有，對(duì)圖中同樣或相 當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注同樣的附圖標(biāo)記，不再重復(fù)其說(shuō)明。 實(shí)施方式1
圖l是作為本發(fā)明的實(shí)施方式l中的車輛的一例而示出的混合動(dòng)力車 輛的整體框圖。參照?qǐng)D1，該混合動(dòng)力車輛100包括蓄電裝置B;升壓 轉(zhuǎn)換器10;逆變器20、 30、 40;發(fā)電機(jī)25;前置馬達(dá)35;后置馬達(dá)45; ECU (Electronic Control Unit，電子控制單元)50;發(fā)動(dòng)機(jī)80;前輪82; 和后輪84。此外，混合動(dòng)力車輛100還包括電源線PL1、 PL2、接地線 GL、電容器C1、 C2、電壓傳感器62、 64和旋轉(zhuǎn)角傳感器66、 68、 70。
該混合動(dòng)力車輛100搭載有發(fā)動(dòng)機(jī)80、前置馬達(dá)35以及后置馬達(dá)45 作為動(dòng)力源。前置馬達(dá)35，其旋轉(zhuǎn)軸機(jī)械地結(jié)合于前輪82的驅(qū)動(dòng)軸，作 為驅(qū)動(dòng)前輪82的馬達(dá)被組^A混合動(dòng)力車輛100中。后置馬達(dá)45，其旋 轉(zhuǎn)軸機(jī)械地結(jié)合于后輪84的驅(qū)動(dòng)軸，作為驅(qū)動(dòng)后輪84的馬達(dá)被組裝入混 合動(dòng)力車輛100中。發(fā)電機(jī)25，其旋轉(zhuǎn)軸機(jī)械地結(jié)合于發(fā)動(dòng)機(jī)80的曲軸， 作為主要作為由發(fā)動(dòng)機(jī)80驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)而工作且作為進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)80的啟 動(dòng)的馬達(dá)而工作的設(shè)備被組裝入混合動(dòng)力車輛100中。
蓄電裝置B,是可充放電的直流電源，例如由鎳氫、鋰等的二次電池 構(gòu)成。蓄電裝置B向電源線PL1輸出直流電壓。此外，蓄電裝置B接受從升壓轉(zhuǎn)換器10向電源線PL1輸出的直流電力而被充電。還有，作為蓄 電裝置B，還可以使用大容量的電容器。
電容器Cl,使電源線PL1與接地線GL之間的電壓差的變動(dòng)平滑化。 電壓傳感器62，檢測(cè)出電容器C1的兩端的電壓VL，向ECU50輸出該檢測(cè)值。
升壓轉(zhuǎn)換器10包括電抗線圏L、 npn型晶體管Ql、 Q2和二極管 Dl、 D2。 npn型晶體管Ql、 Q2在電源線PL2與接地線GL之間串聯(lián)連 接。二極管D1、 D2分別與叩n型晶體管Ql、 Q2反并聯(lián)連接。電抗線團(tuán) L的一端連接于電源線PLl,其另一端連接于npn型晶體管Ql、 Q2的連 接點(diǎn)。
另外，作為上述叩n型晶體管以及下面的本說(shuō)明書中的npn型晶體管， 可以使用例如IGBT (絕,雙極晶體管)，還可以替代npn型晶體管而 使用功率MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)等的電力開(kāi)關(guān)元件。
升壓轉(zhuǎn)換器10，基于來(lái)自ECU50的信號(hào)PWC，對(duì)電源線PL1的電 壓進(jìn)行升壓而向電源線PL2輸出。具體而言，升壓轉(zhuǎn)換器10，通過(guò)將在 npn型晶體管Q2的導(dǎo)通時(shí)流過(guò)的電流蓄積在電抗線圏L中作為磁能，在 npn型晶體管Q2的截止時(shí)經(jīng)由二極管Dl向電源線PL2放出蓄積能量， 從而對(duì)電源線PL1的電壓進(jìn)行升壓。
另外，通過(guò)增大npn型晶體管Q2的導(dǎo)通占空(on duty)而使電抗線 圏L中的電力蓄積增大，所以能夠得到更高電壓的輸出。另一方面，通過(guò) 增大npn型晶體管Ql的導(dǎo)通占空(on duty),使電源線PL2的電壓降低。 于是，通過(guò)控制npn型晶體管Ql、 Q2的占空比，能夠控制電源線PL2 的電壓成為電源線PL1的電壓以上的任意的電壓。
電容C2使電源線PL2與接地線GL之間的電壓差的變動(dòng)平滑化。電 壓傳感器64，檢測(cè)出電容器C2的兩端的電壓VH，向ECU50輸出該檢測(cè) 值。
