(57)【要約】【課題】電気自動車において１充電当たりの走行可能距離を延ばし得ると共に駆動系の低廉化を実現する。【解決手段】電気自動車におけるバッテリ８を後輪駆動用のモータ５ａ・５ｂの電源として用い、空調装置の駆動用として小型エンジン９を設ける。小型エンジンの排熱により暖房し、小型エンジンにより駆動されるコンプレッサ１３とエバポレータ１５とにより冷房する。空調装置をバッテリにより駆動する必要が無いため、バッテリによる走行可能な距離を大幅に伸ばすことができる。また、可変界磁モータを左右の駆動輪のそれぞれに設けかつ対称に配設し、１台のアクチュエータにより可変界磁制御を行うことから、共通部品化により低廉化し得ると共に、機械的に左右のモータを同じに制御できるため、直進時などのトルク制御を簡単に行うことができ、電力消費を抑制し得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、バッテリに電気的に接続されかつ駆動輪を駆動するモータと、車室を冷暖房するための空調装置とを有する電気自動車において、
前記空調装置が暖房装置と冷房装置とを有し、
前記冷房装置のコンプレッサを駆動するための内燃機関が設けられ、
前記暖房装置が前記内燃機関の排熱を熱源とすることを特徴とする電気自動車。
【請求項２】
前記内燃機関との間で回転力の授受が行われる発電機が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。
【請求項３】
前記暖房装置が、前記発電機に接続された電気ヒータを有することを特徴とする請求項２に記載の電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリを電源とするモータにより駆動輪を駆動すると共に空調装置を備える電気自動車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、バッテリを電源とするモータにより駆動輪を駆動する電気自動車が種々提案されている。そのような電気自動車では、１回の充電で長い距離を走行可能にすることが望まれており、例えばバッテリ残量に基づいてエアコン（空調装置）の出力を制限するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、駆動系の抵抗などの損失を低減することも重要である。例えば、左右の駆動輪の間には差動ギア装置を設けたものがあるが、左右の駆動輪のそれぞれに駆動用モータを設けることにより差動ギア装置を廃止し、駆動効率の向上を図ったものがある（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−２０５３０２号公報
【特許文献２】特開平５−１４７４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のものでは、空調装置のエネルギ源はバッテリであるため、空調装置の出力を抑制してもバッテリ消費は続行されてしまい、１充電当たりの走行可能距離の大幅な増大にはならないという問題がある。また、上記特許文献２のものでは、２台のモータを設けることにより差動ギア装置を廃止して駆動効率を向上し得るものではあるが、直進時のトルク制御において左右のモータに対してそれぞれ同期させて駆動する制御を行う必要があり、制御回路が複雑になるため駆動系が高騰化するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決して、電気自動車において１充電当たりの走行可能距離を延ばし得ると共に駆動系の低廉化を実現するために本発明に於いては、バッテリと、バッテリに電気的に接続されかつ駆動輪を駆動するモータと、車室を冷暖房するための空調装置とを有する電気自動車において、前記空調装置が暖房装置と冷房装置とを有し、前記冷房装置のコンプレッサを駆動するための内燃機関が設けられ、前記暖房装置が前記内燃機関の排熱を熱源とするものとした。
【０００６】
特に、前記内燃機関との間で回転力の授受が行われる発電機が設けられていると良く、さらに前記暖房装置が、前記発電機に接続された電気ヒータを有すると良い。さらに、前記モータが、回転子と固定子との相対距離を変位可能にした可変界磁モータからなり、かつ前記駆動輪の左右のそれぞれに対応して左右対称に２台配設され、前記回転子と前記固定子とのいずれか一方を左右同じに駆動するべく左右の前記モータの中間位置に１台のアクチュエータが配設されていると良い。
【発明の効果】
【０００７】
このように本発明の請求項１によれば、電気自動車において空調装置を設けたものであっても、その空調装置を内燃機関によりコンプレッサを駆動して冷房すると共に排熱により暖房することから、空調装置をバッテリにより駆動する必要が無いため、バッテリによる走行可能な距離を大幅に伸ばすことができる。
【０００８】
