JP2017047698A

JP2017047698A - 電気自動車

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Publication number: JP2017047698A
Application number: JP2015170016A
Authority: JP
Inventors: 功平井; Isao Hirai
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2017-03-09
Also published as: US20180339583A1; WO2017038596A1; CN107921854A; EP3345778A4; EP3345778A1

Abstract

【課題】前輪が駆動輪である電気自動車において、前輪に十分なトラクションが掛かって優れた走行性能を提供する。
【解決手段】車体５２前方に、前輪５１を駆動する２モータ電動駆動装置Ａを固定するサブフレーム５６を有し、このサブフレーム５６に固定された２モータ電動駆動装置Ａは、２基の電動機１Ｌ、１Ｒと、２基の減速機２Ｌ、２Ｒとを有し、２基の減速機２Ｌ、２Ｒは一体でハウジング２０に納められ、２基の減速機２Ｌ、２Ｒは２基の電動機１Ｌ、１Ｒに挟まれて一体となったものであり、２モータ電動駆動装置Ａの下部は車体５２の下面とほぼ同じ高さとなるように、サブフレーム５６に固定され、２基の電動機１Ｌ、１Ｒを駆動する電力を供給する電気貯蔵部５４を、前輪５１の車軸と後輪５５の車軸の間の空間に配置し、インバータユニット５７を電動駆動装置Ａの近傍に配置した。
【選択図】図１

Description

この発明は、４つの車輪のうち、少なくとも前輪の左右輪を駆動輪とする電気自動車に関するものである。

自動車の駆動方式には、前輪駆動方式、後輪駆動方式、４輪駆動方式がある。車体前方に駆動装置を搭載する場合、前輪駆動方式は、車体後方へ駆動力を伝達するプロペラシャフトが不要なため、車両重量が軽減でき、車室の拡大が容易なため、電気自動車に適用されることが多い。

ところで、電気自動車の駆動装置として、左右の駆動輪をそれぞれ独立して駆動させる２基の電動機を備える２モータ電動駆動装置が、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されている。

このうち特許文献１は、後輪駆動方式の電気自動車に２モータ電動駆動装置を適用する場合におけるバッテリ、インバータ等の配置について開示している。

特許文献２及び特許文献３の電気自動車については、前輪駆動方式か後輪駆動方式か不明である。

米国特許第８８００６９９号明細書特開平０５−１１６５４２号公報特開２０１０−４８３７９号公報

ところで、２モータ電動駆動装置は、左右輪を独立して駆動することができるので、旋回性能が向上する等、車両の走行性能が向上する利点がある。ここで、旋回性能向上とは、旋回時において旋回外側車輪に旋回内側車輪より多くの駆動力を発生させて、より車両が曲がりやすくすることである。また、他の走行性能向上として、片輪が乾燥した高摩擦路面、もう片輪が圧雪路などの低摩擦路面である場合における発進において、車輪がスリップしにくい高摩擦路面側に多くの駆動力を与えることにより、短時間での発進が可能になるという利点がある。

２モータ電動駆動装置の駆動力を十分に発揮させるためには、タイヤと地面との摩擦力が重要となる。即ち、駆動力が摩擦力を上回るとスリップ（空転）するトラクションが掛からない状態となるため、逆に走行性能（旋回性能等）は悪化してしまう。駆動力だけでなく、旋回時にタイヤに発生する車体の向きを変えようとする力も、摩擦力を上回るとスリップしてしまい、車体の向きが変わりにくくなる。

タイヤと地面との摩擦力は、駆動輪に掛かる荷重と路面状態に依存する。

したがって、車両自体の質量を増加させれば、駆動輪に掛かる荷重が増加し、摩擦力は大きくなる。しかしながら、車両重量の重い車両は、旋回の際の遠心力が大きいため、旋回性能が低下すると共に、走行に、より多くのエネルギーを必要とする。

前輪駆動方式の電気自動車においては、旋回時に、外側の車輪に十分な駆動力を伝達でき、また、急発進時や上り坂における走行時など車両後方に重心が移動する状態や雨天時等路面が滑りやすい状態でも前輪に十分な駆動力を伝達できるようにすること、即ち、前輪にトラクションが掛かるようにすることが望ましい。

そこで、この発明は、少なくとも前輪が駆動輪である電気自動車において、前輪に十分なトラクションが掛かって優れた走行性能が得られ、しかも室内空間を狭めないように各構成機器をレイアウトしようとするものである。

この発明に係る電気自動車は、車体前方に、前輪を駆動する２モータ電動駆動装置を固定するサブフレームを有し、このサブフレームに固定された２モータ電動駆動装置は、車体横方向に同軸に並ぶ２基の電動機と、２基の電動機の回転をそれぞれ受け取り減速する２基の減速機とを有し、２基の減速機は一体でハウジングに納められ、２基の減速機は２基の電動機に挟まれて一体となり、２基の電動機の回転軸は、減速機へ向けて電動機から車体内向きに出ており、２基の減速機の減速機構はそれぞれ左右で独立しており、減速機で減速された２モータ電動駆動装置の２本の出力軸は車体横方向に同軸に並び、その２本の出力軸が、それぞれドライブシャフトを介し前輪の左右の車輪をそれぞれ駆動するものであり、２モータ電動駆動装置の下部は車体の下面とほぼ同じ高さとなるように、サブフレームに固定され、２基の電動機のうち、少なくとも１基が駆動モータとして動作するときは、電動機に電力を供給し、少なくとも１基が発電機として動作するときは、発電機で生み出された電力で充電される電気貯蔵部を、前輪車軸と後輪車軸の間の空間で、前輪を駆動する２モータ電動駆動装置より車両後方に搭載し、駆動モータとして電動機を駆動する際に電気貯蔵部からの直流電力を三相交流電力に変換し、発電機として電動機で生み出された三相交流電力を電気貯蔵部に充電するため直流電力に変換するインバータユニットを２モータ電動駆動装置の近傍に配置したことを特徴とする。

