JP2008178184A - 連結可能なユニット及びそのユニットの連結構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バッテリ2と、そのバッテリ2によって駆動されるモータ4とを有する電気自動車からなるユニット同士を電気的に接続し、その電気的に接続された状態では、1つの電気自動車のモータ4に対し、2つのバッテリ2が電気的に直列に接続された状態になる。
【選択図】 図2
Description
すなわち、二次電池を収容した電力供給移動車と電気自動車本体とを連結する構造であって、電気自動車本体の後部と、電力供給移動車の前部とを、機械的連結手段で連結し、さらに、電源切り換え手段により選択的に切り換えを行うことで、動力源として、電気自動車本体に搭載されている二次電池と、電力供給移動車の二次電池とを選択的に利用するものである。
本発明は、上記のような点に着目して成されたもので、連結することによる駆動アクチュエータの駆動力増大を図ることを課題としている。
本実施形態では、電気的に連結可能なユニットとして電気自動車1を例に挙げて説明する。
本実施形態の電気自動車1は、図1に示すように、電力供給源としてのバッテリ2、インバータ3、及び電気モータとしての交流モータ4を備える。そして、バッテリ2の正極が第1の電線5を介してインバータ3に接続されると共に、バッテリ2の負極が第2の電線6を介してインバータ3に接続される。インバータ3は、不図示の駆動用コントローラからの指令によって制御されて、交流モータ4に電力を供給する。交流モータ4は、回転トルクを、不図示のクラッチ、ディファレンシャル・ギヤを介して前輪の車軸に伝達して当該前輪(駆動輪7)を駆動可能となっている。なお、電気モータ4は直流モータであっても良い。上記バッテリ2が電力供給源を構成し、モータ4が駆動用アクチュエータを構成する。
これによって、前輪の車軸が交流モータ4の出力軸に連結して当該交流モータ4で駆動可能となっている。すなわち、本実施形態では、当該前輪が駆動輪7であると共に、後輪が非駆動輪7となっている。
上記バッテリ2の正極に接続する第1の電線5は、図1に示すように、その途中である第1の分岐点P1に第3の電線9の一端部が接続されて分岐し、その第3の電線9の他端部が第1コネクタC1に接続されている。
また、上記第1の電線5は、上記第1の分岐点P1よりもバッテリ2側の位置である第2の分岐点P2に第4の電線10の一端部が接続されて分岐し、その第4の電線10の他端部は第2コネクタC2に接続されている。
そして、第1の電線5における、第2の分岐点P2と第1の分岐点P1との間に、第1のリレーR1が介装されると共に、第1の分岐点P1よりもインバータ3側の位置に第2のリレーR2が介装されている。又、第3の電線9の途中に第3のリレーR3が介装され、第4の電線10の途中に第4のリレーR4が介装され、第5の電線11の途中に第5のリレーR5が接続されている。
また、第1のリレーR1及び第5のリレーR5を開状態とし、第2〜第4のリレーR2〜R4を閉状態とする状態を、第2リレー状態とする。
さらに、第2のリレーR2及び第4のリレーR4を開状態とし、第1のリレーR1、第3のリレーR3、及び第5のリレーR5を閉状態とするリレー状態を第3リレー状態とする。
ここで、図1では、コネクタC1,C2の配置位置の一例として、車体後部にコネクタを配置した例を示している。つまり、車体の後部同士を連結可能な場合を例示している。
さらに、車体後部に対し、他の車両1を機械的に連結する連結具15を備える。連結具15は、一方の車両1が他方の車両1を相対的に牽引可能に出来れば、特にこだわらない。
各電気自動車1を単独で使用する場合には、図1のように、第1リレー状態を選択することで、各車両1は、自分のバッテリ2によってモータ4が駆動されて走行可能となっている。
次に、車両1同士を連結する場合について説明する。
電気自動車1の後部同士を接近させて、連結具15で機械的に連結すると共に、各車両1の第1コネクタC1同士、及び第2コネクタC2同士を電気的に接続する。なお、コネクタC1,C2同士の連結は、その間に別途カップリングを設けても良いし、コネクタC1,C2を車体から引っ張り出せる構成としても良い。図2がその接続例を示すものである。
この状態では、右側のサブの車両1においては、インバータ3及びモータ4がバッテリ2から切り離された状態となる。一方、左側のメインに車両1においては、自己のバッテリ2及び右側の車両1のバッテリ2が、インバータ3に対して直列に接続されて、2つのバッテリ2が直列に接続された状態の電力がインバータ3を介してモータ4に供給することが可能となる。
本実施形態の例は、例えば、サブ側の車両1において、インバータ3などの故障でモータ4で駆動輪7を駆動出来なくなった状態であっても、上記のようにメインの車両1に連結することで、単独のときと同等の駆動力で走行することが可能となる。
また、上記回路構成は一例であり、電気的に接続した車両1の各バッテリ2が直列に接続されて、少なくともメインとなる車両1のモータ4に対し、直列に接続されたバッテリ2の電力が供給可能な回路構成となっていれば、他の回路構成を採用しても良い。
