(57)【要約】      （修正有）【課題】低回転領域から高回転領域まで、より広い回転領域で電動機の高い効率を実現しつつ、装置の小型化及び軽量化を実現する車両の駆動装置を提供する。【解決手段】車両の駆動装置１０は、第一電動機Ｍ１、第二電動機Ｍ２および第一回転要素Ｓと第二回転要素Ｃと第三回転要素Ｒとが共線図上において順に並ぶ遊星歯車機構ＰＧを備える。第一回転要素Ｓは第一電動機Ｍ１の回転軸Ｌ１と接続され、第二回転要素Ｃは車両の駆動輪に動力を伝達する出力軸ＯＳと接続され、第三回転要素Ｒは第二電動機Ｍ２の回転軸Ｌ２と接続される。第一電動機Ｍ１は、永久磁石を備えない電動機であり、第二電動機Ｍ２は、永久磁石を備える電動機であり、第一電動機Ｍ１の最大出力は、第二電動機Ｍ２の最大出力よりも小さい。【選択図】図２
2019037044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一電動機及び第二電動機と、
第一回転要素と第二回転要素と第三回転要素とが共線図上においてこの順に並ぶ遊星歯車機構と、を備える車両の駆動装置であって、
前記第一回転要素は、前記第一電動機の回転軸と接続され、
前記第二回転要素は、前記車両の駆動輪に動力を伝達する出力軸と接続され、
前記第三回転要素は、前記第二電動機の回転軸と接続され、
前記第一電動機は、回転子と固定子のいずれにも永久磁石を備えない電動機であり、
前記第二電動機は、回転子と固定子の少なくともいずれかに永久磁石を備える電動機であり、
前記第一電動機の最大出力は前記第二電動機の最大出力よりも小さい
ことを特徴とする車両の駆動装置。
【請求項２】
前記第一回転要素の回転を係止することが可能な係止機構を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動装置。
【請求項３】
前記係止機構は、前記第一回転要素の正転と逆転のいずれか一方の回転のみを許容するように構成した機構である
ことを特徴とする請求項２に記載の車両の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動装置を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記駆動装置に対する要求駆動力を検知し、前記駆動装置が前記要求駆動力を出力する際に前記第一電動機の消費電力と前記第二電動機の消費電力との合計が最小となるように制御する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両の駆動装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第二電動機の回転数を制御することで、前記第一電動機の消費電力と前記第二電動機の消費電力との合計が最小となるように制御する
ことを特徴とする請求項４に記載の車両の駆動装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記第二電動機の回転数をフィードバック指標として前記第一電動機を回転数制御することで、前記第一電動機の消費電力と前記第二電動機の消費電力との合計が最小となるように制御する
ことを特徴とする請求項４に記載の車両の駆動装置。
【請求項７】
前記遊星歯車機構は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、
前記第一回転要素は、サンギヤであり、
前記第二回転要素は、キャリアであり、
前記第三回転要素は、リングギヤである
とを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車両の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一電動機及び第二電動機の二つの電動機と、これら二つの電動機が接続された遊星歯車機構とを備える車両の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示すように、複数の電動機（第１モータ、速度調整用モータ）と、これら複数の電動機の回転軸と車両の駆動輪に動力を伝達する出力軸がそれぞれ各回転要素に接続された遊星歯車機構（差動機構）とを備える車両の駆動装置がある。
【０００３】
また、車両の駆動源として用いることが可能な電動機（モータ）には、ロータに永久磁石が用いられたタイプのモータ（永久磁石モータ：いわゆる磁石有りモータ）と、ロータに永久磁石が用いられていないタイプのモータ（誘導モータ：いわゆる磁石無しモータ）がある。一般に、磁石有りモータは、低回転領域において比較的に高効率である一方、高回転領域においては鉄損が大きくなり効率が悪化する特性を有する。また、磁石無しモータは、高回転領域において鉄損が小さく効率が良い一方、低回転領域においては大きなトルクを出力するために大電流を流す必要があるため銅損が大きくなり効率が悪化する特性を有する。
【０００４】
