WO2003104009A1 - 電気自動車の車体構造 - Google Patents

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清水　浩
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle body structure of an electric vehicle, and particularly to a structure of a floor portion of the vehicle body.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-2798596 proposes a memory system.
  • a plurality of hollow frames each having a rectangular cross section for storing batteries therein are arranged in parallel in the front-rear direction of the vehicle to constitute a floor portion of the vehicle body. It has the advantage that it can be accommodated rationally and the floor can be flat. Disclosure of the invention
  • the present invention can construct a floor structure of a flat vehicle body in which batteries can be easily incorporated and removed, and a battery can be efficiently stored under the floor, and the power lines can be rationally wired.
  • An object of the present invention is to provide a body structure of an electric vehicle that can be used.
  • a front wheel frame portion on which front wheels are mounted is provided.
  • a rear wheel frame portion on which the rear wheel is mounted is connected by a substantially rectangular backbone member having a hollow cross section, and a plurality of battery storage hollow frames for housing batteries inside the left and right side surfaces of the backbone member.
  • the spine members are arranged side by side at right angles to the longitudinal direction of the spine members.
  • the in-wheel motor and the battery are divided into two systems, and one of the batteries is housed in the hollow frame installed on one side of the spine member.
  • the battery of the other system is housed in a hollow frame installed on the other side.
  • FIG. 1 is a diagram showing a vehicle body structure of an eight-wheel electric vehicle according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial perspective view of a spine member and a hollow frame of the body structure of the eight-wheel electric vehicle according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing electric power wiring according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial perspective view of a spine member and a hollow frame of a vehicle body structure of an electric vehicle, showing a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a body structure of an eight-wheel electric vehicle according to a first embodiment of the present invention
  • 1 (A) is a plan view thereof
  • FIG. 1 (B) is a side view thereof
  • FIG. 2 is a partial perspective view of a spine member and a hollow frame of a body structure of the electric vehicle.
  • the frame of the chassis 6 is composed of a front wheel frame 7, a rear wheel frame 8, and a backbone member 9 between the frames 7 and 8 for rigidly connecting the frames 7 and 8.
  • the front wheel frame 7 is made of a structural member such as a channel steel, and the frame members 72a, 72b have suspension mechanisms 12a, 12b for suspending the front front wheels la, 1b. Also, a suspension mechanism 22a, 22b for suspending the front rear wheels 2a, 2b is mounted. 73 a and 73 b are reinforcing members made of, for example, an H-shaped steel, and are provided to increase the rigidity of the spine member 9 and the front wheel frame portion 7.
  • the rear wheel frame 8 is also made of structural members such as channel steel, and the frame members 82a and 82b have suspension mechanisms 32a and 32b for suspending the rear front wheels 3a and 3b. And the suspension mechanism 42a that suspends the rear rear wheels 4a, 4b
  • the spine member 9 is a member having a hollow portion 90 having a “mouth shape” in cross section inside, and has an aluminum battery housing formed by squeezing or the like on both sides.
  • a plurality of hollow frames 9 1 a, 9 lb are welded at right angles to the spine member 9. Then, the grouped secondary batteries (not shown) can be stored in the hollow portions 92 of the battery storage hollow frames 91a and 91b.
  • 95 and 96 reinforce the front and rear strength of the hollow frames for battery storage 91a and 91b, as well as the connection between the front wheel frame 7 and the rear wheel frame 8 and the backbone member 9. It is a reinforcing member that increases rigidity.
  • FIG. 3 is a diagram showing electric power wiring according to the first embodiment of the present invention.
  • the power line is located in the hollow part 90 (see Fig. 2) of the spine member 9 so that it can be seen from above.
  • the upper plate of the spine member 9 is shown in a see-through state for easy understanding.
  • the primary battery is divided into
  • the second system battery (not shown) is stored in the hollow portion 92 of the hollow battery storage frame 91a.
  • the output of the battery 100 of the first system is supplied via the power line 110 of the first system to the front wheels 13a, 13b and the rear wheels 43a, 43b. b, and from the inverters 13a, 13b to the respective drive modules 11a, 11b via the three-phase power lines 113a, 113b.
  • the inverters 4 3 a, 43 b are connected to the respective drive modules 4 1 a, via the three-phase power lines 1 4 3 a, 1 43 b.
  • the output of the battery of the second system is supplied to the inverters 23a and 23b of the front rear wheels and the inverters 33a and 33b of the front rear wheels via the power line 130 of the second system. And connected to the respective drive motors 21a and 21b via the three-phase power lines 123a and 123b from the front rear wheels 23a and 23b, respectively.
