技術レポート

鳥取県産業技術センター研究報告 No.15 (2012)

軽自動車改造型電気自動車の試作報告
Report on Test Production of a Light, Eco-friendly Automobile with Engine Converted to Electric Motor

草野浩幸*・角力*・吉田裕亮**・野嶋賢吾***・木村勝典**・鈴木好明***

Hiroyuki Kusano, Tsutomu Sumi, Yusuke Yoshida, Kengo Nojima, Katsunori Kimura and Yoshiaki Suzuki*機械素材研究所、**機械素材研究所

計測制御科、***機械素材研究所 機械技術科

県内で多用されているオートマチック（AT）タイプ軽自動車の電気自動車への改造を実施した。AT タイプのコンバート電気自動車（EV）の電気駆動が確認できた。駆動系のエネルギー伝達ロス低減が課題となることを明らかとした。

1. はじめに

気自動車のモータの性能における大きな差は駆動軸の地球温暖化や化石燃料枯渇の深刻化をうけ、自動車回転数に対する発生トルク特性の違いにある。

燃料に対するガソリン依存度、使用量を下げることが世界的急務とされている。
電気自動車は東日本大震災を発端とする日本国内のエネルギー供給事情の悪化からエネルギー変換効率の高さにより次世代自動車候補の最右翼として注目されている。三菱、日産は限定的ではあるが小型市販車レベルの電気自動車を市場投入し、現状、トヨタ、ホンダはハイブリッド車主体でその依存度を増やしている
１，２，３）。電気自動車の最大の課題は生産コストが高いことによる販売コスト高であり、蓄電池（リチウム電池）の性能向上、低価格化等がネックとなっている。
その様な状況下、コンバート電気自動車（EV）は既

図１ 前輪駆動車（FF）構造

販の軽自動車をベースに、その広がりを見せている１，４，５）。コンバート EV の利点は、電動用部品の手ごろガソリンエンジンの出力トルクは低回転数では低く、な価格及び入手・改造の容易さにある。従来のガソリ高回転になるに従いトルクが高くなる。よって、発進ン自動車産業は車 1 台約 3 万点という非常に多くの部時のトルクを確保するため、ガソリン自動車には車軸品を供給する部品メーカとのピラミッド構造を形成しに伝達する回転数を変換する機構（トランスミッショてきた。コンバート EV の場合、部品点数が約 10 分のン）が必要となる。

1 に減り、しかも主要部品は汎用市販品が活用できる。

一方、モータは低速から大きなトルクを取り出すこ

よって、新規参入障壁が低下し、その担い手は大企業とが可能であるため、直接、車軸への取り付けが可能である必要がなく、スモールハンドレッド（自動車関となる。このようなガソリンエンジンと電気モータの連中小企業）による水平分業という新しいビジネスモ

トルク特性の違いのため、従来の改造技術はオートマ

１）

デルの時代が到来すると予測されている 。

チック（AT）車には馴染まない。なぜなら AT を取り既存の自動車の動力源であるガソリンエンジンと電外し、デファレンシャルギヤ（差動ギヤ）に直結する

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場合、前輪駆動（FF）車は図１の様にデファレンシャルギヤと AT が一体となっているからである１）。現在のところ、コンバート EV は手動によりギヤ選択可能なマニュアル（MT）車が対象とされている４）。しかし、軽自動車の AT 率が高く、コンバート EV の普及にはAT 用コンバート部品の開発が必要となる。

2. 目的

図３ 直流直巻モータ本研究では図 2 に示すように AT タイプの FF 軽自動車の電気自動車への改造を試みる。従来、電気自動車への改造が適さないとされる AT 車に電動部品を組み込み、駆動試験をおこなうことにより AT 用コンバー
ト部品の開発につながる課題の抽出を目的とする。
図４ 蓄電池図５ 電力変換装置

