JP2004312860A

JP2004312860A - 電気自動車

Info

Publication number: JP2004312860A
Application number: JP2003102294A
Authority: JP
Inventors: Tamio Tsurita; 民男釣田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】車輪の向きを変更することなく車両の進行方向を変えることができる電気自動車を提供する。
【解決手段】車両の左右に設けられた複数の車輪１１〜１４と、各車輪１１〜１４を独立して回転駆動するモータ２１〜２４と、左右の車輪の回転数を異ならせることで車両の進路を変更するようにモータの回転数を制御するモータ制御手段とを有する。左右の車輪を各々独立してモータ２１〜２４で回転駆動する際、これら車輪１１〜１４の回転数を左右で変えることにより、回転数の遅い車輪側に車両の進行方向を制御することができる。従って、従来必須であったステアリングの回転角の変化を車輪の回転角の変化として伝達する動力伝達機構が不要となり、車両構造の簡素化、車両重量の軽量化を実現することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気自動車に関するものである。特に、車輪の向きを変更することなく車両の進行方向を変えることができる電気自動車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題に対する関心の高まりから、電気自動車の開発・普及が進められている。この電気自動車は、モータの動力を車軸に伝達し、ステアリング操作に基づいて、車軸と同期して回転する車輪の方向を変えることにより、車両の進行方向制御を行っている。その際、車輪の方向を変えるには、ステアリングの回転角の変化を車輪の向きの変化として伝達するための機械的な動力伝達機構が必須であった（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１４２８９４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の電気自動車では、ステアリングの回転角の変化を車輪の向きの変化へと伝達する動力伝達機構が必須であるため、車両の機械的構造が複雑化し、さらには車両の重量増加につながるという問題があった。
【０００５】
従って、本発明の主目的は、車輪の向きを変更することなく車両の進行方向を変えることができる電気自動車を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、左右の車輪の回転数を変えることで上記の目的を達成する。
すなわち、本発明電気自動車は、車両の左右に設けられた複数の車輪と、各車輪を独立して回転駆動するモータと、左右の車輪の回転数を異ならせることで車両の進路を変更するようにモータの回転数を制御するモータ制御手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
左右の車輪を各々独立してモータで回転駆動する際、これら車輪の回転数を左右で変えることにより、回転数の遅い車輪側に車両の進行方向を制御することができる。従って、従来必須であったステアリングの回転角の変化を車輪の回転角の変化として伝達する動力伝達機構が不要となり、車両構造の簡素化、車両重量の軽量化を実現することができる。また、左右の車輪の回転数が同じで回転方向を逆向きにすることで、車両の中心を軸として車両を旋回させることができ、非常に小回りのきく電気自動車とすることができる。
【０００８】
左右の車輪の回転数を変えるには、個々の車輪を独立したモータで回転駆動することが効果的である。その際、従来の自動車と同様の操作感覚を持たせるには、ステアリング（ハンドル）の回転角に応じて左右の車輪の回転数を変えることが必要になる。それには、ステアリングと、ステアリングの回転角に対応した制御信号を出力する制御信号発生手段を用いることが好適である。
【０００９】
ステアリングの回転角に対応した制御信号を出力するには、例えばステアリングの回転軸と同期して回転する可変抵抗を設け、ステアリングの回転角に応じて抵抗値を可変できるように構成し、この抵抗値の変化により信号のレベルを制御できるようにすればよい。
【００１０】
そして、ステアリングの回転角に応じた制御信号に基づいてモータ制御手段を動作し、左右の車輪を駆動する各モータを回転数が異なるように制御すれば、従来の自動車と同様の感覚で自動車の進路変更操作を行うことができる。
【００１１】
また、各車輪の車軸がモータのロータを構成することも好ましい。車輪の車軸をモータのロータとすればモータの回転を直接車輪に伝達することができ、より車両構造の簡素化・車重の軽量化を図ることができる。もちろん、車輪の車軸とモータのロータとを独立し、モータの駆動軸の回転をギアなどの動力伝達機構を介して車軸に伝達してもよい。
【００１２】
さらに、左右の車輪を駆動する各モータの一方が失陥した際、左右のモータの車軸を結合するクラッチを有することが望ましい。各車輪の回転を独立したモータで駆動すると、いずれかのモータやそれを制御するインバータが故障した場合にモータが正常に回転せず、急停止することがありうる。いずれかのモータが急停止すると、車両の進行方向が急変して非常に危険なため、いずれかのモータが失陥した場合、クラッチにより左右の車輪の車軸同士を連結することで、それらの回転数を同期させ、車両の進行方向が急変することを回避する。クラッチの具体例としては、摩擦板クラッチや円錐摩擦クラッチなどが挙げられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明電気自動車の概略構成図である。
この電気自動車は、一対の前輪と一対の後輪からなる合計４つの車輪１１〜１４を有する。これらの車輪１１〜１４は、車体の右側と左側にそれぞれ２つづつ配置されている。いずれの車輪１１〜１４も個々にモータ２１〜２４で独立して駆動されるように構成されている。すなわち、各モータ２１〜２４の回転数を制御することで、車体３０の右側の車輪と左側の車輪の回転数を異ならせ、自動車の進行方向を変えることができる。
【００１４】
