(57)【要約】      （修正有）【課題】後輪ないし従駆動輪を回転電機で駆動する四輪駆動車両において、回転電機を小型化し、かつ引きずり損を低減する。【解決手段】後輪１６６ａ、１６６ｂないし従駆動輪に連結された、ステータの鎖交磁束量が可変な可変界磁型のＭＧ３を備える。ハイブリッドＥＣＵ１７０は、走行状態に応じて後輪１６６ａ、１６６ｂないし従駆動輪の駆動の要否を判定する。モータＥＣＵ１４０は、後輪１６６ａ、１６６ｂないし従駆動輪の駆動が必要でない場合に、ＭＧ３の鎖交磁束量が少なくなるように制御して引きずり損を低減する。モータＥＣＵ１４０は、後輪１６６ａ、１６６ｂないし従駆動輪の駆動が必要である場合にＭＧ３の鎖交磁束量を最大化する。【選択図】図１
2015174547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機を備える四輪駆動車両であって、
後輪ないし従駆動輪に連結された、ステータの鎖交磁束量が可変な可変界磁型の回転電機と、
走行状態に応じて前記後輪ないし前記従駆動輪の駆動の要否を判定する第１制御手段と、
前記後輪ないし前記従駆動輪の駆動が必要でない場合に、前記回転電機の前記鎖交磁束量が少なくなるように制御する第２制御手段と、
を有することを特徴とする回転電機を備える四輪駆動車両。
【請求項２】
請求項１記載の四輪駆動車両において、
前記第２制御手段は、駆動が必要である場合の鎖交磁束量を最大化し、駆動が必要でない場合の鎖交磁束量を最小化する
ことを特徴とする回転電機を備える四輪駆動車両。
【請求項３】
請求項１，２のいずれかに記載の四輪駆動車両において、
前記第１制御手段は、発進時、前輪ないし主駆動輪のスリップ時、回生制動時のいずれかにおいて前記後輪ないし前記従駆動輪の駆動が必要であると判定することを特徴とする回転電機を備える四輪駆動車両。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の四輪駆動車両において、
前記回転電機は、
ステータと、
前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータと、
を備え、
前記第２制御手段は、前記第２ロータ要素を相対回転させることで前記ステータの鎖交磁束量を可変することを特徴とする回転電機を備える四輪駆動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機を備える四輪駆動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジン及びモータジェネレータ（ＭＧ）が前輪に接続されるとともに、他のモータジェネレータ（ＭＧ）が後輪に接続され、車両発進時やスリップ発生時などに前輪と後輪に出力する分配比を設定して走行する四輪駆動車両が記載されている。また、通常は前輪のみで走行し、前輪がスリップする場合のみ後輪を駆動するスタンバイ式の四輪駆動車両も提案されている。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６１９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スタンバイ方式を含む四輪駆動車両では、主駆動輪（前輪）に使用する回転電機は多くの時間トルクを発生するため、トルクを発生できる全域で高効率が求められる。他方、従駆動輪（後輪）に使用する回転電機は、発進時や主駆動輪がスリップ時にのみトルクを発生し、それ以外の時間は単に車軸に引きずられて回転しているので、引きずり損が少ないことが求められる。このため、主駆動輪に使用される回転電機には希土類磁石を用いた回転電機とし、従駆動輪にはロータに巻線を用いたＤＣモータとすることが考えられる。
【０００５】
しかしながら、ＤＣモータではトルク発生時に通電する必要があることから、その通電電流によりロスが生じ、トルク発生時で比較すると希土類磁石を用いる回転電機よりも効率が低下するとともに、サイズも大型化する問題がある。  
【０００６】
本発明の目的は、後輪ないし従駆動輪を回転電機で駆動する四輪駆動車両において、回転電機を小型化でき、かつ引きずり損を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、回転電機を備える四輪駆動車両であって、後輪ないし従駆動輪に連結された、ステータの鎖交磁束量が可変な可変界磁型の回転電機と、走行状態に応じて前記後輪ないし前記従駆動輪の駆動の要否を判定する第１制御手段と、前記後輪ないし前記従駆動輪の駆動が必要でない場合に、前記回転電機の前記鎖交磁束量が少なくなるように制御する第２制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明において、後輪ないし従駆動輪の駆動が必要でない場合にはステータの鎖交磁束により引きずり損が生じるが、後輪ないし従駆動輪に連結される回転電機を可変界磁型の回転電機で構成し、後輪ないし従駆動輪の駆動が必要でない場合に鎖交磁束量を少なく制御することで、駆動が必要でない場合の引きずり損が低減される。後輪ないし従駆動輪の駆動が必要であるか否かは走行状態に応じて判定されるため、本発明では走行状態に応じて後輪ないし従駆動輪の回転電機の鎖交磁束量が動的に制御される。前輪を主駆動輪とし、後輪を従駆動輪とするスタンバイ式の四輪駆動車両では、後輪と従駆動輪は同一となる。
