JP2010184538A - Low floor type electric vehicle - Google Patents
Low floor type electric vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010184538A JP2010184538A JP2009028808A JP2009028808A JP2010184538A JP 2010184538 A JP2010184538 A JP 2010184538A JP 2009028808 A JP2009028808 A JP 2009028808A JP 2009028808 A JP2009028808 A JP 2009028808A JP 2010184538 A JP2010184538 A JP 2010184538A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- metal hydride
- current collector
- electrode current
- nickel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 81
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 70
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 claims description 85
- -1 nickel metal hydride Chemical class 0.000 claims description 62
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 abstract description 21
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 23
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 22
- 230000008859 change Effects 0.000 description 15
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 12
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 12
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 4
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 3
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000652 nickel hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Abstract
Description
本発明は、電池駆動による低床式電気車両に関する。 The present invention relates to a battery-driven low floor electric vehicle.
近年、バリアフリーの観点から、高齢者、障害者や車いす利用者などの乗り降りの安全化、容易化及び円滑化を目的として、低床式乗合車両、例えば低床式バスが近年開発され、実用化されている(例えば、特許文献1参照)。低床式バスは、車いす使用者による乗降の便宜を考慮して、車両内の相当部分の床面も上記乗降口床面と同じ高さになるように設計されている。実用化されている低床式バスの満たす主たる基準として、乗降口床面の乗降時の高さが270mm以下であるということが推奨されている(「公共交通機関の車両等に関する移動円滑化整備ガイドライン(監修:国土交通省総合政策局安心生活政策課、発行:交通エコロジー・モビリティー財団、平成19年7月発行)」より)。 In recent years, from the viewpoint of barrier-free, low-floor riding vehicles such as low-floor buses have been recently developed and put into practical use for the purpose of safety, facilitation and smoothing of getting on and off for elderly people, persons with disabilities and wheelchair users. (For example, refer to Patent Document 1). The low-floor bus is designed so that the floor surface of a substantial part in the vehicle has the same height as the above-mentioned entrance / exit floor surface in consideration of the convenience of getting on and off by a wheelchair user. It is recommended that the height at the time of getting on and off the entrance / exit floor is 270 mm or less as a main standard to be satisfied by a low-floor bus that has been put into practical use ("Establishment of facilitation of movement related to public transport vehicles etc. Guideline (Supervised by Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism Policy Bureau, Safe Life Policy Division, Issued: Traffic Ecology and Mobility Foundation, issued in July 2007).
現存の乗合バスの多くは、ディーゼル式エンジンにより駆動されるものであり、ディーゼル式エンジン、トランスミッション、及びデファレンシャル機構等を搭載する。図7は、従来のディーゼル式エンジン駆動の低床式バス24’の(1)概略の平面分解図(即ち、バスの屋根部分を外した平面図)と、(2)概略の縦断面図である。なお、(2)の縦断面図は、(1)に示すAA’を通りバスを鉛直に縦断する面による縦断面図である。運転席26が備わる側がバスの前方向である(縦断面図(2)では、運転席を省いている)。バスの前半分においては、床面25は低く設計されており、前輪タイヤハウス42r、42l上に備わる座席28r、28l以外の前方座席32r、32lは低床面25上に設置されている。しかしながら、図7に示すように、バスの後半分においては、床面27は高くなっており、床面全面において低床となっていない。これは、バスの後半分の床面27下の空間48、及び、最後尾座席の後方の空間には、ディーゼル式エンジン、トランスミッション、及びデファレンシャル機構等に関連する諸装置が収納されているためである。
Many existing buses are driven by a diesel engine, and are equipped with a diesel engine, a transmission, a differential mechanism, and the like. FIG. 7 shows (1) a schematic exploded plan view of a conventional low-
