(57)【要約】【課題】バッテリの容量を大きくすることなく、駆動系の搭載スペースが限られた車両に搭載でき、トルク出力及び走行距離の点において高性能化を図ることができるとともに、モータのギャップ量の誤差を蓄積しにくくする。【解決手段】エンジン２２０の動力により発電する発電機２１０、バッテリ４００から電力供給されて駆動モータ５００は駆動し、後輪１０２を回転させる。駆動モータ５００は、ギャップ調整器５５０によってロータとステータとのギャップ量を調整されることによって駆動出力が変化する。ギャップ量計算部７６０は、駆動指示情報が停止情報で、かつ駆動モータ５００の実際の運転状態が停止状態であるとき、所定ギャップ量を算出してギャップ調整器駆動回路７７０に出力し、この所定ギャップ量に対応して可変したロータとステータとの相対位置を初期値として設定する。【選択図】図１
2007099246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪と、エンジンと、前記エンジンの動力により発電する発電機と、前記発電機の発電電力を充電するバッテリと、回転子及び前記回転子に対向して配置されるステータを有するとともに前記発電機及びバッテリのうち少なくとも一方からの電力により動力を発生させ、前記車輪を駆動する駆動モータと、前記回転子と前記ステータとの相対位置を可変にすることにより、前記回転子と前記ステータとの間のギャップ量を調整し、前記駆動モータの駆動出力を変化させるモータ調整器と、前記駆動モータへの駆動指示情報を出力する制御部と、前記駆動モータの実際の運転状態を出力するモータ状態検出部と、前記駆動指示情報及び前記駆動モータの実際の運転状態とに基いて、前記モータ調整器によって調整されるギャップ量を計算するギャップ量計算部と、計算されたギャップ量に対応して前記モータ調整器を駆動する調整器駆動部とを備える車輪駆動装置であって、
前記ギャップ量計算部は、前記駆動指示情報が停止情報であり、かつ前記駆動モータの実際の運転状態が停止状態であるとき、所定ギャップ量を算出して前記調整器駆動部に出力し、前記所定ギャップ量に対応して可変した前記回転子と前記ステータとの相対位置を初期値として設定することを特徴とする車輪駆動装置。
【請求項２】
前記所定ギャップ量はギャップの最大量であり、
前記調整器駆動部は、前記調整器により前記回転子と前記ステータとの相対位置を最大離間する位置に移動させ、この最大離間する位置を前記ギャップの最大量の位置として設定することを特徴とする請求項１記載の車輪駆動装置。
【請求項３】
請求項１記載の車輪駆動装置を備えることを特徴とするハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力特性の調整が可能なモータを有する車輪駆動装置を用いたハイブリッド車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
自走式の車両において、エンジン駆動式の車両と比べ、環境問題の観点から、排出される環境汚染物質をできるだけ少なくしたものが望まれており、これに対して、出願人は、特許文献１に示すように、回転電機（ギャップモータ）によって駆動する車両を出願している。
【０００３】
この特許文献１には、回転電機によって走行する電動車両としての電動二輪車が開示されている。この電動車両の回転電機では、調整用モータとしてのステッピングモータが、回転軸に接続されたロータと、ロータに対向配置されたステータとの前記回転軸方向の相対位置（ギャップ）を調整している。これらロータとステータのギャップの調整によって、マグネットの磁束量をアクティブに調整し、高トルクが必要なときには大きな磁束量、高回転が必要なときには小さな磁束量として、車両における出力特性を自由に変えることが可能となっている。なお、特許文献１では、調整用モータとしてステッピングモータを使用しているため、駆動パルス数によって回転量を制御でき、回転量（または移動量）を知るためのセンサ等が不要となっている。
【特許文献１】特開２００４−１３５４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、特許文献１の電動車両の構成に対して、出力トルクや走行距離などの点において、特許文献１と車体の大きさが同等のエンジン駆動式車両と同様の車両性能を持たせたいという要望がある。
【０００５】
特許文献１の構成において、エンジン駆動式の二輪車と同等の性能となるように高性能化を図る場合、高トルク出力可能な小型の回転電機を搭載することが考えられる。しかしながら、回転電機に対して高トルク出力を可能にさせつつ、且つ、所定距離走行を実現すべく所定時間駆動可能な消費電力を確保するためには、バッテリは大きくなる。特に、特許文献１のように、車両における駆動系の搭載スペースに制限のある二輪車などの車両では、容量が大きくなるバッテリを搭載するのは困難である。
【０００６】
また、高トルク出力可能な回転電機を車両の主駆動源とし、走行中にロータとステータとの間のギャップの可変を繰り返す場合、調整用モータの調整量と、実際のギャップとに誤差が生じて蓄積する可能性があるという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、バッテリの容量を大きくすることなく、駆動系の搭載スペースが限られた車両に搭載でき、トルク出力及び走行距離の点において高性能化を図ることができるとともに、モータのギャップ量の誤差が蓄積しにくい車輪駆動装置及びこれを備えるハイブリッド車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車輪駆動装置は、車輪と、エンジンと、前記エンジンの動力により発電する発電機と、前記発電機の発電電力を充電するバッテリと、回転子及び前記回転子に対向して配置されるステータを有するとともに前記発電機及びバッテリのうち少なくとも一方からの電力により動力を発生させ、前記車輪を駆動する駆動モータと、前記回転子と前記ステータとの相対位置を可変にすることにより、前記回転子と前記ステータとの間のギャップ量を調整し、前記駆動モータの駆動出力を変化させるモータ調整器と、前記駆動モータへの駆動指示情報を出力する制御部と、前記駆動モータの実際の運転状態を出力するモータ状態検出部と、前記駆動指示情報及び前記駆動モータの実際の運転状態とに基いて、前記モータ調整器によって調整されるギャップ量を計算するギャップ量計算部と、計算されたギャップ量に対応して前記モータ調整器を駆動する調整器駆動部とを備える車輪駆動装置であって、前記ギャップ量計算部は、前記駆動指示情報が停止情報であり、かつ前記駆動モータの実際の運転状態が停止状態であるとき、所定ギャップ量を算出して前記調整器駆動部に出力し、前記所定ギャップ量に対応して可変した前記回転子と前記ステータとの相対位置を初期値として設定する構成を採る。
【０００９】
この構成によれば、車輪を回転する駆動出力を発生する駆動モータが、エンジン駆動により発電する発電機及びバッテリのうち少なくとも一方からの電力によって駆動するとともに、駆動モータにおいて、駆動指示情報が停止情報で、かつ駆動モータの実際の運転状態が停止状態である場合、算出された所定ギャップ量に対応して可変した回転子とステータとの相対位置が初期値、つまり、初期化された位置として設定される。
【００１０】
このため、駆動モータの動力供給源として、エンジン駆動により発電する発電機の発電電力と、この発電電力を充電するバッテリからの供給電力とを用いることができる。つまり、バッテリを大きくすることなく、走行に必要な消費電力を確保することができ、駆動モータに高トルク出力可能なものを用いることができる。また、駆動モータが停止状態である場合に、回転子とステータとのギャップ量が初期化されることととなり、ギャップ量の誤差が解消される。つまり、駆動モータにおいて、駆動中にギャップ量の可変を繰り返しても、駆動モータが停止する毎にギャップ量は初期化されることとなるため、ギャップ量の誤差が蓄積しにくい。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、バッテリの容量を大きくすることなく、駆動系の搭載スペースが限られた車両に搭載でき、トルク出力及び走行距離の点において高性能化を図ることができるとともに、モータのギャップ量の誤差が蓄積しにくくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