例えば、左前輪１１、右前輪１２、左後輪１３、右後輪１４の各回転数をＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４とするとき、Ｎ１＝Ｎ２＝Ｎ３＝Ｎ４であれば自動車は直進する。一方、Ｎ１＝Ｎ３＝ＮＡ、Ｎ２＝Ｎ４＝ＮＢとし、ＮＡ＜ＮＢとすると右側の車輪１２，１４が左側の車輪１１，１３より高速で回転するため、自動車は左側に進路を変えることになる。逆に、ＮＡ＞ＮＢとすると左側の車輪１１，１３が右側の車輪１２，１４より高速で回転するため、自動車は右側に進路を変えることになる。
【００１５】
さらに、自動車が停止している状態で、ＮＡ＝−ＮＢとなるように各車輪１１〜１４の回転数を上げてゆくと、車体３０の中心を軸として自動車が旋回することになる。
【００１６】
このような左右の車輪１１〜１４の回転数の制御は、ステアリング４０の回転角に応じた制御信号を出力する制御信号発生手段５０と、この制御信号に対応して左右の車輪の回転数が異なるようモータの回転数を制御するモータ制御手段６０とを用いることで行なう。制御信号発生手段５０は、ステアリング４０の回転角を検知する舵角センサを用いることが好適である。より具体的には、ステアリング４０の回転角に応じて抵抗を変える可変抵抗器を用いて抵抗の変化に応じた制御信号を出力することが挙げられる。この制御信号に応じてモータ制御手段６０を制御し、操舵角に応じて左右のモータの回転数が異なるように各モータ２１〜２４を駆動する。それにより、現用の自動車と全く同様の操作間隔で自動車の進路変更を行なうことができる。
【００１７】
各モータ２１〜２４は、ロータとステータからなる一般的な構成のものが利用できる。その際、モータの駆動力はギアなどの回転運動伝達機構を介して車軸に作用させても良いし、モータのロータを車軸とすることで直接車輪に作用させても良い。
【００１８】
図２は、モータ２１，２２のロータ２１ａ，２２ａを車軸とした本発明自動車の部分構成図である。この図に示すように、円筒状のステータ２１ｂ，２２ｂ内にシャフト状のロータ２１ａ，２２ａを同軸に配し、このロータ２１ａ，２２ａ自体を車軸とし、この車軸の回転運動をユニバーサルジョイント７０を介して車輪に伝達する。車輪１１〜１４は現用自動車と同様にサスペンション８０で支持されている。
【００１９】
このようにモータのロータ自体を車軸とすることで、モータの回転軸から車輪へ回転運動を伝達するギアなどの伝達機構を不要とでき、より簡潔な構成で車両の軽量化を図ることができる。
【００２０】
通常、これらのモータは、インバータを介して駆動制御されている。その際、インバータが故障したり、モータ自体が故障した場合は、そのモータが急停止する虞がある。自動車が走行中に左右のいずれか一方のモータが急停止すれば、自動車の進行方向が急変し非常に危険な状態になる。そこで、インバータやモータ自体の故障により左右の一方のモータが動作不良に陥った場合、動作不良のモータの車軸と、正常回転しているモータの車軸とを連結して左右の車輪の回転数を同期させ、自動車の進行方向の急変を防止する。
【００２１】
この車軸同士の連結には、図３に示すように、クラッチ９０を用いている。つまり、モータ２１〜２４（図１）の異常検知手段を設け、この異常検知手段がモータの左右のいずれかのモータの動作不良を検知した場合、車軸における車輪と反対側の端部から進退自在に構成されたクラッチ９０を互いに近接する方向に駆動機構で駆動し、クラッチ９０の接触により両車軸を連結する。モータ２１〜２４の異常検知手段には、各モータ２１〜２４へ供給される電流を検知することなど行なえば良い。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明電気自動車によれば、次の効果を奏することができる。
【００２３】
▲１▼左右の車輪を各々独立してモータで回転駆動する際、これら車輪の回転数を左右で変えることにより、回転数の遅い車輪側に車両の進行方向を制御することができる。従って、従来必須であったステアリングの回転角の変化を車輪の回転角の変化として伝達する動力伝達機構が不要となり、車両構造の簡素化、車両重量の軽量化を実現することができる。
【００２４】
▲２▼左右の車輪の回転数が同じで回転方向を逆向きにすることで、車両の中心を軸として車両を旋回させることができ、非常に小回りのきく電気自動車とすることができる。
【００２５】
▲３▼ステアリングの回転角に応じて左右の車輪の回転数を変えるようにモータを制御することで、従来の一般的な自動車と全く同様の操作感覚で自動車の進路変更を行なうことができる。
【００２６】
▲４▼車輪の車軸をモータのロータとすることで、モータの回転を直接車輪に伝達することができ、より車両構造の簡素化・車重の軽量化を図ることができる。
【００２７】
▲５▼左右の車輪を駆動するいずれかのモータが失陥した場合、クラッチにより左右の車輪の車軸同士を連結することで、それらの回転数を同期させ、車両の進行方向が急変することを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明電気自動車の概略構成図である。
【図２】車軸をモータのロータとした本発明電気自動車の部分概略図である。
【図３】左右のモータの車軸をクラッチで接続する本発明電気自動車の部分概略図である。
【符号の説明】
１１〜１４車輪
２１〜２４モータ
２１ａ、２２ａロータ
２１ｂ、２２ｂステータ
３０車体
４０ステアリング
５０制御信号発生手段
６０モータ制御手段
７０ユニバーサルジョイント
８０サスペンション
９０クラッチ

Claims

車両の左右に設けられた複数の車輪と、
各車輪を独立して回転駆動するモータと、
左右の車輪の回転数を異ならせることで車両の進路を変更するようにモータの回転数を制御するモータ制御手段とを有することを特徴とする電気自動車。
ステアリングと、
ステアリングの回転角に対応した制御信号を出力する制御信号発生手段とを有し、
前記モータ制御手段は、この制御信号に基づいて各モータの回転数を制御することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。
各車輪の車軸がモータのロータを構成することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。
左右の車輪を駆動する各モータの一方が失陥した際、左右のモータの車軸を結合するクラッチを有することを特徴とする請求項３に記載の電気自動車。