(57)【要約】【課題】内燃機関の停止状態での車両稼動時のエネルギー消費の低減を図る車両制御装置を提供する。【解決手段】車両制御装置１０１は、その入力軸３が車両のエンジン７０に機械的に連結される第一ロータ１０、その出力軸２４ａが車両の車軸７４に機械的に連結される第二ロータ２０、及びステータ３０を含む回転電機１と、制止機構６０と、ＥＣＵ７３とを備える。入力軸３及び出力軸２４ａはそれぞれ、一体に回転する第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３を有する。制止機構６０は、第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３に選択的に係合して回転を制止する係合ピン６６と、係合ピン６６を動作させる移動機構６５と、移動機構６５を駆動するステッピングモータ６７とを有する。ＥＣＵ７３は、エンジン７０を停止させつつ回転電機１に電力を供給する場合、係合ピン６６を第一ブレーキ板４３ａｃに係合させる。【選択図】図１
2015051648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両制御装置において、
第一回転子、前記第一回転子の径方向外側に相対回転可能に設けられる第二回転子、及び前記第二回転子の径方向外側に設けられる固定子を含む回転電機と、
前記第一回転子及び前記第二回転子の回転を選択的に制止可能である制止機構と、
前記制止機構の動作を制御する制御手段と
を備え、
前記第一回転子の回転軸及び前記第二回転子の回転軸の一方が車両の内燃機関に機械的に連結されると共に、前記第一回転子の回転軸及び前記第二回転子の回転軸の他方が車両の車軸に機械的に連結され、
前記第一回転子の回転軸は、一体に回転する第一係合部を有し、
前記第二回転子の回転軸は、一体に回転する第二係合部を有し、
前記制止機構は、
前記第一係合部及び前記第二係合部に選択的に係合するように動作して回転を制止する制止係合部と、
前記制止係合部を前記第一係合部及び前記第二係合部に選択的に係合させるように動作させる移動機構と、
前記移動機構を駆動する駆動手段と
を有し、
前記制御手段は、
前記内燃機関を停止させつつ前記回転電機に電力を供給する場合、
前記駆動手段によって前記制止係合部を動作させ、
前記内燃機関に機械的に連結された前記第一回転子の回転軸が有する前記第一係合部又は前記第二回転子の回転軸が有する前記第二係合部に係合させる車両制御装置。
【請求項２】
前記第一係合部は、前記第一回転子の回転軸の周方向に沿って並ぶ複数の第一凹部を有し、
前記第二係合部は、前記第二回転子の回転軸の周方向に沿って並ぶ複数の第二凹部を有し、
前記制止係合部は、前記第一凹部及び前記第二凹部でそれぞれ前記第一係合部及び前記第二係合部に係合可能である請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記第一係合部及び前記第二係合部は、同軸上に配置される請求項１または２に記載の車両制御装置。
【請求項４】
１つの前記制止係合部が設けられ、
前記移動機構は、前記駆動手段によって動作して、前記第一係合部から前記第二係合部までの間で前記制止係合部を直線的に移動させる請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【請求項５】
２つの前記制止係合部が１つのシャフト上に並んで設けられ、
前記移動機構は、前記駆動手段によって動作して、前記シャフトを回転させることで、前記制止係合部の一方を前記第一係合部へ係合させること、前記制止係合部の他方を前記第二係合部へ係合させること、並びに、前記制止係合部のいずれも前記第一係合部及び前記第二係合部に係合させないことを選択的に行う請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【請求項６】
前記第二回転子の回転軸は、前記第一回転子の回転軸と同軸上に配置される請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【請求項７】
太陽ギヤの周囲に前記太陽ギヤとギヤ係合する遊星ギヤを有すると共に前記遊星ギヤの周囲に前記遊星ギヤとギヤ係合するリングギヤを有する増速機構をさらに備え、
前記増速機構は、前記内燃機関の回転を増速して、前記内燃機関に機械的に連結された前記第一回転子の回転軸又は前記第二回転子の回転軸に伝達し、
前記内燃機関に機械的に連結された前記第一回転子の回転軸が有する前記第一係合部又は前記第二回転子の回転軸が有する前記第二係合部は、前記制止係合部と係合することで前記遊星ギヤを制止する請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関及び回転電機を動力源として備えるハイブリッド自動車において、内燃機関の出力軸が回転電機に連結され、内燃機関の動力を回転電機での発電に使用するものがある。
例えば、特許文献１に記載される車両は、エンジン（内燃機関）、第一回転電機及び第二回転電機を備えている。第一回転電機及び第二回転電機を一体化した回転電機であり内外に二重に配置された２つのロータを有する二重ロータ構造の回転電機が記載されており、この回転電機を用いる場合では、回転電機の内周側に形成される第一回転電機部にエンジンが連結され、外周側に形成される第二回転電機部に差動装置を介して車輪軸が連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−４７３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の車両において、エンジンを稼動せずに、つまり発電することなく蓄電池の蓄電力のみを使用して第二回転電機部を稼動させて車両を走行させるＥＶ走行時では、第二回転電機部における回転する外側ロータが形成する回転磁界によって、第一回転電機部の内側ロータが引っ張られてエンジンと共に回転してしまって動力損失となり、第二回転電機部の稼動効率を低下させる。このため、従来から、電力を供給することによって第一回転電機部に内側ロータに対して引っ張られる方向と逆方向の回転トルクを発生させ、第一回転電機部の内側ロータをエンジンと共に強制的に停止させている。このとき、内側ロータの停止のための電力消費が生じ、それにより、消費電力を補うための発電に要する燃料の消費量が増加するという問題がある。
