JP2012239299A

JP2012239299A - 車両用駆動機構

Info

Publication number: JP2012239299A
Application number: JP2011106484A
Authority: JP
Inventors: Takashi Asai; 崇浅井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2031-05-11
Also published as: JP5772199B2

Abstract

【課題】複数のモータで、モータの走行時の電費を向上させつつ、車輪と補機とを駆動させる。
【解決手段】第一電気モータ８０を車両１０の走行用として利用した場合は、第二電気モータ９０をコンプレッサー２０２の駆動に利用し、第二電気モータ９０を走行用として利用した場合は、第一電気モータ８０をコンプレッサー２０２の駆動に利用する。よって、二つの第一電気モータ８０及び第二電気モータ９０の駆動力が前輪１２Ｌ，１２Ｒとコンプレッサー２０２とに分配され、前輪１２Ｌ，１２Ｒとコンプレッサー２０２とが共に効率良く駆動する。したがって、走行時の電費を向上させつつ、コンプレッサー２０２と前輪１２Ｌ，１２Ｒとを効率的に駆動させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用駆動機構に関する。

特許文献１には、エンジンと駆動・回生用モータの駆動力により車輪を駆動するハイブリッド車両において、全ての補機（エアコンコンプレッサ、エンジン冷却ウォーターポンプ、強電系ウォーターポンプ、無段変速機用オイルポンプ、パワーステアリング用オイルポンプ）を電動モータＡ，Ｂによるモータ駆動とし、各モータＡ，Ｂの駆動力で全ての補機を駆動する補機駆動装置が提案されている（特許文献１を参照）。

また、特許文献２には、低速用のモータと高速用のモータとを使い分けて走行する車両の駆動装置が提案されている（特許文献２を参照）。

ここで、一つのモータで車輪を駆動する場合を想定すると、低回転から高回転まで充分なトルクを得るためには、モータの出力を大きくする必要がある。よって、一つのモータで出力特性と電費とを両立させる必要があり、電費の向上に限界が生じる。

また、特許文献２のように、低速用のモータと高速用のモータとを使い分けて走行する車両の駆動装置において、モータでエアコンのコンプレッサーなどの補機を駆動させると、補機を駆動させる分、走行に用いるための駆動力が減少し、電費が悪化する虞がある。

特開２００８−１５５７１９号公報特開２００５−１２７５０５号公報

本発明は、上記事実を考慮し、複数のモータで、モータの走行時の電費を向上させつつ、車輪と補機とを駆動させる車両用駆動機構を得ることが目的である。

請求項１の発明は、電力によって駆動する複数のモータと、前記複数のモータに接続され、前記複数のモータのいずれか一つのモータを選択して、車輪に駆動力を伝達させる走行用駆動機構と、前記複数のモータに接続された補機用駆動機構と、前記補機用駆動機構に設けられ、前記車輪に駆動力が伝達される前記いずれか一つのモータの前記補機への駆動力の伝達を遮断し、前記車輪に駆動力が伝達されていない他の前記モータで前記補機が駆動するように、前記補機に伝達される駆動力を切り替える切替手段と、備える。

請求項１の発明では、複数のモータのいずれか一つのモータを選択して、車輪を駆動させているので、一つのモータで車輪を駆動させる構成と比較し、電費が向上する。

また、切替手段によって、車輪に駆動力が伝達されていない他のモータで補機が駆動するように、補機に伝達される駆動力が切り替えられる。

このように、複数のモータの駆動力が補機と車輪とに分配され、補機と車輪とが共に効率良く駆動する。したがって、複数のモータで、モータの走行時の電費を向上させつつ、車輪と補機とが効率的に駆動する。

請求項２の発明は、前記複数のモータは、高回転用モータと、前記高回転用モータよりも低回転側でトルクのピークが発生する特性の低回転用モータと、され、前記走行用駆動機構は、予め定められた車速以下では前記低回転用モータの駆動力を前記車輪に伝達させる。

請求項２の発明では、高回転用モータと低回転用モータとを、車速に応じて使い分けるので、更に電費が向上する。

請求項１に記載の発明によれば、補機専用のモータを有する構成や車輪に駆動力が伝達されているモータで補機を駆動させる構成と比較し、複数のモータで、モータの走行時の電費を向上させつつ、車輪と補機とを駆動させることができる。

請求項２記載の発明によれば、高回転用モータと低回転用モータとを車速に応じて使い分けるので、更に電費を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る車両用駆動機構を構成する走行用駆動機構を示す概略構成図である。本発明の一実施形態に係る車両用駆動機構を構成する補機用駆動機構を示す概略構成図である。第一電気モータと第二電気モータとのトルク特性を説明するためのグラフである。

