JP7276686B2 - 車両駆動装置 - Google Patents

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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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Description

本発明は、車両駆動装置に関し、特に、モータの動力により車両を駆動する車両駆動装置に関する。
特開平６－３２８９５０号公報（特許文献１）には、ハイブリッド車両が記載されている。このハイブリッド車両においては、電気モータ、自動変速装置、クラッチ、ジェネレータ及びエンジンが、この順序で車幅方向に配置され、エンジンの出力軸と同軸状に配置されて、一体ケースの中に収納されている。即ち、ジェネレータがエンジンに隣接して配置され、外側端に電気モータが配置され、その間に自動変速装置の出力ギヤ及びクラッチが配置されている。通常は、クラッチが切断され、エンジンにてジェネレータが駆動され、電気モータの回転が自動変速装置、中央部に配置された出力ギヤ及びディファレンシャル装置を介して駆動車軸に伝えられる。
特開平６－３２８９５０号公報
しかしながら、特許文献１記載のハイブリッド車両に備えられた車両駆動装置では、重量の大きいエンジンが車両駆動系の端部に配置されているため、車両のエンジンが配置されている側が重くなり、車両左右の重量バランスが悪くなると言う問題がある。さらに、重量の大きいエンジンが、車両の側面近傍に配置されるため、車両のヨー軸まわり、ロール軸まわりの慣性モーメントが大きくなり、車両の運動性能が低下するという問題がある。
従って、本発明は、駆動モータ、内燃機関、及び発電機を備えながら、車両の重量バランスや、運動性能が低下するのを抑制することができる車両駆動装置を提供することを目的としている。
上述した課題を解決するために、本発明は、モータの動力により車両を駆動する車両駆動装置であって、電力により駆動される駆動モータと、燃料により動力を発生する内燃機関と、この内燃機関によって駆動される発電機と、を有し、駆動モータ、内燃機関、及び発電機は、車両の車幅方向に、駆動モータ、内燃機関、発電機の順に配置され、さらに、駆動モータ及び発電機に、夫々電気的に接続された電力変換装置と、この電力変換装置と駆動モータを接続する第１の導電体と、電力変換装置と発電機を接続する第２の導電体と、を有し、第１の導電体及び第２の導電体は何れも、電力変換装置のケース、駆動モータのケース、又は発電機のケースの内部に配置され、電力変換装置のケースは、内燃機関の上方を跨ぐように、駆動モータのケース及び発電機のケース夫々に結合されていることを特徴とする。
このように構成された本発明によれば、車両の車幅方向に、駆動モータ、内燃機関、及び発電機が、この順序に配置されている。この結果、比較的重量の大きい内燃機関が、駆動モータと発電機の間に位置するため、車両の左右の重量バランスが崩れにくく、重量バランスが悪くなるのを抑制することができる。また、内燃機関が、駆動モータと発電機の間に位置するので、車幅方向の比較的内側に内燃機関が位置することとなり、車両のヨー軸まわり、ロール軸まわりの慣性モーメントを低下させることができ、運動性能の低下を抑制することができる。
また、本発明によれば、第１の導電体及び第２の導電体が、電力変換装置のケース、駆動モータのケース、又は発電機のケースの内部に配置されている。このため、ケースの内部に延びている第１、第２の導電体の絶縁性を確保するための絶縁材は、ケースの外部で各電気機器を接続するハーネスの絶縁材よりも簡略化することができる。これにより、絶縁材に要するコスト及び重量を低減することができる。
本発明において、好ましくは、内燃機関は、ロータリピストンエンジン、又は水平対向エンジンである。
内燃機関のうち、一般に、ロータリピストンエンジン及び水平対向エンジンは、他の形式の内燃機関と比べ全高が低い。上記のように構成された本発明によれば、内燃機関がロータリピストンエンジン又は水平対向エンジンであるため、駆動モータと発電機の間に配置した場合でも、モータルーム内で邪魔になりにくい。このため、駆動モータと発電機の間に内燃機関を配置した場合でもモータルーム内のスペースを有効に活用することができる。
本発明において、好ましくは、内燃機関は、ロータリピストンエンジンであり、このロータリピストンエンジンの吸気管、及び排気管は、ロータリピストンエンジンの、車両の前後方向後ろ側から、車両の後方側に延びている。
一般に、直列型エンジン、Ｖ型エンジンでは、エンジンの両側から吸気管及び排気管から延びており、ロータリピストンエンジンでは、エンジンの一方側から吸気管及び排気管が延びるように構成することが可能である。上記のように構成された本発明によれば、内燃機関としてロータリピストンエンジンを採用し、吸気管及び排気管が、ロータリピストンエンジンの後ろ側から後方に向けて延びている。これにより、吸気管及び排気管の引き回しを単純化することができ、吸気効率及び排気効率を向上させることができる。
本発明において、好ましくは、さらに、駆動モータの動力を、車両の車輪に伝達する伝達経路に設けられた減速機構を有し、この減速機構は、車両の車幅方向において、駆動モータと内燃機関の間に配置されている。
このように構成された本発明によれば、車両の車幅方向において、駆動モータと内燃機関の間に、減速機構が配置されているので、駆動モータの出力を容易に減速機構に接続して、減速することができる。