本実施の形態の車輪駆動装置を有するハイブリッド車両は、エンジンにより発電機を駆動し、この発電機の電力により、車輪（例えば、後輪）を駆動するシリーズハイブリッド式の電動車両である。このハイブリッド車両は、ここでは、自動車と比較して、荷物の収納空間が少ない等の欠点はあるが、駐車スペースを少なくできる等の利点から、簡易な移動用車両として広く市場に普及しているスクータ型二輪車としている。
【００１４】
まず、本実施の形態の車輪駆動装置が備える駆動ユニットについて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施の形態に係る車輪駆動装置の駆動ユニット２００の平断面図である。なお、本実施の形態において前，後、左，右とは、上記自動二輪車のシートに着座した状態で見た場合の前，後、左，右を意味する。
【００１６】
図１に示すように、駆動ユニット２００は、駆動輪である後輪１０２を片持ちで回転自在で支持するものである。この駆動ユニット２００は、エンジン２２０、エンジン２２０により駆動する発電機２１０、発電機２１０の発電電力及びバッテリ４００（図１参照）からの供給電力により回転し、駆動輪である後輪１０２を駆動する駆動モータ５００、ギャップ調整器５５０を有する。
【００１７】
エンジン２２０は、駆動ユニット２００の前方に、クランク軸２２２を車両前後方向と直交する方向に位置させて配置されている。このエンジン２２０は、ピストンは、駆動ユニット２００を有する車両の前後方向に延びる中心軸（以下、「車両軸」という）Ａに沿って配置されている。
【００１８】
クランク軸２２２は、一端部側、ここでは、車両右側の端部２２２ａ側で、発電機２１０のロータ２１２に接続される。そして、ピストン２２４の上下動により回転するクランク軸２２２の回転力によって、ロータ２１２が発電機２１０のステータ２１４の周囲を回転し、これにより発電機２１０自体は発電する。このように、発電機２１０は、そのロータ２１２の軸を、エンジン２２０のクランク軸２２２と同一軸線上に配置して互いに接合することによって、エンジン２２０に連結されている。
【００１９】
発電機２１０の発電電力は、図１に示すようにバッテリ４００及び駆動モータ５００に供給される。
【００２０】
駆動ユニット２００の後方、詳細には、後輪１０２の左側に配置されるアーム部２０２には、発電機２１０及びバッテリ４００に接続される駆動モータ５００が設けられている。なお、図１では、白抜き矢印は、エンジン２２０から発電機２１０へのエンジン出力の流れ、発電機２１０からバッテリ４００への発電電力の流れ、発電機２１０から駆動モータ５００への走行電力の流れ、バッテリ４００から駆動モータ５００への補助電力の流れをそれぞれ示している。
【００２１】
駆動モータ５００は、その回転軸５１０が車両前後方向（例えば、車両軸Ａ方向）と直交する方向となるように配置されている。駆動モータ５００は、可変ギャップ式のモータであり、２４Ｖ以上の供給電源により駆動する。ここでは、駆動モータ５００として、ステータ５２０及びロータ５３０との間のギャップを可変させることによって、その回転数及びトルクを制御するアキシャルギャップモータが用いられている。
【００２２】
なお、図１に示す駆動モータ５００では、回転軸５１０を中心にその左右で、それぞれギャップ最大時とギャップ最小時における状態を示している。つまり、駆動モータ５００において、ロータ５３０は、回転軸５１０を中心に対称に配置されているものであるが、図１では、対称に配置されておらず、回転軸５１０に対して図面上左側のロータ５３０Ａは、最大ギャップ時のロータ位置を示し、図面上右側のロータ５３０Ｂは、最小ギャップ時でのロータ位置を示している。
【００２３】
図２は、駆動モータの要部構成を示す拡大部分断面図である。
【００２４】
アーム部２０２に配置される駆動モータ５００の回転軸５１０は、アーム部２０２後端部に形成されるハウジング５０３内において、ハウジングの左右側面部分に配置される軸受５０４、５０５により軸支されている。なお、アーム部２０２のハウジング５０３の左側面部は、駆動ユニット２００において、後輪１０２（図１参照）から車幅方向に最も離間した位置に配置されている。
【００２５】
詳細に軸受５０４、５０５は、後輪を回転する車軸（出力軸）１１２に減速部２４４を介して連結される回転軸５１０を回転可能に軸支する。
【００２６】
駆動モータ５００では、ステータ５２０は、ハウジング５０３に収納されてボルトなどで固定されている。ステータ５２０は、円板状（略リング状）をしたステータヨークと、ステータコイルで構成されている。なお、ステータコイルは、ステータヨークに回転軸５１０周りに略円形に施された複数の嵌合孔に、それぞれ、挿入固定された複数のティースの各々にボビン（インシュレータ）を介して巻回されている。ステータ５２０は、図ではステータコイル、ティース、ステータヨークは、樹脂等でモールドされた状態で図示されている。
【００２７】
ロータ５３０は、ステータ５２０の略中央部に挿通させた回転軸５１０を軸として、ステータに対して回転可能な状態で取り付けられている。このように回転軸５１０はロータ軸を兼ねる。
【００２８】
回転軸５１０における先端側（車両右側）の端部は、減速部２４４に挿入され、回転軸５１０は、この減速部２４４を介して、車軸１１２に接続される。なお、減速部２４４は、例えば遊星ギア機構によって構成され、回転軸５１０の回転数を減速して力を車軸１１２に伝える。
【００２９】
また、ロータ５３０は、円盤状のヨーク５３２を備えている。ヨーク５３２は、パンチ加工でリング状にした金属板を２段階絞り加工した部材である。
【００３０】
ヨーク５３２の片方の面における外周部には、マグネット５３４がステータ５２０に対向する位置に固定されている。マグネット５３４は、ヨーク５３２の片方の面に交互に異なる極性が形成されるように着磁されている。
【００３１】
マグネット５３４は、ステータ５２０に対して回転軸５１０の軸方向（以下、単に軸方向という）に間隙（ギャップ）Ｇ１、Ｇ２を有して配されている。
【００３２】
ヨーク５３２の中心部分には、回転軸５１０が挿通される貫通孔が形成されている。この貫通孔には、下部で、可動部材（スライダ）５４０に軸受５０６を介して回動自在に接続されるブラケット５３６の上部が嵌合されている。
【００３３】
ブラケット５３６は、筒状であり、ステータ５２０に対して略直交する方向に、回転軸５１０が挿通され、上部で、ヨーク５３２にボルトを介して固定されている。
【００３４】
ブラケット５３６の内周側には、軸方向に伸びた溝（スリット）５３６ａが形成され、このスリットは、回転軸５１０の外周部に形成された突出部５１０ｂに係合されている。
【００３５】
すなわち、ブラケット５３６と回転軸５１０とはいわゆるセレーションで結合され、ロータ５３０のブラケット５３６は、スリット５３６ａを案内溝として回転軸５１０に対して軸方向に移動可能に接続されている。
【００３６】
したがって、ブラケット５３６に接続されたヨーク５３２は、回転軸５１０とともに回転可能でかつ回転軸５１０に対して軸方向に摺動可能になっている。この摺動により、ロータ５３０（詳細にはロータ５３０のマグネット５３４）とステータ５２０との間のギャップＧは、例えば、ギャップＧ１からギャップＧ２の間で形成される。
【００３７】
このブラケット５３６の下部、つまり、ブラケット５３６に対して後輪１０２と逆側の部分に、内部に回転軸５１０を挿通した円筒状の可動部材５４０が配置されている。
【００３８】
可動部材５４０は、ハウジング５０３内に、回転軸５１０回りに、回転軸５１０が挿通された筒状体５５１を介して回転自在に取り付けられ、下部で、ギャップ調整器５５０におけるロータ５５４のロータ円筒部５５４ｂに螺合により接続されている。
【００３９】
可動部材５４０は、図２に示すように、上部（先端部）、つまり、ロータ５３０のヨーク５３２側に設けられ、ブラケット５３６の下端部が軸受５０６を介して接続される接続部５４１と、接続部５４１から下方に延びる本体部５４２とを有する。
