JPH06189415A

JPH06189415A - 電気自動車の駆動装置

Info

Publication number: JPH06189415A
Application number: JP4338919A
Authority: JP
Inventors: Motoyuki Hayashida; 素行林田
Original assignee: MOTOR JIDOSHA KK
Current assignee: MOTOR JIDOSHA KK
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1994-07-08

Abstract

(57)【要約】【目的】節電化と高出力性能を両立させる。【構成】中負荷用の大きな電動機１と低負荷用の小さな
電動機２とを、直列又は並列に結合させて電動機１又は
電動機２、あるいは両電動機１、２に制御部４を介して
給電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車の駆動装置
に関し、特に節電化と高出力性能とを両立させる技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃料消費節約と燃焼排気による大
気汚染、騒音問題を改善する上から、電動機を原動機と
する方式の電気自動車、又は内燃機関と前記電動機を複
合した原動機とする方式の電気自動車が開発されてい
る。また一般に自動車の走行に必要な動力は速度と速度
に応じた走行抵抗との関係式で表される。即ち、走行抵
抗Ｆは、Ｆ＝ＡＶ²＋ＢＶ＋Ｃ（但し、Ａ：受風断面積、Ｖ：走行速度、Ｂ、Ｃ：定
数）で表され、出力Ｐは次式によって表される。

【０００３】Ｐ＝ｋＦＶ＝ａＶ³＋ｂＶ²＋ｃＶ＋ｄ（但し、ｋ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ：定数）したがって自動車
の必要出力は、概略自動車の走行速度の三乗に比例する
ことになる。

【０００４】この関係から、例えば市街地を中・低速で
走行をした時、走行抵抗が小さくなり必要な出力は非常
に小さくなるので、電気自動車に装備する電動機には、
できるかぎり電力を節約して走行出来ることが要求され
るが、加速力や高速性能を考慮すると強力な出力性能も
必要となってくる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電気自動車の駆動装置に用いられる電動機では、節電化
することと強力な出力性能を備えることとは両立しえな
い。即ち、供給電圧 200Ｖで夫々7.5 kW、37kWの定格出
力の電動機を比較した場合、定常走行条件でカバー出来
る速度は、7.5 kW、37kWのもので夫々80km/HR 、140km/
HRであり、無負荷〜全負荷における負荷電流は、7.5 k
W、37kWのもので夫々14〜31Ａ、50〜 138Ａである。ま
た60km/HR で走行した時に５kWの出力を必要として、そ
の時の消費電流は、夫々7.5 kW、37kWのもので25Ａ、61
Ａとなる。

【０００６】したがって節電化する為には定格出力の小
さい電動機を選択すべきであるが、強力な加速力や高速
性能を備えるようにするのであれば定格出力の大きい電
動機でなければならない。本発明はこのような従来の課
題に鑑みてなされたもので、低負荷時には節電特性が良
好であって高負荷時には要求される電力の供給が可能な
電気自動車の駆動装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、電動
機を備えた電気自動車又は電動機と内燃機関を備えた電
気自動車の駆動装置において、定格出力の異なる複数種
類の電動機と、負荷に応じて前記複数の電動機への給電
の配分を制御する制御手段と、を備えるようにした。

【０００８】また、前記複数種類の電動機が、各車軸毎
又は車輪毎に配置され、車輪毎に配置された場合の左右
方向同一軸上の電動機の定格出力は等しく、かつ前後方
向に異なる軸線上又は車軸上にある電動機相互の定格出
力に差を設けた構成であってもよい。

【０００９】

【作用】上記の構成によれば、低負荷時には、低負荷に
対して小さな定格出力の電動機を使用した方が効率が良
くなるので、小さな定格出力の電動機にのみ給電するこ
とにより、消費電流が少なくなって省電力化される。ま
た高負荷時には、高出力が可能な電動機に給電し、さら
に高出力が要求される場合には全ての電動機に給電する
ように配分すれば、強力な出力が得られる。したがって
上記のように定格出力の異なる複数種類の電動機を制御
すれば、節電化と高負荷性能とを両立させ得る。

【００１０】また左右方向同一軸上の電動機の定格出力
は等しくすることにより、左右のバランスがとれて安定
な走行が可能となり、前後方向に異なる軸線上又は車軸
上にある電動機相互の定格出力に差を設けることによ
り、給電の配分を制御することにより出力の段数が増え
て段階的に出力を活用でき、効果的である。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜３に基づいて
説明する。第１実施例について説明する。このものは、
電動機によって走行する電気自動車、または電動機と内
燃機関の複合原動機によって走行する複合電気自動車に
搭載する駆動装置として、互いに定格出力の異なる２台
の電動機への給電を制御して出力を得るようにしたもの
である。

