JP2004123039A

JP2004123039A - 電気自動車

Info

Publication number: JP2004123039A
Application number: JP2002293358A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Nakajima; 中島　徳至
Original assignee: ZERO SPORTS CO Ltd
Current assignee: ZERO SPORTS CO Ltd
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】バッテリーの交換を容易にし、航続距離を伸ばし、使用の時間的制約を解消することが可能な電気自動車を提供することを課題とする。
【解決手段】電気自動車は、電気自動車の側方に取付けられ、六つのバッテリーＢを収容可能な放熱対策の講じられたバッテリー収容部３と、バッテリー収容部３に着脱自在に収容可能な内トレイ３２とを有するバッテリーケース１を具備している。さらに、バッテリー収容部３に収容されたそれぞれのバッテリーＢは、予め直列に接続され、端子部及び端子間は断熱性素材によって形成された断熱保護カバーが上方から被せられ、保護されている。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車に関するものであり、特にバッテリーを車体フレームにバッテリーケースごと、着脱自在に取付けることが可能な電気自動車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自然環境の保護を目的とし、大気に悪影響を及ぼす二酸化炭素やフロンガスなどのガスの排出を抑制するための種々の法律や条令が制定されている。特に、自動車産業の発達に伴って、ガソリン車やディーゼル車などのエンジンから排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）は、酸性雨などを引き起こす一因であることが知られ、該排気ガスの排出量を低減するための研究開発が各自動車メーカーなどによって行われている。
【０００３】
これらの排気ガスの排出量を軽減する目的として既存のガソリンや軽油を燃料としないで、メタノールや天然ガスなどの燃焼時に大気汚染物質の排出の少ない燃料を利用する低公害車や、バッテリーを搭載し電気エネルギーによって走行する電気自動車などの開発も多く進められている。
【０００４】
特に、電気自動車は、排気ガスを全く排出しないこと、及び騒音が小さいなどの利点を有していることに加え、従来のガソリン車のエンジン駆動によって生ずる熱損失がほとんどないため、貯えられた電気エネルギーをほとんど全て駆動モータによって駆動力に転換することができ、エネルギーロスの少ない理想的なものである。また、現在では技術開発の進歩により、既存のガソリン車と比べても加速性能や走行安定性などの点で遜色のない性能を有する電気自動車も開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述の電気自動車は、以下のような問題があった。すなわち、電気自動車は、車体に搭載され充電式の電池（バッテリー）に貯えられた電気エネルギーを利用して駆動モータを回転させ、駆動力を発生させていた。電気自動車の連続走行距離（航続距離）は、搭載されるバッテリーの容量（＝電気エネルギーの蓄電量）によって決まっていた。このとき、航続距離を長くしたい場合には、大容量のバッテリーを搭載したり、或いは搭載するバッテリーの数を増やすことを行っていた。ところが、大容量のバッテリーなどを搭載することにより、車体重量が増加し、余計に電気エネルギーを消費するため航続距離がそれほど伸びないことがあった。そのため、搭載されるバッテリ−の数及び容量は、車体重量などを勘案して決定されることが多かった。
【０００６】
したがって、ガソリン車等に比べて一回の充電によって走行可能となる航続距離は短い場合が多く、市街地などの平坦な道路を比較的短い距離だけ走行することを主とする目的とした使用が多く、電気自動車は長距離走行に向かないと考えられていた。
【０００７】