【００４０】
接続部５４１は、本体部５４２の先端縁から径方向に伸延されるフランジ部の外周から上方に立ち上がる周壁部を有する。接続部５４１では、フランジ部の上面から隙間を空け、周壁部内に内嵌された軸受５０６及びブラケット５３６下部を介して回転軸５１０が挿通されている。
【００４１】
本体部５４２は、ハウジング５０３に固定された回り止め部材５０７に挿通され、この回り止め部材５０７により、本体部５４２自体の回転が防止されているとともに軸方向にのみ移動可能となっている。
【００４２】
ここで、回り止め部材５０７の構成について説明する。回り止め部材５０７には、可動部材５４０が挿通される挿通孔５０８が形成されている。一方、可動部材５４０における本体部５４２の先端部（図２上では上部）の外周には、挿通孔５０８に内嵌し、挿通孔５０８の内面に沿って軸方向にのみ摺動する摺動部５４２ａが設けられている。
【００４３】
摺動部５４２ａは断面円筒状をなし、その一部の外周部を切り欠くことで平面部が形成されている。これに外嵌する挿通孔５０８の内周面は、一部に摺動部５４２ａの平面に当接する平面が形成されている。
【００４４】
つまり、これら平面どうしが当接することにより、回り止め部材５０７と可動部材５４０の摺動部５４２ａは相対的な回転を抑止している。
【００４５】
図３は、可動部材と回り止め部材との関係を示す断面図である。可動部材の摺動部５４２ａと回り止め部材５０７の係合部の軸方向断面形状は、例えば、図３（ａ）に示すように、円形状の少なくとも一箇所を直線としたものでもよいし、図３（ｂ）に示すように、多角形でもよい。
【００４６】
さらに摺動部５４２ａと回り止め部材５０７の形状が略相似形である必要はなく相互に噛み合い相対的に回転しなければよい。
【００４７】
また、本体部５４２の基端部（図２上では下端部）、つまり、可動部材５４０の下端部の外周には、雄ねじ部５４２ｂが形成され、この雄ねじ部５４２ｂがロータ円筒部５５４ｂの雌ねじ部５５４ｃに螺合されている。
【００４８】
なお、雄ねじ部５４２ｂ及び雌ねじ部５５４ｃによる可動部材５４０とロータ円筒部５５４ｂとの接続は、雄ねじ部５４２ｂ及び雌ねじ部５５４ｃに代えて、螺旋状の凹凸部として、これら凹凸部同士を係合することで構成してもよい。
【００４９】
また、ロータ円筒部５５４ｂ及び本体部５４２の下端部のうち、一方に螺旋状の長孔を設け他方には長孔に係合するピンを配置してもよい。つまり、これら本体部５４２及びロータ円筒部５５４ｂとの接続構造、ここでは、回り止め部材５０７により回転が防止された雄ねじ部５４２ｂと雌ねじ部５５４ｃとの螺合構造により、本体部５４２の回転を、軸方向に変換する。これにより、可動部材５４０は軸方向に移動する。
【００５０】
この可動部材５４０は、回り止め部材５０７と間に介設される付勢部材５１３によって、ステータ５２０に対して離間する方向に付勢されている。
【００５１】
ロータ円筒部５５４ｂは、調整用モータが備えるロータの一部であり、筒状体５５１上で軸受５０４に近接配置され、上下において、ハウジング５０３及び回り止め部材５０７に嵌合された各軸受５０９に回転可能に軸支されている。
【００５２】
ギャップ調整器５５０は、ロータ５３０とステータ５２０の回転軸方向の相対位置（ギャップＧ）を調整するモータであり、例えば、ステッピングモータ等からなる。
【００５３】
ここでは、ギャップ調整器５５０は、外周側に円筒型のステータ５５２を、内周側に円筒型のロータ５５４をそれぞれ同心円上に配してなる。ステータ５５２はアーム部２０２に固定され、アーム部２０２には、ギャップ調整器５５０を駆動するギャップ調整器駆動回路７７０（図４参照）が設けられている。
【００５４】
ステータ５５２はコイル５５２ａを複数有し、これらコイル５５２ａは電気的にギャップ調整器駆動回路７７０（図４参照）に接続されている。
【００５５】
ロータ５５４は、ステータ５５２に間隙を有して配設された複数の磁極を有するマグネット５５４ａと内周側のロータ円筒部５５４ｂを備える。ロータ円筒部５５４ｂはその上下において、アーム部２０２及び回り止め部材５０７に嵌合された各軸受５０９に回転可能に軸支されている。ロータ円筒部５５４ｂの内周面にはネジ山（ここでは雌ねじ部５５４ｃ）が形成され、このネジ山部分（内周面）５５４ｃに、可動部材５４０における本体部５４２の雄ねじ部５４２ｂに螺合している。これにより、可動部材５４０は、ギャップ調整器５５０の回転を、本体部５４２の回転によって、軸方向に変換し可動部材５４０自身が軸方向に移動するようになっている。
【００５６】
なお、ギャップ調整器５５０は、ロータ５３０を動かすことにより、ロータ５３０及びステータ５２０間のギャップＧを調整する。このため、ギャップ調整器５５０は、鉄芯と銅線からなる重いステータ５２０を動かすより、小さなものを用いることができる。
【００５７】
ここで駆動モータ５００の動作を説明する。ギャップ調整器駆動回路７７０（図４参照）がステータ５５２のコイル５５２ａを駆動すると、ロータ５５４が回転軸５１０回りに回転する。この回転によりロータ円筒部５５４ｂは回転し、ロータ円筒部５５４ｂと本体部５４２で螺合している可動部材５４０が回転軸５１０上を車両右方向に移動する。この構成により、ギャップ調整器５５０の駆動力が、可動部材５４０の軸方向の変位に変換される。可動部材５４０の車両右側への移動により、可動部材５４０の接続部５４１は、ブラケット５３６を介してヨーク５３２をステータ５２０から離間する方向（図２では図面上方向）に押圧する。これにより、ヨーク５３２は、ステータ５２０から離間する方向に移動する。
【００５８】
よって、ヨーク５３２のマグネット５３４と、ステータ５２０との間の間隔、つまり、ギャップＧは広くなる。このとき、可動部材５４０とヨーク５３２とは軸受５０６を介して接続されているため、ヨーク５３２を回転させたまま移動させることができる。
【００５９】
つまり、車軸（駆動軸）２１０を回転させた状態で、ギャップ調整器５５０によりギャップＧを調節して、車軸１１２の回転トルク、回転数を調節することができる。
【００６０】
逆に、ギャップ調整器駆動回路７７０（図４参照）がギャップ調整器５５０を前記回転の方向とは逆方向に回転させた場合について説明する。この場合、ギャップ調整器５５０では、ロータ円筒部５５４ｂの回転によって、可動部材５４０は、ロータ円筒部５５４ｂに近づく方向（図２では、図面下方向）、言い換えれば、ステータ５５２側に移動する。
【００６１】
そして、可動部材５４０の動作に伴いヨーク５３２は、ステータ５２０に近づく方向（図２では図面下方向）に移動する。この動作により、ヨーク５３２のマグネット５３４と、ステータ５２０との間の間隔であるギャップＧは狭くなる。
【００６２】
このときも、可動部材５４０とヨーク５３２は軸受５０６を介して接続されているため、ヨーク５３２を回転させたまま移動させることができる。
【００６３】
このように、駆動モータ５００では、車軸１１２の回転トルク、回転数をギャップ調整器５５０の制御により容易に調節することができる。
【００６４】
なお、ギャップ調整器駆動回路７７０（図４参照）は、駆動モータ５００が停止中の時でも、ギャップ調整器５５０を駆動できる。したがって、ギャップＧが押し歩きの際に大きくなるように制御すれば、運転者の疲労を軽減できる。
【００６５】
このように構成される駆動モータ５００における回転軸５１０は、その先端部、つまり、車両右側の端部２４２ａ側で、減速部２４４を介して、駆動モータ５００の回転軸の後方に且つ、平行に配置される車軸１１２に連結されている。
【００６６】
このように駆動ユニット２００では、エンジン２２０が直接、駆動輪、ここでは後輪１０２を駆動する構成を採っていない。つまり、エンジン２２０は発電機２１０を駆動させるためのものとし、後輪１０２は、バッテリ４００や発電機２１０から供給される電力により、駆動モータ５００によって駆動されるものである。
【００６７】
よって、この車両１００では、アクセル開度に関わらず、エンジン２２０の回転数を一定にすることができる。つまり、アイドリング時や急加速時などにおいても、エンジン２２０の燃焼効率を高くすることができ、エンジン２２０の回転数の変化に伴って発生する環境汚染物質を少なくすることができる。
