JP2002187577A - 電気自動車のシャーシフレーム - Google Patents

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、車体の重心が低く、床構造体をなす中空の複数
個のフレームを、車両長さ方向のみでなく、それ以外の
方向にも向けて配置すると共に、冷却効果を高める手段
を採用した電気自動車用シャーシフレームを提供する。 【解決手段】 電気自動車のシャーシフレームにおい
て、断面が略長方形の中空のフレームを単位として、車
体の床にそのフレーム２，２′を車体の長さ方向に複数
連設すると共に、前記長さ方向のフレームの外側に前記
長さ方向と直角方向に複数のフレーム３Ａ，３Ｂ，３
Ａ′，３Ｂ′を並べて連設し、各フレームの中空部を走
行に必要な構成要素の収納スペースとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車に係
り、特にインホイールドライブで、バッテリービルトイ
ンフレーム方式の電気自動車のシャーシフレームに関す
るものである。

【０００２】図９に示すように、電気自動車とは、電動
機２０１の駆動力のみを用いて走行が可能な車であり、
その電動機２０１に供給する電力源として、二次電池
（バッテリー）を用いるものを狭義の電気自動車Ａ、エ
ンジン発電機を用いるものをシリーズハイブリッド車
Ｂ、燃料電池を用いるものを燃料電池車Ｃと呼ぶことに
する。なお、図９において、２０２は車輪、２０３はコ
ントローラ、２０４は二次電池、３０１はエンジン、３
０２は発電機、４０１は水素供給源、４０２は燃料電池
である。

【０００３】このように、電気自動車とは、回転式電気
電動機の駆動力のみを用いて走行が可能な車であり、そ
の電気電動機に供給する電力源として、二次電池、燃料
電池、内燃機関を用いた発電機、太陽電池等およびこれ
らを組み合わせたものを使用した車と定義する。ただ
し、以下の説明では、二次電池のみを用いた電気自動車
を念頭におくが、燃料電池、内燃機関発電機、太陽電池
を電力源とする車も当然に含まれる。

【０００４】

【従来の技術】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は、バッテリー
ビルトイン式フレーム（ＢＢＦ構造）として、例えば特
開平１０−２７８５９６号公報に示されている。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、この一体構造の全て、あるいは一部が車輪のホイー
ル部分に収納されている。

【０００５】上記従来例では、自動車の床構造体は、車
両長さ方向に向けて配置された中空の複数個のフレーム
から構成され、それによって床構造体の剛性が高められ
ていると共に、電池は床構造体内部に収納され、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
に収納され、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ている。

【０００６】また、バッテリー等から発生する熱の冷却
手段は、例えば、特開平８−５８６１７号公報に示され
るように、バッテリーとフレームとの間に空気の流通路
となる空間を形成する手段や、上記空間にパイプを配置
して冷却する手段などが示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の自動車の床構造体は、車両長さ方向に向けて配
置された中空の複数個のフレームから構成されているた
め、フレーム内への部品の収納方向が車両の前後方向に
決まってしまい、比較的収納しやすい車両の左右方向の
収納空間が使えなかった。また、他の従来例では、冷却
効果が期待できなかった。

【０００８】本発明は、上記状況に鑑みて、車体の有効
利用空間が広く、車体全体が軽量化でき、車体の重心が
低く、床構造体をなす中空の複数個のフレームを車両長
さ方向のみでなく、それ以外の方向にも向けて配置でき
ると共に、冷却効果を高めることができる電気自動車の
シャーシフレームを提供することを目的とする。

【０００９】

【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、電動モータはインホイールドライブ方式
とすると、最も大きな効果を得られ、車体上に電動機を
設置する、いわゆるオンボードタイプでも有効である。
シャーシは車両長さ方向と、それと直角方向の各フレー
ムの組み合わせ構造とし、フレーム内にバッテリーとそ
れ以外の制御装置、補機類等の車両の走行に必要な全
て、あるいは殆どすべての要素部品を搭載する（「ＣＢ
Ｆ」構造という）。また、フレームに冷却手段を設け
る。

【００１０】本発明は、上記目的を達成するために、以
下の特徴を有する。

【００１１】〔１〕電気自動車のシャーシフレームにお
いて、断面が略長方形の中空のフレームを単位として、
車体の床に前記フレームを車体の長さ方向に複数連設す
ると共に、前記長さ方向のフレームの外側に前記長さ方
向と直角方向に複数のフレームを並べて連設し、各フレ
ームの中空部を走行に必要な構成要素の収納スペースと
する。

【００１２】〔２〕上記〔１〕記載の電気自動車のシャ
ーシフレームにおいて、前記各フレームは同一平面を構
成するように連設されている。

【００１３】〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の電気自
動車のシャーシフレームにおいて、前記フレームの中空
部に収納される構成要素を、バッテリー、エネルギー貯
蔵装置、燃料電池、インバータ、ＡＣ／ＤＣアダプタ、
ＤＣ／ＡＣ変換器、モータ制御部、マスタシリンダを含
むブレーキコントロールシステム、エアコン、オーディ
オ機器、ヒューズユニット、コンタクトユニット、エア
コンユニット、ヒーターユニット、充電制御装置、マイ
クロコンピュータの内から選択されている。

