电动车辆的制作方法
电动车辆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电动车辆。本说明书中的“电动车辆”包含配备有电机和发动机两者的混合动力车辆以及燃料电池车辆。
【背景技术】
[0002]已研究了在车辆的前部区域和后部区域配备有电机的四轮驱动的电动车辆。例如，日本专利申请公报N0.2005-323455(JP-2005-323455 A)公开了一种在车辆的前部区域搭载有混合动力系统的电动车辆，所述混合动力系统配备有发动机和电机作为用于前轮的驱动源。而且该电动车辆在车辆的后部区域搭载有另一电机作为用于后轮的驱动源。“车辆的前部区域”指在车辆的前后方向上相对于车辆的重心位置的前侧，或相对于车辆在前后方向上的中央的前侧。同样，“车辆的后部区域”指在车辆的前后方向上相对于车辆的重心位置的后侧，或相对于车辆在前后方向上的中央的后侧。
[0003]作为四轮驱动的电动车辆的一种模式，可存在用于前轮和后轮的驱动源的其中一个用于通常行驶而其中另一个在特定情况下辅助使用的模式。典型地，存在车辆通常以两轮驱动的方式行驶且在积雪道路上行驶时切换为四轮驱动的模式。或者，可存在仅在需要大的加速时采用四轮驱动的模式。换言之，这种四轮驱动的电动车辆具有将用于前轮和后轮的驱动源的其中一个视为主驱动源且将其中另一个视为辅助驱动源的车辆概念。如果设想这种概念，则优选地，该辅助驱动源能够作为针对两轮驱动车辆的选装件以比较低的成本装配。于是，车辆制造商能以低成本增加车辆变型的数量。例如，对于同一类型的车辆，能以低成本实现两轮驱动车辆和改造为用于寒冷地区的规格或用于高输出的规格的四轮驱动车辆。本说明书提供了一种能够通过最低限度的变更来将两轮驱动系统转变为四轮驱动系统的技术。亦即，本说明书提供了一种能够以低成本将两轮驱动的电动车辆变更为四轮驱动的电动车辆的技术。
[0004]顺便说一下，上述“辅助”驱动源指在通常行驶期间不使用而是在特定情况下(例如，当在积雪道路上行驶时，当在坡道上行驶时，或当要求大的加速时)使用的驱动源。在本说明书中，用词“辅助”包含用词“暂时地”的含义。
【发明内容】
[0005]根据本发明的第一方面的电动车辆配备有电池、前电机、前逆变器、后电机、后逆变器和分配器。所述前电机配置在车辆的前部区域。所述前电机构造成驱动前轮。所述前逆变器配置在车辆的前部区域。所述前逆变器构造成将所述电池的电力变换成交流电力并向所述前电机供给所述交流电力。所述后电机配置在车辆的后部区域。所述后电机构造成驱动后轮。所述后逆变器配置在车辆的后部区域。所述后逆变器构造成将所述电池的电力变换成交流电力并向所述后电机供给所述交流电力。所述分配器构造成将所述电池的电力分配给所述前逆变器和所述后逆变器。所述后逆变器以及与所述后逆变器一起安装在车辆上和从车辆移除的另一装置中的一者设置有所述分配器。
[0006]根据本发明的第二方面的电动车辆配备有电池、前电机、前逆变器、后电机、后逆变器和分配器。所述前电机配置在车辆的前部区域。所述前电机构造成驱动前轮。所述前逆变器配置在车辆的前部区域。所述前逆变器构造成将所述电池的电力变换成交流电力并向所述前电机供给所述交流电力。所述后电机配置在车辆的后部区域。所述后电机构造成驱动后轮。所述后逆变器配置在车辆的后部区域。所述后逆变器构造成将所述电池的电力变换成交流电力并向所述后电机供给所述交流电力。所述分配器将所述电池的电力分配给所述前逆变器和所述后逆变器。所述前逆变器以及与所述前逆变器一起安装在车辆上和从车辆移除的另一装置中的一者设置有所述分配器。
[0007]根据上述构型，能以低成本将两轮驱动的电动车辆变更为四轮驱动的电动车辆。
【附图说明】
[0008]下面将参照【附图说明】本发明的示例性实施方式的特征、优点及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中:
[0009]图1A是在从侧面观察前轮驱动的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0010]图1B是在从上方观察前轮驱动的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0011]图2A是在从侧面观察根据本发明的第一实施例的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0012]图2B是在从上方观察根据本发明的第一实施例的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0013]图3是根据本发明的第一实施例的电动车辆的驱动系统的示意性框图；
[0014]图4A是在从侧面观察根据本发明的第二实施例的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0015]图4B是在从上方观察根据本发明的第二实施例的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0016]图5A是在从侧面观察根据本发明的第三实施例的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0017]图5B是在从上方观察根据本发明的第三实施例的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0018]图6A是在从侧面观察根据本发明的第四实施例的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0019]图6B是在从上方观察根据本发明的第四实施例的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0020]图7是示出分配器的结构的一个示例的俯视图(不带罩盖)；以及
[0021]图8是示出分配器的结构的另一个示例的俯视图(不带罩盖)。
【具体实施方式】
[0022]在许多场合下，逆变器配置在电机附近。这是因为应当通过缩短逆变器与电机之间的电缆的长度来减小电力传输路径中的损失。例如，在前轮驱动的电动车辆中，电机和逆变器搭载在车辆的前部区域，且电池和逆变器通过电缆彼此连接。在将这种两轮驱动的电动车辆变更为四轮驱动的电动车辆的情况下，需要在车辆的后部区域安装另一个电机和另一个逆变器。这种情况下，从电池到逆变器的电力供给路径需要从已有的路径进行变更。认为该变更具有以下三种模式。在第一模式中，从电池到位于车辆的前部区域的逆变器(前逆变器)的电力供给路径不变，并且新增加从电池到位于车辆的后部区域的逆变器(后逆变器)的电力供给路径。在第二模式中，前逆变器新设置有电力分配器(下文称为分配器)，并且需要新增加从分配器到后逆变器的电力供给路径。在第三模式中，新安装的后逆变器设置有电力分配器(下文称为分配器)，并且新设置了从电池经该分配器到相应的前、后逆变器的电力供给路径。
[0023]在上述第一和第二模式中，利用车辆本来配备的驱动源的电力供给路径。因此，第一模式和第二模式中的一者看上去成本最低。然而，在第一模式中，通向电池的电缆所安装至的前逆变器的连接端子需要进行变更。此外，在第二模式中，电池的电缆连接端子需要进行变更。亦即，在第一和第二模式两者中，需要变更已有的装置。相比之下，在第三模式中，从电池的角度看，仅需切换从电池的端子延伸到后逆变器所配设的分配器的电缆的连接目的地。从前逆变器的角度看，仅需切换从前逆变器延伸到上述分配器的电缆的连接目的地。亦即，根本不需要变更已有的电池和前逆变器。此外，分配器也可与后逆变器一起安装。因此，不需要安装分配器本身这样的操作。这样，通过为后逆变器或同时安装在后逆变器上/从后逆变器移除的另一装置搭载分配器，能以低成本将两轮驱动车辆变更为四轮驱动车辆。
[0024]在下文中，用于驱动前轮的电机和逆变器将分别被称为前电机和前逆变器，而用于驱动后轮的电机和逆变器将分别被称为后电机和后逆变器。此外，电池典型地配置在前逆变器与后逆变器之间。更具体地，电池通常配置在后座下方，后部区域(后舱的前方)，或前座下方。此外，电池也可配置在左右前座之间。
[0025]本说明书公开的电动车辆的一个特征在于，后逆变器或与后逆变器一起安装在车辆上/从车辆移除的另一装置设置有将电池的电力分配给各逆变器的分配器。该分配器可设置在后逆变器的壳体内部，或可安装在壳体的外侧。或者，该分配器可安装在与后逆变器结合的后电机上。这种情况下，后电机相当于如上所述的“与后逆变器同时安装/移除的另一装置”的一个示例。在任意情况下，分配器也能通过执行安装后逆变器的操作而同时安装在车辆上。因此，转换为四轮驱动的车辆的操作效率高。后电机是如上所述的“另一装置”的典型示例。然而，“另一装置”可以不必是该后电机。例如，以与后电机和后逆变器是选装件相同的方式，“另一装置”可以是可选地与后逆变器邻接地搭载的另一电压变换器。
