車両の駆動装置
【課題】小型化と装置外部への放熱性の確保とを両立させた車両の駆動装置を提供する。
【解決手段】モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲは、左右後車輪ＲＬ，ＲＲの駆動軸にそれぞれ連結され、各々を独立に駆動する。モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲは、対応する車輪のホイールの内側に組み込まれたインホールモータからなる。インバータ１４Ｌ，１４Ｒは、パワー素子のスイッチング動作によりモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲをそれぞれ駆動制御する。インバータ（例えば１４Ｌとする）は、車両のロッカーパネル５２Ｌとサイドメンバー５０Ｌとの間に形成される空間部６０Ｌの側面上に搭載される。これにより、インバータ１４Ｌのパワー素子に発生した熱は車体に放熱される。また、空間部６０Ｌの前後方端部にそれぞれ走行風の導入口と排出口とを設けることにより、インバータ１４Ｌの熱は車体内部に導入される走行風に放熱される。
【解決手段】モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲは、左右後車輪ＲＬ，ＲＲの駆動軸にそれぞれ連結され、各々を独立に駆動する。モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲは、対応する車輪のホイールの内側に組み込まれたインホールモータからなる。インバータ１４Ｌ，１４Ｒは、パワー素子のスイッチング動作によりモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲをそれぞれ駆動制御する。インバータ（例えば１４Ｌとする）は、車両のロッカーパネル５２Ｌとサイドメンバー５０Ｌとの間に形成される空間部６０Ｌの側面上に搭載される。これにより、インバータ１４Ｌのパワー素子に発生した熱は車体に放熱される。また、空間部６０Ｌの前後方端部にそれぞれ走行風の導入口と排出口とを設けることにより、インバータ１４Ｌの熱は車体内部に導入される走行風に放熱される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の駆動装置に関し、特に、車輪に組み付けられたインホイールモータを動力源とする車両の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、インバータを介して直流電源により駆動されるモータを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。
【０００３】
また、電気自動車は、インバータを介して直流電源によって駆動されるモータを動力源とする自動車である。
【０００４】
ここで、ハイブリッド自動車および電気自動車においては、左右の駆動輪を車輪に組み付けられたインホイールモータを駆動源として独立に駆動するインホイールモータ駆動方式が検討されている（たとえば特許文献１〜６参照）。これによれば、駆動源としてモータを一台のみ搭載した電気自動車と比較して、駆動力を高めることができるとともに、４輪駆動のような運転者の要求に合わせたきめ細かい操作が実現される。
【０００５】
そして、車両にインホイールモータ駆動方式を採用した場合、インホイールモータの各々に対してはインバータが設けられる。このようなインバータにおいては、配線系統の簡素化および省スペース化を図るために、モータとともに車輪に組み込んだ搭載構造が検討されている（たとえば特許文献１および２参照）。
【０００６】
たとえば特許文献１には、車輪を構成するホイールに近い側から、インバータ、モータおよび減速機の順で配置された車両駆動装置が開示される。また、特許文献２には、ホイールの内側でロータおよびステータをその外側から覆うモータカバーと、基板上にスイッチング素子を搭載したインバータとを備えたホイールモータにおいて、インバータの基板を、モータカバーの軸方向に長さを有する軸保持部の外周側に配設したインバータの配置構造が開示される。
【特許文献１】特開２００５−２９０８６号公報
【特許文献２】特開２００２−２５２９５５号公報
【特許文献３】特開２００２−１８６１２０号公報
【特許文献４】特開２０００−１６０４０号公報
【特許文献５】特開２００４−１６１１８９号公報
【特許文献６】特開２００２−３３７５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、インホイールモータ駆動方式の車両においては、インホイールモータと同等数のインバータの各々が発熱源となるパワー素子を有するため、インバータの冷却系統をさらに搭載することが必要とされる。
【０００８】
その一方で、車両の室内空間を確保する観点から、モータ駆動装置の小型化が強く要求されている。
【０００９】
したがって、インホイールモータの各々を駆動制御するインバータおよびそのインバータの冷却系統においても、許容される搭載スペースに制約が課されることとなる。
【００１０】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の車両駆動装置によれば、インバータとその冷却系統とを車両構造のどの位置に搭載するかについては具体的に検討されるには至っていない。また、上記の特許文献２に記載のインバータの配置構造によれば、インホイールモータの高出力化を鑑みた場合、より大きなモータ駆動電流を供給するためにインバータに相対的に大きなパワー素子を用いる必要が生じるが、搭載スペースの制約から適用できるパワー素子サイズが制限される、およびインバータの放熱性の確保が困難であるといった問題が浮上する。
【００１１】
それゆえ、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、小型化と装置外部への放熱性の確保とを両立させた車両の駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明によれば、車両の駆動装置は、車両の駆動輪に連結されたインホイールモータと、電源から電力の供給を受けてインホイールモータを駆動制御する駆動回路とを備える。駆動回路は、車両のロッカーパネルとサイドメンバーとの間に形成される空間部の側面上に配置される。
【００１３】
上記の車両の駆動装置によれば、駆動回路をロッカーパネルとサイドメンバーとの間に形成される空間部に搭載したことによって、駆動回路からの熱は車体に放熱される。したがって、個々に冷却系統を設けることなく、駆動回路を簡易かつ効率良く冷却することができる。また、インホイールモータと駆動回路との間に配設される電力線の配線長を短くすることができる。その結果、駆動装置を小型化でき、車両の室内空間が確保される。さらに、空間部は外部からの漏水を防止可能なように構成されることから、駆動回路の防水機能を確保することができる。
【００１４】
好ましくは、空間部は、車両の前後方向に延在して形成され、車両の前方側端部に設けられて車両の走行中に生起される走行風を空間部に供給するための走行風導入口と、車両の後方側端部に設けられて走行風を空間部から車両の外部に排出するための走行風排出口とを含む。
【００１５】
上記の車両の駆動装置によれば、空間部に走行風を通流させることにより、駆動回路からの熱は走行風に放熱される。したがって、簡易な構成で、駆動回路の冷却効率をより一層高めることができる。
【００１６】
好ましくは、車両は、前左右車輪および後左右車輪の一方をインホイールモータを駆動力源とし、かつ他方を内燃機関およびモータを駆動力源とするハイブリッド車両である。
【００１７】
上記の車両の駆動装置によれば、駆動系が小型化されたハイブリッド車両が実現される。
【００１８】
この発明によれば、車両の駆動装置は、車両の駆動輪に連結されたインホイールモータと、電源から電力の供給を受けて前記インホイールモータを駆動制御する駆動回路とを備える。駆動回路は、車体のうちの車両側部骨格部材と車両側方衝突時のエネルギ吸収部材との間に形成される空間部の側面上に配置される。
【００１９】
上記の車両の駆動装置によれば、駆動回路からの熱は車体に放熱されるため、冷却系統を設けることなく、駆動回路を簡易かつ効率良く冷却することができる。また、インホイールモータと駆動回路との間に配設される電力線の配線距離を短くすることができる。その結果、駆動装置を小型化することができる。
【００２０】
この発明によれば、空間部は、車両の前後方向に延在して形成され、車両の前方端面に設けられて車両の走行中に生起される走行風を空間部に供給するための走行風導入口と、車両の後方端面に設けられて走行風を空間部から車両の外部に排出するための走行風排出口とを含む。