【０００９】
本発明の１つの実施形態では、前記第２制御手段は、駆動が必要である場合の鎖交磁束量を最大化し、駆動が必要でない場合の鎖交磁束量を最小化することを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の実施形態では、前記第１制御手段は、発進時、前輪ないし主駆動輪のスリップ時、回生制動時のいずれかにおいて前記後輪ないし前記従駆動輪の駆動が必要であると判定することを特徴とする。
【００１１】
本発明のさらに他の実施形態では、前記回転電機は、ステータと、前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータとを備え、前記第２制御手段は、前記第２ロータ要素を相対回転させることで前記ステータの鎖交磁束量を可変することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、後輪ないし従駆動輪の駆動が必要でない場合に可変界磁型回転電機の鎖交磁束量を少なくするので、引きずり損を低減することができる。また、本発明では、ＤＣモータ等を用いる必要がないので、回転電機のサイズを小型化し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の四輪駆動車両の構成図である。
【図２】回転電機の基本構成図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】主ロータと副ロータの位相関係説明図である。
【図５】実施形態の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について、ハイブリッド自動車を例にとり説明する。
【００１５】
本実施形態のハイブリッド自動車は、エンジン１２２と、エンジン１２２の出力軸としてのクランクシャフト１２６にダンパ１２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構１３０と、動力分配統合機構１３０に接続された発電可能なモータジェネレータ（ＭＧ）１と、動力分配統合機構１３０に接続されると共に前輪１６３ａ，１６３ｂに連結された前軸１６４にディファレンシャルギヤ１６２を介して接続されたＭＧ２と、後輪１６６ａ，１６６ｂに連結された後軸１６７にディファレンシャルギヤ１６５を介して接続されたＭＧ３と、駆動系全体をコントロールするハイブリッド電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）１７０を備える。
【００１６】
エンジン１２２は、ガソリンまたは軽油により動力を出力する内燃機関であり、エンジン１２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）１２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ１２４は、ハイブリッドＥＣＵ１７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ１７０からの制御信号によりエンジン１２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン１２２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ１７０に出力する。
【００１７】
動力分配統合機構１３０は、外歯歯車のサンギヤ１３１と、このサンギヤ１３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ１３２と、サンギヤ１３１に噛合すると共にリングギヤ１３２に噛合する複数のピニオンギヤ１３３と、複数のピニオンギヤ１３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア１３４とを備え、サンギヤ１３１とリングギヤ１３２とキャリア１３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構１３０は、キャリア１３４にはエンジン１２２のクランクシャフト１２６が、サンギヤ１３１にはＭＧ１が、リングギヤ１３２には駆動軸としてのリングギヤ軸１３２ａを介してＭＧ２がそれぞれ連結されており、ＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア１３４から入力されるエンジン１２２からの動力をサンギヤ１３１側とリングギヤ１３２側にそのギヤ比に応じて分配し、ＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア１３４から入力されるエンジン１２２からの動力とサンギヤ１３１から入力されるＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ１３２側に出力する。リングギヤ１３２に出力された動力は、リングギヤ軸１３２ａからギヤ機構１６０およびディファレンシャルギヤ１６２を介して、車両の前輪１６３ａ，１６３ｂに出力される。
【００１８】
ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３は、いずれも発電機として駆動できると共に電動機として駆動できる回転電機であり、インバータ１４１，１４２，１４３を介してバッテリ１５０と電力のやりとりを行なう。インバータ１４１，１４２，１４３とバッテリ１５０とを接続する電力ライン１５４は、各インバータ１４１，１４２，１４３が共用する正極母線および負極母線として構成されており、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ１５０は、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ１５０は充放電されない。ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３は、いずれもモータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）１４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ１４０には、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を駆動制御するために必要な信号、例えばＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のロータの回転位置を検出する角度センサからの信号や図示しない電流センサにより検出されるＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ１４０からは、インバータ１４１，１４２，１４３へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ１４０は、ハイブリッドＥＣＵ１７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ１７０からの制御信号によってＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を駆動制御すると共に必要に応じてＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ１７０に出力する。
【００１９】
バッテリ１５０は、バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）１５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ１５２には、バッテリ１５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ１５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ１５０の出力端子に接続された電力ライン１５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ１５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ１５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ１７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ１５２では、バッテリ１５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２０】
前輪１６３ａ，１６３ｂおよび後輪１６６ａ，１６６ｂには、油圧により作動する油圧ブレーキ１６８ａが取り付けられている。油圧ブレーキ１６８ａは、ブレーキアクチュエータ１６８の駆動により前輪１６３ａ，１６３ｂおよび後輪１６６ａ，１６６ｂに作用させる制動力を調整できるようになっている。ブレーキアクチュエータ１６８は、ブレーキＥＣＵ１６９により駆動制御されている。ブレーキＥＣＵ１６９には、前輪１６３ａ，１６３ｂおよび後輪１６６ａ，１６６ｂの各回転速度を検出する車輪速センサ１６９ａからの車輪速信号が入力されている。ブレーキＥＣＵ１６９は、ハイブリッドＥＣＵ１７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ１７０からの制御信号によりブレーキアクチュエータ１６８を駆動制御すると共に必要に応じて油圧ブレーキの作動に関するデータをハイブリッドＥＣＵ１７０に出力する。また、ブレーキＥＣＵ１６９は、車両の走行状態（スリップ時や発進時）に応じて前輪１６３ａ，１６３ｂと後輪１６６ａ，１６６ｂとに出力するトルクの分配比を決定してハイブリッドＥＣＵ１７０に送信している。
【００２１】
ハイブリッドＥＣＵ１７０は、マイクロプロセッサとして構成されており、イグニッションスイッチからのイグニッション信号，シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサからのシフトポジション，アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサからのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサからのブレーキペダルポジション，車速センサからの車速Ｖ、路面の勾配を検出する勾配センサからの路面勾配Ｒθなどが入力されている。ハイブリッドＥＣＵ１７０は、エンジンＥＣＵ１２４やモータＥＣＵ１４０，バッテリＥＣＵ１５２，ブレーキＥＣＵ１６９と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ１２４やモータＥＣＵ１４０，バッテリＥＣＵ１５２，ブレーキＥＣＵ１６９と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２２】
