JP2011244551A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】回生発電を効率的に行える新たな回生発電システムを搭載した電動車両を提供する。
【解決手段】高電圧二次電池からの電力により駆動力を発生させるモータと、高電圧二次電池に充電する電力を回生発電により発生させるジェネレータとを、モータ１０として備える電動車両Ｖであって、後輪ＲＷにモータ・ジェネレータ１０の駆動力を伝達する第１の伝達系１と、減速時に前輪ＦＷが路面から駆動される逆駆動力をモータ１０に伝達する第２の伝達系２と、を有する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、回生発電により発電した電力で二次電池を充電する電動車両に関する。

近年、走行用のモータを備えた電動車両が注目されている。電動車両は、走行用のモータに供給する電力を蓄えておく二次電池をあわせて備えている。また、電動車両は、電費を向上するため、つまりは、限られた容量の二次電池での航続距離を伸ばすため、走行エネルギを用いて発電して二次電池に充電する回生発電装置（回生発電システム）を備えている。

電動車両の背景技術として、特許文献１には、エンジンによるプロペラシャフトを有する４輪駆動システムのエンジンの代わりにモータを配する、という技術（電気自動車）が記載されている。また、特許文献２には、前輪と後輪のそれぞれにトルク発生源を持ち、制動時に荷重移動量を推定して前後制動手段で発生する制動力を決定する、という技術（自動車の動力制御システム）が記載されている。また、他にも電動車両の回生発電システムに関する特許文献や、非特許文献がある。

特表２００１−５１９１３９号公報 特開２００７−２８２４０６号公報

しかし、これらの文献では、回生発電システムに関して、充分に検討されていない面がある。例えば、リア駆動の電動車両においては、制動時に回生を行う場合、減速Ｇによるフロントへの荷重移動によってリア荷重が減少するため、リアで取れる回生量は、フロントで取れる回生量よりも少なくなってしまい、その分、航続距離がフロント駆動の電動車両よりも短くなってしまう。また、リア駆動でありながらフロントからも回生を取るために、更にモータもしくは回生専用ジェネレータを追加した場合、モータ、ギヤ及び制御回路が増えてコストが高くなってしまう。
そこで、本発明は、回生発電を効率的に行える新たな回生発電システムを搭載した電動車両を提供することを目的とする。

本発明者らは、特に、リアに走行用のモータを搭載し、リアで駆動するＲＲ方式の電動車両について、回生発電を飛躍的に向上できる回生発電システムを検討することにより、本発明を完成するに至った。

即ち、前記課題を解決した本発明（請求項１）は、二次電池からの電力により駆動力を発生させるモータと、前記二次電池に充電する電力を回生発電により発生させるジェネレータと、を備える電動車両である。そして、この電動車両は、後輪に前記モータの駆動力を伝達する第１の伝達系と、減速時に前輪が路面から駆動される力を前記ジェネレータに伝達する第２の伝達系と、を有することを特徴とする。

この請求項１の構成においては、加速時などはモータの駆動力を、第１の伝達経路を介して後輪に伝達する。一方、例えば、ドライバがアクセルペダルの踏み込みを戻したとき（回生時）は、電動車両の前輪に生じる路面からの駆動力（逆駆動力）は、第２の伝達経路を介してジェネレータに伝達し、ジェネレータにて回生発電を行う。逆駆動力は、回生時にはリア荷重が減少するという荷重移動により、後輪よりも前輪での方が生じる量は大きくなる。このため、電動車両の回生発電システムとしては、後輪に生じる逆駆動力で回生発電するよりも、前輪に生じる逆駆動力で回生発電する方が、回生できる電力が多くなり、回生発電の有効活用を図ることができる。

また、前記課題を解決した本発明（請求項２）は、請求項１の構成に加えて、前記第１の伝達系に介挿されるクラッチと、前記クラッチを制御して、減速時に前記後輪が路面から駆動される力が前記ジェネレータに伝達されるのを遮断もしくは伝達量を低減するクラッチ制御手段と、を有することを特徴とする。

この請求項２の構成においては、減速時は、後輪からの逆駆動力を遮断もしくは低減し、前輪からの逆駆動力による回生発電がなされる。なお、減速時とは、アクセルペダルの踏み込みが開放されたとき（緩められたとき）や、ブレーキペダルが踏み込まれたときなどである。

また、前記課題を解決した本発明（請求項３）は、請求項１の構成に加えて、前記第１の伝達系および前記第２の伝達系にそれぞれ介挿されるクラッチと、前記クラッチを制御して、減速時に前記第１の伝達系を遮断しもしくは伝達量を低減し、前記第２の伝達系を接続するクラッチ制御手段と、を有することを特徴とする。

この請求項３の構成においても、請求項２と同様、減速時は、後輪からの逆駆動力を遮断もしくは伝達量を低減する。

また、前記課題を解決した本発明（請求項４）は、請求項１〜請求項３のいずれかの構成に加えて、前記モータが前記ジェネレータを兼ねたモータ・ジェネレータであり、当該モータ・ジェネレータが車両後部に備えられることを特徴とする。

この請求項４の構成においては、モータがジェネレータを兼ねるため、コンパクトとなり、また、第１の伝達系と第２の伝達系がともにモータ・ジェネレータに接続されることにより、当該伝達系の一部の共有化を図ることができ、さらにコンパクトとなる。