前記電気貯蔵部は、その下面が２モータ電動駆動装置の下部とほぼ同じ高さに、車体の下部に搭載される。

前記２モータ電動駆動装置の左右それぞれの電動機と出力軸の間は、減速機でつながり、出力軸が減速機の一部であり、電動機と減速機は一体となるハウジングに納められ、そのハウジングから出力軸が出ており、減速機は、複数の歯車軸を有する。

前記２モータ電動駆動装置は、車両の左右方向中央に搭載され、出力軸に連結され左右の車輪にそれぞれ駆動力を伝達するドライブシャフトを、左右同じ長さにしている。

前記電動機の回転軸を、駆動装置の出力軸と同じ高さか、出力軸より低くしている。

前輪を駆動する２モータ電動駆動装置の２基の電動機を、左右の前輪の車軸よりも車体前方に配置し、操舵装置のステアリングボックスを２モータ電動駆動装置の後方に配置する。

２モータ電動駆動装置の２基の電動機を収納する電動機ハウジングの内部に冷却水路を設け、この冷却水路の冷却水を冷却するラジエターを車体前方に搭載する。

前記ラジエターを上下又は左右の２系統に分離し、２系統のうちの一方を２基の電動機のうちの一方の電動機の冷却水路に接続し、他方を、２基の電動機のうちの他方の電動機の冷却水路に接続するようにしてもよい。

前記冷却水路の途中にインバータユニット等の別機器を配置して別機器を冷却してもよい。

以上のように、この発明の電気自動車は、小型車で一般的な前輪駆動のレイアウトであり、エンジン車の懸架設計等の資産を利用できる。

車体前方に前輪を駆動する２モータ電動駆動装置を搭載し、電気貯蔵部を前輪車軸と後輪車軸の間の空間に搭載することにより、室内空間を狭めることなく、前輪に十分なトラクションを掛けることができ、優れた走行性能を得ることができる。

また、２モータ電動駆動装置と電気貯蔵部を低い位置に配置することにより、電気自動車が低重心となり安定する。

また、２モータ電動駆動装置は、左右対称であるため、左右の重量バランスも良く、左右独立駆動で走行性能が向上する。

２モータ電動駆動装置を車体前方のサブフレームに配置するので、組立て性が向上し、静粛性も高い。

２モータ電動駆動装置の電動機を水冷することにより温度上昇を抑えることができ、搭載する電気貯蔵部の容量を活用して長時間走行が可能になる。

この発明に係る電気自動車の実施形態の側面図である。図１の実施形態の平面図である。図１の実施形態のハブベアリング部分の拡大図である。この発明に係る電気自動車の他の実施形態の側面図である。この発明に係る電気自動車の２モータ電動駆動装置の電動機を冷却する冷却水路の配管図である。同上の冷却水路の別な配管図である。同上の冷却水路の別な配管図である。同上の冷却水路の別な配管図である。同上の冷却水路の別な配管図である。同上の冷却水路の別な配管図である。同上の冷却水路の別な配管図である。同上の冷却水路の別な配管図である。この発明に係る電気自動車に適用する２モータ電動駆動装置の断面図である。図１３の部分拡大図である。

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。
この発明に係る電気自動車は、２モータ電動駆動装置Ａにより少なくとも前輪５１を駆動する前輪駆動車又は４輪駆動車であり、図１〜４に示す実施形態は前輪駆動車を示している。

前輪５１を駆動する２モータ電動駆動装置Ａは、図２及び図１３に示すように、車体横方向に同軸に並ぶ２基の電動機１Ｌ、１Ｒと、２基の電動機１Ｌ、１Ｒの回転をそれぞれ受け取り減速する２基の減速機２Ｌ、２Ｒとを有し、２基の減速機２Ｌ、２Ｒは一体で減速機ハウジング２０に納められ、２基の減速機２Ｌ、２Ｒは２基の電動機１Ｌ、１Ｒに挟まれて一体となっている。

２モータ電動駆動装置Ａの２基の電動機１Ｌ、１Ｒのモータ軸１２ａは、減速機２Ｌ、２Ｒへ向けて電動機１Ｌ、１Ｒから車体５２の内向きに出ている。２基の減速機２Ｌ、２Ｒの減速機構はそれぞれ左右で独立しており、減速機２Ｌ、２Ｒで減速された２モータ電動駆動装置Ａの２本の出力軸２５は車体５２の横方向に同軸に並び、その２本の出力軸２５が、ドライブシャフト１５を介して左右の前輪５１をそれぞれ駆動している。

