專利名稱：電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為具備電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置所搭載的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
目前，在專利文獻(xiàn)1公開有將電動(dòng)機(jī)和無(wú)級(jí)變速器組合的驅(qū)動(dòng)裝置。該裝置以由 變換器和電動(dòng)機(jī)的最大效率曲線得到的目標(biāo)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行行駛，通過利用無(wú)級(jí)變速器控 制變速比，以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)于駕駛者的意圖的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。專利文獻(xiàn)1 (日本)特開平5-176419號(hào)公報(bào)但是，專利文獻(xiàn)1記載的裝置中，尋求電動(dòng)機(jī)的效率，且由于總是在無(wú)級(jí)變速機(jī)側(cè) 進(jìn)行變速比控制，所以存在下述問題。首先，作為無(wú)級(jí)變速器，公知有帶式及環(huán)式之類的各 種構(gòu)成，然而，這些現(xiàn)存的無(wú)級(jí)變速器的效率大概為90%左右時(shí)，與常時(shí)嚙合的減速機(jī)構(gòu)相 比效率低。在將變速比在較寬范圍變更的情況下，需要一定程度的齒輪比幅(最低的減速 比/最高的變速比以下記為變速比有效范圍)，然而，在無(wú)級(jí)變速器的情況下，當(dāng)變速比有 效范圍*才力^夕)為5以上時(shí)，效率進(jìn)一步惡化。另外，因?yàn)楫?dāng)縮小變速比有效 范圍時(shí)雖然效率提高，但電動(dòng)機(jī)大型化，因此，任何一個(gè)都會(huì)導(dǎo)致車輛搭載性惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于所述問題而提出的，其目的在于提供一種高效率且緊湊的電動(dòng)驅(qū)
動(dòng)裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明中，構(gòu)成將電動(dòng)機(jī)和無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)連接的裝置，在將 無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的變速比設(shè)為規(guī)定的變速比的情況下，在根據(jù)要求轉(zhuǎn)矩決定的第二要求轉(zhuǎn)矩 在電動(dòng)機(jī)的額定范圍內(nèi)時(shí)，將無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的變速比固定為規(guī)定的變速比，而且，控制電動(dòng) 機(jī)以實(shí)現(xiàn)第二要求轉(zhuǎn)矩，在根據(jù)要求轉(zhuǎn)矩決定的第二要求轉(zhuǎn)矩在電動(dòng)機(jī)的額定范圍外時(shí)， 變更無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的變速比，而且，控制電動(dòng)機(jī)以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)對(duì)象的要求轉(zhuǎn)矩。因此，可以提供高效率且緊湊的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置。


圖1是表示搭載有實(shí)施例1的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)汽車的構(gòu)成的概略圖；圖2是只表現(xiàn)實(shí)施例1的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的特定元件的立體圖；圖3是表示實(shí)施例1的驅(qū)動(dòng)力控制處理的流程圖；圖4是圖1的要求轉(zhuǎn)矩圖；圖5是表示實(shí)施例1的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩及變換器輸出電壓的關(guān)系的圖；圖6是表示比較例1、2及實(shí)施例1的體積及效率的關(guān)系的概略圖； 圖7是表示實(shí)施例2的KRG的尺寸關(guān)系的概略圖；圖8是表示搭載有實(shí)施例3的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的混合型汽車的構(gòu)成的概略圖；圖9是表示搭載有實(shí)施例4的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的混合型汽車的構(gòu)成的概略圖10是表示在電動(dòng)機(jī)的額定范圍以大于1值固定變速器變速比時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩及變速器輸出軸轉(zhuǎn)速與變速器輸出軸轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖；圖11是表示在電動(dòng)機(jī)的額定范圍以小于1值固定變速器變速比時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩及變速器輸出軸轉(zhuǎn)速與變速器輸出軸轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖。附圖標(biāo)記說明

1、殼體2、電動(dòng)機(jī)3、前進(jìn)/后退切換機(jī)構(gòu)4、圓錐環(huán)型無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)5、差速器機(jī)構(gòu)6、驅(qū)動(dòng)輪(驅(qū)動(dòng)對(duì)象)41、變速促動(dòng)器41a、轉(zhuǎn)動(dòng)促動(dòng)器41b、轉(zhuǎn)動(dòng)部件41c、移動(dòng)軸41d、支持部件42、變速環(huán)43、輸入圓錐件44、輸出圓錐件50、加載機(jī)構(gòu)60、減速器100、控制器2OO、變換器300、蓄電池ENG、發(fā)動(dòng)機(jī)
