(57)【要約】【課題】インホイールモータとキャパシタとを結ぶ距離を短縮化することにより、インホイールモータの出力確保と車体重量軽減とを両立することができる車両の駆動装置を提供する。【解決手段】車幅方向中央部分に車室側に膨出して前後に延びるトンネル部２２と、左右１対の前輪２ａを夫々駆動するインホイールモータで構成された左右１対の副駆動モータ１０と、これら１対の副駆動モータ１０に駆動用電力を供給可能なバッテリ６及びキャパシタ７とを備え、電気的に直列接続されたバッテリ６とキャパシタ７がトンネル部２２内に収容され、キャパシタ７は、１対の副駆動モータ１０に接続されると共にバッテリ６よりも１対の副駆動モータ１０に近い位置に配設されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車幅方向中央部分に車室側に膨出して前後方向に延びるトンネル部と、車体前後方向において前後２対の車輪のうち車体前後方向何れか一方の車幅方向１対の車輪を夫々駆動する車幅方向１対のインホイールモータと、これら１対のインホイールモータに駆動用電力を供給可能なバッテリ及びキャパシタとを備えた車両の駆動装置において、
電気的に直列接続された前記バッテリとキャパシタが前記トンネル部内に収容され、
前記キャパシタは、前記１対のインホイールモータに接続されると共に前記バッテリよりも前記１対のインホイールモータに近い位置に配設されたことを特徴とする車両の駆動装置。
【請求項２】
前記１対のインホイールモータは、車体前後方向前側の１対の車輪を夫々駆動し、
前記キャパシタは、前記バッテリよりも車体前後方向において前側位置に配設されたことを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動装置。
【請求項３】
前記前側の１対の車輪間に配置され且つ車体前後方向後側の１対の車輪を駆動するエンジンを有し、
前記キャパシタは、車体前後方向にて前記エンジンとバッテリとの間に配設されたことを特徴とする請求項２に記載の車両の駆動装置。
【請求項４】
前記エンジンの車体前後方向後側に配設され且つ前記後側の１対の車輪を駆動する後輪駆動用モータを有し、
前記キャパシタは、車体前後方向にて前記後輪駆動用モータとバッテリとの間に配設されたことを特徴とする請求項３に記載の車両の駆動装置。
【請求項５】
前記１対のインホイールモータは、車体前後方向後側の１対の車輪を夫々駆動し、
前記キャパシタは、前記バッテリよりも車体前後方向において後側位置に配設されたことを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動装置。
【請求項６】
前記キャパシタの最大電圧が、前記バッテリの最大電圧よりも高く設定されたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の車両の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動装置に関し、特に１対のインホイールモータに駆動用電力を供給可能なバッテリ及びキャパシタを備えた車両の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンと、充放電可能な主電源としてのバッテリと、このバッテリの放電電力により駆動される走行用モータとを備えたハイブリッド車両は知られている。
このようなハイブリッド車両では、充放電が繰り返されるため、バッテリとしてリチウムイオンバッテリ等の二次電池が使用されている。特に、リチウムイオンバッテリは、単位重量当りに取り出し可能な電力容量であるエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）が高いため、１回の充電によって走行可能な航続距離を延長することが可能である。
【０００３】
近年、単位重量当りに取り出し可能な最大出力、所謂出力密度（パワー密度ともいう）（Ｗ／ｋｇ）が高い電力貯蔵装置として電気二重層キャパシタ（以下、単にキャパシタと略す）が注目されている。このキャパシタは、イオンによる物理的吸着現象を利用し、静電容量により電気をそのまま電荷として蓄積或いは放出するため、酸化還元等の化学反応を伴うリチウムイオンバッテリに比べて、充放電特性、保守性及びサイクル寿命の点において優れている。
そこで、別途補助電源としてキャパシタを設け、乗員によってブレーキ操作された際、モータによる回生発電を実行し、制動により発電された回生電力をキャパシタに充電する技術が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１０７７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車両の走行中には、高速加速時等のように一時的に高出力が要求される状況があるため、車体重量の軽減を図りつつ車両の動力伝達効率の向上が望まれる。