逆變器20、 30分別與發(fā)電機(jī)25以及前置馬達(dá)35相對(duì)應(yīng)地設(shè)置。逆變 器20,基于來(lái)自ECU50的信號(hào)PWIl，將發(fā)電機(jī)25使用發(fā)動(dòng)機(jī)80的輸出進(jìn)行發(fā)電所得的三相交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，向電源線PL2輸出該轉(zhuǎn) 換后的直流電壓。此外，逆變器20，基于來(lái)自ECU50的信號(hào)PWI1,將 從電源線PL2接受的直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流電壓，向發(fā)電機(jī)25輸出該 轉(zhuǎn)換后的三相交流電壓。逆變器30,基于來(lái)自ECU50的信號(hào)PWI2,將 從電源線PL2接受的直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流電壓，向前置馬達(dá)35輸出 該轉(zhuǎn)換后的三相交流電壓。還有，逆變器30,在車輛的再生制動(dòng)時(shí)，基于 來(lái)自ECU50的信號(hào)PWI2，將前置馬達(dá)35接受來(lái)自前輪82的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行 發(fā)電所得的三相交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，向電源線PL2輸出該轉(zhuǎn)換后的 直流電壓。
還有，這里所說(shuō)的再生制動(dòng)包括由駕駛車輛的駕駛員進(jìn)行了腳制動(dòng) 操作時(shí)的再生發(fā)電所伴隨的制動(dòng)、雖沒(méi)有進(jìn)行腳制動(dòng)操作但在行駛中通過(guò) 松開(kāi)加速踏板而使其進(jìn)行再生發(fā)電的同時(shí)使車輛減速(或加速的中止)。
發(fā)電機(jī)25以及前置馬達(dá)35分別由永磁鐵型三相交流同步電機(jī)(PM) 構(gòu)成。發(fā)電機(jī)25,使用發(fā)動(dòng)機(jī)80的輸出產(chǎn)生三相交流電壓，向逆變器20 輸出該產(chǎn)生的三相交流電壓。此外，發(fā)電機(jī)25，通過(guò)從逆變器20接受的 三相交流電產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)80的啟動(dòng)。前置馬達(dá)35，通過(guò)從逆 變器30接受的三相交流電產(chǎn)生車輛的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。此外，前置馬達(dá)35在車 輛的再生制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生三相交流電并向逆變器30輸出。
逆變器40與后置馬達(dá)45相對(duì)應(yīng)地^L置。逆變器40連接于電源線PL1 以及接地線GL。即，逆變器40不同于逆變器20、 30，其不經(jīng)由升壓轉(zhuǎn)換 器10而連接于蓄電裝置B。而且，逆變器40，基于來(lái)自ECU50的信號(hào) PWIR，將來(lái)自蓄電裝置B的直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流電壓，向后置馬達(dá) 45輸出該轉(zhuǎn)換后的三相交流電。
后置馬達(dá)45是不具有永磁鐵的磁阻馬達(dá)(RM)，例如由同步磁阻 (SynR馬達(dá))構(gòu)成。后置馬達(dá)45通過(guò)來(lái)自逆變器40的三相交流電壓產(chǎn)生 車輛的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
旋轉(zhuǎn)角傳感器66，檢測(cè)出發(fā)電機(jī)25的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角ei，向ECU50 輸出其檢測(cè)值。旋轉(zhuǎn)角傳感器68,檢測(cè)出前置馬達(dá)35的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角02，向ECU50輸出其檢測(cè)值。旋轉(zhuǎn)角傳感器70，檢測(cè)出后置馬達(dá)45的轉(zhuǎn)子的 旋轉(zhuǎn)角03，向ECU50輸出其檢測(cè)值。
ECU50，基于發(fā)電機(jī)25的轉(zhuǎn)矩指令值TR1、前置馬達(dá)35的轉(zhuǎn)矩指令 值TR2以及來(lái)自電壓傳感器62、 64的電壓VL、 VH，生成用于驅(qū)動(dòng)升壓 轉(zhuǎn)換器10的信號(hào)PWC,向升壓轉(zhuǎn)換器10輸出其生成的信號(hào)PWC。此夕卜， 轉(zhuǎn)矩指令值TR1、 TR2,在未圖示的混合動(dòng)力ECU中，基于加速踏板開(kāi) 度、車輛速度等被算出。
