CN101348148B - 电动三轮车辆 - Google Patents
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Abstract
提供一种电动三轮车辆，该电动三轮车辆通过改良驱动系的电气装置部件的配置，从而可减少送电时的电力损失，同时，可获得良好的车身布局。电动三轮车辆具有将驱动力提供给后轮WR的电动机、控制该电动机的电动机控制单元、储存燃料电池发电产生的电力的蓄电池、安装左右一对后轮WR的后车身，及可在后轮WR接地的状态下使前车身倾斜地将后车身连接于前车身的连接机构；其中：在后轮WR上方的载物架的内部收容蓄电池，将由电动机、电动机驱动器及主CPU53构成的电动机控制单元安装于左右后轮WR间。在左右后轮WR间邻接配置使燃料电池的供给电力升降压的变压器、对反应气体的增压器和冷却水的电动泵进行控制的各控制驱动器。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动三轮车辆，特别是涉及这样的一种电动三轮车辆，该电动三轮车辆通过改良驱动系的电气装置部件的配置，从而可减少送电时的电力损失，同时，可获得良好的车身布局。
背景技术
以前，已知以电动机为驱动源的各种电动车辆。这样的电动车辆需要驱动电动机、蓄电池、对电动机进行驱动的电动机控制单元等在发动机车辆中所没有的驱动系的各种电气装置部件。另外，燃料电池车辆还具有由作为燃料气体的氢和包含于反应气体(空气)中的氧的化学反应进行发电的燃料电池，由来自该燃料电池的供给电力驱动电动机；该燃料电池车辆需要装载反应气体的增压器、燃料电池的冷却水用泵的电动机控制驱动器、对来自燃料电池的供给电力进行升降压的变压器等。特别是在剩余空间少的鞍座型电动车辆中，这些电气装置部件的配置方法对车身布局的影响并不小。
在专利文献1中，公开了一种鞍座型的燃料电池二轮车，该鞍座型的燃料电池二轮车使大致长方体的燃料电池的长度方向朝着车身前后配置在车身下部，将大致圆筒状的储氢瓶配置到该燃料电池的上方，在落座用车座的后方和后轮的上方集中地设置各种电气装置部件。
[专利文献1]日本特开2005-28988号公报
然而，在专利文献1的构成中，各种电气装置部件配置到与燃料电池、驱动电动机等离开的位置，所以，连接它们的配线容易变长。另外，如电动车辆的车身采用轻便摩托车式的三轮车的构成，在转向手把与车座间具有低底盘式搁脚部，而且后轮为2个，则需要与专利文献1那样的二轮车不同的配置方法。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供一种电动三轮车辆，该电动三轮车辆通过改良驱动系的电气装置部件的配置，从而可减少送电时的电力损失，同时，可获得良好的车身布局。
为了达到上述目的，本发明的电动三轮车辆具有将驱动力提供给驱动轮的电动机、控制该电动机的电动机控制单元、储存电力的蓄电池、对作为驱动轮的左右一对后轮进行轴支的后车身、可自由摆动地连接上述后车身与上述前车身以使前车身可在上述后轮接地的状态下朝左右倾斜的连接机构；其第一特征在于：上述蓄电池配置于上述后轮的上方，上述电动机控制单元至少包含电动机驱动器和CPU，上述电动机和电动机控制单元在上述后车身上设于左右的后轮间，上述前车身上设有由燃料气体与反应气体的化学反应发电的燃料电池，上述蓄电池储存由上述燃料电池发电产生的电力。
另外，第二特征在于：在上述后轮的上方配置有收纳上述蓄电池的载物架。
另外，第三特征在于：具有将来自上述燃料电池的供给电力升降压的变压器，该变压器在上述后车身设于左右的后轮间。
另外，第四特征在于：具有促动器和控制上述促动器的控制驱动器，该促动器至少包含上述反应气体的增压器和压送燃料电池的冷却水的电动泵，上述控制驱动器在上述后车身上安装于左右的后轮间。