一方、車両において乗員用のスペースを確保するための技術として、タイヤを支えるホイールの中にハブに直結して組み込んだモータにより駆動力を発生させるインホイールモータの技術がある。例えば、特許文献2及び非特許文献1には、インホイールモータを搭載する大型バスが開示されている。図8に、インホイールモータ(IWM)6を利用する大型車両のための駆動システム2’の概略構成図を示す。駆動システム2’は主に、リチウムイオン電池4’、駆動系60、及び回生系58から構成される。駆動系60は、インバータ8、インホイールモータ6、及び駆動トルク指令制御部10を含む。駆動系60は4つのホイール夫々に対して設けられる。夫々のインバータ8は、駆動トルク指令制御部10からのトルク指令による制御を受けて、リチウムイオン電池4’からの直流入力を交流に変換してインホイールモータ6に出力する。
On the other hand, there is an in-wheel motor technology that generates a driving force by a motor that is directly connected to a hub and incorporated in a wheel that supports a tire as a technology for securing a space for an occupant in a vehicle. For example,
回生系58は、チョッパ52、キャパシタ54、及び充放電制御部56を含む。チョッパ52はキャパシタ54の充放電のために設けられている。回生(減速)モードとなり、リチウムイオン電池4’を充電する方向に電流が流れると、チョッパ52〜キャパシタ54側に分流するように充放電制御部56により制御され、回生エネルギーがキャパシタ54に吸収される。力行(加速)モードとなり、リチウムイオン電池4’を放電する方向に電流が流れると、キャパシタ54に蓄えられたエネルギーを放出するように、充放電制御部56により制御される。なお、回生系58は、駆動システム2’全体に1つ備わる。また「力行」は、内燃機関による自動車の場合には通常アクセルを踏んだ状態を示し、電気自動車の場合にはモータに電力を流した状態を示す。
The
インホイールモータ6を利用する車両用駆動システムでは、タイヤを支えるホイールの中に組み込んだモータにより駆動力を発生させるため、通常の車両で必要な、車体に搭載された、エンジンやモータからタイヤまで駆動力を伝達する、トランスミッションやデファレンシャルギア、プロペラシャフト、ドライブシャフト等のドライブライン装置を車体に搭載する必要がなく、それら諸装置のための空間分、車両内の空間を確保できる。 In the vehicle drive system that uses the in-wheel motor 6, since the driving force is generated by the motor built in the wheel that supports the tire, from the engine and motor mounted on the vehicle body to the tire, which is necessary for ordinary vehicles It is not necessary to mount driveline devices such as a transmission, a differential gear, a propeller shaft, and a drive shaft that transmit driving force on the vehicle body, and space for these devices can be secured.
しかしながら、上述のインホイールモータ(IWM)6を利用する駆動システム2’では、依然として、チョッパ52やキャパシタ54を含む回生系58を搭載するための空間が必要である。従って、上述のインホイールモータ(IWM)6を利用する大型車両のための駆動システム2’を低床式バスに利用するとしても、バスの後半分の高床面27下の空間48の少なくとも一部を、回生系58を搭載するための空間として残すことが不可避である。
However, in the
前述のように従来のエンジン式低床バスは床面全面がフラットではない。利用者の利便性、安全性等を考慮すると、高床面が無い、すなわち、床面全体がフラットな全低床式バスが望まれる。 As described above, the conventional engine-type low-floor bus is not flat on the entire floor surface. In consideration of user convenience, safety, etc., an all-low floor bus that does not have a high floor surface, that is, the entire floor surface is desired.
また、特許文献2に記載のインホイールモータを車両に利用する場合、回生系装置(回生系58に含まれる装置)を車体内のどこかに収納する必要がある。よって、エンジン式の従来のバスと同様、車体後半部に収納することが考えられ、よって、従来と同様床面全体をフラットにできないという問題がある。
Moreover, when using the in-wheel motor of
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、全面フルフラットの低床を備えた電動車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric vehicle having a full floor flat floor.
本発明は、上記の目的を達成するために為されたものである。本発明に係る低床式電気車両は、
ホイールの中に組み込まれたインホイールモータと、
上記インホイールモータに駆動電力を供給するニッケル水素電池と、
上記ニッケル水素電池からの出力電力を駆動電力に変換し上記インホイールモータに出力するとともに、上記インホイールモータで発電した電力を上記ニッケル水素電池へ回生するインバータと、
上記インバータを制御する制御部と、
上記ニッケル水素電池を収納する収納部と
を備える。
The present invention has been made to achieve the above object. The low floor electric vehicle according to the present invention is
An in-wheel motor built into the wheel,
A nickel metal hydride battery for supplying driving power to the in-wheel motor;
An inverter that converts output power from the nickel-metal hydride battery into drive power and outputs the drive power to the in-wheel motor, and regenerates power generated by the in-wheel motor to the nickel-metal hydride battery,
A control unit for controlling the inverter;
A storage unit for storing the nickel metal hydride battery.