此外，ECU50，基于轉(zhuǎn)矩指令值TR1、電壓VH、發(fā)電機(jī)25的馬達(dá)電 流Il以及來(lái)自旋轉(zhuǎn)角傳感器66的旋轉(zhuǎn)角ei，生成用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)25的 信號(hào)PWIl,向逆變器20輸出該生成的信號(hào)PWI1。而且，ECU50,基于 轉(zhuǎn)矩指令值TR2、電壓VH、前置馬達(dá)35的馬達(dá)電流I2以及來(lái)自旋轉(zhuǎn)角 傳感器68的旋轉(zhuǎn)角02,生成用于前置馬達(dá)35的信號(hào)PWI2，向逆變器30 輸出該生成的信號(hào)PWI2。還有，馬達(dá)電流Il、 12由未圖示的電流傳感器 檢測(cè)。
而且，ECU50，基于后置馬達(dá)45的轉(zhuǎn)矩指令值TR3、電壓VL、后置 馬達(dá)45的馬達(dá)電流I3以及來(lái)自旋轉(zhuǎn)角傳感器70的旋轉(zhuǎn)角03,生成用于 驅(qū)動(dòng)后置馬達(dá)45的信號(hào)PWIR,向逆變器40輸出該生成的信號(hào)PWIR。 此外，轉(zhuǎn)矩指令值TR3，在混合動(dòng)力ECU中，基于加速踏板開(kāi)度、車輛 速度等被算出，馬達(dá)電流I3由未圖示的電流傳感器檢測(cè)。
圖2是圖1所示的逆變器20、 30的電路圖。此外，逆變器30的電路 結(jié)構(gòu)與逆變器20相同，在下文中以逆變器20的電路結(jié)構(gòu)為代表進(jìn)行說(shuō)明。 參照?qǐng)D2，逆變器20包括npn型晶體管Q11~Q16，和二極管D11~D16。
npn型晶體管Qll ~ Q16以及二極管Dll ~ D16，形成三相橋式電路。 即，npn型晶體管Qll、 Q12，串聯(lián)連接于電源線PL2與接地線GL之間， 形成U相臂。npn型晶體管Q13、 Q14,串聯(lián)連接于電源線PL2與接地線 GL之間，形成V相臂。npn型晶體管Q15、 Q16，串聯(lián)連接于電源線PL2 與接地線GL之間，形成W相臂二極管Dll ~ D16分別反并聯(lián)連接于叩n 型晶體管Q11 Q16。而且，npn型晶體管Qll、 Q12的連接點(diǎn)、npn型晶體管Q13、 Q14的連接點(diǎn)以及叩n型晶體管Q15、 Q16的連接點(diǎn)分別連 接于發(fā)動(dòng)機(jī)25的U相線圏、V相線圏以及W相線圏。
在該逆變器20 (30)中，基于來(lái)自未圖示的ECU50的信號(hào)PWI1 (PWI2)，開(kāi)關(guān)控制npn型晶體管Q11 Q16。由此，控制發(fā)動(dòng)機(jī)25(前 置馬達(dá)35)的U、 V、 W各相線圏的通電，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)25(前置馬達(dá)35)。
圖3是圖1所示的逆變器40的電路圖。參照?qǐng)D3，逆變器40包括 npn型晶體管Q21 ~ Q26，和二極管D21 ~ D26。叩n型晶體管Q21 ~ Q26 以及二極管D21 D26與逆變器20、 30同樣地形成三相橋式電路。而且， npn型晶體管Q21、 Q22的連接點(diǎn)、npn型晶體管Q23、 Q24的連接點(diǎn)以 及npn型晶體管Q25、 Q26的連接點(diǎn)分別連接于后置馬達(dá)45的U相線圏、 V相線圏以及W相線圏。
在該逆變器40中，基于來(lái)自未圖示的ECU50的信號(hào)PWIR，開(kāi)關(guān)控 制npn型晶體管Q21~Q26。由此，按照后置馬達(dá)45的旋轉(zhuǎn)角03,控制 后置馬達(dá)45的U、 V、 W各相線圏的通電，驅(qū)動(dòng)后置馬達(dá)45。
再次參照?qǐng)D1，在該混合動(dòng)力車輛100中，發(fā)電機(jī)25以及前置馬達(dá)35 的各個(gè)由永磁鐵馬達(dá)構(gòu)成，發(fā)動(dòng)機(jī)25使用發(fā)動(dòng)機(jī)80的輸出主要進(jìn)行發(fā)電， 前置馬達(dá)35驅(qū)動(dòng)主驅(qū)動(dòng)輪的前輪82。來(lái)自蓄電裝置B的電壓由升壓轉(zhuǎn)換 器10升壓，逆變器20、 30,接受來(lái)自升壓轉(zhuǎn)換器10的升壓電壓，分別驅(qū) 動(dòng)發(fā)電機(jī)25以及前置馬達(dá)35。