そのため、駆動源として一つのモータのみを有する電動車両（ＥＶ：Electric Vehicle）において、当該モータを磁石有りモータとして低回転高トルク出力型にすると、高回転領域において鉄損が大きくなり効率が悪化する。一方で当該モータを磁石無しモータとして高回転低トルク型にすると、低回転領域において銅損が大きくなり効率が悪化する。また、モータが磁石無しモータのものは、高回転領域において鉄損は小さく効率が良い特徴があるが、磁石有りモータに対して同体格・同電圧条件下で出力可能なトルクが小さいため、高トルクを出力できるようにすると、モータ自体の大型化を招くという課題がある。
【０００５】
上記の点に鑑み、低回転領域から高回転領域までのより広い回転領域で電動機の高い効率を実現させつつ、装置の小型化及び軽量化を図ることができる車両の駆動装置が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１３−５３１９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、低回転領域から高回転領域までのより広い回転領域で電動機の高い効率を実現しつつ、装置の小型化及び軽量化を図ることができる車両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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明にかかる車両の駆動装置は、第一電動機（Ｍ１）及び第二電動機（Ｍ２）と、第一回転要素（Ｓ）と第二回転要素（Ｃ）と第三回転要素（Ｒ）とが共線図上においてこの順に並ぶ遊星歯車機構（ＰＧ）と、を備える車両の駆動装置（１０）であって、第一回転要素（Ｓ）は、第一電動機（Ｍ１）の回転軸（Ｌ１）と接続され、第二回転要素（Ｃ）は、車両の駆動輪に動力を伝達する出力軸（ＯＳ）と接続され、第三回転要素（Ｒ）は、第二電動機（Ｍ２）の回転軸（Ｌ２）と接続され、第一電動機（Ｍ１）は、回転子と固定子のいずれにも永久磁石を備えない電動機であり、第二電動機（Ｍ２）は、回転子と固定子の少なくともいずれかに永久磁石を備える電動機であり、第一電動機（Ｍ１）の最大出力は第二電動機（Ｍ２）の最大出力よりも小さいことを特徴とする。
【０００９】
本発明にかかる車両の駆動装置によれば、遊星歯車機構の共線図において第二回転要素の両側それぞれに配置した第一回転要素と第三回転要素とにいわゆる磁石無し電動機である第一電動機といわゆる磁石有り電動機である第二電動機とをそれぞれ接続することで、第二回転要素に接続した出力軸の要求出力に対して異なる特性を有する二つの電動機それぞれを効率の良い動作点で動作させた動力を合成して出力できるようになる。したがって、低回転領域から高回転領域のより広い回転領域で第一、第二電動機を高い効率で動作させることが可能となる。
【００１０】
また、本発明にかかる車両の駆動装置は、いわゆる磁石無し電動機である第一電動機といわゆる磁石有り電動機である第二電動機とを備えるが、これら第一電動機と第二電動機では、第一電動機の方が第二電動機よりもその単位出力あたりの外形寸法が大きいという傾向がある。また、第一電動機は、第二電動機に比べて出力重量比（単位出力あたりの重量）が小さいため、第一電動機の最大出力を第二電動機の最大出力よりも大きくすると、駆動装置の重量が大きくなってしまうところ、本発明によれば、第二電動機の最大出力を第一電動機の最大出力よりも大きくしていることで、駆動装置の小型化及び軽量化を図ることが可能となる。
【００１１】
また、本発明にかかる車両の駆動装置は、第一回転要素（Ｓ）の回転を係止することが可能な係止機構（ＯＷＣ）を備えてもよい。
【００１２】
この構成によれば、車両の発進の際に、係止機構で第一回転要素及び第一電動機の回転を係止して第二電動機を駆動することで、第二電動機の動力のみで車両を発進させることが可能となる。これにより、車両の発進において、低回転で高トルクを効率良く出力することが可能となる。
【００１３】
またこの場合、係止機構（ＯＷＣ）は、第一回転要素（Ｓ）の正転と逆転のいずれか一方の回転のみを許容するように構成した機構であってよい。
【００１４】
この構成によれば、電子的な制御を行う機構や他の動力源の動力などを用いることなく第一回転要素の一方の回転を係止することが可能となるため、駆動装置の構成の簡素化や軽量化及び低コスト化を図ることが可能となる。
【００１５】
また、本発明にかかる車両の駆動装置（１０）は、駆動装置（１０）を制御する制御装置（１５）を備え、制御装置（１５）は、駆動装置（１０）に対する要求駆動力を検知し、制御装置（１５）が要求駆動力を出力する際に、第一電動機（Ｍ１）の消費電力と第二電動機（Ｍ２）の消費電力との合計が最小となるように制御してもよい。
【００１６】
この構成によれば、駆動装置の要求駆動力に対して、第一電動機と第二電動機で消費される電力の合計が最小となるように制御することで、第一電動機と第二電動機の電力消費量が抑えられるので、車両の航続可能距離を延ばすことができる。
