JPH10278596A

JPH10278596A - 電気自動車

Info

Publication number: JPH10278596A
Application number: JP9103981A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shimizu; 浩清水
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-04-08
Filing date: 1997-04-08
Publication date: 1998-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】車体の有効利用空間が広く、車体全体が軽量
化でき、また車体の重心が低く、自動車の安定性や乗り
心地が良く、ロードホールディングも良い電気自動車を
提供する。【解決手段】電池に貯えられた電気エネルギーが走行用
の回転式電動機に供給され、該回転式電動機によって車
輪が駆動されるようになっている電気自動車において、
床構造体１を軸方向に中空のサイドフレーム２、２’と
センタフレーム３、３’から構成し、電池Ｂ、Ｂ、…は
センタフレーム３、３’に収納し、制御装置、充電器、
冷暖房器等はサイドフレーム２、２’に収納する。ま
た、回転式電動機の少なくとも一部は、車輪のホイール
部分に収納し、回転式電動機と床構造体は懸架装置を介
して接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電池に貯えられた電気
エネルギーが走行用の回転式電動機に供給され、該回転
式電動機によって車輪が駆動されるようになっている、
例えば４輪の電気自動車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】化石燃料を燃焼する内燃機関で駆動させ
るガソリンあるいはディーゼル自動車に対して、電池に
貯えられた電気エネルギーにより車輪が駆動される電気
自動車は、排気ガスの問題がなく、環境対策の面から普
及が望まれている。ところで、その普及には電池の重
量、その搭載方法、駆動方式等がネックとなっている。
そこで、電池の搭載方法すなわち電池収納法、駆動方式
等が従来から色々提案されている。

【０００３】電池収納法としては車体のボンネット、ト
ランクルーム等の空間に収納する方法、特開昭５２ー３
５０２３号に記載されているようなバックボーン方式と
称される電池収納法も提案されている。すなわち、自動
車の前後方向にトンネル状の収納ケーシングを設け、こ
の収納ケーシングの前方あるいは後方から電池を出し入
れするバックボーン方式も知られている。さらには、特
開平７ー４７８４２号公報によって、車体の床を断面が
略長方形の複数個の中空のフレームから構成し、電池を
これらのフレームに収納するようにしたフレーム状の床
構造体も提案されている。以下、本明細書ではこの方式
の床構造体をバッテリービルトイン式フレーム（ＢＢＦ
構造）と呼ぶことにする。

【０００４】一方、電気自動車の駆動方式としては図５
に示されているように大きく分けて４種類の方式が知ら
れている。これらの方式は、図から容易に理解されるの
で詳しい説明はしないが、図５の（ａ）に示されている
方式は、コンベンショナル方式と呼ばれるもので従来の
内燃機関を回転式電動機に置き換えたもの、（ｂ）に示
されている方式は（ａ）に示されている方式からトラン
スミッションを除いた、いわゆるノートランスミッショ
ン方式、（ｃ）の方式は駆動輪の数だけ回転式電動機を
取付け、差動装置を取り除いたデフレス方式、そして
（ｄ）に示されている方式は、回転式電動機を車体上で
はなく車輛の内側に組み込んだインホイール方式であ
る。

【０００５】インホイール方式の好ましい形態は、特開
平７ー８１４３０号公報によって提案されている。この
インホイール方式は、駆動用の回転式電動機が、減速歯
車、ベアリングブレーキ等と一体構造を形成するもの
で、この一体構造のすべて、あるいは一部が車輪のホイ
ール部分に収納されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、電気自
動車にＢＢＦ構造を採用することによって、電池の収容
法の問題の一部は解決されている。特に、ＢＢＦ構造に
おいては、電池収納のために新たな空間を設ける必要が
なく、かつ、電池収納容器とフレーム構造体が兼用でき
るために車体全体が軽量化できるという利点がある。ま
た、重量物である電池が床下に収納されているので、車
体の重心が低く、自動車の安定性や乗り心地が向上する
という利点も生れる。しかしながら、改良すべき点も認
められる。例えば、ＢＢＦは床面のほとんどを平面状に
使用することを必要としているため、他の構成要素、た
とえば駆動装置と空間的に干渉を生じる場合がある。