本発明によれば、回生発電を効率的に行える新たな回生発電システムを搭載した電動車両を提供することができる。

本発明に係る第１実施形態の電動車両の全体レイアウトを示すレイアウト概念図である。 第１実施形態の電動車両の全体システムを示すシステム構成概念図である。 第１実施形態の電動車両の駆動時における、（ａ）はモータから後輪への駆動力の伝達を模式的に示す図であり、（ｂ）は前輪からの逆駆動力を含めた駆動力の伝達を機能ブロック図に対応付けて示した図である。 第１実施形態の電動車両の回生時における、（ａ）は前輪からモータへの逆駆動力の伝達を模式的に示す図であり、（ｂ）は後輪からの逆駆動力を含めた駆動力の伝達を機能ブロック図に対応付けて示した図である。 第１実施形態の電動車両の回生時における制御フローを示した図である。 本発明に係る第２実施形態の電動車両の全体システムを示すシステム構成概念図である。 第２実施形態の電動車両の、（ａ）は駆動時におけるモータから後輪への駆動力の伝達などを模式的に示す図であり、（ｂ）は回生時における前輪からモータへの逆駆動力の伝達などを模式的に示す図である。 第２実施形態の電動車両の回生時における制御フローを示した図である。 本発明に係る第３実施形態の電動車両の全体システムを示すシステム構成概念図である。 本発明に係る第４実施形態の回生時における制御フローを示した図である。 本発明に係る第５実施形態の電動車両（ＦＲ車）の全体システムを示すシステム構成概念図である。 本発明に係る第６実施形態の電動車両（モータとジェネレータ別体）の全体システムを示すシステム構成概念図である。

以下、本発明である、電動車両を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、添付図面を参照して詳細に説明する。

≪第１実施形態≫
まず、第１実施形態の電動車両Ｖを図１〜図５を参照して説明する。

（全体構成）
第１実施形態の電動車両Ｖは、回生発電を効率的に行える新たな回生発電システムを搭載した車両である。この電動車両Ｖは、図１のレイアウト概念図に示すように、前輪ＦＷと後輪ＲＷを備える四輪車両である。また、電動車両Ｖは、後部（リア）に走行用のモータ（モータ・ジェネレータ）１０を備え、モータ１０で発生した駆動力を後輪ＲＷに伝達するＲＲ車である。このため、モータ１０で発生した駆動力を後輪ＲＷに伝達する第１の伝達系１を有する。さらに、この電動車両１０は、減速時に前輪ＦＷで発生する逆駆動力を後部のモータ１０に伝達する第２の伝達系２を有する。
なお、詳細は後記するが、電動車両Ｖは、モータ１０で発生した駆動力を前輪ＦＷに伝達しないことから、四輪駆動車とは明らかに相違する。

（第１の伝達系／第２の伝達系）
モータ１０は、後記するＰＤＵ４（図２参照）を介して後記する高電圧二次電池５（図２参照）が蓄えている電力を供給されて駆動力を発生させる電動機である。また、モータ１０は、減速時に発生する逆駆動力を供給されて発電する発電機（ジェネレータ）である。つまり、モータ１０は、モータ・ジェネレータである。なお、図１では、ＰＤＵ４と高電圧二次電池５の記載は省略しているが、例えば、高電圧二次電池５は車両中央部に、ＰＤＵ４はモータ１０の直近にレイアウトされる。

ミッション＆リアデフ１１は、モータ１０で発生した駆動力を変速する変速機能を有するとともに、車両後部であるリア（第１の伝達系１）や車両前部であるフロント（第２の伝達系２）への各接続を制御するクラッチ機能を有する。さらに、ミッション＆リアデフ１１は、旋回時の左右の後輪ＲＷの回転速度の差を吸収しつつ、モータ１０（変速装置）からの駆動力を左右に均等に振り分けて伝えるデファレンシャル機能を有する。
後ドライブシャフト１２は、モータ１０からミッション＆リアデフ１１に伝達された駆動力を後輪ＲＷに更に伝達する部材である。この後ドライブシャフト１２は、左右一対を備える。

前ドライブシャフト２１は、ドライバがアクセルペダルの踏み込みを戻した場合などに生じる前輪ＦＷの逆駆動力をフロントデフ２２に伝達する部材である。この前ドライブシャフト２１は、左右一対を備える。フロントデフ２２は、旋回時の左右の前輪ＦＷの回転速度の差を吸収しつつ、左右の前ドライブシャフト２１からの逆駆動力を合力して後段側に伝達する機能を有する部材である。第１トランスファ２３は、フロントデフ２２とプロペラシャフト２４を接続する部材であり、フロントデフ２２からの逆駆動力を後段側のプロペラシャフト２４に伝達する機能を有する。プロペラシャフト２４は、第１トランスファ２３と第２トランスファ２５を接続する部材であり、第１トランスファ２３からの逆駆動力を後段側の第２トランスファ２５に伝達する機能を有する。このプロペラシャフト２４は、前から後ろに向けて前プロペラシャフト２４ａ、ジョイント２４ｂ、後プロペラシャフト２４ｃを含んで構成されている。第２トランスファ２５は、プロペラシャフト２４とミッション＆リアデフ１１を接続する部材であり、プロペラシャフト２４からの逆駆動力を後段側のミッション＆リアデフ１１に伝達する機能を有する。

なお、駆動及び回生の切替時にモータ１０の回転速度が同等となるように、両経路（第１の伝達系１と第２の伝達系２）の各ギヤレシオが設定される。

次に、図２のシステム構成概念図を参照して、更に詳細に電動車両Ｖを説明する。なお、図１と共通する部分については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。