そして、走行によってバッテリーの蓄電量が低下した場合には、専用の充電設備或いは一般の商用電源などからバッテリーを再充電する必要があった。ところが、係る再充電には長時間（例えば、８時間程度）を要することがあり、充電の間は電気自動車を運転することができなかった。そのため、長距離走行に向かないとともに、運転時間が制約されるなどの問題があった。したがって、自然環境に対する影響が少ない優れた利点を有するにも関わらず、電気自動車が一般に普及することが遅れる要因の一つとなっていた。さらに、上述のバッテリーは、電気自動車の車体フレームに直に据置されていることが多く、バッテリー自体の交換を容易にする構造でない場合が多かった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記実情に鑑み、バッテリーの交換を容易にし、航続距離を伸ばすとともに、使用時間の制限を解消することが可能な電気自動車の提供を課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明にかかる電気自動車は、バッテリーを収容するバッテリー収容部、及び前記バッテリー収容部を、車両本体に設けられた車体フレームに着脱自在に取付ける取付手段を有するものである。
【００１０】
ここで、バッテリーを収容するバッテリー収容部とは、電気自動車の車体フレームに取付ける際にバッテリーを収容するためのものであり、例えば、バッテリーの底部及び側方の一部を囲み、バッテリーの側周形状と内接可能な空間を有する箱状を呈するものやトレイ状のものなどが挙げられる。このとき、一般的なバッテリーは、上面に電気接続用の正負の端子部が一対設けられているため、バッテリー収容部の上面は、少なくとも係る端子部に相当する部分が開放されているものが望ましい。
【００１１】
さらに、取付手段とは、電気自動車の車体フレームに対して着脱自在にバッテリー収容部を取付ける機構であり、例えば、車体フレームにバックルなどによって取付けるものが挙げられる。
【００１２】
したがって、請求項１の発明の電気自動車によれば、バッテリーをバッテリーケースのバッテリー収容部に収容した状態で車体フレームに取付けられる。さらに、バッテリーを収容した状態で電気自動車からバッテリケースを取外すことが行える。これにより、電気自動車に搭載するバッテリーの交換をバッテリケースごと行うことが可能となり、バッテリーの交換作業が容易となる。さらに、従来の電気自動車においてバッテリーの再充電に充てていた時間も運転することが行え、使用時間が制限されることがない。
【００１３】
請求項２の発明にかかる電気自動車は、請求項１に記載の電気自動車において、前記バッテリー収容部に収容可能な内トレイをさらに有し、前記バッテリーは、前記内トレイに載置された状態で前記バッテリー収容部に収容されるものである。
【００１４】
したがって、請求項２の発明の電気自動車によれば、請求項１の発明の電気自動車の作用に加え、内トレイに載置された状態でバッテリーがバッテリー収容部に収容される。これにより、バッテリー収容部を電気自動車の車体フレームに取付けた状態で、バッテリーのみをバッテリーケースから取外すことが可能となる。そのため、バッテリーの交換が容易に行えるようになる。
【００１５】
請求項３の発明にかかる電気自動車は、請求項１または請求項２に記載の電気自動車において、前記バッテリーケースは、前記車体フレームの側方、前方、中央、及び後方の少なくともいずれか一カ所に取付けられるものである。
【００１６】
したがって、請求項３の発明の電気自動車によれば、請求項１または請求項２の発明の電気自動車の作用に加え、電気自動車の側方、前方、中央、及び後方の少なくともいずれか一カ所にバッテリー収容部が取付けられる。ここで、電気自動車は一人乗り用のものが多く開発されており、その場合、運転席は車両の中央付近に設けられている。そのため、バッテリーは運転席の周囲に取付けられることが多い。電気自動車の側方、特に運転席の左右は、比較的スペースに余裕が有り、バッテリー収容部を取付けやすく、また取付作業を行うための作業空間を充分確保することが可能となる。なお、バッテリーを側方に取付ける場合、車両重量のバランスを考慮して運転席を中心として左右双方にそれぞれ取付けることが好ましい。
【００１７】
請求項４の発明にかかる電気自動車は、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の電気自動車において、前記バッテリーケースの前記バッテリー収容部は、少なくとも二つ以上の前記バッテリーを収容するものである。
