(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石が設けられたロータと、前記ロータが発生する界磁磁束を変化させる可変界磁機構とを含む回転電機と、
車輪および前記ロータの間を機械的に連結する動力伝達経路と、
車両の衝突を検出する検出器と、
前記検出器による車両衝突の検出に応じて前記可変界磁機構を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記車両衝突の検出時には、前記車両衝突の検出前と比較して、前記界磁磁束が減少するように前記可変界磁機構を制御し、
前記ロータは、
前記回転電機の出力軸と機械的に接続された第１のロータユニットと、
前記第１のロータユニットと軸方向に分割された第２のロータユニットとを有し、
前記第１および第２のロータユニットの各々は、周方向に等間隔で装着された同一形状の複数の永久磁石ユニットを有し、
前記可変界磁機構は、
前記第２のロータユニットおよび前記出力軸の間を機械的に接続する締結状態、および、前記第２のロータユニットおよび前記出力軸の間を機械的に切離す解放状態の一方に制御されるクラッチ機構を含み、
前記制御装置は、
前記車両衝突の検知時には、前記クラッチ機構を前記締結状態から前記解放状態に制御した後に、再び前記締結状態に制御すると、修理作業の完了が入力されるまでの間、前記車両衝突が再び検知されても前記クラッチ機構を前記締結状態に維持する、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に関し、より特定的には、ロータに永久磁石が設けられた回転電機を搭載する車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１０−９３９３４号公報（特許文献１）には、電動機を搭載した車両での衝突発生時に安全性向上を図るための技術として、車両衝突発生の検出時に、当該電動機を駆動制御するためのインバータの蓄積電荷を放電する制御が記載されている。特許文献１では、ハイブリッド車を想定して、走行モータに対して交流電圧を供給するためのＰＣＵが、放電制御の対象となるインバータと並列に接続されている。
【０００３】
また、特開２０１５−１８６４２９号公報（特許文献２）には、エンジン、モータ、および、エンジン動力によって発電する発電機を搭載したハイブリッド車両において、界磁磁束を可変とする可変界磁型の回転電機を用いて発電機を構成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９３９３４号公報
【特許文献２】特開２０１５−１８６４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両駆動用電動機を搭載した車両では、当該電動機に、出力特性に優れた永久磁石モータが適用される傾向にある。永久磁石モータでは、無トルク状態での従動回転時にも、ロータに設けられた永久磁石が回転することによって、逆起電力が発生する。
【０００６】
したがって、永久磁石モータが搭載された車両では、車両衝突発生後に牽引された場合に、車輪の回転に伴って当該永久磁石モータが従動回転することによって、逆起電力による電流が発生する虞がある。このため、特許文献１において、走行モータが永久磁石モータで構成されている場合には、車両衝突時に放電が正常に完了できなくなることが懸念される。また、逆起電力の発生に伴う負トルクの発生によって、車両の牽引が妨げられることも懸念される。
【０００７】
この発明はこのような問題を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、永久磁石型の回転電機を走行用電動機として搭載した車両において、車両衝突後の被牽引時に走行用電動機で生じる逆起電力を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面では、車両は、回転電機と、動力伝達経路と、検出器と、制御装置とを備える。回転電機は、永久磁石が設けられたロータと、ロータが発生する界磁磁束を変化させる可変界磁機構とを含む。動力伝達経路は、車輪およびロータの間を機械的に連結する。検出器は、車両の衝突を検出する。制御装置は、検出器による車両衝突の検出に応じて可変界磁機構を制御する。制御装置は、車両衝突の検出時には、車両衝突の検出前と比較して、界磁磁束が減少するように可変界磁機構を制御する。
【０００９】
