本発明は、インホイールモータを搭載したインホイールモータ車両に関する。

車輪の内部に配置されたインホイールモータを駆動源として走行するインホイールモータ車両が知られている。特許文献1には、このようなインホイールモータを備えた電動車両に関する技術が開示されている。この技術の電動車両は、各車輪を独立に駆動するインホイールモータを備えている。各インホイールモータには、それぞれインバータが設けられている。つまり、特許文献1の電動車両では、4つの車輪に対してそれぞれインホイールモータとインバータとが設けられている。また、この技術の電動車両は、各インバータに直流電力を供給するバッテリを備えている。

特開2010−264823号公報

インホイールモータへ供給されるバッテリの電力は、インバータ等の電気部品により構成されたパワーコントロールユニット(PCU)によって制御される。各車輪のインホイールモータに対してそれぞれ独立したパワーコントロールユニットを設ける構成では、インホイールモータの個数分のパワーコントロールユニットが必要となる。バッテリ及びインホイールモータとの位置関係は、パワーコントロールユニット毎に異なるため、最適化を図るためにはそれぞれ専用の設計が必要となる。

上記従来の技術では、PCUとしてのインバータがインホイールモータの個数分配置されているが、これらの構造及び配置の最適化は図られていない。このため、上記従来の技術では、複数のパワーコントロールユニットの構造の簡素化及び接続されるケーブルの取り回しに対して課題がある。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、複数のインホイールモータがそれぞれ異なるパワーコントロールユニットによって制御される車両において、各パワーコントロールユニットの構造及び配置を最適化することのできるインホイールモータ車両を提供することを目的とする。

第1の発明は、上記の目的を達成するため、インホイールモータ車両に適用される。インホイールモータ車両は、一対の車輪のそれぞれに対応して設けられた一対のインホイールモータと、一対のインホイールモータを駆動するための電力を蓄えるバッテリと、一対のインホイールモータのそれぞれに対応して設けられた一対のパワーコントロールユニットと、を備える。一対のパワーコントロールユニットは、構造が共通化された2つのパワーコントロールユニットによって構成されている。また、パワーコントロールユニットは、直方体の外郭と、外郭の第一側面に設けられ、前記インホイールモータと接続するMGケーブルを接続するためのMG端子と、第一側面に直交する第二側面に設けられ、バッテリと接続するバッテリケーブルを接続するためのバッテリ端子と、を含んで構成されている。そして、一対のパワーコントロールユニットは、それぞれのMG端子が、車両の車幅方向のうちの対応するインホイールモータの側の方向を向き、且つ、それぞれのバッテリ端子が車両の前後方向のうちの同方向を向くように配置される。

第2の発明は、第1の発明において、更に以下の特徴を有する。 一対のパワーコントロールユニットは、向かい合う側面同士が接触するように配置されている。

第3の発明は、第1又は第2の発明において、更に以下の特徴を有する。 パワーコントロールユニットは、冷却器を内部に備えている。一対のパワーコントロールユニットは、第二側面と向かい合う側面に、冷却器と外部配管との接続口が設けられている。

第4の発明は、第1乃至第3の何れか1つの発明において、更に以下の特徴を有する。 一対のパワーコントロールユニットは、バッテリ端子が、バッテリの配置方向に対面するように配置されている。

第5の発明は、第1乃至第4の何れか1つの発明において、更に以下の特徴を有する。 車両は、2組の一対のインホイールモータと、2組の一対のパワーコントロールユニットと、を備えている。

第6の発明は、上記の目的を達成するため、インホイールモータ車両に適用される。インホイールモータ車両は、一対の車輪のそれぞれに対応して設けられた一対のインホイールモータと、一対のインホイールモータを駆動するための電力を蓄えるバッテリと、一対のインホイールモータのそれぞれに対応して設けられた一対のパワーコントロールユニットと、を備えている。一対のパワーコントロールユニットは、構造が共通化された2つのパワーコントロールユニットによって構成されている。パワーコントロールユニットは、直方体の外郭と、外郭の第一側面に設けられ、インホイールモータと接続するMGケーブルを接続するためのMG端子と、第一側面に直交する上面に設けられ、バッテリと接続するバッテリケーブルを接続するためのバッテリ端子と、を含んで構成されている。バッテリ端子は、MGケーブルを上面に沿った任意の方向に接続可能に構成されている。そして、一対のパワーコントロールユニットは、それぞれのバッテリ端子が車両の上下方向のうちの同方向を向き、且つ、それぞれのMG端子が、車両の車幅方向のうちの対応するインホイールモータの側の方向を向くように配置されている。

