プリウスのハイブリッドシステムについて2点質問です。 1.MG2で作り出した高回転低トルクの状態から出力までに、遊星機構で減速をしてトルクを上げていますが、こちらは2段変速なのでしょう

Question

か。また、その場合どのような仕組みなのでしょうか。キャリアを固定し、入力と出力が決まっているのに二段にできる理由が知りたいです。

2.MG1は主にジェネレーター、MG2は主にモーターとして働きますが、機能を逆転させる場合もあるようです。これはどのような理由からでしょうか。

最後に、以上のような内容が載っているサイトや書籍がありましたら教えていただきたいです。

よろしくお願いします。

補足

ご回答ありがとうございます 再度質問させていただきます 減速について 常に同じ減速比で、変わることはないということでしょうか その場合、リングギアにつながる最終減速段は必要なのでしょうか？ 遊星機構の歯数の差を大きくすることで目標の減速比にするのではいけないのでしょうか？ MGについて MG1とMG2は出力等違いがあるのでしょうか あえてMG1をモーター、MG2を発電機として使用する意図がわかりません よろしくお願いします。

Answer 1

①
ZVW30はそれまでのPriusとは異なり、MG2の出力に1:2.636という固定比のリダクションギヤがあります。
これにより、MG2のトルクは最大207Nmから最大546Nmまで増幅されます。（回転数は落ちます。）
リダクションギヤ後の出力がリングギヤと結合されます。
リングギヤの出力は、変速比が1:1.019のカウンターギヤを経由し、最終減速比1:3.208のファイナルギヤを経て車軸に出力されます。
すべて固定比率のギヤなので、変速は１段組しかありません。

②
走行で使用されるのがMG2となります。
MG2はもっぱら駆動に使用され、減速時は回生発電に利用されます。
エンジン出力はプラネタリーギヤに入り、リングギヤとサンギヤに動力が分配されます。
プラネタリーギヤとリングギヤの回転は、プラネタリーギヤ＞リングギヤの関係が無いとリングギヤへの出力は配分されません。
エンジン回転がリングギヤに対してオーバードライブになっているのはそのためです。
サンギヤに分配された出力がMG1で発電することになります。
MG1の発電量は最大で17Kwなので、それ以上にならないようにエンジン出力が調整されます。
（リングギヤの駆動側へのエンジン出力+17Kwを越えないように調整されます。）

減速時は、MG2が回生発電を行います。
エンジン出力は駆動には必要ありませんから、エンジン出力はMG1側へ送られ発電することになります。
エンジン出力が不要な場合は、エンジンを停止させます。
プラネタリーギヤへの投入回転が停止することになるので、リングギヤの回転はすべてサンギヤへ伝達されます。
これにより、駆動軸の回転はMG1で発電することになり、MG2だけでなくMG1でも回生発電することになります。

MG1は、エンジン始動を行う場合のスターターとして動作します。
リングギヤが停止している状態（すなわち停車中）でMG1の出力がすべてエンジンに伝達され、エンジンをスタートさせます。
リングギヤが動作している場合は、リングギヤとサンギヤの双方からのトルクでエンジンがスタートします。

まとめると、
・MG2のモーター動作：駆動
・MG2の発電動作：回生発電
・MG1のモーター動作：エンジンの始動
・MG1の発電動作：発電全般(通常発電、回生発電)
となります。

(sakana312151さんへ)

質問者からのお礼コメント

皆さんどうもありがとうございました。


教えて頂いたことは理解しましたが、
なぜTHSIIの減速を2段変速式リダクション機構と呼ぶのかがまだわかりません。
この呼び方では変速切り替えができる印象をうけますが、私の思い込みでしょうか。

また改めて質問させて頂きますので、お時間ありましたらよろしくお願いします。

本当にどうもありがとうございました。

Answer 2

参考資料として
ハイブリッドカー(プリウス)における遊星歯車機構の役割(PDF)
矢田恒二
ﾄｯﾌﾟﾍﾟｰｼﾞのURL
http://www.asahi-net.or.jp/~nn2t-yd/

