(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前部に搭載したモータ（５）の駆動力を減速機（６）および差動装置（７）を介して前輪（ＷFL，ＷFR）に伝達して走行する電気自動車において、
モータ（５）へ給電すべく車体前後方向中央部に搭載されたバッテリ（１０）と、モータ（５）の駆動力および回生制動力を制御すべくモータ（５）およびバッテリ（１０）の間に配置され、該モータ（５）およびバッテリ（１０）にそれぞれ動力線（ａ1 ，ａ2 ，ａ3 ；ｄ1 ，ｄ2 ）によって接続されたコントロールユニット（１１）とを備え、モータ（５）および減速機（６）を差動装置（７）よりも車体後方に配置するとともに、モータ（５）、減速機（６）、差動装置（７）、コントロールユニット（１１）およびバッテリ（１０）をフロアパネル（６３）よりも低い位置に配置したことを特徴とする電気自動車。
【請求項２】
コントロールユニット（１１）およびモータ（５）を接続する動力線（ａ1 ，ａ2 ，ａ3 ；ｄ1 ，ｄ2 ）の途中に配置されてバッテリ（１０）の直流を交流に変換するインバータ（１２）を、モータ（５）に一体に取り付けたことを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車。
【請求項３】
左右一対のサイドフレーム（１L ，１R ）と、両サイドフレーム（１Ｌ，１Ｒ）を接続して車体左右方向に延びる前後一対のクロスメンバ（２，３）とを備え、一対のサイドフレーム（１L ，１R ）および一対のクロスメンバ（２，３）の内側にバッテリ（１０）およびコントロールユニット（１１）を配置したことを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車。
【請求項４】
差動装置（７）、減速機（６）およびモータ（５）を、この順番で車体前方から後方に配置したことを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体前部に搭載したモータの駆動力を減速機および差動装置を介して前輪に伝達して走行する電気自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の電気自動車を示すもので、車体前部に搭載したパワーユニット０１はモータ０２、減速機０３および差動装置０４を一体に備えており、車体中央部に搭載したバッテリ０５…の電力をコントロールユニット０６を介してモータ０２を供給することにより、前輪０７，０７を駆動して走行するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の電気自動車は、モータ０２および減速機０３が差動装置０４よりも車体前方側に配置されているため、衝突時に圧壊して衝撃を吸収するクラッシャブルゾーンを拡大するのが難しいという問題があった。また重量物であるモータ０２および減速機０３が車両の重心位置から前方に大きく離れて配置されているため、車両の運動性向上の観点からも不利であった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、モータで前輪を駆動する電気自動車において、クラッシャブルゾーンの一層の拡大を図るとともに車両の運動性向上を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、車体前部に搭載したモータの駆動力を減速機および差動装置を介して前輪に伝達して走行する電気自動車において、モータへ給電すべく車体前後方向中央部に搭載されたバッテリと、モータの駆動力および回生制動力を制御すべくモータおよびバッテリの間に配置され、該モータおよびバッテリにそれぞれ動力線によって接続されたコントロールユニットとを備え、モータおよび減速機を差動装置よりも車体後方に配置するとともに、モータ、減速機、差動装置、コントロールユニットおよびバッテリをフロアパネルよりも低い位置に配置したことを特徴とする。
【０００６】
上記構成によれば、モータおよび減速機が差動装置よりも後方に配置されているので、車両の正面衝突時に差動装置よりも前方の車体をクラッシャブルゾーンとして有効に機能させることができる。しかもモータ、減速機、差動装置、コントロールユニットおよびバッテリがフロアパネルよりも低い位置に配置されているため、車両の重心が低くなって安定性が向上するだけでなく、それらが衝突の衝撃で車体後方に移動してもフロアパネルの上方に車室に与える影響を最小限に抑えることができる。更に重量物であるモータ、減速機およびバッテリが車体の中央寄りに配置されてミッドシップのレイアウトになるため、車両の運動性の向上に寄与することができる。またモータおよびバッテリの間にコントロールユニットを配置し、コントロールユニットをモータおよびバッテリにそれぞれ動力線で接続したので、バッテリからコントロールユニットを経てモータに至る動力線の長さを最小限に抑えることができる。
