(57)【要約】【課題】  電気自動車が路上で充電切れになったときに、大型の充電器を必要とせずに、蓄電装置に対する充電を現場で比較的短時間にすることができる電気自動車及びその充電システムを提供する。【解決手段】  モータと走行駆動輪を接続して、モータから出力される回転駆動力を前記走行駆動輪に伝動する第一の駆動力伝動機構と、車両外部の回転駆動源が接続されることにより、回転駆動源とモータを接続して、回転駆動源から入力される回転駆動力をモータに伝動することができる第二の駆動力伝動機構と、を備え、蓄電装置が充電切れしたときに、上記車両外部の回転駆動源が接続されることにより、蓄電装置を充電する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用原動機及び充電用発電機として機能するモータと、
該モータに接続されて、前記モータを走行用原動機として駆動させるときには、前記モータに対して交流電圧を印加するインバータとして機能し、前記モータが充電用発電機として発電するときには、発電される交流電流を整流するコンバータとして機能する電力制御装置と、
該電力制御装置に接続される蓄電装置と、
前記モータと走行駆動輪を接続して、前記モータから出力される回転駆動力を前記走行駆動輪に伝動する第一の駆動力伝動機構と、
車両外部の回転駆動源が接続されることにより、該回転駆動源と前記モータを接続して、前記回転駆動源から入力される回転駆動力を前記モータに伝動することができる第二の駆動力伝動機構と、を備え、
前記蓄電装置が充電切れしたときに、車両外部の回転駆動源が第二の駆動力伝動機構に接続されることにより、前記蓄電装置が充電されることを特徴とする電気自動車。
【請求項２】
請求項１記載の電気自動車と、
前記第二の駆動力伝動機構に接続される回転駆動軸を有し、前記第二の駆動力伝動機構を介して前記モータに回転駆動力を入力することにより、前記モータによる発電を行わせる車両外部の回転駆動源と、で構成されることを特徴とする電気自動車の充電システム。
【請求項３】
前記回転駆動源は、救援車両に搭載されていることを特徴とする請求項２記載の電気自動車の充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置で走行用モータを駆動する電気自動車及びその充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の走行可能距離を延ばすために、急速充電が可能な充電スタンドを道路沿いに多数設置する必要があるとされ、充電時間の短縮化技術も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、充電スタンドは、その設置・維持コストが高く、給油に比べると充電時間が長く掛かる一方において、電気料金が安価なため、地域によっては採算性の問題で十分な設置数を確保できないこともある。したがって、運転者の些細な不注意による充電切れで電気自動車が路上で立ち往生することが起こり得る。これに対して、救援車両を現場へ派遣し、路上で充電済みバッテリーに積み替えたり、充電切れ車両を最寄りの充電スタンドまでレッカー移動したり、救援車両に搭載した充電器で充電する等の対応が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開６−２１７４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、積み替え用バッテリーを現場に搬送する場合、充電切れ車両に対応する仕様で、かつ、充電済みのバッテリーを直ちに手配しなければならず、しかも走行用バッテリーは大型であるために、救援車両へのバッテリーの積み下ろしや、充電切れ車両に対してする路上でのバッテリー積み替え作業は、作業負担が大きく、更に積み替えたバッテリーの回収・返却等をどのように処理するかという問題がある。
【０００５】
充電スタンドまでレッカー移動する場合、救援車両（レッカー車）を待って、充電スタンドまでレッカー移動するために、充電を開始するまでの時間ロスがあり、多くの費用を要し、充電スタンドが遠いときには、時間ロス及び出費が更に大きくなる。充電スタンドが遠い場合、近くの民家等で電気を取れる場所に駐車させてもらい充電する方法も考えられるが、一般の電源では急速充電ができないために長時間を要して大変迷惑であり、更に電気事業者以外による売電行為は電気事業法で禁止されていることから、費用精算の問題が生じる。
