(57)【要約】      （修正有）【課題】応答性、配置自由度、信頼性に優れた電動車輪を有する走行体を提供すること。【解決手段】ホイール２内に内蔵されたベルト式減速機構９を通じて複数のＭＧ７から一つのホイール２に動力を伝達する。また各車輪駆動用回転電機装置は車軸から偏芯配置された回転軸を持つ偏芯配置型回転電機により駆動走行対において車輪駆動用回転電機装置は複数の偏芯配置型回転電機を装備している。以上から車室内を犠牲にせずに、かつ応答性の良い決め細やかな駆動力制御ができる電動駆動併用車両を提供できる。【選択図】図２
2006175902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも左右一対の車輪を個別に駆動する少なくとも一対の車輪駆動用回転電機装置と、それを制御する制御装置とを有し、前記各車輪駆動用回転電機装置はそれぞれ、自己が駆動する前記車輪の軸から偏芯配置された回転軸をもつ偏芯配置型回転電機により駆動される電動車輪を有する走行体において、
前記各車輪駆動用回転電機装置はそれぞれ、同一車輪駆動用の複数の前記偏芯配置型回転電機を装備していることを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項２】
請求項１記載の電動車輪を有する走行体において、
前記同一車輪駆動用の複数の偏芯配置型回転電機は、
駆動するべき前記車輪の軸からその径方向に同一距離離れ、軸方向において同一位置に配置され、周方向に互いに所定角度離れて配置されていることを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項３】
請求項２記載の電動車輪を有する走行体において、
前記同一車輪駆動用の複数の偏芯配置型回転電機は、
前記車輪の回転軸よりも上方に配置されていることを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項４】
請求項２又は３記載の電動車輪を有する走行体において、
前記同一車輪駆動用の複数の偏芯配置型回転電機は、
共通機種により構成されていることを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか記載の電動車輪を有する走行体において、
前記制御装置は、
前記同一車輪駆動用の複数の偏芯配置型回転電機の一つの不良を判定するとともに、不良を検出した場合には残る良品の偏芯配置型回転電機により必要トルクを発生させることを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか記載の電動車輪を有する走行体において、
前記車輪駆動用回転電機装置に給電する発電機を駆動するとともに自己に近接する側の左右２輪に動力を供給する内燃機関を有し、
前記車輪駆動用回転電機装置は前記内燃機関が駆動しない側の左右２輪を駆動することを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項７】
請求項６記載の電動車輪を有する走行体において、
前記制御装置は、
回生制動時に前記発電機と前記偏芯配置型回転電機との両方により回生制動発電させる回生制動モードを有することを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項８】
請求項６記載の電動車輪を有する走行体において、
前記制御装置は、
前記各車輪を必要に応じて二輪電動駆動モードと、四輪電動駆動モードと回生制動モードとを切り替えることを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項９】
請求項８記載の電動車輪を有する走行体において、
前記制御装置は、
発進時には前記各車輪を必要に応じて二輪駆動モードでの駆動と、四輪駆動モードでの駆動とを切り替えることを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか記載の電動車輪を有する走行体において、
前記車輪駆動用回転電機装置に給電する発電機を駆動する内燃機関を有し、
一つの前記偏芯配置型回転電機の定格容量は、前記発電機の定格容量よりも大きく設定されていることを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか記載の電動車輪を有する走行体において、
