電気自動車の車体構造
【課題】インバータのメンテナンスを容易にする。
【解決手段】車両のフレームＦの床面よりも上に座席Ｓを備えるようにし、走行用モータ３４に電力を供給するバッテリ５１と、前記走行用モータ３４用に電力を変換するインバータ５０とを、車両のフレームＦの床面よりも下に収納するようにした電気自動車の車体構造において、前記バッテリ５１を前記座席Ｓよりも前方に、前記インバータ５０を前記座席の直下に配置する電動自動車の車体構造とした。バッテリを座席よりも前方に、インバータを座席の直下に配置したことにより、座席を取り外すことで、インバータが床面を通じて上方に露出させることができ、インバータのメンテナンスを容易にすることができる。
【解決手段】車両のフレームＦの床面よりも上に座席Ｓを備えるようにし、走行用モータ３４に電力を供給するバッテリ５１と、前記走行用モータ３４用に電力を変換するインバータ５０とを、車両のフレームＦの床面よりも下に収納するようにした電気自動車の車体構造において、前記バッテリ５１を前記座席Ｓよりも前方に、前記インバータ５０を前記座席の直下に配置する電動自動車の車体構造とした。バッテリを座席よりも前方に、インバータを座席の直下に配置したことにより、座席を取り外すことで、インバータが床面を通じて上方に露出させることができ、インバータのメンテナンスを容易にすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気自動車の車体構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の車輪（操舵輪）を動作させる転舵装置として、例えば、図９に示すものがある。この転舵装置は、操舵アクチュエータによって動作するものである。
すなわち、操舵アクチュエータとしてのモータ１から、ボールネジ機構２を駆動することによって、車幅方向のねじ軸３に対してナット軸４をその軸方向に進退させるようになっている。このナット軸４の進退により、操舵リンク機構７のタイロッドアーム５を経てナックルアーム６を車幅方向に押し引きし、車幅方向両側の車輪８に操舵角を与える構成である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、近年の電動自動車では、走行用駆動手段としての電動モータを、前輪や後輪、あるいは、前後輪の車輪にそれぞれ備えたインホイールモータ車が知られている。インホイールモータ車では、各車輪が走行用駆動手段としての走行用モータを備えている。
【０００４】
このインホイールモータ車において、走行用モータは、一般に、各車輪のホイール内側の空間に収容される。また、ホイール及びインホイールモータは、車体のフレームから引き出されたロアアームとアッパアームとによって支持されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
ところで、インホイールモータ車に用いられるインホイールモータ車用転舵装置として、本件出願人は、特願２０１０−１８７８０５において、ホイールハウスに収まるコンパクトな構造を提案している。
【０００６】
このインホイールモータ車用転舵装置は、アッパアームに設けた上下方向の転舵軸周りに固定ギヤを配置し、ホイール側には、各ホイール毎に転舵アクチュエータを配置している。
【０００７】
例えば、図８（ａ）（ｂ）に示すように、転舵アクチュエータ１０の駆動軸１１は、ギヤケース１２に支持されたピニオンギヤ１３に連結されており、そのウォーム１３が、転舵軸２０側のウォームホイール２１に噛み合っている。ウォームホイール２１は転舵軸２０に固定であり、且つ、ギヤケース１２に対してフリーである。また、ギヤケース１２は、ホイール連結部材１４を介して車輪８のホイールｗに固定されている。
【０００８】
転舵アクチュエータ１０の駆動力によりウォーム１３が回転すると、そのウォーム１３はウォームホイール２１側から反力を受けて、ギヤケース１２とともに転舵軸２０周りを回転する。車輪８は、ホイール連結部材１４、ギヤケース１２、転舵アクチュエータ１０等とともに転舵軸２０周りを回転し、一定の操舵角αが与えられる。
【０００９】
また、一般的な電気自動車では、走行用モータ３４は、走行用駆動手段コントローラ装置（モータ制御部）によりその駆動が制御される。すなわち、その走行用駆動手段コントローラ装置を介して、運転者が行うアクセル操作に連動して、その走行用モータ３４の回転方向、回転速度等の駆動が制御される。
【００１０】
この走行用駆動手段コントローラ装置は、上位の制御手段となる電気制御ユニット（ＥＣＵ）から与えられるモータ駆動指令に応じて、走行用モータを制御する装置である。電気制御ユニットは、アクセルの操作量や、その他システムによる補正を勘案してモータ駆動指令を出力する機能を備える。走行用駆動手段コントローラ装置は、インバータを介して電気制御ユニットに接続される。走行用モータ３４は、バッテリからインバータを経て供給される電力を駆動エネルギーとしている。
【００１１】
逆に、インバータは、走行用駆動手段コントローラ装置によって制御され、バッテリからの出力を、走行用モータに適合する電力の形式に変換する。このインバータは、例えば、走行用モータが３相電流で駆動される同期モータ等からなる場合は、三相交流形式に変換した電力を走行用モータ３４に供給する。
すなわち、走行用駆動手段コントローラ装置は、電気制御ユニットから送信される指令信号に相当するトルクを走行用モータ３４で出力できるように、インバータを制御して電力を供給させるようにする。
【００１２】
なお、従来のインホイールモータ車では、インバータを、例えば、インホイールモータを備えた車輪の近傍にそれぞれ配置したり（例えば、特許文献３参照）、あるいは、駆動輪である前輪や後輪の車軸近傍に配置したものがある（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−３２６４５９号公報
【特許文献２】特開２００６−６２３８８号公報
【特許文献３】特開２００７−２１６９３２号公報（第１１頁第４図）
【特許文献４】特開２００８−２１３７７４号公報（第１１頁第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、走行用モータの出力や仕様によっては、インバータの容量が大きくなり、そのインバータの平面視占有面積が大きくなる場合がある。このように、サイズが大きいインバータを使用しなければならない電気自動車の場合、従来は、例えば、図９に示すように、サイズが大きいインバータ５０を車体の前方に、比較的重量の大きいバッテリ５１を車体の中心に配置していた。
【００１５】
また、インホイールモータ車のように、複数の走行用モータに対応して複数のインバータ５０を備えなければならない場合、インバータ５０の平面視占有面積は、さらに大きくなる傾向がある。
なぜならば、メンテナンスの都合上、複数のインバータ５０を、上下方向に並列して配置するのが好ましくないからである。また、複数のインバータ５０を上下方向に並列して配置するには、それに対応する充分な高さの空間が必要となる。特に、小型の電気自動車の場合は、そのような充分な高さの空間を確保することが容易ではないからである。
【００１６】
このように、平面視占有面積の大きいインバータ５０を車体前方に配置すると、そのインバータ５０は、図９に示すように、左右のタイヤハウス上を覆うように配置せざるを得なくなる。このため、車両の重心が高くなってしまうという問題がある。
また、車体前方のスペースは、運転席や助手席の前方に位置し、各種機器類が配置される箇所でもある。このため、その機器類が支障して、インバータ５０のメンテナンスが煩雑であるという問題もある。
【００１７】
そこで、この発明は、インバータのメンテナンスを容易にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、この発明は、車両のフレームの床面よりも上に座席を備えるようにし、走行用モータに電力を供給するバッテリと、前記走行用モータ用に電力を変換するインバータとを、車両のフレームの床面よりも下に収納するようにした電気自動車の車体構造において、前記バッテリを前記座席よりも前方に、前記インバータを前記座席の直下に配置したことを特徴とする電気自動車の車体構造を採用した。