另一方面，后置馬達(dá)45，由不具有永磁鐵的同步磁阻馬達(dá)構(gòu)成，驅(qū)動(dòng) 從動(dòng)輪的后輪84。在此，驅(qū)動(dòng)后置馬達(dá)45的逆變器40，并不與逆變器20、 30并聯(lián)連接于電源線PL2，而是連接于電源線PLl(即連接于蓄電裝置B), 接受來(lái)自蓄電裝置B的電壓而驅(qū)動(dòng)后置馬達(dá)45。
后置馬達(dá)45采用不具有永磁鐵的同步磁阻馬達(dá)的理由如下。如果驅(qū)動(dòng) 后置馬達(dá)45的逆變器40與逆變器20、 30并聯(lián)連接于電源線PL2，則根據(jù) 情況，驅(qū)動(dòng)后置馬達(dá)45所需的電壓超過(guò)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)25以及前置馬達(dá)35 所需的電壓。在這種情況下，如果僅考慮發(fā)電機(jī)25以及前置馬達(dá)35的驅(qū) 動(dòng)，則逆變器20、 30的輸入電壓(相當(dāng)于升壓轉(zhuǎn)換器10的輸出電壓)不
9必要地較高，因此在升壓轉(zhuǎn)換器10以及逆變器20、 30中，電力損失不必 要地變大。
另一方面，驅(qū)動(dòng)從動(dòng)輪的后輪84的后置馬達(dá)45，與發(fā)電才幾25、驅(qū)動(dòng) 主動(dòng)輪的前輪82的前置馬達(dá)35相比，不要求太多動(dòng)力，因此可以將驅(qū)動(dòng) 后置馬達(dá)45的逆變器40連接于低電壓系統(tǒng)的電源線PL1，不使用來(lái)自升 壓轉(zhuǎn)換器10的升壓電壓而使用來(lái)自蓄電裝置B的電壓驅(qū)動(dòng)后置馬達(dá)45。 通過(guò)設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，能夠抑制升壓轉(zhuǎn)換器10的升壓比，其結(jié)果是，能夠 抑制升壓轉(zhuǎn)換器10以及逆變器20、 30中的損失。此外，不經(jīng)由升壓轉(zhuǎn)換 器10以及電容器C2而從蓄電裝置B向逆變器40供電，因此能夠減少電 力損失，并且也能夠降低升壓轉(zhuǎn)換器10以及電容器C2的容量。
但是，在將逆變器40連接于低電壓系統(tǒng)的電源線PL1時(shí)，逆變器40 的輸入電壓變低，因此如果與發(fā)電機(jī)25以及前置馬達(dá)35同樣地將7^C磁鐵 馬達(dá)用于后置馬達(dá)，則存在以下的問(wèn)題。即，逆變器40的輸入電壓低，因 此后置馬達(dá)的反電動(dòng)勢(shì)容易超過(guò)輸入電壓，能量容易從后置馬達(dá)流向電源 線PL1。其結(jié)果是，在后置馬達(dá)的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生不期望的再生轉(zhuǎn)矩(減 速轉(zhuǎn)矩)。此外，蓄電裝置B的蓄電容量有限，因此如果持續(xù)進(jìn)行高速行 駛，則來(lái)自后置馬達(dá)的再生電力量會(huì)超過(guò)蓄電裝置B的容量。
于是，在本實(shí)施方式l中，為了避免在將對(duì)應(yīng)于后置馬達(dá)45的逆變器 40連接于低電壓系統(tǒng)的電源線PL1時(shí)所產(chǎn)生的上述問(wèn)題，將逆變器40連 接于電源線PL1,并且后置馬達(dá)45使用不具有永磁鐵的同步磁阻馬達(dá)。
另夕卜，即便后置馬達(dá)45使用不具有永磁鐵的同步磁阻馬達(dá)，如果給與 負(fù)的轉(zhuǎn)矩指令，則后置馬達(dá)45就能夠產(chǎn)生再生電力，但只要不積極地給與 那樣的轉(zhuǎn)矩指令，后置馬達(dá)45就不會(huì)產(chǎn)生再生電力。
另外，驅(qū)動(dòng)從動(dòng)輪的后輪84的后置馬達(dá)45，與驅(qū)動(dòng)主驅(qū)動(dòng)輪的前輪 82的前置馬達(dá)35相比，不要求太多動(dòng)力，因此后置馬達(dá)45可以使用輸出 比前置馬達(dá)35低的馬達(dá)。
變形例
在上文中，后置馬達(dá)45使用不具有永;茲鐵的同步磁阻馬達(dá)，但也可以將開(kāi)關(guān)磁阻馬達(dá)用于后置馬達(dá)45。
圖4是后置馬達(dá)使用開(kāi)關(guān)磁阻馬達(dá)時(shí)的逆變器的電路圖。參照?qǐng)D4, 驅(qū)動(dòng)由開(kāi)關(guān)磁阻馬達(dá)構(gòu)成的后置馬達(dá)45的逆變器40A，包括npn型晶體 管Q31 ~ Q36，和二極管D31 ~ D36。