另外，第五特征在于：邻接地集中配置上述电动机控制单元、上述变压器及上述控制驱动器。
另外，第六特征在于：在上述后车身设置保护构件，该保护构件围住安装于左右后轮间的电气装置部件的至少一部分的外方。
按照第一特征，蓄电池配置于后轮的上方，电动机控制单元至少包含电动机驱动器和CPU，电动机和电动机控制单元在后车身设于左右的后轮间，所以，驱动系的电气装置部件和蓄电池集中地配置到后轮附近，可缩短连接各电气装置部件的配线，减少从蓄电池送电时的电力损失。另外，由于电动机和电动机控制单元配置于左右后轮间，所以，可获得车身左右的重量平衡良好的车身布局。另外，由于电动机和电动机控制单元设于在旋转行走时也不倾斜的后车身，所以，可防止电动机和电动机控制单元朝左右方向摆动。
按照第二特征，具有由燃料气体与反应气体的化学反应进行发电的燃料电池，燃料电池设于前车身，蓄电池储存由燃料电池发电产生的电力，所以，驱动系的电气装置部件和蓄电池集中地配置于后轮的附近，燃料电池配置到车身前部分，所以，可获得车辆前后的重量平衡良好的燃料电动三轮车辆。
按照第三特征，具有对来自燃料电池的供给电力升降压的变压器，该变压器在后车身上设于左右的后轮间，所以，驱动系的电气装置部件更集中地配置，连接各电气装置部件的配线可较短，从而可减少送电时的电力损失。另外，通过将重量容易变大的变压器配置到左右后轮间，从而可获得车身左右的重量平衡良好的车身布局。
按照第四特征，具有促动器和控制促动器的控制驱动器，该促动器至少包含反应气体的增压器和压送燃料电池的冷却水的电动泵，控制驱动器在后车身安装于左右的后轮间，所以，电气装置部件更集中地配置，连接各电气装置部件的配线可较短，可减少送电时的电力损失。另外，驱动系电气装置部件大部分安装于后车身，从而在车身前方部分产生空间的余量，可提高车身布局的自由度。
按照第五特征，邻接地集中配置电动机控制单元、变压器及控制驱动器，所以，容易缩小电气装置部件所占有的体积，同时，可进一步减少送电时的电力损失。另外，通过集中地配置多个电气装置部件，与分散地设置多个电气装置部件的构成相比，可减少组装工时。
按照第六特征，在后车身设置保护构件，该保护构件围住安装于左右后轮间的电气装置部件的至少一部分的外方，所以，可保护电动机控制单元、变压器等各种电气装置部件。
附图说明
图1为本发明一实施形式的电动三轮车辆的侧面图。
图2为本发明一实施形式的电动三轮车辆的俯视图。
图3为从左后方观看电动三轮车辆的透视图。
图4为从车辆右侧观看后部构架的透视图。
图5为本发明一实施形式的变型例的电动三轮车辆的侧面图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的优选实施形式。图1和图2为本发明一实施形式的鞍座型燃料电池车辆1的侧面图和俯视图。鞍座型燃料电池车辆1为电动三轮车，作为转向轮的前轮WF为1个，而由电动机驱动的后轮WR在车宽方向隔开安装2个；具有在转向手把与落座用车座间设置了低底盘式搁脚部的轻便摩托车式的车身构成。另外，鞍座型燃料电池车辆1具有由电池单元架、燃料(氢)气体供给系及反应气体供给系构成的燃料电池发电系统；该电池单元架层叠了多个电池单元，构成燃料电池；该燃料(氢)气体供给系将燃料的氢气供给到该电池单元架；该反应气体供给系将含氧的反应气体(空气)供给到该电池单元架；由燃料电池的发电电力或储存该电力的蓄电池的供给电力驱动电动机进行行走。
