(57)【要約】【課題】電気バスの屋根上に重量物を積載する場合であっても、車両の転倒安全性が低下する虞を低減する電気バス用の重量物支持装置を提供すること。【解決手段】電気バス１用の重量物支持装置２０は、電気バス１の屋根上に設置される高電圧バッテリ１２を支持する重量物支持装置２０であって、高電圧バッテリ１２の重量を支持しつつ、電気バス１の車体３０に対する高電圧バッテリ１２の相対傾斜角θＲを調整可能な可変支持部２３と、電気バス１、又は高電圧バッテリ１２の水平面に対する絶対傾斜角θＡを計測する傾斜角センサ２１と、可変支持部２３を制御する横転防止ＥＣＵ２２と、を備え、横転防止ＥＣＵ２２は、絶対傾斜角θＡに基づいて可変支持部２３を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気バスの屋根上に設置される重量物を支持する重量物支持装置であって、
前記重量物の重量を支持しつつ、前記電気バスの車体に対する前記重量物の相対傾斜角を調整可能な可変支持部と、
前記電気バス、又は前記重量物の水平面に対する絶対傾斜角を計測する傾斜計測部と、
前記可変支持部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記絶対傾斜角に基づいて前記可変支持部を制御する、電気バス用の重量物支持装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記電気バスの車速の早さに応じて前記可変支持部の制御を実行する時間間隔を短くする、請求項１に記載の電気バス用の重量物支持装置。
【請求項３】
前記可変支持部は、ショックアブソーバ又はエアサスペンションを含む、請求項１又は２に記載の電気バス用の重量物支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気バス用の重量物支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題等を考慮して、モータのみで走行可能な電気自動車や、エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド電気自動車等の電動車両の開発が進んでいる。このような電動車両のうち、モータのみで走行する電気バスは、走行距離を延ばすためには、大型で大容量のバッテリを搭載する必要が生じる。
【０００３】
ところで、バスの車体は、バリアフリーの観点から低床化が要求されるほか、ある程度の座席数を確保することが求められる。このようなことから、電気バスは、空調機や上記大容量のバッテリ等の様々な機器を搭載するスペースが制限されるため、それらの機器を車体の屋根上に配置しなければならない場合がある。この場合には電気バスは、重心の位置が高くなってしまい、例えば走行中に急にハンドルを切ると車両が横転するリスクが高まることになる。
【０００４】
バスの横転を防止するための従来技術として、例えば特許文献１には、車両が横転しそうな条件において車高を調整する横転防止装置が開示されている。特許文献１に記載された従来技術は、より詳しくは、車体を懸架する複数のエアサスペンションにそれぞれ設けたストロークセンサと、車両の旋回方向を検知する加速度センサとにより、旋回走行時に車両が横転するような条件を検出している。そして、当該従来技術は、横転の虞がある場合には、エアサスペンションの空気量を減じて車両の重心を低くし、旋回時の車両の横転を未然に防止する。
【０００５】
また、その他の横転防止技術として、例えば、車両の旋回時において、制動力及び走行用モータの出力を自動的に統合制御することにより車体の姿勢を安定させる車両挙動安定化装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１３２８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１に開示された従来技術は、車体に加わる車幅方向の加速度に基づいて作動するものであるため、屋根上に重量物を積載する電気バスが例えば車幅方向に傾斜した道路に緩やかに進入した場合に、横転防止機能が作動しないことが起こり得る。また、上記した車両挙動安定化装置は、所定の速度以上で旋回する場合に作動するよう設定されていることが多いため、低速走行時及び停車時においては作動しないことが起こり得る。そのため、屋根上に重量物を積載する電気バスは、低速走行時及び停車時において車両の転倒安全性が低下する虞が生じる。