【０００５】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、エンジン（内燃機関）の停止状態での車両稼動時のエネルギー消費の低減を図る車両制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、この発明に係る車両制御装置は、第一回転子、第一回転子の径方向外側に相対回転可能に設けられる第二回転子、及び第二回転子の径方向外側に設けられる固定子を含む回転電機と、第一回転子及び第二回転子の回転を選択的に制止可能である制止機構と、制止機構の動作を制御する制御手段とを備え、第一回転子の回転軸及び第二回転子の回転軸の一方が車両の内燃機関に機械的に連結されると共に、第一回転子の回転軸及び第二回転子の回転軸の他方が車両の車軸に機械的に連結され、第一回転子の回転軸は、一体に回転する第一係合部を有し、第二回転子の回転軸は、一体に回転する第二係合部を有し、制止機構は、第一係合部及び第二係合部に選択的に係合するように動作して回転を制止する制止係合部と、制止係合部を第一係合部及び第二係合部に選択的に係合させるように動作させる移動機構と、移動機構を駆動する駆動手段とを有し、制御手段は、内燃機関を停止させつつ回転電機に電力を供給する場合、駆動手段によって制止係合部を動作させ、内燃機関に機械的に連結された第一回転子の回転軸が有する第一係合部又は第二回転子の回転軸が有する第二係合部に係合させる。
【０００７】
第一係合部は、第一回転子の回転軸の周方向に沿って並ぶ複数の第一凹部を有し、第二係合部は、第二回転子の回転軸の周方向に沿って並ぶ複数の第二凹部を有し、制止係合部は、第一凹部及び第二凹部でそれぞれ第一係合部及び第二係合部に係合可能であってもよい。
第一係合部及び第二係合部は、同軸上に配置されてもよい。
１つの制止係合部が設けられ、移動機構は、駆動手段によって動作して、第一係合部から第二係合部までの間で制止係合部を直線的に移動させてもよい。
２つの制止係合部が１つのシャフト上に並んで設けられ、移動機構は、駆動手段によって動作して、シャフトを回転させることで、制止係合部の一方を第一係合部へ係合させること、制止係合部の他方を第二係合部へ係合させること、並びに、制止係合部のいずれも第一係合部及び第二係合部に係合させないことを選択的に行ってもよい。
第二回転子の回転軸は、第一回転子の回転軸と同軸上に配置されてもよい。
【０００８】
上記車両制御装置は、太陽ギヤの周囲に太陽ギヤとギヤ係合する遊星ギヤを有すると共に遊星ギヤの周囲に遊星ギヤとギヤ係合するリングギヤを有する増速機構をさらに備え、増速機構は、内燃機関の回転を増速して、内燃機関に機械的に連結された第一回転子の回転軸又は第二回転子の回転軸に伝達し、内燃機関に機械的に連結された第一回転子の回転軸が有する第一係合部又は第二回転子の回転軸が有する第二係合部は、制止係合部と係合することで遊星ギヤを制止してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る車両制御装置によれば、内燃機関の停止状態での車両稼動時のエネルギー消費を低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車両制御装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１の第二ブレーキ板及びピニオンギヤの斜視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った面を矢印の方向でみた図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る車両制御装置の制止機構を図１と同様にして示す拡大模式図である。
【図５】図４の制止機構を図３と同様にしてみた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１に係る車両制御装置１０１の構成を説明する。なお、車両制御装置１０１は、回転電機１及びエンジン７０を動力源とするがエンジン７０の動力を回転電機１による発電のために利用するハイブリッド自動車に搭載されるものであるとして説明する。
【００１２】
図１を参照すると、車両制御装置１０１は、ダブルロータ型のモータである回転電機１と、回転電機１の入力軸３に機械的に連結された内燃機関であるエンジン７０と、インバータ７１と、蓄電池７２と、制御手段を構成するＥＣＵ（電子制御ユニット）７３とを備えている。
なお、回転電機１の入力軸３は、増減速機構４０を介してエンジン７０の駆動軸に連結されている。インバータ７１は、回転電機１が発電した交流電力を直流電力に変換して蓄電池７２に蓄電させ、蓄電池７２の直流電力を交流電力に変換して回転電機１に供給する。ＥＣＵ７３は、エンジン７０及びインバータ７１の動作を制御する。また、回転電機１の出力軸２４ａは、車軸７４に機械的に連結されている。
【００１３】
回転電機１は、第一ロータ１０、第二ロータ２０及びステータ３０を内部に含む筐体２を有している。
