動力伝達装置
【課題】負荷の駆動条件に関係なくエンジンの始動を可能にする。
【解決手段】エンジン３６を始動する場合には、電子制御ユニット５０は、出力側ロータ１８をエンジン回転方向に回転駆動するようにステータ１６から出力側ロータ１８にトルクを作用させるとともに、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクが作用するように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御する。さらに、車輪３８の要求トルクに基づいてクラッチ４７により出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達を許容するか否かを決定し、出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達を許容するときは、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクと、車輪３８の要求トルクとに基づいて、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクを制御する。
【解決手段】エンジン３６を始動する場合には、電子制御ユニット５０は、出力側ロータ１８をエンジン回転方向に回転駆動するようにステータ１６から出力側ロータ１８にトルクを作用させるとともに、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクが作用するように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御する。さらに、車輪３８の要求トルクに基づいてクラッチ４７により出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達を許容するか否かを決定し、出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達を許容するときは、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクと、車輪３８の要求トルクとに基づいて、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達装置に関し、特に、原動機からの動力を回転子同士の電磁気結合を利用して負荷へ伝達することで負荷を駆動することが可能であり、さらに、固定子導体への電力供給によっても負荷を駆動することが可能な動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の動力伝達装置の関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１による動力伝達装置は、磁石が配設され駆動輪に機械的に連結された第１ロータと、第１ロータの磁石と電磁気的に結合する巻線が配設されエンジン（原動機）に機械的に連結された第２ロータと、第１ロータの磁石と電磁気的に結合する巻線が配設されたステータと、第２ロータの巻線に電気的に接続された巻線が配設され第２ロータに機械的に連結されたトランスロータと、トランスロータの巻線と電磁気的に結合する巻線が配設されたトランスステータと、を備える。特許文献１においては、第２ロータに伝達されたエンジンからの動力は、第２ロータの巻線と第１ロータの磁石との電磁気結合によって第１ロータに伝達されるため、エンジンの動力により駆動輪を駆動することができる。さらに、バッテリーからインバータを介してトランスステータの巻線に供給された電力を、トランスステータの巻線とトランスロータの巻線との電磁気結合によってトランスロータの巻線及び第２ロータの巻線に供給することができるため、トランスステータの巻線への電力供給を制御することで、駆動輪の回転速度を制御することができる。さらに、ステータの巻線と第１ロータの磁石との電磁気結合によって、バッテリーからインバータを介してステータの巻線に供給された電力を用いて第１ロータに動力を発生させて駆動輪を駆動することができるため、ステータの巻線への電力供給を制御することで、駆動輪に伝達されるトルクを制御することができる。また、バッテリーからインバータを介してステータの巻線に供給された電力を用いて第１ロータに動力を発生させることで、エンジンが動力を発生していなくても駆動輪を駆動することができる。このように、特許文献１においては、エンジンの動力とバッテリーからステータの巻線への供給電力とのいずれかを選択的に用いて駆動輪を駆動することができる。
【０００３】
【特許文献１】特許第３０６７５９４号公報
【特許文献２】特開２００７−１１６８３７号公報
【特許文献３】特開平９−４６８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、エンジンの動力とバッテリーからステータの巻線への供給電力とのいずれかを選択的に用いて駆動輪を駆動する際には、駆動輪の駆動条件に関係なくエンジンの始動を行えることが望ましい。ただし、駆動輪の回転が停止している状態でエンジンの始動を行う場合は、駆動輪を駆動することなくバッテリーからの電力を用いてエンジンのクランキングを行う必要がある。また、バッテリーからステータの巻線への供給電力を用いて駆動輪を駆動している状態でエンジンの始動を行う場合は、駆動輪を駆動するトルクを低下させることなくバッテリーからの電力を用いてエンジンのクランキングを行う必要がある。
【０００５】
本発明は、エンジンからの動力を回転子同士の電磁気結合を利用して負荷へ伝達することで負荷を駆動することが可能であるとともに、固定子導体への電力供給によっても負荷を駆動することが可能な動力伝達装置において、負荷の駆動条件に関係なくエンジンの始動を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る動力伝達装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係る動力伝達装置は、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第１回転子と、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、第１回転子に対し相対回転可能な第２回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、を備え、回転子導体は、第１回転子と第２回転子との間に回転差が発生するのに起因して誘導電流が流れることで回転磁界を発生し、第１回転子にエンジンからの動力が伝達され、第２回転子から負荷へ動力が伝達される動力伝達装置であって、第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容または遮断する第１クラッチと、電気エネルギーを蓄える蓄電装置からの直流電力を交流に変換して固定子導体へ供給することが可能なインバータと、回転子導体の交流電力を取り出すための電力伝達部と、電力伝達部と蓄電装置またはインバータとの間で電力変換を行う電力変換部と、インバータから固定子導体に流れる交流電流を制御することで、固定子と第２回転子との間に作用するトルクを制御し、電力変換部で行われる電力変換を制御して回転子導体に流れる交流電流を制御することで、第１回転子と第２回転子との間に作用するトルクを制御する制御装置と、を備え、制御装置は、エンジンを始動する場合には、負荷の要求トルクに基づいて、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容するか否かを決定し、第２回転子をエンジン回転方向に回転駆動するように固定子から第２回転子にトルクを作用させるとともに、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように電力変換部で行われる電力変換を制御し、さらに、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容するときは、第１回転子と第２回転子との間に作用するトルクと、負荷の要求トルクとに基づいて、固定子から第２回転子に作用するトルクを制御することを要旨とする。
【０００８】
本発明の一態様では、電力変換部は、電力伝達部で取り出された交流電力を整流する整流器と、整流器で整流された電力を電圧変換して蓄電装置またはインバータへ供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、を含み、制御装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータにおける電圧変換比を制御して回転子導体に流れる交流電流を制御することで、第１回転子と第２回転子との間に作用するトルクを制御し、さらに、エンジンを始動する場合には、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するようにＤＣ−ＤＣコンバータにおける電圧変換比を制御することが好適である。この態様では、第１クラッチは、第２回転子側の回転部材と負荷側の回転部材との回転速度差を許容しながら第２回転子と負荷との間でトルク伝達を行うことが可能であり、制御装置は、エンジンを始動する場合に第２回転子の回転速度が所定のクランキング回転速度以下であるときは、第１クラッチにより第２回転子側の回転部材と負荷側の回転部材との回転速度差を許容しながら第２回転子と負荷との間でトルク伝達を行うとともに、第２回転子の回転速度を前記所定のクランキング回転速度よりも高くなるように制御することが好適である。
【０００９】
本発明の一態様では、制御装置は、エンジンを始動する場合には、第１回転子に発生する回転磁界が第２回転子と同期して回転するように回転子導体に流れる交流電流を制御することが好適である。この態様では、制御装置は、エンジンを始動する場合に第２回転子の回転速度が第１回転子の回転速度よりも低いときは、蓄電装置からの直流電力を交流に変換して電力伝達部を介して回転子導体へ供給するように電力変換部で行われる電力変換を制御し、エンジンを始動する場合に第２回転子の回転速度が第１回転子の回転速度よりも高いときは、電力伝達部で取り出された回転子導体の交流電力を直流に変換して蓄電装置またはインバータへ供給するように電力変換部で行われる電力変換を制御することにより、第１回転子の回転速度を所定のクランキング回転速度とすることが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、制御装置は、エンジンを始動する場合に負荷の要求トルクが所定値より大きいときは、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容し、エンジンを始動する場合に負荷の要求トルクが前記所定値以下であるときは、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を遮断することが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、第１回転子と第２回転子とを機械的に係合させてそれらの間のトルク伝達を許容することが可能な第２クラッチをさらに備え、制御装置は、エンジンを始動する場合には、第２クラッチにより第１回転子と第２回転子との間のトルク伝達を許容することが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、電力伝達部は、電力変換部に接続されたブラシと、第１回転子の回転子導体に接続され、ブラシに対し摺動しながら第１回転子とともに回転するスリップリングと、を含むことが好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第２回転子をエンジン回転方向に回転駆動するように固定子から第２回転子にトルクを作用させるとともに、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように電力変換部で行われる電力変換を制御することで、エンジンのクランキングを行うことができる。さらに、負荷の要求トルクに基づいて、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容するか否かを決定し、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容するときは、第１回転子と第２回転子との間に作用するトルクと、負荷の要求トルクとに基づいて、固定子から第２回転子に作用するトルクを制御することで、負荷の駆動条件に関係なくエンジンの始動が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１５】
図１〜３は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置を備えるハイブリッド駆動装置の構成の概略を示す図であり、図１は全体構成の概略を示し、図２，３は回転電機１０の構成の概略を示す。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置は、動力（機械的動力）を発生可能な原動機として設けられたエンジン（内燃機関）３６と、エンジン３６と車輪３８との間に設けられた変速機４４と、エンジン３６と変速機４４との間に設けられた回転電機１０と、を備える。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置については、例えば車両を駆動するための動力出力装置として用いることができる。
【００１６】
回転電機１０は、図示しないケーシングに固定されたステータ１６と、ステータ１６の径方向内側に配置されステータ１６に対し相対回転可能な第１ロータ２８と、ステータ１６と第１ロータ２８との間に配置されステータ１６及び第１ロータ２８に対し相対回転可能な第２ロータ１８と、を有する。第１ロータ２８は回転電機１０の入力軸３４と機械的に連結され、入力軸３４はエンジン３６と機械的に連結されていることで、第１ロータ２８にはエンジン３６からの動力が伝達される。一方、第２ロータ１８は回転電機１０の出力軸２４と機械的に連結されており、出力軸２４はクラッチ４７及び変速機４４を介して車輪３８に機械的に連結可能であり、第２ロータ１８からの動力が変速機４４で変速されて車輪３８へ伝達可能である。なお、以下の説明では、第１ロータ２８を入力側ロータとし、第２ロータ１８を出力側ロータとする。
【００１７】
ステータ１６は、ステータコア（固定子鉄心）５１と、ステータコア５１にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のステータ巻線（固定子導体）２０と、を含む。複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００１８】
入力側ロータ２８は、ロータコア（第１回転子鉄心）５２と、ロータコア５２にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のロータ巻線（回転子導体）３０と、を含む。複数相のロータ巻線３０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ロータ巻線３０は、ロータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００１９】
出力側ロータ１８は、ロータコア（第２回転子鉄心）５３と、ロータコア５３にその周方向に沿って配設され界磁束を発生する永久磁石３２，３３と、を含む。永久磁石３２は、ロータコア５３の外周部にステータ１６（ステータコア５１）と対向して配設されており、永久磁石３３は、ロータコア５３の内周部に入力側ロータ２８（ロータコア５２）と対向して配設されている。ここでは、永久磁石３２，３３を一体化することも可能である。
【００２０】
入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６のより詳細な構成例を図４に示す。図４に示す例では、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６が同心円状に配置されている。ステータ１６のステータコア５１には、径方向内側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５１ａがステータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ステータ巻線２０がこれらのティース５１ａに巻回されていることで、磁極が構成される。入力側ロータ２８のロータコア５２には、径方向外側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５２ａがロータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ロータ巻線３０がこれらのティース５２ａに巻回されていることで、磁極が構成される。ステータ１６のティース５１ａと出力側ロータ１８の永久磁石３２とが出力側ロータ１８の回転中心軸（入力側ロータ２８の回転中心軸と一致する）に直交する径方向に対向配置されており、入力側ロータ２８のティース５２ａと出力側ロータ１８の永久磁石３３とがこの径方向に対向配置されている。ステータ巻線２０の巻回軸及びロータ巻線３０の巻回軸は、この径方向（入力側ロータ２８と出力側ロータ１８が対向する方向）に一致している。永久磁石３２，３３はロータ周方向に間隔をおいて配列されており、さらに、永久磁石３２はロータコア５３内にＶ字状に埋設されている。ただし、永久磁石３２，３３については、出力側ロータ１８の表面（外周面または内周面）に露出していてもよいし、出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されていてもよい。
【００２１】
クラッチ４７は、出力軸２４（出力側ロータ１８）に連結されたクラッチ板４７ａと変速機４４（車輪３８）に連結されたクラッチ板４７ｂとの係合／解放により、出力側ロータ１８と車輪３８との機械的係合及びその解除を選択的に行うことが可能である。出力軸２４側のクラッチ板４７ａと変速機４４側のクラッチ板４７ｂとを係合させて、出力側ロータ１８と車輪３８とを機械的に係合させることで、出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達が許容される。一方、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとを解放して、出力側ロータ１８と車輪３８との機械的係合を解除することで、出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達が遮断される。ここでのクラッチ４７は、例えば油圧や電磁力を利用してクラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの係合／解放を切り替えることが可能である。さらに、クラッチ４７に供給する油圧力や電磁力を調整することで、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの締結力を調整することもできる。クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの締結力を調整することで、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの回転速度差を許容しながら、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの間のトルク伝達（出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達）を許容することが可能となる。