上記収納部が乗客用座席の下方空間に設けられていることが好ましい。 It is preferable that the storage portion is provided in a lower space of the passenger seat.
上記インバータは、可変電圧可変周波数制御インバータであって、その入力電圧の許容範囲が公称電圧を上記許容範囲の中央値とするように構成されているのが、好ましい。 The inverter is preferably a variable voltage variable frequency control inverter, and the allowable range of the input voltage is preferably configured such that the nominal voltage is the median value of the allowable range.
車両の床において段差がないのが好ましい。 It is preferable that there is no step on the floor of the vehicle.
また、上記ニッケル水素電池は、1つ以上の電池モジュールによって構成され、
上記電池モジュールは、
それぞれ、対向して設けられた板状の正極集電体と負極集電体と、上記正極集電体と上記負極集電体の間に配したセパレータと、上記正極集電体に接する正極セルと上記負極集電体に接する負極セルとを有する複数の単位電池が、互いに隣り合う一方の上記単位電池の正極集電体と他方の上記単位電池の負極集電体とが対向するように積層されてなり、かつ、互いに隣り合う前記単位電池の間に気体または液体からなる伝熱媒体の流通経路が設けられているのが、好ましい。
The nickel metal hydride battery is composed of one or more battery modules,
The battery module is
A plate-like positive electrode current collector and a negative electrode current collector, which are provided to face each other, a separator disposed between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, and a positive electrode cell in contact with the positive electrode current collector And a plurality of unit cells having a negative electrode cell in contact with the negative electrode current collector are stacked so that the positive electrode current collector of one of the unit batteries adjacent to the negative electrode current collector of the other unit battery faces each other. It is preferable that a flow path of a heat transfer medium made of gas or liquid is provided between the unit cells adjacent to each other.
本発明によれば、乗合電動車両の床面を略全面に渡ってフルフラットの低床式のものとすることができる。このような低床式の乗合電動車両では、高齢者、障害者や車いす利用者が利用できる範囲が通常の低床バスより広いとともに、容易に且つ円滑に乗り降りを行うことができる。 According to the present invention, the floor surface of a passenger electric vehicle can be a full-flat, low-floor type over substantially the entire surface. In such a low-floor type riding electric vehicle, the range that can be used by elderly people, persons with disabilities and wheelchair users is wider than that of a normal low-floor bus, and it is possible to easily and smoothly get on and off.
以下、本発明の好適な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
〔実施の形態〕
図1は、本発明の好適な実施の形態に係る大型車両のための駆動システム2を示す概略の構成図である。
Embodiment
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a
本発明に係る駆動システム2は、ニッケル水素電池4、インホイールモータ6、可変電圧可変周波数制御インバータ8(以下、「インバータ8」と略記する)、及び、駆動トルク指令制御部10から構成される。
A
車両の加速(力行モード)時には、夫々のインバータ8は、駆動トルク指令制御部10からのトルク指令による制御を受けて、ニッケル水素電池4からの直流入力を交流に変換してインホイールモータ6に出力する。一方、車両の減速(回生モード)時には、インホイールモータ6が発電機として使用され、インバータ8はインホイールモータ6から交流電力を直流電力に変換してニッケル水素電池4へ出力する。このときニッケル水素電池4が充電される。なお、後で説明するように、インバータ8とインホイールモータ6は、4つのホイール(車輪)の夫々に対して設けられる。
