(57)【要約】【課題】  安価で補助走行が可能な自動車の駆動装置を提供することにある。【解決手段】  車両駆動用動力装置１と、回転電機５と、車両駆動用動力装置１と回転電機５と車軸３と接続する差動装置３１と、自動変速機２とからなり、回転電機５と差動装置３１によって変速用動力装置を構成し、回転電機５により変速中に車両駆動用動力装置１の動力を車軸に伝達する。回転電機５の駆動軸に配置され、差動装置３１に与える負荷の制御可能な発進補助装置６００と、発進補助装置６００から差動装置３１に与える負荷は、制御手段により制御され、回転電機が動作できない場合に、発進補助装置６００から差動装置３１に負荷を与えて車両を駆動する。【選択図】図１
2006161879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用動力装置と、
回転電機と、
前記車両駆動用動力装置と前記回転電機と車軸と接続する差動装置とからなり、
前記回転電機により変速中に前記車両駆動用動力装置の動力を車軸に伝達する自動車の駆動装置であって、
前記回転電機の駆動軸に配置され、前記差動装置に与える負荷の制御可能な発進補助装置と、
前記発進補助装置から前記差動装置に与える負荷を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記回転電機が動作できない場合に、前記発進補助装置から前記差動装置に負荷を与えて車両を駆動することを特徴とする自動車の駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動車の駆動装置において、
前記発進補助装置は、オルタネータ及びコンプレッサ及びブレーキの少なくとも一つからなることを特徴とする自動車の駆動装置。
【請求項３】
請求項１記載の自動車の駆動装置において、さらに、
前記回転電機の駆動軸に配置されたスタータを備え、
前記回転電機が動作できない場合に前記スタータにより前記車両駆動用動力装置を始動することを特徴とする自動車の駆動装置。
【請求項４】
請求項１記載の自動車の駆動装置において、
前記制御手段は、アクセル開度に比例して、回転電機の軸の回転速度を低下させる方向に前記発進補助装置から与えられる負荷を制御することを特徴とする自動車の駆動装置。
【請求項５】
請求項１記載の自動車の駆動装置において、さらに、
前記発進補助装置によって与えられる負荷量を段階的に設定可能な調整つまみを備え、
前記制御手段は、前記調整つまみの設定位置に応じて前記回転電機の回転速度を低下させる方向に負荷を制御することを特徴とする自動車の駆動装置。
【請求項６】
請求項１記載の自動車の駆動装置において、
前記制御手段は、前記発進補助装置の制御量に応じて前記車両駆動用動力装置の出力を増減することを特徴とする自動車の駆動装置。
【請求項７】
請求項１記載の自動車の駆動装置において、
前記制御手段は、前記回転電機への出力指令に対して前記変速用動力装置と前記出力軸の回転速度の関係が変化しない状況を継続して検出した場合に、前記回転電機の異常または故障と判定することを特徴とする自動車の駆動装置。
【請求項８】
車両駆動用動力装置と、
回転電機と、
前記車両駆動用動力装置と前記回転電機と車軸と接続する差動装置と、
自動変速機とからなり、
回転電機と差動装置によって変速用動力装置を構成し、
前記回転電機により変速中に前記車両駆動用動力装置の動力を車軸に伝達する自動車の駆動装置であって、
前記回転電機の駆動軸に配置され、前記差動装置に与える負荷の制御可能な発進補助装置と、
前記発進補助装置から前記差動装置に与える負荷を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記回転電機が動作できない場合に、前記発進補助装置から前記差動装置に負荷を与えて車両を駆動することを特徴とする自動車の駆動装置。
【請求項９】
請求項８記載の自動車の駆動装置において、
前記自動変速機は、
前記車両駆動用動力装置に接続された入力軸と、
前記入力軸に設けられ前記入力軸と締結／解放可能な２つの入力ギアと、
第１の中間軸と、
前記第１の中間軸に設けられ前記入力ギアの１つに噛合う第１の従動ギアと、
第２の中間軸と、
前記第２の中間軸に設けられ前記入力ギアの他の１つに噛合う第２の従動ギアと、
前記第１の中間軸に設けられ前記第１の中間軸と締結／解放可能な第１の変速ギア列と、
前記第２の中間軸に設けられ前記第２の中間軸と締結／解放可能な第２の変速ギア列と、
前記第１の変速ギア列および前記第２の変速ギア列に噛合う第３の従動ギア列と、
前記第３の従動ギア列に共通的に接続された出力軸とからなり、
前記差動装置の３軸の内１軸を回転電機に接続し、他の１軸を前記車両駆動用動力装置に接続し、さらに他の１軸を前記第一の中間軸と前記第二の中間軸の何れかに切り替えられるように接続したことを特徴とする自動車の駆動装置。
【請求項１０】
請求項８記載の自動車の駆動装置において、
前記自動変速機は、
前記車両駆動用動力装置に接続された入力軸と、
前記入力軸に設けられ前記入力軸と締結／解放可能な２つの入力ギアと、
第１の中間軸と、
前記第１の中間軸に設けられ前記入力ギアの１つに噛合う第１の従動ギアと、
第２の中間軸と、
前記第２の中間軸に設けられ前記入力ギアの他の１つに噛合う第２の従動ギアと、
前記第１の中間軸に設けられ前記第１の中間軸と締結／解放可能な第１の変速ギア列と、
前記第２の中間軸に設けられ前記第２の中間軸と締結／解放可能な第２の変速ギア列と、
前記第１の変速ギア列および前記第２の変速ギア列に噛合う第３の従動ギア列と、
前記第３の従動ギア列に共通的に接続された出力軸とからなり、