そこで、車輪ホイールのリムの内周側空間内に走行用電動モータ（所謂インホイールモータ）を収容した車両駆動機構が知られている。
通常、車両駆動機構は、サスペンションのアッパアーム及びロアアームを介してホイール支持部材を車体に懸架し、このホイール支持部材がインホイールモータを介してホイールを懸架するように構成されている。
【０００６】
一般的に、インホイールモータを搭載した車両では、インホイールモータに大電力を供給可能にすべく、バッテリ自体の大型化に加え、バッテリとインホイールモータとを電気的に接続するハーネスが高電圧化される傾向にある。
このハーネスを絶縁するための電気絶縁被覆部材の厚みが厚く、また、その全長が長くなることから、車体重量が大幅に増加し、結果的に、更なるモータの高出力化及びバッテリの大型化や高電圧化が要求されるという悪循環を生じる虞がある。
【０００７】
そこで、バッテリの大型化に代えて、バッテリに比べて相対的に重量が軽いキャパシタをインホイールモータの電源としてバッテリとは別に設置することが考えられる。
しかし、インホイールモータとキャパシタとを結ぶ領域は依然として高電圧となる傾向になるため、インホイールモータとキャパシタとの間はハーネスを絶縁被覆する必要があり、インホイールモータとキャパシタとが位置的に離隔している場合には、レイアウトからの要求に起因した重量増加を避けることができない。
即ち、インホイールモータの出力確保と車体重量軽減との両立は、現状において容易ではない。
【０００８】
本発明の目的は、インホイールモータの出力確保と車体重量軽減とを両立可能な車両の駆動装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の車両の駆動装置は、車幅方向中央部分に車室側に膨出して車体前後方向において前後方向に延びるトンネル部と、車体前後方向において前後２対の車輪のうち車体前後方向何れか一方の車幅方向１対の車輪を夫々駆動する車幅方向１対のインホイールモータと、これら１対のインホイールモータに駆動用電力を供給可能なバッテリ及びキャパシタとを備えた車両の駆動装置において、電気的に直列接続された前記バッテリとキャパシタが前記トンネル部内に収容され、前記キャパシタは、前記１対のインホイールモータに接続されると共に前記バッテリよりも前記１対のインホイールモータに近い位置に配設されたことを特徴としている。
【００１０】
この車両の駆動装置では、電気的に直列接続された前記バッテリとキャパシタが前記トンネル部内に収容されているため、同じ電圧を発生可能なバッテリのみを搭載する場合に比べて軽量化することができ、衝突安全性を確保することができる。
前記キャパシタは、前記１対のインホイールモータに接続されると共に前記バッテリよりも前記１対のインホイールモータに近い位置に配設されているため、バッテリの電圧とキャパシタの電圧とを合算した高電圧の電力をインホイールモータに供給することができると共に、インホイールモータとキャパシタとの間の高電圧ハーネスを短縮化して絶縁被覆部材が必要な領域を低減することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記１対のインホイールモータは、車体前後方向前側の１対の車輪を夫々駆動し、前記キャパシタは、前記バッテリよりも車体前後方向において前側位置に配設されたことを特徴としている。
この構成によれば、前輪にインホイールモータを備えた車両において、衝突安全性確保と車体重量軽減とを図ることができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記前側の１対の車輪間に配置され且つ車体前後方向後側の１対の車輪を駆動するエンジンを有し、前記キャパシタは、車体前後方向にて前記エンジンとバッテリとの間に配設されたことを特徴としている。
この構成によれば、バッテリを車体前端から離隔でき、衝突安全性を確保することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記エンジンの車体前後方向後側に配設され且つ前記後側の１対の車輪を駆動する後輪駆動用モータを有し、前記キャパシタは、車体前後方向にて前記後輪駆動用モータとバッテリとの間に配設されたことを特徴としている。
この構成によれば、キャパシタの配置スペースを確保しつつ、後輪駆動用モータの動力とインホイールモータの動力とを合計した動力により車両の高出力化を図ることができる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記１対のインホイールモータは、車体前後方向後側の１対の車輪を夫々駆動し、前記キャパシタは、前記バッテリよりも車体前後方向において後側位置に配設されたことを特徴としている。
