JP7332381B2 - 電動モータ式４輪駆動車の駆動装置 - Google Patents

電動モータ式４輪駆動車の駆動装置 Download PDF

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Description

本発明は、電動モータで駆動する電気自動車の駆動系技術に関し、より詳細には複数の電動モータで前輪および後輪を駆動させる電動モータ式４輪駆動車の駆動装置に関する。
石油などの化石燃料の枯渇問題あるいは省エネルギーの観点などから、近年では電動モータで駆動する電気自動車が再び注目されている。かような電気自動車では、例えば前輪または後輪を駆動輪とする２輪駆動方式や、４輪すべてを駆動輪とする４輪駆動方式が既知である。
このうち電気自動車における４輪駆動方式としては、大別してホイールに電動モータを設置するタイプと、電動モータから動力伝達機構を介して各駆動輪に動力を伝達するタイプが挙げられる。
４輪の各ホイールに電動モータを搭載するインホイールモータ式としては、例えば特許文献１などが例示できる。また、２つの電動モータで前輪と後輪をそれぞれ分担して駆動するツインモータ式としては、例えば特許文献２などが例示できる。さらに１つの電動モータで前後輪のいずれか一方を駆動させつつ他方の輪をインホイールモータとする混合式としては、例えば特許文献３などが例示できる。
特開２０１６－９２９９５号公報 特開２０１８－７００７６号公報 特開２０１４－８７２５１号公報
しかしながら、上述した各特許文献に限らず現在の技術では市場のニーズを適切に満たしているとは言えず、上記した各方式では以下に述べる課題が存在する。
まず上記した特許文献などに例示される駆動方式は、すべて機械構造部品としてのプロペラシャフトを持たない構造である。プロペラシャフトを搭載しないことは、軽量化の観点では良い面もあるものの、従来の確立された内燃機関における４輪駆動車のごとき性能を達成することが困難となる。
すなわち、例えば不整路などで左右のいずれかの駆動輪がスリップした場合、電動モータで発生する駆動力を非スリップ側の駆動輪に再分配することは構造的に不可能である。さらにこのようなスリップ状態において非スリップ側の駆動輪だけで対処しようとすれば、車両に搭載される電動モータのトルク容量を増大させねばならず、著しいコストアップや体積増を招いてしまい現実的ではない。
このように既存の技術においては、内燃機関の４輪駆動車と同等の性能は確保することは非常に困難であり、電動モータにおける効率的な駆動力の伝達に関しては未だに改善の余地が大きくある。
本発明は、上記した課題を一例に鑑みて為されたものであり、プロペラシャフトを用いて電動モータの効率的な駆動力伝達を実現可能な電動モータ式４輪駆動車の駆動装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一実施形態における電動モータ式４輪駆動車の駆動装置は、（１）前輪側と後輪側との間で動力を伝達するプロペラシャフトと、前記前輪側の駆動軸に設けられた第１差動機構と、前記後輪側の駆動軸に設けられた第２差動機構と、前記第１差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を切り離す第１切り離し機構と、前記第２差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を切り離す第２切り離し機構と、前記プロペラシャフトに対し、前記第１切り離し機構よりも前輪側および前記第２切り離し機構よりも後輪側のうちの一方側に接続された第１モータと、前記第１切り離し機構と前記第２切り離し機構との間に接続されると共に前記第１モータの最大出力より高い最大出力を有する第２モータと、を備える。
なお、上記した（１）に記載の電動モータ式４輪駆動車の駆動装置においては、（２）前記第１モータの出力軸は、前記前輪側の駆動軸と平行となるように配置されてなることが好ましい。
また、上記した（１）又は（２）に記載の電動モータ式４輪駆動車の駆動装置においては、（３）前記第２モータの出力軸は、前記プロペラシャフトと平行となるように配置されてなることが好ましい。
また、上記した（１）～（３）のいずれかに記載の電動モータ式４輪駆動車の駆動装置においては、（４）前記第２モータは、変速機又は減速機を介して前記プロペラシャフトと接続されてなることが好ましい。
