(57)【要約】【課題】電動車両の衝突時にモータを速やかに停止させる技術を提供する。【解決手段】複数のステータコイル６４を有する車輪駆動用のモータＭＧと、モータカバー７２の内壁面に絶縁体７４を介して固定されている導電体７６と、衝突荷重をモータカバー７２のうちの導電体７６が固定されている固定領域７２ａに伝達する伝達手段４ａを有するサイドメンバ４と、を備える。サイドメンバ４の伝達手段４ａは、衝突時に伝達させる衝突荷重でモータカバー７２を変形させることによって導電体７６を複数のステータコイル６４Ｕ，６４Ｖ，６４Ｗのうちの少なくとも２つに接触させ、これにより、複数のステータコイル６４Ｕ，６４Ｖ，６４Ｗのうちの少なくとも１つを含む閉回路を形成するように構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータカバー内に収容されており、複数のステータコイルを有する車輪駆動用のモータと、
前記モータカバーの内壁面に絶縁体を介して固定されている導電体と、
衝突荷重を前記モータカバーのうちの前記導電体が固定されている固定領域に伝達する伝達手段を有するサイドメンバと、を備え、
前記サイドメンバの前記伝達手段は、衝突時に伝達させる衝突荷重で前記モータカバーを変形させることによって前記導電体を前記複数のステータコイルのうちの少なくとも２つに接触させ、これにより、前記複数のステータコイルのうちの少なくとも１つを含む閉回路を形成するように構成されている、電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される技術は、車輪駆動用のモータを備える電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両に備えられた車輪駆動用のモータは、インバータから供給される交流電力を利用して駆動される。インバータは、直流電力を交流電力に変換するときのスイッチング動作に伴う電流の脈動を抑制するために、大容量の平滑コンデンサを有する。このため、安全確保を目的として、電動車両が障害物に衝突したときに、平滑コンデンサに充電されている電荷を速やかに放出する技術の開発が進められている。
【０００３】
特許文献１は、衝突時にモータをゼロトルク制御するようにインバータを作動させ、平滑コンデンサに充電された電荷をモータのステータコイルで熱消費する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１０８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、衝突時にシャフトがモータから抜けてしまうと、モータが慣性で回り続ける事態が発生する。特許文献１の技術では、モータの回転が停止するよりも先にインバータが作動すると、モータのステータコイルに発生する逆起電流がインバータを介して平滑コンデンサに流れ込む。このため、特許文献１の技術では、モータの回転が停止した後にインバータを作動させる必要があり、この結果、平滑コンデンサに充電された電荷を放電させるのに要する時間が長くなってしまう。
【０００６】
本明細書は、電動車両の衝突時にモータを速やかに停止させる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書で開示される電動車両の一実施形態は、車輪駆動用のモータ、導電体及びサイドメンバを備える。モータは、モータカバー内に収容されており、複数のステータコイルを有する。導電体は、モータカバーの内壁面に絶縁体を介して固定されている。サイドメンバは、衝突荷重をモータカバーのうちの導電体が固定されている固定領域に伝達する伝達手段を有する。サイドメンバの伝達手段は、衝突時に伝達させる衝突荷重でモータカバーを変形させることによって導電体を複数のステータコイルのうちの少なくとも２つに接触させ、これにより、複数のステータコイルのうちの少なくとも１つを含む閉回路を形成するように構成されている。
【０００８】
上記実施形態の電動車両が衝突すると、サイドメンバの伝達手段によって導電体が移動し、複数のステータコイルのうちの少なくとも２つに接触する。導電体を介した短絡により、ステータコイルを含む閉回路が形成される。閉回路内のステータコイルには、モータの逆起電力によって反磁力が発生する。その反磁力はモータの回転を止める向きに作用し、モータに制動を加えることができる。このように、上記実施形態の電動車両は、衝突時にモータを速やかに停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電動車両のフロントコンパートメント内のデバイスレイアウトの一例を示す模式的斜視図である。
【図２】電動車両のフロントコンパートメント内のデバイスレイアウトの一例を示す模式的平面図である。
【図３】衝突前のモータ周辺の模式的拡大断面図である。
【図４】衝突後のモータ周辺の模式的拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、エンジンとモータを備える電動車両（ハイブリッド車）の一実施形態を説明する。なお、全ての図において、Ｘ軸の矢印向きが車両の前方に対応し、Ｙ軸が車両の横方向に対応し、Ｚ軸の矢印向きが車両の上方（鉛直上方）に対応する。