When the vehicle is accelerating (powering mode), each
図2は、本発明の好適な実施の形態に係るインホイールモータを利用する大型車両のための駆動システム2を示す、より詳細な構成図である。
FIG. 2 is a more detailed configuration diagram showing a
図2に示す駆動システム2において、ニッケル水素電池4の正極側外部端子には、高速度遮断器12と電磁接触器14とフィルタリアクトル16とを介してインバータ8の正側入力端子が接続され、インバータ8の負側入力端子にはニッケル水素電池4の負極側外部端子が接続されている。また、フィルタリアクトル16とともにローパスフィルタを構成するフィルタコンデンサ18が、インバータ8と並列に接続されている。インバータ8の出力端子には、車輪29を駆動するための車両走行用のインホイールモータ6が接続されている。
In the
高速度遮断器12、電磁接触器14、フィルタリアクトル16、フィルタコンデンサ18、インバータ8、及びインホイールモータ6からなる駆動回生系統20a、20b、20c、20dは、4つの車輪29の夫々に対して設けられる。つまり、4つの車輪29は、夫々独立して自由に動作するように制御され得る。
The
さらに、ニッケル水素電池4の正極側外部端子には、高速度遮断器13と電磁接触器15とフィルタリアクトル17とを介してインバータ9の正側入力端子が接続され、インバータ9の負側入力端子にはニッケル水素電池4の負極側外部端子が接続されている。また、フィルタリアクトル17とともにローパスフィルタを構成するフィルタコンデンサ19が、インバータ9と並列に接続されている。インバータ9の出力端子には、負荷7が接続されている。この負荷7は、空調装置、照明装置、ブレーキ用コンプレッサ、暖房装置等の補機であり、インバータ9は補機に電力を供給する補助電源装置である。
Further, the positive side external terminal of the nickel
制御装置11は、運転手の運転操作による運転指令台からの指令信号や、インホイールモータ6に取り付けられている速度センサからの回転速度等に応じて、インバータ8、高速度遮断器12及び電磁接触器14を、駆動回生系統20a、20b、20c、20d別に制御する。更に、制御装置11は、補機(負荷7)に繋がるインバータ9、速度遮断器13及び電磁接触器15を制御する。
The
電磁接触器14、15は、運転指令台の電源スイッチのオン、オフに応じて、オン、オフする。高速度遮断器12、13は過電流を遮断するための保護回路である。
The
ニッケル水素電池4からの直流電力はインバータ8に供給され、インバータ8は、供給された直流電力を運転指令台からの指令速度に応じた周波数、電圧の3相交流電力に変換し、インホイールモータ6へ出力する。インホイールモータ6は、インバータ8から供給される三相交流電力により駆動される。
The direct current power from the nickel
さらにニッケル水素電池4からの直流電力はインバータ9に供給され、インバータ9は、供給される直流電力を定電圧、定周波数の3相交流電力に変換し、負荷7へ出力する。
Further, the DC power from the nickel
また、駆動システム2の減速時には、インホイールモータ6が発電機として使用され、インバータ8はコンバータ運転されてインホイールモータ6からの3相交流電力を直流電力に変換してニッケル水素電池4へ出力する。このときニッケル水素電池4が充電される。
When the
ニッケル水素電池4は、インバータ8、9の許容入力電圧範囲内の電圧に相当する電池電圧を有するように構成され、放電を行うとともに、回生ブレーキ時にインバータ8からの回生電力で充電を行う。
The nickel
ニッケル水素電池4は、その一対の外部端子が充放電制御装置を介さずにインバータ8に接続されている。上記充放電制御装置とは、例えば、DC/DCコンバータ(直流電圧変換器)である。
The nickel-
〔大型バスの全面低床構成〕
図3は、本実施の形態の駆動システム2を搭載する低床式バス24の(1)概略の平面分解図(即ち、バスの屋根部分を外した平面図)と、(2)概略の縦断面図である。なお、図3(2)の縦断面図は、図3(1)に示すAA’を通りバスを鉛直に縦断する面による縦断面図である。運転席26が備わっている側がバスの前方向である(縦断面図(2)では、運転席を省いている)。
[Large floor structure of large bus]
3 shows (1) a schematic plan exploded view (that is, a plan view with the roof portion of the bus removed) of the
本実施の形態の低床式バスはインホイールモータを採用している。これにより、通常の車両で必要な、車体に搭載された、エンジンやモータからタイヤまで駆動力を伝達する、トランスミッションやデファレンシャルギア、プロペラシャフト、ドライブシャフト等のドライブライン装置を車体に搭載する必要がなく、それら諸装置のための空間分、車両内の空間を確保できる The low floor bus according to the present embodiment employs an in-wheel motor. As a result, it is necessary to mount driveline devices such as transmissions, differential gears, propeller shafts, drive shafts, etc., that are required for ordinary vehicles and that transmit drive power from the engine and motor to the tires, which are mounted on the vehicle body. Space for these devices can be secured.