【０００７】
また請求項２に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、コントロールユニットおよびモータを接続する動力線の途中に配置されてバッテリの直流を交流に変換するインバータを、モータに一体に取り付けたことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、コントロールユニットおよびモータを接続する動力線の途中に配置されるインバータをモータに一体に取り付けたので、インバータおよびモータ間の交流動力線の長さが短くなり、これにより重量の軽減、電気抵抗による発熱の抑制、ノイズの発生量の低減が可能となる。
【０００９】
また請求項３に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、左右一対のサイドフレームと、両サイドフレームを接続して車体左右方向に延びる前後一対のクロスメンバとを備え、一対のサイドフレームおよび一対のクロスメンバの内側にバッテリおよびコントロールユニットを配置したことを特徴とする。
【００１０】
また請求項４に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、差動装置、減速機およびモータを、この順番で車体前方から後方に配置したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。  図１〜図５は本発明の第１実施例を示すもので、図１は電気自動車の全体側面図、図２は電気自動車の全体斜視図、図３はバッテリボックスを取り外した状態での電気自動車の全体斜視図、図４は電気自動車の駆動系および制御系のブロック図、図５は図１の５方向矢視断面図である。
【００１２】
図１〜図３に示すように、左右の前輪ＷFL，ＷFRおよび左右の後輪ＷRL，ＷRRを備えた電気自動車Ｖは、車体前後方向に延びる左右一対のサイドフレーム１L ，１R と、車体左右方向に延びて両サイドフレーム１L ，１R を接続する前部クロスメンバ２および後部クロスメンバ３とから構成される車体フレーム４を備える。左右のサイドフレーム１L ，１R の前端間に搭載された走行用駆動源であるモータ５には減速機６および差動装置７が一体に設けられており、この差動装置７から左右に延びるドライブシャフト８L ，８R が左右の前輪ＷFL，ＷFRにそれぞれ接続される。
【００１３】
車体フレーム４の下面には、上面が開放した浅いトレー状のバッテリボックス９が着脱自在に支持されており、このバッテリボックス９の後半部にモータ５に給電するための２４個のバッテリ１０…が２列に搭載されるとともに、その前半部にモータ５、バッテリ１０…、各種補機類等を制御するためのコントロールユニット１１と、コントロールユニット１１からの指令でモータ５の駆動および回生を制御するインバータよりなるＰＤＵ１２（パワードライブユニット）とが搭載される。ＰＤＵ１２はバッテリ１０…の直流電流を３相交流電流に変換してモータ５を駆動し、またモータ５の回生時には該モータ５が発電した３相交流電流を直流電流に変換してバッテリ１０…を充電する。
【００１４】
次に、電気自動車Ｖの駆動系および制御系の概略構成を、図４に基づいて説明する。尚、図４において太い実線は高電圧・高電流ラインを、中間の太さの実線は高電圧・中低電流ラインを、細い実線は低電圧・低電流ラインを、矢印付きの破線は信号ラインをそれぞれ示している。
【００１５】
コントロールユニット１１は、コンタクタボックス２１と、ジャンクションボード２２と、マネージングＥＣＵ２３（マネージング電子制御ユニット）と、モータＥＣＵ２４（モータ電子制御ユニット）と、オンボードチャージャ２５と、ダウンバータ２６と、エアコン用インバータ２７とから構成される。
【００１６】
バッテリボックス９に搭載されたバッテリ１０…はＮｉ−ＭＨバッテリよりなり、それらが２４個直列に接続されて総電圧は２８８ボルトになる。バッテリボックス９に搭載されたバッテリ１０…とＰＤＵ１２との間には、コンタクタボックス２１およびジャンクションボード２２が直流動力線ｄ1 ，ｄ2 を介して直列に接続されるとともに、ＰＤＵ１２とモータ５とが３相交流動力線ａ1 ，ａ2 ，ａ3 を介して接続される。
【００１７】
バッテリ１０…に連なるコンタクタボックス２１には、イグニッションスイッチに連動して開閉するメインコンタクタ２８と、メインコンタクタ２８の閉成時に突入電流により該メインコンタクタ２８が損傷するのを防止するためのプリチャージコンタクタ２９およびプリチャージ抵抗２９ａとが設けられる。ジャンクションボード２２は、コンタクタボックス２１およびＰＤＵ１２間の直流動力線ｄ1 ，ｄ2 からオンボードチャージャ２５、ダウンバータ２６およびエアコン用インバータ２７に配電する機能を有する。オンボードチャージャ２５はバッテリ１０…を充電するためのもので、外部の商用電源に接続されるプラグ３０を備える。ダウンバータ２６は電気自動車Ｖの各種補機類を駆動する１２ボルトの補助バッテリ３１を充電するためのもので、バッテリ１０…の電圧を１４．５ボルトに降圧して補助バッテリ３１に供給する。エアコン用インバータ２７はバッテリ１０…の直流電流を交流電流に変換してエアコンのコンプレッサ３２を駆動する。