【００６８】
また、このように駆動ユニット２００では、エンジン２２０が取り付けられる車両１００の車両軸Ａに沿って配置されており、車両１００の全体において右側に発電機２１０が配置されているとともに、車両１００の全体において左側に駆動モータ５００が配置されている。
【００６９】
このため、駆動ユニット２００は、車両１００本体に取り付けられても、バランス良く取り付けられることとなり、駆動ユニット２００自体も重量バランスの優れたものとなっている。
【００７０】
次に、ギャップ調整器駆動回路７７０等、駆動ユニット２００の各構成要素の駆動を制御する制御部を、ハイブリッド車両１００の制御駆動装置全体の構成を含めて説明する。
【００７１】
図４は、本発明に係る電動車両の備える制御駆動装置である制御システム全体を示すブロック図である。
【００７２】
図４に示すように、ハイブリッド車両１００は、各構成要素から入力される情報に基づいて駆動ユニット２００の各構成要素の駆動を制御する制御部７００を有し、この制御部７００によって、車両運転状態、つまり車両の駆動状態が制御されている。
【００７３】
制御部７００は、入力される情報に基づいて入力される情報に基づいて理想の車両状態（車両運転状態を含む）を決定する理想車両状態決定装置７１０、決定された理想の車両状態に基づいて指示情報を決定する指示車両状態決定装置７２０、入力される情報に基づいて理想の電源状態を決定する理想電源状態決定装置７３０、理想の電源状態に基づいて指示情報を決定する指示電源状態決定装置７４０等を有する。また、ハイブリッド車両１００は、制御部７００に加えて、主な構成要素として、メモリ７５０、ギャップ量計算部７６０、ギャップ調整器５５０を駆動するギャップ調整器駆動回路７７０等を有する。
【００７４】
まず、制御システムにおいて車両を運転するための構成要素について説明する。
【００７５】
アクセル状態検出装置６１０は、アクセル６１２の状態を検出し、全開を１００％とするアクセル開度の度合を理想車両状態決定装置７１０に出力する。
【００７６】
ブレーキ状態検出装置６１６は、ブレーキ６１４のオン、オフを検出し、ブレーキ情報（ブレーキスイッチｏｎ／ｏｆｆ）情報として理想車両状態決定装置７１０に出力する。
【００７７】
メモリ７５０は、電動車両（ハイブリッド車両）１００を運転させるための情報が格納されている。メモリ７５０に格納される情報としては、駆動ユニットの各構成要素最も効率の良いエネルギ効率で運転させるために駆動ユニット２００の各構成要素を駆動させる際の効率分布マップ７５１〜７５４などが挙げられる。また、メモリ７５０は、ギャップ量−現在回転数マップ７８０を格納してもよい。
【００７８】
効率分布マップ７５１〜７５４として、ここでは、モータ駆動効率分布マップ７５１、バッテリ充放電効率分布マップ７５２、発電機運転効率分布マップ７５３、エンジン運転効率分布マップ７５４等がメモリ７５０に格納されている。
【００７９】
モータ駆動効率分布マップ７５１は、運転状況に応じて最も効率の良い駆動モータ５００の駆動状態の分布を示す。なお、このモータ駆動効率分布マップ７５１の情報は、理想車両状態決定装置７１０に出力される。
【００８０】
バッテリ充放電効率分布マップ７５２は、運転状況に応じて最も効率の良いバッテリ４００の充放電状態の分布を示す。図５は、バッテリ充放電効率分布マップ７５２の一例を示す図である。図５に示すバッテリ充放電効率分布マップ７５２では、現在ＳＯＣ％、バッテリ充放電電流及びバッテリ温度を用い、その際のバッテリの放充電効率を算出できるものである。なお、このバッテリ充放電効率分布マップ７５２の情報は、理想電源状態決定装置７３０に出力される。
【００８１】
また、発電機運転効率分布マップ７５３は、運転状況に応じて最も効率の良い発電機２１０の運転状態の分布を示す。図６は、発電機運転効率分布マップ７５３の一例を示す図である。図６に示す発電機運転効率分布マップ７５３では、回転数ｒｐｍと発電機による発電電流を用い、その際の発電機運転効率を算出できるものである。なお、発電機運転効率分布マップ７５３の情報は、理想電源状態決定装置７３０に出力される。
【００８２】
エンジン運転効率分布マップ７５４は、運転状況に応じて最も効率の良いエンジン２２０の運転状態の分布を示す。図７は、エンジン運転効率分布マップ７５４の一例を示す図である。図７に示すエンジン運転効率分布マップ７５４では、回転数ｒｐｍとトルクＮｍを用い、その際のエンジン運転効率を算出できるものである。なお、このエンジン運転効率分布マップ７５４の情報は、理想車両状態決定装置７１０に出力される。
【００８３】
ギャップ量−現在回転数マップ７８０は、駆動モータ５００におけるギャップＧを調整するギャップ調整器５５０の駆動の制御に用いられ、駆動モータ５００自体の実際の回転数、つまり、現在回転数に対応するギャップ量を有する。このギャップ量−現在回転数マップ７８０の情報は、ギャップ量計算部７６０に出力される。
【００８４】
図４に示すボタンスイッチ状態検出装置６１８は、ボタンスイッチセット６２０における各種ボタンスイッチの状態を検出し、その状態情報を理想車両状態決定装置７１０、理想電源状態決定装置７３０及びエラー状態決定装置７９０に出力する。
【００８５】
ボタンスイッチセット６２０は、図示しないが、例えば、ＰＥＶ（Pure Electric Vehicle）優先ボタンスイッチ、燃料優先ボタンスイッチ、パワー優先ボタンスイッチ、メインスイッチ等を備える。ＰＥＶ優先ボタンスイッチは、バッテリを駆動源にして走行する運転モードを優先させるためのボタンであり、燃料優先ボタンスイッチは、走行中、燃料を優先するための運転モードを選択するためのボタンスイッチである。
【００８６】
また、パワー優先ボタンスイッチは、走行において出力トルクが高トルクとなる運転モードを選択するためのボタンスイッチである。これに対応して、ボタンスイッチ状態検出装置６１８から理想車両状態決定装置７１０、理想電源状態決定装置７３０及びエラー状態決定装置７９０に出力される状態情報は、例えば、ＰＥＶ優先モード状態や、燃料優先モード状態、パワー優先モード状態などの運転モード状態情報である。なお、メインスイッチがオンされることにより、車両におけるすべての装置の電源が入力される。
【００８７】
理想車両状態決定装置７１０は、アクセル状態検出装置６１０、ブレーキ状態検出装置６１６、モータ駆動効率分布マップ７５１、電源状態検出装置６２４から入力される各情報に基づいて、理想の車両状態を決定する。理想の車両状態とは、運転モードにおいてアクセル開度に対応する駆動モータ５００の駆動による運転状態である。
【００８８】
詳細には、理想車両状態決定装置７１０には、アクセル開度％、ブレーキスイッチｏｎ／ｏｆｆ、モータ効率、運転モード、現在ＳＯＣ（State Of Charge）状態％の各情報が入力される。これら入力に基づいて、理想車両状態決定装置７１０は、入力される運転モードにおいて、アクセル開度に対応する理想的な駆動モータ５００の駆動状態を決定している。そして、理想車両状態決定装置７１０は、決定した理想車両状態にするための目標トルクＮｍ、目標回転数ｒｐｍを算出し、指示車両状態決定装置７２０に出力する。
【００８９】
理想車両状態決定装置７１０に現在ＳＯＣ状態％情報を出力する電源状態検出装置６２４は、バッテリ４００の状態を検出するバッテリ状態検出装置６２６から入力されるバッテリ充放電量ｗｈ、バッテリ温度ｄｅｇに基づいて、バッテリ充放電量ｗｈ、バッテリ温度ｄｅｇ及びＳＯＣ状態％情報を含むＳＯＣ状態情報（現在ＳＯＣ情報）を生成する。
【００９０】
この電源状態検出装置６２４は、バッテリ状態検出装置６２６から入力される情報に基づいて、ＳＯＣ情報としてＳＯＣ過小、過大、バッテリオーバーヒート等の情報をエラー状態決定装置７９０に出力する。
【００９１】
なお、バッテリ状態検出装置６２６は、バッテリから電圧Ｖ、電流Ａ及び温度ｄｅｇ等を検出して、バッテリ充放電量ｗｈ、バッテリ温度ｄｅｇを生成して電源状態検出装置６２４に出力している。
【００９２】