【００１１】
まず、図１及び図２を参照し、電動車両１００のフロントコンパートメント１０内に搭載される主要なデバイス群を説明する。フロントコンパートメント１０内に搭載される主要なデバイス群は、エンジン１、トランスアクスル２、フロントメンバ３、一対のサイドメンバ４及び電力コントローラ５である。エンジン１とトランスアクスル２は、図示しないマウントブラケットを介してサイドメンバ４に支持されている。
【００１２】
トランスアクスル２は、その内部に動力分配機構と車輪駆動用のモータを有する。モータは、状況に応じて発電機としても機能する。動力分配動力分配機構は、エンジンとモータの出力を分配／融合して車軸に伝達するように構成されている。また、動力分配機構は、エンジンからの動力を走行とモータに効率よく振り分ける場合がある。この場合、モータは発電機として機能し、エンジンからの動力で発電する。電動車両１００は、動力分配機構を制御することにより、エンジンのみで走行するモード、モータのみで走行するモード、及び、エンジンとモータの出力の合力により走行するモード、を走行状況に基づいて切り換えることができる。
【００１３】
電力コントローラ５は、トランスアクスル２内のモータを制御するためのものであり、トランスアクスル２の上面に固定されている。電力コントローラ５は、バッテリから供給される直流電圧を変圧した後に交流電圧に変換し、トランスアクスル２内のモータへ供給するように構成されている。具体的には、電力コントローラ５は、コンバータ及びインバータを有する。コンバータは、バッテリの出力電圧である約３００Ｖの直流電圧をモータの駆動に適した約６００Ｖにまで昇圧し、インバータに供給する。インバータは、昇圧された約６００Ｖの電圧を交流電圧に変換し、トランスアクスル２内のモータへ供給する。コンバータとインバータの間には、インバータへの入力電流を平滑化するための平滑コンデンサが接続されている。電力コントローラ５は、車両駆動用のモータを駆動するために、大きな電流を扱う。このため、平滑コンデンサには大容量のコンデンサが用いられる。したがって、車両の衝突時には、安全確保を目的として、この平滑コンデンサに充電された電荷を速やかに放電する必要がある。
【００１４】
図３に示されるように、トランスアクスル２内に設けられた車輪駆動用のモータＭＧは、三相交流モータであり、ロータ４２及びステータ４４を備える。モータＭＧは、モータカバー７２内に収容されている。なお、モータカバー７２は、トランスアクスル２（図１及び図２参照）の筐体の一部を構成する。
【００１５】
ロータ４２は、ロータコア５２及びロータシャフト５４を有する。ロータコア５２は、円柱状の形態を有しており、その外周部近傍の内部に複数の永久磁石（図示せず）が周方向に等間隔で埋設されている。ロータシャフト５４は、ロータコア５２の中心に貫通して固定されている。ロータシャフト５４の両端は、ベアリング等の軸受部材によって回転可能に支持されている。
【００１６】
ステータ４４は、ステータコア６２及びステータコイル部６４を有する。ステータコア６２は、ロータコア５２の周囲を一巡するリング状の形態を有しており、例えば電磁鋼板を打ち抜き加工したものを複数枚積層して構成されている。ステータコイル部６４は、Ｕ相ステータコイル６４Ｕ、Ｖ相ステータコイル６４Ｖ及びＷ相ステータコイル６４Ｗを有する。Ｕ相ステータコイル６４Ｕ、Ｖ相ステータコイル６４Ｖ及びＷ相ステータコイル６４Ｗの各々は、ステータコア６２のティースに巻回して構成されている。Ｕ相ステータコイル６４Ｕはステータコア６２の内周側に配置されており、Ｗ相ステータコイル６４Ｗはステータコア６２の外周側に配置されており、Ｖ相ステータコイル６４ＶはＵ相ステータコイル６４ＵとＷ相ステータコイル６４Ｗの間に配置されている。Ｕ相ステータコイル６４Ｕ、Ｖ相ステータコイル６４Ｖ及びＷ相ステータコイル６４Ｗの各々は、ステータコア６２の周方向に沿って等間隔で配置されている８個のステータコイルで構成されている。
【００１７】
モータカバー７２の内壁面の一部に導電体７６及び絶縁体７４が固定されている。導電体７６は、絶縁体７４を介してモータカバー７２の内壁面に固定されている。導電体７６は、導電性を有する材料である。例えば、導電体７６は、金属製のプレートである。絶縁体７４は、絶縁性を有する材料である。例えば、絶縁体７４は、絶縁両面テープであり、モータカバー７２と導電体７６を接着する。ここで、モータカバー７２のうちの導電体７６が固定されている領域を固定領域７２ａという。
【００１８】
導電体７６は、ステータコイル部６４に対向して配置されている。導電体７６とステータコイル部６４の間の空間には、他部材が介在していない。導電体７６は、Ｕ相ステータコイル６４Ｕ、Ｖ相ステータコイル６４Ｖ及びＷ相ステータコイル６４Ｗが重なる方向に延びた形態を有しており、後述するように、Ｕ相ステータコイル６４Ｕ、Ｖ相ステータコイル６４Ｖ及びＷ相ステータコイル６４Ｗに同時に接触するのに十分な長さを有する。
【００１９】
