JP2016002772A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】高いクロスカントリー性能と高い航続性能を備え、エンジンからモータへの熱の影響が小さい電動車両を提供する。【解決手段】車両１０の後輪２０を駆動するためのエンジン１１と、エンジン１１に対し車幅方向にずらして配置されると共に、車両１０の前輪２４を駆動するための駆動モータ２１とを有し、エンジン１１のクランクシャフト１１ａを車両前後方向に延在させて車両１０の前方側に配置し、駆動モータ２１をエンジン１０の排気管２５の反対側の吸気側に配置し、又、エンジン１０と駆動モータ２１との間に、駆動モータ２１から前輪２４への出力を伝達するトランスアクスル２２を配置した。【選択図】図１

Description

本発明は、車両駆動用のモータとエンジンとを有する電動車両に関する。

車両駆動用のモータとエンジンとを有する電動車両が知られている。

特開平８−９８３２２号公報 実公昭５５−４０８０６号公報 特開平４−２９７３３０号公報 特開２０１０−２００４２６号公報

車両駆動用のモータとエンジンとを有する電動車両（所謂、ハイブリッド・カー）は、「１モータ・パラレル方式」と「２モータ・シリーズパラレル方式」に大別される。既存の方式を用いて、クロスカントリー性能が高いスポーツ・ユーティリティ・ビークル（以降、クロカンＳＵＶ）を開発する場合、通常は、「１モータ・パラレル方式」を選定することになる。その理由として、クロカンＳＵＶに求められる「悪路連続走行」、「牽引」の性能を満足するには、モータメインの走行では、モータの能力面で厳しいことが挙げられる。「２モータ・シリーズパラレル方式」は、エンジン単独での走行はできないため、クロスカントリーには適していない。「１モータ・パラレル方式」は、エンジンが主体でモータにより駆動力をアシストする方式であり，エンジン単独での走行も可能であることから、クロスカントリーに適していると言える。

「１モータ・パラレル方式」の電動車両は、例えば、図２に示す電動車両５０のように、エンジン５１と変速機５４との間にクラッチ５２と駆動モータ５３とを備え、トランスファ５５、リアプロペラシャフト５６及びリアディファレンシャル５７を介して、後輪駆動軸５８及び後輪５９に接続され、又、トランスファ５５、フロントプロペラシャフト６０及びフロントディファレンシャル６１を介して、前輪駆動軸６２及び前輪６３に接続された構成である。なお、図２中の符号６４、６５、６６は、各々、排気管、燃料タンク、バッテリである。

電動車両５０では、エンジン５１を停止し、クラッチ５２を切り離すことにより、駆動モータ５３によるＥＶ走行が可能であり、エンジン５１を稼働し、クラッチ５２を接続することにより、エンジン５１の出力を駆動モータ５３でアシストするパラレル走行が可能であるが、１モータ式のため、駆動モータ５３による駆動と発電が同時にできず、シリーズ走行、シリーズパラレル走行はできないという問題がある。

このように、「１モータ・パラレル方式」では、１つのモータしか備えていないため、シリーズ走行やシリーズパラレル走行が不可であり、クロスカントリー性能と同時にシリーズ走行やシリーズパラレル走行を求めるユーザーのニーズに応えることはできない。

このように、既存の方式では、ＳＵＶとして、高いクロスカントリー性能を備えながら、ＥＶとして、高い航続性能を備えること、つまり、これらを両立させることはできない。又、高い航続性能を得るべく、電動車両に駆動モータや発電モータを加える場合には、エンジンからの熱の影響を考慮する必要がある。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、高いクロスカントリー性能と高い航続性能を備え、エンジンからモータへの熱の影響が小さい電動車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る電動車両は、
車両の後輪を駆動するためのエンジンと、
前記エンジンに対し車幅方向にずらして配置されると共に、前記車両の前輪を駆動するための駆動モータとを有し、
前記エンジンのクランクシャフトを車両前後方向に延在させて前記車両の前方側に配置し、
前記駆動モータを前記エンジンの吸気側に配置した
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る電動車両は、
上記第１の発明に記載の電動車両において、
前記エンジンと前記駆動モータとの間に、前記駆動モータから前記前輪への出力を伝達する第１の出力伝達機構を配置した
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る電動車両は、
上記第１又は第２の発明に記載の電動車両において、
前記エンジンからの出力を用いて発電する発電モータを有し、
前記クランクシャフトと前記発電モータとを車幅方向にずらして配置すると共に、前記エンジンと前記発電モータとの間に、前記エンジンから前記発電モータへの出力を伝達する第２の出力伝達機構を配置した
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る電動車両は、
上記第３の発明に記載の電動車両において、
前記発電モータを車幅方向における前記クランクシャフトの位置に対し前記エンジンの吸気側にオフセットして配置した
ことを特徴とする。

