(57)【要約】【課題】  左右輪の駆動力配分の制御幅を拡大し、より積極的な駆動力配分を行なうことができる車両用差動装置を提供する。【解決手段】  モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１の逆起電力がモータジェネレータＭＧ２の逆起電力よりも大きくなるように設計または選定される。差動制御装置２４は、モータジェネレータＭＧ１が発生した逆起電力を受け、車両１００の旋回時、モータジェネレータＭＧ１からの電力を用いて車両１００の旋回方向に応じてモータジェネレータＭＧ２を力行駆動または回生駆動し、ドライブシャフト２０，２２の駆動力を変化させる。【選択図】        図１
2006125562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の駆動輪に連結される第１の駆動軸と第２の駆動輪に連結される第２の駆動軸との間に設けられ、推進軸から供給される駆動力を前記第１および第２の駆動軸に伝達するディファレンシャルギアと、
前記第１の駆動軸に連結されて回転し、第１の逆起電力を発生する第１のモータジェネレータと、
前記第２の駆動軸に連結されて回転し、前記第１の逆起電力よりも小さい第２の逆起電力を発生する第２のモータジェネレータと、
前記第１および第２のモータジェネレータに接続され、車両の旋回時、前記第１および第２のモータジェネレータを駆動して前記第１および第２の駆動軸の駆動力を変化させる差動制御装置とを備える車両用差動装置。
【請求項２】
前記第１のモータジェネレータは、第１の逆起電力定数を有し、
前記第２のモータジェネレータは、前記第１の逆起電力定数よりも小さい第２の逆起電力定数を有する、請求項１に記載の車両用差動装置。
【請求項３】
前記差動制御装置は、前記第２の駆動軸の駆動力を前記第１の駆動軸の駆動力よりも大きくするとき、前記第１のモータジェネレータが発生する前記第１の逆起電力を用いて前記第２のモータジェネレータを力行駆動する、請求項１または請求項２に記載の車両用差動装置。
【請求項４】
前記差動制御装置は、前記第１の駆動軸の駆動力を前記第２の駆動軸の駆動力よりも大きくするとき、前記第１のモータジェネレータが発生する前記第１の逆起電力を用いて前記第２のモータジェネレータを回生駆動し、前記第２のモータジェネレータによって回生発電された電力を用いて前記第１のモータジェネレータを力行駆動する、請求項１または請求項２に記載の車両用差動装置。
【請求項５】
第１の駆動輪に連結される第１の駆動軸と第２の駆動輪に連結される第２の駆動軸との間に設けられ、推進軸から供給される駆動力を前記第１および第２の駆動軸に伝達するディファレンシャルギアと、
前記推進軸および前記第１の駆動軸のいずれか一方に連結されて回転し、第１の逆起電力を発生する第１のモータジェネレータと、
前記推進軸および前記第１の駆動軸の他方に連結されて回転し、前記第１の逆起電力よりも小さい第２の逆起電力を発生する第２のモータジェネレータと、
前記第１および第２のモータジェネレータに接続され、車両の旋回時、前記第１および第２のモータジェネレータを駆動して前記第１および第２の駆動軸の駆動力を変化させる差動制御装置とを備える車両用差動装置。
【請求項６】
前記第１のモータジェネレータは、前記推進軸に連結され、
前記第２のモータジェネレータは、前記第１の駆動軸に連結され、
前記差動制御装置は、前記第１の駆動軸の駆動力を前記第２の駆動軸の駆動力よりも大きくするとき、前記第１のモータジェネレータが発生する前記第１の逆起電力を用いて前記第２のモータジェネレータを力行駆動する、請求項５に記載の車両用差動装置。
【請求項７】
前記第１のモータジェネレータは、前記推進軸に連結され、
前記第２のモータジェネレータは、前記第１の駆動軸に連結され、
前記差動制御装置は、前記第２の駆動軸の駆動力を前記第１の駆動軸の駆動力よりも大きくするとき、前記第１のモータジェネレータが発生する前記第１の逆起電力を用いて前記第２のモータジェネレータを回生駆動し、前記第２のモータジェネレータによって回生発電された電力を用いて前記第１のモータジェネレータを力行駆動する、請求項５に記載の車両用差動装置。
【請求項８】
前記第１のモータジェネレータは、前記第１の駆動軸に連結され、
前記第２のモータジェネレータは、前記推進軸に連結され、
前記差動制御装置は、前記第１の駆動軸の駆動力を前記第２の駆動軸の駆動力よりも大きくするとき、前記第１のモータジェネレータが発生する前記第１の逆起電力を用いて前記第２のモータジェネレータを回生駆動し、前記第２のモータジェネレータによって回生発電された電力を用いて前記第１のモータジェネレータを力行駆動する、請求項７に記載の車両用差動装置。
【請求項９】
前記第１のモータジェネレータは、前記第１の駆動軸に連結され、
前記第２のモータジェネレータは、前記推進軸に連結され、
前記差動制御装置は、前記第２の駆動軸の駆動力を前記第１の駆動軸の駆動力よりも大きくするとき、前記第１のモータジェネレータが発生する前記第１の逆起電力を用いて前記第２のモータジェネレータを力行駆動する、請求項７に記載の車両用差動装置。
【請求項１０】
前記差動制御装置は、前記第１および第２のモータジェネレータに接続され、かつ、前記第１および第２のモータジェネレータ間で相互に電力変換を行なうマトリックスコンバータを含む、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の車両用差動装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の車両用差動装置を備えた車両。
【請求項１２】
当該車両の駆動方式は、フロントエンジン・リアドライブ方式であり、
前記車両用差動装置は、駆動輪である後輪の駆動軸に設けられる、請求項１１に記載の車両。
