CN104002669A - 车辆和车辆驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种车辆（1），包括：一对前轮（20）、一对后轮（30）、构造成驱动前轮（20）的前轮马达（21）、构造成驱动后轮（30）的后轮马达（31）、以及减速器（22），该减速器（22）构造成减小前轮马达（21）和后轮马达（31）中的一者的旋转速度并将驱动动力传输至由所述马达中的一者驱动的车轮。前轮马达（21）和后轮马达（31）中的一者为旋转速度大于马达中的另一者的旋转速度且扭矩小于马达中的另一者的扭矩的马达。

Description

车辆和车辆驱动装置

技术领域

本发明涉及诸如电动汽车之类的由马达驱动车轮的车辆。

本发明涉及设置有分别驱动第一车轮和第二车轮的驱动马达的车辆驱动装置，并涉及配备有该车辆驱动装置的电动车辆。

背景技术

已经公开了如下电动车辆：该电动车辆使用驱动车轮的马达设置在车轮内侧的轮内马达系统。在上述电动车辆中，具有使用由直接连接至车轮的马达驱动车轮的直接驱系统的电动车辆（例如，参见日本专利申请公报No.2011-188557（JP2011-188557A））。

在这种电动车辆中，驱动车辆时所必要的扭矩被分配至驱动前轮的前轮马达以及驱动后轮的后轮马达，以使由所有马达消耗的总功率最小化。因此，在该电动车辆中，将由前轮马达有效地输出的扭矩与由后轮马达有效地输出的扭矩相结合以输出驱动车辆时所必要的扭矩。

车辆驱动装置具有如下一种构型，在该构型中，驱动一对相应的第一车轮的两个第一驱动马达以及驱动一对相应的第二车轮的两个第二驱动马达包括在相应的第一车轮和第二车轮内。车辆驱动装置在电动车辆被驱动时将扭矩分配至第一驱动马达和第二驱动马达，使得由所有驱动马达消耗的总功率最小化。因此，车辆驱动装置将第一驱动马达的个体效率增大时的扭矩与第二驱动马达的个体效率增大时的扭矩相结合以输出驱动该电动车辆时所必要的扭矩。JP2011-188557A示出了这种车辆驱动装置的示例。

发明内容

然而，由于JP2011-188557A中公开的电动车辆使用直接驱动系统，因此前轮马达和后轮马达需要输出能够使车辆以与车辆的实际行进速度相对应的旋转速度行进的扭矩。换句话说，前轮马达和后轮马达具有与其所需的大致完全相同的旋转速度特性和扭矩特性。因此，在上述电动车辆中，前轮马达和后轮马达中的高效率区域定位在相对接近的旋转速度区域（车轮速度区域）和扭矩区域中。

因此，在行进的车辆的特定的速度下，可能不能通过前轮马达和后轮马达能够有效地输出的扭矩输出所需的扭矩。因此，与上述电动车辆相关联的问题是能够增大动力系统的总效率的驱动条件被限制在较窄的范围内。

该问题与由多个马达驱动多个车轮的车辆的问题大致相同。本发明提供了能够增大驱动车轮的动力系统的总效率的车辆。

在JP2011-188557A中描述的车辆驱动装置中，第一驱动马达的高个体效率的区域以及第二驱动马达的高个体效率的区域都转移至高旋转区域。因此，例如，在车轮的车轮旋转速度的低旋转区域中、例如在电动车辆在拥挤的交通期间反复停止以及起动的情况下，所有驱动马达的总效率减小。因此，驱动系统的总效率在低旋转区域中也减小。动力系统的总效率将作为通过用传输至第一车轮和第二车轮的驱动动力除以由驱动马达的电池消耗的功率所获得的值来计算。在第一驱动马达和第二驱动马达的扭矩的基础上计算传输至第一车轮和第二车轮的驱动力。因此，动力系统的总效率与所有驱动马达的总效率类似地起作用。

本发明还提供了如下车辆驱动装置：其中，该车辆驱动装置能够抑制动力系统的总效率在低旋转区域中减小，并且还提供了配备有车辆驱动装置的电动车辆。

以下将对本发明的装置和其操作效果进行描述。根据本发明的第一方面，车辆包括一对前轮、一对后轮、构造成驱动前轮的前轮马达、构造成驱动后轮的后轮马达、以及减速器，该减速器构造成减小前轮马达和后轮马达中的一者的旋转速度并将驱动动力传输至由所述马达中的一者驱动的车轮，其中，前轮马达和后轮马达中的一者为旋转速度大于马达中的另一者的旋转速度且扭矩小于马达中的另一者的扭矩的马达。

根据上述方面，前轮马达和后轮马达中的一者为旋转速度大于马达中的另一者的旋转速度且扭矩小于马达中的另一者的扭矩的马达。此外，马达中的另一者为旋转速度小于马达中的一者的旋转速度且扭矩大于马达中的一者的扭矩的马达。因此，在所述马达中的一者中，损失（铁损）在马达的高旋转区域和低扭矩区域中较大，并且损失（铜损）在马达的低旋转区域和高扭矩区域中较小。在所述马达中的另一者中，损失（铜损）在马达的低旋转区域和高扭矩区域中较大，并且损失（铁损）在马达的高旋转区域和低扭矩区域中较小。

因此，所述马达中的一者以及所述马达中的另一者在相互不同的旋转速度区域和扭矩区域中具有高效率区域。所述马达中的一者具有如下效率特性：该效率特性使得即使在通过减速器减速以后，高旋转区域和低扭矩区域中的损失仍然大于所述马达中的另一者在高旋转区域和低扭矩区域中的损失，并且低旋转区域和高扭矩区域中的损失仍然小于所述马达中的另一者在低旋转区域和高扭矩区域中的损失。

因此，相比没有承受通过减速器的减速的所述马达中的另一者，承受通过减速器减速的所述马达中的一者在与旋转速度和扭矩相关的效率特性方面易于提供差异。为此，能够在比所有车轮（前轮和后轮）均由马达直接驱动的情况下的旋转速度区域和扭矩区域更宽的旋转速度区域和扭矩区域中实现增大动力系统的总效率的扭矩分配。因此，在上述构型的车辆中，在各种驱动条件下均能够增大驱动车轮的动力系统的总效率。

“马达中的一者具有比马达中的另一者的旋转速度更大的旋转速度以及比马达中的另一者的扭矩更小的扭矩”的表述意味着：所述马达中的一者的空载旋转速度大于所述马达中的另一者的空载旋转速度，并且所述马达中的一者的最大扭矩小于所述马达中的另一者的最大扭矩。

在根据上述方面的车辆中，减速器的减速比可以根据通过用所述马达中的另一者的最大扭矩除以所述马达中的一者的最大扭矩所获得的值来设定。通过这种特征，能够防止由通过减速器减速的所述马达中的一个者所能够产生的扭矩区域与由所述马达中的另一者所能够产生的扭矩区域相偏离。因此，能够避免仅能够由通过减速器减速的所述马达中的一者或没有通过减速器减速的所述马达中的另一者产生车辆所需的扭矩。

根据上述方面的车辆，还可以包括构造成允许或禁止驱动动力在马达中的一者与由所述马达中的一者驱动的车轮之间传输的离合器。通过这种构型，在当车辆被驱动时驱动动力仅被分配至所述马达中的另一者的情况下，离合器禁止驱动动力在所述马达中的一者与由所述马达中的一者驱动的车轮之间的传输。因此，能够减小在由所述马达中的另一者产生的驱动动力通过由所述马达中的一者驱动的车轮旋转所述马达中的一者时所产生的损失。

根据上述方面的车辆，还可以在前轮侧设置用于改变行驶方向的转向机构，其中，所述马达中的一者为前轮马达，并且所述马达中的另一者为后轮马达。

通常，当期望增大由马达输出的扭矩时，马达本体径向地扩大以增大马达的线圈数目。因此，相比前轮马达，后轮马达的本体被扩大以输出高扭矩。

通过上述构型，前轮由前轮马达经由减速器驱动。同时，后轮由在本体尺寸方面大于前轮马达的后轮马达直接驱动。因此，相比前轮由后轮马达驱动的情况，车辆能够在前轮中的马达的径向方向上提供更宽的空余空间。因此，在将转向机构设置在前轮侧时能够增大转向机构的布置的自由度。