この構成によれば、後輪にインホイールモータを備えた車両において、衝突安全性確保と車体重量軽減とを図ることができる。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れか１項の発明において、前記キャパシタの最大電圧が、前記バッテリの最大電圧よりも高く設定されたことを特徴としている。
この構成によれば、高電圧を確保しつつ、小型軽量化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の車両の駆動装置によれば、インホイールモータとキャパシタとを結ぶ距離を短縮化することにより、インホイールモータの出力確保と車体重量軽減とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１に係る駆動装置を搭載した車両のレイアウト図である。
【図２】駆動装置を斜め下方から視た図である。
【図３】図２のIII-III線断面図である。
【図４】左側前輪の縦断面図である。
【図５】電源構成を示すブロック図である。
【図６】キャパシタに電力が回生された場合における電圧変化の一例を示すグラフである。
【図７】各モータの出力と車速との関係を示すグラフである。
【図８】実施例２に係る図１相当図である。
【図９】図２相当図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００１９】
以下、本発明の実施例１について図１〜図７に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明の実施形態によるハイブリッド駆動装置１（以下、駆動装置と略す）を搭載した車両Ｖは、運転席よりも前方に内燃機関であるエンジン３が搭載され、主駆動輪である左右１対の後輪２ｂを駆動する所謂ＦＲ（Front engine Rear drive）車である。また、後述するように、１対の後輪２ｂは主駆動電動機である主駆動モータ５（後輪駆動用モータ）によっても駆動され、副駆動輪である左右１対の前輪２ａは、副駆動電動機である副駆動モータ１０（インホイールモータ）によって駆動される。
【００２０】
車両Ｖに搭載された本発明の実施形態による駆動装置１は、１対の後輪２ｂを駆動するエンジン３と、１対の後輪２ｂに駆動力を伝達する動力伝達機構４と、１対の後輪２ｂを駆動する主駆動モータ５と、主電源としての蓄電器であるバッテリ６と、１対の前輪２ａを駆動する左右１対の副駆動モータ１０と、補助電源としてのキャパシタ７と、制御装置８等を有する。
【００２１】
エンジン３は、車両Ｖの主駆動輪である後輪２ｂに対する駆動力を発生するための内燃機関である。本実施形態において、エンジン３は、動力伝達機構４を介して１対の後輪２ｂを駆動し、フライホイールを備えていないロータリピストンエンジンが採用されている。
このエンジン３は、クランク軸に相当するエキセントリックシャフトが前後に延びるように車両Ｖに搭載され、左右１対の前輪２ａの間に少なくともその一部が配置されている。
以下、図において、矢印Ｆ方向を前方、矢印Ｌ方向を左方、矢印Ｕ方向を上方として説明する。
【００２２】
動力伝達機構４は、エンジン３が発生した駆動力を主駆動輪である後輪２ｂに伝達するように構成されている。
図１に示すように、動力伝達機構４は、エンジン３に接続されたプロペラシャフト４ａ、クラッチ４ｂ、及び有段変速機であるトランスミッション４ｃを備えている。
図２に示すように、プロペラシャフト４ａは、車両Ｖの前部に配置されたエンジン３から、フロアパネル２１に形成されたトンネル部２２の内部を車両Ｖの後方へ向けて延びている。
【００２３】
ここで、車両Ｖの下部構造について説明する。
図２に示すように、フロアパネル２１は、前後に延びる左右１対のサイドシル２４の間に掛け渡されて車両Ｖの車室床面を構成している。
１対のサイドシル２４の車幅方向内側には、フロアパネル２１の裏面と協働して前後に延びる左右１対の閉断面を構成する左右１対のフロアフレーム２５が配設されている。
１対のフロアフレーム２５は、後側程離隔間隔が大きくなるように配設されている。これら１対のフロアフレーム２５に挟まれたフロアパネル２１の中央部分には、車室側に膨出すると共に前後に延びる断面略台形状のトンネル部２２が形成されている。
【００２４】
図２，図３に示すように、トンネル部２２の左右両下端部分には、フロアパネル２１の裏面と協働して前後に延びる左右１対の閉断面を構成する左右１対のトンネルサイドフレーム２３が配設されている。
トンネル部２２と１対のサイドシル２４との間には、フロアパネル２１の表面と協働して左右に延びる閉断面を構成するクロスメンバ２６が夫々配設されている。
トンネル部２２の内部には、前述したプロペラシャフト４ａと、このプロペラシャフト４ａの上部に配設された排気管２７と、プロペラシャフト４ａの下部に配設されたバッテリ６及びキャパシタ７等が収容されている。
【００２５】
また、駆動装置１の説明に戻る。
動力伝達機構４の一部を構成するプロペラシャフト４ａの後端は、トンネル部２２のよりも後方において、クラッチ４ｂを介してトランスミッション４ｃに接続されている。
