JP2007216930A - 電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】ばね下重量を低減して、走行安定性の高い電気自動車を提供する。
【解決手段】電気自動車は、操舵輪としての前輪と、駆動輪として後輪と、左右の後輪それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置とを備える。インホイールモータ駆動装置は、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転を減速して出力する減速部Ｂと、減速部Ｂからの出力を駆動輪３４に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備える。減速部Ｂは、偏心部２ａ，２ｂに回転自在に保持される曲線板１２ａ，１２ｂと、ケーシング１１ａ上の固定位置に保持され、曲線板１２ａ，１２ｂの外周部に係合する複数の外ピン１４と、曲線板１２ａ，１２ｂの自転運動を出力部材１５に伝達する運動変換機構とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、インホイールモータ駆動装置を備えた電気自動車に関するものである。

従来のインホイールモータ駆動装置は、例えば、特開２００５−７９１４号公報（特許文献１）に記載されている。同公報に記載されているインホイールモータ駆動装置は、駆動力を発生させるモータと、タイヤを接続するホイールハブと、モータおよびホイールハブの間に、モータのロータの回転を減速してタイヤに伝達する減速機とを備える。この減速機は、歯数の異なる複数の歯車を組み合わせてなる平行軸歯車機構を採用している。

このような電動モータの出力軸と車輪のハブとを減速機を介して同軸上に連結したインホイールモータ駆動装置は、プロペラシャフトやデファレンシャル等の大がかりな動力伝達機構が不要となるので、車両の軽量化やコンパクト化等の面から注目されている。しかしながら、車両のばね下に取り付けられるインホイールモータ駆動装置は、ばね下重量の増加によって乗り心地が悪くなる難点があり、未だ実用化には至っていない。

電動モータの出力トルクとモータ容積（重量）はほぼ比例関係にあり、小さなモータ容積で車両の車輪を駆動するのに足る大きな出力を得るためには、高速回転化が避けられず、電動モータの出力軸とハブとの間に減速機を組み込む必要がある。このため、組み込む減速機の重量が大きくなっては意味がないので、インホイールモータ駆動装置では、コンパクトで大きな減速比の得られる減速機が求められている。

また、電気自動車用減速装置として、電動モータの出力軸と車輪のハブとの間に減速機として遊星歯車減速機を組み込んだものがある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載されたものは、電動モータと減速機がばね下に取り付けられるインホイールモータ駆動装置ではないが、遊星歯車減速機を２段に設け、２段目の遊星歯車減速機からの出力をドライブシャフトを介してばね下の左右の車輪に分配している。
特開２００５−７９１４号公報 特開平５−３３２４０１号公報（第１−３図）

上記の各公報に記載された減速機に採用されている平行軸歯車機構や遊星歯車機構の減速比は、歯車の強度等の観点から前者が１／２〜１／３、後者が１／３〜１／６程度に設定されるのが一般的である。これは、インホイールモータ駆動装置に搭載する減速機の減速比としては不十分であり、十分な減速比を得るためには、減速機を多段構成とする必要がある。これは、減速機の重量およびサイズの増大を招き、コンパクト化が必要なインホイールモータ駆動装置には不適切である。

また、特許文献２に記載された遊星歯車減速機は平行軸歯車と比較すると大きな減速比を得ることができるが、遊星歯車減速機はサンギヤ、リングギヤ、ピニオンギヤおよびピニオンギヤのキャリヤとで構成されるので、部品点数が多くコンパクト化が難しいという問題がある。

そこで、本発明の目的は、ばね下重量を低減して、走行安定性の高い電気自動車を提供することである。

この発明に係る電気自動車は、２以上の駆動輪、２以上の駆動輪を懸架装置を介して回転自在に保持する車体、およびモータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとを含み、駆動輪を回転駆動するインホイールモータ駆動装置を備え、モータ側回転部材は偏心部を有する。そして、減速部は、偏心部に回転自在に保持されて、モータ側回転部材の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、公転部材の自転運動を、モータ側回転部材の回転軸心を中心とする回転運動に変換して車輪側回転部材に伝達する運動変換機構とを含む。