＜実施形態＞
本発明の一実施形態に係る車両用駆動機構を図１〜図３を用いて説明する。

図１と図２とに示す本実施形態の車両１０は、走行用駆動機構１００（図１を参照）と補機用駆動機構（図２を参照）とを含んで構成された車両用駆動機構１５を有している。また、制御装置６０が車両用駆動機構１５の各種制御を行う。制御装置６０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含んで構成されている。

[走行用駆動機構]
まず、走行用駆動機構１００について説明する。

図１に示すように、車両１０は、電池５０から供給される電気によって駆動する第一電気モータ８０及び第二電気モータ９０を備えている。これら第一電気モータ８０及び第二電気モータ９０のいずれか一方の駆動力が走行用駆動機構１００によって車軸２０に伝達されることによって、車軸２０が回転する。そして、車軸２０が回転することによって、前輪１２Ｒ，１２Ｌが回転し、車両１０が走行する。なお、前輪１２Ｌはデフ機構３０を介して駆動力（回転）が伝達される。

走行用駆動機構１００は、制御装置６０、減速機構１１０、車軸２０、及びデフ機構３０等を含んで構成されている。また、減速機構１１０は、第一シャフト１１２、第二シャフト１１４、減速ギア１２２、１２４、減速ギア１２６、１２８、第一駆動用クラッチ１３２、及び第二駆動用クラッチ１３４を含んで構成されている。

第一電気モータ８０の出力軸８２の回転は、第一駆動用クラッチ１３２を介して、第一シャフト１１２に伝達される（出力軸８２に設けられている歯車２５４については後述する）。第一シャフト１１２の回転は、二つの減速ギア１２２、１２４で減速され第二シャフト１１４に伝達される。そして、第二シャフト１１４の回転が、二つの減速ギア１２６、１２８によって減速され、車軸２０に伝達される。

したがって、第一シャフト１１２（第一電気モータ８０の出力軸８２）の回転が減速ギア１２２、１２４よって減速比Ｒ１で第二シャフト１１４に伝達され、この第二シャフト１１４の回転が減速ギア１２６，１２８によって減速比Ｒ２で車軸２０に伝達される。よって、第一電気モータ８０の回転は、低速走行用のＲ１×Ｒ２の減速比で車軸２０に伝達される。

また、第二シャフト１１４は、第二電気モータ９０の出力軸９２が、第二駆動用クラッチ１３４を介して連結されている（出力軸９２に設けられている歯車２６４については後述する）。よって、第二電気モータ９０の出力は、高速走行用のＲ２の減速比で車軸２０に伝達される。

電池９０と第一電気モータ８０及び第二電気モータ９０とは、制御装置６０によって制御されている。また、制御装置６０が、第一駆動用クラッチ１３２及び第二駆動用クラッチ１３４の遮断及び接続の制御を行う。

なお、図３に示すように、第一電気モータ８０は、低速回転側にトルクのピークがある低回転仕様のモータとされ、第二電気モータ９０は高速回転側にトルクのピークがある高回転仕様のモータとされている。なお、図３のグラフはトルク特性（性能特性）を判りやすくするために模式的に図示したものであり、実際のトルク特性を正確に示したものではない。

[補機用駆動機構]
つぎに、補機用駆動機構２００について説明する。

図２に示すように、車両１０には、補機の一例としてのエアコン用のコンプレッサー２０２が設けられている。

コンプレッサー２０２には、図示されていないエアコンの冷凍サイクルが形成されている。そして、コンプレッサー２０２が駆動することで冷凍サイクル中を冷媒が循環すると共に、循環する冷媒を用いて車両１０の図示されていない車室内の空調（冷暖房及び除湿）が行なわれる。

コンプレッサー２０２は、駆動軸２０４と駆動軸２０６との少なくとも一方が回転することで駆動するように構成されている。そして、補機用駆動機構２００が、駆動軸２０４又は駆動軸２０６を回転させることによって、コンプレッサー２０２が駆動する。

補機用駆動機構２００は、制御装置６０、歯車２５２、歯車２５４、歯車２６２、歯車２６４、第一軸２１４、第二軸２１６、第一電磁クラッチ２２２、及び第二電磁クラッチ２２４を含んで構成されている。

