JP2005125873A - ハイブリッド式電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】操縦性能、走行性能を高めることが可能で、しかも小型エンジン発電機を搭載し、小型・軽量のハイブリッド式電動車両を提供する。
【解決手段】操向輪４と駆動輪７とを備え、エンジン１０によって駆動する発電機１３の発電電力とバッテリ１５の電力とを駆動モータ１８に給電し、この駆動モータ１８の動力を駆動輪７に伝達して走行するハイブリッド式電動車両１であって、駆動モータ１８を駆動輪７の車軸８より離間した位置に配置し、変速機３７，４０を、駆動モータ１８の部分と駆動輪７の車軸部とに配置し、駆動モータ１８の動力を、チェーンまたはドライブシャフトで駆動輪側に伝達する。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジン駆動式の発電機とバッテリとを備えたハイブリッド式電動車両に関するものである。

従来、電動車両の一つとして、Ｖベルト式動力伝動装置の後輪を挟んで反対側の位置に、駆動モータと駆動モータの動力を駆動軸に伝動する動力伝達系統とを収納するモータ駆動用ユニットを設け、かつＶベルト式動力伝達系統とモータ用の動力伝達系統との両者の間で動力切換を行う切換機構を設けたものがある（例えば、特許文献１）。

また、駆動輪を駆動する駆動モータに給電するバッテリを走行中に充電するエンジン駆動式の発電機を搭載したハイブリッド式電動車両があり、この電動車両は発電機の発電電力とバッテリの電力とを駆動モータに給電し、この駆動モータの動力のみで走行する構成を採っているものがある（例えば、特許文献２）。
特開平８−１７５４７５号公報 特開２００１−１０５８９９号公報

このようなハイブリッド式電動車両で、駆動輪を駆動する駆動モータを駆動輪のホイールに備える場合には、モータトルクと回転数の相関特性により、低速高トルク仕様の場合には発進・登坂はよくても速度がでない、逆に速度が出る仕様にすると発進加速・登坂が悪くなるなどの問題があった。

また、駆動モータをホイールの中心に配置すると、車輪内に重量のある駆動モータがくるため操縦安定性能が犠牲になる。

さらに、変速機を導入する場合には、駆動モータを駆動輪のホイールに備えると、さらに車輪内部の構造が複雑になり、重量配分なども難しくなるなどの問題があった。この問題は二輪車両で顕著である。

この発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、操縦性能、走行性能を高めることが可能で、しかも小型エンジン発電機を搭載し、小型・軽量のハイブリッド式電動車両を提供することを目的としている。

前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。

請求項１に記載の発明は、操向輪と駆動輪とを備え、エンジンによって駆動する発電機の発電電力とバッテリの電力とを駆動モータに給電し、この駆動モータの動力を前記駆動輪に伝達して走行するハイブリッド式電動車両であって、
前記駆動モータを前記駆動輪の車軸より離間した位置に配置し、
前記変速機を、前記駆動モータの部分と前記駆動輪の車軸部とに配置し、
前記駆動モータの動力を、チェーンまたはドライブシャフトで前記駆動輪側に伝達することを特徴とするハイブリッド式電動車両である。

請求項２に記載の発明は、操向輪と駆動輪とを備え、エンジンによって駆動する発電機
の発電電力とバッテリの電力とを駆動モータに給電し、この駆動モータの動力を前記駆動輪に伝達して走行するハイブリッド式電動車両であって、
前記駆動モータを前記駆動輪の車軸より離間した位置に配置し、
前記変速機を、前記駆動モータの部分または前記駆動輪の車軸部に配置し、
前記駆動モータの動力を、チェーンまたはドライブシャフトで前記駆動輪側に伝達することを特徴とするハイブリッド式電動車両である。

請求項３に記載の発明は、前記変速機は、自動変速機であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド式電動車両である。

前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。

請求項１に記載の発明では、変速機を、駆動モータの部分と駆動輪の車軸部とに配置し、駆動モータの動力を、チェーンまたはドライブシャフトで駆動輪側に伝達することで、速度レンジを幅広くすることができ、小型の駆動モータでも十分な発進性能を確保しながら、より速い最高速度を達成することができる。