上記構成の減速部は、コンパクトで高減速比が得られるのでインホイールモータ駆動装置を小型軽量化することができる。このようなインホイールモータ駆動装置を採用した電気自動車はばね下重量を低減することができるので、走行安定性が向上する。

好ましくは、電気自動車は、一対の前輪と一対の後輪とを有し、駆動輪は一対の前輪、および／または、一対の後輪である。上記構成の電気自動車は、前輪駆動車、後輪駆動車、または４輪駆動車のいずれであってもよい。

好ましくは、電気自動車はモータ部に電力を供給する蓄電装置をさらに備え、蓄電装置は、燃料電池等から電力を得る。上記構成とすることにより、クリーンで高効率の電気自動車を得ることができる。

この発明により、インホイールモータ駆動装置を小型軽量化して、ばね下重量を低減することが可能となるので、走行安定性の高い電気自動車を得ることができる。

以下、図１〜図６を参照して、この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置について説明する。

図４および図５を参照して、電気自動車３１は、図４に示すように、シャーシ３２と、操舵輪としての前輪３３と、駆動輪としての後輪３４と、左右の後輪３４それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置３５とを備える。後輪３４は、図５に示すように、シャーシ３２のホイールハウジング３２ａの内部に収容され、懸架装置（サスペンション）３２ｂを介してシャーシ３２の下部に固定されている。

懸架装置３２ｂは、左右に伸びるサスペンションアームによって後輪３４を支持すると共に、コイルスプリングとショックアブソーバとを含むストラットによって、後輪３４が地面から受ける振動を吸収してシャーシ３２の振動を抑制する。さらに、左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザーが設けられる。なお、懸架装置３２ｂは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、駆動輪の駆動力を効率良く路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させることができる独立懸架式とするのが望ましい。

また、この電気自動車３１は、走行状態を検出する各種センサ３７〜４１と、各種センサ３７〜４１からの信号に基づいてインホイールモータ駆動装置３５の回転を制御するインホイールモータ制御部３６と、インホイールモータ制御部３６からの指令に基づいて、インホイールモータ駆動装置３５に任意の周波数の電力を供給するインバータ４２と、インホイールモータ制御部３６およびインバータ４２に電力を供給する鉛蓄電池等の蓄電装置４３とを備える。

この電気自動車３１は、ホイールハウジング３２ａ内部に、左右の後輪３４それぞれを駆動するインホイールモータ駆動装置３５を設けることによって、シャーシ３２上にモータ、ドライブシャフト、およびデファレンシャルギヤ機構等を設ける必要がなくなるので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の駆動輪の回転をそれぞれ制御することができるという利点を備えている。

一方、この電気自動車３１の走行安定性を向上するためには、ばね下重量を抑える必要があるので、インホイールモータ駆動装置３５として、図１（ａ）に示すようなこの発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を採用する。

図１に示すインホイールモータ駆動装置は、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転を減速して出力する減速部Ｂと、減速部Ｂからの出力を駆動輪３４に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備え、モータ部Ａと減速部Ｂとはケーシングに収納されて、図５に示すように電気自動車３１のホイールハウジング３２ａ内に取り付けられる。

モータ部Ａは、ケーシング１ａに固定されるステータ３と、ステータ３の内側に軸方向の隙間を設けて配置されるロータ４と、ロータ４の内側に嵌合してロータ４と一体回転する出力軸２とを備えるアキシアルギャップモータである。

出力軸２は、モータ部Ａの駆動力を減速部Ｂに伝達するためにモータ部Ａから減速部Ｂにかけて配置され、減速部Ｂ内に偏心部２ａ，２ｂを有する。また、モータ部Ａの両端と減速部Ｂの左端で軸受５，６によって支持される。さらに、２つの偏心部２ａ，２ｂは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消しあうために、１８０°位相を変えて設けられている。