第一電気モータ８０の出力軸８２の回転は、歯車２５４（図１も参照）と歯車２５２とを介して第一軸２１４に伝達される。そして、第一軸２１４の回転が、第一電磁クラッチ２２２を介して、駆動軸２０４に伝達される。

第二電気モータ９０の出力軸９２の回転は、歯車２６４（図１も参照）と歯車２６２とを介して第二軸２１６に伝達される。そして、第二軸２１６の回転が、第二電磁クラッチ２２４を介して、駆動軸２０６に伝達される。

第一電磁クラッチ２２２及び第二電磁クラッチ２２４の遮断及び接続は、制御装置６０によって制御されている。

＜作用及び効果＞
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。

図１に示すように、車両１０が発進時などの予め定められた車速Ｖ以下の場合には、制御装置６０は、走行用駆動機構１００の第一駆動用クラッチ１３２を接続すると共に、第二駆動用クラッチ１３４を遮断することで、第一電気モータ８０の駆動力を前輪１２Ｒ、１２Ｌに伝達させる。また、制御装置６０は、第一電気モータ８０の回転数を制御し、車両１０の車速を制御する。

また、図２に示すように、予め定められた車速Ｖ以下の場合には、制御装置６０は、補機用駆動機構２００の第一電磁クラッチ２２２を遮断する。そして、車両１０の車室（図示略）内の空調運転を行なう場合には、第二電磁クラッチ２２４を接続し、第二電気モータ９０でコンプレッサー２０２を駆動させる。また、制御装置６０は第二電気モータ９０の回転数を制御し、コンプレッサー２０２の運転周波数、すなわちエアコンの空調能力を制御する。なお、空調運転を行なわない場合には、第二電磁クラッチ２２４を遮断し、コンプレッサー２０２を停止する。

図１に示すように、車両１０が加速され予め定められた車速Ｖを越えると、制御装置６０は、走行用駆動機構１００の第一駆動用クラッチ１３２を遮断すると共に、第二駆動用クラッチ１３４を接続することで、第二電気モータ９０の駆動力を前輪１２Ｒ、１２Ｌに伝達させる。つまり、前輪１２Ｌ，１２Ｌを回転させるモータを第一電気モータ８０から第二電気モータ９０に切り替える。また、制御装置６０は第二電気モータ９０の回転数を制御し、車両１０の車速を制御する。

また、図２に示すように、予め定められた車速Ｖを越えると、制御装置６０は、補機用駆動機構２００の第二電磁クラッチ２２４を遮断する。そして、車両１０の車室（図略）内の空調運転を行なう場合には、第一電磁クラッチ２２２を接続し、第一電気モータ８０でコンプレッサー２０２を駆動させる。つまり、コンプレッサー２０２を駆動させるモータを第二電気モータ９０から第一電気モータ８０に切り替える。また、制御装置６０は第一電気モータ８０の回転数を制御し、コンプレッサー２０２の運転周波数、すなわちエアコンの空調能力を制御する。空調運転を行なわない場合には、第一電磁クラッチ２２２を遮断し、コンプレッサー２０２を停止する。

なお、車両１０が車速Ｖ以下に減速した場合は、上記と逆の制御を行う。つまり、前輪１２Ｌ，１２Ｌを回転させるモータを第二電気モータ９０から第一電気モータ８０に切り替えると共に、コンプレッサー２０２を駆動させるモータを第一電気モータ８０から第二電気モータ９０に切り替える。

このように、二つの第一電気モータ８０及び第二電気モータ９０を走行状態に応じて使い分けている。そして、第一電気モータ８０を車両１０の走行に利用する場合は、第二電気モータ９０をコンプレッサー２０２の駆動に利用し、第二電気モータ９０を車両１０の走行に利用する場合は、第一電気モータ８０をコンプレッサー２０２の駆動に利用している。

よって、二つの第一電気モータ８０及び第二電気モータ９０を走行状態に応じて使い分けているので、一つの電気モータで前輪１２Ｒ，１２Ｌを駆動させる構成と比較し、電費が向上する。また、前輪１２Ｒ，１２Ｌに駆動力が伝達されていない電気モータでコンプレッサー２０２が駆動するように、駆動力が切り替えられている。

したがって、二つの第一電気モータ８０及び第二電気モータ９０で、電費を向上させつつ、コンプレッサー２０２と前輪１２Ｌ，１２Ｒとを共に効率的に駆動させることができる。

言い換えると、二つの第一電気モータ８０及び第二電気モータ９０の駆動力が前輪１２Ｌ，１２Ｒとコンプレッサー２０２とに分配され、前輪１２Ｌ，１２Ｒとコンプレッサー２０２とが共に効率良く駆動する。