在位于车架的前端的头管3上可自由回转地支承转向立柱4，该转向立柱4对底部连杆式的前悬架2进行支承。在前悬架2的下端部可自由回转地支承作为转向轮的前轮WF。前轮WF可由结合于转向立柱4的转向手把5进行转向。左右一对的主构架6连接到头管3并朝下方后方延伸，然后，在车身下部形成较大程度的弯曲，朝车身后方侧延伸。在主构架6的下方配置具有沿主构架6的形状的左右一对的底部构架7。该底部构架7也与主构架6同样，在连接到头管3并朝下后方延伸后，在车身下部产生较大的弯曲，朝车身后方侧延伸。底部构架7的后端部朝上方产生较大的弯曲，与主构架6连接，该连接部后方的主构架6的后端部连接到在车身后方侧支承载物架22的车座架8。在载物架22的内部收容蓄电池85，该蓄电池85储存由燃料电池18发电产生的电力。
大致长方体的燃料电池18在乘坐人员100落座的车座15的下方位置按朝车身后方侧倾斜预定角度(例如30度)的状态安装着。在燃料电池18的车宽方向左右，邻接地配置用于冷却燃料电池18的散热器20L、20R。在燃料电池18的背面侧配置作为压送散热器的冷却水的促动器的电动泵19。另外，在燃料电池18的前面侧，为了对供给到燃料电池18的反应气体进行加湿，安装加湿器17。大致圆筒状的加湿器17在车座15的下方配置到车宽方向中央。
在上述车座15与转向手把5间设置低底盘式的搁脚部14。该搁脚部14用树脂板构成在行驶过程中放置乘坐人员的双脚的平坦底面，在本实施形式中，在车宽方向形成为左右对称的形状。在加湿器17的车身前后的主构架6的上面安装用于支承搁脚部14的树脂板的撑条27。另外，在搁脚部14的前方下方的位置处，在由主构架6和底部构架7围成的空间，配置作为将反应气体压送到燃料电池18的促动器的增压器16。
鞍座型燃料电池车辆1的车身由包含车架和前轮WF的车身前方的前车身1a和连接于该前车身1a的后车身1b构成。包含后轮WR的后车身1b和前车身1a由连接机构23连接。减震单元31安装于连接机构23的一部分和安装构架(参照图3)，吸收上下方向的冲击，该安装构架设置在左右一对车座架8间。在连接机构23适用耐特哈特橡胶摆动机构，该耐特哈特橡胶摆动机构使用橡胶减震器，这样，可在使2个后轮接触于路面的状态下使前车身1a侧倾而进行旋转行走。一体地收容将驱动力施加到后轮WR的驱动电动机和减速机构的动力机组24在后车身1b的靠底座构件25后方的位置安装于左右的后轮WR间。从动力机组24输出的驱动力由车轴26传递到后轮WR。在后车身1b的后轮WR间安装由电动机控制单元等构成的多个驱动系电气装置部件45。驱动系电气装置部件45包含作为电动机控制单元的电动机驱动器50、DC-DC变流器51、变压器52、主CPU53、控制驱动器54、55及保险丝盒56。驱动系电气装置部件45的配置构造在后面详细说明。
在头管3的车宽方向左右，从左右夹住主构架6和底部构架7地安装左右一对储氢瓶10L、10R。作为燃料箱的储氢瓶10L、10R的前方和侧方由连接于主构架6的防护管9围住。另外，在左侧的储氢瓶10L的前上方配置用于过滤成为反应气体的外气(空气)的空气滤清箱12。车辆前方侧由导风罩11覆盖，该导风罩11由树脂的薄板等构成，用作外装饰部件。安装于防护管9的前方侧的保护垫13使其一部分从形成于导风罩11的开口部冲着外方地配置。
左右的散热器20L、20R在车身侧面视图中使上部朝前方倾斜地安装。另外，在车身上面视图中，使承受行走风的平面部朝车身内侧倾斜地安装，以使得容易挡住来自车身前方的行走风。在燃料电池18的后方上部安装冷却水的蓄水箱21，在该蓄水箱21的上部配置氢传感器41。
包含控制向燃料电池18的氢供给量的控制部等的氢供给单元28配置到在左右的储氢瓶10L、10R间由左右的主构架6和底部构架7围住的空间。另外，在燃料电池18上安装吸入侧岐管29和排出侧岐管30，该吸入侧岐管29从燃料电池18的上部供给由加湿器17加湿的反应气体，该排出侧岐管30从燃料电池18的下部排出在燃料电池18的内部未完成化学反应的未反应气体。