減速部Ｂは、偏心部２ａ，２ｂに回転自在に保持される公転部材としての曲線板１２ａ，１２ｂと、ケーシング１１ａ上の固定位置に保持され、曲線板１２ａ，１２ｂの外周部に係合する外周係合部材としての複数の外ピン１４と、曲線板１２ａ，１２ｂの自転運動を出力部材１５に伝達する運動変換機構と、カウンタウェイト１８とを備える。

曲線板１２ａは、図２および図３に示すように、外周部にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有する円板状部材であって、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔１７が曲線板１２ａの自転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられている。なお、曲線板１２ｂは、曲線板１２ａと同じ形状である。

外ピン１４は、出力軸２の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。これは、曲線板１２ａ，１２ｂの公転軌道と一致するので、曲線板１２ａ，１２ｂが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン１４とが係合して、曲線板１２ａ，１２ｂに自転運動を生じさせる。また、曲線板１２ａ，１２ｂとの接触抵抗を低減するために、曲線板１２ａ，１２ｂの外周面に当接する位置に針状ころ軸受１４ａを有する。

カウンタウェイト１８は、円板状で、中心から外れた位置に出力軸２と嵌合する貫通孔を有し、曲線板１２ａ，１２ｂの回転によって生じる慣性モーメントを打ち消すために、各偏心部２ａ，２ｂの外側に偏心部と１８０°位相を変えて配置される。

ここで、曲線板１２ａ，１２ｂとカウンタウェイト１８とは、図１（ｂ）に示すように、２枚の曲線板１２ａ、１２ｂ間の中心点をＧとし、中心点Ｇと各曲線板１２ａ、１２ｂ中心との距離をＬ１、中心点Ｇと各カウンタウェイト１８との距離をＬ２とし、中心点Ｇより右側の曲線板１２ａおよびカウンタウェイト１８の質量をｍ１、中心点Ｇより左側の曲線板１２ｂおよびカウンタウェイト１８の質量をｍ２とし、これらの重心の回転軸心からの偏心量をそれぞれε１、ε２とすると、Ｌ１×ｍ１×ε１＝Ｌ２×ｍ２×ε２を満たす関係となっている。

運動変換機構は、出力部材１５に保持された複数の内ピン１６と曲線板１２ａ，１２ｂに設けられた貫通孔１７とで構成される。内ピン１６は、出力部材１５の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。また、曲線板１２ａ，１２ｂとの接触抵抗を低減するために、曲線板１２ａ，１２ｂの貫通孔１７の内壁面に当接する位置に針状ころ軸受１６ａが設けられている。一方、貫通孔１７は、複数の内ピン１６それぞれに対応する位置に設けられ、貫通孔１７の内径寸法は、内ピン１６の外径寸法（針状ころ軸受１６ａを含む最大外径）より所定分大きく設定されている。

ここで、減速部Ｂを中心として考えると、出力軸２はモータ側回転部材として、出力部材１５は車輪側回転部材としてそれぞれ機能する。

車輪ハブ軸受部Ｃは、車輪ハブ２１を回転自在に支持するものであり、ケーシングの内周面に形成された外側軌道面と、車輪ハブ２１の外周面および別体の内輪２４に設けられた内側軌道面と、外側軌道面と内側軌道面との間に複列に配置された複数のボールとによって構成される。車輪ハブ２１は、一端をボルト２２によって出力部材１５に固定され、他端にフランジ部２１ｂにボルト２３で車輪ホイール２９を固定している。また、減速部Ｂへの塵埃の混入等を防止するために、内部にシール部材２８を有する。

上記構成のインホイールモータ駆動装置の作動原理を詳しく説明する。

モータ部Ａは、例えば、ステータ３のコイルにインバータ４２から交流電流を供給することによって生じる電磁力を受けて、永久磁石または直流電磁石によって構成されるロータ４が回転する。このとき、コイルに高周波数の電圧を印加する程、ロータ４は高速回転する。