理想電源状態決定装置７３０には、バッテリ充放電効率分布マップ７５２から充放電効率情報、発電機運転効率分布マップ７５３及びエンジン運転効率分布マップ７５４から発電機効率情報、ボタンスイッチ状態検出装置６１８から運転モード情報が入力される。また、理想電源状態決定装置７３０には、電源状態検出装置６２４から現在ＳＯＣ状態％情報、エラー状態決定装置７９０からエラー状態情報、加えて、車両状態検出装置６２８から車両状態情報（現在走行負荷Ｎ、加速負荷Ｎ、勾配負荷Ｎ、車速ｋｐｈ、加速度ｇ情報）がそれぞれ入力される。
【００９３】
これら入力される情報に基づいて、理想電源状態決定装置７３０は、車両が理想的な電源状態となるように駆動ユニット２００の各構成要素に対する制限、目標、動作情報を生成する。そして、理想電源状態決定装置７３０は、生成した各情報を指示車両状態決定装置７２０や指示電源状態決定装置７４０に出力する。詳細には、理想電源状態決定装置７３０は、バッテリ４００の充電量を決定するものであり、入力されるバッテリ状態ＳＯＣからバッテリ充電量を計算し、これに駆動モータ５００の出力から現在使用している電力を加算して目標発電量を決定する。これに基づいて理想電源状態決定装置７３０は、制限トルクＮｍ及び制限回転数ｒｐｍを指示車両状態決定装置７２０に出力し、発電機動作決定情報、目標トルクＮｍ、目標電力Ｋｗ、目標回転数ｒｐｍを指示電源状態決定装置７４０に出力する。
【００９４】
指示車両状態決定装置７２０は、入力される情報に基づいて、決定された理想車両状態となるように、駆動モータ５００の駆動及び駆動モータ５００に関連する各構成要素、例えば、ギャップ調整器５５０の駆動を制御するための指示情報を生成して出力する。
【００９５】
具体的に、指示車両状態決定装置７２０に入力される情報は、理想車両状態決定装置７１０から目標トルクＮｍ及び目標回転数ｒｐｍ、理想電源状態決定装置７３０から制限トルクＮｍ、制限回転数ｒｐｍである。また、指示車両状態決定装置７２０には、車両状態検出装置６２８から車両状態情報（現在走行負荷Ｎ、加速負荷Ｎ、勾配負荷Ｎ、車速ｋｐｈ、加速度ｇ情報）が入力され、エラー状態決定装置７９０からエラー状態情報が入力される。
【００９６】
そして、指示車両状態決定装置７２０は、入力される情報に基づいて、駆動モータ５００への指示トルク及び駆動モータ５００への指示回転数ｒｐｍを、ギャップ量計算部７６０及び駆動モータ運転装置６３０にそれぞれ出力する。
【００９７】
ギャップ量計算部７６０は、指示車両状態決定装置７２０から入力される駆動モータ５００への指示トルク及び指示回転数と、駆動モータ運転装置６３０から入力される現在回転数と、ギャップ量−現在回転数との関係を示すマップ７８０とに基づいて、現在回転数に対応した駆動モータ５００におけるギャップ量Ｇを算出する。
【００９８】
ギャップ量計算部７６０は、算出したギャップ量Ｇに対応する駆動信号をギャップ調整器駆動回路７７０に出力する。ギャップ調整器駆動回路７７０は、入力される駆動信号に基づいて駆動電流を生成し、ギャップ調整器５５０に出力して、ギャップ調整器５５０を駆動する。
【００９９】
ギャップ調整器駆動回路７７０は、駆動中でも常に変化する走行状態に合わせ、所望のトルクと回転数を得るのに最適な吸引力と反発力が発生するように、ロータ５３０とステータ５２０の相対位置（ギャップＧ）を制御する。
【０１００】
具体的には、発進のために必要な大きなトルクを必要とする場合、ギャップ調整器５５０を駆動制御することによって、ロータ５３０とステータ５２０との間のギャップＧを小さくする。ギャップＧが小さくなることから、ロータ５３０とステータ５２０間においては大きな吸引力・反発力が発生する。一方、高速運転のために、高い回転軸２３０の回転速度を必要とする場合、ギャップ調整器５５０を駆動制御することにより、ロータ５３０とステータ５２０との間のギャップＧを大きくする。ギャップＧが大きくなることから、ロータ５３０とステータ５２０間においては小さな吸引力・反発力が発生することとなり、それに反比例する回転速度を高くすることができる。
【０１０１】
ギャップ調整器５５０は、ギャップ調整器駆動回路７７０から出力される駆動電流に基づいて、所定長のギャップとなるように、可動部材を介してロータをステータに対して、接離方向に移動する。
【０１０２】
駆動モータ運転装置６３０は、入力される情報に基づいて駆動モータ５００にＵ、Ｖ、Ｗ相を出力して駆動モータ５００を駆動制御する。この駆動モータ運転装置６３０に入力される情報は、指示車両状態決定装置７２０から入力される指示トルクＮｍ、指示回転数ｒｐｍ、駆動モータ状態検出装置６３２から入力される駆動モータ５００の現在トルクＮｍと、駆動モータ５００の現在回転数ｒｐｍである。この駆動モータ運転装置６３０は、駆動モータ５００に２４Ｖ以上、ここでは２４Ｖの高電圧電源を供給する。
【０１０３】
駆動モータ状態検出装置６３２は、駆動モータ５００の運転状態を検出するものであり、駆動モータ５００のからフィードバックされる回転数及びＵ．Ｖ．Ｗ相情報に基づいて実際の駆動モータ５００の状態を示すモータ状態情報を生成して出力する。
【０１０４】
詳細には、駆動モータ状態検出装置６３２は、駆動モータ５００の状態を示す駆動モータ５００の回転数ＦＢ＿ｐｐｓ及び駆動モータ５００に入力されるＵ．Ｖ．Ｗ相ＦＢ＿Ａを検出する。これら検出した情報に基づいて、駆動モータ状態検出装置６３２は、現在の駆動モータ５００のトルク（現在トルクＮｍ）及び回転数（現在回転数ｒｐｍ）を駆動モータ運転装置６３０に出力する。加えて、駆動モータ状態検出装置６３２は、現在トルクＮｍを車両状態検出装置６２８に出力し、現在回転数ｒｐｍをギャップ量計算部７６０に出力する。さらに、駆動モータ状態検出装置６３２は、入力される情報、つまりフィードバックされる駆動モータ５００の回転数及び３相出力情報と予め設定された情報とを比較してエラー状態決定装置７９０に、過電流、過回転及びオーバーヒート等の情報を出力する。
【０１０５】
車両状態検出装置６２８は、入力される情報、ここでは、駆動モータ状態検出装置６３２から得られる情報、車両の前後輪１０４、１０２から得られる情報、さらに車両重量等情報に基づいて実際の車両状態を検出する。詳細には、車両状態検出装置６２８は、駆動モータ状態検出装置６３２から入力される現在トルクＮｍ、後輪回転状態検出装置６３４や前輪回転状態検出装置６３５から入力される車輪回転情報及び予め設定される車両重量等の情報に基づいて、車両状態情報を生成して出力する。また、車両状態検出装置６２８は、入力される情報に基づいて生成する車両状態情報として、現在の車両状態が通常運転状態とは異なる異常状態である情報を生成し、エラー状態決定装置７９０に出力する。
【０１０６】
この車両状態が異常状態である情報とは、例えば、実際の車速が上限車速とされる閾値を越える場合の車速超過や逆走状態などを示す情報などである。
【０１０７】
後輪回転状態検出装置６３４は、後輪１０２の回転状態、つまり、車両後輪１０２の回転パルス方向を検出し、この検出した回転パルス方向の情報に基づいて車速ｋｐｍ、車両加速度ｇを生成して車両状態検出装置６２８に出力する。
【０１０８】
前輪回転状態検出装置６３５は、前輪１０４の回転状態、つまり、車両前輪１０４の回転パルス方向を検出し、この検出した回転パルス方向の情報に基づいて車速ｋｐｍ、車両加速度ｇを生成して車両状態検出装置６２８に出力する。
【０１０９】
指示電源状態決定装置７４０は、理想電源状態決定装置７３０から入力される発電機動作決定情報及び理想電源状態となるための目標値に基づいて、理想電源状態決定装置７３０で決定される理想電源状態となるように電源系の各構成要素を制御するための指示決定を行う。そして、指示電源状態決定装置７４０は、決定した指示内容を電源系の各構成要素、ここでは、発電機２１０及びエンジン２２０の駆動に関わる各構成要素に適宜出力する。
【０１１０】
具体的に、指示電源状態決定装置７４０は、入力される情報に基づいて、発電機２１０の駆動を制御する発電機運転装置６３６に、発電機２１０を所定の回転数で駆動すべく指示発電機回転数ｒｐｍを出力する。また、指示電源状態決定装置７４０は、入力される情報に基づいて、エンジン２２０の駆動を制御する空気／燃料混合供給装置６３８に空気量（スロットル弁開度）及び燃料流量情報を、エンジン点火装置６４０に、点火ｏｎ／ｏｆｆ情報をそれぞれ出力する。