【請求項１３】
当該車両は、ハイブリッド自動車である、請求項１２に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用差動装置およびそれを備えた車両に関し、特に、電動機によって左右の駆動輪の駆動力配分を積極的に制御する車両用差動装置およびそれを備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、左右の車輪の駆動力配分を積極的に制御可能な左右駆動力配分装置を開示する。この左右駆動力配分装置は、左の車軸とディファレンシャルケースとの間に相対的な回転力を付与可能な電動モータと、ディファレンシャルケースの回転力によって発電するジェネレータと、電動モータの動作を制御するモータ制御部とを備える。そして、この左右駆動力配分装置によれば、モータ制御部により電動モータの駆動方向および発生トルクを制御することによって、左右の車輪に対する駆動力の配分の割合を積極的に制御することができ、その結果、車両の旋回性能等を向上させることができる（特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献２は、左右の従動輪間に設けられる連結装置を開示する。この連結装置は、左右の車軸に連結される差動装置と、左右の車軸にそれぞれ対応して設けられる一対の電動モータとを備える。そして、この連結装置によれば、車両の発進時においては、一対の電動モータを共に正転（前進時）または後転（後進時）させることによって発進アシストを行ない、車両の旋回時においては、旋回方向に応じて一対の電動モータを互いに逆回転させることによって旋回アシストを行なうことができる（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−５９０１０号公報
【特許文献２】特開平１１−２４０３４７号公報
【特許文献３】特開平１１−１７０８８１号公報
【特許文献４】特表２００２−５３４０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された左右駆動力配分装置は、１つの電動モータによって左右の車輪に対する駆動力の配分を行なうため、駆動力配分の制御幅が小さい。
【０００５】
また、特許文献２に開示された連結装置においては、左右に設けられた一対の電動モータは、同一仕様のモータを前提としており、やはり駆動力配分の制御幅が小さく、また、各電動モータを駆動するための電源を別途備える必要がある。
【０００６】
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、左右輪の駆動力配分の制御幅を拡大し、より積極的な駆動力配分を行なうことができる車両用差動装置を提供することである。
【０００７】
また、この発明の別の目的は、別途電源を備えることなく左右輪の駆動力配分を行なうことができる車両用差動装置を提供することである。
【０００８】
また、この発明の別の目的は、左右輪の駆動力配分の制御幅を拡大し、より積極的な駆動力配分を行なうことができる車両用差動装置を備えた車両を提供することである。
【０００９】
また、この発明の別の目的は、別途電源を備えることなく左右輪の駆動力配分を行なうことができる車両用差動装置を備えた車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明によれば、車両用差動装置は、第１の駆動輪に連結される第１の駆動軸と第２の駆動輪に連結される第２の駆動軸との間に設けられ、推進軸から供給される駆動力を第１および第２の駆動軸に伝達するディファレンシャルギアと、第１の駆動軸に連結されて回転し、第１の逆起電力を発生する第１のモータジェネレータと、第２の駆動軸に連結されて回転し、第１の逆起電力よりも小さい第２の逆起電力を発生する第２のモータジェネレータと、第１および第２のモータジェネレータに接続され、車両の旋回時、第１および第２のモータジェネレータを駆動して第１および第２の駆動軸の駆動力を変化させる差動制御装置とを備える。
【００１１】
好ましくは、第１のモータジェネレータは、第１の逆起電力定数を有し、第２のモータジェネレータは、第１の逆起電力定数よりも小さい第２の逆起電力定数を有する。
【００１２】
好ましくは、差動制御装置は、第２の駆動軸の駆動力を第１の駆動軸の駆動力よりも大きくするとき、第１のモータジェネレータが発生する第１の逆起電力を用いて第２のモータジェネレータを力行駆動する。
【００１３】
好ましくは、差動制御装置は、第１の駆動軸の駆動力を第２の駆動軸の駆動力よりも大きくするとき、第１のモータジェネレータが発生する第１の逆起電力を用いて第２のモータジェネレータを回生駆動し、第２のモータジェネレータによって回生発電された電力を用いて第１のモータジェネレータを力行駆動する。
【００１４】
また、この発明によれば、車両用差動装置は、第１の駆動輪に連結される第１の駆動軸と第２の駆動輪に連結される第２の駆動軸との間に設けられ、推進軸から供給される駆動力を第１および第２の駆動軸に伝達するディファレンシャルギアと、推進軸および第１の駆動軸のいずれか一方に連結されて回転し、第１の逆起電力を発生する第１のモータジェネレータと、推進軸および第１の駆動軸の他方に連結されて回転し、第１の逆起電力よりも小さい第２の逆起電力を発生する第２のモータジェネレータと、第１および第２のモータジェネレータに接続され、車両の旋回時、第１および第２のモータジェネレータを駆動して第１および第２の駆動軸の駆動力を変化させる差動制御装置とを備える。
【００１５】
好ましくは、第１のモータジェネレータは、推進軸に連結され、第２のモータジェネレータは、第１の駆動軸に連結され、差動制御装置は、第１の駆動軸の駆動力を第２の駆動軸の駆動力よりも大きくするとき、第１のモータジェネレータが発生する第１の逆起電力を用いて第２のモータジェネレータを力行駆動する。