第7の発明は、第6の発明において、更に以下の特徴を有する。 一対のパワーコントロールユニットは、向かい合う側面同士が接触するように配置されている。

第8の発明は、第6又は第7の発明において、更に以下の特徴を有する。 パワーコントロールユニットは、冷却器を内部に備えている。一対のパワーコントロールユニットは、上面と向かい合う底面に、冷却器と外部配管との接続口が設けられている。そして、接続口は、外部配管を底面に沿った任意の方向に接続可能に構成されている。

第1の発明によれば、構造が共通化された2つのパワーコントロールユニットは、MG端子がそれぞれに対応するインホイールモータの側に向き、それぞれのバッテリ端子が同方向を向くように配置されている。このような配置によれば、各パワーコントロールユニットの構造を共通化しつつケーブルの取り回しの複雑化を防止することができる。

第2の発明によれば、構造が共通化された2つのパワーコントロールユニットは、向かい合う面が接触するように配置される。これにより、パワーコントロールユニットのコンパクト化が可能となる。

第3の発明によれば、冷却器の接続口が同じ向きとなるように2つのパワーコントロールユニットが配置される。これにより、冷却器の接続口に接続される外部配管の取り回しの複雑化を防ぐことができる。

第4の発明によれば、バッテリ端子は、バッテリが配置されている側に対面する位置に設けられている。これにより、バッテリケーブルの取り回しの複雑化を防ぐことが可能となる。

第5の発明によれば、4輪にインホイールモータを備えた車両であっても、MGケーブル及びバッテリケーブルの取り回しの複雑化を防ぐことが可能となる。

第6の発明によれば、パワーコントロールユニットの上面に設けられたバッテリ端子が当該上面に沿った任意の方向に接続可能に構成されている。このような構成によれば、一対のパワーコントロールユニットのそれぞれのバッテリケーブルを同方向から接続することができる。

第7の発明によれば、2つの同形状のパワーコントロールユニットは、向かい合う面が接触するように配置される。これにより、パワーコントロールユニットのコンパクト化が可能となる。

第8の発明によれば、パワーコントロールユニットの下面に設けられた冷却配管の接続口が当該下面に沿った任意の方向に接続可能に構成されている。このような構成によれば、一対のパワーコントロールユニットのそれぞれの外部配管を同方向から接続することができる。

実施の形態1に係るインホイールモータ車両の構成を示す図である。

PCUの外観を示す平面図である。

PCUの外観を示す正面図である。

PCUの内部構造を模式的に示す内部構成図である。

PCUの車載構造を模式的に示す平面図である。

PCUの車載構造を車両後方側から見た斜視図である。

PCUの車載構造を車両前方側から見た斜視図である。

実施の形態1に係るインホイールモータ車両の変形例の構成を示す図である。

前輪用のPCUの車載構造を模式的に示す平面図である。

実施の形態2のPCUの車載構造を模式的に示す平面図である。

実施の形態2のPCUの車載構造を模式的に示す正面図である。

実施の形態2のPCUの車載構造を模式的に示す底面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態1. 1−1.実施の形態1のインホイールモータ車両の構成 以下、図面を参照して本発明の実施の形態1について説明する。図1は、実施の形態1に係るインホイールモータ車両の構成を示す図である。なお、以下の説明では、車両100の進行方向(前後方向)をX方向とし、車両100の車幅方向(左右方向)をY方向とし、車両100の高さ方向(上下方向)をZ方向と定義する。また、Z方向の符号は上向きを「正」と定義する。

実施の形態1に係るインホイールモータ車両100は、4つの車輪10を備えている。4つの車輪10は、前輪と後輪とがX方向に互いに離れて配置され、左車輪と右車輪とがY方向に延びる同一車軸上に互いに離れて配置されている。なお、以下の説明では、各車輪10を特に区別するときには、右前輪,左前輪,右後輪,左後輪を、それぞれ車輪10fr,10fl,10rr,10rlと表記する。