本発明において、好ましくは、電力変換装置のケースの車幅方向の中心は、車両の前後方向に延びる車両の中心軸線に対し、駆動モータが配置されている側に位置している。
このように構成された本発明によれば、電力変換装置のケースの中心が、車両の中心軸線に対して、駆動モータが配置されている側に位置しているので、車両駆動装置全体の重量バランスを、より向上させることができる。
本発明において、好ましくは、電力変換装置は、駆動モータと電気的に接続された、直流を交流に変換するインバータと、発電機と電気的に接続された、交流を直流に変換するコンバータと、を含む。
このように構成された本発明によれば、電力変換装置のケースと駆動モータのケースが結合され、電力変換装置に、直流を交流に変換するインバータが含まれているので、バッテリ等から供給された直流電力を交流に変換して、短距離で駆動モータに供給することができる。これにより、コンパクトな構成で、交流の駆動モータを作動させることができる。また、上記のように構成された本発明によれば、電力変換装置のケースと発電機のケースが結合され、電力変換装置に、交流を直流に変換するコンバータが含まれているので、発電機によって生成された交流電力を、容易に電力変換装置において直流に変換することができる。これにより、コンパクトな構成で、交流の発電機の出力をバッテリ等に充電することができる。
本発明において、好ましくは、駆動モータとその上方に配置された電力変換装置のケース、及び発電機とその上方に配置された電力変換装置のケースは、平面視において、夫々互いに重なっており、駆動モータと電力変換装置のケースの重なり量は、発電機と電力変換装置のケースの重なり量よりも大きく構成されている。
このように構成された本発明によれば、駆動モータと電力変換装置のケースの重なり量が、発電機と電力変換装置のケースの重なり量よりも大きく構成されている。このため、電力変換装置のケースを配置することにより、車両駆動装置の重心を駆動モータ側に移動させることができ、車両駆動装置全体の重量バランスを、より向上させることができる。
本発明において、好ましくは、駆動モータ、内燃機関、及び発電機は、車両の前部に設けられたモータルーム内に収容されており、駆動モータ、内燃機関、及び発電機は、モータルームを覆うボンネットの下方に配置されている。
このように構成された本発明によれば、駆動モータ、内燃機関、及び発電機がボンネットの下方に配置されているので、ボンネットの下方のスペースを有効に活用することができる。
本発明において、好ましくは、前面視において、内燃機関の下部にはオイルパンが設けられ、内燃機関の出力軸は、駆動モータの出力軸に対して車両上方側にオフセット配置されている。
このように構成された本発明によれば、内燃機関の出力軸を駆動モータの出力軸よりも上方にオフセット配置することで、内燃機関下部のオイルパンの容量を適切に確保することができる。
本発明において、好ましくは、平面視において、内燃機関の前端部は、駆動モータの前端部よりも車両前方側に位置している。
このように構成された本発明によれば、車両前部の衝突時に、前方から車両駆動装置のほうに向かってくる物体を駆動モータよりも先に内燃機関に接触させることができ、内燃機関によって駆動モータを適切に保護することができる。
本発明において、好ましくは、平面視において、内燃機関の出力軸は、駆動モータの出力軸に対して車両前方側にオフセット配置され、内燃機関に関連する所定の補器が駆動モータの前方で且つ内燃機関の前部に取り付けられている。
このように構成された本発明によれば、内燃機関の出力軸を駆動モータの出力軸よりも前方にオフセット配置することで、駆動モータの前方にスペースを形成して、このスペースに内燃機関の補器（エンジン補器）を配置することができる。これにより、車両駆動装置の車幅方向の寸法増大を適切に抑制することができる。また、内燃機関の補器を駆動モータの前方に配置することで、車両前部の衝突時に、補器によって駆動モータを適切に保護することができる。
本発明において、好ましくは、内燃機関の出力軸、駆動モータの出力軸及び発電機の入力軸のそれぞれが車幅方向に沿って延びるように、駆動モータ、内燃機関及び発電機のそれぞれが配置されている。
このように構成された本発明では、内燃機関、駆動モータ及び発電機を車幅方向に沿って横置き配置した場合に、上述したような効果を得ることができる。
本発明の車両駆動装置によれば、駆動用モータ、内燃機関、及び発電機を備えながら、車両の重量バランスや、運動性能の低下を抑制することができる。
本発明の実施形態による車両駆動装置を車両に搭載した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態による車両駆動装置を車両に搭載した状態を示す平面図である。 本発明の実施形態による車両駆動装置において、駆動モータ、ジェネレータ、及び電力変換装置ケースの内部構造を示す断面図である。 本発明の実施形態による車両駆動装置を左斜め後方から見た斜視図である。 本発明の実施形態による車両駆動装置を左側から見た側面断面図である。 本発明の他の実施形態による車両駆動装置を車両に搭載した状態を示す平面図である。 本発明の他の実施形態による車両駆動装置の平面図である。 本発明の他の実施形態による車両駆動装置の前面図である。
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両駆動装置を説明する。
図１は、本発明の実施形態による車両駆動装置を車両に搭載した状態を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態による車両駆動装置を車両に搭載した状態を示す平面図である。図３は、本発明の実施形態による車両駆動装置において、駆動モータ、ジェネレータ、及び電力変換装置ケースの内部構造を、車両の前方側から見た断面図である。なお、図１乃至図３においては、内燃機関から延びる吸気管及び排気管の図示を省略している。