また、変速機を駆動モータ側と駆動輪の両方に設置することで、その構造を小型で簡単にすることが可能になり、また駆動輪側の重量増加を最小に抑えながら、変速機を取り入れることも可能になる。

また、駆動モータに最大または定格出力の小さなものを利用しても十分な速度での走行性能を維持できることから、小型エンジン発動機を搭載した省エネルギーで排気ガスの少ないクリーンな小型・軽量の新型ハイブリッド式電動車両を構成することが可能になる。

請求項２に記載の発明では、変速機を駆動モータの部分または駆動輪の車軸部に配置し、駆動モータの動力を、チェーンまたはドライブシャフトで駆動側に伝達することで、速度レンジを幅広くすることができ、小型の駆動モータでも十分な発進性能を確保しながら、より速い最高速度を達成することができる。

また、変速機を駆動モータ側または駆動輪側に設置することで、その構造を簡単にすることが可能になる。

また、変速機を駆動モータの部分または駆動輪の車軸部に配置することで、モータ最大または定格出力の小さなものを利用しても十分な速度での走行性能を維持できることから、小型エンジン発動機を搭載した省エネルギーで排気ガスの少ないクリーンな小型・軽量の新型ハイブリッド式電動車両を構成することが可能になる。

請求項３に記載の発明では、変速機は、自動変速機であり、更に操縦者の操作を簡便にできることで、操縦性能・走行性能を高めることが可能になる。

以下、この発明のハイブリッド式電動車両の実施の形態について説明するが、この発明は、この実施の形態に限定されない。また、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明の用語はこれに限定されない。

図１はハイブリッド式電動車両の側面図、図２はハイブリッド式電動車両の車体を破断した断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、図５は駆動モータ部の断面図、図６は駆動輪の車軸部に配置される変速機の
概略図、図７はハイブリッド式電動車両の動力伝達を説明する図である。

この実施の形態のハイブリッド式電動車両１は、車体２の前端部２ａに回動自在に支持させたフロントフォーク３を有する。このフロントフォーク３には、下部に操向輪４である前輪が支持され、上部に操向ハンドル５が取り付けられている。

車体２の後端部２ｂには、左右一対のアーム２ｃが後方に伸び、この左右一対のアーム２ｃには駆動輪７である後輪の車軸８が支持されている。また、車体２の後端部２ｂには、サドル支持部２ｄが上方へ伸びるように設けられ、このサドル支持部２ｄにサドル９が取り付けられている。

車体２の前端部２ａと後端部２ｂとの間に、ステップ部２ｅが設けられ、このステップ部２ｅは、図２に示すように、左右一対のアーム２ｃの幅よりやや広幅になっており、サドル９に着座したライダーの足載せスペースを確保している。 この車体２のステップ部２ｅには、図１及び図２に示すように、前側にエンジン１０が配置され、平面視においてエンジン１０の右側に吸気系１１が配置され、左側に排気系１２が配置されている。このエンジン１０の後方位置に発電機１３が配置され、この発電機１３はエンジン１０によって発電する。このエンジン１０の上方位置には、エンジン１０の燃料を貯留する燃料タンク１４が配置されている。

エンジン１０は、ステップ部２ｅより車両走方向前側に設けられ、エンジン１０によって発生する振動がライダーに伝わりにくい構成となっている。

また、車体２のステップ部２ｅには、発電機１３の後方位置にバッテリ１５が配置され、さらにバッテリ１５の後方位置にハイブリッド制御コントローラ１６とモータコントローラ１７が配置されている。このハイブリッド制御コントローラ１６とモータコントローラ１７の後方には、駆動モータ１８が配置されている。この駆動モータ１８のスプロケット１８ａはチェーン１９を介して駆動輪７のホイール２０のスプロケット２１に連結されている。

