特許 7562237 車両駆動システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-27

(45)【発行日】2024-10-07

(54)【発明の名称】車両駆動システム

(51)【国際特許分類】

   B60K 17/12 20060101AFI20240930BHJP

   F16H 3/72 20060101ALI20240930BHJP

【ＦＩ】

B60K17/12

F16H3/72 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2024521832

(86)(22)【出願日】2023-12-28

(86)【国際出願番号】 JP2023047189

【審査請求日】2024-04-10

(31)【優先権主張番号】P 2023083694

(32)【優先日】2023-05-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000178804

【氏名又は名称】ユニプレス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078776

【弁理士】

【氏名又は名称】安形 雄三

(72)【発明者】

【氏名】森 晃賢

(72)【発明者】

【氏名】小川原 亮太

(72)【発明者】

【氏名】白▲さき▼ 亮

【審査官】増岡 亘

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０８３４０７６０（ＣＮ，Ａ）

【文献】仏国特許出願公開第２９９７０４７（ＦＲ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－８０５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５３１９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０３０５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ １７／１２

Ｆ１６Ｈ ３／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１モータ及び第２モータから動力を得て、変速機及び減速機を介して車両を駆動する車両駆動システムにおいて、
前記変速機が遊星歯車機構であり、前記第２モータにブレーキが連結されると共に、出力軸に回転制御ギアが連結されており、
前記遊星歯車機構に、前記第１モータの出力軸と前記回転制御ギアとが接続されており、
前記第１モータ及び前記第２モータは制御部により独立に回転駆動され、
前記制御部は、前記ブレーキの締結及び解除を制御すると共に、前記車両の低速域においては前記第１モータを駆動し、中速域においては前記第１モータ及び前記第２モータを駆動し、前記第１モータ及び前記第２モータの回転数が同一となる高速域においては、前記第１モータ及び前記第２モータを駆動するようになっており、
前記低速－前記中速の変化域において、前記第１モータを定速駆動すると共に、前記第２モータを増速駆動し、
クラッチ機構を用いることなく変速を行って前記車両の最高速を向上するようにしたことを特徴とする車両駆動システム。

【請求項2】

前記遊星歯車機構が、サンギア、キャリア及びリングギアで成るシンプソン型遊星歯車機構であり、
前記第１モータの出力軸が前記サンギアに連結され、前記回転制御ギアが前記リングギアに噛合され、前記キャリアが前記減速機に連結されている請求項１に記載の車両駆動システム。

【請求項3】

前記ブレーキがワンウェイクラッチで構成されている請求項２に記載の車両駆動システム。

【請求項4】

第１モータ及び第２モータから動力を得て、変速機及び減速機を介して車両を駆動する車両駆動システムにおいて、
前記変速機が遊星歯車機構であり、前記第２モータにブレーキが連結されると共に、出力軸に回転制御ギアが連結されており、
前記遊星歯車機構に、前記第１モータの出力軸と前記回転制御ギアとが接続されており、
前記第１モータ及び前記第２モータは制御部により独立に回転駆動され、
前記制御部は、前記ブレーキの締結及び解除を制御すると共に、前記車両の低速域においては前記第１モータを駆動し、低速－中速の変化域においては前記第１モータを定速駆動すると共に、前記第２モータを増速駆動し、中速域においては前記第１モータ及び前記第２モータを増速駆動し、前記第１モータが最大回転数に達したときに減速駆動し、前記第１モータ及び前記第２モータの回転数が同一となる高速域においては、前記第１モータ及び前記第２モータを駆動するようになっており、
クラッチ機構を用いることなく変速を行って前記車両の最高速を向上するようにしたことを特徴とする車両駆動システム。

【請求項5】

前記遊星歯車機構が、サンギア、キャリア及びリングギアで成るシンプソン型遊星歯車機構であり、
前記第１モータの出力軸が前記サンギアに連結され、前記回転制御ギアが前記リングギアに噛合され、前記キャリアが前記減速機に連結されている請求項４に記載の車両駆動システム。