npn型晶體管Q31的集電極端子以及發(fā)射極端子分別連接于電源線 PL1以及后置馬達(dá)45的U相線圏的一端UP,npn型晶體管Q32的集電極 端子以;SJC射極端子分別連接于U相線圏的另一端UN以及接地線GL。
同樣地，npn型晶體管Q33的集電極端子以及發(fā)射極端子分別連接于 電源線PL1以及后置馬達(dá)45的V相線圏的一端VP， npn型晶體管Q34 的集電極端子以及發(fā)射極端子分別連接于V相線圏的另一端VN以及接地 線GL。 npn型晶體管Q35的集電極端子以及發(fā)射極端子，分別連接于電 源線PL1以及后置馬達(dá)45的W相線圏的一端WP, npn型晶體管Q36的 集電極端子以及發(fā)射極端子分別連接于W相線圏的另一端WN以及接地 線GL。
此外，二極管D31的陽(yáng)極以及陰極分別連接于端子UN以及電源線 PL1， 二極管D32的陽(yáng)極以及陰極分別連接于接地線GL以及端子UP。 二 極管D33的陽(yáng)極以及陰極分別連接于端子VN以及電源線PL1, 二極管 D34的陽(yáng)極以及陰極分別連接于接地線GL以及端子VP。 二極管D35的 陽(yáng)極以及陰極分別連接于端子WN以及電源線PL1， 二極管D36的陽(yáng)極以 及陰極分別連接于接地線GL以及端子WP。
在該逆變器40A中，基于來(lái)自未圖示的ECU50的信號(hào)PWIR，開(kāi)關(guān) 控制npn型晶體管Q31 Q36。由此，按照后置馬達(dá)45的旋轉(zhuǎn)角63,控 制巻繞在定子凸極上的U、 V、 W各相線圏的通電，驅(qū)動(dòng)后置馬達(dá)45。
如上所示，在本實(shí)施方式l以及其變形例中，驅(qū)動(dòng)不具有永磁鐵的后 置馬達(dá)45的逆變器40( 40A)，不經(jīng)由升壓轉(zhuǎn)換器10而連接于電源線PL1 (即蓄電裝置B)，因此沒(méi)有必要將升壓轉(zhuǎn)換器10的升壓比提高至由來(lái)自 升壓轉(zhuǎn)換器10的升壓電壓驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)25以及前置馬達(dá)35所需要的以 上。。因此，根據(jù)本實(shí)施方式l，能夠抑制升壓轉(zhuǎn)換器10以及逆變器20、30中的電力損失。
此外，不經(jīng)由升壓轉(zhuǎn)換器10而在蓄電裝置B和逆變器40 (40A)之 間進(jìn)行能量的授受，因此能夠降低升壓轉(zhuǎn)換器IO、電容器C2等的容量。
而且，后置馬達(dá)45由不具有永磁鐵的同步磁阻馬達(dá)構(gòu)成，因此即便將 驅(qū)動(dòng)后置馬達(dá)45的逆變器40 (40A)連接于低電壓系統(tǒng)的電源線PL1 (即 蓄電裝置B),也不會(huì)產(chǎn)生不期望的再生轉(zhuǎn)矩(減速轉(zhuǎn)矩)、超過(guò)蓄裝置 B的可蓄電容量的再生電力。
實(shí)施方式2
圖5是作為本發(fā)明的實(shí)施方式2中的車輛的一例而示出的混合動(dòng)力車 輛的整體框圖。參照?qǐng)D4，混合動(dòng)力車輛100A,在圖l所示的實(shí)施方式l 中的混合動(dòng)力車輛100的結(jié)構(gòu)中，代替后置馬達(dá)45以及ECU50,而分別 具備后置馬達(dá)45A以及ECU50A。
后置馬達(dá)45A由感應(yīng)馬達(dá)(IM)構(gòu)成。即，后置馬達(dá)45A不具有永 磁鐵。ECU50A，基于后置馬達(dá)45A的轉(zhuǎn)矩指令值TR3、電壓VL、后置 馬達(dá)45A的馬達(dá)電流I3以及來(lái)自旋轉(zhuǎn)角傳感器70的旋轉(zhuǎn)角6 3，生成用 于驅(qū)動(dòng)后置馬達(dá)45A的信號(hào)PWIR，向逆變器40A輸出該生成的信號(hào) PWIR。
另外，ECU50A的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1中的ECU50相同。此外， 混合動(dòng)力車輛IOOA的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式I中的混合動(dòng)力車輛100相同。
在該混合動(dòng)力車輛100A中，后置馬達(dá)45A由不具有永磁鐵的感應(yīng)馬 達(dá)構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)從動(dòng)輪的后輪84。驅(qū)動(dòng)后置馬達(dá)45A的逆變器40，被連接 于電源線PL1 (即蓄電裝置B)，接受來(lái)自蓄電裝置B的電壓而驅(qū)動(dòng)后置 馬達(dá)45A。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式2，逆變器40被連接于電源線PL1，后置 馬達(dá)45A由不具有永磁鐵的感應(yīng)馬達(dá)構(gòu)成，因此能夠得到與實(shí)施方式1同 樣的效果。