根据上述方面，能够增大驱动车轮的动力系统的总效率。

根据本发明的第二方面，车辆驱动装置包括具有驱动第一车轮的第一驱动马达的第一驱动单元以及具有驱动第二车轮的第二驱动马达的第二驱动单元。第一驱动马达设定成使得在第一驱动马达的高旋转区域和低扭矩区域中铁损大于第二驱动马达的铁损，并且在第一驱动马达的低旋转区域和高扭矩区域中铜损小于第二驱动马达的铜损。第二驱动马达设定成使得在第二驱动马达的低旋转区域和高扭矩区域中铜损大于第一驱动马达的铜损，并且在第二驱动马达的高旋转区域和低扭矩区域中铁损小于第一驱动马达的铁损。由第一驱动马达驱动的第一车轮的车轮旋转速度的上限值小于由第二驱动马达驱动的第二车轮的车轮旋转速度的上限值。

根据上述方面，马达效率在第一驱动马达的低旋转区域和高扭矩区域中增大。因此，相比常规的车辆驱动装置，马达效率在低旋转区域中增大。另外，由第一驱动马达驱动的第一车轮的车轮旋转速度的上限值小于由第二驱动马达驱动的第二驱动车轮的车轮旋转速度的上限值。为此，在本车辆驱动装置中，相比由第一驱动马达驱动的第一车轮的车轮旋转速度的上限值采取等于由第二驱动马达驱动的第二车轮的车轮旋转速度的上限值的情况，马达效率在低旋转区域中增大。因此，在本车辆驱动装置中，总动力效率在低旋转区域中增大。

根据上述方面的车辆驱动装置，还可以包括构造成在减小第一驱动马达的旋转速度的状态下将第一驱动马达的扭矩传输至第一车轮的减速器。此外，在这种构型中，第一车辆可以为前轮，第二车轮可以为后轮，并且车辆驱动装置还能够包括构造成改变前轮的转向角的转向机构。

驱动马达中的传导性线材的缠绕的数目（匝数）在由驱动马达输出的扭矩增大时通常也增大。在这种情况下，用于将传导性线材插入到传导性线材在其上围绕的定子芯的狭槽中的空间是必要的。因此，定子芯在驱动马达的径向方向上扩大。因此，驱动马达在径向上扩大。

然而，由于减速器连接至第一驱动马达，当减速后的第一驱动马达的最大扭矩与假设直接驱动第一车轮（前轮）的虚拟驱动马达的最大扭矩彼此相等时，第一驱动马达的个体最大扭矩变得小于虚拟驱动马达的最大扭矩。因此，第一驱动马达在本体尺寸上小于虚拟驱动马达。

在上述构型中，由于第一驱动马达驱动前轮，因此能够使前轮与第一驱动马达之间形成的空余空间比在虚拟驱动马达驱动前轮的构型中更宽。因此，当将转向机构安装在前轮上时，增大了转向机构相对于前轮的布置的自由度。

在根据上述方面的车辆驱动装置中，第一驱动单元还可以设置有在第一驱动马达的扭矩能够传输至第一车轮的连接状态与第一驱动马达的扭矩不能够传输至第一车轮的断开连接状态之间进行切换的离合器。

此外，在上述构型中，当仅第二驱动马达被驱动时，离合器可以处于断开连接状态。在这种构型中，当驱动电动车辆所必要的扭矩仅被分配至第二驱动马达时，扭矩在第一车轮与第一驱动马达之间的传输被离合器切断。因此，能够抑制产生由第二驱动马达产生的扭矩通过第一车轮引起的第一驱动马达的旋转而引起的损失。

在上述方面中，电动车辆能够配备有车辆驱动装置。

通过根据上述方面的车辆驱动装置和电动车辆，能够抑制动力系统的总效率在低旋转区域中减小。

附图说明

以下将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点和技术意义以及工业意义进行描述，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：

图1为示出了实施方式的车辆的大致构型的示意图；

图2A为示出了前轮马达的个体效率的曲线图；

图2B为示出了后轮马达的个体效率的曲线图；

图2C为示出了减速器的个体效率的曲线图；

图2D为示出了前轮马达和减速器的组合效率的曲线图；

图3A为示出了动力系统的总效率的曲线图；

图3B为示出了扭矩分配比的曲线图；

图4A为示出了与车辆的驱动条件相对应的扭矩分配的型式的示意图；

图4B为示出了与车辆的驱动条件相对应的扭矩分配的型式的示意图；

图4C为示出了与车辆的驱动条件相对应的扭矩分配的型式的示意图；

图5为示出了配备有该实施方式的车辆驱动装置的电动车辆的示意图；

图6A为示出了前轮驱动马达的个体效率的曲线图，该曲线图与该实施方式的车辆驱动装置相关；

图6B为示出了后轮驱动马达的个体效率的曲线图，该曲线图与该实施方式的车辆驱动装置相关；

图6C为示出了减速器的个体效率的曲线图，该曲线图与该实施方式的车辆驱动装置相关；

图6D为示出了通过将前轮驱动马达的个体效率与减速器的个体效率结合所获得的组合效率的曲线图，该曲线图与该实施方式的车辆驱动装置相关；

图7A为示出了动力系统的总效率的曲线图，该曲线图与该实施方式的车辆驱动装置相关；

图7B为示出了扭矩分配比的曲线图，该曲线图与该实施方式的车辆驱动装置相关；

图8为示意性地示出了在该实施方式的电动车辆的行进状态下的旋转速度区域和扭矩区域的曲线图；

图9A为示意性地示出了前轮和后轮的与该实施方式的电动车辆的行进状态相对应的状态的平面图；

图9B为示意性地示出了前轮和后轮的与该实施方式的电动车辆的行进状态相对应的状态的平面图；

图9C为示意性地示出了前轮和后轮的与该实施方式的电动车辆的行进状态相对应的状态的平面图；

图10A为示出了前轮驱动马达的个体效率的曲线图，该曲线图与该实施方式的车辆驱动装置相关；

图10B为示出了动力系统的总效率的曲线图，该曲线图与该实施方式的车辆驱动装置相关。

具体实施方式

下文中将参照附图对本发明的实施方式进行说明。如图1中所示，车辆1设置有转向机构10、一对左、右前轮20，一对左、右后轮30、ECU41、逆变器42以及电池43。

转向机构10具有转向盘11、转向轴12、齿条轴13、齿条齿轮机构14以及两根拉杆15。在转向机构10中，转向轴12随着转向盘11的旋转而旋转。通过齿条齿轮机构14将转向轴12的旋转转变为齿条轴13的往复运动，以此改变了前轮20的转向角。

前轮20具有前轮马达21、减速器22以及离合器23。前轮马达21例如为诸如同步马达之类的交流（AC）马达。此外，前轮马达21通过减速器22和离合器23驱动前轮20。减速器22减小前轮马达21的旋转速度并将减小的旋转速度传输至前轮20。前轮20的旋转速度通过用前轮马达21的旋转速度除以减速器22的传动比来确定。离合器23设置在减速器22与前轮20之间。离合器23允许或禁止驱动动力在前轮马达21与前轮20之间传输。在这种情况下，离合器23的允许驱动动力在前轮马达21与前轮20之间传输的状态被称作“连接状态”，并且禁止传输驱动动力的状态被称作“断开连接状态”。前轮马达21、减速器22以及离合器23包括在前轮20中。在这方面，前轮20构成了所谓的轮内马达。

后轮30具有后轮马达31。后轮马达31为与前轮马达21类似的诸如同步马达之类的AC马达。后轮马达31直接驱动后轮30。因此，后轮30的旋转速度等于后轮马达31的旋转速度。此外，后轮马达31包括在后轮30中。在该方面，后轮30构成了所谓的直接驱动系统的轮内马达。由于后轮马达31直接驱动后轮30，因此其在本体尺寸方面大于前轮马达21与减速器22的结合。

逆变器42将储存在电池43中的电功率从直流（DC）电流转变至三相交流电流，并将所转变的功率供给至前轮马达21和后轮马达31。逆变器42能够单独改变电功率至前轮马达21和后轮马达31的供给模式。

电子控制单元（ECU）41电连接至离合器23和逆变器42。ECU41将控制信号传输至离合器23和逆变器42并控制离合器23和逆变器42的操作。因此，ECU41执行离合器23的连接状态以及断开连接状态的切换控制。ECU41还通过逆变器42执行前轮马达21和后轮马达31的旋转速度和扭矩的可变控制。

以下将对前轮马达21和后轮马达31的特性进行说明。如图2A和图2B中所示，相比后轮马达31，前轮马达21为高旋转和低扭矩类型。因此，在前轮马达21中，由铁损引起的损失大于后轮马达31中的由铁损引起的损失，并且由铜损引起的损失小于后轮马达31中的由铜损引起的损失。所述“高旋转和低扭矩类型”在本文中意味着前轮马达21的空载旋转速度大于后轮马达31的空载旋转速度，并且前轮马达21的最大扭矩Tf小于后轮马达31的最大扭矩Tb。