【請求項6】

前記ブレーキがワンウェイクラッチで構成されている請求項５に記載の車両駆動システム。

【請求項7】

前記第１モータ及び前記第２モータが、前記遊星歯車機構に対して一方側に並列に配置されている請求項１又は４に記載の車両駆動システム。

【請求項8】

前記第１モータ及び前記第２モータが、前記遊星歯車機構に対して対向するように配置されている請求項１又は４に記載の車両駆動システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ（電動モータ）を動力源とする電気自動車（Electric Vehicle: EV）に搭載する車両駆動システムに関し、特に２つのモータを駆動源として効率良く効果的に制御し、クラッチ機構を具備しない簡易構成の２モータ式電気自動車の車両駆動システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来変速機を備えず、駆動源として単一のモータを用いたいわゆるワンモータ式の電気自動車が実用化されているが、最近は、駆動源として２つのモータを用いると共に、変速機を備えた２モータ式の電気自動車が開発されている。即ち、図１に示すように、電力（バッテリ）により回転駆動されるモータ１０に変速機２０が接続され、変速機２０の変速回転が減速機３０で減速されて差動ギア４０に伝達され、両軸の駆動シャフト４１を経て車輪４２及び４３に伝達され、車両が走行するようになっている。

【0003】

２モータ式の電気自動車として、例えば特開２０２０－１８６７３６号公報（特許文献１）、特開２０２０－４８３７４号公報（特許文献２）が提案されている。

【0004】

特許文献１は、第１モータから得られる動力がギアを介して第１サンギアに伝達され、第１切替部は、第２サンギアの回転を抑制するか否かを選択的に切り替え、第２切替部は、第２モータから得られる動力を第２サンギアへ伝達するか否かを選択的に切り替え、第３切替部は、第２モータから得られる動力を第１サンギアへ伝達するか否かを選択的に切り替えるようになっている。

【0005】

また、特許文献２の駆動装置は変速機及び制御装置を備え、変速機は、第１モータ及び第２モータにそれぞれ結合し同軸上に配置される第１入力軸及び第２入力軸と、第１入力軸の動力を出力軸に伝達する第１減速機と、第１減速機の減速比よりも小さい減速比で第２入力軸の動力を出力軸に伝達する第２減速機と、第１入力軸と第２入力軸とを切断又は接続する第１クラッチと、出力軸に配置され第１減速機から出力軸へ動力を伝達するワンウェイクラッチから成る第２クラッチとを備え、制御装置は、第１クラッチを繋ぐときに第１モータの回転数を制御し、それ以外のときは第１モータのトルクを制御するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０２０－１８６７３６号公報

【文献】特開２０２０－４８３７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１の車両駆動装置はクラッチ作動機構を搭載しており、消費電力が大きくなる問題があり、クラッチ作動機構に加えラビニオ遊星歯車を搭載しているため部品点数が多くなり、構造が複雑化してコストアップになってしまう課題がある。

【0008】

また、特許文献２の駆動装置はドグクラッチを使用しているため、変速ショックが発生すると共に、運転性が悪化する問題がある。

【0009】

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、クラッチ機構を搭載せず、構造が比較的に簡易で部品点数が少なく、車両速度を効率良く効果的に制御でき、安価に構成可能な車両駆動システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、第１モータ及び第２モータから動力を得て、変速機及び減速機を介して車両を駆動する車両駆動システムに関し、本発明の上記目的は、前記変速機が遊星歯車機構であり、前記第２モータにブレーキが連結されると共に、出力軸に回転制御ギアが連結されており、前記遊星歯車機構に、前記第１モータの出力軸と前記回転制御ギアとが接続されており、前記第１モータ及び前記第２モータは制御部により独立に回転駆動され、前記制御部は、前記ブレーキの締結及び解除を制御すると共に、前記車両の低速域においては前記第１モータを駆動し、中速域においては前記第１モータ及び前記第２モータを駆動し、前記第１モータ及び前記第２モータの回転数が同一となる高速域においては、前記第１モータ及び前記第２モータを駆動するようになっており、前記低速－前記中速の変化域において、前記第１モータを定速駆動すると共に、前記第２モータを増速駆動し、
或いは
前記制御部は、前記ブレーキの締結及び解除を制御すると共に、前記車両の低速域においては前記第１モータを駆動し、低速－中速の変化域においては前記第１モータを定速駆動すると共に、前記第２モータを増速駆動し、中速域においては前記第１モータ及び前記第２モータを増速駆動し、前記第１モータが最大回転数に達したときに減速駆動し、前記第１モータ及び前記第２モータの回転数が同一となる高速域においては、前記第１モータ及び前記第２モータを駆動するようになっており、クラッチ機構を用いることなく変速を行って前記車両の最高速を向上することにより達成される。