【００１９】
インバータが座席の直下であれば、座席を取り外すことで、インバータを床面を通じて上方に露出させることができる。このため、インバータのメンテナンスを容易にすることができる。
なお、車両のフレームは、その一部がインバータの直上を通過していても差し支えないが、インバータの修理・調整・取り替え等の各種メンテナンス作業を阻害しないように、フレームは、インバータの直上をできる限り通過しない構成とすることが望ましい。
【００２０】
この構成において、少なくとも車体前方の左右の車輪に、それぞれ前記走行用モータとしてのインホイールモータと転舵手段とを備え、前記バッテリーは、前記車体前方の左右の車輪のタイヤハウス間に配置される構成を採用することができる。
【００２１】
すなわち、一般に、バッテリはインバータと比較してサイズが小さいので、平面視占有面積も相対的に小さくて済む。このため、車両の前方寄りのスペースのうち、特に、車輪のタイヤハウス間に収めることも可能である。
このとき、前記転舵手段が、前記車輪を少なくとも９０度以上の角度で転舵可能である構成である場合、タイヤハウスの大きさは、車体前後方向、車体幅方向へともに大きくなる。このような場合にも、インバータを車体の中央に配置したことで、そのタイヤハウス間の幅の狭い空間を、バッテリの配置スペースとして活用できる。
【００２２】
なお、重量の大きいバッテリを、車両の座席よりも前方に配置したことで、車両の前方に重心が移動し、走行用モータを備えた駆動輪へ加わる荷重が大きくなる。このため、車輪から路面へのトラクションの伝達性能を向上させることができる。
【００２３】
前記車輪を少なくとも９０度以上の角度で転舵可能とする転舵手段とは、ホイールｗ側に設けた転舵アクチュエータによって、ホイールを、車体側に設けた転舵軸周りに回転させることで転舵する構成を採用することができる。
具体的には、前記転舵手段は、車両のフレームから引き出されたアッパアームに設けた上下方向の転舵軸周りにウォームホイールを配置し、前記車輪のホイールにはホイール連結部材を介してギヤケースを固定し、そのギヤケースに転舵アクチュエータを配置して、その転舵アクチュエータの駆動軸を前記ギヤケースに支持されたウォームに連結してそのウォームを前記ウォームホイールに噛み合わせて構成され、前記転舵アクチュエータによる前記駆動軸の回転により、前記ウォームが前記ギヤケースとともに前記転舵軸周りを回転して前記車輪を転舵する構成が挙げられる。
【００２４】
また、これらの各構成において、前記転舵手段用の制御手段を備える転舵ドライバは前記左右の車輪毎に別々に設けられ、左の車輪に対応する転舵ドライバは前記インバータの車体幅方向左側に隣接して配置され、右の車輪に対応する転舵ドライバは前記インバータの車体幅方向右側に隣接して配置される構成を採用することができる。
転舵ドライバは、対応する転舵手段にできるだけ近い所に配置するのが望ましく、また、タイヤハウス内よりも車体側に設ける方が、走行時における雨水や泥の浸入を防ぎやすい。したがって、転舵ドライバを車体側に設けることとし、その転舵ドライバをインバータの側方（車体幅方向外側）の空間を利用して左右別々に配置すれば、車両全体の重量バランスがよくなる。また、この位置であれば、インバータのメンテナンスに転舵ドライバが支障することもない。
【００２５】
これらの各構成において、前記インバータは、前記各車輪が備えるインホイールモータに対応して複数設けられ、その複数のインバータは、車体幅方向に並列して配置される構成を採用することができる。複数のインバータを配置する場合は、それらを車体前後方向に並列して配置することも可能であるが、このように車体幅方向に配置する方が、インバータのメンテナンス上有利である。座席を取り外せば、車体の幅方向両側のどちらからでも、メンテナンスができるからである。
また、特に、２人乗り以上の電気自動車の場合は、座席は車体幅方向に並列して設けられる場合が多いので、座席の占有場所とインバータの占有場所とを合致させやすい。このため、座席を取り外せばインバータ全体を露出させることが簡単に可能である。
【００２６】
これらの各構成において、車両は車体前後に左右の車輪を備える四輪車であり、前記インホイールモータは全ての前記車輪に設けられている構成とすることができる。また、前記転舵手段は全ての前記車輪に設けられている構成とすることができる。
【００２７】
全輪にインホイールモータが備えられている場合、インバータはその全輪に対応して複数設けられる。このとき、車体右側の車輪のインホイールモータに対応するインバータは車体右寄りに、車体左側の車輪のインホイールモータに対応するインバータは車体左寄りに配置されることが望ましい。同じく、全輪に転舵手段が備えられている場合、転舵ドライバはその全輪に対応して複数設けられる。このとき、車体右側の車輪に対応する転舵ドライバは車体右寄りに、車体左側の車輪に対応する転舵ドライバは車体左寄りに配置されることが望ましい。
【発明の効果】
【００２８】
この発明は、バッテリを座席よりも前方に、インバータを座席の直下に配置したことにより、座席を取り外すことで、インバータを床面を通じて上方に露出させることができ、インバータのメンテナンスを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、この発明の一実施形態の四輪車の各車輪の操舵状態と、機器類の配置状態を示す模式図
【図２】（ａ）（ｂ）は、機器類を取付けた車体のフレームを示す斜視図
【図３】同実施形態の電気自動車の分解斜視図
【図４】機器類を取付けた車体のフレームを示し、（ａ）は左側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は正面図、（ｅ）は底面図
【図５】車体のフレームを示し、（ａ）は左側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は正面図、（ｅ）は底面図
【図６】車輪の転舵手段の詳細を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図
【図７】電気自動車の制御系統を示すブロック図
【図８】インホイールモータ車の転舵時の作用を示す説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
【図９】従来例の模式図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態は、走行用駆動手段（走行用モータ）３４としてのインホイールモータ（以下、インホイールモータ３４と称する）を、各車輪８にそれぞれ備えた電気自動車の車体構造に関するものである。この実施形態の車両は、前後輪の全ての車輪８にインホイールモータ３４及び転舵手段３３が設けられている。すなわち、全ての車輪８が駆動輪及び操舵輪となっている。
【００３１】
図１に、この実施形態における車輪８の操舵例を示す。図１（ａ）は、図中左側に示す左右の前輪を、運転席から見て左方向に操舵した状態である。図１（ｂ）は、同じく右方向に操舵した状態である。図１（ｃ）は、全輪を車体の中心から放射状に向けたパーキング状態である。
図１（ｄ）は、全輪を車体の中心周りに形成される仮想円周の接線方向に沿って操舵した状態である。全ての車輪８を仮想円周に沿って同方向に駆動すれば、車体はその場に留まりながら、３６０度回転することが可能である。各車輪８の駆動方向を別々に制御出来るインホイールモータ３４を搭載しているので、このような動作が可能である。
【００３２】
このように、転舵手段３３は、各車輪８のホイールｗを少なくとも９０度以上の角度で転舵可能とするものである。その構成は、前述の図８に示す構成と同様、ホイールｗ側に設けた転舵アクチュエータ１０によって、ホイールｗを、車体側に設けた転舵軸２０周りに回転させることで転舵する構成を採用している。
【００３３】
インホイールモータ３４は、図６に示すように、各車輪８のホイールｗのリム内側の空間に収容される。また、そのリム内側には、ホイールｗを制動する制動手段３５が組み込まれている。なお、装置を動作させるための配線類は、その一部を図示省略している。ホイールｗにはタイヤが嵌められている。
【００３４】