實(shí)施方式3
圖6是作為本發(fā)明的實(shí)施方式3中的車輛的一例而示出的混合動(dòng)力車輛的整體框圖。參照?qǐng)D6，混合動(dòng)力車輛100B，在圖l所示的實(shí)施方式l 中的混合動(dòng)力車輛100的結(jié)構(gòu)中，代替后置馬達(dá)45以及ECU50,而分別 具備后置馬達(dá)45B以及ECU50B，還具備繼電器RY。
后置馬達(dá)45B由4U茲4^型同步馬達(dá)(PM)構(gòu)成。即，后置馬達(dá)45B， 其轉(zhuǎn)子中具有永磁鐵，如果轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，則后置馬達(dá)45B產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。
繼電器RY^皮設(shè)置在將逆變器40與電源線PL1連接的電力線上。而 且，繼電器RY，在來(lái)自ECU50B的信號(hào)CTL被激活時(shí)，將逆變器40電 連接于電源線PLl,在信號(hào)CTL處于非激活狀態(tài)時(shí)，將逆變器40從電源 線PL1電斷開(kāi)。
ECU50B，基于后置馬達(dá)45B的轉(zhuǎn)矩指令值TR3、來(lái)自電壓傳感器62 的電壓VL、后置馬達(dá)45B的馬達(dá)電流I3以及來(lái)自4t轉(zhuǎn)角傳感器70的旋 轉(zhuǎn)角63,生成用于驅(qū)動(dòng)后置馬達(dá)45B的信號(hào)PWIR,向逆變器40輸出該 生成的信號(hào)PWIR。
在此，ECU50B，基于來(lái)自旋轉(zhuǎn)角傳感器70的旋轉(zhuǎn)角63，算出后置 馬達(dá)45B的旋轉(zhuǎn)速度，如果該算出的后置馬達(dá)45B的旋轉(zhuǎn)速度超過(guò)預(yù)先設(shè) 定的基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)速度，則向逆變器40輸出停止信號(hào)(指示停止逆變器40的 開(kāi)關(guān)的指令)，并且使向繼電器RY輸出的信號(hào)CTL成為非激活狀態(tài)。
此外，上述的基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)速度，基于后置馬達(dá)45B的反電動(dòng)勢(shì)能夠超過(guò) 蓄電裝置B的電壓的旋轉(zhuǎn)速度(即，在逆變器40被停止時(shí)，再生電力從 后置馬達(dá)45B流向蓄電裝置B的旋轉(zhuǎn)速度)而確定。
此外，ECU50B的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1中的ECU50相同。此外， 混合動(dòng)力車輛100B的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1中的混合動(dòng)力車輛100相同。
在該混合動(dòng)力車輛100B中，驅(qū)動(dòng)后置馬達(dá)45B的逆變器40被連接于 低電壓系統(tǒng)的電源線PL1，后置馬達(dá)45B由永磁4失馬達(dá)構(gòu)成。因此，在后 置馬達(dá)45B的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，通常從后置馬達(dá)45B向蓄電裝置B供給再生電 力，因而可能發(fā)生在實(shí)施方式1的說(shuō)明中論述過(guò)的問(wèn)題，于是在本實(shí)施方 式3中，如果后置馬達(dá)45B的旋轉(zhuǎn)速度超過(guò)基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)速度，則通過(guò)繼電器 RY將逆變器40從電源線PL1 (即蓄電裝置B)電斷開(kāi)，因此不會(huì)出現(xiàn)那樣的問(wèn)題。
另外，在后置馬達(dá)45B的旋轉(zhuǎn)速度超過(guò)基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，通過(guò)在后置 馬達(dá)45B中流過(guò)弱勵(lì)^磁電流，從而能夠抑制后置馬達(dá)45B的反電動(dòng)勢(shì)，但 效率僅惡化與該電流部分，因此在實(shí)施方式3中，設(shè)置繼電器RY將后置 馬達(dá)45B從蓄電裝置B電斷開(kāi)。