具體實(shí)施例方式(實(shí)施例1)圖1是表示搭載有實(shí)施例1的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)汽車的構(gòu)成的概略圖。實(shí)施例 1的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置具有安裝于殼體1內(nèi)的電動(dòng)機(jī)2、和圓錐環(huán)型(二一 > U > V型)無(wú)級(jí)變 速器(以下記作KRG) 4。從KRG4的輸出軸48輸出的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由和輸出齒輪49嚙合的差速 器機(jī)構(gòu)5傳遞給驅(qū)動(dòng)輪6。另外，在電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置具有控制行駛狀態(tài)的控制器100、作為電 源的蓄電池300、向電動(dòng)機(jī)2輸出驅(qū)動(dòng)電流的變換器200。另外，為便于說明，將在圖1的紙 面左右方向即從右向左的方向定義為χ軸正方向，將在圖1的紙面上下方向即從下向上的 方向定義為y軸正方向，將在圖1的紙面垂直方向即從里向外的方向定義為ζ軸正方向?？刂破?00中具有電動(dòng)機(jī)控制裝置，其輸入檢測(cè)駕駛者的油門踏板操作量APO的 APO傳感器101的APO信號(hào)、和檢測(cè)車速VSP的車速傳感器102的車速信號(hào)，基于該輸入信 號(hào)控制電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)；變速機(jī)構(gòu)控制裝置，其控制KRG4的變速狀態(tài)；判斷裝置，其判 斷以固定KRG4的變速比為1的狀態(tài)能否輸出電動(dòng)機(jī)2在額定范圍內(nèi)要求的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。另夕卜，控制的詳細(xì)內(nèi)容后面敘述。電動(dòng)機(jī)2具有卷繞線圈并固定于殼體1內(nèi)周的定子2a、埋設(shè)有多個(gè)永久磁鐵的 轉(zhuǎn)子2b、連接于轉(zhuǎn)子2b的電動(dòng)機(jī)輸出軸2c。該電動(dòng)機(jī)2為在額定范圍內(nèi)可以自如實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速的組合的定轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)。所謂額定范圍，為使電動(dòng)機(jī)2穩(wěn)定且可連續(xù)運(yùn)行的輸出界 限范圍。圖5是表示實(shí)施例1的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩及變換器輸出電壓的關(guān)系的圖。 如圖5的斜線區(qū)域所示，實(shí)施例1的電動(dòng)機(jī)2以額定轉(zhuǎn)矩Tmax = lOONm、額定轉(zhuǎn)速Nmax = IOOOOrpm規(guī)定的區(qū)域由額定范圍驅(qū)動(dòng)，當(dāng)在額定轉(zhuǎn)矩Nmax的狀態(tài)下使電動(dòng)機(jī)2以額定轉(zhuǎn) 速Nmax旋轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)2輸出額定輸出。到該輸出為止可以自如地控制輸出狀態(tài)。變換器 200的最大輸出(最大電壓)在Tmax且Nmax的狀態(tài)時(shí)輸出，且在此以下的輸出范圍內(nèi)被控 制。換言之，變換器200可以為對(duì)應(yīng)于lOONm、IOOOOrpm的輸出電壓的構(gòu)成，可以為比對(duì)應(yīng) 于輸出軸轉(zhuǎn)矩所要求的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速的容量小的容量。KRG4具有輸入圓錐件43，其與電動(dòng)機(jī)輸出軸2c連接，并且軸支承于同軸上，且相 對(duì)該X軸方向的軸線具有規(guī)定傾斜角(以下記為圓錐角。參照?qǐng)D7)的圓錐形外周面；輸出 圓錐件44，其配置于和輸入圓錐件43的軸線平行的χ軸方向的軸線上 ，具有和輸入圓錐件 43相同的圓錐角的圓錐形外周面。另外，只要圓錐角相同，輸入圓錐件43的最大半徑(或 最小半徑)和輸出圓錐件44的最大半徑(或最小半徑)相同還是不同，都可以自如組合。在輸出圓錐件44的內(nèi)部?jī)?nèi)置有加載機(jī)構(gòu)50。加載機(jī)構(gòu)50具有圓錐側(cè)凸輪部件 45，其和輸出圓錐件44 一體旋轉(zhuǎn)，在軸方向端面具有凸輪面；輸出軸側(cè)凸輪部件47，其和輸 出軸48 —體旋轉(zhuǎn)，在軸方向端面具有凸輪面；彈簧46，其在圓錐側(cè)凸輪部件45和輸出軸側(cè) 凸輪部件47之間施加初期作用力。在兩凸輪面之間配置球，根據(jù)兩部件的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)量，產(chǎn) 生沿χ軸方向延伸的力、即加載力。在輸入圓錐件43和輸出圓錐件44之間配置有變速環(huán)42，其為圓環(huán)狀，且圓環(huán)內(nèi)周 面?zhèn)群洼斎雸A錐件43接觸，圓環(huán)外周面和輸出圓錐件44接觸。變速環(huán)42通過變速促動(dòng)器 41沿圓環(huán)旋轉(zhuǎn)自如地被支持。變速促動(dòng)器41具有在圓環(huán)狀的多個(gè)部位滑動(dòng)自如地支持變 速環(huán)42，且規(guī)定變速環(huán)42的法線向量的支持部件41d。另外，支持部件41d構(gòu)成為沿移動(dòng) 軸41c可移動(dòng)。該移動(dòng)軸41c在含有輸入圓錐件43的中心軸和輸出圓錐件44的中心軸的 平面內(nèi)，和圓錐角方向(以下，記為變速方向)平行地延伸。