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、電気バスの屋根上に重量物を積載する場合であっても、車両の転倒安全性が低下する虞を低減する電気バス用の重量物支持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、電気バスの屋根上に設置される重量物を支持する重量物支持装置であって、前記重量物の重量を支持しつつ、前記電気バスの車体に対する前記重量物の相対傾斜角を調整可能な可変支持部と、前記電気バス、又は前記重量物の水平面に対する絶対傾斜角を計測する傾斜計測部と、前記可変支持部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記絶対傾斜角に基づいて前記可変支持部を制御する電気バス用の重量物支持装置である。
【００１０】
電気バスは、可変支持部を介して屋根上に重量物が設置される。また、可変支持部は、電気バスの車体と前記重量物との相対傾斜角が、制御部による制御により調整できるよう構成されている。そして、制御部は、車体が水平面に対して傾斜した場合に、傾斜計測部により計測された電気バスの絶対傾斜角に基づいて可変支持部を制御して電気バスの車体に対する重量物の相対傾斜角を調整する。このため、重量物支持装置は、例えば車体がロール方向に傾斜した場合に、車体の傾斜方向とは反対方向に対して重量物を傾斜させ、それにより電気バスの横転リスクを低減することができる。これにより本発明の第１の態様によれば、電気バスの屋根上に重量物を積載する場合であっても、車両の転倒安全性が低下する虞を低減することができる。
【００１１】
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、上記した本発明の第１の態様において、前記制御部は、前記電気バスの車速の早さに応じて前記可変支持部の制御を実行する時間間隔を短くする電気バス用の重量物支持装置である。
【００１２】
これにより本発明の第２の態様によれば、電気バスの車速が比較的早い場合には、車体の絶対傾斜角の変化を早期に検出することができ、また、車速が比較的遅い場合には、必要以上に頻繁に可変支持部の制御を実行せずエネルギー消費を抑制することができる。
【００１３】
＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、上記した本発明の第１又は２の態様において、前記可変支持部は、ショックアブソーバ又はエアサスペンションを含む電気バス用の重量物支持装置である。
【００１４】
これにより本発明の第３の態様によれば、電気バスの屋根上に配置された重量物に対する車体から伝わる振動や衝撃を抑制することができ、当該重量物を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る重量物支持装置を備える電気バスのシステム構成図である。
【図２】可変支持部の可変動作を示す電気バスの断面図である。
【図３】横転防止ＥＣＵが実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。
【００１７】
図１は、本発明に係る重量物支持装置２０を備える電気バス１のシステム構成図である。電気バス１は、走行駆動源としてのモータ２を備える電気自動車である。
【００１８】
モータ２は、例えば永久磁石同期電動機のように発電機としても作動可能な電動機である。モータ２の出力軸はプロペラシャフト３を介して差動装置４が連結され、差動装置４には駆動軸５を介して左右の駆動輪６が連結されている。
【００１９】
モータ２にはインバータ１０及びジャンクションボックス１１を介して高電圧バッテリ１２が接続されている。高電圧バッテリ１２に蓄えられた直流電力はインバータ１０により交流電力に変換されてモータ２に供給され、モータ２が発生させた駆動力は駆動輪６に伝達されて電気バス１を走行させる。また、例えば電気バス１の減速時や降坂路での走行時（回生走行時）には、駆動輪６側からの逆駆動によりモータ２が発電機として作動する（回生運転）。モータ２に発生した負側の駆動力は制動力として駆動輪６側に伝達されると共に、モータ２が発電した交流電力がインバータ１０で直流電力に変換されて、ジャンクションボックス１１を介して高電圧バッテリ１２に充電される。
【００２０】
ジャンクションボックス１１は、車両に搭載された高電圧機器と接続されている。当該ジャンクションボックス１１の内部には、電路の断接を行う各種コンタクタ（電磁接触器）が設けられており、当該コンタクタの断接を行うことで、各種電気機器への電力の供給及び遮断を制御可能である。
