JP2018069957A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータを含む駆動装置が車両後部に配置される電動車両において、車両後突時にオイルクーラが全損するのを抑える。
【解決手段】電動モータ１１と電動モータ１１の駆動力を後輪車軸４０ａに伝達する機構とがトランスアクスルケース１０ａに収容されたトランスアクスル１０が、後輪車軸４０ａを跨ぐように車両後部に配置される電動車両１である。後輪車軸４０ａよりも後方に、トランスアクスルケース１０ａ内のオイルを冷却する第１および第２オイルクーラ６，７が配置されている。第１オイルクーラ６は、第２オイルクーラ７に対して、車両前後方向にずれた位置に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動車両に関し、特に、電動モータと当該電動モータの動力を後輪車軸に伝達する機構とがケースに収容された駆動装置が、後輪車軸を跨ぐように車両後部に配置される電動車両に関するものである。

従来から、駆動源としての電動モータと、当該電動モータの動力を車軸に伝達する機構（減速ギヤや差動歯車装置等）と、を１つのケースに収容して一体化したトランスアクスルが知られている。

例えば特許文献１には、電気式四輪駆動車両において、電動モータと、第１減速ギヤ対と、第２減速ギヤ対と、差動歯車装置と、をトランスアクスルケースに収容して一体化したリヤトランスアクスルを、後輪車軸を跨ぐように車両後部に配置するレイアウトが開示されている。

特開２０１６−１２１７３３号公報

ところで、電動モータを駆動源とする電動車両においては、発熱する電動モータが所定温度以上にならないように、例えば、トランスアクスルケース内のオイルを冷却媒体として掛けることで、電動モータの冷却を行うことが多い。この場合には、モータ冷却性能を確保するために、トランスアクスルケース内のオイルをオイルクーラによって冷却するのが一般的である。

ここで、上記特許文献１のもののように、トランスアクスルを車両後部に配置する場合には、損失低減等の観点からオイルクーラとトランスアクスルケースとを繋ぐ油路の短縮化を図るために、走行風が当たる車両前部ではなく、車両後部にオイルクーラを配置することが考えられる。また、この場合には、車両の後側から流れ込む空気によるオイルクーラへの導風効果を高めるために、車両後部における極力後側にオイルクーラを配置することが考えられる。

しかしながら、このような位置にオイルクーラを配置した場合には、車両後突時に衝突荷重によってオイルクーラが全損してしまい、モータ冷却性能を確保することが困難になるという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電動モータを含む駆動装置が車両後部に配置される電動車両において、車両後突時にオイルクーラが全損するのを抑える技術を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る電動車両では、２つのオイルクーラを設けるとともに、一方のオイルクーラを車両後突時に衝突荷重を先に受けるような位置に設けることで、他方のオイルクーラへの衝撃を緩和するようにしている。

具体的には、本発明は、電動モータと当該電動モータの駆動力を後輪車軸に伝達する機構とがケースに収容された駆動装置が、当該後輪車軸を跨ぐように車両後部に配置される電動車両を対象としている。

そして、上記電動車両は、上記後輪車軸よりも後方に配置される、上記ケース内のオイルを冷却する第１および第２オイルクーラを備えており、上記第１オイルクーラは、上記第２オイルクーラに対して、車両前後方向にずれた位置に設けられていることを特徴とするものである。

この構成によれば、第１オイルクーラと第２オイルクーラとが車両前後方向にずれた位置に設けられていることから、第１および第２オイルクーラのうち、相対的に後方に設けられたオイルクーラ（以下、一方のオイルクーラともいう）が車両後突時に先に衝突荷重を受けるので、相対的に前方に設けられたオイルクーラ（以下、他方のオイルクーラともいう）への衝撃が緩和されることになる。これにより、車両後突時にオイルクーラが全損するのを抑えて、少なくとも他方のオイルクーラによって電動モータの冷却を継続することができるので、電動車両にリンプホーム走行をさせることが可能となる。

また、上記電動車両では、上記第１および第２オイルクーラは、別個の油路を介して上記ケースとそれぞれ接続されていることが好ましい。

この構成によれば、一方のオイルクーラおよびこれとケースとを繋ぐ油路が車両後突時に破損しても、他方のオイルクーラは別個の油路を介してケースと接続されていることから、一方のオイルクーラ等の破損の影響が他方のオイルクーラに及ばないので、車両後突後も電動モータの冷却を継続することが可能となる。