【０１１１】
発電機運転装置６３６は、指示電源状態決定装置７４０から入力される指示発電機回転数ｒｐｍに加え、発電機状態検出装置６４２から入力される実際の発電機２１０の運転状態情報（現在発電電力ｋｗ及び現在発電回転数ｒｐｍ）に基づいて、発電機２１０に対し、Ｕ．Ｖ．Ｗ相出力Ａを行う。これにより発電機２１０は運転を制御される。
【０１１２】
発電機状態検出装置６４２は、発電機２１０からのフィードバック情報（発電機２１０の回転数ＦＢ＿ｐｐｓ及びＵ．Ｖ．Ｗ相ＦＢ＿Ａ）を検出することによって、発電機２１０の実際の運転状態を検出する。そして、発電機状態検出装置６４２は、入力される実際の発電機２１０の運転状態情報に基づいて、発電機運転装置６３６に現在発電電力ｋｗ、現在発電回転数ｒｐｍを出力してフィードバック制御を行う。また、発電機状態検出装置６４２は、入力される情報に基づいて、発電機２１０の運転状態の異常状態を判定し、異常状態情報（過電流、過回転、オーバーヒート等を示す状態情報）を、エラー状態決定装置７９０に出力する。
【０１１３】
空気／燃料混合供給装置６３８は、指示電源状態決定装置７４０から入力される空気量（スロットル弁開度）情報及び燃料流量情報に基づく割合で空気と燃料とを混合した混合気をエンジン２２０のシリンダ内に送り出す。
【０１１４】
エンジン点火装置６４０は、指示電源状態決定装置７４０から入力される点火ｏｎ／ｏｆｆ情報に基づいてエンジン２２０に点火パルスを出力してエンジン２２０を点火する。
【０１１５】
エンジン２２０は、これら入力される混合気及び点火ｏｎ／ｏｆｆ情報に基づいて駆動し、エンジン状態検出装置６４４によってエンジン回転数ｒｐｍ、エンジン水温ｄｅｇが検出される。
【０１１６】
エンジン状態検出装置６４４は、検出したエンジン回転数ｒｐｍ、エンジン水温ｄｅｇに基づいて、エンジンの駆動状態を検出する。そして、エンジン状態検出装置６４４は、始動失敗、過回転、オーバーヒート等のエンジン異常駆動状態であることを検出した場合、その情報をエラー状態決定装置７９０に出力する。
【０１１７】
エラー状態決定装置７９０は、車両の運転制御において異常状態が生じた場合、駆動ユニット２００を構成する各構成要素から入力される異常状態情報に基づいて、その異常状態情報が示す異常状態を、エラー状態表示情報として表示装置に出力する。また、エラー状態決定装置７９０は、入力される異常状態情報の示す異常状態に対応する制御を決定するために、エラー状態情報を指示車両状態決定装置７２０及び理想電源状態決定装置７３０に出力する。
【０１１８】
このときエラー状態決定装置７９０は、入力される異常状態情報の示す異常状態が、駆動モータ５００を含む駆動モータ駆動制御系、発電機２１０を含む発電機２１０駆動制御系、エンジン２２０を含むエンジン駆動制御系にあるかを個別に判定する。
【０１１９】
そして、その判定に基づいて、エラー状態決定装置７９０は、駆動モータ５００、発電機２１０、エンジン２２０のそれぞれについて運転継続、制限運転、停止、再起不能停止等を判定し、その判定を示す旨の情報をエラー状態情報として指示車両状態決定装置７２０及び理想電源状態決定装置７３０に出力する。
【０１２０】
このエラー状態決定装置７９０に入力される異常状態情報としては、例えば、駆動モータ５００や発電機２１０における過電流、過回転及びオーバーヒートの情報、実際の車両状態（車速超過、逆走）、エンジン２２０における始動失敗、過回転及びオーバーヒートの情報、バッテリ４００におけるＳＯＣ過小、ＳＯＣ過大、バッテリオーバーヒートの情報などが入力される。
【０１２１】
表示装置６４６は、入力される情報に基づいて表示パネル６４８に表示を行うものである。具体的には、表示装置６４６には、エラー状態表示情報の他に、燃料消費計算部６５０によって燃料流量に基づいて計算される燃料消費情報、車両状態検出装置６２８からの車速情報が入力される。
【０１２２】
これら入力される情報に基づいて表示装置６４６は、車速ｋｐｈ、燃料ｋｐｌ、異常の各情報を表示パネル６４８に出力して表示させる。
【０１２３】
このように構成される制御部７００は、それぞれ入力される情報に基づいて、エネルギ効率の最も良い状態でハイブリッド車両１００を運転しその走行状態を制御している。
【０１２４】
具体的に、制御部７００では、理想車両状態決定装置７１０及び指示車両状態決定装置７２０を介して駆動モータ５００を含む車両駆動（車両状態）系が制御され、理想電源状態決定装置７３０及び指示電源状態決定装置７４０を介してエンジン２２０、発電機２１０及びバッテリ４００を含む電源系が制御される。
【０１２５】
特に、車両駆動系を制御する場合では、アクセル開度％、ブレーキスイッチｏｎ／ｏｆｆ、モータ効率、運転モード、現在ＳＯＣ状態％等の情報が理想車両状態決定装置７１０に入力され、これに基づいて、理想車両状態決定装置７１０から指示車両状態決定装置７２０に、駆動モータ５００に対する目標トルクＮｍ、目標回転数ｒｐｍが入力される。
【０１２６】
図８は、本発明の一実施の形態に係る車輪駆動装置の制御部７００によって制御されるエンジンとモータの設定出力比を示す図である。なお、この図８において、グラフＬ１０はモータ／エンジン出力比を示す曲線、グラフＬ１１は駆動モータの駆動出力（Ｋｗ）の駆動曲線、グラフＬ１２は従来のエンジン駆動の二輪車（例えば、エンジンによる最高出力(kW/rpm)：3.8(5.2PS)/8,000、最大トルク(N・m/rpm)：4.6(0.47kgf・m)/6,500）における実際出力（Ｋｗ）の駆動曲線である。
【０１２７】
図８に示すように、本実施の形態の車輪駆動装置を有するハイブリッド車両１００では、各決定装置７１０〜７４０によって、駆動モータとエンジンとの出力比が、低中速域で大きく、高速に行くに従って低下するように制御されている。これは、アイドリング時等、低速回転で走行を始める際に、エンジン駆動する場合、エネルギ効率が悪く、エンジン極力高速に上げて出力することが望まれることに起因する。
【０１２８】
ハイブリッド車両１００では、各決定装置７１０〜７４０によって、駆動モータ５００の駆動出力が車速２０ｋｍ時点では略最大駆動出力となっている。そして、グラフＬ１１に示すように、各決定装置７１０〜７４０によって、駆動モータ５００の駆動出力が最大出力となる前に、エンジン２２０の出力に対する駆動モータ５００の出力比が、最大（ここでは、約１．６２倍）となっている。そして、このエンジン２２０の出力に対する駆動モータ５００の出力比は、車速の上昇に伴い漸次減少するように制御される。
【０１２９】
これにより、ハイブリッド車両１００では、各決定装置７１０〜７４０によって、駆動モータ５００の駆動出力が車速約１９ｋｍで最大になり、アクセル全開で加速を続けた場合、その最大の出力が維持されるように制御されている。また、ハイブリッド車両１００では、各決定装置７１０〜７４０は、駆動モータ５００の駆動出力が最大出力となるまでは、一様増加関数で表されるように制御する。
【０１３０】
このようにハイブリッド車両１００では、制御部７００は、図８のＬ１０に示すように、作為的に無理のある出力カーブがなく、発進時から巡航時まで円滑な出力となるように、エンジンとモータの出力を設定し、これらの駆動を制御している。このため、グラフＬ１２に示す従来型のエンジン車と異なり、車速１０〜２０ｋｍ／ｈの低速域間で、排ガス、燃費及び騒音のため、駆動出力を下げる（図のｄ部分）必要がない。
【０１３１】
よって、ハイブリッド車両１００は、運転者が停止状態からアクセルを開き、走行を開始する際に、駆動モータ走行による特有の円滑で安定した立ち上がりから、静寂性を維持した状態で、最高速までスムーズな駆動輪回転を実現することができる。
【０１３２】
また、理想車両状態決定装置７１０から入力される情報と、理想電源状態決定装置７３０、エラー状態決定装置７９０及び車両状態検出装置６２８から入力される情報とに基づいて、指示車両状態決定装置７２０は、車両駆動系、つまり、ギャップ調整器５５０及び駆動モータ５００を制御する。
【０１３３】
ここで、車輪駆動装置において、ギャップ調整器５５０を用いて行われる駆動モータ５００のギャップ可変処理について説明する。
【０１３４】