ここで、第一ロータ１０は第一回転子を構成し、第二ロータ２０は第二回転子を構成し、ステータ３０は固定子を構成し、入力軸３は、第一回転子の回転軸を構成している。
また、回転電機１は、筐体２の外部に両端部が突出する入力軸３を有している。
入力軸３の一方の端部３ａには、スリップリング４が一体に回転するように取り付けられている。スリップリング４は、ブラシを介してインバータ７１に電気的に接続され、インバータ７１との間で交流電流の需給を行うことができる。
また、入力軸３の他方の端部３ｂには、増減速機構４０の太陽ギヤ４１が入力軸３と同軸に一体に回転するように取り付けられている。
【００１４】
また、回転電機１は、入力軸３の径方向外側の周囲を囲むようにして設けられた円筒状の第一ロータ１０を、筐体２内に有している。第一ロータ１０は、入力軸３と一体に回転するように入力軸３の周囲に同軸上に取り付けられた円筒状の第一コア１１と、第一コア１１の外周面近傍に周方向に沿って環状に埋め込まれる共に第一コア１１の両端部から突出する巻線である第一コイル１２とを有している。第一コア１１は、鉄等の磁性体から形成されている。第一コイル１２は、入力軸３に埋めこまれた導体４ａを介してスリップリング４に電気的に接続されている。
【００１５】
また、回転電機１は、第一ロータ１０の径方向外側の周囲を間隔をあけて囲むようにして設けられた円筒状の第二ロータ２０を、筐体２内に有している。第二ロータ２０は、第一ロータ１０に対して相対的に回転することができる。
第二ロータ２０は、第一ロータ１０の第一コア１１の外周面を囲み且つ第一コア１１に対して相対回転可能に同軸上に設けられた円筒状の第二コア２１と、第二コア２１の内周面近傍で第一コア１１に対向するように周方向に沿って環状に埋め込まれた複数の第一永久磁石２２と、第二コア２１の外周面近傍に周方向に沿って環状に埋め込まれた複数の第二永久磁石２３とを有している。第二コア２１は、鉄等の磁性体から形成されている。
【００１６】
また、回転電機１は、第二ロータ２０の径方向外側の周囲を囲むようにして設けられた円筒状のステータ３０を、筐体２内に固定した状態で有している。ステータ３０は、第二ロータ２０の第二コア２１の外周面を間隔あけて囲む円筒状のステータコア３１と、ステータコア３１の内周面近傍で第二コア２１に対向するように周方向に沿って環状に埋め込まれる共にステータコア３１の両端部から突出するステータコイル３２とを有している。ステータコア３１は、鉄等の磁性体から形成されている。ステータコイル３２は、筐体２の外部のインバータ７１と電気的に接続され、インバータ７１との間で交流電力の需給を行うことができる。
【００１７】
筐体２の内部には、入力軸３及び第一ロータ１０の周囲を包み且つ第二ロータ２０の第二コア２１を両側部から挟持して支持するようにして設けられた略有底円筒状のロータブラケット２４及び２５が設けられている。ロータブラケット２４及び２５はそれぞれ、ボールベアリング２６及び２７を介して、これらを貫通して延在する入力軸３の外周面３ｃによって回転自在に支持されている。さらに、ロータブラケット２４及び２５は、締結具によって第二コア２１に一体に回転するように連結されている。
【００１８】
入力軸３の端部３ｂ側にあるロータブラケット２４には、ボールベアリング２６よりも端部３ｂ側で端部３ｂに向かって突出する円筒状の筒部２４ａが一体に形成されている。筒部２４ａは、入力軸３の外周面３ｃに対して間隔をあけて囲繞するようにして外周面３ｃと平行に形成され、第二ロータ２０と同軸上で一体に回転する出力軸を構成している。
筒部つまり出力軸２４ａの外周面２４ａａの周囲には、円筒歯車であるピニオンギヤ５１が出力軸２４ａと一体に回転するように取り付けられている。さらに、ピニオンギヤ５１にギヤ係合させてカウンタギヤ５２が設けられており、カウンタギヤ５２には、図示しないデファレンシャルギヤがギヤ係合し、デファレンシャルギヤには、車軸７４が機械的に連結されている。なお、カウンタギヤ５２は、ピニオンギヤ５１の回転を減速させてデファレンシャルギヤに伝達する。
ここで、出力軸２４ａは、第二回転子の回転軸を構成している。
【００１９】
また、出力軸２４ａの外周面２４ａａの周りには、円盤状の第二ブレーキ板５３が出力軸２４ａと同軸上で一体に回転するように取り付けられている。第二ブレーキ板５３は、ピニオンギヤ５１に入力軸３の端部３ｂ側で隣接して、出力軸２４ａの端部に配置されている。
第二ブレーキ板５３の外周には、図２に示すように、複数の第二切欠き部５３ａが、互いに間隔をあけて周方向に等間隔に形成されている。第二切欠き部５３ａは、出力軸２４ａの円筒軸つまり入力軸３の軸方向に沿ってみたとき、径方向外側に向かって幅広になる台形断面を有して形成されている。
ここで、第二ブレーキ板５３は第二係合部を構成し、第二切欠き部５３ａは第二凹部を構成している。
【００２０】
図１に戻り、入力軸３の端部３ｂに設けられた増減速機構４０は、円筒歯車である太陽ギヤ４１の外周のギヤ歯に外周のギヤ歯を係合させて配置された複数の円筒歯車である遊星ギヤ４２を有している。複数の遊星ギヤ４２は、太陽ギヤ４１の外周に沿って等間隔に配置され、それぞれの回転軸４２ａの両端が遊星ギヤキャリア４３によって支持されている。
遊星ギヤキャリア４３は、遊星ギヤ４２の回転軸４２ａを出力軸２４ａ側から支持する第一キャリア部４３ａと、回転軸４２ａを出力軸２４ａと反対側から支持する第二キャリア部４３ｂとを有している。
【００２１】
第二キャリア部４３ｂは、全ての遊星ギヤ４２の回転軸４２ａの一端を支持する円盤状の支持部４３ｂａと、支持部４３ｂａの中心から遊星ギヤ４２と反対側に突出してエンジン７０の駆動軸に機械的に連結される連結軸４３ｂｂとを有している。