【００２２】
クラッチ４８は、入力軸３４（入力側ロータ２８）に連結されたクラッチ板４８ａと出力軸２４（出力側ロータ１８）に連結されたクラッチ板４８ｂとの係合／解放により、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合及びその解除を選択的に行うことが可能である。入力軸３４側のクラッチ板４８ａと出力軸２４側のクラッチ板４８ｂとを係合させて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とを機械的に係合させることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間のトルク伝達が許容され、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とが一体となって等しい回転速度で回転する。一方、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとを解放して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合を解除することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転速度差が許容される。ここでのクラッチ４８も、例えば油圧や電磁力を利用してクラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの係合／解放を切り替えることが可能であり、さらに、クラッチ４８に供給する油圧力や電磁力を調整することで、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの締結力を調整することもできる。クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの締結力を調整することで、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの回転速度差を許容しながら、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの間のトルク伝達（入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間のトルク伝達）を許容することが可能となる。
【００２３】
直流電源として設けられた充放電可能な蓄電装置４２は、例えば二次電池により構成することができ、電気エネルギーを蓄える。インバータ４０は、スイッチング素子（図示せず）を備えており、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ステータ巻線２０の各相に供給することが可能である。
【００２４】
スリップリング９５は、入力側ロータ２８と機械的に連結されており、ロータ巻線３０の各相及びブラシ９６とそれぞれ電気的に接続されている。スリップリング９５は、回転が固定されたブラシ９６に対し摺動しながら（ブラシ９６との電気的接続を維持しながら）、入力側ロータ２８とともに回転する。ブラシ９６は、整流器９３と電気的に接続されており、ブラシ９６からの電力は整流器９３へ供給される。このスリップリング９５及びブラシ９６により、入力側ロータ２８のロータ巻線３０の電力（交流電力）を取り出すための電力伝達部を構成することができ、取り出された交流電力は整流器９３へ供給される。
【００２５】
整流器９３は、スリップリング９５及びブラシ９６により取り出されたロータ巻線３０からの交流電力を整流して直流に変換する。昇圧コンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）９４は、スイッチング素子を備えており、スイッチング素子のスイッチング動作により整流器９３で整流された直流電力を昇圧（電圧変換）して出力する。昇圧コンバータ９４で昇圧（電圧変換）された直流電力は、インバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０の各相へ供給可能である。つまり、インバータ４０は、昇圧コンバータ９４で昇圧された直流電力と蓄電装置４２からの直流電力とのいずれか（少なくとも一方）を交流に変換してステータ巻線２０の各相へ供給することが可能である。また、昇圧コンバータ９４で昇圧された直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。このように、整流器９３及び昇圧コンバータ９４を含んで、スリップリング９５（ロータ巻線３０）とインバータ４０または蓄電装置４２との間で電力変換を行う電力変換部を構成することができる。ここでの整流器９３は、スリップリング９５側から昇圧コンバータ９４側への一方向のみの電力変換を行い、昇圧コンバータ９４は、整流器９３側から蓄電装置４２側（あるいはインバータ４０側）への一方向のみの電力変換を行う。そのため、整流器９３及び昇圧コンバータ９４を含む電力変換部は、スリップリング９５側から蓄電装置４２側（あるいはインバータ４０側）への一方向のみの電力変換を行う。
【００２６】
電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング素子のスイッチング動作を制御することで、インバータ４０からステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４内のスイッチング素子をスイッチング動作するときのデューティ比を制御することで、昇圧コンバータ９４での昇圧比（電圧変換比）を制御する。これによって、スリップリング９５（ロータ巻線３０）とインバータ４０または蓄電装置４２との間で行われる電力変換を制御して、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を制御する。さらに、電子制御ユニット５０は、エンジン３６の運転状態の制御、及び変速機４４の変速比の制御も行う。さらに、電子制御ユニット５０は、クラッチ４７の係合／解放を切り替えることで出力側ロータ１８と車輪３８との機械的係合／その解除を切り替える制御、及びクラッチ４８の係合／解放を切り替えることで入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合／その解除を切り替える制御も行う。
【００２７】
インバータ４０のスイッチング動作により複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生する。そして、ステータ巻線２０で発生した回転磁界と永久磁石３２で発生した界磁束との電磁気相互作用（吸引及び反発作用）により、出力側ロータ１８にトルク（磁石トルク）を作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。つまり、蓄電装置４２からステータ巻線２０に供給された電力を出力側ロータ１８の動力（機械的動力）に変換することができる。さらに、インバータ４０は、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置４２に回収する方向の変換も可能である。その場合は、出力側ロータ１８の動力がステータ巻線２０の電力に変換されて蓄電装置４２に回収される。このように、ステータ１６のステータ巻線２０と出力側ロータ１８の永久磁石３２とが電磁気的に結合されていることで、ステータ巻線２０で発生する回転磁界を出力側ロータ１８に作用させて、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）を作用させることができる。さらに、例えば図４に示すように、永久磁石３２間に突極部として磁性体（強磁性体）がステータ１６（ティース５１ａ）と対向して配置されている例や、永久磁石３２が出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されている例では、ステータ１６の発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、磁石トルクに加えてリラクタンストルクもステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用する。そして、インバータ４０は双方向の電力変換が可能であり、蓄電装置４２はステータ巻線２０に対して電力の送受が可能である。
【００２８】
また、入力側ロータ２８が出力側ロータ１８に対し相対回転して入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）と出力側ロータ１８（永久磁石３３）との間に回転差が生じるのに伴ってロータ巻線３０に誘導起電力が発生し、この誘導起電力に起因してロータ巻線３０に誘導電流が流れることで回転磁界が生じる。そして、ロータ巻線３０の誘導電流により生じる回転磁界と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にトルクを作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。このように、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３とが電磁気的に結合されていることで、ロータ巻線３０で発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）が作用する。そのため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で動力（機械的動力）を伝達することができ、電磁カップリング機能を実現することができる。さらに、永久磁石３３間に突極部として磁性体（強磁性体）が入力側ロータ２８（ティース５２ａ）と対向して配置されている例や、永久磁石３３が出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されている例では、入力側ロータ２８の発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、磁石トルクに加えてリラクタンストルクも入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する。
【００２９】
ロータ巻線３０の誘導電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを発生させる際には、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも高くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御する。これによって、昇圧コンバータ９４から蓄電装置４２とインバータ４０間の配線へ電流が流れ、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクが作用する。一方、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を行わない状態で昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも低くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に回転差が生じてもロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。また、昇圧コンバータ９４内のスイッチング素子をオフ状態に維持して昇圧コンバータ９４による昇圧（電圧変換）を停止させることによっても、ロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。
【００３０】
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置の動作について説明する。
【００３１】
エンジン３６が動力を発生している場合は、エンジン３６の動力が入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８がエンジン回転方向に回転駆動する。入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度より高くなると、ロータ巻線３０に誘導起電力が発生する。電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも高くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、ロータ巻線３０に誘導電流が流れ、この誘導電流と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用により出力側ロータ１８にエンジン回転方向のトルクが作用して出力側ロータ１８がエンジン回転方向に回転駆動する。このように、入力側ロータ２８に伝達されたエンジン３６からの動力は、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３との電磁気結合によって、出力側ロータ１８へ伝達される。出力側ロータ１８に伝達された動力は、変速機４４で変速されてから車輪３８へ伝達されることで、車両の前進駆動等、負荷の正転駆動に用いられる。したがって、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動することができ、車両を前進方向に駆動することができる。さらに、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転差を許容することができるため、車輪３８の回転が停止してもエンジン３６がストールすることはない。そのため、回転電機１０を発進装置として機能させることができ、摩擦クラッチやトルクコンバータ等の発進装置を別に設ける必要がなくなる。
【００３２】
さらに、ロータ巻線３０に発生した交流電力は、スリップリング９５及びブラシ９６を介して取り出される。取り出された交流電力は整流器９３で直流に整流され、整流された直流電力は昇圧コンバータ９４で昇圧される。そして、昇圧コンバータ９４からの直流電力がインバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０に供給されることで、ステータ１６に回転磁界が形成される。このステータ１６の回転磁界と出力側ロータ１８の永久磁石３２の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にエンジン回転方向のトルクを作用させることができる。これによって、出力側ロータ１８のエンジン回転方向のトルクを増幅させるトルク増幅機能を実現することができる。また、昇圧コンバータ９４からの直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。
【００３３】
さらに、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動するとともに、ステータ巻線２０への供給電力を用いて発生させた出力側ロータ１８の動力により車輪３８の正転方向の回転駆動をアシストすることができる。また、負荷の減速運転時には、電子制御ユニット５０は、ステータ巻線２０から蓄電装置４２へ電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の動力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によってステータ巻線２０の電力に変換して蓄電装置４２に回収することができる。
【００３４】
また、車速（車輪３８の回転速度）がある一定速度以上となり、（出力側ロータ１８の回転速度）＞（入力側ロータ２８の回転速度）が成立する場合には、クラッチ４８を係合して入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とを機械的に連結することもできる。これによって、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間のすべりに伴ってロータ巻線３０に誘導電流が流れることで生じるジュール損失を抑えることができる。また、クラッチ４８を係合する場合は、クラッチ４８の締結力を調整することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で伝達されるトルクを制限することができる。したがって、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で衝撃トルクの伝達を抑制することができる。
【００３５】
エンジン３６の動力を用いて車輪３８を回転駆動する場合に、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４における昇圧比（電圧変換比）を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクを制御することができ、エンジン３６のトルクを制御することができる。以下、その理由について説明する。
【００３６】
入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルク（以下、電磁カップリングトルクとする）は、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との相対回転速度に応じて変化し、一般に図５に示すような相対回転速度−トルク特性で表される。さらに、相対回転速度−トルク特性は負荷抵抗に応じて変化し、図６に示すように、負荷抵抗の増加に対して電磁カップリングトルクのピーク値が相対回転速度の高い側へ推移する（比例推移）。そのため、負荷抵抗の調整により相対回転速度−トルク特性を制御することができ、負荷抵抗を大きい値に調整すると電磁カップリングトルクのピーク値が相対回転速度の高い側へ調整され、負荷抵抗を小さい値に調整すると電磁カップリングトルクのピーク値が相対回転速度の低い側へ調整される。ここでの負荷抵抗は、図７に示すロータ巻線３０の外部回路９７における等価抵抗を表し、この外部回路９７には、スリップリング９５、ブラシ９６、整流器９３、昇圧コンバータ９４、インバータ４０、及びステータ巻線２０等が含まれる。これらの中で、昇圧コンバータ９４及びインバータ４０が等価抵抗（負荷抵抗）の可調整要素である。
【００３７】
外部回路９７のうち、昇圧コンバータ９４に着目した等価回路を図８に示す。図８における外部回路９８には、インバータ４０及びステータ巻線２０等が含まれる。昇圧コンバータ９４は、リアクトルＬとダイオードＤとスイッチング素子Ｓと平滑コンデンサＣとを含んで構成され、スイッチング素子Ｓをオンオフさせるスイッチング動作によりａ−ａ’端子間電圧Ｅ1とｂ−ｂ’端子間電圧Ｅ2との昇圧比Ｅ2／Ｅ1を制御する。スイッチング素子Ｓのオン期間をＴｏｎ、スイッチング素子Ｓのオフ期間をＴｏｆｆ、スイッチング素子Ｓのスイッチング周期をＴ＝Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆとし、スイッチング動作のデューティ比ｄを以下の（１）式のように定義すると、昇圧比Ｅ2／Ｅ1は以下の（２）式で表される。
【００３８】
ｄ＝Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ） （１）
Ｅ2／Ｅ1＝１／（１−ｄ） （２）
【００３９】