駆動モータ１８と駆動輪７の車軸部の距離を短くするため、駆動モータ１８はエンジン１０より車両走行方向後側に設けられる。

このように駆動モータ１８の動力はチェーン１９を介して駆動輪７側へ伝達されるが、ドライブシャフトを介して駆動輪７側へ伝達するようにしてもよい。チェーン１９としては通常自転車等に用いられる金属製のチェーンやゴムベルトを炭素繊維で強化したチェーンが用いられる。

バッテリ１５は、図７に示すように、多数のバッテリセル１５ａと、バッテリ残量計１５ｂ、バッテリ温度計１５ｃとから構成している。バッテリセル１５ａは、従来からよく知られているニッケル水素単電池またはニッケルカドミウム単電池などからなり、それぞれを直列に接続している。バッテリ残量計１５ｂはバッテリ残量情報をハイブリッド制御コントローラ１６へ送り、バッテリ温度計１５ｃは、バッテリ温度情報をハイブリッド制御コントローラ１６へ送る。

この実施の形態のハイブリッド式電動車両１は、操向輪４と駆動輪７とを備え、この操向輪４と駆動輪７の間には、エンジン１０、発電機１３、バッテリ１５、ハイブリッド制御コントローラ１６、モータコントローラ１７及び駆動モータ１８が車体２に配置されている。このエンジン１０によって駆動する発電機１３の発電電力とバッテリ１５の電力と
を駆動モータ１８に給電し、この駆動モータ１８の動力を駆動輪７に伝達して走行する。

この実施の形態の駆動モータ１８は、図５に示すように、モータハウジング３０が本体ハウジング３１、蓋ハウジング３２，３３から構成されている。この本体ハウジング３１に蓋ハウジング３２，３３が取付ボルト３４，３５によって締め付け固定され、このモータハウジング３０内にモータ３６と変速機３７が配置されている。

このモータ３６は、モータ軸３６ａ、ステータ３６ｂ、ロータ３６ｃから構成されている。モータ軸３６ａの一端部は蓋ハウジング３２に設けた軸受３２ａに軸支され、他端部は、両端部は本体ハウジング３１の隔壁３１ａに設けた軸受３１ｂに軸支されている。ステータ３６ｂは、コア３６ｂ１とフィールドコイル３６ｂ２を有し、コア３６ｂ１にフィールドコイル３６ｂ２が巻付けられている。このステータ３６ｂは、本体ハウジング３１に固定されている。ロータ３６ｃは、アマチュアコイル３６ｃ１とコンミュテータ３６ｃ２を有している。このアマチュアコイル３６ｃ１とコンミュテータ３６ｃ２はモータ軸３６ａに固定され、フィールドコイル３６ｂ２とアマチュアコイル３６ｃ１に電流を流すことでモータ軸３６ａが回転する。

変速機３７は、第１変速ギヤ３７ａ、第２変速ギヤ３７ｂ、支持体３７ｃ及び出力軸３７ｄを有する自動変速機である。支持体３７ｃは、取付ボルト３７ｅによって本体ハウジング３１の隔壁３１ａに取り付けられている。この支持体３７ｃと隔壁３１ａのボス部３１ａ１との間に支持された支持軸３７ｆに第１変速ギヤ３７ａがスリーブ３７ｆ１を介して回動可能に支持され、この第１変速ギヤ３７ａは入力側ギヤ３７ａ１と出力側ギヤ３７ａ２とを有している。この入力側ギヤ３７ａ１は、モータ軸３６ａのギヤ３６ａ１と噛み合い、出力側ギヤ３７ａ２は第２変速ギヤ３７ｂのギヤ３７ｂ１と噛み合っている。

この第２変速ギヤ３７ｂは、出力軸３７ｄにスプライン係合して一体回転可能に設けられ、モータ軸３６ａの回転が第１変速ギヤ３７ａ、第２変速ギヤ３７ｂによって変速され、出力軸３７ｄに伝達される。この出力軸３７ｄの一端部はスリーブ３７ｃ１を介して支持体３７ｃに回動可能に支持され、他端部は軸受３３ａを介して蓋ハウジング３３に軸支され、この出力軸３７ｄの先端部にはスプロケット１８ａが取付ボルト１８ｂによって締め付け固定されている。