次に、第2実施形態について図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様な部品などについては同一符号を付して説明する。
本実施形態に係る基本構成は、上記第1実施形態と同様であるが、回路構成(配線及びリレーの状態)が異なる。
次に、その回路構成例について図3を参照して説明する。本実施形態は、連結された2台の車両1の両方のモータ4に対して、バッテリ2が直列に接続される場合の回路構成の一例を示すものである。
上記バッテリ2の正極に接続する第1の電線5は、その途中である第1の分岐点P1に第3の電線9の一端部が接続されて分岐し、その第3の電線9の他端部が第1コネクタC1に接続されている。
また、上記バッテリ2の負極に接続する第2の電線6も、その途中である第3の分岐点P3に第5の電線11の一端部が接続されて分岐し、その第5の電線11の他端部は、上記第2コネクタC2に接続されている。
そして、第1の電線5における、第2の分岐点P2と第1の分岐点P1との間に、第1のリレーR1が介装される。また、第3の電線9の途中に第3のリレーR3が介装され、第4の電線10の途中に第4のリレーR4が介装され、第5の電線11の途中に第5のリレーR5が接続されている。更に、第6の電線12の途中に第6のリレーR6が介装されると共に、第2の電線6における第3の分岐点P3と第4の分岐点P4の途中に第7のリレーR7が介装されている。
また、第1のリレーR1及び第5のリレーR5を開状態とし、第2〜第4のリレーR2〜R4及び第6のリレーR6及び第7のリレーR7を閉状態とする状態を、第5リレー状態とする。
さらに、第4のリレーR4及び第7のリレーR7を開状態とし、第1〜第3のリレーR1〜R3、第5のリレーR5、及び第6のリレーR6を閉状態とするリレー状態を第6リレー状態とする。
各電気自動車1を単独で使用する場合には、図3のように、第4リレー状態を選択することで、各車両1は、自分のバッテリ2によってモータ4が駆動されて走行可能となっている。
次に、車両1同士を連結する場合について説明する。
電気自動車1の後部同士を接近させて、連結具15で機械的に連結すると共に、各車両1の第1コネクタC1同士、第2コネクタC2同士及び第3コネクタC3を図4のように電気的に接続する。なお、コネクタ同士の連結は、その間に別途カップリングを設けても良いし、コネクタを車体から引っ張り出せる構成としても良い。
この状態では、各車両1のバッテリ2が直列に接続された状態で、各車両1のインバータ3を介して、その直列に接続されたバッテリ2の電力が各車両1のモータ4に個別に供給することが可能となる。
ここで、2つの車両1のモータ4を同期をとって駆動することになるが、たとえば一方の車両1をメインとして、そのメインの車両1からの制御信号で他方のモータ4を駆動制御するようにすればよい。
また、上記実施形態では、車体の後部同士を連結する場合を例示しているが、一方の車体の後部に一方の車体の前部を直列に接続する構成であっても良いし、車幅方向に並ぶように配置して機械的に連結しても良い。
また、上記回路構成は一例であり、電気的に接続した車両1の各バッテリ2が直列に接続されて、少なくとも複数の車両1のモータ4に対し、直列に接続されたバッテリ2の電力が供給可能な回路構成となっていれば、他の回路構成を採用しても良い。
次に、第3実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記各実施形態と同様な構成については同一の符号を付して説明する。
本実施形態は、上記第1実施形態若しくは第2実施形態で説明した連結した車両1のバッテリ2の電気的接続を採用する場合における、車体の機械的な連結構造に関する第1の実施形態である。
本実施形態では、駆動輪7が前輪一輪の従動輪8が後輪二輪の電気自動車1を例に説明する。
上記構成の電気自動車1を、車幅方向並べて機械的に連結する場合を想定すると、図6のように、両者の対向する側面(連結する側の側面)をくっつけるように機械的に連結させると、各車体が車幅方向外側に傾いた状態で連結されることになる。つまり、連結すると、連結側である車幅方向内側の車輪が浮いた状態で連結される。
これによって、連結状態において、接地している従動輪8である後輪の数が減ることで、浮かした車輪分だけ、タイヤの転がり抵抗を低減する結果、走行抵抗を減らすことが可能となる。
なお、連結する側の車体側面が平面である必要はない。他の部分よりも上側が車幅方向外側に張り出していれば可能である。
ここで、上記実施形態では、2つの車両1を車幅方向で連結する場合を例示しているが、3台の車両1を車幅方向に並べて連結しても良い。図7がその状態を示す模式的な例である。この状態でも、連結側の車輪が浮く結果、中央部の車両1は左右後輪が共に浮いた状態となる。
ここで、車幅方向内側の車輪を浮かす構造は、構造に限定されない。例えば、図8のように、上下に設けた機械的連結具15について、下側よりも上側の連結具15が左右に延びるか、上側の連結具15よりも下側の連結具15が左右に縮まる構造を有していれば、内側の車輪を浮かすことは可能である。
または、図10のように、車輪を懸架するサスペンションが有するショックアブソーバ24について、車高調整機構のように、ショックアブソーバ24を強制的に縮ませることで、対象とする車輪を浮かしても良い。
