JP4085256B2 - 電気自動車 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気自動車に係り、詳しくは車両の各駆動輪に個別に設けられて、各駆動輪を直接的に回転駆動するインホイールモータを備えた電気自動車に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
走行用駆動源としてモータとエンジンとを備えたハイブリッド車両では、モータとエンジンとの出力特性の相違を考慮した上でそれぞれの効率の高い領域を適宜利用することで、全体としての駆動効率の向上を図っており、同様の発想の基に、走行用駆動源として出力特性の異なる２種のモータを搭載して、双方の出力特性の相違に基づいて駆動状態を切換えるようにした電気自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、以下の説明では、モータのみを搭載した車両だけでなく、モータとエンジンを搭載したハイブリッド車両も含めて電気自動車と総称する。
【０００３】
一方、各駆動輪に個別に設けることで省スペース化が可能なインホイールモータを利用した電気自動車も提案されている（例えば、特許文献２参照）。当該車両では、前輪をエンジンにより回転駆動する一方、後輪に個別にインホイールモータを設けて、それぞれ回転駆動するように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１６２５４１号公報（段落番号００２０、図２）
【特許文献２】
特開平１０−３２２８０９号公報（段落番号０００９、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載された電気自動車では、少なくとも２種のモータを搭載する必要があることからスペース効率が悪く、車室内空間が減少したり車体のサスペンション機構が制約されたりするなどの問題があった。
また、上記特許文献２に記載された電気自動車では、エンジンとインホイールモータとで駆動対象となる車輪が異なることから、走行用駆動源や伝達機構などからなるパワープラントが車体内で前後に分散することになり、結果としてインホイールモータを用いたにも拘わらず、スペース効率の向上はそれほど期待できなかった。
【０００６】
そこで、請求項１，２の発明の目的は、出力特性の異なる走行用駆動源を用いて駆動効率を向上できるとともに、車体内でパワープラントを集中させることでスペース効率を向上させることができる電気自動車を提供することにある。
一方、上記特許文献２のようにエンジンとインホイールモータとで駆動対象の車輪を異にすることなく、共通の車輪を駆動する場合には、インホイールモータが設けられた車輪に対してエンジンからのドライブシャフトを連結する必要が生じる。しかしながら、インホイールモータ自体が邪魔になるためドライブシャフトを連結できないことから、実現のための合理的な構造が要望されていた。
このため、請求項１，２の発明のさらなる目的は、無理のない合理的な構造により、インホイールモータが設けられた車輪に対して車体側の他の走行用駆動源からのドライブシャフトを連結可能とし、もって、インホイールモータと他の走行用駆動源とで共通の車輪を駆動することができる電気自動車を提供することにある。
【０００７】
また請求項３の発明の目的は、さらにスペース的に縮小化できる構造の電気自動車を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、左右の駆動輪に個別に設けられて、各駆動輪をそれぞれ回転駆動するインホイールモータと、上記各駆動輪に対してドライブシャフトにより連結されて、該ドライブシャフトを介して各駆動輪にそれぞれ駆動力を伝達するとともに、上記インホイールモータに対して出力特性が異なるメインモータと、車両の走行状態と上記インホイールモータおよびメインモータの出力特性とに基づき、該インホイールモータ及びメインモータを駆動制御する制御手段とを備え、上記インホイールモータは、ハウジング内に環状のステータを配設して、該ステータの内周側にロータ軸を中心としてロータを回転可能に支持し、該ロータ軸の先端側を上記駆動輪に連結するとともに、上記ステータに発生させた磁界により上記ロータに回転力を付与して上記駆動輪を回転駆動するものであり、上記ロータ軸の基端側は上記ハウジングの内外を貫通して車体側に突出し、上記ドライブシャフトの先端側と連結された電気自動車である。
【０００９】
従って、車両の走行状態に応じて、制御手段によりインホイールモータおよびメインモータの駆動状態が制御され、両モータの効率の高い領域が利用されることで、その駆動効率が向上する。そして、インホイールモータとメインモータとにより共通の車輪が駆動されるため、車体内でパワープラントを集中して配置可能となり、スペース効率の向上が達成される。また、ロータ軸の基端側をハウジングの内外を貫通して車体側に突出させて、ドライブシャフトの先端側と連結したため、メインモータの駆動力がドライブシャフトからロータ軸を経て駆動輪側に伝達される無理のない合理的な構造となり、これによりインホイールモータに加えてメインモータも駆動輪を駆動可能となる。
【００１０】
請求項２の発明は、左右の駆動輪に個別に設けられて、各駆動輪をそれぞれ回転駆動するインホイールモータと、上記各駆動輪に対してドライブシャフトにより連結されて、該ドライブシャフトを介して各駆動輪にそれぞれ駆動力を伝達するとともに、上記インホイールモータに対して出力特性が異なるエンジンと、車両の走行状態と上記インホイールモータおよびエンジンの出力特性とに基づき、該インホイールモータ及びエンジンを駆動制御する制御手段とを備え、上記インホイールモータは、ハウジング内に環状のステータを配設して、該ステータの内周側にロータ軸を中心としてロータを回転可能に支持し、該ロータ軸の先端側を上記駆動輪に連結するとともに、上記ステータに発生させた磁界により上記ロータに回転力を付与して上記駆動輪を回転駆動するものであり、上記ロータ軸の基端側は上記ハウジングの内外を貫通して車体側に突出し、上記ドライブシャフトの先端側と連結されたことを特徴とする電気自動車である。
【００１１】
従って、車両の走行状態に応じて、制御手段によりインホイールモータおよびエンジンの駆動状態が制御され、これらインホイールモータとエンジンの効率の高い領域が利用されることで、その駆動効率が向上する。そして、インホイールモータとエンジンとにより共通の駆動輪が駆動されるため、車体内でパワープラントを集中して配置可能となり、スペース効率の向上が達成される。また、ロータ軸の基端側をハウジングの内外を貫通して車体側に突出させて、ドライブシャフトの先端側と連結したため、エンジンの駆動力がドライブシャフトからロータ軸を経て駆動輪側に伝達される無理のない合理的な構造となり、これによりインホイールモータに加えてエンジンでも駆動輪を駆動可能となる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または２において、インホイールモータのロータが、ロータ軸を中心として車体側の側面を環状に凹設され、ロータの凹形状に倣ってハウジングの車体側の側面が凹設されるとともに、ハウジングの凹設箇所に、ロータ軸とドライブシャフトとを連結するジョイント部が位置しているものである。