[0026]在后电机是可选的驱动源的情况下，如上所述，后电机是对用于通常行驶的前电机的驱动力进行补充的辅助驱动源。这种情况下，采用最大输出比前电机的最大输出小的电机作为后电机。换言之，后电机是辅助驱动源，并且是使用频度不如前电机的驱动源。这里应当指出，在使车辆以 恒速行驶的情况下，例如，不仅根据驱动源被使用的频度高还是低，而且根据从逆变器输出的电力的总和是大还是小等，来判定“使用频度”高还是低。亦SP，前逆变器可以是车辆行驶时主要使用的逆变器，而后逆变器可以是补充地使用的逆变器。
[0027]顺便说一下，在本发明的上述方面中，设想前电机是主驱动源且后电机是辅助驱动源(可选的驱动源)的情况。然而，前电机和后电机的角色可逆转。亦即，在前电机是辅助驱动源的情况下，前逆变器或与前逆变器一起安装在车辆上/从车辆移除的另一装置可设置有将电池的电力分配给各逆变器的分配器。
[0028]将说明上述特征以外的特征。顺便说一下，以下记载的技术要素是互相独立的技术要素，并且可单独或以各种组合发挥技术实用性。这些技术要素不应当局限于本申请提交时在权利要求书中阐述的组合。
[0029]在后电机为辅助驱动源的情况下，分配器与后逆变器之间的电力供给路径中可设置有熔断器。即使由于某种原因而在后电机或后逆变器中发生故障，熔断器被切断，因此后逆变器可以从电池与前逆变器之间的电力供给路径分离。这种情况下，不论后驱动源的状态如何，车辆都能仅利用前驱动源来行驶。
[0030]在前电机为主驱动源的情况下，前逆变器配备有使电池的电压升压的升压电路和将升压电路的输出变换为交流的逆变器电路。另一方面，后逆变器可采用后电机为辅助且因此仅具有逆变器电路而不具有升压电路的构型。换言之，后逆变器的输入/输出电压与电池的电压相等。这种情况下，前逆变器具有升压电路，因此逆变器电路的高频噪声对电池的影响小。然而，在后逆变器中，电池和逆变器电路彼此直接联接，因此高频噪声对电池的影响可能大。为了抑制后逆变器的高频噪声的影响，在分配器与后逆变器之间的电力供给路径中可设置有扼流圈。
[0031 ]电池可在车辆的前后方向上配置在前逆变器与后逆变器之间。
[0032]与电池的端子和分配器的端子连接的电缆的长度可比与分配器的端子和前逆变器的端子连接的电缆的长度短。
[0033]电池与后逆变器之间在车辆的前后方向上的距离可比电池与前逆变器之间在车辆的前后方向上的距离短。
[0034]将说明两个前轮被驱动的电动车辆(混合动力车辆200)的电机、逆变器和电池的布局。图1A是从侧面观察混合动力车辆200时前电机、前逆变器和电池的示意性布局图。图1B是从上方观察混合动力车辆200时的示意性布局图(平面布局图)。图中，前座和后座用虚线示出。
[0035]在混合动力车辆200中，两个前轮被驱动，且发动机4、前电机5和前逆变器3配置在位于车辆的前部区域的前舱中。发动机4和前电机5的输出传递到前轮41。稍后将参照图3说明该传递路径。前逆变器3固定在前电机5的壳体上。这是因为如上所述应当通过缩短逆变器与电机之间的距离来抑制电力传输损失。
[0036]在后座下方配置有储存用于驱动前电机5的电力的电池6。电池6和前逆变器3通过电缆209彼此连接。电缆209相当于将电池6的电力传输到前逆变器3的电力供给路径(电力传输路径)。电缆209将电池6的端子6a和前逆变器3的端子3彼此电连接。在图1和下面的图各者中，将电力从电池供给到逆变器的电缆用粗线示出。后轮用附图标记42表示。在混合动力车辆200中，后轮42是不具有驱动力的从动轮。
[0037]在图1A和IB中，车辆的重心位置用附图标记G表示。重心位置G的前方相当于车辆的前部区域(车辆前部)，而重心位置G的后方相当于车辆的后部区域(车辆后部)。以下图中同样如此。
[0038]接下来，将参照图2A和2B说明根据本发明的第一实施例的电动车辆(混合动力车辆2)中的电池、电机和逆变器的布局。混合动力车辆2是通过对图1A和IB的两轮驱动的混合动力车辆200增加用于驱动后轮的后电机7和后逆变器8而获得的。相应地，发动机4、前电机5和前逆变器3以与图1A和IB中相同的方式配置。然而，电缆的配线与图1A和IB的场合不同。
[0039]后电机7和后逆变器8安装在车辆的后部区域。“车辆的后部区域”例如包括在车辆的前后方向上相对于车辆的重心位置G而言位于车辆后方的区域。后电机7是辅助驱动源，并具有比作为主驱动源的前电机5小的输出。例如，前电机5的最大输出为50kW，且后电机7的最大输出为5kW。混合动力车辆2通常利用发动机4和前电机5行驶，并根据需要补充地驱动后电机7。例如，当车辆在积雪道路上趋于打滑时，后电机7被驱动以使车辆以四轮驱动的方式行驶。或者，后电机7在上坡起步时被驱动以提供转矩辅助。后电机7和后逆变器8根据使用者的要求而作为两轮驱动的混合动力车辆200的可选装备安装。
[0040]与前逆变器3的情况一样，后逆变器8也固定在后电机7的壳体上。这是因为能通过缩短后逆变器8与后电机7之间的距离来抑制后逆变器8与后电机7之间的电力传输距离。后逆变器8可固定到地板面板上而不是安装在后电机7上。
[0041 ] 参照图1A和IB以及图2A和2B，两轮驱动的混合动力车辆200和四轮驱动的混合动力车辆2彼此的不同之处在于从电池6到逆变器的电力供给路径的配线，也就是电缆。在混合动力车辆2中，从电池6延伸的电缆9a与分配器10连接。更具体而言，电缆9a将电池6的端子6a和分配器10的端子52彼此连接。分配器10将电池6的输出电力分配给后逆变器8和前逆变器3。分配器10安装在后逆变器8的壳体上。由于分配器10固定在后逆变器8的壳体上，所以从分配器10到后逆变器8的电缆经过分配器10和后逆变器8的内部，且在图2A和2B中是不可见的。
[0042]分配器10和前逆变器3通过电缆9b彼此连接。更具体而言，电缆9b将前逆变器3的端子3a和分配器10的端子52彼此连接。在图2A和2B中，以简化方式将分配器的两个端子示出为单个端子。稍后将参照图7和8详细说明电缆的连接。来自电池6的电力首先被传输到位于车辆的后部区域的分配器10。在后电机7被驱动的情况下，电池6的电力在分配器10中分支，并供给到后逆变器8和前逆变器3。如从图1A和IB以及图2A和2B显而易见的，前轮被驱动的两轮驱动的混合动力车辆200的电力供给路径和四轮驱动的混合动力车辆2的电力供给路径彼此的不同之处仅在于图2A和2B中用附图标记A表示的范围，且在其它方面彼此等同。也就是说，这意味着在通过将后电机7和后逆变器8安装在两轮驱动的混合动力车辆200上来转换为四轮驱动车辆时，根本不需要变更电池6的端子6a和前逆变器3的端子3a。此外，仅在用附图标记A表示的范围内变更电缆的配线即可，且两轮驱动的混合动力车辆200中的电缆的配线的所需变更也得以最大限度的减少。
[0043]此外，分配器10安装在后逆变器8的壳体上。如根据上述结构显而易见的，从前轮被驱动的两轮驱动的混合动力车辆200向四轮驱动车辆的转换操作仅通过为车辆搭载后电机7、后逆变器8和分配器10的组件并更换电缆来执行。此外，混合动力车辆200和混合动力车辆2在电缆的大部分配线路径上彼此等同。根据本发明的第一实施例的混合动力车辆2能以低成本从两轮驱动构型变更为四轮驱动构型。
[0044]将参照图3说明混合动力车辆2的驱动系统。电池6通过电缆9a与分配器10连接。从电池6延伸的电缆9a与分配器10的第一端子52a连接。电力供给路径在分配器10的内部分割为两个电力供给路径。电力供给路径的其中一个是用于向前逆变器3供给电力的电缆％，而其中另一个是用于向后逆变器8供给电力的电缆9c。电缆9b与分配器10的第二端子52b和前逆变器3的端子3a连接。顺便说一下，由于分配器10安装在后逆变器8的壳体上，所以电缆9c在图2A和2B中是不可见的。
[0045]熔断器12和扼流圈13连接至分配器10中的电力分支点B与后逆变器8之间的电力供给路径。扼流圈13被插入以降低由于逆变器8的切换噪声而对电池6施加的影响。此外，在过电流已流经后逆变器8的情况下，熔断器12被切断。由于熔断器12的切断，后逆变器8与从电池6到前逆变器3的电力供给路径分离。通过分离后逆变器8，即使当后逆变器8中发生故障时，车辆也能通过电池6和前逆变器3继续行驶。
[0046]前电机5的驱动电压比电池6的输出电压高。因此，前逆变器3具有升压电路31和逆变器电路32。换言之，前逆变器3在逆变器电路32与电池6之间配备有升压电路31。升压电路31包括电抗器，并且能通过该电抗器的使用来降低由于逆变器电路32的切换噪声而对电池6施加的影响。另一方面，后逆变器8未配备升压电路，因此扼流圈13被插入后逆变器8与电池6之间的电力供给路径中。扼流圈13降低了由于后逆变器8的切换噪声而对电池6施加的影响。
