車両用駆動装置

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【発明の名称】	車両用駆動装置
【発明者】	【氏名】服部昇【氏名】北田真一郎【氏名】青山俊一
【要約】	【課題】運転時間のほとんどを占める低負荷時における減速機の伝達損失をなくすとともに、駆動装置の小型軽量低コスト化を図る。【解決手段】ダイレクトドライブ電動機２と差動歯車３とからなる第１駆動ユニット１と、電動機５と減速機６と差動歯車７とからなる第２駆動ユニット４とを有し、低負荷運転時には第１駆動ユニット１により車輪を駆動し、高負荷運転時には第１駆動ユニット１と第２駆動ユニット４とで車輪を駆動する構成とした。

【特許請求の範囲】
【請求項１】複数の電動機が車輪の駆動を行う車両用駆動装置において、前記複数の電動機の減速比がそれぞれ異なることを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項２】請求項１記載の車両用駆動装置において、前記複数の電動機のうち、少なくとも１つの電動機には減速装置が備えられるとともに、この減速装置によって１以外の減速比が実現され、他の電動機には減速装置が備えられておらず、すなわち減速比が１であることを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項３】請求項１記載の車両用駆動装置において、車両負荷が小さいときには小さな減速比と組み合わされた電動機で車両を駆動し、車両負荷が大きなときは小さな減速比と組み合わされた電動機で車両を駆動するとともに、これに付加して大きな減速比と組み合わされた電動機でも駆動することを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項４】請求項３記載の車両用駆動装置において、前記大きな減速比と組み合わされた電動機は永久磁石式でない電動機であることを特徴とする車両用駆動装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電動機を用いた車両用駆動装置に関し、詳しくは、電気自動車やシリーズハイブリッド自動車のタイヤ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両を駆動する駆動装置について一般的な性質を以下に述べる。
【０００３】駆動装置として減速機がないタイプの電動機を用いると、減速比を用いることができないため、モータの最大トルクが大きくなる。その結果、大きな電動機を使わざるを得ないため、電動機のサイズ、重量、およびコストの増大を招いてしまうという問題がある。しかし一方では、減速機がないため減速機の伝達損失を負担せずに済むという利点も有している。
【０００４】次に、駆動装置として減速機を備えたタイプの電動機を用いると、電動機トルクは小さくて済むため、小さな電動機を使用できる。減速比を大きくとれば、このタイプの駆動装置は、減速機がない駆動装置よりもサイズ、重量、およびコストを小さくできるという利点がある。しかしながら、減速機の伝達損失は負担する必要がある。
【０００５】これらの一般的性質を考慮した結果、現実の電気自動車で使用される駆動装置としては、減速比が６～９に設定された減速機を備えたものが多く、減速機がない駆動装置はまれである。
【０００６】複数の電動機で構成される電気自動車の具体的な例としては、図４に示す特開平０５－２０８６１７号公報に記載のものが公知である。これは、前輪駆動電動機と後輪駆動電動機とで構成される駆動装置であり、両電動機とも減速装置を備えた同一構成のものであるため、減速比も同じに設定されていると推察される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した従来の駆動装置においては、減速装置を有しているため、電動機のサイズ、重量、およびコストは小さくできるが、減速機の伝達損失を負担しなければならないという問題点があった。
【０００８】本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、複数の電動機が車輪の駆動を行う車両用駆動装置において、低負荷運転時には減速機のない電動機によって車輪を駆動し、高負荷運転時には減速機のない電動機とともに減速機を備えた電動機によって車輪を駆動する構成とすることによって、運転時間のほとんどを占める低負荷時における減速機の伝達損失をなくすとともに、駆動装置の小型軽量低コスト化を実現した車両用駆動装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【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記載の車両用駆動装置では、複数の電動機が車輪の駆動を行う車両用駆動装置において、前記複数の電動機の減速比がそれぞれ異なることを特徴とする。
【００１０】請求項２記載の発明では、請求項１記載の車両用駆動装置において、前記複数の電動機のうち、少なくとも１つの電動機には減速装置が備えられるとともに、この減速装置によって１以外の減速比が実現され、他の電動機には減速装置が備えられておらず、すなわち減速比が１であることを特徴とする。
【００１１】請求項３記載の発明では、請求項１記載の車両用駆動装置において、車両負荷が小さいときには小さな減速比と組み合わされた電動機で車両を駆動し、車両負荷が大きなときは小さな減速比と組み合わされた電動機で車両を駆動するとともに、これに付加して大きな減速比と組み合わされた電動機でも駆動することを特徴とする。