另外，變速器促動(dòng)器41具有 以垂直于變速方向及ζ軸方向兩方的旋轉(zhuǎn)軸方向?yàn)橹行氖挂苿?dòng)軸41c轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件41b、 和控制轉(zhuǎn)動(dòng)部件41b的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的轉(zhuǎn)動(dòng)促動(dòng)器41a。圖2是只表現(xiàn)實(shí)施例1的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的特定元件的立體圖。變速環(huán)42在變速 比一定的情況下，變速環(huán)42的法線向量的ζ軸方向成分為0，具有和變速方向平行的規(guī)定 的χ軸方向成分和y軸方向成分。當(dāng)輸入圓錐件43旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過輸入圓錐件43表面和變 速環(huán)42的內(nèi)周面之間的摩擦傳遞驅(qū)動(dòng)變速環(huán)42。此時(shí)，通過變速環(huán)42圓環(huán)外周面和輸出 圓錐件44表面之間的摩擦傳遞驅(qū)動(dòng)輸出圓錐件44。這樣，變速環(huán)42的位置越靠χ軸正方 向側(cè)，變速比越低，越靠χ軸負(fù)方向側(cè)，變速比越高。將實(shí)施例1的KRG4以變速比在圓錐件 43,44的χ軸方向大致中間部分為1的方式被設(shè)定。χ軸方向中間部分為KRG4的轉(zhuǎn)矩傳遞 效率最高的位置。另外，當(dāng)輸出軸48的轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，從輸出軸48向χ軸負(fù)方向側(cè)作用按壓輸出圓錐 件44的力，將變速環(huán)42向與輸入圓錐件43之間按壓。這樣，由于根據(jù)轉(zhuǎn)矩設(shè)定輸入圓錐件43和變速環(huán)42和輸出圓錐件44之間的加載力，因此，有效地進(jìn)行抑制滑動(dòng)的摩擦傳遞。當(dāng)輸出變速指令時(shí)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)促動(dòng)器41a使轉(zhuǎn)動(dòng)部件41b以轉(zhuǎn)動(dòng)軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)定量。于是，在變速環(huán)42和兩圓錐件43、44的接觸部分產(chǎn)生大的速度差，通過該速度差作 用有使變速環(huán)42向變速方向移動(dòng)的力。通過該移動(dòng)量變更χ軸方向位置，使變速比無(wú)級(jí)地 變更。在變速結(jié)束時(shí)，使轉(zhuǎn)動(dòng)促動(dòng)器41a轉(zhuǎn)動(dòng)，以使變速環(huán)的法線向量的ζ方向成分為0的 方式進(jìn)行控制，結(jié)束變速。(關(guān)于驅(qū)動(dòng)力控制)然后，對(duì)控制器100內(nèi)執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)力控制內(nèi)容進(jìn)行說明。圖3是表示實(shí)施例1的 驅(qū)動(dòng)力控制處理的流程圖。另外，在初期狀態(tài)下，設(shè)定KRG4的變速比為1。在步驟Si，計(jì)算要求轉(zhuǎn)矩Fd。圖4是實(shí)施例1的要求轉(zhuǎn)矩圖。要求轉(zhuǎn)矩Fd由根 據(jù)駕駛者的油門踏板開度APO而設(shè)定的多個(gè)特性(也可以連續(xù)地設(shè)定)構(gòu)成，且由現(xiàn)在的 車速VSP和油門踏板開度APO決定要求轉(zhuǎn)矩Fd。在步驟S2，控制器100內(nèi)的判斷裝置假定KRG4的變速比為1，計(jì)算對(duì)應(yīng)于車速VSP 的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Nd及電動(dòng)機(jī)要求轉(zhuǎn)矩Td，計(jì)算出Nd、Td是否在額定范圍內(nèi)。在實(shí)施例1的 情況下，判斷Nd是否在IOOOOrpm以下，Td是否在IOONm以下。而且，當(dāng)在額定范圍內(nèi)時(shí)進(jìn) 入步驟S3，除此之外時(shí)進(jìn)入步驟S4。在步驟S3，設(shè)定Nd、Td作為電動(dòng)機(jī)目標(biāo)控制量Fm，同時(shí)設(shè)定KRG4的目標(biāo)變速比G* =1。然后，在步驟S11，電動(dòng)機(jī)控制裝置執(zhí)行電動(dòng)機(jī)2的控制，以使電動(dòng)機(jī)2成為目標(biāo)控制 量，在步驟S12執(zhí)行KRG4的變速比控制。在步驟S4，判斷裝置判斷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Nd是否比最大轉(zhuǎn)速Nmax大，當(dāng)大時(shí)，則判斷 為在圖5的額定范圍外的A區(qū)域，并進(jìn)入步驟S5，除此之外，即電動(dòng)機(jī)要求轉(zhuǎn)矩Td大且在 圖5的額定范圍外的B區(qū)域時(shí)進(jìn)入步驟S8。當(dāng)然，額定范圍、A區(qū)域、B區(qū)域以外的區(qū)域的 要求根據(jù)變換器200的輸出界限特性基本上不能實(shí)現(xiàn)。在步驟S5，檢索NcUTd的等輸出線和Nmax交差的點(diǎn)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Tm。另外，電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)矩Tm當(dāng)然為比電動(dòng)機(jī)要求轉(zhuǎn)矩Td高的值。在步驟S6，設(shè)定Nmax、Tm作為電動(dòng)機(jī)目標(biāo)控制量Fm。在步驟S7，設(shè)定為目標(biāo)變速比G* = (Nmax/Nd)。在步驟S8，檢索Nd、Td的等輸出線和Tmax交差的點(diǎn)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Nm。另外，電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速Nm當(dāng)然為比電動(dòng)機(jī)要求轉(zhuǎn)速Nd高的值。