JP7063188B2 - 電気自動車の車両構造 - Google Patents

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Description

本発明は、自動運転を可能とする電気自動車の車両構造に関する。
特許文献１には、フレームアセンブリを含む電気自動車が開示されている。フレームアセンブリは、フロントフレームと、ミドルフレームと、リアフレームとを含んでおり、ミドルフレームは、車両の長さを変更するために他のミドルフレームと交換可能である。
米国特許出願公開第２０１６／０２０７４１８号明細書
ここで、電気自動車を自動運転化する場合、自動運転に係る装置やセンサ類を追加で装備する必要がある。特許文献１の電気自動車を自動運転化するには装備の収納位置や配線の取り回しに改善の余地がある。本発明は、自動運転を可能とする電気自動車において、長さの異なる複数種類の車両を容易に製造することができる車両構造を提供することを目的とする。
請求項１の電気自動車の車両構造は、車室の床下に収納されるバッテリを有するセンタモジュールと、前記センタモジュールの車両前方側に結合されるフロントモジュールと、前記センタモジュールの車両後方側に結合されるリアモジュールと、前記フロントモジュール及び前記リアモジュールの一方のモジュールに設けられ、前記バッテリに接続される駆動ユニットと、前記フロントモジュール及び前記リアモジュールの他方のモジュールに設けられ、車両の自動運転を制御する制御ユニットと、車両前方及び車両後方に設けられ、前記車両の周囲の状況を取得する複数のセンサと、前記制御ユニットと各前記センサとを接続するために前記他方のモジュールにおいて前記制御ユニットから車両上方に延びると共に、車両上部において前記一方のモジュールに向けて延びる配線と、を備えている。
請求項１の電気自動車の車両構造は、複数のモジュールを組み合わせて製造される車両に適用される。当該車両では、駆動ユニット及び自動運転用の制御ユニットは、フロントモジュールとリアモジュールとに分けて配置されている。一方、バッテリは収納位置及び収納形状に自由度があるため、長さが異なるセンタモジュールに対応させることができる。請求項１の車両構造によれば、自動運転を可能とする電気自動車において、車両の長さを変更することができる。すなわち、長さの異なる複数種類の車両を容易に製造することができる。
また、請求項１の電気自動車の車両構造では、自動運転の制御系である制御ユニット、センサ及び配線が高電圧の電流が流れる動力部品から隔離されている。すなわち、自動運転の制御系が動力部品から発生する電磁波ノイズの影響を受けることを低減することができる。
請求項２の電気自動車の車両構造は、前記センタモジュールと前記リアモジュールとの結合部において、前記バッテリと前記駆動ユニットとを接続するコネクタを備えている。
請求項２の電気自動車の車両構造によれば、異なるサイズの車両を製造する場合において、工数の軽減と生産の効率化を図ることができる。
本発明によれば、自動運転を可能とする電気自動車において、長さの異なる複数種類の車両を容易に製造することができる。
第１の実施形態に係る電気自動車の側面図である。 第１の実施形態に係る電気自動車の正面図である。 第１の実施形態に係る電気自動車の平断面図である。 第１の実施形態に係る電気自動車の側方断面図であって、自動運転に係る装置を説明する図である。 第１の実施形態の変形例１に係る電気自動車の側面図である。 第１の実施形態の変形例２に係る電気自動車の側面図である。 第１の実施形態の変形例に係るバッテリの配置を説明する図であって、（Ａ）変形例３の側方断面図、（Ｂ）変形例４の側方断面図である。 第２の実施形態に係る電気自動車の側方断面図であって、自動運転に係る装置を説明する図である。 第２の実施形態のパワーユニット室の拡大図（図８の拡大図）である。 第２の実施形態に係る電気自動車の平断面図であって、冷却装置を説明する図である。 第３の実施形態に係る電気自動車の側方断面図であって、自動運転に係る装置及び空調システムを説明する図である。 第３の実施形態に係る電気自動車であって、（Ａ）電力コネクタの斜視図、（Ｂ）複合コネクタの斜視図である。 第４の実施形態に係る電気自動車の側方断面図であって、自動運転に係る装置及び空調システムを説明する図である。 第５の実施形態に係る電気自動車の側方断面図であって、自動運転に係る装置及び空調システムを説明する図である。 第５の実施形態の変形例であって、（Ａ）複合コネクタの斜視図、（Ｂ）配管コネクタの斜視図である。 第５の実施形態の変形例であって、集合コネクタの斜視図である。
本発明の実施形態に係る電気自動車について図を用いて説明する。なお、各図において、矢印ＦＲは車両前方を示し、矢印ＵＰは車両上方を示し、矢印ＬＨは車幅方向左側を示し、矢印ＲＨは車幅方向右側を示している。
［第１の実施形態］
（構成）
本実施形態の車両１０は完全自動運転を可能とする電気自動車である。図１及び図２に示されるように、車両１０の外観は、ルーフ２０Ｂ、前壁部２０Ｃ、側壁部２０Ｄ及び後壁部２０Ｅに囲まれた略直方体形状であって、車両前方には前輪２４Ａが設けられ、車両後方には後輪２４Ｂが設けられている。前壁部２０Ｃ及び後壁部２０Ｅは、それぞれ前後壁部の一例である。
本実施形態の車両１０は、複数のモジュールが結合されることにより構成されている。図１及び図３に示されるように、車両１０は、車両前後方向中央部分を構成するセンタモジュール１６と、センタモジュール１６の車両前方側に結合されるフロントモジュール１７と、センタモジュール１６の車両後方側に結合されるリアモジュール１８と、を含んで構成されている。フロントモジュール１７とセンタモジュール１６とは、前輪２４Ａのやや車両後方寄りの部分を境に分かれており、センタモジュール１６とリアモジュール１８とは、後輪２４Ｂのやや車両前方寄りの部分を境に分かれている。ここで、以下の説明では、車両１０の車両前後方向において、フロントモジュール１７がある部分を車両前部とし、センタモジュール１６がある部分を車両中央部とし、リアモジュール１８がある部分を車両後部とする（他の実施形態についても同じ）。