【００１４】〔４〕上記〔１〕記載の電気自動車のシャ
ーシフレームにおいて、断面が略長方形の中空フレーム
において、この中空フレームの構造の断面形状がさらに
複数の円形、楕円形、三角形、長方形等で区切られ、こ
れらの断面形状にほぼ一致した断面形状を持つバッテリ
ーを挿入することを可能とする。

【００１５】〔５〕上記〔１〕、〔２〕、〔３〕又は
〔４〕記載の電気自動車のシャーシフレームにおいて、
前記フレームに設けた放熱体を車体下方または車体側方
において直接外気と接触するように設ける。

【００１６】〔６〕上記〔５〕記載の電気自動車のシャ
ーシフレームにおいて、前記放熱体をボデイのインナー
フェンダー内にせり出すように設ける。

【００１７】〔７〕上記〔１〕、〔２〕、〔３〕、
〔４〕、〔５〕又は〔６〕記載の電気自動車のシャーシ
フレームにおいて、前記車両の長さ方向に設けたフレー
ムは前記構成要素を車両の前方または後方または前後両
方から挿入できるように構成されていると共に、前記車
両の長さ方向と直角方向に設けたフレームは前記車両の
長さ方向と直角方向から挿入できるように構成されてい
る。

【００１８】〔８〕上記〔１〕、〔２〕、〔３〕、
〔４〕、〔５〕、〔６〕又は〔７〕記載の電気自動車の
シャーシフレームにおいて、前記フレームのいくつか
は、前記構成要素をフレームの下方から挿入できるよう
に構成することを特徴とする。

【００１９】

〔９〕上記〔１〕、〔２〕、〔３〕、
〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕又は〔８〕記載の電気
自動車のシャーシフレームにおいて、前記フレームのい
くつかは、前記構成要素をフレームの上方から挿入でき
るように構成することを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【００２１】（１）床構造体：図１は本発明の実施例を
示す電気自動車の床構造および収納部品の模式的斜視図
である。この図に示すように、床構造体１は、断面が略
長方形の複数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。

【００２２】すなわち、車両の長さ方向に配置される中
空のセンタフレーム２，２′とそのセンタフレーム２，
２′の両側に配置される車両と直角方向に並べられた中
空のサイドフレーム３Ａ，３Ｂ，３Ａ′，３Ｂ′とから
構成されている。これらのフレーム２，２′，３Ａ，３
Ｂ，３Ａ′，３Ｂ′は所定幅になるように互いに平行に
配置され、サイドフレーム３Ａ，３Ｂ，３Ａ′，３Ｂ′
には図示されていないがドアが、また、センタフレーム
２，２′には図示されていないが従来周知の座席、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れ、これ
により電気自動車の基本部分が構成されている。

【００２３】床構造体１は、上記のようにセンタフレー
ム２，２′とサイドフレーム３Ａ，３Ｂ，３Ａ′，３
Ｂ′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２，２′，３Ａ，３Ｂ，３Ａ′，３Ｂ′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２，２′およびサイドフレーム３Ａ，３Ｂ，３Ａ′，
３Ｂ′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きるが、図１には仕切る
例は示されていない。

【００２４】また、図８に示すように、挿入する電池お
よび中空フレームの断面形状を、種々の形状に構成する
ことができる。すなわち、図８（ａ）に示すように、中
空フレーム１１１内に、円柱形状の電池１１２を装着す
るようにしたり、図８（ｂ）に示すように、中空フレー
ム１１３内に、楕円柱形状の電池１１４を装着するよう
にしたり、図８（ｃ）に示すように、中空フレーム１１
５内に、三角柱状の電池１１６を交互に逆に配置して中
空フレーム１１５内に多くの電池を実装できるように構
成することができる。

【００２５】センタフレーム２，２′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２１，２
２，２３等の形状あるいは大きさを考慮して、空気の流
通があるように広く作られている。また、サイドフレー
ム３Ａ，３Ｂ，３Ａ′，３Ｂ′は、センタフレーム２，
２′よりも短く、高さはセンタフレーム２，２′と略同
じ高さになっている。

【００２６】本実施の形態によると、床構造体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２，
２′とサイドフレーム３Ａ，３Ｂ，３Ａ′，３Ｂ′から
構成されているので、どのフレームにも車両の走行に必
要な構成要素、例えば、電池と必要に応じ充電器を収納
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２，２′に収納する
例が示されている。

【００２７】この場合、電池２１，２２，２３，…は前
方から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、例示的に前方（矢
印Ａ方向）からトレー２０に載せて出し入れする例を示
す。また、サイドフレーム３Ａ，３Ａ′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′、サイドフレーム３Ｂには電池２１，２２，２３，
…を充電する充電器５、サイドフレーム３Ｂ′には、車
内用の冷暖房装置６等が、図２に示すように車両の側方
（矢印Ｄ方向）から収納されている。上記構成要素のフ
レームへの収納方向は、前記以外に図３に示すようにフ
レームへ上から挿入する収納Ｂ方式、図４に示すように
フレームへ下から挿入する収納Ｃ方式も採用することが
できる。

【００２８】前記収納Ｂ方式は、断面で上辺が削除され
ているコ字型フレーム４４に、上記構成要素を収納した
断面長方形のアダプタ４０を上方向（図１の矢印Ｂ方
向）から挿入し、アダプタ４０の両側の弾性係止部４２
をフレーム側壁に嵌合係止する構成になっている。