在步驟S9，設(shè)定Nm、Tmax作為電動(dòng)機(jī)目標(biāo)控制量Fm。在步驟S10，設(shè)定為目標(biāo)變速比G* = (Nm/Nd)。在步驟11，基于設(shè)定的電動(dòng)機(jī)目標(biāo)控制量Fm執(zhí)行控制以使電動(dòng)機(jī)2成為目標(biāo)控制量。在步驟12，基于設(shè)定的目標(biāo)變速比G*，變速控制裝置執(zhí)行KRG4的變速比控制。然后，說明作用。對(duì)于對(duì)一般車輛(例如從It到1.5t級(jí))要求的動(dòng)力性能，當(dāng)不 具備變速器而只希望通過電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)，則必須搭載極高輸出的電動(dòng)機(jī)。這導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)本身 大型化、變換器大型化，車輛搭載變得困難。然后，如果搭載變速器，則雖然變速器本身的構(gòu) 成增加，但是可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的小型化及變換器的小型化，車輛搭載性提高。在此，可討論 兩個(gè)選擇方向。其一，設(shè)置電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成為中型，無(wú)級(jí)變速器為具有狹小的變速比有效范圍的構(gòu)成，并記載于下面的比較例1。其二，減小電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成，無(wú)級(jí)變速器為具有寬的變速比 有效范圍的構(gòu)成，并記載于下面的比較例2。圖6是表示比較例1、2及實(shí)施例1的體積及效率的關(guān)系的概略圖。左側(cè)的縱軸表 示電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力傳遞效率，右側(cè)的縱軸表示電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的體積(占有容積)的倒 數(shù)。體積的倒數(shù)越大，搭載性越好，體積的倒數(shù)越小，搭載性越差。作為無(wú)級(jí)變速器的一般的 特性，當(dāng)擴(kuò)大變速比有效范圍時(shí)，效率降低。在實(shí)施例1的KRG4的情況下，考慮到為了擴(kuò) 寬 變速比有效范圍而延長(zhǎng)軸方向尺寸，或者增大圓錐角，但其均導(dǎo)致效率的降低(參照?qǐng)D7)。 另外，將電動(dòng)機(jī)的輸出范圍擴(kuò)寬，不僅電動(dòng)機(jī)自身的體積增大，而且變換器的體積增大。在比較例1的情況下，由于無(wú)級(jí)變速器的變速比有效范圍小，所以雖然效率高，但 為了彌補(bǔ)變速比小的量，而必須增大電動(dòng)機(jī)及變換器的體積，體積變得非常大。在比較例2 的情況下，由于無(wú)級(jí)變速器的變速比有效范圍大，所以雖然電動(dòng)機(jī)及變換器的體積變小，但 必須增大無(wú)級(jí)變速器的體積。另外，由于擴(kuò)寬變速比有效范圍時(shí)傳遞效率也降低，所以為了 彌補(bǔ)該降低量，需要將電動(dòng)機(jī)及變換器增大。與之相對(duì)，在實(shí)施例1中，在電動(dòng)機(jī)2的額定范圍，將KRG4的變速比固定為效率最 高的“ 1 ”，換言之，在額定范圍，不進(jìn)行變速而設(shè)定一定的變速比，只在超出額定范圍的要求 的情況下進(jìn)行加速及減速。因此，可以縮窄無(wú)級(jí)變速器的變速比有效范圍，可以抑制傳遞效 率的降低。另外，因?yàn)閭鬟f效率的降低小，所以沒有必要彌補(bǔ)電動(dòng)機(jī)2的降低量，可以抑制 電動(dòng)機(jī)及轉(zhuǎn)換器本身的體積的大型化。如上述說明，在實(shí)施例1中，可以得到下述列舉的作用效果。(1)具備電動(dòng)機(jī)2、向電動(dòng)機(jī)2供給電力的變換器200、配置于電動(dòng)機(jī)2和驅(qū)動(dòng)對(duì) 象即驅(qū)動(dòng)輪6之間的無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)即KRG4、控制變換器200并在額定范圍內(nèi)(規(guī)定的轉(zhuǎn)矩 范圍內(nèi)且規(guī)定的轉(zhuǎn)速的方位內(nèi))控制電動(dòng)機(jī)2的電動(dòng)機(jī)控制裝置(步驟S11)、控制KRG4的 變速比的變速控制裝置(步驟S12)，并具有判斷裝置，其判斷在設(shè)定KPG4的變速比為1的 情況下決定的第二要求轉(zhuǎn)矩(電動(dòng)機(jī)要求轉(zhuǎn)矩Td)是否在電動(dòng)機(jī)2的額定范圍內(nèi)且判斷根 據(jù)驅(qū)動(dòng)對(duì)象的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的第二轉(zhuǎn)速(電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Nd)是否在電動(dòng)機(jī)2的額定范圍內(nèi)(步驟 S2)，在判斷裝置判斷為在額定范圍內(nèi)的情況下，變速控制裝置固定KPG4的變速比為規(guī)定 的一定變速比(=1)，并且電動(dòng)機(jī)控制裝置控制電動(dòng)機(jī)2以實(shí)現(xiàn)第二要求轉(zhuǎn)矩(電動(dòng)機(jī)要 求轉(zhuǎn)矩Td)，在判斷裝置判斷為在額定范圍外的情況下，變速控制裝置變更KPG4的變速比， 并且電動(dòng)機(jī)控制裝置控制電動(dòng)機(jī)2，以實(shí)現(xiàn)要求轉(zhuǎn)矩Fd。因此，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的小 型化。