前記車輪駆動用回転電機装置に給電する発電機を駆動する内燃機関を有し、
前記偏芯配置型回転電機の磁極対数は、前記発電機のそれよりも多いことを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項１２】
請求項１乃至９のいずれか記載の電動車輪を有する走行体において、
前記車輪駆動用回転電機装置に給電する発電機を駆動する内燃機関を有し、
前記偏芯配置型回転電機の定格電圧は、前記発電機のそれよりも大きいことを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか記載の電動車輪を有する走行体において、
前記同一車輪駆動用の複数の偏芯配置型回転電機の出力を減速して前記車輪に伝達する減速型トルク伝達機構を有し、
前記減速型トルク伝達機構は、
前記車輪の回転軸に固定された径大な車輪側のプーリもしくはスプロケットと、
前記前偏芯配置型回転電機の回転軸に固定された径小な回転電機側のプーリもしくはスプロケットと、
前記車輪側のプーリもしくはスプロケットと前記すべての回転電機側のプーリもしくはスプロケットとをトルク授受可能に連結する伝導ベルトと、
を有することを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項１４】
請求項１３記載の電動車輪を有する走行体において、
前記車輪側のプーリもしくはスプロケットは、
前記車輪に内蔵されるブレーキ装置の車輪側回転体に固定されていることを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項１５】
請求項１３記載の電動車輪を有する走行体において、
前記制御装置は、
２つの前記回転電機側のプーリもしくはスプロケット間の伝導ベルトが引っ張り状態となるように前記２つの偏芯配置型回転電機に給電することを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項１６】
請求項１３記載の電動車輪を有する走行体において、
前記減速型トルク伝達機構は、
２つの前記回転電機側のプーリもしくはスプロケットの間に位置して前記伝導ベルトの移動方向を変更するアイドルプーリを有することを特徴とする請求項２記載の自動車用駆動装置。
【請求項１７】
請求項１３記載の電動車輪を有する走行体において、
前記減速型トルク伝達機構は、
両面ベルトからなる前記伝導ベルトを用いることにより、３個以上の前記同一車輪駆動用の複数の偏芯配置型回転電機のうちの互いに隣接する２個の前記偏芯配置型回転電機の回転方向を逆とすることを特徴とする請求項２記載の自動車用駆動装置。
【請求項１８】
請求項１３記載の電動車輪を有する走行体において、
前記減速型トルク伝達機構は、
前記車輪のホイールの径方向内側かつ軸方向内側に収容されていることを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項１９】
内燃機関により駆動されて発電する発電機と、
車輪に個別に動力を供給する複数の車輪駆動用回転電機装置と、
前記発電機及び車輪駆動用回転電機装置と電力授受するバッテリと、
前記発電機及び前記各車輪駆動用回転電機装置を制御する制御装置と、
を備える電動車輪を有する走行体において、
前記制御装置は、
回生制動時に前記発電機と前記偏芯配置型回転電機との両方により回生制動発電させる回生制動モードを有することを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【請求項２０】
車輪に個別に動力を供給する車輪駆動用回転電機装置と、
前記各車輪駆動用回転電機装置を制御する制御装置と、
を備える電動車輪を有する走行体において、
前記車輪駆動用回転電機装置は、前記車輪の回転軸又はホイールに固定された車輪側のプーリもしくはスプロケットと、
前記車輪のホイール内にて前記車輪側のプーリもしくはスプロケットの径方向外側に設けられた回転電機側のプーリもしくはスプロケットと、
前記車輪の軸心に対して偏芯配置されて前記回転電機側のプーリもしくはスプロケットがロータに固定される偏芯配置型回転電機と、
