JP3182841U

JP3182841U - 電気自動車改造セット

Info

Publication number: JP3182841U
Application number: JP2013000497U
Authority: JP
Inventors: 陽介廣瀬
Original assignee: Shinmei Industry Co Ltd
Current assignee: Shinmei Industry Co Ltd
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2013-04-11
Anticipated expiration: 2023-01-31

Abstract

【課題】オートマチック変速車両であっても容易に電気自動車に改造可能であり、かつ、エンジンを搭載した通常の車両と同様の感覚で運転可能な電気自動車改造セットを提供する。
【解決手段】既存オートマチック変速車両のエンジンユニット１１に代えて搭載され、オートマチック変速機２に接続されるモータ３と、このモータ３の制御を行うモータ制御部４と、オートマチック変速機２の変速制御部５に入力可能なアクセル開度の疑似信号Ｓを生成する疑似信号生成部６とを備える。改造した電気自動車は通常のオートマチック変速車軸として自動変速し、加えて、使用者の気分に合わせて変速ポイントを自在に調節可能であり、車軸の利用幅を広げることができる。
【選択図】図１

Description

本考案は、電気自動車改造セットに関する。

従来よりガソリンや軽油などの液体燃料をエンジンなどの内燃機関によって燃焼させて車両を動かす自動車が広く実用化されているが、近年は騒音や排気ガスによる大気汚染の削減を行う必要性が強調されており、エンジンを用いた車両より静かで排気ガスを排出しない電気自動車や電気による動力の回生を行うことができるハイブリッド車が注目されるに至っている。

一方では、既存の車両を電気自動車やハイブリッド車に交換すると、まだ、耐用年数が残っている車両を廃棄することになるので、地球環境の保全という観点では好ましくないという問題がある。そこで、エンジンを搭載する中古自動車を基にして、その大部分をそのまま用い、エンジンの代わりにモータを搭載させて電気自動車とすることが考えられている。

下記特許文献１〜３には、それぞれ、既存の車両を電気自動車に改造する電気自動車改造セットが記載されている。これらの電気自動車改造セットは車両からエンジンとエンジン制御部を取除いて、モータおよびモータ制御部を搭載するものであることにおいて共通している。また、従来の電気自動車改造セットはベースとする車両はマニュアル変速車両が主流となっている。

図９は従来のマニュアル変速車両に搭載される電気自動車改造セット９０の構成を示す図である。図９に示すように、従来の電気自動車改造セット９０は、既存車両からエンジン９１およびエンジン制御部９２を除去し、エンジン９１のマニュアル変速機９３に接続されるモータ９４と、このモータ９４を制御するモータ制御部９５を搭載するように構成されている。また、９２Ａ、９５Ａはアクセル開度を検出する可変抵抗、９２Ｂはアクセルペダル、９３Ａはマニュアル変速機９３の断続器、９３Ｂはマニュアル変速を行うための変速操作レバー、９３Ｃは断続器９３Ａを操作するクラッチペダルである。

上記構成の電気自動車改造セット９０は既存のマニュアル変速車両に搭載することにより、既存の自動車を電気自動車に改造することができ、アクセルペダル９２Ｂの操作に応じてモータ制御部９５によるモータ９４の回転速度の制御を行うことにより、車両を走行させることができる。また、クラッチペダル９３Ｃと変速操作レバー９３Ｂを操作して、マニュアル変速機９３の変速率を切り替えることにより、低速時における十分な加速を得ることができると共に、高速走行を可能となる。

特開平１０−１２６９０５号公報特開２０１０−２５２５８４号実用新案登録第３１７５３１２号

しかしながら、上記構成の電気自動車改造セットは、通常のエンジン９１を搭載させたマニュアル変速車両と同様にクラッチペダル９３Ｃと変速レバー９３Ｂの操作によって断続器９３Ａおよび変速機９３を操作する必要が生じるため、運転操作が煩雑であるという問題がある。そこで、近年ではほとんどの車両が自動変速車両（いわゆるオートマチック変速車両）となっており、このオートマチック変速車両を電気自動車とすることが望まれている。

図１０はオートマチック変速車両に従来の電気自動車改造セット９０を搭載した状態を示す図である。図１０に示すように、オートマチック変速車両は車両制御部（以下、車両ＥＣＵという）９６においてオートマチック変速機９７の変速率を切り替えることにより、自動的に変速を行なうものであるが、この車両ＥＣＵ９６にはエンジン制御部９２から入力される現在のアクセル開度およびタイヤ９８の連結部から入力される現在の車速などを用いて変速率の調整を図っており、エンジン制御部９２を取り外すことによりアクセル開度の入力が行われなくなると変速制御が正しく行われないという問題がある。