(2)在步驟5254、55、56、511及512(電動(dòng)機(jī)控制裝置)，將驅(qū)動(dòng)對(duì)象的轉(zhuǎn)速以規(guī) 定的一定變速比(=1)換算而得到的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Nd在額定范圍外時(shí)，將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)為 最大轉(zhuǎn)速Nmax，且控制在要求轉(zhuǎn)矩Fd所屬的等輸出線上即對(duì)應(yīng)于最大轉(zhuǎn)速Nmax的電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩Tm，在步驟S7、S12 (變速控制裝置)，增大最大轉(zhuǎn)速Nmax而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)對(duì)象的轉(zhuǎn)速，換言 之，控制為目標(biāo)轉(zhuǎn)速比G*= (Nmax/Nd) 0由此，可以將變速比的變化量設(shè)為最小，可以抑制 驅(qū)動(dòng)效率的降低。(3)、在步驟S2、S4、S5、S6、S11及S12 (電動(dòng)機(jī)控制裝置)，在要求轉(zhuǎn)矩Fd在額定范 圍外時(shí)，將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩設(shè)為最大轉(zhuǎn)矩Tmax，且控制在要求轉(zhuǎn)矩Fd所屬的等輸出線上即對(duì)應(yīng) 于最大轉(zhuǎn)矩Tmax的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Nm，而且，在步驟S10、S12 (變速控制裝置)，減小對(duì)應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩Tmax的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Nm，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)對(duì)象的轉(zhuǎn)速，換言之，控制為目標(biāo)變速比G* = (Nm/ Nd)。由此，可以將變速比的變化量設(shè)為最小，可以抑制驅(qū)動(dòng)效率的降低。(實(shí)施例2)接著，說明實(shí)施例2。由于基本的構(gòu)成和實(shí)施例1相同，所以只說明不同點(diǎn)。在實(shí) 施例1中，在減小KRG4的變速比有效范圍時(shí)，縮短軸方向尺寸而提高效率且實(shí)現(xiàn)小型化。換 言之，設(shè)為不使用傳遞效率降低的區(qū)域的構(gòu)成。與之相對(duì)，在實(shí)施例2中，不是縮短軸方向 尺寸，而是通過縮小圓錐角來(lái)實(shí)現(xiàn)高效率化，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)2及轉(zhuǎn)換器200的小型化。另外，因?yàn)榘殡S有KRG4的變速而產(chǎn)生的加減速的負(fù)載小，所以也可以抑制加載 力。該情況下，可以增大加載凸輪的凸輪面的傾斜，隨之可以得到更高的傳遞效率。圖7是表示實(shí)施例2的KRG的尺寸關(guān)系的概略圖。如圖7所示，在輸入圓錐件43 中，通過最小半徑al和最大半徑a2及軸方向長(zhǎng)度L規(guī)定其形狀，在輸出圓錐件44中，通過 最小半徑bl和最大半徑b2及軸方向長(zhǎng)度L規(guī)定其形狀。在此，(a2-al)/L= (b2_bl)/L = tana, (a =圓錐角)。以使各圓錐彼此接近的方式向軸方向按壓的力，即加載力F和 與可以傳遞的轉(zhuǎn)矩相關(guān)的垂直抵抗力N(摩擦力由N乘以摩擦系數(shù)μ表示)的關(guān)系表示為 N = F/sina。為了以短的軸方向長(zhǎng)度L確保必要的變速比有效范圍，需要增大圓錐角a。 但是，當(dāng)圓錐角α大時(shí)，在變速環(huán)42內(nèi)的轉(zhuǎn)速差變大，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)損耗，因此，傳遞效率降低。 因此，在實(shí)施例2中，通過根據(jù)軸方向尺寸的縮短化而減小圓錐角α，可以抑制傳遞效率的 降低。(實(shí)施例3)其次，說明實(shí)施例3。圖8為表示搭載有實(shí)施例3的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)汽車的 構(gòu)成的概略圖。由于基本的構(gòu)成和實(shí)施例1相同，所以只說明不同點(diǎn)。在實(shí)施例3中，以實(shí) 施例1的構(gòu)成為基礎(chǔ)，在輸出圓錐件44和輸出軸48之間具備減速器60。在輸出圓錐件44 的端部形成有太陽(yáng)齒輪61，在殼體1上固定有齒圈63，并具備支承與太陽(yáng)齒輪61和齒圈63 兩齒輪嚙合的小齒輪的行星齒輪架62，將行星齒輪架62和輸出軸48連接。由此，由于可以 將通過輸入圓錐件43和輸出圓錐件44進(jìn)行減速的旋轉(zhuǎn)再進(jìn)一步減速并傳遞給輸出軸48， 因此，即使對(duì)終級(jí)減速比有限制，也可以得到更大的減速比。另外，以小的外形尺寸可以得 到大的減速比，通過與輸出圓錐件44配置于同軸上，可以提高車輛搭載性。(實(shí)施例4) 其次，說明實(shí)施例4。圖9是表示搭載有實(shí)施例4的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的混合型汽車的 構(gòu)成的概略圖。實(shí)施例1、2均表示僅以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)源行駛的電動(dòng)汽車。與之相對(duì)，實(shí)施 例4的不同點(diǎn)為是具備發(fā)動(dòng)機(jī)ENG的混合型車輛。發(fā)動(dòng)機(jī)ENG經(jīng)由離合器70和電動(dòng)機(jī)可離 合地連接?？刂破?00基于行駛狀態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)ENG的工作狀態(tài)、離合器70的離合狀態(tài)， 設(shè)定為以最佳效率行駛。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)ENG只能在一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，因此，在電動(dòng)機(jī)2和KRG4 之間設(shè)有前進(jìn)/后退切換機(jī)構(gòu)3。因?yàn)樵撉斑M(jìn)/后退切換機(jī)構(gòu)3是由行星齒輪機(jī)構(gòu)和前進(jìn) 離合器及后退制動(dòng)器構(gòu)成的眾所周知的機(jī)構(gòu)，所以省略說明。在這樣構(gòu)成的混合型汽車中，在只由電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)力行駛的EV模式行駛的情況 下，通過進(jìn)行和實(shí)施例1相同的控制，可以減小KRG4的變速比的變化量，可以抑制驅(qū)動(dòng)效率 的降低。(實(shí)施例5)