上記車両によれば、車両衝突の発生後には、界磁可変機構によって回転電機の界磁磁束を減少させることができる。したがって、衝突発生後に車両が牽引される際に、車輪の空転に伴って回転電機で生じる逆起電力を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、永久磁石型の回転電機を搭載した車両において、車両衝突後の被牽引時に走行用電動機で生じる逆起電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１に示された車両の電気系統の構成例を説明するための回路ブロック図である。
【図３】レッカー車による牽引の態様の第１の例を示す概念図である。
【図４】図３の態様の被牽引走行における車両の共線図である。
【図５】駆動輪の回転を回避した車両移動の態様の第１の例である。
【図６】駆動輪の回転を回避した車両移動の態様の第２の例である。
【図７】駆動輪の回転を回避した車両移動の態様の第３の例である。
【図８】図１に示された可変界磁機構の構成例を説明する概念的な側面図である。
【図９】主ロータユニットおよび副ロータユニットの第１の正面図である。
【図１０】主ロータユニットおよび副ロータユニットの第２の正面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る車両における可変界磁機構の制御処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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、図中の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。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。
図１を参照して、車両１は、エンジン１００と、モータジェネレータ１０，２０と、遊星歯車装置３０と、駆動輪３５０と、駆動輪３５０に対して機械的に接続された出力軸６５０と、バッテリ１５０と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System  Main  Relay）１６０と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control  Unit）２００と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）３００とを備える。
【００１４】
車両１は、エンジン１００とモータジェネレータ２０との少なくとも一方の動力を用いて走行する。車両１は、エンジン１００の動力を用いずにモータジェネレータ２０の動力を用いる電気自動車走行（ＥＶ走行）と、エンジン１００およびモータジェネレータ２０の両方の動力を用いるハイブリッド自動車走行（ＨＶ走行）との間で車両１の走行態様を切り替えることができる。
【００１５】
エンジン１００は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１００は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて車両１が走行するための動力を発生する。エンジン１００により発生した動力は遊星歯車装置３０に出力される。
【００１６】
モータジェネレータ１０，２０の各々は、たとえば、三相交流永久磁石型同期モータである。モータジェネレータ（第１のモータジェネレータ：ＭＧ１）１０は、ロータ６１０およびステータ６１８を有する。ロータ６１０は、遊星歯車装置３０のサンギヤＳの回転に伴って回転するサンギヤ軸６２と機械的に連結される。モータジェネレータ（第２のモータジェネレータ：ＭＧ２）２０は、ロータ６２０およびステータ６２８を有する。ロータ６２０は、出力軸６５０に対して機械的に接続される。なお、図１の例では、モータジェネレータ２０のロータ６２０が出力軸６５０と直接連結されているが、当該ロータは、変速機（減速機）を経由して、出力軸６５０と機械的に接続されてもよい。
【００１７】
遊星歯車装置３０は、エンジン１００、モータジェネレータ１０および出力軸６５０を機械的に連結し、エンジン１００、モータジェネレータ１０および出力軸６５０の間でトルクを伝達可能に構成されている。具体的には、遊星歯車装置３０は、回転要素としてサンギヤＳと、リングギヤＲと、キャリアＣＡと、ピニオンギヤＰとを含む。サンギヤＳは、サンギヤ軸６２を経由して、モータジェネレータ１０のロータ６１０と連結される。リングギヤＲは、出力軸６５０に連結される。ピニオンギヤＰは、サンギヤＳとリングギヤＲとに噛合する。キャリアＣＡは、エンジン１００のクランクシャフト１１０に連結されるとともに、ピニオンギヤＰが自転かつ公転できるようにピニオンギヤＰを保持する。このように、モータジェネレータ１０，２０は、遊星歯車装置３０および／または出力軸６５０を含んで形成される「動力伝達経路」によって、車輪（駆動輪３５０）に対して機械的に連結される。すなわち、モータジェネレータ１０，２０の各々は、「回転電機」の一実施例に対応する。