【００１６】
好ましくは、第１のモータジェネレータは、推進軸に連結され、第２のモータジェネレータは、第１の駆動軸に連結され、差動制御装置は、第２の駆動軸の駆動力を第１の駆動軸の駆動力よりも大きくするとき、第１のモータジェネレータが発生する第１の逆起電力を用いて第２のモータジェネレータを回生駆動し、第２のモータジェネレータによって回生発電された電力を用いて第１のモータジェネレータを力行駆動する。
【００１７】
好ましくは、第１のモータジェネレータは、第１の駆動軸に連結され、第２のモータジェネレータは、推進軸に連結され、差動制御装置は、第１の駆動軸の駆動力を第２の駆動軸の駆動力よりも大きくするとき、第１のモータジェネレータが発生する第１の逆起電力を用いて第２のモータジェネレータを回生駆動し、第２のモータジェネレータによって回生発電された電力を用いて第１のモータジェネレータを力行駆動する。
【００１８】
好ましくは、第１のモータジェネレータは、第１の駆動軸に連結され、第２のモータジェネレータは、推進軸に連結され、差動制御装置は、第２の駆動軸の駆動力を第１の駆動軸の駆動力よりも大きくするとき、第１のモータジェネレータが発生する第１の逆起電力を用いて第２のモータジェネレータを力行駆動する。
【００１９】
好ましくは、差動制御装置は、第１および第２のモータジェネレータに接続され、かつ、第１および第２のモータジェネレータ間で相互に電力変換を行なうマトリックスコンバータを含む。
【００２０】
また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの車両用差動装置を備える。
【００２１】
好ましくは、車両の駆動方式は、フロントエンジン・リアドライブ方式であり、車両用差動装置は、駆動輪である後輪の駆動軸に設けられる。
【００２２】
好ましくは、車両は、ハイブリッド自動車である。
【発明の効果】
【００２３】
この発明による車両用差動装置においては、第１および第２のモータジェネレータは、ディファレンシャルギアに接続される第１および第２の駆動軸にそれぞれ連結される。第１のモータジェネレータが発生する第１の逆起電力は、第２のモータジェネレータが発生する第２の逆起電力よりも大きいので、差動制御装置は、第１のモータジェネレータが発生する第１の逆起電力を用いて第２のモータジェネレータの駆動を制御できる。そして、差動制御装置は、車両の旋回時、第２のモータジェネレータを力行または回生駆動することにより、第１および第２のモータジェネレータ間に双方向に電力フローを発生させ、この電力フローに相当するトルクの授受が第１および第２のモータジェネレータ間で行なわれる。すなわち、第１および第２の駆動軸間でトルクの授受が行なわれる。
【００２４】
したがって、この発明によれば、第１のモータジェネレータからの電力を用いて第２のモータジェネレータの駆動を積極的に制御することにより第１および第２の駆動輪の駆動力配分の制御幅を拡大することができ、より積極的な駆動力配分を行なうことができる。また、第１のモータジェネレータが発生する第１の逆起電力を用いて第２のモータジェネレータの駆動を制御するので、第１および第２のモータジェネレータを駆動するための電源を別途設ける必要がない。
【００２５】
また、この発明による車両用差動装置においては、第１のモータジェネレータは、第１の逆起電力定数を有し、第２のモータジェネレータは、第１の逆起電力定数よりも小さい第２の逆起電力定数を有するので、第１のモータジェネレータが発生する逆起電力は、第２のモータジェネレータが発生する逆起電力よりも大きい。
【００２６】
したがって、この発明によれば、第１のモータジェネレータが発生する第１の逆起電力を用いて第２のモータジェネレータの駆動を制御でき、その結果、上記と同様に、第１および第２の駆動輪の駆動力配分の制御幅を拡大することができる。
【００２７】
また、この発明による車両用差動装置においては、第１のモータジェネレータは、推進軸または第１の駆動軸のいずれか一方に連結され、第２のモータジェネレータは、推進軸または第１の駆動軸の他方に連結される。第１のモータジェネレータが発生する第１の逆起電力は、第２のモータジェネレータが発生する第２の逆起電力よりも大きいので、差動制御装置は、第１のモータジェネレータが発生する第１の逆起電力を用いて第２のモータジェネレータの駆動を制御できる。そして、差動制御装置は、車両の旋回時、第２のモータジェネレータを力行または回生駆動することにより、第１および第２のモータジェネレータ間に双方向に電力フローを発生させ、この電力フローに相当するトルクの授受が第１および第２のモータジェネレータ間で行なわれる。すなわち、推進軸と第１の駆動軸との間でトルクの授受が行なわれ、その結果、第１および第２の駆動軸の駆動力配分が変化する。
【００２８】
したがって、この発明によっても、第１のモータジェネレータからの電力を用いて第２のモータジェネレータの駆動を積極的に制御することにより第１および第２の駆動輪の駆動力配分の制御幅を拡大することができ、より積極的な駆動力配分を行なうことができる。また、第１および第２のモータジェネレータを駆動するための電源を別途設ける必要がない。
【００２９】
また、この発明による車両用差動装置においては、差動制御装置は、第１および第２のモータジェネレータに接続され、かつ、第１および第２のモータジェネレータ間で相互に電力変換を行なうマトリックスコンバータを含むので、直流リンク部を介することなく、第１および第２のモータジェネレータ間で相互かつ直接に電力のやり取りが行なわれる。
【００３０】
したがって、この発明によれば、電力損失の小さい高効率な車両用差動装置を実現できる。また、装置の小型化も実現できる。
【００３１】