まず、図１乃至図３を参照して、本実施形態による車両駆動装置１における各構成の配置構造を説明する。
本実施形態による車両駆動装置１は、内燃機関２、駆動モータ４、発電機であるジェネレータ６、電力変換装置ケース８ａ、及び駆動モータ４の回転出力を減速する減速機構である減速ギア１０が一体化されている。なお、後述するように、本実施形態においては、電力変換装置ケース８ａ内には、電力変換装置としてインバータ８ｂ及びコンバータ８ｃ（図３）が内蔵されている。また、本実施形態においては、後述するように、車両のドライブシャフト１２（図２）は、駆動モータ４の駆動力によって駆動され、内燃機関２の生成した動力により直接駆動されることはない。
また、図１及び図２に示すように、車両駆動装置１は、車両１１前部のモータルーム１１ａ内に収容されており、このモータルーム１１ａがボンネット１１ｂによって覆われている。また、車両駆動装置１を構成する駆動モータ４、減速ギア１０（図２）、内燃機関２、ジェネレータ６は、車両１１の車幅方向に、この順序で配置されている。即ち、車両駆動装置１は、車両１１の両側のボディサイドフレーム１１ｃの間、且つボンネット１１ｂの下方に配置されている。
さらに、本実施形態による車両駆動装置１は、内燃機関２を冷却するための内燃機関専用ラジエータ１４、オイルクーラ１８（図２）、及び電力変換装置専用ラジエータ１６を備えている。なお、電力変換装置専用ラジエータ１６は電力変換装置を冷却するように構成され、オイルクーラ１８は駆動モータ４及びジェネレータ６を冷却するように構成されている。
内燃機関２は、車両に積載された燃料を燃焼させることにより動力を生成するように構成されており、内燃機関２が生成した動力によりジェネレータ６の入力軸（図示せず）が駆動され、電力が生成される。ジェネレータ６によって生成された電力は、蓄電池であるリチウムイオンバッテリ２０（図２）に電気エネルギーとして蓄積される。なお、本実施形態においては、内燃機関２としてロータリピストンエンジンが採用されている。
駆動モータ４は、リチウムイオンバッテリ２０に蓄積された電気エネルギーにより駆動され、車両１１のドライブシャフト１２を駆動するように構成されている。駆動モータ４の出力軸は、減速機構である減速ギア１０の入力軸に接続され、駆動モータ４の回転出力は、減速ギア１０を介してドライブシャフト１２を駆動する。また、駆動モータ４は、車両１１の減速時においては、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに回生して、交流電力を生成するように構成されている。本実施形態においては、駆動モータ４として交流駆動の永久磁石モータが採用されている。
ジェネレータ６は、内燃機関２が生成した動力により交流電力を生成するように構成されており、その入力軸が内燃機関２の出力軸によって回転駆動される。ジェネレータ６によって生成された交流電力は、電力変換装置ケース８ａ内のコンバータ８ｃによって直流に変換され、リチウムイオンバッテリ２０に蓄積される。
減速ギア１０は、車両１１の幅方向において、駆動モータ４と内燃機関２の間に配置された減速機構であり、駆動モータ４の動力を車両１１の車輪（図示せず）に伝達する伝達経路の途中に設けられている。駆動モータ４の出力軸４ｄ（図３）の回転は減速ギア１０によって減速され、ドライブシャフト１２を介して車輪（図示せず）に伝達される。なお、本実施形態においては、減速機構として減速ギア１０を採用しているが、減速機構として変速機能を有する変速機を採用しても良い。
電力変換装置ケース８ａは、電力変換装置のケースであり、内部には電力変換装置として、インバータ８ｂ及びコンバータ８ｃ（図３）が一体のケース内に内蔵されている。また、インバータ８ｂは、リチウムイオンバッテリ２０から供給された直流の電力を交流電力に変換するように構成されている。コンバータ８ｃは、ジェネレータ６によって生成された交流電力、及び駆動モータ４によって回生された交流電力を、直流電力に変換するように構成されている。インバータ８ｂによって交流に変換された電力は駆動モータ４に供給され、駆動モータ４が駆動される。また、コンバータ８ｃによって直流に変換された電力はリチウムイオンバッテリ２０に充電される。なお、電力変換装置ケース８ａには、直流電圧を昇圧及び／又は降圧するＤＣ－ＤＣコンバータ（図示せず）や、ジャンクションボックス（図示せず）が内蔵されていても良い。
また、電力変換装置ケース８ａは、駆動モータ４、減速ギア１０、内燃機関２、及びジェネレータ６の上方に配置され、平面視（上面視）において、これらと重なるように配置されている。さらに、電力変換装置ケース８ａと、駆動モータ４のケース及びジェネレータ６のケースは結合され、一体化されたケースを構成している。ここで、一般的には、モータ、ジェネレータ、及び電力変換装置は夫々独立したケースに収められ、それらのケースの間がワイヤハーネスによって電気的に接続される。これに対し、本実施形態の車両駆動装置１では、駆動モータ４、ジェネレータ６、及び電力変換装置ケース８ａが一体化されており、それらを接続するためのワイヤハーネスは設けられていない。このため、電力変換装置ケース８ａと駆動モータ４、及び電力変換装置ケース８ａとジェネレータ６は、一体化されたケースの内部に延びる導電体によって夫々接続される。