スイッチング素子Ｓのオン状態での等価回路を図９に、スイッチング素子Ｓのオフ状態での等価回路を図１０に示す。スイッチング素子Ｓのオン状態（短絡状態）では、ロータ巻線３０側から見た負荷抵抗は低くなり、スイッチング素子Ｓのオフ状態では、ロータ巻線３０側から見た負荷抵抗は（スイッチング素子Ｓのオン状態よりも）高くなる。そのため、スイッチング素子Ｓのオン状態の割合を高くする（デューティ比ｄを大きくして昇圧比を増加させる）と負荷側の等価抵抗は低い値となり、スイッチング素子Ｓのオフ状態の割合を高くする（デューティ比ｄを小さくして昇圧比を減少させる）と負荷側の等価抵抗は高い値となる。さらに、インバータ４０のスイッチング素子をオフ状態に維持することで、負荷側の等価抵抗をさらに高い値に制御することができる。したがって、昇圧コンバータ９４での昇圧比を増加させることで、ロータ巻線３０側から見た負荷抵抗を低くして、電磁カップリングトルクのピーク値を相対回転速度の低い側へ推移させることができる。一方、昇圧コンバータ９４での昇圧比を減少させることで、ロータ巻線３０側から見た負荷抵抗を高くして、電磁カップリングトルクのピーク値を相対回転速度の高い側へ推移させることができる。
【００４０】
また、エンジン３６のトルクをＴe、電磁カップリングトルクをＴc、エンジン軸慣性をＪeとすると、エンジン３６の回転角速度ωeは以下の（３）式で表される。
【００４１】
【数１】
【００４２】
ここで、エンジン３６のトルクＴeと出力軸２４（出力側ロータ１８）の回転角速度ωoutがともに一定であり、且つエンジン３６のトルクＴeと電磁カップリングトルクＴcがエンジン３６の回転角速度ωe0でほぼ釣り合った平衡状態を仮定する。この場合、図１１，１２から、回転角速度ωe0近傍において（３）式で表されるエンジン３６の回転角速度ωeの振る舞いが安定となる条件は以下の（４）式で表される。このためには、以下の（５）式が満たされる範囲で本実施形態に係る動力伝達装置を動作させる必要がある。ここで、図１１はエンジン３６の回転角速度ωeの振る舞いが安定となる場合を示し、図１２はエンジン３６の回転角速度ωeの振る舞いが不安定となる場合を示す。したがって、エンジン３６の回転角速度ωeの振る舞いが安定となるためには、図１３に示すように、電磁カップリングトルクがピーク値となる相対回転速度（図１３中の破線で示す）よりも低い範囲で本実施形態に係る動力伝達装置を動作させる必要がある。
【００４３】
【数２】
【００４４】
以上のことから、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、電磁カップリングトルクＴcを制御することができ、エンジン３６のトルクＴeを制御することができる。例えば、昇圧コンバータ９４での昇圧比を増大させることで、電磁カップリングトルクのピーク値を相対回転速度の低い側へ推移させて電磁カップリングトルクＴc（エンジン３６のトルクＴe）を増大させることができる。一方、昇圧コンバータ９４での昇圧比を減少させることで、電磁カップリングトルクのピーク値を相対回転速度の高い側へ推移させて電磁カップリングトルクＴc（エンジン３６のトルクＴe）を減少させることができる。さらに、インバータ４０のスイッチング素子をオフ状態に維持することで、電磁カップリングトルクＴcをさらに減少させることができる。
【００４５】
また、エンジン３６の動力を用いずに回転電機１０の動力を用いて負荷を駆動する（車輪３８を回転駆動する）ＥＶ（Electric Vehicle）走行を行う場合は、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の駆動制御を行う。例えば、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０への供給電力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によって出力側ロータ１８の動力に変換し、車輪３８を回転駆動する。このように、エンジン３６が動力を発生していなくても、ステータ巻線２０への電力供給により車輪３８を回転駆動することができる。
【００４６】
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置において、停止状態のエンジン３６を始動する場合の動作について説明する。
【００４７】
エンジン３６を始動する場合に、車両が停止しており（車輪３８の回転速度が０であり）、車両の要求駆動力（車輪３８の要求トルク）Ｔｔｖが所定値以下（例えば０）であるときは、電子制御ユニット５０は、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとを解放して、クラッチ４７による出力側ロータ１８と変速機４４（車輪３８）との間のトルク伝達を遮断する。ここでの車両の要求駆動力（車輪３８の要求トルク）Ｔｔｖについては、例えば図示しないセンサで検出されたアクセル開度から演算することができる。そして、図１４のパワーフローに示すように、電子制御ユニット５０は、出力側ロータ１８をエンジン回転方向に回転駆動するようインバータ４０のスイッチング動作により蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給してステータ巻線２０に交流電流を流すことで、ステータ１６から出力側ロータ１８にエンジン回転方向のトルクＴMGを作用させる。図１４における電力変換部には、整流器９３及び昇圧コンバータ９４が含まれる。出力側ロータ１８が回転駆動すると、ロータ巻線３０に誘導起電力が発生する。電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも高くなるよう昇圧コンバータ９４での昇圧比（電力変換）を制御することで、ロータ巻線３０に誘導電流を流して入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクＴcoilを作用させる。その際には、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの回転速度差を許容するようクラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとを滑らせながら係合させて、クラッチ４８により入力側ロータ２８（クラッチ板４８ａ）と出力側ロータ１８（クラッチ板４８ｂ）との間のトルクＴCの伝達を許容することも可能である。入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクＴcoilを作用させることで、図１４のパワーフローに示すように、出力側ロータ１８の動力が永久磁石３３とロータ巻線３０との電磁気結合により入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８がエンジン回転方向に回転駆動する。これによって、入力側ロータ２８に連結されたエンジン３６のクランキングが行われる。その際には、電子制御ユニット５０は、入力側ロータ２８の回転速度Ｎengがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０以上になるように、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMG、及び入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクＴcoil（あるいはＴcoil＋ＴC）を制御する。この場合は、入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８は誘導機として機能する。なお、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGの制御については、インバータ４０のスイッチング動作により例えばステータ巻線２０に流す交流電流の振幅や位相角を制御することで行うことができる。また、永久磁石３３とロータ巻線３０との電磁気結合により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルク（電磁カップリングトルク）Ｔcoilの制御については、前述のように、昇圧コンバータ９４における昇圧比（電圧変換比）を制御してロータ巻線３０に流す交流電流を制御することで行うことができる。また、クラッチ４８により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルク（クラッチトルク）ＴCの制御については、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの締結力を制御することで行うことができる。
【００４８】
図１４に示す車両停止時に（車両の要求駆動力Ｔｔｖが０であるときに）エンジン３６を始動する場合のパワーフローにおいては、ステータ１６から出力側ロータ１８に伝達されるトルクＴMG、出力側ロータ１８から変速機４４（車輪３８）に伝達されるトルクＴout、出力側ロータ１８から入力側ロータ２８に伝達される電磁カップリングトルクＴcoil、出力側ロータ１８から入力側ロータ２８に伝達されるクラッチトルクＴC、入力側ロータ２８からエンジン３６に伝達されるトルクＴeng、出力側ロータ１８（クラッチ板４７ａ）の回転速度ＮMG、変速機４４の入力軸（クラッチ板４７ｂ）の回転速度Ｎout、及び入力側ロータ２８の回転速度Ｎengに関して、以下の（６）〜（９）式が成立する。ただし、各トルクＴMG、Ｔout、Ｔcoil、ＴC、Ｔengについては、エンジン回転方向を正としている。
【００４９】
Ｔout＝０ （６）
Ｔeng＝Ｔcoil＋ＴC＝ＴMG （７）
Ｎeng≦ＮMG （８）
Ｎout＝０ （９）
【００５０】
一方、エンジン３６を始動する場合に、ＥＶ走行により車両が走行しており（車輪３８の回転速度が０でなく）、車両の要求駆動力（車輪３８の要求トルク）Ｔｔｖが所定値より大きい（例えば０でない）ときは、電子制御ユニット５０は、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとを係合させた状態に制御し、クラッチ４７による出力側ロータ１８と変速機４４（車輪３８）との間のトルク伝達を許容する。そして、図１５のパワーフローに示すように、電子制御ユニット５０は、出力側ロータ１８をエンジン回転方向に回転駆動するようインバータ４０のスイッチング動作により蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給してステータ巻線２０に交流電流を流すことで、ステータ１６から出力側ロータ１８にエンジン回転方向のトルクＴMGを作用させる。それとともに、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるよう昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に電磁カップリングトルクＴcoilを作用させる。これによって、図１５のパワーフローに示すように、出力側ロータ１８の動力が永久磁石３３とロータ巻線３０との電磁気結合により入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８に連結されたエンジン３６のクランキングが行われる。その際には、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの回転速度差を許容するようクラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとを滑らせながら係合させて、クラッチ４８により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間のトルクＴCの伝達を許容することも可能である。さらに、電子制御ユニット５０は、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクＴcoil（あるいはＴcoil＋ＴC）と、車両の要求駆動力（車輪３８の要求トルク）Ｔｔｖとに基づいて、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGを制御する。ここでは、以下の（１０）式が成立するように、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGを制御することで、エンジン３６のクランキング時にステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGを電磁カップリングトルクＴcoil分増大させる。これによって、エンジン３６のクランキングに必要なトルクと車輪３８の要求トルクＴｔｖとをステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGで賄うことができ、エンジン３６のクランキング時に出力側ロータ１８から変速機４４（車輪３８）に伝達されるトルクＴoutが低下するのを防ぐことができる。（１０）式において、γは変速機４４の変速比である。なお、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクＴcoilについては、出力側ロータ１８の回転速度ＮMGと入力側ロータ２８の回転速度Ｎengとの差と、ロータ巻線３０の外部回路９７における等価抵抗Ｒ（昇圧コンバータ９４での昇圧比）とに基づいて演算可能である。
【００５１】
ＴMG＝Ｔcoil＋Ｔｔｖ／γ （１０）
【００５２】
ＥＶ走行状態でエンジン３６を始動する場合に、出力側ロータ１８の回転速度ＮMGがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０よりも高いときは、電子制御ユニット５０は、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの回転速度差を許容しないで出力側ロータ１８と変速機４４（車輪３８）との間のトルク伝達を許容するように、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとを滑らせずに係合させた状態に制御する。そして、電子制御ユニット５０は、入力側ロータ２８の回転速度Ｎengがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０以上になるように、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクＴcoil（あるいはＴcoil＋ＴC）を制御する。この場合は、図１５のパワーフローにおいて、以下の（１１）〜（１３）式が成立する。
【００５３】
Ｔout＝ＴMG−Ｔcoil （１１）
Ｔeng＝Ｔcoil＋ＴC （１２）
Ｎeng≦ＮMG＝Ｎout （１３）
【００５４】
一方、ＥＶ走行状態でエンジン３６を始動する場合に、出力側ロータ１８の回転速度ＮMGがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０以下であるときは、電子制御ユニット５０は、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの回転速度差を許容しながら出力側ロータ１８と変速機４４（車輪３８）との間のトルク伝達を許容するように、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとを滑らせながら係合させた状態に制御する。その際には、電子制御ユニット５０は、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGを増大させるとともに、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの締結力を低下させる。これによって、出力側ロータ１８の回転速度ＮMGをエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０より高くなるように制御する。そして、電子制御ユニット５０は、入力側ロータ２８の回転速度Ｎengがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０以上になるように、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクＴcoil（あるいはＴcoil＋ＴC）を制御する。この場合は、図１５のパワーフローにおいて、以下の（１４）〜（１６）式が成立する。
【００５５】
Ｔout＝ＴMG−Ｔcoil （１４）
Ｔeng＝Ｔcoil＋ＴC （１５）
Ｎeng≦ＮMG≠Ｎout （１６）
【００５６】
以上説明した本実施形態では、エンジン３６を始動する場合には、出力側ロータ１８をエンジン回転方向に回転駆動するようにステータ１６から出力側ロータ１８にトルクＴMGを作用させるとともに、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクＴcoilを作用させるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、エンジン３６のクランキングを行うことができる。さらに、車輪３８の要求トルクＴｔｖに基づいてクラッチ４７により出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達を許容するか否かを決定し、車輪３８の要求トルクＴｔｖが０であるときには、出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達を遮断することで、エンジン３６のクランキング時に車輪３８にトルクが伝達されるのを防ぐことができる。さらに、車輪３８の要求トルクＴｔｖが０でなく、クラッチ４７により出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達を許容するときには、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGを入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクＴcoil分増大させることで、エンジン３６のクランキング時に車輪３８に伝達されるトルクが低下するのを防止することができる。したがって、本実施形態によれば、車両停止時とＥＶ走行時の両方において、車輪３８のトルクに影響を与えずにエンジン３６のクランキングを行うことができ、車両の駆動条件に関係なくエンジン３６を始動することができる。その結果、ハイブリッド車用の高出力なスタータ及びドライブプレートが不要になる。さらに、車両駆動トルク並の高トルクによりエンジン３６の始動性が向上する。
【００５７】
さらに、本実施形態では、蓄電装置４２からスリップリング９５を介してロータ巻線３０へ電力を供給することなく、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクＴcoilを作用させることができる。そのため、蓄電装置４２とスリップリング９５（ロータ巻線３０）との間の電力変換については、ロータ巻線３０の交流電力を直流に変換して蓄電装置４２（またはインバータ４０）へ供給する方向の電力変換のみが行えればよく、蓄電装置４２からの直流電力を交流に変換してスリップリング９５（ロータ巻線３０）へ供給する方向の電力変換を行う必要がなくなる。その結果、蓄電装置４２とスリップリング９５との間には、一方向の（スリップリング９５側から蓄電装置４２側への）電力変換を行うための整流器９３と昇圧コンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）９４を設ければよく、双方向の電力変換を行うためのインバータが不要となる。したがって、動力伝達装置の構成の簡略化及び低コスト化を図ることができる。
【００５８】