【０００７】また、駆動装置にインホイール方式を採用
することにより、車体の上に駆動装置のための空間を格
別に用意する必要はなくなり、回転式電動機からタイヤ
に至る駆動装置全体でのエネルギー伝達の損失がなくな
るという利点もある。しかしながら、インホイール方式
はいわゆるバネ下重量が重くなるためにロードホールデ
ィングが悪化する欠点がある。本発明は、上記したよう
な従来の問題点あるいは欠点を解消した電気自動車を提
供することを目的とし、具体的には車体の有効利用空間
が広く、車体全体が軽量化でき、また車体の重心が低
く、自動車の安定性や乗り心地が良く、ロードホールデ
ィングも良い電気自動車を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、まず一台の車でＢＢＦ構造とインホイー
ル方式の両者を同時に適用するものである。すなわち、
ＢＢＦ構造を採用してインホイール方式の欠点を減じ、
またインホイール方式を採用することによりＢＢＦ構造
の欠点を減じて、上記目的を達成しようとするものであ
る。このように両方式を採用することにより有効利用空
間が広く、かつ車体全体が軽量化でき、また車体の重心
が低く、自動車の安定性や乗り心地が良く、ロードホー
ルディングも良い電気自動車が得られる。以上のよう
に、ＢＢＦ構造のフレーム内に電池を収納することによ
り、有効利用空間は広くなるが、電気自動車には電池お
よび駆動装置の他に回転式電動機の速度とトルクを制御
する制御装置、車載型の充電器、冷暖房装置等も搭載さ
れるが、これらのすべて、あるいは一部も電池と同様に
床構造体の内部空間に収納することにより、車体内部の
有効容積を増やすことが可能となる。そこで、他の発明
においては、制御装置、冷暖房装置等の全て、あるいは
その一部をフレーム内に収納するように構成して上記目
的が達成される。

【０００９】また、従来の自動車のようにホイールハウ
スが車体内に大きく突き出ると、有効利用空間を広くす
ることはできない。この問題は、車輪の直径を従来のも
のに比較して小さく、例えば半分にして解決することが
できる。このように車輪を小径化すると、車輪１輪当た
りの耐荷重が低下し、かつ路面から車体が受ける振動も
増加する。そこで他の発明においては、自動車の車輪１
輪を前後に配置した小径の車輪２輪に置き替えることに
より、また前後に配置した小径の車輪２輪の車軸同士を
金属等の剛体の構造材で結び、かつこの剛体の構造材に
車体から伸びるサスペンション機構を取付け、鉄道車輛
で多用されているボギー台車と同様の車輛構成を行うこ
とにより、路面から車体が受ける振動を極力抑えるよう
に構成される。

【００１０】すなわち、本発明は上記目的を達成するた
めに、電池に貯えられた電気エネルギーが走行用の回転
式電動機に供給され、該回転式電動機によって車輪が駆
動されるようになっている電気自動車において、前記自
動車の床構造体は、軸方向に中空の複数個のフレームか
ら構成され、それによって前記床構造体の剛性が高めら
れていると共に、電池は前記床構造体に収納され、前記
回転式電動機の少なくとも一部は、車輪のホイール部分
に収納され、前記回転式電動機と床構造体は懸架装置を
介して接続されるように構成される。請求項２記載の発
明は、請求項１記載の床構造体内には、回転式電動機の
速度およびトルクを制御する制御装置の少なくともその
一部も収納されるように、請求項３記載の発明は、請求
項１または２記載の床構造体内には、充電器の少なくと
もその一部も収納されるように、そして請求項４記載の
発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の床構造体内に
は、冷暖房装置の少なくともその一部も収納されるよう
に構成される。請求項５記載の発明は、請求項１〜４の
いずれかの項に記載の車輪の前輪または後輪あるいは双
方の車輪が、前後方向に２個連続して取り付けられるよ
うに、そして請求項６記載の発明は、請求項５記載の２
個連続して取り付けられている車輪が、その車軸同士が
剛体の構造材で結合され、この構造材に床構造体から伸
びる懸架装置が取り付けられるように構成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は請求項１〜４に記載の発明に対応した第１
の実施の形態に係る乗用電気自動車の床構造および駆動
装置の模式的斜視図である。同図に示されているよう
に、床構造１は、断面が略長方形の４個の中空体から上
面が略平面になるように構成されている。すなわち車両
の両側に位置する軸方向に中空のサイドフレーム２、
２’と、その内側に位置する同様に軸方向に中空のセン
タフレーム３、３’とから構成されている。そして、こ
れらのフレーム２、３、…は所定幅になるように互いに
平行に配置され、補強用のサブフレームが取り付けられ
たうえでサイドフレーム２、２’にはドアが、またセン
タフレーム３、３’には従来周知の座席、ステアリン
グ、アクセルあるいはブレーキペダル、カウル、進行方
向を定めるためのレバー等が取り付けら、これにより電
気自動車の基本部分が構成されている。しかしながら、
これらは図には示されていない。

