(57)【要約】【課題】車両の旋回性を向上すると共に小型化を実現した車両駆動装置を提供する。【解決手段】電気自動車が左折する場合には、ＥＣＵ３０は、ステータ１１の第１コイル２１に供給する三相交流電力を増加してアウターロータ１２のトルクを増大させ、右車輪４０ａの回転数を上昇させる。電気自動車が右折する場合には、ＥＣＵ３０は、第１インバータ３１を制御することによって、ステータ１１に対するアウターロータ１２の回転により第１コイル２１に発生する誘導電流を直流電流に変換してバッテリ３３に供給し、バッテリ３３を充電する。このときアウターモータ１４に生じる回生トルクにより、アウターロータ１２のトルクが低下し、右車輪４０ａの回転数が低下する。【選択図】図１
2017022874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の車輪のそれぞれに接続された第１車軸及び第２車軸を有する車両を駆動する車両駆動装置であって、
前記車両の車体に固定されると共に第１コイルを有するステータと、該ステータの内側で該ステータに対して相対回転可能であると共に磁石を有するアウターロータとを有するアウターモータと、
前記アウターロータと、該アウターロータの内側で該アウターロータに対して相対回転可能であると共に第２コイルを有するインナーロータとを有するインナーモータと、
前記アウターロータと前記第１車軸とを接続する第１接続機構と、
前記インナーロータと前記第２車軸とを接続する第２接続機構と、
前記第１接続機構及び前記第２接続機構のいずれか一方に設けられ、前記アウターロータまたは前記インナーロータからの動力の回転方向を反転させる反転部と、
前記アウターモータのトルク及び前記インナーモータのトルクを制御する制御部と、
前記車両のステアリング角を検出するステアリング角センサと
を備え、
前記制御部は前記ステアリング角センサによる検出値に応じて前記アウターモータのトルク及び前記インナーモータのトルクを制御する車両駆動装置。
【請求項２】
前記車両が前記第１車軸側に曲がるときには、前記制御部は、前記アウターモータのトルクが負となるように制御し、
前記車両が前記第２車軸側に曲がるときには、前記制御部は、前記アウターモータのトルクが正となるように制御する、請求項１に記載の車両駆動装置。
【請求項３】
前記第２コイルに電気的に接続されたバッテリを備え、
前記車両が前記第１車軸側に曲がるときに、前記第２コイルへ供給する電力を制御しようとすると供給上限を超えてしまう場合には、前記制御部は、前記供給上限で前記第２コイルへ電力を供給する、請求項２に記載の車両駆動装置。
【請求項４】
前記車両が直進するときの前記ステアリング角を０度として、前記車両が前記第１車軸側に曲がるときの前記ステアリング角と前記第２車軸側に曲がるときの前記ステアリング角とが同一の場合に、前記車両が前記第２車軸側に曲がるときは、前記車両が前記第１車軸側に曲がるときの前記インナーモータのトルクから前記車両が前記第１車軸側に曲がるときの前記アウターモータの負のトルクの絶対値を減じた値に前記インナーモータのトルクがなるように、前記制御部が前記インナーモータを制御するとともに、前記車両が前記第１車軸側に曲がるときの前記アウターモータの負のトルクの絶対値と同じ値に前記アウターモータのトルクがなるように、前記制御部が前記アウターモータを制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両駆動装置に係り、特に、ダブルロータモータを動力源として備える車両の車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータを動力源とする従来の電気自動車が特許文献１に記載されている。この電気自動車では、モータの動力がディファレンシャルを介して左右の駆動輪に伝達される。また、左右の駆動輪それぞれを別々のモータからの動力で駆動可能なハイブリッド自動車も市販されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４７５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の電気自動車では、モータのステータに反力がかかるので、それを車体で受ける必要があるといった問題点があった。また、左右の駆動輪を駆動するために２つのモータを設けると、それだけ駆動装置が大型化し重量も大きくなるといった問題点があった。
【０００５】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、車両の旋回性を向上すると共に小型化を実現した車両駆動装置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】