【００２１】
上記の車両の駆動装置によれば、駆動回路からの熱は、車体に放熱されるとともに、空間部に導入される走行風に放熱されるため、駆動回路の冷却効率をより一層高めることができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、インホイールモータ駆動方式の車両において、駆動装置の小型化と装置外部への放熱性の確保とを両立させることができる。その結果、エンジンルーム、客室および荷室のスペースを犠牲にすることなく、駆動装置を搭載することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２４】
図１は、この発明の実施の形態による車両の駆動装置を搭載した車両の駆動系を示す概略ブロック図である。
【００２５】
図１を参照して、車両１００は、たとえばハイブリッド四輪駆動車からなる。ハイブリッド四輪駆動車は、左右前車輪ＦＬ，ＦＲがエンジンＥＮＧとフロントモータジェネレータＭＧ２とにより駆動され、かつ、左右後車輪ＲＬ，ＲＲがモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲにより独立に駆動される、二輪独立駆動方式を採用する。
【００２６】
なお、ハイブリッド四輪駆動車は、図１の構成以外に、左右前車輪ＦＬ，ＦＲをモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲにより独立に駆動し、かつ、左右後車輪ＲＬ，ＲＲをエンジンＥＮＧおよびリヤモータジェネレータにより駆動する構成としても良い。もしくは、車両１００を、左右前車輪ＦＬ，ＦＲおよび左右後車輪ＲＬ，ＲＲのいずれか一方をモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲにより独立に駆動する、二輪独立駆動方式の電気自動車としても良い。
【００２７】
車両１００は、左右後車輪ＲＬ，ＲＲの駆動装置として、モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲと、減速機１０，１２と、インバータ１４Ｌ，１４Ｒと、電子制御ユニット（Electrical Control Unit：ＥＣＵ）３と、バッテリＢとを備える。
【００２８】
モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲは、左右後車輪ＲＬ，ＲＲの駆動軸８，９にそれぞれ連結され、それぞれを独立に駆動する。モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲは、対応する車輪のホイールの内側に組み込まれたインホールモータ形式が採用される。
【００２９】
モータジェネレータＭＧＲ，ＭＧＬは、たとえば三相交流電動機であり、バッテリＢに蓄えられた電力によって駆動される。モータジェネレータＭＧＲの駆動力は、減速機１２を介して右後車輪ＲＲの駆動軸９に伝達される。モータジェネレータＭＧＬの駆動力は、減速機１０を介して左後車輪ＲＬの駆動軸８に伝達される。
【００３０】
また、車両１００の回生制動時には、モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲはそれぞれ、減速機１０，１２を介して左右後車輪ＲＬ，ＲＲにより回転されて発電機として動作する。このとき、モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲにより発電された回生電力は、インバータ１４Ｌ，１４Ｒを介してバッテリＢに充電される。
【００３１】
バッテリＢは、ニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や燃料電池などが適用される。また、バッテリＢに代わる蓄電装置として、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタを用いてもよい。
【００３２】
インバータ１４Ｌ，１４Ｒは、モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲをそれぞれ駆動制御する。インバータ１４Ｌは、図示は省略するが、Ｕ相アームと、Ｖ相アームと、Ｗ相アームとからなる。各相アームは、電源ラインとアースラインとの間に直列接続された２個のパワー素子からなる。各相アームの中間点は、電力線１６によりモータジェネレータＭＧＬの各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧＬは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中性点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＵ相アームの中間点に、Ｖ相コイルの他端がＶ相アームの中間点に、Ｗ相コイルの他端がＷ相アームの中間点にそれぞれ接続されている。
【００３３】
インバータ１４Ｒは、インバータ１４Ｌと同様の構成からなり、各相アームの中間点が電力線１８によりモータジェネレータＭＧＲの各相コイルの各相端に接続されている。
【００３４】
インバータ１４Ｌ，１４Ｒは、バッテリＢから直流電圧が供給されるとＥＣＵ３からの信号ＰＷＭＬ，ＰＷＭＲに基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲをそれぞれ駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲは、要求駆動トルクに従ったトルクを発生するように駆動される。
【００３５】
また、インバータ１４Ｌ，１４Ｒは、車両１００の回生制動時、モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲが発電した交流電圧をＥＣＵ３からの信号ＰＷＭＬ，ＰＷＭＲに基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をバッテリＢへ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、車両１００を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。
【００３６】
車両１００は、さらに、左右前車輪ＦＬ，ＦＲの駆動装置として、エンジンＥＮＧと、フロントモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構ＰＳＤと、減速機ＲＤと、フロントモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御を行なうインバータ１４０とを備える。
【００３７】
エンジンＥＮＧは、ガソリンなどの燃料の燃焼エネルギを源として駆動力を発生する。エンジンＥＮＧの発生する駆動力は、動力分割機構ＰＳＤにより、直流電力を発電するフロントモータジェネレータＭＧ１へ伝達される経路と、減速機ＲＤを介して左右前車輪ＦＬ，ＦＲを駆動する駆動軸に伝達する経路とに分割される。
【００３８】
フロントモータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構ＰＳＤを介して伝達されたエンジンＥＮＧからの駆動力によって回転されて発電する。フロントモータジェネレータＭＧ１の発電した電力は、電力線を介してインバータ１４０に供給され、バッテリＢの充電電力として、あるいは、フロントモータジェネレータＭＧ２の駆動電力として用いられる。
【００３９】
フロントモータジェネレータＭＧ２は、インバータ１４０から電力線に供給された交流電力によって回転駆動される。フロントモータジェネレータＭＧ２によって生じた駆動力は、減速機ＲＤを介して左右前車輪ＦＬ，ＦＲの駆動軸へ伝達される。
【００４０】
また、回生制動動作時にフロントモータジェネレータＭＧ２が車輪ＦＬ，ＦＲの減速に伴なって回転される場合には、フロントモータジェネレータＭＧ２に生じた起電力が電力線に供給される。この場合には、インバータ１４０が電力線に供給された電力を直流電力に変換してバッテリＢを充電する。
【００４１】
車両１００は、さらに、アクセルペダルポジションＡＰを検出するアクセルポジションセンサ９０と、ブレーキペダルポジションＢＰを検出するブレーキペダルポジションセンサ９２と、シフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ９４と、ハンドル７と、ハンドル７の操舵角θｓを検出する操舵角センサ９６とを備える。車両１００は、さらに、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの回転速度ωＦＬ，ωＦＲ，ωＲＬ，ωＲＲを検出する車輪速センサ４０，４２，４４，４６を備える。これらのセンサからの検出信号は、ＥＣＵ３へ入力される。