インホイールモータ３４は、そのインホイールモータ３４の駆動時に回転しないホイール連結部材１４を備える。また、このホイール連結部材１４は、車体幅方向内側へ突出するアッパステー１４ａ及びロアステー１４ｂを備える。
【００３５】
アッパステー１４ａは、その先端に設けたアッパジョイント４３を介して、アッパアーム４１の先端に連結される。また、ロアステー１４ｂは、その先端に設けたロアジョイント４４を介して、ロアアーム４２の先端に連結される。
これらのアッパジョイント４３及びロアジョイント４４の中心間を通る直線Ｋは、サスペンション（図示せず）のキングピン中心線に一致する。この直線Ｋを、以下、キングピン中心線Ｋと称する。
【００３６】
このように、ホイールｗ及びインホイールモータ３４は、車体のフレームＦ（図１、図２等参照）に対して、アッパアーム４１側のアッパジョイント４３、ロアアーム４２側のロアジョイント４４を介して固定されている。また、制動手段３５は、ホイールｗに一体回転可能に取付けられている。インホイールモータ３４及び制動手段３５は、ホイールｗの支持軸と同心に配置されている。
【００３７】
ホイールｗとロアアーム４２との接続点であるロアジョイント４４は、図６（ｂ）に示すようにインホイールモータ３４を避けて、ホイールｗよりも内方（車体幅方向中央側）へ距離Ｌ１だけオフセットしている。
【００３８】
また、この実施形態では、アッパジョイント４３は、アッパアーム４１と、そのアッパアーム４１の先端に取付けられたＴ字状部材４５とによって構成されている。
すなわち、Ｔ字状部材４５は、水平方向へ伸びる軸状の横部材４５ａと、その横部材４５ａの長さ方向中心から突出する軸状の縦部材４５ｂとを備える。横部材４５ａは、アッパアーム４１の先端に設けたブラケットに対して、その向きが車体前後方向へ向くように固定される。また、縦部材４５ｂは、その軸方向が、前記キングピン中心線Ｋに一致する向きに配置される。
【００３９】
ただし、Ｔ字状部材４５は、横部材４５ａがブラケットに対して軸周り回転可能に支持されているので、縦部材４５ｂは、車体幅方向に対して揺動可能である。この縦部材４５ｂが、転舵手段３３に対応する上下方向の転舵軸２０として機能する。
【００４０】
転舵手段３３の構成は、前述のように、転舵アクチュエータ（モータ）１０の駆動軸１１は、ギヤケース１２に支持されたウォーム１３に連結されており、そのウォーム１３が、転舵軸２０側のウォームホイール２１に噛み合っている。ウォームホイール２１は転舵軸２０に固定であり、且つ、ギヤケース１２に対してフリーである。また、ギヤケース１２は、ホイール連結部材１４を介して車輪８のホイールｗに固定されている（前述の図８参照）。
【００４１】
転舵アクチュエータ１０の駆動力によりウォーム１３が回転すると、そのウォーム１３はウォームホイール２１側から反力を受けて、ギヤケース１２とともに転舵軸２０周りを回転する。車輪８は、ホイール連結部材１４、ギヤケース１２、転舵アクチュエータ１０等とともに転舵軸２０周りを回転し、一定の操舵角αが与えられる。
【００４２】
この実施形態の電気自動車の制御系統の構成は、図７に示すブロック図の通りである。
【００４３】
すなわち、ホイールｗ側には、転舵手段３３、インホイールモータ３４、制動手段３５が備えられている。また、その転舵手段３３とは別に車体側に設けられた転舵入力手段３１、その転舵入力手段３１からの入力信号に基づき、前記転舵手段３３、インホイールモータ３４、制動手段３５の操作を制御する制御手段３２を備える。転舵入力手段３１は、運転席に備えられたステアリング装置の動作を電気信号に変換し、その電気信号を制御手段３２に伝達する機能を有する。
【００４４】
インホイールモータ３４は、走行用駆動手段コントローラ装置３６により駆動される。この走行用駆動手段コントローラ装置３６を介して、運転者が行うアクセル操作に連動して、インホイールモータ３４の回転方向、回転速度、回転角度等の駆動が制御される。なお、インホイールモータ３４は、３相電流で駆動される同期モータ等からなる。
【００４５】
この走行用駆動手段コントローラ装置３６は、上位の制御手段となる電気制御ユニット（ＥＣＵ）３８から与えられるモータ駆動指令に応じて、インホイールモータ３４を制御する装置である。電気制御ユニット３８は、アクセルの操作量や、その他システムによる補正を勘案してモータ駆動指令を出力する機能を備える。
【００４６】
また、インホイールモータ３４の駆動に必要な電力は、バッテリ５１からインバータ５０を経て供給される。インバータ５０は、走行用駆動手段コントローラ装置３６によって制御され、バッテリ５１からの出力を、インホイールモータ３４に適合する電力の形式に変換する。
【００４７】
制動手段３５は、ホイールｗの支持軸に取付けられたブレーキディスクと、そのブレーキディスクに当接するブレーキパッドを備えたキャリパー、ブレーキパッドを押圧する制動用電動アクチュエータ等を備える。
【００４８】
制動手段３５は、制動手段コントローラ装置３７によりその制動の開始、解除、制動の強弱の加減等が制御される。この制動手段コントローラ装置３７は、前記電気制御ユニット３８から与えられる制動指令に応じて、制動手段３５を制御する装置である。電気制御ユニット３８は、運転者が行うブレーキペダルの操作量や、その他システムによる補正を勘案して制動指令を出力する機能を備える。
【００４９】
転舵手段３３の転舵アクチュエータ１０の動作は、その転舵手段３３とは別に設けた転舵入力手段３１からの入力信号に基づき、制御手段３２がその転舵の開始、終了、転舵角等を制御する。制御手段３２は、車体側に設けた転舵ドライバ５２に備えられる。
【００５０】
この転舵入力手段３１からの入力信号は、例えば、パワーステアリングのトルクセンサ出力や、アシストモータの電流値や電気信号が利用できる。この実施形態のように、転舵アクチュエータ１０として電動アクチュエータを採用した場合は、後者のアシストモータの電流値や電気信号が利用できる。
【００５１】
なお、この実施形態では、制御手段３２は、ホイールｗが転舵する際の転舵入力手段３１からの入力信号に基づいて、そのホイールｗに設けた制動手段３５の制動を解除又は弛緩する制御を行い、転舵の動作をスムーズに行うことができるようになっている。この制御は、制御手段３２からの信号に基づいて、電気制御ユニット３８、制動手段コントローラ装置３７を通じて行われる。
【００５２】
また、この実施形態では、制御手段３２は、ホイールｗが転舵する際の転舵入力手段３１からの入力信号に基づいて、インホイールモータ３４の制御も行う。この制御は、制御手段３２からの信号に基づいて、電気制御ユニット３８、走行用駆動手段コントローラ装置３６を通じて行われる。すなわち、制御手段３２は、ホイールｗが転舵する際に、そのホイールｗに設けたインホイールモータ３４をその転舵に伴ってホイールｗが回転しようとする方向に駆動させ、転舵の動作をスムーズに行うことができるようになっている。
【００５３】
車両のフレームＦに対する機器類の配置について、以下説明する。
【００５４】
車両のフレームＦは、図３に示すように、その床面よりも上に座席Ｓを備えることができるようになっている。座席Ｓの前方には、ステアリングや運転者が視認する各種メータ類（図示せず）、アクセルペダルやブレーキペダル（図４（ｄ）参照）等を備えることができるようになっている。図中の符号Ｃは、車体の居室の前後左右及び上方を覆うキャビンである。この実施形態では、乗降口Ｄは、車体の前方に開口して設けられている。
【００５５】
インホイールモータ３４に電力を供給するバッテリ５１と、そのインホイールモータ３４用に電力を変換するインバータ５０とは、車両のフレームＦの床面よりも下に収納される。図１（ａ）〜（ｄ）や図２、図３の各図に示すように、バッテリ５１は、座席Ｓよりも前方に、インバータ５０は、座席Ｓの直下に配置される。
【００５６】
フレームＦは、図４及び図５に示すように、平面視矩形を成し床面を構成する枠状の第１フレームｆ１と、最も下方に位置する第２フレームｆ２とを備える。第１フレームｆ１と第２フレームｆ２とは、上下方向の複数本の第５フレームｆ５で支持されている。
【００５７】
その第１フレームｆ１と第２フレームｆ２とを結ぶように、車体前方側には、第３フレームｆ３が突出して設けられている。また、車体後方側には第４フレームｆ４が突出して設けられている。