この実施の形態の駆動輪７のホイール２０には、図６に示すように、変速機４０が配置されている。この変速機４０は、シフトドラム４１、遊星ギヤ４２を有している。シフトドラム４１は、ギヤ４１ａ〜４１ｃを有し、このギヤ４１ａ〜４１ｃは遊星ギヤ４２のギヤ４２ａ〜４２ｃと噛み合っている。ギヤ４２ａ〜４２ｃは一体に形成され、遊星軸４２ｄに回動可能に設けられている。この遊星軸４２ｄは、ホイール２０のスプロケット２１とリング４３に支持されている。

この実施の形態では、シフトドラム４１のギヤ４１ａ〜４１ｃと遊星ギヤ４２のギヤ４２ａ〜４２ｃとの噛み合いを選択して固定することで変速比が設定される自動変速機である。例えば、シフトドラム４１のギヤ４１ａ〜４１ｃと遊星ギヤ４２のギヤ４２ａ〜４２ｃとの噛み合いがいずれも固定が選択されない場合には、直結される。シフトドラム４１のギヤ４１ａと遊星ギヤ４２のギヤ４２ａが選択して固定され、シフトドラム４１のギヤ４１ｂと遊星ギヤ４２のギヤ４２ｂが選択して固定され、シフトドラム４１のギヤ４１ｃと遊星ギヤ４２のギヤ４２ｃが選択して固定される毎に、変速比が減速され、スプロケット２１の回転を変速してリング４３へ出力し、駆動輪７を駆動する。

ハイブリッド制御コントローラ１６は、バッテリ１５の充放電と、エンジン１０の回転数を制御するためのもので、図７に示すように、エンジン制御手段１６ａ、バッテリ１５
の残存容量を設定する残存容量設定手段１６ｂなどを備えるとともに、表示装置５０を接続している。表示装置５０は、図示していない警告灯を備えており、操向ハンドル５の近傍に設けている。バッテリ１５が劣化しているときにハイブリッド制御コントローラ１６が警告灯を点灯させる。バッテリ１５の劣化は、バッテリ残量計１５ｂのバッテリ残量情報に基づき残存容量設定手段１６ｂが検出する。

エンジン制御手段１６ａは、残存容量設定手段１６ｂが設定した残存容量が予め定めた下限値を下回ったときにエンジン１０を始動して発電機１３による発電・充電を開始させ、残存容量が予め定めた上限値に達したときにエンジン１０を停止して発電機１３による発電・充電を中止する回路を採っている。すなわち、バッテリ１５の残存容量が下限値を下回ったときには、残存容量が上限値に達するまでエンジン１０によって発電機１３を駆動し、発電機１３が発電する電力で充電する。

また、エンジン制御手段１６ａは、車速センサ５１が検出した車速が予め定めた値を上回っている高速時には、エンジン１０を停止する回路を採っている。また、車速センサ５１の検出で、ハイブリッド式電動車両１が走行しないで停止している時には、エンジン１０を停止する回路を採っている。

ライダーのアクセル操作によって出力されるアクセル信号がモータコントローラ１７に入力され、このモータコントローラ１７は、アクセル操作力の大きさに略比例するように駆動モータ１８の動力を制御する回路を採っている。

この実施の形態のエンジン１０の始動は、発電機１３でクランク軸１０ａを駆動することによって実施し、エンジン１０の停止は、ハイブリッド制御コントローラ１６が点火回路を開くことによって実施する。

この実施の形態では、駆動モータ１８を車体２の後端部２ｂに配置し、駆動輪７の車軸８より離間した位置であり、かつ変速機３７を駆動モータ１８の部分に配置し、変速機４０を駆動輪７の車軸部とに配置している。このように、変速機３７，４０を、駆動モータ１８の部分と駆動輪７の車軸部とに配置し、駆動モータ１８の動力を、チェーン１９で駆動輪側に伝達することで、速度レンジを幅広くすることができ、小型の駆動モータ１８でも十分な発進性能を確保しながら、最高速度も効率よく達成することができる。駆動モータ１８は駆動輪７のタイヤ外周部７ａよりも車両走行方向前側に配置されている。