また、上記した（１）～（４）のいずれかに記載の電動モータ式４輪駆動車の駆動装置においては、（５）前記第１切り離し機構および前記第２切り離し機構の切り離しを制御する制御装置をさらに含み、前記制御装置は、前記第１モータと前記第２モータの出力状態に応じて前記第１切り離し機構および前記第２切り離し機構における切り離しの制御を行うことが好ましい。
また、上記した（５）に記載の電動モータ式４輪駆動車の駆動装置においては、（６）前記制御装置は、前記第１差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を維持するとともに前記第２差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を維持するように、前記第１切り離し機構および前記第２切り離し機構を制御し、前記第１モータからの出力は行われず前記第２モータからの出力が前記プロペラシャフトを介して前記前輪側の駆動軸と前記後輪側の駆動軸に伝達されることが好ましい。
また、上記した（５）又は（６）に記載の電動モータ式４輪駆動車の駆動装置においては、（７）前記制御装置は、前記第１差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を切り離すとともに前記第２差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を切り離すように、前記第１切り離し機構および前記第２切り離し機構を制御し、前記第２モータからの出力は行われず前記第１モータからの出力が前記前輪側の駆動軸に伝達されることが好ましい。
また、上記した（５）～（７）のいずれかに記載の電動モータ式４輪駆動車の駆動装置においては、（８）前記制御装置は、前記第１差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を維持するとともに前記第２差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を維持するように、前記第１切り離し機構および前記第２切り離し機構を制御し、前記第１モータからの出力および前記第２モータからの出力が、前記プロペラシャフトを介して前記前輪側の駆動軸と前記後輪側の駆動軸に伝達されることが好ましい。
また、上記した（５）～（８）のいずれかに記載の電動モータ式４輪駆動車の駆動装置においては、（９）前記制御装置は、前記第１差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を切り離すとともに前記第２差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を維持するように、前記第１切り離し機構および前記第２切り離し機構を制御し、前記第１モータからの出力が前記前輪側の駆動軸に伝達されるとともに、前記第２モータからの出力が前記後輪側の駆動軸に伝達されることが好ましい。
本発明によれば、様々な路面状況に対する高い走破性と操縦安定性を維持しつつ、効率的な駆動力の伝達を実現することができる。
実施形態に係る電動モータ式４輪駆動車における駆動力伝達系を示すブロック図である。 制御部による各電動モータと切り離し機構の制御状態を示した状態比較図である。 第１の状態における、電動モータの駆動力が駆動輪へ伝達される状態を模式的に示した模式図である。 第２の状態における、電動モータの駆動力が駆動輪へ伝達される状態を模式的に示した模式図である。 第３の状態における、電動モータの駆動力が駆動輪へ伝達される状態を模式的に示した模式図である。 第４の状態における、電動モータの駆動力が駆動輪へ伝達される状態を模式的に示した模式図である。 実施形態に係る電動モータ式４輪駆動車における駆動制御方法を示すフローチャートである。
次に本発明を実施するための好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明では、それぞれ便宜的に電動モータ式４輪駆動車１００の車高方向をＺ方向、車長方向をＹ方向、これらＺ方向及びＹ方向と直交する車幅方向をＸ方向として定義して説明する。しかしながら本発明は上述した方向の規定に左右されるものではなく、特許請求の範囲を不当に減縮するものでないことは言うまでもない。また、以下で詳述する以外の構成については、上記した特許文献を含む公知技術を適宜補完してもよい。