これにより、ロータ４に接続された出力軸２が回転すると、曲線板１２ａ，１２ｂは出力軸２の回転軸心を中心として公転運動する。このとき、外ピン１４が、曲線板１２ａ，１２ｂの曲線形状の波形と係合して、曲線板１２ａ，１２ｂを出力軸２の回転とは逆向きに自転運動させる。

貫通孔１７に挿通する内ピン１６は、曲線板１２ａ，１２ｂの自転運動に伴って貫通孔１７の内壁面と当接する。このとき、貫通孔１７の内径寸法は、内ピン１６の外径寸法より大きく設定されているので、内ピン１６と貫通孔１７の内壁面とは、接触状態と非接触状態とを繰り返しながら相互に運動する。これにより、曲線板１２ａ，１２ｂの公転運動が内ピン１６に伝わらず、曲線板１２ａ，１２ｂの自転運動のみが出力部材１５を介して車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。

このとき、出力軸２の回転が減速部Ｂによって減速されて出力部材１５に伝達されるので、低トルク、高回転型のモータ部Ａを採用した場合でも、駆動輪３４に必要なトルクを伝達することが可能となる。

なお、上記構成の減速部Ｂの減速比は、外ピン１４の数をＺ_Ａ、曲線板１２ａ，１２ｂの波形の数をＺ_Ｂとすると、（Ｚ_Ａ−Ｚ_Ｂ）／Ｚ_Ｂで算出される。図２に示す実施形態では、Ｚ_Ａ＝１２、Ｚ_Ｂ＝１１であるので、減速比は１／１１と、非常に大きな減速比を得ることができる。

このように、多段構成とすることなく大きな減速比を得ることができる減速部Ｂを採用することにより、低トルクで高回転のモータ部Ｂを使用した場合でも駆動輪３４に十分なトルクを伝達することができる。その結果、小型で軽量なインホイールモータ駆動装置を得ることができる。また、外ピン１４および内ピン１６の曲線板１２ａ，１２ｂに当接する位置に針状ころ軸受１４ａ，１６ａを設けたことにより、接触抵抗が低減されるので、減速部Ｂの伝達効率が向上する。

上述の作動の説明は、各部材の回転に着目して行ったが、実際にはトルクを含む動力が電動モータ１車輪ホイール２９に伝達される。したがって、上述のように減速された動力は高トルクに変換されたものとなっている。

また、上述の作動の説明では、電動モータ１に電力を供給して電動モータ１を駆動させ、電動モータ１からの動力を車輪ホイール２９に伝達させたが、これとは逆に、車両が減速したり坂を下ったりするようなときは、車輪ホイール２９側からの動力を減速部Ｂで高回転低トルクの回転に変換して電動モータ１に伝達し、電動モータ１で発電しても良い。さらに、ここで発電した電力は、バッテリーに蓄電しておき、後で電動モータ１を駆動させたり、車両に備えられた他の電動機器等の作動に用いてもよい。

さらに、上述の実施形態の構成にブレーキを加えることもできる。例えば、図１の構成において、ケーシング１ａを図中右側（軸方向）に延長してロータ４の図中右側に空所ができるような構成とし、ロータ４と一体的に回転する回転部材と、ケーシング１ａに回転不能にかつ軸方向に移動可能なピストンと、このピストンを作動させるシリンダを配置して、車両停止時にピストンと回転部材とを嵌合させてロータ４をロックするものとするパーキングブレーキであってもよい。

または、ロータ４と一体的に回転する回転部材の一部に形成されたフランジおよびケーシング１ａ側に設置された摩擦板をケーシング１ａ側に設置されたシリンダで挟むディスクブレーキであってもよい。さらに、この回転部材の一部にドラムを形成すると共に、ケーシング１ａ側にブレーキシューを固定し、摩擦係合およびセルフエンゲージ作用で回転部材をロックするドラムブレーキを用いることができる。

ところで、内ピン１６の外径寸法は貫通孔１７の内径寸法より小さく、内ピン１６と貫通孔１７の内周面とは接触状態と非接触状態とを繰り返しながら回転するので、モータ部Ａの回転を円滑に駆動輪３４に伝達する観点からは、内ピン１６を複数設けることが望ましい。