【００４２】
ＥＣＵ３は、エンジンＥＮＧ、インバータ１４Ｌ，１４Ｒ，１４０およびバッテリＢと電気的に接続されており、エンジンＥＮＧの運転状態と、モータジェネレータＭＧＲ，ＭＧＬおよびフロントモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態と、バッテリＢの充電状態とを統合的に制御する。
【００４３】
ＥＣＵ３は、各種センサからの検出信号を受けると、これらの検出信号に基づいて車両１００に要求される駆動トルクを算出する。そして、ＥＣＵ３は、その算出した車両１００の要求駆動トルクに基づいて、インバータ１４Ｌ，１４Ｒに対してバッテリＢからの直流電圧をモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲを駆動するための交流電圧に変換する駆動指示を行なう信号ＰＭＷＬ，ＰＷＭＲを生成し、その生成した信号ＰＷＭＬ，ＰＷＭＲをインバータ１４Ｌ，１４Ｒへそれぞれ出力する。また、ＥＣＵ３は、インバータ１４Ｌ，１４Ｒに対してモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲで発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリＢに戻す回生指示を行なう信号ＰＷＭＬ，ＰＷＭＲを生成し、その生成した信号ＰＷＭＬ，ＰＷＭＲをインバータ１４Ｌ，１４Ｒへ出力する。
【００４４】
また、ＥＣＵ３は、算出した車両１００の要求駆動トルクに基づいて、インバータ１４０に対してバッテリＢからの直流電圧をフロントモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示を行なう信号ＰＭＷＩ１，ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１，ＰＷＭＩ２をインバータ１４０へそれぞれ出力する。また、ＥＣＵ３は、インバータ１４０に対してフロントモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリＢに戻す回生指示を行なう信号ＰＷＭＩ１，ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１，ＰＷＭＩ２をインバータ１４０へ出力する。
【００４５】
図２は、図１の車両１００における駆動装置の概略図である。
図２を参照して、駆動装置は、たとえば図１の右後車輪ＲＲを駆動する。なお、図示は省略するが、図１の左後車輪ＲＬについても、図２と同様の構成からなる駆動装置が設けられる。
【００４６】
右後車輪ＲＲは、ホイールディスク２２と、ホイールハブ２３と、等速ジョイント２５と、ブレーキロータ２４と、モータジェネレータＭＧＲと、減速機１２と、シャフト３４と、タイヤ２０とを含む。
【００４７】
ホイールディスク２２は、略カップ型形状を有し、ディスク部をネジによってホイールハブ２３に締結することによりホイールハブ２３と連結される。ホイールハブ２３は、等速ジョイント２５を内蔵し、その内蔵した等速ジョイント２５を介してシャフト３４に連結される。
【００４８】
等速ジョイント２５は、インナー２５０と、ボール２５１とを含む。インナー２５０は、シャフト３４に嵌合される。ボール２５１は、シャフト３４の回転軸方向に設けられたホイールハブ２３の溝とインナー２５０の溝とに噛合っており、シャフト３４の回転に伴なってホイールハブ２３を回転させる。また、ボール２５１は、ホイールハブ２３およびインナー２５０に設けられた溝に沿ってシャフト３４の回転軸方向に移動可能である。
【００４９】
ブレーキロータ２４は、内周端がネジによってホイールハブ２３の外周端に固定され、外周端がブレーキキャリパ（図示せず）を通過するように配置される。
【００５０】
モータジェネレータＭＧＲ、減速機１２およびシャフト３４は、図示しないケースに収納されてホイールハブ２３の紙面左側に配置され、インホイールモータを構成する。
【００５１】
モータジェネレータＭＧＲは、ステータコア３２と、ステータコイル３３と、ロータ３０とを含む。ステータコイル３３は、ステータコア３２に巻回される。モータジェネレータＭＧＲが三相モータである場合、ステータコイル３３は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルからなる。
【００５２】
ロータ３０は、ステータコア３２およびステータコイル３３の内周側に配置される。
減速機１２は、たとえばプラネタリギヤからなる。プラネタリギヤは、図示は省略するが、モータジェネレータＭＧＲのロータ３０に連結されるサンギヤ軸と、サンギヤ軸に連結されるサンギヤと、ピニオンギヤと、ピニオンギヤに連結され、かつシャフト３４にスプライン嵌合されるプラネタリキャリアと、ケースに固定されるリングギヤと、ピニオンギヤに支持されるピンとを含む。
【００５３】
電力線１８は、モータジェネレータＭＧＲのステータコイル３３とインバータ１４Ｒとの間に配設される。電力線１８は、ステータコイル３３のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルに対応した３つのケーブルからなる。
【００５４】
インバータ１４Ｒは、パワー素子を有し、このパワー素子をスイッチング動作させることによって、バッテリＢからの直流電力を交流電力に変換する。このとき、インバータ１４Ｒは、パワー素子が発熱することによって素子温度が上昇するため、冷却を必要とする。
【００５５】
ここで、インバータの冷却系統としては、例えばインバータに冷却水を通流させるための冷却水経路を設け、冷却水を専用のラジエータによって冷却する構成が従来より採用されている。
【００５６】
しかしながら、インホイールモータごとに設けられる複数のインバータの各々に対してこのような冷却系統を設けることは、駆動装置を大型化させるため、車両１００の室内空間を著しく侵食することになる。また、駆動装置の軽量化を阻害する要因ともなる。
【００５７】
そこで、この発明による駆動装置は、インホイールモータごとに設けられるインバータを簡易な構成で効率良く冷却するために、図３に示すインバータの搭載構造を採用とすることを特徴とする。これによれば、車両１００の室内空間を犠牲にすることなく、インバータの冷却性能を確保することができる。
【００５８】
図３は、図１の車両１００におけるインバータ１４Ｌ，１４Ｒの搭載構造を説明するための概略図である。詳細には、図３は、車両１００の車体構造を示す斜視図である。
【００５９】
図３を参照して、車両１００には、車両幅方向（車両側方）において、車両側面の一部を形成するロッカーパネル５２Ｌが車両前後方向に延在している。ロッカーパネル５２Ｌは、車両側部骨格部材を構成する。さらに、ロッカーパネル５２Ｌの車両幅方向内側には、サイドメンバー５０Ｌが、ロッカーパネル５２Ｌと略平行に車両前後方向に延在して設けられる。サイドメンバー５０Ｌは、車両幅方向に配設されたフロントフロアクロスメンバー６４およびリヤフロアクロスメンバー６６に結合されており、主に車両側方衝突時のエネルギを効率良く吸収・分散させ、車室の変形を最小限に抑える役割を果たす。なお、ロッカーパネル５２Ｌおよびサイドメンバー５０Ｌは、高伝熱性を有する金属からなる。
【００６０】
さらに、ロッカーパネル５２Ｌとサイドメンバー５０Ｌとは、車両上下方向の両端面が結合されている。これにより、ロッカーパネル５２Ｌの車両幅方向内側面と、サイドメンバー５０Ｌの車両幅方向外側面との間には、車両前後方向に延在する空間部６０Ｌが形成される。空間部６０Ｌは、車両前後方向に延在する略筒状の構造を有するため、内部への漏水が遮断されている。
【００６１】
車両１００は、図１で説明したように、左右後車輪ＲＬ，ＲＲがモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲにより独立に駆動される二輪独立駆動方式を採用する。したがって、左右後車輪ＲＬ，ＲＲには、ホイールの内側に組み込まれたモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲがそれぞれ配される。
【００６２】
以上の構成において、本発明の実施の形態に係る駆動装置は、インバータ１４Ｌ，１４Ｒの搭載構造にその特徴を有する。
【００６３】
具体的には、モータジェネレータＭＧＬを駆動制御するインバータ１４Ｌは、図３に示すように、ロッカーパネル５２Ｌとサイドメンバー５０Ｌとの間に形成される空間部６０Ｌの側面上に搭載される。また、図示は省略するが、モータジェネレータＭＧＲを駆動制御するインバータ１４Ｒも同様に、車両１００の右方側面に位置するロッカーパネルとサイドメンバーとの間に形成される空間部の側面上に搭載される。