【０００６】
救援車両に搭載した充電器で充電すれば、バッテリーの仕様合わせや、積み替えバッテリーの回収・返却の必要が無く、充電スタンドまでレッカー移動する時間ロスも生じないが、充電スタンドと同様の急速充電器では数十Ｋｗの大容量が必要であり、充電器自体が大型になるため、車載に不向きである。なお、充電器が車載に適したサイズまで小型化できるとしても非常に高価になるため、そのような充電器を搭載した救援車両を配置しておくことは採算面から現実的でない。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑みて、電気自動車が路上で充電切れになったときに、大型の充電器を必要とせずに、蓄電装置に対する充電を現場で比較的短時間にすることができる電気自動車及びその充電システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の請求項１の発明は、
走行用原動機及び充電用発電機として機能するモータと、
該モータに接続されて、前記モータを走行用原動機として駆動させるときには、前記モータに対して交流電圧を印加するインバータとして機能し、前記モータが充電用発電機として発電するときには、発電される交流電流を整流するコンバータとして機能する電力制御装置と、
該電力制御装置に接続される蓄電装置と、
前記モータと走行駆動輪を接続して、前記モータから出力される回転駆動力を前記走行駆動輪に伝動する第一の駆動力伝動機構と、
車両外部の回転駆動源が接続されることにより、該回転駆動源と前記モータを接続して、前記回転駆動源から入力される回転駆動力を前記モータに伝動することができる第二の駆動力伝動機構と、を備え、
前記蓄電装置が充電切れしたときに、車両外部の回転駆動源が第二の駆動力伝動機構に接続されることにより、前記蓄電装置が充電されることを特徴とする電気自動車である。
【０００９】
本願の請求項２の発明は、
請求項１記載の電気自動車と、
前記第二の駆動力伝動機構に接続される回転駆動軸を有し、前記第二の駆動力伝動機構を介して前記モータに回転駆動力を入力することにより、前記モータによる発電を行わせる車両外部の回転駆動源と、で構成されることを特徴とする電気自動車の充電システムである。
【００１０】
本願の請求項３の発明は、
前記回転駆動源は、救援車両に搭載されていることを特徴とする請求項２記載の電気自動車の充電システムである。
【発明の効果】
【００１１】
本願の請求項１乃至３の発明によれば、以下のような優れた効果を奏し得る。電気自動車のモータに車両外部の回転駆動源を接続することにより、蓄電装置を充電できるようにしたので、道路上で充電切れを起こしても、同仕様の充電済み蓄電装置や高価な急速充電器を手配したり、充電切れ車両を充電スタンドまでレッカー移動したりすることなく、現地で自力走行可能な状態に復帰することができる。また、車両外部の回転駆動源は、電気自動車のモータに発電させることができる回転出力性能さえ確保されれば良く、ガソリンエンジン等の内燃機関を採用すれば、予め充電等する必要がないので、迅速に対応することができる。更に、救援車両の走行用原動機に電気自動車と接続可能な回転出力軸を設ければ、システムの導入及びメンテナンスに掛かるコストや手間を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る電気自動車の充電システムを説明するブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（電気自動車の充電システム１）
図１に示される電気自動車の充電システム１は、電気自動車２と、電気自動車２に対する充電を行うことができる別の救援車両３で構成される。この充電システム１は、例えば、電気自動車２が路上で充電切れを起こして走行不能となったときに、救援車両３が当該現場に派遣され、電気自動車２に搭載されている走行用のモータを外部から回転駆動することにより、電気自動車２の車両内部で発電を行わせて走行可能な充電状態に復帰させるものである。図１における電気自動車２内の太線は動力伝達経路を示す。
【００１４】