【００１８】
バッテリ１５０は、再充電が可能に構成された「蓄電装置」の代表例として示される。バッテリ１５０は、代表的にはニッケル水素二次電池もしくはリチウムイオン二次電池などの二次電池によって構成される。蓄電装置としては、電気二重層キャパシタなどのキャパシタを用いることも可能である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。
【００１９】
ＳＭＲ１６０は、バッテリ１５０とＰＣＵ２００との間の電力線に介挿接続されている。ＳＭＲ１６０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、バッテリ１５０とＰＣＵ２００との導通状態（オン）および遮断状態（オフ）を切り替える。
【００２０】
ＰＣＵ２００は、バッテリ１５０に蓄えられた直流電力を昇圧し、昇圧された電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ１０およびモータジェネレータ２０に供給する。また、ＰＣＵ２００は、モータジェネレータ１０およびモータジェネレータ２０により発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１５０に供給する。ＰＣＵ２００の構成については図２にて詳細に説明する。
【００２１】
このように、ＰＣＵ２００による直流／交流電力変換を通じて、モータジェネレータ１０，２０の出力（トルク、回転数）は制御される。モータジェネレータ１０は、エンジン１００を始動させる際にはバッテリ１５０の電力を用いてエンジン１００のクランクシャフト１１０を回転させるように制御される。また、モータジェネレータ１０は、エンジン１００の動力を用いて発電するように制御することも可能である。モータジェネレータ１０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ２００により直流電力に変換されてバッテリ１５０に充電される。また、モータジェネレータ１０によって発電された交流電力がモータジェネレータ２０に供給される場合もある。
【００２２】
モータジェネレータ２０は、バッテリ１５０からの供給電力およびモータジェネレータ１０による発電電力の少なくとも一方を用いて出力軸６５０を回転させる。また、モータジェネレータ２０は、回生制動によって発電することも可能である。モータジェネレータ２０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ２００により直流電力に変換されてバッテリ１５０に充電される。
【００２３】
本実施の形態において、モータジェネレータ１０および２０は、ロータ６１０および６２０に永久磁石（図示せず）が設けられた、いわゆる、永久磁石モータである。永久磁石は、ロータに埋設された構造によって設けられてもよく、ロータ表面に装着される構造によって設けられてもよい。
【００２４】
さらに、ロータ６１０および６２０のそれぞれに対して、永久磁石から出力される界磁磁束を変化させるための可変界磁機構６１５および６２５が設けられる。可変界磁機構６１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号Ｓｍ１に応じて、ロータ６１０からの界磁磁束を変化させるように構成される。同様に、可変界磁機構６２５は、ＥＣＵ３００からの制御信号Ｓｍ２に応じて、ロータ６２０からの界磁磁束を変化させるように構成される。
【００２５】
ＥＣＵ３００は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、メモリと、入出力バッファ等とを含んで構成される。ＥＣＵ３００は、各センサおよび機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、車両１が所望の走行状態となるように各種機器を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。なお、本実施の形態では、１つに統合されたＥＣＵ３００によって車両１に含まれる各機器を制御するものとして説明するが、複数のＥＣＵを組み合わせて車両１に含まれる各機器を制御するようにしてもよい。
【００２６】