図２に示すように、ミッション＆リアデフ１１は、前記した変速機能に相当する変速装置１１ａを備えるとともに、前記したクラッチ機能に相当する回生用クラッチ装置１１ｂおよび駆動用クラッチ装置１１ｃを備える。さらに、ミッション＆リアデフ１１は、前記したデファレンシャル機能に相当するリアデフ１１ｄを備える。つまり、ミッション＆リアデフ１１は、変速装置１１ａ、回生用クラッチ装置１１ｂ、駆動用クラッチ装置１１ｃ、および、リアデフ１１ｄを備えている。

このうち、回生用クラッチ装置１１ｂは、後記するＥＣＵ（Electronic Control Unit）６により、回生時には、前輪ＦＷからの逆駆動力を発電機であるモータ１０に伝達するようにＯＮされ、一方、加速などの駆動時には、モータ１０からの駆動力を前輪ＦＷに伝達しないように（遮断するように）ＯＦＦされる。また、駆動用クラッチ装置１１ｃは、ＥＣＵ６により、回生時には、後輪ＲＷからの逆駆動力を発電機であるモータ１０に伝達しないように（遮断するように）ＯＦＦされ、一方、駆動時には、モータ１０からの駆動力を後輪ＲＷに伝達するようにＯＮされる。

つまり、この構成においては、第１の伝達系１による駆動力の伝達は、モータ１０→ミッション＆リアデフ１１（変速装置１１ａ→駆動用クラッチ装置１１ｃ→リアデフ１１ｄ）→リアドライブシャフト（Ｄ／Ｓｈａｆｔ）１２→後輪ＲＷという経路をとる（後記する図３（ｂ）の太線参照）。また、第２の伝達系２による逆駆動力の伝達は、前輪ＦＷ→前ドライブシャフト（Ｄ／Ｓｈａｆｔ）２１→フロントデフ２２→第１トランスファ２３→プロペラシャフト（Ｐ／Ｓｈａｆｔ）２４→第２トランスファ２５→ミッション＆リアデフ１１（回生用クラッチ装置１１ｂ→変速装置１１ａ）→モータ１０という経路をとる（後記する図４（ｂ）の太線参照）。

なお、クラッチ装置（回生用クラッチ装置１１ｂや駆動用クラッチ装置１１ｃ）は、ＥＣＵ６により接続制御できる装置だけでなく、クラッチ装置にかかるトルク量や回転速度差などによってクラッチ動作を切り替えることのできる装置で構成されていてもよい。
また、クラッチ装置は、常時接続タイプのものでも、常時切断タイプのものでもよい。常時切断タイプのクラッチ装置は、ＯＮ信号により接続され、駆動力を伝達する。

（電力系）
図２に示すように、本実施形態の電動車両Ｖは、電力系統として、モータ１０、ＰＤＵ４、高電圧二次電池５などを備える。このうち、モータ１０は、高電圧二次電池５から供給される電力を用いて、前記した駆動力を発生させる回転電機である。また、モータ１０は、前記した逆駆動力を用いて、高電圧二次電池５に充電する電力を発生させる（回生発電する）発電機である。なお、図２においては、高電圧二次電池５は、単に「二次電池」と表記している。

ＰＤＵ（Power Drive Unit）４は、半導体スイッチング素子からなるインバータを内蔵するとともに、ＥＣＵ６の指令に基づいてインバータを駆動する駆動回路を備える。ＰＤＵ４は、高電圧二次電池５からから図示しないＶＣＵ（Voltage Control Unit）を介して供給される直流電流から可変電圧可変周波数（Variable Voltage Variable Frequency）の三相交流電流を生成してモータ１０をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動するとともに、モータ１０が発電した三相の回生電流を、高電圧二次電池５を充電するための直流電力に変換する機能を有する。なお、電動車両Ｖは、図示しない充電口を介して車外の電源（充電スタンドや家庭用の充電装置）からの電力により高電圧二次電池５が充電されるようにされている。

高電圧二次電池５は、例えばリチウムイオン電池などの単電池を直列（さらに適宜並列）に接続した数百Ｖ程度の高電圧の組電池として構成されており、ＰＤＵ４から供給され回生発電の電力や、図示しない充電口を介して、車外の電源の電力により充電されるようになっている。
なお、電力系は、電動車両Ｖの車体に対して絶縁されている。

（制御系）
図２に示すように、本実施形態の電動車両Ｖは、制御系として、ＥＣＵ（制御装置）６を備える。また、アクセルペダルストロークセンサ７１、ブレーキペダルストロークセンサ７２、ブレーキ油圧センサ７３、車輪速センサ７４、車体加速度センサ７５などのセンサ類７を備える。また、モータ１０にも図示しない回転速度センサが備えられている。これらのセンサ類７は周知のものであるのでその説明は省略するが、ＥＣＵ６は、前記したように、回生時には、回生用クラッチ装置１１ｂをＯＮ（接続）し、駆動用クラッチ装置１１ｃをＯＦＦ（遮断）する機能を有する。一方、駆動時には、回生用クラッチ装置１１ｂをＯＦＦ（遮断）し、駆動用クラッチ装置１１ｃをＯＮ（接続）する機能を有する。また、ＥＣＵ６は、センサ類７からの信号に基づいて、回生時か駆動時かを判断する機能を有する。つまり、ＥＣＵ６は、電動車両Ｖの走行中にドライバがアクセルペダルを戻すとモータ１０による回生発電を開始し、モータ１０による回生ブレーキで、あたかもエンジンブレーキを効かせたかのように制動力を発生させる。さらに、ドライバがブレーキペダルを踏み込むと、回生ブレーキと通常の油圧ブレーキが協調制御して、走行エネルギの回生が効率よく行われるように、ブレーキによる制動力と回生発電による制動力を制御する機能を有する。