ドライブシャフト１５は、２個の等速ジョイント１６ａ、１６ｂと1本の中間シャフト１６ｃの組み合わせからなる。内側の等速ジョイント１６ａは、出力軸２５に接続され、外側の等速ジョイント１６ｂは、図３に示すように、前輪５１のハブベアリング６０に接続されている。ハブベアリング６０は、外側の等速ジョイント１６ｂの外輪ステム１６ｄの外周側に設けられる内輪部材６０ａと、外輪部材６０ｂと、内輪部材６０ａと外輪部材６０ｂの間に設けられる複列の転動体６０ｃとからなり、外輪部材６０ｂの外周にステアリングナックル６４が固定され、内輪部材６０ａの内周にハブ６２が固定されている。等速ジョイント１６ｂの外輪ステム１６ｄは、アクスルナット６３によってハブベアリング６０およびハブ６２に固定されている。ホイール６７はハブボルト（図示しない）によってブレーキディスク６１を挟み込みながらハブ６２に固定される。

ステアリングナックル６４は、図２及び図３に示すように、タイロッド６５を介して前輪５１を操舵するステアリングギアボックス６６に接続されている。

ステアリングギアボックス６６は、２モータ電動駆動装置Ａの後方に設置されている。

２モータ電動駆動装置Ａは、図２及び図１３に示すように、２基の電動機１Ｌ、１Ｒで２基の減速機２Ｌ、２Ｒを挟んだＴ字型の左右対称形状をしている。

この発明に係る電気自動車は、図２に示すように、Ｔ字型をした左右対称の形状の２モータ電動駆動装置Ａを車両の中心軸上に搭載している。図２に示すように、Ｔ字型をした左右対称の形状の２モータ電動駆動装置Ａを車両の中心軸上に搭載することにより、駆動力を伝達するドライブシャフト１５が左右等長となり、トルクステアが生じない。左右のドライブシャフトの長さが異なると、発進時など大きなトルクが掛かった際にドライブシャフトのねじれ方が異なり、ハンドルを取られるなどの事象が生じやすい。また、ドライブシャフト１５が左右等長であると同じ物が使用できるため、左右のドライブシャフトの長さが異なる場合の左右の作り分けが無くなり、管理コストが減る等のコスト面の利点もある。

この発明に適用する２モータ電動駆動装置Ａは、出力軸２５を狭い幅に配置できるため、ドライブシャフト１５を長くすることができるので、ドライブシャフト１５と等速ジョイント１６ａ、１６ｂの常用角やサスペンションがストロークした際における屈曲角等の設計上の制限を小さくすることができる。

また、この発明に係る２モータ電動駆動装置Ａは、左右対称であるので、車両に搭載した際における車両の左右の重量バランスが良く、左ハンドルと右ハンドルで鏡面対象とはなるが、ステアリングナックル６４、タイロッド６５、ステアリングギアボックス６６によって構成される操舵装置５３の配置もしやすい等の利点がある。

電気貯蔵部５４は、主にバッテリ、あるいはキャパシタ等によって構成される。この電気貯蔵部５４は、２基の電動機１Ｌ、１Ｒのうち、少なくとも１基が駆動モータとして動作するときは、電動機１Ｌ、１Ｒに電力を供給し、２基の電動機１Ｌ、１Ｒのうち、少なくとも１基が発電機として動作するときは、発電機で生み出された電力により充電される。

電気貯蔵部５４は、図１及び図２に示すように、電気自動車の前輪５１の車軸と後輪５５の車軸の間の空間で、前輪５１を駆動する２モータ電動駆動装置Ａより車両後方に搭載している。

電気自動車のバッテリとしての電気貯蔵部５４は、走行距離に応じた容量が搭載されるが、小型車の場合でも３００ｋｇ近くある重量物である。この重量物である電気貯蔵部５４を前後車軸間（ホイールベース間）の外側のオーバーハング部（車両の前方部）に搭載すると、ハンドリングへの影響が大きくなり、旋回性能に支障がでる。このため、車両の重心を低く抑え、旋回性能への支障を小さくするために、重量物である電気貯蔵部５４は、図１及び図２に示すように、前後車軸間（ホイールベース間）の車体下部に搭載するのが一般的である。また、オーバーハング部に電気貯蔵部５４を配置すると、衝突事故により電気貯蔵部５４であるバッテリが破損して感電する等の問題が生じるおそれがあるため、電気貯蔵部５４は、衝突の際に破損し難い、ホイールベース間の車内空間に置かれている。

一方、駆動輪であり操舵輪でもある前輪５１の地面との摩擦力を確保するためには、前輪５１にかかる荷重を大きくなるように設計する必要がある。ところが、前記のように重量のある電気貯蔵部５４をホイールベース間に搭載すると、前輪５１と後輪５５にほぼ同様に荷重が分配されるため、相対的に前輪５１への荷重比率が小さくなりやすい。そうすると、急発進時や上り坂など車両後方に重心が移動する状態になったり、雨天時等路面が滑りやすい状態になったりすると、駆動輪・操舵輪である前輪５１の駆動力が空転により伝達し難くなり、操舵が効き難くなる。