さらに、本実施形態では、ＥＶ走行状態でエンジン３６を始動する場合に、出力側ロータ１８の回転速度ＮMGがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０以下であるときは、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの回転速度差を許容しながら出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達を許容することで、車輪３８の回転速度を増大させることなく出力側ロータ１８の回転速度ＮMGをエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０より高くすることができる。したがって、低車速時においてもエンジン３６を始動することができる。
【００５９】
以上の実施形態の説明では、整流器９３で整流された電力を電圧変換して出力するＤＣ−ＤＣコンバータとして昇圧コンバータ９４を設けた場合について説明した。ただし、本実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータとして降圧コンバータや昇降圧コンバータを設けることも可能である。その場合でも、ＤＣ−ＤＣコンバータにおける電圧変換比（スイッチング素子をスイッチング動作させるときのデューティ比）を制御することで、ロータ巻線３０側から見た負荷抵抗を調整することができるため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクＴcoilを制御することができる。
【００６０】
次に、本実施形態の他の構成例について説明する。図１６に示す構成例では、図２に示す構成例と比較して、スリップリング９５（ロータ巻線３０）とインバータ４０または蓄電装置４２との間で電力変換を行う電力変換部として、整流器９３及び昇圧コンバータ９４の代わりにインバータ４１が設けられている。インバータ４１は、スイッチング素子（図示せず）を備えており、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ブラシ９６及びスリップリング９５を介してロータ巻線３０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４１は、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を直流に変換する方向の電力変換も可能である。インバータ４１からの直流電力は、インバータ４０または蓄電装置４２へ供給可能である。このように、インバータ４１は、スリップリング９５（ロータ巻線３０）とインバータ４０または蓄電装置４２との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング素子のスイッチング動作によりインバータ４１で行われる電力変換を制御することで、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を制御することができ、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクＴcoilを制御することができる。
【００６１】
図１６に示す構成例において、エンジン３６を始動する場合には、電子制御ユニット５０は、出力側ロータ１８をエンジン回転方向に回転駆動するようインバータ４０のスイッチング動作により蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給してステータ巻線２０に交流電流を流すことで、ステータ１６から出力側ロータ１８にエンジン回転方向のトルクＴMGを作用させる。それとともに、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング動作によりロータ巻線３０に交流電流を流すことで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に電磁カップリングトルクＴcoilを作用させる。これによって、出力側ロータ１８の動力が永久磁石３３とロータ巻線３０との電磁気結合により入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８に連結されたエンジン３６のクランキングが行われる。その際には、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０の交流電流により入力側ロータ２８に形成される回転磁界が出力側ロータ１８の永久磁石３３と同期して回転するようにロータ巻線３０に流す交流電流の周波数を制御する。ここでは、入力側ロータ２８の極数をＰ１、入力側ロータ２８の回転速度をＮeng［ｒｐｍ］、出力側ロータ１８の回転速度をＮMG［ｒｐｍ］とすると、入力側ロータ２８の回転速度Ｎengと出力側ロータ１８の回転速度ＮMGとに基づいて以下の（１７）式または（１８）式が成立するようにロータ巻線３０に流す交流電流の周波数ｆ１［Ｈｚ］を制御することで、ロータ巻線３０で発生する回転磁界を出力側ロータ１８の永久磁石３３と同期させることができる。この場合は、入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８は同期機として機能する。
【００６２】
ｆ１＝Ｐ１×(ＮMG−Ｎeng)／１２０ （ＮMG＞Ｎengの場合） （１７）
ｆ１＝Ｐ１×(Ｎeng−ＮMG)／１２０ （ＮMG＜Ｎengの場合） （１８）
【００６３】
エンジン３６のクランキング時には、電子制御ユニット５０は、入力側ロータ２８の回転速度Ｎengがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０以上になるように、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクＴcoilを制御する。出力側ロータ１８の回転速度ＮMGがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０よりも低いときは、図１７のパワーフローに示すように、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からの直流電力をインバータ４１で交流に変換してブラシ９６及びスリップリング９５を介してロータ巻線３０の各相へ供給するようインバータ４１のスイッチング動作（インバータ４１で行われる電力変換）を制御する。この場合は、入力側ロータ２８は力行運転を行う。一方、出力側ロータ１８の回転速度ＮMGがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０よりも高いときは、図１８のパワーフローに示すように、電子制御ユニット５０は、スリップリング９５及びブラシ９６を介して取り出されたロータ巻線３０の交流電力をインバータ４１で直流に変換して蓄電装置４２またはインバータ４０へ供給するようインバータ４１のスイッチング動作（インバータ４１で行われる電力変換）を制御する。この場合は、入力側ロータ２８は回生運転（発電運転）を行う。また、電子制御ユニット５０は、エンジン３６のクランキング時に出力側ロータ１８の回転速度ＮMGが入力側ロータ２８の回転速度Ｎengよりも低い場合は、蓄電装置４２からの直流電力をインバータ４１で交流に変換してブラシ９６及びスリップリング９５を介してロータ巻線３０の各相へ供給するようインバータ４１で行われる電力変換を制御し、エンジン３６のクランキング時に出力側ロータ１８の回転速度ＮMGが入力側ロータ２８の回転速度Ｎengよりも高い場合は、スリップリング９５及びブラシ９６を介して取り出されたロータ巻線３０の交流電力をインバータ４１で直流に変換して蓄電装置４２またはインバータ４０へ供給するようインバータ４１で行われる電力変換を制御することもできる。これによって、入力側ロータ２８の回転速度Ｎengをエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０とすることができる。
【００６４】
なお、図１６に示す構成例においても、エンジン３６を始動する場合に、車両が停止しており（車輪３８の回転速度が０であり）、車両の要求駆動力Ｔｔｖが所定値以下（例えば０）であるときは、電子制御ユニット５０は、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとを解放して、クラッチ４７による出力側ロータ１８と変速機４４（車輪３８）との間のトルク伝達を遮断する。一方、エンジン３６を始動する場合に、ＥＶ走行により車両が走行しており（車輪３８の回転速度が０でなく）、車両の要求駆動力Ｔｔｖが所定値より大きい（例えば０でない）ときは、電子制御ユニット５０は、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとを係合させた状態に制御し、クラッチ４７による出力側ロータ１８と変速機４４（車輪３８）との間のトルク伝達を許容する。
【００６５】
さらに、エンジン３６を始動する場合に、ＥＶ走行時でクラッチ４７による出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達を許容するときは、電子制御ユニット５０は、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクＴcoilと、車両の要求駆動力Ｔｔｖとに基づいて、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGを制御する。ここでも、前述の（１０）式が成立するようにステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGを制御し、エンジン３６のクランキング時にステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGを電磁カップリングトルクＴcoil分増大させることで、エンジン３６のクランキングに必要なトルクと車輪３８の要求トルクＴｔｖとをステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGで賄うことができる。なお、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクＴcoilについては、ロータ巻線３０の各相に流れる電流に基づいて演算可能である。また、図１７，１８に示すパワーフローにおいて、以下の（１９）〜（２１）式が成立する。
【００６６】
Ｔout＝ＴMG−Ｔcoil （１９）
Ｔeng＝Ｔcoil （２０）
ＮMG＝Ｎout （２１）
【００６７】
以上説明した図１６に示す構成例でも、車両停止時とＥＶ走行時の両方において、車輪３８のトルクに影響を与えずにエンジン３６のクランキングを行うことができ、車両の駆動条件に関係なくエンジン３６を始動することができる。さらに、図１６に示す構成例では、エンジン３６のクランキング時に、入力側ロータ２８に発生する回転磁界が出力側ロータ１８と同期して回転するようにインバータ４１のスイッチング動作によりロータ巻線３０に流れる交流電流を制御することで、出力側ロータ１８の回転速度ＮMGに関係なく入力側ロータ２８の回転速度Ｎengをエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０以上に制御することができる。したがって、低車速時においても、クラッチ４７を滑らせることなくエンジン３６を始動することができる。
【００６８】
以上の実施形態の説明では、ロータ巻線３０の交流電力を取り出すための電力伝達部としてスリップリング９５及びブラシ９６を設けた場合について説明した。ただし、本実施形態では、ロータ巻線３０の交流電力を取り出すための電力伝達部として、特許文献１のように、ロータ巻線３０に電気的に接続された巻線が配設され入力側ロータ２８に機械的に連結されたトランスロータと、整流器９３またはインバータ４１に電気的に接続され且つトランスロータの巻線と電磁気的に結合する巻線が配設されたトランスステータとを設けることも可能である。
【００６９】
また、以上の実施形態の説明では、入力側ロータ２８に回転子導体としてロータ巻線３０を設けた場合について説明した。ただし、本実施形態では、入力側ロータ２８に回転子導体としてかご型導体を出力側ロータ１８（永久磁石３３）と対向させて設けることも可能である。
【００７０】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態に係る動力伝達装置を備えるハイブリッド駆動装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。
【図４】入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成例を示す図である。
【図５】入力側ロータ２８と出力側ロータ１８の相対回転速度−トルク特性の一例を示す図である。
【図６】入力側ロータ２８と出力側ロータ１８の相対回転速度−トルク特性の一例を示す図である。
【図７】ロータ巻線３０及びその外部回路９７の等価回路を示す図である。
【図８】昇圧コンバータ９４の構成例を示す図である。
【図９】スイッチング素子Ｓのオン状態での等価回路を示す図である。
【図１０】スイッチング素子Ｓのオフ状態での等価回路を示す図である。
【図１１】エンジン３６の回転角速度ωeの振る舞いが安定となる条件を説明する図である。
【図１２】エンジン３６の回転角速度ωeの振る舞いが不安定となる条件を説明する図である。
【図１３】エンジン３６の回転角速度ωeの振る舞いが安定となる条件を説明する図である。
【図１４】車両停止時にエンジン３６を始動する場合のパワーフローを示す図である。
【図１５】ＥＶ走行時にエンジン３６を始動する場合のパワーフローを示す図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図１７】エンジン３６を始動する場合に入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度より高いときのパワーフローを示す図である。
【図１８】エンジン３６を始動する場合に入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度より低いときのパワーフローを示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 回転電機、１６ ステータ、１８ 出力側ロータ（第２ロータ）、２０ ステータ巻線、２４ 出力軸、２８ 入力側ロータ（第１ロータ）、３０ ロータ巻線、３２，３３ 永久磁石、３４ 入力軸、３６ エンジン、３８ 車輪、４０，４１ インバータ、４２ 蓄電装置、４４ 変速機、４７，４８ クラッチ、４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂ クラッチ板、５０ 電子制御ユニット、９３ 整流器、９４ 昇圧コンバータ、９５ スリップリング、９６ ブラシ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達装置に関し、特に、原動機からの動力を回転子同士の電磁気結合を利用して負荷へ伝達することで負荷を駆動することが可能であり、さらに、固定子導体への電力供給によっても負荷を駆動することが可能な動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の動力伝達装置の関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１による動力伝達装置は、磁石が配設され駆動輪に機械的に連結された第１ロータと、第１ロータの磁石と電磁気的に結合する巻線が配設されエンジン（原動機）に機械的に連結された第２ロータと、第１ロータの磁石と電磁気的に結合する巻線が配設されたステータと、第２ロータの巻線に電気的に接続された巻線が配設され第２ロータに機械的に連結されたトランスロータと、トランスロータの巻線と電磁気的に結合する巻線が配設されたトランスステータと、を備える。特許文献１においては、第２ロータに伝達されたエンジンからの動力は、第２ロータの巻線と第１ロータの磁石との電磁気結合によって第１ロータに伝達されるため、エンジンの動力により駆動輪を駆動することができる。さらに、バッテリーからインバータを介してトランスステータの巻線に供給された電力を、トランスステータの巻線とトランスロータの巻線との電磁気結合によってトランスロータの巻線及び第２ロータの巻線に供給することができるため、トランスステータの巻線への電力供給を制御することで、駆動輪の回転速度を制御することができる。さらに、ステータの巻線と第１ロータの磁石との電磁気結合によって、バッテリーからインバータを介してステータの巻線に供給された電力を用いて第１ロータに動力を発生させて駆動輪を駆動することができるため、ステータの巻線への電力供給を制御することで、駆動輪に伝達されるトルクを制御することができる。また、バッテリーからインバータを介してステータの巻線に供給された電力を用いて第１ロータに動力を発生させることで、エンジンが動力を発生していなくても駆動輪を駆動することができる。このように、特許文献１においては、エンジンの動力とバッテリーからステータの巻線への供給電力とのいずれかを選択的に用いて駆動輪を駆動することができる。
【０００３】
【特許文献１】特許第３０６７５９４号公報
【特許文献２】特開２００７−１１６８３７号公報
【特許文献３】特開平９−４６８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、エンジンの動力とバッテリーからステータの巻線への供給電力とのいずれかを選択的に用いて駆動輪を駆動する際には、駆動輪の駆動条件に関係なくエンジンの始動を行えることが望ましい。ただし、駆動輪の回転が停止している状態でエンジンの始動を行う場合は、駆動輪を駆動することなくバッテリーからの電力を用いてエンジンのクランキングを行う必要がある。また、バッテリーからステータの巻線への供給電力を用いて駆動輪を駆動している状態でエンジンの始動を行う場合は、駆動輪を駆動するトルクを低下させることなくバッテリーからの電力を用いてエンジンのクランキングを行う必要がある。
【０００５】
本発明は、エンジンからの動力を回転子同士の電磁気結合を利用して負荷へ伝達することで負荷を駆動することが可能であるとともに、固定子導体への電力供給によっても負荷を駆動することが可能な動力伝達装置において、負荷の駆動条件に関係なくエンジンの始動を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る動力伝達装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係る動力伝達装置は、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第１回転子と、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、第１回転子に対し相対回転可能な第２回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、を備え、回転子導体は、第１回転子と第２回転子との間に回転差が発生するのに起因して誘導電流が流れることで回転磁界を発生し、第１回転子にエンジンからの動力が伝達され、第２回転子から負荷へ動力が伝達される動力伝達装置であって、第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容または遮断する第１クラッチと、電気エネルギーを蓄える蓄電装置からの直流電力を交流に変換して固定子導体へ供給することが可能なインバータと、回転子導体の交流電力を取り出すための電力伝達部と、電力伝達部と蓄電装置またはインバータとの間で電力変換を行う電力変換部と、インバータから固定子導体に流れる交流電流を制御することで、固定子と第２回転子との間に作用するトルクを制御し、電力変換部で行われる電力変換を制御して回転子導体に流れる交流電流を制御することで、第１回転子と第２回転子との間に作用するトルクを制御する制御装置と、を備え、制御装置は、エンジンを始動する場合には、負荷の要求トルクに基づいて、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容するか否かを決定し、第２回転子をエンジン回転方向に回転駆動するように固定子から第２回転子にトルクを作用させるとともに、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように電力変換部で行われる電力変換を制御し、さらに、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容するときは、第１回転子と第２回転子との間に作用するトルクと、負荷の要求トルクとに基づいて、固定子から第２回転子に作用するトルクを制御することを要旨とする。