【００１８】
したがって、請求項４の発明の電気自動車によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか一つの発明の電気自動車の作用に加え、複数のバッテリーをバッテリー収容部に収容して纏めた状態で、電気自動車に取付けることが可能となる。このとき、バッテリー収容部に収容した状態で互いのバッテリー同士の配線を予め完了しておくことにより、従来と比べて電気関係の作業を含んだバッテリーの交換作業を短縮化することが行える。さらに、バッテリー収容部から取外された複数のバッテリーは、端子同士を接続した状態で充電することが可能である。そのため、充電作業が容易になる。
【００１９】
請求項５の発明にかかる電気自動車は、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の電気自動車において、前記バッテリー収容部に収容された前記バッテリーを断熱保護する断熱保護カバーをさらに有するものである。
【００２０】
したがって、請求項５の発明の電気自動車によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか一つの発明の電気自動車の作用に加え、バッテリーを外気温から断熱する断熱保護カバーをさらに備えている。ここで、バッテリーは、周囲の気温によって充放電の効率が低下する場合がある。そこで、バッテリーを断熱するためのカバーを設けることにより、外気の熱が直接バッテリーに伝達されることが阻害され、気温による充放電効率の低下を防ぐことが可能となる。特に、複数のバッテリーを収容した場合、各々のバッテリーの性能を安定させることが可能となる。
【００２１】
請求項６の発明にかかる電気自動車は、請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の電気自動車において、前記バッテリーケースは、収容された前記バッテリーを冷却する放熱手段をさらに有するものである。
【００２２】
ここで、電気自動車に搭載されるバッテリーは、駆動用のモータ等に電気エネルギーを供給する際の放電時及び充電時に熱（以下、「充放電熱」と称す）を発生し、バッテリー全体が高温となって膨張したり、最悪の場合は破裂するおそれがある。そこで、バッテリー収容部に収容されたバッテリーの熱膨張を抑制し、バッテリーケースのバッテリー収容部の変形、及び放電熱による電気エネルギーの供給効率の低下を防止する目的で放熱手段が設けられる。ここで、放熱手段の一例としては、バッテリーを収容するバッテリー収容部の側面などの一部を刳抜いて、空気の流れを良くして空冷作用によって熱を放散するものや、放熱用のファンなどを備え、バッテリーに強制的に風をあてるものなどが挙げられる。
【００２３】
したがって、請求項６の発明の電気自動車によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか一つの発明の電気自動車の作用に加え、バッテリーケースに設けられた放熱手段により、充放電熱によるバッテリーの熱膨張が抑えられる。これにより、駆動用のモータなどに安定して電気エネルギーを供給することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態である電気自動車ＥＶにおけるバッテリーケース１について図１乃至図４に基づいて説明する。図１はバッテリーケース１の構成を示す斜視図であり、図２はバッテリーケース１を電気自動車ＥＶに取付けた状態を模式的に示す説明図であり、図３はバッテリーケース１を車体フレーム２に取付けた状態を示す拡大斜視図であり、図４はバッテリーＢを保護する断熱保護カバー１９の取付例を示す拡大斜視図である。
【００２５】
本実施形態のバッテリーケース１は、図１に示すように、複数のバッテリーＢを収容可能な収容空間Ｓが形成されたバッテリー収容部３と、バッテリー収容部３を電気自動車ＥＶの車体フレーム２に引掛けて取付ける取付手段（図示しない）から構成されている。ここで、本実施形態のバッテリーケース１が取付られる電気自動車ＥＶは、図２に示すように、駆動用モータＭ及びトランスミッション（図示しない）などが設置された車両本体５と、車両本体５に対して上方から被せて装着されるＦＲＰ製のカウル６とから主に構成され、さらに車長方向に沿って車体フレーム２が配設されている。そのため、カウル６を車両本体５から取外すことにより、電気自動車ＥＶの運転席の側方に取付けられたバッテリーＢを収容した状態のバッテリーケース１を視認することができる。