通常、運転者は、足を下げて座る傾向にあるので、運転席のペダルと座席との高さ関係を保持するために、ホイールベース間に配置される電気貯蔵部５４は、前席の足元に配置しないで、ホイールベース間の後方に配置する傾向にあり、電気貯蔵部５４の荷重が後輪５５に多くかかり気味となる。

このため、この発明では、駆動輪であり操舵輪でもある前輪５１の地面との摩擦力を確保するために、前輪５１にかかる荷重が大きくなるように、前輪５１を駆動する２モータ電動駆動装置Ａを構成する部材中でも重量物である電動機１Ｌ、１Ｒを、左右の前輪５１の軸心を結んだ線より車両前方になるように配置するようにしている。

これにより、前輪５１に電動機１Ｌ、１Ｒの荷重を効率よく負荷することができるので、前輪５１の摩擦力を確保しやすくなり、駆動力と旋回性能の確保、および２基の電動機１Ｌ、１Ｒを備える２モータ電動駆動装置Ａの特徴である左右独立駆動による走行性能の向上を図ることができる。

また、電動機１Ｌ、１Ｒを左右の前輪５１の軸心の前方にすると、前席の足元、特に運転席のペダル空間に余裕ができるため、ペダル配置を設計する場合の制限が受け難くなる。逆に、電動機１Ｌ、１Ｒを前輪５１の軸心の後方とすると、電動機１Ｌ、１Ｒが車室側となるため、ペダル配置を設計する場合に制限を受ける。

さらに、電動機１Ｌ、１Ｒを前輪５１の軸心の前方に配置すると、電動機１Ｌ、１Ｒが車室から離れた位置になるため、前面から衝突した際に、２モータ電動駆動装置Ａが押されて車室に突入してくる可能性が少なくなり、生存空間の確保がしやすくなる。

左右の前輪５１を独立して駆動する２モータ電動駆動装置Ａを車体５２に搭載する場合には、図１に示すように、車体５２に２モータ電動駆動装置Ａを固定するサブフレーム５６を設け、サブフレーム５６を介して車体５２に２モータ電動駆動装置Ａを搭載する。

サブフレーム５６と車体５２との固定、並びにサブフレーム５６と２モータ電動駆動装置Ａとの固定には、それぞれ振動を吸収する効果のあるゴムブッシュ等を介して、ある程度の変位を許容した状態で固定することが好ましく、サブフレーム５６に２モータ電動駆動装置Ａを配置することにより、静粛性を高めることができる。

また、２モータ電動駆動装置Ａを車体５２に搭載する場合は、サブフレーム５６に２モータ電動駆動装置Ａ、懸架装置、操舵装置等を搭載したものを別途組立て、それらごと車体５２に取り付けるようにすることにより、組立工程に柔軟性を持たすことが可能となる。

２モータ電動駆動装置Ａは、その下部が車体の下面とほぼ同じ高さとなるように、サブフレーム５６に固定されている。

２モータ電動駆動装置Ａの電動機１Ｌ、１Ｒをモータとして駆動したり、発電機として回生する際の電力を制御するインバータユニット５７は、電動機１Ｌ、１Ｒへの電力線での抵抗による損失を減らし、そのものの重量を減らすために、２モータ電動駆動装置Ａの上部等、２モータ電動駆動装置Ａの近傍に設置するのが好ましい。インバータユニット５７は、電気貯蔵部５４から直流電力を受け取り、内部で２系統の三相交流電力に変換し、左右の電動機１Ｌ、１Ｒに供給するものである。このインバータユニット５７は、左右の電動機１Ｌ、１Ｒに対してそれぞれ１基ずつ設けてもよいが、それぞれへの直流電力供給ケーブル６８が必要になり、部品点数が増える等の理由から１基とするのが好ましい。

図１及び図２の実施形態では、２モータ電動駆動装置Ａの電動機１Ｌ、１Ｒを左右の前輪５１の車軸の前方に配置してるので、前輪５１を操舵する操舵装置５３のステアリングギアボックス６６は、電動機１Ｌ、１Ｒと逆側の前輪５１の車軸より後方に配置している。かかる操舵装置５３の配置は、一般的な前エンジンの前輪駆動車（ＦＦ車）と同様の配置である。

図１及び図２の実施形態は、２モータ電動駆動装置Ａの電動機１Ｌ、１Ｒのモータ軸１２ａが左右の前輪５１の車軸の前方に位置し、減速機２Ｌ、２Ｒの出力軸２５が前輪５１の車軸と同軸に並んで配置される横置きタイプである。この横置きタイプの２モータ電動駆動装置Ａは、重量物である電動機１Ｌ、１Ｒを低い位置に設けることができるので、車両の低重心化が図れ、電動駆動装置を収納する空間の蓋であるボンネットの高さも低くすることができ、走行時の空気抵抗が減少したり車体デザインの自由度が増したりする利点がある。

図１及び図２の実施形態では、２モータ電動駆動装置Ａの電動機１Ｌ、１Ｒのモータ軸１２ａが左右の前輪５１の車軸よりも低位置に配置されている。

図１及び図２の実施形態のように、２モータ電動駆動装置Ａを横置きタイプにした場合、２モータ電動駆動装置Ａの設置高さを低くできるので、インバータユニット５７を２モータ電動駆動装置Ａの上部に設置することが可能になる。