【０００８】
本発明の一態様では、電力変換部は、電力伝達部で取り出された交流電力を整流する整流器と、整流器で整流された電力を電圧変換して蓄電装置またはインバータへ供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、を含み、制御装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータにおける電圧変換比を制御して回転子導体に流れる交流電流を制御することで、第１回転子と第２回転子との間に作用するトルクを制御し、さらに、エンジンを始動する場合には、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するようにＤＣ−ＤＣコンバータにおける電圧変換比を制御することが好適である。この態様では、第１クラッチは、第２回転子側の回転部材と負荷側の回転部材との回転速度差を許容しながら第２回転子と負荷との間でトルク伝達を行うことが可能であり、制御装置は、エンジンを始動する場合に第２回転子の回転速度が所定のクランキング回転速度以下であるときは、第１クラッチにより第２回転子側の回転部材と負荷側の回転部材との回転速度差を許容しながら第２回転子と負荷との間でトルク伝達を行うとともに、第２回転子の回転速度を前記所定のクランキング回転速度よりも高くなるように制御することが好適である。
【０００９】
本発明の一態様では、制御装置は、エンジンを始動する場合には、第１回転子に発生する回転磁界が第２回転子と同期して回転するように回転子導体に流れる交流電流を制御することが好適である。この態様では、制御装置は、エンジンを始動する場合に第２回転子の回転速度が第１回転子の回転速度よりも低いときは、蓄電装置からの直流電力を交流に変換して電力伝達部を介して回転子導体へ供給するように電力変換部で行われる電力変換を制御し、エンジンを始動する場合に第２回転子の回転速度が第１回転子の回転速度よりも高いときは、電力伝達部で取り出された回転子導体の交流電力を直流に変換して蓄電装置またはインバータへ供給するように電力変換部で行われる電力変換を制御することにより、第１回転子の回転速度を所定のクランキング回転速度とすることが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、制御装置は、エンジンを始動する場合に負荷の要求トルクが所定値より大きいときは、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容し、エンジンを始動する場合に負荷の要求トルクが前記所定値以下であるときは、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を遮断することが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、第１回転子と第２回転子とを機械的に係合させてそれらの間のトルク伝達を許容することが可能な第２クラッチをさらに備え、制御装置は、エンジンを始動する場合には、第２クラッチにより第１回転子と第２回転子との間のトルク伝達を許容することが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、電力伝達部は、電力変換部に接続されたブラシと、第１回転子の回転子導体に接続され、ブラシに対し摺動しながら第１回転子とともに回転するスリップリングと、を含むことが好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第２回転子をエンジン回転方向に回転駆動するように固定子から第２回転子にトルクを作用させるとともに、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように電力変換部で行われる電力変換を制御することで、エンジンのクランキングを行うことができる。さらに、負荷の要求トルクに基づいて、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容するか否かを決定し、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容するときは、第１回転子と第２回転子との間に作用するトルクと、負荷の要求トルクとに基づいて、固定子から第２回転子に作用するトルクを制御することで、負荷の駆動条件に関係なくエンジンの始動が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１５】
図１〜３は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置を備えるハイブリッド駆動装置の構成の概略を示す図であり、図１は全体構成の概略を示し、図２，３は回転電機１０の構成の概略を示す。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置は、動力（機械的動力）を発生可能な原動機として設けられたエンジン（内燃機関）３６と、エンジン３６と車輪３８との間に設けられた変速機４４と、エンジン３６と変速機４４との間に設けられた回転電機１０と、を備える。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置については、例えば車両を駆動するための動力出力装置として用いることができる。
【００１６】
回転電機１０は、図示しないケーシングに固定されたステータ１６と、ステータ１６の径方向内側に配置されステータ１６に対し相対回転可能な第１ロータ２８と、ステータ１６と第１ロータ２８との間に配置されステータ１６及び第１ロータ２８に対し相対回転可能な第２ロータ１８と、を有する。第１ロータ２８は回転電機１０の入力軸３４と機械的に連結され、入力軸３４はエンジン３６と機械的に連結されていることで、第１ロータ２８にはエンジン３６からの動力が伝達される。一方、第２ロータ１８は回転電機１０の出力軸２４と機械的に連結されており、出力軸２４はクラッチ４７及び変速機４４を介して車輪３８に機械的に連結可能であり、第２ロータ１８からの動力が変速機４４で変速されて車輪３８へ伝達可能である。なお、以下の説明では、第１ロータ２８を入力側ロータとし、第２ロータ１８を出力側ロータとする。
【００１７】
ステータ１６は、ステータコア（固定子鉄心）５１と、ステータコア５１にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のステータ巻線（固定子導体）２０と、を含む。複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００１８】
入力側ロータ２８は、ロータコア（第１回転子鉄心）５２と、ロータコア５２にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のロータ巻線（回転子導体）３０と、を含む。複数相のロータ巻線３０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ロータ巻線３０は、ロータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００１９】
出力側ロータ１８は、ロータコア（第２回転子鉄心）５３と、ロータコア５３にその周方向に沿って配設され界磁束を発生する永久磁石３２，３３と、を含む。永久磁石３２は、ロータコア５３の外周部にステータ１６（ステータコア５１）と対向して配設されており、永久磁石３３は、ロータコア５３の内周部に入力側ロータ２８（ロータコア５２）と対向して配設されている。ここでは、永久磁石３２，３３を一体化することも可能である。
【００２０】
入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６のより詳細な構成例を図４に示す。図４に示す例では、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６が同心円状に配置されている。ステータ１６のステータコア５１には、径方向内側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５１ａがステータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ステータ巻線２０がこれらのティース５１ａに巻回されていることで、磁極が構成される。入力側ロータ２８のロータコア５２には、径方向外側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５２ａがロータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ロータ巻線３０がこれらのティース５２ａに巻回されていることで、磁極が構成される。ステータ１６のティース５１ａと出力側ロータ１８の永久磁石３２とが出力側ロータ１８の回転中心軸（入力側ロータ２８の回転中心軸と一致する）に直交する径方向に対向配置されており、入力側ロータ２８のティース５２ａと出力側ロータ１８の永久磁石３３とがこの径方向に対向配置されている。ステータ巻線２０の巻回軸及びロータ巻線３０の巻回軸は、この径方向（入力側ロータ２８と出力側ロータ１８が対向する方向）に一致している。永久磁石３２，３３はロータ周方向に間隔をおいて配列されており、さらに、永久磁石３２はロータコア５３内にＶ字状に埋設されている。ただし、永久磁石３２，３３については、出力側ロータ１８の表面（外周面または内周面）に露出していてもよいし、出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されていてもよい。
【００２１】
クラッチ４７は、出力軸２４（出力側ロータ１８）に連結されたクラッチ板４７ａと変速機４４（車輪３８）に連結されたクラッチ板４７ｂとの係合／解放により、出力側ロータ１８と車輪３８との機械的係合及びその解除を選択的に行うことが可能である。出力軸２４側のクラッチ板４７ａと変速機４４側のクラッチ板４７ｂとを係合させて、出力側ロータ１８と車輪３８とを機械的に係合させることで、出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達が許容される。一方、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとを解放して、出力側ロータ１８と車輪３８との機械的係合を解除することで、出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達が遮断される。ここでのクラッチ４７は、例えば油圧や電磁力を利用してクラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの係合／解放を切り替えることが可能である。さらに、クラッチ４７に供給する油圧力や電磁力を調整することで、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの締結力を調整することもできる。クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの締結力を調整することで、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの回転速度差を許容しながら、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの間のトルク伝達（出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達）を許容することが可能となる。
【００２２】
クラッチ４８は、入力軸３４（入力側ロータ２８）に連結されたクラッチ板４８ａと出力軸２４（出力側ロータ１８）に連結されたクラッチ板４８ｂとの係合／解放により、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合及びその解除を選択的に行うことが可能である。入力軸３４側のクラッチ板４８ａと出力軸２４側のクラッチ板４８ｂとを係合させて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とを機械的に係合させることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間のトルク伝達が許容され、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とが一体となって等しい回転速度で回転する。一方、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとを解放して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合を解除することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転速度差が許容される。ここでのクラッチ４８も、例えば油圧や電磁力を利用してクラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの係合／解放を切り替えることが可能であり、さらに、クラッチ４８に供給する油圧力や電磁力を調整することで、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの締結力を調整することもできる。クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの締結力を調整することで、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの回転速度差を許容しながら、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの間のトルク伝達（入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間のトルク伝達）を許容することが可能となる。
【００２３】
直流電源として設けられた充放電可能な蓄電装置４２は、例えば二次電池により構成することができ、電気エネルギーを蓄える。インバータ４０は、スイッチング素子（図示せず）を備えており、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ステータ巻線２０の各相に供給することが可能である。
【００２４】
スリップリング９５は、入力側ロータ２８と機械的に連結されており、ロータ巻線３０の各相及びブラシ９６とそれぞれ電気的に接続されている。スリップリング９５は、回転が固定されたブラシ９６に対し摺動しながら（ブラシ９６との電気的接続を維持しながら）、入力側ロータ２８とともに回転する。ブラシ９６は、整流器９３と電気的に接続されており、ブラシ９６からの電力は整流器９３へ供給される。このスリップリング９５及びブラシ９６により、入力側ロータ２８のロータ巻線３０の電力（交流電力）を取り出すための電力伝達部を構成することができ、取り出された交流電力は整流器９３へ供給される。
【００２５】
整流器９３は、スリップリング９５及びブラシ９６により取り出されたロータ巻線３０からの交流電力を整流して直流に変換する。昇圧コンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）９４は、スイッチング素子を備えており、スイッチング素子のスイッチング動作により整流器９３で整流された直流電力を昇圧（電圧変換）して出力する。昇圧コンバータ９４で昇圧（電圧変換）された直流電力は、インバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０の各相へ供給可能である。つまり、インバータ４０は、昇圧コンバータ９４で昇圧された直流電力と蓄電装置４２からの直流電力とのいずれか（少なくとも一方）を交流に変換してステータ巻線２０の各相へ供給することが可能である。また、昇圧コンバータ９４で昇圧された直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。このように、整流器９３及び昇圧コンバータ９４を含んで、スリップリング９５（ロータ巻線３０）とインバータ４０または蓄電装置４２との間で電力変換を行う電力変換部を構成することができる。ここでの整流器９３は、スリップリング９５側から昇圧コンバータ９４側への一方向のみの電力変換を行い、昇圧コンバータ９４は、整流器９３側から蓄電装置４２側（あるいはインバータ４０側）への一方向のみの電力変換を行う。そのため、整流器９３及び昇圧コンバータ９４を含む電力変換部は、スリップリング９５側から蓄電装置４２側（あるいはインバータ４０側）への一方向のみの電力変換を行う。
【００２６】
電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング素子のスイッチング動作を制御することで、インバータ４０からステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４内のスイッチング素子をスイッチング動作するときのデューティ比を制御することで、昇圧コンバータ９４での昇圧比（電圧変換比）を制御する。これによって、スリップリング９５（ロータ巻線３０）とインバータ４０または蓄電装置４２との間で行われる電力変換を制御して、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を制御する。さらに、電子制御ユニット５０は、エンジン３６の運転状態の制御、及び変速機４４の変速比の制御も行う。さらに、電子制御ユニット５０は、クラッチ４７の係合／解放を切り替えることで出力側ロータ１８と車輪３８との機械的係合／その解除を切り替える制御、及びクラッチ４８の係合／解放を切り替えることで入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合／その解除を切り替える制御も行う。
【００２７】