【００６４】
このようにインバータ１４Ｌ，１４Ｒをロッカーパネルとサイドメンバーとの間に形成される空間部の側面上にそれぞれ搭載したことによって、本発明の実施の形態による駆動装置は、装置規模および冷却性能の点で、以下に述べる効果を奏する。
【００６５】
第１に、個々に冷却系統を設けることなく、インバータ１４Ｌ，１４Ｒを効率良く冷却することが可能となる。
【００６６】
詳細には、モータジェネレータＭＧＬを駆動したときにインバータ１４Ｌのパワー素子に発生する熱は、ロッカーパネル５２Ｌおよびサイドメンバー５０Ｌに放熱される。そして、高伝熱性の金属からなるロッカーパネル５２Ｌおよびサイドメンバー５０Ｌに吸収された熱は、車体に伝搬される。これにより、インバータ１４Ｌが冷却される。インバータ１４Ｒも同様に、モータジェネレータＭＧＲを駆動したときにパワー素子に発生する熱が車両１００の右方側面のロッカーパネルとサイドメンバーとに放熱されることによって冷却される。したがって、個々に冷却系統を設けることなく、インバータ１４Ｌ，１４Ｒを簡易かつ効率良く冷却することができる。その結果、駆動装置の小型化が実現されるため、車両１００の室内空間を確保できる。
【００６７】
さらに、図３に示すインバータ１４Ｌ，１４Ｒの搭載構造において、空間部６０Ｌの車両前後方向の両端部（図中の領域ＲＧ１，ＲＧ２に相当）に、車両１００の走行に伴なって生起される走行風の導入口および排出口をそれぞれ設けることにより、インバータ１４Ｌ，１４Ｒを、走行風によっても冷却することが可能となる。その結果、インバータ１４Ｌ，１４Ｒの冷却効率をより一層高めることができる。
【００６８】
具体的には、図４に示すように、空間部６０Ｌの車両前方側の端部には、走行風の導入口７０が設けられる。さらに、空間部６０Ｌの車両後方側の端部には、空間部６０Ｌを通流した走行風を車両１００外部へ排出するための排出口７２が設けられる。
【００６９】
これにより、モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲを駆動して車両１００を走行させると、走行風が導入口７０を介して空間部６０Ｌの内部に導入される。そして、走行風は、図中の矢印で示すように空間部６０Ｌを通流し、その後、排出口７２から車両１００外部へ排出される。このとき、インバータ１４Ｌからの熱が走行風に放熱されるため、インバータ１４Ｌが冷却される。
【００７０】
図５は、図４のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
図５を参照して、インバータ１４Ｌを収容した筐体の一方側面には、ヒートシンク８０が固定される。ヒートシンク８０は、筐体の一方側面に固定された板状体８２と、この板状体８２を基部として板状体８２の法線方向に突出して配された複数のフィン８４とを有する。複数のフィン８４の各々は、走行風の通流方向に延在し、かつ隣り合うフィンと互いに平行になるように配列される。
【００７１】
このような構成とすることにより、図４の導入口７０から空間部６０Ｌ内部に導入された走行風は、隣接するフィン８４の間に形成される間隙を流路として通流する。すなわち、隣接するフィン間の間隙は、冷却媒体流路を形成し、インバータ１４Ｌに発生した熱は、この冷却媒体流路を通流する走行風に吸収される。
【００７２】
すなわち、インバータ１４Ｌに発生した熱は、図中の矢印で示すように、ロッカーパネル５２Ｌおよびサイドメンバー５０Ｌを経路として車体へ放熱されるとともに、空間部６０Ｌを通流する走行風に放熱される。走行風は、車両１００の走行速度が高くなるに従ってその風量が増加する。そのため、高速走行の加速など相対的に負荷が高い走行状態においては、インバータ１４Ｌにおけるパワー素子の発熱量が増えるものの、冷却媒体流路を通流する走行風の風量も併せて増加することとなるため、素子温度の上昇を効果的に抑えることができる。
【００７３】
なお、インバータ１４Ｌ，１４Ｒの冷却構造としては、本実施の形態による搭載構造と、個々に設けられた冷却系統とを併用させる構成としても良い。この場合、インバータ１４Ｌ，１４Ｒの放熱経路としては、車体、走行風および冷却媒体が併存することとなる。したがって、冷却系統を従来よりも小型なもので構成することが可能となり、駆動装置の小型化を図ることができる。
【００７４】
さらに、かかる搭載構造による第２の効果としては、モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲとインバータ１４Ｌ，１４Ｒとの間にそれぞれ配設される電力線１６，１８の配線長を短くすることができることが挙げられる。これによれば、電力線１６，１８にて生じる電力損失分を低減することが可能となる。
【００７５】
また、第３の効果としては、上述したようにロッカーパネルとサイドメンバーとの間に形成される空間部が内部への漏水を遮断するように構成されることから、空間部に配置されるインバータ１４Ｌ，１４Ｒの防水機能が確保される。
【００７６】
以上のように、この発明の実施の形態によれば、インホイールモータを駆動制御するインバータを、車両側部骨格部材を構成するロッカーパネルと車両側方衝突時のエネルギ吸収部材であるのサイドメンバーとの間に形成される空間部に搭載したことにより、簡易かつ効率良くインバータを冷却することができる。また、電力線の配線長も短くできるため、駆動装置を小型化することができる。これにより、車両のエンジンルーム、客室および荷室のスペースを犠牲にすることなく、駆動回路を搭載することができる。
【００７７】
なお、本実施の形態では、左右後車輪をインホイールモータによって独立駆動する場合について説明したが、左右前車輪をインホイールモータによって独立駆動する場合においても同様に、上記の空間部にインバータの各々を搭載することにより、同様の効果を得ることができる。
【００７８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
この発明は、車輪独立駆動式車両に搭載される駆動装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】この発明の実施の形態による車両の駆動装置を搭載した車両の駆動系を示す概略ブロック図である。
【図２】図１の車両における駆動装置の概略図である。
【図３】図１の車両におけるインバータの搭載構造を説明するための概略図である。
【図４】車両に導入される走行風を利用した冷却系統を説明するための図である
【図５】図４に示すインバータの冷却構造を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００８１】
３ ＥＣＵ、７ ハンドル、８，９ 駆動軸、１０，１２ 減速機、１４Ｌ，１４Ｒ，１４０ インバータ、１６，１８ 電力線、２０ タイヤ、２２ ホイールディスク、２３ ホイールハブ、２４ ブレーキロータ、２５ 等速ジョイント、３０ ロータ、３２ ステータコア、３３ ステータコイル、３４ シャフト、４０，４２，４４，４６ 車輪速センサ、５０Ｌ サイドメンバー、５２Ｌ ロッカーパネル、６０Ｌ 空間部、６４ フロントフロアクロスメンバー、６６ リヤフロアクロスメンバー、７０ 導入口、７２ 排出口、８０ ヒートシンク、８２ 板状体、８４ フィン、９０ アクセルポジションセンサ、９２ ブレーキペダルポジションセンサ、９４ シフトポジションセンサ、９６ 操舵角センサ、１００ 車両、２５０ インナー、２５１ ボール、ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ 車輪、ＭＧ１，ＭＧ２ フロントモータジェネレータ、ＭＧＬ，ＭＧＲ モータジェネレータ、ＲＤ 減速機。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の駆動装置に関し、特に、車輪に組み付けられたインホイールモータを動力源とする車両の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、インバータを介して直流電源により駆動されるモータを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。
【０００３】
また、電気自動車は、インバータを介して直流電源によって駆動されるモータを動力源とする自動車である。
【０００４】
ここで、ハイブリッド自動車および電気自動車においては、左右の駆動輪を車輪に組み付けられたインホイールモータを駆動源として独立に駆動するインホイールモータ駆動方式が検討されている（たとえば特許文献１〜６参照）。これによれば、駆動源としてモータを一台のみ搭載した電気自動車と比較して、駆動力を高めることができるとともに、４輪駆動のような運転者の要求に合わせたきめ細かい操作が実現される。