【発明の効果】

【0011】

本発明の車両駆動システムによれば、部品構成が従来構成よりも少なくなり、更にモータの小型化が可能であることから、軸方向又は径方向のユニット全体のサイズを小さくすることができる。特に商用車向けでの使用においては、荷物搭載スペースやバッテリ搭載スペースの確保に寄与できる。また、モータの小型化により、モータのコスト低減にも寄与する。

【0012】

本発明では、第２モータの回転軸を固定するためだけに乾式ブレーキを使用しており、摩擦が極めて小さく、ステップAT(Automatic Transmission)をベースとした湿式ブレーキに比べ、空転摩擦が小さく、消費電力も小さい。本発明は、ステップATをベースにした変速機ではないので、変速のためにクラッチ機構を締結及び解除する必要がなく、なだらかで連続的な変速が可能である。本発明では、変速時にドグクラッチやシンクロ装置などを使用しないので、変速回転の同期をとるためのトルク抜けも起きない。また、発進停止が多いトラックやトレーラなどの使用条件では、発進時に作動するモータ出力は、従来のeアクスル（E-Axle）の半分以下の出力のモータを１つ使用するだけなので、大幅な電力消費節約の向上に繋がる。

【0013】

更に、本発明では、モータの高速回転化の進化に対して、構造が複雑な回転体を備えていないので、高回転化にも対応できる。リング回転制御ギア及びシンプソン型遊星歯車機構のギア比の設定と、２つのモータの独立的な回転駆動制御によって、車両の使用頻度が高い領域において、２つのモータの効率が最適なシステム領域を使用することができる。

【0014】

本発明の機構によれば、ギア比を容易に調整することができ、２つのモータのサイズバリエーションに制限がなくなると共に、車両の要求性能に基づいたモータ選定が可能となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】電気自動車の一般的な構成例を示すブロック図である。

【図2】本発明の機構部の構成例を示すスケルトン図である。

【図3】本発明の機構部の外観斜視図である。

【図4】本発明の機構部の側面図及び正面図である。

【図5】本発明の制御系の構成例を示すブロック図である。

【図6】本発明の第１制御例を示すフローチャートである。

【図7】本発明の第１制御例を説明するためのタイムチャート及び線図である。

【図8】本発明の第２制御例を示すフローチャートである。

【図9】本発明の第２制御例を説明するためのタイムチャート及び線図である。

【図10】本発明の発進トルクの増大作用を、従来例と比較して説明するための特性図である。

【図11】１モータ式駆動の作動効果を説明するための特性図である。

【図12】本発明の２モータ式駆動の作動効果を説明するための特性図である。

【図13】本発明の機構上の変形例を示す斜視図である。

【図14】図１３のスケルトン図である。

【図15】本発明の機構上の変形例を示す斜視図である。

【図16】図１５のスケルトン図である。

【図17】本発明の機構上の変形例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図２は、本発明の構成例をスケルトン図により、図１に対応させて示しており、モータ１０は第１モータ１１及び第２モータ１２の２つを備え、第２モータ１２にはブレーキ１３が接続されると共に、出力軸にリング回転制御ギア１４が取り付けられている。本例では、第１モータ１１及び第２モータ１２は、変速機２０に対して同一側に、並列に配置されている。また、第１モータ１１及び第２モータ１２の構造と性能に制限はなく、車両要求によって適宜変更可能である。ブレーキ１３は第２モータ１２の出力軸の固定のみに使用するので、電磁ブレーキ、ワンウェイクラッチなどの、保守が容易な乾式ブレーキとなっている。ブレーキ１３を締結すると第２モータ１２の出力軸は固定され、指令により駆動しても回転せず（０回転）、解除指令によりブレーキ１３を解除すると、第２モータ１２の出力軸は回転され得るようになっている。更に、第１モータ１１及び第２モータ１２には、ここでは図示していないが、出力回転数を検出するためのレゾルバ等の回転センサ１１Ａ及び１２Ａがそれぞれ設けられている。そして、第１モータ１１及び第２モータ１２は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＭＰＵ(Micro
Processor Unit)等で成る制御部５０で、要求駆動力信号ＤＳなどの入力によって駆動制御される。