【００２９】前記収納Ｃ方式は、断面で下辺が削除され
ているコ字型フレーム４５に、上記構成要素を収納した
断面コ字型のアダプタ４１を下方向（図１の矢印Ｃ方
向）から挿入し、アダプタの両側の弾性係止部４３をフ
レーム側壁に嵌合係止する構成になっている。収納Ｂ方
式および収納Ｃ方式は、サイドフレーム３Ａ，３Ｂ，３
Ａ′，３Ｂ′に収納するのが良い。

【００３０】（２）冷却手段：本発明の実施の態様とし
て冷却手段の採用がある。フレーム内に収納するバッテ
リー等の発熱要素には放熱板等の冷却手段を備える必要
がある。放熱板は、板状で、熱伝導率のよい材料で形成
されているが、熱伝導率がよければフレーム材と同じ材
料で形成してもよい。

【００３１】図５および図６に示すように、各フレーム
の下方に放熱板ａを複数枚設け、サイドフレーム３Ａ，
３Ｂ，３Ａ′，３Ｂ′の上部でボデイのインナーフェン
ダ内に放熱板ｃを複数枚設け、フレーム２，２′，３
Ａ，３Ｂ，３Ａ′，３Ｂ′の側方、例えば、図５に示す
ようにセンタフレーム２，２′の側方に放熱板ｂを複数
枚設ける。これら放熱板は適宜選択して採用することが
できる。更に必要なら、上記構成要素を載せるトレー２
０にバッテリー等と一緒に冷却装置を載せても良い。な
お、３０はボディである。

【００３２】（３）インホイールドライブ：インホイー
ル式駆動装置７，７′自体は、特開平８ー２８９５０１
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速させ
る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２，２′に取り付けられるが、同様に図１では省略さ
れている。

【００３３】本実施の形態は、車輪の直径を従来のもの
より小さくして、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。

【００３４】すなわち、床構造体１は比較的小径の４個
の後部輪１３，１４，１３′，１４′と、同様に比較的
小径の４個の前部輪１５，１６，１５′，１６′とで支
えられている。本実施の形態は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、後部輪１３，１３′，１４，１４′に対称
的に２個あるいは４個、または前部輪１５，１５′，１
６，１６′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。

【００３５】しかしながら、図１には後部後輪１３，１
３′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１３〜１
６′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２，２′
に取り付けられる。

【００３６】図１の床構造体１の懸架装置は、図示しな
いが、ダブルウィッシュボーン式により１個の車輪で懸
架されるか、またはボギー構造とダブルウィッシュボー
ン方式の組み合わせからなるサスペンションにより２個
の車輪１６，１５で支持されている。あるいは、リーデ
ィング・トレーリンク方式、マクフアーソン方式を採用
することも可能である。

【００３７】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２，２′内
に納められた電池２１，２２，２３，…に蓄えられた電
力が同じくサイドフレーム３Ａ，３Ｂ，３Ａ′，３Ｂ′
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。

【００３８】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ホイール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３Ａ，３Ａ′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回生発電を行い、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２，２′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。

【００３９】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２，２′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３Ａ，３
Ｂ，３Ａ′，３Ｂ′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。
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。

【００４０】（４）フレーム収納要素の詳細：本発明の
フレーム収納要素の実施態様について図７を参照しなが
ら説明する。

【００４１】図７は制御系全体を表しており、中枢はマ
イクロコンピュータ５０で、その入力側に各種センサ類
が接続され、その出力側に走行制御系、エネルギー系お
よびその他オプションが接続されている。マイクロコン
ピュータ５０は、ＣＰＵ５１、メモリ５２、入出力イン
タフェース５３，５４からなる汎用構造に構成されてい
る。

【００４２】タンデムホイール式サスペンションで支持
される車輪系は、右前部前輪に回転位置センサＲＦＦ６
０、右前部後輪に回転位置センサＲＦＲ６１、左前部前
輪に回転位置センサＬＦＦ６４、左前部後輪に回転位置
センサＬＦＲ６５、右後部前輪に回転位置センサＲＲＦ
６２、右後部後輪に回転位置センサＲＲＲ６３、左後部
前輪に回転位置センサＬＲＦ６６および左後部後輪に回
転位置センサＬＲＲ６７と、それぞれ電動モータがイン
ホイールモータ式駆動装置７，７′として組み込まれて
いる。

【００４３】バッテリーＢ９９は、複数個のバッテリー
をフェールセイフのために複数系統に分割して配置して
いて、各モータへの駆動電力供給源であり、その出力は
速度制御装置８８〜９５を介しモータに給電されてい
る。速度制御装置８８〜９５には、モータが交流式の場
合には、インバータが用いられ、直流式の場合にはコン
バータが用いられるが、以下では、インバータを用いる
例について述べる。インバータ、マイクロコンピュータ
５０に制御されるモータ制御部８０〜８７の制御のもと
に、バッテリーＢ９９の出力をモータにトルク制御また
は速度制御を行うために電力変換して給電する。