なお、本実施形態では、ブレーキ制御（特に前輪ＦＷのブレーキ制御）については、ＥＣＵ６とブレーキＥＣＵ８とが協調して行うものとする。例えば、ＥＣＵ６がブレーキペダルストロークセンサ７２の踏込量からマップを参照して回生発電量を決定して回生発電を行うとともに、回生発電量（つまり回生ブレーキによる制動力）をブレーキＥＣＵ８に通知する。一方、ブレーキＥＣＵ８は、ブレーキペダルの踏込量と制動力との対応関係のマップなどを参照して前輪ＦＷの制動力を決定するとともに、この制動力から回生ブレーキによる制動力を減算した制動力を決定する。そして、この決定した制動力（回生ブレーキによる制動力を減算した値）に対応するブレーキ油圧を、前輪ＦＷのホイールシリンダに供給するように、図示しない油圧バルブを制御するものとする。

（動作・作用）
以下、第１実施形態の電動車両Ｖの動作および作用を、図３〜図５を参照して説明する（適宜図１など参照）。

（１） 駆動時、ドライバがスロットルペダルの踏み込みを行うと、高電圧二次電池５に蓄えられた電力がＰＤＵ４を介してモータ１０に供給され、アクセルペダルの踏み込みに応じた駆動力がモータ１０により発生する。

図３（ａ）に示すように、モータ１０で発生した駆動力は、ミッション＆リアデフ１１に伝達され、さらには後ドライブシャフト１２に伝達され、そして、後輪ＲＷに伝達される。より具体的には、図３（ｂ）に示すように、モータ１０で発生した駆動力は、ミッション＆リアデフ１１、即ち、変速装置１１ａに伝達される。ここで、ＥＣＵ６は、アクセルペダルが踏み込まれていることから、つまりセンサ類７からの信号に基づいて駆動時と判断し、回生用クラッチ装置１１ｂをＯＦＦにし、駆動用クラッチ装置１１ｃをＯＮにしている。このため、駆動力は駆動用クラッチ装置１１ｃに伝達され、さらに、リアデフ１１ｄ、後ドライブシャフト１２、後輪ＲＷへと伝達される。これにより、電動車両Ｖはアクセルペダルの踏み込み量に応じて、加速や速度の維持を行う。即ち、第１の伝達系１により、駆動力が後輪ＲＷに伝達される。
なお、前輪ＦＷは、路面からの逆駆動力により回転するが、回生用クラッチ装置１１ｂがＯＦＦであるため、第２の伝達系２は空転状態となり、逆駆動力はモータ１０には伝達されない。

（２） 回生時、ドライバがスロットルペダルの踏み込みの開放を行うと、前輪ＦＷからの逆駆動力は、図４（ａ）に示すように、前ドライブシャフト２１、フロントデフ２２、第１トランスファ２３、プロペラシャフト２４、第２のトランスファ２５、ミッション＆リアデフ１１に伝達され、さらにモータ１０に伝達され、モータ１０が回生発電を行う。より具体的には、図４（ｂ）に示すように、ミッション＆リアデフ１１に伝達された前輪ＦＷからの逆駆動力は、回生用クラッチ装置１１ｂに伝達される。ここで、ＥＣＵ６は、アクセルペダルの踏み込が開放されていることから、つまりセンサ類７からの信号に基づいて回生時と判断し、回生用クラッチ装置１１ｂをＯＮにし、駆動用クラッチ装置１１ｃをＯＦＦにする。このため、逆駆動力は、変速装置１１ａに伝達され、そして、モータ１０に伝達される。モータ１０は発電機として三相交流電流の電力を回生発電する。この回生発電による回生電力は、ＰＤＵ４で直流の電力に変換され、さらに図示しないＶＣＵを介して高電圧二次電池５に充電される。この回生発電の際には、モータ１０による回生ブレーキで、あたかもエンジンブレーキを効かせたかのように制動力を発生させ、空走感を生じさせないようにする。
なお、後輪ＲＷは、路面からの逆駆動力により回転するが、駆動用クラッチ装置１１ｂがＯＦＦであるため、第１の伝達系１は空転状態となり、逆駆動力はモータ１０には伝達されない。

（３） ドライバがブレーキペダルを踏み込んだとき（制動時）は、ＥＣＵ６とブレーキＥＣＵ８とが協調してブレーキ制御を行う。つまり、ブレーキＥＣＵ８がブレーキペダルの踏込量と制動力との対応関係のマップなどを参照して前輪ＦＷの制動力を決定するとともに、この制動力から、ＥＣＵ６により通知された回生ブレーキによる制動力を減算し、減算後の動力に対応するブレーキ油圧を、前輪ＦＷのホイールシリンダに供給するように、図示しない油圧バルブを制御する。ちなみに、ブレーキペダルの踏込量が少ない領域では、回生発電による制動力で減速Ｇを得るようにする。一方、ブレーキペダルの踏込量が多くなると、決定された制動力のすべてを回生発電による制動力で賄うことはできないので、前輪ＦＷの図示しないホイールシリンダにブレーキ油圧を供給して、回生発電による制動力を、ブレーキ油圧で補うようにする。
なお、ブレーキペダルをドライバが大きく踏み込めば踏み込むほど、制動力は大きく生じるように制御されるが、制動力が大きくなるにつれて、荷重移動によりフロント荷重が大きくなる。つまり、前輪ＦＷに発生する逆駆動力も大きくなる。このため、ブレーキペダルの踏込量が大きくなるほど回生発電量を増すことができる。
ちなみに、第１の伝達系１に対しては、ブレーキＥＣＵ８が、後輪ＲＷの図示しないホイールシリンダにブレーキペダルの踏み込み量に応じて予め決定されるブレーキ油圧を供給して、後輪ＲＷに所定の制動力を与える。