前記差動装置の３軸の内１軸を回転電機に接続し、他の２軸を前記第一の中間軸と前記第二の中間軸に接続したことを特徴とする自動車の駆動装置。
【請求項１１】
請求項８記載の自動車の駆動装置において、
前記制御手段は、前記車両駆動用動力装置の動力を低下させてギアを切り替えることを特徴とする自動車の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の駆動装置に係り、特に、アクティブに変速を行う自動変速機を搭載した自動車に用いるに好適な自動車の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車に搭載される自動変速機は、遊星歯車式あるいは平行軸式変速機構が用いられ、変速比の異なるギア段に個別に設けられたクラッチを選択的に締結して変速する方法が一般的である。また、例えば、特開２００３−１１３９３２号公報に記載のように、２つの入力軸を持つ平行軸式変速機構にモータを組み合わせてアクティブに変速を行う自動変速機も知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１３９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特開２００３−１１３９３２号公報に示すようなシステムでは、２つの入力軸に配置されたギア列に動力を各々伝達するためにモータの回転トルクと回転速度を制御している。しかし、モータや、モータを駆動するドライバ（インバータなど）の故障により、動力を発生できなくなった場合には変速や発進ができなくなることが懸念される。この場合、修理のためにサービスステーションまで自走を行うことができず、また、故障時に安全な領域に車両を退避させることが困難となる。
【０００５】
本発明の目的は、安価で補助走行が可能な自動車の駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、入力軸と中間軸の間に設けた変速用動力装置の駆動軸に、負荷を発生できる発進補助装置を接続することで、負荷を利用して自動変速機を動作させ、自走可能にするものである。
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、車両駆動用動力装置と、回転電機と、前記車両駆動用動力装置と前記回転電機と車軸と接続する差動装置とからなり、前記回転電機により変速中に前記車両駆動用動力装置の動力を車軸に伝達する自動車の駆動装置であって、前記回転電機の駆動軸に配置され、前記差動装置に与える負荷の制御可能な発進補助装置と、前記発進補助装置から前記差動装置に与える負荷を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記回転電機が動作できない場合に、前記発進補助装置から前記差動装置に負荷を与えて車両を駆動するようにしたものである。  
かかる構成により、回転電機が動作できない場合でも、入力軸と中間軸の間に設けた変速用動力装置の駆動軸に、負荷を発生できる発進補助装置を接続することで、負荷を利用して自動変速機を動作させ、自走可能にするものである。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記発進補助装置は、オルタネータ及びコンプレッサ及びブレーキの少なくとも一つからなるものである。
【０００９】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記回転電機の駆動軸に配置されたスタータを備え、前記回転電機が動作できない場合に前記スタータにより前記車両駆動用動力装置を始動するようにしたものである。
【００１０】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、アクセル開度に比例して、回転電機の軸の回転速度を低下させる方向に前記発進補助装置から与えられる負荷を制御するようにしたものである。
【００１１】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記発進補助装置によって与えられる負荷量を段階的に設定可能な調整つまみを備え、前記制御手段は、前記調整つまみの設定位置に応じて前記回転電機の回転速度を低下させる方向に負荷を制御するようにしたものである。
【００１２】
（６）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記発進補助装置の制御量に応じて前記車両駆動用動力装置の出力を増減するようにしたものである。
【００１３】
（７）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記回転電機への出力指令に対して前記変速用動力装置と前記出力軸の回転速度の関係が変化しない状況を継続して検出した場合に、前記回転電機の異常または故障と判定するようにしたものである。
ことを特徴とする自動車の駆動装置。
【００１４】
（８）上記目的を達成するために、本発明は、車両駆動用動力装置と、回転電機と、前記車両駆動用動力装置と前記回転電機と車軸と接続する差動装置と、自動変速機とからなり、回転電機と差動装置によって変速用動力装置を構成し、前記回転電機により変速中に前記車両駆動用動力装置の動力を車軸に伝達する自動車の駆動装置であって、前記回転電機の駆動軸に配置され、前記差動装置に与える負荷の制御可能な発進補助装置と、前記発進補助装置から前記差動装置に与える負荷を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記回転電機が動作できない場合に、前記発進補助装置から前記差動装置に負荷を与えて車両を駆動するようにしたものである。  