＜電動モータ式４輪駆動車１００＞
まず本発明の好適な実施形態における係る電動モータ式４輪駆動車１００の構成について、図１を参照しながら説明する。
同図に示すとおり、本実施形態の電動モータ式４輪駆動車１００は、駆動輪１を電動モータによって駆動する電気自動車であって、プロペラシャフト１０、第１差動機構２０、第２差動機構３０、第１切り離し機構４０、第２切り離し機構５０、第１モータＭＧ１、第２モータＭＧ２及び制御部ＥＣＵを含んで構成されている。
本実施形態における駆動輪１は、前輪側を構成する右前輪１ＲＦと左前輪１ＬＦ、後輪側を構成する右後輪１ＲＲと左後輪１ＬＲを含んでいる。そして図１に示すとおり、右前輪１ＲＦと左前輪１ＬＦは、前輪側の駆動軸１１Ｆ及び差動機構としての第１差動機構２０を介して連結されている。また、右後輪１ＲＲと左後輪１ＬＲは、後輪側の駆動軸１１Ｒ及び差動機構としての第２差動機構３０を介して連結されている。
プロペラシャフト１０は、上記した前輪側と後輪側との間で駆動力（回転）を伝達する機能を有している。より具体的に、このプロペラシャフト１０における前輪側の端部には、第５ギアｇ５としてのドライブピニオンが設けられている。この第５ギアｇ５は、後述する第１切り離し機構４０と連動する第４ギアｇ４と噛み合うことが可能となっている。他方、プロペラシャフト１０における後輪側の端部には、第６ギアｇ６としてのドライブピニオンが設けられている。この第６ギアｇ６は、後述する第２切り離し機構５０と連動するリアドライブピニオン３２と噛み合うことが可能となっている。
第１差動機構２０は、本実施形態においては前輪側の駆動軸１１Ｆに設けられている。第１差動機構２０は、上記差動機構として機能することで、旋回時などに右前輪１ＲＦと左前輪１ＬＦとに回転数の差を与えることが可能となっている。より具体的に、第１差動機構２０は、後述する第３ギアｇ２と噛み合うリングギア２２と、このリングギア２２と共に回転可能に接合されたデフケース２１を含んでいる。このデフケース２１内には、他の公知のディファレンシャルギア構成と同様に、右前輪１ＲＦ及び左前輪１ＬＦそれぞれの駆動軸１１Ｆへと繋がるサイドギヤ（不図示）が左右に１つずつ、さらにその双方のギアに噛み合う形でピニオンギア（不図示）が２つ配されている。
第２差動機構３０は、本実施形態においては後輪側の駆動軸１１Ｒに設けられている。第２差動機構３０は、第１差動機構２０と同様に、旋回時などに右後輪１ＲＲと左後輪１ＬＲとに回転数の差を与えることが可能となっている。より具体的に、第２差動機構３０は、上記した第６ギアｇ６と噛み合う直交ギア３２と、この直交ギア３２と共に回転可能に接合されたデフケース３１を含んでいる。このデフケース３１には、上記した不図示のサイドギアとピニオンギアが設置される他、後述する第２切り離し機構５０が設けられている。
第１切り離し機構４０は、上記した第１差動機構２０とプロペラシャフト１０との接続を切り離す機能を有して構成されている。より具体的に本実施形態の第１切り離し機構４０は、後述する制御部ＥＣＵの制御の下で、第１差動機構２０とプロペラシャフト１０とが連結されて駆動力が伝達可能な維持状態と、これらの連結が切断されて駆動力が伝達されない切断状態と、の二通りの状態を作り出すことができる。かような第１切り離し機構４０の具体的な構造としては、例えばドッグクラッチなど公知のクラッチ機構や、特開２０１８－１７３５４号に例示されるディスコネクト機構を採用してもよい。
第２切り離し機構５０は、上記した第２差動機構３０とプロペラシャフト１０との接続を切り離す機能を有して構成されている。より具体的に本実施形態の第２切り離し機構５０は、後述する制御部ＥＣＵの制御の下で、第２差動機構３０とプロペラシャフト１０とが連結されて駆動力が伝達可能な維持状態と、これらの連結が切断されて駆動力が伝達されない切断状態と、の二通りの状態を作り出すことができる。かような第２切り離し機構５０の具体的な構造としては、上記第１切り離し機構４０と同様の構造を採用してもよい。
第１モータＭＧ１は、上記したプロペラシャフト１０に対し、第１切り離し機構４０よりも前輪側および第２切り離し機構５０よりも後輪側のうちの一方側に接続される。すなわち第１モータＭＧ１は、前輪側で配置されていても後輪側に配置されていてもよい。本実施形態においては、図１に示すとおり、第１切り離し機構４０よりも前輪側に接続されている。これにより、第１モータＭＧ１からの駆動力は、前輪側の駆動軸１１Ｆと、第１切り離し機構４０を介してプロペラシャフト１０の第５ギアｇ５に伝達される。