一方、図４に示す実施形態は、減速機２Ｌ、２Ｒの出力軸２５を左右の前輪５１の車軸と同軸に並んで配置し、２モータ電動駆動装置Ａの電動機１Ｌ、１Ｒのモータ軸１２ａを左右の前輪５１の車軸の上方に配置させた縦置きタイプである。

図４に示す実施形態のように、２モータ電動駆動装置Ａを縦置きにした場合、２モータ電動駆動装置Ａの設置高さが高くなるので、インバータユニット５７は、左右の前輪５１の車軸の後方に配置する。

操舵・駆動輪である前輪５１に掛かる荷重が小さいと、タイヤと路面間の摩擦力が小さくなり、駆動力が摩擦力を上回るとタイヤが空転する状態となる、即ち、前輪５１にトラクションが掛からない状態になる。

図１及び図２の実施形態のように、２モータ電動駆動装置Ａを横置きタイプにして、重量のある電動機１Ｌ、１Ｒを車両の前方に配置すると、前輪５１にトラクションを掛けやすくなる。

ただし、前輪５１の車軸からあまりに遠く離れた位置に荷重が掛かるようにすると、即ち、オーバーハング部に大きな質量があると、アンダーステアになって旋回時に曲がりにくくなるので、アンダーステアにならない適切な重量バランスすることが重要である。

オーバーハング部、即ち、車両前端から左右の前輪５１の車軸までの長さが大きいと、アンダーステアになり旋回時に曲がりにくくなるが、図４に示す実施形態のように、２モータ電動駆動装置Ａを縦置きにした場合、車両前端から左右の前輪５１の車軸までの長さＣを、２モータ電動駆動装置Ａを横置きにした図１及び図２の実施形態における車両前端から左右の前輪５１の車軸までの長さＢよりも短くすることができるので、オーバーハング部を短くすることができる。

一方、図１に示す実施形態のように、２モータ電動駆動装置Ａを横置きタイプにすると、低重心で前輪５１にトラクションを掛けやすくなる。

２モータ電動駆動装置Ａを車体内部に搭載すると、走行風が電動機１Ｌ、１Ｒに当たり難く、空冷による冷却が行われ難いので、空冷による冷却を補うために、電動機１Ｌ、１Ｒは、冷却水による冷却を行うようにしている。

２モータ電動駆動装置Ａの２基の電動機１Ｌ、１Ｒは、電動機ハウジング３Ｌ、３Ｒの内部に冷却水路５を設け、冷却水により水冷するようにしている。

冷却水路５の冷却水は、車体に別途搭載したラジエター５８で空気との熱交換により放熱して冷却している。

ラジエター５８は、２モータ電動駆動装置Ａよりも車体前方に搭載され、走行風を効率よく当てるため、進行方向に直角となるよう地面に対してほぼ垂直に搭載する。

２基の電動機１Ｌ、１Ｒの冷却水路５は、図５及び図６に示すように、１基の電動機１Ｌを冷却した後にラジエター５８で放熱し、もう一方の電動機１Ｒを冷却した後にラジエター５８で放熱する、冷却水路５が２基の電動機１Ｌ、１Ｒで連続する一系統の配管を有する直列方式でも、図７及び図８に示すように、２基のそれぞれの電動機１Ｌ、１Ｒに独立した冷却水路５の配管を設ける独立２系統の並行方式でもよい。

図５〜図８に示す実施形態は、いずれもラジエター５８は１つであるが、内部が２系統に分離しており、一方の電動機１Ｌからの冷却水と他方の電動機１Ｒからの冷却水が、ラジエター５８内の別々の系統（領域）で冷却される。

図５に示す実施形態は、ラジエター５８を上下２系統に分離し、電動機１Ｌを冷却した後に、ラジエター５８の上半分で放熱し、ラジエター５８の上半分で放熱した冷却水をもう一方の電動機１Ｒに送り、電動機１Ｒを冷却した後に、ラジエター５８の下半分に戻して放熱し、冷却した冷却水を電動機１Ｌに送って電動機１Ｌを冷却するということを連続して繰り返す直列方式の配管例である。

この図５に示す実施形態では、ラジエター５８が上下２系統に分離していても、冷却水路５は直列に連続しているため、冷却水路５の冷却水を循環させるポンプ５９ａの流量が十分であれば、ポンプ５９ｂを別途設ける必要はなく、ポンプ５９ａだけでよい。

図６に示す実施形態は、ラジエター５８を左右２系統に分離し、１基の電動機１Ｌを冷却した後に、ラジエター５８の右半分で放熱し、もう一方の電動機１Ｒを冷却した後に、ラジエター５８の左半分で放熱するということを連続して繰り返す直列方式の別の配管例である。

この図６に示す実施形態の場合も、ラジエター５８が左右２系統に分離していても、冷却水路５は直列に連続しているため、冷却水路５の冷却水を循環させるポンプ５９ａの流量が十分であれば、ポンプ５９ｂを別途設ける必要はなく、ポンプ５９ａだけでよい。