かかる構成により、回転電機が動作できない場合でも、入力軸と中間軸の間に設けた変速用動力装置の駆動軸に、負荷を発生できる発進補助装置を接続することで、負荷を利用して自動変速機を動作させ、自走可能にするものである。
【００１５】
（９）上記（８）において、好ましくは、前記自動変速機は、前記車両駆動用動力装置に接続された入力軸と、前記入力軸に設けられ前記入力軸と締結／解放可能な２つの入力ギアと、第１の中間軸と、前記第１の中間軸に設けられ前記入力ギアの１つに噛合う第１の従動ギアと、第２の中間軸と、前記第２の中間軸に設けられ前記入力ギアの他の１つに噛合う第２の従動ギアと、前記第１の中間軸に設けられ前記第１の中間軸と締結／解放可能な第１の変速ギア列と、前記第２の中間軸に設けられ前記第２の中間軸と締結／解放可能な第２の変速ギア列と、前記第１の変速ギア列および前記第２の変速ギア列に噛合う第３の従動ギア列と、前記第３の従動ギア列に共通的に接続された出力軸とからなり、前記差動装置の３軸の内１軸を回転電機に接続し、他の１軸を前記車両駆動用動力装置に接続し、さらに他の１軸を前記第一の中間軸と前記第二の中間軸の何れかに切り替えられるように接続したものである。
【００１６】
（１０）上記（８）において、好ましくは、前記自動変速機は、前記車両駆動用動力装置に接続された入力軸と、前記入力軸に設けられ前記入力軸と締結／解放可能な２つの入力ギアと、第１の中間軸と、前記第１の中間軸に設けられ前記入力ギアの１つに噛合う第１の従動ギアと、第２の中間軸と、前記第２の中間軸に設けられ前記入力ギアの他の１つに噛合う第２の従動ギアと、前記第１の中間軸に設けられ前記第１の中間軸と締結／解放可能な第１の変速ギア列と、前記第２の中間軸に設けられ前記第２の中間軸と締結／解放可能な第２の変速ギア列と、前記第１の変速ギア列および前記第２の変速ギア列に噛合う第３の従動ギア列と、前記第３の従動ギア列に共通的に接続された出力軸とからなり、前記差動装置の３軸の内１軸を回転電機に接続し、他の２軸を前記第一の中間軸と前記第二の中間軸に接続したものである。
【００１７】
（１１）上記（８）において、好ましくは、前記制御手段は、前記車両駆動用動力装置の動力を低下させてギアを切り替えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、安価で補助走行が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図１〜図５を用いて、本発明の第１の実施形態による自動車の駆動装置の構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による自動車の駆動装置の基本構成について説明する。  
図１は、本発明の第１の実施形態による自動車の駆動装置の基本構成を示すブロック構成図である。なお、以下の各図において、同一符号は、同一部分を示している。
【００２０】
車両駆動用動力装置１は、自動変速機２の入力軸３００に結合されている。ここで、車両駆動用動力装置１は、例えば、内燃機関であるが、モータなど回転軸を持つ動力装置も用いることができる。自動変速機２の出力軸３は、図示しない車輪に接続される。
【００２１】
自動変速機２は、差動装置３１と、回転電機５と、差動装置３１と回転電機５との間に接続された発進補助装置６００から構成される。車輪の回転速度は、差動装置３１の特性により、回転電機５と車両駆動用動力装置１の回転速度の差により決定される。よって、回転電機５の回転速度を調節することにより車両駆動用動力装置１と出力軸３の回転比が変化して変速が可能である。
【００２２】
一方、回転電機５が故障した場合、すなわち、回転電機であるモータや、モータを駆動するドライバ（インバータなど）の故障により、動力を発生できなくなった場合、回転電機５の回転速度は０となり、車両駆動用動力装置１と出力軸３は一対一の回転速度となる。そこで、本実施形態では、差動装置３１と回転電機５との間に接続された発進補助装置６００を備えている。発進補助装置６００は、例えば、オルタネータ，エアコンコンプレッサなどの補機や安価なブレーキなどからなり、負荷を発生することができる手段である。発進補助装置６００は、回転電機５の回転軸の回転速度を０にする方向に回転軸に負荷を掛けることにより、車両を駆動することが可能である。なお、負荷の大きさにより出力軸の回転速度の上昇度合いが変化するが、緊急時の低速走行を目的としたものであれば大きな負荷は必要ではない。このように、発進補助装置６００を設けることにより、回転電機５の異常時にも車両を走行させることが可能となる。
【００２３】
次に、図２を用いて、本実施形態による自動車の駆動装置の具体的構成について説明する。  
図２は、本発明の第１の実施形態による自動車の駆動装置の具体的構成を示すブロック構成図である。
【００２４】
最初に、自動変速機２の構成について説明する。自動変速機２の入力軸３００は、ドッグクラッチ１０３により第１の中間軸１３と第２の中間軸１７とのいずれかに駆動力を伝達／遮断できる。中間軸１３を選択するときは、直結ギア１０１によって入力軸３００に締結され、中間軸１７を選択するときは、直結ギア１０２で入力軸３００に締結される。第１の中間軸１３と第２の中間軸１７は、各々ドッグクラッチ２１，２２，２３を介して、各変速ギア１４，１５，１６，１８，１９，２０により出力軸３に接続されている。なお、例えば、変速ギア１４は１速ギアであり、変速ギア１５は３速ギアであり、変速ギア１６は５速ギアであり、変速ギア１８は２速ギアであり、変速ギア１９は４速ギアであり、変速ギア２０は後進ギアである。
【００２５】