一対の車輪10rr,10rlの内部には、対応する車輪を独立して駆動するインホイールモータ12がそれぞれ配置されている。なお、以下の説明では、車輪10rr,10rlに対して設けられたインホイールモータ12を特に区別するときには、それぞれインホイールモータ12rr,12rlと表記する。

一対のインホイールモータ12rr,12rlは、例えばブラシレスモータとして構成されている。インホイールモータ12rr,12rlの回転トルクは、対応する車輪10rr,10rlにそれぞれ伝達される。実施の形態1の車両100では、各インホイールモータ12rr,12rlの回転トルクをそれぞれ独立して制御することにより、車輪10rr,10rlに発生させる制駆動力をそれぞれ独立して制御することができるようになっている。

一対のインホイールモータ12rr,12rlは、MGケーブル14を介してそれぞれ対応するパワーコントロールユニット(以下、単に「PCU」とも表記する)20に接続されている。以下の説明では、一対のインホイールモータ12rr,12rlに接続されるMGケーブル14及びPCU20を特に区別するときには、それぞれMGケーブル14rr,14rl及びPCU20rr,20rlと表記する。これら一対のPCU20rr,20rlは、構造が共通化された2つのPCU20によって構成されている。各PCU20の構成及びその配置については、詳細を後述する。MGケーブル14は、例えば3相交流電流を流すための3相ケーブルとして構成されている。

車両100の中央部には、バッテリ16が配置されている。バッテリ16は、バッテリケーブル18を介してPCU20に接続されている。PCU20は、バッテリ16から供給される直流電力を昇圧するとともに交流電力に変換する。PCU20は、変換された交流電力をインホイールモータ12に供給する。これにより、インホイールモータ12は、力行制御されて駆動トルクを発生し、車輪10rr,10rlに直接的に駆動力を発生させる。

車両100の前方には、ラジエータ22が配置されている。詳細は後述するが、PCU20は、電力供給に伴う発熱を冷却するための冷却器を備えている。ラジエータ22は外部配管24を介してPCU20の冷却器に接続されている。外部配管24を介した冷媒の循環によってラジエータと冷却器との間で熱交換を行うことにより、PCU20が冷却される。

1−2.パワーコントロールユニットの構成 次に、PCU20の構成について説明する。図2は、PCUの外観を示す平面図である。図3は、PCUの外観を示す正面図である。また、図4は、PCUの内部構造を模式的に示す内部構成図である。図2及び図3に示すように、PCU20は、直方体の外郭を有している。以下の説明では、図中の右側面(−Y方向に垂直な側面)を第一側面S1と表記し、前側面(+X方向に垂直な側面)を第二側面S2と表記し、図中の左側面(+Y方向に垂直な側面)を第三側面S3と表記し、後側面(−X方向に垂直な側面)を第四側面S4と表記する。また、図中の上面(+Z方向に垂直な側面)を上面S5と表記し、底面(−Z方向に垂直な側面)を底面S6と表記する。図2及び図3に示すように、PCU20の第一側面S1は、第二側面S2と直交している。また、PCU20の第二側面S2は、第三側面S3に向かい合っている。さらに、PCU20の第一側面S1は、第四側面S4に向かい合っている。

図2及び図3に示すように、PCU20は、MGケーブル14を接続するためのMG端子202と、MGケーブル14を接続するためのバッテリ端子204と、外部配管24を接続するための接続口206と、を備えている。MG端子202は、PCU20の第一側面S1に配置されている。バッテリ端子204は、PCU20の第二側面S2に配置されている。また、接続口206は、第四側面S4に配置されている。なお、PCU20の第三側面S3には、他の機器との接続のための端子や接続口が設けられていない。

PCU20の内部には、インホイールモータ12に供給される電力を制御するための種々の電気部品が搭載されている。具体的には、図4に示すように、PCU20は、アッパーカバー210、制御回路212、インバータケース214、冷却器及びパワーカードを含むパワースタック216、コンデンサ218、電流センサ220、リアクトル222、コンバータケース224、DC/DCコンバータ226、及びロアカバー228により構成されている。