特に、請求項２によれば、内燃機関の稼働時に発電させることができ、その発電によりバッテリを充電することができるため、バッテリ残量の減少を抑制して１充電当たりの走行可能距離を延ばすことができる。さらに請求項３によれば、冬季などの低温時に発電機の発電を用いて電気ヒータを駆動することができ、バッテリを消費することなく車室を速やかに温めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された電気自動車の全体を概略示す模式的平面図である。なお、図において上下方向が車両の前後方向である。また、図１では後輪駆動車を示しているが、前輪駆動車、さらに四輪駆動車であっても良い。
【００１０】
図１において、車体１の前後には公知の乗用車と同様に図示されないサスペンションを介して組み付けられた左右の各前輪２ａ・２ｂと各後輪３ａ・３ｂとが配設されている。左右の後輪３ａ・３ｂ間には、車体１の中心線ＣＬ上にギアボックス４が配設され、ギアボックス４のケースの左右側面にそれぞれ各モータ５ａ・５ｂが固定されている。ギアボックス４と左右の後輪３ａ・３ｂとは公知の等速ジョイント６およびドライブ軸７の組み合わせを介して連結されている。これらの各部品は車体中心線ＣＬに対して左右対称に配設されている。
【００１１】
車体１の前後方向中央部分にはモータ５ａ・５ｂの電源としてのバッテリ８が搭載され、車体１の前側となる左右の前輪２ａ・２ｂ間には補機用内燃機関としての小型エンジン９が搭載されている。小型エンジン９は、走行用に使用されるものではなく、主に空調装置の駆動用であり、したがって排気量は１００〜２００ｃｃのエンジンであって良い。
【００１２】
車体１の前方部分には小型エンジン９の冷却水用のラジエター１１が設けられ、車体１前部における車室側にはラジエター１１と配管接続された車室暖房用のヒータ１２が配設されている。小型エンジン９には、直結またはベルトやギアなどの伝動手段を介して連動する冷房用のコンプレッサ１３と発電機１４とが取り付けられている。また、車体１前部には、コンプレッサ１３と配管接続されたエバポレータ１５と、発電機１４とワイヤハーネスにより接続された発電制御装置１６とがそれぞれ適所に配設されている。発電制御装置１６は、上記バッテリ８と車体１前部における車室側に配設された電熱ヒータ１７とワイヤハーネスを介して接続されている。また、ラジエター１１には冷却用の冷却ファンが設けられ、ヒータ１２・エバポレータ１５・電熱ヒータ１７には車室内への送風用の空調ファンが設けられている。このようにして空調装置が構成されている。
【００１３】
なお、バッテリ８には、一般家庭用のコンセントに接続可能な家庭用充電プラグ１８ａと、電気スタンドに接続可能な急速充電用プラグ１８ｂとがケーブル接続されている。
【００１４】
次に、図２を参照してギアボックス４およびモータ５ａ・５ｂを含む駆動装置について説明する。なお、上記したように左右対称形のため、図２では左側について示し、右側の説明を省略する。
【００１５】
ギアボックス４は、車体中心線ＣＬ上に延在するベース部材４ａと、ベース部材４ａの（左）側面に固定されたギアケース４ｂとを有する。ベース部材４ａとギアケース４ｂとにより形成された空室内には複数のギアＧ１〜Ｇ４の組み合わせからなる減速機構２１が設けられており、その入力軸２１ａがモータ５ａのモータ駆動軸であり、出力軸２１ｂが後輪３ａの駆動軸となっている。
【００１６】
なお、入力軸２１ａと出力軸２１ｂとは、各軸線方向一端部がベース部材４ａに軸受を介して支持され、各中間部がギアケース４ｂに軸受を介して支持されて、各軸線方向他端部がギアケース４ｂから側方（左方）に突出している。その出力軸２１ａの突出端部には、上記したように等速ジョイント６を介してドライブ軸７の一端部が連結されている。
【００１７】
入力軸２１ａの突出端部には、モータ５ａを構成する回転子としての有底円筒状のアウタロータ２２が同軸に結合されている。アウタロータ２２の円筒状における内周面には周方向にＮ・Ｓ極を並べた複数のマグネット２２ａが配設されている。
【００１８】
ギアケース４ｂには、アウタロータ２２を覆うモータケース２３が固定されている。モータケース２３には入力軸２１ａに対向する端板部２３ａが設けられており、端板部２３ａには入力軸２１ａに同軸に対向する突状ボス部２４が設けられている。その突状ボス部２４に形成された外向フランジ部と端板部２３ａとの間に、モータ５ａの軸と平行なガイド軸２５が橋渡し状に設けられている。ガイド軸２５には、軸線方向に移動可能なスライド部材２６が組み付けられている。
【００１９】
スライド部材２６には固定子としてのステータ２７が一体的に設けられている。ステータ２７は、マグネット２２ａに対向するように半径方向外向きに突出する複数のステータコア２７ａと、ステータコア２７ａに巻装された電機子コイル２７ｂとにより構成されている。なお、突状ボス部２４とアウタロータ２２との間にはアウタロータ２２の回転角度を検出するための回転センサ２９が設けられている。
【００２０】
上記したようにステータ２７がモータ５ａの軸線方向に移動し得る以外は、モータ５ａは公知のブラシレスモータと同様の構造であって良い。したがって、図１に示されるようにバッテリ８とモータ５ａ・５ｂとの間に儲けられたモータ制御装置３１により、モータ５ａ・５ｂはＰＷＭ制御されるようになっている。