ドッグクラッチ２１，２２，２３，１０３，１１３は、シフトアクチュエータ２５，２６，２７，２９，３０に接続され、アクチュエータ２５，２６，２７，２９，３０の推進力により締結，解放が行えるものである。アクチュエータ２５，２６，２７，２９，３０は、一般的な自動化用のものでありモータや油圧などの駆動方式が適用できる。アクチュエータ２５，２６，２７，２９，３０は、制御装置７１０によって制御される。
【００２６】
変速用動力装置２００は、回転電機５と、遊星歯車機構３１と、差動装置である遊星歯車機構３１と回転電機５との間に接続された発進補助装置６００から構成される。遊星歯車機構３１は、サンギアと、プラネタリギアと、リングギアとから構成される。遊星歯車機構３１の図示の左側には、同軸に配置された２軸が配置されている。内側の軸がサンギアに接続され、外側の軸がリングギアに接続されている。回転電機５の回転軸は遊星歯車機構３１のプラネタリギアに接続され、入力軸３００は遊星歯車機構３１のサンギアに接続され、ドッグクラッチ１１３の切替スリーブは遊星歯車機構３１のリングギアに接続される。すなわち、変速用動力装置２００の一方の軸（内側の軸）は、入力軸３００に接続されており、変速用動力装置２００の他方の軸（外側の軸）は、ドッグクラッチ１１３を介して第１の中間軸１３と第２の中間軸１７にモータギア１１１及びモータギア１１２により接続されている。
【００２７】
以上の構成により、回転電機５の動力は、入力軸３００と第１もしくは第２の中間軸１３，１７に作用することになる。回転電機５の動力が入力軸側と中間軸側に対して逆方向に作用するようにしておく。例えば回転電機５に正のトルクを印加した場合、入力軸の回転速度を上昇させる接続となっている場合は、中間軸側へのトルクは回転速度を低下させる側に働くように接続する。なお、遊星歯車機構３１は差動装置でも代用可能である。
【００２８】
回転電機５の出力軸には、発進補助装置６００が接続されている。発進補助装置６００は、例えば、車両電源の充電用オルタネータを用いている。充電用オルタネータは、本来は、車両駆動用動力装置１によって直接駆動されるものであるが、そのオルタネータを遊星歯車機構３１と回転電機５との間に配置する。若しくは、従来のオルタネータとは別体で発進補助装置のみに用いるため、第２のオルタネータを遊星歯車機構３１と回転電機５との間に配置することもできる。なお、発進補助装置６００としては、エアコン用コンプレッサや、その他の回転負荷を実現できる装置、たとえば、空気ポンプやブレーキを用いることもできる。
【００２９】
また、各種入力手段として、入力軸３００の回転速度を検出する入力軸回転速度検出センサ７００と、出力軸３の回転速度を検出する出力軸回転速度検出センサ７０１と、回転電機５の回転速度を検出する回転電機回転速度検出センサ７０２とを備えている。さらに、運転者の意図を判断する手段として、アクセル開度を検出するアクセル開度検出センサ７０３と、ブレーキが踏み込まれているか否かを検出するブレーキスイッチ７０４と、シフトレバーによって選択された走行レンジ位置を検出する走行レンジ位置検出センサ７０５とを備えている。また、モータ等の故障を知らせる警報手段７０８と、故障モード時に用いられる調整つまみ７０６と、スイッチ７０７とを備えている。
【００３０】
制御装置７１０は、アクセル開度検出センサ７０３等からの信号に基づいて、車両駆動用動力装置１である内燃機関の電子制御スロットル１０や、燃料噴射弁を制御する。また、制御装置７１０は、走行レンジ位置検出センサ７０５や出力軸回転速度検出センサ７０１等の信号に基づいて、変速段を制御するため、アクチュエータ２５，２６，２７，２９，３０に制御信号を出力する。
【００３１】
さらに、モータ５の故障時には、制御装置７１０は、発進用の駆動力信号を回転電機駆動ドライバ７２０にて駆動力に変換して発進補助装置６００に供給する。なお、負荷量によっては、車両駆動用動力装置１の駆動力を上回る場合、車両駆動用動力装置１の回転速度は低下し、停止状態になる恐れがある。このような場合には、制御装置７１０は、電子制御スロットル１０を制御して、駆動力をアップさせて回転の低下を抑制する。
【００３２】
次に、図３を用いて、本実施形態による自動車の駆動装置を搭載した自動車の構成について説明する。  
図３は、本発明の第１の実施形態による自動車の駆動装置を搭載した自動車の構成を示すブロック構成図である。
【００３３】
自動車の車両駆動用動力装置１には変速機２が接続され、その出力軸３はデファレンシャルギヤを介してタイヤ４を駆動する。変速機２の中には回転電機５が内蔵されている。制御装置７０１は、モータ制御装置７と、変速制御装置８と、車両駆動用動力制御装置９とからなる。
【００３４】
回転電機５にはモータ制御装置７が接続され、モータ制御装置７の電源としてバッテリ６が搭載されている。回転電機５はモータ制御装置７により発電機としても機能できる。車両駆動用動力装置１には電子制御スロットル弁１０が設けられており、車両駆動用動力装置１の出力を制御することができる。
【００３５】
変速制御装置８は、モータ制御装置７を介して電動機５のトルクや回転数を制御すると共に、車両駆動用動力制御装置９および電子制御スロットル弁１０を介して車両駆動用動力装置１の出力を制御する。また、変速制御装置８は、シフトアクチュエータ２５，２６，２７, ２９，３０に対して動作を指令する。
【００３６】
次に、図４及び図５を用いて、本実施形態による自動車の駆動装置の動作について説明する。  