【０００５】
そして、車両にインホイールモータ駆動方式を採用した場合、インホイールモータの各々に対してはインバータが設けられる。このようなインバータにおいては、配線系統の簡素化および省スペース化を図るために、モータとともに車輪に組み込んだ搭載構造が検討されている（たとえば特許文献１および２参照）。
【０００６】
たとえば特許文献１には、車輪を構成するホイールに近い側から、インバータ、モータおよび減速機の順で配置された車両駆動装置が開示される。また、特許文献２には、ホイールの内側でロータおよびステータをその外側から覆うモータカバーと、基板上にスイッチング素子を搭載したインバータとを備えたホイールモータにおいて、インバータの基板を、モータカバーの軸方向に長さを有する軸保持部の外周側に配設したインバータの配置構造が開示される。
【特許文献１】特開２００５−２９０８６号公報
【特許文献２】特開２００２−２５２９５５号公報
【特許文献３】特開２００２−１８６１２０号公報
【特許文献４】特開２０００−１６０４０号公報
【特許文献５】特開２００４−１６１１８９号公報
【特許文献６】特開２００２−３３７５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、インホイールモータ駆動方式の車両においては、インホイールモータと同等数のインバータの各々が発熱源となるパワー素子を有するため、インバータの冷却系統をさらに搭載することが必要とされる。
【０００８】
その一方で、車両の室内空間を確保する観点から、モータ駆動装置の小型化が強く要求されている。
【０００９】
したがって、インホイールモータの各々を駆動制御するインバータおよびそのインバータの冷却系統においても、許容される搭載スペースに制約が課されることとなる。
【００１０】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の車両駆動装置によれば、インバータとその冷却系統とを車両構造のどの位置に搭載するかについては具体的に検討されるには至っていない。また、上記の特許文献２に記載のインバータの配置構造によれば、インホイールモータの高出力化を鑑みた場合、より大きなモータ駆動電流を供給するためにインバータに相対的に大きなパワー素子を用いる必要が生じるが、搭載スペースの制約から適用できるパワー素子サイズが制限される、およびインバータの放熱性の確保が困難であるといった問題が浮上する。
【００１１】
それゆえ、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、小型化と装置外部への放熱性の確保とを両立させた車両の駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明によれば、車両の駆動装置は、車両の駆動輪に連結されたインホイールモータと、電源から電力の供給を受けてインホイールモータを駆動制御する駆動回路とを備える。駆動回路は、車両のロッカーパネルとサイドメンバーとの間に形成される空間部の側面上に配置される。
【００１３】
上記の車両の駆動装置によれば、駆動回路をロッカーパネルとサイドメンバーとの間に形成される空間部に搭載したことによって、駆動回路からの熱は車体に放熱される。したがって、個々に冷却系統を設けることなく、駆動回路を簡易かつ効率良く冷却することができる。また、インホイールモータと駆動回路との間に配設される電力線の配線長を短くすることができる。その結果、駆動装置を小型化でき、車両の室内空間が確保される。さらに、空間部は外部からの漏水を防止可能なように構成されることから、駆動回路の防水機能を確保することができる。
【００１４】
好ましくは、空間部は、車両の前後方向に延在して形成され、車両の前方側端部に設けられて車両の走行中に生起される走行風を空間部に供給するための走行風導入口と、車両の後方側端部に設けられて走行風を空間部から車両の外部に排出するための走行風排出口とを含む。
【００１５】
上記の車両の駆動装置によれば、空間部に走行風を通流させることにより、駆動回路からの熱は走行風に放熱される。したがって、簡易な構成で、駆動回路の冷却効率をより一層高めることができる。
【００１６】
好ましくは、車両は、前左右車輪および後左右車輪の一方をインホイールモータを駆動力源とし、かつ他方を内燃機関およびモータを駆動力源とするハイブリッド車両である。
【００１７】
上記の車両の駆動装置によれば、駆動系が小型化されたハイブリッド車両が実現される。
【００１８】
この発明によれば、車両の駆動装置は、車両の駆動輪に連結されたインホイールモータと、電源から電力の供給を受けて前記インホイールモータを駆動制御する駆動回路とを備える。駆動回路は、車体のうちの車両側部骨格部材と車両側方衝突時のエネルギ吸収部材との間に形成される空間部の側面上に配置される。
【００１９】
上記の車両の駆動装置によれば、駆動回路からの熱は車体に放熱されるため、冷却系統を設けることなく、駆動回路を簡易かつ効率良く冷却することができる。また、インホイールモータと駆動回路との間に配設される電力線の配線距離を短くすることができる。その結果、駆動装置を小型化することができる。
【００２０】
この発明によれば、空間部は、車両の前後方向に延在して形成され、車両の前方端面に設けられて車両の走行中に生起される走行風を空間部に供給するための走行風導入口と、車両の後方端面に設けられて走行風を空間部から車両の外部に排出するための走行風排出口とを含む。
【００２１】
上記の車両の駆動装置によれば、駆動回路からの熱は、車体に放熱されるとともに、空間部に導入される走行風に放熱されるため、駆動回路の冷却効率をより一層高めることができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、インホイールモータ駆動方式の車両において、駆動装置の小型化と装置外部への放熱性の確保とを両立させることができる。その結果、エンジンルーム、客室および荷室のスペースを犠牲にすることなく、駆動装置を搭載することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２４】
図１は、この発明の実施の形態による車両の駆動装置を搭載した車両の駆動系を示す概略ブロック図である。
【００２５】
図１を参照して、車両１００は、たとえばハイブリッド四輪駆動車からなる。ハイブリッド四輪駆動車は、左右前車輪ＦＬ，ＦＲがエンジンＥＮＧとフロントモータジェネレータＭＧ２とにより駆動され、かつ、左右後車輪ＲＬ，ＲＲがモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲにより独立に駆動される、二輪独立駆動方式を採用する。
【００２６】
なお、ハイブリッド四輪駆動車は、図１の構成以外に、左右前車輪ＦＬ，ＦＲをモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲにより独立に駆動し、かつ、左右後車輪ＲＬ，ＲＲをエンジンＥＮＧおよびリヤモータジェネレータにより駆動する構成としても良い。もしくは、車両１００を、左右前車輪ＦＬ，ＦＲおよび左右後車輪ＲＬ，ＲＲのいずれか一方をモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲにより独立に駆動する、二輪独立駆動方式の電気自動車としても良い。
【００２７】
車両１００は、左右後車輪ＲＬ，ＲＲの駆動装置として、モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲと、減速機１０，１２と、インバータ１４Ｌ，１４Ｒと、電子制御ユニット（Electrical Control Unit：ＥＣＵ）３と、バッテリＢとを備える。
【００２８】
モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲは、左右後車輪ＲＬ，ＲＲの駆動軸８，９にそれぞれ連結され、それぞれを独立に駆動する。モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲは、対応する車輪のホイールの内側に組み込まれたインホールモータ形式が採用される。
【００２９】
モータジェネレータＭＧＲ，ＭＧＬは、たとえば三相交流電動機であり、バッテリＢに蓄えられた電力によって駆動される。モータジェネレータＭＧＲの駆動力は、減速機１２を介して右後車輪ＲＲの駆動軸９に伝達される。モータジェネレータＭＧＬの駆動力は、減速機１０を介して左後車輪ＲＬの駆動軸８に伝達される。
【００３０】