また、この発明による車両によれば、上述した車両用差動装置を備えるので、より積極的な駆動力配分を行なうことができ、その結果、車両の旋回時において優れた走行性を実現できる。また、第１および第２のモータジェネレータを駆動するための電源を別途設ける必要がないので、車両の低コスト化や軽量化を大きく阻害することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３３】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による車両用差動装置が搭載された車両の全体構成図である。図１を参照して、この車両１００は、エンジン１２と、変速機１４と、プロペラシャフト１６と、ディファレンシャルギア（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｇｅａｒ、以下「ＤＧ」と称する。）１８と、ドライブシャフト２０，２２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、差動制御装置２４と、前輪２６Ｒ，２６Ｌと、後輪２８Ｒ，２８Ｌとを備える。
【００３４】
エンジン１２は、たとえば車両前方のエンジンルームに搭載され、この車両１００の動力を発生し、その発生した動力を変速機１４へ出力する。変速機１４は、エンジン１２から出力されるトルクの増大や回転速度の増加を行なう。プロペラシャフト１６は、変速機１４とＤＧ１８との間に設けられ、変速機１４からの駆動力を車両後方に設けられるＤＧ１８に伝達する。
【００３５】
ＤＧ１８は、プロペラシャフト１６から受ける駆動力をドライブシャフト２０，２２に伝達する。また、ＤＧ１８は、車両１００の旋回時に内周側の車輪と外周側の車輪との間に回転差を発生させる。さらに、ＤＧ１８は、減速機として機能し、プロペラシャフト１６から受けるトルクを増加させてドライブシャフト２０，２２に伝達する。ドライブシャフト２０は、ＤＧ１８と右の後輪２８Ｒとの間に設けられ、ＤＧ１８から受ける駆動力を後輪２８Ｒへ伝達する。ドライブシャフト２２は、ＤＧ１８と左の後輪２８Ｌとの間に設けられ、ＤＧ１８から受ける駆動力を後輪２８Ｌへ伝達する。
【００３６】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、たとえば、３相交流同期電動機からなる。モータジェネレータＭＧ１は、ドライブシャフト２０に連結され、ドライブシャフト２０の回転力を用いて交流電圧を発生し、その発生した交流電圧を差動制御装置２４へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、差動制御装置２４から受ける交流電圧によって駆動トルクを発生し、その発生した駆動トルクをドライブシャフト２０に付与する。モータジェネレータＭＧ２は、ドライブシャフト２２に連結され、差動制御装置２４から受ける交流電圧によって駆動トルクを発生し、その発生した駆動トルクをドライブシャフト２２に付与する。また、モータジェネレータＭＧ２は、差動制御装置２４から受ける交流電圧によって回生駆動され、発生した回生電圧を差動制御装置２４へ出力する。
【００３７】
ここで、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１の逆起電力がモータジェネレータＭＧ２の逆起電力よりも大きくなるように設計または選定される。具体的には、モータジェネレータＭＧ１の逆起電力定数Ｋ１がモータジェネレータＭＧ２の逆起電力定数Ｋ２よりも大きくなるように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が設計または選定される。ここで、逆起電力定数とは、モータジェネレータの回転速度と逆起電力との関係を示す定数であり、逆起電力定数が大きいモータジェネレータほど同一の回転速度で大きな逆起電力を発生する。
【００３８】
これにより、モータジェネレータＭＧ１が発生する逆起電力を用いてモータジェネレータＭＧ２の駆動を制御することができる。すなわち、仮に、２台のモータジェネレータが同一モータであって逆起電力定数が同じ場合、その２台のモータジェネレータがそれぞれ発生する逆起電力は同等となるので、一方のモータジェネレータが発生した逆起電力を用いて他方のモータジェネレータの駆動を制御することはできない。
【００３９】
しかしながら、この実施の形態１では、モータジェネレータＭＧ１の逆起電力定数Ｋ１をモータジェネレータＭＧ２の逆起電力定数Ｋ２よりも大きくすることにより、モータジェネレータＭＧ１が発生する逆起電力をモータジェネレータＭＧ２が発生する逆起電力よりも大きくさせることによって、モータジェネレータＭＧ１が発生する逆起電力を用いてモータジェネレータＭＧ２の駆動を制御可能としたものである。
【００４０】
差動制御装置２４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に接続され、車両１００の旋回時、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間で電力のやり取りを行なう。差動制御装置２４は、モータジェネレータＭＧ１が発生した逆起電力を受け、車両１００の旋回時、その旋回方向に応じてモータジェネレータＭＧ２を力行駆動または回生駆動する。これにより、差動制御装置２４は、車両１００の旋回時、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間に旋回方向に応じた電力フローを発生させ、ドライブシャフト２０，２２間すなわち後輪２８Ｒ，２８Ｌ間の駆動力の配分を制御する。なお、この差動制御装置２４の具体的な動作については、後ほど詳しく説明する。
【００４１】