このように構成されたハイブリッド自動車では、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて前軸１６４および後軸１６７に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力が前軸１６４と後軸１６７とに出力されるように、エンジン１２２とＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３とが運転制御される。エンジン１２２とＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン１２２から出力されるようにエンジン１２２を運転制御すると共にエンジン１２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構１３０とＭＧ１とＭＧ２，ＭＧ３の一方または双方とによってトルク変換されて前軸１６４と後軸１６７とに出力されるようＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ１５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン１２２から出力されるようにエンジン１２２を運転制御すると共にバッテリ１５０の充放電を伴ってエンジン１２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構１３０とＭＧ１とＭＧ２，ＭＧ３の一方または双方とによるトルク変換を伴って要求動力が前軸１６４と後軸１６７とに出力されるようＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を駆動制御する充放電運転モード、エンジン１２２の運転を停止してＭＧ２，ＭＧ３の一方または双方から要求動力に見合う動力を前軸１６４と後軸１６７とに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
【００２３】
ここで、発進時や前輪１６３ａ，１６３ｂのスリップ時にＭＧ３を動作させて後輪１６６ａ，１６６ｂを駆動し、それ以外は基本的にＭＧ３を動作させないものとすると、ＭＧ３は多くの時間において単に後軸１６７の回転に引きずられ回転しているのみであり、引きずり損が生じてしまう。ＭＧ３をＤＣモータとして、トルク発生時にロータに通電する構成とすれば引きずり損は低減できるが、希土類等の永久磁石モータと比較するとサイズが大型化してしまう。
【００２４】
そこで、本実施形態では、後輪１６６ａ，１６６ｂを駆動するＭＧ３を永久磁石の可変界磁型回転電機で構成してサイズを小型化するとともに、トルク発生時にはステータの鎖交磁束量を増大させて効率的にトルクを出力し、それ以外にはステータの鎖交磁束量を少なくして引きずり損を低減する。すなわち、ハイブリッドＥＣＵ１７０は、発進時や前輪１６３ａ，１６３ｂのスリップ時にＭＧ３を動作させるための制御指令をモータＥＣＵ１４０に出力し、モータＥＣＵ１４０は、この制御指令に基づいてＭＧ３を駆動するとともに、ＭＧ３の鎖交磁束量を可変制御する。
【００２５】
図２及び図３に、本実施形態におけるＭＧ３の基本構成を示す。図２は、ＭＧ３の回転軸方向と直交する方向から見た断面図を示し、図３は図２のＡ−Ａ断面に相当する図を示す。
【００２６】
ＭＧ３は、ケーシングに固定されたステータ２４と、径方向においてステータ２４と所定のギャップを空けて対向し、ステータ２４に対して相対回転可能なロータ２８を備える。図１の例では、ロータ２８がステータ２４の内周側の位置でステータ２４と対向配置される。
【００２７】
ステータ２４は、ステータコア３６と、ステータコア３６にその周方向に沿って配設された複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイル３８ｕ，３８ｖ，３８ｗを含む。３相のステータコイル３８ｕ，３８ｖ，３８ｗに３相の交流電流が流れることで、ステータ周方向に回転する回転磁界が生じる。
【００２８】
ロータ２８は、回転軸方向に隣接した状態でステータ２４と径方向に対向配置された主ロータ（第１ロータ要素）４０と副ロータ（第２ロータ要素）４２を含む。主ロータ４０と副ロータ４２は、回転軸方向にギャップを空けて対向配置される。図２では、主ロータ４０が副ロータ４２よりも回転軸方向一方側（図の左側）に配置され、主ロータ４０がステータコア３６の回転軸方向一方側と径方向に対向し、副ロータ４２がステータコア３６の回転軸方向他方側（図の右側）と径方向に対向する。
【００２９】
主ロータ４０は、複数の電磁鋼板が回転軸方向に積層された主ロータコア４６と、主ロータコア４６にその周方向に沿って互いに等間隔で配設された複数の主永久磁石４８ｎ，４８ｓを含む。図３では、主ロータ４０の主永久磁石４８ｎ，４８ｓを透視して示している。図２では、主永久磁石４８ｎ，４８ｓは、主ロータコア４６の周方向の複数位置に２つを１組としてＶ字型に埋設されるが、これに限定されない。主永久磁石４８ｎは外周側がＮ極であり、主永久磁石４８ｓは外周側がＳ極である。主永久磁石４８ｎ，４８ｓが周方向に交互に配置されることで、主永久磁石４８ｎ，４８ｓの極性が周方向に交互に異なる。