また、車両１００の回生制動時には、モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲはそれぞれ、減速機１０，１２を介して左右後車輪ＲＬ，ＲＲにより回転されて発電機として動作する。このとき、モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲにより発電された回生電力は、インバータ１４Ｌ，１４Ｒを介してバッテリＢに充電される。
【００３１】
バッテリＢは、ニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や燃料電池などが適用される。また、バッテリＢに代わる蓄電装置として、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタを用いてもよい。
【００３２】
インバータ１４Ｌ，１４Ｒは、モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲをそれぞれ駆動制御する。インバータ１４Ｌは、図示は省略するが、Ｕ相アームと、Ｖ相アームと、Ｗ相アームとからなる。各相アームは、電源ラインとアースラインとの間に直列接続された２個のパワー素子からなる。各相アームの中間点は、電力線１６によりモータジェネレータＭＧＬの各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧＬは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中性点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＵ相アームの中間点に、Ｖ相コイルの他端がＶ相アームの中間点に、Ｗ相コイルの他端がＷ相アームの中間点にそれぞれ接続されている。
【００３３】
インバータ１４Ｒは、インバータ１４Ｌと同様の構成からなり、各相アームの中間点が電力線１８によりモータジェネレータＭＧＲの各相コイルの各相端に接続されている。
【００３４】
インバータ１４Ｌ，１４Ｒは、バッテリＢから直流電圧が供給されるとＥＣＵ３からの信号ＰＷＭＬ，ＰＷＭＲに基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲをそれぞれ駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲは、要求駆動トルクに従ったトルクを発生するように駆動される。
【００３５】
また、インバータ１４Ｌ，１４Ｒは、車両１００の回生制動時、モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲが発電した交流電圧をＥＣＵ３からの信号ＰＷＭＬ，ＰＷＭＲに基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をバッテリＢへ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、車両１００を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。
【００３６】
車両１００は、さらに、左右前車輪ＦＬ，ＦＲの駆動装置として、エンジンＥＮＧと、フロントモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構ＰＳＤと、減速機ＲＤと、フロントモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御を行なうインバータ１４０とを備える。
【００３７】
エンジンＥＮＧは、ガソリンなどの燃料の燃焼エネルギを源として駆動力を発生する。エンジンＥＮＧの発生する駆動力は、動力分割機構ＰＳＤにより、直流電力を発電するフロントモータジェネレータＭＧ１へ伝達される経路と、減速機ＲＤを介して左右前車輪ＦＬ，ＦＲを駆動する駆動軸に伝達する経路とに分割される。
【００３８】
フロントモータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構ＰＳＤを介して伝達されたエンジンＥＮＧからの駆動力によって回転されて発電する。フロントモータジェネレータＭＧ１の発電した電力は、電力線を介してインバータ１４０に供給され、バッテリＢの充電電力として、あるいは、フロントモータジェネレータＭＧ２の駆動電力として用いられる。
【００３９】
フロントモータジェネレータＭＧ２は、インバータ１４０から電力線に供給された交流電力によって回転駆動される。フロントモータジェネレータＭＧ２によって生じた駆動力は、減速機ＲＤを介して左右前車輪ＦＬ，ＦＲの駆動軸へ伝達される。
【００４０】
また、回生制動動作時にフロントモータジェネレータＭＧ２が車輪ＦＬ，ＦＲの減速に伴なって回転される場合には、フロントモータジェネレータＭＧ２に生じた起電力が電力線に供給される。この場合には、インバータ１４０が電力線に供給された電力を直流電力に変換してバッテリＢを充電する。
【００４１】
車両１００は、さらに、アクセルペダルポジションＡＰを検出するアクセルポジションセンサ９０と、ブレーキペダルポジションＢＰを検出するブレーキペダルポジションセンサ９２と、シフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ９４と、ハンドル７と、ハンドル７の操舵角θｓを検出する操舵角センサ９６とを備える。車両１００は、さらに、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの回転速度ωＦＬ，ωＦＲ，ωＲＬ，ωＲＲを検出する車輪速センサ４０，４２，４４，４６を備える。これらのセンサからの検出信号は、ＥＣＵ３へ入力される。
【００４２】
ＥＣＵ３は、エンジンＥＮＧ、インバータ１４Ｌ，１４Ｒ，１４０およびバッテリＢと電気的に接続されており、エンジンＥＮＧの運転状態と、モータジェネレータＭＧＲ，ＭＧＬおよびフロントモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態と、バッテリＢの充電状態とを統合的に制御する。
【００４３】
ＥＣＵ３は、各種センサからの検出信号を受けると、これらの検出信号に基づいて車両１００に要求される駆動トルクを算出する。そして、ＥＣＵ３は、その算出した車両１００の要求駆動トルクに基づいて、インバータ１４Ｌ，１４Ｒに対してバッテリＢからの直流電圧をモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲを駆動するための交流電圧に変換する駆動指示を行なう信号ＰＭＷＬ，ＰＷＭＲを生成し、その生成した信号ＰＷＭＬ，ＰＷＭＲをインバータ１４Ｌ，１４Ｒへそれぞれ出力する。また、ＥＣＵ３は、インバータ１４Ｌ，１４Ｒに対してモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲで発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリＢに戻す回生指示を行なう信号ＰＷＭＬ，ＰＷＭＲを生成し、その生成した信号ＰＷＭＬ，ＰＷＭＲをインバータ１４Ｌ，１４Ｒへ出力する。
【００４４】
また、ＥＣＵ３は、算出した車両１００の要求駆動トルクに基づいて、インバータ１４０に対してバッテリＢからの直流電圧をフロントモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示を行なう信号ＰＭＷＩ１，ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１，ＰＷＭＩ２をインバータ１４０へそれぞれ出力する。また、ＥＣＵ３は、インバータ１４０に対してフロントモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリＢに戻す回生指示を行なう信号ＰＷＭＩ１，ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１，ＰＷＭＩ２をインバータ１４０へ出力する。
【００４５】
図２は、図１の車両１００における駆動装置の概略図である。
図２を参照して、駆動装置は、たとえば図１の右後車輪ＲＲを駆動する。なお、図示は省略するが、図１の左後車輪ＲＬについても、図２と同様の構成からなる駆動装置が設けられる。
【００４６】
右後車輪ＲＲは、ホイールディスク２２と、ホイールハブ２３と、等速ジョイント２５と、ブレーキロータ２４と、モータジェネレータＭＧＲと、減速機１２と、シャフト３４と、タイヤ２０とを含む。
【００４７】
ホイールディスク２２は、略カップ型形状を有し、ディスク部をネジによってホイールハブ２３に締結することによりホイールハブ２３と連結される。ホイールハブ２３は、等速ジョイント２５を内蔵し、その内蔵した等速ジョイント２５を介してシャフト３４に連結される。