以上説明したように、本発明に係る電動車両によれば、車両後突時にオイルクーラが全損するのを抑えることができる。

本発明の実施形態に係る電動車両を模式的示す図である。 トランスアクスルの概略構成を説明するスケルトン図である。 電動車両におけるオイルクーラのレイアウト例を模式的示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係る電動車両１を模式的示す図である。なお、図１の黒塗り矢印は車両前方を示している。この電動車両１は、後輪駆動の燃料電池車両であり、図１に示すように、車両前部に配置される燃料電池スタック２と、第１〜第３燃料タンク３，４，５と、車両後部に配置されるトランスアクスル１０と、トランスアクスルケース１０ａ内のオイルを冷却する第１および第２オイルクーラ６，７と、第１および第２ポンプ８，９と、従動輪としての前輪３０と、駆動輪としての後輪４０と、を備えている。

燃料電池スタック２は、ダッシュパネル（図示せず）によって車室と区画される、車両前部に設けられた収容室内に収容されている。燃料電池スタック２は、第１〜第３燃料タンク３，４，５から供給される水素と空気中の酸素との化学反応を利用して、電動車両１を駆動させる電気エネルギーを発生させる発電装置であり、固体高分子電解質膜の両面に水素極触媒および酸素極触媒をそれぞれ塗布した電極複合体をセパレーターで挟んだセルを、複数積層することによって形成されている。

この燃料電池スタック２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）およびインバータ（図示せず）を介して後述する電動モータ１１に電気的に接続されている。これにより、燃料電池スタック２からの電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータによって昇圧された後、ＤＣ／ＤＣコンバータからの直流電流がインバータによって交流電流に変換されて電動モータ１１へ供給されるようになっている。

燃料電池車両の航続距離（１回の燃料補給等で走行可能な最大距離）を伸ばすためには、より多く燃料を燃料電池車両に積載する必要があるが、相対的に大きな燃料タンクを搭載すると、車両スペースの有効活用を阻害するため、本実施形態の電動車両１では、相対的に小さい３つの燃料タンクを３カ所に分けて搭載するようにしている。具体的には、電動車両１は、車両の中央部に車両前後方向に延びるように配置される第１燃料タンク３と、トランスアクスル１０の前側に車幅方向に延びるように配置される第２燃料タンク４と、トランスアクスル１０の後側に車幅方向に延びるように配置される第３燃料タンク５と、を備えている。これら第１〜第３燃料タンク３，４，５は、互いに配管（図示せず）で接続されていて、その内部に充填された水素を燃料電池スタック２に供給するように構成されている。

図２は、トランスアクスル１０の概略構成を説明するスケルトン図である。トランスアクスル（駆動装置）１０は、図２に示すように、駆動源としての電動モータ１１と、第１減速ギヤ対１９，２１と、第２減速ギヤ対２２，２６と、差動歯車装置２５と、を有していて、これらを１つのケース（トランスアクスルケース）１０ａに収容して一体化したものである。このトランスアクスル１０は、図１に示すように、後輪車軸４０ａを跨ぐように車両後部に配置されていて、電動モータ１１で発生した駆動力を、第１減速ギヤ対１９，２１、第２減速ギヤ対２２，２６および差動歯車装置２５を介して後輪車軸４０ａに伝達するように構成されている。

電動モータ１１は、ロータ軸１２と、当該ロータ軸１２の外周を囲むようにトランスアクスルケース１０ａに固定されたステータ１３と、を有している。ロータ軸１２は、その両端に装着された一対の軸受１４，１５を介してトランスアクスルケース１０ａに回転可能に支持されている。このロータ軸１２と接続された出力軸１６は、その両端に装着された一対の軸受１７，１８を介してトランスアクスルケース１０ａに回転可能に支持されており、ロータ軸１２と一体となって回転する。

第１減速ギヤ対１９，２１は、出力軸１６の一端部（電動モータ１１と反対側の端部）に設けられた小径のカウンタドライブギヤ１９と、出力軸１６と平行なカウンタ軸２０の一端部（電動モータ１１と反対側の端部）に設けられ、当該カウンタドライブギヤ１９と噛み合う大径のカウンタドリブンギヤ２１と、で構成されている。なお、カウンタ軸２０は、その両端に装着された一対の軸受２３，２４を介してトランスアクスルケース１０ａに回転可能に支持されている。