在實(shí)施例5中，在電動(dòng)機(jī)2的額定范圍內(nèi)將KRG4的變速比(KRG4的輸入軸轉(zhuǎn)速/ KRG4的輸出軸轉(zhuǎn)速)固定為比[1]大的[1.3]。在額定范圍內(nèi)，保持一定的變速比而不進(jìn) 行變速，僅在需要超過額定范圍的情況下向高的一側(cè)或低的一側(cè)變速。 例如，在實(shí)施例1中，在步驟2中，控制器100內(nèi)的判斷裝置假定KRG4的變速比為 1，從而計(jì)算出車速VSP對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Nd及電動(dòng)機(jī)要求扭矩Td，并計(jì)算(Nd，Td)是否 處于額定范圍內(nèi)，但是在實(shí)施例5中，設(shè)定變速比為[1. 3]來(lái)進(jìn)行計(jì)算。因此，相對(duì)電動(dòng)機(jī)2的額定范圍(圖10的實(shí)線表示的范圍)，KRG4的輸出范圍(圖 10的虛線表示的范圍)向轉(zhuǎn)速降低、扭矩增大的傾向出現(xiàn)偏移。于是，在電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)速處于電動(dòng)機(jī)2的額定范圍的最大轉(zhuǎn)速★①的位置的情況 下，由于KRG4的輸出軸的轉(zhuǎn)速變?yōu)榈陀凇铫俚牡托D(zhuǎn)的☆①，因此，即使驅(qū)動(dòng)對(duì)象的要求 轉(zhuǎn)速眷①為低于★①的低轉(zhuǎn)速，如果高于☆①，則進(jìn)行控制使KRG4的變速比向高的一側(cè)變 速即、變?yōu)樾∮赱1.3]的值(1.2)，從而能夠增大驅(qū)動(dòng)對(duì)象的轉(zhuǎn)速，使其達(dá)到所需的轉(zhuǎn)速，而 不使電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)速脫離額定范圍。另外，在電動(dòng)機(jī)2的輸出扭矩處于電動(dòng)機(jī)2的額定范圍的最大扭矩★②的位置的 情況下，由于KRG4的輸出軸的扭矩變?yōu)楦哂凇铫诘母吲ぞ氐摹睥?，因此，即使?qū)動(dòng)對(duì)象的 要求扭矩為高于★②的高扭矩，如果小于☆②，則進(jìn)行控制使KRG4的變速固定為[1.3]而 保持不變，從而達(dá)到電動(dòng)機(jī)2所要求扭矩。反之，如果驅(qū)動(dòng)對(duì)象的要求扭矩大于☆②，則進(jìn) 行控制使KRG4的變速比向低的一側(cè)變速即、變?yōu)榇笥赱1. 3]的值(1. 4)，從而能夠增大驅(qū)動(dòng) 對(duì)象的扭矩，使其達(dá)到所需的扭矩，而不使電動(dòng)機(jī)2的輸出扭矩脫離額定范圍。(實(shí)施例6)在實(shí)施例6中，在電動(dòng)機(jī)2的額定范圍內(nèi)將KRG4的變速比(KRG4的輸入軸轉(zhuǎn)速/ KRG4的輸出軸轉(zhuǎn)速)固定為比[1]小的W. 7]。在額定范圍內(nèi)，保持一定的變速比而不盡 興變速，僅在需要超過額定范圍的情況下向高的一側(cè)或低的一側(cè)變速。例如，在實(shí)施例1中，在步驟2中，控制器100內(nèi)的判斷裝置假定KRG4的變速比為 1，從而計(jì)算出車速VSP對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Nd及電動(dòng)機(jī)要求扭矩Td，并計(jì)算(Nd，Td)是否 處于額定范圍內(nèi)，但是在實(shí)施例6中，設(shè)定變速比為
來(lái)進(jìn)行計(jì)算。因此，相對(duì)電動(dòng)機(jī)2的額定范圍(圖11的實(shí)線表示的范圍)，KRG4的輸出范圍(圖 11的虛線表示的范圍)向轉(zhuǎn)速增大、扭矩減小的傾向出現(xiàn)偏移。于是，在電動(dòng)機(jī)2的輸出扭矩處于電動(dòng)機(jī)2的額定范圍的最大扭矩★②的位置 的情況下，由于KRG4的輸出軸的扭矩變?yōu)榈陀凇铫诘摹睥冢虼?，即使?qū)動(dòng)對(duì)象的要求扭 矩 ②為小于★②的小扭矩，如果大于☆②，則進(jìn)行控制使KRG4的變速比向低的一側(cè)變速 艮口、變?yōu)榇笥?br> 的值(0.8)，從而能夠增大驅(qū)動(dòng)對(duì)象的扭矩，使其達(dá)到所需的扭矩，而不 使電動(dòng)機(jī)2的輸出扭矩脫離額定范圍。另外，在電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)速處于電動(dòng)機(jī)2的額定范圍的最大扭矩★①的位置的情況 下，由于KRG4的輸出軸的轉(zhuǎn)速變?yōu)楦哂凇铫俚母咝D(zhuǎn)側(cè)的☆①，因此，即使驅(qū)動(dòng)對(duì)象的要 求轉(zhuǎn)速為高于★①的高旋轉(zhuǎn)，如果小于☆①，則進(jìn)行控制使KRG4的變速固定在
而保 持不變，從而達(dá)到電動(dòng)機(jī)2所要求轉(zhuǎn)速。反之，如果驅(qū)動(dòng)對(duì)象的要求轉(zhuǎn)速矩高于☆①，則進(jìn) 行控制使KRG4的變速比向高的一側(cè)變速即變?yōu)樾∮赪. 7]的值(0.6)，從而能夠增大驅(qū)動(dòng) 對(duì)象的轉(zhuǎn)速，使其達(dá)到所需的轉(zhuǎn)速，而不使電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)速脫離額定范圍。