因此，如图2A中所示，前轮马达21在马达的高旋转区域（例如7000rpm至10,000rpm）和低扭矩区域（例如0N·m至10N·m）中具有较大的损失。此外，前轮马达21在马达的低旋转区域（例如1500rpm至5000rpm）和高扭矩区域（例如20N·m至30N·m）中具有小的损失。因此，前轮马达21在马达的低旋转区域和高扭矩区域中具有高效率区域。

如图2A和图2B中所示，相比前轮马达21，后轮马达31为低旋转和高扭矩类型的马达。因此，在后轮马达31中，由铁损引起的损失小于前轮马达21中的由铁损引起的损失，并且由铜损引起的损失大于前轮马达21中的由铜损引起的损失。所述“低旋转和高扭矩类型”在本文中意味着后轮马达31的空载旋转速度小于前轮马达21的空载旋转速度，并且后轮马达31的最大扭矩Tb大于前轮马达21的最大扭矩Tf。

因此，如图2B中所示，前轮马达31在马达的低旋转区域（例如0rpm至500rpm）和高扭矩区域（例如150N·m至300N·m）中具有大的损失。此外，后轮马达31在马达的高旋转区域（例如500rpm至1000rpm）和低扭矩区域（例如50N·m至150N·m）中具有小的损失。因此，后轮马达31在马达的高旋转区域和低扭矩区域中具有高效率区域。

在图2A中的效率等于或小于“88%”的区域和图2B中的效率等于或小于“88%”的区域中，效率实际上在减小的方向上发生了很大的改变，为了简化图，这在图中未被示出。对于图2C中的效率等于或小于“88%”的区域和图2D中的效率等于或小于“84%”的区域同样如此，这将在下文中进行描述。

以下将对减小前轮马达21的旋转速度的减速器22的个体特性以及前轮马达21和减速器22的组合特性进行说明。如图2C中所示，减速器22的个体效率较弱地依赖于旋转速度且较强地依赖于扭矩。由于无论旋转速度如何，减速器22的内侧总会产生恒定的制动阻力力矩，因此与在扭矩小时相比，该效率在扭矩大时更大。由于该恒定的制动阻力力矩，因此制动阻力力矩与输入至减速器22的输入扭矩的比随着扭矩的减小而增大，并且效率随着扭矩的减小而减小。这就是为什么减速器22在高扭矩区域中具有高效率区域。标绘在图2C中的横坐标上的旋转速度为从减速器22输出的减小后的旋转速度，以及标绘在图2C中的纵坐标上的扭矩为从减速器22输出的减小后的扭矩。

图2D中示出的前轮马达21和减速器22的组合效率能够通过用图2A中示出的前轮马达21的个体效率乘以图2C中示出的减速器22的个体效率来确定。在本实施方式中，减速器22的传动比（下文中称作“减速比RR”）取为“10”。此外，前轮马达21和减速器22的组合特性在下文中被称作减速后的前轮马达21的特性。

如图2D中所示，在减速后的前轮马达21的特性中，由于减速器的减速比RR，旋转速度区域减小至图2A中示出的前轮马达21的个体特性中的旋转速度区域十分之一，并且扭矩区域变为图2A中示出的前轮马达21的个体特性中的扭矩区域的十倍。类似于前轮马达21的个体效率，减速后的前轮马达21的效率在低旋转区域和高扭矩区域中具有高效率区域。这是因为前轮马达21的个体效率中的高效率区域（低旋转区域和高扭矩区域）重叠了减速器22的个体效率中的高效率区域（高扭矩区域）。

因此，后轮马达31以及减速后的前轮马达21具有以下特性。因此，相比后轮马达31的旋转速度区域，减速后的前轮马达21的旋转速度区域为相同的旋转速度区域（0rpm至1000rpm）。此外，相比后轮马达31的扭矩区域，减速后的前轮马达21的扭矩区域为相同的扭矩区域（0N·m至300N·m）。因此，后轮马达31以及减速后的前轮马达21具有马达能够旋转的相同的相应旋转区域以及马达能够输出扭矩的相同的相应扭矩区域。在本实施方式中，假设车辆1的最大速度在用于前轮20和后轮30的“1000rpm”的车轮旋转速度下实现。

此外，图2B中示出的后轮马达31的最大扭矩Tb以及图2D中示出的减速后的前轮马达21的最大扭矩Tfr均为“300N·m”。这是因为在本实施方式中，减速器22的减速比RR（10）设定成使得前轮马达21的最大扭矩Tf（30N·m）变得等于后轮马达31的最大扭矩Tb（300N·m）。因此，通过用后轮马达31的最大扭矩Tb（300N·m）除以前轮马达21的最大扭矩Tf（30N·m）所获得的值是本实施方式的减速器22的减速比RR（10）。

减速后的前轮马达21在与后轮马达31的高效率区域对应的旋转速度区域（例如，500rpm至1000rpm）和扭矩区域（例如，50N·m至150N·m）中具有低的效率。此外，后轮马达31在与减速后的前轮马达21的高效率区域对应的旋转速度区域（例如，100rpm至500rpm）和扭矩区域（例如，200N·m至300N·m）中具有低的效率。因此，在后轮马达31与减速后的前轮马达21之间的关于相应的旋转速度和扭矩下的高效率区域的位置方面具有差异。在本实施方式中，所需的车速下的总扭矩被分配至具有不同的效率特性的后轮马达31以及减速后的前轮马达21，以增大车辆1的动力系统的总效率。

动力系统的总效率还能够为车辆1的能量效率。此外，动力系统的总效率能够通过用传输至车轮（前轮20和后轮30）的动力除以电池43消耗的功率来确定。更特别地，动力系统的总效率能够通过以下的等式（1）至等式（3）来限定。

在该等式中，“N_FR”代表右前轮的车轮旋转速度，“N_FL”-左前轮的车轮旋转速度，“N_RR”-右后轮的车轮旋转速度，并且“N_RL”-左后轮的车轮旋转速度。“T_FR”代表右前轮的输出扭矩，“T_FL”-左前轮的输出扭矩，“T_RR”-右后轮的输出扭矩，并且“T_RL”-左后轮的输出扭矩。此外，“I_BAT”代表电池的输出电流，“V_BAT”-电池的输出电压，“P_BAT”-电池的功率消耗，“P_V”代表车辆驱动动力，并且“ηp”代表动力系统的总效率。旋转速度和扭矩的单位分别为“rmp”和“N·m”。电池的输出电流、电池的输出电压、电池的输出功率和车辆驱动动力、以及总效率的单位分别为“安培（A）”、“伏特（V）”、“瓦特（W）”以及“%”。

$P_V=\frac{2\mathrm{\π}}{60}(N_{\mathrm{FL}}\·T_{\mathrm{FL}}+N_{\mathrm{FR}}\·T_{\mathrm{FR}}+N_{\mathrm{RL}}+N_{\mathrm{RR}}\·T_{\mathrm{RR}})$ 等式（1）

P_BAT=I_HAT·K_BAT      等式（2）

${\mathrm{\η}}_P=|\frac{P_V}{P_{\mathrm{BAT}}}{|}^{\mathrm{SIGN}\left(P_{\mathrm{BAT}}\right)}\×100$ 等式（3）

SIGN（P_BAT）为当电池43消耗功率并驱动马达21和31时等于“1”且当马达21和31被驱动并且在电池43中进行功率再生时等于“-1”的无量纲的值。

以下将参照图3A和图3B对车辆1的动力系统的总效率进行说明。图3A为示出了在实现最佳的扭矩分配时动力系统的与车辆的速度和总扭矩相关的总效率的曲线图。在曲线图的横坐标上标绘了轮速（=车速），该轮速（=车速）与车轮直径和后轮马达31以及减速后的前轮马达21的旋转速度相对应。通过车辆1的四轴车轮（前轮20和后轮30）输出的扭矩的组合值标绘在纵坐标上。图3B示出了在获得了图3A中示出的总效率时由后轮马达31以及减速后的前轮马达21输出的扭矩的分配比。图3B中示出的比指示在所需扭矩中的用于减速后的前轮马达21的扭矩的分配比。因此，在该分配比为“100%”的情况下，其意味着所需扭矩仅由前轮马达21输出。然而，在该分配比为“50%”的情况下，其意味着所需扭矩的一半由减速后的前轮马达21输出，并且另一半由后轮马达31输出。

因此，在本实施方式中，减速后的前轮马达21的高效率区域以及后轮马达31的高效率区域分别定位在不同的旋转速度区域和扭矩区域中。因此，相比前述的高效率区域分别定位在相等的旋转速度区域和扭矩区域的情况，有助于通过扭矩分配使总效率最大化。