より具体的には、ＥＣＵ３００には、クランク角センサ４７８、レゾルバ１２，２２、車速センサ６５２、アクセル開度センサ３１０、および衝突検出センサ３２０などが接続されている。
【００２７】
クランク角センサ４７８は、クランクシャフト１１０の回転数（エンジン回転数）Ｎｅを検出する。レゾルバ１２は、モータジェネレータ１０の回転数（ＭＧ１回転速度）Ｎｍ１を検出する。レゾルバ２２は、モータジェネレータ２０の回転数（ＭＧ２回転数）Ｎｍ２を検出する。各センサは、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。
【００２８】
車速センサ６５２は、出力軸６５０の回転数Ｎｐを検出して、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、車速センサ６５２からの信号に基づいて車速Ｖを算出する。
【００２９】
アクセル開度センサ３１０は、アクセルペダル（図示せず）の開度（アクセル開度）Ａｃｃを検出して、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づいて、エンジン１００への要求出力を設定する。ＥＣＵ３００は、車両１の走行状況に応じて、エンジン１００が設定された要求出力を発生するための動作点（エンジン回転速度とエンジントルクとの組合せ）で動作するように、エンジン１００の吸入空気量、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量等を制御する。
【００３０】
衝突検出センサ３２０は、たとえば、Ｇセンサ（加速度センサ）によって構成されて、車両１に所定の閾値を超える加速度が作用したことを検知すると、衝突検出信号ＳｃｒをＥＣＵ３００に出力する。
【００３１】
ＥＣＵ３００は、衝突検出センサ３２０からの衝突検出信号Ｓｃｒを受けると、ＳＭＲ１６０を開放することによりバッテリ１５０を車両１の電気系統（図２参照）から電気的に切り離すとともに、ＰＣＵ２００内に蓄えられた電荷の放電処理を実行する。
【００３２】
図２は、車両１の電気系統の構成例を説明するための回路ブロック図である。図１および図２を参照して、車両１の電気系統は、バッテリ１５０と、ＳＭＲ１６０と、コンデンサＣ１と、ＰＣＵ２００とを備える。ＰＣＵ２００は、コンバータ２０５と、コンデンサＣ２と、インバータ２１０と、インバータ２２０とを含む。
【００３３】
コンデンサＣ１は、正極線ＰＬ１と接地線ＧＬとの間に接続されている。正極線ＰＬ１は、バッテリ１５０の正極に電気的に接続されている。接地線ＧＬは、バッテリ１５０の負極に電気的に接続されている。コンデンサＣ１は、正極線ＰＬ１と接地線ＧＬとの間の電圧変動の交流成分を平滑化する。
【００３４】
昇圧動作時には、コンバータ２０５は、コンデンサＣ１を介してバッテリ１５０から供給された電圧ＶＢ（コンデンサＣ１の両端の電圧）を昇圧してインバータ２１０，２２０に供給する。一方、降圧動作時には、コンバータ２０５は、コンデンサＣ２を介してインバータ２１０，２２０から供給された電圧を降圧してバッテリ１５０を充電する。
【００３５】
コンバータ２０５は、いわゆる、昇圧チョッパ回路によって構成されて、トランジスタＱ１，Ｑ２、ダイオードＤ１，Ｄ２、および、リアクトルＬを有する。トランジスタＱ１，Ｑ２は、正極線ＰＬ２および接地線ＧＬの間に直列に接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ２は、トランジスタＱ１，Ｑ２にそれぞれ逆並列に接続されている。各トランジスタＱ１，Ｑ２のオン／オフは、ＥＣＵ３００からのスイッチング制御信号によって制御される。リアクトルＬは、トランジスタＱ２のエミッタおよびコレクタの間に、バッテリ１５０と電気的に直列接続される。
【００３６】
コンデンサＣ２は、正極線ＰＬ２と接地線ＧＬとの間に接続されている。コンデンサＣ２は、正極線ＰＬ２と接地線ＧＬとの間の直流電圧の交流成分を平滑化する。車両走行時において、コンデンサＣ２の電圧は、コンバータ２０５によって、たとえば、２００〜６００Ｖ程度の範囲内で制御される。
【００３７】
インバータ２１０は、車両走行時には、車両走行に要求される駆動力（車両駆動トルク、発電トルク等）を発生するために設定される動作指令値（代表的にはトルク指令値）に従ってモータジェネレータ１０が動作するように、モータジェネレータ１０の各相コイルの電流または電圧を制御する。
【００３８】