【００４８】
等速ジョイント２５は、インナー２５０と、ボール２５１とを含む。インナー２５０は、シャフト３４に嵌合される。ボール２５１は、シャフト３４の回転軸方向に設けられたホイールハブ２３の溝とインナー２５０の溝とに噛合っており、シャフト３４の回転に伴なってホイールハブ２３を回転させる。また、ボール２５１は、ホイールハブ２３およびインナー２５０に設けられた溝に沿ってシャフト３４の回転軸方向に移動可能である。
【００４９】
ブレーキロータ２４は、内周端がネジによってホイールハブ２３の外周端に固定され、外周端がブレーキキャリパ（図示せず）を通過するように配置される。
【００５０】
モータジェネレータＭＧＲ、減速機１２およびシャフト３４は、図示しないケースに収納されてホイールハブ２３の紙面左側に配置され、インホイールモータを構成する。
【００５１】
モータジェネレータＭＧＲは、ステータコア３２と、ステータコイル３３と、ロータ３０とを含む。ステータコイル３３は、ステータコア３２に巻回される。モータジェネレータＭＧＲが三相モータである場合、ステータコイル３３は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルからなる。
【００５２】
ロータ３０は、ステータコア３２およびステータコイル３３の内周側に配置される。
減速機１２は、たとえばプラネタリギヤからなる。プラネタリギヤは、図示は省略するが、モータジェネレータＭＧＲのロータ３０に連結されるサンギヤ軸と、サンギヤ軸に連結されるサンギヤと、ピニオンギヤと、ピニオンギヤに連結され、かつシャフト３４にスプライン嵌合されるプラネタリキャリアと、ケースに固定されるリングギヤと、ピニオンギヤに支持されるピンとを含む。
【００５３】
電力線１８は、モータジェネレータＭＧＲのステータコイル３３とインバータ１４Ｒとの間に配設される。電力線１８は、ステータコイル３３のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルに対応した３つのケーブルからなる。
【００５４】
インバータ１４Ｒは、パワー素子を有し、このパワー素子をスイッチング動作させることによって、バッテリＢからの直流電力を交流電力に変換する。このとき、インバータ１４Ｒは、パワー素子が発熱することによって素子温度が上昇するため、冷却を必要とする。
【００５５】
ここで、インバータの冷却系統としては、例えばインバータに冷却水を通流させるための冷却水経路を設け、冷却水を専用のラジエータによって冷却する構成が従来より採用されている。
【００５６】
しかしながら、インホイールモータごとに設けられる複数のインバータの各々に対してこのような冷却系統を設けることは、駆動装置を大型化させるため、車両１００の室内空間を著しく侵食することになる。また、駆動装置の軽量化を阻害する要因ともなる。
【００５７】
そこで、この発明による駆動装置は、インホイールモータごとに設けられるインバータを簡易な構成で効率良く冷却するために、図３に示すインバータの搭載構造を採用とすることを特徴とする。これによれば、車両１００の室内空間を犠牲にすることなく、インバータの冷却性能を確保することができる。
【００５８】
図３は、図１の車両１００におけるインバータ１４Ｌ，１４Ｒの搭載構造を説明するための概略図である。詳細には、図３は、車両１００の車体構造を示す斜視図である。
【００５９】
図３を参照して、車両１００には、車両幅方向（車両側方）において、車両側面の一部を形成するロッカーパネル５２Ｌが車両前後方向に延在している。ロッカーパネル５２Ｌは、車両側部骨格部材を構成する。さらに、ロッカーパネル５２Ｌの車両幅方向内側には、サイドメンバー５０Ｌが、ロッカーパネル５２Ｌと略平行に車両前後方向に延在して設けられる。サイドメンバー５０Ｌは、車両幅方向に配設されたフロントフロアクロスメンバー６４およびリヤフロアクロスメンバー６６に結合されており、主に車両側方衝突時のエネルギを効率良く吸収・分散させ、車室の変形を最小限に抑える役割を果たす。なお、ロッカーパネル５２Ｌおよびサイドメンバー５０Ｌは、高伝熱性を有する金属からなる。
【００６０】
さらに、ロッカーパネル５２Ｌとサイドメンバー５０Ｌとは、車両上下方向の両端面が結合されている。これにより、ロッカーパネル５２Ｌの車両幅方向内側面と、サイドメンバー５０Ｌの車両幅方向外側面との間には、車両前後方向に延在する空間部６０Ｌが形成される。空間部６０Ｌは、車両前後方向に延在する略筒状の構造を有するため、内部への漏水が遮断されている。
【００６１】
車両１００は、図１で説明したように、左右後車輪ＲＬ，ＲＲがモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲにより独立に駆動される二輪独立駆動方式を採用する。したがって、左右後車輪ＲＬ，ＲＲには、ホイールの内側に組み込まれたモータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲがそれぞれ配される。
【００６２】
以上の構成において、本発明の実施の形態に係る駆動装置は、インバータ１４Ｌ，１４Ｒの搭載構造にその特徴を有する。
【００６３】
具体的には、モータジェネレータＭＧＬを駆動制御するインバータ１４Ｌは、図３に示すように、ロッカーパネル５２Ｌとサイドメンバー５０Ｌとの間に形成される空間部６０Ｌの側面上に搭載される。また、図示は省略するが、モータジェネレータＭＧＲを駆動制御するインバータ１４Ｒも同様に、車両１００の右方側面に位置するロッカーパネルとサイドメンバーとの間に形成される空間部の側面上に搭載される。
【００６４】
このようにインバータ１４Ｌ，１４Ｒをロッカーパネルとサイドメンバーとの間に形成される空間部の側面上にそれぞれ搭載したことによって、本発明の実施の形態による駆動装置は、装置規模および冷却性能の点で、以下に述べる効果を奏する。
【００６５】
第１に、個々に冷却系統を設けることなく、インバータ１４Ｌ，１４Ｒを効率良く冷却することが可能となる。
【００６６】
詳細には、モータジェネレータＭＧＬを駆動したときにインバータ１４Ｌのパワー素子に発生する熱は、ロッカーパネル５２Ｌおよびサイドメンバー５０Ｌに放熱される。そして、高伝熱性の金属からなるロッカーパネル５２Ｌおよびサイドメンバー５０Ｌに吸収された熱は、車体に伝搬される。これにより、インバータ１４Ｌが冷却される。インバータ１４Ｒも同様に、モータジェネレータＭＧＲを駆動したときにパワー素子に発生する熱が車両１００の右方側面のロッカーパネルとサイドメンバーとに放熱されることによって冷却される。したがって、個々に冷却系統を設けることなく、インバータ１４Ｌ，１４Ｒを簡易かつ効率良く冷却することができる。その結果、駆動装置の小型化が実現されるため、車両１００の室内空間を確保できる。
【００６７】
さらに、図３に示すインバータ１４Ｌ，１４Ｒの搭載構造において、空間部６０Ｌの車両前後方向の両端部（図中の領域ＲＧ１，ＲＧ２に相当）に、車両１００の走行に伴なって生起される走行風の導入口および排出口をそれぞれ設けることにより、インバータ１４Ｌ，１４Ｒを、走行風によっても冷却することが可能となる。その結果、インバータ１４Ｌ，１４Ｒの冷却効率をより一層高めることができる。
【００６８】
具体的には、図４に示すように、空間部６０Ｌの車両前方側の端部には、走行風の導入口７０が設けられる。さらに、空間部６０Ｌの車両後方側の端部には、空間部６０Ｌを通流した走行風を車両１００外部へ排出するための排出口７２が設けられる。
【００６９】
これにより、モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲを駆動して車両１００を走行させると、走行風が導入口７０を介して空間部６０Ｌの内部に導入される。そして、走行風は、図中の矢印で示すように空間部６０Ｌを通流し、その後、排出口７２から車両１００外部へ排出される。このとき、インバータ１４Ｌからの熱が走行風に放熱されるため、インバータ１４Ｌが冷却される。
【００７０】
図５は、図４のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
図５を参照して、インバータ１４Ｌを収容した筐体の一方側面には、ヒートシンク８０が固定される。ヒートシンク８０は、筐体の一方側面に固定された板状体８２と、この板状体８２を基部として板状体８２の法線方向に突出して配された複数のフィン８４とを有する。複数のフィン８４の各々は、走行風の通流方向に延在し、かつ隣り合うフィンと互いに平行になるように配列される。
【００７１】