如上所示，在本實(shí)施方式3中，驅(qū)動(dòng)后置馬達(dá)45B的逆變器40，不經(jīng) 由升壓轉(zhuǎn)換器10地連接于電源線PL1 (即蓄電裝置B)。而且，后置馬達(dá) 45B由永磁鐵馬達(dá)構(gòu)成，在后置馬達(dá)45B的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)通?？赡軓暮笾民R 達(dá)45B向蓄電裝置B流過(guò)再生電力，于是設(shè)置在后置馬達(dá)45B的高速旋轉(zhuǎn) 時(shí)將逆變器40從蓄電裝置B電斷開(kāi)的繼電器RY,因此能避免上述的問(wèn)題。
因此，根據(jù)本實(shí)施方式3，驅(qū)動(dòng)后置馬達(dá)45B的逆變器40連接于低電 壓系統(tǒng)的電源線PL1 (即蓄電裝置B)，而且即便后置馬達(dá)45B使用永磁 鐵馬達(dá)，也能夠避免產(chǎn)生不期望的再生轉(zhuǎn)矩(減速轉(zhuǎn)矩)、超過(guò)蓄裝置B 的可蓄電容量的再生電力。
此外，在上述的各實(shí)施方式中，將前輪82以及后輪84分別作為主動(dòng) 輪以及從動(dòng)輪，但也可以將后輪84以及前輪82分別作為主動(dòng)輪以及從動(dòng) 輪而將前置馬達(dá)35以及后置馬達(dá)45 (或者45A、 45B )分別連結(jié)于后輪 84以及前輪82。
此外，在上文中，混合動(dòng)力車輛IOO、 IOOA、 IOOB由串聯(lián)型構(gòu)成，其 中，僅為了驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)25而使用發(fā)動(dòng)機(jī)80，使用發(fā)電機(jī)25所發(fā)電力通過(guò) 前置馬達(dá)35以及后置馬達(dá)45、 45A、 45B產(chǎn)生車輛的驅(qū)動(dòng)力，但本發(fā)明也 適用于能夠通過(guò)動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)將發(fā)動(dòng)機(jī)80的動(dòng)力分配給車輛的驅(qū)動(dòng)軸和 發(fā)電機(jī)25并進(jìn)行傳遞的串^/并聯(lián)型的混合動(dòng)力車輛。
此夕卜，在上文中，蓄電裝置B是二次電池，但也可以是燃料電池(Fuel Cell)。而且，在上文中，作為本發(fā)明所涉及的車輛的一例對(duì)混合動(dòng)力車 輛進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明所涉及的車輛也包括燃料電池車、不將發(fā)動(dòng)機(jī)80 作為動(dòng)力源搭載的電動(dòng)汽車(Electric vehicle)。
另外，在上文中，升壓轉(zhuǎn)換器10與本發(fā)明中的"升壓裝置"相對(duì)應(yīng)。此外，逆變器30與本發(fā)明中的"第一驅(qū)動(dòng)裝置"相對(duì)應(yīng)，前置馬達(dá)35與 本發(fā)明中的"第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)"相對(duì)應(yīng)。而且，逆變器40、 40A與本發(fā)明中 的"第二驅(qū)動(dòng)裝置"相對(duì)應(yīng)，后置馬達(dá)45、 45A與本發(fā)明中的"第二旋轉(zhuǎn) 電機(jī)"相對(duì)應(yīng)。此外，逆變器20還與本發(fā)明中的"第三驅(qū)動(dòng)裝置"相對(duì)應(yīng)， 發(fā)電機(jī)25與本發(fā)明中的"第三旋轉(zhuǎn)電機(jī)"相對(duì)應(yīng)。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本次公開(kāi)的實(shí)施方式，所有各點(diǎn)都是例示的而非限制性 的。本發(fā)明的范圍不由上述實(shí)施方式的說(shuō)明而由權(quán)利要求所表示，也包括 與權(quán)利要求等同意思的發(fā)明以及在權(quán)利要求的范圍內(nèi)所作的所有變更。
權(quán)利要求