トランスミッション４ｃの出力軸は左右に延びる後輪２ｂの車軸（図示略）に差動機構（図示略）を介して接続され、後輪２ｂを駆動している。
【００２６】
主駆動モータ５は、主駆動輪に対する駆動力を発生するための電動機であり、エンジン３の後側に、エンジン３に隣接して配置されている。また、主駆動モータ５の近傍にはインバータ５ａが配置されており、このインバータ５ａにより、バッテリ６からの電流が交流に変換されて主駆動モータ５に供給される。
さらに、図１に示すように、主駆動モータ５は、エンジン３と直列に接続されており、主駆動モータ５が発生した駆動力も動力伝達機構４を介して後輪２ｂに伝達される。或いは、主駆動モータ５を動力伝達機構４の途中に接続し、動力伝達機構４の一部を介して駆動力が後輪２ｂに伝達されるように本発明を構成することもできる。
また、本実施形態においては、主駆動モータ５として、４８Ｖで駆動される２５ｋＷの永久磁石電動機（永久磁石同期電動機）が採用されている。
【００２７】
バッテリ６は、主として主駆動モータ５を作動させる電力を蓄積するための蓄電器である。また、本実施形態においてバッテリ６は、プロペラシャフト４ａをカバーするトルクチューブ（図示略）に近接してトンネル部２２の内部に配置されている。
本実施形態においては、バッテリ６として、最大電圧４８Ｖ、３．５ｋＷｈのリチウムイオンバッテリが使用されている。
【００２８】
図１，２，４に示すように、副駆動モータ１０は、副駆動輪である前輪２ａに対する駆動力を発生するように、車両Ｖのバネ下に相当する１対の前輪２ａに夫々設けられている。
本実施形態においては、１対の前輪２ａはダブルウイッシュボーンタイプのサスペンションで夫々支持され、アッパアーム３１、ロアアーム３２、スプリング３３、及びショックアブソーバ３４により懸架されている。また、副駆動モータ１０は、１対の前輪２ａのホイール内周側空間内に夫々収容されている。
従って、副駆動モータ１０は、車両Ｖの所謂「バネ下」に設けられて前輪２ａを夫々駆動するように構成されている。
【００２９】
また、図１に示すように、各副駆動モータ１０には、キャパシタ７からの電流が、各インバータ１０ａにより夫々交流に変換されて供給されている。
本実施形態においては、副駆動モータ１０には減速機が設けられておらず、副駆動モータ１０の駆動力は対応した前輪２ａに直接伝えられる。また、本実施形態においては、各副駆動モータ１０として、１７ｋＷの誘導電動機が夫々採用されている。
【００３０】
本実施形態のキャパシタ７は、副駆動モータ１０によって回生された電力を蓄積可能に構成され、端子間の最大電圧が約７２Ｖに設定された電気二重層キャパシタである。
このキャパシタ７は、車両Ｖの各前輪２ａに設けられた副駆動モータ１０に電力を供給し、主としてキャパシタ７に蓄積された電力により主駆動モータ５よりも高い電圧で各副駆動モータ１０を駆動している。
キャパシタ７は、バッテリ６に比べて単位重量当りの電池容量であるエネルギー密度が低いものの、化学反応を伴わない物理吸着現象を用いているため、内部抵抗が小さい。
それ故、単位重量当りに出力可能なエネルギー（仕事量）、所謂出力密度が高く、充放電特性の面で優れている。
【００３１】
制御装置８は、エンジン３、主駆動モータ５及び副駆動モータ１０を制御することにより、電動機走行モード及び内燃機関走行モードを実行するように構成されている。
具体的には、制御装置８は、マイクロプロセッサ、メモリ、インタフェイス回路、及びこれらを作動させるプログラム等によって構成されている。
【００３２】
図１に示すように、キャパシタ７の近傍には、電圧変換器である高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９ａ及び低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９ｂが夫々配置されている。
これら高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９ａ、低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９ｂ、キャパシタ７及び２つのインバータ１０ａは回路的にユニット化され、統合ユニットを構成している。
【００３３】
次に、図５〜図７を参照して、本発明の実施形態による駆動装置１の電源構成、及び各モータによる車両Ｖの駆動を説明する。
図５は、本発明の実施形態による駆動装置１の電源構成を示すブロック図である。図６は、本実施形態の駆動装置１において、キャパシタ７に電力が回生された場合における電圧の変化の一例を模式的に示す図である。図７は、本実施形態の駆動装置１において使用されている各モータの出力と車速の関係を示す図である。
【００３４】
まず、本発明の実施形態による駆動装置１の電源構成を説明する。