また、図２に示すように、電力変換装置ケース８ａの車幅方向の中心Ｃ１は、車両１１の前後方向に延びる、車両１１の中心軸線Ｃ２に対し、駆動モータ４が配置されている側に位置している。このため、駆動モータ４と電力変換装置ケース８ａの重なり量（図２の斜線部Ｓ１）は、ジェネレータ６と電力変換装置ケース８ａの重なり量（図２の斜線部Ｓ２）よりも大きくなっている。即ち、本実施形態の車両駆動装置１においては、全体の重量に対して内燃機関２の占める割合が大きくなっている。このため、車両駆動装置１全体の重心位置が、車両１１の中心軸線Ｃ２に対して内燃機関２が配置されている側に偏る傾向がある。本実施形態においては、電力変換装置ケース８ａの中心Ｃ１を、車両１１の中心軸線Ｃ２に対して、駆動モータ４が配置されている側に位置させることにより、車両駆動装置１の重量バランスの偏りを抑制している。
図２に示すように、内燃機関専用ラジエータ１４は、内燃機関２よりも車両の前側に配置された平板状の熱交換器であり、車両が走行することにより走行風が熱交換器の板面に当たり、冷却液体の熱を大気に放散するように構成されている。また、内燃機関２と内燃機関専用ラジエータ１４は、冷却液体用の配管（図示せず）で接続されており、内燃機関専用ラジエータ１４と内燃機関２の間で冷却液体が循環するように構成されている。即ち、内燃機関２を冷却して温度上昇した冷却液体は、内燃機関専用ラジエータ１４に送られ、ここで熱を放散して温度が低下した後、内燃機関２に戻される。
電力変換装置専用ラジエータ１６は、内燃機関専用ラジエータ１４よりも車両の前側に配置された細長い平板状の熱交換器であり、車両の走行風が熱交換器の板面に当たり、冷却液体の熱を大気に放散するように構成されている。また、電力変換装置ケース８ａと電力変換装置専用ラジエータ１６は、流入管１６ａと流出管１６ｂによって接続されており、冷却液体が循環するように構成されている。即ち、電力変換装置ケース８ａ内の電力変換装置を冷却して温度上昇した冷却液体は、流入管１６ａを介して電力変換装置専用ラジエータ１６に流入する。流入した冷却液体は、電力変換装置専用ラジエータ１６において熱を放散し、温度が低下した冷却液体が流出管１６ｂを介して電力変換装置ケース８ａに戻され、再び電力変換装置を冷却する。
オイルクーラ１８は、内燃機関専用ラジエータ１４の下側に配置された細長い平板状の熱交換器であり、車両の走行風が熱交換器の板面に当たり、冷却液体の熱を大気に放散するように構成されている。オイルクーラ１８と駆動モータ４、オイルクーラ１８とジェネレータ６は配管（図示せず）で接続されている。さらに、ジェネレータ６と駆動モータ４は、移送管（図示せず）によって接続されている。即ち、駆動モータ４を冷却して温度上昇した冷却液体はオイルクーラ１８に流入し、流入した冷却液体はオイルクーラ１８において熱を放散して、温度が低下した冷却液体がジェネレータ６に戻され、ジェネレータ６が冷却される。ジェネレータ６を冷却した冷却液体は移送管を介して駆動モータ４に送られ、駆動モータ４が冷却される。
電力変換装置ケース８ａ内の電力変換装置は電力変換装置専用ラジエータ１６によって冷却され、水ベースの冷却液体が電力変換装置ケース８ａと電力変換装置専用ラジエータ１６の間で循環して電力変換装置が冷却される。即ち、電力変換装置を冷却して温度が上昇した温水が、電力変換装置専用ラジエータ１６へ送られ、冷却される。さらに、電力変換装置専用ラジエータ１６で冷却されて温度が低下した冷水が、電力変換装置ケース８ａへ戻され、内部の電力変換装置が冷却される。
次に、図３を新たに参照して、本実施形態の車両駆動装置１における駆動モータ４、ジェネレータ６、及び電力変換装置ケース８ａの接続構造を説明する。
図３は、駆動モータ４、ジェネレータ６、及び電力変換装置ケース８ａの内部構造を示す断面図である。
図３に示すように、駆動モータ４は、駆動モータ４のケースであるモータケース４ａと、このモータケース４ａに収容されたロータ４ｂ、及びステータ４ｃと、出力軸４ｄと、を有する。ロータ４ｂは水平方向に向けられた出力軸４ｄと結合され、モータケース４ａに対して水平な軸線を中心に回転可能に支持されている。ステータ４ｃはモータケース４ａに固定され、ステータ４ｃを構成するコイルに交流電流を流すことにより、ロータ４ｂを回転駆動するように構成されている。一方、減速時においては、車両の持つ運動エネルギーに基づいて出力軸４ｄが回転駆動される。これにより、出力軸４ｄと共にロータ４ｂも回転駆動されるので、ステータ４ｃには誘導電流が発生し、車両の運動エネルギーが電気エネルギーとして回生される。
ジェネレータ６は、ジェネレータ６のケースであるジェネレータケース６ａと、このジェネレータケース６ａに収容されたロータ６ｂ、及びステータ６ｃと、入力軸６ｄと、を有する。ロータ６ｂは水平方向に向けられた入力軸６ｄと結合され、ジェネレータケース６ａに対して水平な軸線を中心に回転可能に支持されている。ステータ６ｃはジェネレータケース６ａに固定され、内燃機関２の駆動力によりロータ６ｂが回転駆動されると、ステータ６ｃを構成するコイルに誘導電流が流れ、交流電力が生成されるように構成されている。
電力変換装置ケース８ａ内には、インバータ８ｂ及びコンバータ８ｃが収容され、電駆系ユニットとして一体化されている。これらインバータ８ｂ及びコンバータ８ｃは、スイッチング用のＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）や、整流用のダイオード（以上、図示せず）等の電力用半導体素子を含む回路基板から構成されている。なお、車両の電駆系の構成によっては、電力変換装置ケース８ａ内に、直流電圧を変換するＤＣ－ＤＣコンバータを備えていても良い。