しかしながら、単にインホイールモータを採用した場合、背景技術で説明したように、回生系の装置(図8に示す回生系58)を収容する場所が必要となるという問題がある。本実施の形態では、電圧供給源の二次電池としてニッケル水素電池を使用したことで、この問題を解決している。
However, when the in-wheel motor is simply employed, there is a problem that a place for accommodating the regenerative system (the
ニッケル水素電池の詳細については後述するが、ニッケル水素電池は、SOC(state of charge)の変動に対する電圧変化(ΔV/ΔSOC)が非常に小さく、内部抵抗が小さく、且つ体積エネルギー密度が高く、他の二次電池と比較して電池容量を小さくできるという特性を有している。すなわち、ニッケル水素電池は、SOCが大きく変動しても電圧変化が非常に小さいため、瞬間的に大電流を流すことができ、ニッケル水素電池から放電を行っても、電源電圧の低下を抑えることができるとともに、瞬間的な大電流が発生して充電されても電池電圧の上昇を抑制できる。また、SOCの低い状態においても、急速且つ大電流の放電ができ、SOCの高い状態にあっても、急速且つ大電流の充電ができる。このような特性を有するため、ニッケル水素電池に対する電力の充電及び放電の際に充放電を制御するための外部の仕組み(充放電制御装置)が不要となる。よって、従来のインホイールモータの構成では必要であった回生系の装置(図8に示す回生系58に含まれる、チョッパ52、キャパシタ54、及び充放電制御部56)を備える必要性がなくなる。
Details of the nickel-metal hydride battery will be described later. However, the nickel-metal hydride battery has a very small voltage change (ΔV / ΔSOC) with respect to SOC (state of charge) variation, a small internal resistance, a high volume energy density, and the like. Compared with the secondary battery, the battery capacity can be reduced. In other words, since the voltage change of the nickel metal hydride battery is very small even if the SOC greatly varies, a large current can be instantaneously passed, and even if the nickel metal hydride battery is discharged, the decrease in the power supply voltage is suppressed. In addition, even if an instantaneous large current is generated and charged, an increase in battery voltage can be suppressed. Moreover, rapid and large current discharge can be performed even in a low SOC state, and rapid and large current charging can be performed even in a high SOC state. Since it has such a characteristic, the external mechanism (charge / discharge control apparatus) for controlling charging / discharging at the time of the charge and discharge of the electric power with respect to a nickel metal hydride battery becomes unnecessary. Therefore, it is not necessary to provide a regenerative system device (the
また、図8に示すような従来のインホイールモータシステムでは、減速(回生)モードに入り、リチウムイオン電池4’を充電する方向に電流が流れると、充放電制御部56により、チョッパ52〜キャパシタ54側に分流するよう制御がなされ、回生エネルギーがキャパシタ54に吸収される。加速(力行)モードに入り、リチウムイオン電池4’を放電する方向に電流が流れると、キャパシタ54に蓄えられたエネルギーを放出するように、制御がなされる。つまり、回生時に発生した電力はキャパシタ54にのみ蓄えられ、その蓄えられた電力は力行時に利用されるのであって、回生系58は回生電力の一時的貯蔵部として機能している。
Further, in the conventional in-wheel motor system as shown in FIG. 8, when the current enters the deceleration (regeneration) mode and the
これに対して、本実施の形態で使用するニッケル水素電池4は、モータからの回生電力の充電をも行う。すなわち、図8に示す電池4’とキャパシタ54の機能を兼ね備えている。この点からも、ニッケル水素電池4の利用により、従来技術において回生電力を充電するために必要であったキャパシタ54及びそれに付随するチョッパ等の装置が不要となる。一般に、回生電力を利用するためのチョッパやキャパシタに関連する装置の体積は非常に大きい。よって、それらチョッパやキャパシタが省かれると、車両内の利用可能スペースが増大することになる。なお、ニッケル水素電池4に充電された回生電力は、力行時のみならず、補機電力としても利用できるので、回生電力をニッケル水素電池4に充電することは回生電力の有効利用に繋がるメリットがある。
On the other hand, the nickel