を有することを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪を個別に電動駆動する電動車輪を有する走行体に関する。本発明は、自動車の他、電動車椅子や走行ロボットなどにも適用可能である。また、すべての車輪を個別に電動駆動する形式の電動車輪を有する走行体の他、前後輪の一方のみを電動駆動する電動車輪を有する走行体にも適用可能である。電動車輪は、内燃機関駆動の発電機、バッテリ及び燃料電池のいずれかにより給電されることができる。
【背景技術】
【０００２】
車輪ごとに回転電機を設けることにより車輪を個別に駆動する電動車輪方式の自動車がたとえば下記の特許文献１により公知となっている。この種の電動車輪を有する走行体は、ドライブシャフトやディファレンシャルギヤを省略できるため、車室を広く取れるメリットをもつ。
【０００３】
更に、下記の特許文献２は、車輪駆動モータの回転軸を車輪の回転軸から偏芯した偏芯配置型電動車輪を提案している。この方式によれば、車輪モータの配置自由度を増大することができる。
【特許文献１】特許第３３３３４８８号
【特許文献２】特開２００４−９０８２２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、上記した特許文献２の偏芯配置型回転電機を装備する偏芯配置型電動車輪において、車輪駆動動力を増大するためには回転電機の径長又は軸長を増大することが必要となるが、これは実装において種々の問題が派生するため、実用上容易ではなかった。
【０００５】
また、この種の車輪個別駆動型の車両では、一つの車輪を駆動する回転電機が動作不良状態となると、左右の車輪の発生動力がアンバランスとなるため、もう一方の車輪の発生動力をそれに合わせて抑制する必要があり、走行機能が阻害されるという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、偏芯配置型回転電機の径長又は軸長を増大することなくその車輪駆動動力の増大が可能で、しかも動作信頼性に優れた電動車輪を有する走行体を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための第１の発明は、少なくとも左右一対の車輪を個別に駆動する少なくとも一対の車輪駆動用回転電機装置と、それを制御する制御装置とを有し、前記各車輪駆動用回転電機装置はそれぞれ、自己が駆動する前記車輪の軸から偏芯配置された回転軸をもつ偏芯配置型回転電機により駆動される電動車輪を有する走行体において、
前記各車輪駆動用回転電機装置はそれぞれ、同一車輪駆動用の複数の前記偏芯配置型回転電機を装備していることを特徴としている。
【０００８】
すなわち、この発明では、電動駆動される車輪（以下、電動車輪とも称する）はすべて、複数の偏芯配置型回転電機により駆動される。このようにすれば、各偏芯配置型回転電機の径長又は軸長を増大することなく、電動車輪へ供給可能な動力を増大することができるため、実装（搭載）自由度に優れ、モータ故障に対する信頼性に優れた電動車輪を有する走行体を実現することができる。
【０００９】
好適な態様において、前記同一車輪駆動用の複数の偏芯配置型回転電機は、駆動するべき前記車輪の軸からその径方向に同一距離離れ、軸方向において同一位置に配置され、周方向に互いに所定角度離れて配置されている。このようにすれば、各偏芯配置型回転電機から車輪へのトルク伝達を行う減速型トルク伝達機構の配置を容易化することができる。
【００１０】
好適な態様において、前記同一車輪駆動用の複数の偏芯配置型回転電機は、前記車輪の回転軸心よりも上方に配置されている。このようにすれば、車輪の回転軸心よりも下側における車輪隣接空間を確保できるため、安全性、走行性を向上することができる。更に、バネ下の重心の位置を少しでも上方にすることで、バネ下荷重による突き上げ感を緩和することができる。
【００１１】
好適な態様において、前記同一車輪駆動用の複数の偏芯配置型回転電機は、共通機種により構成されている。このようにすれば、偏芯配置型回転電機の交換、実装を容易とすることができ、部品点数も減らすことができる。
【００１２】
好適な態様において、前記制御装置は、前記同一車輪駆動用の複数の偏芯配置型回転電機の一つの不良を判定するとともに、不良を検出した場合には残る良品の偏芯配置型回転電機により必要トルクを発生させる。このようにすれば、たとえ一つの偏芯配置型回転電機の出力が不良となっても、他の一つの回転電機により車輪駆動を維持できるため、走行信頼性を向上することができる。
【００１３】