この車両１００においては、エンジン１２によって発生した動力は、変速機１４およびプロペラシャフト１６を介してＤＧ１８へ伝達され、ＤＧ１８によってドライブシャフト２０，２２に配分される。ここで、車両１００の旋回時、差動制御装置２４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作を制御し、車両１００の旋回方向に応じてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間に電力フローを発生させ、ドライブシャフト２０，２２間の駆動力の配分を制御する。
【００４２】
図２は、図１に示した差動制御装置２４の回路図である。図２を参照して、この差動制御装置２４は、マトリックスコンバータ５０と、制御装置５２とを含む。マトリックスコンバータ５０は、電源ラインＬａ〜Ｌｃを介してモータジェネレータＭＧ１と接続され、電源ラインＬＡ〜ＬＣを介してモータジェネレータＭＧ２と接続される。
【００４３】
マトリックスコンバータ５０は、双方向性スイッチＳＡａ〜ＳＡｃ，ＳＢａ〜ＳＢｃ，ＳＣａ〜ＳＣｃと、電源ラインＬＡ〜ＬＣ，Ｌａ〜Ｌｃとからなる。双方向性スイッチＳＸｙ（「Ｘ」はＡ〜Ｃのいずれかであり、「ｙ」はａ〜ｃのいずれかである。以下同じ。）は、電源ラインＬＸと電源ラインＬｙとの間に接続される。そして、各双方向性スイッチＳＸｙは、制御装置５２からの制御信号に応じてスイッチング動作を行ない、オン状態のときは、対応する２つの電源ライン間で双方向に電流を流すことができる。また、各双方向性スイッチＳＸｙは、オフ状態のときは、対応する２つの電源ラインを電気的に分離する。
【００４４】
このマトリックスコンバータ５０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間で相互に電力変換を行なう。具体的には、マトリックスコンバータ５０は、制御装置５２からの制御信号に基づいてスイッチング動作を行ない、モータジェネレータＭＧ１から受ける３相交流電力を所望の電圧および周波数からなる３相交流電力に変換し、その変換した３相交流電力をモータジェネレータＭＧ２へ出力してモータジェネレータＭＧ２を力行駆動する。
【００４５】
また、マトリックスコンバータ５０は、制御装置５２からの制御信号に基づいてスイッチング動作を行ない、モータジェネレータＭＧ１から受ける３相交流電力を所望の電圧および周波数からなる３相交流電力に変換し、その変換した３相交流電力をモータジェネレータＭＧ２へ出力してモータジェネレータＭＧ２を回生駆動するとともに、モータジェネレータＭＧ２によって回生発電された３相交流電力を所望の電圧および周波数からなる３相交流電力に変換し、その変換した３相交流電力をモータジェネレータＭＧ１へ出力してモータジェネレータＭＧ１を力行駆動する。
【００４６】
制御装置５２は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値、モータ電圧、モータ電流およびモータ回転数に基づいてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を制御信号としてマトリックスコンバータ５０の各双方向性スイッチＳＸｙへ出力する。なお、各双方向性スイッチＳＸｙのＰＷＭ制御については、３×３のマトリックスコンバータにおける公知のスイッチング制御手法を用いることができる。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のモータ電圧、モータ電流およびモータ回転数は、図示されない各センサによって検出される。
【００４７】
図３は、図２に示した双方向性スイッチＳＸｙの構成を示す回路図である。図３を参照して、双方向性スイッチＳＸｙは、ｎｐｎ型トランジスタ５４，５８と、ダイオード５６，６０とからなる。ｎｐｎ型トランジスタ５４，５８は、たとえば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなる。
【００４８】
ｎｐｎ型トランジスタ５４は、コレクタが端子６２に接続され、ダイオード６０のアノードにエミッタが接続され、制御装置５２（図示せず、以下同じ。）からの制御信号をベース端子に受ける。ダイオード５６は、ｎｐｎ型トランジスタ５４と逆並列に接続される。また、ｎｐｎ型トランジスタ５８は、コレクタが端子６４に接続され、ダイオード５６のアノードにエミッタが接続され、制御装置５２からの制御信号をベース端子に受ける。ダイオード６０は、ｎｐｎ型トランジスタ５８と逆並列に接続される。そして、パワートランジスタ５４とダイオード６０との接続点は、パワートランジスタ５８とダイオード５６との接続点と接続される。端子６２，６４は、対応する２つの電源ラインにそれぞれ接続される。
【００４９】
この双方向性スイッチＳＸｙにおいては、制御装置５２からの制御信号が活性化されると、パワートランジスタ５４，５８がオンし、パワートランジスタ５４およびダイオード６０を介して端子６２から端子６４へ電流を流すことができ、また、パワートランジスタ５８およびダイオード５６を介して端子６４から端子６２へも電流を流すことができる。
【００５０】
したがって、端子６４よりも端子６２の方が高電圧のときは、パワートランジスタ５４およびダイオード６０を介して端子６２から端子６４へ電流が流れ、端子６２よりも端子６４の方が高電圧のときは、パワートランジスタ５８およびダイオード５６を介して端子６４から端子６２へ電流が流れる。
【００５１】
図４〜図６は、この発明の実施の形態１による車両用差動装置の動作を説明するための図である。図４は、車両１００の直進時の動作を示し、図５は、車両１００の右旋回時の動作を示し、図６は、車両１００の左旋回時の動作を示す。なお、この図４〜図６においては、説明を簡単にするため、ＤＧ１８におけるトルクの増加は無いものとして説明する。