第２減速ギヤ対２２，２６は、カウンタ軸２０の他端部（電動モータ１１側の端部）に設けられた小径のファイナルドライブギヤ２２と、デファレンシャルケース２５ａの外周部に一体的に固定され、当該ファイナルドライブギヤ２２と噛み合う大径のファイナルドリブンギヤ２６と、で構成されている。デファレンシャルケース２５ａおよびこれに一体的に固定されたファイナルドリブンギヤ２６は、デファレンシャルケース２５ａの軸方向両端部に装着された一対の軸受２７，２８を介してトランスアクスルケース１０ａに回転可能に支持されている。

差動歯車装置２５は、デファレンシャルケース２５ａと、当該デファレンシャルケース２５ａ内に収容された所謂傘歯車式の差動機構２５ｂと、を有していて、回転速度差を許容しつつ一対の後輪車軸４０ａに駆動力を伝達するように構成されている。

以上のように構成された電動車両１では、第１〜第３燃料タンク３，４，５から水素が供給されることで燃料電池スタック２が発電し、燃料電池スタック２からの電気エネルギーによって電動モータ１１が駆動し、電動モータ１１で発生した駆動力が、第１減速ギヤ対１９，２１および第２減速ギヤ対２２，２６を介して差動歯車装置２５へ伝達され、差動歯車装置２５から一対の後輪車軸４０ａを介して後輪４０に伝達されるようになっている。

第１オイルクーラ６および第２オイルクーラ７は、図１に示すように、後輪車軸４０ａよりも後方に配置された第３燃料タンク５よりも更に後方に配置されている。また、第１オイルクーラ６および第２オイルクーラ７は、別個の油路６ａ，７ａを介してトランスアクスルケース１０ａとそれぞれ接続されている。電動車両１の後端部には、空気（冷却風）を導くための導風口（図示せず）が形成されており、図１の白抜き矢印で示すように、車両後方の圧力差により導風口から車両後部に流れ込んだ空気が第１および第２オイルクーラ６，７に当たり、空気との熱交換によってオイルが冷却されるようになっている。

車幅方向右側に配置された第１オイルクーラ６は、第１油路６ａを介してトランスアクスルケース１０ａと接続されている。第１オイルクーラ６において空気との熱交換によって冷却されたオイルは、第１油路６ａ上に設けられた第１ポンプ８を駆動することにより、トランスアクスルケース１０ａ内の電動モータ１１へ強制的に供給されるようになっている。一方、車幅方向左側に配置された第２オイルクーラ７は、第２油路７ａを介してトランスアクスルケース１０ａと接続されている。第２オイルクーラ７において空気との熱交換によって冷却されたオイルは、第２油路７ａ上に設けられた第２ポンプ９を駆動することによって、第１オイルクーラ６からの冷却用オイルの供給とは独立して、トランスアクスルケース１０ａ内の電動モータ１１へ強制的に供給されるようになっている。なお、第１ポンプ８および第２ポンプ９は、電動モータ１１の駆動力を利用して駆動する機械式ポンプであってもよいし、燃料電池スタック２で発生した電気エネルギーによって駆動する電動式ポンプであってもよい。

このように、本実施形態の電動車両１では、車両後部に設けられたトランスアクスル１０に対し、第１および第２オイルクーラ６，７を車両後部に設けることで、第１および第２油路６ａ，７ａの短縮化を図ることができ、これにより、重量低減、コスト低減、および、損失低減を図ることができる。また、オイルクーラを車両前部に設けた場合と異なり、走行風がオイルクーラに直接当たらないが、２つのオイルクーラ６，７を設けることで、モータ冷却性能を確保することができる。

さらに、単に車両後部に設けるだけではなく、第１および第２オイルクーラ６，７を後輪車軸４０ａよりも後方に配置していることから、飛び石や異物の接触によって第１および第２オイルクーラ６，７が破損するのを抑えることができる。また、第１および第２オイルクーラ６，７を後輪車軸４０ａよりも後方に、換言すると、極力車両後側に配置していることから、車両後部に流れ込む空気が当たり易くなるので、第１および第２オイルクーラ６，７への導風効果を高めることができる。