如图3A中所示，总效率在中间速度区域（20km/h至60km/h）和中间扭矩区域（400N·m至800N·m）中增大，并且总效率在高速度区域（70km/h至100km/h）和低扭矩区域（100N·m至250N·m）中也增大。这是因为如图3B中所示，在中间速度区域和中间扭矩区域中，扭矩主要被分配至在相同区域中具有高效率的减速后的前轮马达21，并且如图3B中所示，在高速度区域和低扭矩区域中，扭矩主要被分配至在相同区域中具有高效率的后轮马达31。

假设以下情况：与减速后的前轮马达21的旋转速度区域相对应的车轮速度区域为“0km/h至50km/h”；并且，与后轮马达31的旋转速度区域相对应的轮速区域为“0km/h至150km/h”。在这种情况下，前轮20能够以“50km/h”的最大速度旋转，并且后轮30能够以“150km/h”的最大速度旋转，但是在车辆1以等于或大于“50km/h”的速度行进的情况下，仅后轮马达31被驱动。因此，如以上所指示的，在减速后的前轮马达21的旋转速度区域与后轮马达31的旋转速度区域彼此偏离的情况下，扭矩分配的自由度减小且难以实现有效的扭矩分配。与之相比，在本实施方式中，后轮马达31以及减速后的前轮马达21具有大约相同的旋转速度区域（0rpm至1000rpm）。此外，后轮马达31以及减速后的前轮马达21的最大旋转速度为与车辆1的最大速度相对应的车轮旋转速度（1000rpm）。因此，由于本实施方式的车辆1不具有仅使任意一个车轮能够旋转的速度范围，因此扭矩分配的自由度高且能够易于实现有效的扭矩分配。

此外，在减速后的前轮马达21的扭矩区域为“0N·m至50N·m”且后轮马达31的扭矩区域为“0N·m至500N·m”的情况下，前轮20侧能够输出具有“100N·m”的最大值的扭矩且后轮30侧能够输出具有“1000N·m”的最大值的扭矩。此外，对于车辆1而言能够输出“1100N·m”的最大值的扭矩，但是在需要大于或等于“100N·m”的扭矩情况下，后轮马达31必然被驱动。因此，如上文中提到的，当减速后的前轮马达21的扭矩区域与后轮马达31的扭矩区域——特别是最大扭矩Tfr与Tb——彼此偏离时，扭矩分配的自由度减小且难以实现有效的扭矩分配。与之相比，在本实施方式中，如能够从图2B和图2D中推断的，后轮马达31以及减速后的前轮马达21具有基本相同的扭矩区域（0N·m至300N·m）。此外，减速后的前轮马达21的最大扭矩Tfr以及后轮马达31的最大扭矩Tb基本相同（300N·m）。因此，在本实施方式的车辆1中，扭矩分配的自由度高且能够易于实现有效的扭矩分配。

因此，在本实施方式的车辆1中，后轮马达31以及减速后的前轮马达21设定成具有相同的旋转速度特性和扭矩特性，但是就旋转速度和扭矩而言其具有不同的效率特性。

以下将对本实施方式的车辆1的操作进行说明。首先对车辆1以大的速度（100km/h）和小的扭矩（100N·m）行进时所处的第一驱动条件DC1下的扭矩分配和总效率进行说明。

如图3A中所示，在第一驱动条件DC1下，总效率“等于或大于93%”。此外，如图3B中所示，在第一驱动条件DC1下，来自车辆1所需的扭矩（100N·m）的总扭矩被分配至后轮30。因此，分配至前轮20的扭矩为“0（零）”且前轮马达21没有被驱动。

然而，在第一驱动条件DC1下，减速器22和前轮马达21通过被行进的车辆1旋转的前轮20旋转。在这种情况下，由后轮马达31输出的扭矩的一部分被消耗在旋转前轮马达21和减速器22以及损失上。因此，在本实施方式中，在后轮马达31被驱动而前轮马达21没有被驱动的情况下，扭矩没有通过由行进的车辆旋转的前轮20传输至前轮马达21和减速器22。

如图4A中所示，在第一驱动条件DC1下，由于车辆1所需的全部扭矩都被分配至后轮30，因此设置在前轮20与减速器22之间的离合器23处于断开连接状态。因此，离合器23禁止扭矩通过被行进的车辆旋转的前轮20传输至前轮马达21和减速器22。因此，在上述情况下，前轮马达21和减速器22被阻止旋转并且抑制了损失的发生。实际上，在由前轮20旋转前轮马达21时所产生的旋转能量能够再生，但是在考虑传输效率的情况下，当离合器23断开连接时总损失更小。

以下将对车辆1以低的速度（20km/h）和中间扭矩（500N·m）行进时所处的第二驱动条件DC2下的扭矩分配和总效率进行说明。如图3A中所示，在第二驱动条件DC2下，总效率为“93%”。此外，如图3B中所示，在第二驱动条件DC2下，来自车辆1所需的扭矩（500N·m）的总扭矩被分配至前轮20。因此，分配至后轮30的扭矩为“0（零）”且后轮马达31未被驱动。

在第二驱动条件DC2下，后轮马达31通过被行进的车辆1旋转的后轮30旋转。然而，由于后轮30没有设置减速器22并且后轮马达31中的铁损相对较小且制动阻力力矩小，因此通过后轮马达31的旋转产生的损失非常小。

如图4B中所示，在第二驱动条件DC2下，前轮20的离合器设定为连接状态以将车辆1所需的全部扭矩都分配至前轮20。此外，仅前轮马达21被驱动。然而，后轮马达31通过被行进的车辆旋转的后轮30旋转。在这种情况下，如图4B中的箭头所示，后轮马达31能够通过利用所输入的旋转能量实现再生。

以下将对车辆1以大的速度（60km/h）和大的扭矩（850N·m）行进时所处的第三驱动条件DC3下的扭矩分配和总效率进行说明。如图3A中所示，在第三驱动条件DC3下，总效率为“89%”。此外，如图3B中所示，在第三驱动条件DC3下，车辆1所需的扭矩（850N·m）的50%（425N·m）被分配至前轮20，并且扭矩的50%（425N·m）被分配至后轮30。

如图4C中所示，在第三驱动条件DC3下，前轮20的离合器23设定为连接状态以驱动前轮马达21和后轮马达31两者。此外，前轮20和后轮30输出“425N·m”的相等的扭矩。

因此，在本实施方式中，根据车辆1的驱动条件对就旋转速度和扭矩而言具有不同位置的高效率区域的前轮马达21和后轮马达31进行控制。此外，通过根据行进条件改变前轮20（减速后的前轮马达21）与后轮30（后轮马达31）的扭矩分配比使动力系统的总效率最大化。

在该实施方式中，将对与车辆1加速或以同一速度行进的情况相关的扭矩（驱动动力）分配进行说明，但是类似的说明适用于车辆1减速的情况下的制动动力（再生动力）分配。因此，在确定使再生的能量最大化时所处的制动动力分配时，就前轮马达21和后轮马达31而言能够遵循相同的方法。

以下将对本实施方式的车辆1的效果进行说明。由于其相应的马达特性，因此后轮马达31以及减速后的前轮马达21就旋转速度和扭矩而言具有不同的效率特性。因此，能够在比所有车轮（前轮20和后轮30）都由马达直接驱动的直接驱动系统的情况下的旋转速度区域和扭矩区域更宽的旋转速度区域和扭矩区域中实现增大了总效率的扭矩分配。同时，由于减速器22没有设置在后轮30侧，因此相比所有的车轮（前轮20和后轮30）都通过减速器由马达驱动的情况，相应地增大了后轮30侧的效率。因此，在该实施方式的车辆1中，在各种驱动条件下均能够增大驱动车轮的动力系统的总效率。

通过减速后的前轮马达21能够产生的扭矩区域（0N·m至300N·m）与通过后轮马达31能够产生的扭矩区域（0N·m至300N·m）相同。因此，例如能够避免车辆1所需的扭矩仅能够通过选自分别由马达21和马达31驱动的前轮20和后轮30中的任一对车轮来产生的情况。

在当车辆被驱动时驱动动力仅被分配至后轮马达31的情况下，离合器23禁止驱动动力在前轮马达21与前轮20之间的传输。因此，能够减小由于来自后轮马达31的驱动动力通过前轮20旋转前轮马达21所产生的损失。

通过减速器22驱动前轮20的前轮马达21在尺寸方面小于驱动后轮30的后轮马达31。因此，相比由直接驱动系统驱动前轮20的情况，车辆能够在前轮20内的马达的径向方向上提供更宽的空间。因此，增大了转向机构10在前轮20侧布置的自由度。

上述实施方式还能够改变成以下描述的其他实施方式。减速器22的减速比RR能够根据前轮马达21的最大扭矩Tf以及后轮马达31的最大扭矩Tb通过等式（4）来设定。此处，“CT”为正常数；例如，其值优选地在“0.5至2.0”的范围内选取。