【0017】

モータ１０の出力軸は変速機２０に連結されており、本発明では、モータ１０は第１モータ１１及び第２モータ１２の２つを具備し、第２モータ１２の出力軸にはリング回転制御ギア１４が取り付けられており、変速機２０はシンプソン型遊星歯車機構で構成されている。即ち、シンプソン型遊星歯車機構はサンギア２１、キャリア２２及びリングギア２３の３回転要素で構成され、第２モータ１２に取り付けられたリング回転制御ギア１４がリングギア２３と噛合され、第１モータ１１の出力軸がサンギア２１に連結され、それぞれの回転が遊星歯車機構に伝達されるようになっている。

【0018】

変速機２０の回転出力は減速機３０で減速されて差動ギア４０に伝達される。即ち、変速機２０を構成する遊星歯車機構のキャリア２２の出力軸２２Ａには第１減速ギア３１が連結され、第１減速ギア３１に噛合する第２減速ギア３２で減速され、更に第２減速ギア３２に連結された第３減速ギア３３に噛合する第４減速ギア３４で減速される。そして、減速された回転を出力する第４減速ギア３４の回転軸３４Ａが、差動ギア４０に連結されている。

【0019】

図３は、図２の機構部の外観斜視図であり、図４（Ａ）はその側面図であり、図４（Ｂ）は正面図であり、第１モータ１１及び第２モータ１２が変速機２０の一方側、つまり減速機３０の反対側に並列に配置されている。

【0020】

このように本発明の機構では、第１モータ１１と第２モータ１２の出力関係を調整するギア（リング回転制御ギア１４、サンギア２１、キャリア２２、リングギア２３）が、第１モータ１１の出力軸と第２モータ１２の出力軸に分かれて取り付けられていると共に、変速用の締結要素（クラッチ機構など）を具備していない。また、本発明では、第１モータ１１の出力は、第２モータ１２の出力の制約を受けずに、独立して駆動できる構造となっている。

【0021】

低速ギア時、ブレーキ１３を締結して第２モータ１２の出力軸を固定することで、リング回転制御ギア１４を介してリングギア２３を固定する。この状態で第１モータ１１が回転されると、第１モータ１１に連結されたサンギア２１が回転され、キャリア２２も同方向に回転され、その回転が減速機３０に伝達される。ここで、リングギア２３の内歯数をZr、サンギア２１の歯数をZsとした場合、第１モータ１１の１回転Nmt1とキャリア２２の回転数Ncとの関係は、下記数１となる。
（数１）
Nmt1/Nc = 1 + Zr/Zs

上記低速状態から中速への変化時には、第２モータ１２の回転制御を０回転とした上で、ブレーキ１３を解除する。ブレーキ１３を解除した瞬間に、第２モータ１２のトルクTr2は０回転を保持しようとして、下記数２の値に従って上昇する。ここで、リング回転制御ギア１４の歯数をZrc、リングギア２３の外歯数をZro、第１モータ１１のトルクをTr1としている。
（数２）
Tr2 = -Tr1 × (Zr/Zs) × (Zro/Zrc)

よって、下記数３で制御することにより、第２モータ１２の回転数を増加させることができる。
（数３）
Tr2 > -Tr1 ×(Zr/Zs) × (Zro/Zrc)

そして、第１モータ１１及び第２モータ１２を一定出力で制御している場合、第１モータ１１の回転数Nm1が上昇すると、モータ特性により出力トルクTr1は低下する。本発明では、第２モータ１２の回転数Nm2が上昇し、最大出力使用可能回転数Nm2-maxに達したとき、下記数４及び数５が成立するように制御する。
（数４）
Nm2 × Tr2 = Nm1 × Tr1
（数５）
Tr2 = Tr1 × (Zr/Zs) × (Zro/Zrc)