従って、ハウジングの凹設箇所にジョイント部が位置するため、インホイールモータの車幅方向の寸法が縮小化される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明を走行用駆動源としてメインモータとインホイールモータとを備えた電気自動車に具体化した第１実施形態を説明する。
図１は本実施形態の電気自動車におけるパワープラントの配置状態を示す全体構成図である。この図に示すように、本実施形態の電気自動車は、左右の後輪１（駆動輪）にインホイールモータ２がそれぞれ設けられるとともに、両後輪１間に設置されたメインモータ３が、クラッチ４を内蔵した変速機５およびドライブシャフト６を介して左右後輪１に連結されている。後述のようにインホイールモータ２およびメインモータ３は、ＥＣＵ４１により駆動制御されて各後輪１を回転駆動する。
【００１６】
図２は本実施形態の電気自動車の左後輪に設けられたインホイールモータ２を後方から見た断面図であり、図において右方が車体側に、左方がタイヤ側に相当する。インホイールモータ２のハウジング１１の右側面には、図示しない車体側からのストラットの下端およびロアアームの外端が連結され、これらのストラットおよびロアアームを介して車体に対してインホイールモータ２全体が支持されている。
【００１７】
ハウジング１１内にはロータ軸１２およびスピンドル軸１３が後輪１の軸線上で左右に連続して配設されるとともに、これらの軸１２，１３の偏心位置にはカウンタ軸１４が並行に配設されており、各軸１２〜１４はベアリング１５により個別に回転可能に支持されている。なお、図示はしないがロータ軸１２の左端は、スピンドル軸１３の右端に設けられたベアリングにより支持されている。
【００１８】
ロータ軸１２にはロータギア１６が、スピンドル軸１３にはスピンドルギア１７が一体形成されるとともに、カウンタ軸１４にはロータギア１６と噛合する第１カウンタギア１８およびスピンドルギア１７と噛合する第２カウンタギア１９が一体形成されている。よって、ロータ軸１２の回転は、ロータギア１６と第１カウンタギア１８との間、および第２カウンタギア１９とスピンドルギア１７との間で２段階に減速されてスピンドル軸１３に伝達される。
【００１９】
スピンドル軸１３の左端はハウジング１１内より右方に突出してホイールハブ２０が固定され、ホイールハブ２０には後輪１のホイール２１がナット２２により装着され、このホイール２１内にインホイールモータ２が位置している。ホイールハブ２０は右方に開口する有底円筒状をなし、その開口部はハウジング１１に固定された円盤状のバックプレート２３により閉鎖されている。ホイールハブ２０内には油圧式のドラムブレーキ２４が内蔵され、運転者によるブレーキ操作に伴って油圧配管２５を経て車体側から作動油が供給されると、ドラムブレーキ２４が作動して制動力が得られるようになっている。
【００２０】
一方、上記ロータ軸１２には円盤状をなすロータハブ２７を介して多数の永久磁石を環状に列設したロータコア２８が支持され、これらのロータ軸１２、ロータハブ２７、ロータコア２８によりロータ２９が構成されている。ロータ２９の外周側には環状のステータ３０が配設され、図示はしないがステータ３０は、ステータコイルを巻回した多数のボビンを環状のステータコア上に列設して構成されている。ステータコイルはＵ，Ｖ，Ｗの各相の順に配列され、ロータ２９の回転角度に応じて順次通電されてステータコアに磁界を発生し、これによりロータ２９に回転力が付与されて各ギア１６〜１９を介して後輪１が回転駆動される。
【００２１】
一方、ハウジング１１の右側面にはボス部１１ａが突設され、このボス部１１ａ内に設けられたベアリング１５により上記ロータ軸１２の右端が支持されている。ロータ軸１２の右端はハウジング１１の内外を貫通するようにベアリング１５から右方、つまり車体側に突出し、ユニバーサルジョイント３１を介して上記メインモータ３からのドライブシャフト６の先端が連結されている。よって、メインモータ３の駆動力はドライブシャフト６からロータ軸１２に伝達され、その後はインホイールモータ２の駆動力と同様の経路で後輪１に伝達される。
【００２２】
上記ロータハブ２７は右方に開口する有底円筒状に形成され、その結果、ロータハブ９の右側面はロータ軸１２を中心として環状に凹設されている。このロータハブ２７の凹形状に倣って上記ハウジング１１の右側面も凹設され、上記ユニバーサルジョイント３１は、この凹設箇所３２に位置している。
なお、以上の左後輪のインホイールモータに対して、右後輪のホイールモータは左右対称の同一構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００２３】
一方、車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）４１が設置されている。ＥＣＵ４１の入力側には、運転者によるアクセル操作量Ａccを検出するアクセルセンサ４２や車速Ｖを検出する車速センサ４３などの各種センサ類が接続され、出力側には、上記メインモータ３のクラッチ４やモータコントローラ４４などのデバイス類が接続されている。
【００２４】
モータコントローラ４４は、図示しない走行用バッテリから供給される電力により上記のようにステータコイルを通電して左右のインホイールモータ２をそれぞれ駆動するとともに、同様にメインモータ３も駆動する。そして、これらのモータ２，３の駆動はＥＣＵ４１により統合制御され（制御手段）、以下、ＥＣＵ４１によるモータ制御の詳細を説明する。
【００２５】
図３はＥＣＵ４１が実行するモータ制御ルーチンを示すフローチャートであり、車両のイグニションスイッチがオン操作されると、ＥＣＵ４１は当該ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。まず、ステップＳ２で初期設定した後にステップＳ４でスタートスイッチがオン操作されたか否かを判定し、判定がＮＯ（否定）のときにはステップＳ６に移行する。ステップＳ６ではイグニションスイッチがＯＦＦ操作されたか否かを判定し、判定がＮＯの間はステップＳ４，６の処理を繰り返し、ステップＳ６の判定がＹＥＳ（肯定）になるとルーチンを終了する。
【００２６】
また、スタートスイッチのオン操作に伴って上記ステップＳ４の判定がＹＥＳになると、ステップＳ８でメインモータ３のクラッチ４を遮断し、ステップＳ１０で左右のインホイールモータ２の制御を開始する。即ち、予め設定されたマップに基づき、アクセル操作量Ａccや車速Ｖなどから目標トルクを求め、この目標トルクを達成すべくモータコントローラ４４により左右のインホイールモータ２を均等に駆動する。続くステップＳ１２では車速Ｖが第１設定車速Ｖ１、例えば４０km/h以上か否かを判定し、ＮＯのときにはステップＳ１４に移行する。
【００２７】
ステップＳ１４では上記ステップＳ１０で開始したインホイールモータ２の制御を継続し、続くステップＳ１６で再びイグニションスイッチがＯＦＦ操作されたか否かを判定し、判定がＮＯの間はステップＳ１２〜１６の処理を繰り返す。また、運転者によるイグニションスイッチのＯＦＦ操作に伴ってステップＳ１６の判定がＹＥＳになると、ルーチンを終了する。