【００１２】定格出力の異なる２台の電動機を配置する
構成としては例えば図１（Ａ）〜（Ｄ）の４つの態様が
考えられる。（Ａ）は直列型の構成を示し、中負荷用と
しての大きな定格出力の電動機（以後、大きい電動機と
記す）１の出力軸１ａの軸端が、低負荷用としての小さ
な定格出力の電動機（以後、小さい電動機と記す）２の
出力軸２ａの軸端と連結され、連結された出力軸１ａ、
２ａには、例えばギア等の動力伝導装置３が連結されて
いる。両電動機１、２には、制御手段としての制御部４
の制御により図示しない蓄電池から両電動機１、２に給
電され、出力は、大きい電動機１の出力軸１ａ側
（ａ）、小さい電動機２の出力軸２ａ側（ｂ）、あるい
は動力伝導装置３側（ｃ）のいずれかから取り出される
ようになっている。

【００１３】（Ｂ）は、並列型の構成を示し、大きい電
動機１、小さい電動機２の夫々の出力軸１ａ、２ａは夫
々動力伝導装置４に接続することにより、両電動機１、
２は並列的に結合している。出力は動力伝導装置４から
取り出される。（Ｃ）は両電動機１、２の間にクラッチ
４を装備した直列型の構成を示し、出力は、小さい電動
機２の出力軸２ａ側から取り出される。

【００１４】（Ｄ）は動力伝導装置４にクラッチを装備
した並列型の構成を示し、出力は、（Ｂ）と同様に動力
伝導装置４から取り出される。次に作用について説明す
る。かかる原動機システムは、電力消費の節減化と高出
力性能を両立させる為に、自動車を駆動するのに要する
電動機に求められる駆動力を、出力の異なる２台の電動
機１、２でまかなうようにする。

【００１５】例えば市街地等で低速走行をする時のよう
に低出力が要求される場合には、図示しない蓄電池から
制御部４を介して低負荷用である小さい電動機２に給電
する。低負荷に対して小さい電動機２を使用すれば効率
が良くなるので、小さい電動機２は大きい電動機１を駆
動する時よりも少ない消費電流で動作し、節電化され
る。

【００１６】例えば加速や高速走行をする時のように中
出力が要求される場合には、制御部４から中負荷用であ
る大きい電動機１に給電する。これにより中負荷に対応
した出力が得られる。さらに急加速、高速走行をする時
のように高出力が要求される場合には大きい電動機１と
小さい電動機２の両方に給電する。これにより出力は両
電動機１、２の出力の和となり、駆動装置は最大出力と
なって強力に作動する。

【００１７】また（Ａ）、（Ｂ）では、大きい電動機１
又は小さい電動機１のいずれか一基にのみ給電されてい
る時は、もう一方の電動機はフライホイールのような作
用をしているだけで過渡的な運転パターンには抵抗にな
るばかりであるが、（Ｃ）、（Ｄ）のように、クラッチ
４を装備することにより、過渡的な運転パターンの時、
給電していない側の電動機をクラッチ４で機械的に遮断
することにより走行の抵抗にはならず、動力性能の改善
を図ることが可能となる。

【００１８】かかる構成によれば、低速走行時には小さ
い電動機２に給電されて効率が良くなるので節電化する
ことが出来、蓄電池の限られた少ない電力で比較的長距
離の走行をすることが出来ると共に、高出力が要求され
る加速時、高速走行時には、大きい電動機１、あるいは
両電動機１、２から負荷に応じた出力を取り出すことが
出来、節電化と高出力性能を両立させることが出来る。

【００１９】特に、自動車では、負荷領域が極めて広
く、低負荷を使用する頻度が多い上に、架線から給電さ
れることもなく、また蓄電池の電力は少なく、限られて
いるので、かかる駆動装置は電気自動車又は複合電気自
動車に最適である。さらにクラッチ４を装備したもので
は、給電されないでフライホイールのような作用をして
いる電動機が機械的に遮断されるので、過渡的な運転パ
ターンに対しても走行の抵抗にならず、動力性能が良好
となる。

【００２０】尚、実施例では、２台の電動機を用いた
が、これに限らず３台以上の電動機を搭載するようにし
てもよい。このようにすれば各電動機の負担すべき負荷
領域を小さく区切って制御しなければならず制御方法は
複雑になるが、省エネルギ効果が向上する。次に第２実
施例について説明する。