もっとも、図３に示す電動車両１０１におけるように、２つのオイルクーラ１０６，１０７を車両前後方向における同じ位置（左右対称の位置）に配置すると、車両後突時に２つのオイルクーラ１０６，１０７が両方とも破損してしまい（オイルクーラが全損してしまい）、モータ冷却性能を確保することが困難になる場合がある。

そこで、本実施形態の電動車両１では、車両後突時に衝突荷重を先に受けるような位置に一方のオイルクーラを配置することで、他方のオイルクーラへの衝撃を緩和して、少なくとも他方のオイルクーラを生かすようにしている。具体的には、本実施形態の電動車両１では、図１に示すように、第１オイルクーラ６を第２オイルクーラ７に対して車両前後方向にずれた位置に設けるように、より詳しくは、第１オイルクーラ６の後端が第２オイルクーラ７の後端よりも後方になるように（図１の破線参照）、第１および第２オイルクーラ６，７を配置している。

このように、第１オイルクーラ６と第２オイルクーラ７とが車両前後方向にずれた位置に設けられていることから、第１および第２オイルクーラ６，７のうち、相対的に後方に設けられた第１オイルクーラ６が車両後突時に先に衝突荷重を受けることになる。それ故、第１オイルクーラ６自体は破損する可能性が高いが、第１オイルクーラ６が先に衝突荷重を受けることで、２つのオイルクーラ１０６，１０７を車両前後方向における同じ位置に配置した場合と異なり、相対的に前方に設けられた第２オイルクーラ７への衝撃が緩和されることになる。このように、少なくとも第２オイルクーラ７を生かすことで、車両後突時にオイルクーラが全損（第１および第２オイルクーラ６，７が共に破損）するのを抑えて、第２オイルクーラ７によって電動モータ１１の冷却を継続することができるので、電動車両１にリンプホーム走行をさせることが可能となる。

また、上述の如く、第１および第２オイルクーラ６，７は、別個の油路６ａ，７ａを介してトランスアクスルケース１０ａとそれぞれ接続されていることから、換言すると、第１および第２オイルクーラ６，７とトランスアクスルケース１０ａとを共通の油路で接続していないことから、第１オイルクーラ６、第１油路６ａおよび第１ポンプ８の破損による影響が、破損していない第２オイルクーラ７に及ぶのを抑えることができる。これにより、第１オイルクーラ６、第１油路６ａおよび第１ポンプ８が車両後突時に破損しても、第２オイルクーラ７から第２油路７ａを介してトランスアクスルケース１０ａへ冷却用オイルの供給が継続されるので、より一層確実に電動モータ１１を冷却することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神または主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記実施形態では、車幅方向右側に配置された第１オイルクーラ６を、車幅方向左側に配置された第２オイルクーラ７よりも後方にずれた位置に設けたが、これに限らず、車幅方向右側に配置された第１オイルクーラ６を、車幅方向左側に配置された第２オイルクーラ７よりも前方にずれた位置に設けてもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によると、車両後突時にオイルクーラが全損するのを抑えることができるので、電動モータと電動モータの駆動力を後輪車軸に伝達する機構とがケースに収容された駆動装置が、後輪車軸を跨ぐように車両後部に配置される電動車両に適用して極めて有益である。

１ 電動車両
６ 第１オイルクーラ
６ａ 第１油路
７ 第２オイルクーラ
７ａ 第２油路
１０ トランスアクスル（駆動装置）
１０ａ トランスアクスルケース（ケース）
１１ 電動モータ
１９，２１ 第１減速ギヤ対（機構）
２２，２６ 第２減速ギヤ対（機構）
２５ 差動歯車装置（機構）
４０ａ 後輪車軸

Claims (2)

1. 電動モータと当該電動モータの駆動力を後輪車軸に伝達する機構とがケースに収容された駆動装置が、当該後輪車軸を跨ぐように車両後部に配置される電動車両であって、
   上記後輪車軸よりも後方に配置される、上記ケース内のオイルを冷却する第１および第２オイルクーラを備えており、
   上記第１オイルクーラは、上記第２オイルクーラに対して、車両前後方向にずれた位置に設けられていることを特徴とする電動車両。
2. 上記請求項１に記載の電動車両において、
   上記第１および第２オイルクーラは、別個の油路を介して上記ケースとそれぞれ接続されていることを特徴とする電動車両。

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