このような構成とすることにより、図４の導入口７０から空間部６０Ｌ内部に導入された走行風は、隣接するフィン８４の間に形成される間隙を流路として通流する。すなわち、隣接するフィン間の間隙は、冷却媒体流路を形成し、インバータ１４Ｌに発生した熱は、この冷却媒体流路を通流する走行風に吸収される。
【００７２】
すなわち、インバータ１４Ｌに発生した熱は、図中の矢印で示すように、ロッカーパネル５２Ｌおよびサイドメンバー５０Ｌを経路として車体へ放熱されるとともに、空間部６０Ｌを通流する走行風に放熱される。走行風は、車両１００の走行速度が高くなるに従ってその風量が増加する。そのため、高速走行の加速など相対的に負荷が高い走行状態においては、インバータ１４Ｌにおけるパワー素子の発熱量が増えるものの、冷却媒体流路を通流する走行風の風量も併せて増加することとなるため、素子温度の上昇を効果的に抑えることができる。
【００７３】
なお、インバータ１４Ｌ，１４Ｒの冷却構造としては、本実施の形態による搭載構造と、個々に設けられた冷却系統とを併用させる構成としても良い。この場合、インバータ１４Ｌ，１４Ｒの放熱経路としては、車体、走行風および冷却媒体が併存することとなる。したがって、冷却系統を従来よりも小型なもので構成することが可能となり、駆動装置の小型化を図ることができる。
【００７４】
さらに、かかる搭載構造による第２の効果としては、モータジェネレータＭＧＬ，ＭＧＲとインバータ１４Ｌ，１４Ｒとの間にそれぞれ配設される電力線１６，１８の配線長を短くすることができることが挙げられる。これによれば、電力線１６，１８にて生じる電力損失分を低減することが可能となる。
【００７５】
また、第３の効果としては、上述したようにロッカーパネルとサイドメンバーとの間に形成される空間部が内部への漏水を遮断するように構成されることから、空間部に配置されるインバータ１４Ｌ，１４Ｒの防水機能が確保される。
【００７６】
以上のように、この発明の実施の形態によれば、インホイールモータを駆動制御するインバータを、車両側部骨格部材を構成するロッカーパネルと車両側方衝突時のエネルギ吸収部材であるのサイドメンバーとの間に形成される空間部に搭載したことにより、簡易かつ効率良くインバータを冷却することができる。また、電力線の配線長も短くできるため、駆動装置を小型化することができる。これにより、車両のエンジンルーム、客室および荷室のスペースを犠牲にすることなく、駆動回路を搭載することができる。
【００７７】
なお、本実施の形態では、左右後車輪をインホイールモータによって独立駆動する場合について説明したが、左右前車輪をインホイールモータによって独立駆動する場合においても同様に、上記の空間部にインバータの各々を搭載することにより、同様の効果を得ることができる。
【００７８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
この発明は、車輪独立駆動式車両に搭載される駆動装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】この発明の実施の形態による車両の駆動装置を搭載した車両の駆動系を示す概略ブロック図である。
【図２】図１の車両における駆動装置の概略図である。
【図３】図１の車両におけるインバータの搭載構造を説明するための概略図である。
【図４】車両に導入される走行風を利用した冷却系統を説明するための図である
【図５】図４に示すインバータの冷却構造を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００８１】
３ ＥＣＵ、７ ハンドル、８，９ 駆動軸、１０，１２ 減速機、１４Ｌ，１４Ｒ，１４０ インバータ、１６，１８ 電力線、２０ タイヤ、２２ ホイールディスク、２３ ホイールハブ、２４ ブレーキロータ、２５ 等速ジョイント、３０ ロータ、３２ ステータコア、３３ ステータコイル、３４ シャフト、４０，４２，４４，４６ 車輪速センサ、５０Ｌ サイドメンバー、５２Ｌ ロッカーパネル、６０Ｌ 空間部、６４ フロントフロアクロスメンバー、６６ リヤフロアクロスメンバー、７０ 導入口、７２ 排出口、８０ ヒートシンク、８２ 板状体、８４ フィン、９０ アクセルポジションセンサ、９２ ブレーキペダルポジションセンサ、９４ シフトポジションセンサ、９６ 操舵角センサ、１００ 車両、２５０ インナー、２５１ ボール、ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ 車輪、ＭＧ１，ＭＧ２ フロントモータジェネレータ、ＭＧＬ，ＭＧＲ モータジェネレータ、ＲＤ 減速機。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動輪に連結されたインホイールモータと、
電源から電力の供給を受けて前記インホイールモータを駆動制御する駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、前記車両のロッカーパネルとサイドメンバーとの間に形成される空間部の側面上に配置される、車両の駆動装置。
【請求項２】
前記空間部は、前記車両の前後方向に延在して形成され、
前記車両の前方側端部に設けられ、前記車両の走行中に生起される走行風を前記空間部に供給するための走行風導入口と、
前記車両の後方側端部に設けられ、前記走行風を前記空間部から前記車両の外部に排出するための走行風排出口とを含む、請求項１に記載の車両の駆動装置。
【請求項３】
前記車両は、前左右車輪および後左右車輪の一方を前記インホイールモータを駆動力源とし、かつ他方を内燃機関およびモータを駆動力源とするハイブリッド車両である、請求項１または請求項２に記載の車両の駆動装置。
【請求項４】
車両の駆動輪に連結されたインホイールモータと、
電源から電力の供給を受けて前記インホイールモータを駆動制御する駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、車体のうちの車両側部骨格部材と車両側方衝突時のエネルギ吸収部材との間に形成される空間部の側面上に配置される、車両の駆動装置。
【請求項５】
前記空間部は、前記車両の前後方向に延在して形成され、
前記車両の前方側端部に設けられ、前記車両の走行中に生起される走行風を前記空間部に供給するための走行風導入口と、
前記車両の後方側端部に設けられ、前記走行風を前記空間部から前記車両の外部に排出するための走行風排出口とを含む、請求項４に記載の車両の駆動装置。
【請求項１】
車両の駆動輪に連結されたインホイールモータと、
電源から電力の供給を受けて前記インホイールモータを駆動制御する駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、前記車両のロッカーパネルとサイドメンバーとの間に形成される空間部の側面上に配置される、車両の駆動装置。
【請求項２】
前記空間部は、前記車両の前後方向に延在して形成され、
前記車両の前方側端部に設けられ、前記車両の走行中に生起される走行風を前記空間部に供給するための走行風導入口と、
前記車両の後方側端部に設けられ、前記走行風を前記空間部から前記車両の外部に排出するための走行風排出口とを含む、請求項１に記載の車両の駆動装置。
【請求項３】
前記車両は、前左右車輪および後左右車輪の一方を前記インホイールモータを駆動力源とし、かつ他方を内燃機関およびモータを駆動力源とするハイブリッド車両である、請求項１または請求項２に記載の車両の駆動装置。
【請求項４】
車両の駆動輪に連結されたインホイールモータと、
電源から電力の供給を受けて前記インホイールモータを駆動制御する駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、車体のうちの車両側部骨格部材と車両側方衝突時のエネルギ吸収部材との間に形成される空間部の側面上に配置される、車両の駆動装置。
【請求項５】
前記空間部は、前記車両の前後方向に延在して形成され、
前記車両の前方側端部に設けられ、前記車両の走行中に生起される走行風を前記空間部に供給するための走行風導入口と、
前記車両の後方側端部に設けられ、前記走行風を前記空間部から前記車両の外部に排出するための走行風排出口とを含む、請求項４に記載の車両の駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１８１２９３（Ｐ２００７−１８１２９３Ａ）
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７５７３５（Ｐ２００５−３７５７３５）
【出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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