図４は、本発明の第１の実施形態による自動車の駆動装置の動作を示すフローチャートである。図５は、本発明の第１の実施形態による自動車の駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。図５において、図５（Ａ）はスロットル開度を示し、図５（Ｂ）は噛合クラッチの締結状態を示し、図５（Ｃ）は車両用動力装置１の回転数（Ｎｅ）を示し、図５（Ｄ）は回転電機５の回転数（Ｎｍ）を示している。また、図５（Ｅ）は出力軸３の回転数（Ｎｏ）を示し、図５（Ｆ）は車両駆動用動力装置１の出力トルク（Ｔｅ）を示し、図５（Ｇ）は回転電機５の回転軸の出力トルク（Ｔｍｓ）を示し、図５（Ｈ）はブレーキスイッチの状態を示し、図５（Ｉ）は出力軸３の出力トルク（Ｔｏ）を示している。
【００３７】
なお、以下の説明では、説明の簡単のために、発進補助装置６００として、車両電源の充電用オルタネータを用いるものとして、このオルタネータは、車両駆動用動力装置１によって直接駆動される充電用オルタネータとは、別体で発進補助装置のみに用いるものとして説明する。
【００３８】
図４のステップｓ１０において、制御装置７１０は、回転電機５が故障しているか否かを判定する。回転電機５に動力の指令を与えると車両駆動用動力装置１と出力軸３に動力が伝達されるため、各々の回転変化が発生する。回転電機５の指令が一定以上でかつ一定時間回転変動が発生しない場合に回転電機５の故障とみなすことができる。また、回転電機５は、たいてい専用の制御装置を持っており、電流，電圧，温度で異常を検出できる。このように複数の異常検知手段により故障を判定する。
【００３９】
回転電機５の故障が検出されない場合には、ステップｓ２０に進み、制御装置７１０は、通常走行を行う。すなわち、制御装置７１０は、発進補助装置６００であるオルタネータの界磁巻線に流す界磁電流を”０”として、オルタネータが発電しないように、すなわち、負荷として動作しないようにする。その一方で、制御装置７１０は、回転電機５及びシフトアクチュエータ２５，２６，２７, ２９，３０を制御して、出力軸３の回転数に応じて、順次変速動作を実行して、通常の走行を実現する。
【００４０】
一方、ステップｓ１０の判定で、回転電機５の故障が検出されると、ステップｓ２５において、制御装置７１０は、入力軸回転速度検出センサ７００を用いて、入力軸３００の回転速度を検出する。
【００４１】
次に、ステップｓ３０において、制御装置７１０は、走行レンジ位置検出センサ７０５の出力により、シフトレバーのポジションが走行レンジ（Ｄレンジ若しくは１速，２速レンジ）が選択されているか否かを判定する。
【００４２】
走行レンジが選択されていない場合には、運転者は、自動車を走行させる意図はないので、ステップｓ３５において、制御装置７１０は、発進補助装置６００を無負荷状態，すなわち、オルタネータの界磁巻線には界磁電流を流さないようにする。
【００４３】
一方、走行レンジが選択されている場合には、ステップｓ４０において、制御装置７１０は、車両駆動用動力装置１が停止しているか否かを判定する。ステップｓ３５で検出した入力軸３００の回転速度が０であれば停止中であり、０以外であれば、動作中と判定できる。
【００４４】
車両駆動用動力装置１が停止している場合には、ステップｓ４５において、車両駆動用動力装置１を始動させる。なお、この始動動作については、後述する。
【００４５】
車両駆動用動力装置１が回転動作中である場合には、ステップｓ５０において、制御装置７１０は、ブレーキスイッチ７０４からの信号に基づいて、ブレーキが踏まれているか否かを判定する。
【００４６】
ブレーキが踏み込まれている場合には、運転者は、自動車を走行させる意図はないので、ステップｓ５５において、制御装置７１０は、発進補助装置６００を無負荷状態とする。
【００４７】
ブレーキが踏み込まれていない場合には、ステップｓ６０において、制御装置７１０は、アクセル開度検出センサ７０３からの信号に基づいて、アクセルペダルが踏み込まれているか否かを判定する。
【００４８】
アクセルペダルが踏み込まれていない場合には、ステップｓ６５において、制御装置７１０は、クリープトルクのような微小トルクを発生させるため、発進補助装置６００であるオルタネータの界磁巻線に僅かな界磁電流を流して、僅かな負荷を発生させ、車両駆動用動力装置１の出力トルクを、出力軸３に伝達する。
【００４９】
ここで、図５を用いて説明する。時刻ｔ１以前は、車両停止状態であり、この時点で、時刻ｔ１において、第１中間軸モータギア１１１を締結し、時刻ｔ２において、１速ギア１４を締結しておくことで、回転電機５は車両駆動用動力装置１の回転速度で回転している。
【００５０】
そして、時刻ｔ３において、図５（Ｈ）に示すように、ブレーキペダルの踏込みが無くなると、発進補助装置６００であるオルタネータの界磁巻線に僅かな界磁電流を流して、僅かな負荷を発生させることで、図５（Ｇ）に示すように、回転電機５の回転軸トルクが僅かに減少し、結果として、車両駆動用動力装置１の出力トルクを、出力軸３に伝達することができ、出力軸３にクリープトルクが発生する。
【００５１】
次に、図４のステップ６０の判定で、アクセルペダルが踏み込まれたと判定されると、ステップｓ６５において、制御装置７１０は、発進補助装置６００であるオルタネータの界磁巻線に所定の界磁電流を流して、負荷を発生させることで、走行負荷を得る。
【００５２】
すなわち、図５（Ａ）に示すように、時刻ｔ４において、アクセルペダルが踏み込まれると、図５（Ｇ）に示すように、発進補助装置６００であるオルタネータの界磁巻線に所定の界磁電流を流して、負荷を発生させることで、回転電機５の回転軸に回転を低下させる方向の駆動力が発生し、図４（Ｄ）に示すように、車両駆動用動力装置１に回転速度を低下させる方向に力が伝達され、図４（Ｅ）に示すように、出力軸３に回転速度を増加させる方向に力が伝達される。このとき、アクセルペダルの踏込み量に比例して、回転電機の軸の回転速度を低下させる方向に負荷を制御することで、運転性を向上することができる。
【００５３】