【００１７】
またこの場合、制御装置（１５）は、第二電動機（Ｍ２）の回転数を制御することで、あるいは、第二電動機（Ｍ２）の回転数をフィードバック指標として第一電動機（Ｍ１）を回転数制御することで、第一電動機（Ｍ１）の消費電力と第二電動機（Ｍ２）の消費電力との合計が最小となるように制御するとよい。
【００１８】
この構成によれば、第二電動機のみの回転数を制御することで、あるいは、第二電動機の回転数をフィードバック指標として第二電動機の回転数に対して第一電動機の回転数を制御することで、車両の駆動力の制御を行うことができるので、制御装置の制御が簡単な制御で済むようになる。
【００１９】
また、本発明にかかる車両の駆動装置では、遊星歯車機構（ＰＧ）は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であって、第一回転要素は、サンギヤ（Ｓ）であり、第二回転要素は、キャリア（Ｃ）であり、第三回転要素は、リングギヤ（Ｒ）であってよい。
【００２０】
遊星歯車機構がシングルピニオン型の遊星歯車機構である方が、ダブルピニオン型の遊星歯車機構である場合に比べて部品点数が少なくて済むため、駆動装置の小型化及び軽量化と耐久性及び信頼性の向上を図ることが可能となる。また、部品の噛合数（噛合部分の数）が少ないため動力の伝達効率も良い。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における対応する構成要素の図面参照番号を参考のために示すものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかる車両の駆動装置によれば、低回転領域から高回転領域までのより広い回転領域で電動機の高い効率を実現しつつ、装置の小型化及び軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る駆動装置を備えた車両の内部構成を示すブロック図である。
【図２】第一実施形態の駆動装置の構成を示すスケルトン図である。
【図３】駆動装置が備える遊星歯車機構の各回転要素の共線図（速度線図）である。
【図４】各走行状態での第一モータ及び第二モータの動作状態とワンウェイクラッチの係合状態を示す表である。
【図５】各走行状態での遊星歯車機構の各回転要素の速度関係を示す共線図である。
【図６】第一モータ及び第二モータの回転数制御の手順を示すフローチャートである。
【図７】第二実施形態の駆動装置の構成を示すスケルトン図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
〔第一実施形態〕
図１は、本発明の一実施形態に係る車両の内部構成を示すブロック図である。本実施形態における車両１は、駆動源（動力源）としての第一モータ（第一電動機）Ｍ１及び第二モータ（第二電動機）Ｍ２を有する駆動装置１０を備える電動車両である。駆動装置１０から発生した動力は、車両１の駆動輪Ｗに伝達される。
【００２４】
車両１は、第一モータＭ１及び第二モータＭ２との間で電力の授受が可能なバッテリ（蓄電装置）１１を備える。バッテリ１１は、第一モータＭ１及び第二モータＭ２で発電した電力を蓄電するとともに、蓄電した電力を第一モータＭ１及び第二モータＭ２に供給する。
【００２５】
第一モータＭ１及び第二モータＭ２は、電動機（トラクションモータ）としても発電機（ジェネレータ）としても機能する。第一モータＭ１及び第二モータＭ２を電動機として機能させる場合、バッテリ１１の電気エネルギーを利用して車両１を走行させるための動力を発生する。一方、第一モータＭ１及び第二モータＭ２を発電機として機能させる場合、車両１の減速時に回生により電力を発電し、発電した電力をバッテリ１１に蓄電する。
【００２６】
車両１は、駆動装置１０などの各部を制御するための制御装置であるコントローラ１５を備える。コントローラ１５は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）などで構成することができる。コントローラ１５は、車両１の各種の運転条件に応じて、駆動装置１０の第一モータＭ１と第二モータＭ２それぞれを動力源として用いる制御をしたり、第一モータＭ１と第二モータＭ２のいずれか一方のみを動力源として用いる制御をしたり、第一モータＭ１と第二モータＭ２の少なくともいずれかを用いて回生を行う制御をしたりする。
【００２７】