以上，說明了實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，可以取得適當(dāng)?shù)钠渌臉?gòu) 成。例如，在實(shí)施例1中表示了采用圓錐環(huán)型無(wú)級(jí)變速器的例子，但也可以應(yīng)用帶式無(wú)級(jí)變 速器及環(huán)式無(wú)級(jí)變速器。另外，圓錐環(huán)型無(wú)級(jí)變速器由于零件數(shù)量少，不需要設(shè)置油泵等， 所以在價(jià)格方面非常有利。另外，表示了適用于車輛驅(qū)動(dòng)裝置的例子，但并不限于車輛，對(duì)于以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng) 源工作的元件也同樣可以適用。另外，實(shí)施例1中，將在額定范圍內(nèi)固定的變速比設(shè)為效率最高的1，但是，考慮到 輸入圓錐件和輸出圓錐件的半徑比，在有對(duì)機(jī)械性構(gòu)成平衡性好地作用負(fù)載的情況下，并 不限于1，只要固定為其它效率最高的變速比即可。但是，由于需要對(duì)應(yīng)于A區(qū)域及B區(qū)域， 因此，需留意應(yīng)該選擇可以確保處于固定的變速比的兩側(cè)左右的變速檔的位置。另外，在實(shí)施例1中，因?yàn)樵O(shè)定固定變速比為1，所以，作為車輛，直接比較所要求 的要求轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)矩，但在固定變速比為1以外的情況下，需要根據(jù)變速比判定是 否在額定的范圍內(nèi)。另外，在實(shí)施例1中，在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)、且額定轉(zhuǎn)矩內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)因電動(dòng)機(jī)2的效率高，所 以在該區(qū)域內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，進(jìn)行固定變速比的控制，但是，在比額定轉(zhuǎn)矩及額定轉(zhuǎn)速大的 一側(cè)也存在效率高的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的情況下，也可以將比額定值大的值作為邊界設(shè)定區(qū)域。相 反，即使是額定轉(zhuǎn)矩及額定轉(zhuǎn)速，在電動(dòng)機(jī)的效率比從使變速比變化的效率下降的情況下， 也可以將比額定值小的值作為邊界設(shè)定區(qū)域。另外，在實(shí)施例1中，由于規(guī)定的變速比為1，因此，判斷要求轉(zhuǎn)矩Fd是否在電動(dòng) 機(jī)2的額定轉(zhuǎn)矩的范圍內(nèi)，然而，在規(guī)定的變速比為1以外的情況下，根據(jù)該變速比(也含 有其它減速機(jī)構(gòu)的變速比)，將要求轉(zhuǎn)矩Fd變換為第二要求轉(zhuǎn)矩，判斷裝置判斷該變換的 第二要求轉(zhuǎn)矩是否在額定范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，具備 電動(dòng)機(jī)；變換器，其將自電源供給的電力供給到該電動(dòng)機(jī)； 無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)，其配置于所述電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)對(duì)象之間； 電動(dòng)機(jī)控制裝置，其控制所述變換器并控制所述電動(dòng)機(jī)； 變速控制裝置，其控制所述無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的變速比，所述電動(dòng)機(jī)控制裝置控制所述電動(dòng)機(jī)，所述變速控制裝置控制所述無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)，以 實(shí)現(xiàn)要求轉(zhuǎn)矩，其特征在于，所述電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置具有判斷裝置，在將所述無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的變速比設(shè)置為規(guī)定的變速 比的情況下，所述判斷裝置判斷根據(jù)所述要求轉(zhuǎn)矩決定的第二要求轉(zhuǎn)矩是否在所述電動(dòng)機(jī) 的規(guī)定的轉(zhuǎn)矩的范圍內(nèi)，且判斷根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)對(duì)象的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的第二轉(zhuǎn)速是否在所述電動(dòng) 機(jī)規(guī)定的轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)，在所述判斷裝置判斷為在所述范圍內(nèi)的情況下，所述變速控制裝置將所述無(wú)級(jí)變速機(jī) 構(gòu)的變速比固定為所述規(guī)定的變速比，而且，所述電動(dòng)機(jī)控制裝置控制所述電動(dòng)機(jī)以實(shí)現(xiàn) 所述第二要求轉(zhuǎn)矩，在所述判斷裝置判斷為在所述范圍外的情況下，所述變速控制裝置變更所述無(wú)級(jí)變速 機(jī)構(gòu)的變速比，而且，所述電動(dòng)機(jī)控制裝置控制所述電動(dòng)機(jī)以實(shí)現(xiàn)所述要求轉(zhuǎn)矩。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)控制裝置在將所述無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的變速比設(shè)為規(guī)定的變速比的情況下，在 根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)對(duì)象的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在所述范圍外時(shí)，將所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 控制為所述規(guī)定的轉(zhuǎn)速，并將所述電動(dòng)機(jī)控制在所述第二要求轉(zhuǎn)矩所屬的等輸出線上、即 對(duì)應(yīng)于所述規(guī)定的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)矩，所述變速控制裝置將所述規(guī)定的轉(zhuǎn)速增速，并將所述無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)控制為實(shí)現(xiàn)所述驅(qū) 動(dòng)對(duì)象的轉(zhuǎn)速的變速比。