図５の制御フローを参照して、回生時の制御をさらに説明する。なお、動作主体は、制御ＥＣＵ６である。
図５に示すように、先ず、アクセルペダルストロークセンサ７１からのアクセルペダルの踏込量に基づき、アクセルペダルの踏み込みの開放（開度０）を検知することにより制御が開始する（Ｓ１１）。次に、ブレーキペダルストロークセンサ７２のブレーキペダルの踏込量と、ブレーキ油圧センサ７３のブレーキ油圧を取得し、前記したようなブレーキＥＣＵ８との協調制御を開始する（Ｓ１２）。この例では、あわせて（並列的に）、プロペラシャフト２４または第２トランスファ２５の回転速度を取得する（Ｓ１３）。

続いて、駆動用クラッチ装置１１ｃをＯＦＦ（切断）にして（Ｓ１４）、モータ１０の駆動力が後輪ＲＷに伝達されないようにする。その後、ステップＳ１３で取得した回転速度に基づいて、モータ１０の回転速度を微調整する（Ｓ１５）。なお、この調整は、図示しないモータＥＣＵと協調制御によるものとする。モータ１０の回転速度の調整の後、回生用クラッチ装置１１ｂをＯＮ（接続）にして（Ｓ１６）、前輪ＦＷからの逆駆動力をモータ１０に伝達する。そして、回生発電を開始するように制御する（Ｓ１７）。
なお、車輪速センサ７４と車体加速度センサ７５を利用しての制御については説明を省略するが、例えば、前輪ＦＷや後輪ＲＷがロックしないような制御があげられる。つまり、回生発電を多く行え、かつ、前輪ＦＷや後輪ＲＷがロックしないような制御などに活用される。

ちなみに、図５の制御フローにおいて、アクセルペダルが踏み込まれると、当該図５の制御フローによる制御を終了し、ＥＣＵ６は、回生用クラッチをＯＦＦにし、駆動用クラッチをＯＮにする。

（第１実施形態の効果など）
以上説明した第１実施形態の電動車両Ｖによれば、ブレーキ油圧による制動力を補助することができる。しかも、電動車両Ｖに作用させる制動力が大きくなればなるほど、フロントへの荷重移動の関係から、ＲＲ車やＦＲ車のような一般的な後輪駆動車よりも、つまり後輪回生（リア回生）の車両よりも、前輪回生（フロント回生）である本実施形態の電動車両Ｖの方が、回生発電量を増やすことができる。そして、回生発電量を増やせる分、電費の向上（航続距離の延長）を実現することができる。また、電動車両Ｖは、後輪からの逆駆動力でしか回生発電を行えないような場合よりも、より適切にブレーキ油圧による制動力を補助することができ、特に前輪ＦＷのブレーキの負荷を軽減できる。

ちなみに、本実施形態の電動車両Ｖとは異なる通常の後輪駆動の電動車両では、様々な路面状況で車輪をロックさせることがないように回生を取ろうとすると、リア回生では、回生量を多く取ることができない場合がある。しかし、本実施形態の電動車両では、制動時の荷重移動量でより軸重がかかったフロント（前輪ＦＷ）から回生を取るフロント回生であるため、前記のとおり、より多くの回生量を取ることができるという効果がある。

また、駆動時（加速時）は、後輪ＲＷに駆動力を供給するので、ＦＦ車のような前輪駆動車（フロント駆動車）に比べて、より適切に駆動力を路面に伝達することができる。
また、本実施形態の電動車両Ｖは四輪駆動車ではないので、四輪駆動車で見られるようなタイトコーナブレーキング現象、つまり、四輪駆動車で急なコーナを曲がろうとしたときや、車庫入れしようとしたときの、前輪ＦＷと後輪ＲＷの回転速度差に起因した意図しないブレーキング現象が生じることはない。つまり、センタデフなどは不要である。

また、エンジンを備えた車両におけるＲＲ車は、排気管長やマフラ容量が十分に取れないため、出力の面でも不利となるというデメリットがあったが、電動車両Ｖはエンジンを備えないので、このようなデメリットは生じない。また、モータ１０は、エンジンに比べて発熱量が少なく、音も静かなので、遮熱・遮音についての制約が少なく、この結果、機器（部品）のレイアウトに関しての自由度が広がり、本実施形態の電動車両Ｖのようなレイアウトでも居住性や、運動性におけるデメリットは生じないといえる。

なお、ドライバがブレーキペダルを踏み込んだときの油圧ブレーキによる制動力と回生ブレーキによる制動力の比率などは、適宜設定することができる。例えば、ドライバがブレーキペダルを踏み込んだ際には、常に油圧ブレーキによる制動力が発生するようにしてもよいし、制動力がある値を超えるときまでは回生ブレーキだけにより制動力を発生するようにしてもよい。いずれの場合でも、本実施形態の電動車両Ｖは、後輪ＲＷからの逆駆動力で回生するリア回生よりも、より多く回生発電を行うことができる。

≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態の電動車両Ｖを、図６などを参照して説明する（適宜図１など参照）。なお、第１実施形態と共通する要素については、第１実施形態で参照した各図の要素と同じ符号をこの第２実施形態でも付して、適宜説明を省略するものとする。

図６に示すように、第２実施形態の電動車両Ｖは、ミッション＆リアデフ１１における駆動用クラッチ装置１１ｃが、トルク伝達装置１１ｅに置き換わっている。トルク伝達装置１１ｅは、第１実施形態の駆動用クラッチ装置１１ｃとは異なり、駆動力（逆駆動力）、つまりトルクの伝達量（トルク伝達容量）を可変にできることである。この結果、第２実施形態の電動車両Ｖは、回生時、後輪ＲＷからの逆駆動力も回生発電に用いることができる。

このため、ＥＣＵ６は、加速時などの駆動時は、変速装置１１ａからのモータ１０の駆動力の全量をリアデフ１１ｄに伝達するように、トルク伝達装置１１ｅに対してトルクの伝達量を最大にする指令を送信する。一方、回生時、ＥＣＵ６は、後輪ＲＷがロックしない範囲でトルク伝達装置１１ｅのトルクの伝達量を設定し、その指令をトルク伝達装置１１ｅに送信して、後輪ＲＷからの逆駆動力をモータ１０（発電機）に伝達するように制御する。ちなみに、後輪ＲＷのブレーキ制御も、第１実施形態と同様、ブレーキＥＣＵ８との協調制御がなされる。

駆動時について、図７（ａ）を参照し説明すると、駆動時は、ＥＣＵ６に制御されたトルク伝達装置１１ｅが、モータ１０からの駆動力を全量リアデフ１１ｄに伝達する。このため、動作・作用については、第２実施形態の電動車両Ｖと第１実施形態の電動車両Ｖとの見かけ上の相違はない。

一方、回生時について、図７（ｂ）を参照して説明すると、回生時は、ＥＣＵ６に制御されたトルク伝達装置１１ｅが、後輪ＲＷからの逆駆動力の一部（場合によっては全量）を、つまり、後輪ＲＷがロックしない範囲で逆駆動力を、発電機としてのモータ１０に伝達する。

図８は第２実施形態の制御フローであるが、第１実施形態と異なるのは、ステップＳ１４がステップＳ１４ａになっている点である。第２実施形態では、回生時にブレーキＥＣＵ８との協調制御において、後輪ＲＷのブレーキがロックせず、かつ、後輪ＲＷからの逆駆動力を可能な限り回生発電に利用できるように、ＥＣＵ６が、トルクの伝達量を設定する（Ｓ１４ａ）。

（第２実施形態の効果など）
以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するうえ、さらに、後輪ＲＷからの逆駆動力も回生発電に利用することができる。このため、さらに電費の向上（航続距離の延長）を実現することができる。また、後輪ＲＷのブレーキの負荷を軽減することができる。

なお、第１実施形態で説明したタイトコーナブレーキング現象は、本実施形態では、トルク伝達装置１１ｅにより吸収することができる。また、車速と舵角に基づいて、低車速における急な旋回時には、ＥＣＵ６がトルク伝達装置１１ｅに指示して、後輪ＲＷからの逆駆動力の伝達を遮断することで、タイトコーナブレーキング現象を防止することができる（トルク伝達装置１１ｅの負担低減にもなる）。

ちなみに、前記の第１実施形態において、高車速で直進などの状況では、つまり、前輪ＦＷと後輪ＲＷの速度差が小さい場合（速度差が実質ゼロか所定値よりも小さい場合）は、回生時に、回生用クラッチ装置１１ｂと駆動用クラッチ装置１１ｃをともにＯＮにして、前輪ＦＷに加えて、後輪ＲＷからの逆駆動力を用いて回生発電を行うようにすることも可能である。

≪第３実施形態≫
次に、第３実施形態の電動車両Ｖを、図９を参照して説明する（適宜図１など参照）。なお、第１実施形態や第２実施形態と共通する要素については、第１実施形態などで参照した各図の要素と同じ符号をこの第３実施形態でも付して、適宜説明を省略するものとする。ちなみに、図９は、後記する第４実施形態と共通の図である。

図９に示すように、第３実施形態の電動車両Ｖは、前クラッチ装置２６を備える。この前クラッチ装置２６は、第２の伝達系２（図１参照）、つまり、前輪ＦＷからミッション＆リアデフ１１、さらにはモータ１０に至る逆駆動力の伝達経路におけるフロントデフ２３とプロペラシャフト２４の間に介挿されている。この点が、他の実施形態とは異なる点である。

ＥＣＵ６は、駆動時は前クラッチ装置２６をＯＦＦするように制御し、回生時にＯＮするように制御する。このため、第１実施形態では、駆動時でも第２の伝達系２が空転していたが、この第３実施形態では、空転は、前クラッチ装置２６で遮断され、プロペラシャフト２４や第２のトランスファ２５（さらには回生用クラッチ装置１１ｂ）が空転することが防止される。

以上説明した第３実施形態によれば、駆動時におけるプロペラシャフト２４などの空転などによる摩擦力や回転慣性マスなどを起因としたエネルギロス（駆動ロス）を低減することができるという効果が得られる。