【００４４】各モータ制御部は、マイクロコンピュータ
を備えていてもよく、車両制御部からの制御指令を入力
して必要な処理をし、ＤＣ／ＡＣ変換器８８〜９５に制
御指令を出力するように構成されている。モータ制御部
ＲＦ８０，８１は、トルク指令ＴＲＦに応じて、モータ
制御部ＬＦ８２，８３はトルク指令ＴＬＦに応じて、モ
ータ制御部ＲＲ８４，８５はトルク指令ＴＲＲに応じ
て、モータ制御部ＬＲ８６，８７はトルク指令ＴＬＲに
応じて、それぞれ対速度制御装置８８〜９５を制御し
て、モータをトルク制御する。モータ制御部８０〜８７
に与えられるトルク指令は、全てマイクロコンピュータ
５０から出力される。各モータに対するインバータの制
御は、図示しない回転位置センサから得たモータの回転
位置検出値に基づき行う。

【００４５】マイクロコンピュータ５０は、各種センサ
からの検出情報を入力して必要な処理を行って各モータ
制御部へ制御指令を出力する。各モータの出力トルクの
制御、車載各コンポーネントの状態監視・制御、車両乗
員への車両状態の報知、その他の機能を担う電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ）よりなり、専用ソフトウエアを有す
る。マイクロコンピュータ５０には、回転位置センサＲ
ＦＦ６０，ＲＦＲ６１，ＲＲＦ６２、ＲＲＲ６３、ＬＦ
Ｆ６４、ＬＦＲ６５、ＬＲＦ６６およびＬＲＲ６７、ブ
レーキ量センサ５７、モードセンサ５９，操舵角センサ
６８、ヨーレートセンサ６９、横Ｇセンサ７０，前後Ｇ
センサ７１、温度センサ７２，電源電圧電流センサ７３
およびアクセル量センサ５８の検出出力が入力される。

【００４６】各車輪毎に設けられている回転位置センサ
６０〜６７（例えばレゾルバ）は、それぞれの車輪の回
転位置ＶＲＦＦ、ＶＲＦＲ、ＶＬＦＦ、ＶＬＦＲ、ＶＲ
ＲＦ、ＶＲＲＲ、ＶＬＲＦおよびＶＬＲＲを示す信号
（例えば微小角度位置変位毎のパルス信号）を生成し、
マイクロコンピュータ５０に供給する。

【００４７】アクセル量センサ５８は、アクセルペダル
（図示せず）の踏み込み量を示す信号を、ブレーキ量セ
ンサ５７は、ブレーキペダル５５の踏み込み量を示す信
号を、モードセンサ５９はシフトレバー（図示せず）の
投入レンジ（及びエンジンブレーキレンジ等では当該レ
ンジ内でのシフトレバー位置）すなわちシフトポジショ
ンを示す信号を、それぞれ発生させる。操舵角センサ６
８は、ハンドルの舵角検出の結果を示す信号、例えば舵
角δｔを示す信号を発生させる。これらのセンサの出力
は、いずれも、マイクロコンピュータ５０に入力される
にあたって、マイクロコンピュータ５０にて処理可能な
形式のデータに変換される。マイクロコンピュータ５０
は、変換後のデータを用いて、トルク指令の決定、制御
方法の切り換え等を実行する。

【００４８】図７では、安全性を確保する設計方針によ
り、タンデム式前後左右各輪を油圧及び回生双方にて制
動する制動システムが用いられている。すなわち、ブレ
ーキペダル５５が踏まれると、これに応じてマスタシリ
ンダ５６にて発生した油圧が、それぞれの車輪に設けら
れているホイールシリンダを介してブレーキホイールに
作用し、車輪に制動トルクが付与される。他方で、ブレ
ーキ量センサ５７を用いて検出されたブレーキ力（マス
タシリンダ５６の油圧）に応じマイクロコンピュータ５
０が回生にかかるトルク指令を発生させる。

【００４９】従って、図７の車両における制動力配分
は、ブレーキ力の増大に伴い油圧回生双方が増大する配
分となる。このように油圧系統と回生系統がブレーキ量
センサ５７以降は分離しているため、油圧及び回生のい
ずれか一方が誤動作したとしても他方にて車両を退避さ
せることができる。

【００５０】更に、油圧系統にはポンプが設けられてお
らず、またバルブとしては油圧制動力を前後に配分する
ためのプロポーショニングバルブが設けられているのみ
であるのでシステム構成が簡素になる。なお、油圧系統
にポンプを設ける必要がなくまた油圧系統上のバルブの
個数を最低限に抑えることができる理由の一つは、後述
するように、モータの出力トルクの制御を利用して走行
安定性制御を行うという本実施形態の特徴的構成にあ
る。

【００５１】次に、車両の基本的制御について説明す
る。

【００５２】マイクロコンピュータ５０は、まずタンデ
ム構造になっている２輪毎に１セットとして回転位置セ
ンサＳＭの検出値Ｖを読み込み、その車輪角加速度ｄω
／ｄｔを演算する。求めた車輪角加速度ｄω／ｄｔの絶
対値が所定の閾値を上回らないときは非スリップと判定
すると共に、その回転位置をそのセットの回転位置とし
て保持する。

【００５３】マイクロコンピュータ５０は、最後にスリ
ップし始めた駆動輪がどの車輪であるのかをサーチす
る。マイクロコンピュータ５０は、このサーチの結果発
見された駆動輪、すなわち最後にスリップし始めた車輪
が、スリップし始める直前に有していた車輪速Ｖの値
を、車体速ＶＳとして用いる。