【００１２】床構造１は、上記のようにサイドフレーム
２、２’と、センタフレーム３、３’とから所定幅にな
るように形成されているが、これらのフレーム２、３、
…の製作法、材質等は格別限定されない。しかしなが
ら、例えばアルミニウムの押し出し成形技術により成形
するのが望ましい。このようにして形成されるセンタフ
レーム３、３’およびサイドフレーム２、２’は、強度
の強化や収納物の大きさの関係で、前後方向に複数個に
仕切ることもでできるが、図１には仕切る例は示されて
いない。センタフレーム３、３は、自動車の全長から車
の前部および後部の衝突緩衝部分を差し引いた長さに略
等しく、高さおよび幅は収納する電池Ｂ、Ｂ’、…の形
状あるいは大きさを考慮して、電池Ｂ、Ｂ、…の高さよ
りやや高く、幅はやや広く作られている。また、サイド
フレーム２、２’は、センタフレーム３、３’よりもホ
イールハウスの部分だけ短く、高さはセンタフレーム
３、３’と略同じ高さになっている。

【００１３】本実施の形態によると、床構造１は、上記
のように中空の断面が略長方形のセンタフレーム３、
３’とサイドフレーム２、２’…から構成されているの
で、どのフレーム２、３、…にも電池を収納することが
できるが、図１に示されている実施の形態では中央部に
位置するセンタフレーム３、３’に収納する例が示され
ている。この場合、電池Ｂ、Ｂ、…は前方からもあるい
は後方からも収納できる。しかしながら、図１に示され
ている実施の形態では、図１において右方の後方にホイ
ール８、８を駆動する駆動用のモータ、減速機等から
なる駆動装置が配置されているので、前方から台Ｄに載
せて出し入れするようになっている。また、サイドフレ
ーム２、２’には、後述する回転式電動機の速度、トル
ク等を制御する制御装置４、４’、電池Ｂ、Ｂ、…を充
電する充電器５、車内用の冷暖房装置６等が収納されて
いる。

【００１４】インホイール式駆動装置７、７’自体に
は、前述した特開平７ー８１４３０号公報に示されてい
るような装置を適用できるので、詳しい説明はしない
が、回転式電動機の回転数を減らすための減速歯車機
構、機械式ブレーキ、回転を支えるためのベアリング等
から一体構造的に形成されている。そして駆動輪のホイ
ール８、８’の内部に取り付けられ、回転式電動機の電
機子が固定されている外枠はサスペンションアームに取
り付けられている。ホイール８、８’にはタイヤ９、
９’が取り付けられ、走行を可能としている。インホイ
ール式駆動装置７、７’には、サスペンションを形成す
るアーム類、バネ、ダンパー等が取り付けられるが、図
１では省略されている。また、前輪のホイール１０、１
０’にも、サブフレームおよびサスペンションを形成す
るアーム類、バネ、ダンパー等を介してセンタフレーム
３、３’に取り付けられるが、同様に図１では省略さ
れ、これらの具体例は図３、４に示されている。なお、
図１においてはインホイール式駆動装置７、７’は、後
輪のホイール８、８’みに取り付けられているが、これ
らを前輪のホイール１０、１０’のみに取り付けること
も、また四輪のすべてのホイール８〜１０’に取り付け
ることも可能である。