なお、センタモジュール１６、フロントモジュール１７及びリアモジュール１８は、それぞれ車両下方側のみを構成するモジュールとしてもよい。この場合の車両１０は、結合されたセンタモジュール１６、フロントモジュール１７及びリアモジュール１８に対し、車両上方側を構成するルーフモジュールをさらに結合して形成される。
センタモジュール１６は、側壁部２０Ｄの車両前後方向中央部分、及びバッテリケース３１を含んで構成されている。なお、本実施形態では、車両前後方向の長さの異なる複数種類のセンタモジュール１６が用意されている。
フロントモジュール１７は、前壁部２０Ｃ、側壁部２０Ｄの車両前方部分、及び自動運転ユニット４０（図４参照）を含んで構成されている。
リアモジュール１８は、後壁部２０Ｅ、側壁部２０Ｄの車両後方部分、及び駆動ユニット３２、及びパワーユニット３４を含んで構成されている。
車両１０の車両下方部には車両前後方向に延びる一対のサイドメンバ１４が設けられている。このサイドメンバ１４は前輪２４Ａの車両後方部から後輪２４Ｂの車両前方部にかけて延在するセンタサイドメンバ１４Ａと、センタサイドメンバ１４Ａから車幅方向内側かつ車両上方側に屈曲した後、車両前方に延びるフロントサイドメンバ１４Ｂとを有している。また、サイドメンバ１４は、センタサイドメンバ１４Ａから車幅方向内側かつ車両上方側に屈曲した後、車両後方に延びるリアサイドメンバ１４Ｃを有している。なお、センタサイドメンバ１４Ａはセンタモジュール１６に設けられ、フロントサイドメンバ１４Ｂはフロントモジュール１７に設けられ、リアサイドメンバ１４Ｃはリアモジュール１８に設けられている。
フロントサイドメンバ１４Ｂには前輪２４Ａ支持するフロントアクスル１３が固定され、リアサイドメンバ１４Ｃには後輪２４Ｂを駆動するための駆動ユニット３２が固定されている。
図１に示されるように、車両１０は、駆動ユニット３２が収納されるパワーユニット室２２Ａと、ダッシュパネル２３によってパワーユニット室２２Ａと仕切られた車室２０が設けられている。本実施形態のパワーユニット室２２Ａは、車両後部における車両下方の部分であって、側面視において後輪２４Ｂを囲む範囲の空間として設けられている。
パワーユニット室２２Ａには、駆動ユニット３２の他、高電圧部品としてのパワーユニット３４が収納されている。駆動ユニット３２は、少なくとも走行用モータとトランスアクスルとがユニット化されている。また、パワーユニット３４は、少なくとも昇圧コンバータとインバータとがユニット化されている。パワーユニット３４は、後述するバッテリ３０から電源ケーブル３６により電気的に接続されている。なお、電源ケーブル３６において、センタモジュール１６とリアモジュール１８との結合部には電力コネクタ３８が設けられている。
パワーユニット室２２Ａよりも車両前方側、及び車両上方側は、略直方体形状の空間である車室２０とされている。本実施形態の車室２０では、車両前部及び車両中央部に設けられた平坦なフロアパネル２１と、車両後部に設けられ、パワーユニット室２２Ａを囲むダッシュパネル２３により床面２０Ａが形成されている。つまり、床面２０Ａは、フロアパネル２１による低床部２０Ａ１と、フロアパネル２１よりも高位置にあるダッシュパネル２３による高床部２０Ａ２と、を有している。
また、図２に示されるように、車室２０は車両前部に車幅方向内側に張り出した張出部２２Ｂを有している。この張出部２２Ｂは、前輪２４Ａを収納するホイールハウスの一部を構成すると共に、ホイールハウスに隣接する空間には、制御ユニットとしての自動運転ユニット４０が収納されている（図４参照）。自動運転ユニット４０は、車両１０の自動運転を制御する自動運転ＥＣＵや、操舵ユニット及び加減速ユニットとの通信を制御するインターフェースＥＣＵ等を含んで構成されている。図４に示されるように、自動運転ユニット４０には、車両１０の周囲の状況を取得する複数のセンサ４２が接続されている。このセンサ４２は、所定範囲を撮像するカメラ、所定範囲に探査波を送信するミリ波レーダ、所定範囲をスキャンするライダ（Light Detection and Ranging/Laser Imaging Detection and Ranging）を含んでいる。なお、図４では、前部乗降口２５及び側部乗降口２７を省略している。
センサ４２は車両１０の前面に設けられた前部センサ４２Ａ、４２Ｂ、車両前方のルーフ２０Ｂの上面に設けられた上部センサ４２Ｃ、４２Ｄ、及び車両後方のルーフ２０Ｂの端部に設けられた後部センサ４２Ｅを有している。各センサ４２と自動運転ユニット４０とは配線としての信号ケーブル４６により接続されている。なお、走行路上の信号機の状況を識別すべく、車両前方の前部センサ４２Ａ、４２Ｂ、及び上部センサ４２Ｃの少なくとも１つにはカメラが配置されている。
自動運転ユニット４０から車両上方に延びる信号ケーブル４６は、途中、前部センサ４２Ａ、４２Ｂ及び上部センサ４２Ｃと接続した後、上部センサ４２Ｄに接続される。そして、信号ケーブル４６は、上部センサ４２Ｄから車両後方に延びて後部センサ４２Ｅに接続される。ここで、ルーフ２０Ｂ側において信号ケーブル４６は、ルーフ２０Ｂを構成するルーフパネルと内装材との隙間に車両前後方向に沿って配設されている。