[0047]前逆变器3经由分配器1而被供给以来自电池6的电力，并将电池6的电力变换 为交流电力，并且将该交流电力供给到前电机5。前电机5在被供给以来自前逆变器3的电力时操作。前电机5的输出转矩和发动机4的输出转矩通过动力分配机构91彼此合成，并经由差速器92传递到前轮41。顺便说一下，在一些情况下，动力分配机构91还将发动机4的输出转矩分配给前轮41和前电机5。这些情况下，混合动力车辆2在通过发动机4的动力行驶的同时通过前电机5产生电力。电池6利用所产生的电力充电。
[0048]后逆变器8搭载在后电机7上。在后驱动系统中，后逆变器8经由分配器10被供给以来自电池6的电力，将电池6的电力变换为交流电力，并且将该交流电力供给到后电机7。如上所述，后电机7的输出小于前电机5的输出，且后电机7的额定电压等于电池6的输出电压。因此，后逆变器8不具有升压电路。后电机7在从后逆变器8接收电压与电池6相同的交流电时操作。后电机7的驱动力直接传递到后轮42。后逆变器8、后电机7和分配器10互相联接以构成一个单元。后逆变器8和分配器10可彼此连接并与后电机7分开安装。这种情况下，同样，能有利于变更操作。
[0049]如上所述，混合动力车辆2能在今后另外配备后电机7、后逆变器8和分配器10作为可选装备。这些装置还有利于变更将电池和逆变器互相连接的操作。根据本发明的第一实施例的混合动力车辆2能以低成本从两轮驱动构型变更为四轮驱动构型。特别地，如果电池设置有在将两轮驱动车辆变更为四轮驱动车辆时将电力分配给各逆变器的分配器，则需要准备用于两轮驱动的电池和用于四轮驱动的电池，因此制造成本大幅上升。因此，在本发明实施例中，搭载在两轮驱动车辆上的后逆变器设置有分配电力的分配器，因此能在对两轮驱动车辆的已有系统进行转用时以低成本转换为四轮驱动车辆。
[0050]将说明混合动力车辆2的其它特征。电池6搭载在后座下方。换言之，电池6在车辆的前后方向上配置在前逆变器3与后逆变器8之间。车辆的前后方向在图中被示出。这里应当指出，“前逆变器3与后逆变器8之间的”空间可以是前轮车轴与后轮车轴之间的空间，或乘员舱在图2B的车辆俯视图中的投影空间。此外，如从图2A和2B显而易见的，电池6靠近后逆变器8。于是，电池6与后逆变器8之间在车辆的前后方向上的距离比电池6与前逆变器3之间在车辆的前后方向上的距离短。其优点在于能缩短电池6与分配器10之间的电缆9a。此夕卜，电池6与后逆变器8之间在车辆的前后方向上的距离包含电池6的通到后逆变器8的输出端子6a(输出连接部)与后逆变器8的输入端子(输入连接部)之间的电缆9a的长度。此外，在图2A的车辆侧面视图中，电池6配置在前逆变器3在车辆的前后方向上的后方，因此能使从电池6到安装在后逆变器8上的分配器10的电缆9a比从安装在后逆变器8上的分配器10到前逆变器3的电缆9b短。两个逆变器的电力消耗的总和从电池6流到分配器10。因此，能减少电力传输损失，因为从电池6到分配器10的电缆的配线距离(电缆的长度)缩短。此外，电池6和后逆变器8配置成彼此接近。用词“接近”还包含电池6和后逆变器8关于车辆配置在车辆的重心位置G的后方的情况。例如，电池6可配置在后座的下方，且后逆变器可配置在行李厢中。
[0051]接下来将说明根据本发明的第二实施例的电动车辆(混合动力车辆2a)。图4A是示出在从侧面观察混合动力车辆2a时电池、逆变器和电机的布局的示意图，图4B是在从上方观察混合动力车辆2a时的示意性布局图(平面布局图)。混合动力车辆2a与根据本发明的第一实施例的混合动力车辆2的不同之处在于电池6的安装位置。混合动力车辆2a在其它装置一一即前电机5、前逆变器3、发动机4、后电机7、后逆变器8和分配器10—一的布局方面与根据本发明的第一实施例的混合动力车辆2相同。后电机7、后逆变器8和分配器10互相联接以构成一个单元。该单元可通过一次操作搭载在车辆上。此外，混合动力车辆2a的驱动系统也在图3的框图中表现。
[0052]电池6配置在两个前座之间。在此位置，车轴配置在常规FR车辆中。因此，能通过将电池配置在该位置来使乘员舱的形状与常规FR车辆的乘员舱的形状接近。结果，使用者不会感到很不舒适。
[0053]在根据本发明的第二实施例的混合动力车辆2a中，同样，后逆变器8设置有将电池6的电力分配给各逆变器的分配器10。结果，根据本发明的第二实施例的混合动力车辆2a具有与根据本发明的第一实施例的混合动力车辆2相同的优点。
[0054]在根据本发明的第二实施例的混合动力车辆2a中，电池6大致配置在车辆的前后方向上的中央。电池6的与电缆9a连接的端子6a位于电池的后端处。因此，电池6的端子6a与后逆变器8之间的距离(在车辆的前后方向上的距离)比电池6的端子6a与前逆变器3之间的距离(在车辆的前后方向上的距离)短。亦即，能使电池6与分配器10之间的电缆9a短。
[0055]接下来将说明根据本发明的第三实施例的电动车辆(混合动力车辆2b)。图5A是示出了在从侧面观察混合动力车辆2b时电池、逆变器和电机的布局的示意图。图5B是从上方观察混合动力车辆2b时的示意性布局图(平面布局图)。在混合动力车辆2b中，分配器10作为可选部件安装在电压变换器21的壳体中而不是安装在后逆变器8上。混合动力车辆2b的其它结构细节与根据本发明的第二实施例的混合动力车辆2a相同。电压变换器21是使电池6的电压降压为与家用电器的额定电压(例如，100V)相同的电压的装置。尽管图中未示出，但电力输出电缆从电压变换器21延伸，且家用电器的插座与该电力输出电缆的末端连接。该插座安装在车辆中。可以在混合动力车辆2b中使用家用电器。电压变换器21与后电机7和后逆变器8—起搭载在车辆上。电压变换器21相当于与后逆变器8—起安装在车辆上/从车辆移除的另一个装置的示例。电压变换器21搭载有分配器10。电压变换器21配置在后逆变器8附近，且分配器10和后逆变器8通过短电缆9c彼此连接。更具体而言，分配器10的第三端子52b和后逆变器8的端子8a通过短电缆9c彼此连接。
[0056]与根据本发明的第一或第二实施例的混合动力车辆不一样，在根据本发明的第三实施例的混合动力车辆2b中，后逆变器8未搭载分配器10，而是与后逆变器8—起安装在车辆上/从车辆移除的装置搭载有分配器10。例如，该装置是电压变换器21。由于电压变换器21配置在后逆变器8附近，所以分配器10配置在后逆变器8附近。该混合动力车辆2b也具有与根据本发明的第一或第二实施例的混合动力车辆相同的优点。这里应当指出，“电压变换器配置在后逆变器8附近”包含后逆变器8和电压变换器21在车辆的前后方向上关于车辆配置在车辆的重心位置G的后方的情况。
[0057]接下来将说明根据本发明的第四实施例的电动车辆2c。图6A是示出在从侧面观察电动车辆2c时电池、逆变器和电机的布局的不意图，图6B是在从上方观察电动车辆2c时的示意性布局图(平面布局图)。电动车辆2c是不具有发动机的所谓的纯EV。此外，在电动车辆2c中，输出用于通常行驶的驱动力的主电机搭载在车辆后部区域，而辅助电机搭载在车辆前部区域。前电机25是能在今后搭载在后轮驱动的两轮驱动车辆上的可移除的可选装备。
[0058]在电动车辆2c中，作为主驱动力的后电机27和向后电机27供给交流电力的后逆变器28搭载在车辆的后部区域，而作为辅助驱动力的前电机25和向前电机25供给交流电力的前逆变器23搭载在车辆的前部区域。后逆变器28固定在后电机27上，且前逆变器23固定在前电机25上。如在本发明的第一实施例中所述，通过将电机和逆变器彼此联接来试图缩短电机与逆变器之间的距离，有助于降低电力传输损失。前逆变器23可与前电机25分开设置。
[0059]在电动车辆2c中，使电池6的输出电力分支的分配器10固定在前逆变器23的壳体上。电池6的端子6a和分配器10的端子52通过电缆9a彼此连接。该端子52是图3的第一端子52a。分配器10的端子52和后逆变器28的端子28a通过电缆9b彼此连接。该端子52是图3的第二端子52b。分配器10和前逆变器23也通过电缆彼此连接，但电缆从分配器10和前逆变器23的内部通过且因此在图6A和6B中是不可见的。
[0060]电动车辆2c是通过为本来作为后轮驱动的两轮驱动车辆的电动车辆搭载用于前轮的驱动系统并因此将两轮驱动车辆变更为四轮驱动车辆而获得的。具体地，用于前轮的驱动系统由前电机25和前逆变器23构成。当搭载用于前轮的驱动系统时，分配器10也能连同前逆变器23—起搭载，因此不需要搭载分配器10的单独操作。此外，对于后轮驱动的两轮驱动车辆，电池6和后逆变器28通过电缆彼此连接。然而，当两轮驱动车辆变更为四轮驱动车辆时，不需要变更电池6的输出端子和后逆变器28的输入端子。因此，根据本发明的第四实施例的电动车辆2c也具 有与根据本发明的第一、第二或第三实施例的混合动力车辆相同的优点。