【００１５】図２は、請求項５〜６に記載の発明に係わ
る電気自動車の床構造および駆動装置の第２の実施の形
態を模式的に示す斜視図である。床構造１は、図１に示
されている実施の形態と同様のＢＢＦ構造であるので、
同じ参照数字を付けて重複説明はしない。本実施の形態
は、車輪の直径を従来のものに比較して小さくして、有
効利用空間をさらに広く確保し、車輪の小径化により生
じる車輪１輪当たりの耐荷重の低下を２輪に置き替える
ことにより補ったものである。すなわち、床構造１は比
較的小径の４個の後輪１３、１４、１３’、１４’と、
同様に比較的小径の４個の前輪１５、１６、１５’、１
６’とで支えられている。本実施の形態によってもイン
ホイール式駆動装置７、７’が適用される。このインホ
イール式駆動装置７、７’は、後輪１３、１３’、１
４、１４’に対称的に２個あるいは４個、または前輪１
５、１５’１６、１６’に同様に対称的に２個あるいは
４個、さらには、これらの車輪１３〜１６’の８個のす
べてに取り付けることもできる。しかしながら、図２に
は後輪１３、１３’のみにインホイール式駆動装置７、
７’が取り付けられた例が示されている。なお、これら
の車輪１３〜１６’は、サスペンション構造を形成する
アーム類、バネ、ダンパー等を介して同様にセンタフレ
ーム３、３’に取り付けられるが、その取り付け方の具
体例は図３、４に示されている。

【００１６】図３は、懸架装２０の第１の実施の形態を
示したもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面
図である。床構造１は、前述した実施の形態と同様であ
るので、同じ参照符号を付けて重複説明はしない。本実
施の形態によると、床構造１はダブルウィッシュボーン
式２０、２０’により懸架されている。すなわち、セン
タフレーム１、１’には水平方向の第１のサブフレーム
２１、２１’と、垂直方向の第２のサブフレーム２２、
２２’とが設けられている。そして、第１のサブフレー
ム２１、２１’と回転式電動機の外枠との間には、バネ
とダンパーからなる緩衝部材２３、２３’が設けられて
いる。これにより、回転式電動機と床構造１は懸架装置
を介して接続されている。第２のサブフレーム２２、２
２’と車輪１６、１５、１６、１６’との間にはローア
ーアーム２５、２５’が設けられ、またセンタフレーム
１、１’と車輪１６、１５、１６、１６’との間にはア
ッパーアーム２６、２６’が設けられている。

【００１７】図４は、請求項６記載の発明に対応した実
施の形態すなわち懸架装３０の第２の実施の形態を示す
図で、その（ａ）は１対の車輪１５、１６のみを取り出
したサスペンションの具体例を示した平面図、その
（ｂ）は正面図である。床構造１は、図１〜図３に示さ
れている実施の形態と同様であるので、同じ参照符号を
付けて重複説明はしない。本実施の形態では、床構造１
はボギー構造とダブルウィッシュボーン方式２０の組み
合わせからなるサスペンション３０により２個の車輪１
６、１５で支持されている。すなわち、本実施の形態の
サスペンション３０は、２個の車輪１６、１５を結合し
ている剛体の構造材３１と、この構造材３１に、図４の
（ａ）において水平方向の軸に対して回転自由に取り付
けられている補助構造材３２と、この補助構造材３２に
取り付けられている前述したダブルウィッシュボーン式
２０とから構成されている。なお、本実施の形態におい
ては、回転式電動機の電機子が固定されている外枠は、
図には示されていないが、構造材３１に取り付けられて
いる。

【００１８】次に、上記実施の形態の作用について説明
する。本実施の形態による電気自動車も通常の乗用車と
同様の運転方法で運転ができる。すなわち、進行方向を
定めるためのレバーを例えば「前方向」の表示の側に倒
し、アクセルペダルを踏むとセンタフレーム３、３’内
に納められた電池Ｂ、Ｂ、…に蓄えられた電力が同じく
サイドフレーム２、２、’内に納められた速度、トルク
等の制御装置４、４’を通してインホイール式の駆動装
置７、７’の中の回転式電動機に送り込まれ、回転式電
動機が回転を始める。この回転力はインホイール式の駆
動装置７、７’の中の減速歯車を通じて車輪のリム８、
８’およびタイヤ９、９’に伝えられて電気自動車は発
進する。停止の際にブレーキペダルを踏むと、まず、サ
イドフレーム２、２’内に納められた速度、トルク等の
制御装置４、４’が働き、インホイール式の駆動装置
７、７’の中の回転式電動機が発電機の働きをして車が
減速するための機械力をもって発電を行い、ここで得ら
れた電力が制御装置４、４’を通ってセンタフレーム
３、３、’内に納められた電池に充電される。緊急時の
車の停止、あるいは極めて低速な状態から車を停止させ
る際には、インホイール式の駆動装置あるいは他の車輪
に納められている機械式ブレーキも同時に作動して、減
速力を得る。

