JP2005132283A - ハイブリッド式電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で、軽量化、小型化すると共に、冷却性の向上を図るハイブリッド式電動車両を提供する。
【解決手段】車体２は、操向輪４と駆動輪７との間に前後方向に延びる車体フートボード２ｅを有し、エンジン１０によって駆動される発電機１３の発電電力とバッテリ１５の電力とを制御装置Ａの制御で駆動モータ１８に給電し、走行中にバッテリ１５に発電機１３で充電しながら駆動モータ１８の動力を駆動輪７に伝達して走行するハイブリッド式電動車両１であって、エンジン１０、発電機１３、バッテリ１５、制御装置Ａ、駆動モータ１８の順に直列にかつ車体フートボード２ｅの内部に配置している。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジン駆動式の発電機とバッテリとを備えたハイブリッド式電動車両に関するものである。

従来見られる自走式２輪車においては、エンジンで車輪を駆動するものがあるが、特に、その駆動伝達の構造上エンジン搭載の自由度は制限されていた。

また、電動車両においては、バッテリのスペースが大きくなりがちで走行距離に課題が残るものが多くあった。また、バッテリの充電器も別途必要であり移動範囲が限られる問題もある（例えば、特許文献１）。

実在するハイブリッドの乗物としては、エンジン動力と電力モータの動力を併用するものが多く、パラレルハイブリッドと呼ばれている。これらは構造的に複雑であったり、かつ要素のレイアウトの自由度は少なく高価な製品になりがちであった（例えば、特許文献２）。また、２つの動力源を有することで重量が嵩んでしまうという問題もある。

また、電動車両の一つとして、駆動輪を駆動する駆動モータに給電するバッテリに走行中に充電するエンジン駆動式の発電機を搭載したハイブリッド式電動車両があり、この電動車両は発電機の発電電力とバッテリの電力とを駆動モータに給電し、この駆動モータの動力のみで走行する構成を採っているものがある（例えば、特許文献３）。
特開平８−１７５４７５号公報 特開２０００−１０３３８４号公報 特開２００１−１０５８９９号公報

このように、走行中にバッテリに発電機で充電しながら駆動モータの動力を駆動輪に伝達して走行するハイブリッド式電動車両では、特に、安価で、軽量化、小型化することが特に重要である。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、安価で、軽量化、小型化を可能にするハイブリッド式電動車両を提供することを目的としている。

前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。

請求項１に記載の発明は、車体は、操向輪と駆動輪との間に前後方向に延びる車体フートボードを有し、エンジンによって駆動される発電機の発電電力とバッテリの電力とを制御装置の制御で駆動モータに給電し、走行中に前記バッテリに前記発電機で充電しながら前記駆動モータの動力を前記駆動輪に伝達して走行するハイブリッド式電動車両であって、
前記エンジン、前記発電機、前記バッテリ、前記制御装置、前記駆動モータの順に直列にかつ前記車体フートボードの内部に配置したことを特徴とするハイブリッド式電動車両である。

請求項２に記載の発明は、前記車体フートボードは、側面から視て前記操向輪と前記駆動輪の上端を結ぶ線より下方に位置することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド式電動車両である。

請求項３に記載の発明は、前記エンジンと前記発電機との間に、エンジン冷却ファンを配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド式電動車両である。

請求項４に記載の発明は、前記エンジンは、車幅方向の一方に吸気系を配置し、他方に排気系を配置し、
前記排気系の排気ガスを下方へ排出可能にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のハイブリッド式電動車両である。

請求項５に記載の発明は、前記車体フートボードには、
冷却風の冷却風吸込口が、前記吸気系側側方と、前記エンジン上方前側と、前記駆動モータ側下方とに開口して形成され、
冷却した後の冷却風の冷却風排出口が、前記排気系側下方に開口して形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のハイブリッド式電動車両である。

前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。

請求項１に記載の発明では、エンジン、発電機、バッテリ、制御装置、駆動モータの順に直列にかつ車体フートボードの内部に配置したことで、車体をスリムにすることができる。したがって、車体の空気抵抗を大幅に低減できる。