本発明によれば、高いクロスカントリー性能と高い航続性能を備え、エンジンからモータへの熱の影響が小さい電動車両を提供することができる。

（ａ）は、本発明に係る電動車両を示す概略図であり、（ｂ）は、その後輪への駆動システムの配置を示す概略図である。 従来の１モータ・パラレル方式の電動車両を示す概略図である。

本発明に係る電動車両の実施形態について、以下、図１を参照して、説明を行う。

［実施例１］
図１（ａ）は、本実施例の電動車両を示す概略図であり、図１（ｂ）は、その後輪への駆動システムの配置を示す概略図である。

本実施例の車両１０は電動車両であり、後輪２０を駆動するためのエンジン１１（内燃機関）と、エンジン１１に対し車幅方向にずらして配置されると共に、前輪２４を駆動するためのフロント駆動モータ２１とを有している。

具体的には、エンジン１１の出力は、ギヤ１２ａを介して、クラッチ１３、リア駆動モータ１４へ伝達され、そして、エンジン１１又はリア駆動モータ１４又はエンジン１１及びリア駆動モータ１４の出力は、自動変速機１５を介して、プロペラシャフト１７へ伝達され、更に、ディファレンシャルギヤ１８を介して、後輪駆動軸１９及び後輪２０へ伝達される構成である。エンジン１１、ギヤ１２ａ、クラッチ１３、リア駆動モータ１４、自動変速機１５、プロペラシャフト１７及びディファレンシャルギヤ１８は、車両１０の前後方向の同軸上に配置されている。

ここで、自動変速機１５としては、トルクコンバータ付きのＡＴ（オートマチック・トランスミッション）やＡＭＴ（オートマチック・マニュアル・トランスミッション）等が使用可能であり、２ＷＤ（２ホイール・ドライブ）用のものが使用可能である。

又、フロント駆動モータ２１の出力は、トランスアクスル２２（第１の出力伝達機構）を介して、前輪駆動軸２３及び前輪２４へ伝達される構成である。このトランスアクスル２２は、エンジン１１とフロント駆動モータ２１との間に配置されている。

又、車両１０は、エンジン１１からの出力を用いて発電する発電モータ１６を有しており、エンジン１１の出力が、ギヤ１２ａ、１２ｂ（第２の出力伝達機構）を介して、発電モータ１６へ伝達され、発電を行う構成である。エンジン１１のクランクシャフト１１ａと発電モータ１６とは車幅方向にずらして配置され、ギヤ１２（ギヤ１２ａ、１２ｂ）は、エンジン１１と発電モータ１６との間に配置されている。

そして、車両１０では、エンジン１１をその前方側に縦置きに配置すると共に、フロント駆動モータ２１をエンジン１０の排気管２５の反対側の吸気側に配置し、又、発電モータ１６も同じく吸気側に配置している。ここで、エンジンの縦置きとは、エンジンのクランクシャフトを車両前後方向に延在させたエンジンの配置を言う。なお、図１では、車両１０の右側に排気管２５を配置し、その反対の左側にフロント駆動モータ２１、発電モータ１６を配置しているが、車両１０の左側に排気管２５を配置する場合には、その反対の右側にフロント駆動モータ２１、発電モータ１６を配置することになる。