【００２６】
さらに、バッテリーケース１の構成について詳細に説明すると、バッテリー収容部３は、バッテリーＢの底面を下方から支持する載置部７、載置部７の各縁からそれぞれ立設して形成された背支持部８、台形状を呈す一対の横支持部９、及び背支持部８より高さが低く設定された前支持部１０によって囲まれた側壁部１１とから構成され、内部に六つのバッテリーＢを収容する収容空間Ｓを有し、前面の一部及び上面が開放された箱形状を呈している。なお、図１に示すように、側壁部１１の載置部７及び背支持部８は対角線上に架渡された枠によって四つの三角形が刳抜かれた構造を呈しており、一方、横支持部９及び前支持部１０は、円形状に刳抜いて形成された通風孔３０が複数カ所に設けられている。
【００２７】
さらに、横支持部９の一方には、一つの通風孔３０に被せられるようにしてファンの回転により強制的に気流を発生させて冷却する冷却ファン３１が取付けられている。ここで、通風孔３０及び冷却ファン３１が本発明における放熱手段に相当する。また載置部７の刳抜きは、バッテリー収容部３に水が溜まった場合の水抜きの機能も有している。さらに、三角形状或いは円形状の刳抜きによってバッテリーケース１全体の重量を軽量化する働きもある。なお、バッテリーケース１の載置部７等の各部材を構成する材質は、特に限定されないが、本実施形態においては軽量でかつ強度に優れるアルミフレームが利用されている。
【００２８】
さらに、図１に示すように、本実施形態のバッテリーケース１は、バッテリーＢが載置される部分が若干窪んで形成された内トレイ３２を有し、該内トレイ３２に載置された状態でバッテリーＢがバッテリー収容部３の載置部７の上に置かれる。
【００２９】
ここで、取付手段は、特に限定されないが、例えば、バッテリー収容部３の背支持部８から突設されたボルトや樹脂性のスナップボルトなどと、車体フレーム２に穿設されたボルト孔を介して固定するものなど周知の技術を用いて着脱可能に取付けるものが挙げられる。なお、バッテリー収容部３を着脱せずに、内トレイ３２のみでバッテリーＢの交換を行う場合には、係る取付手段を着脱可能にする必要はなく、車体フレーム２と一体化して形成したり、或いは溶接などによって強固に取付けるものであっても構わない。
【００３０】
次に、本実施形態のバッテリーケース１の使用方法について説明する。はじめに、バッテリー収容部３の収容空間Ｓに六つのバッテリーＢを「２×３」の配列で、内トレイ３２に載置した状態で収容する（図２参照）。このとき、収容空間Ｓの内周形状は、上述の配列に並べられた六つのバッテリーＢ及び内トレイ３２の外周形状と略一致している。そのため、バッテリー収容部３に収容されたバッテリーＢは、背支持部８、横支持部９、及び前支持部１０によって前後及び左右方向の移動が制限される。なお、前述した放電熱による熱膨張の影響を考慮して、各バッテリーＢの間には若干の隙間が設けられている。また、バッテリーＢの上面に接するように二つのバッテリー固定具１５（所謂「ステー」）がそれぞれ取付けられ、バッテリーＢのバッテリー収容部３内での上下方向への移動が制限されている。
【００３１】
そして、バッテリー収容部３に六つのバッテリーＢを収容し、さらに上下及び前後左右の移動を制限した状態で、バッテリーケース１を電気自動車ＥＶの車体フレーム２に取付ける。
【００３２】
なお、本実施形態においては、上述のバッテリーケース１を車体フレーム２に取付ける前に、バッテリー収容部３に収容された各々のバッテリーＢは上面に正負を一対として配設されている端子部１８ａ，１８ｂを介して直列に接続されている。そして、接続された各端子部１８ａ，１８ｂ及び端子間の形状に刳抜かれた孔部（図示しない）を有する発泡スチロール樹脂から形成された断熱保護カバー１９が上方から被せられている。これにより、バッテリーＢ或いはカウル６の上などから直射日光が当たった場合などに生じる複数のバッテリーＢの間の充放電効率の不均衡を解消することができる。さらに、係る断熱保護カバー１９は、内トレイ３２に載置したバッテリーＢを収容したバッテリーケース１を電気自動車ＥＶの車体フレーム２に取付ける作業中等に、誤って工具や作業員などが係る箇所を触れて、短絡や感電をすることが防止できる。なお、バッテリーケース１を車体フレーム２から取外す場合には、上述した逆の動作によって容易に行うことができる。また、直列接続されたバッテリーＢと電気自動車ＥＶとの接続は、車両本体５に設けられたコネクタ（図示しない）を介して簡易に行うことができる。ここで、本実施形態においては、バッテリーＢの上面のみを断熱保護するものを示したが、バッテリーＢの側面をさらに断熱保護するものであってもよい。