【００５８】
この第1フレームと第２フレームとで挟まれた空間がインバータ５０の配置スペースとなっており、第３フレーム内の空間がバッテリ５１の配置スペースとなっている。また、第４フレーム内の空間は、インバータ５０を冷却するための水ポンプ５４、ラジエタ５５、水配管ヘッダタンク５６の配置スペースとなっている。
【００５９】
なお、枠状の第１フレームｆ１は、車体幅方向に伸びる第６フレームｆ６と、車体前後方向に伸びる第７フレームｆ７とによって補強されている。また、第３フレームの前方にはステップ５７が突出して設けられている。乗降の際は、このステップ５７からバッテリ５１の上方に位置する床面を経て、居室内の座席Ｓに至る。
【００６０】
このように、インバータ５０が座席の直下であるので、座席Ｓを取り外すことで、インバータ５０を床面を通じて上方に露出させることができる。このため、インバータ５０のメンテナンスを容易にすることができる。
なお、車両のフレームＦは、その一部がインバータ５０の直上を通過していても差し支えないが、この実施形態のように、フレームＦが、インバータ５０の直上を通過しない構成とすることが望ましい。インバータ５０の修理・調整・取り替え等の各種メンテナンス作業を阻害しないからである。
【００６１】
なお、電気制御ユニット３８は、インバータ５０の直上、すなわち、座席Ｓとインバータ５０の間に配置されているが、電気制御ユニット３８は軽量であるので、その着脱が容易である。このため、電気制御ユニット３８は、インバータ５０のメンテナンスには大きく影響しない。必要であれば、電気制御ユニット３８は、他の場所に配置してもよい。
また、走行用駆動手段コントローラ装置３６や制動手段コントローラ装置３７の設置位置は任意であるが、それぞれ、ホイールｗの近傍や、あるいは、電気制御ユニット３８の近傍等に配置することができる。
【００６２】
また、重量の大きいバッテリ５１を、座席Ｓの前方のスペースのうち、特に、前方のタイヤハウスＴ１，Ｔ２間に配置したので、車両の前方に重心が移動し、駆動輪へ加わる荷重が大きくなる。このため、車輪８から路面へのトラクションの伝達性能を向上させることができる。
【００６３】
また、この実施形態では、特に、転舵手段３３が、車輪８を少なくとも９０度以上の角度で転舵するものであり、タイヤハウスＴの大きさは、車体前後方向、車体幅方向へともに従来よりも大きく設定されている。さらに、従来のように、車輪８が車体のフレームＦから外側に突出する形態ではなく、全て、フレームＦの外縁の内側に収まった構成となっている。
このような、タイヤハウスＴ間の間隔が狭くなった構成において、インバータ５０を車体の中央に配置したことで、そのタイヤハウスＴ間の幅の狭い空間を、バッテリ５１の配置スペースとして活用できる。
【００６４】
また、インバータ５０は、四つの車輪８がそれぞれ備えるインホイールモータ３４に対応して二つ設けられている。その二つのインバータ５０は、車体幅方向に並列して配置されている。
【００６５】
このように、複数のインバータ５０を車体幅方向に並列して配置すれば、インバータ５０のメンテナンス上有利である。座席Ｓを取り外せば、車体の幅方向両側のどちらからでも、メンテナンスができるからである。
また、この実施形態のように小型の電気自動車の場合であって、乗員２名に相当する座席は車体幅方向に並列して設けられる場合は、横長の座席の占有場所と横長のインバータの占有場所とを合致させやすい。このため、座席を取り外せばインバータ全体を露出させることが簡単に可能である。
【００６６】
また、この実施形態では、転舵手段３３用の制御手段３２を備える転舵ドライバ５２；５２ａ，５２ｂは、左右の車輪８毎に別々に設けられている。
すなわち、左の前後の車輪８に対応する転舵ドライバ５２ａは、インバータ５０の車体幅方向左側に隣接して配置され、右の前後の車輪８に対応する転舵ドライバ５２ｂは、インバータ５０の車体幅方向右側に隣接して配置されている。
【００６７】
このように、転舵ドライバ５２；５２ａ，５２ｂをインバータ５０の側方（車体幅方向外側）の空間を利用して左右別々に配置すれば、車両全体の重量バランスがよくなる。また、この位置であれば、インバータ５０のメンテナンスに転舵ドライバが支障することもない。
【符号の説明】
【００６８】
１ モータ
２ ボールネジ機構
３ ねじ軸
４ ナット軸
５ タイロッドアーム
６ ナックルアーム
７ 操舵リンク機構
８ 車輪（操舵輪）
１０ 転舵アクチュエータ
１１ 駆動軸
１２ ギヤケース
１３ ウォーム
１４ ホイール連結部材
１４ａ アッパステー
１４ｂ ロアステー
２０ 転舵軸（キングピン）
２１ ウォームホイール
３０ インホイールモータ車用転舵装置
３１ 転舵入力手段
３２ 制御手段
３３ 転舵手段
３４ インホイールモータ（走行用駆動手段／走行用モータ）
３５ 制動装置
３６ 走行用駆動手段コントローラ装置
３７ 制動手段コントローラ装置
３８ 電気制御ユニット（ＥＣＵ）
４１ アッパアーム
４２ ロアアーム
４３ アッパジョイント
４４ ロアジョイント
５０ インバータ
５１ バッテリー
５２、５２ａ，５２ｂ 転舵ドライバー
５４ 水ポンプ
５５ ラジエタ
５６ 水配管ヘッダタンク
５７ ステップ
ｗ ホイール
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気自動車の車体構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の車輪（操舵輪）を動作させる転舵装置として、例えば、図９に示すものがある。この転舵装置は、操舵アクチュエータによって動作するものである。
すなわち、操舵アクチュエータとしてのモータ１から、ボールネジ機構２を駆動することによって、車幅方向のねじ軸３に対してナット軸４をその軸方向に進退させるようになっている。このナット軸４の進退により、操舵リンク機構７のタイロッドアーム５を経てナックルアーム６を車幅方向に押し引きし、車幅方向両側の車輪８に操舵角を与える構成である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、近年の電動自動車では、走行用駆動手段としての電動モータを、前輪や後輪、あるいは、前後輪の車輪にそれぞれ備えたインホイールモータ車が知られている。インホイールモータ車では、各車輪が走行用駆動手段としての走行用モータを備えている。
【０００４】
このインホイールモータ車において、走行用モータは、一般に、各車輪のホイール内側の空間に収容される。また、ホイール及びインホイールモータは、車体のフレームから引き出されたロアアームとアッパアームとによって支持されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
ところで、インホイールモータ車に用いられるインホイールモータ車用転舵装置として、本件出願人は、特願２０１０−１８７８０５において、ホイールハウスに収まるコンパクトな構造を提案している。
【０００６】
このインホイールモータ車用転舵装置は、アッパアームに設けた上下方向の転舵軸周りに固定ギヤを配置し、ホイール側には、各ホイール毎に転舵アクチュエータを配置している。
【０００７】
例えば、図８（ａ）（ｂ）に示すように、転舵アクチュエータ１０の駆動軸１１は、ギヤケース１２に支持されたピニオンギヤ１３に連結されており、そのウォーム１３が、転舵軸２０側のウォームホイール２１に噛み合っている。ウォームホイール２１は転舵軸２０に固定であり、且つ、ギヤケース１２に対してフリーである。また、ギヤケース１２は、ホイール連結部材１４を介して車輪８のホイールｗに固定されている。
【０００８】
転舵アクチュエータ１０の駆動力によりウォーム１３が回転すると、そのウォーム１３はウォームホイール２１側から反力を受けて、ギヤケース１２とともに転舵軸２０周りを回転する。車輪８は、ホイール連結部材１４、ギヤケース１２、転舵アクチュエータ１０等とともに転舵軸２０周りを回転し、一定の操舵角αが与えられる。
【０００９】
また、一般的な電気自動車では、走行用モータ３４は、走行用駆動手段コントローラ装置（モータ制御部）によりその駆動が制御される。すなわち、その走行用駆動手段コントローラ装置を介して、運転者が行うアクセル操作に連動して、その走行用モータ３４の回転方向、回転速度等の駆動が制御される。