表１ モータの諸元方式

直流直巻きモータ（DCモータ）

メーカ

Advanced Motors & Drives

型式L91-4003

定格電圧72～120V

定格電流

連続：130 A 、 最大：500 A

図3、4、5に本研究に用いたコンバートEVの主な駆

連続出力

13 馬力 （9.7 kW）

動部品であるモータ、蓄電池、電力変換装置の外観を最大出力

43 馬力 （32.1 kW）示す。蓄電池から出力された駆動用電力が電力変換装大きさφ170 mm × 395 mm

置によりモータ駆動に適した電圧、信号波形に変換さ

重量38 kg

図２ 改造電気自動車部品配置図

3. 部品

れ、モータに伝達される。軽自動車クラスのコンバー
トEVで使用される事が多いモーター（直巻ブラシモーター）を使用した。

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図 6（a）のカッコ内茶色部品はエンジンからの排気

表２ 蓄電池の諸元方式

ディープサイクル鉛蓄電池を外部に取り出すエキゾーストパイプで、図 6（b）はメーカ

パナソニック

その取り外し後を示した。3 気筒ガソリンエンジンの型式

EC-EV1260

排気孔が確認できる。図 7 はエンジン本体の取り外し

容量

52 Ah（1/3 C（20 A：RC））作業の様子を示す。エンジン周辺部品撤去後、玉かけ構造

AGM制御弁式鉛蓄電池作業によりエンジンのつり上げ撤去作業を行った。エサイズ

横388mm 奥行116mm 高さ175mm

ンジン搭載スペースからエンジンを取り出し、モータ重量21 kg

等電動化部品搭載が可能な空間が確保できた。

表３ 電力変換装置の諸元

方式

PWM制御

メーカ

Curtis Instruments

型式1221C-7401

入力電圧72～120 V

出力電流

最大：400 A5分率250A

1時間率150A
図７ エンジン取り外し作業

4. 試作
4.1 解体4.2 組み立て

図 6（a）（b）に実際のエンジン周辺部品取り外し作

図 8（a）（b）に駆動用モータ搭載の様子を示す。図 8

業の写真を示す。

（a）はモータ接続前の AT トランスミッションを示す。
図 3 で示した DC モータの接続部品を自作し、直接トランスミッションの回転軸に連結した。図 8（b）にモータの搭載後の写真を示す。

図６（ a ） エキゾーストパイプ取り外し前

図８（ a ） モータ搭載前
図６（ b ） エキゾーストパイプ取り外し後34図８（ b ） モータ搭載後

図１０ 動作試験結果

図 9 は図 5 で示した電力変換装置の搭載写真を示す。
電力変換装置はモータ搭載後、その上部に最少空間内5. まとめに収まるよう配置した。

オートマチック（AT）タイプの軽自動車の電気自動車への改造を実施した。AT タイプのコンバート電気自動車の駆動が確認できた。モータの駆動力をタイヤ回転に最少エネルギーロスで伝達する新たな機構の開発
あるいは変速時の瞬間電流増減を補う電気システムの開発が今後の課題と考える。
本研究は平成 23 年度鳥取県委託事業「電気自動車関連産業事業化支援事業」の事業成果の一部をまとめた。

謝辞
図９ 電力変換装置の取り付け改造電気自動車の製作をご指導いただきました有限会社林オート代表取締役林大二郎氏、専務林博行氏に図 10 に試作車の駆動実験結果を示す。無負荷（D レ感謝いたします。

ンジ車輪無負荷回転）状態において各変速の切り替わり時に大きな電流が流れ、始動後４秒で最大値８８Ａ

文献を示した。MAX5000 rpm で 3 速に、77 A、94 V、40001) 村沢義久； 電気自動車 市場を制する小企業群,

rpm で 2 速への変速が行われたと推察される。MT タイ

毎日新聞社( 2010 ).

プとの比較は必要だが、AT タイプ FF コンバート EV2) 御堀直嗣； 電気自動車の“なぜ”を科学する, アーの駆動（ギヤアップ動作）が確認できた。

ク出版( 2011 ).

本実験により得られた課題は変速時に流れる電流の3) 廣田博嗣、小笠原悟司編； 電気自動車工学 EV

抑制とそれによる蓄電池への負荷軽減と考える。

設計とシステムインテグレーションの基礎, 森北

今後、モータの駆動力をタイヤ回転に最少エネルギ

出版株式会社( 2010 ).

ーロスで伝達する新たな機構の開発あるいは変速時の4) 宮村秀夫； 特集手作り電気自動車＆バイクの世界,

瞬間電流増減を補う電気システム等の開発が必要であ

トランジスタ技術 8 月号, p.66-107( 2011 ).

る。

5) 国土交通省； 電気自動車への改造に当たっての留意点

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