[0061]电池6搭载在两个前座之间。根据本发明的第四实施例的混合动力车辆在电池6的搭载位置方面与根据本发明的第二和第三实施例的混合动力车辆相同。然而，电池6安装成使得其输出端子6a位于车辆前部区域(重心位置G的前方)。因此，从电池6的输出端子6a到分配器10的距离(在车辆的前后方向上的距离)比从电池6的输出端子6a到后逆变器28的距离(在车辆的前后方向上的距离)短。两个逆变器一一即后逆变器和前逆变器一一的电力消耗的总和流经电池6与分配器10之间的电缆9a，因此能随着两者间的距离减小而减少电力传输损失。对于本发明的第一至第三实施例而言同样如此。
[0062]接下来将参照图7和8说明分配器10的结构。图7是取下了分配器10的罩盖的俯视图，并且示出了外壳51的内部结构。外壳51由树脂制成。使用内部电阻比线缆的电阻小的金属板作为外壳内部的导电部件。这些金属板一般称为汇流条。将电池6的正极和各逆变器的正极互相连接的P汇流条分别用附图标记53a和53b表示。将电池6的负极和各逆变器的负极互相连接的N汇流条分别用附图标记54a和54b表示。扼流圈13连接在第一 P汇流条53a与第二 P汇流条53b之间。熔断器12连接在第一 N汇流条54a与第二 N汇流条54b之间。
[0063]第一P汇流条53a的一端和第一N汇流条54a的一端被引向外壳51的一个侧面。第一P汇流条53a的该一端和第一N汇流条54a的该一端相当于分配器10的第一端子52a。从电池6延伸的电缆9a与第一端子52a连接。设置于电缆9a的末端的连接器用附图标记56a表示。
[0064]第一P汇流条53a的另一端和第一N汇流条54a的另一端也被引向外壳51的一个侧面。第一 P汇流条53a的该另一端和第一 N汇流条54a的该另一端相当于分配器10的第二端子52b。从前逆变器3延伸的电缆9b与第二端子52b连接。设置于电缆9b的末端的连接器用附图标记56b表不。
[0065]第二P汇流条53b的一端和第二N汇流条54b的一端被引向外壳51的另一个侧面。第二 P汇流条53b的该一端和第二 N汇流条54b的该一端相当于分配器10的第三端子52c。与后逆变器8连接的电缆9c的连接器55与第三端子52c结合。
[ΟΟ??] 分配器10的第一端子52a和第二端子52b设置在外壳51的同一个侧面上。电缆9a和9b能从同一方向与该分配器10连接。
[0067]图8是根据另一个示例的分配器(分配器1a)的视图。图8是取下了罩盖的分配器1a的俯视图。在图7和8中，同样的构件分别用同样的附图标记表示。分配器1a与图7的分配器10的不同之处在于第一 P汇流条53a、第二 P汇流条53b、第一 N汇流条54a和第二 N汇流条54b的形状和布局，但功能与图7的分配器10相同。在分配器1a中，第一端子52a和第二端子52b分别设置在外壳51的两个平行的侧面上。
[0068]将说明与在本发明的实施例中说明的技术有关的注意事项。在本发明的任一个实施例中，分配器10具有与逆变器分开的壳体。分配器可内置在逆变器中。这种情况下，分配器可以不具有任意单独的壳体。
[0069]在本发明的第四实施例中，分配器10安装在前逆变器23的壳体上。在具有位于后轮上的主驱动源和位于前轮上的辅助驱动源(前电机)的电动车辆中，分配器可安装在与向作为辅助驱动源的前电机供给电力的前逆变器23—起安装/移除的另一装置上。
[0070]分配器10并非绝对需要安装在用于辅助驱动源的逆变器上，而是可安装在与辅助驱动源一起安装在车辆上/从车辆移除的装置上。在本发明的第三实施例中记载了该示例。此外，优选分配器10安装在用于辅助驱动源的逆变器附近。因此，在将辅助驱动源搭载在车辆上的操作期间，也能有效地搭载分配器。
[0071]前电机和前逆变器可收纳在单个壳体中，或可收纳在单独的壳体中。同样，后电机和后逆变器可收纳在单个壳体中，或可收纳在单独的壳体中。此外，本说明书公开的技术也适用于具有三个以上电机的电动车辆。本说明书公开的技术也适用于例如配备有一个前电机和两个后电机的电动车辆。在本说明书中，为了方便起见，已关于车辆的重心位置G说明了“车辆的前部区域”和“车辆的后部区域”，但本发明并不局限于此。例如，“车辆的前部区±或”和“车辆的后部区域”可以是关于在车辆的前后方向上的中央定义的。“在车辆前后方向上的中央”包含将车辆的前端部和车辆的后端部彼此连结的线的大致中央。
[0072]具体地，电池可以是锂离子电池、燃料电池、大电容电容器或其它类型的电池。
[0073]虽然上面已详细说明了本发明的具体示例，但这些只不过是例示，且不限制权利要求的范围。权利要求中记载的技术包含以上例示的具体示例的各种变型和变更。在本说明书或附图中说明的技术要素可单独或以各种组合发挥技术实用性，且不限于本申请提交时在权利要求中记载的组合。此外，在本说明书或附图中举例说明的技术能同时达到多个目的，并通过自身实现目的之一而具有技术实用性。
【主权项】
1.一种电动车辆，包括: 电池； 配置在车辆的前部区域中的前电机，所述前电机构造成驱动前轮； 配置在车辆的所述前部区域中的前逆变器，所述前逆变器构造成将所述电池的电力变换成交流电力并向所述前电机供给所述交流电力； 配置在车辆的后部区域中的后电机，所述后电机构造成驱动后轮； 配置在车辆的所述后部区域中的后逆变器，所述后逆变器构造成将所述电池的电力变换成交流电力并向所述后电机供给所述交流电力;和 分配器，所述分配器构造成将所述电池的电力分配给所述前逆变器和所述后逆变器，所述后逆变器以及与所述后逆变器一起安装在车辆上和从车辆移除的另一装置中的一者设置有所述分配器。2.根据权利要求1所述的电动车辆，其中 所述后电机是对所述前电机的驱动力进行补充的辅助驱动源。3.根据权利要求2所述的电动车辆，其中 所述后电机的最大输出小于所述前电机的最大输出。4.根据权利要求2或3所述的电动车辆，还包括: 熔断器，所述熔断器配置在所述分配器与所述后逆变器之间的电力供给路径中。5.根据权利要求2至4中任一项所述的电动车辆，还包括: 扼流圈，所述扼流圈配置在所述分配器与所述后逆变器之间的电力供给路径中，其中 所述前逆变器包括: 升压电路，所述升压电路构造成使所述电池的电压升压;和 逆变器电路，所述逆变器电路构造成将所述升压电路的输出变换为交流，并且 所述后逆变器的输入电压和输出电压等于所述电池的电压。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电动车辆，其中 所述电池在车辆的前后方向上配置在所述前逆变器与所述后逆变器之间。7.根据权利要求1至6中任一项所述的电动车辆，还包括: 第一电缆，所述第一电缆与所述电池的端子和所述分配器的端子连接;和 第二电缆，所述第二电缆与所述分配器的端子和所述前逆变器的端子连接，其中 所述第一电缆的长度比所述第二电缆的长度短。8.根据权利要求1至7中任一项所述的电动车辆，其中 所述电池与所述后逆变器之间的距离比所述电池与所述前逆变器之间的距离短。9.一种电动车辆，包括: 电池； 配置在车辆的前部区域中的前电机，所述前电机构造成驱动前轮； 配置在车辆的所述前部区域中的前逆变器，所述前逆变器构造成将所述电池的电力变换成交流电力并向所述前电机供给所述交流电力； 配置在车辆的后部区域中的后电机，所述后电机构造成驱动后轮； 配置在车辆的所述后部区域中的后逆变器，所述后逆变器构造成将所述电池的电力变换成交流电力并向所述后电机供给所述交流电力;和 分配器，所述分配器构造成将所述电池的电力分配给所述前逆变器和所述后逆变器，所述前逆变器以及与所述前逆变器一起安装在车辆上和从车辆移除的另一装置中的一者设置有所述分配器。
【专利摘要】一种电动车辆配备有电池、前电机、前逆变器、后电机、后逆变器和分配器。前电机和前逆变器配置在车辆的前部区域。前逆变器构造成将电池的电力变换成交流电力并向前电机供给该交流电力。后电机和后逆变器配置在车辆的后部区域。后逆变器构造成将电池的电力变换成交流电力并向后电机供给该交流电力。分配器构造成将电池的电力分配给前逆变器和后逆变器。后逆变器以及与后逆变器一起安装在车辆上和从车辆移除的另一装置中的一者设置有所述分配器。
【IPC分类】B60K6/52
【公开号】CN105555572
【申请号】CN201480051005
【发明人】濑尾祐介, 日下博人
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年9月17日