【００１０】
この走行用駆動手段コントローラ装置は、上位の制御手段となる電気制御ユニット（ＥＣＵ）から与えられるモータ駆動指令に応じて、走行用モータを制御する装置である。電気制御ユニットは、アクセルの操作量や、その他システムによる補正を勘案してモータ駆動指令を出力する機能を備える。走行用駆動手段コントローラ装置は、インバータを介して電気制御ユニットに接続される。走行用モータ３４は、バッテリからインバータを経て供給される電力を駆動エネルギーとしている。
【００１１】
逆に、インバータは、走行用駆動手段コントローラ装置によって制御され、バッテリからの出力を、走行用モータに適合する電力の形式に変換する。このインバータは、例えば、走行用モータが３相電流で駆動される同期モータ等からなる場合は、三相交流形式に変換した電力を走行用モータ３４に供給する。
すなわち、走行用駆動手段コントローラ装置は、電気制御ユニットから送信される指令信号に相当するトルクを走行用モータ３４で出力できるように、インバータを制御して電力を供給させるようにする。
【００１２】
なお、従来のインホイールモータ車では、インバータを、例えば、インホイールモータを備えた車輪の近傍にそれぞれ配置したり（例えば、特許文献３参照）、あるいは、駆動輪である前輪や後輪の車軸近傍に配置したものがある（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−３２６４５９号公報
【特許文献２】特開２００６−６２３８８号公報
【特許文献３】特開２００７−２１６９３２号公報（第１１頁第４図）
【特許文献４】特開２００８−２１３７７４号公報（第１１頁第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、走行用モータの出力や仕様によっては、インバータの容量が大きくなり、そのインバータの平面視占有面積が大きくなる場合がある。このように、サイズが大きいインバータを使用しなければならない電気自動車の場合、従来は、例えば、図９に示すように、サイズが大きいインバータ５０を車体の前方に、比較的重量の大きいバッテリ５１を車体の中心に配置していた。
【００１５】
また、インホイールモータ車のように、複数の走行用モータに対応して複数のインバータ５０を備えなければならない場合、インバータ５０の平面視占有面積は、さらに大きくなる傾向がある。
なぜならば、メンテナンスの都合上、複数のインバータ５０を、上下方向に並列して配置するのが好ましくないからである。また、複数のインバータ５０を上下方向に並列して配置するには、それに対応する充分な高さの空間が必要となる。特に、小型の電気自動車の場合は、そのような充分な高さの空間を確保することが容易ではないからである。
【００１６】
このように、平面視占有面積の大きいインバータ５０を車体前方に配置すると、そのインバータ５０は、図９に示すように、左右のタイヤハウス上を覆うように配置せざるを得なくなる。このため、車両の重心が高くなってしまうという問題がある。
また、車体前方のスペースは、運転席や助手席の前方に位置し、各種機器類が配置される箇所でもある。このため、その機器類が支障して、インバータ５０のメンテナンスが煩雑であるという問題もある。
【００１７】
そこで、この発明は、インバータのメンテナンスを容易にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、この発明は、車両のフレームの床面よりも上に座席を備えるようにし、走行用モータに電力を供給するバッテリと、前記走行用モータ用に電力を変換するインバータとを、車両のフレームの床面よりも下に収納するようにした電気自動車の車体構造において、前記バッテリを前記座席よりも前方に、前記インバータを前記座席の直下に配置したことを特徴とする電気自動車の車体構造を採用した。
【００１９】
インバータが座席の直下であれば、座席を取り外すことで、インバータを床面を通じて上方に露出させることができる。このため、インバータのメンテナンスを容易にすることができる。
なお、車両のフレームは、その一部がインバータの直上を通過していても差し支えないが、インバータの修理・調整・取り替え等の各種メンテナンス作業を阻害しないように、フレームは、インバータの直上をできる限り通過しない構成とすることが望ましい。
【００２０】
この構成において、少なくとも車体前方の左右の車輪に、それぞれ前記走行用モータとしてのインホイールモータと転舵手段とを備え、前記バッテリーは、前記車体前方の左右の車輪のタイヤハウス間に配置される構成を採用することができる。
【００２１】
すなわち、一般に、バッテリはインバータと比較してサイズが小さいので、平面視占有面積も相対的に小さくて済む。このため、車両の前方寄りのスペースのうち、特に、車輪のタイヤハウス間に収めることも可能である。
このとき、前記転舵手段が、前記車輪を少なくとも９０度以上の角度で転舵可能である構成である場合、タイヤハウスの大きさは、車体前後方向、車体幅方向へともに大きくなる。このような場合にも、インバータを車体の中央に配置したことで、そのタイヤハウス間の幅の狭い空間を、バッテリの配置スペースとして活用できる。
【００２２】
なお、重量の大きいバッテリを、車両の座席よりも前方に配置したことで、車両の前方に重心が移動し、走行用モータを備えた駆動輪へ加わる荷重が大きくなる。このため、車輪から路面へのトラクションの伝達性能を向上させることができる。
【００２３】
前記車輪を少なくとも９０度以上の角度で転舵可能とする転舵手段とは、ホイールｗ側に設けた転舵アクチュエータによって、ホイールを、車体側に設けた転舵軸周りに回転させることで転舵する構成を採用することができる。
具体的には、前記転舵手段は、車両のフレームから引き出されたアッパアームに設けた上下方向の転舵軸周りにウォームホイールを配置し、前記車輪のホイールにはホイール連結部材を介してギヤケースを固定し、そのギヤケースに転舵アクチュエータを配置して、その転舵アクチュエータの駆動軸を前記ギヤケースに支持されたウォームに連結してそのウォームを前記ウォームホイールに噛み合わせて構成され、前記転舵アクチュエータによる前記駆動軸の回転により、前記ウォームが前記ギヤケースとともに前記転舵軸周りを回転して前記車輪を転舵する構成が挙げられる。
【００２４】
また、これらの各構成において、前記転舵手段用の制御手段を備える転舵ドライバは前記左右の車輪毎に別々に設けられ、左の車輪に対応する転舵ドライバは前記インバータの車体幅方向左側に隣接して配置され、右の車輪に対応する転舵ドライバは前記インバータの車体幅方向右側に隣接して配置される構成を採用することができる。
転舵ドライバは、対応する転舵手段にできるだけ近い所に配置するのが望ましく、また、タイヤハウス内よりも車体側に設ける方が、走行時における雨水や泥の浸入を防ぎやすい。したがって、転舵ドライバを車体側に設けることとし、その転舵ドライバをインバータの側方（車体幅方向外側）の空間を利用して左右別々に配置すれば、車両全体の重量バランスがよくなる。また、この位置であれば、インバータのメンテナンスに転舵ドライバが支障することもない。
【００２５】
これらの各構成において、前記インバータは、前記各車輪が備えるインホイールモータに対応して複数設けられ、その複数のインバータは、車体幅方向に並列して配置される構成を採用することができる。複数のインバータを配置する場合は、それらを車体前後方向に並列して配置することも可能であるが、このように車体幅方向に配置する方が、インバータのメンテナンス上有利である。座席を取り外せば、車体の幅方向両側のどちらからでも、メンテナンスができるからである。
また、特に、２人乗り以上の電気自動車の場合は、座席は車体幅方向に並列して設けられる場合が多いので、座席の占有場所とインバータの占有場所とを合致させやすい。このため、座席を取り外せばインバータ全体を露出させることが簡単に可能である。
【００２６】
これらの各構成において、車両は車体前後に左右の車輪を備える四輪車であり、前記インホイールモータは全ての前記車輪に設けられている構成とすることができる。また、前記転舵手段は全ての前記車輪に設けられている構成とすることができる。