≪第４実施形態≫
次に、第４実施形態の電動車両Ｖを、図９および図１０を参照して説明する（適宜図１など参照）。なお、第４実施形態の電動車両は、ハードウェア的には、第３実施形態の電動車両Ｖと同じであり、第２の伝達系に前クラッチ装置（フロントクラッチ）２６を備えている。この第４実施形態が第３実施形態と異なる点は、ＥＣＵ６による制御である。

以下、図１０のフローを参照して、第４実施形態について、特にＥＣＵ６の動作について説明する。なお、参照する図１０は、第１実施形態の図５と共通するステップには、同じステップ番号を付して、説明を適宜省略する。

図１０において、ステップＳ１１とステップＳ１２は、第１実施形態と同じである。第４実施形態では、ステップＳ２１において、ＥＣＵ６が、前輪ＦＷからの逆駆動力が所定値以上か否かを判定する。この所定値は、急ブレーキなどを想定した大きな値が設定される。逆駆動力が、所定値以上の場合（Ｓ２１→Ｙｅｓ）は、ＥＣＵ６は、ステップＳ２２で前クラッチ装置２６をＯＦＦ（切断）にし、続いて、回生用クラッチ装置１１ｂをＯＦＦ（切断）にする（Ｓ２３）。これにより、大きな逆駆動力がプロペラシャフト２４に伝達されることが防止される。ちなみに、前輪ＦＷのブレーキは、回生ブレーキなしでも、充分な制動力が得られるようにされている。逆駆動力が所定値以上か否かの判定は、回転速度やブレーキペダルの踏込量などにより行ってもよい。

なお、ステップＳ２１とステップＳ２２は、どちらかを省略することも可能である。また、初期状態において、前クラッチ装置２６や回生用クラッチ装置１１ｂがＯＦＦであれば、ステップＳ２１とステップＳ２２は、省略可能またはＯＦＦ状態を維持するということになる。また、最初は通常のブレーキ操作であったが、急に緊急のブレーキ操作などになった場合は、回生用クラッチ装置１１ｂと前クラッチ装置２６は、ともにＯＮ（接続）であるが、逆駆動力が所定値を超えた場合（Ｓ２１→Ｙｅｓ）は、ステップＳ２２とステップＳ２３により、回生用クラッチ装置１１ｂと前クラッチ装置２６は、ともにＯＦＦにされるものとする。

一方、ステップＳ２１において、前輪ＦＷからの逆駆動力が所定値以上ではない場合（Ｓ２１→Ｎｏ）は、つまり、急ブレーキなどではない場合は、前クラッチ装置２６をＯＮ（接続）にしてプロペラシャフト２４に逆駆動力を伝達する。これにより、プロペラシャフト２４と第２トランスファ２５が回転し始める。次のステップＳ１３では、ＥＣＵ６が、プロペラシャフト２４または第２トランスファ２５の回転速度を取得する。なお、第１実施形態とはステップ１３の位置が異なっている。これは、ステップＳ２４以前では前クラッチ装置２６がＯＦＦであることから、プロペラシャフト２４などが回転していないため、このようなフローとしている。

以下のステップＳ１４〜ステップＳ１７は、第１実施形態と同じであるので、説明を省略する。

以上説明した第５実施形態によれば、急ブレーキもしくは不意に路面凹凸による入力が入った場合、プロペラシャフト２４以降の部品を保護することができる。また、不意の高トルク（高逆駆動力）の入力を制限することにより、プロペラシャフト２４以降の部品強度を緩和することができて軽量化できる。
なお、このような機能は、フロントデフ２２や第１トランスファ２３などに持たせるようにしてもよい。

また、ステップＳ２２とステップＳ２３でクラッチ装置（回生用クラッチ装置１１ｂ、前クラッチ装置２６）をＯＦＦする際に、回生ブレーキによる制動力の急な低減による違和感、換言するとブレーキ油圧の上昇速度を考慮して、予め油圧源のブレーキ油圧を上昇させておくといったことが考えられる。また、トルク伝達装置１１ｅ（図６参照）のように、モータ１０に伝達する逆駆動力を徐々に低減することなども考えられる。

また、ステップＳ２２とステップＳ２３に代えて、または、ステップＳ２２とステップＳ２３に加えて、ＥＣＵ６が指示して、ＰＤＵ４（インバータ）による回生発電を停止したり回生発電量を低減したりすることも考えられる。回生発電を停止などすれば、プロペラシャフト２４などに大きな逆駆動力が加わることがなくなる。なお、この際、前記した回生ブレーキによる制動力の急な低減による違和感を考慮して、徐々に回生発電量を低減するようにしてもよい。

≪第５実施形態≫
次に、第５実施形態の電動車両Ｖを、図１１を参照して説明する（適宜図１など参照）。なお、第１実施形態など共通する要素については、第１実施形態などで参照した各図の要素と同じ符号をこの第５実施形態でも付して、適宜説明を省略するものとする。

図１１に示すように、第５実施形態の電動車両Ｖは、第１実施形態の電動車両Ｖとは異なり、いわゆるＦＲ車である。つまり、フロント（車両前部）に原動機であるモータ１０を備え、モータ１０で発生した駆動力を後輪ＲＷに伝達して、後輪ＲＷで駆動する。その一方、回生発電は、第１実施形態と同様、前輪ＦＷからの逆駆動力により行う。なお、第１実施形態では、符号１１はミッション＆リアデフであるが、この第５実施形態では、符号１１はミッションである。