さらに、回路基板上の電力用半導体素子は作動と共に熱を発生するので、これを冷却するために、電力変換装置ケース８ａ内には冷却液室８ｄが設けられている。この冷却液室８ｄには流入管１６ａ及び流出管１６ｂが接続されており、冷却液室８ｄと電力変換装置専用ラジエータ１６（図１）の間で、オイルクーラ１８を循環している冷却液体とは異なる冷却液体が循環されている。このように、冷却液室８ｄ内に冷却液体を循環させることにより、冷却液室８ｄがウォータージャケットとして作用し、電力変換装置ケース８ａ内のインバータ８ｂ及びコンバータ８ｃが冷却される。また、冷却液室８ｄ内に効率良く冷却液体を流すことができるように、冷却液室８ｄ内の壁面は平坦に形成されている。
また、電力変換装置ケース８ａ底面の一方の端部は、駆動モータ４のモータケース４ａの上端部に締結・固定され、一体化されている。さらに、電力変換装置ケース８ａ底面の他方の端部は、減速ギア１０及び内燃機関２の上方を跨いで、ジェネレータ６のジェネレータケース６ａの上端部に締結・結合され、一体化されている。このように、本実施形態においては、別体に構成された電力変換装置ケース８ａ、モータケース４ａ、及びジェネレータケース６ａを夫々締結して、一体化されたケースが構成されているが、これらのケースの一部又は全部を一体成形しても良い。
ここで、上記のように、リチウムイオンバッテリ２０から供給された電力は、電力変換装置ケース８ａ内のインバータ８ｂを介して駆動モータ４に供給される。このため、インバータ８ｂと駆動モータ４を接続するための第１の導電体である複数のバスバー２４が、一体化されたモータケース４ａと電力変換装置ケース８ａの内部に延びている。また、駆動モータ４によって回生された交流電力は、コンバータ８ｃを介してリチウムイオンバッテリ２０に充電される。このため、一体化されたモータケース４ａと電力変換装置ケース８ａの内部に延びるバスバー２４は、駆動モータ４によって回生された交流電力をコンバータ８ｃに供給する際にも使用される。これにより、駆動モータ４と電力変換装置の間で電力の授受を行うための、モータケース４ａ及び電力変換装置ケース８ａの外部を通るハーネス等は、設けられていない。
同様に、ジェネレータ６によって生成された交流電力は、電力変換装置ケース８ａ内のコンバータ８ｃを介してリチウムイオンバッテリ２０に充電される。このため、ジェネレータ６とコンバータ８ｃを接続するための第２の導電体である複数のバスバー２６（１本のみ図示）も、一体化されたジェネレータケース６ａと電力変換装置ケース８ａの内部に延びている。これにより、ジェネレータ６と電力変換装置（コンバータ８ｃ）の間で電力の授受を行うための、ジェネレータケース６ａ及び電力変換装置ケース８ａの外部を通るハーネス等は、設けられていない。
次に、図４及び図５を参照して、内燃機関に対する吸気管及び排気管の接続を説明する。
図４は、本発明の実施形態による車両駆動装置１を左斜め後方から見た斜視図である。図５は、本発明の実施形態による車両駆動装置１を左側から見た側面断面図である。
図４及び図５に示すように、車両駆動装置１に備えられた内燃機関２には、その車両１１の前後方向後ろ側の側面に、吸気管２ａ及び排気管２ｂが接続されている。
吸気管２ａは、内燃機関２の後ろ側（車両１１の後方側）側面上部から、一旦、車両１１の後方側に延びた後、内燃機関２及びジェネレータ６の上方を通って内燃機関２の前側へ延びている。また、内燃機関２の後ろ側には、ドライブシャフト１２が車両１１を横断するように延びており、吸気管２ａは、ドライブシャフト１２よりも上側で内燃機関２に接続されている。さらに、吸気管２ａの先端部にはエアクリーナ２８が設けられており、内燃機関２に吸入する空気中のダストを除去するように構成されている。
一方、排気管２ｂは、内燃機関２の後ろ側（車両１１の後方側）側面下部から、車両１１の後方側に延び、車両１１の下部中央に設けられたトンネル部の中に挿入されている。また、この排気管２ｂの途中には、キャタライザー（触媒コンバータ）３０が設けられており、排気中の有害成分を除去するように構成されている。また、排気管２ｂは、内燃機関２の後ろ側のドライブシャフト１２よりも下側で内燃機関２に接続されており、ドライブシャフト１２を迂回するために一旦下方へ延びた後、上方に向かって延び、キャタライザー３０に接続されている。このため、図５に示すように、ドライブシャフト１２は、内燃機関２から車両１１の後方側へ延びる吸気管２ａと排気管２ｂの間を通って、車両１１の幅方向に延びている。これにより、内燃機関２、及びその吸気管２ａ、排気管２ｂを、ボンネット１１ｂの下側の狭いモータルーム１１ａの中に効率良く収納することができる。
本発明の実施形態の車両駆動装置１によれば、車両１１の車幅方向に、駆動モータ４、内燃機関２、及びジェネレータ６が、この順序に配置されている（図２）。この結果、比較的重量の大きい内燃機関２が、駆動モータ４とジェネレータ６の間に位置するため、車両１１の左右の重量バランスが崩れにくく、重量バランスが悪くなるのを抑制することができる。また、内燃機関２が、駆動モータ４とジェネレータ６の間に位置するので、車幅方向の比較的内側に内燃機関２が位置することとなり、車両１１のヨー軸まわり、ロール軸まわりの慣性モーメントを低下させることができ、運動性能の低下を抑制することができる。
また、本実施形態の車両駆動装置１によれば、内燃機関２としてロータリピストンエンジンが採用されているため、駆動モータ４とジェネレータ６の間に配置した場合でも、モータルーム１１ａ内で邪魔になりにくい。このため、駆動モータ４とジェネレータ６の間に内燃機関２を配置した場合でもモータルーム１１ａ内のスペースを有効に活用することができる。
