特集

関祐一

Yuichi Seki

杉坂

大変革︐どうするアイシン！ ～ＣＡＳＥの時代に向けて～

FF1モータハイブリッド
トランスミッションの開発

繁Shigeru Sugisaka

概 要
CO₂規制や各自動車メーカのニーズに対応するため, 最新のA/T技術とモータ技術の活用により, 高効率かつ高い動力性能を持ちながらコンパクトで搭載性に優れるFF1モータHVトランスミッションを開発した.

1.

はじめにえハイブリッド化したパラレルハイブリッドシステムであCO₂規制や本格化していく電動化社会に対応するた

る.またインバータを一体化し,構造およびモータ制御をめ,トランスミッションのハイブリッド化ニーズが高まって最適化することでコンパクトかつ高効率化を両立させ,いる.アイシン・エィ・ダブリュはA/Tの開発を行ってお既存8A/T車両から最小限の変更でハイブリッド化を可り,その技術を有効活用できるハイブリッドシステムとし能とした.て1モータHVトランスミッションを開発した.
A/Tラインナップとして2002年にFシリーズGenⅠト
ランスミッションを開発,その後GenⅡ,GenⅢと進化さ

1モータHVトランスミッションとして以下のコンセプ
トで開発した.

せ2017年に設計を一新した次世代トランスミッション

卓越した燃費性能“Gシリーズ”を開発した.

・高効率モータ, インバータ＋8速A/Tの組み合せでシステム効率最適運転による高い燃費性能

最新のA/T技術を投入したGシリーズをベースにハイブリッド化し, 燃費性能と動力性能を向上させながらコンパクトで搭載性に優れる1モータHVトランスミッ

優れた動力性能

ションを開発し,新たにGシリーズのラインナップとして・モータアシストと高応答クラッチによる発進動力性能の向上加えた.

コンパクト設計・PHEVまで対応可能な高出力コンパクトモータ
・E-O/Pドライバ一体インバータ
・SSCをモータ内側配置による軸長コンパクト化
3.

コンセプトを実現する技術

それぞれの設計コンセプトのもと,具体的技術内容と図1

2.

FF A/Tラインナップ

開発コンセプト効果を紹介する.

3.1

燃費性能

今回開発した1モータHVトランスミッションは, A/T

新開発したモータ, インバータは構造およびモータのトルクコンバータ部をモータとエンジン切り離しク制御を最適化することで, 電気効率最大94%を実現し

ラッチ“SSC : Separate and Start Clutch”に置き換た.

AISIN TECHNICAL REVIEW VOL.24 202010

エンジンによるHV走行とモータでのEV走行の動作
点をエンジン効率とモータおよびインバータの電気効率を考慮し, 8速A/Tを最適変速させることで燃費性能を向上させ,ベースA/TのGシリーズ（アイドルストップ有り）8G30に対し燃費性能を24%向上させた.PHEV車両においては高効率化によりEV走行距離を延ばすことができ, CO₂低減やバッテリ容量を抑えることを可能とした.
図4

図2

3.2

ハイブリッドモジュールレイアウト

燃費性能
図5 トランスミッション体格

発進加速性能

今回開発した1モータHVトランスミッションは,トルクコンバータを廃止したため,発進時のトルク増幅を得ら

3.3.1

モータ

れない.しかし,低回転からモータでのトルクアシストに新たに自社開発したモータは“同芯カセットコイル方加え,高応答クラッチによりエンジン動力を素早く伝達式”を採用し,ステータコイルの銅線に平角線を採用すすることでコンベA/Tを上回る発進加速性能を実現しることで丸線に対し銅線の線積率を5％向上させ,従来た.の丸線を用いた集中巻き方式に対しトルクおよび出力

さらに車両発進時,モータを使用した振動ダンピングを11％向上させ軸長短縮に貢献した.

制御の実施によりタイヤ軸で発生する車両振動の抑制に貢献した.

図6

図3

発進加速性能モータ開発コンセプト

3.3.2 インバータ
インバータは最新の低損失IGBT,コンデンサなどを3.3

コンパクト技術採用し,コンパクト化および高効率化を実現した.