【００２７】
全輪にインホイールモータが備えられている場合、インバータはその全輪に対応して複数設けられる。このとき、車体右側の車輪のインホイールモータに対応するインバータは車体右寄りに、車体左側の車輪のインホイールモータに対応するインバータは車体左寄りに配置されることが望ましい。同じく、全輪に転舵手段が備えられている場合、転舵ドライバはその全輪に対応して複数設けられる。このとき、車体右側の車輪に対応する転舵ドライバは車体右寄りに、車体左側の車輪に対応する転舵ドライバは車体左寄りに配置されることが望ましい。
【発明の効果】
【００２８】
この発明は、バッテリを座席よりも前方に、インバータを座席の直下に配置したことにより、座席を取り外すことで、インバータを床面を通じて上方に露出させることができ、インバータのメンテナンスを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、この発明の一実施形態の四輪車の各車輪の操舵状態と、機器類の配置状態を示す模式図
【図２】（ａ）（ｂ）は、機器類を取付けた車体のフレームを示す斜視図
【図３】同実施形態の電気自動車の分解斜視図
【図４】機器類を取付けた車体のフレームを示し、（ａ）は左側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は正面図、（ｅ）は底面図
【図５】車体のフレームを示し、（ａ）は左側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は正面図、（ｅ）は底面図
【図６】車輪の転舵手段の詳細を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図
【図７】電気自動車の制御系統を示すブロック図
【図８】インホイールモータ車の転舵時の作用を示す説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
【図９】従来例の模式図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態は、走行用駆動手段（走行用モータ）３４としてのインホイールモータ（以下、インホイールモータ３４と称する）を、各車輪８にそれぞれ備えた電気自動車の車体構造に関するものである。この実施形態の車両は、前後輪の全ての車輪８にインホイールモータ３４及び転舵手段３３が設けられている。すなわち、全ての車輪８が駆動輪及び操舵輪となっている。
【００３１】
図１に、この実施形態における車輪８の操舵例を示す。図１（ａ）は、図中左側に示す左右の前輪を、運転席から見て左方向に操舵した状態である。図１（ｂ）は、同じく右方向に操舵した状態である。図１（ｃ）は、全輪を車体の中心から放射状に向けたパーキング状態である。
図１（ｄ）は、全輪を車体の中心周りに形成される仮想円周の接線方向に沿って操舵した状態である。全ての車輪８を仮想円周に沿って同方向に駆動すれば、車体はその場に留まりながら、３６０度回転することが可能である。各車輪８の駆動方向を別々に制御出来るインホイールモータ３４を搭載しているので、このような動作が可能である。
【００３２】
このように、転舵手段３３は、各車輪８のホイールｗを少なくとも９０度以上の角度で転舵可能とするものである。その構成は、前述の図８に示す構成と同様、ホイールｗ側に設けた転舵アクチュエータ１０によって、ホイールｗを、車体側に設けた転舵軸２０周りに回転させることで転舵する構成を採用している。
【００３３】
インホイールモータ３４は、図６に示すように、各車輪８のホイールｗのリム内側の空間に収容される。また、そのリム内側には、ホイールｗを制動する制動手段３５が組み込まれている。なお、装置を動作させるための配線類は、その一部を図示省略している。ホイールｗにはタイヤが嵌められている。
【００３４】
インホイールモータ３４は、そのインホイールモータ３４の駆動時に回転しないホイール連結部材１４を備える。また、このホイール連結部材１４は、車体幅方向内側へ突出するアッパステー１４ａ及びロアステー１４ｂを備える。
【００３５】
アッパステー１４ａは、その先端に設けたアッパジョイント４３を介して、アッパアーム４１の先端に連結される。また、ロアステー１４ｂは、その先端に設けたロアジョイント４４を介して、ロアアーム４２の先端に連結される。
これらのアッパジョイント４３及びロアジョイント４４の中心間を通る直線Ｋは、サスペンション（図示せず）のキングピン中心線に一致する。この直線Ｋを、以下、キングピン中心線Ｋと称する。
【００３６】
このように、ホイールｗ及びインホイールモータ３４は、車体のフレームＦ（図１、図２等参照）に対して、アッパアーム４１側のアッパジョイント４３、ロアアーム４２側のロアジョイント４４を介して固定されている。また、制動手段３５は、ホイールｗに一体回転可能に取付けられている。インホイールモータ３４及び制動手段３５は、ホイールｗの支持軸と同心に配置されている。
【００３７】
ホイールｗとロアアーム４２との接続点であるロアジョイント４４は、図６（ｂ）に示すようにインホイールモータ３４を避けて、ホイールｗよりも内方（車体幅方向中央側）へ距離Ｌ１だけオフセットしている。
【００３８】
また、この実施形態では、アッパジョイント４３は、アッパアーム４１と、そのアッパアーム４１の先端に取付けられたＴ字状部材４５とによって構成されている。
すなわち、Ｔ字状部材４５は、水平方向へ伸びる軸状の横部材４５ａと、その横部材４５ａの長さ方向中心から突出する軸状の縦部材４５ｂとを備える。横部材４５ａは、アッパアーム４１の先端に設けたブラケットに対して、その向きが車体前後方向へ向くように固定される。また、縦部材４５ｂは、その軸方向が、前記キングピン中心線Ｋに一致する向きに配置される。
【００３９】
ただし、Ｔ字状部材４５は、横部材４５ａがブラケットに対して軸周り回転可能に支持されているので、縦部材４５ｂは、車体幅方向に対して揺動可能である。この縦部材４５ｂが、転舵手段３３に対応する上下方向の転舵軸２０として機能する。
【００４０】
転舵手段３３の構成は、前述のように、転舵アクチュエータ（モータ）１０の駆動軸１１は、ギヤケース１２に支持されたウォーム１３に連結されており、そのウォーム１３が、転舵軸２０側のウォームホイール２１に噛み合っている。ウォームホイール２１は転舵軸２０に固定であり、且つ、ギヤケース１２に対してフリーである。また、ギヤケース１２は、ホイール連結部材１４を介して車輪８のホイールｗに固定されている（前述の図８参照）。
【００４１】
転舵アクチュエータ１０の駆動力によりウォーム１３が回転すると、そのウォーム１３はウォームホイール２１側から反力を受けて、ギヤケース１２とともに転舵軸２０周りを回転する。車輪８は、ホイール連結部材１４、ギヤケース１２、転舵アクチュエータ１０等とともに転舵軸２０周りを回転し、一定の操舵角αが与えられる。
【００４２】
この実施形態の電気自動車の制御系統の構成は、図７に示すブロック図の通りである。
【００４３】
すなわち、ホイールｗ側には、転舵手段３３、インホイールモータ３４、制動手段３５が備えられている。また、その転舵手段３３とは別に車体側に設けられた転舵入力手段３１、その転舵入力手段３１からの入力信号に基づき、前記転舵手段３３、インホイールモータ３４、制動手段３５の操作を制御する制御手段３２を備える。転舵入力手段３１は、運転席に備えられたステアリング装置の動作を電気信号に変換し、その電気信号を制御手段３２に伝達する機能を有する。
【００４４】
インホイールモータ３４は、走行用駆動手段コントローラ装置３６により駆動される。この走行用駆動手段コントローラ装置３６を介して、運転者が行うアクセル操作に連動して、インホイールモータ３４の回転方向、回転速度、回転角度等の駆動が制御される。なお、インホイールモータ３４は、３相電流で駆動される同期モータ等からなる。
【００４５】
この走行用駆動手段コントローラ装置３６は、上位の制御手段となる電気制御ユニット（ＥＣＵ）３８から与えられるモータ駆動指令に応じて、インホイールモータ３４を制御する装置である。電気制御ユニット３８は、アクセルの操作量や、その他システムによる補正を勘案してモータ駆動指令を出力する機能を備える。