さらに、本実施形態の車両駆動装置１によれば、内燃機関２としてロータリピストンエンジンを採用し、吸気管２ａ及び排気管２ｂが、ロータリピストンエンジンの後ろ側から後方に向けて延びている（図４）。これにより、吸気管２ａ及び排気管２ｂの引き回しを単純化することができ、吸気効率及び排気効率を向上させることができる。
また、本実施形態の車両駆動装置１によれば、車両１１の車幅方向において、駆動モータ４と内燃機関２の間に、減速ギア１０が配置されているので、駆動モータ４の出力を容易に減速ギア１０に接続して、減速することができる。
さらに、本実施形態の車両駆動装置１によれば、バスバー２４が、電力変換装置ケース８ａ及び駆動モータ４のケースの内部に配置され、バスバー２６が、電力変換装置ケース８ａ及びジェネレータ６のケースの内部に配置されている（図３）。このため、ケースの内部に延びている各バスバーの絶縁性を確保するための絶縁材は、ケースの外部で各電気機器を接続するハーネスの絶縁材よりも簡略化することができる。これにより、絶縁材に要するコスト及び重量を低減することができる。
また、本実施形態の車両駆動装置１によれば、電力変換装置ケース８ａの中心Ｃ１が、車両１１の中心軸線Ｃ２に対して、駆動モータ４が配置されている側に位置している（図２）ので、車両駆動装置全体１の重量バランスを、より向上させることができる。
さらに、本実施形態の車両駆動装置１によれば、電力変換装置ケース８ａと駆動モータ４のケースが結合され、電力変換装置としてインバータ８ｂが含まれているので、リチウムイオンバッテリ２０等から供給された直流電力を交流に変換して、短距離で駆動モータ４に供給することができる。これにより、コンパクトな構成で、交流の駆動モータ４を作動させることができる。また、電力変換装置ケース８ａとジェネレータ６のケースが結合され、電力変換装置としてコンバータ８ｃが含まれているので、ジェネレータ６によって生成された交流電力を、容易に直流に変換することができる。これにより、コンパクトな構成で、交流のジェネレータ６の出力をバッテリ等に充電することができる。
また、本実施形態の車両駆動装置１によれば、駆動モータ４と電力変換装置ケース８ａの重なり量Ｓ１が、ジェネレータ６と電力変換装置ケース８ａの重なり量Ｓ２よりも大きく構成されている。このため、電力変換装置ケース８ａを配置することにより、車両駆動装置１の重心を駆動モータ４側に移動させることができ、車両駆動装置１全体の重量バランスを、より向上させることができる。
さらに、本実施形態の車両駆動装置１によれば、駆動モータ４、内燃機関２、及びジェネレータ６がボンネット１１ｂの下方に配置されているので、ボンネット１１ｂの下方のスペースを有効に活用することができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。即ち、上述した実施形態においては、内燃機関はジェネレータを駆動し、ドライブシャフトが内燃機関によって直接駆動されることはないが、内燃機関の動力によってドライブシャフトが駆動される車両駆動装置に本発明を適用することもできる。また、バッテリが専ら外部電源によって充電される車両駆動装置に本発明を適用することもできる。さらに、上述した実施形態においては、内燃機関として、ロータリピストンエンジンが採用されていたが、種々の形式のエンジンを内燃機関として採用することができる。例えば、内燃機関として水平対向エンジンを採用することができる。この水平対向エンジンは、ロータリピストンエンジンと同様に全高が低く、内燃機関の上方に電力変換装置等のケースを配置した場合でも、モータルーム内のスペースファクターが損なわれることがなく、好適である。
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の他の実施形態による車両駆動装置１ａについて説明する。図６は、本発明の他の実施形態による車両駆動装置１ａを車両に搭載した状態を示す平面図（上面図）である。図７は、本発明の他の実施形態による車両駆動装置１ａの平面図（上面図）である。この図７では、図６に示した構成要素のうちの要部のみを図示している（例えばインバータ８ｂやエアクリーナ２８などの図示を省略している）。図８は、本発明の他の実施形態による車両駆動装置１ａの前面図である。この図８でも、図６に示した構成要素のうちの要部のみを図示している（図８では、図７と異なり、インバータ８ｂやエアクリーナ２８などを図示している）。
図６に示すように、本発明の他の実施形態による車両駆動装置１ａも、上述した実施形態による車両駆動装置１と同様に、駆動モータ４、減速ギア１０、内燃機関２、ジェネレータ６は、車幅方向に、この順序で配置されている。しかしながら、車両駆動装置１ａは、車両駆動装置１のような電力変換装置ケース８ａを具備せず、インバータ８ｂ及びコンバータ８ｃなどが別個に配置されている。具体的には、車両駆動装置１ａでは、インバータ８ｂが、駆動モータ４の上方に配置され、コンバータ８ｃが、内燃機関２の上方に配置されている。また、車両駆動装置１ａでは、インバータ８ｂやコンバータ８ｃやリチウムイオンバッテリ２０などの電線同士を結合、分岐、中継するための端子などを収容するジャンクションボックス８ｅが、インバータ８ｂの上に配置されている（図８参照）。加えて、図６中の破線で示すように、ジェネレータ６、コンバータ８ｃ、ジャンクションボックス８ｅ、リチウムイオンバッテリ２０は、この順で電気接続されている。なお、減速ギア１０として、減速機構及びディファレンシャル機構を含むトランスアスクルを用いてもよい。