第一キャリア部４３ａは、入力軸３の外周面３ｃに対して間隔をあけて囲繞するように設けられる円筒状の本体部４３ａａと、遊星ギヤ４２側で本体部４３ａａから径方向外側に向かって円盤状に突出し且つ全ての遊星ギヤ４２の回転軸４２ａの他端を支持するフランジ部４３ａｂと、出力軸２４ａ側で本体部４３ａａから径方向外側に向かって円盤状に突出する第一ブレーキ板４３ａｃとを有している。
そして、第一キャリア部４３ａ及び第二キャリア部４３ｂは、入力軸３及び太陽ギヤ４１の周りを一体に回転するように互いに連結されている。
【００２２】
第一ブレーキ板４３ａｃは、第二ブレーキ板５３と同径、同厚（軸方向厚さ）をした同じ構成を有して形成され、第二ブレーキ板５３に対して入力軸３の軸方向に間隔をあけて同軸上に配置されている。そして、第一ブレーキ板４３ａｃの外周には、第二ブレーキ板５３と同形状の複数の第一切欠き部４３ａｃａが、第二ブレーキ板５３と同様に互いに間隔をあけて周方向に等間隔に形成されている。
ここで、第一ブレーキ板４３ａｃは第一係合部を構成し、第一切欠き部４３ａｃａは第一凹部を構成している。
【００２３】
また、増減速機構４０は、全ての遊星ギヤ４２の全体を外周側から囲繞するように設けられた円筒状のリングギヤ４４を有している。リングギヤ４４は、その内周面のギヤ歯を各遊星ギヤ４２のギヤ歯に係合させている。このため、遊星ギヤ４２は、リングギヤ４４と太陽ギヤ４１との間で両者にギヤ係合しつつ転動することができる。
よって、増減速機構４０では、入力軸３と共に太陽ギヤ４１が回転駆動されると、遊星ギヤ４２が太陽ギヤ４１の周囲を転動し、太陽ギヤ４１の周囲を転動（公転）する遊星ギヤ４２と共に遊星ギヤキャリア４３が回転する。このとき、太陽ギヤ４１の回転の一部は、遊星ギヤ４２の自転によって吸収され、遊星ギヤキャリア４３は、太陽ギヤ４１の回転速度から大幅に減速した速度で回転する。逆に言えば、エンジン７０が稼動し、遊星ギヤキャリア４３が回転駆動されると、太陽ギヤ４１及び入力軸３（第一ロータ１０）は、遊星ギヤキャリア４３の回転速度から大幅に増速した速度で回転する。
【００２４】
また、車両制御装置１０１は、第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３の制止機構６０を備えている。
制止機構６０は、側面の一部にギヤ歯であるラック６１ａが形成されたスライドシャフト６１と、ラック６１ａにギヤ係合する円筒歯車であるラック用ピニオンギヤ６２と、ラック用ピニオンギヤ６２を正逆の両方向に回転駆動することができるステッピングモータ６７と、スライドシャフト６１によって貫通されスライドシャフト６１の軸方向の摺動を案内するガイド部６３及び６４とを有している。ステッピングモータ６７は、ＥＣＵ７３によってその動作の制御を受けるように構成されている。
【００２５】
スライドシャフト６１におけるラック６１ａが形成されていない部位には、軸方向に垂直に突出する係合ピン６６が一体に取り付けられている。係合ピン６６の突出する先端部６６ａ（図３参照）は、第一ブレーキ板４３ａｃの第一切欠き部４３ａｃａ内及び第二ブレーキ板５３の第二切欠き部５３ａ内に係合することができる形状で形成されている。そして、スライドシャフト６１、ラック用ピニオンギヤ６２、並びにガイド部６３及び６４は、係合ピン６６を移動させる移動機構６５を構成している。
スライドシャフト６１は、係合ピン６６の先端部６６ａを第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３の間の間隙に位置させるようにして、入力軸３と平行に配置されている。
第一ガイド部６３は、第一ブレーキ板４３ａｃに対して、スライドシャフト６１の軸方向で太陽ギヤ４１側で隣接する位置となるように配置されている。第二ガイド部６４は、第二ブレーキ板５３に対して、スライドシャフト６１の軸方向でピニオンギヤ５１側で隣接する位置となるように配置されている。
ここで、係合ピン６６は制止係合部を構成し、ステッピングモータ６７は駆動手段を構成している。
【００２６】
このため、ステッピングモータ６７を正方向に回転動作させると、ステッピングモータ６７によってラック用ピニオンギヤ６２が正方向に回転駆動され、ラック用ピニオンギヤ６２に係合するラック６１ａを有するスライドシャフト６１が係合ピン６６と共に、第一ガイド部６３から第二ガイド部６４に向かう方向にスライドする。移動する係合ピン６６が第二ガイド部６４に接触すると、第二ガイド部６４がストッパとして作用してスライドシャフト６１のスライドが停止する。このとき、図３に示すように、係合ピン６６の先端部６６ａが、第二切欠き部５３ａ内で第二ブレーキ板５３に係合し、第二ブレーキ板５３の回転を制止する。その結果、出力軸２４ａ及び出力軸２４ａに機械的に連結される車軸７４の回転が制止され、車両制御装置１０１を搭載する車両は、パーキングブレーキ機構が作動した状態となる。つまり、本実施の形態では、係合ピン６６による第二ブレーキ板５３の制止をパーキングブレーキ機構として利用している。なお、ＥＣＵ７３は、第二ガイド部６４によって係合ピン６６の移動が停止されると、ステッピングモータ６７への電力供給を停止する。
【００２７】
さらに、ステッピングモータ６７を逆転方向に回転動作させると、ステッピングモータ６７によってラック用ピニオンギヤ６２が逆方向に回転駆動され、スライドシャフト６１及び係合ピン６６が、第二ガイド部６４から第一ガイド部６３に向かう方向にスライドする。移動する係合ピン６６が第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３の間に位置する状態となったときにＥＣＵ７３がステッピングモータ６７を停止させると、第二切欠き部５３ａ内における係合ピン６６と第二ブレーキ板５３との係合が解除され、第二ブレーキ板５３が回転可能になる、つまりパーキングブレーキ機構が解除される。