ここで負荷の出力について説明する。一般的な乗用車の車両重量は１０００ｋｇ〜２０００ｋｇ程度である。この重量を発進させるためには、タイヤの摩擦に打ち勝つ推力を発生すればよい。この推力は、タイヤの摩擦係数から約２００Ｎ程度もあればよい。一般の車両は１速ギア比と最終減速比のトータルが約１０程度あり、タイヤ半径も０．３ｍ程度ある。よって、回転電機５の回転軸では数Ｎｍのトルクを発生できれば車両を発進可能である。車両駆動用動力装置１は始動後６００[min−１]から８００[min−１]で回転しているためたとえば５Nmの負荷トルクを発生させるためには、５００W以下の出力をもつ機器であればよい。しかし、車両の停止状態によっては、坂道や摩擦抵抗の高い道路も存在するため、１ｋW以上の動力を確保する必要がある。
【００５４】
そこで、たとえば、回転電機５の回転軸に発進補助装置６００としてオルタネータを取り付けた場合について説明する。オルタネータは、従来から内燃機関の補機として用いられているが、その出力は一般的には１ｋW程度である。但し、これは電気出力であるため、負荷入力としては２５００[min−１]もあれば２ｋW程度と十分な容量を持ったものも少なくない。したがって、オルタネータを回転電機５に接続することにより、車両を徐行させながら走行可能である。
【００５５】
なお、通常の変速動作では、図５（Ｄ）に破線で示すように、回転電機５の回転速度がマイナスとなった後、図５（Ｂ）に破線で示すように、１速ギアを締結して１速走行を行うようになっている。しかしながら、本実施形態のように、発進補助装置を用いる場合には、マイナス回転の速度を増加していくことはできないため、１速ギア比相当までギア比を変化できず、第１中間軸直結ギア１０１を締結できないので動力を伝達しながらの通常変速は行うことができない。すなわち、通常の変速による１速走行は、入力軸３００−第１中間軸直結ギア１０１−１速ギア１４−出力軸３の経路によるトルク伝達が行われるが、本実施形態では、入力軸３００−遊星歯車機構３１−第１中間軸モータギア１１１−１速ギア１４−出力軸３の経路によるトルク伝達となり、途中に遊星歯車機構３１が介在することになる。しかしながら、本実施形態による走行は、回転電機５の故障等の特殊な場合であり、修理のためにサービスステーションまで自走を行うことができたり、また、故障時に安全な領域に車両を退避させることが目的であり、このような目的に対しては十分なものである。
【００５６】
なお、発進補助装置６００であるオルタネータに界磁電流を流すため、オルタネータが充電しながらの走行となるため、回転電気５の駆動用に十分な容量のバッテリ６に充電することで、長く走行可能である。また、発電された電力を車室内には電力を発生させるもの、たとえばライトなどに使うことにより、継続して走行が可能となる。
【００５７】
また、以上の説明では、発進補助装置６００としてオルタネータは、内燃機関等によって駆動されるオルタネータと別体として設けるものとして説明したが、発進補助装置６００に用いるオルタネータを発進補助装置及び本来の発電用のオルタネータとして用いることもできる。発進補助装置を本来のオルタネータとして用いるには、オルタネータの界磁巻線に所定値の界磁電流を流す必要がある。そこで、回転電機５の故障等によって負荷を与える場合には、界磁電流の大きさを増加することで、所望の負荷を得ることができる。回転電機５の回転軸は通常走行時にせいぜい１０００[min−１]程度であるため、できれば低回転で動作するものがよいが、３〜５倍程度のギアを設ければ、従来からのオルタネータで通常走行時の充電も十分行える。
【００５８】
次に、ステップｓ４５における車両駆動用動力装置１の始動動作について説明する。車両駆動用動力装置１が始動している状態であれば、これまでの説明のように発進が可能である。しかし、車両駆動用動力装置１が停止している場合には、次の方法で、始動できる。
【００５９】
最初に、回転電機５の負荷を掛けずに車両を押すことで、出力軸３の回転速度が上昇する。車両駆動用動力装置１は停止状態であるため、遊星歯車機構３１の特性により出力軸３の回転速度×１速ギア比で回転電機５の回転速度が発生する。回転速度が一定回転となったら負荷を掛けることで、トルクは出力軸３の回転速度を低下させる方向と車両駆動用動力装置１の回転速度を上昇させる方向に加えられる。車両の慣性は車両駆動用動力装置１の慣性に比べて非常に大きいため、車輪に接続されている出力軸３の回転低下は少なく、その分車両駆動用動力装置１の回転上昇は大きくなる。したがって、車両駆動用動力装置１の回転速度は始動可能回転速度を超えて始動できる。
【００６０】
なお、車両の停止状態はさまざまで、坂道や路面の摩擦係数が大きいところでは、たとえば人力で車両を押すことが困難である。このような場合を考えると、回転電機５の回転軸にスタータを設けることが好ましいものである。通常の始動は回転電機５で行うとともに、スタータは回転電機５の故障時等の緊急時のみの使用となるため、耐久性の低いものが使用できる。また、この回転軸の回転速度はせいぜい１０００[min−１]程度までなのでスタータを常時接続していることもできる。従来のようにエンジン軸に装着している場合はエンジン回転速度が６０００[min−１]以上を想定しなければならず、スタータを軸から切り離す装置などが必要となっている。さらに、高出力で耐久性の高いものを使用すれば駆動力のアシストも可能であり動力性能の向上にも貢献することができる。
【００６１】
なお、上述の説明では、発進補助装置６００として、オルタネータを用いる場合について説明したが、例えば、エアコンのコンプレッサを使用可能である。コンプレッサの出力も５００W以上が確保可能である。このカーエアコン用コンプレッサは、電磁クラッチを内蔵しているため、電磁クラッチを介してコンプレッサを差動装置３１に接続する。そこで、回転電機５の故障発生時には、電磁クラッチをオンしてコンプレッサを負荷として用いることで、微速走行が可能である。また、油圧ポンプや空気ポンプなどの補機を接続することで発進性能の向上が可能である。