1. 一種動(dòng)力輸出裝置，該裝置具備蓄電裝置；對(duì)來(lái)自所述蓄電裝置的電壓進(jìn)行升壓的升壓裝置；接受由所述升壓裝置升壓了的電壓的第一驅(qū)動(dòng)裝置；由所述第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的、具有永磁鐵的第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)；接受所述蓄電裝置的電壓的第二驅(qū)動(dòng)裝置；和由所述第二驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的、不具有永磁鐵的第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
2. 如權(quán)利要求l所述的動(dòng)力輸出裝置，其中， 所述第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)由磁阻馬達(dá)構(gòu)成。
3. 如權(quán)利要求l所述的動(dòng)力輸出裝置，其中， 所述第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)由感應(yīng)馬達(dá)構(gòu)成。
4. 如權(quán)利要求l所述的動(dòng)力輸出裝置，其中，所述第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)的最大輸出，比所述第 一旋轉(zhuǎn)電機(jī)的最大輸出小。
5. 如權(quán)利要求l所述的動(dòng)力輸出裝置，還具備 相對(duì)于所述升壓裝置而與所述第一驅(qū)動(dòng)裝置并列地連接的第三驅(qū)動(dòng)裝置；和由所述第三驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)、具有永磁鐵的笫三旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
6. —種車輛，具備如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的動(dòng)力輸出裝置； 與所述動(dòng)力輸出裝置的第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)連結(jié)的主驅(qū)動(dòng)輪；和 與所述動(dòng)力輸出裝置的第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)連結(jié)的從動(dòng)輪。
7. —種車輛，具備如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的動(dòng)力輸出裝置； 與所述動(dòng)力輸出裝置的第一以及第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的任意一方連結(jié)的前 輪；和與所述第一以及第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的任意另一方連結(jié)的后輪。
全文摘要
本發(fā)明，其目的在于提供包括具有永磁鐵的馬達(dá)和不具有永磁鐵的馬達(dá)的動(dòng)力輸出裝置。升壓裝置(10)連接于蓄電裝置(B)。第一驅(qū)動(dòng)裝置(30)連接于升壓裝置(10)。具有永磁鐵的第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)(35)連接于第一驅(qū)動(dòng)裝置(30)。此外，第二驅(qū)動(dòng)裝置(40)連接于蓄電裝置(B)。不具有永磁鐵的第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)(45)連接于第二驅(qū)動(dòng)裝置(40)。而且，第三驅(qū)動(dòng)裝置(20)并聯(lián)地連接于第一驅(qū)動(dòng)裝置(30)。具有永磁鐵的第三旋轉(zhuǎn)電機(jī)(25)連接于第三驅(qū)動(dòng)裝置(20)。第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)(45)由磁阻馬達(dá)或感應(yīng)馬達(dá)構(gòu)成。此外，可以將本發(fā)明的第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)(35)、第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)(45)連結(jié)于車輛的車輪。
文檔編號(hào)B60L9/18GK101454174SQ200780019738
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月30日
發(fā)明者岡村賢樹(shù) 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社