【００２８】
また、第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３の間に位置する係合ピン６６をスライドシャフト６１共に第一ガイド部６３に向かって移動させた場合、係合ピン６６が第一ガイド部６３に接触すると、スライドシャフト６１のスライドが停止する。このとき、係合ピン６６の先端部６６ａが、第一切欠き部４３ａｃａ内で第一ブレーキ板４３ａｃに係合し、第一ブレーキ板４３ａｃの回転を制止する。その結果、遊星ギヤキャリア４３及び遊星ギヤ４２の回転が制止され、それにより、遊星ギヤキャリア４３に機械的に連結されたエンジン７０及び遊星ギヤ４２にギヤ係合する入力軸３（及び第一ロータ１０）の回転が制止される。つまり、本実施の形態では、係合ピン６６による第一ブレーキ板４３ａｃの制止をエンジン７０及び第一ロータ１０のブレーキ機構として用いている。なお、ＥＣＵ７３は、第一ガイド部６３によって係合ピン６６の移動が停止されると、ステッピングモータ６７への電力供給を停止する。
【００２９】
次に、この発明の実施の形態１に係る車両制御装置１０１の動作を説明する。
本実施の形態の車両制御装置１０１を搭載するハイブリッド自動車では、エンジン７０の動力は、回転電機１の第一ロータ１０を動作させて回転電機１に発電させるために利用される。このようなハイブリッド自動車は、ＥＶ走行状態、ＨＶ走行状態、停車発電状態、及び車両停車状態の４つの状態の稼動状態をとる。
【００３０】
ＥＶ走行状態は、エンジン７０を停止させた状態で、回転電機１のステータ３０に蓄電池７２から電力を供給し、第二ロータ２０を回転駆動させて、車両を走行させる状態である。このとき、蓄電池７２の直流電力がインバータ７１で三相交流電力に変換されてステータ３０に供給され、ステータ３０のステータコイル３２には、回転磁界が発生する。発生した回転磁界によって、ステータコイル３２と第二ロータ２０の第二永久磁石２３との間に電動トルクが発生し、第二ロータ２０が回転駆動される。
【００３１】
ＨＶ走行状態は、エンジン７０を稼動させて回転電機１の第一ロータ１０を回転駆動して回転電機１に発電させつつ、ステータ３０に蓄電池７２から電力を供給して第二ロータ２０を回転駆動させ、車両を走行させる状態である。このとき、第二ロータ２０は、ステータ３０のステータコイル３２が発生する回転磁界による電動トルクによって回転駆動される。また、エンジン７０の回転駆動力は、増減速機構４０で大幅に増速されて入力軸３に伝達し、第一ロータ１０を高速回転させる。これにより、第一ロータ１０と第二ロータ２０との間に回転差が生じ、第二ロータ２０と共に回転する第一永久磁石２２が発生する磁界によって第一ロータ１０の第一コイル１２に交流の誘導起電力が発生する。発生した誘導起電力は、導体４ａ及びスリップリング４を介してインバータ７１に供給され、インバータ７１で直流電力に変換された後に蓄電池７２に蓄電される。
【００３２】
停車発電状態は、回転電機１のステータ３０への電力供給を行わずに第二ロータ２０を回転駆動させない状態で、エンジン７０を稼動させて第一ロータ１０を回転駆動し回転電機１に発電させる状態である。このときの回転電機１における発電動作は、ＨＶ走行状態の発電動作と同様であるが、第二ロータ２０の回転速度が零であるため、第一ロータ１０の第一コイル１２に発生する誘導起電力が大きくなる。
【００３３】
車両停車状態は、エンジン７０を停止させ且つ回転電機１への電力供給を行わず、第一ロータ１０及び第二ロータ２０を停止させた状態である。
【００３４】
そして、ＥＣＵ７３は、以下の表１に示すように、上述の各状態において制止機構６０の動作を制御して、第一ブレーキ板４３ａｃ又は第二ブレーキ板５３の制止、つまり、パーキングブレーキ機構又はエンジン７０のブレーキ機構を作動させる。
【００３５】
【表１】
2015051648.tif 000003
【００３６】
ＥＶ走行状態では、エンジン７０を停止させるが、回転電機１の第二ロータ２０を回転駆動するため、ＥＣＵ７３は、エンジン７０のブレーキ機構を作動させる。このとき、ＥＣＵ７３は、ステッピングモータ６７を逆回転させ、スライドシャフト６１と共に係合ピン６６をスライドさせて第一ブレーキ板４３ａｃの第一切欠き部４３ａｃａに係合ピン６６を係合させる。これにより、第二ブレーキ板５３は回転自在であるが、第一ブレーキ板４３ａｃと共にエンジン７０及び入力軸３の回転が制止される。そして、第二ロータ２０と共に回転する第一永久磁石２２の磁力によって第一ロータ１０が回転方向に引っ張られても、第一ブレーキ板４３ａｃ及び係合ピン６６の機械的な係合が第一ロータ１０及びエンジン７０の回転を阻止する。
【００３７】
ＨＶ走行状態では、エンジン７０を稼動させると共に回転電機１の第二ロータ２０を回転駆動するため、ＥＣＵ７３は、パーキングブレーキ機構及びエンジン７０のブレーキ機構のいずれも作動させない。このとき、ＥＣＵ７３は、ステッピングモータ６７を正又は逆に回転させてスライドシャフト６１と共に係合ピン６６をスライドさせ、係合ピン６６を第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３の間に位置させる。これにより、第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３が自在に回転できるようになる。
【００３８】