【００１８】
マネージングＥＣＵ２３はメインコンタクタ２８の開閉制御と、オンボードチャージャ２５、ダウンバータ２６およびエアコン用インバータ２７への電力供給と、バッテリ１０…の残容量信号の出力と、警報信号の出力とを司る。またモータＥＣＵ２４は、ブレーキ信号、セレクタポジション、アクセル開度およびモータ回転数に基づいてＰＤＵ１２を制御することにより、モータ５が発生する駆動力および回生制動力を制御する。
【００１９】
次に、図５に基づいて減速機６および差動装置７の構造を説明する。
【００２０】
減速機６および差動装置７は左右に２分割されてボルト３６…で結合された右ケーシング３７および左ケーシング３８の内部に収納されており、右ケーシング３７の後部右側面にモータ５の左端面がボルト３９…で結合される。左ケーシング３８に中空のメインシャフト４０の左端がボールベアリング４１およびローラベアリング４２を介して支持されており、モータ５の左端面から突出して右ケーシング３７にボールベアリング４３を介して支持されたモータ出力軸４４が、前記メインシャフト４０の右端内周に相対回転自在に嵌合する。モータ出力軸４４の左端内周に右端をスプライン係合させたトーション軸４５の左端が、メインシャフト４０の左端内周にスプライン嵌合する。而して、モータ出力軸４４の回転はトーション軸４５を介してメインシャフト４０に伝達され、その際にトーション軸４５が捩じれ変形することによりモータ５のトルク変動を緩衝する。
【００２１】
右ケーシング３７および左ケーシング３８にそれぞれボールベアリング４６，４７を介してカウンタシャフト４８が支持されており、このカウンタシャフト４８に設けたドリブンギヤ４９がメインシャフト４０に設けたドライブギヤ５０に噛合する。更にカウンタシャフト４８には、差動装置７に駆動力を伝達するファイナルドライブギヤ５１と、図示せぬパーキングポウルにより係止可能なパーキングギヤ５２とが設けられる。
【００２２】
右ケーシング３７および左ケーシング３８にそれぞれボールベアリング５３，５４を介してディファレンシャルギヤボックス５５が支持されており、そのディファレンシャルギヤボックス５５の外周に、前記ファイナルドライブギヤ５１に噛合するファイナルドリブンギヤ５６がボルト５７…で固定される。ディファレンシャルギヤボックス５５に支持したピニオンシャフト５８に一対のディファレンシャルピニオン５９，５９が回転自在に支持されており、これら一対のディファレンシャルピニオン５９，５９はディファレンシャルギヤボックス５５に嵌合する左右のドライブシャフト８L ，８R の内端に固定した一対のディファレンシャルサイドギヤ６０，６０にそれぞれ噛合する。
【００２３】
右ケーシング３７の後部左側面に着脱自在なカバー６１で覆われた点検窓６２が形成されており、前記カバー６１を取り外すことにより右ケーシング３７の内部に収納された３相交流動力線ａ1 ，ａ2 ，ａ3 の点検を容易に行えるようになっている。
【００２４】
而して、モータ５の駆動力はモータ出力軸４４からトーション軸４５、メインシャフト４０、ドライブギヤ５０、ドリブンギヤ４９、カウンタシャフト４８、ファイナルドライブギヤ５１、ファイナルドリブンギヤ５６、ディファレンシャルギヤボックス５５、ピニオンシャフト５８、ディファレンシャルピニオン５９，５９、ディファレンシャルサイドギヤ６０，６０および左右のドライブシャフト８L ，８R を介して左右の前輪ＷFL，ＷFRに伝達される。電気自動車Ｖの前進・後進の切り換えは、モータ５の回転方向の変更により行われる。
【００２５】
図１および図５から明らかなように、差動装置７に対してモータ５および減速機６は車体後方に配置されており、またモータ５および減速機６の近傍から車体後方にかけて車体フレーム４の上面に支持されたフロアパネル６３（図１に太線で図示）に対して、モータ５、減速機６および差動装置７は低い位置に配置されている。その結果、車体前端と差動装置７前端との間に形成されるクラッシャブルゾーン（図１参照）の前後方向寸法を最大限に拡大し、衝突時における衝撃吸収効果を高めることができる。しかも重量物であるモータ５および減速機６が前輪ＷFL，ＷFRの位置よりも車体後方側に配置されているので、所謂ミッドシップのレイアウトが達成されて車両の運動性能向上に寄与することができる。
【００２６】