RR=CT·(Tb/Tf)       等式（4）

根据该等式，当前轮马达21的最大扭矩Tf为“30N·m”且后轮马达31的最大扭矩Tb为“300N·m”时，减速器22的减速比RR优选地为“5至20”。在这种情况下，能够防止减速后的前轮马达21的扭矩区域与后轮马达31的扭矩区域彼此偏离。在以上的等式中，马达的诸如额定扭矩和起动扭矩之类的其他扭矩参数能够代替最大扭矩Tf和Tb来使用。

减速器22的减速比RR也能够根据前轮马达21的空载旋转速度（空载速度）以及后轮马达31的空载旋转速度（空载速度）通过等式（5）来设定。前轮马达21的空载旋转速度通过“Nf”来表示，并且后轮马达31的空载旋转速度通过“Nb”来表示。此处，“CN”为正常数；例如，其值优选地在“0.5至2.0”的范围内选取。

RR=CN·(Nf/Nb)      等式（5）

根据该等式，当前轮马达21的空载旋转速度Nf为“10000rpm”且后轮马达31的空载旋转速度Nb为“1000rpm”时，减速器22的减速比RR优选地为“5至20”。在这种情况下，能够防止减速后的前轮马达21的旋转速度（速度）区域与后轮马达31的旋转速度区域彼此偏离。在以上的等式中，马达的诸如额定旋转速度（额定速度）和初始旋转速度（初始速度）之类的其他速度参数能够代替空转旋转速度Nf和Nb来使用。

减速器22的减速比RR能够使得减速比RR满足等式（4）和等式（5）中的任一者。在完成减速后，前轮马达21的最大扭矩Tfr以及后轮马达31的最大扭矩Tb并非必须彼此相等。

在没有将减速器22设置在前轮20中的情况下，还能够将减速器22设置在后轮30中。在这种情况下，后轮马达31优选地为旋转速度大于前轮马达21的旋转速度或者扭矩小于前轮马达21的扭矩的马达。

离合器23能够设置在后轮马达31与后轮30之间。离合器23能够不设置在前轮马达21与前轮20之间。前轮马达21和后轮马达31并非必须设置在前轮20和后轮30中的每一者中。

能够驱动具有单个前轮马达21的前轮20并驱动具有单个后轮马达31的后轮30。前轮马达21和后轮马达31能够为诸如感应马达之类的其他AC马达。

与前轮马达21、减速器22以及马达31的旋转速度、扭矩和效率相关的特性不限于上述实施方式中的多个数值，并且其能够自由地改变。以下将对能够从上述实施方式以及其他实施方式中领会到的技术概念额外进行描述。

在车辆中，减速器的减速比优选地与用上述一个马达的空载旋转速度除以另一马达的空载旋转速度所获得的值相应地设定。通过这种构型，能够防止通过减速器减速的一个马达能够旋转的旋转速度区域与没有通过减速器减速的另一马达能够旋转的旋转速度区域相偏离。因此，例如能够避免车辆所需的旋转速度（车轮速度）仅能够通过由减速器减速的一个马达或另一马达产生的情况。

以下将参照图5对电动车辆100的构型进行说明。电动车辆100具有作为第一车轮的前轮20、作为第二车轮的后轮30、转向部件4、车辆驱动装置50以及电池43。电动车辆100具有四轮驱动系统，使得车辆由构成车辆驱动装置50的一组前轮驱动单元2和一组后轮驱动单元3的驱动动力来驱动。前轮驱动单元2为“第一驱动单元”的示例，并且后轮驱动单元3为“第二驱动单元”的示例。

每个前轮20均具有轮胎20A和车轮20B。每个后轮30均具有轮胎30A和车轮30B。车辆驱动装置50具有一组前轮驱动单元2、一组后轮驱动单元3、控制单元40以及转向机构10。在车辆驱动转置50中，前轮驱动单元2和后轮驱动单元3通过控制单元4来控制。

前轮驱动单元2包括在每个前轮20的车轮20B内。前轮驱动单元2具有前轮马达21、减速器22、离合器23以及毂单元（图中未示出）。前轮驱动单元2具有前轮马达21通过减速器22、离合器23以及毂单元间接地驱动前轮20的构型。前轮马达21为“第一驱动马达”的示例。

嵌入磁体型的三相无刷马达被用作前轮马达21。前轮马达21具有包括永磁体的转子以及通过在定子芯上缠绕传导性线材构造成的定子。前轮马达21联接至减速器22。

减速器22使用行星齿轮机构。减速器22安装在离合器23上。减速器22在减小了前轮马达21的旋转速度的情况下通过离合器23将前轮马达21的扭矩传输至车轮20B。

离合器23安装在车轮20B上，其中毂单元置入在离合器23与车轮20B之间。离合器23在连接状态与断开连接状态之间进行切换，其中，在连接状态下，前轮马达21（减速器22）的扭矩能够传输至车轮20B，在断开连接状态下，前轮马达21（减速器22）的扭矩不能够传输至车轮20B。

后轮驱动单元3包括在每个后轮30的车轮30B中。后轮驱动单元3具有后轮马达31和毂单元。后轮驱动单元3构造成使得后轮马达31直接驱动后轮30。后轮马达31为“第二驱动马达”的示例。

嵌入磁体型的三相无刷马达被用作后轮马达31。后轮马达31具有包括永磁体的转子以及通过在定子芯上缠绕传导性线材构造成的定子。后轮马达31的本体大于前轮马达21与减速器22的组合本体。

控制单元40具有ECU41和逆变器42。控制单元40电连接至电池43。来自电池43的电功率被供给至控制单元40。

ECU41电连接至离合器23和逆变器42。ECU41将控制离合器23和逆变器42的操作的控制信号传输至离合器23和逆变器42。更特别地，ECU41通过离合器控制信号实现离合器23的连接状态与断开连接状态的切换控制。ECU41还通过马达控制信号实现前轮马达21和后轮马达31的旋转速度和扭矩的可变控制。

逆变器42将电池的直流功率转变至三相无刷交流功率。逆变器42将三相无刷交流功率供给至前轮马达21和后轮马达31。逆变器42能够单独改变电功率至前轮马达21和后轮马达31的供给形式。

转向机构10连接至前轮20。转向机构10具有转向轴12、齿条轴13、齿条齿轮机构14以及两根拉杆15。转向轴12的一个端部连接至转向部件4。转向轴12的另一端部连接至齿条轴13。齿条轴13的两个端部都通过拉杆15连接至前轮20。在转向机构10中，转向轴12遵循转向部件4的旋转操作一体地旋转。在转向机构10中，通过齿条齿轮机构14将转向轴12的旋转转变为齿条轴13的往复运动。在转向机构10中，由齿条轴13的往复运动通过拉杆15改变了前轮20的转向角。

以下将参照图6A至图6D对前轮驱动单元2和后轮驱动单元3的特性进行说明。在参照图6A至图6D的以下说明中，电动车辆100的指定有附图标记的构成元件指示图5中描述的构成元件。此外，“马达效率”指示马达21和马达31的个体效率。在供给至马达21和马达31的功率以及由马达21和马达31输出的扭矩和旋转速度的乘积的基础上计算马达效率。

在图6A中的马达效率等于或小于“88%”的区域中以及在图6B中的马达效率等于或小于“84%”的区域中，马达效率实际上在减小的方向上发生了很大的改变（为了简化图，这在图6A至图6D中未示出）。对于在图6C中的马达效率等于或小于“88%”的区域中以及在图6D中的马达效率等于或小于“84%”的区域中而言同样如此。

首先，参照图6A和图6B对前轮马达21和后轮马达31的马达特性进行说明。如图6A和图6B中所示，前轮马达21构造成旋转速度大于后轮马达31的旋转速度且扭矩小于后轮马达31的扭矩的马达。因此，在将相同的电压和电流供给至马达21和马达31时，前轮马达21的空载旋转速度大于后轮马达31的空载旋转速度（图6B中的虚线交叉处）。在将相同的电压和电流供给至马达21和马达31时，前轮马达21的最大扭矩TF小于后轮马达31的最大扭矩TB。当本实施方式的前轮马达21用于驱动电动车辆100时，旋转速度的上限设定为“7000rpm”且最大扭矩TF设定为“25N·m”。

此外，前轮马达21构造成使得由铁损引起的损失小于后轮马达31中的由铁损引起的损失且由铜损引起的损失小于后轮马达31中的由铜损引起的损失。这种构型的前轮马达21中的铁损设定成通过增大永磁体的数目、改变永磁体的布置以及增大施加至前轮马达21的电压来增大。此外，在前轮马达21中，铜损设定成通过减小缠绕在定子芯上的传导性线材的电阻并减小施加至前轮马达21的电流来减小。