そのため、コントローラ１５には、車速を検出する車速センサＳ１からの信号と、車両１の運転者が操作する図示しないアクセルペダルのアクセル開度ＡＰを検出するアクセル開度センサＳ２からの信号と、運転者のシフト操作によるシフトポジションで選択される車両１の走行レンジを検出するシフトポジションセンサＳ３からの信号と、運転者が操作する図示しないフットブレーキ（制動機構）の作動の有無を検出するブレーキセンサＳ４からの信号と、バッテリ１１の残容量（ＳＯＣ）を検出する残容量センサＳ５からのバッテリ１１の残容量に関する信号などがそれぞれ入力されるようになっている。上記の走行レンジは、例えば車両１に搭載された一般的な変速機と同様の走行レンジであって、車両１の発進が可能なＤレンジのほか、停車用のＰレンジやＮレンジ、後進用のＲレンジなどを含めることができる。なお、ここでいう車両１の発進が可能な走行レンジには、上記のＤレンジのほか、１レンジや２レンジなどの走行レンジがある場合は、それらの走行レンジも含まれる。また、コントローラ１５には、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサＳ６の検出信号や、車両１の傾きを検知する傾斜角センサＳ７からの傾斜角の情報に関する信号、車両１の加減速度を検出する加減速度センサＳ８からの加減速度の情報に関する信号なども入力される。
【００２８】
コントローラ１５は、上記の各種入力信号をもとに車両１の現在の運転状態（走行状態）を判断し、当該運転状態に対応する要求駆動力（目標駆動力）を算出する。コントローラ１５は、この要求駆動力を実現するように駆動装置１０の出力制御を行う。
【００２９】
図２は、駆動装置１０の構成を示すスケルトン図である。また、図３は、駆動装置１０の各回転要素の共線図（速度線図）である。駆動装置１０は、サンギヤ（第一回転要素）Ｓとキャリア（第二回転要素）Ｃとリングギヤ（第三回転要素）Ｒとを備え、これらサンギヤＳとキャリアＣとリングギヤＲの回転数が共線図上においてこの順に一直線上に並ぶ共線関係を満たすように構成した遊星歯車機構ＰＧを備える。遊星歯車機構ＰＧは、シングルピニオン型の遊星歯車機構である。そして、遊星歯車機構ＰＧのサンギヤＳは、第一モータＭ１の回転軸Ｌ１と接続され、キャリア（プラネタリキャリア）Ｃは、車両１の駆動輪Ｗに動力を伝達する出力軸ＯＳと接続され、リングギヤＲは、第二モータＭ２の回転軸Ｌ２と接続されている。また、遊星歯車機構ＰＧのサンギヤＳ（第一モータＭ１の回転軸Ｌ１）には、当該サンギヤＳの回転を阻止することが可能なワンウェイクラッチ（係止機構）ＯＷＣが接続される。ワンウェイクラッチＯＷＣは、サンギヤＳ及び回転軸Ｌ１の正転回転のみを許容し逆転回転を阻止するように構成されている。
【００３０】
キャリアＣには、ディファレンシャル機構ＤＦの最終減速従動ギヤＧ２に噛み合う最終減速駆動ギヤＧ１が連結されている。したがって、キャリアＣの回転（駆動力）は、最終減速駆動ギヤＧ１及び最終減速従動ギヤＧ２を介してディファレンシャル機構ＤＦに伝達され、ディファレンシャル機構ＤＦから車両１の駆動輪Ｗ（図１参照）に繋がる出力軸ＯＳに伝達される。
【００３１】
第一モータＭ１は、その回転子（ロータ）に永久磁石を備えていない誘導モータ（いわゆる磁石無しモータ：ＩＭモータ）であり、第二モータＭ２は、その回転子（ロータ）に永久磁石を備える永久磁石型モータ（いわゆる磁石有りモータ：ＩＰＭモータ）である。また、第一モータＭ１の最大出力は、第二モータＭ２の最大出力よりも小さい。
【００３２】
図４は、車両１の各走行状態と第一モータＭ１及び第二モータＭ２の動作状態（ＯＮ／ＯＦＦ）及びワンウェイクラッチＯＷＣの係合状態（ＬＯＣＫ／ＦＲＥＥ）との関係を示す一覧表である。また、図５は、各走行状態での遊星歯車機構ＰＧの各回転要素の速度関係を示す共線図である。なお、図５の共線図に示す矢印は各回転要素にかかるトルクを示しており、図の上向きが正トルクであり下向きが負トルクである。
【００３３】
図４に示すように、車両１の発進時には、第一モータＭ１をオフ（停止）し、第二モータＭ２をオン（正転駆動）する。これにより、図５（ａ）に示すように、第二モータＭ２の動力による回転がリングギヤＲに伝達されて遊星歯車機構ＰＧに入力する。遊星歯車機構ＰＧに入力した回転（動力）は、キャリアＣから出力軸ＯＳを介して車両１の駆動輪Ｗへ伝達される。このとき、遊星歯車機構ＰＧのサンギヤＳ及び第一モータＭ１の回転軸Ｌ１が逆転向きに回転しようとするが、この向きへの回転はワンウェイクラッチＯＷＣで阻止される。したがって、遊星歯車機構ＰＧのサンギヤＳ及び第一モータＭ１の回転軸Ｌ１が係止（ＬＯＣＫ）状態となる。これにより、第二モータＭ２の駆動力のみで車両１が発進する。
【００３４】
車両１が発進後に低速域から中速域で走行する際には、発進時と同様、第一モータＭ１をオフ（停止）し、第二モータＭ２をオン（正転駆動）する。この場合の遊星歯車機構ＰＧの共線図は、図５（ａ）に示すように、車両１の発進時と同じである。したがって、車両１の発進時及び車速が低速域から中速域の間は、低回転数域から中回転数域の効率が優れている第二モータＭ２のみの駆動で走行する。
【００３５】