【公告号】WO2015040470A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电动车辆。本说明书中的“电动车辆”包含配备有电机和发动机两者的混合动力车辆以及燃料电池车辆。
【背景技术】
[0002]已研究了在车辆的前部区域和后部区域配备有电机的四轮驱动的电动车辆。例如，日本专利申请公报N0.2005-323455(JP-2005-323455 A)公开了一种在车辆的前部区域搭载有混合动力系统的电动车辆，所述混合动力系统配备有发动机和电机作为用于前轮的驱动源。而且该电动车辆在车辆的后部区域搭载有另一电机作为用于后轮的驱动源。“车辆的前部区域”指在车辆的前后方向上相对于车辆的重心位置的前侧，或相对于车辆在前后方向上的中央的前侧。同样，“车辆的后部区域”指在车辆的前后方向上相对于车辆的重心位置的后侧，或相对于车辆在前后方向上的中央的后侧。
[0003]作为四轮驱动的电动车辆的一种模式，可存在用于前轮和后轮的驱动源的其中一个用于通常行驶而其中另一个在特定情况下辅助使用的模式。典型地，存在车辆通常以两轮驱动的方式行驶且在积雪道路上行驶时切换为四轮驱动的模式。或者，可存在仅在需要大的加速时采用四轮驱动的模式。换言之，这种四轮驱动的电动车辆具有将用于前轮和后轮的驱动源的其中一个视为主驱动源且将其中另一个视为辅助驱动源的车辆概念。如果设想这种概念，则优选地，该辅助驱动源能够作为针对两轮驱动车辆的选装件以比较低的成本装配。于是，车辆制造商能以低成本增加车辆变型的数量。例如，对于同一类型的车辆，能以低成本实现两轮驱动车辆和改造为用于寒冷地区的规格或用于高输出的规格的四轮驱动车辆。本说明书提供了一种能够通过最低限度的变更来将两轮驱动系统转变为四轮驱动系统的技术。亦即，本说明书提供了一种能够以低成本将两轮驱动的电动车辆变更为四轮驱动的电动车辆的技术。
[0004]顺便说一下，上述“辅助”驱动源指在通常行驶期间不使用而是在特定情况下(例如，当在积雪道路上行驶时，当在坡道上行驶时，或当要求大的加速时)使用的驱动源。在本说明书中，用词“辅助”包含用词“暂时地”的含义。
【发明内容】
[0005]根据本发明的第一方面的电动车辆配备有电池、前电机、前逆变器、后电机、后逆变器和分配器。所述前电机配置在车辆的前部区域。所述前电机构造成驱动前轮。所述前逆变器配置在车辆的前部区域。所述前逆变器构造成将所述电池的电力变换成交流电力并向所述前电机供给所述交流电力。所述后电机配置在车辆的后部区域。所述后电机构造成驱动后轮。所述后逆变器配置在车辆的后部区域。所述后逆变器构造成将所述电池的电力变换成交流电力并向所述后电机供给所述交流电力。所述分配器构造成将所述电池的电力分配给所述前逆变器和所述后逆变器。所述后逆变器以及与所述后逆变器一起安装在车辆上和从车辆移除的另一装置中的一者设置有所述分配器。
[0006]根据本发明的第二方面的电动车辆配备有电池、前电机、前逆变器、后电机、后逆变器和分配器。所述前电机配置在车辆的前部区域。所述前电机构造成驱动前轮。所述前逆变器配置在车辆的前部区域。所述前逆变器构造成将所述电池的电力变换成交流电力并向所述前电机供给所述交流电力。所述后电机配置在车辆的后部区域。所述后电机构造成驱动后轮。所述后逆变器配置在车辆的后部区域。所述后逆变器构造成将所述电池的电力变换成交流电力并向所述后电机供给所述交流电力。所述分配器将所述电池的电力分配给所述前逆变器和所述后逆变器。所述前逆变器以及与所述前逆变器一起安装在车辆上和从车辆移除的另一装置中的一者设置有所述分配器。
[0007]根据上述构型，能以低成本将两轮驱动的电动车辆变更为四轮驱动的电动车辆。
【附图说明】
[0008]下面将参照【附图说明】本发明的示例性实施方式的特征、优点及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中:
[0009]图1A是在从侧面观察前轮驱动的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0010]图1B是在从上方观察前轮驱动的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0011]图2A是在从侧面观察根据本发明的第一实施例的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0012]图2B是在从上方观察根据本发明的第一实施例的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0013]图3是根据本发明的第一实施例的电动车辆的驱动系统的示意性框图；
[0014]图4A是在从侧面观察根据本发明的第二实施例的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0015]图4B是在从上方观察根据本发明的第二实施例的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0016]图5A是在从侧面观察根据本发明的第三实施例的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0017]图5B是在从上方观察根据本发明的第三实施例的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0018]图6A是在从侧面观察根据本发明的第四实施例的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0019]图6B是在从上方观察根据本发明的第四实施例的电动车辆时逆变器和电池的示意性布局图；
[0020]图7是示出分配器的结构的一个示例的俯视图(不带罩盖)；以及
[0021]图8是示出分配器的结构的另一个示例的俯视图(不带罩盖)。
【具体实施方式】
[0022]在许多场合下，逆变器配置在电机附近。这是因为应当通过缩短逆变器与电机之间的电缆的长度来减小电力传输路径中的损失。例如，在前轮驱动的电动车辆中，电机和逆变器搭载在车辆的前部区域，且电池和逆变器通过电缆彼此连接。在将这种两轮驱动的电动车辆变更为四轮驱动的电动车辆的情况下，需要在车辆的后部区域安装另一个电机和另一个逆变器。这种情况下，从电池到逆变器的电力供给路径需要从已有的路径进行变更。认为该变更具有以下三种模式。在第一模式中，从电池到位于车辆的前部区域的逆变器(前逆变器)的电力供给路径不变，并且新增加从电池到位于车辆的后部区域的逆变器(后逆变器)的电力供给路径。在第二模式中，前逆变器新设置有电力分配器(下文称为分配器)，并且需要新增加从分配器到后逆变器的电力供给路径。在第三模式中，新安装的后逆变器设置有电力分配器(下文称为分配器)，并且新设置了从电池经该分配器到相应的前、后逆变器的电力供给路径。
[0023]在上述第一和第二模式中，利用车辆本来配备的驱动源的电力供给路径。因此，第一模式和第二模式中的一者看上去成本最低。然而，在第一模式中，通向电池的电缆所安装至的前逆变器的连接端子需要进行变更。此外，在第二模式中，电池的电缆连接端子需要进行变更。亦即，在第一和第二模式两者中，需要变更已有的装置。相比之下，在第三模式中，从电池的角度看，仅需切换从电池的端子延伸到后逆变器所配设的分配器的电缆的连接目的地。从前逆变器的角度看，仅需切换从前逆变器延伸到上述分配器的电缆的连接目的地。亦即，根本不需要变更已有的电池和前逆变器。此外，分配器也可与后逆变器一起安装。因此，不需要安装分配器本身这样的操作。这样，通过为后逆变器或同时安装在后逆变器上/从后逆变器移除的另一装置搭载分配器，能以低成本将两轮驱动车辆变更为四轮驱动车辆。
[0024]在下文中，用于驱动前轮的电机和逆变器将分别被称为前电机和前逆变器，而用于驱动后轮的电机和逆变器将分别被称为后电机和后逆变器。此外，电池典型地配置在前逆变器与后逆变器之间。更具体地，电池通常配置在后座下方，后部区域(后舱的前方)，或前座下方。此外，电池也可配置在左右前座之间。
[0025]本说明书公开的电动车辆的一个特征在于，后逆变器或与后逆变器一起安装在车辆上/从车辆移除的另一装置设置有将电池的电力分配给各逆变器的分配器。该分配器可设置在后逆变器的壳体内部，或可安装在壳体的外侧。或者，该分配器可安装在与后逆变器结合的后电机上。这种情况下，后电机相当于如上所述的“与后逆变器同时安装/移除的另一装置”的一个示例。在任意情况下，分配器也能通过执行安装后逆变器的操作而同时安装在车辆上。因此，转换为四轮驱动的车辆的操作效率高。后电机是如上所述的“另一装置”的典型示例。然而，“另一装置”可以不必是该后电机。例如，以与后电机和后逆变器是选装件相同的方式，“另一装置”可以是可选地与后逆变器邻接地搭载的另一电压变换器。