インバータ２１０は、一般的な三相インバータにより構成され、Ｕ相アーム２１０Ｕと、Ｖ相アーム２１０Ｖと、Ｗ相アーム２１０Ｗとを含む。Ｕ相アーム２１０Ｕは、トランジスタＱ３，Ｑ４と、逆並列ダイオードＤ３，Ｄ４とを有する。Ｖ相アーム２１０Ｖは、トランジスタＱ５，Ｑ６と、逆並列ダイオードＤ５，Ｄ６とを有する。Ｗ相アーム２１０Ｗは、トランジスタＱ７，Ｑ８と、逆並列ダイオードＤ７，Ｄ８とを有する。なお、インバータ２２０は、インバータ２１０と同様に、トランジスタＱ９〜Ｑ１４およびダイオードＤ９〜Ｄ１４を有する、一般的な三相インバータにより構成される。
【００３９】
インバータ２１０の各相アーム２１０Ｕ，２１０Ｖ，２１０Ｗの中間点は、モータジェネレータ１０のステータ６１８に巻回された、各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）のコイル巻線の一方端と接続される。同様に、インバータ２２０の各相アーム２２０Ｕ，２２０Ｖ，２２０Ｗの中間点は、モータジェネレータ２０のステータ６２８に巻回された、各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）のコイル巻線の一方端と接続される。ステータ６１８，６２８の各々において、各相コイル巻線の他方端は、中性点で共通接続される。
【００４０】
ＥＣＵ３００は、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖと、ＭＧ１回転数Ｎｍ１およびＭＧ２回転数Ｎｍ２とに基づいて、コンバータ２０５の出力電圧指令と、モータジェネレータ１０のトルク指令値と、モータジェネレータ２０のトルク指令値を算出する。さらに、ＥＣＵ３００は、レゾルバ１２，２２（図１）、モータジェネレータ１０，２０の各相電流を検出するための電流センサ（図示せず）、および、電圧センサ１８０の検出電圧等に基づいてモータジェネレータ１０，２０の状態（回転数、通電電流、温度等）を監視するとともに、上記電圧指令値およびトルク指令値に従って、コンバータ２０５およびインバータ２１０，２２０を制御することによってモータジェネレータ１０，２０の出力を制御する。
【００４１】
ここで、車両衝突の発生により車両１が走行不能な状態となると、修理工場等へ向けてレッカー車等で牽引されるケースが発生する。以下では、車両１のこのときの走行状態を「被牽引走行」とも称する。
【００４２】
図３には、レッカー車による牽引の態様の一例が示される。図３では、車両１は、前輪が駆動輪３５０である、前輪駆動（ＦＦ）タイプであるものとする。すなわち、車両１の後輪は、非駆動輪３５１である。
【００４３】
図３を参照して、車両１は、被牽引走行において、駆動輪３５０（前輪）が路面との摩擦力によって空転される。図１に示されるように、駆動輪３５０は、出力軸６５０を経由して、モータジェネレータ２０のロータ６２０と機械的に連結される。さらに、モータジェネレータ１０のロータ６１０は、遊星歯車装置３０を経由して、出力軸６５０と機械的に連結される。したがって、モータジェネレータ１０および２０は、駆動輪３５０の空転に伴って、従動回転される。
【００４４】
図４には、図３の態様の被牽引走行時における車両１の共線図が示される。
図４を参照して、遊星歯車装置３０が図１に示したように構成されることにより、サンギヤＳの回転数（＝ＭＧ１回転数Ｎｍ１）と、キャリアＣＡの回転数（＝エンジン回転数Ｎｅ）と、リングギヤＲの回転数（＝ＭＧ２回転数Ｎｍ２）とは、共線図上において直線で結ばれる関係を有する。
【００４５】
図３の態様での被牽引走行では、エンジン１００が停止された状態で、駆動輪３５０（前輪）が負方向に回転する。これに伴い、出力軸６５０およびリングギヤＲも負方向に回転する。これに伴い、ＭＧ２回転数Ｎｍ２＜０の回転が、モータジェネレータ２０のロータ６２０に生じる。一方で、サンギヤＳおよびサンギヤ軸６２には、正方向の回転力が生じるので、ＭＧ１回転数Ｎｍ１＞０の回転が、モータジェネレータ１０のロータ６１０に生じる。
【００４６】
再び図２を参照して、ロータ６１０に装着された永久磁石は包括的に符号ＰＭ１で表記され、ロータ６２０に装着された永久磁石は包括的に符号ＰＭ２で示されている。
【００４７】
図４に示された共線図から理解されるように、図３の態様の被牽引走行においては、永久磁石ＰＭ１およびＰＭ２が回転することとなる。永久磁石ＰＭ１，ＰＭ２の回転によって、永久磁石ＰＭ１，ＰＭ２の界磁磁束によるステータ６１８，６２８の各相コイル巻線の鎖交磁束数が時間的に変化する。この結果、この磁束変化率に応じた逆起電力が、ステータ６１８，６２８に発生する。
【００４８】