上記数５が成立する状態を中速状態とし、最大出力トルクを出すことが可能となる。そして、出力トルクToutは、下記数６で表わすことができる。
（数６）
Tout = Tr1 － Tr2 × (Zrc/Zro)

モータ回転数の限界（定格）により、車速Vsが制限されることを回避するため、下記数７とすることが可能である。
（数７）
Nm1 = Nm2

上記数７が成立する状態を高速状態とする。高速状態での出力トルクToutは、中速状態と同一の数６の計算式である。

【0022】

図５は本発明の制御部５０の構成例を示しており、制御部５０にはＣＡＮ(Controller Area Network)等から車速Vsが入力されると共に、操作部等から要求駆動力信号ＤＳが入力される。第１モータ１１には回転センサ１１Ａが設けられ、第２モータ１２には回転センサ１２Ａが設けられており、回転センサ１１Ａからの第１モータ１１の回転数Nm1と、回転センサ１２Ａからの第２モータ１２の回転数Nm2とが、制御部５０に入力される。また、車速Vsは車速判定部５１に入力され、設定部５２で設定されている低速、中速及び高速などの設定値と比較され、判定結果ＪＤが駆動制御部５３に入力される。駆動制御部５３は判定結果ＪＤと、設定部からの設定値、回転センサ１１Ａからの回転数Nm1及び回転センサ１２Ａからの回転数Nm2と、要求駆動力信号ＤＳとに基づき、第１モータ制御部５４－１及び第１モータ駆動部５５－１を介して第１モータ１１を駆動制御すると共に、第２モータ制御部５４－２及び第２モータ駆動部５５－２を介して第２モータ１２を駆動制御する。回転センサ１１Ａからの回転数Nm1は第１モータ制御部５４－１にも入力され、回転センサ１２Ａからの回転数Nm2は第２モータ制御部５４－２にも入力されている。更に、駆動制御部５３は、要求駆動力信号ＤＳに基づき、ブレーキ信号ＢＳによりブレーキ１３を締結又は解除するようになっている。

【0023】

このような構成において、本発明の第１制御例を、図６のフローチャート及び図７（Ａ）のタイムチャートを参照して説明する。

【0024】

走行していない駐停車状態（車速Vs=0）から、発進動作により駆動制御が開始されると、駆動制御部５３に要求駆動力信号ＤＳが入力され、駆動制御部５３は先ずブレーキ信号ＢＳによりブレーキ１３を締結し、第２モータ１２の出力軸、つまりリングギア２３を固定すると共に（ステップＳ１０Ａ）、第１モータ制御部５４－１及び第１モータ駆動部５５－１を介して第１モータ１１を駆動（増速）し（ステップＳ１０）、車速Vsが低速域を過ぎる車速Vs1になるまで、若しくは第１モータ１１の回転数Nm1が回転数Nm11となるまで継続される（ステップＳ１１）。車速Vsと車速Vs1の関係は車速判定部５１で判定され、回転数Nm1と回転数Nm11の関係は駆動制御部５３で判定される。この間、第２モータ１２はブレーキ１３の締結により、回転駆動されない固定状態（０回転）に維持されている。

【0025】

車速Vsが車速Vs1に達したとき若しくは第１モータ１１の回転数Nm1が回転数Nm11に達したとき、駆動制御部５３は、第１モータ制御部５４－１及び第１モータ駆動部５５－１を介して第１モータ１１を定速で駆動し（ステップＳ１２）、ブレーキ信号ＢＳによりブレーキ１３を解除すると共に（ステップＳ１３Ａ）、第２モータ制御部５４－２及び第２モータ駆動部５５－２を介して第２モータ１２を駆動（増速）する（ステップＳ１３）。第１モータ１１の定速駆動及び第２モータ１２の増速は、車速Vsが中速域の車速Vs2となるまで若しくは第２モータ１２の回転数Nm2が回転数Nm21となるまで継続される（ステップＳ１４）。