【００６２】
さらに、発進補助装置６００としては、ブレーキを接続することも可能である。差動装置３１と回転電機５の間の軸にブレーキディスクを取り付け、一方ではアクチュエータにより動作するブレーキシューのライニングをブレーキディスクに押し付けるとともに、押し付け力を変えることで、負荷量を変えることができる。通常の変速や発進では、耐久性や出力性能，発熱などによりブレーキに高い性能が求められるが、このような故障時の対処に使用するには高い耐久性や性能を必要としないため、安価なものを使用できる。補機と組み合わせることももちろん可能であり、補機の出力不足分を補うために簡易なものを取り付けることで、さまざまな車両にあわせて最適な組み合わせが可能である。
【００６３】
なお、本実施形態による方式では、動力性能は格段に低下しているため、自動的に故障検知を行い、このような発進モードに切り替わるようにすると、運転者に違和感を与える場合がある。そこで、図２の警報手段７０８を用いて、故障の検出を運転者に警告するようにして、それに対して、運転者がスイッチ７０７により故障モードを選択することで、運転者の意識を意図的に故障に注目させることができ、故障時の注意深い運転を促進できる。また、調整つまみ７０６により、調整つまみ７０６の設定位置に応じて、回転電機の回転速度を低下させる方向に負荷量を段階的に切り替えられるようにして、車速を制御することもできる。
【００６４】
次に、図６を用いて、本発明の第１の実施形態による自動車の駆動装置の他の動作について説明する。  
図６は、本発明の第１の実施形態による自動車の駆動装置の他の動作を示すタイミングチャートである。なお、図６（Ａ）〜（Ｉ）は、図５（Ａ）〜（Ｉ）と同様である。
【００６５】
図５で説明した制御動作では、回転電機５の回転速度を０としても１速相当にならないため、動力を伝達したままの通常変速は不可能である。
【００６６】
それに対して、本例では、変速時に動力伝達と車両駆動用動力装置１の動力を一瞬切断することで、変速を行うようにしている。変速時に動力を一瞬遮断すると、出力軸３の回転速度は車両慣性で保持され少しづつ減少するが、車両駆動用動力装置１は慣性が小さいので動力を切断後直ぐに回転が低下する。車両駆動用動力装置１の回転速度が低下すると、回転電機５の回転速度は必然的にマイナスになるため、１速相当のギア比を実現できる。このとき、車両駆動用動力装置１の回転速度が低下し過ぎた場合は、発進補助装置６００の負荷を増加させれば回転速度が上昇し、負荷を低下させれば回転速度が低下するので回転速度の制御もある程度可能である。
【００６７】
すなわち、図６において、時刻ｔ４までの制御は、図５と同様である。図６（Ｅ）に示すように、出力軸回転数が上昇し、車速がある程度まで上昇した段階の時刻ｔ７において、車両駆動用動力装置１の動力を一瞬切断することで、出力軸３の回転速度は車両慣性で保持され少しづつ減少するが、車両駆動用動力装置１は慣性が小さいので動力を切断後直ぐに回転が低下する。車両駆動用動力装置１の回転速度が低下すると、図６（Ｄ）に示すように、回転電機５の回転速度はマイナスになるため、時刻Ｔ８において、第１中間軸直結ギア１０１を締結して、１速相当のギア比を実現できる。
【００６８】
１速走行で車両の速度を上昇させたあと、図６（Ｂ）に示すように、第１中間モータギア１１１を開放し、さらに、第２中間軸モータギア１１２と２速ギア１８を締結すると、図６（Ｄ）に示すように、回転電機５の回転速度はプラスとなり、回転速度を低下させる方向が駆動力を伝達する方向となる。そこで、時刻ｔ９において、１速ギア１４を開放することで、1速から２速への変速を開始できる。１−２変速開始には１速ギア１４を開放する必要があるが１速走行状態で駆動力を伝達している状態ではギアを開放することができない。そこで１速開放時にも、車両駆動用動力装置１の駆動力を一瞬切断することで、ギアの伝達力が無くなり開放可能である。
【００６９】
1速ギアが開放できれば、発進時と同様に、図６（Ｇ）に示すように、回転電機５の回転速度を０とするように負荷を増加させて、変速比を２速側に移行できる。変速途中で再度車両用動力装置の駆動力を切断すれば２速ギア比相当に回転速度を変化でき、図６（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１０において、第２中間軸直結ギア１０２を締結すれば２速走行が可能となる。このように、車両駆動用動力装置１の駆動力を断続的に制御することにより変速を行うことで、より高速な走行が可能である。また、車両用動力装置の駆動力は変速開始から終了まで切断を続けていても問題ないものである。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態によれば、変速用動力装置の故障時にも低速ながら自力走行を行うことが可能であり、安全領域への車両の移動やサービスステーションまでの移動が可能となる。また、車両に通常搭載されるべき機器を使用することや簡易な機構を設置することで安価にシステムを構築できる。
【００７１】
次に、図７及び図８を用いて、本発明の第２の実施形態による自動車の駆動装置の具体的構成について説明する。  
図７は、本発明の第２の実施形態による自動車の駆動装置の具体的構成を示すブロック構成図である。図８は、本発明の第１の実施形態による自動車の駆動装置の要部のブロック構成図である。
【００７２】