【００２８】
一方、車速Ｖの増加に伴って上記ステップＳ１２の判定がＹＥＳになると、ステップＳ１８に移行してメインモータ３の制御を開始する。即ち、上記インホイールモータ２の場合と同様にマップから求めた目標トルクを達成するようにモータコントローラ４４によりメインモータ３を駆動する。その後、ステップＳ２０でメインモータ３のクラッチ４を接続し、ステップＳ２２でインホイールモータ２の制御を中止する。
【００２９】
次いで、ステップＳ２４で車速Ｖが第２設定車速Ｖ２（＜Ｖ１）、例えば１５km/h未満か否かを判定し、ＮＯのときにはステップＳ２６に移行して、上記ステップＳ１８で開始したメインモータ３の制御を継続する。車速Ｖの低下に伴って上記ステップＳ２４の判定がＹＥＳになると、ステップＳ２８で再びインホイールモータ２の制御を開始し、ステップＳ３０でメインモータ３のクラッチ４を遮断し、ステップＳ３２でメインモータ３の制御を中止した後、上記ステップＳ１２に戻る。
【００３０】
以上のＥＣＵ４１による処理の結果、例えば、停車中の車両が発進して第１設定車速Ｖ１以上まで加速した後に、第２設定車速Ｖ２未満まで減速し、再び第１設定車速Ｖ１以上まで加速した場合を説明する。
まず、加速に伴って車速Ｖが第１設定車速Ｖ１に達するまでは、ステップＳ１２の判定がＮＯのためインホイールモータ２により駆動が行われる。このとき、メインモータ３のクラッチ４が遮断されているため、インホイールモータ２のトルクはメインモータ３の増速に消費されることなく車両の加速に効率よく利用される。車速Ｖが第１設定車速Ｖ１に達すると、ステップＳ１２の判定がＹＥＳになるため、クラッチ４の接続とともにメインモータ３の駆動に切換えられる。なお、このときのインホイールモータ２は、ロータ２９を空転させながらメインモータ３の駆動力を後輪１側に伝達する。
【００３１】
このメインモータ３による駆動は、加速から減速に移行して車速Ｖが第２設定車速Ｖ２未満に低下するまで継続され、ステップＳ２４の判定がＹＥＳになると、クラッチ４の遮断とともにインホイールモータ２の駆動に切換えられる。また、再び加速が開始されたときには、上記と同様に車速が第１設定車速Ｖ１に達した時点でメインモータ３の駆動に切換えられる。なお、車速Ｖに対するモータ２，３の切換にヒステリシス特性を設定したのは、境界付近で車速Ｖが増減したときの頻繁なモータ２，３の切換を防止するためである。
【００３２】
以上のように主に低車速域ではインホイールモータ２により駆動が行われ、中高車速域ではメインモータ３により駆動が行われる。ホイール２１内に配置するためにサイズが制限されるインホイールモータ２では、限られたトルクを補うべくロータ２９の回転を減速しているため、低回転域では効率が良いものの中高回転域では効率が低下する出力特性となり、これに対して十分なトルクを有するメインモータ３では、中高回転域の効率は良いものの低回転域では効率が低下する出力特性となる。上記モータ２，３の切換により、双方のモータ２，３の効率の高い領域を利用することになり、その駆動効率を向上させて良好な走行性能や消費電力の低減などの利点を得ることができる。
【００３３】
そして、本実施形態の電気自動車では、ロータ軸２９の右端をハウジング１１の内外を貫通して車体側に突出させて、ユニバーサルジョイント３１を介してドライブシャフト６の先端側と連結したため、メインモータ３の駆動力がドライブシャフト６からロータ軸１２を経て後輪１側に伝達される無理のない合理的な構造となり、これによりインホイールモータ２に加えてメインモータ３でも後輪１を駆動可能となっている。その結果、メインモータ３とそれに付随する変速機５やドライブシャフト６、およびインホイールモータ２などから構成されるパワープラントを車体内の後部に集中させてスペース効率を向上でき、もって、より広い車室内空間を確保したりサスペンションを設計する際の自由度を拡大したりすることができる。
【００３４】
しかも、ロータハブ２７を右方に開口する有底円筒状として、その凹形状に倣ってハウジング１１の右側面を凹設しているため、ロータ軸１２とドライブシフト６とを連結するユニバーサルジョイント３１の位置をインホイールモータ２により接近させることができる。この要因はインホイールモータ２の車幅方向の寸法の縮小化に繋がり、例えばドライブシャフト６の延長化に伴ってユニバーサルジョイント３１の屈曲角を減少して負担を軽減するなど、上記サスペンション機構の自由度をさらに拡大することができる。
【００３５】
ところで、ＥＣＵ４１によるモータ制御は図３に基づいて述べたものに限らず、種々に変更可能であり、以下、その別例を説明する。
図４はＥＣＵ４１が実行するモータ制御ルーチンの別例を示すフローチャートであり、当該ルーチンの趣旨は、低車速域においてインホイールモータ２に加えてメインモータ３も協調して駆動する点にある。そこで、相違点を重点的に説明すると、スタートスイッチのオン操作に伴ってステップＳ４の判定がＹＥＳになると、ＥＣＵ４１はステップＳ４２に移行してインホイールモータ２とメインモータ３との協調制御を開始する。即ち、この場合には、マップから求めた目標トルクを左右のインホイールモータ２とメインモータ３とにより達成するように、モータコントローラ４４によりそれぞれのモータ２，３を駆動する。
【００３６】
続くステップＳ１２で車速Ｖが第１設定車速Ｖ１に達しないときには、ステップＳ４４に移行してモータ２，３の協調制御を継続する一方、車速Ｖが第１設定車速Ｖ１に達すると、ステップＳ２２でインホイールモータ２の制御を中止した後に、ステップＳ４６でメインモータ３の制御を継続し、さらに車速Ｖが第２設定車速Ｖ２未満になってステップＳ２４の判定がＹＥＳになると、ステップＳ４８で再びモータ２，３の協調制御を開始する。
【００３７】
なお、図３と図４のモータ制御の何れを適用するかは、電気自動車の仕様に応じて予め決定され、例えば、インホイールモータ２のみではトルク不足で発進が緩慢になる場合には、図４のモータ制御を適用して低車速域のトルク増強を図ればよい。
一方、図５はＥＣＵ４１が実行するモータ制御ルーチンの他の別例を示すフローチャートであり、当該ルーチンの趣旨は、車両の回頭性を向上すべく左右のインホイールモータ２を独立制御する点にある。当該ルーチンは、図３のステップＳ１０や図４のステップＳ４２でインホイールモータ２の制御が開始されたときに、同期して開始される。
【００３８】
まず、ステップＳ５２で車速Ｖが第３設定車速Ｖ３（＜Ｖ２）、例えば１０km/h未満か否かを、続くステップＳ５４で図示しない操舵角センサにより検出された操舵角θが第１設定舵角θ１、例えば６０°以上か否かを判定し、何れかでＮＯの判定を下したときには、ステップＳ５６に移行して通常制御を実行する。つまり、この場合のインホイールモータ２は、ステップＳ１０やステップＳ４２で説明したように、左右で均等のトルクを発生するように制御される。その後、ステップＳ５８で、図３，４のステップＳ２２でインホイールモータ２の制御が中止されたか否かを判定し、ＮＯのときにはステップＳ５２に戻り、判定がＹＥＳになるとルーチンを終了する。
【００３９】