車両１が中速域から高速域で走行する際には、第一モータＭ１をオン（正転駆動）すると共に、第二モータＭ２をオン（正転駆動）する。これにより、第一モータＭ１の動力による回転がサンギヤＳに伝達されて遊星歯車機構ＰＧに入力する。また、第二モータＭ２の動力による回転がリングギヤＲに伝達されて遊星歯車機構ＰＧに入力する。そして、これらサンギヤＳに伝達された第一モータＭ１の動力とリングギヤＲに伝達された第二モータＭ２の動力とがキャリアＣから出力軸ＯＳを介して車両１の駆動輪Ｗへ伝達される。このとき、遊星歯車機構ＰＧのサンギヤＳ及び第一モータＭ１の回転軸Ｌ１が正転向きに回転することで、ワンウェイクラッチＯＷＣは回転許容（ＦＲＥＥ）状態となる。これにより、第一モータＭ１の駆動力と第二モータＭ２の駆動力を合わせた駆動力で車両１が走行する。この中速域から高速域では、図５（ｂ）の共線図に示すように、第一モータＭ１は常時高速で回転（駆動）し、第二モータＭ２は効率の良い低回転領域の中トルク領域で回転（駆動）する。
【００３６】
車両１の制動又は回生を行う際（減速時）には、第一モータＭ１をオン（回生状態で正転駆動）すると共に、第二モータＭ２をオン（回生状態で正転駆動）する。その状態で、駆動輪Ｗから出力軸ＯＳを介して遊星歯車機構ＰＧのキャリアＣにトルクが入力する。このトルクが第一モータＭ１及び第二モータＭ２に入力することで、第一モータＭ１及び第二モータＭ２で制動及び回生が行われる。なおこのとき、サンギヤＳ及び第一モータＭ１の回転軸Ｌ１が正転向きに回転することで、ワンウェイクラッチＯＷＣが回転許容状態（ＦＲＥＥ）となる。このように、車両１の減速時には、第一モータＭ１と第二モータＭ２とが協調して制動又は回生を行う。このとき、図５（ｃ）に示すように、第一モータＭ１と第二モータＭ２はそれぞれ変換効率の良い回転数で回転するように制御される。
【００３７】
車両１の後進の際には、第一モータＭ１をオン（正転駆動）すると共に、第二モータＭ２をオン（逆転駆動）する。このとき、第二モータＭ２の発生トルクに対して第一モータＭ１の発生トルクが釣り合うように制御する。また、第一モータＭ１は、回転数が０に近い状態となるように制御する。これにより、図５（ｄ）に示すように、遊星歯車機構ＰＧのキャリアＣから出力軸ＯＳに逆転回転の動力が出力されて車両１の駆動輪Ｗへ伝達される。これにより、車両１を後進させることができる。
【００３８】
本実施形態の駆動装置１０では、シングルピニオン型の遊星歯車機構ＰＧにおいて、キャリアＣが出力軸ＯＳに連結されており、他の二つの回転要素であるサンギヤＳとリングギヤＲのうち共線図上でキャリアＣ（出力軸ＯＳ）に近い要素であるリングギヤＲに第二モータＭ２が連結されている。つまり、遊星歯車機構ＰＧのリングギヤＲには、第二モータＭ２が連結されていて、サンギヤＳには第一モータＭ１が連結されている。そして、第二モータＭ２の出力性能（最大出力）は、第一モータＭ１の出力性能（最大出力）よりも大きな出力性能である。
【００３９】
上記のように構成した理由を下記で詳細に説明する。すなわち、第一モータＭ１の動力と第二モータＭ２の動力とを合成するための構成要素である遊星歯車機構ＰＧの小型軽量化を図ることを考慮すると、ダブルピニオン型の遊星歯車機構よりもシングルピニオン型の遊星歯車機構の方が適している。そして、動力（トルク）を効率良く出力するために、下記の式（１）に示されるように、車両１の駆動輪Ｗに繋がる出力軸ＯＳは、リングギヤＲとサンギヤＳの動力（トルク）を合成して出力するキャリアＣに連結させる。
【数１】
2019037044.tif 000003
ただし、式（１）において、τｃ：キャリア軸トルク、τｓ：サンギヤ軸トルク、τｒ：リングギヤ軸トルクである。
また、リングギヤＲに連結されるモータとサンギヤＳに連結されるモータは、常時、下記の式（２）及び式（３）を満たすように駆動する必要がある。
【数２】
2019037044.tif 000004
【数３】
2019037044.tif 000005
ただし、式（３）において、Ｚｓ：サンギヤ歯数、Ｚｒ：リングギヤ歯数である。
そして、シングルピニオン型の遊星歯車機構ＰＧにおいてλのとり得る現実的な値の範囲はおおよそ１．５〜３程度であるため、リングギヤＲに連結するモータはサンギヤＳに連結するモータよりも出力（最大出力）が大きいモータが適している。したがって、リングギヤＲには、最大出力が大きな第二モータＭ２を連結し、サンギヤＳには、最大出力が小さな第一モータＭ１を連結するのが良い。
【００４０】
また、磁石有りモータである第二モータＭ２は、磁石無しモータである第一モータＭ１に対して、同電流条件及び同体格条件での出力トルクが大きい。したがって、駆動装置１０の小型化及び軽量化を図るためには、遊星歯車機構ＰＧのリングギヤＲに第二モータＭ２を連結し、サンギヤＳに第一モータＭ１を連結するのが良い。これらの理由から、本実施形態の駆動装置１０では、遊星歯車機構ＰＧのリングギヤＲに第二モータＭ２を連結し、サンギヤＳに第一モータＭ１を連結している。
【００４１】
また、本実施形態の駆動装置１０では、遊星歯車機構ＰＧのサンギヤＳとリングギヤＲの二つの回転要素のうち共線図上でキャリアＣ（出力軸ＯＳ）に対して遠い要素であるサンギヤＳ（第一モータＭＴの回転軸Ｌ１）に伝達動力を断続できる動力断続機構（係止機構）を設けている。この断続機構は、第一モータＭ１の正転駆動時の回転軸Ｌ１及びサンギヤＳの回転方向（向き）とは逆方向（逆向き）の回転が阻止（ロック）されるように構成したワンウェイクラッチＯＷＣである。