かような第１モータＭＧ１の具体例としては、不図示のインバーターなどを介して制御される公知の同期モータなどを適用してもよい。
さらに本実施形態においては、この第１モータＭＧ１の出力軸ＯＳ１は、図１から明らかなとおり、前輪側の駆動軸１１Ｆと平行となるように配置（このモータの配置態様を「横置き」とも称する）されていてもよい。これにより、（本例の場合は前輪側の駆動軸１１Ｆへ）直交ギアを介さず平歯車を適用して効率良く第１モータＭＧ１で発生する駆動力を伝達することが可能となっている。
また、不図示のバッテリーへの回生充電時にも直交ギアが介在しないことで、駆動輪から第１モータＭＧ１への伝達効率が下がってしまうことを抑制可能となっている。このように本実施形態では、プロペラシャフト１０へ機械的に接続された第２モータＭＧ２でなく前輪側と機械的に接続された第１モータＭＧ１で回生充電を行っていることから、より高い効率でバッテリーへの回生充電を実行可能となっている。
第２モータＭＧ２は、上記した第１切り離し機構４０と第２切り離し機構５０との間に接続されている。より具体的には、本実施形態においては、第１切り離し機構４０と第２切り離し機構５０との間であって、プロペラシャフト１０に対して公知の減速機６０を介して接続されている。なお本実施形態の第２モータＭＧ２は、上記した減速機６０を介してプロペラシャフト１０に接続されているが、この形態に限られず減速機６０に代えて公知の変速機を介して接続されていてもよい。
さらに本実施形態においては、この第２モータＭＧ２の出力軸ＯＳ２は、図１に示すとおり、プロペラシャフト１０と平行となるように配置されていてもよい。換言すれば、本実施形態においては、第１モータＭＧ１の出力軸ＯＳ１と第２モータＭＧ２の出力軸ＯＳ２とは、互いに直交する配置関係となっていることが好ましい。これにより、第２モータＭＧ２についても直交ギアが介在せずにプロペラシャフト１０に駆動力を伝達することが可能となっている。
また、この第２モータＭＧ２の最大出力（定格出力）は、上記した第１モータＭＧ１の最大出力（定格出力）より高いことが好ましい。これにより、後述する制御部ＥＣＵによるトルク分配制御において、走行状態に応じてより最適なトルク分配を実現することが可能となっている。
＜駆動力伝達系の詳細な構成＞
図１に示すとおり、本実施形態においては、第１モータＭＧ１における出力軸ＯＳ１には平歯車で構成された第１ギアｇ１が設けられている。また、第１モータＭＧ１における出力軸ＯＳ１と前輪側の駆動軸１１Ｆとの間には、第１モータＭＧ１からの駆動力や駆動輪からの回生力を中継可能な中間シャフトＴｓが設置されている。
この中間シャフトＴｓは、本実施形態においては、第１モータＭＧ１における出力軸ＯＳ１や前輪側の駆動軸１１Ｆと平行となるように設置されている。また、中間シャフトＴｓには、上記した第１ギアｇ１と噛み合う第２ギアｇ２と、リングギア２２と噛み合う第３ギアｇ３と、直交ギアで構成された第４ギアｇ４および第１切り離し機構４０とがそれぞれ接合されている。
従って、例えば第１モータＭＧ１から発生した駆動力は、第１ギアｇ１、第２ギアｇ２、第３ギアｇ３、リングギア２２の順に伝達されて前輪側の駆動軸１１Ｆの駆動輪へと到達するように構成される。また、第１切り離し機構４０が維持状態の場合には、第１モータＭＧ１から発生した駆動力は、第１ギアｇ１、第２ギアｇ２、第４ギアｇ４の順に伝達されてプロペラシャフト１０の第５ギアｇ５へと到達するように構成される。換言すれば、第１モータＭＧ１の回転は、少なくとも一部が第１切り離し機構４０を介してプロペラシャフト１０や後輪側の駆動軸１１Ｒへと伝達され得る。
＜制御部ＥＣＵによるトルク分配制御＞
次に図２を用いて本実施形態における制御部ＥＣＵによるトルク分配制御について詳述する。
本実施形態の制御部ＥＣＵは、公知のマイクロコンピュータを中心として構成され、不図示のインバーターを介して第１モータＭＧ１や第２モータＭＧ２を制御するとともに、車両挙動を制御する公知のビークルダイナミクス制御（ＶＤＣ）部などを含んで構成されている。各種の制御ユニットは、通信バスによって形成される車内ネットワーク（ＣＡＮなど）を介して各種演算値等の制御情報や車速センサーなど各種センサーによって検出した制御パラメータ情報を相互に交換してモータ駆動力制御や車両挙動制御等を実行している。