【００２１】
また、ベース部材４ａには、ステータ２７（スライド部材２６）の移動制御を機械的に行うためのアクチュエータ３２が固定されている。図示例のアクチュエータ３２は、駆動源としてのモータ３２ａと、モータ３２ａの駆動軸に設けられたピニオンを径方向に挟持しかつ互いに平行な配設された一対のラック軸３２ｂとを有する。両ラック軸３２ｂは、左右のモータ５ａ・５ｂにそれぞれ至るように互いに相反する向きに延出し、モータ３２ａの回転に応じて互いに同期して相反する向きに移動するようになっている。
【００２２】
モータ５ａには、例えば中間点をモータケース２３に枢支されて揺動自在なレバー３３が取り付けられている。そのレバー３３の一端部とラック軸３２ｂの対応する方の延出端部とが相対回転可能に連結されており、レバー３３の他端部とスライド部材２８とが連動可能に連結されている。レバー３３に対するラック軸３２ｂとスライド部材２８との連結機構は、例えばレバー３３の各連結部分に揺動方向に交差する向きの長孔をそれぞれ設け、ラック軸３２ｂとスライド部材２８とに各長孔に係合するピンをそれぞれ設けるというものであって良い。
【００２３】
これにより、アクチュエータ３２のモータ３２ａを正逆回転させることにより、ラック軸３２ｂが往復動し、それに伴ってレバー３３が揺動する。図２ではステータ２７がアウタロータ２３に対して完全に没入した状態（正対位置）であり、それに対してラック軸３２ｂが図の矢印Ａに示される向きに移動すると、ステータ２７は図の矢印Ｂに示される向きに移動し得る。
【００２４】
レバー３３の揺動角度に応じてスライド部材２８すなわちステータ２７の移動量が決まるため、アクチュエータ３２の駆動量（モータ３２ａの回転量）を制御することによりステータ２７のアウタロータ２３に対する出没量を制御することができる。このように、ステータ２７がアウタロータ２３に対して出没することで、ステータコア２７ａとマグネット２２ａとの対向する面積が変化し、このようにして、可変界磁モータとなるモータ５ａが構成されている。
【００２５】
上記説明に用いた図２では駆動装置の左側部分について示したが、上記したように本発明によれば車体中心線ＣＬに対して左右対称に構成しており、それにより左右に配設される部品において共通部品化が可能である。また、左右のモータ５ａ・５ｂの界磁を１台のアクチュエータ３２により制御可能であり、個々に制御する場合に対して部品点数を低減し得る。また、左右の後輪３ａ・３ｂを別々のモータ５ａ・５ｂで駆動することから、自動車における公知の差動装置を必要としない。これらにより、電気自動車における駆動装置の低廉化が可能である。
【００２６】
また、図１に基づいて説明したように、電気自動車における電源としてのバッテリ８を主として駆動装置のモータ５ａ・５ｂに使用し、駆動系以外に電力消費の大きい空調装置関係は小型エンジン９を駆動源としたことから、１充電当たりの走行可能距離を大幅に延ばすことができる。
【００２７】
また、小型エンジン９により駆動される発電機１４を設け、その発電によりヒータ１７を発熱させることにより、冬季などの低温時に車室を速やかに温めることができる。その電源としてバッテリ８を用いないことから、バッテリ８の１充電当たりの走行可能距離に何等影響を及ぼすことなく、快適な環境を確保し得る。
【００２８】
通常の暖房に対しては、自動車における公知の暖房構造と同様に、小型エンジン９の排熱を利用して、ラジエター１１と配管接続された車室暖房用のヒータ１２により行うことから、発電機１４の発電をバッテリ８の充電に使用することができ、バッテリ残量の低減速度を緩和することができ、１充電当たりの走行可能距離をより一層延ばすことができる。
【００２９】
冷房においては、小型エンジン９によりコンプレッサ１３を駆動することで、自動車における公知の冷房構造と同様にコンプレッサ１３とエバポレータとの組み合わせにより行うことができ、バッテリ８の電力を用いることなく空調を制御することができる。なお、ラジエター１１と冷暖房風の車室内への送風用ファンとの電源も発電機１４の発電を用いることができ、バッテリ８の駆動系以外の電力消費を抑制し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】発明が適用された電気自動車の全体を概略示す模式的平面図である。
【図２】駆動装置を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  車体
３ａ・３ｂ  後輪
４  ギアボックス
５ａ・５ｂ  モータ
８  バッテリ
９  小型エンジン
１１  ラジエター
１２  ヒータ
１３  コンプレッサ
１４  発電機
１５  エバポレータ
１７  電熱ヒータ
２２  アウタロータ、２２ａ  マグネット
２５  ガイド軸
２６  スライド部材、２７ａ  ステータコア、２７ｂ  電機子コイル
２７  ステータ、
３２  アクチュエータ、３２ａ  モータ、３２ｂ  ラック軸
３３  レバー
【図１】
2010012970.tif 000003
【図２】
2010012970.tif 000004