【００４２】
磁石有りモータである第二モータＭ２は、最高効率点が低回転領域から中回転領域にある。したがって、低回転領域から中回転領域では比較的に効率が良いものの、高回転領域では効率が低下する特徴がある。一方、磁石無しモータである第一モータＭ１は、最高効率点が中回転領域から高回転領域にある。したがって、中回転領域から高回転領域では比較的に効率が良いものの、低回転領域では効率が低下する特徴がある。そして、車両１の低車速域での走行では、駆動装置１０に低回転・高負荷が要求される。このような低車速域において、第一モータＭ１が駆動するように設定すると、第一モータＭ１の大型化と効率の低下を招くおそれがある。そのため低車速域では、極力、第一モータＭ１は停止させておき、第二モータＭ２の駆動力のみで車両１を走行させる方が良い。このことを実現するために、本実施形態の駆動装置１０では、第一モータＭ１が０回転でロックするように上記の動力断続機構（係止機構）であるワンウェイクラッチＯＷＣを設けている。また、動力断続機構（係止機構）の構成の複雑化による駆動装置１０の大型化や重量増を防ぐために、動力の断続の切り替えを能動的ではなく受動的に行うことが可能な機構であるワンウェイクラッチＯＷＣを採用している。
【００４３】
また、本実施形態の駆動装置１０の制御では、車両１の出力軸ＯＳの出力要求（駆動装置１０の要求駆動力）に対して、第二モータＭ２の消費電力と第一モータＭ１の消費電力との和が最少になるように第二モータＭ２の回転数を制御し、第一モータＭ１は下記の式（７）を満たすように制御する。なおここでは、回転数を制御する対象（基準）が磁石有りモータである第二モータＭ２である場合を説明するが、回転数を制御する対象（基準）は、第二モータＭ２には限らず、磁石無しモータである第一モータＭ１でも良いし、第一モータＭ１と第二モータＭの両方であってもよい。
【００４４】
遊星歯車機構ＰＧのキャリアＣから出力される駆動装置１０の出力は、ωｃ：キャリアＣの回転数、ωｓ：サンギヤＳの回転数、ωｒ：リングギヤＲの回転数とすると、下記の式（４）で表される。
【数４】
2019037044.tif 000006
また、第一モータＭ１の消費電力に対する機械出力変換効率は、Ｐｓ：第一モータ消費電力、εｓ：第一モータ変換効率とすると、下記の式（５）で表される。
【数５】
2019037044.tif 000007
また、第二モータＭ２の消費電力に対する機械出力変換効率は、Ｐｒ：第二モータ消費電力、εｒ：第二モータ変換効率とすると、下記の式（６）で表される。
【数６】
2019037044.tif 000008
ここで、第一モータＭ１の変換効率εｓと第二モータＭ２の変換効率εｒは、それぞれがトルクと回転数に対して異なる特性を有しており、第一モータＭ１は、低回転数で変換効率が低いが高回転数で変換効率が高い特性を有しており、第二モータＭ２は、高回転数で変換効率が低いが低回転数で変換効率が高い特性を有している。なお、サンギヤＳの回転数ωｓとキャリアＣの回転数ωｃとリングギヤＲの回転数ωｒの関係は、常時、下記の式（７）が成り立つ。
【数７】
2019037044.tif 000009
以上より、機械出力に対する第一モータＭ１の消費電力と第二モータＭ２の消費電力の関係は、下記の式（８）で表される。
【数８】
2019037044.tif 000010
ここで、第一モータＭ１の消費電力Ｐｓと第二モータＭ２の消費電力Ｐｒの和が最少になるように制御する。具体的には、図６のフローチャートに示す手順にしたがって第二モータＭ２の回転数ωrを制御し、さらに当該第二モータＭ２の回転数ωrに基づいて第一モータＭ１の回転数ωsを制御する。
【００４５】
すなわち、図６のフローチャートでは、車両１の要求駆動力によってキャリア回転数ωｃとキャリア軸トルクτｃが決まる（ステップＳＴ１）。次に、上記の式（１），（２），（３）を満たすようにサンギヤ軸トルクτｓとリングギヤ軸トルクτｒを制御する（ステップＳＴ２）。そして、第一モータＭ１の消費電力Ｐｓと第二モータＭ２の消費電力Ｐｒの和Ｐｓ＋Ｐｒが最小になるか否かを判断する（ステップＳＴ３）。その結果、消費電力Ｐｓ，Ｐｒの和Ｐｓ＋Ｐｒが最小になる場合（ＹＥＳ）は、定常状態への遷移が完了する（ステップＳＴ４）。すなわち、以降、それらの消費電力Ｐｓ，Ｐｒの値で第一モータＭ１と第二モータＭ２が制御される。その一方で、消費電力Ｐｓ，Ｐｒの和Ｐｓ＋Ｐｒが最小にならない場合（ＮＯ）は、消費電力Ｐｓ，Ｐｒの和Ｐｓ＋Ｐｒが最小になるようにリングギヤ回転数ωｒ（第二モータＭ２の回転数）を変更する（ステップＳＴ５）。さらに、ステップＳＴ５で変更したリングギヤ回転数ωｒに基づいて、上記の式（７）を満たすようにサンギヤ回転数ωｓ（第一モータＭ１の回転数）を変更する（ステップＳＴ６）。