さらに制御部ＥＣＵは、上記した駆動力伝達系を制御することで前後の駆動輪に対して最適なトルク分配を実行する機能を備えている。より具体的に、本実施形態における制御部ＥＣＵは、上記した第１切り離し機構４０および第２切り離し機構５０の切り離しを制御する機能を有している。
かような制御装置ＥＣＵによる前後のトルク分配制御の一例を図２に示す。
同図に示されるとおり、制御装置ＥＣＵは、第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２の出力状態に応じて第１切り離し機構４０および第２切り離し機構５０における切り離しの制御を行うように構成されている。
以下、ある特定の走行条件または走行状態における非制限的なトルク分配制御の例を、図３～図６を用いて説明する。
［第１の状態］
図２に示されるとおり、第１の状態としては、電動モータ式４輪駆動車１００の発進時または低μ路走行時が例示できる。また、この第１の状態における電動モータからの駆動力の伝達並びにトルク分配の状態を図３に示す。
これらの図からも明らかなとおり、制御装置ＥＣＵは、第１差動機構２０とプロペラシャフト１０との接続を維持するとともに第２差動機構３０とプロペラシャフト１０との接続を維持するように、第１切り離し機構４０および第２切り離し機構５０を制御する。これと並行して、制御装置ＥＣＵは、第１モータＭＧ１の駆動を停止するとともに不図示のインバーターを介して第２モータＭＧ２から駆動力をプロペラシャフト１０へ伝達させる制御を行う。
これにより、第１モータＭＧ１からの出力は行われず、第２モータＭＧ２からの出力がプロペラシャフト１０を介して前輪側の駆動軸１１Ｆと後輪側の駆動軸１１Ｒにそれぞれ伝達される。
ここで、本実施形態では、第１の状態として、それなりにトルクを必要とする発進時や、積雪、氷結あるいは雨などで滑りやすくなった路面状態の時などを想定している。かような状態下においては、第１モータＭＧ１に比して高出力の第２モータＭＧ２を用いつつ上記の切り離し状態とすることで、プロペラシャフト１０を介して高出力の第２モータＭＧ２からすべての駆動輪に対して駆動力を安定して伝達させることが可能となっている。
［第２の状態］
図２に示されるとおり、第２の状態としては、電動モータ式４輪駆動車１００がほぼ一定の速度で走行する時や、走路状態が悪くなく高いトルクを必要としない通常走行時が例示できる。また、この第２の状態における電動モータからの駆動力の伝達並びにトルク分配の状態を図４に示す。
これらの図からも明らかなとおり、制御装置ＥＣＵは、第１差動機構２０とプロペラシャフト１０との接続を切り離すとともに第２差動機構３０とプロペラシャフト１０との接続を切り離すように、第１切り離し機構４０および第２切り離し機構５０を制御する。これと並行して、制御装置ＥＣＵは、第２モータＭＧ２の駆動を停止するとともに不図示のインバーターを介して第１モータＭＧ１から駆動力を中間シャフトＴｓへ伝達させる制御を行う。
これにより、第２モータＭＧ２からの出力は行われず、第１モータＭＧ１からの出力が前輪側の駆動軸１１Ｆに伝達される。
上述したとおり、第２の状態では高いトルクを必要としないことから、第２モータＭＧ２に比して低出力の第１モータＭＧ１から前輪側のみに駆動力（トルク）が分配される省エネ重視の２輪駆動構成となっている。なお本実施形態では第１モータＭＧ１から前輪側のみにトルクが分配される構成としたが、これに限られず例えば後輪側に第１モータＭＧ１を設置する構成として後輪側のみに駆動力（トルク）が分配される構成としてもよい。
また、第２差動機構３０とプロペラシャフト１０との接続を切り離すように第２切り離し機構５０を制御しているが、第１差動機構２０とプロペラシャフト１０との接続を切り離しつつ第２モータＭＧ２からの出力を停止する限りにおいて、第２差動機構３０とプロペラシャフト１０との接続は維持される形態としてもよい。
［第３の状態］
図２に示されるとおり、第３の状態としては、路面状況が悪い不整路を走行する時や高いトルクを必要とする登坂走行時が例示できる。また、この第３の状態における電動モータからの駆動力の伝達並びにトルク分配の状態を図５に示す。
これらの図からも明らかなとおり、制御装置ＥＣＵは、第１差動機構２０とプロペラシャフト１０との接続を維持するとともに第２差動機構３０とプロペラシャフト１０との接続を維持するように、第１切り離し機構４０および第２切り離し機構５０を制御する。これと並行して、制御装置ＥＣＵは、不図示のインバーターを介して第１モータＭＧ１および第２モータＭＧ２の双方から駆動力をそれぞれ中間シャフトＴｓとプロペラシャフト１０へと伝達させる制御を行う。