また、ステップＳ５２，５４の判定がともにＹＥＳのときには、ステップＳ６０に移行して左右独立制御を実行する。例えば、予め設定されたマップに基づき、車速Ｖや操舵角θなどから左右のトルク比（回頭性向上のために外輪側がトルク大）を求め、このトルク比に従って左右のインホイールモータ２を駆動する。その後、ステップＳ６２で車速Ｖが第４設定車速Ｖ４（Ｖ３＜Ｖ４≦Ｖ２）、例えば１５km/h以上か否かを、続くステップＳ６４で操舵角θが第２設定舵角θ２（＜θ１）、例えば３０°未満か否かを判定する。判定がともにＮＯのときには、ステップＳ６６で左右独立制御を継続し、続くステップＳ６８で上記ステップＳ５８と同様に制御の中止を判定し、判定がＮＯの間はステップＳ６２〜６８の処理を繰り返す。
【００４０】
そして、ステップＳ６８の判定がＹＥＳになる以前に、ステップＳ６２，６４の何れかでＹＥＳの判定を下したときには、ステップＳ７０に移行して左右独立制御を中止した後に、上記ステップＳ５２に戻る。
なお、左右独立制御は、このようにインホイールモータ２の制御中に限ることはなく、車速Ｖの増加に伴ってメインモータ３の駆動に切換後にも、適宜インホイールモータ２の駆動を開始して左右独立制御を実行することができる。
【００４１】
［第２実施形態］
次に、本発明を走行用駆動源としてエンジン５１とインホイールモータ２とを備えた電気自動車に具体化した第２実施形態を説明する。本実施形態の電気自動車は第１実施形態のメインモータ３をエンジン５１に代えた点が相違し、その他の構成は同一であるため、同一構成の箇所は同一番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に説明する。
【００４２】
図６は本実施形態の電気自動車におけるパワープラントの配置状態を示す全体構成図である。車両にはメインモータに代えてエンジン５１が搭載され、当該エンジン５１はクラッチ４を内蔵した変速機５およびドライブシャフト６を介して左右の後輪１に連結されている。なお、インホイールモータ２とドライブシャフト６との連結構造は、図２に基づいて説明した第１実施形態のものと全く同様である。
【００４３】
エンジン５１の点火時期、燃料噴射量、スロットル開度、さらには図示しないスタータによる始動処理などの全ての制御はＥＣＵ４１が実行する。これにより第１実施形態のメインモータ３と同様に、エンジン５１の始動、停止、運転中の発生トルクがＥＣＵ４１により任意に制御される。このＥＣＵ４１の制御は、第１実施形態で説明した図３，４のメインモータ３に関する処理をエンジン５１に置換しただけであるため、その詳細は省略するが、メインモータ３と同じくエンジン５１も低回転域で効率が低下する出力特性のため、結果としてエンジン５１とインホイールモータ２の高効率の領域を利用することになり、第１実施形態と同じく、その駆動効率を向上させることができる。
【００４４】
また、インホイールモータ２とエンジン５１とで後輪１を駆動するため、これらのパワープラントを車体内の後部に集中させてスペース効率を向上できるとともに、ロータハブ２７の凹形状に倣ってハウジング１１の右側面を凹設することで、ユニバーサルジョイント３１の位置をインホイールモータ２に接近させて、インホイールモータ２の車幅方向の寸法を縮小することができる。
【００４５】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では、インホイールモータ２とメインモータ３若しくはエンジン５１とで後輪１を駆動する電気自動車として具体化したが、共通の車輪を駆動するものであればこれに限定されることはなく、例えば後輪に代えて前輪を駆動するようにしてもよい。
【００４６】
また、インホイールモータ２の構成についても上記各実施形態に限定されることはなく、例えば減速機構として遊星歯車機構を用いたり、或いは減速機構を省略して、ロータ２９の回転を加減速せずに直接後輪１側に伝達してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１，２の発明の電気自動車によれば、出力特性の異なる走行用駆動源、即ち、インホイールモータとメインモータ、或いはインホイールモータとエンジンの効率の高い領域を利用することで駆動効率を向上できるとともに、これらの走行用駆動源により共通の駆動輪を駆動することにより、車体内でパワープラントを集中させてスペース効率を向上させることができる。また、無理のない合理的な構造により、インホイールモータが設けられた駆動輪に対して車体側のメインモータやエンジンからのドライブシャフトを連結し、もって、インホイールモータとメインモータやエンジンとで共通の駆動輪を駆動することができる。
【００４９】
請求項３の発明の電気自動車によれば、請求項１または２に加えて、インホイールモータのハウジングにジョイント部を接近させて、インホイールモータの車幅方向の寸法を縮小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の電気自動車におけるパワープラントの配置状態を示す全体構成図である。
【図２】インホイールモータとドライブシャフトとの連結構造を示す断面図である。
【図３】ＥＣＵが実行するモータ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】ＥＣＵが実行するモータ制御ルーチンの別例を示すフローチャートである。
【図５】ＥＣＵが実行するモータ制御ルーチンの他の別例を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態の電気自動車におけるパワープラントの配置状態を示す全体構成図である。
【符号の説明】
１ 後輪（駆動輪）
２ インホイールモータ
３ メインモータ
６ ドライブシャフト
１１ ハウジング
１２ ロータ軸
２９ ロータ
３０ ステータ
３１ ユニバーサルジョイント（ジョイント部）
４１ ＥＣＵ（制御手段）
５１ エンジン
【発明の属する技術分野】
本発明は電気自動車に係り、詳しくは車両の各駆動輪に個別に設けられて、各駆動輪を直接的に回転駆動するインホイールモータを備えた電気自動車に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
走行用駆動源としてモータとエンジンとを備えたハイブリッド車両では、モータとエンジンとの出力特性の相違を考慮した上でそれぞれの効率の高い領域を適宜利用することで、全体としての駆動効率の向上を図っており、同様の発想の基に、走行用駆動源として出力特性の異なる２種のモータを搭載して、双方の出力特性の相違に基づいて駆動状態を切換えるようにした電気自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、以下の説明では、モータのみを搭載した車両だけでなく、モータとエンジンを搭載したハイブリッド車両も含めて電気自動車と総称する。
【０００３】
一方、各駆動輪に個別に設けることで省スペース化が可能なインホイールモータを利用した電気自動車も提案されている（例えば、特許文献２参照）。当該車両では、前輪をエンジンにより回転駆動する一方、後輪に個別にインホイールモータを設けて、それぞれ回転駆動するように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１６２５４１号公報（段落番号００２０、図２）