その後、再度、先のステップＳＴ３に戻って、第一モータＭ１の消費電力Ｐｓと第二モータＭ２の消費電力Ｐｒの和Ｐｓ＋Ｐｒが最小になるか否かを判断する。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態の駆動装置１０によれば、シングルピニオン型の遊星歯車機構ＰＧにおいて、三つの回転要素のうち、共線図上でサンギヤＳとリングギヤＲとの間に配置したキャリア（第二回転要素）Ｃが出力軸ＯＳに連結されており、両側に配置したサンギヤ（第一回転要素）Ｓとリングギヤ（第三回転要素）Ｒとにいわゆる磁石無しモータである第一モータＭ１といわゆる磁石有りモータである第二モータＭ２とがそれぞれ連結されている。また、磁石有りモータである第二モータＭ２が連結されたリングギヤＲは、サンギヤＳと比較して共線図上でキャリアＣ（出力軸ＯＳ）により近い回転要素である。
【００４７】
これにより、異なる特性の二つのモータ、特に低回転領域から中回転領域で効率の良い磁石有りモータである第二モータＭ２と、高回転領域で効率の良い磁石無しモータである第一モータＭ１とを組み合わせて使用することができ、キャリアＣに接続した出力軸ＯＳの要求出力に対して、異なる特性を有する二つのモータそれぞれを効率の良い動作点で動作させた動力を合成して出力することができるようになる。したがって、低回転領域から高回転領域のより広い回転領域で第一モータＭ１及び第二モータＭ２を高い効率で動作させることが可能な駆動装置１０となる。
【００４８】
また、本実施形態の駆動装置１０が備える遊星歯車機構ＰＧは、シングルピニオン型の遊星歯車機構である。シングルピニオン型の遊星歯車機構の方が、ダブルピニオン型の遊星歯車機構と比べて部品点数が少なくて済むため、駆動装置１０の小型化及び軽量化と耐久性及び信頼性の向上を図ることが可能となる。また、部品の噛合数（噛合部分の数）が少ないため動力の伝達効率も良い。
【００４９】
また、シングルピニオン型の遊星歯車機構ＰＧにおいて、リングギヤＲに磁石有りモータである第二モータＭ２を接続し、サンギヤＳに磁石無しモータである第一モータＭ１を接続し、キャリアＣに車両１の駆動輪Ｗに繋がる出力軸ＯＳを接続した構成としている。これにより、磁石無しモータである第一モータＭ１の大型化及び重量増を防ぎ、駆動装置１０の軽量化及びコンパクト化を図っている。
【００５０】
また、駆動装置１０の要求駆動力に対して、第一モータＭ１と第二モータＭ２で消費される電力の合計が最小となるように制御することで、バッテリ１１の電力消費量が抑えられるので、車両１の航続可能距離を延ばすことができる。さらに、回生又は制動時において、車両１の駆動輪Ｗ（出力軸ＯＳ）側から入力する駆動力に対して、第一モータＭ１と第二モータＭ２の発電電力が最大となるように制御することも可能である。これにより、エネルギー回生量を向上させることができる。このことによっても、車両１の走行距離（航続距離）を延ばすことができる。
【００５１】
また上記の制御においては、第二モータＭ２の回転数を制御することで、第一モータＭ１の消費電力と第二モータＭ２の消費電力との合計が最小となるように制御するとよい。あるいは、第二モータＭ２の回転数をフィードバック指標として第一モータＭ１を回転数制御することで、第一モータＭ１の消費電力と第二モータＭ２の消費電力との合計が最小となるように制御してもよい。
【００５２】
車両１の発進時及び低速走行時は、第二モータＭ２の出力のみで走行し第一モータＭ１はロック状態で制御しない（通電しない）ので、第二モータＭ２を主として回転数制御する方がコントローラ１５の制御が簡単な制御で済むようになる。
【００５３】
また、本実施形態の駆動装置１０では、共線図上でキャリアＣ（出力軸ＯＳ）に対して遠い回転要素であるサンギヤＳからの動力伝達経路において、当該サンギヤＳの回転を係止可能とすることで動力の伝達の断続を切り替えることができる断続機構（係止機構）を設けている。
【００５４】
磁石無しモータである第一モータＭ１からの動力伝達において、出力軸ＯＳと同じ回転方向の動力は伝達し、逆回転方向の動力はロックする構造としている。これにより、低車速高トルク領域において、磁石無しモータである第一モータＭ１を停止できることによって、第一モータＭ１に要求されるトルクを小さく設定できる。したがって、第一モータＭ１の小型化が可能となる。
【００５５】
また、上記の断続機構として、第一モータＭ１の正転駆動時のサンギヤＳの回転方向とは逆の方向の回転が阻止（ロック）されるように構成したワンウェイクラッチＯＷＣを採用している。この構成によれば、他の動力源の動力などを用いることなくサンギヤＳの一方の回転の係止が可能となるため、駆動装置１０の構成の簡素化や軽量化を図ることが可能となる。
【００５６】
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態について説明する。なお、第二実施形態の説明及び対応する図面においては、第一実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第一実施形態と同じである。