これにより第１モータＭＧ１からの出力および第２モータＭＧ２からの出力が、プロペラシャフト１０や中間シャフトＴｓを介して前輪側の駆動軸１１Ｆと後輪側の駆動軸１１Ｒに伝達される。
上述したとおり、第３の状態では高いトルクを必要とする状況であることから、第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２をフル駆動して前後すべての駆動輪に最大限の駆動力が分配されるハイパワー重視の構成となっている。これにより、例えばＳＵＶタイプの車両には特に好適な高い走破性を、２つの電動モータとプロペラシャフト１０を介して実現することが可能となっている。
［第４の状態］
図２に示されるとおり、第４の状態としては、ハンドル操作が機微なスポーツ走行時が例示できる。また、この第４の状態における電動モータからの駆動力の伝達並びにトルク分配の状態を図６に示す。
これらの図からも明らかなとおり、制御装置ＥＣＵは、第１差動機構２０とプロペラシャフト１０との接続を切り離すとともに第２差動機構３０とプロペラシャフト１０との接続を維持するように、第１切り離し機構４０および第２切り離し機構５０を制御する。これと並行して、制御装置ＥＣＵは、不図示のインバーターを介して第１モータＭＧ１および第２モータＭＧ２の双方から駆動力をそれぞれ中間シャフトＴｓとプロペラシャフト１０へと伝達させる制御を行う。
これにより、第１モータＭＧ１からの出力が前輪側の駆動軸１１Ｆに伝達されるとともに、第２モータＭＧ２からの出力が後輪側の駆動軸１１Ｒに伝達される。
上述したとおり、第４の状態ではサーキット走行など車両の運動性が高くトルクも必要とする状況であることから、上記した第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２とで前輪側と後輪側をそれぞれ分担する形で互いに独立して駆動力が分配される構成となっている。これにより前輪側と後輪側でトルクベクタリングを図り、２つの電動モータとプロペラシャフト１０を介して前後のトルク配分をコントロールしながら走行することが可能となっている。
＜電動モータ式４輪駆動車１００における駆動制御方法＞
次に図７を参照しつつ、本実施形態に係る制御部ＥＣＵによる電動モータ式４輪駆動車１００の駆動制御方法について説明する。なお以下の説明では、制御部ＥＣＵによるトルク分配制御の一例として、上記した第１の状態乃至第４の状態を適宜選択する例について説明する。しかしながら当該第１の状態乃至第４の状態は例示であって、これら以外の状態を採用してもよい。
電動モータ式４輪駆動車１００に搭乗した運転者が電動モータを始動後、まずステップ１において自動モードが設定されているか否かが制御部ＥＣＵにおいて判定される。そしてステップ１で自動モードが設定されている場合にはステップ２－１に移行し、自動モードが設定されていない場合にはステップ２－２にそれぞれ移行する。
自動モードが設定されているステップ２－１では、制御部ＥＣＵの制御の下で、電動モータ式４輪駆動車１００に具備された速度／加速度センサーやジャイロセンサーからの速度・加速度・角速度に関する情報、アクセルペダルの開度やステアリングホイールの操舵角度などの運転者操作に関する情報などの各種センサーからの情報、あるいは車載カメラやナビゲーションシステムなどの車載機器から各種情報などが取得される。なお、本ステップ２－２で取得される情報の一例としては、例えば速度、加速度、角加速度、車速パルス、画像情報、位置情報あるいは地図情報などが例示できる。
次いでステップ３－１では、制御部ＥＣＵの制御の下で、上記取得した各種の情報に基づいて最適な状態が決定される。より具体的には、制御部ＥＣＵは、例えば取得した車速情報に基づいて電動モータ式４輪駆動車１００が発進時であると判定される場合には、上記した第１の状態となるように各電動モータや各切り離し機構を制御する。また、例えば加速度情報や上記地図情報に基づいて電動モータ式４輪駆動車１００が登坂中であると判定される場合には、上記した第３の状態となるように各電動モータや各切り離し機構を制御する。