図９は、駆動モータにおけるロータとステータのギャップ可変処理を説明するフローチャートである。
【０１３５】
ステップＳ５１では、理想車両状態決定装置７１０において、ハイブリッド車両のメインスイッチ（図示省略）がオンされたか否かを判定し、メインスイッチがオンされていれば、ステップＳ５２に移行し、オフであれば、ステップＳ５１の処理を繰り返す。
【０１３６】
ステップＳ５２では、理想車両状態決定装置７１０は、指示車両状態決定装置７２０を介して、ギャップ調整器５５０に対し、最大速度で最大ギャップまで開く指令、ここでは、最大速度で、最大ストロークとなる指令を出力する。
【０１３７】
このステップＳ５２では、理想車両状態決定装置７１０から入力された情報に基づいて指示車両状態決定装置７２０が、ギャップ量計算部７６０に、ギャップが最大離間幅となる位置にロータを最大速度で移動させるための指示トルク及び指示回転数を出力する。この実施の形態におけるギャップ調整器の構成においては、指示車両状態決定装置７２０は、ギャップ量計算部７６０に、最大速度でギャップ調整器のストローク長が最長となるように指示を行う。この指示を受けたギャップ量計算部７６０は、指示に対応する駆動信号をギャップ調整器駆動回路７７０に出力する。
【０１３８】
これを受け、ギャップ調整器駆動回路７７０は、入力された駆動信号に対応する駆動電流をギャップ調整器５５０に出力して、ギャップがギャップ調整器駆動性能における最短時間で最大離間幅（図２のギャップＧ２）となるように、ギャップ調整器５５０を駆動させる。
【０１３９】
ステップＳ５２の後、ステップＳ５３に移行し、理想車両状態決定装置７１０は、予め設定されているギャップ調整器の最大ストローク及び最大速度からフルストロークまでの時間が経過しているかを判定する。
【０１４０】
ステップＳ５３において、フルストロークになるまで時間が経過していれば、ステップＳ５４に移行し、未経過であれば、経過するまでステップＳ５３の処理を繰り返す。
【０１４１】
ステップＳ５４では、現在のギャップ調整器５５０の位置、詳細には、ステータ５２０に対するロータ５３０の相対位置をギャップ調整器５５０によるフルストローク位置としてリセットし、ステップＳ５５に移行する。詳細には、ステップＳ５４では、理想車両状態決定装置７１０は、指示車両状態決定装置７２０を介して、現在のギャップ調整器５５０の位置をギャップ調整器５５０のフルストローク状態時の位置、つまりギャップ最大位置（図２で示すＧ２）として設定する。
【０１４２】
ステップＳ５５では、アクセル状態検出装置６１０を介してアクセル開度量（アクセル開度％）を検出し、ステップＳ５６に移行する。
【０１４３】
ステップＳ５６では、理想車両状態決定装置７１０は、アクセル状態検出装置６１０から入力されるアクセル開度量と、その他入力される情報に基づいて、指示車両状態決定装置７２０に、駆動モータ５００への駆動指令（目標トルクＮｍ、目標回転数ｒｐｍ）を出力し、ステップＳ５７に移行する。
【０１４４】
ステップＳ５７は、駆動モータ状態検出装置６３２によって駆動モータ５００の回転数を検出し、ステップＳ５８に移行する。なお、ステップＳ５７において駆動モータ状態検出装置６３２により検出された駆動モータ５００の回転数は、現在回転数として駆動モータ運転装置６３０及びギャップ量計算部７６０に出力される。
【０１４５】
ステップＳ５８では、ギャップ量計算部７６０は、入力される現在回転数と、指示回転数及びメモリ７５０に格納されたギャップ量−現在回転数マップ７８０から目標ギャップ量を算出し、ステップＳ５９に移行する。
【０１４６】
ステップＳ５９では、ギャップ量計算部７６０は、目標ギャップ量−現在ギャップ量を演算し、正負を判定する。目標ギャップ量−現在ギャップ量の演算結果が正であれば、つまり、現在ギャップ量が不足していれば、ステップＳ６０に移行し、目標ギャップ量−現在ギャップ量の演算結果が負であれば、つまり、現在ギャップ量が過多であれば、ステップＳ６１に移行する。
【０１４７】
ステップＳ６０では、ギャップ量計算部７６０は、演算して得られた不足分を補うために不足分に対応するギャップ量増加の駆動信号を出力し、ステップＳ６２に移行する。
【０１４８】
ステップＳ６１では、ギャップ量計算部７６０は、演算して得られた過多分を減らすために、過多分に対応するギャップ量減少の駆動信号を出力する。
【０１４９】
ステップＳ６２では、入力される情報に基づいてギャップ量計算部７６０は現在ギャップ量の再計算を行い、ステップＳ６３に移行する。詳細には、ステップＳ６２では、ギャップ量計算部７６０に、指示車両状態決定装置７２０を介して、理想車両状態決定装置７１０から入力されるアクセル開度に対応する駆動モータ５００の目標トルク及び目標回転数に基づくギャップ調整器５５０への指示トルク及び指示回転数が入力される。これら指示車両状態決定装置７２０から入力される情報と、メモリ７５０からのギャップ量−現在回転数マップ７８０と、駆動モータ状態検出装置６３２からの現在回転数ｒｐｍとに基づいて、ギャップ量計算部７６０は、現在回転数に対応するギャップ量を計算する。
【０１５０】
ステップＳ６３では、理想車両状態決定装置７１０において、メインスイッチから入力されるオンオフ情報を検出することによって、システムが終了しているか否かを判定し、オフであればシステムをシステム終了と判定し、オンであれば、つまり、終了していなければ、ステップＳ６４に移行する。
【０１５１】
ステップＳ６４では、駆動モータ５００の現在回転数が０か０以外であるかを判定し、０であれば、ステップＳ６５に移行し、０以外であれば、ステップＳ５５に移行し、再びアクセル開度量の検出を行う。詳細には、ステップＳ６４では、駆動モータ運転装置６３０が、駆動モータ状態検出装置６３２から入力される駆動モータ５００の現在回転数と、予め設定された回転数０の値とを比較する。
【０１５２】
ステップＳ６５では、駆動モータ５００への指示トルクが０か０以外であるかを判定し、０であればステップＳ６６に移行し、０以外であれば、ステップＳ５５に移行し、再びアクセル開度量の検出を行う。詳細には、ステップＳ６５では、駆動モータ運転装置６３０が、指示車両状態決定装置７２０から入力される駆動モータ５００への指示トルクと、予め設定されたトルク０の値とを比較する。
【０１５３】
ステップＳ６６では、駆動モータ５００の指示回転数が０か０以外であるかを判定し、０であれば、ステップＳ５２に移行し、０以外であれば、ステップＳ５５に移行し、再びアクセル開度量の検出を行う。詳細には、ステップＳ６６では、駆動モータ運転装置６３０が、指示車両状態決定装置７２０から入力される駆動モータ５００への指示回転数と、予め設定された回転数０の値とを比較する。
【０１５４】
これらステップＳ６４〜ステップＳ６６において、駆動モータ５００の現在回転数、駆動モータ５００への指示トルク及び駆動モータ５００への指示回転数が０であることを判定することによって、電動車両自体が停止している状態であることを判定している。
【０１５５】
これらステップＳ６４〜ステップＳ６６の処理を経て、電動自体が停止状態であることを判定した場合、ステップＳ２において、ギャップ調整器５５０に対し、最大速度で最大ギャップまで開く指令を出力する。これにより、電動車両が停止状態となった場合、ギャップ調整器５５０は、そのストロークを最大に伸ばし、最大伸長状態（フルストローク状態）を最大ギャップ位置としてリセットする。
【０１５６】
したがって、走行中に、ギャップ調整器５５０において、ギャップ調整器駆動回路７７０から入力される駆動電流に基づくギャップ量と、実際にギャップ調整器５５０が駆動することにより形成するギャップ量とに誤差（ギャップ誤差）が生じる場合、車両が停止した際に解消される。よって、車両１００は、エンジン駆動式の車両と比べて、環境の点から優れると共に、ギャップ誤差が蓄積しにくいものとなっている。よって、車両１００では、実際の運転者の操作、具体的にはアクセル操作によって、ギャップ誤差に起因する実際の駆動モータ５００における駆動のタイムラグが発生しにくい。
【０１５７】