上述のように本実施形態の車室２０は、パワーユニット室２２Ａから車両前方側が平坦なフロアパネル２１による平坦な床面である低床部２０Ａ１が形成されている。図１に示されるように、低床部２０Ａ１は、前輪２４Ａ及び後輪２４Ｂの車軸よりも車両下方側に位置している。そして車室２０は、乗員が起立姿勢で乗車可能な高さに形成されている。ここで、「乗員」としては、大人の標準的（平均的）な体型のダミー、例えば、国際統一側面衝突ダミー（World Side Impact Dummy：World SID）のＡＭ５０型（米国人成人男性の５０パーセンタイル）のダミーを例にすることができる。つまり、本実施形態の車室２０は、ＡＭ５０型のダミーが起立した状態において頭部とルーフ２０Ｂとの間にクリアランスが生じる高さを有している。なお、乗員の例は、ＡＭ５０型のダミーに限らず、他の衝突ダミーや統計的に得られた標準体型モデルとすることができる。
また、車室２０には、乗員が着座可能なシート２９が複数個設けられている。本実施形態のシート２９は、車室２０の車両前方に設置された１つの前列シート２９Ａと、前列シート２９Ａの車両後方側に並んで設置された複数の中間列シート２９Ｂと、パワーユニット室２２Ａの上部に設置された１つの後列シート２９Ｃと、を有している。前列シート２９Ａ及び中間列シート２９Ｂはフロアパネル２１に固定され、後列シート２９Ｃはダッシュパネル２３に固定されている。前列シート２９Ａ及び後列シート２９Ｃは、着座した乗員が車両前方を向くように設置されている。また、中間列シート２９Ｂは少なくとも車幅方向右側に４つ配置されている。中間列シート２９Ｂは着座した乗員が車幅方向左側を向くように設置されているが、これに限らず、車両前方を向くように設置してもよい。さらに、各シート２９は車両上下方向を軸に自在に回転可能であってもよい。
車室２０の床下、具体的には車両中央部におけるフロアパネル２１の車両下方側には、バッテリ３０が収納されている。補足するとバッテリ３０は、車両中央部に配置された一対のセンタサイドメンバ１４Ａの間に設けられ、かつセンタサイドメンバ１４Ａに対して固定されたバッテリケース３１に収納されている。
車室２０の車両前方の前壁部２０Ｃには、大人の乗員が歩いて乗降可能な端部乗降口である前部乗降口２５が設けられている。この前部乗降口２５は、車幅方向一端を回動可能に固定されたヒンジドア２５Ａにより閉塞されている。また、前部乗降口２５には、低床部２０Ａ１から車道に向けて斜め下方に延びる端部スロープとしての前部スロープ２６が設けられている。前部スロープ２６は、車両１０が走行する場合には、フロアパネル２１の下部に設けられた前部収納部２６Ａに収納され（図３参照）、乗員が乗降する使用状態においては、前部収納部２６Ａから車両前方に引き出される。
また、車室２０の車両側方（車幅方向左側）の側壁部２０Ｄには、大人の乗員が歩いて乗降可能な側部乗降口２７が設けられている。この側部乗降口２７は、車両前方にスライド可能に固定されたスライドドア２７Ａにより閉塞されている。また、図２に示されるように、側部乗降口２７には、低床部２０Ａ１から歩道（又は車道）に向けて斜め下方に延びる側部スロープ２８が設けられている。側部スロープ２８は、車両１０が走行する場合には、フロアパネル２１とバッテリケース３１との隙間に設けられた側部収納部２８Ａに収納され（図３参照）、乗員が乗降する使用状態においては、側部収納部２８Ａから車両側方に引き出される。
図３に示されるように、平面視において側部収納部２８Ａは、前部収納部２６Ａと重ならない位置に形成されている。つまり、平面視において側部スロープ２８は、前部スロープ２６と重ならない位置に収納される。
（製造方法）
本実施形態では、まず、センタモジュール１６、フロントモジュール１７及びリアモジュール１８をそれぞれ製造する。例えば、センタモジュール１６では、車両中央部のルーフ２０Ｂ、側壁部２０Ｄ及びフロアパネル２１並びにセンタサイドメンバ１４Ａなどが組み付けられると共に、バッテリケース３１がセンタサイドメンバ１４Ａに対して固定される。
また、フロントモジュール１７では、前壁部２０Ｃ、車両前部のルーフ２０Ｂ、側壁部２０Ｄ及びフロアパネル２１、フロントサイドメンバ１４Ｂ並びに前輪２４Ａなどが組み付けられると共に、自動運転ユニット４０が張出部２２Ｂの内部に固定される。さらに、リアモジュール１８では、後壁部２０Ｅ、車両後部のルーフ２０Ｂ及び側壁部２０Ｄ、リアサイドメンバ１４Ｃ、ダッシュパネル２３並びに後輪２４Ｂなどが組み付けられる。そして、駆動ユニット３２及びパワーユニット３４がパワーユニット室２２Ａに固定される。
そして、センタモジュール１６に対してフロントモジュール１７及びリアモジュール１８が結合される。各モジュールを結合する際、自動運転ユニット４０と各センサ４２とが信号ケーブル４６により接続される。また、バッテリ３０とパワーユニット３４とが電源ケーブル３６により接続される。つまり、バッテリ３０と駆動ユニット３２とが電気的に接続される。
（第１の実施形態の変形例）
なお、本実施形態の車両１０は、車両前方に端部乗降口として前部乗降口２５が設けられ、車両後方に駆動ユニット３２が設けられているが、端部乗降口及び駆動ユニット３２の配置は前後逆でもよい。例えば、図５に示されるように、本実施形態の変形例１の車両１０Ａは、車両前方に駆動ユニット３２が設けられ、車両後方に端部乗降口として後部乗降口２５Ｒが設けられている。この後部乗降口２５Ｒは、車幅方向一端を回動可能に固定されたヒンジドア２５Ａにより閉塞されている。また、後部乗降口２５Ｒには、低床部２０Ａ１から車道に向けて斜め下方に延びる端部スロープとしての後部スロープ２６Ｒが設けられている。後部スロープ２６Ｒは、車両１０が走行する場合には、フロアパネル２１の下部に設けられた後部収納部２６Ｂに収納され、乗員が乗降する使用状態においては、後部収納部２６Ｂから車両後方に引き出される。変形例１の場合でも本実施形態と同様の作用効果を奏する。