如图6A中所示，在前轮马达21中，损失（铁损）在前轮马达21的高旋转区域（例如，5000rpm至7000rpm）和低扭矩区域（例如，0N·m至5N·m）中大。此外，在前轮马达21中，损失（铜损）在前轮马达21的低旋转区域（例如，500rpm至3000rpm）和高扭矩区域（例如，15N·m至25N·m）中小。因此，在前轮马达21的低旋转区域和高扭矩区域中，前轮马达21具有较大的马达效率。

如图6A和图6B中所示，后轮马达31构造为旋转速度小于前轮马达21的旋转速度且扭矩大于前轮马达21的扭矩的马达。因此，在将相同的电压和电流供给至马达21和马达31时，后轮马达31的空载旋转速度小于前轮马达21的空载旋转速度。在将相同的电压和电流供给至马达21和马达31时，后轮马达31的最大扭矩TB大于前轮马达21的最大扭矩TF。当本实施方式的后轮马达31用于驱动电动车辆100时，旋转速度的上限设定为“1000rpm”且最大扭矩TR设定为“250N·m”。

此外，后轮马达31构造成使得由铁损引起的损失小于前轮马达21中的由铁损引起的损失且由铜损引起的损失大于前轮马达21中的由铜损引起的损失。在这种构型的前轮马达21中，铁损设定成通过减小永磁体的数目、改变永磁体的布置以及减小施加至后轮马达31的电压来减小。此外，在后轮马达31中，铜损设定成通过增大缠绕在定子芯上的传导性线材的电阻并增大供给至后轮马达31的电流来增大。

如图6B中所示，在后轮马达31中，损失（铜损）在后轮马达31的低旋转区域（例如，0rpm至300rpm）和高扭矩区域（例如，150N·m至250N·m）中大。此外，在后轮马达31中，损失（铁损）在后轮马达31的高旋转区域（例如，700rpm至1000rpm）和低扭矩区域（例如，50N·m至100N·m）中大。因此，后轮马达31在后轮马达31的高旋转区域和低扭矩区域中具有大的马达效率。

以下将参照图6C至图6D对减速器22的个体特性以及前轮马达21和减速器22的组合特性进行说明。如图6C中所示，减速器22的个体效率较弱地依赖于通过减速器22输出的旋转速度并且较强地依赖于通过减速器22输出的扭矩。减速器22的个体效率随着由减速器22输出的扭矩的增大而增大。其原因将在以下进行说明。因此，无论由减速器22输出的旋转速度如何，在减速器22的内侧均会产生恒定的制动阻力力矩。因此，制动阻力力矩与通过减速器22输出的扭矩的比随着通过减速器22输出的扭矩的增大而减小。因此，减速器22的个体效率随着通过减速器22输出的扭矩的增大而增大。在本实施方式的减速器22中，减速比RR设定为“10”。

图6D中示出的前轮马达21和减速器22的组合特性（下文中被称作“减速后的前轮马达21的特性”）通过用图6A中示出的前轮马达21的马达效率乘以图6C中示出的减速器22的个体效率来计算。在减速后的前轮马达21特性中，由于减速比RR，旋转速度区域减小至图6A中示出的前轮马达21的个体特性中的旋转速度区域的十分之一且扭矩区域变为图6A中示出的前轮马达21的个体特性中的扭矩区域的十倍。类似于前轮马达21的个体效率，减速后的前轮马达21的效率在低旋转区域和高扭矩区域中增大。这是因为前轮马达21的个体效率中的高效率区域重叠了减速器22的个体效率中的高效率区域。

因此，后轮马达以及减速后的前轮马达21具有以下特性。因此，减速后的前轮马达21的旋转速度区域的上限值（700rpm）小于后轮马达31的旋转速度区域的上限值（1000rpm）。因此，由前轮马达21驱动的车轮20的车轮旋转速度的上限值（700rpm）小于由后轮马达31驱动的后轮30的车轮旋转速度的上限值（1000rpm），本实施方式的电动车辆100在前轮20和后轮30的车轮旋转速度为“1000rpm”时采取最大的速度。当电动车辆100具有最大速度时，仅后轮马达31被驱动。

此外，图6D中示出的减速后的前轮马达21的最大扭矩TF以及图6D中示出的后轮马达31的最大扭矩TB均为“250N·m”。因此，本实施方式中的减速器22的减速比RR设定成：使得前轮马达21的最大扭矩TF（250N·m）变得等于后轮马达31的最大扭矩TB（250N·m）。因此，本实施方式的减速器22的减速比RR将作为通过用后轮马达31的最大扭矩TB除以前轮马达21的最大扭矩TF所获得的值来计算。

减速后的前轮马达21不能用于与后轮马达31的高马达效率的区域对应的旋转速度区域（例如，700rpm至1000rpm）内。另外，在与后轮马达31的高效率区域的区域对应的旋转速度区域（例如，400rpm至700rpm）和扭矩区域（例如，50N·m至150N·m）中，减速后的前轮马达21具有较低的效率。此外，在与减速后的前轮马达21中的高效率的区域对应的旋转速度区域（例如，100rpm至300rpm）和扭矩区域（例如，150N·m至250N·m）中，后轮马达31具有较低的效率。因此，在减速后的前轮马达21与后轮马达31之间的关于相应的旋转速度和扭矩的高效率区域在位置方面具有差异。

本实施方式的控制单元40将电动车辆100所需的行进速度（车速）下的总扭矩分配至具有不同的效率特性的后轮马达31以及减速后的前轮马达21，以增大电动车辆100的动力系统的总效率。

动力系统的总效率指示车辆100（车辆驱动装置50）的能量效率。动力系统的总效率通过用传输至前轮20和后轮30的动力除以由电池43消耗的功率来计算。更特别地，动力系统的总效率通过以下等式（6）、等式（7）和等式（8）来计算。

$P_V=\frac{2\mathrm{\π}}{60}(N_{\mathrm{FL}}\·T_{\mathrm{FL}}+N_{\mathrm{FR}}\·T_{\mathrm{FR}}+N_{\mathrm{RL}}+N_{\mathrm{RR}}\·T_{\mathrm{RR}})$ 等式（6）

P_BAT=I_BAT·V_BAT    等式（7）

${\mathrm{\η}}_P=|\frac{P_V}{P_{\mathrm{BAT}}}{|}^{\mathrm{SIGN}\left(P_{\mathrm{BAT}}\right)}\×100$ 等式（8）

在该等式中，“N_FR”代表右前轮的车轮旋转速度，“N_FL”-左前轮的车轮旋转速度，“N_RR”-右后轮的车轮旋转速度，并且“N_RL”-左后轮的车轮旋转速度。“T_FR”代表右前轮的输出扭矩，“T_FL”-左前轮的输出扭矩，“T_RR”-右后轮的输出扭矩，并且“T_RL”-左后轮的输出扭矩。此外，“I_BAT”代表电池43的输出电流，“V_BAT”-电池43的输出电压，“P_BAT”-电池43的功率消耗，“P_V”-车辆驱动动力，以及“ηp”-动力系统的总效率。SIGN（P_BAT）为当电池43消耗功率并驱动前轮马达21和后轮马达31时等于“1”的无量纲的值，并且SIGN（P_BAT）为当电功率从前轮马达21和后轮马达31在电池43中再生时等于“-1”的无量纲的值。

以下将参照图7A和图7B对动力系统的总效率进行说明。图7A中的曲线图示出了当在电动车辆100的车速下执行总扭矩的最佳扭矩分配时动力系统的总效率如何依赖于车速和总扭矩。在图7A中示出的曲线图的横坐标上标绘了车速（km/h），该车速（km/h）在后轮马达31以及减速后的前轮马达21的旋转速度以及后轮30和前轮20的直径的基础上进行计算。在图7A中示出的曲线图的纵坐标上标绘了总扭矩（N·m），该总扭矩将作为由前轮20和后轮30输出的扭矩的组合值来计算。

图7B中的曲线图示出了在获得了图7A中示出的动力系统的总效率时由减速后的前轮马达21与后轮马达31输出的扭矩的分配比。图7B中示出的分配比指示减速后的前轮马达21的输出扭矩与车辆100所需的总扭矩（下文中被称作“所需扭矩”）的比。更特别地，当该分配比为“100%”时，其意味着所需扭矩仅由减速后的前轮马达21输出。当该分配比为“50%”时，其意味着所需扭矩的一半由减速后的前轮马达21输出，并且另一半由后轮马达31输出。当该分配比为“0%”时，所需扭矩仅由后轮马达31输出。例如在加速器踏板的下压量的基础上计算所需扭矩。