【００５４】車体速ＶＳを検出した後、まず操舵の状態
を判断するために、舵角δｔの絶対値が所定の閾値と同
じかまたはそれ以上かの判定が実行される。舵角が閾値
より大きい場合で、スリップがないとき、車両制御部１
は目標ヨーレイト適合制御や目標すべり角度適合制御
（例えばすべり角度０制御）を実行する。例えば、操舵
角センサ６８で検出される舵角δｔの絶対値が所定の閾
値以上であるときに、すなわち車両操縦者が操舵を行っ
ていると判断されるときに、操舵に伴う車体の走行不安
定性の発生を防止乃至抑制すべく、目標ヨーレイト適合
制御乃至目標すべり角度適合制御を実行する。

【００５５】マイクロコンピュータ５０は、まずアクセ
ル量センサ５８の出力に基づき判定できるアクセルオン
／オフ状態、モードセンサ５９にて与えられるシフトポ
ジション、操舵角センサ６８から与えられる舵角δｔ及
びこれに基づき算出できるｄδｔ／ｄｔ等に基づき、結
合係数群（経験に基づく式）を選択している。マイクロ
コンピュータ５０は、更に、タンデムサスペンション構
造の各車輪毎に、車輪加速度ｄＶ／ｄｔを求めこれに基
づき路面摩擦係数μ（経験に基づく式）を演算する。

【００５６】マイクロコンピュータ５０は、路面摩擦係
数μ及び舵角δｔに基づき選択した結合係数群を用いて
補正係数ｋを車輪毎に決定する。マイクロコンピュータ
５０は、アクセルがオンしているときには車輪速Ｖ、ア
クセル開度ＶＡ及びシフトポジションに基づき力行トル
クマップから、またアクセルがオフしているときには車
輪速Ｖ、ブレーキ力ＦＢ及びシフトポジションに基づき
回生トルクマップから、各車輪毎にトルク指令を仮確定
する。力行トルクマップは回転数及びトルクが共に正の
領域におけるモータの回転数トルク特性をあらわすマッ
プであり、回生トルクマップは回転数が正、トルクが負
の領域におけるモータの回転数トルク特性を示すマップ
であり、経験で求めておく。

【００５７】マイクロコンピュータ５０は、トルク指令
に補正係数を乗ずることによりトルク指令を決定し、決
定したトルク指令を対応するモータ制御部に出力する。
従って、結合係数群の値や、補正係数ｋの設定手法次第
では、目標ヨーレイト適合制御乃至目標すべり角度適合
制御を実行しているときのトルク指令が採りうる範囲
は、アクセルオン時でも回生領域に属する値となること
があり、また、アクセルオフ時でも力行領域に属する値
となることがある。このような制御を行うことで、本実
施形態では、操舵時における車体の走行安定性を向上さ
せている。

【００５８】なお、目標ヨーレイト適合制御や目標すべ
り角度適合制御に関しては、特願平９−８６９３号の開
示を参照されたい。また、目標ヨーレイト適合制御や目
標すべり角度適合制御に代えて、車体に作用するヨーレ
イトを含め車両の運動状態を示す複数の状態量を用いて
走行行安定性制御を実行する手法を採用してもよい。こ
の手法に関しては、特願平９−６８５７１号を参照され
たい。

【００５９】目標ヨーレイト適合制御や目標すべり角度
適合制御を実行する必要がないと認められる場合、即ち
舵角の絶対値が閾値より小さいとき、車両制御部は、原
則として８ＷＤ制御にかかる手順を実行する。マイクロ
コンピュータ５０は、この８ＷＤ制御を開始するに際し
て、まず、車体速ＶＳを検出する手順にて検出したタン
デムサスペンション構造での車輪１セットに対応するス
リップ輪の個数ＮＳに関する判定・分類処理を実行す
る。

【００６０】すなわち、検出されたスリップ輪の個数Ｎ
Ｓが４に等しいとき、すなわち全ての駆動輪がスリップ
しているときや、スリップ輪の個数ＮＳが３に等しいと
き、すなわちスリップ又はその傾向を示していないタン
デムサスペンション構造の駆動輪が１個（１セット）し
かないときには、車両制御部の動作は８ＷＤ制御ではな
くＴＲＣ／ＡＢＳ相当制御に移行する。

【００６１】また、スリップ輪の個数ＮＳが２に等しい
とき、すなわちスリップ又はその傾向を示していないタ
ンデムサスペンション構造の駆動輪が２個存在している
ときであっても、検出されたスリップ輪が共に左側の車
輪である場合や共に右側の車輪である場合には、ＴＲＣ
／ＡＢＳ相当制御へと移行する。

【００６２】更に、目標ヨーレイト適合制御乃至目標す
べり角度適合制御が必要とみられる状態であると判定さ
れたときであっても、スリップ輪の個数ＮＳが非０であ
るとき、すなわちいずれかのタンデムサスペンション構
造の駆動輪がスリップ又はその傾向を示していると認め
られるときには、やはりＴＲＣ／ＡＢＳ相当制御へと移
行する。

【００６３】ＴＲＣ／ＡＢＳ相当制御を実行するに際し
ては、マイクロコンピュータ５０は、まず、各車輪の車
輪速Ｖの高低や、アクセルオン／オフ等に応じて、結合
係数群、制御定数群等を選択する。ここでいう結合係数
群は、後述の角加速度判定に使用する閾値群を決定する
ために使用する係数の集合であり、制御定数群は、フィ
ードバックトルクを決定する際に使用する定数の集合で
ある。