【００５２】
図４を参照して、車両１００が直進しているとき、差動制御装置２４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御を停止する。すなわち、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間で電力フローは発生しない。したがって、プロペラシャフト１６から供給されるトルクＴは、ＤＧ１８によってドライブシャフト２０，２２に均等に配分される。
【００５３】
図５を参照して、車両１００が右旋回するとき、差動制御装置２４は、モータジェネレータＭＧ１が発生する逆起電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を力行駆動する。具体的には、モータジェネレータＭＧ１は、ドライブシャフト２０の回転力を用いて発電し、差動制御装置２４は、モータジェネレータＭＧ１から電力の供給を受けてモータジェネレータＭＧ２を力行駆動し、モータジェネレータＭＧ２は、差動制御装置２４から電力の供給を受けて発生した駆動トルクをドライブシャフト２２に付与する。
【００５４】
すなわち、モータジェネレータＭＧ１からモータジェネレータＭＧ２へ差動制御装置２４を介して電力フローが発生し、この電力フローに相当するトルクΔＴがドライブシャフト２２からドライブシャフト２０へ伝達される。したがって、プロペラシャフト１６から供給されるトルクＴは、ドライブシャフト２０，２２にそれぞれ（Ｔ／２−ΔＴ），（Ｔ／２＋ΔＴ）に配分される。
【００５５】
これにより、プロペラシャフト１６から供給されるトルクＴは、内周側の右の後輪２８Ｒよりも外周側の左の後輪２８Ｌに多く配分され、車両１００は、スムースに右旋回を行なうことができる。
【００５６】
図６を参照して、車両１００が左旋回するとき、差動制御装置２４は、モータジェネレータＭＧ１が発生する逆起電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を回生駆動する。具体的には、モータジェネレータＭＧ１は、ドライブシャフト２０の回転力を用いて発電し、差動制御装置２４は、モータジェネレータＭＧ１から電力の供給を受けてモータジェネレータＭＧ２を回生駆動する。そして、さらに、差動制御装置２４は、モータジェネレータＭＧ２から回生電力の供給を受けてモータジェネレータＭＧ１を力行駆動し、モータジェネレータＭＧ１は、差動制御装置２４から電力の供給を受けて発生した駆動トルクをドライブシャフト２０に付与する。
【００５７】
すなわち、全体としてモータジェネレータＭＧ２からモータジェネレータＭＧ１への電力フローが発生し、この電力フローに相当するトルクΔＴがドライブシャフト２２からドライブシャフト２０へ伝達される。したがって、プロペラシャフト１６から供給されるトルクＴは、ドライブシャフト２０，２２にそれぞれ（Ｔ／２＋ΔＴ），（Ｔ／２−ΔＴ）に配分される。
【００５８】
これにより、プロペラシャフト１６から供給されるトルクＴは、内周側の左の後輪２８Ｌよりも外周側の右の後輪２８Ｒに多く配分され、車両１００は、スムースに左旋回を行なうことができる。
【００５９】
以上のように、この実施の形態１によれば、逆起電力の大きいモータジェネレータＭＧ１からの電力を用いてモータジェネレータＭＧ２の駆動を制御し、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間に双方向に電力フローを発生させるようにしたので、ドライブシャフト２０，２２間すなわち後輪２８Ｒ，２８Ｌ間の駆動力の配分を積極的かつ広範囲に制御することができる。その結果、車両１００の旋回性能が向上する。
【００６０】
また、モータジェネレータＭＧ１が発生する逆起電力を用いて他方のモータジェネレータＭＧ２を駆動するので、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための電源を別途設ける必要はない。
【００６１】
また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間で電力のやり取りを行なう差動制御装置２４をマトリックスコンバータ５０で構成したので、差動制御装置２４内にコンデンサ等のエネルギー蓄積要素を必要とせず、かつ、個々のスイッチング素子のサイズを小さくでき、その結果、差動制御装置２４を小型化できる。
【００６２】
［実施の形態２］
図７は、この発明の実施の形態２による車両用差動装置が搭載された車両の全体構成図である。図７を参照して、この車両１００Ａにおいては、モータジェネレータＭＧ１がプロペラシャフト１６に連結される。車両１００Ａのその他の構成は、図１に示した実施の形態１における車両１００と同じである。
【００６３】
この車両１００Ａにおいても、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１の逆起電力がモータジェネレータＭＧ２の逆起電力よりも大きくなるように設計または選定される。そして、モータジェネレータＭＧ１は、プロペラシャフト１６の回転力を用いて交流電圧を発生し、その発生した交流電圧を差動制御装置２４へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、差動制御装置２４から受ける交流電圧によって駆動トルクを発生し、その発生した駆動トルクをプロペラシャフト１６に付与する。
【００６４】
図８〜図１０は、この発明の実施の形態２による車両用差動装置の動作を説明するための図である。図８は、車両１００Ａの直進時の動作を示し、図９は、車両１００Ａの右旋回時の動作を示し、図１０は、車両１００Ａの左旋回時の動作を示す。なお、この図８〜図１０においては、説明を簡単にするため、ＤＧ１８におけるトルクの増加は無いものとして説明する。