【００３０】
副ロータ４２は、複数の電磁鋼板が回転軸方向に積層された副ロータコア５４と、副ロータコア５４にその周方向に沿って互いに等間隔で配設された複数の副永久磁石５６ｎ，５６ｓを含む。副永久磁石５６ｎ，５６ｓは、副ロータコア５４の周方向の複数位置に２つを１組としてＶ字型に埋設されるが、これに限定されない。副永久磁石５６ｎは外周側がＮ極であり、副永久磁石５６ｓは外周側がＳ極である。副永久磁石５６ｎ，５６ｓが周方向に交互に配置されることで、副永久磁石５６ｎ，５６ｓの極性が周方向に交互に異なる。副永久磁石５６ｎ，５６ｓの周方向間隔は、主永久磁石４８ｎ，４８ｓの周方向間隔に等しい。
【００３１】
主ロータシャフト２６には、拘束板６１，６２が溶接等により固定される。拘束板６１，６２は、回転軸方向に互いに間隔をおいて配置され、拘束板６２が拘束板６１より回転軸方向一方側に配置され、主ロータ４０が回転軸方向に拘束板６１，６２の間に挟持される。主ロータ４０は、主ロータシャフト２６とキー溝やスプライン等により係合し、主ロータシャフト２６及び拘束板６１，６２と一体回転する。
【００３２】
副ロータシャフト５２には、拘束板６３，６４が溶接等により固定される。拘束板６３，６４は、回転軸方向に互いに間隔をおいて配置され、拘束板６３が拘束板６４より回転軸方向一方側に配置され、副ロータ４２が回転軸方向において拘束板６３，６４の間に挟持される。副ロータ４２は、副ロータシャフト５２とキー溝やスプライン等により係合し、副ロータシャフト５２及び拘束板６２，６３と一体回転する。副ロータシャフト５２は、ベアリング５０により主ロータシャフト２６に対して相対回転可能に支持され、副ロータ４２が主ロータ４０に対して相対回転可能である。
【００３３】
本実施形態のＭＧ３は、主ロータ４０と副ロータ４２の位相関係が変化することで、ステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束が変化する。主ロータ４０と副ロータ４２で同一極性の主永久磁石４８ｎと副永久磁石５６ｎ（あるいは主永久磁石４８ｓと副永久磁石５６ｓ）が周方向の同位相に配置される同極対向状態の場合、界磁磁束は最大となる。他方、副ロータ４２が主ロータ４０に対して相対回転し、主永久磁石４８ｎと副永久磁石５６ｎ（あるいは主永久磁石４８ｓと副永久磁石５６ｓ）が１８０度ずれる逆極対向状態の場合、界磁磁束は最小あるいはゼロとなる。
【００３４】
図４に、主ロータ４０及び副ロータ４２のみを取り出した斜視図を示す。図４（ａ）は、主ロータ４０と副ロータ４２が同極対向状態であり、位相角をγとすると、γ＝０度（ｄｅｇ）の状態である。このとき、ステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束は最大となる。図４（ｂ）は、主ロータ４０と副ロータ４２が逆極対向状態であり、γ＝１８０度（ｄｅｇ）の状態である。このとき、ステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束は最小となる。このように、ＭＧ３は、主ロータ４０と副ロータ４２の位相関係を変化させる、つまり主ロータ４０と副ロータ４２を相対回転させて位相角γを変化させることでステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束を変化させる可変界磁型の回転電機として機能する。
【００３５】
図５に、本実施形態の制御ブロック図を示す。モータＥＣＵ１４０のうちＭＧ３を制御する制御ブロック図である。
【００３６】
モータＥＣＵ１４０は、機能ブロックとして、目標ロータ位相角度演算部５０２と、ロータ位相角度制御部５０４と、ロータ間位相角ロック解除判断部５０６と、モータトルク制御部５１０と、加算部５１２を備える。
【００３７】
目標ロータ位相角度演算部５０２は、ハイブリッドＥＣＵ１７０からの後輪トルク発生指令に応じ、ＭＧ３の目標ロータ位相角度を演算する。すなわち、目標ロータ位相角度演算部５０２は、トルク発生の要否に応じてＭＧ３の主ロータ４０と副ロータ４２の間の目標位相角γを演算する。目標ロータ位相角度演算部５０２は、トルク発生時に主ロータ４０と副ロータ４２を同極対向状態として磁束を最大にすべく、目標位相角γ＝０度に設定する。また、トルク非発生時に主ロータ４０と副ロータ４２を逆極対向状態として磁束を最小にすべく、目標位相角γ＝１８０度に設定する。なお、ハイブリッドＥＣＵ１７０は、アクセル開度や車速、バッテリの残容量（ＳＯＣ）、ブレーキＥＣＵ１６９からの前輪（主駆動輪）のスリップ有無に基づいて後輪トルクの要否を判定し、指令信号を出力する。目標ロータ位相角度演算部５０２は、演算して得られた目標ロータ位相角度をロータ位相角度制御部５０４に出力する。
【００３８】
ロータ位相角度制御部５０４は、目標ロータ位相角度、主ロータ４０の角度、及び副ロータ４２の角度に基づき、現在の主ロータ４０及び副ロータ４２の位相角度から目標ロータ位相角度に移行するために必要な電流値を演算し、ロータ位相角度構成用電流指令として加算部５１２に出力する。すなわち、ロータ位相角度制御部５０４は、主ロータ４０及び副ロータ４２に対し、互いに逆方向に回転させる方向にトルクを発生させ、ロータ２８全体に対しては回転に寄与しないトルクを発生させるようにステータ電流値を演算する。例えば、このようなトルクを発生させる位置に磁束を発生させるようにステータ磁界を生成すべく、ステータ電流をベクトル制御により演算する。このとき、主ロータ４０及び副ロータ４２の角度は、それぞれに設けられたレゾルバ等の角度センサから供給される。