被牽引走行時には、インバータ２１０および２２０は停止（シャットダウン）状態とされており、各トランジスタＱ３〜Ｑ７およびＱ９〜Ｑ１４はオフ状態とされている。この結果、インバータ２１０では、ダイオードＤ３〜Ｄ８の導通による電流経路のみが形成可能であり、インバータ２２０では、ダイオードＤ９〜Ｄ１４の導通による電流経路のみが形成可能である。したがって、インバータ２１０および２２０の各々で、ダイオードによる三相全波整流経路が形成可能である。
【００４９】
この結果、被牽引走行によるロータ６１０，６２０の回転時には、ステータ６１８，６２８に生じた逆起電圧が、コンデンサＣ２の電圧よりも高くなると、図２中に点線で表記された経路によって、コンデンサＣ２に直流電流が発生する。逆起電圧の振幅は、ステータコイルの鎖交磁束数の時間変化率（ｄΦ／ｄｔ）に比例するので、ロータ６１０，６２０の回転数が高い程、また、ロータ６１０，６２０からの界磁磁束が多い程、大きくなる。
【００５０】
このような電流の発生により、特許文献１等に記載されるように、ＳＭＲ１６０を遮断してコンデンサＣ２を放電する放電処理が確実に実行できなくなることが懸念される。また、逆起電力の発生に伴って、回転を妨げる方向のトルクが発生することにより、牽引に対する制動力が、駆動輪３５０に作用する虞もある。
【００５１】
このような現象を確実に防止するためには、図５〜図７に示されるように、駆動輪３５０の回転を避ける態様での牽引が必要となる。
【００５２】
図５を参照して、図３の牽引態様に対して、駆動輪３５０に対して特別な補助台車を配置することにより、駆動輪３５０の回転を回避して車両１を牽引することができる。あるいは、図６を参照して、駆動輪３５０を固定するようにレッカー車への搭載方向を限定することによっても、駆動輪３５０の回転を回避した牽引を実現できる。また、図７に示されるように、車両１をレッカー車の荷台上に搭載して固定することによっても、駆動輪３５０の回転を回避して、衝突後の車両１を移動させることができる。
【００５３】
特に、走行用電動機によって四輪駆動（４ＷＤ）を実現する車両、すなわち、前輪および後輪の各々が、走行用電動機と機械的に連結された駆動輪３５０を構成する車両では、図５の補助台車による態様、または、図７の荷台上に搭載固定された態様にて、車両を移動することが必要となる。
【００５４】
しかしながら、上記に配慮した車両移動が必須となると、専用の冶具や設備を要する他、作業負荷の増大が懸念される。したがって、本実施の形態に従う車両では、永久磁石がロータに装着されたモータジェネレータ１０，２０について、界磁可変機構を設けることによって被牽引走行時における逆起電力を抑制することによって、衝突発生後の車両移動の自由度を向上させる。
【００５５】
図８は、図１に示された可変界磁機構の構成例を説明する概念的な側面図である。図８には、モータジェネレータ２０に対する可変界磁機構６２５の構成例が示される。
【００５６】
図８を参照して、ロータ６２０は、軸方向に分割された、主ロータユニット６２１ａおよび副ロータユニット６２１ｂを有する。主ロータユニット６２１ａは、出力軸６５０と機械的に結合されて、出力軸６５０と常時一体的に回転する。これに対して、副ロータユニット６２１ｂは、クラッチ機構７００を経由して出力軸６５０に対して装着される。
【００５７】
クラッチ機構７００は、通常時は、締結状態とされて、副ロータユニット６２１ｂおよび出力軸６５０の間を機械的に接続する。すなわち、クラッチ機構７００の締結時には、副ロータユニット６２１ｂは、出力軸６５０および主ロータユニット６２１ａと一体的に周方向に回転する。
【００５８】
一方で、クラッチ機構７００は、解放状態に制御されると、副ロータユニット６２１ｂおよび出力軸６５０の間を機械的に切り離す。すなわち、クラッチ機構７００の解放時には、副ロータユニット６２１ｂは、出力軸６５０とは独立に、周方向に回転可能である。
【００５９】
クラッチ機構７００は、ＥＣＵ３００からの制御信号Ｓｍ２に応じて、締結状態および解放状態を選択的に形成するように構成される。たとえば、クラッチ機構７００は、通常時には締結状態を形成する一方で、制御信号Ｓｍ２の生成期間において、油圧の供給、または、電磁力の作用等によって、解放状態へ切換わるように構成することができる。このように、副ロータユニット６２１ｂに対して一体的に装着されたクラッチ機構７００によって、可変界磁機構６２５を構成することができる。
【００６０】
図９および図１０は、主ロータユニット６２１ａおよび副ロータユニット６２１ｂを軸方向に沿って見た正面図である。
【００６１】
図９および図１０を参照して、主ロータユニット６２１ａは、電磁鋼板が積層されたコア６２２ａと、コア６２２ａに装着された永久磁石ユニットＰＭ１１ａ〜ＰＭ１４ａとを有する。同様に、副ロータユニット６２１ｂは、電磁鋼板が積層されたコア６２２ｂと、コア６２２ｂに装着された永久磁石ユニットＰＭ１１ｂ〜ＰＭ１４ｂとを有する。