【０００６】
この発明に係る車両駆動装置は、一対の車輪のそれぞれに接続された第１車軸及び第２車軸を有する車両を駆動する車両駆動装置であって、車両の車体に固定されると共に第１コイルを有するステータと、ステータの内側でステータに対して相対回転可能であると共に磁石を有するアウターロータとを有するアウターモータと、アウターロータと、アウターロータの内側でアウターロータに対して相対回転可能であると共に第２コイルを有するインナーロータとを有するインナーモータと、アウターロータと第１車軸とを接続する第１接続機構と、インナーロータと第２車軸とを接続する第２接続機構と、第１接続機構及び第２接続機構のいずれか一方に設けられ、アウターロータまたはインナーロータからの動力の回転方向を反転させる反転部と、アウターモータのトルク及びインナーモータのトルクを制御する制御部と、車両のステアリング角を検出するステアリング角センサとを備え、制御部はステアリング角センサによる検出値に応じてアウターモータのトルク及びインナーモータのトルクを制御する。
車両が第１車軸側に曲がるときには、制御部は、アウターモータのトルクが負となるように制御し、車両が第２車軸側に曲がるときには、制御部は、アウターモータのトルクが正となるように制御してもよい。
第２コイルに電気的に接続されたバッテリを備え、車両が第１車軸側に曲がるときに、第２コイルへ供給する電力を制御しようとすると供給上限を超えてしまう場合には、制御部は、供給上限で前記第２コイルへ電力を供給してもよい。
車両が直進するときのステアリング角を０度として、車両が第１車軸側に曲がるときのステアリング角と第２車軸側に曲がるときの前記ステアリング角とが同一の場合に、車両が第２車軸側に曲がるときは、車両が第１車軸側に曲がるときのインナーモータのトルクから車両が第１車軸側に曲がるときのアウターモータの負のトルクの絶対値を減じた値にインナーモータのトルクがなるように、制御部がインナーモータを制御するとともに、車両が第１車軸側に曲がるときのアウターモータの負のトルクの絶対値と同じ値にアウターモータのトルクがなるように、制御部がアウターモータを制御してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、一対の車輪のそれぞれに接続された第１車軸及び第２車軸を有する車両において、アウターロータと第１車軸とが接続されると共にインナーロータと第２車軸とが接続され、車両のステアリング角に応じてアウターモータのトルク及びインナーモータのトルクを制御することにより車両の旋回性を向上することができる。また、ステータとアウターロータとインナーロータとを有するダブルロータモータにより車両を駆動することにより、２つのモータで一対の車輪のそれぞれを駆動する場合に比べて車両駆動装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態に係る車両駆動装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の実施の形態に係る電気自動車の車両駆動装置の構成を図１に示す。この電気自動車は、三相交流電力によって動作するダブルロータモータ１０を動力源として備えている。ダブルロータモータ１０は、この電気自動車の車体１に固定された円筒形状のステータ１１と、ステータ１１の内側でステータ１１に対して相対回転可能である円筒形状のアウターロータ１２と、アウターロータ１２の内側でアウターロータ１２に対して相対回転可能である円柱形状のインナーロータ１３とを備えている。ステータ１１とアウターロータ１２とによりアウターモータ１４が構成され、アウターロータ１２とインナーロータ１３とによりインナーモータ１５が構成される。
【００１０】
ステータ１１には第１コイル２１が設けられ、インナーロータ１３には第２コイル２２が設けられている。アウターロータ１２の外周側には、ステータ１１の第１コイル２１と対向するように第１磁石２３が設けられており、アウターロータ１２の内周側には、インナーロータ１３の第２コイル２２と対向するように第２磁石２４が設けられている。第１コイル２１は、第１インバータ３１を介して、負荷であるバッテリ３３に電気的に接続されている。第２コイル２２は、スリップリング機構３４及び第２インバータ３２を介して、バッテリ３３に電気的に接続されている。
【００１１】