このように本実施形態では、電動モータ式４輪駆動車１００の走行状況を各種センサーや車載機器からの情報で判定し、この判定結果に基づいて最適なトルク分配となるように各電動モータや各切り離し機構を制御している。これにより、運転者が特に煩わしい操作を省略しつつ様々な路面状況に対する高い走破性と操縦安定性を両立することが可能となっている。また、電動モータ式４輪駆動車１００の走行状況を各種センサーや車載機器からの情報で判定して最適なトルク分配を行えることから、２つの電動モータを用いて駆動輪への効率的な駆動力の伝達が実現される。
続くステップ４－１では、運転者など搭乗者からモードの変更があったか否かが判定される。より具体的には、制御部ＥＣＵの制御の下で、自動モードから手動モードへの切り替えがあったかが判定され、手動モードへの切り替えがある場合にはステップ２－２に移行する。他方でモード変更がない場合には、続くステップ５－１で電動モータの電源ＯＦＦがなされたかが判定される。そしてステップ５－１で電動モータの電源がＯＦＦとされていない場合には、ステップ２－１に戻って以降の処理を再び継続する制御が実行される。
次に手動モードでスタートする場合の例について説明する。
すなわちステップ１で手動モードであると判定された場合には、ステップ２－２で現在の状態で制御が開始される。通常、電動モータの電源が投入されて始動となるときは発進時であるので、ステップ１から移行した際は第１の状態となるように各電動モータや各切り離し機構が制御される。他方でステップ４－１から移行した際には、そのときの状態が維持されて制御が継続される。
そして続くステップ３－２ではモード変更の有無が判定され、変更があった場合には上記したステップ２－１へ移行するとともに、変更がない場合にはステップ４－２へ移行する制御が実行される。
モード変更がない場合に続くステップ４－２では、運転者などの搭乗者による状態の変更があるか否かが判定され、状態の変更がある場合にはステップ５－２で新たに選択された状態となるように各電動モータや各切り離し機構が制御される。他方、ステップ４－２で状態の変更がない場合にはステップ２－２へ戻って以降の制御が継続される。
上記したステップ５－２で新たに選択された状態で制御が開始された後は、ステップ６で電動モータの停止（電源ＯＦＦ）がなされたか判定される。そしてステップ６で電動モータの電源がＯＦＦとされていない場合には、ステップ２－２に戻って以降の処理を再び継続する制御が実行される。
このように本実施形態における電動モータ式４輪駆動車１００における駆動装置によれば、２つの電動モータとプロペラシャフトとで四輪を機械的に直結した構造を採用しつつ、上記した２つの切り離し機構によって駆動輪へのトルク／駆動力の分配を図っていることから、これら電動モータの回転を効率よく駆動輪に伝達することが可能となっている。
また、本実施形態における電動モータ式４輪駆動車１００における駆動制御方法によれば、自動モードが選択される場合には車載されるセンサーや機器からの各種情報に基づいて取り得る最適な状態が設定されるので、様々な路面状況に対する高い走破性と操縦安定性を維持しつつ効率的な駆動輪への駆動力の伝達が実現できる。
なお上記した実施形態は本発明の好適な一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、実施形態の各要素を適宜組み合わせて新たな構造や制御を実現してもよい。
例えば上記した実施形態では、第１モータＭＧ１には減速機又は変速機が介在しない形態を説明したが、これに限られず第２モータＭＧ２と同じ仕様としてもよく、さらに第１モータＭＧ１側に減速機又は変速機を設置してもよい。
また、回生充電の効率を鑑みて第１モータＭＧ１で回生充電を行う例を説明したが、これに限られず第２モータＭＧ２で回生充電を行ってもよいし、双方のモータで回生充電を行ってもよい。
また、上記した実施形態では第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２のツインモータ構成としたが、これに限られず合計３つ以上の電動モータを搭載する形態であってもよい。
以上説明したように、本発明の電動モータ式４輪駆動車における駆動装置およびその制御方法は、効率的なトルク配分によって高い走破性と操縦安定性を維持可能な４輪駆動車を実現するのに適している。
１００ 電動モータ式４輪駆動車
１０ プロペラシャフト
２０ 第１差動機構
３０ 第２差動機構
４０ 第１切り離し機構
５０ 第２切り離し機構
ＭＧ１ 第１モータ
ＭＧ２ 第２モータ