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)控制裝置在將所述無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的變速比設(shè)為規(guī)定的變速比的情況下，在 根據(jù)所述要求轉(zhuǎn)矩決定的所述電動(dòng)機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩在所述范圍外時(shí)，將所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控 制為所述規(guī)定的轉(zhuǎn)矩，并將所述電動(dòng)機(jī)控制在所述第二要求轉(zhuǎn)矩所屬的等輸出線上、即對(duì) 應(yīng)于所述規(guī)定的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速，所述變速控制裝置將所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速減速，并將所述無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)控制為實(shí)現(xiàn)所述 要求轉(zhuǎn)矩的變速比。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 所述規(guī)定的變速比為所述無(wú)級(jí)變速器的傳遞效率最高的變速比。
5.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，在將所述規(guī)定的變速比規(guī)定為所述無(wú)極變速機(jī)構(gòu)的輸入軸的轉(zhuǎn)速除以所述無(wú)極變速 機(jī)構(gòu)的輸出軸的轉(zhuǎn)速的情況下，當(dāng)根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)對(duì)象的轉(zhuǎn)速所決定的所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在所述范圍外時(shí)，所述電動(dòng)機(jī) 控制裝置將所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制為所述規(guī)定的轉(zhuǎn)速，并將所述電動(dòng)機(jī)控制在所述第二要 求轉(zhuǎn)矩所屬的等輸出線上、即對(duì)應(yīng)于所述規(guī)定的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)矩，所述變速控制機(jī)構(gòu)使變速比向比所述規(guī)定的變速比高的一側(cè)變速，從而達(dá)到所述驅(qū)動(dòng) 對(duì)象的轉(zhuǎn)速。
6.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，在將所述規(guī)定的變速比規(guī)定為所述無(wú)極變速機(jī)構(gòu)的輸入軸的轉(zhuǎn)速除以所述無(wú)極變速 機(jī)構(gòu)的輸出軸的轉(zhuǎn)速的情況下，當(dāng)根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)對(duì)象的轉(zhuǎn)速所決定的所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在所述范圍外時(shí)，所述電動(dòng)機(jī) 控制裝置將所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制為所述規(guī)定的轉(zhuǎn)矩，并將所述電動(dòng)機(jī)控制在所述第二要 求轉(zhuǎn)矩所屬的等輸出線上、即對(duì)應(yīng)于所述規(guī)定的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速，所述變速控制機(jī)構(gòu)使變速比向比所述規(guī)定的變速比低的一側(cè)變速，從而達(dá)到所述要求 轉(zhuǎn)矩。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高效率且緊湊的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置。構(gòu)成電動(dòng)機(jī)和無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)連接的裝置，在將無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的變速比設(shè)為規(guī)定的變速比的情況下，在根據(jù)要求轉(zhuǎn)矩決定的第二要求轉(zhuǎn)矩在電動(dòng)機(jī)的額定范圍內(nèi)時(shí)，固定無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的變速比為規(guī)定的變速比，且控制電動(dòng)機(jī)以實(shí)現(xiàn)第二要求轉(zhuǎn)矩，在根據(jù)要求轉(zhuǎn)矩決定的第二要求轉(zhuǎn)矩在電動(dòng)機(jī)的額定范圍外時(shí)，變更無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的變速比，且控制電動(dòng)機(jī)而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)對(duì)象的要求轉(zhuǎn)矩。
文檔編號(hào)F16H63/50GK102029924SQ20101029249
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者加藤芳章 申請(qǐng)人:加特可株式會(huì)社