【００３３】
また、上述した方法は、電気自動車ＥＶにバッテリーケース１を着脱自在に取付る際の使用方法を示したが、本実施形態のバッテリーケース１は、以下に示すような使用も行うことができる。すなわち、バッテリー収容部３を車体フレーム２に取付けた状態で、バッテリーＢ及び該バッテリーＢが載置された内トレイ３２のみを取外し、交換することができる。これにより、バッテリーケース１ごと交換する場合と比べ、全体の重量を軽量にすることが可能となり、作業性が向上する。
【００３４】
以上示したように、本実施形態のバッテリーケース１は、バッテリーＢを収容した状態で、電気自動車ＥＶの車体フレーム２に着脱自在に取付けることができる。これにより、走行によってバッテリーＢが消耗し、再充電が必要となった場合、充電済みのバッテリーＢを収容した新しいバッテリーケース１に交換することによって、従来は再充電の時間は運転することができなかった電気自動車ＥＶを運転することができる。すなわち、再充電に係る使用時間の制約を解消することができる。さらに、上述のバッテリーケース１毎の交換を継続することにより、電気自動車ＥＶの連続走行が可能となり、航続距離を長く伸ばすことができる。また、本実施形態で示したように、バッテリーＢを交換する際に内トレイ３２に載置した状態でバッテリーＢを交換することにより、車両本体５に取付けられたバッテリーケース１の外殻をなす側壁部１１をそのままの状態にしておくことができる。これにより、バッテリーＢの交換作業がさらに速やかに行うことができる。
【００３５】
加えて、バッテリーケース１が、電気自動車ＥＶの側方側に設置されることにより、主要機構をなす駆動用モータやトランスミッションなどの配置に邪魔とならない。さらに、図２に示すように、カウル６を取外しただけでバッテリーケース１を容易に視認することができ、バッテリーケース１の交換及び取付作業が行い易い。
【００３６】
さらに、バッテリーケース１を取付ける際には、予めバッテリー収容部３に収容されたバッテリーＢ同士が既に電気的に接続された状態にあるため、電気自動車ＥＶに取付けた後のバッテリーＢと車両本体５との配線作業が簡略化される。また、バッテリーＢの各端子部１８ａ，１８ｂには上方から断熱保護カバー１９が被せられているため、熱による複数のバッテリーＢの充放電効率の不均衡を抑制し、さらに取付け作業中の短絡や感電などの事故を未然に防ぐことができる。
【００３７】
また、バッテリーケース１には、通風孔３０及び冷却ファン３１が設けられ、バッテリーＢの充放電の際に発生する充放電熱を冷却することができる。これにより、バッテリーＢの熱膨張を抑えることができる。
【００３８】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００３９】
すなわち、本実施形態の車体フレーム２にバッテリー収容部３を取付けるものとしてボルトやスナップボルトによるものを例示したが、これに限定されるものではなく、バッテリー収容部３の背支持部８の上端にＬ字形状の取付片を配設し、車体フレーム２に設けた切欠とによって挟込んで固定するものであってもよい。これにより、切欠に嵌合した取付片により車両本体５に対して前後方向に力が加わった場合でも固定位置がずれることがなくなる。
【００４０】
さらに、本実施形態において示した電気自動車ＥＶは、カウル６を車両本体５から外すことにより、バッテリーケース１を外部に露出させ、取付作業を行うものを示したが、これに限定されるものでなく、バッテリーケース１の取付作業を行い易いように、取付けられた位置の近傍のみを外部に露出可能に開閉する扉などを設けたものであっても構わない。
【００４１】