更に、モータ５、減速機６および差動装置７がフロアパネル６３よりも下方に配置されているので車両の重心位置を下げて安定性を高めることができ、しかモータ５、減速機６および差動装置７が衝突の衝撃で車体後方に移動してもフロアパネル６３の上方に車室に与える影響を最小限に抑えることができる。
【００２７】
以上のように、モータ５に近いバッテリボックス９の前部空間を利用してコントロールユニット１１およびＰＤＵ１２を搭載したので、バッテリ１０…からコントロールユニット１１を経てＰＤＵ１２に至る直流動力線ｄ1 ，ｄ2 の長さと、ＰＤＵ１２からモータ５に至る３相交流動力線ａ1 ，ａ2 ，ａ3 の長さとを最小限に抑えることができるだけでなく、バッテリ１０…のメンテナンスとコントロールユニット１１およびＰＤＵ１２のメンテナンスとを同時に行うことが可能になって利便性が向上する。
【００２８】
次に、図６および図７に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００２９】
前述した第１実施例では、ＰＤＵ１２がコントロールユニット１１と共にバッテリボックス９の前部に搭載されていたが、第２実施例ではＰＤＵ１２がモータ５の後端部に一体に取り付けられている。従って、ＰＤＵ１２とモータ５とを接続する３相交流動力線ａ1 ，ａ2 ，ａ3 は極めて短いものとなり、電気抵抗による発熱の抑制および重量の軽減に寄与することができる。
【００３０】
またモータ５の内部に収納された３相交流動力線ａ1 ，ａ2 ，ａ3 の点検のためにモータ５の左端面に点検窓６２が開口しているが、この点検窓６２はモータ５に結合される減速機６の右ケーシング３７および左ケーシング３８により閉塞されるため、３相交流動力線ａ1 ，ａ2 ，ａ3 から発生するノイズが外部空間に漏洩することがない。その結果、前記ノイズによるオーディオ装置や電子制御装置に対する影響を最小限に抑えることができる。
【００３１】
しかもＰＤＵ１２がモータ５の後端に設けられているため、バッテリボックス９の前部に設けたコントロールユニット１１からＰＤＵ１２に延びる直流動力線ｄ1 ，ｄ2 （図４参照）の長さを最小限に抑えることができる。
【００３２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された構成によれば、モータおよび減速機が差動装置よりも後方に配置されているので、車両の正面衝突時に差動装置よりも前方の車体をクラッシャブルゾーンとして有効に機能させることができる。しかもモータ、減速機、差動装置、コントロールユニットおよびバッテリがフロアパネルよりも低い位置に配置されているため、車両の重心が低くなって安定性が向上するだけでなく、それらが衝突の衝撃で車体後方に移動してもフロアパネルの上方に車室に与える影響を最小限に抑えることができる。更に重量物であるモータ、減速機およびバッテリが車体の中央寄りに配置されてミッドシップのレイアウトになるため、車両の運動性の向上に寄与することができる。またモータおよびバッテリの間にコントロールユニットを配置し、コントロールユニットをモータおよびバッテリにそれぞれ動力線で接続したので、バッテリからコントロールユニットを経てモータに至る動力線の長さを最小限に抑えることができる。
【００３４】
また請求項２に記載された発明によれば、コントロールユニットおよびモータを接続する動力線の途中に配置されるインバータをモータに一体に取り付けたので、インバータおよびモータ間の交流動力線の長さが短くなり、これにより重量の軽減、電気抵抗による発熱の抑制、ノイズの発生量の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気自動車の全体側面図
【図２】電気自動車の全体斜視図
【図３】バッテリボックスを取り外した状態での電気自動車の全体斜視図
【図４】電気自動車の駆動系および制御系のブロック図
【図５】図１の５方向矢視断面図
【図６】第２実施例に係る、モータおよびＰＤＵの平面図
【図７】図６の７方向矢視図
【図８】従来の電気自動車の全体側面図
【符号の説明】
１L         サイドフレーム
１R         サイドフレーム
２          前部クロスメンバ（クロスメンバ）
３          後部クロスメンバ（クロスメンバ）
５          モータ
６          減速機
７          差動装置
１０        バッテリ
１１        コントロールユニット
１２        パワードライブユニット（インバータ）
６３        フロアパネル
ＷFL        前輪
ＷFR        前輪
ａ1 ，ａ2 ，ａ3  動力線
ｆ1 ，ｆ2  動力線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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