また、他の実施形態による車両駆動装置１ａでは、図８に示すように、前面視において、内燃機関本体２ｃの下部にオイルパン２ｄが設けられ、内燃機関２の出力軸２ｘ（図８中の破線参照）が、駆動モータ４の出力軸４ｄ（図８中の破線参照）に対して車両上方側にオフセット配置されている。このように内燃機関２の出力軸２ｘを駆動モータ４の出力軸４ｄよりも車両上方にオフセット配置することで、内燃機関本体２ｃの下部のオイルパン２ｄの容量を適切に確保することができる。なお、通常、内燃機関２の出力軸２ｘは、内燃機関２の車両上下方向のほぼ中心位置（内燃機関２の上端と下端との間の中心位置）に配置され、駆動モータ４の出力軸４ｄは、駆動モータ４の車両上下方向のほぼ中心位置（駆動モータ４の上端と下端との間の中心位置）に配置されている。そのため、内燃機関２の出力軸２ｘが駆動モータ４の出力軸４ｄに対して上方にオフセット配置されると、内燃機関２の車両上下方向の中心位置が駆動モータ４の車両上下方向の中心位置よりも上方に位置することとなる。
他方で、内燃機関２の出力軸２ｘとジェネレータ６の入力軸６ｄとは連結されているため、これら出力軸２ｘ及び入力軸６ｄはほぼ同一軸線上に位置している（図７及び図８の破線参照）。
また、図７に示すように、平面視において、内燃機関２の前端部が、駆動モータ４の前端部よりも車両前方側に位置している。これにより、車両前部の衝突時に、前方から車両駆動装置１ａのほうに向かってくる物体を駆動モータ４よりも先に内燃機関２に当てることができ、内燃機関２によって駆動モータ４を適切に保護することができる。
また、図７に示すように、平面視において、内燃機関２の出力軸２ｘ（図７中の破線参照）が、駆動モータ４の出力軸４ｄ（図７中の破線参照）に対して車両前方側にオフセット配置され、内燃機関２の補器（エンジン補器）としての熱交換器２ｅが、駆動モータ４及び減速ギア１０の前方で且つ内燃機関本体２ｃの前部に取り付けられている（図８も参照）。通常、内燃機関２の出力軸２ｘは、内燃機関２の車両前後方向のほぼ中心位置（内燃機関２の右端と左端との間の中心位置）に配置され、駆動モータ４の出力軸４ｄは、駆動モータ４の車両前後方向のほぼ中心位置（駆動モータ４の右端と左端との間の中心位置）に配置されている。そのため、内燃機関２の出力軸２ｘが駆動モータ４の出力軸４ｄに対して前方にオフセット配置されると、内燃機関２の車両前後方向の中心位置が駆動モータ４の車両前後方向の中心位置よりも前方に位置することとなる。
熱交換器２ｅは、オイルを冷却するためのオイルクーラや、オイルを冷却するための水をオイルクーラに供給するウォーターポンプや、オイル内の不純物を除去するオイルフィルタなどを有する（これらの図示を省略している）。ウォーターポンプは内燃機関２の出力軸２ｘにより駆動されるが、ウォーターポンプの軸を出力軸２ｘと同一軸線上に配置すると車幅方向寸法が大きくなるので、ウォーターポンプの軸を出力軸２ｘとずらして配置している（この場合、ウォーターポンプの軸にはチェーンを介して出力軸２ｘから動力が伝達される）。そのため、ウォーターポンプを含む熱交換器２ｅが、内燃機関本体２ｃに対して車幅方向内側に設けられ、それにより、熱交換器２ｅが駆動モータ４及び減速ギア１０の前方に位置することとなる。
結局のところ、内燃機関２の出力軸２ｘを駆動モータ４の出力軸４ｄよりも車両前方にオフセット配置することで、駆動モータ４及び減速ギア１０の前方にスペースを形成することができ、他の実施形態では、そのようなスペースを利用して、上記のような熱交換器２ｅを配置しているのである（具体的には前面視において熱交換器２ｅを減速ギア１０とオーバーラップするように配置している）。これにより、車両駆動装置１ａの車幅方向の寸法増大を適切に抑制することができる。また、熱交換器２ｅを駆動モータ４及び減速ギア１０の前方に配置することで、車両前部の衝突時に、前方から車両駆動装置１ａのほうに向かってくる物体を駆動モータ４及び減速ギア１０よりも先に熱交換器２ｅに当てることができ、熱交換器２ｅによって駆動モータ４及び減速ギア１０を適切に保護することができる。
なお、内燃機関２の補器として、上述したような熱交換器２ｅを用いることに限定はされない。内燃機関２の補器は、例えば内燃機関２を作動させるために必要な機器であり、他の例では、内燃機関２が発生する動力により駆動される発電機（オルタネータ）や噴射ポンプなどを適用することができる。
また、他の実施形態による車両駆動装置１ａでは、図６及び図７に示すように、コンバータ８ｃが、平面視において、内燃機関２の上面にオーバーラップするように配置されている。具体的には、コンバータ８ｃの車幅方向の外側端が内燃機関２の車幅方向の外側端よりも内側に位置すると共に、コンバータ８ｃの前端部が内燃機関２の前端部よりも車両後方側に位置し、それにより、平面視において、コンバータ８ｃの全体が内燃機関２の上にオーバーラップしている（図７）。このようにコンバータ８ｃを配置することで、車両前部の衝突時に、ボディサイドフレーム１１ｃなどが変形してコンバータ８ｃと干渉することを抑制できる。具体的には、車両前部の衝突時において、変形したボディサイドフレーム１１ｃなどをコンバータ８ｃよりも先に内燃機関２に当てることができ、内燃機関２によってコンバータ８ｃを適切に保護することができる。
また、図６及び図８に示すように、インバータ８ｂ及びジャンクションボックス８ｅが、平面視において、駆動モータ４の上面にオーバーラップするように配置されている。具体的には、インバータ８ｂ及びジャンクションボックス８ｅの車幅方向の外側端が駆動モータ４の車幅方向の外側端よりも内側に位置するように、これらが駆動モータ４の上に配置されている。これにより、車両前部の衝突時に、駆動モータ４によってインバータ８ｂ及びジャンクションボックス８ｅを適切に保護することができる。