【特許文献２】
特開平１０−３２２８０９号公報（段落番号０００９、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載された電気自動車では、少なくとも２種のモータを搭載する必要があることからスペース効率が悪く、車室内空間が減少したり車体のサスペンション機構が制約されたりするなどの問題があった。
また、上記特許文献２に記載された電気自動車では、エンジンとインホイールモータとで駆動対象となる車輪が異なることから、走行用駆動源や伝達機構などからなるパワープラントが車体内で前後に分散することになり、結果としてインホイールモータを用いたにも拘わらず、スペース効率の向上はそれほど期待できなかった。
【０００６】
そこで、請求項１，２の発明の目的は、出力特性の異なる走行用駆動源を用いて駆動効率を向上できるとともに、車体内でパワープラントを集中させることでスペース効率を向上させることができる電気自動車を提供することにある。
一方、上記特許文献２のようにエンジンとインホイールモータとで駆動対象の車輪を異にすることなく、共通の車輪を駆動する場合には、インホイールモータが設けられた車輪に対してエンジンからのドライブシャフトを連結する必要が生じる。しかしながら、インホイールモータ自体が邪魔になるためドライブシャフトを連結できないことから、実現のための合理的な構造が要望されていた。
このため、請求項１，２の発明のさらなる目的は、無理のない合理的な構造により、インホイールモータが設けられた車輪に対して車体側の他の走行用駆動源からのドライブシャフトを連結可能とし、もって、インホイールモータと他の走行用駆動源とで共通の車輪を駆動することができる電気自動車を提供することにある。
【０００７】
また請求項３の発明の目的は、さらにスペース的に縮小化できる構造の電気自動車を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、左右の駆動輪に個別に設けられて、各駆動輪をそれぞれ回転駆動するインホイールモータと、上記各駆動輪に対してドライブシャフトにより連結されて、該ドライブシャフトを介して各駆動輪にそれぞれ駆動力を伝達するとともに、上記インホイールモータに対して出力特性が異なるメインモータと、車両の走行状態と上記インホイールモータおよびメインモータの出力特性とに基づき、該インホイールモータ及びメインモータを駆動制御する制御手段とを備え、上記インホイールモータは、ハウジング内に環状のステータを配設して、該ステータの内周側にロータ軸を中心としてロータを回転可能に支持し、該ロータ軸の先端側を上記駆動輪に連結するとともに、上記ステータに発生させた磁界により上記ロータに回転力を付与して上記駆動輪を回転駆動するものであり、上記ロータ軸の基端側は上記ハウジングの内外を貫通して車体側に突出し、上記ドライブシャフトの先端側と連結された電気自動車である。
【０００９】
従って、車両の走行状態に応じて、制御手段によりインホイールモータおよびメインモータの駆動状態が制御され、両モータの効率の高い領域が利用されることで、その駆動効率が向上する。そして、インホイールモータとメインモータとにより共通の車輪が駆動されるため、車体内でパワープラントを集中して配置可能となり、スペース効率の向上が達成される。また、ロータ軸の基端側をハウジングの内外を貫通して車体側に突出させて、ドライブシャフトの先端側と連結したため、メインモータの駆動力がドライブシャフトからロータ軸を経て駆動輪側に伝達される無理のない合理的な構造となり、これによりインホイールモータに加えてメインモータも駆動輪を駆動可能となる。
【００１０】
請求項２の発明は、左右の駆動輪に個別に設けられて、各駆動輪をそれぞれ回転駆動するインホイールモータと、上記各駆動輪に対してドライブシャフトにより連結されて、該ドライブシャフトを介して各駆動輪にそれぞれ駆動力を伝達するとともに、上記インホイールモータに対して出力特性が異なるエンジンと、車両の走行状態と上記インホイールモータおよびエンジンの出力特性とに基づき、該インホイールモータ及びエンジンを駆動制御する制御手段とを備え、上記インホイールモータは、ハウジング内に環状のステータを配設して、該ステータの内周側にロータ軸を中心としてロータを回転可能に支持し、該ロータ軸の先端側を上記駆動輪に連結するとともに、上記ステータに発生させた磁界により上記ロータに回転力を付与して上記駆動輪を回転駆動するものであり、上記ロータ軸の基端側は上記ハウジングの内外を貫通して車体側に突出し、上記ドライブシャフトの先端側と連結されたことを特徴とする電気自動車である。
【００１１】
従って、車両の走行状態に応じて、制御手段によりインホイールモータおよびエンジンの駆動状態が制御され、これらインホイールモータとエンジンの効率の高い領域が利用されることで、その駆動効率が向上する。そして、インホイールモータとエンジンとにより共通の駆動輪が駆動されるため、車体内でパワープラントを集中して配置可能となり、スペース効率の向上が達成される。また、ロータ軸の基端側をハウジングの内外を貫通して車体側に突出させて、ドライブシャフトの先端側と連結したため、エンジンの駆動力がドライブシャフトからロータ軸を経て駆動輪側に伝達される無理のない合理的な構造となり、これによりインホイールモータに加えてエンジンでも駆動輪を駆動可能となる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または２において、インホイールモータのロータが、ロータ軸を中心として車体側の側面を環状に凹設され、ロータの凹形状に倣ってハウジングの車体側の側面が凹設されるとともに、ハウジングの凹設箇所に、ロータ軸とドライブシャフトとを連結するジョイント部が位置しているものである。
従って、ハウジングの凹設箇所にジョイント部が位置するため、インホイールモータの車幅方向の寸法が縮小化される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明を走行用駆動源としてメインモータとインホイールモータとを備えた電気自動車に具体化した第１実施形態を説明する。
図１は本実施形態の電気自動車におけるパワープラントの配置状態を示す全体構成図である。この図に示すように、本実施形態の電気自動車は、左右の後輪１（駆動輪）にインホイールモータ２がそれぞれ設けられるとともに、両後輪１間に設置されたメインモータ３が、クラッチ４を内蔵した変速機５およびドライブシャフト６を介して左右後輪１に連結されている。後述のようにインホイールモータ２およびメインモータ３は、ＥＣＵ４１により駆動制御されて各後輪１を回転駆動する。
【００１６】
図２は本実施形態の電気自動車の左後輪に設けられたインホイールモータ２を後方から見た断面図であり、図において右方が車体側に、左方がタイヤ側に相当する。インホイールモータ２のハウジング１１の右側面には、図示しない車体側からのストラットの下端およびロアアームの外端が連結され、これらのストラットおよびロアアームを介して車体に対してインホイールモータ２全体が支持されている。
【００１７】