本実施形態の車両１０は、複数のモジュールが結合されることにより構成されており、車両中央部のセンタモジュール１６の長さを変更することにより、車両１０のサイズ及び車室２０の広さを変更することができる。例えば、図６に示されるように、本実施形態の変形例２の車両１０Ｂは、センタモジュール１６を短縮させて、車両前後方向の長さを本実施形態の車両１０に比べて短く形成している。変形例２の車両１０Ｂは、車室２０の車両前後方向の長さが短縮されたことにより、前列シート２９Ａが省かれている。なお、図６では、前部乗降口２５及び側部乗降口２７を省略している（以降の図においても同じ）。
変形例２では、センタモジュール１６とリアモジュール１８との結合部において、電源ケーブル３６が電力コネクタ３８を介して接続されることで、バッテリ３０と駆動ユニット３２（パワーユニット３４）とが電気的に接続される。そのため、センタモジュール１６が延長又は短縮しても、同一のリアモジュール１８を結合することができる。すなわち、本実施形態及びその変形例２によれば、異なるサイズの車両を製造する際に、サイズに関わらず同一のバッテリ３０や駆動ユニット３２等を使用することができるため、製造コストの上昇を抑制することができる。
なお、バッテリケース３１（バッテリ３０）は、車両中央部の全域に設置する必要はない。図７（Ａ）に本実施形態の変形例３として、車両前後方向の長さがセンタモジュール１６よりも短いバッテリケース３１を車両前方寄りに配置した車両１０Ｃを示す。変形例３のように、車室２０の床下に設置されるバッテリケース３１の収納位置を変えることで、車両１０の重心位置を調整することができる。これにより、車両のサイズに関わらず同一のバッテリ３０や駆動ユニット３２等を使用でき、安定した走行を実現することができる。
また、車室２０の床下に設置されるバッテリケース３１（バッテリ３０）は、複数に分割されていてもよい。図７（Ｂ）に本実施形態の変形例４として、バッテリケース３１が前後に２分割されている車両１０Ｄを示す。また、所定の長さのバッテリケースを用意すれば、センタモジュール１６の長さに合わせて形成したバッテリケース３１を何種類も用意する必要がない。例えば、センタモジュール１６を延長する場合は、車両前後方向に並べる所定の長さのバッテリケースの数を増やし、センタモジュール１６を短縮する場合は、車両前後方向に並べる所定の長さのバッテリケースの数を減らす。これにより、一種類のバッテリケースで異なる長さのセンタモジュール１６に対応できるため在庫コストを低減することができる。
（第１の実施形態のまとめ）
本実施形態の車両１０は、駆動ユニット３２を車両後部の車両下方に寄せて配置し、車両前方の前壁部２０Ｃに前部乗降口２５を設けている。これにより、車両前方端部から車両後方端部にかけて車室２０が形成されている。ここで、車両前部において前輪２４Ａ付近は、床下にフロントアクスル１３が配置されるため、低床部２０Ａ１はフロントアクスル１３よりも低くすることができない。一方、車両中央部では、車両前部よりも低床化が可能であるものの、その場合、低床部２０Ａ１に段差が生じてしまう。
そこで、本実施形態の車両１０では、車両中央部側の低床部２０Ａ１の高さを車両前部側の高さに合わせ、高さに余裕が生まれた車両中央部の低床部２０Ａ１の床下にバッテリ３０を収納した。つまり、車両中央部においては、低床部２０Ａ１の床下に骨格部材であるセンタサイドメンバ１４Ａと、バッテリ３０とを配置することで、床上は前部乗降口２５からパワーユニット室２２Ａに至るまで平坦となる床面２０Ａを形成した。そして、バッテリ３０が低床部２０Ａ１の床下に収納されることで、車室２０の空間が確保される。
以上、本実施形態によれば、低床部２０Ａ１の面積を最大限確保しつつ、箱形の車両１０に占める車室２０の空間を最大化することができる。また、本実施形態の車室２０は、大人の乗員が起立姿勢をとることができ、かつ歩き回ることができる。そして、本実施形態の車両１０は完全自動運転車であるため、必ずしも運転席を設ける必要はなく、車室２０内のレイアウトを自由に設定することができる。つまり本実施形態によれば、低床・箱形のバリアフリーデザインによるフラットかつ広大な空間に、ライドシェアリング、宿泊、飲食、リテールショップ等の用途に応じた設備を収納することができる。また、本実施形態に車両１０は自動運転バスに好適である。
また、本実施形態の車両１０は、車両前方に前部乗降口２５を備えることで車道からのアクセスを可能とし、車両側方に側部乗降口２７を備えることで車道に加えて歩道からのアクセスを可能としている。
そして、前部乗降口２５では、低床部２０Ａ１から車道に向けて前部スロープ２６を設けることができる。また、側部乗降口２７では、低床部２０Ａ１から歩道に向けて側部スロープ２８を設けることができる。つまり、本実施形態によれば、路面と車室の床面との段差を解消することで、車椅子での乗降、及び荷物や台車の積み下ろし作業を容易に行うことができる。特に、本実施形態は車両１０の前面と側面の２箇所に乗降口を備えることにより、段差のある歩道の有無に関わらず、車両１０が通行可能な道路において、車椅子での乗降、及び荷物や台車の積み下ろし作業を容易に行うことができる。なお、前部乗降口２５及び側部乗降口２７においては、スロープに変えて昇降機を設置してもよい。
本実施形態では、平面視において前部スロープ２６と側部スロープ２８とが重ならない位置に収納されている。ここで、平面視において前部スロープ２６と側部スロープ２８とが重なる位置に収納される場合、低床部２０Ａ１を底上げするか、バッテリ３０を収納するバッテリケース３１及びセンタサイドメンバ１４Ａの車両上下方向の高さを減じる必要がある。これに対して、本実施形態の車両１０によれば、平面視において側部スロープ２８は前部スロープ２６とは重ならない位置に収納されるため、低床部２０Ａ１の低床化と、バッテリ３０の大容量化の両立を実現することができる。