停車発電状態は、エンジン７０を稼動させるが回転電機１の第二ロータ２０を回転駆動しないため、ＥＣＵ７３は、パーキングブレーキ機構を作動させる。このとき、ＥＣＵ７３は、ステッピングモータ６７を正回転させ、スライドシャフト６１と共に係合ピン６６をスライドさせて第二ブレーキ板５３の第二切欠き部５３ａに係合ピン６６を係合させる。これにより、第一ブレーキ板４３ａｃと共にエンジン７０及び入力軸３は回転駆動可能であるが、第二ブレーキ板５３と共に第二ロータ２０の回転が制止される。そして、第一永久磁石２２の磁力を介して、回転する第一ロータ１０によって回転方向に引っ張られても、第二ブレーキ板５３及び係合ピン６６の機械的な係合が第二ロータ２０及び車軸７４の回転を阻止する。
【００３９】
車両停車状態は、エンジン７０を停止させ且つ回転電機１の第二ロータ２０を回転駆動しないため、ＥＣＵ７３は、停車発電状態と同様にパーキングブレーキ機構を作動させる。これにより、第二ブレーキ板５３及び係合ピン６６の機械的な係合が第二ロータ２０及び車軸７４の回転を阻止する。
【００４０】
いずれの状態においても、エンジン７０のブレーキ機構及びパーキングブレーキ機構の作動、つまり第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３の制止は、係合ピン６６を用いた機械的な係合で行われ、その状態が電力を消費することなく維持される。
【００４１】
このように、この発明の実施の形態１に係る車両制御装置１０１は、第一ロータ１０、第一ロータ１０の径方向外側に相対回転可能に設けられる第二ロータ２０、及び第二ロータ２０の径方向外側に設けられるステータ３０を含む回転電機１と、第一ロータ１０及び第二ロータ２０の回転を選択的に制止可能である制止機構６０と、制止機構６０の動作を制御するＥＣＵ７３とを備える。第一ロータ１０の入力軸３が車両のエンジン７０に機械的に連結されると共に、第二ロータ２０の出力軸２４ａが車両の車軸７４に機械的に連結され、入力軸３は、一体に回転する第一ブレーキ板４３ａｃを有し、出力軸２４ａは、一体に回転する第二ブレーキ板５３を有している。制止機構６０は、第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３に選択的に係合するように動作して回転を制止する係合ピン６６と、係合ピン６６を第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３に選択的に係合させるように動作させる移動機構６５と、移動機構６５を駆動するステッピングモータ６７とを有している。ＥＣＵ７３は、エンジン７０を停止させつつ回転電機１に電力を供給する場合、ステッピングモータ６７によって係合ピン６６を動作させ、エンジン７０に機械的に連結された入力軸３が有する第一ブレーキ板４３ａｃに係合させる。
【００４２】
これにより、制止機構６０の移動機構６５は、係合ピン６６を第一ブレーキ板４３ａｃに係合させて、第一ブレーキ板４３ａｃ、入力軸３及びエンジン７０を制止し、係合ピン６６を第二ブレーキ板５３に係合させて、第二ブレーキ板５３、出力軸２４ａ及び車軸７４を制止し、係合ピン６６を第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３に係合させないことで、制止を解除してエンジン７０及び車軸７４を回転自在にする。なお、係合ピン６６による各ブレーキ板の制止は、機械的な係合である。そして、エンジン７０を停止させつつ回転電機１に電力を供給して動作させる車両の稼動状態において、係合ピン６６が第一ブレーキ板４３ａｃに係合することで、第一ブレーキ板４３ａｃ、入力軸３及びエンジン７０の回転が制止される。よって、回転電機１において電力が供給されて第二ロータ２０を回転駆動する場合、回転する第二ロータ２０の界磁又は巻線が発生する磁力によって第一ロータ１０が引っ張られて連れ回りすることが防がれる。さらに、この第一ロータ１０の回転防止は、係合ピン６６と第一ブレーキ板４３ａｃとの間の機械的な係合によって達成されると共に維持されるため、第一ロータ１０の回転防止を維持するために電力等のエネルギーを要しない。従って、車両制御装置１０１は、エンジン７０の停止状態での車両稼動時のエネルギー消費を低減することができる。
【００４３】
また、車両制御装置１０１において、第一ブレーキ板４３ａｃは、入力軸３の周方向に沿って並ぶ複数の第一切欠き部４３ａｃａを有し、第二ブレーキ板５３は、出力軸２４ａの周方向に沿って並ぶ複数の第二切欠き部５３ａを有し、係合ピン６６は、第一切欠き部４３ａｃａ及び第二切欠き部５３ａでそれぞれ第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３に係合可能である。第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３にそれぞれ、回転方向に沿って複数の切欠き部４３ａｃａ及び５３ａがあるため、入力軸３及び出力軸２４ａとそれぞれ一緒に回転して回転方向の位置を変化させる第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３に対して、係合ピン６６を素早く容易に係合させることができる。
【００４４】
また、車両制御装置１０１において、第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３は、同軸上に配置されている。これにより、第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３は、回転する際、同じ挙動をするため、係合ピン６６を第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３に選択的に係合させるための構造を簡易なものにすることができる。
【００４５】