サイドメンバ４は、伝達手段４ａを有する。伝達手段４ａは、サイドメンバ４の一部に形成されているビードで構成されている。サイドメンバ４の伝達手段４ａは、このビードによってサイドメンバ４の一部が周囲よりも脆弱となった部分である。ビードは、衝突荷重を受けたときに、サイドメンバ４が内折れ変形する起点となるように構成されている。サイドメンバ４の伝達手段４ａは、モータカバー７２の固定領域７２ａに対向する位置に配置されている。なお、ビードを利用した伝達手段４ａは一例であり、サイドメンバ４の伝達手段４ａとしては、周囲よりも脆弱、且つ、衝突荷重により内折れ変形可能な様々な技術を採用することができる。
【００２０】
次に、電動車両１００がスモールオーバーラップ衝突する場合を説明する。スモールオーバーラップ衝突では、電動車両１００は、図２のＦ方向から衝突荷重を受ける。図４に示されるように、電動車両１００がスモールオーバーラップ衝突すると、サイドメンバ４の伝達手段４ａが、周囲よりも優先的に内折れ変形し、衝突荷重をモータカバー７２の固定領域７２ａに伝達し、モータカバー７２を内側に向けて変形させる。これにより、モータカバー７２の固定領域７２ａに固定されていた導電体７６が内側に向けて移動し、Ｕ相ステータコイル６４Ｕ、Ｖ相ステータコイル６４Ｖ及びＷ相ステータコイル６４Ｗに接触する。この結果、Ｕ相ステータコイル６４Ｕ、Ｖ相ステータコイル６４Ｖ及びＷ相ステータコイル６４Ｗが短絡し、Ｕ相ステータコイル６４Ｕを構成するいくつかのステータコイル、Ｖ相ステータコイル６４Ｖを構成するいくつかのステータコイル及びＷ相ステータコイル６４Ｗを構成するいくつかのステータコイルを含む閉回路が形成される。閉回路内のステータコイルには、モータＭＧの逆起電力によって反磁力が発生する。その反磁力は、モータＭＧの回転を止める向きに作用し、モータＭＧに制動を加え、モータＭＧの回転を速やかに停止させる。このため、電動車両１００では、衝突時にロータシャフト５４がロータコア５２から抜けた場合でも、モータＭＧの回転が速やかに停止する。
【００２１】
電力コントローラ５は、モータＭＧの回転が停止した後に、モータＭＧをゼロトルク制御するようにインバータを作動させ、平滑コンデンサに充電された電荷をモータＭＧのステータコイル６４で熱消費する。このように、電動車両１００では、モータＭＧの回転が速やかに停止するので、平滑コンデンサに充電された電荷も速やかに放電することができる。
【００２２】
例えば、上記例に代えて、衝突時に閉回路を形成するために、衝突時にモータを短絡させるための回路素子を接続する実施形態、衝突時にインバータを構成する全てのトランジスタをオンさせる実施形態も考えられる。しかしながら、これらの実施形態では、回路素子及びインバータに接続する電気配線（電力配線、入出力配線等）が衝突時に損傷すると、衝突時に閉回路を形成することができず、モータＭＧを速やかに停止させることができない。一方、電動車両１００では、衝突時のモータカバー７２の変形を利用してステータコイル部６４を短絡させ、ステータコイルを含む閉回路を形成する。このため、電動車両１００は、電気配線の損傷に関わらず、衝突荷重を利用してモータＭＧを速やかに停止させることができる。
【００２３】
また、電動車両１００では、衝突時に導電体７６がＵ相ステータコイル６４Ｕ、Ｖ相ステータコイル６４Ｖ及びＷ相ステータコイル６４Ｗの全てに接触する。このため、Ｕ相ステータコイル６４Ｕ、Ｖ相ステータコイル６４Ｖ及びＷ相ステータコイル６４Ｗの各々に逆起電力による反磁力が発生するので、モータＭＧに大きな制動が加わるので、モータＭＧが停止するまでの時間が短い。なお、上記したように、Ｕ相ステータコイル６４Ｕ、Ｖ相ステータコイル６４Ｖ及びＷ相ステータコイル６４Ｗの各々は、８個のコイルで構成されている。多くのコイルに逆起電力を発生させるために、導電体７６は、電力コントローラ５から３相交流が伝送されるパワーケーブルの端子台近傍のモータカバー７２の内壁面に固定されるのが望ましい。
【００２４】
実施例のモータカバー７２は、トランスアクスル２の筐体の一部を構成した。モータカバーは、モータを収容するケースの一部であればよく、トランスアクスル２の筐体の一部に限られない。本明細書における「電動車両」には、車輪駆動用のモータを備えるがエンジンは備えない電気自動車のほか、車輪駆動用のモータとエンジンを備えるハイブリッド車が含まれる。車輪駆動用のモータを備える燃料電池車も本明細書における「電動車両」に含まれる。
【００２５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２６】
４：サイドメンバ
４ａ：伝達手段
４２：ロータ
４４：ステータ
５２：ロータコア
５４：ロータシャフト
６２：ステータコア
６４：ステータコイル部
６４Ｕ：Ｕ相ステータコイル
６４Ｖ：Ｖ相ステータコイル
６４Ｗ：Ｗ相ステータコイル
７２：モータカバー
７２ａ：固定領域
７４：絶縁体
７６：導電体
１００：電動車両
ＭＧ：モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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