特に、車両１００では、駆動モータ５００が２４Ｖを越える電源により駆動し、加速中において、駆動モータ５００による後輪出力は低下しないように制御されている。このため、走行中に、２４Ｖを越える電源電圧の高電圧下において駆動モータ５００が駆動し、この駆動中において、加速の繰り返しに伴うギャップ可変が発生する場合でも、ギャップ誤差が生じにくく、より一層の運転の安全性を確保することが出来る。
【０１５８】
ギャップ誤差の原因として、例えば、ギャップ調整器５５０としてステッピンモータを用いた場合では、ギャップ調整器駆動回路７７０から駆動電流（パルス）を１回出力しても駆動しない等、急激な速度変化や過負荷時に発生する脱調がある。具体的に、脱調は、車両加速時や高速時等のようにギャップ調整器５５０のギャップ可変動作に慣性力が大きく働く場合、或いは、ギャップ可変動作系（例えばステッピンモータ等の駆動部分）に何かが挟まった場合等において生じる。さらに、脱腸は、ギャップ調整器５５０への駆動電流がオーバーカレントになった場合などにおいて生じる。
【０１５９】
また、この実施の形態では、ギャップのリセット、つまり初期化を、駆動モータ５００において、ギャップ最大離間側で行っている。つまり、駆動モータ５００の出力トルクが小さい状態において、ギャップ調整器５５０を駆動させているため、ロータ５３０及びステータ５２０どうしが引き合って密着し、ギャップ誤差の初期化が困難になることを防止できる。
【０１６０】
本発明の第１の態様に係る車輪駆動装置は、車輪と、エンジンと、前記エンジンの動力により発電する発電機と、前記発電機の発電電力を充電するバッテリと、回転子及び前記回転子に対向して配置されるステータを有するとともに前記発電機及びバッテリのうち少なくとも一方からの電力により動力を発生させ、前記車輪を駆動する駆動モータと、前記回転子と前記ステータとの相対位置を可変にすることにより、前記回転子と前記ステータとの間のギャップ量を調整し、前記駆動モータの駆動出力を変化させるモータ調整器と、前記駆動モータへの駆動指示情報を出力する制御部と、前記駆動モータの実際の運転状態を出力するモータ状態検出部と、前記駆動指示情報及び前記駆動モータの実際の運転状態とに基いて、前記モータ調整器によって調整されるギャップ量を計算するギャップ量計算部と、計算されたギャップ量に対応して前記モータ調整器を駆動する調整器駆動部とを備える車輪駆動装置であって、前記ギャップ量計算部は、前記駆動指示情報が停止情報であり、かつ前記駆動モータの実際の運転状態が停止状態であるとき、所定ギャップ量を算出して前記調整器駆動部に出力し、前記所定ギャップ量に対応して可変した前記回転子と前記ステータとの相対位置を初期値として設定する構成を採る。
【０１６１】
この構成によれば、車輪を回転する駆動出力を発生する駆動モータが、エンジン駆動により発電する発電機及びバッテリのうち少なくとも一方からの電力によって駆動するとともに、駆動モータにおいて、駆動指示情報が停止情報で、かつ駆動モータの実際の運転状態が停止状態である場合、算出された所定ギャップ量に対応して可変した回転子とステータとの相対位置が初期値、つまり、初期化された位置として設定される。
【０１６２】
このため、駆動モータの動力供給源として、エンジン駆動により発電する発電機の発電電力と、この発電電力を充電するバッテリからの供給電力とを用いることができる。つまり、バッテリを大きくすることなく、走行に必要な消費電力を確保することができ、駆動モータに高トルク出力可能なものを用いることができる。また、駆動モータが停止状態である場合に、回転子とステータとのギャップ量が初期化されることととなり、ギャップ量の誤差が解消される。つまり、駆動モータにおいて、駆動中にギャップの可変を繰り返しても、停止する毎にギャップ量は初期化されることとなるため、ギャップ量の誤差が蓄積しにくい。
【０１６３】
したがって、バッテリの容量を大きくすることなく、駆動系の搭載スペースが限られた車両に搭載でき、トルク出力及び走行距離の点において高性能化を図ることができるとともに、モータのギャップ量の誤差が蓄積しにくくなる。
【０１６４】
本発明の第２の態様に係る車輪駆動装置は、上記構成において、前記所定のギャップ量はギャップの最大量であり、前記調整器駆動部は、前記モータ調整器により前記回転子と前記ステータとの相対位置を最大離間する位置に移動させ、前記最大離間する位置を前記ギャップの最大量の位置として設定する構成を採る。
【０１６５】
この構成によれば、駆動モータにおいて、ギャップ量の初期化を回転子とステータとの相対位置を最大離間する位置、つまりギャップの最大量の位置で行うため、可変ギャップモータである駆動モータの性質上、出力トルクが小さい状態において、ギャップの初期化が行われることとなる。つまり、出力トルクが大きな最小ギャップ側でギャップ初期化が行われることがないため、回転子及びステータどうしが引き合い密着して初期化が困難になることを防ぐことができる。
【０１６６】
本発明の第３の態様に係るハイブリッド車両は、上記構成の車輪駆動装置を備える構成を採る。
【０１６７】
この構成によれば、車輪を回転する駆動出力を発生する駆動モータが、エンジン駆動により発電する発電機及びバッテリのうち少なくとも一方からの電力によって駆動するとともに、駆動モータにおいて、駆動指令情報が停止情報で、かつ駆動モータの実際の運転状態が停止状態である場合、算出された所定ギャップ量に対応して可変した回転子とステータとの相対位置が初期化位置として設定される。このため、ハイブリッド車両において、車輪を回転する駆動モータの動力供給源として、エンジン駆動により発電する発電機の発電電力と、この発電電力を充電するバッテリからの供給電力とを用いることができる。つまり、バッテリを大きくすることなく、走行に必要な消費電力を確保することができ、駆動モータに高トルク出力可能なものを用いることができる。また、駆動モータの実際の運転状態が停止状態である場合に、回転子とステータとのギャップが初期化されることととなり、運転中の車両が停車するたびにギャップ量の誤差が解消される。つまり、駆動モータにおいて、駆動中にギャップの可変を繰り返しても、車両の停止する毎にギャップが初期化されることとなるため、ギャップ量の誤差が蓄積しにくい車両となり、運転の安全性を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６８】
本発明に係る車輪駆動装置は、駆動系の搭載スペースが限られた車両において、トルク出力及び走行距離の点において高性能化を図ることができ、モータのギャップ量の誤差が蓄積しにくくなる効果を有し、モータにより駆動するハイブリッド車両として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る車輪駆動装置の駆動ユニットの平断面図
【図２】駆動モータの要部構成を示す拡大部分断面図
【図３】可動部材と回り止め部材との関係を示す断面図
【図４】本発明に係る電動車両の備える制御駆動装置である制御システム全体を示すブロック図
【図５】バッテリ充放電効率分布マップの一例を示す図
【図６】発電機運転効率分布マップの一例を示す図
【図７】エンジン運転効率分布マップの一例を示す図
【図８】本発明の一実施の形態に係る車輪駆動装置の制御部によって制御されるエンジンとモータの設定出力比を示す図
【図９】駆動モータにおけるロータとステータのギャップ可変処理を説明するフローチャート
【符号の説明】
【０１７０】
１００  ハイブリッド車両
１０２  後輪（車輪）
２００  駆動ユニット
２１０  発電機
２２０  エンジン
４００  バッテリ
５００  駆動モータ
５２０  ステータ
５３０  ロータ（回転子）
５５０  ギャップ調整器（モータ調整器）
５５２  ステータ
５５４  ロータ
６３２  駆動モータ状態検出装置（モータ状態検出部）
７００  制御部
７１０  理想車両状態決定装置
７２０  指示車両状態決定装置
７３０  理想電源状態決定装置
７４０  指示電源状態決定装置
７５０  メモリ
７６０  ギャップ量計算部
７７０  ギャップ調整器駆動回路（調整器駆動部）
【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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