また、エンジン、発電機、バッテリ、制御装置、駆動モータが直線的な配置になり、これらに接続される配管、配線を最短距離にレイアウトできる。また、配線を短くできるとともに電気抵抗を小さくできる。

請求項２に記載の発明では、車体フートボードは、側面から視て操向輪と駆動輪の上端を結ぶ線より下方に位置することで、小型化し、空気抵抗を大幅に低減できる。

請求項３に記載の発明では、エンジンと発電機との間に、エンジン冷却ファンを配置したことで、エンジン及び発電機を冷却することができる。

請求項４に記載の発明では、エンジンは、車幅方向の一方に吸気系を配置し、他方に排気系を配置し、排気系の排気ガスを下方へ排出可能にしたことで、シンプルな構造で排気ガスによって吸気系が熱の影響を受けることを防止することができる。

請求項５に記載の発明では、冷却風を吸気系側側方及びエンジン上方前側から吸い込み、また駆動モータ側下方から吸い込み、エンジン、発電機、バッテリ、制御装置、駆動モータを冷却し、冷却した後の冷却風を排気系側下方に排出する。このように、温度の低い方から冷却することで冷却効率が向上し、シンプルな構造で十分な冷却が行える。

以下、この発明のハイブリッド式電動車両の実施の形態について説明するが、この発明は、この実施の形態に限定されない。また、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明の用語はこれに限定されない。

図１はハイブリッド式電動車両の側面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、図５は図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図、図６は車体カバーの側面図、図７はエンジン、エンジン冷却ファン及び発電機を組み付けて搭載した状態を示す車両走行方向左側から視た側面図、図８はエンジン、エンジン冷却ファン及び発電機を組み付けて搭載した状態を示す図７の平面図、図９はエンジン、エンジン冷却ファン及び発電機を組み付けて搭載した状態を示す車両走行方向前側から視た前面図、図１０はハイブリッド式電動車両の動力伝達を説明する図である。

図１乃至図６において、この実施の形態のハイブリッド式電動車両１は、車体２の前端部２ａに回動自在に支持させたフロントフォーク３を有する。このフロントフォーク３には、下部に操向輪４である前輪が支持される。フロントフォーク３の上部には、操向ハンドル５が設けられる。

車体２の後端部２ｂには、左右一対のアーム２ｃが後方に伸び、この左右一対のアーム２ｃには駆動輪７である後輪の車軸８が支持されている。また、車体２の後端部２ｂには、サドル支持部２ｄが上方へ伸びるように設けられ、このサドル支持部２ｄにサドル９が取り付けられている。

車体２の前端部２ａと後端部２ｂとの間に、車体フートボード２ｅが設けられ、この車体フートボード２ｅは、図２に示すように、左右一対のアーム２ｃの幅よりやや広幅になっており、サドル９に着座したライダーの足載せスペースを確保している。

この車体２の車体フートボード２ｅの内部には、図１及び図２に示すように、前側にエンジン１０がシリンダ軸を上下方向にして配置され、平面視においてエンジン１０の車両走行方向に吸気系１１が配置され、車両走行方向左側に排気系１２が配置されている。エンジン１０は空冷式の４サイクルエンジンである。

図７乃至図９に示すように、吸気系１１は、吸気管１１ａ、キャブレタ１１ｂ、エアクリーナ１１ｃから構成される。吸気管１１ａがエンジン１０の気筒１０ａの右側に接続され、この吸気管１１ａにキャブレタ１１ｂが配置されている。エアクリーナ１１ｃの後部には吸気取入管１１ｄが接続されている。このキャブレタ１１ｂには、燃料供給管１４ａを介して燃料タンク１４が接続され、キャブレタ１１ｂに備えられる電磁弁１１ｂ１によって燃料供給が行なわれる。