とりわけ、車両ＥＣＵ９６はアクセル開度の入力が行われないと、フェイルセーフ動作が働くため、アクセル開度は０％と認識されることとなり、アクセル操作が無いのに車速が上がるため加速のためのトルクを必要としていないと判断して、発進時であるのにすぐに変速率を調整し、車速が２０ｋｍ／ｈ程度でオートマチック変速機９７を４速までシフトアップさせることが行われていた。

このため、モータ９４からのトルクが十分にタイヤ９８に伝達されなくなり、力不足のために車両の加速感が得られないという問題がある。これを避けるために運転者はオートマチック車であるにもかかわらず、発進時にはシフトレンジを１（１速だけを用いて変速する設定）→２（１〜２速だけを用いる設定）→３（１〜３速だけを用いて変速する設定）→Ｄ（１〜４速の全てを用いる設定）に切り替えて運転する必要があった。

また、近年の省エネルギー指向の観点から、モータ９４から得られる駆動トルクを効率よく用いることが好ましいが、運転手は電気自動車に改造することにより十分な加速を得られることも期待しており、運転者の気分に合わせて選択できるようにすることが望ましい。

本考案は上述の事柄を考慮に入れてなされたものであり、オートマチック変速車両であっても容易に電気自動車に改造可能であり、かつ、エンジンを搭載した通常の車両と同様の感覚で運転可能な電気自動車改造セットを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、第１考案は、既存オートマチック変速車両のエンジンユニットに代えて搭載され、オートマチック変速機に接続されるモータと、このモータの制御を行うモータ制御部と、オートマチック変速機の変速制御部に入力可能なアクセル開度の疑似信号を生成する疑似信号生成部とを備えることを特徴とする電気自動車改造セットを提供する。（請求項１）

前記構成によれば、疑似信号生成部がアクセル開度の疑似信号を生成するので、オートマチック変速機の変速制御部は、アクセル開度の疑似信号によって変速率を調節する。例えば、疑似信号生成部に低いアクセル開度を示す疑似信号を出力させた場合には、オートマチック変速機の変速制御部は早い段階でシフトアップするようにオートマチック変速機を制御するので、大きい（太い）トルクは得られないものの省エネルギーの運転をすることができる。逆に、疑似信号生成部が高いアクセル開度を示す疑似信号を出力する場合には、オートマチック変速機の変速制御部は十分に高速走行するまで低いギア比を保たせてモータからの強力な回転力を車両の推進力として伝達させることができる。

つまり、疑似信号生成部によって生成させるアクセル開度の疑似信号は、変速機の動作モードに影響を与えるものであり、消費エネルギの削減を図った省エネ状態から、できるだけ低いギヤ比を保たせるようにしたスポーツ運転の状態を容易に設定することができ、かつ、自動変速を可能とするので、改造前と同様の操作性を保ちながら、運転者の気分に合わせた変速を可能とする。

前記疑似信号生成部は種々の具体的な構成が考えられるが、例えば、前記変速制御部がアクセル開度として電圧信号を入力するものである場合には、電圧源とこの電圧源に両端が接続されて調節可能な中間電圧を出力する可変抵抗などである。

前記エンジンユニットは例えばエンジン本体とそのエンジンの制御部であり、前記モータはエンジンと同レベルあるいはそれ以上の回転力を出力できるモータである。モータの制御を行うモータ制御部はアクセル開度を測定する可変抵抗などの操作入力部と、この操作入力部によって入力されたアクセル開度に合わせた回転力を得られるように制御した電力を供給する電源部を備える。

第２考案は、前記疑似信号生成部が手動操作可能に直列接続された複数の可変抵抗からなり、これらの可変抵抗の接続部がオートマチック変速機の変速制御部に接続され、これらの可変抵抗の両端部が電圧源に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車改造セットを提供する。（請求項２）

前記構成によれば、疑似信号生成部がアクセル開度の疑似信号を生成するので、オートマチック変速機の変速制御部は、アクセル開度の疑似信号によって変速率を調節する。複数の可変抵抗がこれらの可変抵抗の接続部の電圧を定めるので、可変抵抗の操作量に対するアクセル開度の関係を自在に設定することができる。可変抵抗の両端部が電圧源に接続されているので、可変抵抗の接続部に電圧の疑似信号が出力される。

この疑似信号は変速制御部に電圧によるアクセル開度として入力されるものであり、オートマチック変速機の動作モードに影響を与え、消費エネルギの削減を図った省エネ状態から、できるだけ低いギヤ比を保たせるようにしたスポーツ運転の状態を容易に切り替えることができ、かつ、自動変速を可能とするので、改造前と同様の操作性を保つことができる。

前記電圧源は直列接続された可変抵抗の両端に電圧を印加するものであればよいが、例えば車両に搭載されたバッテリを電圧源として直接可変抵抗に接続することが考えられ、変速制御部に設けた安定化電源を介してバッテリを可変抵抗に接続してもよい。