このような配置は、エンジン１１の熱源の影響、特に、排気管２５側から伝わる熱の影響を、フロント駆動モータ２１、発電モータ１６が受けないようするためである。加えて、エンジン１１とフロント駆動モータ２１との間にはトランスアクスル２２が配置され、エンジン１１と発電モータ１６との間にはギヤ１２が配置されているので、トランスアクスル２２、ギヤ１２により、フロント駆動モータ２１、発電モータ１６の受ける熱の影響がより小さくなるようになっている。

又、エンジン１１へ供給する燃料を貯留する燃料タンク２６は、車両１０の中央付近の床下部分に配置され、又、リア駆動モータ１４、フロント駆動モータ２１に電力を供給すると共に、発電モータ１６で発電した電力を充電するバッテリ２７は、車両１０の後方側の床下部分に配置されている。

このように、車両１０は、エンジン１１、リア駆動モータ１４及び発電モータ１６で構成される２モータのハイブリッドシステムに、自動変速機１５を組み合わせたシステムであり、更に、このようなシステムに、フロント駆動モータ２１を組み合わせている。このような構成により、後述するように、全ての走行モードに対応すると共に、電動４ＷＤシステムとした商品力の高いＰＨＥＶ（プラグイン・ハイブリッド・エレクトリック・ビークル）とすることができる。

又、車両１０では、特に、エンジン１１を縦置きにしたＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）レイアウトを活かして、ギヤ１２を介し、エンジン１１と同軸にリア駆動モータ１４を配置すると共に、車幅方向におけるクランクシャフト１１ａの位置に対しエンジン１１の吸気側にオフセットして発電モータ１６を配置しており、更に、エンジン１１、リア駆動モータ１４と同軸に自動変速機１５を配置している。つまり、車両１０は、縦置きＦＲ車でフロントモータ駆動の電動４ＷＤとなるＰＨＥＶである。

このように、エンジン１１と自動変速機１５との間にリア駆動モータ１４及び発電モータ１６を挟み込むシステムでは、自動変速機１５の搭載位置が車両１０の後方に後退することにより、燃料タンク２６等の床下レイアウトに影響を与えるが、上述したように、電動４ＷＤとすることにより、トランスファ（図２中の符号５５参照）が不要となり、床下レイアウトへの影響を抑えることができる。

又、発電モータ１６を配置すると、フロントプロペラシャフト（図２中の符号６１参照）及び排気管２５のレイアウトが困難となるが、上述したように、電動４ＷＤとすることにより、フロントプロペラシャフトは不要となり、そして、発電モータ１６を排気管２５と反対側の吸気側に配置することにより、４ＷＤレイアウト、排気管２５とのレイアウトを成立させることができる。

ここで、表１を参照して、本実施例の車両１０の各走行モードでの動作を説明する。

（エンジン走行時）
車両１０では、エンジン走行時には、エンジン１１を稼働し、クラッチ１３をオンとして、エンジン１１の出力を後輪２０へ伝達している。このとき、リア駆動モータ１４、発電モータ１６は停止しており、エンジン１１のみでの車両１０の駆動が可能である。

（ＥＶ走行時）
又、車両１０では、ＥＶ走行時には、エンジン１１を停止し、クラッチ１３をオフとすると共に、リア駆動モータ１４を稼働して、リア駆動モータ１４の出力を後輪２０へ伝達している。このとき、発電モータ１６は停止しており、リア駆動モータ１４のみでの車両１０の駆動が可能である。

（パラレル走行時）
又、車両１０では、パラレル走行時には、エンジン１１を稼働し、クラッチ１３をオンとすると共に、リア駆動モータ１４を稼働して、エンジン１１及びリア駆動モータ１４の出力を後輪２０へ伝達している。このとき、発電モータ１６は停止している。

（シリーズ走行時）
又、車両１０では、シリーズ走行時には、エンジン１１を稼働し、クラッチ１３をオフとすると共に、リア駆動モータ１４を稼働して、リア駆動モータ１４の出力を後輪２０へ伝達している。このとき、発電モータ１６は稼働しており、エンジン１１からの出力を用いて発電している。

（シリーズパラレル走行時）
又、車両１０では、シリーズパラレル走行時には、エンジン１１を稼働し、クラッチ１３をオンとすると共に、リア駆動モータ１４を稼働して、エンジン１１、リア駆動モータ１４の出力を後輪２０へ伝達している。このとき、発電モータ１６は稼働しており、エンジン１１からの出力を用いて発電している。