在图7B中示出的曲线图中，分配比在车速的低速区域至中间速度区域（10km/h至50km/h）和总扭矩的中间扭矩区域（400N·m至800N·m）中增大。因此，在低速区域至中间速度区域以及中间扭矩区域中，扭矩主要被分配至在具有高效率的减速后的前轮马达21。此外，分配比在车速的高速度区域（70km/h至100km/h）和总扭矩的低扭矩区域（100N·m至250N·m）中减小。因此，在高速度区域和低扭矩区域中，扭矩主要被分配至在具有高效率的后轮马达31。

由于分配比如图7B中所示设定，因此，如图7A中所示，总动力效率在车速的低速区域至中间速度区域（10km/h至50km/h）和总扭矩的中间扭矩区域（400N·m至800N·m）中增大，并且总动力效率在车速的高速区域（70km/h至100km/h）和总扭矩的低扭矩区域（100N·m至250N·m）中也增大。

以下将参照图7A至图9C对电动车辆100的驱动状态以及总动力效率进行描述。电动车辆100的驱动状态的示例包括例如图8中示出的第一驱动状态DC1至第四驱动状态DC4。第一驱动状态为当电动车辆100反复停止以及起动时，如在拥挤的交通中或当电动车辆100在交通灯处停止以及起动。第二驱动状态DC2为当电动车辆100在陡坡上向上移动时。第三驱动状态DC3为当电动车辆100在高速公路上以较大的速度被驱动时。第四驱动状态DC4为当电动车辆100在城市地区被驱动时。

在第一驱动状态DC1下，电动车辆100在车速的低速区域和总扭矩的中间扭矩区域中被驱动。在第二驱动状态DC2下，电动车辆100在车速的低速区域和总扭矩的高扭矩区域中被驱动。在第三驱动状态DC3下，电动车辆100在车速的高速区域和总扭矩的低扭矩区域中被驱动。在第四驱动状态DC4下，电动车辆100在车速的中间速度区域和总扭矩的低扭矩区域中被驱动。

以下将对车辆100例如以作为第一驱动状态DC1的低速度（20km/h）和中间扭矩（600N·m）被驱动的情况下的扭矩分配和总动力效率进行说明。如图7A中所示，在第一驱动状态DC1下，总动力效率等于或大于“93%”。如图7B中所示，在第一驱动状态DC1下，构成所需扭矩（600N·m）的90%的扭矩（540N·m）被分配至前轮20，并且构成10%的扭矩（60N·m）被分配至后轮30。

如图9A中所示，在第一驱动状态DC1下，前轮马达21和后轮马达31两者都被驱动。因此，前轮驱动单元2的离合器23处于连接状态。前轮20输出“540N·m”的扭矩，并且后轮30输出“60N·m”的扭矩。

以下将对车辆100例如以作为第二驱动状态DC2的低速度（20km/h）和高扭矩（900N·m）被驱动的情况下的扭矩分配和总动力效率进行说明。如图7A中所示，在第二驱动状态DC2下，总动力效率等于或大于“87%”且小于“89%”。如图7B中所示，在第二驱动状态DC2下，构成所需扭矩（900N·m）的50%的扭矩（450N·m）被分配至前轮20，并且构成50%的扭矩（450N·m）被分配至后轮30。

类似于第一驱动状态DC1，在第二驱动状态DC2下，前轮马达21和后轮马达31两者都被驱动。因此，控制单元40将前轮驱动单元2的离合器23设定为连接状态。前轮20和后轮30输出“450N·m”的扭矩。

以下将对车辆100例如以作为第三驱动状态DC3的高速度（100km/h）和低扭矩（100N·m）被驱动的情况下的扭矩分配和总动力效率进行说明。如图7A中所示，在第三驱动状态DC3下，总动力效率等于或大于“93%”。如图7B中所示，在第三驱动状态DC3下，全部所需的扭矩（100N·m）都被分配至后轮30。

如图9B中所示，在第三驱动状态DC3，仅后轮马达31被驱动。因此，控制单元40将前轮驱动单元2的离合器23设定为断开连接状态。因此，离合器23切断了将扭矩通过由后轮30的旋转而旋转的前轮20至前轮马达21和减速器22的传输。因此，离合器23抑制了由前轮20引起的前轮马达21和减速器22的旋转而引起的损失的发生。

以下将对车辆100例如以作为第四驱动状态DC4的中间速度（50km/h）和中间扭矩（500N·m）被驱动的情况下的扭矩分配和总动力效率进行说明。如图7A中所示，在第四驱动状态DC4下，总动力效率等于或大于“93%”。如图7B中所示，在第四驱动状态DC4下，全部所需的扭矩（500N·m）都被分配至前轮20。

如图9C中所示，在第四驱动状态DC4，仅前轮马达21被驱动。因此，控制单元40将前轮驱动单元2的离合器23设定为连接状态。同时，后轮30通过行进的电动车辆100旋转。因此，后轮马达31通过后轮30旋转。在这种情况下，如通过图9C中的箭头所示，后轮马达31通过利用输入的旋转能量实现再生。此外，在后轮马达31中，铁损小于前轮马达21中的铁损，并且因此制动阻力力矩也更小。另外，后轮马达31没有联接至减速器。因此，在后轮马达31中，通过后轮马达31的旋转产生的损失小于通过前轮马达21的旋转产生的损失。

以下将参照图10A至图10B对本实施方式的车辆驱动装置50的操作进行说明。在图10A中，马达的马达效率的前轮马达21的旋转速度的上限值假设为10000rpm（下文中被称作“比较性马达”）的曲线图作为比较性示例由虚线示出。在前轮马达21中，永磁体的量大于比较性马达的永磁体的量且所施加的电压小于比较性马达所施加的电压。此外，在图10B中，设置有比较性马达的车辆驱动装置（下文中被称作“比较性驱动装置”）的总动力效率的曲线图由虚线示出。

如图10A中所示，相对于指示比较性马达的马达效率等于或大于“96%”的区域RAR1的旋转速度范围的下限值的线LAR1，指示本实施方式的前轮马达21的马达效率等于或大于“96%”的区域RE1的旋转速度范围的下限值的线LE1定位在较低的旋转速度侧。因此，如图10B中所示，相对于指示比较性马达的效率等于或大于“93%”的区域RAR2的旋转速度范围的下限值的线LAR2，指示减速后的前轮马达21的马达效率等于或大于“93%”的区域RE2的旋转速度范围的下限值的线LE2定位在较低的旋转速度侧。相对于前轮马达21的“94%”和“92%”的马达效率，减速后的前轮马达21中的效率也定位在较低的旋转速度侧。

例如，在电动车辆100以作为第一驱动条件DC1的低速度（20km/h）和中间扭矩（600N·m）被驱动的情况下，比较性驱动装置的总动力效率等于或大于“91%”且小于“93%”，而本实施方式的车辆驱动装置50的总动力效率等于或大于“93%”。因此，在本实施方式的车辆驱动装置50中，低旋转速度区域中的总动力效率相比比较性驱动装置的低旋转速度区域中的总动力效率增大。因此，在本实施方式的车辆驱动装置50中，能够在比比较性驱动装置中的更宽的旋转速度范围上提供大的总动力效率。因此，当电动车辆100在交通拥挤的条件下、农村地区以及在高速公路上以较高的速度被驱动时，车辆驱动装置50能够具有较大的总动力效率。

本实施方式的车辆驱动装置50产生了以下效果。前轮马达21被设定成使得在前轮马达21的高旋转区域和高扭矩区域中铁损变大并且在前轮马达21的低旋转区域和高扭矩区域中铜损变小。后轮马达31设定成使得在后轮马达31的低旋转区域和高扭矩区域中铜损变大并且在后轮马达31的高旋转区域和低扭矩区域中铁损变小。另外，由前轮马达21驱动的前轮20的车轮旋转速度的上限值小于由后轮马达31驱动的后轮30的车轮旋转速度的上限值。

通过这种构型，前轮马达21的马达效率在前轮马达21的低旋转区域和高扭矩区域中增大。此外，后轮马达31的马达效率在后轮马达31的高旋转和低扭矩区域中增大。另外，相比由前轮马达21驱动的前轮20的车轮旋转速度的上限值假设等于由后轮马达31驱动的后轮30的车轮旋转速度的上限值的构型，减速后的前轮马达21在低旋转速度区域中具有更高的效率。因此，在车辆驱动装置50中，总动力效率在低旋转速度区域中增大。

此外，后轮马达31和减速后的前轮马达21在与旋转速度和扭矩相关的高效率区域的位置方面不同。因此，车辆驱动装置50使得能够在比常规的车辆驱动装置中的相应的区域更宽的旋转速度区域和扭矩区域中实现增大了动力系统的总效率的扭矩分配。