好適な態様において、前記車輪駆動用回転電機装置に給電する発電機を駆動するとともに自己に近接する側の左右２輪に動力を供給する内燃機関を有し、前記車輪駆動用回転電機装置は前記内燃機関が駆動しない側の左右２輪を駆動する。このようにすれば、車両駆動に必要な回転電機を低減することができるため、構造を簡素化することができる。
【００１４】
好適な態様において、前記制御装置は、回生制動時に前記発電機と前記偏芯配置型回転電機との両方により回生制動発電させる回生制動モードを有する。このようにすれば、４輪すべてで回生制動を行うことができるため、優れた制動性能を得ることができる。
【００１５】
好適な態様において、前記制御装置は、前記各車輪を必要に応じて二輪電動駆動モードと、四輪電動駆動モードと回生制動モードとを切り替える。なお、すべての車輪に偏芯配置型回転電機を複数装備する必要はない。このようにすれば、たとえば車両の発進時や登坂時や路面低μ時のみ4輪駆動モードで運転し、他の走行モードでは２輪駆動モードで運転するなど、状況に応じて当該車両が減速期間に入ったら発電機として作用し蓄電装置に電力を回生するため、走行性を確保しつつ省燃費化を図ることができる。
【００１６】
好適な態様において、前記制御装置は、発進時には前記各車輪を必要に応じて二輪駆動モードでの駆動と、四輪駆動モードでの駆動とを切り替える。このようにすれば、大きな発進加速を得ることができるとともに、状況に応じて当該車両が減速期間に入ったら発電機として作用し蓄電装置に電力を回生するため、走行性を確保しつつ省燃費化を図ることができることを特徴とする電動車輪を有する走行体。
【００１７】
好適な態様において、前記車輪駆動用回転電機装置に給電する発電機を駆動する内燃機関を有し、一つの前記偏芯配置型回転電機の定格容量は、前記発電機の定格容量よりも大きくなるよういに製作されている。このようにすれば、車軸側の回生電力を、発電機の回生電力よりも増大することができるため、発電機の体格を縮小して、エンジンルームの省スペース化を実現することができる。
【００１８】
好適な態様において、前記車輪駆動用回転電機装置に給電する発電機を駆動する内燃機関を有し、前記偏芯配置型回転電機の磁極対数は、前記発電機のそれよりも多く製作される。このようにすれば、発電機の動作回転数よりも低い動作回転数となる偏芯配置型回転電機の誘起電圧を略系統電圧（即ちバッテリ電圧）並に上げることができる。
【００１９】
好適な態様において、前記車輪駆動用回転電機装置に給電する発電機を駆動する内燃機関を有し、前記偏芯配置型回転電機の定格電圧は、前記発電機のそれよりも大きく設定される。このようにすれば、偏芯配置型回転電機を小型化することができ、動力性能を損なうことなく車両のバネ下荷重を低減できる。
【００２０】
好適な態様において、前記同一車輪駆動用の複数の偏芯配置型回転電機の出力を減速して前記車輪に伝達する減速型トルク伝達機構を有し、前記減速型トルク伝達機構は、前記車輪の回転軸に固定された径大な車輪側のプーリもしくはスプロケットと、前記前偏芯配置型回転電機の回転軸に固定された径小な回転電機側のプーリもしくはスプロケットと、前記車輪側のプーリもしくはスプロケットと前記すべての回転電機側のプーリもしくはスプロケットとをトルク授受可能に連結する伝導ベルトとを有する。このようにすれば、ギアやチェーンを用いないため騒音防止性や潤滑装置の省略が可能となり、装置構成を簡素化することができる。
【００２１】
好適な態様において、前記車輪側のプーリもしくはスプロケットは、前記車輪に内蔵されるブレーキ装置の車輪側回転体に固定されている。このようにすれば、構成部品を低減できる。特に、プーリのハブの部分をブレーキドラムで共用することでプーリハブを廃止できる。
【００２２】
好適な態様において、前記制御装置は、２つの前記回転電機側のプーリもしくはスプロケット間の伝導ベルトが引っ張り状態となるように前記２つの偏芯配置型回転電機に給電する。このようにすれば、一対の回転電機側のプーリもしくはスプロケットの間のベルトに引っ張りの張力を与えることができるために、ベルトが緩むことなく動力伝達をスムースに行うことができる。
【００２３】
好適な態様において、前記減速型トルク伝達機構は、２つの前記回転電機側のプーリもしくはスプロケットの間に位置して前記伝導ベルトの移動方向を変更するアイドルプーリを有する。このようにすれば、各回転電機側のプーリもしくはスプロケットのベルト接触角を省スペースで稼ぐことができる。
【００２４】