また、本実施形態の車両１０では、自動運転ユニット４０及び各センサ４２が車両前部及び車両上方に配置され、バッテリ３０、電源ケーブル３６、パワーユニット３４及び駆動ユニット３２が車両中央部及び車両後部の車両下方に配置されている。つまり、本実施形態では自動運転に係る自動運転ユニット４０及びセンサ４２が、高電圧の電流が流れる動力部品であるバッテリ３０、電源ケーブル３６、パワーユニット３４及び駆動ユニット３２から離れて設置されている。本実施形態によれば、自動運転ユニット４０及びセンサ４２が動力部品から発生する電磁波ノイズの影響を受けることを低減することができる。
また、自動運転ユニット４０と各センサ４２とを接続する信号ケーブル４６は車両前方から車両上方にかけて配設されており、信号ケーブル４６についても動力部品から離れて設置されている。すなわち、本実施形態によればノイズの影響を受けやすい信号ケーブル４６を動力部品から遠ざけることにより、自動運転の制御信号が動力部品から発生する電磁波ノイズにより影響を受けることを低減することができる。
本実施形態の車両１０は、複数のモジュールを組み合わせることで製造される。本実施形態の車両１０では、駆動ユニット３２及び自動運転ユニット４０は、フロントモジュール１７とリアモジュール１８とに分けて配置されている。一方、バッテリ３０は収納位置及び収納形状に自由度があるため、長さが異なるセンタモジュール１６に対応させることができる。本実施形態では、例えば、一種類のフロントモジュール及びリアモジュールに対して複数種類のセンタモジュールを用意することにより、サイズの異なる車両の製造に対応することができる。具体的には、上述の変形例２に示したように、本実施形態と共通のフロントモジュール１７及びリアモジュール１８に対して、車両前後方向の長さの異なるセンタモジュール１６を用意することにより、車両のサイズを変更することが可能である。
以上、本実施形態の車両１０の車両構造によれば、自動運転を可能とする電気自動車において、車両の長さを変更することができる。つまり、長さの異なる複数種類の車両を容易に製造することができる。また、本実施形態によれば、センタモジュール１６とリアモジュール１８との結合部においてバッテリ３０と駆動ユニット３２とを電気的に接続する電力コネクタ３８が設けられている。そのため、異なるサイズの車両を製造する場合において、工数の軽減と生産の効率化を図ることができる。
なお、センタモジュールの長さを固定化し、共通化すると共に、車両前後方向の長さが異なるフロントモジュール又はリアモジュールを用意してサイズの異なる車両の製造に対応させてもよい。
また、本実施形態の車両１０はモジュール化した車両であるが、モジュール化をせずに部品を組み付けて製造する車両においてもサイズの異なる車両の製造に対して容易に対応することができる。例えば、車両前後方向の長さが異なる車両１０は、異なる長さ寸法のセンタサイドメンバ１４Ａ、側壁部２０Ｄ、フロアパネル２１、バッテリケース３１等を用意すれば容易に製造することができる。
［第２の実施形態］
第２の実施形態の車両１００は、駆動ユニット３２及びパワーユニット３４に加えて、自動運転ユニット４０を車両１００の車両後方に配置した点で第１の実施形態と相違する。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付している。
図８に示されるように、本実施形態の車両１００におけるパワーユニット室２２Ａには、駆動ユニット３２、パワーユニット３４、自動運転ユニット４０、及び洗浄ユニット５０の本体部５０Ａが収納されている。
本実施形態では、自動運転ユニット４０を車両後方に配置したことにより、自動運転ユニット４０から各センサ４２に接続される信号ケーブル４６は車両後方から車両前方に向けて配設される。具体的に、自動運転ユニット４０から車両上方に延びる信号ケーブル４６は、まず、後部センサ４２Ｅに接続されると共に、ルーフ２０Ｂに沿って車両前方に延びて上部センサ４２Ｄに接続される。さらに、信号ケーブル４６は、上部センサ４２Ｃ、前部センサ４２Ｂ、４２Ａに接続される。
洗浄ユニット５０は、センサ４２のセンサ面に付着した汚れを洗浄液や圧縮空気により除去することで自動運転の性能を維持する装置である。洗浄ユニット５０は、洗浄のタイミング及び動作を制御する制御部と、洗浄液を貯留するリザーブタンクとを含む本体部５０Ａを備えている。また、洗浄ユニット５０は、本体部５０Ａから各センサ４２に向けて洗浄液を供給する液配管５６と、圧縮空気を供給するエア配管５７と備えている。洗浄ユニット５０は、車両１００が備えていなくとも直ちに自動運転に支障は生じない。そのため、パワーユニット室２２Ａに収納される本体部５０Ａは車両１００の自走に必須ではない付属部品とされている。
ここで、図９に示されるように、本実施形態のパワーユニット室２２Ａは、駆動ユニット３２の後端部（図９の直線Ｌ参照）よりも車両前方側が保護エリア２２Ａ１とされており、保護エリア２２Ａ１には駆動ユニット３２の他、パワーユニット３４、自動運転ユニット４０が配置されている。車両後方に向かって走行する車両１００が障害物等に衝突した場合、又は車両１００が車両後方から追突された場合、金属製のケースを有する駆動ユニット３２は車両１００の変形を食い止める耐衝撃部として機能する。
また、パワーユニット室２２Ａは、駆動ユニット３２の後端部（図９の直線Ｌ参照）よりも車両後方側がクラッシュエリア２２Ａ２とされており、クラッシュエリア２２Ａ２には本体部５０Ａが配置されている。本実施形態では、本体部５０Ａを車室２０側ではなく、車外側に配置することで、車室２０の空間を確保することができる。そして、車両後方に向かって走行する車両１００が障害物等に衝突した場合、又は車両１００が車両後方から追突された場合、本体部５０Ａ等、クラッシュエリア２２Ａ２の構造物が潰れることにより車両１００に加わる衝撃が吸収される。