直列接続される可変抵抗は、あえてその最大抵抗値を異ならせることにより、可変抵抗の操作量に対するアクセル開度の関係を曲線的に設定することが可能であり、可変抵抗の操作量が車両の動作モードの設定として適正な感覚で操作できるものとすることができる。さらに、変速制御部がアクセル開度が変速のタイミングに影響を与える下限と上限のアクセル開度を定めている場合には、前記可変抵抗の両端に上限と下限の可変抵抗を定めるための抵抗を接続してもよい。また、直列接続される複数の可変抵抗は一つの軸の回動操作によって抵抗値を調整可能であるものであることが好ましく、これらの可変抵抗は回転操作角度を時計回りに回すときに大きくなる第一の可変抵抗と、時計回りに回すときに小さくなる第二の可変抵抗を直列接続したものであることが好ましい。

前述したように、本考案によれば、オートマチック変速車両を容易に電気自動車に改造することができ、改造した電気自動車は通常のオートマチック変速車両として自動変速し、その操作性が良い。加えて、使用者の気分に合わせて変速ポイントを自在に調整可能であり、車両の利用幅を広げることができる。

本考案の第一実施形態に係る電気自動車改造セットの構成を示す図である。前記電気自動車改造セットの操作部を示す図である。前記電気自動車改造セットの擬似信号生成部の構成を示す図である。前記擬似信号生成部の動作を説明する図である。前記電気自動車改造セットによるオートマチック変速の一例を説明する図である。第二実施形態に係る電気自動車改造セットの構成を示す図である。前記電気自動車改造セットの疑似信号生成部の動作を説明する図である。第三実施形態に係る電気自動車改造セットの要部構成を示す図である。従来の電気自動車改造セットの構成を示す図である。前記電気自動車改造セットの変形例を示す図である。

以下、図１〜図５を用いて、本考案の第一実施形態に係る電気自動車改造セット１の構成および動作を説明する。

図１〜図３に示す電気自動車改造セット１は、オートマチック変速機２に接続されるモータ３と、このモータ３の制御を行うモータ制御部４と、オートマチック変速機２の変速制御部５に入力可能なアクセル開度の疑似信号Ｓを生成する疑似信号生成部６とを備える。７は前記疑似信号生成部６の操作つまみ、８はモータ制御部４に設けたアクセル開度入力のためのポテンショメータ、９はタイヤ、１０はアクセルペダルである。

前記電気自動車改造セット１はオートマチック変速車両の既存のエンジン１１とそのエンジン制御部１２を取り外したところに取付けられるものであり、モータ３はオートマチック変速機２に連結するように取付けられる。また、ポテンショメータ８はアクセルペダル１０の操作量に合わせて、その操作量を電気信号に変換するものであり、モータ制御部４はアクセルペダル１０の操作量に合わせた回転トルクを得ることができるようにモータ３を回転させる電力をモータ３に供給するドライブ回路を有するものである。

前記変速制御部５はタイヤ９に連動する駆動系の何れかの部分に取付けられた回転速度計測部（図示していない）を用いて車速Ｖを検出し、前記疑似信号生成部６から得られるアクセル開度の疑似信号Ｓを入力することにより、オートマチック変速機２の変速比を適宜切り替えるものである。

本実施形態の疑似信号生成部６は直列接続された２つの可変抵抗６ａ，６ｂを備えるものであり、これらの可変抵抗の両端に電圧を印加するバッテリ６ｃを電圧源として備え、両抵抗の接続部Ｐの電圧が疑似信号Ｓとして変速制御部５に入力されるように構成している。

図２は電気自動車改造セット１の操作部の構成を示す図であり、前記操作つまみ７を運転席前面の操作スイッチパネル１５に取付けた例を示している。この操作スイッチパネル１５はワイパー洗浄液の噴射スイッチ１６と、デフォッガのオンオフ切換スイッチ１７を備えるものであり、拡張スイッチ取付け部に本考案の疑似信号成生部６の操作つまみ７を取付けた例を示している。この操作つまみ７は反時計回りに回動させることにより、電気自動車改造セット１を消費エネルギを削減したエコモードで動作させ、操作つまみ７時計回りに回動させることにより、高い回転トルクが得られるパワーモードで動作させるように調節可能としている。

図３は前記疑似信号生成部６のさらに具体的な構成を説明する図である。図３に示すように、２つの可変抵抗６ａ，６ｂは一つの軸７ａによって連結されており、この軸７ａが操作つまみ７によって回動操作されることにより、両可変抵抗６ａ，６ｂの抵抗値が変化するように構成している。また、第１の可変抵抗６ａは操作つまみ７を時計回りに回動させるときに抵抗値が大きくなり、第２の可変抵抗６ｂは操作つまみ７を時計回りに回動させるときに抵抗値が小さくなるものである。