[0026]在后电机是可选的驱动源的情况下，如上所述，后电机是对用于通常行驶的前电机的驱动力进行补充的辅助驱动源。这种情况下，采用最大输出比前电机的最大输出小的电机作为后电机。换言之，后电机是辅助驱动源，并且是使用频度不如前电机的驱动源。这里应当指出，在使车辆以 恒速行驶的情况下，例如，不仅根据驱动源被使用的频度高还是低，而且根据从逆变器输出的电力的总和是大还是小等，来判定“使用频度”高还是低。亦SP，前逆变器可以是车辆行驶时主要使用的逆变器，而后逆变器可以是补充地使用的逆变器。
[0027]顺便说一下，在本发明的上述方面中，设想前电机是主驱动源且后电机是辅助驱动源(可选的驱动源)的情况。然而，前电机和后电机的角色可逆转。亦即，在前电机是辅助驱动源的情况下，前逆变器或与前逆变器一起安装在车辆上/从车辆移除的另一装置可设置有将电池的电力分配给各逆变器的分配器。
[0028]将说明上述特征以外的特征。顺便说一下，以下记载的技术要素是互相独立的技术要素，并且可单独或以各种组合发挥技术实用性。这些技术要素不应当局限于本申请提交时在权利要求书中阐述的组合。
[0029]在后电机为辅助驱动源的情况下，分配器与后逆变器之间的电力供给路径中可设置有熔断器。即使由于某种原因而在后电机或后逆变器中发生故障，熔断器被切断，因此后逆变器可以从电池与前逆变器之间的电力供给路径分离。这种情况下，不论后驱动源的状态如何，车辆都能仅利用前驱动源来行驶。
[0030]在前电机为主驱动源的情况下，前逆变器配备有使电池的电压升压的升压电路和将升压电路的输出变换为交流的逆变器电路。另一方面，后逆变器可采用后电机为辅助且因此仅具有逆变器电路而不具有升压电路的构型。换言之，后逆变器的输入/输出电压与电池的电压相等。这种情况下，前逆变器具有升压电路，因此逆变器电路的高频噪声对电池的影响小。然而，在后逆变器中，电池和逆变器电路彼此直接联接，因此高频噪声对电池的影响可能大。为了抑制后逆变器的高频噪声的影响，在分配器与后逆变器之间的电力供给路径中可设置有扼流圈。
[0031 ]电池可在车辆的前后方向上配置在前逆变器与后逆变器之间。
[0032]与电池的端子和分配器的端子连接的电缆的长度可比与分配器的端子和前逆变器的端子连接的电缆的长度短。
[0033]电池与后逆变器之间在车辆的前后方向上的距离可比电池与前逆变器之间在车辆的前后方向上的距离短。
[0034]将说明两个前轮被驱动的电动车辆(混合动力车辆200)的电机、逆变器和电池的布局。图1A是从侧面观察混合动力车辆200时前电机、前逆变器和电池的示意性布局图。图1B是从上方观察混合动力车辆200时的示意性布局图(平面布局图)。图中，前座和后座用虚线示出。
[0035]在混合动力车辆200中，两个前轮被驱动，且发动机4、前电机5和前逆变器3配置在位于车辆的前部区域的前舱中。发动机4和前电机5的输出传递到前轮41。稍后将参照图3说明该传递路径。前逆变器3固定在前电机5的壳体上。这是因为如上所述应当通过缩短逆变器与电机之间的距离来抑制电力传输损失。
[0036]在后座下方配置有储存用于驱动前电机5的电力的电池6。电池6和前逆变器3通过电缆209彼此连接。电缆209相当于将电池6的电力传输到前逆变器3的电力供给路径(电力传输路径)。电缆209将电池6的端子6a和前逆变器3的端子3彼此电连接。在图1和下面的图各者中，将电力从电池供给到逆变器的电缆用粗线示出。后轮用附图标记42表示。在混合动力车辆200中，后轮42是不具有驱动力的从动轮。
[0037]在图1A和IB中，车辆的重心位置用附图标记G表示。重心位置G的前方相当于车辆的前部区域(车辆前部)，而重心位置G的后方相当于车辆的后部区域(车辆后部)。以下图中同样如此。
[0038]接下来，将参照图2A和2B说明根据本发明的第一实施例的电动车辆(混合动力车辆2)中的电池、电机和逆变器的布局。混合动力车辆2是通过对图1A和IB的两轮驱动的混合动力车辆200增加用于驱动后轮的后电机7和后逆变器8而获得的。相应地，发动机4、前电机5和前逆变器3以与图1A和IB中相同的方式配置。然而，电缆的配线与图1A和IB的场合不同。
[0039]后电机7和后逆变器8安装在车辆的后部区域。“车辆的后部区域”例如包括在车辆的前后方向上相对于车辆的重心位置G而言位于车辆后方的区域。后电机7是辅助驱动源，并具有比作为主驱动源的前电机5小的输出。例如，前电机5的最大输出为50kW，且后电机7的最大输出为5kW。混合动力车辆2通常利用发动机4和前电机5行驶，并根据需要补充地驱动后电机7。例如，当车辆在积雪道路上趋于打滑时，后电机7被驱动以使车辆以四轮驱动的方式行驶。或者，后电机7在上坡起步时被驱动以提供转矩辅助。后电机7和后逆变器8根据使用者的要求而作为两轮驱动的混合动力车辆200的可选装备安装。
[0040]与前逆变器3的情况一样，后逆变器8也固定在后电机7的壳体上。这是因为能通过缩短后逆变器8与后电机7之间的距离来抑制后逆变器8与后电机7之间的电力传输距离。后逆变器8可固定到地板面板上而不是安装在后电机7上。
[0041 ] 参照图1A和IB以及图2A和2B，两轮驱动的混合动力车辆200和四轮驱动的混合动力车辆2彼此的不同之处在于从电池6到逆变器的电力供给路径的配线，也就是电缆。在混合动力车辆2中，从电池6延伸的电缆9a与分配器10连接。更具体而言，电缆9a将电池6的端子6a和分配器10的端子52彼此连接。分配器10将电池6的输出电力分配给后逆变器8和前逆变器3。分配器10安装在后逆变器8的壳体上。由于分配器10固定在后逆变器8的壳体上，所以从分配器10到后逆变器8的电缆经过分配器10和后逆变器8的内部，且在图2A和2B中是不可见的。
[0042]分配器10和前逆变器3通过电缆9b彼此连接。更具体而言，电缆9b将前逆变器3的端子3a和分配器10的端子52彼此连接。在图2A和2B中，以简化方式将分配器的两个端子示出为单个端子。稍后将参照图7和8详细说明电缆的连接。来自电池6的电力首先被传输到位于车辆的后部区域的分配器10。在后电机7被驱动的情况下，电池6的电力在分配器10中分支，并供给到后逆变器8和前逆变器3。如从图1A和IB以及图2A和2B显而易见的，前轮被驱动的两轮驱动的混合动力车辆200的电力供给路径和四轮驱动的混合动力车辆2的电力供给路径彼此的不同之处仅在于图2A和2B中用附图标记A表示的范围，且在其它方面彼此等同。也就是说，这意味着在通过将后电机7和后逆变器8安装在两轮驱动的混合动力车辆200上来转换为四轮驱动车辆时，根本不需要变更电池6的端子6a和前逆变器3的端子3a。此外，仅在用附图标记A表示的范围内变更电缆的配线即可，且两轮驱动的混合动力车辆200中的电缆的配线的所需变更也得以最大限度的减少。
[0043]此外，分配器10安装在后逆变器8的壳体上。如根据上述结构显而易见的，从前轮被驱动的两轮驱动的混合动力车辆200向四轮驱动车辆的转换操作仅通过为车辆搭载后电机7、后逆变器8和分配器10的组件并更换电缆来执行。此外，混合动力车辆200和混合动力车辆2在电缆的大部分配线路径上彼此等同。根据本发明的第一实施例的混合动力车辆2能以低成本从两轮驱动构型变更为四轮驱动构型。
[0044]将参照图3说明混合动力车辆2的驱动系统。电池6通过电缆9a与分配器10连接。从电池6延伸的电缆9a与分配器10的第一端子52a连接。电力供给路径在分配器10的内部分割为两个电力供给路径。电力供给路径的其中一个是用于向前逆变器3供给电力的电缆％，而其中另一个是用于向后逆变器8供给电力的电缆9c。电缆9b与分配器10的第二端子52b和前逆变器3的端子3a连接。顺便说一下，由于分配器10安装在后逆变器8的壳体上，所以电缆9c在图2A和2B中是不可见的。
[0045]熔断器12和扼流圈13连接至分配器10中的电力分支点B与后逆变器8之间的电力供给路径。扼流圈13被插入以降低由于逆变器8的切换噪声而对电池6施加的影响。此外，在过电流已流经后逆变器8的情况下，熔断器12被切断。由于熔断器12的切断，后逆变器8与从电池6到前逆变器3的电力供给路径分离。通过分离后逆变器8，即使当后逆变器8中发生故障时，车辆也能通过电池6和前逆变器3继续行驶。
[0046]前电机5的驱动电压比电池6的输出电压高。因此，前逆变器3具有升压电路31和逆变器电路32。换言之，前逆变器3在逆变器电路32与电池6之间配备有升压电路31。升压电路31包括电抗器，并且能通过该电抗器的使用来降低由于逆变器电路32的切换噪声而对电池6施加的影响。另一方面，后逆变器8未配备升压电路，因此扼流圈13被插入后逆变器8与电池6之间的电力供给路径中。扼流圈13降低了由于后逆变器8的切换噪声而对电池6施加的影响。