【００４６】
また、インホイールモータ３４の駆動に必要な電力は、バッテリ５１からインバータ５０を経て供給される。インバータ５０は、走行用駆動手段コントローラ装置３６によって制御され、バッテリ５１からの出力を、インホイールモータ３４に適合する電力の形式に変換する。
【００４７】
制動手段３５は、ホイールｗの支持軸に取付けられたブレーキディスクと、そのブレーキディスクに当接するブレーキパッドを備えたキャリパー、ブレーキパッドを押圧する制動用電動アクチュエータ等を備える。
【００４８】
制動手段３５は、制動手段コントローラ装置３７によりその制動の開始、解除、制動の強弱の加減等が制御される。この制動手段コントローラ装置３７は、前記電気制御ユニット３８から与えられる制動指令に応じて、制動手段３５を制御する装置である。電気制御ユニット３８は、運転者が行うブレーキペダルの操作量や、その他システムによる補正を勘案して制動指令を出力する機能を備える。
【００４９】
転舵手段３３の転舵アクチュエータ１０の動作は、その転舵手段３３とは別に設けた転舵入力手段３１からの入力信号に基づき、制御手段３２がその転舵の開始、終了、転舵角等を制御する。制御手段３２は、車体側に設けた転舵ドライバ５２に備えられる。
【００５０】
この転舵入力手段３１からの入力信号は、例えば、パワーステアリングのトルクセンサ出力や、アシストモータの電流値や電気信号が利用できる。この実施形態のように、転舵アクチュエータ１０として電動アクチュエータを採用した場合は、後者のアシストモータの電流値や電気信号が利用できる。
【００５１】
なお、この実施形態では、制御手段３２は、ホイールｗが転舵する際の転舵入力手段３１からの入力信号に基づいて、そのホイールｗに設けた制動手段３５の制動を解除又は弛緩する制御を行い、転舵の動作をスムーズに行うことができるようになっている。この制御は、制御手段３２からの信号に基づいて、電気制御ユニット３８、制動手段コントローラ装置３７を通じて行われる。
【００５２】
また、この実施形態では、制御手段３２は、ホイールｗが転舵する際の転舵入力手段３１からの入力信号に基づいて、インホイールモータ３４の制御も行う。この制御は、制御手段３２からの信号に基づいて、電気制御ユニット３８、走行用駆動手段コントローラ装置３６を通じて行われる。すなわち、制御手段３２は、ホイールｗが転舵する際に、そのホイールｗに設けたインホイールモータ３４をその転舵に伴ってホイールｗが回転しようとする方向に駆動させ、転舵の動作をスムーズに行うことができるようになっている。
【００５３】
車両のフレームＦに対する機器類の配置について、以下説明する。
【００５４】
車両のフレームＦは、図３に示すように、その床面よりも上に座席Ｓを備えることができるようになっている。座席Ｓの前方には、ステアリングや運転者が視認する各種メータ類（図示せず）、アクセルペダルやブレーキペダル（図４（ｄ）参照）等を備えることができるようになっている。図中の符号Ｃは、車体の居室の前後左右及び上方を覆うキャビンである。この実施形態では、乗降口Ｄは、車体の前方に開口して設けられている。
【００５５】
インホイールモータ３４に電力を供給するバッテリ５１と、そのインホイールモータ３４用に電力を変換するインバータ５０とは、車両のフレームＦの床面よりも下に収納される。図１（ａ）〜（ｄ）や図２、図３の各図に示すように、バッテリ５１は、座席Ｓよりも前方に、インバータ５０は、座席Ｓの直下に配置される。
【００５６】
フレームＦは、図４及び図５に示すように、平面視矩形を成し床面を構成する枠状の第１フレームｆ１と、最も下方に位置する第２フレームｆ２とを備える。第１フレームｆ１と第２フレームｆ２とは、上下方向の複数本の第５フレームｆ５で支持されている。
【００５７】
その第１フレームｆ１と第２フレームｆ２とを結ぶように、車体前方側には、第３フレームｆ３が突出して設けられている。また、車体後方側には第４フレームｆ４が突出して設けられている。
【００５８】
この第1フレームと第２フレームとで挟まれた空間がインバータ５０の配置スペースとなっており、第３フレーム内の空間がバッテリ５１の配置スペースとなっている。また、第４フレーム内の空間は、インバータ５０を冷却するための水ポンプ５４、ラジエタ５５、水配管ヘッダタンク５６の配置スペースとなっている。
【００５９】
なお、枠状の第１フレームｆ１は、車体幅方向に伸びる第６フレームｆ６と、車体前後方向に伸びる第７フレームｆ７とによって補強されている。また、第３フレームの前方にはステップ５７が突出して設けられている。乗降の際は、このステップ５７からバッテリ５１の上方に位置する床面を経て、居室内の座席Ｓに至る。
【００６０】
このように、インバータ５０が座席の直下であるので、座席Ｓを取り外すことで、インバータ５０を床面を通じて上方に露出させることができる。このため、インバータ５０のメンテナンスを容易にすることができる。
なお、車両のフレームＦは、その一部がインバータ５０の直上を通過していても差し支えないが、この実施形態のように、フレームＦが、インバータ５０の直上を通過しない構成とすることが望ましい。インバータ５０の修理・調整・取り替え等の各種メンテナンス作業を阻害しないからである。
【００６１】
なお、電気制御ユニット３８は、インバータ５０の直上、すなわち、座席Ｓとインバータ５０の間に配置されているが、電気制御ユニット３８は軽量であるので、その着脱が容易である。このため、電気制御ユニット３８は、インバータ５０のメンテナンスには大きく影響しない。必要であれば、電気制御ユニット３８は、他の場所に配置してもよい。
また、走行用駆動手段コントローラ装置３６や制動手段コントローラ装置３７の設置位置は任意であるが、それぞれ、ホイールｗの近傍や、あるいは、電気制御ユニット３８の近傍等に配置することができる。
【００６２】
また、重量の大きいバッテリ５１を、座席Ｓの前方のスペースのうち、特に、前方のタイヤハウスＴ１，Ｔ２間に配置したので、車両の前方に重心が移動し、駆動輪へ加わる荷重が大きくなる。このため、車輪８から路面へのトラクションの伝達性能を向上させることができる。
【００６３】
また、この実施形態では、特に、転舵手段３３が、車輪８を少なくとも９０度以上の角度で転舵するものであり、タイヤハウスＴの大きさは、車体前後方向、車体幅方向へともに従来よりも大きく設定されている。さらに、従来のように、車輪８が車体のフレームＦから外側に突出する形態ではなく、全て、フレームＦの外縁の内側に収まった構成となっている。
このような、タイヤハウスＴ間の間隔が狭くなった構成において、インバータ５０を車体の中央に配置したことで、そのタイヤハウスＴ間の幅の狭い空間を、バッテリ５１の配置スペースとして活用できる。
【００６４】
また、インバータ５０は、四つの車輪８がそれぞれ備えるインホイールモータ３４に対応して二つ設けられている。その二つのインバータ５０は、車体幅方向に並列して配置されている。
【００６５】
このように、複数のインバータ５０を車体幅方向に並列して配置すれば、インバータ５０のメンテナンス上有利である。座席Ｓを取り外せば、車体の幅方向両側のどちらからでも、メンテナンスができるからである。
また、この実施形態のように小型の電気自動車の場合であって、乗員２名に相当する座席は車体幅方向に並列して設けられる場合は、横長の座席の占有場所と横長のインバータの占有場所とを合致させやすい。このため、座席を取り外せばインバータ全体を露出させることが簡単に可能である。
【００６６】
また、この実施形態では、転舵手段３３用の制御手段３２を備える転舵ドライバ５２；５２ａ，５２ｂは、左右の車輪８毎に別々に設けられている。
すなわち、左の前後の車輪８に対応する転舵ドライバ５２ａは、インバータ５０の車体幅方向左側に隣接して配置され、右の前後の車輪８に対応する転舵ドライバ５２ｂは、インバータ５０の車体幅方向右側に隣接して配置されている。
【００６７】
このように、転舵ドライバ５２；５２ａ，５２ｂをインバータ５０の側方（車体幅方向外側）の空間を利用して左右別々に配置すれば、車両全体の重量バランスがよくなる。また、この位置であれば、インバータ５０のメンテナンスに転舵ドライバが支障することもない。
【符号の説明】
【００６８】
１ モータ
２ ボールネジ機構
３ ねじ軸
４ ナット軸