  • the rear front wheels 33a and 33b are connected to the driving motors 3la and 3lb via three-phase power lines 133a and 133b, respectively.
  • the front wheel frame portion 7 or the rear wheel frame portion 8 has a frame structure having substantially the same height as the above-mentioned hollow frames for battery storage 91a, 91b.
  • E 13 a, 13 b, 23 a, 23 b, 33 a, 33 b, 43 a, 43 b are arranged.
  • the power lines 120 and 130 of the first and second systems are located in the hollow part 90 in the backbone member 9, even if a strong impact is applied due to a side impact, etc.
  • Batteries housed in hollow frames for battery storage 91a, 91b must be connected in series to obtain high voltage, and connected in series and adjacent in each hollow frame 91a, 9lb Outer connection line between the battery groups between the hollow parts 9 1 2 1, the center side is connected by the inner connection line 1 2 2.
  • the inner connection wire 12 is provided in the hollow portion 90 of the spine member 9, and when the battery group is inserted into the hollow frame 92 of the hollow frames 91a and 91b, the innermost battery electrode Has an automatic connection terminal that automatically connects to the inside connection line.
  • the negative electrode 113 and the positive electrode 124 of the first system are also connected to the power line 120 of the first system using the automatic connection terminal.
  • the negative lines of the power line 110 of the first system and the power line 130 of the second system may use the spine member 9 and the frame parts 7, 8.
  • FIG. 4 is a partial perspective view of a spine member and a hollow frame of a body structure of an electric vehicle, showing a first embodiment having a different cross-sectional shape from the first embodiment shown in FIG.
  • the cross section of the spine member 209 has the shape of the Greek numeral II and has a hollow portion 290 formed therein.
  • the hollow frames for battery storage 291a and 291b are inserted between the upper plate portion 210 and the lower plate portion 220, and are welded or the like. Since it is fixed at 09, it is possible to increase the strength of the hollow frames for battery storage 2991a and 2991b, which are easily deformed by impact.
  • a flat vehicle body floor structure capable of easily installing and taking out a battery and storing the battery under the floor with good space efficiency is constructed, and a power line is rationally wired. be able to.