そのため、電気自動車２は、走行用モータから出力する回転駆動力を走行駆動輪へ伝動するための駆動力伝動機構とは別に、救援車両３から提供される車両外部の回転駆動力を同じモータへ伝動するための駆動力伝動機構を備えており、更に当該モータで発電される電力を蓄電装置に蓄える機能を有する電力制御装置を備えている。救援車両３は、電気自動車２に提供する回転駆動力を出力するための回転駆動源を備えている。
【００１５】
（電気自動車２）
電気自動車２は、図１に示されるように、モータ２１、電力制御装置２２、走行用バッテリー２３、第一の駆動力伝動機構２４、第二の駆動力伝動機構２５、及び切替機構２６を備えている。なお、図１における電気自動車２内の太線は動力伝達経路を示す。
【００１６】
モータ２１は、その電気端子に交流電圧が印加されることで、走行用原動機として、回転駆動軸から回転駆動力を出力する。また、モータ２１は、その回転駆動軸に救援車両３から提供される回転駆動力が入力されることで、充電用発電機として、電気端子から交流電力を出力する。モータ２１は、電気自動車２においてブレーキ操作が行われたときにも発電を行い、電気端子から交流電力を出力するとともに、発電による回転抵抗を制動力として利用する回生ブレーキとして機能する。
【００１７】
電力制御装置２２は、モータ２１と走行用バッテリー２３を電気的に接続し、モータ２１が走行用原動機として回転駆動するときには、インバータとして、走行用バッテリー２３から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、該交流電圧をモータ２１の電気端子に印加する。また、電力制御装置２２は、モータ２１が救援車両３から提供される回転駆動力によって充電用発電機として発電するときには、コンバータとして、モータ２１が電気端子から出力する交流電力を直流電力に変換し、該直流電力を走行用バッテリー２３に充電する。回生ブレーキにより発電される交流電力も電力制御装置２２によって直流電力に変換されて充電される。
【００１８】
なお、電力制御装置２２からモータ２１に供給される交流電圧は、運転者のアクセル操作量に基づくトルク指令に従って３相交流に変換される。その他、電力制御装置２２は、通常時に使用される充電手段として、充電スタンドに設置される急速充電器の高電圧ケーブルを接続するための急速充電口２２ａと、一般家庭等の１００Ｖ又は２００Ｖの交流電源からの充電を行う車載充電器２２１及びこれを電源コンセントに接続するためのケーブルプラグ２２１ａと、を備えている。
【００１９】
走行用バッテリー２３は、電力制御装置２２を介して高電圧電力を供給することにより、モータ２１を回転駆動して、電気自動車２を走行駆動させる電気を蓄電する蓄電装置であって、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池が採用される。なお、走行駆動用の電源となる蓄電装置として、二次電池のほか、大容量のキャパシタを採用することもできる。
【００２０】
第一の駆動力伝動機構２４は、モータ２１の回転駆動軸と走行駆動輪（タイヤ）２７を機械的に接続することにより、モータ２１の回転駆動軸から出力される回転駆動力を走行駆動輪２７に伝動する機構であり、具体的には、ＣＶＴ（連続可変トランスミッション）のような変速機、プロペラシャフト、減速機、ドライブシャフト等の組合せからなる。
【００２１】
第二の駆動力伝動機構２５は、救援車両３の回転駆動源が出力する回転駆動力をモータ２１の回転駆動軸に伝動する伝動装置であり、回転駆動源の回転出力軸が接続される接続部２５１を備える。接続部２５１は、軸穴を備える円筒体で、軸穴には、その軸方向に延びる多数の溝が軸穴の全周に亘って等間隔で設けられている。接続部２５１は、車両外部からアクセスし易いように車両外側面に露出可能に設けられ、安全のために着脱又は開閉可能なカバー（不図示）で覆われている。
【００２２】
切替機構２６は、モータ２１の回転出力軸を、第一の駆動力伝動機構２４又は第二の駆動力伝動機構２５に対して動力伝達可能に接続するための伝動装置であり、モータ２１の回転駆動力を第一の駆動力伝動機構２４を介して走行駆動輪２７に伝動し、あるいは回転駆動源３１の回転駆動力を第二の駆動力伝動機構２５を介してモータ２１に伝動することを選択的に行うことができる。通常時、モータ２１は、第一の駆動力伝動機構２４に接続されており、モータ２１の回転駆動力が走行駆動輪２７に伝動され、また車両減速時に走行駆動輪２７の回転エネルギーがモータ２１に伝動される。
【００２３】