【００６５】
図８を参照して、車両１００Ａが直進しているとき、差動制御装置２４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御を停止する。すなわち、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間で電力フローは発生しない。したがって、プロペラシャフト１６から供給されるトルクＴは、ＤＧ１８によってドライブシャフト２０，２２に均等に配分される。
【００６６】
図９を参照して、車両１００Ａが右旋回するとき、差動制御装置２４は、モータジェネレータＭＧ１が発生する逆起電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を力行駆動する。具体的には、モータジェネレータＭＧ１は、プロペラシャフト１６の回転力を用いて発電し、差動制御装置２４は、モータジェネレータＭＧ１から電力の供給を受けてモータジェネレータＭＧ２を力行駆動し、モータジェネレータＭＧ２は、差動制御装置２４から電力の供給を受けて発生した駆動トルクをドライブシャフト２２に付与する。
【００６７】
すなわち、モータジェネレータＭＧ１からモータジェネレータＭＧ２へ差動制御装置２４を介して電力フローが発生し、この電力フローに相当するトルクΔＴがプロペラシャフト１６からドライブシャフト２２へ伝達される。したがって、プロペラシャフト１６のトルクは（Ｔ−ΔＴ）となり、その結果、ドライブシャフト２０，２２にそれぞれ（Ｔ−ΔＴ）／２，（Ｔ＋ΔＴ）／２のトルクが配分される。
【００６８】
図１０を参照して、車両１００Ａが左旋回するとき、差動制御装置２４は、モータジェネレータＭＧ１が発生する逆起電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を回生駆動する。具体的には、モータジェネレータＭＧ１は、プロペラシャフト１６の回転力を用いて発電し、差動制御装置２４は、モータジェネレータＭＧ１から電力の供給を受けてモータジェネレータＭＧ２を回生駆動する。そして、さらに、差動制御装置２４は、モータジェネレータＭＧ２から回生電力の供給を受けてモータジェネレータＭＧ１を力行駆動し、モータジェネレータＭＧ１は、差動制御装置２４から電力の供給を受けて発生した駆動トルクをプロペラシャフト１６に付与する。
【００６９】
すなわち、全体としてモータジェネレータＭＧ２からモータジェネレータＭＧ１への電力フローが発生し、この電力フローに相当するトルクΔＴがドライブシャフト２２からプロペラシャフト１６へ伝達される。したがって、プロペラシャフト１６のトルクは（Ｔ＋ΔＴ）となり、その結果、ドライブシャフト２０，２２にそれぞれ（Ｔ＋ΔＴ）／２，（Ｔ−ΔＴ）／２のトルクが配分される。
【００７０】
以上のように、この実施の形態２によっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
なお、上記の実施の形態２においては、プロペラシャフト１６に連結されるモータジェネレータＭＧ１の逆起電力が、ドライブシャフト２２に連結されるモータジェネレータＭＧ２の逆起電力よりも大きくなるように設計または選定されるものとしたが、モータジェネレータＭＧ２の逆起電力がモータジェネレータＭＧ１の逆起電力よりも大きくなるようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を設計または選定してもよい。すなわち、モータジェネレータＭＧ２の逆起電力定数Ｋ２がモータジェネレータＭＧ１の逆起電力定数Ｋ１よりも大きくなるように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を設計または選定してもよい。
【００７２】
そして、モータジェネレータＭＧ２が発生する逆起電力を用いてモータジェネレータＭＧ１の駆動を制御することにより、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間に双方向の電力フローを発生させることができるので、この場合も上記と同様に、後輪２８Ｒ，２８Ｌ間の駆動力の配分を積極的かつ広範囲に制御することができる。
【００７３】
なお、上記の実施の形態１，２においては、差動制御装置２４は、マトリックスコンバータ５０によって構成されるものとしたが、この発明の適用範囲は、差動制御装置２４がマトリックスコンバータで構成されるものに限られるものではない。
【００７４】
図１１は、図１に示した差動制御装置の他の構成を示す回路図である。図１１を参照して、この差動制御装置２４Ａは、インバータ７０，８０と、コンデンサＣと、制御装置９０と、電源ラインＰＬと、接地ラインＳＬとを含む。インバータ７０は、Ｕ相アーム７２、Ｖ相アーム７４およびＷ相アーム７６からなり、各相アームの上下アームの接続点は、それぞれモータジェネレータＭＧ１の対応するコイルの反中性点側と接続される。インバータ８０は、Ｕ相アーム８２、Ｖ相アーム８４およびＷ相アーム８６からなり、各相アームの上下アームの接続点は、それぞれモータジェネレータＭＧ２の対応するコイルの反中性点側と接続される。
【００７５】
コンデンサＣは、電源ラインＰＬと接地ラインＳＬとの間に接続され、インバータ７０または８０によって整流された直流電力を蓄積する。制御装置９０は、コンデンサＣからの直流電力を用いてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を力行駆動または回生駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を制御信号としてインバータ７０，８０の各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６へ出力する。