図７に示す実施形態は、ラジエター５８を上下２系統に分離し、上下２系統のラジエター５８で、２基の電動機１Ｌ、１Ｒの冷却水路５をそれぞれ独立して冷却する独立２系統の並行方式の配管例である。

図８に示す実施形態は、ラジエター５８を左右２系統に分離し、左右２系統のラジエター５８で、２基の電動機１Ｌ、１Ｒの冷却水路５をそれぞれ独立して冷却する独立２系統の並行方式の配管例である。

電気自動車に搭載される機器において、水冷による冷却が必要なものとして、電気貯蔵部５４から直流電力を受け取り、内部で２系統の三相交流電力に変換し、左右の電動機１Ｌ、１Ｒに供給するインバータユニット５７や、電気貯蔵部５４から直流電力を受け取り、内部で降圧し、走行補機や照明等に電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ６９等が挙げられる。図９〜図１２に示す実施形態は、冷却水路５の途中にインバータユニット５７等を配置して、インバータユニット５７等を水冷する例である。

図９に示す実施形態は、ラジエター５８を上下２系統に分離し、１基の電動機１Ｌを冷却した後に、ラジエター５８の上半分で放熱し、もう一方の電動機１Ｒを冷却した後に、ラジエター５８の下半分で放熱するということを連続して繰り返す直列方式の配管例である。ここで、インバータユニット５７は１基であるが、その内部には、電動機１Ｌを駆動する部位５７ａと、電動機１Ｒを駆動する部位５７ｂとがあり、インバータユニット５７を冷却する冷却水路５は、部位５７ａを冷却する水路と、部位５７ｂを冷却する水路に分かれている。電動機１Ｌを冷却する前に、インバータユニット５７内の部位５７ａに冷却水を供給し、電動機１Ｒを冷却する前に部位５７ｂに冷却水を供給し、許容温度が低いインバータユニット５７を先に冷却した後に、電動機１Ｌ、１Ｒを冷却するようにしている。

図１０に示す実施形態は、図９の実施形態と同様に、左右の２基の電動機１Ｌ、１Ｒに対して連続するように配管した直列方式であり、ラジエター５８を左右２系統に分離した点と、冷却水路５の途中にインバータユニット５７と共にＤＣ／ＤＣコンバータ６９が配置された点が図９の実施形態と相違する。電動機１Ｌを冷却する前にインバータユニット５７に冷却水を供給し、また、電動機１Ｒを冷却する前にＤＣ／ＤＣコンバータ６９に冷却水を供給し、許容温度が低いインバータユニット５７、あるいはＤＣ／ＤＣコンバータ６９を先に冷却した後に、電動機１Ｌ、１Ｒを冷却するようにしている。

図１１に示す実施形態は、ラジエター５８を上下２系統に分離し、上下２系統のラジエター５８で、２基の電動機１Ｌ、１Ｒの冷却水路５をそれぞれ独立して冷却する配管例であり、電動機１Ｌを独立して冷却する前にインバータユニット５７に冷却水を供給し、また、電動機１Ｒを独立して冷却する前にＤＣ／ＤＣコンバータ６９に冷却水を供給し、許容温度が低い機器を冷却した後に、電動機１Ｌ、１Ｒを冷却するように、冷却水路５を配管している。

図１２に示す実施形態は、図１１の実施形態と同様に、左右の２基の電動機１Ｌ、１Ｒに対して冷却水路５をそれぞれ独立して配管した例であり、ラジエター５８を左右２系統に分離し、また、図９の実施形態と同様に、インバータユニット５７に電動機１Ｌを駆動する部位５７ａと、電動機１Ｒを駆動する部位５７ｂとがあり、部位５７ａと部位５７ｂとが独立して冷却される点が図１１の実施形態と相違する。図１２に示す実施形態では、図示しないＤＣ／ＤＣコンバータは空冷とされ、冷却水路５は関係しない。

次に、２モータ電動駆動装置Ａの詳細を図１３及び図１４に基づいて説明する。

２モータ電動駆動装置Ａは、図１３に示すように、２基の減速機２Ｌ、２Ｒを左右並列に収容する減速機ハウジング２０を中央にし、その減速機ハウジング２０の左右に２基の電動機１Ｌ、１Ｒの電動機ハウジング３Ｌ、３Ｒを固定配置したものである。

左右２基の電動機１Ｌ、１Ｒの電動機ハウジング３Ｌ、３Ｒには、図１３に示すように、冷却液を循環させる冷却水路５が周方向に形成されている。

２モータ電動駆動装置Ａにおける左右の電動機１Ｌ、１Ｒは、図１３に示すように、電動機ハウジング３Ｌ、３Ｒ内に収容されている。

電動機ハウジング３Ｌ、３Ｒは、周方向に冷却水を流す冷却水路５を有する外側面が開口した円筒形の電動機ハウジング本体３ａＬ、３ａＲと、この電動機ハウジング本体３ａＬ、３ａＲの外側面を閉塞する外側壁３ｂＬ、３ｂＲと、電動機ハウジング本体３ａＬ、３ａＲの内側には減速機２Ｌ、２Ｒと隔てる内側壁３ｃＬ、３ｃＲからなる。電動機ハウジング本体３ａＬ、３ａＲの内側壁３ｃＬ、３ｃＲには、モータ軸１２ａを引き出す開口部が設けられている。