切替機構２６による接続先の切替は、切替機構２６の内部に設けられるアクチュエータによって行われるが、第二の駆動力伝動機構２５の接続部２５１に後述する回転出力軸３１１が接続されたことを検出するセンサスイッチ（不図示）が設けられており、アクチュエータは、センサスイッチからの検出信号によって作動して、モータ２１と第一の駆動力伝動機構２４の接続を、モータ２１と第二の駆動力伝動機構２５の接続に切り替える。切替機構２６には、バッテリーが完全に充電切れになった場合に備えて、オペレータが手動で切替操作を行える操作部（不図示）が設けられている。
【００２４】
なお、図１において、第一の駆動力伝動機構２４、第二の駆動力伝動機構２５及び切替機構２６は別枠で表示されているが、これらの機構は、相互に分離した状態で形成されている必要は無く、例えば１つのギアケースに一体的に収納されていても良い。
【００２５】
（救援車両３）
救援車両３は、電気自動車２のモータ２１に回転駆動力を提供するための回転駆動源３１が搭載される自動車である。回転駆動源３１は、ガソリンエンジン等の内燃機関であって、モータ２１を回転駆動して走行に必要な電気を充電させるために十分な出力性能を備えている。回転駆動源３１には、救援車両３から外部に突出する回転出力軸３１１が着脱可能に取り付けられており、その先端が、上述した接続部２５１に挿入嵌合可能なスプライン軸形状とされていることにより、回転駆動源３１の回転出力を第二の駆動力伝動機構２５を介してモータ２１に確実に伝動することができる。
【００２６】
（電気自動車システム１の作動）
ここで、電気自動車システム１の作動について説明する。電気自動車２において、通常時には、切替機構２６がモータ２１と第一の駆動力伝動機構２４を連結しており、モータ２１が走行用電動機として機能することにより、その回転駆動力を第一の駆動力伝動機構２４を介して走行駆動輪２７に提供し、電気自動車２を走行させる。そして、走行中にブレーキ操作が行われたときには、モータ２１が充電用発電機として機能することにより、回転エネルギーを電力として回収する。
【００２７】
また、電気自動車２が走行用バッテリー２３の充電切れによる供給電圧の低下で走行不能に陥ったときには、その現場に救援車両３が派遣され、救援作業者が電気自動車２に横付けされた救援車両３の回転駆動源３１を、回転出力軸３１１を介して電気自動車２の第二の駆動力伝動機構２５の接続部２５１に接続する。回転出力軸３１１の接続を、接続部２５１に設けられるセンサスイッチが検出し、切替機構２６の内部に設けられるアクチュエータが作動して、モータ２１を第一の駆動力伝動機構２４との機械接続を切り離す一方、第一の駆動力伝動機構２５に接続して、回転駆動源３１の回転駆動力をモータ２１に入力可能な状態とする。
【００２８】
そして、回転駆動源３１を回転駆動させることにより、その回転出力がモータ２１を回転駆動して発電を行わせる。これにより、救援車両３から供給される回転駆動力が、電気自動車２において電力として回収されることになる。これにより、充電切れした電気自動車２を充電スタンドまでレッカー移動したり、充電済みバッテリーに積み替えたりすることなく、比較的短時間で走行可能な状態に復帰させることができる。
【００２９】
（上記実施形態の変形例）
上記実施形態において、電気自動車２は、切替機構２６がモータ２１に対して第一の駆動力伝達機構２４又は第二の駆動力伝達機構２５を択一的に機械接続するようにしたが、モータ２１を第一の駆動力伝達機構に直接接続するとともに第一の駆動力伝達機構における動力伝達系の途中に切替機構を設けておき、切替機構の作動により、モータ２１と走行駆動輪２７の接続を解除する一方、第二の駆動力伝達機構２５への接続が行われるようにしても良い。例えば第一の駆動力伝動機構２４が、一連に結合される変速機、プロペラシャフト、減速機及びドライブシャフトで構成される場合において、切替機構２６を変速機に組み込んでおき、変速機から第二の駆動力伝達機構２５への接続が行われるようにしても良い。
【００３０】
上記実施形態において、救援車両３に搭載される回転駆動源３１は、救援車両３の走行用原動機を兼用することとしても良い。例えば走行用原動機に連結される変速機を改造して、車両外部に駆動力を出力することができる回転駆動軸を設けることとしても良い。
【００３１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図１】
2011205798.tif 000003