本実施形態では、高電圧の電流が流れる動力部品である電源ケーブル３６、パワーユニット３４及び駆動ユニット３２を保護エリア２２Ａ１に配置することで、車両１００が衝突しても又は追突されても漏電に対する安全性を確保することができる。また、動力部品を保護エリア２２Ａ１に配置し、自走に必須ではない洗浄ユニット５０の本体部５０Ａをクラッシュエリア２２Ａ２に配置することにより、衝突しても又は追突されても車両１００の損傷を自走可能な範囲に抑えることができる。さらに、自動運転ユニット４０を保護エリア２２Ａ１に配置することにより、衝突しても車両１００の自動運転による走行が可能である。本実施形態によれば、運転席を必要としない完全自動運転車である車両１００は、衝突しても更なる危険を回避するために安全な場所まで走行することが可能である。
一方、図１０に示されるように、本実施形態のパワーユニット室２２Ａにおける車両上方には、駆動ユニット３２などを冷却するための冷却装置６０が配置されている。本実施形態の車両１００は、冷却装置６０として、車幅方向両側に設けられた一対のラジエタ６０Ａと、ラジエタ６０Ａの車幅方向内側に設けられた送風用のファン６０Ｂとを備えている。
また、ラジエタ６０Ａの車幅方向外側の側壁部２０Ｄには開口６２が形成されており、ラジエタ６０Ａの車両後方側の後壁部２０Ｅには通気口としてのリアグリル６３が形成されている。そして、パワーユニット室２２Ａにおいては、リアグリル６３から車幅方向両側の開口６２にかけて空気を誘導するためのダクト６４が設けられている。
本実施形態では、ファン６０Ｂの回転方向を変化させることにより、ダクト６４を流れる空気の向きを制御している。例えば、ファン６０Ｂを正回転させることにより、空気の流れは開口６２からリアグリル６３に向かう方向となる（実線矢印Ｘ参照）。また、ファン６０Ｂを逆回転させることにより、空気の流れはリアグリル６３から開口６２に向かう方向となる（点線矢印Ｙ参照）。
ところで、本実施形態の車両１００は、完全自動運転車であって、運転席は必ずしも必要とせず、車両前方及び車両後方のいずれも進行方向とすることができる。本実施形態では、車両１００が車両前方に走行する場合は、リアグリル６３から空気が抜けることでラジエタ６０Ａに走行風が当たり、車両１００が車両後方に走行する場合は、リアグリル６３から空気が導入されることでラジエタ６０Ａに走行風が当たる。すなわち、本実施形態によれば、車両前方及び車両後方のいずれを進行方向としても冷却装置６０による冷却を行うことができる。ただし、本実施形態では、走行風の風量や向きに係らず冷却能力を確保するために、車両１００の進行方向に対応してファン６０Ｂの回転を変化させている。
例えば、車両前方を進行方向とする場合は、ファン６０Ｂを正回転させることにより、車両側方側の開口６２から空気を取り込んでラジエタ６０Ａを冷却し、熱交換により昇温した空気を車両後方のリアグリル６３から排出している（実線矢印Ｘ参照）。また、車両後方を進行方向とする場合は、ファン６０Ｂを逆回転させることにより、車両後方のリアグリル６３から空気を取り込んでラジエタ６０Ａを冷却し、熱交換により昇温した空気を車両側方側の開口６２から排出している（点線矢印Ｙ参照）。
以上、本実施形態の冷却装置６０によれば、運転席が無く進行方向に区別のない車両１００において、車両前方及び車両後方のいずれの方向に走行しても同等の冷却能力を必要最低限のラジエタで実現することができる。
なお、本実施形態の車両１００において、ラジエタ６０Ａ及びファン６０Ｂは、保護エリア２２Ａ１及びクラッシュエリア２２Ａ２に跨って配置されている。そのため、車両１００が衝突した場合又は追突された場合、ラジエタ６０Ａ及びファン６０Ｂは損傷するが、冷却装置６０が機能しなくとも短時間の自走は可能であり、安全な場所への移動ができるため問題はない。
また、本実施形態では、パワーユニット室２２Ａにおいて車幅方向両側にラジエタ６０Ａを設けたがこれに限らない。例えば、車幅方向の何れか一方だけにラジエタを設けてもよいし、３つ以上のラジエタを設置してもよい。
［第３の実施形態］
第３の実施形態の車両１１０は、第１の実施形態の車両１０に対して空調システム７０を構成に加えたものである。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付している。
まず、図１１に示されるように、本実施形態の車両１１０では、センタモジュール１６、フロントモジュール１７及びリアモジュール１８により、車両下方を構成する車両下部としてのフロアモジュール１５が形成されている。また、車両１１０は、フロアモジュール１５の車両上方を構成する車両上部としてのルーフモジュール１９を有している。本実施形態の車両１１０は、センタモジュール１６、フロントモジュール１７及びリアモジュール１８を結合することでフロアモジュール１５を形成した後、フロアモジュール１５に対してルーフモジュール１９をさらに結合することにより製造される。
本実施形態の空調システム７０は、車室内空気を制御する室内ユニットとしてのＨＶＡＣ（heating and ventilating air conditioning）７２と、熱交換を行うためのコンデンサ７３と、冷媒を圧縮するコンプレッサ７４と、を備えている。
ＨＶＡＣ７２は、ルーフ２０Ｂの車両前方に配置される第一ＨＶＡＣ７２Ａと、ルーフ２０Ｂの車両後方に配置される第二ＨＶＡＣ７２Ｂと、を有している。また、コンデンサ７３及びコンプレッサ７４は、車両前部の車両下方に設けられたサブユニット室２２Ｃに収納されている。なお、本実施形態では、低床部２０Ａ１の一部にサブユニット室２２Ｃによる段差が形成されている。
各ＨＶＡＣ７２内部の熱交換器、コンデンサ７３及びコンプレッサ７４は、それぞれ配管である冷媒配管７６により接続されている。また、サブユニット室２２Ｃの車両上方には冷媒配管７６を結合及び分離するための配管コネクタ７８が設けられている。本実施形態では、配管コネクタ７８から第一ＨＶＡＣ７２Ａに向けて一組のパイプである冷媒配管７６が車両上方に延び、さらに、第一ＨＶＡＣ７２Ａから第二ＨＶＡＣ７２Ｂに向けて冷媒配管７６が車両後方に延びている。冷媒配管７６は、側壁部２０Ｄを構成するパネルと内装材との隙間、及びルーフ２０Ｂを構成するルーフパネルと内装材との隙間に配設されている。