前轮驱动单元2具有前轮马达21和减速器22。转向机构10连接至前轮20。通过这种构型，相对于假设前轮马达直接驱动前轮的构型（下文中被称作“虚拟驱动单元”），通过减速器22能够减小前轮马达21的最大扭矩TF。因此，相对于虚拟驱动单元的前轮马达，前轮马达21在本体尺寸方面能够被减小。因此，在前轮20与前轮马达21之间形成的空间比虚拟驱动单元中的在前轮20与前轮马达21之间形成的空间更大。因此，在将转向机构10安装在前轮20上时，增大了转向机构10相对于前轮20的布置的自由度。

前轮驱动单元2具有离合器23。当所需扭矩的全部扭矩都被分配至后轮马达31时，离合器23处于断开连接状态。通过这种构型，能够抑制产生由后轮驱动马达31的扭矩通过前轮20引起前轮马达21旋转而引起的损失。

减速后的前轮马达21的扭矩区域（0N·m至250N·m）设定为等于后轮马达31的扭矩区域（0N·m至250N·m）。通过这种构型，能够避免仅通过由马达21和31驱动的前轮20和后轮30中的任一者产生所需扭矩的情况。

本发明的车辆驱动装置和电动车辆包括除上述实施方式外的其他实施方式。上述实施方式的各种示例均在以下作为本发明的车辆驱动装置和电动车辆的其他实施方式提出。下述变型示例也能够彼此结合。

该实施方式的减速器22的减速比RR设定为“10”。然而，减速比RR的设定不限于上述实施方式中的通过示例的方式示出的内容。例如，在前轮马达21的最大扭矩TF和后轮马达31的最大扭矩TB的基础上根据等式（9）设定变型示例的减速器22的减速比RR。此处，“CT”为正常数。例如，优选地使用介于“0.5”与“2.0”之间的数值。

RR=CT×(TB/TF)    等式（9）

根据以上等式。当前轮马达21的最大扭矩TF为25N·m且后轮马达31的最大扭矩TB为“250N·m”时，减速比RR采取介于“5”与“20”之间的数值。此外，在以上的等式中，马达21和马达31的诸如额定扭矩和起动扭矩之类的其他扭矩参数能够代替最大扭矩TF和TB来使用。

在该实施方式的车辆驱动装置50中，前轮马达21的最大扭矩TF和后轮马达31的最大扭矩TB能够具有相互不同的数值。嵌入磁体型的三相无刷马达用作本实施方式的前轮马达21。然而，前轮马达21的构型不限于在该实施方式中通过示例的方式公开的内容。例如，表面磁体类型的三相无刷马达能够用作变型示例的前轮马达21。另一构型的诸如感应马达之类的AC马达能够用作另一变型示例的前轮马达21。关于后轮马达31能够做相同的改变。

在该实施方式的前轮驱动单元2中，离合器23能够省去。在该实施方式的前轮驱动单元2中，减速器22也能够省去。在这种情况下，由前轮马达21驱动的前轮20的车轮旋转速度的上限值设定成小于由后轮马达31驱动的后轮30的诸如“700rpm”之类的车轮旋转速度。

离合器23也能够添加至该实施方式的后轮驱动单元3。减速器也能够添加至该实施方式的后轮驱动单元3。优选地，后轮驱动单元3的减速器的减速比小于减速器22的减速比。

该实施方式的前轮驱动单元2具有每个前轮马达21均直接驱动相应的前轮20的构型。然而，前轮驱动单元2的构型不局限于该实施方式中通过示例的方式公开的内容。例如，变型示例的前轮驱动单元2具有将前轮20彼此连接的传动轴以及旋转传动轴的驱动马达。在变型示例的前轮驱动单元2中，马达旋转传动轴，从而旋转前轮20。后轮驱动单元3能够以类似的方式进行改变。

该实施方式的车辆驱动装置50具有转向机构10。然而，车辆驱动装置50的构型不局限于该实施方式中通过示例的方式公开的内容。例如，变型示例的车辆驱动装置50不具有转向机构10。变型示例的电动车辆100具有转向机构10。

该实施方式的车辆驱动装置50将高旋转低扭矩类型的马达用作前轮马达21并将低旋转高扭矩类型的马达用作后轮马达31。然而，马达21和31的特性不局限于该实施方式中通过示例的方式公开的内容。例如，在变型示例的车辆驱动装置50中，将低旋转高扭矩的马达用作前轮马达21，并将高旋转低扭矩类型的马达用作后轮马达31。在变型示例的车辆驱动装置50中，减速器22和离合器23从前轮驱动单元2省去，并且减速器22和离合器23被添加至后轮驱动单元3。

在该实施方式的车辆驱动单元50中，与前轮马达21、减速器22以及后轮马达31的旋转速度和扭矩以及马达效率相关的特性的曲线图不局限于该实施方式中展示的曲线图（参见图6A至图9C）。因此，在车辆驱动装置中，在考虑提供在前轮马达21的高旋转区域和低扭矩区域中铁损增大且在前轮马达21的低旋转区域和高扭矩区域中铜损减小的前轮马达21的情况下，与前轮马达21和减速器22的旋转速度、扭矩以及马达效率相关的特性的曲线图能够自由地改变。此外，在车辆驱动装置中，在考虑提供在后轮马达31的低旋转区域和高扭矩区域中铜损增大且在后轮马达31的高旋转区域和低扭矩区域中铁损减小的后轮马达31的情况下，与后轮马达31的旋转速度、扭矩以及马达效率相关的特性的曲线图能够自由地改变。

Claims (10)

1.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：

一对前轮（20）；

一对后轮（30）；

构造成驱动所述前轮（20）中的每个前轮的前轮马达（21）；

构造成驱动所述后轮（30）中的每个后轮的后轮马达（31）；以及

减速器（22），所述减速器（22）构造成减小所述前轮马达（21）和所述后轮马达（31）中的一者的旋转速度，并将驱动动力传输至由所述马达中的一者驱动的车轮，其中，

所述前轮马达（21）和所述后轮马达（31）中的一者为旋转速度大于所述马达中的另一者的旋转速度且扭矩小于所述马达中的另一者的扭矩的马达。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中，

所述减速器（22）的减速比根据通过用所述马达中的另一者的最大扭矩除以所述马达中的一者的最大扭矩所获得的值来设定。

3.根据权利要求1或2所述的车辆，还包括离合器（23），所述离合器（23）构造成允许或禁止驱动动力在所述马达中的一者与由所述马达中的一者驱动的车轮之间的传输。

4.根据权利要求1或2所述的车辆，还包括转向机构（10），所述转向机构（10）构造成改变行驶方向，其中，

所述转向机构（10）设置在前轮（20）侧，并且

所述马达中的一者为所述前轮马达（21），并且所述马达中的另一者为所述后轮马达（31）。

5.一种车辆驱动装置，其特征在于，所述车辆驱动装置包括：

第一驱动单元，所述第一驱动单元具有驱动第一车轮的第一驱动马达；以及

第二驱动单元，所述第二驱动单元具有驱动第二车轮的第二驱动马达，其中，

所述第一驱动马达设定成使得在所述第一驱动马达的高旋转区域和低扭矩区域中铁损大于所述第二驱动马达的铁损，并且在所述第一驱动马达的低旋转区域和高扭矩区域中铜损小于所述第二驱动马达的铜损；

所述第二驱动马达设定成使得在所述第二驱动马达的低旋转区域和高扭矩区域中铜损大于所述第一驱动马达的铜损，并且在所述第二驱动马达的高旋转区域和低扭矩区域中铁损小于所述第一驱动马达的铁损；以及

由所述第一驱动马达驱动的所述第一车轮的车轮旋转速度的上限值小于由所述第二驱动马达驱动的所述第二车轮的车轮旋转速度的上限值。

6.根据权利要求5所述的车辆驱动装置，还包括减速器（22），所述减速器（22）构造成在所述第一驱动马达的旋转速度被减小的状态下将所述第一驱动马达的扭矩传输至所述第一车轮。

7.根据权利要求6所述的车辆驱动装置，其中，

所述第一车轮为前轮（20），所述第二车轮为后轮（30），

所述车辆驱动装置（50）还包括：

转向机构（10），所述转向机构（10）构造成改变所述前轮（20）的转向角。

8.根据权利要求5至7中的任一项所述的车辆驱动装置，其中，

所述第一驱动单元设置有离合器（23），所述离合器（23）在连接状态与断开连接状态之间进行切换，在所述连接状态下，所述第一驱动马达的扭矩能够传输至所述第一车轮，在所述断开连接状态下，所述第一驱动马达的扭矩不能够传输至所述第一车轮。

9.根据权利要求8所述的车辆驱动装置，其中，

当仅所述第二驱动马达被驱动时，所述离合器（23）处于所述断开连接状态。

10.一种包括根据权利要求5至7中的任一项所述的车辆驱动装置（50）的电动车辆。