[0047]前逆变器3经由分配器1而被供给以来自电池6的电力，并将电池6的电力变换 为交流电力，并且将该交流电力供给到前电机5。前电机5在被供给以来自前逆变器3的电力时操作。前电机5的输出转矩和发动机4的输出转矩通过动力分配机构91彼此合成，并经由差速器92传递到前轮41。顺便说一下，在一些情况下，动力分配机构91还将发动机4的输出转矩分配给前轮41和前电机5。这些情况下，混合动力车辆2在通过发动机4的动力行驶的同时通过前电机5产生电力。电池6利用所产生的电力充电。
[0048]后逆变器8搭载在后电机7上。在后驱动系统中，后逆变器8经由分配器10被供给以来自电池6的电力，将电池6的电力变换为交流电力，并且将该交流电力供给到后电机7。如上所述，后电机7的输出小于前电机5的输出，且后电机7的额定电压等于电池6的输出电压。因此，后逆变器8不具有升压电路。后电机7在从后逆变器8接收电压与电池6相同的交流电时操作。后电机7的驱动力直接传递到后轮42。后逆变器8、后电机7和分配器10互相联接以构成一个单元。后逆变器8和分配器10可彼此连接并与后电机7分开安装。这种情况下，同样，能有利于变更操作。
[0049]如上所述，混合动力车辆2能在今后另外配备后电机7、后逆变器8和分配器10作为可选装备。这些装置还有利于变更将电池和逆变器互相连接的操作。根据本发明的第一实施例的混合动力车辆2能以低成本从两轮驱动构型变更为四轮驱动构型。特别地，如果电池设置有在将两轮驱动车辆变更为四轮驱动车辆时将电力分配给各逆变器的分配器，则需要准备用于两轮驱动的电池和用于四轮驱动的电池，因此制造成本大幅上升。因此，在本发明实施例中，搭载在两轮驱动车辆上的后逆变器设置有分配电力的分配器，因此能在对两轮驱动车辆的已有系统进行转用时以低成本转换为四轮驱动车辆。
[0050]将说明混合动力车辆2的其它特征。电池6搭载在后座下方。换言之，电池6在车辆的前后方向上配置在前逆变器3与后逆变器8之间。车辆的前后方向在图中被示出。这里应当指出，“前逆变器3与后逆变器8之间的”空间可以是前轮车轴与后轮车轴之间的空间，或乘员舱在图2B的车辆俯视图中的投影空间。此外，如从图2A和2B显而易见的，电池6靠近后逆变器8。于是，电池6与后逆变器8之间在车辆的前后方向上的距离比电池6与前逆变器3之间在车辆的前后方向上的距离短。其优点在于能缩短电池6与分配器10之间的电缆9a。此夕卜，电池6与后逆变器8之间在车辆的前后方向上的距离包含电池6的通到后逆变器8的输出端子6a(输出连接部)与后逆变器8的输入端子(输入连接部)之间的电缆9a的长度。此外，在图2A的车辆侧面视图中，电池6配置在前逆变器3在车辆的前后方向上的后方，因此能使从电池6到安装在后逆变器8上的分配器10的电缆9a比从安装在后逆变器8上的分配器10到前逆变器3的电缆9b短。两个逆变器的电力消耗的总和从电池6流到分配器10。因此，能减少电力传输损失，因为从电池6到分配器10的电缆的配线距离(电缆的长度)缩短。此外，电池6和后逆变器8配置成彼此接近。用词“接近”还包含电池6和后逆变器8关于车辆配置在车辆的重心位置G的后方的情况。例如，电池6可配置在后座的下方，且后逆变器可配置在行李厢中。
[0051]接下来将说明根据本发明的第二实施例的电动车辆(混合动力车辆2a)。图4A是示出在从侧面观察混合动力车辆2a时电池、逆变器和电机的布局的示意图，图4B是在从上方观察混合动力车辆2a时的示意性布局图(平面布局图)。混合动力车辆2a与根据本发明的第一实施例的混合动力车辆2的不同之处在于电池6的安装位置。混合动力车辆2a在其它装置一一即前电机5、前逆变器3、发动机4、后电机7、后逆变器8和分配器10—一的布局方面与根据本发明的第一实施例的混合动力车辆2相同。后电机7、后逆变器8和分配器10互相联接以构成一个单元。该单元可通过一次操作搭载在车辆上。此外，混合动力车辆2a的驱动系统也在图3的框图中表现。
[0052]电池6配置在两个前座之间。在此位置，车轴配置在常规FR车辆中。因此，能通过将电池配置在该位置来使乘员舱的形状与常规FR车辆的乘员舱的形状接近。结果，使用者不会感到很不舒适。
[0053]在根据本发明的第二实施例的混合动力车辆2a中，同样，后逆变器8设置有将电池6的电力分配给各逆变器的分配器10。结果，根据本发明的第二实施例的混合动力车辆2a具有与根据本发明的第一实施例的混合动力车辆2相同的优点。
[0054]在根据本发明的第二实施例的混合动力车辆2a中，电池6大致配置在车辆的前后方向上的中央。电池6的与电缆9a连接的端子6a位于电池的后端处。因此，电池6的端子6a与后逆变器8之间的距离(在车辆的前后方向上的距离)比电池6的端子6a与前逆变器3之间的距离(在车辆的前后方向上的距离)短。亦即，能使电池6与分配器10之间的电缆9a短。
[0055]接下来将说明根据本发明的第三实施例的电动车辆(混合动力车辆2b)。图5A是示出了在从侧面观察混合动力车辆2b时电池、逆变器和电机的布局的示意图。图5B是从上方观察混合动力车辆2b时的示意性布局图(平面布局图)。在混合动力车辆2b中，分配器10作为可选部件安装在电压变换器21的壳体中而不是安装在后逆变器8上。混合动力车辆2b的其它结构细节与根据本发明的第二实施例的混合动力车辆2a相同。电压变换器21是使电池6的电压降压为与家用电器的额定电压(例如，100V)相同的电压的装置。尽管图中未示出，但电力输出电缆从电压变换器21延伸，且家用电器的插座与该电力输出电缆的末端连接。该插座安装在车辆中。可以在混合动力车辆2b中使用家用电器。电压变换器21与后电机7和后逆变器8—起搭载在车辆上。电压变换器21相当于与后逆变器8—起安装在车辆上/从车辆移除的另一个装置的示例。电压变换器21搭载有分配器10。电压变换器21配置在后逆变器8附近，且分配器10和后逆变器8通过短电缆9c彼此连接。更具体而言，分配器10的第三端子52b和后逆变器8的端子8a通过短电缆9c彼此连接。
[0056]与根据本发明的第一或第二实施例的混合动力车辆不一样，在根据本发明的第三实施例的混合动力车辆2b中，后逆变器8未搭载分配器10，而是与后逆变器8—起安装在车辆上/从车辆移除的装置搭载有分配器10。例如，该装置是电压变换器21。由于电压变换器21配置在后逆变器8附近，所以分配器10配置在后逆变器8附近。该混合动力车辆2b也具有与根据本发明的第一或第二实施例的混合动力车辆相同的优点。这里应当指出，“电压变换器配置在后逆变器8附近”包含后逆变器8和电压变换器21在车辆的前后方向上关于车辆配置在车辆的重心位置G的后方的情况。
[0057]接下来将说明根据本发明的第四实施例的电动车辆2c。图6A是示出在从侧面观察电动车辆2c时电池、逆变器和电机的布局的不意图，图6B是在从上方观察电动车辆2c时的示意性布局图(平面布局图)。电动车辆2c是不具有发动机的所谓的纯EV。此外，在电动车辆2c中，输出用于通常行驶的驱动力的主电机搭载在车辆后部区域，而辅助电机搭载在车辆前部区域。前电机25是能在今后搭载在后轮驱动的两轮驱动车辆上的可移除的可选装备。
[0058]在电动车辆2c中，作为主驱动力的后电机27和向后电机27供给交流电力的后逆变器28搭载在车辆的后部区域，而作为辅助驱动力的前电机25和向前电机25供给交流电力的前逆变器23搭载在车辆的前部区域。后逆变器28固定在后电机27上，且前逆变器23固定在前电机25上。如在本发明的第一实施例中所述，通过将电机和逆变器彼此联接来试图缩短电机与逆变器之间的距离，有助于降低电力传输损失。前逆变器23可与前电机25分开设置。
[0059]在电动车辆2c中，使电池6的输出电力分支的分配器10固定在前逆变器23的壳体上。电池6的端子6a和分配器10的端子52通过电缆9a彼此连接。该端子52是图3的第一端子52a。分配器10的端子52和后逆变器28的端子28a通过电缆9b彼此连接。该端子52是图3的第二端子52b。分配器10和前逆变器23也通过电缆彼此连接，但电缆从分配器10和前逆变器23的内部通过且因此在图6A和6B中是不可见的。
[0060]电动车辆2c是通过为本来作为后轮驱动的两轮驱动车辆的电动车辆搭载用于前轮的驱动系统并因此将两轮驱动车辆变更为四轮驱动车辆而获得的。具体地，用于前轮的驱动系统由前电机25和前逆变器23构成。当搭载用于前轮的驱动系统时，分配器10也能连同前逆变器23—起搭载，因此不需要搭载分配器10的单独操作。此外，对于后轮驱动的两轮驱动车辆，电池6和后逆变器28通过电缆彼此连接。然而，当两轮驱动车辆变更为四轮驱动车辆时，不需要变更电池6的输出端子和后逆变器28的输入端子。因此，根据本发明的第四实施例的电动车辆2c也具 有与根据本发明的第一、第二或第三实施例的混合动力车辆相同的优点。