排気系１２は、排気管１２ａ、マフラ１２ｂから構成される。排気管１２ａがエンジン１０の気筒１０ａの左側に接続され、この排気管１２ａにマフラ１２ｂが接続されている。このマフラ１２ｂには、排気ガス放出管１２ｂ１が下方に延びるように配置されている。この排気ガス放出管１２ｂ１は、図９に示すように、エンジン側に屈曲し、この屈曲部１２ｂ２によって開口部１２ｂ３がエンジン１０より下方に位置し、かつ車両中心方向の路面に向かって排気ガスを放出するようになっている。

このように、エンジン１０は、車幅方向の一方に吸気系１１を配置し、他方に排気系１２を配置し、排気系１２の排気ガスを下方へ排出可能にしたことで、シンプルな構造で排気ガスによって吸気系１１が熱の影響を受けることを防止することができる。

また、エンジン１０の後方位置に発電機１３が配置され、この発電機１３はエンジン１０によって発電する。このエンジン１０の上方位置には、エンジン１０の燃料を貯留する燃料タンク１４が配置されている。

このエンジン１０と発電機１３との間に、エンジン冷却ファン８０が配置されている。エンジン１０のクランク軸１０ｂが車両走行方向に配置され、このクランク軸１０ｂと発電機１３のロータ軸１３ａとの間に、エンジン冷却ファン８０の冷却ファン駆動軸８０ａが接続され、冷却ファン駆動軸８０ａにフィン８０ｂが設けられている。

このように、エンジン１０と発電機１３との間に、エンジン冷却ファン８０を配置しており、エンジン冷却ファン８０を配置したことで、小型で、かつ簡単な構造でエンジン１０及び発電機１３を冷却することができる。

エンジン１０は、車体フートボード２ｅの内部に車両走方向前側に設けられ、エンジン１０によって発生する振動がライダーに伝わりにくい構成となっている。

また、車体２の車体フートボード２ｅには、発電機１３の後方位置にバッテリ１５が配置され、さらにバッテリ１５の後方位置にハイブリッド制御コントローラ１６とモータコントローラ１７で構成される制御装置Ａが配置されている。このハイブリッド制御コントローラ１６とモータコントローラ１７の後方には、駆動モータ１８が配置されている。この駆動モータ１８のスプロケット１８ａはチェーン１９を介して駆動輪７のホイール２０のスプロケット２１に連結されている。

駆動モータ１８と駆動輪７の車軸部の距離を短くするため、駆動モータ１８はエンジン１０より車両走行方向後側に設けられる。

このように駆動モータ１８の動力はチェーン１９を介して駆動輪７側へ伝達されるが、ドライブシャフトを介して駆動輪７側へ伝達するようにしてもよい。チェーン１９としては通常自転車等に用いられる金属製のチェーンやゴムベルトを炭素繊維で強化したチェーンが用いられる。

バッテリ１５は、図１０に示すように、多数のバッテリセル１５ａと、バッテリ残量計１５ｂ、バッテリ温度計１５ｃとからなっている。バッテリセル１５ａは、従来からよく知られているニッケル水素単電池またはニッケルカドミウム単電池などからなり、それぞれを直列に接続している。バッテリ残量計１５ｂはバッテリ残量情報をハイブリッド制御コントローラ１６へ送り、バッテリ温度計１５ｃは、バッテリ温度情報をハイブリッド制御コントローラ１６へ送る。

この実施の形態のハイブリッド式電動車両１は、操向輪４と駆動輪７とを備え、この操向輪４と駆動輪７の間には、エンジン１０、発電機１３、バッテリ１５、ハイブリッド制御コントローラ１６、モータコントローラ１７及び駆動モータ１８が車体フートボード２ｅの内部に配置されている。このエンジン１０によって駆動する発電機１３の発電電力とバッテリ１５の電力とを駆動モータ１８に給電し、この駆動モータ１８の動力を駆動輪７に伝達して走行する。この駆動輪７のホイール２０には変速機４０が配置されている。

この実施の形態の駆動モータ１８は、図１０に示すように、モータ３６と変速機３７が配置されている。変速機３７は、モータ３６の回転を変速して駆動輪７を駆動する。

ハイブリッド制御コントローラ１６は、バッテリ１５の充放電と、エンジン１０の回転数を制御するためのもので、図１０に示すように、エンジン制御手段１６ａ、バッテリ１５の残存容量を設定する残存容量設定手段１６ｂなどを備えるとともに、表示装置５０がハイブリッド制御コントローラ１６に接続されている。