【００５７】
図７は、本発明の第二実施形態にかかる駆動装置１０−２を示す図である。図２に示す第一実施形態の駆動装置１０では、第一モータＭ１と第二モータＭ２を遊星歯車機構ＰＧに対して回転軸Ｌ１，Ｌ２の軸方向における互いに異なる側（すなわち、第一モータＭ１を図の左側に配置し、第二モータＭ２を図の右側に配置）していたのに対して、図７に示す第二実施形態の駆動装置１０−２では、第一モータＭ１と第二モータＭ２を軸方向で遊星歯車機構ＰＧに対して互いに同じ側に配置している。また、第一モータＭ１と第二モータＭ２を軸方向の同位置で内径側と外径側に配置（同心円上に配置）している。
【００５８】
本実施形態の駆動装置１０−２が備える第一モータＭ１と第二モータＭ２の構成をより詳細に説明すると、第一モータＭ１は、サンギヤＳに連結された回転軸Ｌ１上に設けたロータ（回転子）３１と、ロータ３１の外周を囲む位置に設けられてケース５０の内周面５０ａに固定された環状の固定子３２とを備える。ケース５０は、駆動装置１０の構成要素を収容する筐体等の一部であってよく、第一モータＭ１の外周を囲む環状に形成されている。また、第二モータＭ２は、第一モータＭ１の外周を囲む位置に設けられており、ケース５０の外周面５０ｂに固定された環状のステータ（固定子）４２と、ステータ４２の外周を囲む位置に設けた環状のロータ（回転子）４１とを備える。ロータ４１は、リングギヤＲに接続された回転軸Ｌ２上に設置されている。そして、第一モータＭ１のロータ３１の内部には磁石（永久磁石）が取り付けられておらず、第二モータＭ２のロータ４１の内部には磁石（永久磁石）４３が取り付けられている。
【００５９】
本実施形態の駆動装置１０では、第一モータＭ１と第二モータＭ２を遊星歯車機構ＰＧに対して回転軸Ｌ１、Ｌ２の軸方向における同じ側に配置し、かつ、磁石有りモータである第二モータＭ２を磁石無しモータである第一モータＭ１のと同心円上の外径側に配置している。これらにより、駆動装置１０−２の幅方向の寸法（回転軸Ｌ１，Ｌ２の軸方向における幅寸法）の小型化を図っている。また、比較的小径化が可能な第一モータＭ１を内径側に配置し、比較的大径化が必要な第二モータＭ２を第一モータＭ１の外径側に配置したことで、これら第一モータＭ１と第二モータＭ２に必要な大きさ（体格）を確保しながらそれらの設置スペースを小さく抑えて駆動装置１０−２の外形寸法の小型化を図っている。
【００６０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【００６１】
例えば、上記実施形態に示す駆動装置１０，１０−２は、駆動源として機能することが可能な二つのモータを備える電動車両用の駆動装置であるが、本発明の駆動装置を備えた車両としては、上記実施形態に示す二つのモータを備えた電動車両以外にも、例えば、上記の二つのモータ以外にエンジン（内燃機関）など他の駆動源も備える車両（ハイブリッド車両）にも適用が可能である。この場合、例えば、本発明の駆動装置を車両の副駆動輪を駆動するための駆動装置として用いることができる。
【００６２】
また、遊星歯車機構の第一回転要素の回転を係止可能な係止機構としては、上記のワンウェイクラッチＯＷＣには限られず、その他にも第一回転要素の回転を係止可能な構成要素であれば、ブレーキなど他の機構を用いることも可能である。
【００６３】
また、上記実施形態に示す磁石有りモータである第二モータＭ２は、ロータ（回転子）に永久磁石が設置されたモータであるが、本発明の磁石を備えたモータは、ロータ（回転子）に永久磁石が設置されたモータには限らず、ステータ（固定子）に永久磁石が設置されたモータ、あるいはステータとロータの両方に永久磁石が設置されたモータであってもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０，１０−２ 駆動装置
１１ バッテリ（蓄電装置）
１５ コントローラ（制御装置）
３１ ロータ（回転子）
３２ ステータ（固定子）
４１ ロータ（回転子）
４２ ステータ（固定子）
４３ 磁石（永久磁石）
５０ ケース
５０ａ 内周面
５０ｂ 外周面
ＰＧ 遊星歯車機構
Ｓ サンギヤ（第一回転要素）
Ｃ キャリア（第二回転要素）
Ｒ リングギヤ（第三回転要素）
Ｍ１ 第一モータ（第一電動機）
Ｍ２ 第二モータ（第二電動機）
Ｌ１ 回転軸
Ｌ２ 回転軸
ＯＳ 出力軸
ＤＦ ディファレンシャル機構
Ｇ１ 最終減速駆動ギヤ
Ｇ２ 最終減速従動ギヤ
ＯＷＣ ワンウェイクラッチ（係止機構）
Ｗ 駆動輪
Ｓ１ 車速センサ
Ｓ２ アクセル開度センサ
Ｓ３ シフトポジションセンサ
Ｓ４ ブレーキセンサ
Ｓ５ 残容量センサ
Ｓ６ 操舵角センサ
Ｓ７ 傾斜角センサ
Ｓ８ 加減速度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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