この電気自動車は、右車輪４０ａ及び左車輪４０ｂからなる一対の車輪を駆動輪として有している。右車輪４０ａには第１車軸４１ａが接続され、左車輪４０ｂには第２車軸４１ｂが接続されている。第１車軸４１ａは、第１接続機構５０を介してアウターロータ１２の出力軸４３と接続されている。第１接続機構５０は、第１車軸４１ａに設けられたギヤ５１と、出力軸４３に設けられたギヤ５２と、ギヤ５１，５２間に設けられた反転部５３とを備え、ギヤ５１と反転部５３とが噛み合うと共にギヤ５２と反転部５３とが噛み合うように構成されている。反転部５３は、ギヤ５２の回転方向を反転させてギヤ５１にギヤ５２の回転を伝達する公知の部材である。これにより、アウターロータ１２の回転が右車輪４０ａに伝達される。第２車軸４１ｂは、第２接続機構６０を介してインナーロータ１３の出力軸４２と接続されている。第２接続機構６０は、第２車軸４１ｂに設けられたギヤ６１と、出力軸４２に設けられたギヤ６２とが噛み合うように構成されている。これにより、インナーロータ１３の回転が左車輪４０ｂに伝達される。
【００１２】
この電気自動車のステアリング７０には、ステアリング角を検出するステアリング角センサ７１が設けられている。この実施の形態において、ステアリング角は、この電気自動車が直進する場合を０度と定義し、第１車軸４１ａ側に曲がるときのステアリング角をθ１とするとともに第２車軸４１ｂ側に曲がるときのステアリング角をθ２とする。ステアリング角センサ７１と、第１インバータ３１と、第２インバータ３２とはそれぞれ、制御部であるＥＣＵ３０に電気的に接続されている。
【００１３】
次に、この実施の形態に係る車両駆動装置の動作について説明する。
ＥＣＵ３０は、第１インバータ３１及び第２インバータ３２を制御することによって、バッテリ３３からステータ１１の第１コイル２１及びインナーロータ１３の第２コイル２２に三相交流電力を供給する。この際、ステータ１１の第１コイル２１とアウターロータ１２の第１磁石２３との間にアウターモータ１４のトルクが発生すると共に、インナーロータ１３の第２コイル２２とアウターロータ１２の第２磁石２４との間にもインナーモータ１５のトルクが発生する。これらのトルクを受けてインナーロータ１３及びアウターロータ１２がそれぞれ回転すると、第１接続機構５０及び第２接続機構６０を介して第１車軸４１ａ及び第２車軸４１ｂのそれぞれに回転が伝わり、右車輪４０ａ及び左車輪４０ｂのそれぞれが回転する。ダブルロータモータ１０においてアウターロータ１２の回転方向とインナーロータ１３の回転方向とは逆であるが、第１接続機構５０には、回転方向を逆転させる反転部５３が設けられていることから、右車輪４０ａ及び左車輪４０ｂのそれぞれの回転方向は同じとなる。これにより、ダブルロータモータ１０を動力源とする電気自動車は走行する。
【００１４】
ＥＣＵ３０は、ステアリング角センサ７１の検出値に基づいて電気自動車が直進すると判定した場合、すなわちステアリング角が０度の場合には、アクセル開度と車速とで予め決められている駆動力要求で決まる駆動トルクとなるように、第１インバータ３１及び第２インバータ３２を制御することによって、アウターモータ１４のトルク及びインナーモータ１５のトルクを制御して右車輪４０ａ及び左車輪４０ｂのそれぞれの回転数を同じにする。これにより、電気自動車は直進する。
【００１５】
ＥＣＵ３０は、ステアリング角センサ７１の検出値に基づいて電気自動車が左折すると判定した場合、すなわち第２車軸４１ｂ側に曲がると判定した場合には、ステアリング角θ２に応じてステータ１１の第１コイル２１に供給する三相交流電力を増加してアウターロータ１２のトルクを増大させ、右車輪４０ａの回転数を上昇させる。すなわち、アウターモータ１４の回生トルクを負のトルクとし、アウターモータ１４の力行トルクを正のトルクとしたとき、電気自動車が第２車軸４１ｂ側に曲がるときには、ＥＣＵ３０は、アウターモータ１４のトルクＴｏｍ２が正となるように制御しているといえる。アウターモータ１４のトルクＴｏｍ２及びインナーモータ１５のトルクＴｉｍ２の合計が、アクセル開度と車速とで予め決められている駆動力要求で決まる駆動トルクとなるように、ＥＣＵ３０は、インナーロータ１３の第２コイル２２に供給する三相交流電力を低下して、インナーロータ１３のトルクを低下させる。右車輪４０ａの回転数と左車輪４０ｂの回転数との差により、電気自動車は左折する。
【００１６】