ハウジング１１内にはロータ軸１２およびスピンドル軸１３が後輪１の軸線上で左右に連続して配設されるとともに、これらの軸１２，１３の偏心位置にはカウンタ軸１４が並行に配設されており、各軸１２〜１４はベアリング１５により個別に回転可能に支持されている。なお、図示はしないがロータ軸１２の左端は、スピンドル軸１３の右端に設けられたベアリングにより支持されている。
【００１８】
ロータ軸１２にはロータギア１６が、スピンドル軸１３にはスピンドルギア１７が一体形成されるとともに、カウンタ軸１４にはロータギア１６と噛合する第１カウンタギア１８およびスピンドルギア１７と噛合する第２カウンタギア１９が一体形成されている。よって、ロータ軸１２の回転は、ロータギア１６と第１カウンタギア１８との間、および第２カウンタギア１９とスピンドルギア１７との間で２段階に減速されてスピンドル軸１３に伝達される。
【００１９】
スピンドル軸１３の左端はハウジング１１内より右方に突出してホイールハブ２０が固定され、ホイールハブ２０には後輪１のホイール２１がナット２２により装着され、このホイール２１内にインホイールモータ２が位置している。ホイールハブ２０は右方に開口する有底円筒状をなし、その開口部はハウジング１１に固定された円盤状のバックプレート２３により閉鎖されている。ホイールハブ２０内には油圧式のドラムブレーキ２４が内蔵され、運転者によるブレーキ操作に伴って油圧配管２５を経て車体側から作動油が供給されると、ドラムブレーキ２４が作動して制動力が得られるようになっている。
【００２０】
一方、上記ロータ軸１２には円盤状をなすロータハブ２７を介して多数の永久磁石を環状に列設したロータコア２８が支持され、これらのロータ軸１２、ロータハブ２７、ロータコア２８によりロータ２９が構成されている。ロータ２９の外周側には環状のステータ３０が配設され、図示はしないがステータ３０は、ステータコイルを巻回した多数のボビンを環状のステータコア上に列設して構成されている。ステータコイルはＵ，Ｖ，Ｗの各相の順に配列され、ロータ２９の回転角度に応じて順次通電されてステータコアに磁界を発生し、これによりロータ２９に回転力が付与されて各ギア１６〜１９を介して後輪１が回転駆動される。
【００２１】
一方、ハウジング１１の右側面にはボス部１１ａが突設され、このボス部１１ａ内に設けられたベアリング１５により上記ロータ軸１２の右端が支持されている。ロータ軸１２の右端はハウジング１１の内外を貫通するようにベアリング１５から右方、つまり車体側に突出し、ユニバーサルジョイント３１を介して上記メインモータ３からのドライブシャフト６の先端が連結されている。よって、メインモータ３の駆動力はドライブシャフト６からロータ軸１２に伝達され、その後はインホイールモータ２の駆動力と同様の経路で後輪１に伝達される。
【００２２】
上記ロータハブ２７は右方に開口する有底円筒状に形成され、その結果、ロータハブ９の右側面はロータ軸１２を中心として環状に凹設されている。このロータハブ２７の凹形状に倣って上記ハウジング１１の右側面も凹設され、上記ユニバーサルジョイント３１は、この凹設箇所３２に位置している。
なお、以上の左後輪のインホイールモータに対して、右後輪のホイールモータは左右対称の同一構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００２３】
一方、車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）４１が設置されている。ＥＣＵ４１の入力側には、運転者によるアクセル操作量Ａccを検出するアクセルセンサ４２や車速Ｖを検出する車速センサ４３などの各種センサ類が接続され、出力側には、上記メインモータ３のクラッチ４やモータコントローラ４４などのデバイス類が接続されている。
【００２４】
モータコントローラ４４は、図示しない走行用バッテリから供給される電力により上記のようにステータコイルを通電して左右のインホイールモータ２をそれぞれ駆動するとともに、同様にメインモータ３も駆動する。そして、これらのモータ２，３の駆動はＥＣＵ４１により統合制御され（制御手段）、以下、ＥＣＵ４１によるモータ制御の詳細を説明する。
【００２５】
図３はＥＣＵ４１が実行するモータ制御ルーチンを示すフローチャートであり、車両のイグニションスイッチがオン操作されると、ＥＣＵ４１は当該ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。まず、ステップＳ２で初期設定した後にステップＳ４でスタートスイッチがオン操作されたか否かを判定し、判定がＮＯ（否定）のときにはステップＳ６に移行する。ステップＳ６ではイグニションスイッチがＯＦＦ操作されたか否かを判定し、判定がＮＯの間はステップＳ４，６の処理を繰り返し、ステップＳ６の判定がＹＥＳ（肯定）になるとルーチンを終了する。
【００２６】
また、スタートスイッチのオン操作に伴って上記ステップＳ４の判定がＹＥＳになると、ステップＳ８でメインモータ３のクラッチ４を遮断し、ステップＳ１０で左右のインホイールモータ２の制御を開始する。即ち、予め設定されたマップに基づき、アクセル操作量Ａccや車速Ｖなどから目標トルクを求め、この目標トルクを達成すべくモータコントローラ４４により左右のインホイールモータ２を均等に駆動する。続くステップＳ１２では車速Ｖが第１設定車速Ｖ１、例えば４０km/h以上か否かを判定し、ＮＯのときにはステップＳ１４に移行する。
【００２７】
ステップＳ１４では上記ステップＳ１０で開始したインホイールモータ２の制御を継続し、続くステップＳ１６で再びイグニションスイッチがＯＦＦ操作されたか否かを判定し、判定がＮＯの間はステップＳ１２〜１６の処理を繰り返す。また、運転者によるイグニションスイッチのＯＦＦ操作に伴ってステップＳ１６の判定がＹＥＳになると、ルーチンを終了する。
【００２８】
一方、車速Ｖの増加に伴って上記ステップＳ１２の判定がＹＥＳになると、ステップＳ１８に移行してメインモータ３の制御を開始する。即ち、上記インホイールモータ２の場合と同様にマップから求めた目標トルクを達成するようにモータコントローラ４４によりメインモータ３を駆動する。その後、ステップＳ２０でメインモータ３のクラッチ４を接続し、ステップＳ２２でインホイールモータ２の制御を中止する。
【００２９】
次いで、ステップＳ２４で車速Ｖが第２設定車速Ｖ２（＜Ｖ１）、例えば１５km/h未満か否かを判定し、ＮＯのときにはステップＳ２６に移行して、上記ステップＳ１８で開始したメインモータ３の制御を継続する。車速Ｖの低下に伴って上記ステップＳ２４の判定がＹＥＳになると、ステップＳ２８で再びインホイールモータ２の制御を開始し、ステップＳ３０でメインモータ３のクラッチ４を遮断し、ステップＳ３２でメインモータ３の制御を中止した後、上記ステップＳ１２に戻る。
【００３０】
以上のＥＣＵ４１による処理の結果、例えば、停車中の車両が発進して第１設定車速Ｖ１以上まで加速した後に、第２設定車速Ｖ２未満まで減速し、再び第１設定車速Ｖ１以上まで加速した場合を説明する。