【0026】

なお、第１モータ１１の定速駆動、ブレーキ１３の解除及び第２モータ１２の駆動（増速）の順番は適宜変更可能であり、同時に行うことも可能である。

【0027】

そして、車速Vsが車速Vs2に達したとき若しくは第２モータ１２の回転数Nm2が回転数Nm21に達したとき、駆動制御部５３は、第２モータ１２の駆動（増速）をそのまま継続すると共に、第１モータ制御部５４－１及び第１モータ駆動部５５－１を介して第１モータ１１を駆動（増速）する（ステップＳ１５）。第１モータ１１の増速によりモータ回転数Nm1が上昇し、第１モータ１１の最大回転数Nm1-max1の直ぐ手前の回転数Nm12に達したとき（ステップＳ１６）、駆動制御部５３は、第１モータ制御部５４－１及び第１モータ駆動部５５－１を介して第１モータ１１を定速駆動に変更するが（ステップＳ１７）、第２モータ１２の増速は継続する。その結果、第２モータ１２の回転数Nm2も遂には回転数Nm22、つまり第１モータ１１の回転数Nm12に達し、２つのモータ回転数は同一の回転数（Nm12=Nm22）となる（ステップＳ１８）。同一の回転数（Nm12=Nm22）となったときの車速はVs4であり、以後は高速領域となり、第１モータ１１及び第２モータ１２の駆動で走行する（ステップＳ１９）。

【0028】

第１モータ１１の最大回転数Nm1-max1までは変化させることが可能であるが、最大回転数Nm1-max1に到達するとその最大回転数を維持して回転する。即ち、高速時のモータ回転数は、第２モータ１２の回転数に依存して変化する。

【0029】

図７（Ｂ）は図７（Ａ）の共線図を示しており、Ｓはサンギア２１、Ｃはキャリア２２、Ｒはリングギア２３における回転磁界をそれぞれ示している。そして、ＳＴ１は低速状態の時、ＳＴ２は低速－中速変化過程、ＳＴ３は中速領域の変化過程、ＳＴ４は高速の変化過程を示しており、回転磁界はサンギア２１においては殆ど変化せず、リングギア２３において変化が大きくなっている。

【0030】

次に本発明の第２制御例を、図８のフローチャート及び図９（Ａ）のタイムチャートを参照して説明する。

【0031】

走行していない駐停車状態（車速Vs=0）から、発進動作により駆動制御が開始されると、前述の第１制御例と同様に、駆動制御部５３に要求駆動力信号ＤＳが入力され、駆動制御部５３は先ずブレーキ信号ＢＳによりブレーキ１３を締結し、第２モータ１２の出力軸、つまりリングギア２３を固定すると共に（ステップＳ２０Ａ）、第１モータ制御部５４－１及び第１モータ駆動部５５－１を介して第１モータ１１を駆動（増速）し（ステップＳ２０）、車速Vsが低速域を過ぎる車速Vs10になるまで、若しくは第１モータ１１の回転数Nm1が回転数Nm13となるまで継続される（ステップＳ２１）。車速Vsと車速Vs10の関係は車速判定部５１で判定され、回転数Nm1と回転数Nm13の関係は駆動制御部５３で判定される。この間、第２モータ１２はブレーキ１３の締結により、回転駆動されない固定状態（０回転）になっている。

【0032】

車速Vsが車速Vs10に達したとき若しくは第１モータ１１の回転数Nm1が回転数Nm13に達したとき、駆動制御部５３は、第１モータ制御部５４－１及び第１モータ駆動部５５－１を介して第１モータ１１を定速で駆動し（ステップＳ２２）、ブレーキ信号ＢＳによりブレーキ１３を解除すると共に（ステップＳ２３Ａ）、第２モータ制御部５４－２及び第２モータ駆動部５５－２を介して第２モータ１２を駆動（増速）する（ステップＳ２３）。第１モータ１１の定速駆動及び第２モータ１２の増速は、車速Vsが中速域の車速Vs11となるまで若しくは第２モータ１２の回転数Nm2が回転数Nm23となるまで継続される（ステップＳ２４）。