図５に示すように、駆動装置１に備えられているバッテリ６とキャパシタ７は電気的に直列に接続されている。
主駆動モータ５はバッテリ６の基準出力電圧である約４８Ｖで駆動され、副駆動モータ１０はバッテリ６の出力電圧とキャパシタ７の端子間電圧を合算した４８Ｖよりも高い、最大１２０Ｖの電圧で駆動される。
このため、副駆動モータ１０は、常にキャパシタ７を介して供給された電力によって駆動されている。
【００３５】
また、主駆動モータ５にはインバータ５ａが取り付けられており、バッテリ６の出力を交流に変換した上で永久磁石電動機である主駆動モータ５が駆動される。
同様に、各副駆動モータ１０にはインバータ１０ａが夫々取り付けられており、バッテリ６及びキャパシタ７の出力を交流に変換した上で誘導電動機である副駆動モータ１０が駆動される。そして、副駆動モータ１０は、主駆動モータ５よりも高い電圧で駆動されるため、副駆動モータ１０に電力を供給するハーネス（電力ケーブル）１１には高い電気絶縁性が要求される。
それ故、副駆動モータ１０とキャパシタ７との間を接続するハーネス１１の外周部分は、例えば、絶縁体とこの絶縁体を覆うシース（外皮）との２層からなる電気絶縁被覆部材によって構成されている。絶縁体としては、例えば、塩化ビニル、フッ素、または架橋ポリエチレン等であり、シースとしては、例えば、塩化ビニル、ポリエチレン、天然ゴム、合成ゴム、フッ素、またはウレタン等である。
【００３６】
車両Ｖの減速時等には、主駆動モータ５及び各副駆動モータ１０は発電機として機能し、車両Ｖの運動エネルギーを回生して電力を生成する。
主駆動モータ５によって回生された電力はバッテリ６に蓄積され、各副駆動モータ１０によって回生された電力は主としてキャパシタ７に蓄積される。
【００３７】
また、バッテリ６とキャパシタ７の間には電圧変換器である高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９ａが接続されており、この高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９ａはキャパシタ７に蓄積された電荷が不足しているとき（キャパシタ７の端子間電圧が低下したとき）、バッテリ６の電圧を昇圧してキャパシタ７に充電する。
一方、各副駆動モータ１０によるエネルギーの回生により、キャパシタ７の端子間電圧が所定電圧以上に上昇した場合には、キャパシタ７に蓄積された電荷を降圧してバッテリ６に印加し、バッテリ６の充電を行う。
即ち、副駆動モータ１０によって回生された電力はキャパシタ７に蓄積された後、蓄積された電荷の一部が、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９ａを介してバッテリ６に充電される
【００３８】
バッテリ６と車両Ｖの１２Ｖの電装品との間には、低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９ｂが接続されている。駆動装置１の制御装置８や、車両Ｖの電装品の多くは１２Ｖの電圧で作動するので、バッテリ６に蓄積された電荷を低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９ｂにより１２Ｖに降圧して、これらの機器に供給する。
【００３９】
次に、図６を参照して、キャパシタ７に対する充電及び放電を説明する。
図６に示すように、キャパシタ７の電圧は、バッテリ６によるベース電圧と、キャパシタ７自体の端子間電圧の合計となる。車両Ｖの減速時等、各副駆動モータ１０により電力の回生が行われ、回生された電力はキャパシタ７に充電される。キャパシタ７への充電が行われると比較的急激に端子間電圧が上昇する。
充電によりキャパシタ７の電圧が所定電圧以上に上昇すると、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９ａによりキャパシタ７の電圧が降圧され、バッテリ６への充電が行われる。
図６に示すように、このキャパシタ７からバッテリ６への充電は、キャパシタ７への充電よりも比較的緩やかに行われ、キャパシタ７の電圧は適正電圧まで比較的緩やかに低下される。
【００４０】
即ち、各副駆動モータ１０により回生された電力は一時的且つ急速にキャパシタ７に蓄積され、その後、バッテリ６に緩やかに充電される。尚、回生が行われる期間によっては、各副駆動モータ１０による電力の回生と、キャパシタ７からバッテリ６への充電がオーバーラップして行われる場合もある。
一方、主駆動モータ５によって回生された電力は、バッテリ６に直接充電される。
【００４１】
次に、図７を参照して、本発明の実施形態による駆動装置１における車速と各モータの出力の関係を説明する。図７は、本実施形態の駆動装置１において、車両Ｖの速度と、各速度における各モータの出力の関係を示すグラフである。
図７において、主駆動モータ５の出力を破線で示し、１つの副駆動モータ１０の出力を一点鎖線で、２つの副駆動モータ１０の出力の合計を二点鎖線で、全てのモータの出力の合計を実線で示している。