また、本実施形態では、自動運転ユニット４０がコンデンサ７３及びコンプレッサ７４と共にサブユニット室２２Ｃに収納されている。そして、サブユニット室２２Ｃの車両上方には信号ケーブル４６を結合及び分離するための信号コネクタ４８が設けられている。ここで、図１２（Ｂ）に示されるように、本実施形態の信号コネクタ４８及び配管コネクタ７８は、一体化された共通コネクタである複合コネクタ８０として構成されている。この複合コネクタ８０は、フロントモジュール１７とルーフモジュール１９との結合部に配置されている。本実施形態では、複合コネクタ８０により、信号ケーブル４６と冷媒配管７６とを複数まとめた状態で結合することができる。なお、図１２（Ａ）に示されるように、電力コネクタ３８は、複合コネクタ８０とは独立して構成されている。
本実施形態では、自動運転ユニット４０、コンデンサ７３及びコンプレッサ７４が車両前方のフロントモジュール１７に配置され、パワーユニット３４及び駆動ユニット３２が車両後方のリアモジュール１８に配置されている。一方、バッテリ３０は収納位置及び収納形状に自由度があるため、長さが異なるセンタモジュール１６に対応させることができる。そのため、本実施形態によれば、空調システム７０を備え自動運転を可能とする電気自動車において、車両の長さを変更することができる。すなわち、長さの異なる複数種類の車両を容易に製造することができる。
また、本実施形態では、自動運転ユニット４０とセンサ４２とを接続する信号ケーブル４６と、コンデンサ７３及びコンプレッサ７４とＨＶＡＣ７２とを接続する冷媒配管７６とが同じ経路上に設けられている。したがって、本実施形態の車両１１０の構造によれば、信号ケーブル４６及び冷媒配管７６を効率的に配設することができる。さらに、信号ケーブル４６及び冷媒配管７６の長さを変えることにより、異なる長さの車両の製造に対して容易に対応することができる。
また、本実施形態の車両１１０では、センサ４２としてのカメラが車両前部に設けられている。カメラは信号機を認識するために車両前部に設けられている。ここで、自動運転ユニット４０を車両後部に設けた場合は、カメラと自動運転ユニット４０とを接続する信号ケーブル４６を長くする必要がある。これに対して、本実施形態によれば、カメラと信号ケーブル４６とを車両前部にまとめることで、両者を接続する信号ケーブル４６を短くすることができる。
また、本実施形態では、車両１１０の製造に際し、ルーフモジュール１９に各センサ４２、信号ケーブル４６、各ＨＶＡＣ７２及び冷媒配管７６を予め設置し、フロアモジュール１５に自動運転ユニット４０、コンデンサ７３及びコンプレッサ７４を予め設置する。その後、フロアモジュール１５に対してルーフモジュール１９を結合することにより、自動運転に係るシステムと空調システム７０とを形成することができる。すなわち、本実施形態によれば、車体と共に車両１１０を構成する各システムを形成することができるため、車両１１０の製造を効率的に行うことができる。特に、本実施形態では、信号コネクタ４８及び配管コネクタ７８は、複合コネクタ８０として共通化されている、そのため、車両を製造する場合における、工数の軽減と生産の効率化が図られている。
また、本実施形態では、フロアモジュール１５とルーフモジュール１９との結合位置において、信号コネクタ４８及び配管コネクタ７８が複合コネクタ８０により結合されている。そのため、ルーフモジュール１９の載せ替えに対しても容易に対応することができる。そして、本実施形態によれば、ルーフモジュール１９の仕様の違いや架装に対して低コストで迅速に対応することができる。
［第４の実施形態］
第４の実施形態の車両１２０は、第３の実施形態の車両１１０と空調システム７０の配置が相違する。以下、第３の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１及び第３の実施形態と同一の構成には同一の符号を付している。
図１３に示されるように、本実施形態のコンデンサ７３及びコンプレッサ７４は、リアモジュール１８の下部に設けられたパワーユニット室２２Ａに駆動ユニット３２及びパワーユニット３４と共に収納されている。また、パワーユニット室２２Ａの車両上方には冷媒配管７６を結合及び分離するための配管コネクタ７８が設けられている。
本実施形態では、配管コネクタ７８から第二ＨＶＡＣ７２Ｂに向けて一組のパイプである冷媒配管７６が車両上方に延び、さらに、第二ＨＶＡＣ７２Ｂから第一ＨＶＡＣ７２Ａに向けて冷媒配管７６が車両前方に延びている。冷媒配管７６は、側壁部２０Ｄを構成するパネルと内装材との隙間、及びルーフ２０Ｂを構成するルーフパネルと内装材との隙間に配設されている。
本実施形態では、自動運転ユニット４０がフロントモジュール１７の張出部２２Ｂに収納されている。そして、張出部２２Ｂの車両上方に信号コネクタ４８が設けられている。本実施形態では、信号コネクタ４８及び配管コネクタ７８はそれぞれ独立したコネクタである。信号コネクタ４８は、フロントモジュール１７とルーフモジュール１９との結合部に配置され、配管コネクタ７８は、リアモジュール１８とルーフモジュール１９との結合部に配置されている。
本実施形態の車両１２０においても、第３の実施形態の車両１１０と同様の作用効果を有する。
［第５の実施形態］
第５の実施形態の車両１３０は、第４の実施形態の車両１２０と自動運転ユニット４０の配置が相違する。以下、第４の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１及び第４の実施形態と同一の構成には同一の符号を付している。