【0033】

なお、第１モータ１１の定速駆動、ブレーキ１３の解除及び第２モータ１２の駆動（増速）の順番は適宜変更可能であり、同時に行うことも可能である。

【0034】

そして、車速Vsが車速Vs11に達したとき若しくは第２モータ１２の回転数Nm2が回転数Nm23に達したとき、駆動制御部５３は、第２モータ１２の駆動（増速）をそのまま継続すると共に、第１モータ制御部５４－１及び第１モータ駆動部５５－１を介して第１モータ１１を再度駆動（増速）する（ステップＳ２５）。第１モータ１１の増速によりモータ回転数Ｎｍ１が上昇し、第１モータ１１の最大回転数Nm1-max2２に達したとき（ステップＳ２６）、駆動制御部５３は、第１モータ制御部５４－１及び第１モータ駆動部５５－１を介して第１モータ１１を減速に変更すると共に（ステップＳ２７）、第２モータ１２を更に増速する（ステップＳ２８）。その結果、遂には第１モータ１１の回転数Nm1と第２モータ１２の回転数Nm2が同一となり（ステップＳ３０）、つまり回転数（Nm13=Nm25）となり（車速Vs13）、以後は高速領域となり、第１モータ１１、第２モータ１２の駆動で走行する（ステップＳ３１）。高速時のモータ回転数は、第２モータ１２の回転数に依存して変化する。

【0035】

図９（Ｂ）は図９（Ａ）の共線図を示しており、Ｓはサンギア２１、Ｃはキャリア２２、Ｒはリングギア２３における回転磁界をそれぞれ示している。そして、ＳＴ１０は低速状態の時、ＳＴ１１は低速－中速の変化過程、ＳＴ１２は中速領域の第１モータ１１の最大回転数Nm1-max2２までの過程、ＳＴ１４は第１モータ１１の最大回転数Nm1-max2２に到達後、回転数を減速する制御に入った時の挙動、ＳＴ１３は高速領域の挙動を示しており、回転磁界はサンギア２１においては小さな減少と増加があり、リングギア２３において変化が大きくなっている。

【0036】

図１０（Ａ）は従来の１モータ式ＥＶにおけるモータ特性であるが、本発明では、図７の制御の場合には図１０（Ｂ）に示すような特性であり、２つのモータで効率的な制御を実現できる。

【0037】

一般的な１モータ式駆動では、図１１に示すように停止から発進後、モータ回転数が上昇していくと効率の良い領域に入り、更に回転数が上昇して高速域に入ると、再度効率の悪い領域を使用して走行を続けることになる。消費電力Ｐは下記数８で表わせるが、モータのシステム効率η_０が悪ければ総出力も低下してしまう。なお、数８のＰ_iは、モータ入力電力を示している。
（数８）
Ｐ＝実出力トルク×回転数＝Ｐ_i×η_０

これに対して、本発明では図１２に示すように、低速領域では第１モータ１１のトルクを遊星ギア比で増大させて加速していき、高効率の領域を外れる前に第２モータ１２を駆動し、第１モータ１１の回転を下げて効率の良い回転域に入るようになっている。第２モータ１２も同様に回転が上がっていくことで、低効率の領域を抜けて効率の良い回転で稼働させる。中速領域で稼働しているときのモータ総出力は、下記数９で表わせる。なお、数９において、Ｐ_１は第１モータ１１の入力電力、Ｐ_２は第２モータ１２の入力電力、η_１は第１モータ１１の効率、η_２は第２モータ１２の効率である。
（数９）
Ｐ＝実出力トルク×回転数＝Ｐ_１×η_１＋Ｐ_２×η_２

しかし、効率η１及びη２とも高効率の領域であるので、総出力の効率が良い。最大で４％程度の電力消費の改善が見込まれる。

【0038】

本発明では、低速の状態では、第１モータ１１のトルクが変速機２０の遊星歯車比分だけ増大されるため、小さなモータでも大きなモータと同等の発進駆動力を得ることができる。最大加速が必要な場合は、第１モータ１１のトルク特性が“肩（平坦特性から落ち込むところ）”にかかる位置で第２モータ１２による変速を行い、それ以降は第１モータ１１及び第２モータ１２の２つのモータによって、効率の良い回転域で作動する。