【００６２】
主ロータユニット６２１ａおよび副ロータユニット６２１ｂの各々には、４個に分割された永久磁石ユニットがロータ表面に装着されている。永久磁石ユニットＰＭ１１ａ〜ＰＭ１４ａおよび永久磁石ユニットＰＭ１１ｂ〜ＰＭ１４ｂの各々は、同一形状で形成されて、周方向に等間隔で装着されている。さらに、主ロータユニット６２１ａおよび副ロータユニット６２１ｂの各々において、周方向に隣接する永久磁石ユニット同士は、磁極方向が逆となるように配置されている。
【００６３】
図９の状態では、主ロータユニット６２１ａおよび副ロータユニット６２１ｂの間で、周方向位置が同じである永久磁石ユニット間で磁極方向が同一となるように、副ロータユニット６２１ｂの周方向位置（回転位相）が決められている。このとき、ロータ６２０に装着された永久磁石全体から出力される磁束数（すなわち、界磁磁束）が最大となることが理解される。以下では、図９の状態を「同極状態」とも称する。
【００６４】
これに対して、図１０の状態では、副ロータユニット６２１ｂの周方向位置（位相）は、主ロータユニット６２１ａおよび副ロータユニット６２１ｂの間で、周方向位置が同じである永久磁石ユニット間で磁極方向が逆となるように決められる。したがって、ロータ６２０に装着された永久磁石全体から出力される磁束数（すなわち、界磁磁束）は、最小となり、図９の状態よりも減少することが理解される。以下では、図１０の状態を「逆極状態」とも称する。逆極状態（図１０）は、同極状態（図９）から、主ロータユニット６２１ａに対する、副ロータユニット６２１ｂの周方向位置（位相）を変化させることで形成できる。なお、図９および図１０では、永久磁石が表面に装着されるロータを例示したが、永久磁石が埋設されたロータに対して、軸方向に沿って分割された複数のロータユニットの各々に複数の永久磁石ユニットが分割配置された、同様の構造を適用することが可能である。
【００６５】
図１１は、本発明の実施の形態に係る車両における可変界磁機構の制御処理を説明するフローチャートである。
【００６６】
図１１を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１００では、クラッチ機構７００を締結状態に維持する。このため、車両衝突が検知されていない通常時には、初期状態として、主ロータユニット６２１ａおよび副ロータユニット６２１ｂは、図１０の状態の周方向位置（回転位相）となるように位置決めされた状態に維持される。すなわち、ロータ６２０が図９の同極状態（界磁磁束最大）を維持するように、可変界磁機構６２５が制御される。
【００６７】
ＥＣＵ３００は、ステップＳ１１０により、衝突検出センサ３２０によって車両衝突が検出されたか否かを判定する。たとえば、衝突検出センサ３２０から衝突検出信号Ｓｃｒが出力されるのに応じて、ステップＳ１１０はＹＥＳ判定とされる。
【００６８】
ＥＣＵ３００は、車両衝突が検出されていない間（Ｓ１００のＮＯ判定時）には、ステップＳ１００を実行して、クラッチ機構７００を締結状態に維持する。
【００６９】
一方で、ＥＣＵ３００は、車両衝突が検出されると（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１２０に処理を進めて、クラッチ機構７００を解放状態へ切換える指令を生成するとともに、ステップＳ１３０により、クラッチ機構７００の解放状態を維持する指令を生成する。
【００７０】
これに応じて、副ロータユニット６２１ｂは、出力軸６５０から機械的に切り離されるので、主ロータユニット６２１ａに対する周方向位置（回転位相）が変化可能な状態となる。ステップＳ１２０の実行時（衝突検出直後）において、出力軸６５０が回転している場合（走行中）には、回転数が低下して零となったときに、永久磁石ユニットＰＭ１１ａ〜ＰＭ１４ａおよび永久磁石ユニットＰＭ１１ｂ〜ＰＭ１４ｂ間に作用する磁力（斥力および引力）によって、主ロータユニット６２１ａおよび副ロータユニット６２１ｂは、逆極状態（図１０）で停止する。また、車両停車時に衝突された場合には、出力軸６５０の回転数がほぼ零の状態で、クラッチ機構７００が解放状態に制御されることにより、上記と同様の磁力の作用によって、主ロータユニット６２１ａおよび副ロータユニット６２１ｂは、逆極状態（図１０）を形成する。この結果、車両衝突の検出時には、車両衝突の非検出時と比較して、ロータ６２０からの界磁磁束が減少するように、可変界磁機構６２５を制御することができる。
【００７１】