また、バッテリー収容部３に収容するバッテリーＢの数は、六つに限定されるものではなく、一つ或いはそれ以上の複数であってもよく、車両重量及び設置するスペースを勘案して決定することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明の電気自動車は、電気自動車のバッテリーをバッテリーケースごと容易に取外すことができる。これにより、従来は面倒であったバッテリーの交換が容易に行えるようになる。さらに、再充電に要する時間を省略できるため、連続走行が可能となり、航続距離を伸ばすことができる。
【００４３】
請求項２の発明の電気自動車は、請求項１の発明の電気自動車の効果に加え、バッテリー収容部に着脱自在に収容可能な内トレイをさらに有するため、バッテリーの交換作業がさらに行いやすくなる。
【００４４】
請求項３の発明の電気自動車は、請求項１または請求項２の発明の電気自動車の効果に加え、電気自動車の側方に設置されているため、駆動用モータなどの設置の邪魔にならず、さらに、取付の作業スペースが充分確保されるため、取付作業をスムーズに行うことができる。
【００４５】
請求項４の発明の電気自動車は、請求項１乃至請求項３のいずれか一つの発明の電気自動車の効果に加え、複数のバッテリーがバッテリー収容部に収容されるため、予めバッテリー同士を直列などに接続しておくことにより、電気自動車を取付けた後の車両本体との配線作業を容易に行うことができる。
【００４６】
請求項５の発明の電気自動車は、請求項１乃至請求項４のいずれか一つの発明の電気自動車の効果に加え、断熱保護カバーによってバッテリーが外気の熱から保護される。これにより、バッテリーの充放電の効率が損なわれることがない。加えて、端子部及び端子間がカバーされるため、電気自動車の取付作業時の短絡や感電などの事故を防止することができる。
【００４７】
請求項６の発明の電気自動車は、請求項１乃至請求項５のいずれか一つの電気自動車の効果に加え、バッテリーの充放電熱による熱膨張を冷却ファンなどの放熱手段によって抑えることができる。このため、モータなどに供給される電気エネルギーの供給効率が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】バッテリケースの構成を示す斜視図である。
【図２】バッテリーケースを電気自動車に取付けた状態を模式的に示す説明図である。
【図３】バッテリケースを車体フレームに取付けた状態を示す拡大斜視図である。
【図４】バッテリーを保護する断熱保護カバーの取付例を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
１　バッテリケース
２　車体フレーム
３　バッテリー収容部
１８ａ，１８ｂ　端子部
１９　断熱保護カバー
３０　通風孔（放熱手段）
３１　冷却ファン（放熱手段）
Ｂ　バッテリー
ＥＶ　電気自動車

Claims

バッテリーを収容するバッテリー収容部、及び前記バッテリー収容部を、車両本体に設けられた車体フレームに着脱自在に取付ける取付手段を有するバッテリーケースを具備することを特徴とする電気自動車。
前記バッテリー収容部に収容可能な内トレイをさらに有し、
前記バッテリーは、
前記内トレイに載置された状態で前記バッテリー収容部に収容されることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。
前記バッテリーケースは、
前記車体フレームの側方、前方、中央、及び後方の少なくともいずれか一カ所に取付けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気自動車。
前記バッテリーケースの前記バッテリー収容部は、
少なくとも二つ以上の前記バッテリーを収容することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の電気自動車。
前記バッテリー収容部に収容された前記バッテリーを断熱保護する断熱保護カバーをさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の電気自動車。
前記バッテリーケースは、
収容された前記バッテリーを冷却する放熱手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の電気自動車。