また、図６及び図８に示すように、ジェネレータ６の上にあるエアクリーナ２８が、コンバータ８ｃに対して、車幅方向の外側にオフセット配置されている。これにより、車両前部の衝突時に、破損したエアクリーナ２８がコンバータ８ｃと干渉することを適切に抑制できる。加えて、エアクリーナ２８と内燃機関２とを接続する吸気管２ａが、コンバータ８ｃから離間して配置されている。具体的には、平面視において吸気管２ａがコンバータ８ｃとオーバーラップせず（図６）、且つ、前面視において吸気管２ａがコンバータ８ｃとオーバーラップしないように（図８）、吸気管２ａがコンバータ８ｃに対して配置されている。これにより、車両前部の衝突時に、破損した吸気管２ａがコンバータ８ｃと干渉することを適切に抑制できる。
１ 車両駆動装置
１ａ 車両駆動装置
２ 内燃機関
２ａ 吸気管
２ｂ 排気管
２ｃ 内燃機関本体
２ｄ オイルパン
２ｅ 熱交換器（補器）
２ｘ 出力軸
４ 駆動モータ
４ａ モータケース
４ｂ ロータ
４ｃ ステータ
４ｄ 出力軸
６ ジェネレータ（発電機）
６ａ ジェネレータケース
６ｂ ロータ
６ｃ ステータ
６ｄ 入力軸
８ａ 電力変換装置ケース
８ｂ インバータ（電力変換装置）
８ｃ コンバータ（電力変換装置）
８ｄ 冷却液室
８ｅ ジャンクションボックス
１０ 減速ギア（減速機構）
１１ 車両
１１ａ モータルーム
１１ｂ ボンネット
１１ｃ ボディサイドフレーム
１２ ドライブシャフト
１４ 内燃機関専用ラジエータ
１６ 電力変換装置専用ラジエータ
１６ａ 流入管
１６ｂ 流出管
１８ オイルクーラ
２０ リチウムイオンバッテリ
２４ バスバー（第１の導電体）
２６ バスバー（第２の導電体）
２８ エアクリーナ
３０ キャタライザー

Claims (12)

  1. モータの動力により車両を駆動する車両駆動装置であって、
    電力により駆動される駆動モータと、
    燃料により動力を発生する内燃機関と、
    この内燃機関によって駆動される発電機と、
    を有し、
    上記駆動モータ、上記内燃機関、及び上記発電機は、上記車両の車幅方向に、上記駆動モータ、上記内燃機関、上記発電機の順に配置され、
    さらに、上記駆動モータ及び上記発電機に、夫々電気的に接続された電力変換装置と、この電力変換装置と上記駆動モータを接続する第１の導電体と、上記電力変換装置と上記発電機を接続する第２の導電体と、を有し、上記第１の導電体及び上記第２の導電体は何れも、上記電力変換装置のケース、上記駆動モータのケース、又は上記発電機のケースの内部に配置され、上記電力変換装置のケースは、上記内燃機関の上方を跨ぐように、上記駆動モータのケース及び上記発電機のケース夫々に結合されていることを特徴とする車両駆動装置。
  2. 上記内燃機関は、ロータリピストンエンジン、又は水平対向エンジンである請求項１記載の車両駆動装置。
  3. 上記内燃機関は、ロータリピストンエンジンであり、このロータリピストンエンジンの吸気管、及び排気管は、ロータリピストンエンジンの、上記車両の前後方向後ろ側から、上記車両の後方側に延びている請求項２記載の車両駆動装置。
  4. さらに、上記駆動モータの動力を、上記車両の車輪に伝達する伝達経路に設けられた減速機構を有し、この減速機構は、上記車両の車幅方向において、上記駆動モータと上記内燃機関の間に配置されている請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両駆動装置。
  5. 上記電力変換装置のケースの車幅方向の中心は、上記車両の前後方向に延びる上記車両の中心軸線に対し、上記駆動モータが配置されている側に位置している請求項１記載の車両駆動装置。
  6. 上記電力変換装置は、上記駆動モータと電気的に接続された、直流を交流に変換するインバータと、上記発電機と電気的に接続された、交流を直流に変換するコンバータと、を含む請求項１又は５に記載の車両駆動装置。
  7. 上記駆動モータとその上方に配置された上記電力変換装置のケース、及び上記発電機とその上方に配置された上記電力変換装置のケースは、平面視において、夫々互いに重なっており、上記駆動モータと上記電力変換装置のケースの重なり量は、上記発電機と上記電力変換装置のケースの重なり量よりも大きく構成されている請求項１、５及び６の何れか１項に記載の車両駆動装置。
  8. 上記駆動モータ、上記内燃機関、及び上記発電機は、上記車両の前部に設けられたモータルーム内に収容されており、上記駆動モータ、上記内燃機関、及び上記発電機は、上記モータルームを覆うボンネットの下方に配置されている請求項１乃至７の何れか１項に記載の車両駆動装置。
  9. 前面視において、上記内燃機関の下部にはオイルパンが設けられ、上記内燃機関の出力軸は、上記駆動モータの出力軸に対して車両上方側にオフセット配置されている請求項１乃至８の何れか１項に記載の車両駆動装置。
  10. 平面視において、上記内燃機関の前端部は、上記駆動モータの前端部よりも車両前方側に位置している請求項１乃至９の何れか１項に記載の車両駆動装置。
  11. 平面視において、上記内燃機関の出力軸は、上記駆動モータの出力軸に対して車両前方側にオフセット配置され、上記内燃機関に関連する所定の補器が上記駆動モータの前方で且つ上記内燃機関の前部に取り付けられている請求項１乃至１０の何れか１項に記載の車両駆動装置。
  12. 上記内燃機関の出力軸、上記駆動モータの出力軸及び上記発電機の入力軸のそれぞれが車幅方向に沿って延びるように、上記駆動モータ、上記内燃機関及び上記発電機のそれぞれが配置されている請求項１乃至１１の何れか１項に記載の車両駆動装置。
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