本実施形態の第１の可変抵抗６ａは例えば最大１６７０Ωであり、第２の可変抵抗６ｂは例えば最大１５５０Ωの２連抵抗を並列接続しているため合成抵抗値は最大７７５Ωである。また、これらの可変抵抗６ａ，６ｂの両端はバッテリ６ｃの両端（グランドアースＧＡと、バッテリ電源＋Ｂ）に接続されている。

図４は操作つまみ７の操作量とアクセル開度の疑似信号Ｓの関係を示す図である。図４に示すように、第１と第２の可変抵抗の最大値を敢えて異ならせることにより、操作つまみ７の操作量と、出力されるアクセル開度の疑似信号Ｓの関係を曲線Ｃに示すように対応させることができる。つまり、操作つまみ７の操作角が電気自動車改造セット１の動作モード調整として適正なものとなるように設定することができる。

図５は疑似信号Ｓを用いて変速制御部５によって切換えられるオートマチック変速機２の変速ポイントを示す図である。図５において、Ｌ１は１速から２速に変速するポイントを示す曲線、Ｌ２は２速から３速に変速するポイントを示す曲線、Ｌ３は３速から４速に変速するポイントを示す曲線である。

すなわち、アクセル開度が３０％のときは、車速２５ｋｍ／ｈで１速から２速、車速５５ｋｍ／ｈで２速から３速に変速する。また、アクセル開度が５０％のときは、車速３０ｋｍ／ｈで１速から２速、車速７０ｋｍ／ｈで２速から３速に変速する。さらに、アクセル開度が８０％のときは、車速４５ｋｍ／ｈで１速から２速、車速１００ｋｍ／ｈで２速から３速に変速する。つまり、改造前の車両と同様に自動変速させることができる。

上記曲線Ｌ１〜Ｌ３が示すように、アクセル開度を疑似信号Ｓとして入力することにより、変速制御部５は疑似信号Ｓが小さければ低回転数で変速することにより、省エネルギー走行を行うことができ、疑似信号Ｓを大きくすればするほど低い変速率を保つことにより、高出力を得ることができる。つまり、運転者の気分や必要に合わせて操作つまみ７を操作することにより、エコ走行からパワー走行までを自在に選択することができる。

図６は第二実施形態の電気自動車改造セット２０の構成を示す図である。図２に示す実施形態が図１〜図５に示す第一実施形態のものと異なる点は、第一の可変抵抗６ａおよび第二の可変抵抗６ｂの両端に、疑似信号Ｓの下限と上限を定める抵抗６ｄ，６ｅを直列接続してなる。なお、可変抵抗６ａ，６ｂの最大抵抗値が１６７０Ω，７７５Ωであるときには、下限を定める抵抗６ｄを例えば３１０Ω、上限を定める抵抗６ｅを例えば５００Ωとする。

図７は、可変抵抗６ａ，６ｂおよび抵抗６ｄ，６ｅの値が前記値であるとするときの操作つまみ７の操作量と疑似信号Ｓの関係を示す図である。この場合、疑似信号Ｓの最小値は２０％、最大値は８０％に制限される。本例のように構成することにより、疑似信号Ｓの範囲を定めることができるので、変速制御部５が異常値を検知してフェイルセーフ動作をする場合にも、異常動作をすることがない。

図８は、第三実施形態の電気自動車改造セットの要部構成を示す図である。図８において図１〜図６に示す第一実施形態および第二実施形態と異なる点は、疑似信号生成部６が一つの可変抵抗６ｆによって構成されており、かつ、その両端および中間点の３点が変速制御部５に接続されている点である。この場合、可変抵抗６ｆの操作量に対する抵抗値の変化の関係がそのまま疑似信号Ｓとなる。

なお、上述の各実施形態において、疑似信号生成部６の構成は操作つまみ７の回動によって疑似信号Ｓを設定する例を示しているが、スライド操作によって疑似信号Ｓを生成するものであってもよい。

１，２０電気自動車改造セット
２オートマチック変速機
３モータ
４モータ制御部
５変速制御部
６疑似信号生成部
６ａ，６ｂ可変抵抗
６ｃ電圧源
Ｓ疑似信号

Claims

既存オートマチック変速車両のエンジンユニットに代えて搭載され、オートマチック変速機に接続されるモータと、このモータの制御を行うモータ制御部と、オートマチック変速機の変速制御部に入力可能なアクセル開度の疑似信号を生成する疑似信号生成部とを備えることを特徴とする電気自動車改造セット。
前記疑似信号生成部が直列接続された複数の手動操作可能な可変抵抗からなり、これらの可変抵抗の接続部がオートマチック変速機の変速制御部に接続され、これらの可変抵抗の両端部が電圧源に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車改造セット。