電動機１Ｌ、１Ｒは、図１３に示すように、電動機ハウジング本体３ａＬ、３ａＲの内周面にステータ１１を設け、このステータ１１の内周に間隔をおいてロータ１２を設けたラジアルギャップタイプのものを使用している。図示していないが、アキシャルギャップタイプの電動機を使用してもよい。

ロータ１２は、モータ軸１２ａを中心部に有し、そのモータ軸１２ａは電動機ハウジング本体３ａＬ、３ａＲの内側壁３ｃＬ、３ｃＲの開口部からそれぞれ減速機２Ｌ、２Ｒ側に引き出されている。電動機ハウジング本体３ａＬ、３ａＲの開口部とモータ軸１２ａとの間にはシール部材１３が設けられている。

モータ軸１２ａは、電動機ハウジング本体３ａＬ、３ａＲの内側壁３ｃＬ、３ｃＲと外側壁３ｂＬ、３ｂＲとに転がり軸受１４ａ、１４ｂによって回転自在に支持されている（図１３）。

左右並列に設けられた２基の減速機２Ｌ、２Ｒを収容する減速機ハウジング２０は、中央ハウジング２０ａとこの中央ハウジング２０ａの両側面に固定される左右の側面ハウジング２０ｂＬ、２０ｂＲの３ピース構造になっている。左右の側面ハウジング２０ｂＬ、２０ｂＲは、おおよそ左右対象形状に形成されている。

左右の側面ハウジング２０ｂＬ、２０ｂＲは、中央ハウジング２０ａの両側面の開口部に、複数のボルト（図示省略）によって固定されている。

減速機ハウジング２０の側面ハウジング２０ｂＬ、２０ｂＲの車体外側向きの側面と電動機１Ｌ、１Ｒの電動機ハウジング本体３ａＬ、３ａＲの内側壁３ｃＬ、３ｃＲとを、複数のボルト２９によって固定することにより、減速機ハウジング２０の左右に２基の電動機１Ｌ、１Ｒが固定配置されている（図１４）。

中央ハウジング２０ａには、図１４に示すように、中央に仕切り壁２１が設けられている。減速機ハウジング２０は、この仕切り壁２１によって左右に２分割され、２基の減速機２Ｌ、２Ｒを収容する独立した左右の収容室２２Ｌ、２２Ｒが並列に設られている。

減速機２Ｌ、２Ｒは、図１３及び図１４に示すように、左右対称形に設けられ、モータ軸１２ａから動力が伝達され入力歯車２３ａを有する入力軸２３と、この入力歯車２３ａに噛み合う大径歯車２４ａと出力歯車２５ａに噛み合う小径歯車２４ｂを有する中間軸２４と、出力歯車２５ａを有し、減速機ハウジング２０から引き出されてドライブシャフト１５を介して駆動輪である前輪５１に駆動力を伝達する出力軸２５とを備える平行軸歯車減速機である（図１４参照）。

平行軸歯車減速機を構成する歯車は、はすば歯車が静粛性の点で望ましい。

減速機２Ｌ、２Ｒの入力軸２３の両端は、中央ハウジング２０ａの仕切り壁２１の左右両面に形成したボス部２７ａと側面ハウジング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成したボス部２７ｂに転がり軸受２８ａ、２８ｂを介して回転自在によって支持されている。

入力軸２３の車体外側向きの端部は、側面ハウジング２０ｂＬ、２０ｂＲに設けた開口部から外側に引き出されており、開口部と入力軸２３の外側端部との間にはシール部材３１を設け、減速機２Ｌ、２Ｒに封入された潤滑油の漏洩を防止している。

入力軸２３は、中空構造であり、この中空の入力軸２３にモータ軸１２ａが挿入されている。入力軸２３とモータ軸１２ａとは、スプライン（セレーションも含む以下同じ）結合されている。

中間軸２４は、外周面に入力歯車２３ａに噛み合う大径歯車２４ａと出力歯車２５ａに噛み合う小径歯車２４ｂを有する段付き歯車である。この中間軸２４の両端は、中央ハウジング２０ａの仕切り壁２１の両面に形成したボス部３２と側面ハウジング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成したボス部３３とに転がり軸受３４ａ、３４ｂを介して支持されている。

出力軸２５は、大径の出力歯車２５ａを有し、中央ハウジング２０ａの仕切り壁２１の両面に形成したボス部３５と側面ハウジング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成したボス部３６に転がり軸受３７ａ、３７ｂによって支持されている。

出力軸２５の車体外側向きの端部は、側面ハウジング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成した開口部から減速機ハウジング２０の外側に引き出され、引き出された出力軸２５の車体外側向きの端部の外周面に、ドライブシャフト１５の内側の等速ジョイント１６ａが接続され、ドライブシャフト１５の中間シャフト１６ｃ、外側の等速ジョイント１６ｂを介して、駆動輪である前輪５１に接続される（図２）。

出力軸２５の車体外側向きの端部と側面ハウジング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成した開口部との間には、シール部材３９を設け、減速機２Ｌ、２Ｒに充填された潤滑油の漏洩を防止している。