[0061]电池6搭载在两个前座之间。根据本发明的第四实施例的混合动力车辆在电池6的搭载位置方面与根据本发明的第二和第三实施例的混合动力车辆相同。然而，电池6安装成使得其输出端子6a位于车辆前部区域(重心位置G的前方)。因此，从电池6的输出端子6a到分配器10的距离(在车辆的前后方向上的距离)比从电池6的输出端子6a到后逆变器28的距离(在车辆的前后方向上的距离)短。两个逆变器一一即后逆变器和前逆变器一一的电力消耗的总和流经电池6与分配器10之间的电缆9a，因此能随着两者间的距离减小而减少电力传输损失。对于本发明的第一至第三实施例而言同样如此。
[0062]接下来将参照图7和8说明分配器10的结构。图7是取下了分配器10的罩盖的俯视图，并且示出了外壳51的内部结构。外壳51由树脂制成。使用内部电阻比线缆的电阻小的金属板作为外壳内部的导电部件。这些金属板一般称为汇流条。将电池6的正极和各逆变器的正极互相连接的P汇流条分别用附图标记53a和53b表示。将电池6的负极和各逆变器的负极互相连接的N汇流条分别用附图标记54a和54b表示。扼流圈13连接在第一 P汇流条53a与第二 P汇流条53b之间。熔断器12连接在第一 N汇流条54a与第二 N汇流条54b之间。
[0063]第一P汇流条53a的一端和第一N汇流条54a的一端被引向外壳51的一个侧面。第一P汇流条53a的该一端和第一N汇流条54a的该一端相当于分配器10的第一端子52a。从电池6延伸的电缆9a与第一端子52a连接。设置于电缆9a的末端的连接器用附图标记56a表示。
[0064]第一P汇流条53a的另一端和第一N汇流条54a的另一端也被引向外壳51的一个侧面。第一 P汇流条53a的该另一端和第一 N汇流条54a的该另一端相当于分配器10的第二端子52b。从前逆变器3延伸的电缆9b与第二端子52b连接。设置于电缆9b的末端的连接器用附图标记56b表不。
[0065]第二P汇流条53b的一端和第二N汇流条54b的一端被引向外壳51的另一个侧面。第二 P汇流条53b的该一端和第二 N汇流条54b的该一端相当于分配器10的第三端子52c。与后逆变器8连接的电缆9c的连接器55与第三端子52c结合。
[ΟΟ??] 分配器10的第一端子52a和第二端子52b设置在外壳51的同一个侧面上。电缆9a和9b能从同一方向与该分配器10连接。
[0067]图8是根据另一个示例的分配器(分配器1a)的视图。图8是取下了罩盖的分配器1a的俯视图。在图7和8中，同样的构件分别用同样的附图标记表示。分配器1a与图7的分配器10的不同之处在于第一 P汇流条53a、第二 P汇流条53b、第一 N汇流条54a和第二 N汇流条54b的形状和布局，但功能与图7的分配器10相同。在分配器1a中，第一端子52a和第二端子52b分别设置在外壳51的两个平行的侧面上。
[0068]将说明与在本发明的实施例中说明的技术有关的注意事项。在本发明的任一个实施例中，分配器10具有与逆变器分开的壳体。分配器可内置在逆变器中。这种情况下，分配器可以不具有任意单独的壳体。
[0069]在本发明的第四实施例中，分配器10安装在前逆变器23的壳体上。在具有位于后轮上的主驱动源和位于前轮上的辅助驱动源(前电机)的电动车辆中，分配器可安装在与向作为辅助驱动源的前电机供给电力的前逆变器23—起安装/移除的另一装置上。
[0070]分配器10并非绝对需要安装在用于辅助驱动源的逆变器上，而是可安装在与辅助驱动源一起安装在车辆上/从车辆移除的装置上。在本发明的第三实施例中记载了该示例。此外，优选分配器10安装在用于辅助驱动源的逆变器附近。因此，在将辅助驱动源搭载在车辆上的操作期间，也能有效地搭载分配器。
[0071]前电机和前逆变器可收纳在单个壳体中，或可收纳在单独的壳体中。同样，后电机和后逆变器可收纳在单个壳体中，或可收纳在单独的壳体中。此外，本说明书公开的技术也适用于具有三个以上电机的电动车辆。本说明书公开的技术也适用于例如配备有一个前电机和两个后电机的电动车辆。在本说明书中，为了方便起见，已关于车辆的重心位置G说明了“车辆的前部区域”和“车辆的后部区域”，但本发明并不局限于此。例如，“车辆的前部区±或”和“车辆的后部区域”可以是关于在车辆的前后方向上的中央定义的。“在车辆前后方向上的中央”包含将车辆的前端部和车辆的后端部彼此连结的线的大致中央。
[0072]具体地，电池可以是锂离子电池、燃料电池、大电容电容器或其它类型的电池。
[0073]虽然上面已详细说明了本发明的具体示例，但这些只不过是例示，且不限制权利要求的范围。权利要求中记载的技术包含以上例示的具体示例的各种变型和变更。在本说明书或附图中说明的技术要素可单独或以各种组合发挥技术实用性，且不限于本申请提交时在权利要求中记载的组合。此外，在本说明书或附图中举例说明的技术能同时达到多个目的，并通过自身实现目的之一而具有技术实用性。
【主权项】
1.一种电动车辆，包括: 电池； 配置在车辆的前部区域中的前电机，所述前电机构造成驱动前轮； 配置在车辆的所述前部区域中的前逆变器，所述前逆变器构造成将所述电池的电力变换成交流电力并向所述前电机供给所述交流电力； 配置在车辆的后部区域中的后电机，所述后电机构造成驱动后轮； 配置在车辆的所述后部区域中的后逆变器，所述后逆变器构造成将所述电池的电力变换成交流电力并向所述后电机供给所述交流电力;和 分配器，所述分配器构造成将所述电池的电力分配给所述前逆变器和所述后逆变器，所述后逆变器以及与所述后逆变器一起安装在车辆上和从车辆移除的另一装置中的一者设置有所述分配器。2.根据权利要求1所述的电动车辆，其中 所述后电机是对所述前电机的驱动力进行补充的辅助驱动源。3.根据权利要求2所述的电动车辆，其中 所述后电机的最大输出小于所述前电机的最大输出。4.根据权利要求2或3所述的电动车辆，还包括: 熔断器，所述熔断器配置在所述分配器与所述后逆变器之间的电力供给路径中。5.根据权利要求2至4中任一项所述的电动车辆，还包括: 扼流圈，所述扼流圈配置在所述分配器与所述后逆变器之间的电力供给路径中，其中 所述前逆变器包括: 升压电路，所述升压电路构造成使所述电池的电压升压;和 逆变器电路，所述逆变器电路构造成将所述升压电路的输出变换为交流，并且 所述后逆变器的输入电压和输出电压等于所述电池的电压。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电动车辆，其中 所述电池在车辆的前后方向上配置在所述前逆变器与所述后逆变器之间。7.根据权利要求1至6中任一项所述的电动车辆，还包括: 第一电缆，所述第一电缆与所述电池的端子和所述分配器的端子连接;和 第二电缆，所述第二电缆与所述分配器的端子和所述前逆变器的端子连接，其中 所述第一电缆的长度比所述第二电缆的长度短。8.根据权利要求1至7中任一项所述的电动车辆，其中 所述电池与所述后逆变器之间的距离比所述电池与所述前逆变器之间的距离短。9.一种电动车辆，包括: 电池； 配置在车辆的前部区域中的前电机，所述前电机构造成驱动前轮； 配置在车辆的所述前部区域中的前逆变器，所述前逆变器构造成将所述电池的电力变换成交流电力并向所述前电机供给所述交流电力； 配置在车辆的后部区域中的后电机，所述后电机构造成驱动后轮； 配置在车辆的所述后部区域中的后逆变器，所述后逆变器构造成将所述电池的电力变换成交流电力并向所述后电机供给所述交流电力;和 分配器，所述分配器构造成将所述电池的电力分配给所述前逆变器和所述后逆变器，所述前逆变器以及与所述前逆变器一起安装在车辆上和从车辆移除的另一装置中的一者设置有所述分配器。
【专利摘要】一种电动车辆配备有电池、前电机、前逆变器、后电机、后逆变器和分配器。前电机和前逆变器配置在车辆的前部区域。前逆变器构造成将电池的电力变换成交流电力并向前电机供给该交流电力。后电机和后逆变器配置在车辆的后部区域。后逆变器构造成将电池的电力变换成交流电力并向后电机供给该交流电力。分配器构造成将电池的电力分配给前逆变器和后逆变器。后逆变器以及与后逆变器一起安装在车辆上和从车辆移除的另一装置中的一者设置有所述分配器。
【IPC分类】B60K6/52
【公开号】CN105555572
【申请号】CN201480051005
【发明人】濑尾祐介, 日下博人
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年9月17日
【公告号】WO2015040470A1
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