【００４２】
主駆動モータ５には永久磁石電動機が採用されているため、図７に破線で示すように、モータ回転数が低い低車速域で主駆動モータ５の出力が大きく、車速が速くなるにつれて出力可能なモータ出力が減少する。即ち、本実施形態において、主駆動モータ５は、約４８Ｖで駆動され、１０００ｒｐｍ程度まで最大トルクである約２００Ｎｍのトルクを出力し、約１０００ｒｐｍ以上で回転数の増加と共にトルクが低下する。
また、本実施形態において、主駆動モータ５は、最低速域において約２０ｋＷ程度の連続出力が得られ、最大出力約２５ｋＷが得られるように構成されている。
【００４３】
これに対して、副駆動モータ１０には誘導電動機が採用されているため、図７に一点鎖線及び二点鎖線で示すように、低い低車速域では副駆動モータ１０の出力極めて小さく、車速が速くなるにつれて出力が増大し、車速約１３０ｋｍ／ｈ付近で最大出力が得られた後、モータ出力は減少する。本実施形態において、副駆動モータ１０は、最大約１２０Ｖで駆動され、車速約１３０ｋｍ／ｈ付近で１台当たり約１７ｋＷ、２台合計で約３４ｋＷの出力が得られるように構成されている。即ち、本実施形態において、副駆動モータ１０は、約６００乃至８００ｒｐｍでトルクカーブがピークをもち、最大トルク約２００Ｎｍが得られる。
【００４４】
図７の実線には、これら主駆動モータ５及び２台の副駆動モータ１０の出力の合計が示されている。このグラフから明らかなように、本実施形態においては、車速約１３０ｋｍ／ｈ付近で最大出力約５３ｋＷが得られており、この車速における、この最大出力でＷＬＴＰ試験において要求される走行条件を満足することができる。
尚、図７の実線では、低車速域においても２台の副駆動モータ１０の出力値が合算されているが、後述するように、実際には低車速域では各副駆動モータ１０が駆動されることはない。即ち、発進時及び低車速域においては主駆動モータ５のみで車両が駆動され、高車速域で大出力が必要とされたとき（高車速域で車両Ｖを加速させるとき等）のみ２台の副駆動モータ１０が出力を発生する。
このように、高回転領域で大きな出力を発生することができる誘導電動機（副駆動モータ１０）を、高速域のみで使用することにより、車両重量の増加を低く抑えながら必要なとき（所定速度以上での加速時等）に十分な出力を得ることができる。
【００４５】
次に、図４を参照して、本発明の実施形態の駆動装置１に採用されている副駆動モータ１０の構成を説明する。図４は、副駆動モータ１０の縦断面図である。
図４に示すように、副駆動モータ１０は、インナ部材１２と、このインナ部材１２の周囲で回転するアウタケース１３から構成されたアウタロータタイプの誘導電動機である。
同じ大きさのモータの場合、アウタロータタイプは、ロータ半径を大きく確保できるため、インナロータタイプに比べて大きなトルクを出力可能である。
右側の副駆動モータ１０は、左側の副駆動モータ１０と左右対称構造であるため、以下、左側の副駆動モータ１０について主に説明する。
【００４６】
図４に示すように、副駆動モータ１０は、リム３６の径方向内側空間において、少なくとも左側部分がナックル部材３５に囲繞された状態でナックル部材３５に支持されている。
インナ部材１２は、取付部（図示略）を介してナックル部材３５に固定され、その外周部分に略円筒状のステータ１４が形成されている。
ステータ１４は、径方向外側に突出し且つ軸方向に延びる複数のステータ突条部１４ａと、これら複数のステータ突条部１４ａの外周に分布巻により夫々取り付けられた複数のステータコイル１４ｂ等を備えている。
【００４７】
アウタケース１３は、左側部分が閉塞された略円筒状のロータ１５を有している。
ロータ１５は、径方向内側に突出し且つ軸方向に延びる複数のロータ突条部１５ａと、これら複数のロータ突条部１５ａの外周に分布巻により夫々取り付けられた複数のロータコイル１５ｂと、左右に延びるロータシャフト１５ｃ等を備えている。
ロータシャフト１５ｃは、アウタケース１３の軸心と同軸状に一体形成され、アウタケース１３の内方に延びる右半部と、アウタケース１３の外方に延びる左半部とを有している。ロータシャフト１５ｃは、その軸心延長線上に前輪２ａの中心が位置するように設けられている。
【００４８】
ロータシャフト１５ｃの右半部は、インナ部材１２に挿通され、左右１対のベアリングを介してインナ部材１２に支持されている。ロータシャフト１５ｃの左半部は、ハブ３７に一体形成されたインナレースに連結されている。インナレースは、ベアリング及びアウタレースを介してナックル部材３５に回転自在に支持されている。
この副駆動モータ１０は、特定の加速走行時に限りアシスト駆動するため、コンパクト化されると共に減速機構が省略されている。
【００４９】