インバータ４０のスイッチング動作により複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生する。そして、ステータ巻線２０で発生した回転磁界と永久磁石３２で発生した界磁束との電磁気相互作用（吸引及び反発作用）により、出力側ロータ１８にトルク（磁石トルク）を作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。つまり、蓄電装置４２からステータ巻線２０に供給された電力を出力側ロータ１８の動力（機械的動力）に変換することができる。さらに、インバータ４０は、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置４２に回収する方向の変換も可能である。その場合は、出力側ロータ１８の動力がステータ巻線２０の電力に変換されて蓄電装置４２に回収される。このように、ステータ１６のステータ巻線２０と出力側ロータ１８の永久磁石３２とが電磁気的に結合されていることで、ステータ巻線２０で発生する回転磁界を出力側ロータ１８に作用させて、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）を作用させることができる。さらに、例えば図４に示すように、永久磁石３２間に突極部として磁性体（強磁性体）がステータ１６（ティース５１ａ）と対向して配置されている例や、永久磁石３２が出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されている例では、ステータ１６の発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、磁石トルクに加えてリラクタンストルクもステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用する。そして、インバータ４０は双方向の電力変換が可能であり、蓄電装置４２はステータ巻線２０に対して電力の送受が可能である。
【００２８】
また、入力側ロータ２８が出力側ロータ１８に対し相対回転して入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）と出力側ロータ１８（永久磁石３３）との間に回転差が生じるのに伴ってロータ巻線３０に誘導起電力が発生し、この誘導起電力に起因してロータ巻線３０に誘導電流が流れることで回転磁界が生じる。そして、ロータ巻線３０の誘導電流により生じる回転磁界と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にトルクを作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。このように、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３とが電磁気的に結合されていることで、ロータ巻線３０で発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）が作用する。そのため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で動力（機械的動力）を伝達することができ、電磁カップリング機能を実現することができる。さらに、永久磁石３３間に突極部として磁性体（強磁性体）が入力側ロータ２８（ティース５２ａ）と対向して配置されている例や、永久磁石３３が出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されている例では、入力側ロータ２８の発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、磁石トルクに加えてリラクタンストルクも入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する。
【００２９】
ロータ巻線３０の誘導電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクを発生させる際には、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも高くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御する。これによって、昇圧コンバータ９４から蓄電装置４２とインバータ４０間の配線へ電流が流れ、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクが作用する。一方、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を行わない状態で昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも低くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に回転差が生じてもロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。また、昇圧コンバータ９４内のスイッチング素子をオフ状態に維持して昇圧コンバータ９４による昇圧（電圧変換）を停止させることによっても、ロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。
【００３０】
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置の動作について説明する。
【００３１】
エンジン３６が動力を発生している場合は、エンジン３６の動力が入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８がエンジン回転方向に回転駆動する。入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度より高くなると、ロータ巻線３０に誘導起電力が発生する。電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも高くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、ロータ巻線３０に誘導電流が流れ、この誘導電流と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用により出力側ロータ１８にエンジン回転方向のトルクが作用して出力側ロータ１８がエンジン回転方向に回転駆動する。このように、入力側ロータ２８に伝達されたエンジン３６からの動力は、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３との電磁気結合によって、出力側ロータ１８へ伝達される。出力側ロータ１８に伝達された動力は、変速機４４で変速されてから車輪３８へ伝達されることで、車両の前進駆動等、負荷の正転駆動に用いられる。したがって、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動することができ、車両を前進方向に駆動することができる。さらに、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転差を許容することができるため、車輪３８の回転が停止してもエンジン３６がストールすることはない。そのため、回転電機１０を発進装置として機能させることができ、摩擦クラッチやトルクコンバータ等の発進装置を別に設ける必要がなくなる。
【００３２】
さらに、ロータ巻線３０に発生した交流電力は、スリップリング９５及びブラシ９６を介して取り出される。取り出された交流電力は整流器９３で直流に整流され、整流された直流電力は昇圧コンバータ９４で昇圧される。そして、昇圧コンバータ９４からの直流電力がインバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０に供給されることで、ステータ１６に回転磁界が形成される。このステータ１６の回転磁界と出力側ロータ１８の永久磁石３２の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にエンジン回転方向のトルクを作用させることができる。これによって、出力側ロータ１８のエンジン回転方向のトルクを増幅させるトルク増幅機能を実現することができる。また、昇圧コンバータ９４からの直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。
【００３３】
さらに、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動するとともに、ステータ巻線２０への供給電力を用いて発生させた出力側ロータ１８の動力により車輪３８の正転方向の回転駆動をアシストすることができる。また、負荷の減速運転時には、電子制御ユニット５０は、ステータ巻線２０から蓄電装置４２へ電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の動力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によってステータ巻線２０の電力に変換して蓄電装置４２に回収することができる。
【００３４】
また、車速（車輪３８の回転速度）がある一定速度以上となり、（出力側ロータ１８の回転速度）＞（入力側ロータ２８の回転速度）が成立する場合には、クラッチ４８を係合して入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とを機械的に連結することもできる。これによって、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間のすべりに伴ってロータ巻線３０に誘導電流が流れることで生じるジュール損失を抑えることができる。また、クラッチ４８を係合する場合は、クラッチ４８の締結力を調整することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で伝達されるトルクを制限することができる。したがって、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で衝撃トルクの伝達を抑制することができる。
【００３５】
エンジン３６の動力を用いて車輪３８を回転駆動する場合に、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４における昇圧比（電圧変換比）を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクを制御することができ、エンジン３６のトルクを制御することができる。以下、その理由について説明する。
【００３６】
入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルク（以下、電磁カップリングトルクとする）は、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との相対回転速度に応じて変化し、一般に図５に示すような相対回転速度−トルク特性で表される。さらに、相対回転速度−トルク特性は負荷抵抗に応じて変化し、図６に示すように、負荷抵抗の増加に対して電磁カップリングトルクのピーク値が相対回転速度の高い側へ推移する（比例推移）。そのため、負荷抵抗の調整により相対回転速度−トルク特性を制御することができ、負荷抵抗を大きい値に調整すると電磁カップリングトルクのピーク値が相対回転速度の高い側へ調整され、負荷抵抗を小さい値に調整すると電磁カップリングトルクのピーク値が相対回転速度の低い側へ調整される。ここでの負荷抵抗は、図７に示すロータ巻線３０の外部回路９７における等価抵抗を表し、この外部回路９７には、スリップリング９５、ブラシ９６、整流器９３、昇圧コンバータ９４、インバータ４０、及びステータ巻線２０等が含まれる。これらの中で、昇圧コンバータ９４及びインバータ４０が等価抵抗（負荷抵抗）の可調整要素である。
【００３７】
外部回路９７のうち、昇圧コンバータ９４に着目した等価回路を図８に示す。図８における外部回路９８には、インバータ４０及びステータ巻線２０等が含まれる。昇圧コンバータ９４は、リアクトルＬとダイオードＤとスイッチング素子Ｓと平滑コンデンサＣとを含んで構成され、スイッチング素子Ｓをオンオフさせるスイッチング動作によりａ−ａ’端子間電圧Ｅ1とｂ−ｂ’端子間電圧Ｅ2との昇圧比Ｅ2／Ｅ1を制御する。スイッチング素子Ｓのオン期間をＴｏｎ、スイッチング素子Ｓのオフ期間をＴｏｆｆ、スイッチング素子Ｓのスイッチング周期をＴ＝Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆとし、スイッチング動作のデューティ比ｄを以下の（１）式のように定義すると、昇圧比Ｅ2／Ｅ1は以下の（２）式で表される。
【００３８】
ｄ＝Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ） （１）
Ｅ2／Ｅ1＝１／（１−ｄ） （２）
【００３９】
スイッチング素子Ｓのオン状態での等価回路を図９に、スイッチング素子Ｓのオフ状態での等価回路を図１０に示す。スイッチング素子Ｓのオン状態（短絡状態）では、ロータ巻線３０側から見た負荷抵抗は低くなり、スイッチング素子Ｓのオフ状態では、ロータ巻線３０側から見た負荷抵抗は（スイッチング素子Ｓのオン状態よりも）高くなる。そのため、スイッチング素子Ｓのオン状態の割合を高くする（デューティ比ｄを大きくして昇圧比を増加させる）と負荷側の等価抵抗は低い値となり、スイッチング素子Ｓのオフ状態の割合を高くする（デューティ比ｄを小さくして昇圧比を減少させる）と負荷側の等価抵抗は高い値となる。さらに、インバータ４０のスイッチング素子をオフ状態に維持することで、負荷側の等価抵抗をさらに高い値に制御することができる。したがって、昇圧コンバータ９４での昇圧比を増加させることで、ロータ巻線３０側から見た負荷抵抗を低くして、電磁カップリングトルクのピーク値を相対回転速度の低い側へ推移させることができる。一方、昇圧コンバータ９４での昇圧比を減少させることで、ロータ巻線３０側から見た負荷抵抗を高くして、電磁カップリングトルクのピーク値を相対回転速度の高い側へ推移させることができる。
【００４０】
また、エンジン３６のトルクをＴe、電磁カップリングトルクをＴc、エンジン軸慣性をＪeとすると、エンジン３６の回転角速度ωeは以下の（３）式で表される。
【００４１】
【数１】
【００４２】
ここで、エンジン３６のトルクＴeと出力軸２４（出力側ロータ１８）の回転角速度ωoutがともに一定であり、且つエンジン３６のトルクＴeと電磁カップリングトルクＴcがエンジン３６の回転角速度ωe0でほぼ釣り合った平衡状態を仮定する。この場合、図１１，１２から、回転角速度ωe0近傍において（３）式で表されるエンジン３６の回転角速度ωeの振る舞いが安定となる条件は以下の（４）式で表される。このためには、以下の（５）式が満たされる範囲で本実施形態に係る動力伝達装置を動作させる必要がある。ここで、図１１はエンジン３６の回転角速度ωeの振る舞いが安定となる場合を示し、図１２はエンジン３６の回転角速度ωeの振る舞いが不安定となる場合を示す。したがって、エンジン３６の回転角速度ωeの振る舞いが安定となるためには、図１３に示すように、電磁カップリングトルクがピーク値となる相対回転速度（図１３中の破線で示す）よりも低い範囲で本実施形態に係る動力伝達装置を動作させる必要がある。
【００４３】
【数２】
【００４４】
以上のことから、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、電磁カップリングトルクＴcを制御することができ、エンジン３６のトルクＴeを制御することができる。例えば、昇圧コンバータ９４での昇圧比を増大させることで、電磁カップリングトルクのピーク値を相対回転速度の低い側へ推移させて電磁カップリングトルクＴc（エンジン３６のトルクＴe）を増大させることができる。一方、昇圧コンバータ９４での昇圧比を減少させることで、電磁カップリングトルクのピーク値を相対回転速度の高い側へ推移させて電磁カップリングトルクＴc（エンジン３６のトルクＴe）を減少させることができる。さらに、インバータ４０のスイッチング素子をオフ状態に維持することで、電磁カップリングトルクＴcをさらに減少させることができる。
【００４５】
また、エンジン３６の動力を用いずに回転電機１０の動力を用いて負荷を駆動する（車輪３８を回転駆動する）ＥＶ（Electric Vehicle）走行を行う場合は、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の駆動制御を行う。例えば、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０への供給電力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によって出力側ロータ１８の動力に変換し、車輪３８を回転駆動する。このように、エンジン３６が動力を発生していなくても、ステータ巻線２０への電力供給により車輪３８を回転駆動することができる。
【００４６】
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置において、停止状態のエンジン３６を始動する場合の動作について説明する。
【００４７】
エンジン３６を始動する場合に、車両が停止しており（車輪３８の回転速度が０であり）、車両の要求駆動力（車輪３８の要求トルク）Ｔｔｖが所定値以下（例えば０）であるときは、電子制御ユニット５０は、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとを解放して、クラッチ４７による出力側ロータ１８と変速機４４（車輪３８）との間のトルク伝達を遮断する。ここでの車両の要求駆動力（車輪３８の要求トルク）Ｔｔｖについては、例えば図示しないセンサで検出されたアクセル開度から演算することができる。そして、図１４のパワーフローに示すように、電子制御ユニット５０は、出力側ロータ１８をエンジン回転方向に回転駆動するようインバータ４０のスイッチング動作により蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給してステータ巻線２０に交流電流を流すことで、ステータ１６から出力側ロータ１８にエンジン回転方向のトルクＴMGを作用させる。図１４における電力変換部には、整流器９３及び昇圧コンバータ９４が含まれる。出力側ロータ１８が回転駆動すると、ロータ巻線３０に誘導起電力が発生する。電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも高くなるよう昇圧コンバータ９４での昇圧比（電力変換）を制御することで、ロータ巻線３０に誘導電流を流して入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクＴcoilを作用させる。その際には、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの回転速度差を許容するようクラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとを滑らせながら係合させて、クラッチ４８により入力側ロータ２８（クラッチ板４８ａ）と出力側ロータ１８（クラッチ板４８ｂ）との間のトルクＴCの伝達を許容することも可能である。入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクＴcoilを作用させることで、図１４のパワーフローに示すように、出力側ロータ１８の動力が永久磁石３３とロータ巻線３０との電磁気結合により入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８がエンジン回転方向に回転駆動する。これによって、入力側ロータ２８に連結されたエンジン３６のクランキングが行われる。その際には、電子制御ユニット５０は、入力側ロータ２８の回転速度Ｎengがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０以上になるように、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMG、及び入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクＴcoil（あるいはＴcoil＋ＴC）を制御する。この場合は、入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８は誘導機として機能する。なお、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGの制御については、インバータ４０のスイッチング動作により例えばステータ巻線２０に流す交流電流の振幅や位相角を制御することで行うことができる。また、永久磁石３３とロータ巻線３０との電磁気結合により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルク（電磁カップリングトルク）Ｔcoilの制御については、前述のように、昇圧コンバータ９４における昇圧比（電圧変換比）を制御してロータ巻線３０に流す交流電流を制御することで行うことができる。また、クラッチ４８により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルク（クラッチトルク）ＴCの制御については、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの締結力を制御することで行うことができる。