好適な態様において、前記減速型トルク伝達機構は、両面ベルトからなる前記伝導ベルトを用いることにより、３個以上の前記同一車輪駆動用の複数の偏芯配置型回転電機のうちの互いに隣接する２個の前記偏芯配置型回転電機の回転方向を逆とする、このようにすれば、偏芯配置型回転電機の数が増大しても効果的にベルトの接触角を稼ぐことができて省スペースでの動力伝達が可能となる。
【００２５】
好適な態様において、前記減速型トルク伝達機構は、前記車輪のホイールの径方向内側かつ軸方向内側に収容されている。これにより、プーリもしくはスプロケットを含むベルト伝動系は前記タイヤのホイールの内側の収納したので、車両の荷物室や乗員室を拡大することができる。また、ホイールの防水シールを容易とすることができる。
【００２６】
上記課題を解決する第２発明の電動車輪を有する走行体は、内燃機関により駆動されて発電する発電機と、車輪に個別に動力を供給する複数の車輪駆動用回転電機装置と、前記発電機及び車輪駆動用回転電機装置と電力授受するバッテリと、前記発電機及び前記各車輪駆動用回転電機装置を制御する制御装置とを備える電動車輪を有する走行体において、
前記制御装置は、回生制動時に前記発電機と前記偏芯配置型回転電機との両方により回生制動発電させる回生制動モードを有することを特徴としている。
【００２７】
すなわち、この発明はいわゆる電動車輪を用いるハイブリッド車であって、回生制動に際して内燃機関とトルク授受する発電機と偏芯配置型回転電機との両方にて回生制動を行うため、大きな制動力を実現することができる。特に、この構成は、前輪をエンジン駆動し、後輪を偏芯配置型回転電機で駆動する形態において、４輪の回生制動を実現することができ、制動力の分散により優れた制動性能を実現することができる。
【００２８】
上記課題を解決する第３発明の電動車輪を有する走行体は、車輪に個別に動力を供給する車輪駆動用回転電機装置と、前記各車輪駆動用回転電機装置を制御する制御装置とを備える電動車輪を有する走行体において、
前記車輪駆動用回転電機装置は、前記車輪の回転軸又はホイールに固定された車輪側のプーリもしくはスプロケットと、前記車輪のホイール内にて前記車輪側のプーリもしくはスプロケットの径方向外側に設けられた回転電機側のプーリもしくはスプロケットと、前記車輪の軸心に対して偏芯配置されて前記回転電機側のプーリもしくはスプロケットがロータに固定される偏芯配置型回転電機とを有することを特徴としている。
【００２９】
このようにすれば、簡素な構造にて車輪駆動用回転電機装置の回転数を減速して車輪に伝達することができるとともに、車輪駆動用回転電機装置により各電動車輪をギヤ噛合を用いることなくかつ簡素な構成にて個別駆動することができるとともに、車輪駆動用回転電機装置と電動車輪とをギヤ噛合する場合に比べて、騒音低減、耐環境性向上、電動車輪の軽量化などの効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明を自動車に適用した好適な実施形態を図面を参照して以下に説明する。ただし、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想を他の公知技術又はそれと必要機能が共通するその他の技術を組み合わせて構成できることはもちろんである。
【実施例１】
【００３１】
（電動車輪の構成）
実施例１に採用した電動車輪の構造を図１、図２を参照して説明する。図１は、電動車輪の模式軸方向断面図、図２はその車輪内側から見た模式側面図である。ただしブレーキ装置の詳細は図示省略している。
【００３２】
１はタイヤ、２はホイール、３はブレーキドラム、４はアクスルベアリング（ブレーキドラム内に搭載され図示せず）の固定側をトレーリングアーム５に支持する部材である。６はホイール２とブレーキドラム３に共締めされる従動側のスプロケットであり、６１はスプロケット６の固定用のハブ部分である。７は本発明で言う偏芯配置型回転電機をなす発電電動機（以降ＭＧとも言う）であり、その回転軸には駆動側のスプロケット７１が固定されている。ＭＧ７は、この実施例では１輪あたり２個が実装されているが、個数は更に多数でもよい。８はＭＧ７を支持固定する部材、９はＭＧ７の発生動力を従動スプロケット６に伝達するコグベルト、１０は２個のＭＧ７を個別に駆動制御する一対の三相インバータを含むインバータ装置である。ただし、タイミングベルトの調整などにより、二つのＭＧ７のステータ／ロータ間の回転角が常に一致する場合には、一個の三相インバータからこれら二つのＭＧ７に並列給電することも可能である。１１はインバータ装置１０と二つのＭＧ７を電気的に接続する二組の３相ケーブルである。１７はこれらタイヤ周りの部品を車体側に吊り下げるコイルスプリングを兼ねる減衰ダンパである。なお、この実施例では、ベルトを含む動力伝達部分６、９は、ホイール２の内側に収納されるようにレイアウトされている。