ステータ１４とロータ１５との間には、シール部材が設けられ、ステータ突条部１４ａ及びステータコイル１４ｂを液密状に収容するリング状の電気絶縁液室１６が形成されている。電気絶縁液室１６には、電気絶縁性を有する作動液、例えばハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）、がステータ突条部１４ａ及びステータコイル１４ｂを全体的に浸漬するために充填されている。
本実施形態では、シール部材が非磁性体材料（アルミニウム又はカーボン等）で構成されているが、弱磁性体材料であるステンレスを用いることも可能である。
【００５０】
次に、図２，図３を参照して、本発明の実施形態の駆動装置１に採用されているバッテリ６及びキャパシタ７の配置構造を説明する。
図２に示すように、バッテリ６は、トンネル部２２内で且つ前後方向中央部分に配置され、前後１対の支持部材４１を介して１対のトンネルサイドフレーム２３に支持されている。１対の支持部材４１は、１対のトンネルサイドフレーム２３間に左右に延びるように掛け渡され、左右端部が締結部材（図示略）を用いてトンネルサイドフレーム２３に締結固定されている。
【００５１】
バッテリ６は、１対の支持部材４１上に固着されたパネル状のトレイ４２に載置された状態で車体に組み付けられている。これにより、バッテリ６をトンネル部２２内に配置しながら車体前端及び後端から離隔することができ、衝突時の安全性を確保している。また、バッテリ６がプロペラシャフト４ａ及び排気管２７の下側に配置されているため、パワープラントの取り外しを必要とすることなく、バッテリ６の保守を実行することができる。
【００５２】
キャパシタ７は、所定定格電圧、例えば２．５Ｖ、の複数のキャパシタセル７ａと、これら複数のキャパシタセル７ａを電気的に直列接続して収容可能な略直方体状のケーシング７ｂとによって形成されている。
図２，図３に示すように、キャパシタ７は、トンネル部２２内で且つ主駆動モータ５とバッテリ６との間に配置され、単一の支持部材４３を介して１対のトンネルサイドフレーム２３に支持されている。
【００５３】
支持部材４３は、１対のトンネルサイドフレーム２３間に左右に延びるように掛け渡され、その左右端部が、フロアパネル２１を介してクロスメンバ２６と重複する部分において、締結部材４３ａを用いてトンネルサイドフレーム２３に締結されている。
キャパシタ７は、支持部材４３上に固着されたパネル状のトレイ４４に載置された状態で車体に組み付けられている。これにより、キャパシタ７をトンネル部２２内に配置することができ、衝突時の安全性を確保している。また、キャパシタ７を副駆動モータ１０に近接配置することにより、キャパシタ７と副駆動モータ１０との間を接続する高電圧ハーネス１１を短縮化することができ、重量軽減を図ることができる。
【００５４】
次に、上記車両の駆動装置の作用、効果について説明する。
本実施例１の車両の駆動装置によれば、電気的に直列接続されたバッテリ６とキャパシタ７がトンネル部２２内に収容されているため、同じ電圧を発生可能なバッテリのみを搭載する場合に比べて小型軽量化することができ、衝突安全性を確保することができる。
キャパシタ７は、１対の副駆動モータ１０に接続されると共にバッテリ６よりも１対の副駆動モータ１０に近い位置に配設されているため、バッテリ６の電圧とキャパシタ７の電圧とを合算した高電圧の電力を副駆動モータ１０に供給することができると共に、副駆動モータ１０とキャパシタ７との間の高電圧ハーネス１１を短縮化して絶縁被覆部材が必要な領域を低減することができる。
【００５５】
１対の副駆動モータ１０は、前側の１対の車輪２ａを夫々駆動し、キャパシタ７は、バッテリ６よりも前側位置に配設されたため、前輪２ａに副駆動モータ１０を備えた車両Ｖにおいて、衝突安全性確保と車体重量軽減とを図ることができる。
【００５６】
前側の１対の車輪２ａ間に配置され且つ後側の１対の車輪２ｂを駆動するエンジン３を有し、キャパシタ７は、前後方向にてエンジン３とバッテリ６との間に配設されたため、バッテリ６を車体前端から離隔でき、衝突安全性を確保することができる。
【００５７】
エンジン３の後側に配設され且つ後側の１対の車輪２ｂを駆動する主駆動モータ５を有し、キャパシタ７は、前後方向にて主駆動モータ５とバッテリ６との間に配設されたため、キャパシタ７の配置スペースを確保しつつ、主駆動モータ５の動力と副駆動モータ１０の動力とを合計した動力により車両Ｖの高出力化を図ることができる。
【００５８】
キャパシタ７の最大電圧が、バッテリ６の最大電圧よりも高く設定されたため、高電圧を確保しつつ、小型軽量化を図ることができる。
【実施例２】
【００５９】
次に、実施例２に係る駆動装置１Ａについて図８及び図９に基づいて説明する。
尚、実施例１と同様の部材には、同じ符号を付している。
実施例１では、車両Ｖが、ＦＲ車であったのに対し、実施例２では、車両ＶＡが、ＦＦ（Front engine Front drive）車とされている。
【００６０】