图3为从左后方观看鞍座型燃料电池车辆1的透视图。在该图中，示出拆下了左侧的后轮WR的状态。与上述相同的符号示出相同或同等的部分。左右的储氢瓶10L、10R在其下端部安装块状的塞构件67，由安装于该塞构件67的氢气供给管69将氢气压送到氢供给单元28。氢供给单元28隐蔽于左右的储氢瓶10L、10R和主构架6间地隔着乘坐人员的搁脚部14配置到加湿器17对面的位置。在从左右夹住燃料电池18邻接地配置的散热器20L、20R，安装在停车时也可强制送风而进行散热的电风扇39。
在配置于燃料电池18背面部的电动泵19的下方，配置离子交换器40、安装于连接机构23与安装构架43间的减震单元31、及冷却水的恒温器42，该离子交换器40用于除去冷却水中预定的离子，将冷却水的电导率抑制得较低。恒温器42为根据冷却水温度切换冷却水路径从而防止燃料电池18的过冷的设备，在其上部安装排气管90，该排气管90将混入到冷却水的空气等排出到蓄水箱21。
支承于车座架8的载物架22在承载货物的平坦底部的前方侧设置立设部36，该立设部36用于靠往前方侧地固定货物。在立设部36的下部的车宽方向中央，设置可观察蓄水箱21的一部分的开口部38，这样，可从车身的外方侧确认冷却水容量。立设部36也可作为乘坐人员100的靠背起作用。在载物架22的后端部安装一体地形成制动灯和方向指示器的尾灯装置37。
在由连接机构23连接于前车身1a的后车身1b的底座构件25，将后构架47连接到底座构架32的上侧，该底座构架32构成作为主骨架的下框，该后构架47通过立设提高由该底座构架32形成的框架结构的刚性的副构架34而构成。副构架34围住安装于底座构件25的驱动系电气装置部件地配置，作为防止从外方施加的力影响驱动系电气装置部件45的保护构件起作用。在由该底座构架32和副构架34围住的空间，邻接地集中配置内装了驱动电动机24a的动力机组24，作为控制驱动电动机24a的电动机控制单元的电动机驱动器50，对从燃料电池18供给的电压进行升压或降压的变压器(VCU)52等各种驱动系电气装置部件45。在底座构架32安装用于支承后轮WR的车轴26的左右一对车轴保持架33。
图4为从车辆右侧观看后部构架的透视图。在该图中，示出将后轮WR的两轮都拆下的状态。如上述那样，后构架47在由该底座构架32形成的框架的上部安装作为保护构件起作用的副构架34。在由底座构架32和副构架34围住的空间，从车身前方侧排列一列地邻接配置大致长方体的大小的驱动系电气装置部件。各种电气装置部件从车身前方侧按将直流电流的电压值变换成预定值的DC-DC变换器51、上述变压器52、作为电动机控制单元的主CPU53、用于驱动上述增压器16的控制驱动器54、用于驱动上述电动泵19的控制驱动器55、及收容多个保险丝的保险丝箱56的顺序排列。在本实施形式中，控制驱动电动机24a的电动机控制单元由上述电动机驱动器50和主CPU53构成。电动机控制单元、变压器52、控制驱动器54、55也可通过收容于一体的罩等而一体形成。另外，在本实施形式中，后构架47的后部没有连接管等，成为后构架47的后部朝外方开放的状态，所以，容易进入到后部构架的内侧，容易对各种驱动系电气装置部件进行维修。
如上述那样，在本实施形式中，收容蓄电池85的载物架22配置于后轮WR的上方，而且驱动电动机24a和电动机控制单元安装在后车身1b的左右的后轮WR间，所以，各电气装置部件集中配置到后轮WR的附近。这样，从蓄电池85通过各电气装置部件到电动机控制单元和驱动电动机24a的配线可较短，可减少送电时的电力损失。另外，由于驱动电动机24a和电动机控制单元配置到左右的后轮WR间，所以，可获得车身左右的重量平衡良好的车身布局。另外，后车身1b在旋转行走时也不侧倾，所以，可防止驱动电动机24a和电动机控制单元产生左右方向的摆动。