表示装置５０は、図示していない警告灯を備えており、操向ハンドル５の近傍に設けている。バッテリ１５が劣化しているときにハイブリッド制御コントローラ１６が警告灯を点灯させる。バッテリ１５の劣化は、バッテリ残量計１５ｂのバッテリ残量情報に基づき残存容量設定手段１６ｂが検出する。

エンジン制御手段１６ａは、残存容量設定手段１６ｂが設定した残存容量が予め定めた下限値を下回ったときにエンジン１０を始動して発電機１３による発電・充電を開始させ、残存容量が予め定めた上限値に達したときにエンジン１０を停止して発電機１３による発電・充電を中止する構成を採用している。すなわち、バッテリ１５の残存容量が下限値を下回ったときには、残存容量が上限値に達するまでエンジン１０によって発電機１３を駆動し、発電機１３が発電する電力でバッテリ１５を充電する。

また、エンジン制御手段１６ａは、車速センサ５１が検出した車速が予め定めた値を上回っている高速時には、エンジン１０を停止する構成を採用している。また、車速センサ５１の検出で、ハイブリッド式電動車両１が走行しないで停止している時には、エンジン１０を停止する構成となっている。

ライダーのアクセル操作によって出力されるアクセル信号がモータコントローラ１７に入力され、このモータコントローラ１７は、アクセル操作力の大きさに略比例するように駆動モータ１８の動力を制御する。

この実施の形態のエンジン１０の始動は、発電機１３でクランク軸１０ｂを駆動することによって実施し、エンジン１０の停止は、ハイブリッド制御コントローラ１６が点火回路を開くことによって実施する。

この実施の形態では、変速機３７を駆動モータ１８の部分に配置し、変速機４０を駆動輪７の車軸部に配置し、駆動モータ１８の動力を、チェーン１９で駆動輪側に伝達することで、速度レンジを幅広くすることができる。したがって、小型の駆動モータ１８でも十分な発進性能を確保しながら、最高速度も効率よく達成することができる。駆動モータ１８は駆動輪７のタイヤ外周部７ａよりも車両走行方向前側に配置されている。

また、変速機３７，４０を駆動モータ側と駆動輪の両方に設置することで、その構造を小型で簡単にすることが可能になる。また、駆動輪側の重量増加を最小に抑えながら、変速機３７，４０を取り入れることも可能になる。

また、変速機３７，４０によってモータ最大または定格出力の小さなものを利用しても十分な速度での走行性能を維持できることから、小型エンジン発動機を搭載した省エネルギーで排気ガスの少ないクリーンな小型・軽量の新型ハイブリッド式電動車両１を構成することが可能になる。

また、変速機３７，４０は、自動変速機であり、更に操縦者の操作を簡便にできることで、操縦性能・走行性能を高めることが可能になる。なお、変速機３７または変速機４０の一方のみを自動変速機としてもよい。また、この実施の形態では、駆動モータ１８の動力を、チェーン１９に代えてドライブシャフトで駆動輪側に伝達するようにしてもよい。

この実施の形態のハイブリッド式電動車両１では、エンジン１０、発電機１３、バッテリ１５、制御装置Ａ、駆動モータ１８の順に、走行方向に前側から直列にかつ車体フートボード２ｅの内部に配置し、これにより車体をスリムにすることができる。したがって、車体の空気抵抗を大幅に低減できる。また、エンジン１０、発電機１３、バッテリ１５、制御装置Ａ、駆動モータ１８が直線的な配置になり、これらに接続される配管、配線を最短距離にレイアウトできる。また、配線を短くできるとともに電気抵抗を小さくできる。

また、車体フートボード２ｅは、図１に示すように、側面から視て操向輪４と駆動輪７の上端を結ぶ線Ｌ１より下方に位置し、車体フートボード２ｅが側面から視て操向輪４と駆動輪７の上端を結ぶ線Ｌ１より下方に位置することで、車体の空気抵抗を大幅に低減できる。