このように、本実施例の車両１０は、全ての走行モードで走行可能であり、低速から高速までの全域で、エンジン主体の走行が可能でありながら、モータ主体のシリーズ走行も可能であり、あらゆるハイブリッド走行モードが可能である。

従って、低速から高速までの全域でエンジン主体での走行が可能なため、悪路連続走行、牽引などで有利となり、高いクロスカントリー性能を備えることになる。又、シリーズ走行時、シリーズパラレル走行時に、エンジン１１からの出力を用いて発電できるので、高い航続性能を備えることになる。

又、上述したように、電動４ＷＤとすることにより、トランスファが不要となるため、ハイブリッド化による車両諸元（ホイールベース、全長等）や燃料タンク容量への影響が抑制できる。

更に、前輪及び後輪を個別のモータにより、機械的なトルク配分機構を設けることなく、それらの駆動力配分が可能であるので、その操安制御（操縦性及び安定性制御）が可能となる。

次に、本発明と「１モータ・パラレル方式」（下記の比較例）について、走行モードの比較を表２に示し、クロスカントリーＳＵＶ、ＰＨＥＶとしての得失の比較を表３に示して、本発明の優位性を説明する。

表２に示すように、シリーズ走行については、比較例では、システムの構成上、不可能であるが、本発明ではシリーズ走行が可能であり、余剰発電の充電も可能である。又、シリーズパラレル走行についても、比較例では、システムの構成上、不可能であるが、本発明では、シリーズパラレル走行が可能である。

その他の項目である常時エンジン走行、ＥＶ走行、パラレル走行、走行時充電及び停車時充電については、本発明、比較例のいずれも同等であるが、走行時充電については、本発明がシリーズ走行時及びシリーズパラレル走行時に充電可能であるのに対して、比較例１ではエンジン走行時のみ充電可能である。

又、表３に示すように、本発明と比較例とでは、低速から高速までの全領域でエンジン走行が可能であるので、悪路連続走行や牽引も可能であり、高いクロスカントリー性能を備えることになるが、本発明では、シリーズ走行時及びシリーズパラレル走行時に充電可能であるのに対して、比較例ではエンジン走行時のみ充電可能であり、本発明の方が、ＰＨＥＶとしての商品性が優れている。

このように、本発明は、比較例の「１モータ・パラレル方式」に対して優位性があり、高いクロスカントリー性能とＰＨＥＶ商品性を両立することができる。

本発明は、電動車両に好適なものであり、特に、クロスカントリー性能が高いＳＵＶに好適なものである。

１０ 車両
１１ エンジン
１２ ギヤ（第２の出力伝達機構）
１６ 発電モータ
２０ 後輪
２１ 駆動モータ
２２ トランスアクスル（第１の出力伝達機構）
２４ 前輪
２５ 排気管

Claims (4)

1. 車両の後輪を駆動するためのエンジンと、
   前記エンジンに対し車幅方向にずらして配置されると共に、前記車両の前輪を駆動するための駆動モータとを有し、
   前記エンジンのクランクシャフトを車両前後方向に延在させて前記車両の前方側に配置し、
   前記駆動モータを前記エンジンの吸気側に配置した
   ことを特徴とする電動車両。
2. 請求項１に記載の電動車両において、
   前記エンジンと前記駆動モータとの間に、前記駆動モータから前記前輪への出力を伝達する第１の出力伝達機構を配置した
   ことを特徴とする電動車両。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電動車両において、
   前記エンジンからの出力を用いて発電する発電モータを有し、
   前記クランクシャフトと前記発電モータとを車幅方向にずらして配置すると共に、前記エンジンと前記発電モータとの間に、前記エンジンから前記発電モータへの出力を伝達する第２の出力伝達機構を配置した
   ことを特徴とする電動車両。
4. 請求項３に記載の電動車両において、
   前記発電モータを車幅方向における前記クランクシャフトの位置に対し前記エンジンの吸気側にオフセットして配置した
   ことを特徴とする電動車両。

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