上記の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を電気自動車３１に採用することにより、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性に優れた電気自動車３１を得ることができる。

上述した実施形態では、減速部Ｂの曲線板１２ａ，１２ｂを１８０°位相を変えて２枚設けたが、この曲線板の枚数は任意に設定することができ、例えば、曲線板を３枚設ける場合は、１２０°位相を変えて設けるとよい。

また、上記の実施形態における運動変換機構は、出力部材１５に固定された内ピン１６と、曲線板１２ａ，１２ｂに設けられた貫通孔１７とで構成される例を示したが、これに限ることなく、減速部Ｂの回転を車輪ハブ２１に伝達可能な任意の構成とすることができる。例えば、曲線板に固定された内ピンと、出力部材に形成された穴とで構成される運動変換機構であってもよい。

また、上記の実施形態において、外ピン１４および内ピン１６に設けた軸受は、径方向の厚み寸法を小さくする観点から針状ころ軸受１４ａ，１６ａとした例を示したが、これに限ることなく、例えば、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受、自動調心ころ軸受等、転動体がころであるか玉であるかを問わず、あらゆる転がり軸受を適用することができる。

図１においては、出力軸２の回転を１／１１に減速して出力部材１５に出力可能な減速部Ｂの例を示したが、これに限ることなく、この発明は、モータ側回転部材の回転を１／１０以下に減速して車輪側回転部材に出力可能なあらゆる構成の減速部を採用することができる。

例えば、基本構成は図１に示す実施形態と同様であって、インボリュート曲線で構成する歯形を有する外歯車を曲線板１２ａ，１２ｂに代えて偏心部２ａ，２ｂに回転自在に配置し、外歯車に係合する歯形を有する内歯車を外ピン１４に代えてケーシング１１ａ上の固定位置に保持したものであってもよい。

または、モータ側回転部材の偏心部に回転自在に保持されて、モータ側回転部材の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、公転部材の自転運動を阻止する係止部材と、公転部材の公転運動を、モータ側回転部材の回転軸心を中心とする回転運動に変換して車輪側回転部材に伝達する運動変換機構とを含む減速部を採用してもよい。

また、上述した実施形態では、電動モータをステータとロータとの間にアキシヤルギャップを設けたものとしたが、電動モータはステータとロータとの間にラジアルギャップを設けたもの等、任意の型式のものを採用することができる。さらに、車輪のハブも実施形態のものに限定されることはなく、任意の型式のものを採用することができる。

さらに、上述した実施形態では、モータ部Ａの回転を減速部Ｂに伝達する出力部材として、出力軸２の例を示したが、これに限ることなく、任意の形状とすることができる。例えば、出力軸とロータを一体構成としたフランジ形状の出力部材であってもよい。

次に、図４を参照して、この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置３５の回転を制御するインホイールモータ制御部３６について説明する。

インホイールモータ制御部３６は、各種センサ３７〜４１からの信号に基づいて左右のインホイールモータ駆動装置３５それぞれの回転数を制御する。具体的には、インホイールモータ駆動装置３５それぞれに設けられたインバータ４２が供給する電流の周波数を上げることによりモータ部の回転数が上がり、周波数を下げることによりモータ部の回転数が下がる。

インバータ４２は、機械的な駆動部分を含まないので任意の周波数の電流を安定して供給することが可能となる。また、インバータ４２を用いることにより、周波数の変更が容易に行えるので、モータ部Ａの回転数を決め細やかに制御することが可能となる。

なお、図４においては、左右のインホイールモータ駆動装置３５それぞれにインバータ４２を設けた例を示したが、これに限ることなく、１つのインバータ４２で左右のインホイールモータ駆動装置３５に電力を供給することとしてもよい。