  • a spine member that connects the front wheel frame and rear wheel frame is provided, and hollow frames for storing batteries are fixed on both sides of the spine at right angles to the longitudinal direction of the spine.
  • the number of batteries in the frame can be reduced, Easy installation and replacement. Also, by dividing the battery into two systems, even if the battery on one side is damaged due to a side collision of the car, another system on the other side can be secured.
  • connection lines between the battery groups housed in the hollow frame are also housed in the hollow part of the spine member, and the connection between the connection lines and the battery terminals is made an automatic attachment / detachment mechanism, making battery connection extremely easy. Become.
  • the present invention is intended to improve the body structure of an electric vehicle that is naturally friendly without generating harmful exhaust gas, and is particularly suitable for the electric vehicle field.

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Abstract

電池の組み込みおよび取り出しが容易で、かつ電池をスペース効率よく床下に収納できるフラットな車体の床構造を構築するとともに、動力線を合理的に配線することができる電気自動車の車体構造を提供する。複数のインホイールモータ(11a,11b,21a,21b,31a,31b,41a,41b)に電力を供給する電池を車体の床部に収納するようにした電気自動車の車体構造において、前部車輪(1a,1b,2a,2b)を架装する前部車輪フレーム部(7)と後部車輪(3a,3b,4a,4b)を架装する後部車輪フレーム部(8)とを、断面中空で略方形の背骨部材(9)で連結し、前記背骨部材(9)の左右それぞれの側面に、内部に電池を収納する電池収納用中空フレーム(91a,91b)を複数個、前記背骨部材(9)の長尺方向に対して直角に並設するようにした。

Description

技術分野
本発明は、 電気自動車の車体構造に係り、 特にその車体の床部分の構造に関す るものである。 背景技術 明
電気自動車の場合、 多数の電池を車体田に搭載する必要があり、本願発明者らは、 電池を車体の床部に合理的に収容する構造として、 バッテリ ' ビルトイン 'フレ
—ム方式を特開平 1 0— 2 7 8 5 9 6号で提案している。
上記した従来のバッテリ · ビルトイン ·フレーム方式は、 内部に電池を収納す る断面長方形の中空フレームを車両の前後方向に複数個並列に配置して車体の床 部を構成するものであり、 電池を合理的に収容でき、 かつ床面をフラッ卜にでき る利点がある。 発明の開示
しかしながら、 上記した従来のバッテリ · ビルトイン ·フレーム方式では、 長 ぃフレーム内に多数の電池を一列に配置収納しているため、 その列の電池の一個 に故障を生じた場合に電池の交換作業に時間がかかり、 また、 動力線の引出し位 置が前端又は後端に限定されるため、駆動モー夕の配置によっては、 その電池の 接続箇所から駆動モータへ電力を供給するための動力線が長くなり、 かつ、配線 が複雑になるという欠点があつた。
本発明は、 上記状況に鑑みて、 電池の組み込みおよび取り出しが容易で、 かつ 電池をスペース効率よく床下に収納できるフラットな車体の床構造を構築すると ともに、動力線を合理的に配線することができる電気自動車の車体構造を提供す ることを目的とする。
本発明によれば、 上記目的を達成するために、 〔 1〕 複数のィンホイールモー夕に電力を供給する電池を車体の床部に収納す るようにした電気自動車の車体構造において、前部車輪を架装する前部車輪フレ ーム部と後部車輪を架装する後部車輪フレーム部とを、 断面中空で略方形の背骨 部材で連結し、 前記背骨部材の左右それぞれの側面に、 内部に電池を収納する電 池収納用中空フレームを複数個、前記背骨部材の長尺方向に対して直角に並設す るようにしたことを特徴とする。
〔 2〕 上記 〔 1〕記載の電気自動車の車体構造において、前記ィンホイールモ 一夕に隣接して前記前部車輪フレーム部又は後部車輪フレーム部に前記ィンホイ —ルモー夕用のィンバ一タを配置し、前記電池から前記ィンバ一夕への動力線を 前記背骨部材の断面中空部を通すようにしたことを特徴とする。