また、ＥＣＵ３００は、出力軸６５０の回転数が零の状態で、クラッチ機構７００の解放状態（Ｓ１３０）が一定期間維持されると、ステップＳ１４０により、クラッチ機構７００を再び結合状態に切換える指令を生成する。これにより、図１１の状態が固定されるように、主ロータユニット６２１ａに対する、副ロータユニット６２１ｂの周方向位置（位相）が固定される。
【００７２】
また、ステップＳ１４０では、クラッチ機構７００が一旦解放状態とされて、ロータ６２０が図１１の状態（逆極性状態）を形成していることを示すように、フラグＦＬＧ＝１にセットしてもよい。フラグＦＬＧは、修理工場での修理作業完了後に、ＦＬＧ＝０に初期化される。このようにした場合には、ステップＳ１１０による判定について、ＦＬＧ＝１のときには車両衝突が検出されてもＮＯ判定となるように、アレンジすることができる。この場合には、車両衝突の検出により、ロータ６２０が逆極状態（図１０）となった後では、被牽引走行中に再度車両衝突が検知されても、クラッチ機構７００は、解放状態とされることなく締結状態に維持されるので、界磁磁束が減少した状態が確実に維持される。
【００７３】
なお、図８〜図１１では、モータジェネレータ２０のロータ６２０に対する可変界磁機構６２５の構成および制御の例を示したが、モータジェネレータ１０のロータ６１０に対する可変界磁機構６１５についても、同様に構成および制御することができる。すなわち、制御信号Ｓｍ１についても、車両衝突の検出に応じて、クラッチ機構を解放状態とするように生成することができる。
【００７４】
したがって、本実施の形態に従う車両では、車両衝突の検出に応じて、モータジェネレータ１０および２０の各々において、ロータ６１０，６２０からの界磁磁束を減少するように制御することができる。この結果、車両衝突後の被牽引走行時に、モータジェネレータ１０，２０と機械的に連結された車輪（駆動輪３５０）の空転に伴って、モータジェネレータ１０，２０で生じる逆起電力を抑制することができる。この結果、車両衝突後における車両移動の自由度を向上することができる。
【００７５】
なお、本発明の適用において、車両１のパワートレーンの構成は図１の例示に限定されるものではない。具体的には、ハイブリッド車両に限定されず、車輪に対して機械的に連結されて、被牽引走行時に従動回転される回転電機が搭載された車両であれば、電気自動車等を含む任意の車両に対して、本発明を適用することが可能である。
【００７６】
また、本実施の形態では、クラッチ機構によって可変界磁機構を構成する例（図８）を説明したが、可変界磁機構については、特許文献２での開示を含めて、公知の任意の構成を適用することが可能である。すなわち、車両衝突の検出後において、当該検出前と比較して、永久磁石モータでの界磁磁束を減少させることが可能であれば、任意の構成を採用することができる。
【００７７】
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。
【符号の説明】
【００７８】
１  車両、１０，２０  モータジェネレータ、１２，２２  レゾルバ、３０  遊星歯車装置、６２  サンギヤ軸、１００  エンジン、１１０  クランクシャフト、１５０  バッテリ、１８０  電圧センサ、２０５  コンバータ、２１０，２２０  インバータ、２１０Ｕ，２１０Ｖ，２１０Ｗ，２２０Ｕ，２２０Ｖ，２２０Ｗ  各相アーム（インバータ）、３１０  アクセル開度センサ、３２０  衝突検出センサ、３５０  駆動輪、３５１  非駆動輪、４７８  クランク角センサ、６１０，６２０  ロータ、６１５，６２５  可変界磁機構、６１８，６２８  ステータ、６２１ａ  主ロータユニット、６２１ｂ  副ロータユニット、６２２ａ，６２２ｂ  コア、６５０  出力軸、６５２  車速センサ、７００  クラッチ機構、２０１０，２０１５  特開、Ａｃｃ  アクセル開度、Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ、Ｃ  キャリア、Ｄ１〜Ｄ１４  ダイオード、ＧＬ  接地線、Ｌ  リアクトル、Ｎｅ  エンジン回転数、Ｎｍ１，Ｎｍ２  回転数（モータジェネレータ）、Ｐ  ピニオンギヤ、ＰＬ１，ＰＬ２  正極線、ＰＭ１，ＰＭ２  永久磁石、ＰＭ１１ａ〜ＰＭ１４ａ，ＰＭ１１ｂ〜ＰＭ１４ｂ  永久磁石ユニット、Ｑ１〜Ｑ１４  トランジスタ、Ｒ  リングギヤ、Ｓ  サンギヤ、Ｓｃｒ  衝突検出信号、Ｓｍ１，Ｓｍ２  制御信号（可変界磁機構）。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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