インホイールモータ制御部３６の動作の具体例を以下に示す。

まず、インホイールモータ制御部３６は、アクセルの踏込量を検出するアクセルセンサ３７からの信号に基づいてインホイールモータ駆動装置３５の回転数を変更する。具体的には、インホイールモータ制御部３６は、アクセルペダルの踏込量が増加するとモータ部Ａの回転数を上げ、アクセルペダルの踏込量が減少するとモータ部Ａの回転数を下げる。これにより、電気自動車３１の加減速を制御することができる。このとき、電気自動車３１の走行安定性を維持するために、左右のインホイールモータ駆動装置３５が同じ回転数になるように制御する。

次に、インホイールモータ制御部３６は、ハンドルの操舵角を検出する舵角センサ３８の信号から電気自動車３１の旋回半径を検出し、この検出結果に基づいて左右のインホイールモータ駆動装置３５の回転数をそれぞれ変更する。

例えば、ハンドルを右に切って電気自動車３１が右旋回する場合、左右の駆動輪のうちの内側の軌道を通る右側駆動輪の旋回半径が左側駆動輪の旋回半径と比較して小さくなるので、右側駆動輪の旋回軌道は左側軌道輪の旋回軌道より短くなる。また、この旋回軌道の差は、ハンドルの操舵角が大きいほど大きくなる。そこで、インホイールモータ制御部３６は、ハンドルの操舵角に応じて右側駆動輪の回転数を下げ、左側駆動輪の回転数を上げる。これにより、電気自動車３１が安定して旋回することが可能となる。なお、左旋回する場合にも同様に考えることができる。

このような旋回時の差動制御は、従来の自動車においてはデファレンシャルギヤ機構によって機械的に行っていたが、インホイールモータ駆動装置３５によって各駆動輪３４を個別に駆動する電気自動車３１では、インホイールモータ制御部３６で電子的に制御する必要がある。

次に、インホイールモータ制御部３６は、電気自動車３１の車速を検出する車速センサおよび各車輪３３，３４の回転速度を検出する車輪速センサ３９，４０の信号から駆動輪３４の空転を検出し、この検出結果に基づいてインホイールモータ駆動装置３５の回転数を変更する。ここで、電気自動車３１の車速は、左右の非駆動輪３３の車輪速センサ３９の平均値を採用するのが一般的である。

具体的には、インホイールモータ制御部３６は、駆動輪３４の車輪速と電気自動車３１の車速との差が規定値を超えた場合に、その駆動輪３４が空転していると認識する。そこで、一時的に回転数を落として当該駆動輪３４の空転を解消する。

次に、インホイールモータ制御部３６は、車間距離センサ４１の信号により前方車両との車間距離および相対速度を検出し、これらが規定値を越えた場合に、左右のインホイールモータ駆動装置３５の回転数を下げる。また、これと同時に、運転者に危険を知らせるための警告音等を発してもよい。

これにより、前方車両への衝突を未然に防止することが可能となり、電気自動車３１の安全性が向上する。このとき、電気自動車３１の走行安定性を維持するため、左右のインホイールモータ駆動装置３５が同じ回転数になるように制御する。また、この機能は、前方に障害物がある場合等にも利用することができる。

上記のインホイールモータ制御部３６の動作は、この発明の一つの実施形態であって、この他にも、電気自動車３１の走行安定性を向上するために、例えば、加速度センサやブレーキセンサ等の様々なセンサからの信号に基づいて、インホイールモータ駆動装置３５の回転を制御する。

なお、図４に示した電気自動車３１に搭載される蓄電装置４３には、外部電源から電力を供給してもよいが、環境への配慮から、電気自動車３１に搭載された太陽光発電機から電力を供給してもよいし、図６および図７に示すような燃料電池から電力を供給してもよい。

燃料電池は、図６に示すように、イオンを通過させる電解質４４と、電解質４４の一方側に燃料極（陰極）４５と、他方側に空気極（陽極）４６とを備えるセル４７を基本構造として有し、燃料極４５と空気極４６との間に形成される外部回路上に蓄電装置４３を配置する。