〔 3〕 上記 〔 1〕記載の電気自動車の車体構造において、前記ィンホイールモ —夕及び前記電池を 2系統に分割し、一方の系統の電池を前記背骨部材の一方側 に設置した前記中空フレームに収納し、 他方の系統の電池を他方側に設置した中 空フレームに収納することを特徴とする。
〔4〕 上記 〔2〕 記載の電気自動車の車体構造において、 前記前部車輪フレー ム部又は後部車輪フレーム部を前記電池収納用中空フレームとほぼ同一高さの枠 体構造とし、 その枠内に前記ィンバ一夕を配置することを特徴とする。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の第 1実施例の 8輪の電気自動車の車体構造を示す図である。 第 2図は、 本発明の第 1実施例の 8輪の電気自動車の車体構造の背骨部材及び 中空フレームの部分斜視図である。
第 3図は、 本発明の第 1実施例の電気動力配線を示す図である。
第 4図は、 本発明の第 1実施例を示す電気自動車の車体構造の背骨部材及び中 空フレームの部分斜視図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
第 1図は本発明の第 1実施例の 8輪の電気自動車の車体構造を示す図であり、 第 1図 （A) はその平面図、 第 1図 （B) はその側面図、 第 2図はその電気自動 車の車体構造の背骨部材及び中空フレームの部分斜視図である。
この実施例では、前部前輪 1 a， 1 b、 前部後輪 2 a, 2 b、後部前輪 3 a，
3 bおよび後部後輪 4 a， 4 bを備え、 それぞれの車輪に駆動用モータ （インホ ィールモータ） l l a， l i b, 2 1 a, 2 1 b, 3 1 a, 3 l bおよび 4 l a, 4 1 bを内蔵した 8輪駆動の電気自動車の車台部 6が示されている。
その車台部 6の骨格は、前部車輪フレーム部 7、 後部車輪フレーム部 8、 両フ レーム 7, 8間にあって両フレーム 7, 8を剛性的に連結する背骨部材 9から構 成されている。
前部車輪フレーム部 7は溝形鋼などの構造用部材で構成されており、 フレーム 部材 72 a， 7 2 bには前部前輪 l a， 1 bを懸架するサスペンション機構 1 2 a, 1 2 bおよび前部後輪 2 a， 2 bを懸架するサスペンション機構 22 a， 2 2 bが装着されている。 73 a， 7 3 bは、 例えば H形鋼からなる補強部材で、 背骨部材 9と前部車輪フレーム部 7の剛性を増すために設けられている。
また、 後部車輪フレーム部 8も溝形鋼などの構造用部材から構成され、 フレー ム部材 82 a， 82 bには後部前輪 3 a, 3 bを懸架するサスペンション機構 3 2 a, 3 2 b、 および後部後輪 4 a， 4 bを懸架するサスペンション機構 42 a，
4 2 bが装着されている。 更に、 8 3 a, 83 bは、例えば H形鋼からなる補強 部材で、 背骨部材 9と後部車輪フレーム部 8の剛性を増すために設けられている。 背骨部材 9は、 第 2図に示すように、 内部に断面形状が 「口の字形」 の中空部 9 0を有する部材であり、 その両側には、 絞り出しなどで成形されたアルミ材の 電池収納用中空フレーム 9 1 a, 9 l bが複数個、 背骨部材 9に対して直角に溶 接付けされている。 そして、 電池収納用中空フレーム 9 1 a, 9 1 bの中空部 9 2内には、 グループ化された 2次電池 （図示なし） を収納できるようにしている。 また、 9 5， 96は電池収納用中空フレーム 9 1 a, 9 1 bの前後部強度を補 強すると共に、 前部車輪フレーム部 7および後部車輪フレーム部 8と背骨部材 9 との連結部の剛性を高める補強部材である。
第 3図は本発明の第 1実施例の電気動力配線を示す図である。 実際には、 動力 線は背骨部材 9の中空部 90 (第 2図参照） 内に配置されるので上部からは見え ないが、 第 3図では、 理解を容易にするため背骨部材 9の上板部を透視した状態 で図示している。
第 3図に示すように、 1次電池は 系統に分けられており、第 1系統の電池 1
00は電池収納用中空フレーム 9 1 bの中空部 92内に収納され、 第 2系統の電 池 （図示なし） は電池収納用中空フレーム 9 1 aの中空部 9 2内に収納されてい る。 第 1系統の電池 1 00の出力は、 第 1系統の動力線 1 1 0を介して、 前部前 輪のインバー夕 1 3 a, 1 3 bおよび後部後輪のインバー夕 43 a， 4 3 bに接 続され、 更にインバ一タ 1 3 a, 1 3 bから 3相動力線 1 1 3 a, 1 1 3 bを介 してそれぞれの駆動用モ一夕 1 1 a， 1 1 bに、 また、 インバータ 4 3 a, 43 bから 3相動力線 1 4 3 a, 1 43 bを介してそれぞれの駆動用モ一夕 4 1 a,
4 1 bに接続されている。
同様に、 第 2系統の電池の出力は、 第 2系統の動力線 1 3 0を介して前部後輪 のインバ一夕 23 a, 23 bおよび後部前輪のインバータ 3 3 a， 3 3 bに接続 され、 更に前部後輪のインバー夕 2 3 a， 23 bから 3相動力線 1 2 3 a, 1 2 3 bを介してそれぞれの駆動用モータ 2 1 a， 2 1 bに、 また、 後部前輪のィン バ一夕 3 3 a, 33 bから 3相動力線 1 3 3 a, 1 33 bを介してそれぞれの駆 動用モータ 3 l a, 3 l bに接続されている。
なお、 ここで、 前部車輪フレーム部 7又は後部車輪フレーム部 8は前記電池収 納用中空フレーム 9 1 a, 9 1 bとほぼ同一高さの枠体構造とし、 その枠内に上 記インバー夕 1 3 a， 1 3 b, 23 a, 2 3 b, 33 a， 3 3 b, 4 3 a, 43 bを配置するようにしている。