【００２１】
高電圧バッテリ１２は、例えばリチウムイオンバッテリであり、駆動源であるモータ２に高圧電力を出力可能なバッテリである。尚、図１及び図２においては高電圧バッテリ１２を単体のブロックとして示しているが、実際には複数のセルを直列又は並列に接続して構成されている。また、高電圧バッテリ１２は、後述するように、本実施形態においては「重量物」として、電気バス１の屋根上に配置されている。但し、「重量物」は、例えば燃料電池システムや空調機などの他の積載物であってもよい。
【００２２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、ジャンクションボックス１１を介して低電圧バッテリ１４に供給される電力の降圧を行う電圧変換器である。
【００２３】
低電圧バッテリ１４は、例えば鉛バッテリであり、蓄えられる電力は高電圧バッテリ１２よりも低電圧である。そして、低電圧バッテリ１４は、例えばＥＶ−ＥＣＵ１５、ジャンクションボックス１１の内部のコンタクタ等の制御電源、及び後述する横転防止ＥＣＵ２２への電力供給に用いられる。
【００２４】
ＥＶ−ＥＣＵ１５は、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタなどを備え、電気バス１の全体を統合制御する。
【００２５】
イグニションスイッチ１６は、ＥＶ−ＥＣＵ１５のオンとオフとを切り替えるために電気バス１のドライバーが操作するスイッチである。ＥＶ−ＥＣＵ１５は、イグニションスイッチ１６がオフからオンに切り替えられることにより、低電圧バッテリ１４から電力が供給されて起動する。また、ＥＶ−ＥＣＵ１５は、イグニションスイッチ１６がオンからオフに切り替えられることにより、動作が停止する。
【００２６】
制動装置１７は、ＥＶ−ＥＣＵ１５からの制御に基づき、電気バス１が備える複数の駆動輪６に制動力を発生させるブレーキ機構である。すなわち、ＥＶ−ＥＣＵ１５は、それぞれの制動装置１７を個別に制御することができる。
【００２７】
そして、電気バス１は、ドライバーのステアリング操作、アクセル操作、及びブレーキ操作等に基づき挙動が制御される他、所定の速度以上で旋回する場合には、ＥＶ−ＥＣＵ１５が備える公知の車両挙動安定化機能により自動的に姿勢が制御される。例えば、ＥＶ−ＥＣＵ１５は、電気バス１の旋回時における車速Ｖが２０Ｋｍ／ｈ以上であり且つ車幅方向の加速度が所定の閾値以上である場合に、旋回方向及び加速度の大きさに応じて、制動装置１７を介して特定の駆動輪６を制動しつつモータ２の回転数を低下させる。これにより電気バス１は、旋回時における横転のリスクを低減することができる。
【００２８】
ここで、本発明に係る電気バス１は、低速走行時及び停車時における横転に対する安全性を向上するための機構として、上記した構成に加えて重量物支持装置２０を備える。重量物支持装置２０は、「傾斜計測部」としての傾斜角センサ２１、「制御部」としての横転防止ＥＣＵ２２、及び可変支持部２３を含む。ただし、車両挙動安定化機能と協調制御を実施する場合は、低速走行時及び停車時に限定されず、重量物支持装置２０による制御を実施してもよい。
【００２９】
傾斜角センサ２１は、低電圧バッテリ１４から供給される電力により駆動する公知の傾きセンサであり、水平面に対する電気バス１の傾斜角、すなわち絶対傾斜角θＡを計測する。尚、本実施形態においては、傾斜角センサ２１は、電気バス１に固定されていることにより電気バス１の傾斜角を計測しているが、「重量物」としての高電圧バッテリ１２に固定されることにより高電圧バッテリ１２の傾斜角を計測してもよい。
【００３０】
横転防止ＥＣＵ２２は、低電圧バッテリ１４から供給される電力により駆動し、ＥＶ−ＥＣＵ１５から電気バス１の車速Ｖを、傾斜角センサ２１から電気バス１の絶対傾斜角θＡをそれぞれ取得し、必要に応じて可変支持部２３を制御する。
【００３１】
可変支持部２３は、詳細を後述するように、高電圧バッテリ１２の重量を支持すると共に、電気バス１に対する高電圧バッテリ１２の相対傾斜角θＲが調整可能となるよう構成されている。
【００３２】
次に、可変支持部２３が高電圧バッテリ１２を支持する態様について説明する。図２は、可変支持部２３の可変動作を示す電気バス１の断面図である。より詳しくは、図２は、電気バス１の車幅方向を含む断面を車両後方から見た場合において、電気バス１がロール方向に傾斜したときの可変支持部２３の動作を模式的に表している。