トランスミッションの体格として軸長は,PHEVまでカ

制御基板はモータ制御部と高電圧E-O/Pドライバをバーする大径モータの内側にエンジン切り離しクラッ共存させるため,高圧と低圧の制御電源構成の最適化

チを内包することでベースA/T比＋35mmに抑え,高さを行いコンパクトな一枚基板化を実現した.

はインバータの構成部品をA/Tのアウトラインに沿うように配置することで最小限の+119mmに抑えた.

冷却回路,IGBT,コンデンサ等の部品配置をA/Tのアウトラインへ沿うように配置することでベースA/Tに対し高さUPを最小限に抑えた.

11

AISIN TECHNICAL REVIEW VOL.24 2020

図9

図7 インバータ開発コンセプト

図83.3.3

制御基板

図10

FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF

特集

SSC開発コンセプト

E-O/Pによる最適流量制御

SSC
4.

SSCは,新開発のA/T内に搭載できるコンパクトな油まとめ

圧センサを使用したフィードバック制御を実施しており,新開発の１モータHVトランスミッションは,自社開発

クラッチ特性を制御モデル化してフィードバック量の最したモータとインバータの構造および制御の最適化によ適設計を行うことでレスポンスを65%向上させるとともり高い電気効率を実現し,8速A/Tとの組み合わせにに,高精度でエンジン動力伝達を実現した.

よってシステム効率最適運転による高い燃費性能を実EV走行時（クラッチ開放時）のドラグトルク低減を目的に構造の最適化および低ドラグトルクとコントロール性,耐久性を両立した摩擦材を新規開発し,従来品の組み合わせに対しドラグトルク8%低減を実現した.
SSCはHVバッテリのSOCが低い時にエンジン動力を伝達して車両発進する役割を持っており,車両停止や低車速時にはクラッチをスリップさせながら車両を発進させるため,スリップ中の発熱に対し冷却を行う必要が現した.
モータアシストと高応答クラッチの組み合わせによってコンベA/Tを凌駕する発進性能を実現した.
“同芯カセットコイル方式”の採用により,高いトルク,出力を実現し従来A/Tに対し軸長+34mmで,PHEVまで対応可能なモータを開発した.
インバータは最新技術を導入し,機能,部品配置を最適化することでコンパクト化を実現した.

ある.特に長時間や高負荷のクラッチスリップを行う渋エンジン切り離しクラッチ“SSC”
は油圧センサによ

滞中や坂路発進においては高発熱状態となりクラッチり,高レスポンスかつ,高精度でトルク伝達を可能としの冷却が重要となる.

た.また構造の最適化および,新規開発の摩擦材によりATFによる大流量SSC冷却は, A/T効率を考慮し必低ドラグとコントロール性,耐久性を両立させ,小型・高要流量に応じて流量コントロールを行うE-O/Pからの出力E-O/Pにより高発熱時に十分な冷却流量を確保し冷却供給方式とした.

た.

高出力でコンパクトなE-O/Pを実現するため,電源を従来のA/Tに対し,トルクコンバータとモータ,クラッ高電圧化し,センサレス制御の採用により位置検出用チを入れ替えたシンプルな構造変更かつ,インバータをの回転センサを廃止した. センサレス制御は低回転で一体化.コンパクト設計により既存8A/T車両からの変更

特極比検出タイプ,高回転で逆起検出タイプと回転数を最小限にハイブリッド化を実現することができた.に応じて切り替えることで高レスポンス化を実現した.

AISIN TECHNICAL REVIEW VOL.24 202012

おわりに本格化する電動化社会に向け,A/Tの技術を有効活用した1モータHVトランスミッションの製品化に当たり多くの新技術に挑戦した.
製品の核となるモータ,インバータ,SSCの開発では数多くの問題に直面,問題解決に当たっては全社レベルで関連部署および関連取引先と協力しタイムリーに情報共有しながら対策を行った.
FF1モータHVトランスミッションの製品化に当たり,開発に携わった関係者の方々に深く感謝致します.

筆 者

関祐一

アイシン・エィ・ダブリュ(株)第３技術部FF1モータHV T/Aの開発に従事

杉坂繁

アイシン・エィ・ダブリュ(株)第３技術部
FF1モータHV T/Aの開発に従事

13AISIN TECHNICAL REVIEW VOL.24 2020