【００２１】このものは、複数台の電動機を前輪駆動用
と後輪駆動用に分けて配置したものである。第２実施例
を示す図２において、前輪11、12の軸13に前輪駆動用電
動機14を配設し、後輪15、16の軸17に後輪駆動用電動機
18を配設する。この電動機14、18への給電の配分を制御
部４で制御する。これにより多軸駆動が実現される。
尚、電動機14、18には汎用の電動機を使用する。

【００２２】かかる構成によれば、多軸駆動を簡単に実
現出来、全輪駆動システムの効果を得ることが出来る。
また電動機14、18が前輪駆動用、後輪駆動用とに分けら
れるので、重量が車体の各部に分散しやすくなる。次に
第３実施例について説明する。このものは、電気自動車
の各車輪毎に電動機を備え、各車輪軸の左右方向同一軸
上の電動機には定格出力が等しいものを配設し、前後方
向に異なる軸線上の電動機の定格出力に差を設けるよう
に構成したものである。

【００２３】第３実施例を示す図３において、夫々中負
荷用としての大きい電動機21ａ、21ｂは夫々クラッチ23
ａ、23ｂを介して電気自動車20の前輪11、12に接続して
前輪11、12を駆動し、低負荷用としての小さい電動機22
ａ、22ｂは夫々後輪15、16に接続して後輪15、16を駆動
する。この電動機21ａと電動機21ｂ、電動機22ａと電動
機22ｂは夫々定格出力が同一である。

【００２４】次に作用について説明する。電動機21ａと
電動機21ｂ、電動機22ａと電動機22ｂは夫々定格出力が
同一であるので、走行時、左右のバランスがとれる。ま
た大きい電動機21ａ、21ｂと小さい電動機22ａ、22ｂと
に定格出力差があることを利用して、負荷に応じて大き
な電動機21ａ、21ｂ、又は小さい電動機22ａ、22ｂに給
電する。即ち、クラッチ23ａ、23ｂで大きな電動機を遮
断し、小さな電動機22ａ、22ｂに給電した時には低出力
となり、クラッチ23ａ、23ｂを繋いで、大きな電動機21
ａ、21ｂのみに給電した時には中出力となり、クラッチ
23ａ、23ｂを繋いで両電動機21ａ、21ｂ、22ａ、22ｂに
給電した時には高出力となる。したがって前後輪の電動
機に出力差がない時には、前輪側に給電した時と後輪側
に給電した時とでは、出力に差がなく、合計２段にしか
活用できないのに対して第３実施例における出力は合計
３段階となる。

【００２５】かかる構成によれば、夫々左右方向同一軸
線上の電動機21ａと電動機21ｂ、電動機22ａと電動機22
ｂの定格出力を等しくすることにより、左右のバランス
がとれ、安定な走行が得られ、前輪側の電動機21ａ、21
ｂと、後輪の電動機22ａ、22ｂと、の定格出力に差を設
けることにより、出力が３段階となり、適切な出力が得
られ、効果的に活用することが出来る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、定
格出力の異なる複数種類の電動機を備え、負荷に応じて
該複数の電動機への給電を配分することにより、節電化
と高出力性能とを両立させることが出来る。また複数種
類の電動機を車軸毎又は車輪毎に配置し、車輪毎に配設
された場合の左右方向同一軸上の電動機の定格出力を等
しくして、かつ前後方向に異なる軸線上又は車軸上にあ
る電動機相互の定格出力に差を設けることにより、左右
のバランスがとれ、負荷に応じて適切な出力が得られ
る。そして電動機が分散して重量を各部に分散すること
が出来、多軸駆動を簡単に実現出来、全輪駆動システム
の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を示す図。

【図２】本発明の第２実施例の構成を示す図。

【図３】本発明の第３実施例の構成を示す図。

【符号の説明】

１、21ａ、21ｂ大きい電動機（中負荷用）２、22ａ、22ｂ小さい電動機（低負荷用）３動力伝導装置４制御装置５、23ａ、23ｂクラッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機を備えた電気自動車又は電動機と
内燃機関を備えた電気自動車の駆動装置において、定格出力の異なる複数種類の電動機と、負荷に応じて前記複数の電動機への給電の配分を制御す
る制御手段と、を備えたことを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項２】前記複数種類の電動機が、各車軸毎又は
車輪毎に配置され、車輪毎に配置された場合の左右方向
同一軸上の電動機の定格出力は等しく、かつ前後方向に
異なる軸線上又は車軸上にある電動機相互の定格出力に
差を設けた構成であることを特徴とする請求項１に記載
の電気自動車の駆動装置。