燃料極４５および空気極４６は共に気体を通す構造であって、図７に示すように、燃料極４５には天然ガスやメタノール等から抽出される水素が、空気極４６には空気中の酸素が供給される。燃料極４５では、水素分子が水素イオンと電子とに別れ、水素イオンは電解質４４を通過して、電子は外部回路を経由してそれぞれ空気極４６に移動する。これにより、外部回路上の蓄電装置４３に電力が供給される。また、空気極４６では、水素イオン、酸素、および電子が結合して水が排出される。

なお、１つのセル４７で発電可能な電圧は小さいので、電気自動車３１に搭載される燃料電池では、セル４７を直列に複数重ね合わせる（これを「セルスタック」という）ことにより、所望の電圧を得ることができる。

上記構成の燃料電池は発電の過程で二酸化炭素が発生しないので、環境にやさしいといえる。また、化学エネルギーから熱エネルギーや運動エネルギーを経ることなく、直接電気エネルギーを取り出すことができるので、発電効率が非常に高い。

なお、電解質４４としては、りん酸、炭酸リチウム、炭酸カリウム、安定化ジルコニア、または固体高分子等の陽イオン交換膜を利用することができる。また、反応を促進するために、電解質４４と燃料極４５および空気極４６それぞれの間に白金等の触媒を設けてもよい。

また、図４に示した電気自動車３１は、後輪３４を駆動輪とした例を示したが、これに限ることなく、前輪３３を駆動輪としてもよく、４輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含むものとして理解すべきである。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

ａはインホイールモータ駆動装置の実施形態を示す縦断面図、ｂはａの要部を拡大した断面図 図１のII−II線に沿った断面図 図２の要部を拡大して示す断面図 図１のインホイールモータ駆動装置を有する電気自動車の平面図である。 図４の電気自動車の後方断面図である。 燃料電池の基本構成であるセルを示す概略図である。 図６に示すセルが電気を発生させる仕組みをしめす模式図である。

符号の説明

１ 電動モータ、１ａ ケーシング、２ 出力軸、２ａ，２ｂ 偏心部、３ ステータ、４ ロータ、５，６ 軸受、１１ サイクロ減速機（登録商標）、１１ａ ケーシング、１２ａ，１２ｂ 曲線板、１３ 軸受、１４ 外ピン、１４ａ，１６ａ 針状ころ軸受、１５ 出力部材、１６ 内ピン、１７ 貫通孔、１８ カウンタウェイト、１９，２０ 軸受、１９ａ，２０ａ 外輪、２１ ハブ、２１ａ 筒部、２１ｂ フランジ部、２２，２３ ボルト、２４ 内輪、２５ ボルト、２６ 外輪、２７ ボール、２８ シール部材、２９ 車輪ホイール、３１ 電気自動車、３２ シャーシ、３２ａ ホイールハウジング、３２ｂ 懸架装置、３３ 前輪、３４ 後輪、３５ インホイールモータ駆動装置、３６ インホイールモータ制御部、３７ アクセルセンサ、３８ 舵角センサ、３９，４０ 車輪速センサ、４１ 車間距離センサ、４２ インバータ、４３ 蓄電手段、４４ 電解質、４５ 燃料極、４６ 空気極、４７ セル。

Claims (3)

1. ２以上の駆動輪、
   前記２以上の駆動輪を懸架装置を介して回転自在に保持する車体、および
   モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、前記モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとを含み、前記駆動輪それぞれを回転駆動するインホイールモータ駆動装置を備え、
   前記モータ側回転部材は偏心部を有し、
   前記減速部は、
   前記偏心部に回転自在に保持されて、前記モータ側回転部材の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、
   前記公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、
   前記公転部材の自転運動を、前記モータ側回転部材の回転軸心を中心とする回転運動に変換して前記車輪側回転部材に伝達する運動変換機構とを含む、電気自動車。
2. 前記電気自動車は、一対の前輪と、一対の後輪とを有し、
   前記駆動輪は、前記一対の前輪、および／または、前記一対の後輪である、請求項１に記載の電気自動車。
3. 前記電気自動車は、前記モータ部に電力を供給する蓄電装置を備える、請求項１または２に記載の電気自動車。
   
   
   

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