【0039】

そして、第１モータ１１により一定電力で発進すると、上記肩の部分から電力曲線によってトルクは下がり始める。ここで、最大電力で第１モータ１１を駆動したとすると、第２モータ１２での分担トルクは、第１モータ１１の出力軸に連結されている遊星歯車比－１倍（分担比）が必要となる。発進直後は分担比のトルクを、ブレーキ１３の締結によって０回転に保持しているが、第２モータ１２を同じ出力のモータを使用したとすると、第１モータ１１の回転が上昇し、上記肩を過ぎてトルクが下がり始め、最大トルクの１/分担比になったところで、第２モータ１２の最大トルクと釣り合うことになる。このときに第２モータ１２を駆動すると共に、ブレーキ１３を解除することで第２モータ１２に滑らかに分担トルクの移動を行うことができる。このとき、第２モータ１２は最大トルクを出力しているが、キャリア２２から出力されるトルクは、第１モータ１１のトルクに遊星歯車比を乗じた値となる。

【0040】

第１モータ１１と第２モータ１２の回転比を一定にして上昇させていくと、本発明システムの最大出力を得られる。パーシャル領域（全開でもなく、全閉でもない不確定な中程度のアクセル開度）においても、同様な制御を行う。即ち、第１モータ１１の肩を過ぎてトルク低下して来た値が、低下する前の１/分担比になるところで、第１モータ１１のトルクと同じ電力で第２モータ１２を駆動する。

【0041】

上述の実施形態では、第１モータ１１及び第２モータを変速機２０の一方側に配置しているが、図１３及び図１４に示すように両側に対向させて配置することも可能である。この場合、ユニット単体の重心バランスを取り易くなり、車両前後方向の短縮化が可能となる。

【0042】

また、図１５及び図１６に示すように減速ギア３２を逆配置にしても良く、図１７に示すように、リングギア２３の外径より小径のギア２３Ａを、リングギア２３と同一軸上の軸方向に配置しても良い。この場合のスケルトン図は、図２と同じである。効果として、例えばリングギア２３とリング回転制御ギア１４のギアサイズや配置がうまくできない場合、リングギア２３よりも小さいギア２３Ａを軸方向に伸ばして、リング回転制御ギア１４と噛合させことで、ギアの強度や車両搭載スペース、モータサイズの選択範囲を拡げることが可能となる。図１７の場合、リングギア２３は内歯外丸歯形、ギア２３Ａは外歯内丸歯形の構成となる。

【符号の説明】

【0043】

１０ モータ
１１ 第１モータ（＃１）
１１Ａ 回転センサ
１２ 第２モータ（＃２）
１２Ａ 回転センサ
１３ ブレーキ
１４ リング回転制御ギア
２０ 変速機（シンプソン型遊星歯車機構）
２１ サンギア
２２ キャリア
２３ リングギア
３０ 減速機
３１ 第１減速ギア
３２ 第２減速ギア
３３ 第３減速ギア
３４ 第４減速ギア
４０ 差動ギア
４１ 駆動シャフト
４２，４３ 車輪
５０ 制御部
５１ 車速判定部
５２ 設定部
５３ 駆動制御部

【要約】

【課題】クラッチ機構を搭載せず、構造が比較的に簡易で部品点数が少なく、車両速度を効率良く効果的に制御でき、安価に構成可能な車両駆動システムを提供する。
【解決手段】第１及び第２モータから動力を得て、変速機及び減速機を介して駆動する車両駆動システムにおいて、変速機が遊星歯車機構であり、第２モータにブレーキが連結されると共に、出力軸に回転制御ギアが連結されており、遊星歯車機構に、第１モータの出力軸と回転制御ギアとが接続されており、第１及び第２モータは制御部により独立に回転駆動され、制御部は、ブレーキの締結及び解除を制御すると共に、車両の低速域では第１モータを駆動し、中速域では第１及び第２モータを駆動し、第１及び第２モータの回転数が同一となる高速域では第１及び第２モータを駆動する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】