また、車両制御装置１０１において、１つの係合ピン６６が設けられ、移動機構６５は、ステッピングモータ６７によって動作して、第一ブレーキ板４３ａｃから第二ブレーキ板５３までの間で係合ピン６６を直線的に移動させる。これにより、係合ピン６６を第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３に選択的に係合させるための構造を簡易にすることができる。
【００４６】
また、車両制御装置１０１において、出力軸２４ａは、入力軸３と同軸上に配置されている。このとき、出力軸２４ａを入力軸３の外周を囲繞する構成とする、又は、その反対の構成とすることができ、入力軸３に設けられる第一ブレーキ板４３ａｃと出力軸２４ａに設けられる第二ブレーキ板５３とを近接して配置することができる。よって、制止機構６０の小型化が可能になる。
【００４７】
また、車両制御装置１０１は、太陽ギヤ４１の周囲に太陽ギヤ４１とギヤ係合する遊星ギヤ４２を有すると共に遊星ギヤ４２の周囲に遊星ギヤ４２とギヤ係合するリングギヤ４４を有する増減速機構４０を備えている。増減速機構４０は、エンジン７０の回転を増速して、エンジン７０に機械的に連結された入力軸３に伝達し、入力軸３が有する第一ブレーキ板４３ａｃは、係合ピン６６と係合することで遊星ギヤ４２を制止する。このとき、エンジン７０は遊星ギヤ４２に機械的に連結され、入力軸３は太陽ギヤ４１に機械的に連結される。そして、第一ブレーキ板４３ａｃ及び係合ピン６６の係合が、遊星ギヤ４２の回転を制止することによって、エンジン７０の回転を制止することができる。
【００４８】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る車両制御装置は、実施の形態１の車両制御装置１０１の制止機構６０においてスライドシャフト６１に１つの係合ピン６６を設けていたものを、２つの係合ピン２６６及び３６６を、第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３に対向するように設けたものである。
なお、以下の実施の形態において、前出した図における参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
図４及び図５をあわせて参照すると、実施の形態２に係る車両制御装置における制止機構２６０は、入力軸３（図１参照）と平行に配置され且つ端部２６１ａにスプラインが刻まれたシャフト２６１と、端部２６１ａに外周でギヤ係合している円筒歯車であるギヤ歯車２６２と、ギヤ歯車２６２を回転駆動するステッピングモータ６７とを有している。シャフト２６１は、図示しない支持部材によってその中心軸を中心に回転自在に支持されている。
【００５０】
シャフト２６１には、第一ブレーキ板４３ａｃの第一切欠き部４３ａｃａが形成された外周部分及び第二ブレーキ板５３の第二切欠き部５３ａが形成された外周部分のそれぞれに対向する位置に、係合ピン２６６及び３６６が一体に回転するように取り付けられている。係合ピン２６６及び３６６は、シャフト２６１の軸方向に垂直な方向で互いに異なる方向（本実施の形態では、反対方向）に向かって突出している。係合ピン２６６及び３６６はそれぞれ、シャフト２６１から軸方向に垂直に延びるアーム部２６６ａ及び３６６ａと、アーム部の先端から第一ブレーキ板４３ａｃの第一切欠き部４３ａｃａ及び第二ブレーキ板５３の第二切欠き部５３ａに向かうように突出する突出部２６６ｂ及び３６６ｂとを有している。
【００５１】
このため、ステッピングモータ６７が動作し、シャフト２６１がその中心軸を中心に方向Ｄ１（図５の紙面上で時計回り）に回転駆動されると、第一係合ピン２６６の突出部２６６ｂが第一ブレーキ板４３ａｃの第一切欠き部４３ａｃａ内に係合する。このとき、第二係合ピン３６６の突出部３６６ｂは係合せずフリーな状態であり、ステッピングモータ６７への通電は停止される。これにより、入力軸３及びエンジン７０の回転が制止される（図１参照）。
【００５２】
さらに、ステッピングモータ６７が上述と反対の動作をし、シャフト２６１が方向Ｄ１と反対の方向Ｄ２（図５の紙面上で反時計回り）に回転すると、第一係合ピン２６６の係合が解除され、第一係合ピン２６６及び第二係合ピン３６６はフリーな状態に戻る。このとき、ステッピングモータ６７への通電は停止される。
また、ステッピングモータ６７をさらに動作させてシャフト２６１を方向Ｄ２に回転駆動すると、第二係合ピン３６６の突出部３６６ｂが第二ブレーキ板５３の第二切欠き部５３ａ内に係合し、その一方で、第一係合ピン２６６はフリーな状態を維持する。このとき、ステッピングモータ６７への通電は停止され、出力軸２４ａ及び車軸７４の回転が制止される（図１参照）。
【００５３】
上述のように、ステッピングモータ６７の駆動方向を制御して、回転方向を選択的に切り換えてシャフト２６１を回転駆動することによって、第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３の回転を選択的に制止することができる。
また、この発明の実施の形態２に係る車両制御装置のその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００５４】