【００４８】
図１４に示す車両停止時に（車両の要求駆動力Ｔｔｖが０であるときに）エンジン３６を始動する場合のパワーフローにおいては、ステータ１６から出力側ロータ１８に伝達されるトルクＴMG、出力側ロータ１８から変速機４４（車輪３８）に伝達されるトルクＴout、出力側ロータ１８から入力側ロータ２８に伝達される電磁カップリングトルクＴcoil、出力側ロータ１８から入力側ロータ２８に伝達されるクラッチトルクＴC、入力側ロータ２８からエンジン３６に伝達されるトルクＴeng、出力側ロータ１８（クラッチ板４７ａ）の回転速度ＮMG、変速機４４の入力軸（クラッチ板４７ｂ）の回転速度Ｎout、及び入力側ロータ２８の回転速度Ｎengに関して、以下の（６）〜（９）式が成立する。ただし、各トルクＴMG、Ｔout、Ｔcoil、ＴC、Ｔengについては、エンジン回転方向を正としている。
【００４９】
Ｔout＝０ （６）
Ｔeng＝Ｔcoil＋ＴC＝ＴMG （７）
Ｎeng≦ＮMG （８）
Ｎout＝０ （９）
【００５０】
一方、エンジン３６を始動する場合に、ＥＶ走行により車両が走行しており（車輪３８の回転速度が０でなく）、車両の要求駆動力（車輪３８の要求トルク）Ｔｔｖが所定値より大きい（例えば０でない）ときは、電子制御ユニット５０は、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとを係合させた状態に制御し、クラッチ４７による出力側ロータ１８と変速機４４（車輪３８）との間のトルク伝達を許容する。そして、図１５のパワーフローに示すように、電子制御ユニット５０は、出力側ロータ１８をエンジン回転方向に回転駆動するようインバータ４０のスイッチング動作により蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給してステータ巻線２０に交流電流を流すことで、ステータ１６から出力側ロータ１８にエンジン回転方向のトルクＴMGを作用させる。それとともに、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるよう昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に電磁カップリングトルクＴcoilを作用させる。これによって、図１５のパワーフローに示すように、出力側ロータ１８の動力が永久磁石３３とロータ巻線３０との電磁気結合により入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８に連結されたエンジン３６のクランキングが行われる。その際には、クラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとの回転速度差を許容するようクラッチ板４８ａとクラッチ板４８ｂとを滑らせながら係合させて、クラッチ４８により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間のトルクＴCの伝達を許容することも可能である。さらに、電子制御ユニット５０は、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクＴcoil（あるいはＴcoil＋ＴC）と、車両の要求駆動力（車輪３８の要求トルク）Ｔｔｖとに基づいて、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGを制御する。ここでは、以下の（１０）式が成立するように、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGを制御することで、エンジン３６のクランキング時にステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGを電磁カップリングトルクＴcoil分増大させる。これによって、エンジン３６のクランキングに必要なトルクと車輪３８の要求トルクＴｔｖとをステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGで賄うことができ、エンジン３６のクランキング時に出力側ロータ１８から変速機４４（車輪３８）に伝達されるトルクＴoutが低下するのを防ぐことができる。（１０）式において、γは変速機４４の変速比である。なお、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクＴcoilについては、出力側ロータ１８の回転速度ＮMGと入力側ロータ２８の回転速度Ｎengとの差と、ロータ巻線３０の外部回路９７における等価抵抗Ｒ（昇圧コンバータ９４での昇圧比）とに基づいて演算可能である。
【００５１】
ＴMG＝Ｔcoil＋Ｔｔｖ／γ （１０）
【００５２】
ＥＶ走行状態でエンジン３６を始動する場合に、出力側ロータ１８の回転速度ＮMGがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０よりも高いときは、電子制御ユニット５０は、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの回転速度差を許容しないで出力側ロータ１８と変速機４４（車輪３８）との間のトルク伝達を許容するように、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとを滑らせずに係合させた状態に制御する。そして、電子制御ユニット５０は、入力側ロータ２８の回転速度Ｎengがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０以上になるように、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクＴcoil（あるいはＴcoil＋ＴC）を制御する。この場合は、図１５のパワーフローにおいて、以下の（１１）〜（１３）式が成立する。
【００５３】
Ｔout＝ＴMG−Ｔcoil （１１）
Ｔeng＝Ｔcoil＋ＴC （１２）
Ｎeng≦ＮMG＝Ｎout （１３）
【００５４】
一方、ＥＶ走行状態でエンジン３６を始動する場合に、出力側ロータ１８の回転速度ＮMGがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０以下であるときは、電子制御ユニット５０は、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの回転速度差を許容しながら出力側ロータ１８と変速機４４（車輪３８）との間のトルク伝達を許容するように、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとを滑らせながら係合させた状態に制御する。その際には、電子制御ユニット５０は、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGを増大させるとともに、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの締結力を低下させる。これによって、出力側ロータ１８の回転速度ＮMGをエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０より高くなるように制御する。そして、電子制御ユニット５０は、入力側ロータ２８の回転速度Ｎengがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０以上になるように、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクＴcoil（あるいはＴcoil＋ＴC）を制御する。この場合は、図１５のパワーフローにおいて、以下の（１４）〜（１６）式が成立する。
【００５５】
Ｔout＝ＴMG−Ｔcoil （１４）
Ｔeng＝Ｔcoil＋ＴC （１５）
Ｎeng≦ＮMG≠Ｎout （１６）
【００５６】
以上説明した本実施形態では、エンジン３６を始動する場合には、出力側ロータ１８をエンジン回転方向に回転駆動するようにステータ１６から出力側ロータ１８にトルクＴMGを作用させるとともに、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクＴcoilを作用させるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、エンジン３６のクランキングを行うことができる。さらに、車輪３８の要求トルクＴｔｖに基づいてクラッチ４７により出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達を許容するか否かを決定し、車輪３８の要求トルクＴｔｖが０であるときには、出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達を遮断することで、エンジン３６のクランキング時に車輪３８にトルクが伝達されるのを防ぐことができる。さらに、車輪３８の要求トルクＴｔｖが０でなく、クラッチ４７により出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達を許容するときには、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGを入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクＴcoil分増大させることで、エンジン３６のクランキング時に車輪３８に伝達されるトルクが低下するのを防止することができる。したがって、本実施形態によれば、車両停止時とＥＶ走行時の両方において、車輪３８のトルクに影響を与えずにエンジン３６のクランキングを行うことができ、車両の駆動条件に関係なくエンジン３６を始動することができる。その結果、ハイブリッド車用の高出力なスタータ及びドライブプレートが不要になる。さらに、車両駆動トルク並の高トルクによりエンジン３６の始動性が向上する。
【００５７】
さらに、本実施形態では、蓄電装置４２からスリップリング９５を介してロータ巻線３０へ電力を供給することなく、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクＴcoilを作用させることができる。そのため、蓄電装置４２とスリップリング９５（ロータ巻線３０）との間の電力変換については、ロータ巻線３０の交流電力を直流に変換して蓄電装置４２（またはインバータ４０）へ供給する方向の電力変換のみが行えればよく、蓄電装置４２からの直流電力を交流に変換してスリップリング９５（ロータ巻線３０）へ供給する方向の電力変換を行う必要がなくなる。その結果、蓄電装置４２とスリップリング９５との間には、一方向の（スリップリング９５側から蓄電装置４２側への）電力変換を行うための整流器９３と昇圧コンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）９４を設ければよく、双方向の電力変換を行うためのインバータが不要となる。したがって、動力伝達装置の構成の簡略化及び低コスト化を図ることができる。
【００５８】
さらに、本実施形態では、ＥＶ走行状態でエンジン３６を始動する場合に、出力側ロータ１８の回転速度ＮMGがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０以下であるときは、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとの回転速度差を許容しながら出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達を許容することで、車輪３８の回転速度を増大させることなく出力側ロータ１８の回転速度ＮMGをエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０より高くすることができる。したがって、低車速時においてもエンジン３６を始動することができる。
【００５９】
以上の実施形態の説明では、整流器９３で整流された電力を電圧変換して出力するＤＣ−ＤＣコンバータとして昇圧コンバータ９４を設けた場合について説明した。ただし、本実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータとして降圧コンバータや昇降圧コンバータを設けることも可能である。その場合でも、ＤＣ−ＤＣコンバータにおける電圧変換比（スイッチング素子をスイッチング動作させるときのデューティ比）を制御することで、ロータ巻線３０側から見た負荷抵抗を調整することができるため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクＴcoilを制御することができる。
【００６０】
次に、本実施形態の他の構成例について説明する。図１６に示す構成例では、図２に示す構成例と比較して、スリップリング９５（ロータ巻線３０）とインバータ４０または蓄電装置４２との間で電力変換を行う電力変換部として、整流器９３及び昇圧コンバータ９４の代わりにインバータ４１が設けられている。インバータ４１は、スイッチング素子（図示せず）を備えており、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ブラシ９６及びスリップリング９５を介してロータ巻線３０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４１は、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を直流に変換する方向の電力変換も可能である。インバータ４１からの直流電力は、インバータ４０または蓄電装置４２へ供給可能である。このように、インバータ４１は、スリップリング９５（ロータ巻線３０）とインバータ４０または蓄電装置４２との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング素子のスイッチング動作によりインバータ４１で行われる電力変換を制御することで、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を制御することができ、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクＴcoilを制御することができる。
【００６１】
図１６に示す構成例において、エンジン３６を始動する場合には、電子制御ユニット５０は、出力側ロータ１８をエンジン回転方向に回転駆動するようインバータ４０のスイッチング動作により蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給してステータ巻線２０に交流電流を流すことで、ステータ１６から出力側ロータ１８にエンジン回転方向のトルクＴMGを作用させる。それとともに、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング動作によりロータ巻線３０に交流電流を流すことで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に電磁カップリングトルクＴcoilを作用させる。これによって、出力側ロータ１８の動力が永久磁石３３とロータ巻線３０との電磁気結合により入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８に連結されたエンジン３６のクランキングが行われる。その際には、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０の交流電流により入力側ロータ２８に形成される回転磁界が出力側ロータ１８の永久磁石３３と同期して回転するようにロータ巻線３０に流す交流電流の周波数を制御する。ここでは、入力側ロータ２８の極数をＰ１、入力側ロータ２８の回転速度をＮeng［ｒｐｍ］、出力側ロータ１８の回転速度をＮMG［ｒｐｍ］とすると、入力側ロータ２８の回転速度Ｎengと出力側ロータ１８の回転速度ＮMGとに基づいて以下の（１７）式または（１８）式が成立するようにロータ巻線３０に流す交流電流の周波数ｆ１［Ｈｚ］を制御することで、ロータ巻線３０で発生する回転磁界を出力側ロータ１８の永久磁石３３と同期させることができる。この場合は、入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８は同期機として機能する。
【００６２】
ｆ１＝Ｐ１×(ＮMG−Ｎeng)／１２０ （ＮMG＞Ｎengの場合） （１７）
ｆ１＝Ｐ１×(Ｎeng−ＮMG)／１２０ （ＮMG＜Ｎengの場合） （１８）
【００６３】
エンジン３６のクランキング時には、電子制御ユニット５０は、入力側ロータ２８の回転速度Ｎengがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０以上になるように、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクＴcoilを制御する。出力側ロータ１８の回転速度ＮMGがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０よりも低いときは、図１７のパワーフローに示すように、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からの直流電力をインバータ４１で交流に変換してブラシ９６及びスリップリング９５を介してロータ巻線３０の各相へ供給するようインバータ４１のスイッチング動作（インバータ４１で行われる電力変換）を制御する。この場合は、入力側ロータ２８は力行運転を行う。一方、出力側ロータ１８の回転速度ＮMGがエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０よりも高いときは、図１８のパワーフローに示すように、電子制御ユニット５０は、スリップリング９５及びブラシ９６を介して取り出されたロータ巻線３０の交流電力をインバータ４１で直流に変換して蓄電装置４２またはインバータ４０へ供給するようインバータ４１のスイッチング動作（インバータ４１で行われる電力変換）を制御する。この場合は、入力側ロータ２８は回生運転（発電運転）を行う。また、電子制御ユニット５０は、エンジン３６のクランキング時に出力側ロータ１８の回転速度ＮMGが入力側ロータ２８の回転速度Ｎengよりも低い場合は、蓄電装置４２からの直流電力をインバータ４１で交流に変換してブラシ９６及びスリップリング９５を介してロータ巻線３０の各相へ供給するようインバータ４１で行われる電力変換を制御し、エンジン３６のクランキング時に出力側ロータ１８の回転速度ＮMGが入力側ロータ２８の回転速度Ｎengよりも高い場合は、スリップリング９５及びブラシ９６を介して取り出されたロータ巻線３０の交流電力をインバータ４１で直流に変換して蓄電装置４２またはインバータ４０へ供給するようインバータ４１で行われる電力変換を制御することもできる。これによって、入力側ロータ２８の回転速度Ｎengをエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０とすることができる。