まず、加速に伴って車速Ｖが第１設定車速Ｖ１に達するまでは、ステップＳ１２の判定がＮＯのためインホイールモータ２により駆動が行われる。このとき、メインモータ３のクラッチ４が遮断されているため、インホイールモータ２のトルクはメインモータ３の増速に消費されることなく車両の加速に効率よく利用される。車速Ｖが第１設定車速Ｖ１に達すると、ステップＳ１２の判定がＹＥＳになるため、クラッチ４の接続とともにメインモータ３の駆動に切換えられる。なお、このときのインホイールモータ２は、ロータ２９を空転させながらメインモータ３の駆動力を後輪１側に伝達する。
【００３１】
このメインモータ３による駆動は、加速から減速に移行して車速Ｖが第２設定車速Ｖ２未満に低下するまで継続され、ステップＳ２４の判定がＹＥＳになると、クラッチ４の遮断とともにインホイールモータ２の駆動に切換えられる。また、再び加速が開始されたときには、上記と同様に車速が第１設定車速Ｖ１に達した時点でメインモータ３の駆動に切換えられる。なお、車速Ｖに対するモータ２，３の切換にヒステリシス特性を設定したのは、境界付近で車速Ｖが増減したときの頻繁なモータ２，３の切換を防止するためである。
【００３２】
以上のように主に低車速域ではインホイールモータ２により駆動が行われ、中高車速域ではメインモータ３により駆動が行われる。ホイール２１内に配置するためにサイズが制限されるインホイールモータ２では、限られたトルクを補うべくロータ２９の回転を減速しているため、低回転域では効率が良いものの中高回転域では効率が低下する出力特性となり、これに対して十分なトルクを有するメインモータ３では、中高回転域の効率は良いものの低回転域では効率が低下する出力特性となる。上記モータ２，３の切換により、双方のモータ２，３の効率の高い領域を利用することになり、その駆動効率を向上させて良好な走行性能や消費電力の低減などの利点を得ることができる。
【００３３】
そして、本実施形態の電気自動車では、ロータ軸２９の右端をハウジング１１の内外を貫通して車体側に突出させて、ユニバーサルジョイント３１を介してドライブシャフト６の先端側と連結したため、メインモータ３の駆動力がドライブシャフト６からロータ軸１２を経て後輪１側に伝達される無理のない合理的な構造となり、これによりインホイールモータ２に加えてメインモータ３でも後輪１を駆動可能となっている。その結果、メインモータ３とそれに付随する変速機５やドライブシャフト６、およびインホイールモータ２などから構成されるパワープラントを車体内の後部に集中させてスペース効率を向上でき、もって、より広い車室内空間を確保したりサスペンションを設計する際の自由度を拡大したりすることができる。
【００３４】
しかも、ロータハブ２７を右方に開口する有底円筒状として、その凹形状に倣ってハウジング１１の右側面を凹設しているため、ロータ軸１２とドライブシフト６とを連結するユニバーサルジョイント３１の位置をインホイールモータ２により接近させることができる。この要因はインホイールモータ２の車幅方向の寸法の縮小化に繋がり、例えばドライブシャフト６の延長化に伴ってユニバーサルジョイント３１の屈曲角を減少して負担を軽減するなど、上記サスペンション機構の自由度をさらに拡大することができる。
【００３５】
ところで、ＥＣＵ４１によるモータ制御は図３に基づいて述べたものに限らず、種々に変更可能であり、以下、その別例を説明する。
図４はＥＣＵ４１が実行するモータ制御ルーチンの別例を示すフローチャートであり、当該ルーチンの趣旨は、低車速域においてインホイールモータ２に加えてメインモータ３も協調して駆動する点にある。そこで、相違点を重点的に説明すると、スタートスイッチのオン操作に伴ってステップＳ４の判定がＹＥＳになると、ＥＣＵ４１はステップＳ４２に移行してインホイールモータ２とメインモータ３との協調制御を開始する。即ち、この場合には、マップから求めた目標トルクを左右のインホイールモータ２とメインモータ３とにより達成するように、モータコントローラ４４によりそれぞれのモータ２，３を駆動する。
【００３６】
続くステップＳ１２で車速Ｖが第１設定車速Ｖ１に達しないときには、ステップＳ４４に移行してモータ２，３の協調制御を継続する一方、車速Ｖが第１設定車速Ｖ１に達すると、ステップＳ２２でインホイールモータ２の制御を中止した後に、ステップＳ４６でメインモータ３の制御を継続し、さらに車速Ｖが第２設定車速Ｖ２未満になってステップＳ２４の判定がＹＥＳになると、ステップＳ４８で再びモータ２，３の協調制御を開始する。
【００３７】
なお、図３と図４のモータ制御の何れを適用するかは、電気自動車の仕様に応じて予め決定され、例えば、インホイールモータ２のみではトルク不足で発進が緩慢になる場合には、図４のモータ制御を適用して低車速域のトルク増強を図ればよい。
一方、図５はＥＣＵ４１が実行するモータ制御ルーチンの他の別例を示すフローチャートであり、当該ルーチンの趣旨は、車両の回頭性を向上すべく左右のインホイールモータ２を独立制御する点にある。当該ルーチンは、図３のステップＳ１０や図４のステップＳ４２でインホイールモータ２の制御が開始されたときに、同期して開始される。
【００３８】
まず、ステップＳ５２で車速Ｖが第３設定車速Ｖ３（＜Ｖ２）、例えば１０km/h未満か否かを、続くステップＳ５４で図示しない操舵角センサにより検出された操舵角θが第１設定舵角θ１、例えば６０°以上か否かを判定し、何れかでＮＯの判定を下したときには、ステップＳ５６に移行して通常制御を実行する。つまり、この場合のインホイールモータ２は、ステップＳ１０やステップＳ４２で説明したように、左右で均等のトルクを発生するように制御される。その後、ステップＳ５８で、図３，４のステップＳ２２でインホイールモータ２の制御が中止されたか否かを判定し、ＮＯのときにはステップＳ５２に戻り、判定がＹＥＳになるとルーチンを終了する。
【００３９】
また、ステップＳ５２，５４の判定がともにＹＥＳのときには、ステップＳ６０に移行して左右独立制御を実行する。例えば、予め設定されたマップに基づき、車速Ｖや操舵角θなどから左右のトルク比（回頭性向上のために外輪側がトルク大）を求め、このトルク比に従って左右のインホイールモータ２を駆動する。その後、ステップＳ６２で車速Ｖが第４設定車速Ｖ４（Ｖ３＜Ｖ４≦Ｖ２）、例えば１５km/h以上か否かを、続くステップＳ６４で操舵角θが第２設定舵角θ２（＜θ１）、例えば３０°未満か否かを判定する。判定がともにＮＯのときには、ステップＳ６６で左右独立制御を継続し、続くステップＳ６８で上記ステップＳ５８と同様に制御の中止を判定し、判定がＮＯの間はステップＳ６２〜６８の処理を繰り返す。
【００４０】
そして、ステップＳ６８の判定がＹＥＳになる以前に、ステップＳ６２，６４の何れかでＹＥＳの判定を下したときには、ステップＳ７０に移行して左右独立制御を中止した後に、上記ステップＳ５２に戻る。
なお、左右独立制御は、このようにインホイールモータ２の制御中に限ることはなく、車速Ｖの増加に伴ってメインモータ３の駆動に切換後にも、適宜インホイールモータ２の駆動を開始して左右独立制御を実行することができる。
【００４１】
［第２実施形態］
次に、本発明を走行用駆動源としてエンジン５１とインホイールモータ２とを備えた電気自動車に具体化した第２実施形態を説明する。本実施形態の電気自動車は第１実施形態のメインモータ３をエンジン５１に代えた点が相違し、その他の構成は同一であるため、同一構成の箇所は同一番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に説明する。