図７に示すように、本実施形態では、遊星歯車機構３１と回転電機５の間に、発進補助装置６００Ａを配置している。発進補助装置６００Ａは、図８に示すように、オルタネータ６０１と、ブレーキ６０２と、スタータ６０３とから構成される。なお、ブレーキ６０２の代わりに、コンプレッサを用いることもできる。図示の構成は、変速機２の中では回転電機５と出力軸３が近づいており、搭載性に問題があるように見えるが、出力軸３と回転電機５の軸は立体的には図の手前と奥に配置できるため、回転電機５が出力軸３に重なっても問題ない。また、回転電機５の回転軸を貫通させて、回転電機５の右側に補助発進装置６００Ａを配置することも可能である。
【００７３】
本実施形態においても、変速用動力装置の故障時にも自力走行を行うことが可能である。
【００７４】
次に、図９を用いて、本発明の第３の実施形態による自動車の駆動装置の具体的構成について説明する。  
図９は、本発明の第３の実施形態による自動車の駆動装置の具体的構成を示すブロック構成図である。なお、基本的な構成は、図２と同様である。
【００７５】
自動変速機２Ａの入力軸３００は、ドッグクラッチ１０３Ａにより第１の中間軸１３に駆動力を伝達／遮断でき、また、ドッグクラッチ１０３Ｂにより第２の中間軸１７に駆動力を伝達／遮断できる。中間軸１３を選択するときは、直結ギア１０１によって入力軸３００に締結され、中間軸１７を選択するときは、直結ギア１０２で入力軸３００に締結される。ドッグクラッチ１０３Ａ，１０３Ｂは、シフトアクチュエータ２９Ａ，２９Ｂに接続される。
【００７６】
変速用動力装置２００は、回転電機５と、遊星歯車機構３１と、差動装置である遊星歯車機構３１と回転電機５との間に接続された発進補助装置６００から構成される。遊星歯車機構３１は、サンギアと、プラネタリギアと、リングギアとから構成される。遊星歯車機構３１の図示の左側には、同軸に配置された２軸が配置されている。内側の軸がサンギアに接続され、外側の軸がリングギアに接続されている。
【００７７】
変速用動力装置２００の一方の軸（内側の軸）は、第１の中間軸１３に接続されており、変速用動力装置２００の他方の軸（外側の軸）は、第２の中間軸１７に接続されている。遊星歯車機構３１のプラネタリギアは、回転電機５及び発進補助装置６００に接続されている。
【００７８】
本実施形態においても、変速用動力装置の故障時にも自力走行を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施形態による自動車の駆動装置の基本構成を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による自動車の駆動装置の具体的構成を示すブロック構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による自動車の駆動装置を搭載した自動車の構成を示すブロック構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による自動車の駆動装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態による自動車の駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態による自動車の駆動装置の他の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態による自動車の駆動装置の具体的構成を示すブロック構成図である。
【図８】本発明の第１の実施形態による自動車の駆動装置の要部のブロック構成図である。
【図９】本発明の第３の実施形態による自動車の駆動装置の具体的構成を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
１…車両駆動用動力装置
２…変速機
３…出力軸
４…車輪
５…モータ
６…バッテリ
７…インバータ
８…変速制御装置
９…車両駆動用動力制御装置
１０…電子制御スロットル弁
１３…第１中間軸
１４…１速ギア
１５…３速ギア
１６…５速ギア
１７…第２中間軸
１８…２速ギア
１９…４速ギア
２０…後退ギア
２１…１速−３速切替えドッグクラッチ
２２…５速−R速切替えドッグクラッチ
２３…２速−４速切替えドッグクラッチ
２５…１速−３速切替えアクチュエータ
２６…５速−R速切替えアクチュエータ
２７…２速−４速切替えアクチュエータ
２９…直結ギア切替えアクチュエータ
３０…モータギア切替えアクチュエータ
３１…遊星歯車機構
１０１…第１中間軸直結ギア
１０２…第２中間軸直結ギア
１０３…直結ギア用ドッグクラッチ
１１１…第１中間軸モータギア
１１２…第２中間軸モータギア
１１３…モータギア用ドッグクラッチ
２００…変速用動力装置
３００…入力軸
６００…発進補助装置
６０１…オルタネータ
６０２…ブレーキ
６０３…スタータ
７００…入力軸回転速度検出センサ
７０１…出力軸回転速度検出センサ
７０２…回転電機回転速度検出センサ
７０３…アクセル開度検出センサ
７０４…ブレーキスイッチ
７０５…走行レンジ位置検出センサ
７０６…調整つまみ
７０７…スイッチ
７１０…制御装置
７２０…回転電機駆動ドライバ
【図１】
2006161879.tif 000003
【図２】
2006161879.tif 000004
【図３】
2006161879.tif 000005
【図４】
2006161879.tif 000006
【図５】
2006161879.tif 000007
【図６】
2006161879.tif 000008
【図７】
2006161879.tif 000009
【図８】
2006161879.tif 000010
【図９】
2006161879.tif 000011