1−3.パワーコントロールユニットの車載構造 次に、実施の形態1の車両100の特徴であるPCU20の車載構造について説明する。図5は、PCUの車載構造を模式的に示す平面図である。図6は、PCUの車載構造を車両後方側から見た斜視図である。また、図7は、PCUの車載構造を車両前方側から見た斜視図である。これらの図に示すように、実施の形態1の車両100では、インホイールモータ12rrを制御するためのPCU20rrと、インホイールモータ12rlを制御するためのPCU20rlと、を備えている。一対のPCU20rr,20rlは、両者がX軸に平行な軸A1に対して軸対称の位置関係となるように、PCU20rlをX方向の軸を中心に180°回転させている。また、一対のPCU20rr,20rlは、第三側面S3同士を互いに接触させて配置している。

このような配置のPCU20によれば、PCU20rrのMG端子202rrはインホイールモータ12rrが配置されている車両右側(つまり−Y側)に面し、PCU20rlのMG端子202rlは、インホイールモータ12rlが配置されている車両左側(つまり+Y側)に面している。これにより、MGケーブル14rr,14rlの取り回しが複雑化することを有効に防ぐことが可能となる。

また、PCU20rrのバッテリ端子204rrとPCU20rlのバッテリ端子204rlは、何れもバッテリ16が配置されている車両前方(+X方向)に面している。このように、バッテリ端子204rr,204rlが同方向を向くことにより、バッテリケーブル18の取り回しが複雑化することを有効に防ぐことが可能となる。

また、PCU20rrの接続口206rrとPCU20rlの接続口206rlは、何れも車両後方(−X方向)に面している。これにより、外部配管24の取り回しが複雑化することを有効に防ぐことが可能となる。

また、PCU20は、他の機器との接続のための端子や接続口が設けられていない第三側面S3を備えている。これにより、PCU20rr,20rlを互いに接触させて配置することができるので、配置構造のコンパクト化が図れる。

このように、実施の形態1の車両100によれば、2つのインホイールモータの制御に対応した専用のPCUを必要とせず、一対の同形状のPCU20を用いることで対応できるため、コスト削減効果に優れたインホイールモータ車両を提供することが可能となる。

1−4.変形例 実施の形態1のインホイールモータ車両100は、以下のように変形した形態を適用してもよい。

一対のPCU20rr,20rlは、互いに接触せずに配置されていてもよい。すなわち、一対のPCU20rr,20rlは、互いの第三側面S3の間に隙間が空いていてもよい。このことは、後述する実施の形態2の車両100においても同様である。

PCU20は、冷却器を備えない構成でもよい。この場合、PCU20は、接続口206を備えていないため、接続口206の配置を考慮する必要はない。

バッテリ16とPCU20の位置関係は特に限定しない。すなわち、バッテリ16は、PCU20の第二側面S2に面する側ではなく、例えばPCU20の第四側面S4に面する側に配置されていてもよい。このことは、後述する実施の形態2の車両100においても同様である。

インホイールモータ車両100は、後輪だけでなく4つの車輪10の全てにそれぞれインホイールモータを備える構成でもよい。図8は、実施の形態1に係るインホイールモータ車両の変形例の構成を示す図である。この図に示す変形例では、上述した図1に示す車両100の構成に加えて、車輪10fr,10flの内部にも、対応する車輪を独立して駆動するインホイールモータ12fr,12flが配置されている。インホイールモータ12fr,12flは、MGケーブル14fr,14flを介してそれぞれ対応する前輪用のPCU20fr,20flに接続されている。つまり、この図に示す変形例の車両10は、2組の一対のインホイールモータ12と、2組の一対のPCU20を備えている。

図9は、前輪用のPCUの車載構造を模式的に示す平面図である。この図に示すように、前輪用の一対のPCU20fr,20flの配置は、図1に示す後輪用の一対のPCU20rr,20rlと同様の配置を適用することができる。具体的には、PCU20frのMG端子202frはインホイールモータ12frが配置されている車両右側(つまり−Y側)に面し、PCU20flのMG端子202flは、インホイールモータ12flが配置されている車両左側(つまり+Y側)に面している。また、PCU20frのバッテリ端子204frとPCU20flのバッテリ端子204flは、何れもバッテリ16が配置されている車両前方(−X方向)に面している。このような配置によれば、4つの共通のPCU20を用いたとしても、MGケーブル14及びバッテリケーブル18の取り回しが複雑化することを有効に防ぐことが可能となる。