【００３３】
電気バス１の車体３０には、屋根３１の上部に複数の可変支持部２３を介して高電圧バッテリ１２が設置されている。また、電気バス１の屋根３１の上部には、高電圧バッテリ１２を保護するカバー部材３２が接続されている。
【００３４】
可変支持部２３は、本実施形態においては、電気バス１の車幅方向に離間した２つの可変支持部２３Ｌ、２３Ｒからなり、それぞれの一端側が電気バス１の屋根３１の上部に接続され、それぞれの他端側が高電圧バッテリ１２に接続されている。それぞれの可変支持部２３Ｌ、２３Ｒは、例えばアクチュエータとショックアブソーバとを含み、一端側と他端側との距離が可変となる構成されていると共に、車体３０から高電圧バッテリ１２に伝わる振動や衝撃を抑制する。すなわち、アクチュエータは、横転防止ＥＣＵ２２からの制御に基づき可変支持部２３の両端の距離を伸縮させることができ、ショックアブソーバは、例えばスプリング機構と減衰機構を含む油圧ダンパとして構成されることにより高電圧バッテリ１２を保護する。ここで、それぞれの可変支持部２３Ｌ、２３Ｒは、公知のエアサスペンションであってもよい。
【００３５】
２つの可変支持部２３Ｌ、２３Ｒは、協働して高電圧バッテリ１２の重量を支持しつつ、それぞれの設置位置において屋根３１と高電圧バッテリ１２との間隔を制御することにより、車体３０に対する高電圧バッテリ１２の相対傾斜角θＲを変化させることができる。ここで、横転防止ＥＣＵ２２は、傾斜角センサ２１から取得した絶対傾斜角θＡに基づいて、車体３０の横転に対する安定性を確保するための相対傾斜角θＲを算出し、可変支持部２３Ｌ、２３Ｒのそれぞれに伸縮指示の信号を出力する。また、横転防止ＥＣＵ２２は、可変支持部２３Ｌ、２３Ｒから返されるそれぞれの伸縮量に基づいて、制御指示通りの制御が行われているかを確認することができる。
【００３６】
尚、本実施形態においては、２つの可変支持部２３Ｌ、２３Ｒを図示しているが、例えば４つの可変支持部２３を備えることにより高電圧バッテリ１２の四隅を支持してもよい。また、高電圧バッテリ１２のサイズ及び重量によっては、さらに多くの可変支持部２３を備えてもよい。
【００３７】
続いて、横転防止ＥＣＵ２２の制御動作について説明する。図３は、横転防止ＥＣＵ２２が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。横転防止ＥＣＵ２２は、例えば当該制御ルーチンを所定の時間間隔で定期的に実行することにより、高電圧バッテリ１２の車体３０に対する相対傾斜角θＲを制御する。
【００３８】
横転防止ＥＣＵ２２は、制御ルーチンがスタートすると、その時点における電気バス１の車速ＶをＥＶ−ＥＣＵ１５から取得し、車速Ｖが所定の速度閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ここで、所定の速度閾値Ｖｔｈとは、本実施形態においては、車両挙動安定化機能が作動を開始する閾値としてＥＶ−ＥＣＵ１５に設定された閾値である。
【００３９】
ステップＳ１において、車速Ｖが速度閾値Ｖｔｈ以上であると判定された場合には（ステップＳ１でＹｅｓ）、横転防止ＥＣＵ２２は、車両挙動安定化機能が作動していることにより重量物支持装置２０の横転防止制御が不要であると判断し、相対傾斜角θＲ＝０となるよう可変支持部２３Ｌ、２３Ｒを制御する（ステップＳ２）。ここで、相対傾斜角θＲが既に０である場合には、相対傾斜角θＲ＝０を維持する。そして、横転防止ＥＣＵ２２は、当該制御ルーチンを終了する（リターン）。
【００４０】
尚、横転防止ＥＣＵ２２は、車速Ｖに替えて、車両挙動安定化機能の作動状態（ＯＮかＯＦＦか）をＥＶ−ＥＣＵ１５から取得することにより、ステップＳ１において、車速Ｖを介することなく横転防止制御の要否を直接判定してもよい。
【００４１】
ステップＳ１において、車速Ｖが速度閾値Ｖｔｈ未満であると判定された場合には（ステップＳ１でＮｏ）、横転防止ＥＣＵ２２は、傾斜角センサ２１から絶対傾斜角θＡを取得し、絶対傾斜角θＡが所定の傾斜角閾値θｔｈ未満であるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００４２】
ここで、傾斜角閾値θｔｈとは、車体３０の横転に対する安定性を確保するために重量物支持装置２０による制御が必要であるか否かを判定するための傾斜角の閾値であり、電気バス１の特性に応じて予め設定される。尚、車体３０が傾斜した場合には高電圧バッテリ１２も傾斜することから、高電圧バッテリ１２に設置した傾斜角センサ２１が計測する絶対傾斜角θＡに基づいて、重量物支持装置２０による制御の要否を判定してもよい。