【００３９】
ロータ間位相角ロック解除判断部５０６は、ハイブリッドＥＣＵ１７０からの指令信号と、ロータ位相角度制御部５０４からの信号に基づき、ロータ間位相角をロック状態とするか、あるいはロック解除状態とするかを判断してロックオンオフ指令をロック機構に出力する。後輪トルク非発生状態から後輪トルク発生状態に移行する場合、位相角γ＝０度に設定するためにロック解除状態とし、位相角γ＝０度に達した場合にその位相角を維持すべく副ロータ４２を主ロータ４０に対してロック状態とする。また、後輪トルク発生状態から後輪トルク非発生状態に移行する場合、位相角γ＝１８０に設定するためにロック解除状態とし、位相角γ＝１８０度に達した場合にその位相角を維持すべくロック機構をロック状態とする。
【００４０】
モータトルク制御部５１０は、ハイブリッドＥＣＵ１７０からのモータ指令トルクと、角度積算部５０８で算出された主ロータ４０の角度に基づいて、モータトルク用電流指令値を演算し、加算部５１２に出力する。
【００４１】
加算部５１２は、モータトルク制御部５１０からのモータトルク用電流指令値に、ロータ位相角度制御部５０４からのロータ位相角度構成用電流指令値を重畳し、最終的なモータ電流指令値としてＭＧ３のステータ２４の３相のステータコイル３８ｕ，３８ｖ，３８ｗに供給する。上記のように、ロータ位相角度構成用電流指令値は、主ロータ４０及び副ロータ４２に対して互いに逆方向に回転させる方向にトルクを発生させ、ロータ２８全体に対しては回転に寄与しないトルクを発生させる電流指令であるから、モータトルク用電流指令値にロータ位相角度構成用電流指令値を重畳しても、モータトルクにほとんど影響しない。
【００４２】
以上のように、本実施形態では、発進時や前輪スリップ時にＭＧ３で後輪トルクを発生させる際に、ＭＧ３の主ロータ４０と副ロータ４２を同極対向状態としてステータ２４の鎖交磁束量を最大化して効率的にトルクを出力できるとともに、後輪トルクを発生させない際には、ＭＧ３の主ロータ４０と副ロータ４２を逆極対向状態としてステータ２４の鎖交磁束量をゼロないし最小化して引きずり損を低減できる。
【００４３】
なお、回生制動時には、トルク発生時と同様にＭＧ３の主ロータ４０と副ロータ４２を同極対向状態として効率的に制動力を生じさせればよい。この意味で、ハイブリッドＥＣＵ１７０はＭＧ３を動作状態（トルク発生及び回生制動）とするか非動作状態とするかを制御し、モータＥＣＵ１４０はＭＧ３が動作状態では同極対向状態に制御し、ＭＧ３が非動作状態では逆極対向状態に制御するといえる。
【００４４】
本実施形態では、ハイブリッドＥＣＵ１７０により前輪と後輪の出力分配比を変化させているが、前輪を主駆動輪とし、発進時やスリップ時のみに後輪を従駆動輪として駆動するスタンバイ方式の四輪駆動ハイブリッド自動車でも同様に適用し得る。
【００４５】
また、本実施形態では、ＭＧ３を可変界磁型の回転電機としたが、必要に応じてＭＧ１及びＭＧ２を可変界磁型の回転電機としてもよい。
【００４６】
また、本実施形態では、ハイブリッドＥＣＵ１７０で後輪トルクを演算しているが、モータＥＣＵ１４０で判定してもよく、あるいはハイブリッドＥＣＵ１７０とモータＥＣＵ１４０とで単一のＥＣＵを構成していてもよい。本実施形態におけるハイブリッドＥＣＵ１７０は第１制御手段、モータＥＣＵ１４０は第２制御手段に対応するが、これらは必ずしも別個のＥＣＵでなく、単一のＥＣＵであってもよい。
【００４７】
また、本実施形態では、後輪トルク非発生時にＭＧ３の位相角が１８０度となるように制御しているが、ＭＧ３のステータ２４の鎖交磁束量がトルク発生時のときよりも少なければ引きずり損は低減されるため、位相角は１８０度ではなく、０度以外の任意の角度、例えば９０度であってもよい。勿論、位相角を１８０度として鎖交磁束量をゼロないし最小化すれば引きずり損の低減効果は最大となる。
【００４８】
また、本実施形態では、主ロータ４０と副ロータ４２が回転軸方向に対向配置され、副ロータ４２が主ロータ４０に対して相対回転することで鎖交磁束量を変化させているが、この構造に限定されるものではなく、他の構造により鎖交磁束量を変化させてもよい。
【００４９】
さらに、本実施形態では、ハイブリッド自動車に搭載される場合を例にとり説明したが、これに限定されず燃料電池自動車や電気自動車にも適用し得る。
【符号の説明】
【００５０】
２４  ステータ、２８  ロータ、３６  ステータコア、３８ｕ，３８ｖ，３８ｗ  ステータコイル、４０  主ロータ(第１ロータ要素)、４２  副ロータ(第２ロータ要素)、４６  主ロータコア、４８ｎ，４８ｓ  主永久磁石、５４  副ロータコア、５６ｎ，５６ｓ  副永久磁石、１４０  モータＥＣＵ、１７０  ハイブリッドＥＣＵ、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３  回転電機。
【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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