そして、本実施の形態２に係る車両制御装置では、２つの係合ピン２６６及び３６６が１つのシャフト２６１上に並んで設けられ、ステッピングモータ６７によってシャフト２６１を回転させることで、第一係合ピン２６６を第一ブレーキ板４３ａｃへ係合させること、第二係合ピン３６６を第二ブレーキ板５３へ係合させること、並びに、第一係合ピン２６６及び第二係合ピン３６６のいずれも第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３に係合させないことを選択的に行う。これにより、第一係合ピン２６６が第一ブレーキ板４３ａｃに係合することで、第一ブレーキ板４３ａｃ、入力軸３及びエンジン７０の回転が制止される。第二係合ピン３６６が第二ブレーキ板５３に係合することで、第二ブレーキ板５３、出力軸２４ａ及び車軸７４の回転が制止される。第一係合ピン２６６及び第二係合ピン３６６のいずれもが第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３に係合しない場合、エンジン７０及び車軸７４のいずれもが回転可能である。そして、第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３の回転の制止はそれぞれ、第一係合ピン２６６及び第二係合ピン３６６による機械的な係合によって達成されると共に維持されるため、電力等のエネルギーを要しない。従って、本実施の形態２に係る車両制御装置は、実施の形態１に係る車両制御装置１０１と同様の効果を有している。
【００５５】
また、実施の形態１の車両制御装置１０１において、制止機構６０の係合ピン６６は、スライドシャフト６１から単に突出するだけの構成であったが、実施の形態２の車両制御装置の制止機構２６０における係合ピン２６６及び３６６のように、アーム部及び突出部を有する構成であってもよい。この場合、スライドシャフト６１を軸方向にスライドさせるだけでなく中心軸を中心に回転させる構成としてもよい。これにより、回転中の第一ブレーキ板４３ａｃの第一切欠き部４３ａｃａ及び第二ブレーキ板５３の第二切欠き部５３ａに対して、切欠き部同士の間の突出部分によって障害を受けることなく、係合ピンを容易に係合させることができる。
【００５６】
また、実施の形態１及び２の車両制御装置の制止機構６０及び２６０において、係合ピン６６，２６６，３６６の先端を切欠き部４３ａｃａ，５３ａ内に係合させる構成であったが、これに限定されるものでない。係合ピンをギヤ歯車とし、第一ブレーキ板４３ａｃ及び第二ブレーキ板５３の外周に形成したギヤ歯にギヤ係合させる構成としてもよい。
また、実施の形態１の車両制御装置１０１の制止機構６０において、スライドシャフト６１をスライドさせる構造は、実施の形態のようにラック・アンド・ピニオン構造に限定されるものでなく、ウォームギヤ、ボールねじ等の回転動作をスライド動作に変換する構造であればよい。
【００５７】
また、実施の形態１及び２の車両制御装置では、入力軸３は、増減速機構４０を介して第一ブレーキ板４３ａｃを間接的に有し、第一ブレーキ板４３ａｃと共に回転する構成であったが、これに限定されるものでない。増減速機構４０が設けられない場合、入力軸３は、第一ブレーキ板４３ａｃを、同軸上で一体に回転するように直接的に有してもよい。又は、増減速機構４０が設けられる場合であっても、入力軸３は、第一ブレーキ板４３ａｃを、同軸上で一体に回転するように直接的に有してもよい。
また、実施の形態１及び２の車両制御装置の回転電機１では、入力軸３にエンジン７０の駆動軸が機械的に連結され、出力軸２４ａに車軸７４が機械的に連結されていたが、これに限定されるものでない。入力軸３に車軸７４が機械的に連結され、出力軸２４ａにエンジン７０の駆動軸が機械的に連結されてもよい。
【００５８】
また、実施の形態１及び２の車両制御装置の回転電機１では、第一ロータ１０に第一コイル１２が設けられ、第二ロータ２０に第一永久磁石２２及び第二永久磁石２３が設けられ、ステータ３０にステータコイル３２が設けられていたが、これに限定されるものでなく、第一ロータ１０と第二ロータ２０とが逆の構成であってもよい。
又は、第二ロータ２０の第二コア２１において、内周面及び外周面の近傍に二列で環状に設けられた第一永久磁石２２及び第二永久磁石２３は、第二コア２１の中央付近に一列で環状に埋め込まれてもよい。
又は、第二ロータ２０の第二コア２１の内周面及び外周面それぞれの近傍に、永久磁石及びコイルを埋め込み、ステータ３０に永久磁石を埋め込んでもよい。
また、実施の形態１及び２の車両制御装置の回転電機１では、界磁として第一永久磁石２２及び第二永久磁石２３を使用していたが、これに限定されるものでなく、電磁石であってもよい。
【００５９】
また、実施の形態１及び２の車両制御装置は、ハイブリッド自動車に搭載されていたが、これに限定されるものでなく、ダブルロータ型の回転電機及びエンジンを動力源とするがエンジンの動力を回転電機による発電に利用し、回転電機によって駆動される機械であれば、搭載可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１  回転電機、３  入力軸（第一回転子の回転軸）、１０  第一ロータ（第一回転子）、２０  第二ロータ（第二回転子）、２４ａ  出力軸（第二回転子の回転軸）、３０  ステータ（固定子）、４０  増減速機構（増速機構）、４１  太陽ギヤ、４２  遊星ギヤ、４３ａｃ  第一ブレーキ板（第一係合部）、４３ａｃａ  第一切欠き部（第一凹部）、４４  リングギヤ、５３  第二ブレーキ板（第二係合部）、５３ａ  第二切欠き部（第二凹部）、６０，２６０  制止機構、６５  移動機構、６６，２６６，３６６  係合ピン（制止係合部）、６７  ステッピングモータ（駆動手段）、７０  エンジン（内燃機関）、
７３  ＥＣＵ（制御手段）、１０１  車両制御装置。
【図１】
2015051648.tif 000004
【図２】
2015051648.tif 000005
【図３】
2015051648.tif 000006
【図４】
2015051648.tif 000007
【図５】
2015051648.tif 000008