【００４３】
ステップＳ３において、絶対傾斜角θＡが傾斜角閾値θｔｈ未満であると判定された場合には（ステップＳ３でＹｅｓ）、横転防止ＥＣＵ２２は、重量物支持装置２０による制御が不要であると判断し、相対傾斜角θＲ＝０となるよう可変支持部２３Ｌ、２３Ｒを制御する（ステップＳ２）。ここで、相対傾斜角θＲが既に０である場合には、相対傾斜角θＲ＝０を維持する。そして、横転防止ＥＣＵ２２は、当該制御ルーチンを終了する。
【００４４】
ステップＳ３において、絶対傾斜角θＡが傾斜角閾値θｔｈ以上であると判定された場合には（ステップＳ３でＮｏ）、横転防止ＥＣＵ２２は、重量物支持装置２０による制御を開始する。より具体的には、横転防止ＥＣＵ２２は、絶対傾斜角θＡの大きさに基づいて、車体３０に対する重量物支持装置２０の相対傾斜角θＲをどのように設定すれば車体３０の横転に対する安定性を確保できるかを目標傾斜角θＴとして算出する（ステップＳ４）。尚、車体３０の安定性確保に対しては、絶対傾斜角θＡと相対傾斜角θＲとが必ずしも一致する必要はない。
【００４５】
そして、横転防止ＥＣＵ２２は、相対傾斜角θＲが目標傾斜角θＴとなるよう可変支持部２３Ｌ、２３Ｒを制御する（ステップＳ５）。そして、横転防止ＥＣＵ２２は、θＲ＝θＴとなったことを確認し、当該制御ルーチンを終了する。
【００４６】
これにより、横転防止ＥＣＵ２２は、車体３０の傾斜に伴う横転のリスクを低減するため、車体３０の傾斜方向とは反対の方向に高電圧バッテリ１２を傾斜させる制御を行う。
【００４７】
以上のように、本発明に係る重量物支持装置２０は、高電圧バッテリ１２を電気バス１の車体３０に固定することなく支持し、また、電気バス１又は高電圧バッテリ１２の水平面に対する絶対傾斜角θＡに基づいて、可変支持部２３Ｌ、２３Ｒを制御する。これにより、重量物支持装置２０は、車体３０に対する高電圧バッテリ１２の相対傾斜角θＲを調整することができ、車体３０の横転に対する安定性を確保することができる。従って、本発明に係る重量物支持装置２０は、電気バス１の屋根上に重量物を積載する場合であっても、車両の転倒安全性が低下する虞を低減することができる。
【００４８】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、横転防止ＥＣＵ２２の制御ルーチンは、所定の時間間隔で実行されることを例示したが、例えば電気バス１の車速Ｖに応じて当該時間間隔を調整してもよい。より具体的には、横転防止ＥＣＵ２２は、車両挙動安定化機能が作動しない車速Ｖにおいて、例えば車速Ｖが早いほど制御ルーチンを実行する時間間隔を短くし、車速Ｖが遅いほど制御ルーチンを実行する時間間隔を長くする。これにより、重量物支持装置２０は、車速Ｖが比較的早い場合には、車体３０の絶対傾斜角θＡの変化を早期に検出することができ、また、車速Ｖが比較的遅い場合には、必要以上に頻繁に制御ルーチンを実行することなくエネルギー消費を抑制することができる。
【００４９】
この場合、横転防止ＥＣＵ２２は、イグニションスイッチ１６がＯＮからＯＦＦへ切り替えられたときに、上記の時間間隔に拘らず、電気バス１の駐車前における最後の制御ルーチンを実行するのが好ましい。これにより、重量物支持装置２０は、車体３０に対する高電圧バッテリ１２の相対傾斜角θＲを、駐車時における車体３０の絶対傾斜角θＡに応じた傾きにしておくことができる。
【００５０】
また、重量物支持装置２０は、車体３０に対する高電圧バッテリ１２の相対傾斜角θＲを物理的に固定する固定手段を別途備えてもよい。この場合、横転防止ＥＣＵ２２は、例えば制御ルーチンを実行する時間間隔を長く設定した場合や、絶対傾斜角θＡが変化しない停車時において、車体３０に対する高電圧バッテリ１２の相対傾斜角θＲを維持するための制御ルーチンの実行を抑制し、エネルギー消費を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  電気バス
１２  高電圧バッテリ
２０  重量物支持装置
２１  傾斜角センサ
２２  横転防止ＥＣＵ
２３、２３Ｌ、２３Ｒ  可変支持部
３０  車体
θＡ  絶対傾斜角
θＲ  相対傾斜角
【図１】
2019081394.tif 000003
【図２】
2019081394.tif 000004
【図３】
2019081394.tif 000005