５ タイロッドアーム
６ ナックルアーム
７ 操舵リンク機構
８ 車輪（操舵輪）
１０ 転舵アクチュエータ
１１ 駆動軸
１２ ギヤケース
１３ ウォーム
１４ ホイール連結部材
１４ａ アッパステー
１４ｂ ロアステー
２０ 転舵軸（キングピン）
２１ ウォームホイール
３０ インホイールモータ車用転舵装置
３１ 転舵入力手段
３２ 制御手段
３３ 転舵手段
３４ インホイールモータ（走行用駆動手段／走行用モータ）
３５ 制動装置
３６ 走行用駆動手段コントローラ装置
３７ 制動手段コントローラ装置
３８ 電気制御ユニット（ＥＣＵ）
４１ アッパアーム
４２ ロアアーム
４３ アッパジョイント
４４ ロアジョイント
５０ インバータ
５１ バッテリー
５２、５２ａ，５２ｂ 転舵ドライバー
５４ 水ポンプ
５５ ラジエタ
５６ 水配管ヘッダタンク
５７ ステップ
ｗ ホイール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のフレーム（Ｆ）の床面よりも上に座席（Ｓ）を備えるようにし、走行用モータ（３４）に電力を供給するバッテリ（５１）と、前記走行用モータ（３４）用に電力を変換するインバータ（５０）とを、車両のフレーム（Ｆ）の床面よりも下に収納するようにした電気自動車の車体構造において、
前記バッテリー（５１）を前記座席（Ｓ）よりも前方に、前記インバータ（５０）を前記座席の直下に配置したことを特徴とする電気自動車の車体構造。
【請求項２】
少なくとも車体前方の左右の車輪（８）に、それぞれ前記走行用モータ（３４）としてのインホイールモータと転舵手段（３３）とを備え、前記バッテリー（５１）は、前記車体前方の左右の車輪（８）のタイヤハウス（Ｔ１，Ｔ２）間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の車体構造。
【請求項３】
前記転舵手段（３３）は、前記車輪（８）を少なくとも９０度以上の角度で転舵可能であることを特徴とする請求項２に記載の電気自動車の車体構造。
【請求項４】
前記転舵手段（３３）は、車両のフレーム（Ｆ）から引き出されたアッパアーム（４１）に設けた上下方向の転舵軸（２０）周りにウォームホイール（２１）を配置し、前記車輪（８）のホイール（ｗ）にはホイール連結部材（１４）を介してギヤケース（１２）を固定し、そのギヤケース（１２）に転舵アクチュエータ（１０）を配置して、その転舵アクチュエータ（１０）の駆動軸（１１）を前記ギヤケース（１２）に支持されたウォーム（１３）に連結してそのウォーム（１３）を前記ウォームホイール（２１）に噛み合わせて構成され、前記転舵アクチュエータ（１０）による前記駆動軸（１１）の回転により、前記ウォーム（１３）が前記ギヤケース（１２）とともに前記転舵軸（２０）周りを回転して前記車輪（８）を転舵することを特徴とする請求項３に記載の電気自動車の車体構造。
【請求項５】
前記転舵手段（３３）用の制御手段（３２）を備える転舵ドライバー（５２ａ，５２ｂ）は前記左右の車輪（８）毎に別々に設けられ、左の車輪（８）に対応する転舵ドライバー（５２ａ）は前記インバータ（５０）の車体幅方向左側に隣接して配置され、右の車輪（８）に対応する転舵ドライバー（５２ｂ）は前記インバータ（５０）の車体幅方向右側に隣接して配置されることを特徴とする請求項３又は４に記載の電気自動車の車体構造。
【請求項６】
前記インバータ（５０）は、前記各車輪（８）が備えるインホイールモータに対応して複数設けられ、その複数のインバータ（５０）は、車体幅方向に並列して配置されることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一つに記載の電気自動車の車体構造。
【請求項７】
前記車両は車体前後に左右の車輪（８）を備える四輪車であり、前記インホイールモータは全ての前記車輪（８）に設けられていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一つに記載の電気自動車の車体構造。
【請求項８】
前記車両は車体前後に左右の車輪（８）を備える四輪車であり、前記転舵手段（３３）は全ての前記車輪（８）に設けられていることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一つに記載の電気自動車の車体構造。
【請求項１】
車両のフレーム（Ｆ）の床面よりも上に座席（Ｓ）を備えるようにし、走行用モータ（３４）に電力を供給するバッテリ（５１）と、前記走行用モータ（３４）用に電力を変換するインバータ（５０）とを、車両のフレーム（Ｆ）の床面よりも下に収納するようにした電気自動車の車体構造において、
前記バッテリー（５１）を前記座席（Ｓ）よりも前方に、前記インバータ（５０）を前記座席の直下に配置したことを特徴とする電気自動車の車体構造。
【請求項２】
少なくとも車体前方の左右の車輪（８）に、それぞれ前記走行用モータ（３４）としてのインホイールモータと転舵手段（３３）とを備え、前記バッテリー（５１）は、前記車体前方の左右の車輪（８）のタイヤハウス（Ｔ１，Ｔ２）間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の車体構造。
【請求項３】
前記転舵手段（３３）は、前記車輪（８）を少なくとも９０度以上の角度で転舵可能であることを特徴とする請求項２に記載の電気自動車の車体構造。
【請求項４】
前記転舵手段（３３）は、車両のフレーム（Ｆ）から引き出されたアッパアーム（４１）に設けた上下方向の転舵軸（２０）周りにウォームホイール（２１）を配置し、前記車輪（８）のホイール（ｗ）にはホイール連結部材（１４）を介してギヤケース（１２）を固定し、そのギヤケース（１２）に転舵アクチュエータ（１０）を配置して、その転舵アクチュエータ（１０）の駆動軸（１１）を前記ギヤケース（１２）に支持されたウォーム（１３）に連結してそのウォーム（１３）を前記ウォームホイール（２１）に噛み合わせて構成され、前記転舵アクチュエータ（１０）による前記駆動軸（１１）の回転により、前記ウォーム（１３）が前記ギヤケース（１２）とともに前記転舵軸（２０）周りを回転して前記車輪（８）を転舵することを特徴とする請求項３に記載の電気自動車の車体構造。
【請求項５】
前記転舵手段（３３）用の制御手段（３２）を備える転舵ドライバー（５２ａ，５２ｂ）は前記左右の車輪（８）毎に別々に設けられ、左の車輪（８）に対応する転舵ドライバー（５２ａ）は前記インバータ（５０）の車体幅方向左側に隣接して配置され、右の車輪（８）に対応する転舵ドライバー（５２ｂ）は前記インバータ（５０）の車体幅方向右側に隣接して配置されることを特徴とする請求項３又は４に記載の電気自動車の車体構造。
【請求項６】
前記インバータ（５０）は、前記各車輪（８）が備えるインホイールモータに対応して複数設けられ、その複数のインバータ（５０）は、車体幅方向に並列して配置されることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一つに記載の電気自動車の車体構造。
【請求項７】
前記車両は車体前後に左右の車輪（８）を備える四輪車であり、前記インホイールモータは全ての前記車輪（８）に設けられていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一つに記載の電気自動車の車体構造。
【請求項８】
前記車両は車体前後に左右の車輪（８）を備える四輪車であり、前記転舵手段（３３）は全ての前記車輪（８）に設けられていることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一つに記載の電気自動車の車体構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１１２１６８（Ｐ２０１３−１１２１６８Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０３０５（Ｐ２０１１−２６０３０５）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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