ＥＣＵ 制御部

Claims (9)

  1. 前輪側と後輪側との間で動力を伝達するプロペラシャフトと、
    前記前輪側の駆動軸に設けられた第１差動機構と、
    前記後輪側の駆動軸に設けられた第２差動機構と、
    前記第１差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を切り離す第１切り離し機構と、
    前記第２差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を切り離す第２切り離し機構と、
    前記プロペラシャフトに対し、前記第１切り離し機構よりも前輪側および前記第２切り離し機構よりも後輪側のうちの一方側に接続された第１モータと、
    前記第１切り離し機構と前記第２切り離し機構との間に接続されると共に前記第１モータの最大出力より高い最大出力を有する第２モータと、
    を備える、電動モータ式４輪駆動車の駆動装置。
  2. 前記第１モータの出力軸は、前記前輪側の駆動軸と平行となるように配置されてなる、請求項１に記載の電動モータ式４輪駆動車の駆動装置。
  3. 前記第２モータの出力軸は、前記プロペラシャフトと平行となるように配置されてなる、請求項１又は２に記載の電動モータ式４輪駆動車の駆動装置。
  4. 前記第２モータは、変速機又は減速機を介して前記プロペラシャフトと接続されてなる、請求項１～３のいずれか一項に記載の電動モータ式４輪駆動車の駆動装置。
  5. 前記第１切り離し機構および前記第２切り離し機構の切り離しを制御する制御装置をさらに含み、
    前記制御装置は、前記第１モータと前記第２モータの出力状態に応じて前記第１切り離し機構および前記第２切り離し機構における切り離しの制御を行う、請求項１～４のいずれか一項に記載の電動モータ式４輪駆動車の駆動装置。
  6. 前記制御装置は、前記第１差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を維持するとともに前記第２差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を維持するように、前記第１切り離し機構および前記第２切り離し機構を制御し、
    前記第１モータからの出力は行われず前記第２モータからの出力が前記プロペラシャフトを介して前記前輪側の駆動軸と前記後輪側の駆動軸に伝達される、請求項５に記載の電動モータ式４輪駆動車の駆動装置。
  7. 前記制御装置は、前記第１差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を切り離すとともに前記第２差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を切り離すように、前記第１切り離し機構および前記第２切り離し機構を制御し、
    前記第２モータからの出力は行われず前記第１モータからの出力が前記前輪側の駆動軸に伝達される、請求項５又は６に記載の電動モータ式４輪駆動車の駆動装置。
  8. 前記制御装置は、前記第１差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を維持するとともに前記第２差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を維持するように、前記第１切り離し機構および前記第２切り離し機構を制御し、
    前記第１モータからの出力および前記第２モータからの出力が、前記プロペラシャフトを介して前記前輪側の駆動軸と前記後輪側の駆動軸に伝達される、請求項５～７のいずれか一項に記載の電動モータ式４輪駆動車の駆動装置。
  9. 前記制御装置は、前記第１差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を切り離すとともに前記第２差動機構と前記プロペラシャフトとの接続を維持するように、前記第１切り離し機構および前記第２切り離し機構を制御し、
    前記第１モータからの出力が前記前輪側の駆動軸に伝達されるとともに、
    前記第２モータからの出力が前記後輪側の駆動軸に伝達される、
    請求項５～８のいずれか一項に記載の電動モータ式４輪駆動車の駆動装置。
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