按照上述那样的配置构成，通过集中配置大部分驱动系电气装置部件，从而可缩短相互连接各电气装置部件的配线，减少送电时的电力损失。另外，由于大部分电气装置部件安装于后车身，所以，车身前方侧的车身布局的自由度提高。另外，在本实施形式中，电动机控制单元(电动机控制器50和主CPU53)、变压器52、控制驱动器54、55集中地邻接配置。这样，容易缩小驱动系电气装置部件的设置空间，同时，可进一步减小送电时的电力损失。此外，相比分散配置多个电气装置部件的构成，可减少组装工时。
左右一对副构架34由朝车宽方向延伸的连接管35连接，该连接管35作为防护各种电气装置部件上方的保护构件，这样，后构架47的刚性也进一步提高。由副构架34和连接管35构成的保护构件围住包含电动机控制单元的各种电气装置部件地配置于后轮WR间，从而具有对其进行保护的功能。另外，在连接管35接合朝车身前方侧延伸、对DC-DC变换器51进行支承的撑条35a。动力机组24的后方侧端部比底座构架32的框架稍朝后方侧突出地配置，但在安装了后轮WR的状态下，由于后轮WR的后端部位于更后方侧，所以，动力机组24接触到异物等的可能性小。
图5为本发明一实施形式的变型例的鞍座型燃料电池车辆的侧面图。与上述相同的符号示出相同或同等的部分。本变型例的鞍座型燃料电池车辆200仅载物架的构成不同于上述实施形式所示车辆，本变型例的特征在于，收容蓄电池85的载物架22a直接安装于后车身1b的上部。这样，蓄电池85与各种驱动系电气装置部件更靠近配置，可减少从蓄电池85送电时的电力损失。另外，由于后车身1b的上方由载物架22a覆盖，所以，可进一步保护各驱动系电气装置部件。另外，由于蓄电池85直接安装于后车身1b，所以，可防止蓄电池85朝左右方向摆动。通过缩短车座架8a的后方侧，从而可减轻重量，另外，由于蓄水箱21露出到外部，所以，冷却水的容量检查、补充作业容易。载物架22a的形状可进行各种变形，例如设置接触货物的立设部等。
驱动系电气装置部件的种类、形状、各种电气装置部件相对后车身的配置位置和配置顺序、构成后部构架的构架部件和保护构件的形状等不限于上述实施形式，可进行各种变更。例如，配置于后轮与电动机控制单元间的保护构件也可由覆盖电气装置部件整体的板状部件等构成。电动三轮车辆也可仅将蓄电池作为驱动电动机的电力供给源。
Claims (6)
1.一种电动三轮车辆，具有将驱动力提供给驱动轮的电动机、控制该电动机的电动机控制单元、储存电力的蓄电池、对作为驱动轮的左右一对后轮进行轴支的后车身、可自由摆动地连接上述后车身与前车身以使上述前车身可在上述后轮接地的状态下朝左右倾斜的连接机构；其特征在于：
上述蓄电池配置于上述后轮的上方，
上述电动机控制单元至少包含电动机驱动器和CPU，
上述电动机和电动机控制单元在上述后车身上设于左右的后轮间，
上述前车身上设有由燃料气体与反应气体的化学反应发电的燃料电池，
上述蓄电池储存由上述燃料电池发电产生的电力。
2.根据权利要求1所述的电动三轮车辆，其特征在于：在上述后轮的上方配置有收纳上述蓄电池的载物架。
3.根据权利要求2所述的电动三轮车辆，其特征在于：具有将来自上述燃料电池的供给电力升降压的变压器，
该变压器在上述后车身上设于左右的后轮间。
4.根据权利要求2或3所述的电动三轮车辆，其特征在于：具有促动器和控制上述促动器的控制驱动器，
该促动器至少包含将上述反应气体供给到燃料电池的增压器和压送上述燃料电池的冷却水的电动泵，
上述控制驱动器在上述后车身上安装于左右的后轮间。
5.根据权利要求4所述的电动三轮车辆，其特征在于：上述电动机控制单元、上述变压器及上述控制驱动器邻接地集中配置着。
6.根据权利要求5所述的电动三轮车辆，其特征在于：在上述后车身上设有保护构件，该保护构件围住安装于左右后轮间的电气装置部件的至少一部分的外方。
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