ﾍﾟｰｼﾞのURL
http://www.asahi-net.or.jp/~nn2t-yd/prius/prius_a.pdf



補足について
GM1は停車中のエンジン始動にｾﾙﾓｰﾀｰの代わりとして働きます
エンジンが始動すれば変速機 兼 発電機として働きます


GM2は走行モーターとして働きます
アクセルＯＦＦで発電機になります
ブレーキペダルの踏み込み量によって回生発電量を決めます

この時GM1はフリーで空転します※GM1を発電に使うとエンジンブレーキが掛かり損失になるから使いません


Ｂモードに入れると
GM1で発電しGM2はフリーで空転します
※バッテリーの満充電を遅らせる目的なのでGM2は使いません

バッテリーが満充電になると
GM1で発電しエンジンブレーキが効く様にします
しかし、プリウスは発電した電力をバッテリーに貯められません
どう処理するか
※電車の様な発電ブレーキではありません
※発熱体を持っていません

GM2の走行モーターで処理しますインバーターのモーターですから減速指令で減速させます
※モーターに発生する磁界を遅らせる（逆相･逆転）

Answer 3

★補足のご質問に
MG2につかうレアアース量を減らすためには、モータの小型化＝高回転化しかありません。このため高価な遊星ギア減速機構を追加してでも、モータの小型化をおこなったのが、30プリウスの最大の狙いです。このため従来より約２倍の高回転化を実施しています。

MG2はMG1の約３倍の出力であり、EV走行時の駆動用に使えます。

MG1の出力は、MG2の最大出力（60kW）と駆動用電池の最大出力値の差から決まってきます。つまりMG2が最大出力で稼働するときは、エンジンは走行駆動力分＋MG1発電量分として機能します。

このあたりの詳細な説明は、トヨタの販売店でとりあつかっている取扱説明書が最適です。

●プリウス30用THSⅡの機構について

ご質問その１：
変速比固定です。つまり1段変速です。

●MG2の構造
ステータ ＝ 固定
ロータ ＝ リダクションの遊星ギヤのサンギヤ

●リダクションの遊星ギヤの構造
サンギヤ ＝ MG2のロータ
ピニオンギヤ ＝ 固定
リングギヤ ＝ 出力へ（カウンタ・ドライブ・ギヤ→ファイナル・ドリブン・ギヤへ）→駆動輪へ

●動力分割機構
サンギヤ = MG1のロータ
ピニオンギヤ ＝ エンジン
リングギア ＝ リダクションの遊星ギアのリングギア

ご質問その２：
●添付図をご覧ください。
実際は，動力分割機構のリングギア側には，減速ギヤが入っています。

(1) 車両始動時
EV走行しますので，MG1（発電機），MG2（モータ）で始動します

(2) エンジン始動
上記の(1)と同じ速度（＝リングギアの回転数）を維持したまま，MG1の回転数をあげていくと，エンジンを始動します

(3) 減速時，エンジン停止
MG1とMG2で発電します（回生）

(4) 発電（電池の容量低下時）
車速ゼロ状態で，エンジン駆動によりMG1で発電します

つまりMG1もMG2も駆動と発電の両方をおこないます

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●誤解では？
wan2three4fiveさまのご回答では，プラネタリキャリヤ回転数（エンジン）＞リングギヤ回転数（出力軸）でないと，エンジン駆動力は出力できないとのことですが，そうでしょうか？ トヨタの上記説明書では，プラネタリキャリヤ回転数＜リングギア回転数状態で，エンジン駆動力がMG1（小さな発電）と駆動力に分割され，MG2は駆動力補助と書かれていますが，このトヨタ殿の解説は間違っているでしょうか？ このあたり教えて戴けるとありがたいです。

簡単ですが，ご参考になれば幸いです。