【００３３】
（電動車輪の動作）
この実施例では、二つのＭＧ７は同一機種の磁石ロータ型三相同期機であって、同一回転方向に同一回転数で駆動されてコグベルト９を通じて従動スプロケット６を同一方向へ駆動し、従動スプロケット６が固定されたホイール２を駆動する。
【００３４】
（全体構成）
この電動車輪が実装された車両の平面図を図３に示す。
【００３５】
１２は、一対のインバータ装置１０と、これら一対のインバータ装置１０に含まれる合計４個の三相インバータを制御する制御部（図示せず）とを内蔵するコントローラ、１３は各ＭＧ７へインバータ装置１０を介して給電する蓄電池（車載バッテリ）、１４は内燃機関（エンジン）、１５はエンジン１４によりベルト１６を介して駆動される発電電動機としてのオルタネータであり、オルタネータ１５で発電された電力は車載バッテリ１３に蓄電される。コントローラ１２は、車両運行状況に応じて、各ＭＧ７を電動（力行）モード、発電（回生制動）モードで制御し、電動モードでは、オルタネータ１５の発電電力及び車載バッテリ１３がインバータ装置１０を通じて各ＭＧ７に給電し、発電モードでは各ＭＧ７が発電した電力は車載バッテリ１３に蓄電されるか、場合によってはオルタネータ１５の電動駆動に消費される。なお、コントローラ１２は、各ＭＧ７の制御に加えてオルタネータ１５の発電又は電動動作も制御する。
【００３６】
（全体動作の説明）
エンジン１４は、アクセルペダルの踏角に応じてエンジン１４への燃料供給量を制御し、エンジン１４は、図示しない公知の車両用トルク伝達系を通じて一対の前輪を駆動する。また、一対の後輪はそれぞれ、一対のＭＧ７により駆動される。同一輪を駆動する一対のＭＧ７が本発明で言う車輪駆動用回転電機装置を構成することは明らかである。
【００３７】
（変形態様）
車両発進時には、エンジン１４により前輪駆動の他にＭＧ７による後輪駆動を行う。直進時には後の二輪のトルク及び回転数を一致させるべく、コントローラ１２を運転することは当然である。これにより、単に前二輪をエンジン駆動するのに比べて安定した発進性能を実現できる。特に冬季の低μ路面などでは後輪のスリップを抑制することができる。
【００３８】
（変形態様）
この実施例では、コグベルト９をＭＧ７とホイール２との間のトルク伝達に用いたが、このコグベルト９は、ギア噛み合い駆動に比べて低騒音、潤滑機構を廃止できるなどの点で優れた利点を有する。
【００３９】
（変形態様）
この実施例では、二つのＭＧ７の重心を車軸軸心よりも上方に配置している。これにより、装置の耐環境性即ちほこりや水分などの侵入防止の効果を向上することができるとともに、バネ下荷重増加による車体側への突き上げ感の緩和ができる。
【００４０】
（変形態様）
変形態様を図４を参照して説明する。この変形態様では、２つのＭＧ７側のスプロケット７１の間にアイドルプーリ１８を装着したものである。アイドルプーリ１８は各ＭＧ７１のハウジングと同様に車体側に回転自在に固定されて、コグベルト９を径方向内側に押さえつける。これにより、スプロケット７１へのコグベルト９の巻きつき角度を稼ぐことができ、トルク伝達能力を向上することができる。
【００４１】
（変形態様）
この変形態様では、図４に示す回転方向に対して前方（図４における右側）に搭載されるＭＧ７の発生トルクが、もう一つのＭＧ７のそれよりも大きくなるように制御する。これにより、二つのＭＧ７の間のコグベルト９には張力が生じるため、その緩みを防止することができ、円滑な動力伝達を行うことができる。
【実施例２】
【００４２】
実施例２の電動車輪を図５を参照して説明する。
【００４３】
この実施例では、図２、図４に示す２つのＭＧ７に加えて、それらの間に３番目のＭＧ７２が装着されている。９１は、両面歯付きコグベルト９１であり、ＭＧ７２はＭＧ７と同一回転数で逆の回転方向とされる。これにより、ベルト伝動の伝達能力を損なうことなく容易に駆動動力を増強させることができる。なお、伝達動力が増す分だけベルト幅を広く設定してもよい。なお、奇数番目のＭＧ７と偶数番目のＭＧ７２とを同様にはいちすれば、更に多数のＭＧ７で両面歯付きコグベルト９１を駆動することができ、各ＭＧのベルト巻きつき角度も稼ぐことができる。