【００６４】
なお、図１６に示す構成例においても、エンジン３６を始動する場合に、車両が停止しており（車輪３８の回転速度が０であり）、車両の要求駆動力Ｔｔｖが所定値以下（例えば０）であるときは、電子制御ユニット５０は、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとを解放して、クラッチ４７による出力側ロータ１８と変速機４４（車輪３８）との間のトルク伝達を遮断する。一方、エンジン３６を始動する場合に、ＥＶ走行により車両が走行しており（車輪３８の回転速度が０でなく）、車両の要求駆動力Ｔｔｖが所定値より大きい（例えば０でない）ときは、電子制御ユニット５０は、クラッチ板４７ａとクラッチ板４７ｂとを係合させた状態に制御し、クラッチ４７による出力側ロータ１８と変速機４４（車輪３８）との間のトルク伝達を許容する。
【００６５】
さらに、エンジン３６を始動する場合に、ＥＶ走行時でクラッチ４７による出力側ロータ１８と車輪３８との間のトルク伝達を許容するときは、電子制御ユニット５０は、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクＴcoilと、車両の要求駆動力Ｔｔｖとに基づいて、ステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGを制御する。ここでも、前述の（１０）式が成立するようにステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGを制御し、エンジン３６のクランキング時にステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGを電磁カップリングトルクＴcoil分増大させることで、エンジン３６のクランキングに必要なトルクと車輪３８の要求トルクＴｔｖとをステータ１６から出力側ロータ１８に作用するトルクＴMGで賄うことができる。なお、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクＴcoilについては、ロータ巻線３０の各相に流れる電流に基づいて演算可能である。また、図１７，１８に示すパワーフローにおいて、以下の（１９）〜（２１）式が成立する。
【００６６】
Ｔout＝ＴMG−Ｔcoil （１９）
Ｔeng＝Ｔcoil （２０）
ＮMG＝Ｎout （２１）
【００６７】
以上説明した図１６に示す構成例でも、車両停止時とＥＶ走行時の両方において、車輪３８のトルクに影響を与えずにエンジン３６のクランキングを行うことができ、車両の駆動条件に関係なくエンジン３６を始動することができる。さらに、図１６に示す構成例では、エンジン３６のクランキング時に、入力側ロータ２８に発生する回転磁界が出力側ロータ１８と同期して回転するようにインバータ４１のスイッチング動作によりロータ巻線３０に流れる交流電流を制御することで、出力側ロータ１８の回転速度ＮMGに関係なく入力側ロータ２８の回転速度Ｎengをエンジン始動可能な所定のクランキング回転速度Ｎ０以上に制御することができる。したがって、低車速時においても、クラッチ４７を滑らせることなくエンジン３６を始動することができる。
【００６８】
以上の実施形態の説明では、ロータ巻線３０の交流電力を取り出すための電力伝達部としてスリップリング９５及びブラシ９６を設けた場合について説明した。ただし、本実施形態では、ロータ巻線３０の交流電力を取り出すための電力伝達部として、特許文献１のように、ロータ巻線３０に電気的に接続された巻線が配設され入力側ロータ２８に機械的に連結されたトランスロータと、整流器９３またはインバータ４１に電気的に接続され且つトランスロータの巻線と電磁気的に結合する巻線が配設されたトランスステータとを設けることも可能である。
【００６９】
また、以上の実施形態の説明では、入力側ロータ２８に回転子導体としてロータ巻線３０を設けた場合について説明した。ただし、本実施形態では、入力側ロータ２８に回転子導体としてかご型導体を出力側ロータ１８（永久磁石３３）と対向させて設けることも可能である。
【００７０】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態に係る動力伝達装置を備えるハイブリッド駆動装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。
【図４】入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成例を示す図である。
【図５】入力側ロータ２８と出力側ロータ１８の相対回転速度−トルク特性の一例を示す図である。
【図６】入力側ロータ２８と出力側ロータ１８の相対回転速度−トルク特性の一例を示す図である。
【図７】ロータ巻線３０及びその外部回路９７の等価回路を示す図である。
【図８】昇圧コンバータ９４の構成例を示す図である。
【図９】スイッチング素子Ｓのオン状態での等価回路を示す図である。
【図１０】スイッチング素子Ｓのオフ状態での等価回路を示す図である。
【図１１】エンジン３６の回転角速度ωeの振る舞いが安定となる条件を説明する図である。
【図１２】エンジン３６の回転角速度ωeの振る舞いが不安定となる条件を説明する図である。
【図１３】エンジン３６の回転角速度ωeの振る舞いが安定となる条件を説明する図である。
【図１４】車両停止時にエンジン３６を始動する場合のパワーフローを示す図である。
【図１５】ＥＶ走行時にエンジン３６を始動する場合のパワーフローを示す図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図１７】エンジン３６を始動する場合に入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度より高いときのパワーフローを示す図である。
【図１８】エンジン３６を始動する場合に入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度より低いときのパワーフローを示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 回転電機、１６ ステータ、１８ 出力側ロータ（第２ロータ）、２０ ステータ巻線、２４ 出力軸、２８ 入力側ロータ（第１ロータ）、３０ ロータ巻線、３２，３３ 永久磁石、３４ 入力軸、３６ エンジン、３８ 車輪、４０，４１ インバータ、４２ 蓄電装置、４４ 変速機、４７，４８ クラッチ、４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂ クラッチ板、５０ 電子制御ユニット、９３ 整流器、９４ 昇圧コンバータ、９５ スリップリング、９６ ブラシ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第１回転子と、
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、
第１回転子に対し相対回転可能な第２回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、
を備え、
回転子導体は、第１回転子と第２回転子との間に回転差が発生するのに起因して誘導電流が流れることで回転磁界を発生し、
第１回転子にエンジンからの動力が伝達され、第２回転子から負荷へ動力が伝達される動力伝達装置であって、
第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容または遮断する第１クラッチと、
電気エネルギーを蓄える蓄電装置からの直流電力を交流に変換して固定子導体へ供給することが可能なインバータと、
回転子導体の交流電力を取り出すための電力伝達部と、
電力伝達部と蓄電装置またはインバータとの間で電力変換を行う電力変換部と、
インバータから固定子導体に流れる交流電流を制御することで、固定子と第２回転子との間に作用するトルクを制御し、電力変換部で行われる電力変換を制御して回転子導体に流れる交流電流を制御することで、第１回転子と第２回転子との間に作用するトルクを制御する制御装置と、
を備え、
制御装置は、
エンジンを始動する場合には、
負荷の要求トルクに基づいて、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容するか否かを決定し、
第２回転子をエンジン回転方向に回転駆動するように固定子から第２回転子にトルクを作用させるとともに、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように電力変換部で行われる電力変換を制御し、
さらに、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容するときは、第１回転子と第２回転子との間に作用するトルクと、負荷の要求トルクとに基づいて、固定子から第２回転子に作用するトルクを制御する、動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動力伝達装置であって、
電力変換部は、
電力伝達部で取り出された交流電力を整流する整流器と、
整流器で整流された電力を電圧変換して蓄電装置またはインバータへ供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、
を含み、
制御装置は、
ＤＣ−ＤＣコンバータにおける電圧変換比を制御して回転子導体に流れる交流電流を制御することで、第１回転子と第２回転子との間に作用するトルクを制御し、
さらに、エンジンを始動する場合には、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するようにＤＣ−ＤＣコンバータにおける電圧変換比を制御する、動力伝達装置。
【請求項３】
請求項２に記載の動力伝達装置であって、
第１クラッチは、第２回転子側の回転部材と負荷側の回転部材との回転速度差を許容しながら第２回転子と負荷との間でトルク伝達を行うことが可能であり、
制御装置は、エンジンを始動する場合に第２回転子の回転速度が所定のクランキング回転速度以下であるときは、第１クラッチにより第２回転子側の回転部材と負荷側の回転部材との回転速度差を許容しながら第２回転子と負荷との間でトルク伝達を行うとともに、第２回転子の回転速度を前記所定のクランキング回転速度よりも高くなるように制御する、動力伝達装置。
【請求項４】
請求項１に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、エンジンを始動する場合には、第１回転子に発生する回転磁界が第２回転子と同期して回転するように回転子導体に流れる交流電流を制御する、動力伝達装置。
【請求項５】
請求項４に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、
エンジンを始動する場合に第２回転子の回転速度が所定のクランキング回転速度よりも低いときは、蓄電装置からの直流電力を交流に変換して電力伝達部を介して回転子導体へ供給するように電力変換部で行われる電力変換を制御し、
エンジンを始動する場合に第２回転子の回転速度が前記所定のクランキング回転速度よりも高いときは、電力伝達部で取り出された回転子導体の交流電力を直流に変換して蓄電装置またはインバータへ供給するように電力変換部で行われる電力変換を制御する、動力伝達装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、
エンジンを始動する場合に負荷の要求トルクが所定値より大きいときは、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容し、
エンジンを始動する場合に負荷の要求トルクが前記所定値以下であるときは、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を遮断する、動力伝達装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
第１回転子と第２回転子とを機械的に係合させてそれらの間のトルク伝達を許容することが可能な第２クラッチをさらに備え、
制御装置は、エンジンを始動する場合には、第２クラッチにより第１回転子と第２回転子との間のトルク伝達を許容する、動力伝達装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
電力伝達部は、
電力変換部に接続されたブラシと、
第１回転子の回転子導体に接続され、ブラシに対し摺動しながら第１回転子とともに回転するスリップリングと、
を含む、動力伝達装置。
【請求項１】
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な回転子導体が配設された第１回転子と、
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、
第１回転子に対し相対回転可能な第２回転子であって、回転子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、
を備え、
回転子導体は、第１回転子と第２回転子との間に回転差が発生するのに起因して誘導電流が流れることで回転磁界を発生し、
第１回転子にエンジンからの動力が伝達され、第２回転子から負荷へ動力が伝達される動力伝達装置であって、
第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容または遮断する第１クラッチと、
電気エネルギーを蓄える蓄電装置からの直流電力を交流に変換して固定子導体へ供給することが可能なインバータと、
回転子導体の交流電力を取り出すための電力伝達部と、
電力伝達部と蓄電装置またはインバータとの間で電力変換を行う電力変換部と、
インバータから固定子導体に流れる交流電流を制御することで、固定子と第２回転子との間に作用するトルクを制御し、電力変換部で行われる電力変換を制御して回転子導体に流れる交流電流を制御することで、第１回転子と第２回転子との間に作用するトルクを制御する制御装置と、
を備え、
制御装置は、
エンジンを始動する場合には、
負荷の要求トルクに基づいて、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容するか否かを決定し、
第２回転子をエンジン回転方向に回転駆動するように固定子から第２回転子にトルクを作用させるとともに、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するように電力変換部で行われる電力変換を制御し、
さらに、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容するときは、第１回転子と第２回転子との間に作用するトルクと、負荷の要求トルクとに基づいて、固定子から第２回転子に作用するトルクを制御する、動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動力伝達装置であって、
電力変換部は、
電力伝達部で取り出された交流電力を整流する整流器と、
整流器で整流された電力を電圧変換して蓄電装置またはインバータへ供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、
を含み、
制御装置は、
ＤＣ−ＤＣコンバータにおける電圧変換比を制御して回転子導体に流れる交流電流を制御することで、第１回転子と第２回転子との間に作用するトルクを制御し、
さらに、エンジンを始動する場合には、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用するようにＤＣ−ＤＣコンバータにおける電圧変換比を制御する、動力伝達装置。
【請求項３】
請求項２に記載の動力伝達装置であって、
第１クラッチは、第２回転子側の回転部材と負荷側の回転部材との回転速度差を許容しながら第２回転子と負荷との間でトルク伝達を行うことが可能であり、
制御装置は、エンジンを始動する場合に第２回転子の回転速度が所定のクランキング回転速度以下であるときは、第１クラッチにより第２回転子側の回転部材と負荷側の回転部材との回転速度差を許容しながら第２回転子と負荷との間でトルク伝達を行うとともに、第２回転子の回転速度を前記所定のクランキング回転速度よりも高くなるように制御する、動力伝達装置。
【請求項４】
請求項１に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、エンジンを始動する場合には、第１回転子に発生する回転磁界が第２回転子と同期して回転するように回転子導体に流れる交流電流を制御する、動力伝達装置。
【請求項５】
請求項４に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、
エンジンを始動する場合に第２回転子の回転速度が所定のクランキング回転速度よりも低いときは、蓄電装置からの直流電力を交流に変換して電力伝達部を介して回転子導体へ供給するように電力変換部で行われる電力変換を制御し、
エンジンを始動する場合に第２回転子の回転速度が前記所定のクランキング回転速度よりも高いときは、電力伝達部で取り出された回転子導体の交流電力を直流に変換して蓄電装置またはインバータへ供給するように電力変換部で行われる電力変換を制御する、動力伝達装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
制御装置は、
エンジンを始動する場合に負荷の要求トルクが所定値より大きいときは、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を許容し、
エンジンを始動する場合に負荷の要求トルクが前記所定値以下であるときは、第１クラッチにより第２回転子と負荷との間のトルク伝達を遮断する、動力伝達装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
第１回転子と第２回転子とを機械的に係合させてそれらの間のトルク伝達を許容することが可能な第２クラッチをさらに備え、
制御装置は、エンジンを始動する場合には、第２クラッチにより第１回転子と第２回転子との間のトルク伝達を許容する、動力伝達装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
電力伝達部は、
電力変換部に接続されたブラシと、
第１回転子の回転子導体に接続され、ブラシに対し摺動しながら第１回転子とともに回転するスリップリングと、
を含む、動力伝達装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１０−１２９３７（Ｐ２０１０−１２９３７Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７４７２５（Ｐ２００８−１７４７２５）
【出願日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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