第 1系統および第 2系統の動力線 1 20， 1 30は背骨部材 9内の中空部 90 内に配置されているため、 側面衝突等により強い衝撃が加わった場合にも動力線
1 20, 1 30がダメージを受けることはない。 また、 背骨部材 9に連結する前 輪フレーム部 7および後部車輪フレーム部 8の動力線が通る部分をチャネル構造 にすれば、更に安全性が高まる。
電池収納用中空フレーム 9 1 a, 9 1 b内に収容される電池は、 高電圧を得る ため直列に接続する必要があり、 各中空フレーム 9 1 a, 9 l b内で直列に接続 すると共に隣接する中空部 9 間で電池グループ間を外側については外側接続線 1 2 1、 中心側については内側接続線 1 2 2で接続している。 この際、 内側接続 線 1 2を背骨部材 9の中空部 9 0内に設け、電池グループを中空フレーム 9 1 a , 9 1 bの中空咅 9 2内に挿入したとき、最内端の電池電極が自動的に内側接 続線 1 2 2に接続する自動接続端子を設けている。 また、 第 1系統のマイナス電 極 1 1 3及びプラス電極 1 2 4も、 第 1系統の動力線 1 2 0に自動接続端子を用 いて接続するようにしている。
なお、 第 1系統の動力線 1 1 0および第 2系統の動力線 1 3 0のマイナス線は 背骨部材 9およびフレーム部 7， 8を利用するようにしてもよい。
第 4図は、 第 2図に示した第 1実施例とは断面形状の異なる第 1実施例を示す 電気自動車の車体構造の背骨部材及び中空フレームの部分斜視図である。
この図において、 背骨部材 2 0 9の断面はギリシャ数字 I Iの形状をしており、 内部に中空部 2 9 0を形成している。 この背骨部材 2 0 9の場合、 電池収納用中 空フレーム 2 9 1 a , 2 9 1 bは上板部 2 1 0と下板部 2 2 0の間に挿入され、 溶接などによって背骨部材 2 0 9に固定されるので、 衝撃に対して変形しやすい 電池収納用中空フレーム 2 9 1 a , 2 9 1 bの強度を高めることができる。
上記したように、 本発明によれば、電池の組み込みおよび取り出しが容易で、 かつ電池をスペース効率よく床下に収納できるフラットな車体の床構造を構築す るとともに、 動力線を合理的に配線することができる。
また、 動力線を合理的に配線することで、 車の衝突など非常の場合においても、 火災などの危険性の少ない車体の構造を提供することができる。
更に、電源を 1系統に分離するのに適した電池収容構造を提供することができ る。
なお、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。 以上、詳細に説明したように、 本発明によれば、 次のような効果を奏すること ができる。
(A)前部車輪フレーム部と後部車輪フレーム部を連結する背骨部材を設け、 その両側に電池を収納する中空フレームを背骨部材の長尺方向に対して直角に固 定しているので、 中空フレーム内の電池の数を少なくすることができ、 電池の組 み込みおよび交換が容易である。 また、 電池を 2系統に分けることにより、 車の 側面衝突などで一方側の電池が破損しても、 他方のもう 1系統を確保することが できる。
( B ) 背骨部材の中空部を電池から駆動モータへの動力線の配線スペースとし て利用することにより、 動力線の配線が容易になるのみならず、衝突等に対して 動力線を保護することができ、 感電、 火災発生等の心配がない。
( C ) 中空フレームに収納された電池群間の接続線も背骨部材の中空部に収容 し、 その接続線と電池端子間を自動着脱機構とすることにより、 電池の接続が極 めて容易になる。
( D ) 背骨部材の中空部を動力線の配線スペースとすることにより、 電池から 各モータのインバー夕までの動力線を最短に配線することができる。 産業上の利用可能性
本発明は、 有害な排気ガスを生じることがなく自然に優しい電気自動車の車体 構造の改良を図っており、 特に、 電気自動車の分野に好適である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 複数のインホイールモータに電力を供給する電池を車体の床部に収納するよ うにした電気自動車の車体構造において、
前部車輪を架装する前部車輪フレーム部と後部車輪を架装する後部車輪フレー ム部とを、 断面中空で略方形の背骨部材で連結し、 前記背骨部材の左右それぞれ の側面に、 内部に電池を収納する電池収納用中空フレームを複数個、前記背骨部 材の長尺方向に対して直角に並設するようにしたことを特徴とする電気自動車の
2 . 請求項 1記載の電気自動車の車体構造において、 前記インホイールモー夕に 隣接して前記前部車輪フレーム部又は後部車輪フレーム部に前記ィンホイールモ —夕用のィンバ一夕を配置し、 前記電池から前記ィンバ一夕への動力線を前記背 骨部材の断面中空部を通すようにしたことを特徴とする電気自動車の車体構造。
3 . 請求項 1記載の電気自動車の車体構造において、 前記インホイールモー夕及 び前記電池を 2系統に分割し、一方の系統の電池を前記背骨部材の一方側に設置 した前記中空フレームに収納し、 他方の系統の電池を他方側に設置した中空フレ ームに収納することを特徴とする電気自動車の車体構造。
4 . 請求項 2記載の電気自動車の車体構造において、 前記前部車輪フレーム部又 は後部車輪フレーム部を前記電池収納用中空フレームとほぼ同一高さの枠体構造 とし、 その枠内に前記ィンバ一夕を配置することを特徴とする電気自動車の車体
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