【実施例３】
【００４４】
実施例３の電動車輪を図６を参照して説明する。
【００４５】
この実施例は、従動側スプロケット６２をブレーキドラム３１に締結固定した例である。図６のＰ部分の詳細を図７に拡大して示す。従動側スプロケット６２はブレーキドラムの鍔部３２に複数のボルト６４で締結固定される。６３は従動側スプロケット６２の歯部である。このようにすれば、従動側スプロケットの固定ハブ６１部分をブレーキドラムのハブを共用することができるので、部品点数低減、軽量化によるバネ下荷重の低減などの効果が期待できる。
【実施例４】
【００４６】
実施例４を図８を参照して説明する。
【００４７】
この実施例は、各ＭＧ７を、オルタネータ１５の定格電圧よりも高く設定し、高電圧（例えば３６Ｖ（充電時は４２Ｖ））の蓄電池１９を搭載し、更に高電圧の蓄電池１９と低電圧の蓄電池１３とを双方向ＤＣＤＣコンバータ２０を介して接続して双方向電力授受可能としたものである。
【００４８】
回転電機は出力容量が同等であれば、動作電圧を高めることで消費電流が低減でき小型化できるので、各ＭＧ７の小型軽量化を実現することができ、バネ下重量を低減することができる。更に、電流低減により、インバータなどの電力制御機器の小型化及び損失低減も可能となる。
【００４９】
更に、この実施例では、双方向ＤＣＤＣコンバータ２０を用いることにより、高電圧系統は、接地された低電圧系統から電気絶縁されることができ、高電圧系統の電気的安全性を向上することができる。また、二つの電圧系統の電圧制御を独立に行うことができるため、高電圧系統に大きな電圧変動を許容し、低電圧系統の電圧変動率を小さく設定する制御を、双方向ＤＣＤＣコンバータ２０やコントローラ１２の制御により実施することができる。低電圧系統は車両の一般電気負荷の電源系統であり、各種コンピュータやライト、制御モータなどに電力を供給する必要があるため、電圧変動を所定範囲内に抑えなければならない。実施例１の如く共通バッテリを用いる場合には、各ＭＧ７の運転状態の変動によ電圧変動がこれらの負荷の電源電圧変動となるため、その回避手段の追加が必要となるが、この実施例ではこのような課題を容易に解決できる。
【実施例５】
【００５０】
上記した車両の制御例を図９を参照して説明する。図９は、ＭＧ７及びオルタネータ１５の制御例を示すタイミングチャートである。なお、オルタネータの出力電流制御やそれを発電機として作動させる制御自体はもはやよく知られた事項であるため、その具体的な制御の説明は省略する。また、三相同期機であるＭＧ７のインバータ制御自体ももはやよく知られた事項であるため、その具体的な制御の説明は省略する。
【００５１】
図９において、上段のタイミングチャートは車速の変化を示し、中段のタイミングチャートはＭＧ７の動作モードを示し、下段のタイミングチャートはオルタネータ１５の発電電圧を示す。ＭＧ７の動作モードにおけるＭは電動機モードを意味し、Ｇは発電機モードを意味する。ブランク部分は発電も電動もしない停止モードを示す。オルタネータ１５の発電電圧におけるＬ，Ｍ，Ｈは例えばＬは１２．８Ｖ、Ｍは１４．０Ｖ、Ｈは１５．０Ｖと設定した場合を示す。
【００５２】
車両発進時（ｔ１〜ｔ２）には、ＭＧ７は電動機モードで作動して発進の駆動力アシストを実行する。定常走行時（時間ｔ２〜ｔ３、ｔ６〜ｔ７、ｔ９〜ｔ１０、ｔ１１〜ｔ１２）にはＭＧ７は停止モードとされる。減速時（ｔ３〜ｔ４、ｔ１０〜ｔ１１、ｔ１２〜ｔ１３）には発電機モードで作動し、各ＭＧ７の回生電力を蓄電池１３，１９に蓄える。加速期間であっても車速が所定値ｔｈを超えた場合には（ｔ８〜ｔ９）には電動機モードから停止モードに移行し、電力の浪費を抑える。つまり、車速が十分に高い際には、エンジン効率が向上し、回転電機の効率が相対的に低下するため回転電機は停止することが望ましいからである。
【００５３】
エンジン１４のクランク軸により駆動されるオルタネータ１５は上記した加速時、定常時、減速時においてそれぞれ発電電圧を変更する。加速時には発電電圧を下げて（Ｌ）、エンジンの負担を軽くする。減速時には発電電圧を上げて（Ｈ）、減速エネルギーをトランスミッションを介して回生し、蓄電池１３に蓄える。定常状態には発電電圧を通常状態（Ｍ）にして車載機器に電力を供給する。