ＥＣＵ３０は、ステアリング角センサ７１の検出値に基づいて電気自動車が右折すると判定した場合、すなわち第１車軸４１ａ側に曲がると判定した場合には、ステアリング角θ１に応じて第１インバータ３１を制御することによって、ステータ１１に対するアウターロータ１２の回転により第１コイル２１に発生する誘導電流を直流電流に変換してバッテリ３３に供給し、バッテリ３３を充電する。すなわち、アウターモータ１４の回生トルクを負のトルクとし、アウターモータ１４の力行トルクを正のトルクとしたとき、電気自動車が第１車軸４１ａ側に曲がるときには、ＥＣＵ３０は、アウターモータ１４のトルクＴｏｍ１が負となるように制御しているといえる。このときアウターモータ１４に生じる回生トルクにより、右車輪４０ａの回転数が低下する。アウターモータ１４のトルクＴｏｍ１及びインナーモータ１５のトルクＴｉｍ１の合計が、アクセル開度と車速とで予め決められている駆動力要求で決まる駆動トルクとなるように、ＥＣＵ３０は、インナーロータ１３の第２コイル２２に供給する三相交流電力を増加して、インナーロータ１３のトルクを増大させる。右車輪４０ａの回転数と左車輪４０ｂの回転数との差により、電気自動車は右折する。
【００１７】
電気自動車が右折開始前に直進している時に、インナーロータ１３の第２コイル２２に供給される三相交流電力が既にその供給上限付近で供給されている場合、右折時のアウターモータ１４のトルク及びインナーモータ１５のトルクの合計が、アクセル開度と車速とで予め決められている駆動力要求で決まる駆動トルクとなるように制御しようとしても、第２コイル２２に供給する三相交流電力を供給上限以上に増加することはできない。この場合には、第２コイル２２に供給する三相交流電力を供給上限で供給する。その結果、直進時と比べて、右折時のアウターモータ１４のトルク及びインナーモータ１５のトルクの合計は低下することとなる。
【００１８】
このように、右車輪４０ａ及び左車輪４０ｂのそれぞれに接続された第１車軸４１ａ及び第２車軸４１ｂを有する電気自動車において、アウターロータ１２と第１車軸４１ａとが接続されると共にインナーロータ１３と第２車軸４１ｂとが接続され、電気自動車のステアリング角に応じてアウターモータ１４のトルク及びインナーモータ１５のトルクを制御することにより電気自動車の旋回性を向上することができる。また、ステータ１１とアウターロータ１２とインナーロータ１３とを有するダブルロータモータ１０により電気自動車を駆動することにより、２つのモータで一対の車輪のそれぞれを駆動する場合に比べて車両駆動装置を小型化することができる。さらに、２つのモータで一対の車輪のそれぞれを駆動する場合、どちらか一方のモータが故障して停止すると、電気自動車がスリップしてしまうおそれがあるが、この実施の形態においてダブルロータモータ１０が故障して停止すると、アウターモータ１４及びインナーモータ１５の両方が停止するので、電気自動車がスリップするおそれはない。
【００１９】
また、この電気自動車は、右折するときのステアリング角θ１と左折するときのステアリング角θ２とが同一の場合、同じ旋回トルクで右折及び左折ができる。電気自動車が左折するとき、電気自動車が右折するときのインナーモータ１５のトルクＴｉｍ１から電気自動車が右折するときのアウターモータ１４の負のトルクＴｏｍ１の絶対値を減じた値にインナーモータ１５のトルクＴｉｍ２がなるように、ＥＣＵ３０はインナーモータ１５を制御する。すなわち、
Ｔｉｍ２＝Ｔｉｍ１−｜Ｔｏｍ１｜
と表せる。また、電気自動車が左折するとき、電気自動車が右折するときのアウターモータ１４の負のトルクＴｏｍ１の絶対値と同じ値にアウターモータ１４のトルクＴｏｍ２がなるように、ＥＣＵ３０はアウターモータ１４を制御する。すなわち、
Ｔｏｍ２＝｜Ｔｏｍ１｜
と表せる。
【００２０】
この実施の形態では、右車輪４０ａが第１車軸４１ａに接続してアウターモータ１４のトルクによって駆動され、左車輪４０ｂが第２車軸４１ｂに接続してインナーモータ１５のトルクによって駆動されていたが、これとは逆の構成であってもよい。また、反転部５３は第１接続機構５０に設けられていたが、第２接続機構６０に設けられてもよい。
【００２１】
この実施の形態では、負荷はバッテリ３３であったが、バッテリに限定するものではない。電気自動車のライト等の補機類であってもよいし、アウターモータ１４で発生した誘導電流をスリップリング機構３４に給電してインナーモータ１５を駆動するようにした場合には、インナーモータ１５が負荷となる。
【符号の説明】
【００２２】
１  車体、１１  ステータ、１２  アウターロータ、１３  インナーロータ、１４  アウターモータ、１５  インナーモータ、２１  第１コイル、２２  第２コイル、２３  第１磁石（磁石）、２４  第２磁石（磁石）、３０  ＥＣＵ（制御部）、３３  バッテリ、４０ａ  右車輪（車輪）、４０ｂ  左車輪（車輪）、４１ａ  第１車軸、４１ｂ  第２車軸、５０  第１接続機構、５３  反転部、６０  第２接続機構、７１  ステアリング角センサ。
【図１】
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