また、第一電気モータ８は低回転仕様のモータとされ、第二電気モータ９０は高回転仕様のモータとされている。そして、発進時などの車速Ｖ以下の大きなトルクが必要な場合には、低回転仕様の第一電気モータ８０で駆動し、車速が車速Ｖを越え必要とするトルクが小さくなると、高回転仕様の第二電気モータ９０で前輪１２Ｌ，１２Ｒを駆動する。このように、トルク特性の異なる二つの第一電気モータ８０と第二電気モータ９０とを車速に応じて適切に分担して使用することで、走行性能が向上すると共に、更に電費が向上する。

更に、このように二つの第一電気モータ８０及び第二電気モータ９０を適切に分担させて使用することで、第一電気モータ８０及び第二電気モータ９０の劣化が分散して進行する。よって、二つの第一電気モータ８０及び第二電気モータ９０のいずれか一方の電気モータの劣化が相対的に早まることが防止又は抑制される。

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態では、第一電気モータ８０と第二電気モータ９０でトルク特性が異なるモータとしたが、これに限定されない。同一仕様のモータであってもよい。

また、例えば、上実施形態では、減速機構１１０で第一電気モータ８０と第二電気モータ９０とで減速比を変えているが、本実施形態のように第一電気モータ８０と第二電気モータ９０でトルク特性の異なるモータとすれば、必ずしもこのように減速比を変える必要はない。

また、例えば、上記実施形態では、走行に利用していない方の電気モータをコンプレッサー２０２の駆動に利用したが、これに限定されない。コンプレッサー２０２以外の補機の駆動に利用してもよい。例えば、エンジン冷却ウォーターポンプ、強電系ウォーターポンプ、無段変速機用オイルポンプ、トランスミッション用オイルポンプ、パワーステアリング用オイルポンプ等が挙げられる。要は、車両に搭載され、電気モータで駆動可能な装置であればよい。また、複数の補機を有してもよい。

また、上記実施形態では、前輪１２Ｌ，１２Ｒを駆動する前輪駆動車の例を示したが、これに限定されない。後輪を駆動する後輪駆動車に適用してもよい。或いは、四輪駆動車にも適用することができる。

また、上記実施形態では、電気モータの駆動力によって走行する電気自動車に本発明を適用したがこれに限定されない。電気モータに加えてエンジンによる走行が可能な所謂ハイブリッド車にも本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、第一電気モータ８０と第二電気モータ９０との二つのモータを使い分けていたが、これに限定されない。三つ以上のモータを使い分けた構成であってもよい。例えば、低速用、中速用、高速用の三つのモータのいずれか一つを走行状態に応じて使い分け、走行に利用されていない二つのモータのいずれかで補機を駆動するようにすればよい。つまり、複数のモータのいずれか一つのモータの駆動力を車輪に伝達させ、車輪に駆動力が伝達されていない他のモータで補機が駆動するように構成されていればよい。

また、複数の補機を有する場合、走行に利用されていない他のモータで複数の補機を駆動するようにしてもよい。また、走行に利用していない他のモータが複数ある場合は、いずれか一つのモータで複数の補機を駆動してもよいし、走行に利用していない複数のモータで複数の補機を駆動するように構成されていてもよい。

また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

１０車両
１５車両用駆動機構
５０電池
８０第一電気モータ（高回転用モータ）
９０第二電気モータ（低回転用モータ）
１００走行用駆動機構
２００補機用駆動機構
２２２第一電磁クラッチ（切替手段）
２２４第二電磁クラッチ（切替手段）

Claims

電力によって駆動する複数のモータと、
前記複数のモータに接続され、前記複数のモータのいずれか一つのモータを選択して、車輪に駆動力を伝達させる走行用駆動機構と、
前記複数のモータに接続された補機用駆動機構と、
前記補機用駆動機構に設けられ、前記車輪に駆動力が伝達される前記いずれか一つのモータの前記補機への駆動力の伝達を遮断し、前記車輪に駆動力が伝達されていない他の前記モータで前記補機が駆動するように、前記補機に伝達される駆動力を切り替える切替手段と、
を備える車両用駆動機構。
前記複数のモータは、高回転用モータと、前記高回転用モータよりも低回転側でトルクのピークが発生する特性の低回転用モータと、され、
前記走行用駆動機構は、予め定められた車速以下では前記低回転用モータの駆動力を前記車輪に伝達させる請求項１に記載の車両用駆動機構。