また、変速機３７，４０を駆動モータ側と駆動輪の両方に設置することで、その構造を小型で簡単にすることが可能になる。また、駆動輪側の重量増加を最小に抑えながら、変速機３７，４０を取り入れることも可能になる。

また、変速機３７，４０を配置する構造とすることで、モータ最大または定格出力の小さなものを利用しても十分な速度での走行性能を維持できることから、小型エンジン発動機を搭載した省エネルギーで排気ガスの少ないクリーンな小型・軽量の新型ハイブリッド式電動車両１を構成することが可能になる。

また、変速機３７，４０は、自動変速機であり、更に操縦者の操作を簡便にできることで、操縦性能・走行性能を高めることが可能になる。なお、変速機３７または変速機４０の一方を自動変速機としてもよい。また、この実施の形態では、駆動モータ１８の動力を、チェーン１９に代えてドライブシャフトで駆動輪側に伝達するようにしてもよい。

また、図１乃至図７の実施の形態では、変速機３７を駆動モータ１８の部分に配置し、変速機４０を駆動輪７の車軸部に配置しているが、他の実施の形態として変速機を駆動モ
ータ１８または駆動輪７の車軸部に配置してもよい。

変速機を駆動モータ１８の部分または駆動輪７の車軸部に配置し、駆動モータ１８の動力を、チェーンまたはドライブシャフトで駆動側に伝達することで、速度レンジを幅広くすることができ、小型の駆動モータ１８でも十分な発進性能を確保しながら、最高速度も効率よく達成することができる。

また、変速機を駆動モータ側または駆動輪側に設置することで、その構造を簡単にすることが可能になる。

また、変速機を駆動モータ側または駆動輪側に設置することで、モータ最大または定格出力の小さなものを利用しても十分な速度での走行性能を維持できることから、小型エンジン発動機を搭載した省エネルギーで排気ガスの少ないクリーンな小型・軽量の新型ハイブリッド式電動車両を構成することが可能になる。

この発明は、操向輪と駆動輪とを備え、エンジンによって駆動する発電機の発電電力とバッテリの電力とを駆動モータに給電し、この駆動モータの動力を前記駆動輪に伝達して走行する小型・軽量のハイブリッド式電動車両に適用できる。

ハイブリッド式電動車両の側面図である。 ハイブリッド式電動車両の車体を破断した断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 駆動モータ部の断面図である。 駆動輪の車軸部に配置される変速機の概略図である。 ハイブリッド式電動車両の動力伝達を説明する図である。

符号の説明

１ ハイブリッド式電動車両
２ 車体
４ 操向輪
７ 駆動輪
８ 車軸
１０ エンジン
１３ 発電機
１５ バッテリ
１６ ハイブリッド制御コントローラ
１７ モータコントローラ
１８ 駆動モータ
１９ チェーン
２０ ホイール
３６ モータ

Claims (3)

1. 操向輪と駆動輪とを備え、エンジンによって駆動する発電機の発電電力とバッテリの電力とを駆動モータに給電し、この駆動モータの動力を前記駆動輪に伝達して走行するハイブリッド式電動車両であって、
   前記駆動モータを前記駆動輪の車軸より離間した位置に配置し、
   前記変速機を、前記駆動モータの部分と前記駆動輪の車軸部とに配置し、
   前記駆動モータの動力を、チェーンまたはドライブシャフトで前記駆動輪側に伝達することを特徴とするハイブリッド式電動車両。
2. 操向輪と駆動輪とを備え、エンジンによって駆動する発電機の発電電力とバッテリの電力とを駆動モータに給電し、この駆動モータの動力を前記駆動輪に伝達して走行するハイブリッド式電動車両であって、
   前記駆動モータを前記駆動輪の車軸より離間した位置に配置し、
   前記変速機を、前記駆動モータの部分または前記駆動輪の車軸部に配置し、
   前記駆動モータの動力を、チェーンまたはドライブシャフトで前記駆動輪側に伝達することを特徴とするハイブリッド式電動車両。
3. 前記変速機は、自動変速機であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド式電動車両。

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