【００５４】
このように制御することで、発進時の動力アシストを可能とし、従来の機械式４ＷＤ車よりも応答性良く、決め細やかなトルク制御が可能となる一方で、減速エネルギーの回収も効果的に行うことができる。特に、オルタネータ１５だけで回生制動する場合にはトランスミッションでのロスが発生してしまうが、この実施例では、車軸から直接にエネルギー回収するため、回生制動効率を向上することができる。
【００５５】
（実施例効果）
上記した実施例により、従来の電動車輪に比べて回転電機の慣性質量を低減しつつ、その車輪駆動動力を増大させることができるという優れた効果を奏することができる。また、小型の回転電機を分散配置することでサスペンション部品などとの干渉も避けながら搭載の自由度も増す。更に、内燃機関駆動車輪対と電動車輪対とを装備するため、電力系の小容量化を図りつつハイブリッド車の燃費改善効果を狙うことができ、コストと性能とのバランスを改善することもでき、電動車輪特有の車室空間拡大効果も得ることができる。
【００５６】
回転電機の出力とその回転部分の慣性モーメントとの関係を以下に付記する。一般に回転電機の出力はその磁気装荷に比例する。回転子の直径をＤ、有効軸長をＬとすると磁気装荷は、Ｄ2・Ｌとなる。同じ磁気装荷を２個の小径回転電機で実現する場合、その直径は単一の回転電機に比べて約１／１．４となる。次に、回転子の慣性モーメントはＧ・Ｄ2で表される。Ｇはπ／４・Ｄ2・Ｌに比例する。したがって、大型回転電機の慣性モーメントはπ／４・Ｄ4・Ｌに比例する。これに対して、小型回転電機２個の慣性モーメントはπ／８・Ｄ4・Ｌとなり、大幅に低減することができる。更に、このような小型の回転電機は従来の量産モータを利用することができるため、交換コストも含めて製造コストを大幅に低減できる効果を享受することができる。
【００５７】
（その他の特徴）
上記実施例では、二つのＭＧ７は車軸からその径方向に同一距離離れ、軸方向において同一位置に配置され、周方向に互いに所定角度離れて配置されているため、二つのＭＧ７間のトルク配分制御を簡単に行うことができるという格別の効果を奏する。また、二つのＭＧ７には同一機種のモータを採用するため、量産効果を向上することができ、保守も簡単となる。また、ＭＧ７への電流を測定することにより、ＭＧ７の動作不良を容易に検出することができるため、一方のＭＧ７やそれを駆動する三相インバータの不調を検出した場合には、残る他方の車輪出力をその定格容量範囲にて増大させることにより、動作信頼性を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施例１の電動車輪の軸方向模式断面図である。
【図２】図１の電動車輪を軸方向に見た側面図である。
【図３】図１の電動車輪を搭載した車両の電気系統を示す模式平面図である。
【図４】電動車輪の変形態様を示す側面図である。
【図５】実施例２の電動車輪を示す側面図である。
【図６】実施例３の電動車輪の軸方向断面図である。
【図７】図６の要部拡大断面図である。
【図８】実施例４の車両の電気系統を示す模式平面図である。
【図９】実施例５の制御を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
1      タイヤ
２      ホイール
３      ブレーキドラム
４  アクスルベアリングの固定側をトレーリングアームに支持する部材
５      トレーリングアーム
６      スプロケット
６      動力伝達部分
７  ＭＧ（偏芯配置型回転電機）
９      コグベルト
１０      インバータ装置
１２      コントローラ
１３      蓄電池
１４      エンジン
１５      オルタネータ（発電機）
１６      ベルト
１８      アイドルプーリ
１９      蓄電池
２０  双方向ＤＣＤＣコンバータ
３１      ブレーキドラム
３２      鍔部
６１      固定ハブ
６２      従動側スプロケット
６４      ボルト
７１      スプロケット
７２      ＭＧ（偏芯配置型回転電機）
９１      コグベルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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