【００６４】マイクロコンピュータ５０は、アクセルが
オンしているときには車輪速Ｖ、アクセル開度ＶＡ及び
シフトポジションに応じ力行トルクマップから、アクセ
ルがオフしているときには車輪速Ｖ、ブレーキ力ＦＢ及
びシフトポジションに応じ回生トルクマップから、トル
ク指令を仮確定する。車両制御部は、更に、アクセルが
オンしているときにはアクセル開度ＶＡ及び結合係数群
とに基づき、またアクセルがオフしているときにはブレ
ーキ力ＦＢと結合係数群とに基づき、閾値群を決定す
る。

【００６５】マイクロコンピュータ５０は、閾値群を基
準として、各車輪の角加速度ｄω／ｄｔを分類する。マ
イクロコンピュータ５０は、分類の結果に応じ、異なる
演算式等を使用してフィードバックトルクを決定する。
各車輪毎にその回転角加速度ｄω／ｄｔの属する範囲に
応じた演算式にてフィードバックトルクを決定する。マ
イクロコンピュータ５０は、このようにして決定したフ
ィードバックトルクを、仮確定したトルク指令値から減
ずることによりトルク指令値を確定し、確定したトルク
指令値を対応するモータ制御部に出力する。

【００６６】このような手順を採用することによって、
各駆動輪に作用するトルクを適宜変動させることがで
き、在来エンジン車両におけるＴＲＣ／ＡＢＳ制御に相
当する機能を実現することができる。なお、ＴＲＣ／Ａ
ＢＳ相当制御に関しては、特開平８−１８２１１９号公
報や、特開平９−８６９３号による開示を参照された
い。

【００６７】マイクロコンピュータ５０は、目標ヨーレ
イト適合制御乃至目標すべり角度適合制御への移行条件
やＴＲＣ／ＡＢＳ相当制御への移行条件がいずれも成立
しないとき、すなわち舵角δｔの絶対値が閾値以上とな
っておらず、タンデムサスペンション構造のスリップ輪
の個数ＮＳ（セット数）が２以下であって、かつ左側の
２個の車輪又は右側の２個の車輪がいずれもスリップ輪
となっていないときに、８ＷＤ制御にかかる手順を実行
する。

【００６８】その際に、マイクロコンピュータ５０は、
まず、上記スリップ輪の個数ＮＳが１であるか否かを判
定する。通常の走行路では、ＮＳ＝０であるので、マイ
クロコンピュータ５０は、タンデムサスペンション構造
の全ての駆動輪を配分輪として決定する。ここでいう配
分輪とは、実際にトルク出力を配分する駆動輪である。
マイクロコンピュータ５０は、各配分輪に対するトルク
出力の配分の比重を通常値に設定する。例えば、全ての
駆動輪に対し、配分の比重＝１を設定する。ただし、こ
の配分の比重は、車両積載重量に応じて変化させてもよ
いし、車体の構造に応じて前後の車輪間で異なる所定比
重としても構わない。

【００６９】逆に、ＮＳ＝１であると判定したときや、
ＴＲＣ／ＡＢＳ相当制御への移行条件が成立していない
と判定されたときには、マイクロコンピュータ５０はス
リップ輪以外の車輪を配分輪として決定する。更に、実
際にトルクを出力したときに車体重心を中心としたヨー
方向のモーメントが新たに車体に作用することにならな
いよう、すなわち左右のバランスが良くなるように、各
車両に対する配分比重を調整する。例えば、配分輪に選
択されなかった駆動輪、すなわちスリップ輪については
トルク指令が与えられないよう配分比重を０とし、左側
及び右側のうちスリップ輪が属する側の非スリップ輪の
配分比重には、スリップしていなければスリップ輪に配
分されるはずであったトルク出力に相当する配分比重を
上乗せする。

【００７０】マイクロコンピュータ５０は、以上を実行
した後、アクセルがオンしていれば車体速ＶＳ、アクセ
ル開度ＶＡ及びシフトポジションに応じ力行トルクマッ
プから、アクセルがオフしていれば車体速ＶＳ、ブレー
キ力ＦＢ及びシフトポジションに応じ回生トルクマップ
からトルク指令を仮確定する。マイクロコンピュータ５
０は、あらかじめ設定乃至調整されている配分比重に応
じて、仮確定したトルク指令値に調整を施し（例えば配
分比重を乗算し）、これにより各車輪に対するトルク指
令値を確定する。マイクロコンピュータ５０は、確定し
た各トルク指令値をそれぞれ対応するモータ制御部へと
出力する。

【００７１】従って、本実施形態では、タンデムサスペ
ンション構造の各車輪のスリップ状態に応じて、制御状
態が切り替わる。まず、タンデムサスペンション構造の
２輪を１個の単位とすると、４個の車輪のうち１個のみ
がスリップしているとき、すなわちＮＳ＝１であるとき
には、スリップしていなければ当該スリップ輪にてさせ
るはずであったトルク指令が、このスリップ輪と同じ側
にある他の駆動輪にて出力されることになる。また同様
にＮＳ＝２であるときのうち、スリップ輪が左右に１個
ずつ存在しているときには、左右１個ずつ残っている非
スリップ輪にてトルク指令が実現される。さらに、ＮＳ
＝２であり、かつスリップ輪がいずれも左側（又は右
側）にあるときには、ＴＲＣ／ＡＢＳ相当制御が実行さ
れる。更に、ＮＳ＝３であるときや、ＮＳ＝４であると
きには、やはり、ＴＲＣ／ＡＢＳ相当制御が実行され
る。