【００７６】
この差動制御装置２４Ａにおいては、インバータ７０は、モータジェネレータＭＧ１によって発電された交流電圧を整流してコンデンサＣに供給する。そして、インバータ８０は、制御装置９０からの制御信号に基づいて、コンデンサＣからの直流電圧を交流電圧に変換し、その変換した交流電圧をモータジェネレータＭＧ２へ出力してモータジェネレータＭＧ２を力行駆動する。
【００７７】
また、インバータ８０は、制御装置９０からの制御信号に基づいて、モータジェネレータＭＧ２を回生駆動し、モータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電圧を整流してコンデンサＣに供給する。そして、インバータ７０は、コンデンサＣからの直流電圧を交流電圧に変換し、その変換した交流電圧をモータジェネレータＭＧ１へ出力してモータジェネレータＭＧ１を力行駆動する。
【００７８】
このように、直流リンク部を含む電力変換装置によっても、差動制御装置を構成することができる。
【００７９】
なお、上記の実施の形態１，２においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、３相交流同期電動機からなるものとしたが、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、直流電動機で構成してもよい。
【００８０】
また、上記においては、車両１００，１００Ａのパワートレーンは、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）方式として説明したが、この発明の適用範囲は、車両のパワートレーンがＦＲ方式のものに限定されるものではなく、種々のパワートレーン方式の車両に適用することができる。また、動力源がエンジンのものに限定されるものではなく、ハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）や電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）など直流電源を動力源として備える車両であってもよい。
【００８１】
なお、上記において、ドライブシャフト２０，２２は、「第１の駆動軸」または「第２の駆動軸」を構成し、プロペラシャフト１６は、「推進軸」を構成する。そして、ＤＧ１８、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２および差動制御装置２４（２４Ａ）は、「車両用差動装置」を構成する。
【００８２】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】この発明の実施の形態１による車両用差動装置が搭載された車両の全体構成図である。
【図２】図１に示す差動制御装置の回路図である。
【図３】図２に示す双方向性スイッチＳＸｙの構成を示す回路図である。
【図４】この発明の実施の形態１による車両用差動装置の直進時の動作を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態１による車両用差動装置の右旋回時の動作を説明するための図である。
【図６】この発明の実施の形態１による車両用差動装置の左旋回時の動作を説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態２による車両用差動装置が搭載された車両の全体構成図である。
【図８】この発明の実施の形態２による車両用差動装置の直進時の動作を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態２による車両用差動装置の右旋回時の動作を説明するための図である。
【図１０】この発明の実施の形態２による車両用差動装置の左旋回時の動作を説明するための図である。
【図１１】図１に示す差動制御装置の他の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００８４】
１２  エンジン、１４  変速機、１６  プロペラシャフト、１８  ＤＧ、２０，２２  ドライブシャフト、２４，２４Ａ  差動制御装置、２６Ｒ，２６Ｌ  前輪、２８Ｒ，２８Ｌ  後輪、５０  マトリックスコンバータ、５２，９０  制御装置、５４，５８，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６  ｎｐｎ型トランジスタ、５６，６０，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６  ダイオード、７０，８０  インバータ、７２，８２  Ｕ相アーム、７４，８４  Ｖ相アーム、７６，８６  Ｗ相アーム、１００，１００Ａ  車両、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、ＬＡ〜ＬＣ，Ｌａ〜Ｌｃ，ＰＬ  電源ライン、ＳＡａ〜ＳＡｃ，ＳＢａ〜ＳＢｃ，ＳＣａ〜ＳＣｃ  双方向性スイッチ、Ｃ  コンデンサ、ＳＬ  接地ライン。
【図１】
2006125562.tif 000003
【図２】
2006125562.tif 000004
【図３】
2006125562.tif 000005
【図４】
2006125562.tif 000006
【図５】
2006125562.tif 000007
【図６】
2006125562.tif 000008
【図７】
2006125562.tif 000009
【図８】
2006125562.tif 000010
【図９】
2006125562.tif 000011
【図１０】
2006125562.tif 000012
【図１１】
2006125562.tif 000013