この第５実施形態の電動車両Ｖによれば、前記した第１実施形態の電動車両Ｖよりも、フロント荷重が大きい分、より回生発電を大きくすることができる。また、リアの荷物スペースを広く取ることができる。一方、前記した第１実施形態の電動車両Ｖ（図１参照）は、第５実施形態の電動車両Ｖよりも、リア荷重が大きい分、駆動力をより路面に伝達しやすいといえる。

≪第６実施形態≫
次に、第６実施形態の電動車両Ｖを、図１２を参照して説明する（適宜図１など参照）。なお、第１実施形態など共通する要素については、第１実施形態などで参照した各図の要素と同じ符号をこの第６実施形態でも付して、適宜説明を省略するものとする。

図１２に示すように、第６実施形態の電動車両Ｖは、第１実施形態ではモータ１０がモータ・ジェネレータであったが、第６実施形態では、モータ１０Ａとジェネレータ１０Ｂとは別体であり、モータ１０Ａはリアに、ジェネレータ１０Ｂはフロントにレイアウトされている。つまり、第６実施形態の電動車両Ｖは、第１実施形態の電動車両Ｖと同様に後輪駆動車であるが、回生は前輪ＦＷからの逆駆動力で行うフロント回生の車両である。このため、この第６実施形態では、プロペラシャフト２４、第１トランスファ２３、第２トランスファ２５などが省略されている。

この第６実施形態の電動車両Ｖは、このようにプロペラシャフト２４が省略されていることから、居住スペースをより広く取ることができる。また、前後の重量配分的にも、バランスが取れているといえる。

補足すると、モータ１０Ａをリア配置としたことにより、フロントのいわゆるエンジン（モータ）ルームに多くの発電機容積を確保でき、ここにジェネレータ１０Ｂをレイアウトすることで前後の重量配分を５０：５０近傍とすることができて、車体性能を高めることができる。また、発熱量が多いジェネレータ１０Ｂをフロントにレイアウトすることで走行風などによる冷却性能を高めて発電効率を上げることができる。なお、ＰＤＵ４は、モータ用とジェネレータ用を共通としてもよいし、別体としてもよい。

≪まとめ≫
以上説明した第１実施形態から第６実施形態の電動車両Ｖは、本発明を実施するうえでの一例を示すものであり、本発明が前記した実施形態に限定して解釈されるものではないことはいうまでもない。また、第１実施形態から第６実施形態を、適宜組み合わせて実施することもできる。例えば、各実施形態について、モータ１０は、モータ・ジェネレータであるが、第６実施形態のように、モータ（符号１０Ａ）とジェネレータ（符号１０Ｂ）が一体である必要はなく、どのようにレイアウトすることもできる。

ちなみに、各実施形態は、電動車両Ｖとして、純粋な電気自動車を想定して説明したが、回生発電を行う車両であれば、ハイブリッド車や燃料電池電気自動車なども、電動車両Ｖといえる。

本発明は、今後ますます普及する電動車両を便利なものとする技術として、大いなる利用可能性を有する。

Ｖ 電動車両
ＦＷ 前輪
ＲＷ 後輪
１ 第１の伝達系
２ 第２の伝達系
４ ＰＤＵ
５ 高電圧二次電池（二次電池）
６ ＥＣＵ（クラッチ制御手段）
１０ モータ（モータ・ジェネレータ）
１０Ａ モータ
１０Ｂ ジェネレータ
１１ ミッション＆リアデフ
１１ａ 変速装置
１１ｂ 回生用クラッチ装置（第２の伝達系に介挿されるクラッチ）
１１ｃ 駆動用クラッチ装置（第１の伝達系に介挿されるクラッチ）
１１ｄ リアデフ（第１の伝達系の構成要素）
１１ｅ トルク伝達装置（第１の伝達系に介挿されるクラッチ）
１２ 後ドライブシャフト（第１の伝達系の構成要素）
２１ 前ドライブシャフト（第２の伝達系の構成要素）
２２ フロントデフ（第２の伝達系の構成要素）
２３ 第１トランスファ（第２の伝達系の構成要素）
２４ プロペラシャフト（第２の伝達系の構成要素）
２５ 第２トランスファ（第２の伝達系の構成要素）
２６ 前クラッチ装置（第２の伝達系に介挿されるクラッチ）

Claims (4)

1. 二次電池からの電力により駆動力を発生させるモータと、前記二次電池に充電する電力を回生発電により発生させるジェネレータと、を備える電動車両であって、
   後輪に前記モータの駆動力を伝達する第１の伝達系と、
   減速時に前輪が路面から駆動される力を前記ジェネレータに伝達する第２の伝達系と、
   を有することを特徴とする電動車両。
2. 前記第１の伝達系に介挿されるクラッチと、
   前記クラッチを制御して、減速時に前記後輪が路面から駆動される力が前記ジェネレータに伝達されるのを遮断もしくは伝達量を低減するクラッチ制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
3. 前記第１の伝達系および前記第２の伝達系にそれぞれ介挿されるクラッチと、
   前記クラッチを制御して、減速時に前記第１の伝達系を遮断もしくは伝達量を低減し、前記第２の伝達系を接続するクラッチ制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
4. 前記モータが前記ジェネレータを兼ねたモータ・ジェネレータであり、当該モータ・ジェネレータは、車両後部に備えられること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電動車両。

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