【００７２】このように、本実施形態によれば、各車輪
におけるスリップ又はその傾向の発生状況、特にスリッ
プ輪の個数や位置に応じて、車両制御部１による各モー
タ出力の制御モードや各車輪に対するトルク配分比重を
切り換え又は変更するようにしているため、インホイー
ルモータ型の８輪駆動電気自動車において好適な８ＷＤ
制御やＴＲＣ／ＡＢＳ相当制御を実現し、走行安定性を
維持改善することができる。

【００７３】マイクロコンピュータ５０は、バッテリー
Ｂ９９から、常にヒューズユニット１０３，コンタクト
ユニット１０４を介して、オーディオ機器７４，照明装
置７５への給電制御および各機器の機能制御，温度セン
サ７２の検出値に基づくヒータ７７およびクーラ７８か
らなるエアコン７６への給電制御および各機器の機能制
御を行う。マイクロコンピュータ５０は、左右の車輪組
の操舵角の制御を電動式操舵手段９６の制御により行
い、パワーステアリング制御装置１０５を制御し、ま
た、横Ｇセンサ７０および前後Ｇセンサ７１等からのデ
ータを基に車両の平衡制御等のためにサスペンション圧
力調整用ポンプ９７を調整する。バッテリーＢ９９から
の給電は常にヒューズユニット１０３，コンタクトユニ
ット１０４を介する。

【００７４】マイクロコンピュータ５０は、上記各種の
制御態様に応じてモータ制御部ＲＦＦ８０，ＲＦＲ８
１，ＬＦＦ８２，ＬＦＲ８３，ＲＲＦ８４，ＲＲＲ８
５，ＬＲＦ８６，ＬＲＲ８７を制御して、ＤＣ／ＡＣ変
換器８８〜９５の制御により補助発電装置１０２および
インホイールモータ７，７′を駆動する。

【００７５】バッテリーバックアップ系は、ＡＣ／ＤＣ
アダプタ９８，電気二重層からなるエネルギー貯蔵装置
１００，燃料電池１０１からなり、電源電圧電流センサ
７３のデータに基づきマイクロコンピュータ５０の監視
制御により充電制御装置７９を制御してバッテリーＢ９
９への充電制御を行う。

【００７６】なお、上記実施例ではモータとして交流モ
ータを用いるようにしているが、直流モータを用いる場
合には、ＤＣへ変換（コンバータによる変換）すること
により、ＤＣモータを用いるようにしてもよい。

【００７７】また、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００７８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、自動車の床構造体は、中空の複数個のフレーム
を、車両長さ方向と該長さ方向と直角の方向の２方向の
組み合わせ構造とし、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、電池等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、電池等の組み込
みが車両の側部からできるため、組み込み作業が容易に
なる。

【００７９】また、電池等を床構造体に収納できるので
車室内の広い空間が有効に利用できる。しかも、電池等
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を低くできる。

【００８０】したがって、車の乗り心地も向上できる。
走行に必要な要素部品のすべて、或いはほとんど全てを
床下のフレーム内に収納する事ができるので、床上の有
効利用空間が広くなると共に、重心が低くなり、また、
要素部品の冷却が容易になる。

【００８１】以上のように、ＣＢＦ構造のフレーム内に
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。これにより、車体内部の有効容積を増や
すことが可能となる。また、フレームに冷却手段を設け
ることにより、フレーム内の要素を有効に冷却すること
ができる。また、冷却手段が他の構成と競合することが
なくなる。

【００８２】また、構成要素のフレームへの収納方向が
任意に設定できるので、シャーシとボデイの関係に応じ
て収納操作を容易に行える。

【００８３】さらに、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
る。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。

【００８４】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】本発明の実施例を示す電気自動車の床構造体お
よび収納部品の斜視図である。