図１４に示されるように、本実施形態の自動運転ユニット４０は、駆動ユニット３２、パワーユニット３４、コンデンサ７３及びコンプレッサ７４と共に車両後部に設けられたパワーユニット室２２Ａに自動運転ユニット４０が収納されている。また、パワーユニット室２２Ａの車両上方には信号コネクタ４８と配管コネクタ７８とが一体化した複合コネクタ８０が設けられている。
本実施形態では、自動運転ユニット４０から各センサ４２に接続される信号ケーブル４６は車両後方から車両前方に向けて配設される。具体的に、自動運転ユニット４０から車両上方に延びる信号ケーブル４６は、まず、信号コネクタ４８を経由して後部センサ４２Ｅに接続されると共に、ルーフ２０Ｂに沿って車両前方に延びて上部センサ４２Ｄに接続される。さらに、信号ケーブル４６は、上部センサ４２Ｃ、前部センサ４２Ｂ、４２Ａに接続される。
本実施形態の車両１３０においても、第３の実施形態の車両１１０及び第４の実施形態の車両１２０と同様の作用効果を有する。
（第５の実施形態の変形例）
第５の実施形態では、リアモジュール１８におけるパワーユニット室２２Ａに駆動ユニット３２及びパワーユニット３４が収納されているが、本実施形態の変形例として、パワーユニット３４をルーフモジュール１９に設けてもよい。本変形例の場合、信号コネクタ４８及び配管コネクタ７８に加えて電力コネクタ３８が、リアモジュール１８とルーフモジュール１９との結合部に配置される。
ここで、信号コネクタ４８、配管コネクタ７８及び電力コネクタ３８は、目的に応じて一体化することができる。例えば、図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、電力コネクタ３８を独立のコネクタとし、信号コネクタ４８及び配管コネクタ７８は一体化された複合コネクタ８０とすることができる。高電圧の電流が流れる電力コネクタ３８から信号コネクタ４８及び信号ケーブル４６を隔離することにより、自動運転ユニット４０に対するノイズの影響を低減させることができる。
また例えば、図１５（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、電力コネクタ３８及び信号コネクタ４８は一体化された共通コネクタである複合コネクタ８２とし、配管コネクタ７８を独立のコネクタとすることができる。冷媒配管７６は電源ケーブル３６及び信号ケーブル４６よりも可撓性が低いため、配管コネクタ７８を複合コネクタ８２から分離させることにより組み付け性が向上する。例えば、車両を製造する場合は、可撓性の低い冷媒配管７６に係る配管コネクタ７８を結合した後、複合コネクタ８２を結合すると作業が効率化される。
さらに例えば、全てのコネクタを一体化してもよい。図１６に示される集合コネクタ８４は、電力コネクタ３８、信号コネクタ４８及び配管コネクタ７８に加えて、液配管５６及びエア配管５７を接続する共通コネクタとして構成されている。
集合コネクタ８４によれば、一度の工程で電源ケーブル３６、信号ケーブル４６、冷媒配管７６、液配管５６及びエア配管５７の接続が完了することから車両の製造に際し作業の工数を低減することができる。
［補足］
上述した各実施形態は運転席のない完全自動運転車であるが、これに限らず、運転席を有する自動運転車であってもよい。つまり、各実施形態は、通常は自動運転が行われ、危険回避時や任意のタイミングで手動運転を可能とすることができる。なお、運転席を車両前部における車幅方向一方側に設けることにより、前壁部２０Ｃの車幅方向他方側に前部乗降口２５を設けることができる。
上述した各実施形態は、それぞれ組み合わせて適用してもよい。例えば、第１の実施形態の変形例１のように、第２～第５の実施形態の車両についても前後を入れ替えてもよい。また例えば、第１の実施形態の変形例２のように、第２～第５の実施形態の車両についても車両中央部の長さを変更してもよい。また例えば、第２の実施形態の車両１００に対して、第３～第５の実施形態の空調システム７０を適用してもよい。
なお、第３～第５の実施形態の空調システム７０では、各ＨＶＡＣ７２がルーフ２０Ｂに設けられていたが、これに限らず、側壁部２０Ｄに設けられていてもよい。
１０ 車両
１６ センタモジュール
１７ フロントモジュール
１８ リアモジュール
２０ 車室
３０ バッテリ
３２ 駆動ユニット
３８ 電力コネクタ（コネクタ）
４０ 自動運転ユニット（制御ユニット）
４２ センサ
４２Ａ 前部センサ
４２Ｂ 前部センサ
４２Ｃ 上部センサ
４２Ｄ 上部センサ
４２Ｅ 後部センサ
４６ 信号ケーブル（配線）

Claims (2)

  1. 車室の床下に収納されるバッテリを有するセンタモジュールと、
    前記センタモジュールの車両前方側に結合されるフロントモジュールと、
    前記センタモジュールの車両後方側に結合されるリアモジュールと、
    前記フロントモジュール及び前記リアモジュールの一方のモジュールに設けられ、前記バッテリに接続される駆動ユニットと、
    前記フロントモジュール及び前記リアモジュールの他方のモジュールに設けられ、車両の自動運転を制御する制御ユニットと、
    車両前方及び車両後方に設けられ、前記車両の周囲の状況を取得する複数のセンサと、
    前記制御ユニットと各前記センサとを接続するために前記他方のモジュールにおいて前記制御ユニットから車両上方に延びると共に、車両上部において前記一方のモジュールに向けて延びる配線と、
    を備える電気自動車の車両構造。
  2. 前記センタモジュールと前記リアモジュールとの結合部において、前記バッテリと前記駆動ユニットとを接続するコネクタを備える請求項１に記載の電気自動車の車両構造。
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