図８に示すように、駆動装置１Ａは、車体前部に搭載され且つ１対の後輪２ｂを駆動する横置き４気筒レシプロエンジン５３と、１対の前輪２ａに車軸を介して駆動力を伝達するトランスミッション５４と、１対の前輪２ａを駆動する主駆動モータ５５と、主電源としての蓄電器であるバッテリ５６と、１対の後輪２ｂを駆動する左右１対の副駆動モータ６０と、補助電源としてのキャパシタ５７と、制御装置８等を有する。
【００６１】
主駆動モータ５５は、主駆動輪に対する駆動力を発生するための電動機であり、エンジン５３の左側に、エンジン５３に隣接して配置されている。また、主駆動モータ５５の近傍にインバータ５５ａが配置されており、このインバータ５５ａにより、バッテリ５６からの電流が交流に変換されて主駆動モータ５５に供給される。
さらに、主駆動モータ５５は、エンジン５３と直列に接続されており、主駆動モータ５５が発生した駆動力もトランスミッション５４を介して前輪２ａに伝達される。
【００６２】
インホイールモータからなる副駆動モータ６０は、副駆動輪である後輪２ｂに対する駆動力を発生するように、１対の後輪２ｂに夫々設けられている。
各副駆動モータ６０には、キャパシタ５７からの電流が、各インバータ６０ａにより交流に変換されて夫々供給されている。
副駆動モータ６０によって回生された電力はハーネス６１を介してキャパシタ５７に蓄積された後、蓄積された電荷の一部が、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５９ａを介してバッテリ５６に充電される。また、バッテリ５６に蓄積された電荷を低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５９ｂにより１２Ｖに降圧して、車載電装品に供給する。
【００６３】
図９に示すように、バッテリ５６は、トンネル部２２内で且つ前後方向中央部分に配置され、前後１対の支持部材６８を介して１対のトンネルサイドフレーム２３に支持されている。１対の支持部材６８は、１対のトンネルサイドフレーム２３間に左右に延びるように掛け渡され、左右端部が締結部材を用いてトンネルサイドフレーム２３に締結固定されている。バッテリ５６は、１対の支持部材６８上に固着されたパネル状のトレイ６９に載置された状態で車体に組み付けられている。
【００６４】
キャパシタ５７は、トンネル部２２内で且つバッテリ５６よりも後方に配置され、単一の支持部材７０を介して１対のトンネルサイドフレーム２３に支持されている。
支持部材７０は、１対のトンネルサイドフレーム２３間に左右に延びるように掛け渡され、左右端部が、締結部材を用いてトンネルサイドフレーム２３に締結固定されている。
キャパシタ５７は、支持部材７０上に固着されたパネル状のトレイ７１に載置された状態で車体に組み付けられている。これにより、後輪２ｂに副駆動モータ１０を備えた車両ＶＡにおいて、衝突安全性確保と車体重量軽減とを図ることができる。
【００６５】
次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施例においては、ロータリエンジンや４気筒レシプロエンジンの例を説明したが、少なくとも動力を発生可能なエンジンであれば良く、エンジンタイプ、搭載形式、排気量や気筒数等は任意である。
【００６６】
２〕前記実施例においては、アウタロータタイプのインホイールモータを設けた例を説明したが、インナロータタイプのインホイールモータを設けても良い。
また、主駆動モータを省略して、インホイールモータのみで車両を駆動することも可能である。
【００６７】
３〕前記実施例においては、キャパシタとして電気二重層キャパシタの例を説明したが、電気二重層キャパシタとリチウムイオンバッテリの性格を併せ持つエネルギー密度が高いリチウムイオンキャパシタ等異なるタイプのキャパシタを用いても良い。
【００６８】
４〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
【符号の説明】
【００６９】
１，１Ａ    駆動装置
２ａ        前輪
２ｂ        後輪
３，５３    エンジン
５，５５    主駆動モータ
６，５６    バッテリ
７，５７    キャパシタ
１０，６０  副駆動モータ
１１，６１  ハーネス
２２        トンネル部
Ｖ，ＶＡ    車両
【図１】
2020055417.tif 000003
【図２】
2020055417.tif 000004
【図３】
2020055417.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020055417.tif 000007
【図６】
2020055417.tif 000008
【図７】
2020055417.tif 000009
【図８】
2020055417.tif 000010
【図９】
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