【００１９】本発明は上記の実施の形態に限定されるこ
となく、色々な形で実施できる。例えば、上記実施の形
態ではセンタフレーム３、３’は、２個になっている
が、フレームの数を増やして軽量化された小型の電池を
適用することもできる。また、サイドフレーム２、２’
には、制御装置４、４’充電器５、車内用の冷暖房装置
６等が収納されているが、これらの機器の全部が収納で
きない時はその一部が収納される。サスペンション２
０、３０も上記実施の形態に限定されることなく、他の
方式例えばストラット式、トレーリングアーム式等の他
のサスペンション方式によっても実施できることは明ら
かである。さらには、本実施の形態は乗用の電気自動車
に関するものであるが、本発明はトラック、バス等に広
く応用できることも明らかである。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、自動車
の床構造体は、軸方向に中空の複数個のフレームから構
成され、それによって前記床構造体の剛性が高められて
いると共に、電池は前記床構造体に収納され、前記回転
式電動機の少なくとも一部は、車輪のホイール部分に収
納され、前記回転式電動機と床構造体は懸架装置を介し
て接続されているので、車室内の広い空間が有効に利用
できる。しかも、電池は床構造体を構成している中空体
内に収納されているので、電気自動車の重心の位置は低
い。したがって、インホイール式の駆動装置を採用して
いるにも拘らず、バネ下重量の影響を最小限に押さえる
ことができ、車の乗り心地も向上している。請求項２〜
４記載の発明によると、制御装置、充電器、冷暖房装置
の少なくともその一部が床構造体内に収納されているの
で、車室内の有効に利用可能な空間はさらに拡大されて
いる。請求項５、６記載の発明によると、車輪が前後方
向に２個連続して取り付けられているので、車輪の径を
小さくできる。したがって、車輪のためのホイールハウ
スが車室内部に突き出すことによる有効空間の減少を最
小限度に抑えることができ、車室内の利用可能な空間を
さらに拡大できるという効果が得られる。また、車の側
面に取り付られるドアとタイヤハウスとの干渉が著しく
抑えることができるため、ドアを取り付ける位置の自由
度が増し、その結果として乗員の乗り降りの容易性が増
大し、ひいては車室内の空間をより有効に利用すること
が可能になるという効果も期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる電気自動車の第１の実施の形態
を示す斜視図である。

【図２】本発明に係わる電気自動車の第２の実施の形態
を示す斜視図である。

【図３】懸架装置の実施の形態を示す図で、その（ａ）
は平面図、その（ｂ）は正面図である。

【図４】懸架装置の他の実施の形態を示す図で、その
（ａ）は平面図、その（ｂ）は正面図である。

【図５】電気自動車の駆動方式を模式的に示す図で、
（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ異なる例を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１床構造２、２’ サイドフレーム３、３’ センタフレーム４、４’ 制御装置５充電器６冷暖房装置７、７’ インホイール式駆動装置２０、２０’ サスペンション３０、３０’ サスペンション

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池に貯えられた電気エネルギーが走行用
の回転式電動機に供給され、該回転式電動機によって車
輪が駆動されるようになっている電気自動車において、前記自動車の床構造体は、軸方向に中空の複数個のフレ
ームから構成され、それによって前記床構造体の剛性が
高められていると共に、電池は前記床構造体に収納され、前記回転式電動機の少
なくとも一部は、車輪のホイール部分に収納され、前記
回転式電動機と床構造体は懸架装置を介して接続されて
いることを特徴とする電気自動車。
【請求項２】請求項１記載の床構造体内には、回転式電
動機の速度およびトルクを制御する制御装置の少なくと
もその一部も収納されている電気自動車。
【請求項３】請求項１または２記載の床構造体内には、
充電器の少なくともその一部も収納されている電気自動
車。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の床構造体
内には、冷暖房装置の少なくともその一部も収納されて
いる電気自動車。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかの項に記載の車輪
の前輪または後輪あるいは双方の車輪が、前後方向に２
個連続して取り付けられている電気自動車。
【請求項６】請求項５記載の２個連続して取り付けられ
ている車輪が、その車軸同士が剛体の構造材で結合さ
れ、この構造材に床構造体から伸びる懸架装置が取り付
けられている電気自動車。