次に、第4実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記各実施形態と同様な構成については同一の符号を付して説明する。
本実施形態は、上記第1実施形態若しくは第2実施形態で説明した連結した車両1のバッテリ2の電気的接続を採用する場合における、車体の機械的な連結構造に関する第2の実施形態である。
本実施形態では、駆動輪7が前輪一輪の従動輪8が後輪2輪の電気自動車1を例に説明する。
これによって、各車両1における他の車両1と連結する側の前面若しくは後面を、下側よりも上側が車両1前後方向に張り出している構成としている。図5では、後部側を傾斜させているが、前部側を下側を向くように傾斜させても良いし、前部及び後部の両側を傾斜させても良い。
上記構成の電気自動車1を、車両1前後方向に直列に並べて機械的に連結する場合を想定すると、図11のように、両者の対向する前部と後部(連結する側の面)をくっつけるようにして機械的に連結させることで、前側の車体が車両1前方側に傾いた状態で連結されることになる。つまり、連結すると、前側の車両1の従動輪8である後輪を浮かした状態で、各車両1を連結することが可能となる。3台を直列に連結した状態を図12に示す。
特に、本実施形態では、車体の側面形状を特定した形状とすることで、その側面同士が面接触するように機械的に連結するだけで、車幅方向内輪側の車輪を浮かすことが出来る。この結果、車輪を浮かすための装置が必要無い。
ここで、車幅方向内側の車輪を浮かす構造は、構造に限定されない。例えば、図13のように、後側となる車体前部の下部にくさび状の連結具30を取り付け、図13のように、前側の車両1後部を持ち上げるようにして連結しても良い。
また、図14のように、後側となる車体前部の下部にフォークリフト装置のような連結具31を取り付け、図14のように、前側の車両1後部を持ち上げるようにして連結しても良い。
また、図15のように車体の互いの後部同士を連結するようにしても良い。この場合、従動輪8である各車両1の後輪が共に浮いた状態となって、駆動輪7だけが接地するので、全輪駆動状態に接続することが可能となり、駆動力をより効率的に増大することが出来る。
2 バッテリ(電力供給源)
3 インバータ
4 モータ(駆動アクチュエータ)
5 第1の電線
6 第2の電線
7 駆動輪(前輪)
8 従動輪(後輪)
9 第3の電線
10 第4の電線
11 第5の電線
12 第6の電線
C1 第1コネクタ
C2 第2コネクタ
C3 第3コネクタ
R1 第1のリレー
R2 第2のリレー
R3 第3のリレー
R4 第4のリレー
R5 第5のリレー
R6 第6のリレー
R7 第7のリレー
P1 第1の分岐点
P2 第2の分岐点
P3 第3の分岐点
P4 第4の分岐点
Claims (8)
- 電力供給源と、その電力供給源によって駆動される駆動アクチュエータとを有するユニットであって、他のユニットの電力供給源と着脱可能に電気的に接続するコネクタを備え、
複数のユニット同士が上記コネクタで接続された状態では、接続された複数のユニットの少なくとも1つのユニットの駆動アクチュエータに対して、少なくとも2つの電力供給源が電気的に直列に接続されることを特徴とする連結可能なユニット。 - 電力供給源と、その電力供給源によって駆動される駆動アクチュエータとを有するユニットであって、他のユニットの電力供給源と着脱可能に電気的に接続するコネクタを備え、
複数のユニット同士が上記コネクタで接続された状態では、接続された複数のユニットの各駆動アクチュエータに対して、複数のユニットが持つ電力供給源が電気的に直列に接続されることを特徴とする連結可能なユニット。 - 上記ユニットは、電力供給源としてのバッテリを備え、そのバッテリで車輪を駆動する電気モータが上記駆動アクチュエータである車両であって、
且つ、他のユニットと機械的に接続する連結手段を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載した連結可能なユニット。 - 上記請求項3に記載した車両からなるユニット同士の連結構造であって、連結する車両同士を車幅方向に並列した状態で連結し、連結状態では、連結側の車輪が路面から浮くことを特徴とする請求項3に記載したユニットの連結構造。
- 各車両における他の車両と連結する側の側面を、下側よりも上側が車幅方向外側に張り出した構成にしたことを特徴する請求項4に記載したユニットの連結構造。
- 上記請求項3に記載した車両からなるユニット同士の連結構造であって、各ユニットを構成する車両は、電気モータで駆動される駆動輪と電気モータで駆動されない非駆動輪とを備え、
連結する車両同士を車両前後方向に並列した状態で連結し、連結状態では、少なくとも一方の車両の非駆動輪が路面から浮くことを特徴とする請求項3に記載したユニットの連結構造。 - 各車両における他の車両と連結する側の前面若しくは後面を、下側よりも上側が車両前後方向に張り出した構成にしたことを特徴する請求項6に記載したユニットの連結構造。
- 各車両における他の車両と連結する側の車輪が非駆動輪7となるようにユニット同士を連結することを特徴とするユニットの連結構造。
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