【図２】本発明の実施例を示す床構造体における電池等
の収納方向Ｄを略示する図である。

【図３】本発明の実施例を示す床構造体における電池等
の収納態様（その１）を略示する図である。

【図４】本発明の実施例を示す床構造体における電池等
の収納態様（その２）を略示する図である。

【図５】本発明の実施例を示す冷却手段を示す断面図で
ある。

【図６】図５のＤ−Ｄ線断面図である。

【図７】本発明の実施例を示す電気自動車の制御系を示
す斜視図である。

【図８】本発明の実施例を示す電池と中空フレームの形
状を示す図である。

【図９】電気動力自動車の基本構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 床構造体 ２，２′ センタフレーム ３Ａ，３Ｂ，３Ａ′，３Ｂ′ サイドフレーム ４，４′ 制御装置 ５ 充電器 ６ 冷暖房装置 ７，７′ インホイール（モータ）式駆動装置（ドラ
イブ） ８，８′ ホイール ９，９′ タイヤ １３，１３′ 後部後輪 １４，１４′ 後部前輪 １５，１５′ 前部後輪 １６，１６′ 前部前輪 ２０ トレー ２１，２２，２３ 電池 ３０ ボデイ ａ，ｂ，ｃ 載置場所および構造の異なる放熱板 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 収納方向 ４０，４１ アダプタ ４２，４３ 弾性係止部 ４４ 上辺が削除されているコ字型フレーム ４５ 下辺が削除されているコ字型フレーム ５０ マイクロコンピュータ ５１ ＣＰＵ ５２ メモリ ５３ 入力インターフェース ５４ 出力インターフェース ５５ ブレーキペダル ５６ マスタシリンダ ５７ ブレーキ量センサ ５８ アクセル量センサ ５９ モードセンサ ６０ 回転位置センサＲＦＦ ６１ 回転位置センサＲＦＲ ６２ 回転位置センサＲＲＦ ６３ 回転位置センサＲＲＲ ６４ 回転位置センサＬＦＦ ６５ 回転位置センサＬＦＲ ６６ 回転位置センサＬＲＦ ６７ 回転位置センサＬＲＲ ６８ 操舵角センサ ６９ ヨーレートセンサ ７０ 横Ｇセンサ ７１ 前後Ｇセンサ ７２ 温度センサ ７３ 電源電圧電流センサ ７４ オーデイオ機器 ７５ 照明装置 ７６ エアコン ７７ ヒータ ７８ クーラ ７９ 充電制御装置 ８０ モータ制御部ＲＦＦ ８１ モータ制御部ＲＦＲ ８２ モータ制御部ＬＦＦ ８３ モータ制御部ＬＦＲ ８４ モータ制御部ＲＲＦ ８５ モータ制御部ＲＲＲ ８６ モータ制御部ＬＲＦ ８７ モータ制御部ＬＲＲ ８８〜９５ ＤＣ／ＡＣ変換器 ９６ 電動式操舵手段 ９７ サスペンション圧力調整用ポンプ ９８ ＡＣ／ＤＣアダプタ ９９ バッテリーＢ １００ エネルギー貯蔵装置 １０１ 燃料電池 １０２ 補助発電装置 １０３ ヒューズユニット １０４ コンタクトユニット １０５ パワーステアリング制御装置 １１０，１１３，１１５ 中空フレーム １１２ 円柱形状の電池 １１４ 楕円柱形状の電池 １１６ 三角柱状の電池

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 21/17 Ｂ６０Ｋ 9/00 ＺＨＶＣ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面が略長方形の中空のフレームを単位
   として、車体の床に前記フレームを車体の長さ方向に複
   数連設すると共に、前記長さ方向のフレームの外側に前
   記長さ方向と直角方向に複数のフレームを並べて連設
   し、各フレームの中空部を走行に必要な構成要素の収納
   スペースとすることを特徴とする電気自動車のシャーシ
   フレーム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電気自動車のシャーシフ
   レームにおいて、前記各フレームは同一平面を構成する
   ように連設されていることを特徴とする電気自動車のシ
   ャーシフレーム。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の電気自動車のシャ
   ーシフレームにおいて、前記フレームの中空部に収納さ
   れる構成要素を、バッテリー、エネルギー貯蔵装置、燃
   料電池、インバータ、ＡＣ／ＤＣアダプタ、ＤＣ／ＡＣ
   変換器、モータ制御部、マスタシリンダを含むブレーキ
   コントロールシステム、エアコン、オーディオ機器、ヒ
   ューズユニット、コンタクトユニット、エアコンユニッ
   ト、ヒーターユニット、充電制御装置、マイクロコンピ
   ュータの内から選択されていることを特徴とする電気自
   動車のシャーシフレーム。
4. 【請求項４】 請求項１記載の電気自動車のシャーシフ
   レームにおいて、断面が略長方形の中空フレームであっ
   て、該中空フレームの構造の断面形状がさらに複数の円
   形、楕円形、三角形、長方形等で区切られ、これらの断
   面形状にほぼ一致した断面形状を持つバッテリーを挿入
   することを可能としたことを特徴とする電気自動車のシ
   ャーシフレーム。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３又は４記載の電気自動
   車のシャーシフレームにおいて、前記フレームに設けた
   放熱体を車体下方または車体側方において直接外気と接
   触するように配置することを特徴とする電気自動車のシ
   ャーシフレーム。
6. 【請求項６】 請求項５記載の電気自動車のシャーシフ
   レームにおいて、前記放熱体をボデイのインナーフェン
   ダー内にせり出すように配置することを特徴とする電気
   自動車のシャーシフレーム。
7. 【請求項７】 請求項１、２、３、４、５又は６記載の
   電気自動車のシャーシフレームにおいて、前記車両の長
   さ方向に設けたフレームは前記構成要素を車両の前方ま
   たは後方または前後両方から挿入できるように構成され
   ていると共に、前記車両の長さ方向と直角方向に設けた
   フレームは前記車両の長さ方向と直角方向から挿入でき
   るように構成することを特徴とする電気自動車のシャー
   シフレーム。
8. 【請求項８】 請求項１、２、３、４、５、６又は７記
   載の電気自動車のシャーシフレームにおいて、前記フレ
   ームのいくつかは、前記構成要素をフレームの下方から
   挿入できるように構成することを特徴とする電気自動車
   のシャーシフレーム。
9. 【請求項９】 請求項１、２、３、４、５、６、７又は
   ８記載の電気自動車のシャーシフレームにおいて、前記
   フレームのいくつかは、前記構成要素をフレームの上方
   から挿入できるように構成することを特徴とする電気自
   動車のシャーシフレーム。