実施の形態2. 次に、実施の形態2のインホイールモータ車両の特徴について説明する。

2−1.パワーコントロールユニットの特徴 実施の形態2のインホイールモータ車両100は、PCU20のバッテリ端子の構造及び配置に特徴を有している。図10は、実施の形態2のPCUの車載構造を模式的に示す平面図である。図11は、実施の形態2のPCUの車載構造を模式的に示す正面図である。また、図12は、実施の形態2のPCUの車載構造を模式的に示す底面図である。これらの図に示すように、一対のPCU20rr,rlの上面S5には、接続方向可変式のバッテリ端子208rr,208rlがそれぞれ配置されている。このバッテリ端子208rr,208rlは、バッテリケーブル18の接続方向を、上面S5に沿った任意の方向へ調整可能に構成されている。なお、バッテリ端子208rr,208rlの構造は特に限定しない。すなわち、バッテリ端子208rr,208rlは、端子の向きをフレキシブルに回転させる公知の技術を用いて実現すればよい。

一対のPCU20rr,20rlは、両者がZ軸に対して軸対称の位置関係となるように、PCU20rlをZ方向の軸中心に180°回転させている。また、一対のPCU20rr,20rlは、第三側面S3同士を互いに接触させて配置している。

また、これらの図に示すように、一対のPCU20rr,20rlの底面S6には、接続方向可変式の接続口209rr,209rlがそれぞれ配置されている。この接続口209rr,209rlは、外部配管24との接続方向を、底面S6に沿った任意の方向へ調整可能に構成されている。なお、接続口209rr,209rlの構造は特に限定しない。すなわち、接続口209rr,209rlは、接続口の向きをフレキシブルに回転させる公知の技術を用いて実現すればよい。

このような配置のPCU20によれば、PCU20rrのMG端子202rrはインホイールモータ12rrが配置されている車両右側(つまり−Y側)に面し、PCU20rlのMG端子202rlは、インホイールモータ12rlが配置されている車両左側(つまり+Y側)に面している。これにより、MGケーブル14rr,14rlの取り回しが複雑化することを有効に防ぐことが可能となる。

また、PCU20rrのバッテリ端子208rrとPCU20rlのバッテリ端子208rlは、バッテリケーブル18との接続方向を、何れもバッテリ16が配置されている車両前方(+X方向)に向けている。これにより、バッテリケーブル18の取り回しが複雑化することを有効に防ぐことが可能となる。

また、PCU20rrの接続口209rrとPCU20rlの接続口209rlは、外部配管24との接続方向を、何れもラジエータ22が配置されている車両前方(+X方向)に向けている。これにより、外部配管24の取り回しが複雑化することを有効に防ぐことが可能となる。

2−2.変形例 実施の形態2のインホイールモータ車両100は、以下のように変形した形態を適用してもよい。

PCU20は、冷却器を備えない構成でもよい。この場合、PCU20は、接続口209rr,209rlの構造及び配置を考慮する必要はない。

インホイールモータ車両100は、4つの車輪10の全てにインホイールモータを備える構成でもよい。この場合、実施の形態1の車両100の構成と同様に、実施の形態2の一対のPCU20rr,20rlと同様の構成を備える一対のPCU20fr,20flを備えればよい。

一対のPCU20rr,20rlは、車両10の上下方向のうちの上方向にバッテリ端子208rr,208rlが向く態様に限られず、上下方向のうちの下方向にバッテリ端子208rr,208rlが向くように配置されてもよい。

10 車輪 12 インホイールモータ 14 MGケーブル 16 バッテリ 18 バッテリケーブル 22 ラジエータ 24 外部配管 100 インホイールモータ車両 202 MG端子 204 バッテリ端子 206 接続口 208 バッテリ端子 209 接続口 210 アッパーカバー 212 制御回路 214 インバータケース 216 パワースタック 218 コンデンサ 220 電流センサ 222 リアクトル 224 コンバータケース 226 コンバータ 228 ロアカバー