また、車体フートボード２ｅには、図１乃至図３に示すように、冷却風の冷却風吸込口９０が吸気系側側方に開口して形成され、冷却風吸込口９１がエンジン上方前側に開口して形成され、冷却風吸込口９２が駆動モータ側下方に開口して形成されている。また、冷却した後の冷却風の冷却風排出口９５が排気系側下方に開口して形成されている。

このハイブリッド式電動車両１が走行する時に、エンジン冷却ファン８０の駆動によって車体フートボード２ｅの内部が負圧となる。このため、図３に示すように、冷却風が冷却風吸込口９０によって吸気系側側方から吸い込まれ、また、冷却風が冷却風吸込口９１によってエンジン上方前側から吸い込まれる。また、図３に示すように、冷却風が冷却風吸込口９２によって駆動モータ側下方から吸い込まれる。

この冷却風吸込口９０によって吸い込まれた冷却風は、吸気系側側方からエンジン１０を冷却する。また、冷却風吸込口９１によって吸い込まれた冷却風は、エンジン上方前側からエンジン１０を冷却する。また、冷却風吸込口９２によって吸い込まれた冷却風は、駆動モータ１８、制御装置Ａ、バッテリ１５、発電機１３と、エンジン１０と冷却する。これらの冷却風は、さらに排気系１２を構成する排気管１２ａ、マフラ１２ｂの順に温度の低い方から冷却することで冷却効率を向上することができ、シンプルな構造で十分な冷却が行えることで小型、軽量、安価なハイブリッド車両を構成できる。

この発明は、走行中にバッテリを前記発電機で充電しながら駆動モータの動力を駆動輪に伝達して走行するハイブリッド式電動車両に適用できる。

ハイブリッド式電動車両の側面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 車体カバーの側面図である。 エンジン、エンジン冷却ファン及び発電機を組み付けて搭載した状態を示す車両走行方向左側から視た側面図である。 エンジン、エンジン冷却ファン及び発電機を組み付けて搭載した状態を示す図７の平面図である。 エンジン、エンジン冷却ファン及び発電機を組み付けて搭載した状態を示す車両走行方向前側から視た前面図である。 ハイブリッド式電動車両の動力伝達を説明する図である。

符号の説明

１ ハイブリッド式電動車両
２ 車体
２ｅ 車体フートボード
４ 操向輪
７ 駆動輪
１０ エンジン
１３ 発電機
１５ バッテリ
１６ ハイブリッド制御コントローラ
１７ モータコントローラ
１８ 駆動モータ

Claims (5)

1. 車体は、操向輪と駆動輪との間に前後方向に延びる車体フートボードを有し、エンジンによって駆動される発電機の発電電力とバッテリの電力とを制御装置の制御で駆動モータに給電し、走行中に前記バッテリに前記発電機で充電しながら前記駆動モータの動力を前記駆動輪に伝達して走行するハイブリッド式電動車両であって、
   前記エンジン、前記発電機、前記バッテリ、前記制御装置、前記駆動モータの順に直列にかつ前記車体フートボードの内部に配置したことを特徴とするハイブリッド式電動車両。
2. 前記車体フートボードは、側面から視て前記操向輪と前記駆動輪の上端を結ぶ線より下方に位置することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド式電動車両。
3. 前記エンジンと前記発電機との間に、エンジン冷却ファンを配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド式電動車両。
4. 前記エンジンは、車幅方向の一方に吸気系を配置し、他方に排気系を配置し、
   前記排気系の排気ガスを下方へ排出可能にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のハイブリッド式電動車両。
5. 前記車体フートボードには、
   冷却風の冷却風吸込口が、前記吸気系側側方と、前記エンジン上方前側と、前記駆動モータ側下方とに開口して形成され、
   冷却した後の冷却風の冷却風排出口が、前記排気系側下方に開口して形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のハイブリッド式電動車両。

Images