この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。

１Ｌ、１Ｒ：電動機
２Ｌ、２Ｒ：減速機
３Ｌ、３Ｒ：電動機ハウジング
３ａＬ、３ａＲ：電動機ハウジング本体
３ｂＬ、３ｂＲ：外側壁
３ｃＬ、３ｃＲ：内側壁
５：冷却水路
１１：ステータ
１２：ロータ
１２ａ：モータ軸
１３：シール部材
１４ａ、１４ｂ：転がり軸受
１５：ドライブシャフト
１６ａ、１６ｂ：等速ジョイント
１６ｃ：中間シャフト
１６ｄ：外輪ステム
２０：減速機ハウジング
２０ａ：中央ハウジング
２０ｂＬ、２０ｂＲ：側面ハウジング
２１：仕切り壁
２２Ｌ、２２Ｒ：収容室
２３：入力軸
２３ａ：入力歯車
２４：中間軸
２４ａ：大径歯車
２４ｂ：小径歯車
２５：出力軸
２５ａ：出力歯車
２７ａ、２７ｂ：ボス部
２８ａ、２８ｂ：転がり軸受
２９：ボルト
３１：シール部材
３２、３３：ボス部
３４ａ、３４ｂ：転がり軸受
３５、３６：ボス部
３７ａ、３７ｂ：転がり軸受
３９：シール部材
５１：前輪
５２：車体
５３：操舵装置
５４：電気貯蔵部
５５：後輪
５６：サブフレーム
５７：インバータユニット
５７ａ、５７ｂ：部位
５８：ラジエター
５９ａ、５９ｂ：ポンプ
６０：ハブベアリング
６１：ブレーキディスク
６２：ハブ
６０ａ：内輪部材
６０ｂ：外輪部材
６０ｃ：転動体
６２：ステアリングナックル
６３：アクスルナット
６４：ステアリングナックル
６５：タイロッド
６６：ステアリングギアボックス
６７：ホイール
６８：直流電力供給ケーブル
６９：ＤＣ／ＤＣコンバータ
Ａ：電動駆動装置

Claims

少なくとも前輪を駆動する電気自動車であって、車体前方に前輪を駆動する２モータ電動駆動装置を固定するサブフレームを有し、このサブフレームに固定された２モータ電動駆動装置は、車体横方向に同軸に並ぶ２基の電動機と、２基の電動機の回転をそれぞれ受け取り減速する２基の減速機とを有し、２基の減速機は一体でハウジングに納められ、２基の減速機は２基の電動機に挟まれて一体となり、２基の電動機の回転軸は、減速機へ向けて電動機から車体内向きに出ており、２基の減速機の減速機構はそれぞれ左右で独立しており、減速機で減速された電動駆動装置の２本の出力軸は車体横方向に同軸に並び、その２本の出力軸が、それぞれドライブシャフトを介し、前輪の左右の車輪をそれぞれ駆動するものであり、２モータ電動駆動装置の下部は車体の下面とほぼ同じ高さとなるように、サブフレームに固定され、２基の電動機のうち、少なくとも１基が駆動モータとして動作するときは、電動機に電力を供給し、また、少なくとも１基が発電機として動作するときは、発電機で生み出された電力で充電される電気貯蔵部を、前輪車軸と後輪車軸の間の空間で、前輪を駆動する２モータ電動駆動装置より車両後方に搭載し、駆動モータとして電動機を駆動する際に電気貯蔵部からの直流電力を三相交流電力に変換し、発電機として電動機で生み出された三相交流電力を電気貯蔵部に充電するため直流電力に変換するインバータユニットを２モータ電動駆動装置の近傍に配置したことを特徴とする電気自動車。
前記電気貯蔵部は、その下面が２モータ電動駆動装置の下部とほぼ同じ高さに、車体の下部に搭載されている請求項１記載の電気自動車。
前記２モータ電動駆動装置の左右それぞれの電動機と出力軸の間は、減速機でつながり、出力軸が減速機の一部であり、電動機と減速機は一体となるハウジングに納められ、そのハウジングから出力軸が出ており、減速機は、複数の歯車軸を有する請求項１又は２記載の電気自動車。
前記２モータ電動駆動装置は、車両の左右方向中央に搭載され、出力軸に連結され左右の車輪にそれぞれ駆動力を伝達するドライブシャフトを、左右同じ長さにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気自動車。
前記電動機の回転軸を、駆動装置の出力軸と同じ高さか、出力軸より低くしている請求項１〜４のいずれかに記載の電気自動車。
前輪を駆動する２モータ電動駆動装置の２基の電動機を、左右の前輪の車軸よりも車体前方に配置し、操舵装置のステアリングボックスを電動駆動装置の後方に配置したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電気自動車。
２モータ電動駆動装置の２基の電動機を収納する電動機ハウジングの内部に冷却水路を設け、この冷却水路の冷却水を冷却するラジエターを車体前方に搭載したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電気自動車。
前記ラジエターを上下又は左右の２系統に分離し、２系統のうちの一方を２基の電動機のうちの一方の電動機の冷却水路に接続し、他方を、２基の電動機のうちの他方の電動機の冷却水路に接続することを特徴とする請求項７に記載の電気自動車。
前記冷却水路の途中にインバータユニット等の別機器を配置して別機器を冷却する請求項７又は８に記載の電気自動車。