【００１２】請求項４記載の発明では、請求項３記載の車両用駆動装置において、前記大きな減速比と組み合わされた電動機は永久磁石式でない電動機であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は、本発明実施の形態１の車両用駆動装置の構成を示す図である。
【００１４】図１において、車両前輪を駆動する第１駆動ユニット１は、ダイレクトドライブ電動機２と差動歯車３とから構成され、差動歯車３の出力動力は２本のドライブシャフトを介して前輪の左右輪を駆動する。
【００１５】車両後輪を駆動する第２駆動ユニット４は、電動機５と減速機６と差動歯車７とから構成され、差動歯車７の出力動力は２本のドライブシャフトを介して後輪の左右輪を駆動する。
【００１６】これらの電動機はそれぞれ別のインバータ回路８，９を介して、その駆動はバッテリ１０からの電力により駆動される。
【００１７】これら第１，第２駆動ユニット１，４は、図２に示すような性能が与えられる。図２は車両の駆動力線図である。第１駆動ユニット１の能力で駆動できる低負荷領域Ａは、第１駆動ユニット１が運転負担し、第１駆動ユニット１の能力を超える高負荷領域Ｂは第１駆動ユニット１が運転負担するとともに、第２駆動ユニット４がアシストして要求駆動力を達成する。
【００１８】上記のように構成し運転することにより次の技術効果が得られる。
【００１９】実施の車両における負荷の時間的な頻度を計測すると、ほとんどの時間は、駆動装置の駆動能力に比べ小さな負荷で運転されている。したがって、車両の実用燃料消費率の改善のためには低負荷での効率改善が重要である。大部分の運転条件である低負荷条件で伝達損失のない第１駆動ユニット１で運転されるため燃料消費率の改善ができる。
【００２０】一方、車両の実用燃料消費率の改善においては、高負荷運転における効率向上は、使用時間頻度が低いので重要性が低い。もし、高負荷運転での伝達効率改善を意図して第２駆動ユニット４を減速機６なしで構成すると、非常に大きな電動機となってしまう一方で実用燃料消費率の改善はあまり達成されないことになる。したがって第２駆動ユニット４の設計は、重要度の低い高負荷運転における効率向上よりも、減速機６を備え、電動機５の必要トルクを小さくし、電動機５のサイズを小さくすべきである。このようにしても第１駆動ユニット１の能力を超える分だけが、第２駆動ユニット４の駆動力なのであって、第１駆動ユニット１の能力までの分については第１駆動ユニット１で運転されており、伝達損失のないというメリットは高負荷運転時にもその分は得ることができる。
【００２１】（実施の形態２）この実施の形態は、実施の形態１において、第２駆動ユニット４の電動機の仕様を誘導電動機にする案である。一般に永久磁石式電動機は磁石の性能が大幅に改善された結果、最近では効率が良くコンパクトである。しかし、回転により誘起電力が発生し発電機となるという性質がある。一方、誘導電動機は効率やコンパクトさでは不利であるが、誘導磁界を生じないように制御すれば、回転により誘起電力が発生し発電機となることを防止できる。
【００２２】第２駆動ユニット４の電動機５に永久磁石式モータを用いると、回転に比例する誘起電力が生じ電動機５が発電機となり損失となる。低負荷運転時には第２駆動ユニット４の電動機５は無負荷運転を意図しているにも関わらず、抵抗となり、燃料消費率の改善において阻害要因となる。一方多くの頻度で使われることがないのであるから燃料消費率の改善においては電動機の効率は重要視されない。以上の観点から、第２駆動ユニット４の電動機５は誘導電動機にするべきである。
【００２３】（実施の形態３）一般に減速比が大きくなるとギアの段数が増えることも有り、減速比が大きくなるに連れて伝達効率が低下する傾向がある。実施の形態１では減速機のある第２駆動ユニット４と減速機のない第１駆動ユニット１という単純な組み合わせであるが、本実施の形態は図３に示すように、第１駆動ユニット１１は２段の減速機であり、第２駆動ユニット１２は１段の減速機である場合である。すなわち、第１駆動ユニット１１は減速機の伝達効率が悪く、第２駆動ユニット１２は減速機の伝達効率が相対的に良いのである。したがって、運転頻度の高い低負荷運転では伝達効率が相対的に良い第２駆動ユニット１２で運転し、第２駆動ユニット１２の能力を超える分は第１駆動ユニット１１がアシストするように運転することにより実施の形態１と同じ思想で効率の改善を図るものの、若干効率よりも電動機の小型軽量を重視した設計となる。なお、前輪の方が後輪よりも減速比が小さい例を示したが、前輪の方が後輪よりも減速比が大きくても構わないし、また、複数の電動機の一例として２つの場合を例にしたが、電動機の数が３つでも４つの場合でも、異なる減速比を持ち、低負荷時の運転を小さな減速比で行う場合も本発明に含まれる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の車両用運転装置にあっては、低負荷運転時には減速機のない電動機によって車輪を駆動し、高負荷運転時には減速機のない電動機とともに減速機を備えた電動機によって車輪を駆動する構成とすることによって、運転時間のほとんどを占める低負荷時における減速機の伝達損失をなくすとともに、駆動装置の小型軽量低コスト化を図ることができる。

【出願人】	【識別番号】０００００３９９７【氏名又は名称】日産自動車株式会社
【出願日】	平成１１年５月６日（１９９９．５．６）
【代理人】
【公開番号】	特開２０００－３２４６２１（Ｐ２０００－３２４６２１Ａ）
【公開日】	平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４）
【出願番号】	特願平１１－１２６２９８