【００４２】
図６は本実施形態の電気自動車におけるパワープラントの配置状態を示す全体構成図である。車両にはメインモータに代えてエンジン５１が搭載され、当該エンジン５１はクラッチ４を内蔵した変速機５およびドライブシャフト６を介して左右の後輪１に連結されている。なお、インホイールモータ２とドライブシャフト６との連結構造は、図２に基づいて説明した第１実施形態のものと全く同様である。
【００４３】
エンジン５１の点火時期、燃料噴射量、スロットル開度、さらには図示しないスタータによる始動処理などの全ての制御はＥＣＵ４１が実行する。これにより第１実施形態のメインモータ３と同様に、エンジン５１の始動、停止、運転中の発生トルクがＥＣＵ４１により任意に制御される。このＥＣＵ４１の制御は、第１実施形態で説明した図３，４のメインモータ３に関する処理をエンジン５１に置換しただけであるため、その詳細は省略するが、メインモータ３と同じくエンジン５１も低回転域で効率が低下する出力特性のため、結果としてエンジン５１とインホイールモータ２の高効率の領域を利用することになり、第１実施形態と同じく、その駆動効率を向上させることができる。
【００４４】
また、インホイールモータ２とエンジン５１とで後輪１を駆動するため、これらのパワープラントを車体内の後部に集中させてスペース効率を向上できるとともに、ロータハブ２７の凹形状に倣ってハウジング１１の右側面を凹設することで、ユニバーサルジョイント３１の位置をインホイールモータ２に接近させて、インホイールモータ２の車幅方向の寸法を縮小することができる。
【００４５】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では、インホイールモータ２とメインモータ３若しくはエンジン５１とで後輪１を駆動する電気自動車として具体化したが、共通の車輪を駆動するものであればこれに限定されることはなく、例えば後輪に代えて前輪を駆動するようにしてもよい。
【００４６】
また、インホイールモータ２の構成についても上記各実施形態に限定されることはなく、例えば減速機構として遊星歯車機構を用いたり、或いは減速機構を省略して、ロータ２９の回転を加減速せずに直接後輪１側に伝達してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１，２の発明の電気自動車によれば、出力特性の異なる走行用駆動源、即ち、インホイールモータとメインモータ、或いはインホイールモータとエンジンの効率の高い領域を利用することで駆動効率を向上できるとともに、これらの走行用駆動源により共通の駆動輪を駆動することにより、車体内でパワープラントを集中させてスペース効率を向上させることができる。また、無理のない合理的な構造により、インホイールモータが設けられた駆動輪に対して車体側のメインモータやエンジンからのドライブシャフトを連結し、もって、インホイールモータとメインモータやエンジンとで共通の駆動輪を駆動することができる。
【００４９】
請求項３の発明の電気自動車によれば、請求項１または２に加えて、インホイールモータのハウジングにジョイント部を接近させて、インホイールモータの車幅方向の寸法を縮小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の電気自動車におけるパワープラントの配置状態を示す全体構成図である。
【図２】インホイールモータとドライブシャフトとの連結構造を示す断面図である。
【図３】ＥＣＵが実行するモータ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】ＥＣＵが実行するモータ制御ルーチンの別例を示すフローチャートである。
【図５】ＥＣＵが実行するモータ制御ルーチンの他の別例を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態の電気自動車におけるパワープラントの配置状態を示す全体構成図である。
【符号の説明】
１ 後輪（駆動輪）
２ インホイールモータ
３ メインモータ
６ ドライブシャフト
１１ ハウジング
１２ ロータ軸
２９ ロータ
３０ ステータ
３１ ユニバーサルジョイント（ジョイント部）
４１ ＥＣＵ（制御手段）
５１ エンジン
Claims (3)
- 左右の駆動輪に個別に設けられて、各駆動輪をそれぞれ回転駆動するインホイールモータと、
上記各駆動輪に対してドライブシャフトにより連結されて、該ドライブシャフトを介して各駆動輪にそれぞれ駆動力を伝達するとともに、上記インホイールモータに対して出力特性が異なるメインモータと、
車両の走行状態と上記インホイールモータおよびメインモータの出力特性とに基づき、該インホイールモータ及びメインモータを駆動制御する制御手段とを備え、
上記インホイールモータは、ハウジング内に環状のステータを配設して、該ステータの内周側にロータ軸を中心としてロータを回転可能に支持し、該ロータ軸の先端側を上記駆動輪に連結するとともに、上記ステータに発生させた磁界により上記ロータに回転力を付与して上記駆動輪を回転駆動するものであり、
上記ロータ軸の基端側は上記ハウジングの内外を貫通して車体側に突出し、上記ドライブシャフトの先端側と連結されたことを特徴とする電気自動車。 - 左右の駆動輪に個別に設けられて、各駆動輪をそれぞれ回転駆動するインホイールモータと、
上記各駆動輪に対してドライブシャフトにより連結されて、該ドライブシャフトを介して各駆動輪にそれぞれ駆動力を伝達するとともに、上記インホイールモータに対して出力特性が異なるエンジンと、
車両の走行状態と上記インホイールモータおよびエンジンの出力特性とに基づき、該インホイールモータ及びエンジンを駆動制御する制御手段とを備え、
上記インホイールモータは、ハウジング内に環状のステータを配設して、該ステータの内周側にロータ軸を中心としてロータを回転可能に支持し、該ロータ軸の先端側を上記駆動輪に連結するとともに、上記ステータに発生させた磁界により上記ロータに回転力を付与して上記駆動輪を回転駆動するものであり、
上記ロータ軸の基端側は上記ハウジングの内外を貫通して車体側に突出し、上記ドライブシャフトの先端側と連結されたことを特徴とする電気自動車。 - 上記インホイールモータのロータは、上記ロータ軸を中心として車体側の側面を環状に凹設され、該ロータの凹形状に倣って上記ハウジングの車体側の側面が凹設されるとともに、該ハウジングの凹設箇所に、上記ロータ軸と上記ドライブシャフトとを連結するジョイント部が位置することを特徴とする請求項１または２記載の電気自動車。
Priority Applications (1)
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| JP2002290130A JP4085256B2 (ja) | 2002-10-02 | 2002-10-02 | 電気自動車 |
Applications Claiming Priority (1)
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