更に、本実施形態では、図3(2)に示すように、乗客用の座席32r、32l、34r、34lの下方空間36に、ニッケル水素電池4を適宜分散して収納している。ニッケル水素電池4は、そのSOC特性、低い内部抵抗及び高い体積エネルギー密度ゆえに小型化が可能であることから、座席下への収納が可能となり、バスの床の全面を低床化できる。なお、図3に示す大型バスにおいて、可変電圧可変周波数制御インバータ8は、例えば、最後部座席の後方の空間40等に配置される。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3B, the nickel
このように、本実施の形態の駆動システム2を搭載する低床式バス24では、インホイールモータを備えることに起因する車両内スペースの増大、ニッケル水素電池を備えることに起因する回生系統部分の不要化、及び、座席下空間等の有効利用により、全面低床化が実現される。
Thus, in the
なお、ニッケル水素電池は体積が小さく且つ分散して収納されることが可能であるから、座席の下方空間36以外のあまり大きくない空間、例えば、車両の屋根面下の厚みがあまり無い空間等に、ニッケル水素電池を収納することも可能である。
Since the nickel metal hydride battery has a small volume and can be stored in a dispersed manner, the nickel hydride battery can be stored in a space other than the
〔ニッケル水素電池について〕
以下、本実施形態の駆動システム2に使用されるニッケル水素電池4について詳細に説明する。
[About nickel metal hydride batteries]
Hereinafter, the nickel
ニッケル水素電池4は、複数の単位電池が直列接続されてなる電池モジュールによって構成されており、単数の電池モジュールで構成されていてもよいし、複数の電池モジュールが直列接続された直列電池モジュールで構成されていてもよい。あるいは、上記単数の電池モジュールまたは上記直列電池モジュールが並列接続されて構成されていてもよい。並列接続すれば電池容量が大きくなるとともに、等価的な内部抵抗は低下する。
The nickel
図4は、各種電池等のSOC(state of charge)に対する電圧変化を示すSOC特性図である。曲線aはニッケル水素電池の電圧変化、曲線bは鉛蓄電池の電圧変化、曲線cはリチウムイオン電池の電圧変化、曲線dは電気二重層キャパシタの電圧変化を示す。 FIG. 4 is an SOC characteristic diagram showing a change in voltage with respect to SOC (state of charge) of various batteries. Curve a shows the voltage change of the nickel metal hydride battery, curve b shows the voltage change of the lead acid battery, curve c shows the voltage change of the lithium ion battery, and curve d shows the voltage change of the electric double layer capacitor.
SOCの変動に対する電圧変化(ΔV/ΔSOC)は、ニッケル水素電池で約0.1、鉛蓄電池で約1.5、リチウムイオン電池で約2、電気二重層キャパシタで約3になっている。つまり、同じ電圧変化とすれば、ニッケル水素電池は、鉛蓄電池の1/15に、リチウムイオン電池の1/20に、電気二重層キャパシタの1/30に電池容量を小さくできる。よって、これに相応して電池寸法を小さくできる。 The voltage change (ΔV / ΔSOC) with respect to the SOC variation is about 0.1 for a nickel metal hydride battery, about 1.5 for a lead acid battery, about 2 for a lithium ion battery, and about 3 for an electric double layer capacitor. That is, with the same voltage change, the nickel-metal hydride battery can be reduced in battery capacity to 1/15 of the lead-acid battery, 1/20 of the lithium ion battery, and 1/30 of the electric double layer capacitor. Accordingly, the battery size can be reduced accordingly.
図4に示すように、曲線aで示されるニッケル水素電池は、他の電池等に比較して電圧の変動に対するSOCの変動の範囲Sが広いという特性を有する。すなわち、ニッケル水素電池は、SOCの変動に対して電池電圧の変動が小さい。これに比べて、曲線b、c、dで示される他の電池等では、SOCの変動に対して電圧の変動が大きい。例えば、SOCの中央値でみれば、ニッケル水素電池では、中央値の電圧をV1とし電圧変動が範囲dV1内におさまるように使用する場合、SOCのほぼ全ての範囲において使用することができ、電池容量を有効に利用することができる。これに対し、鉛蓄電池では中央値の電圧をV2とし電圧変動が範囲dV2内におさまるように使用する場合には、SOCが狭い範囲でしか使用することができず、電池容量を有効に利用できない。同様に、リチウムイオン電池では中央値の電圧をV3とし電圧変動が範囲dV3内におさまるように使用する場合、SOCが狭い範囲でしか使用することができず、電池容量を有効に利用できない。中央値の電圧を含む所定の電圧変動範囲において、SOCの範囲が狭く容量を有効利用できない、ということは電気二重層キャパシタにおいても同様である。ここで、電圧変動範囲の大きさは、dV1/V1=dV2/V2=dV3/V3とする。
As shown in FIG. 4, the nickel metal hydride battery indicated by the curve a has a characteristic that the SOC variation range S with respect to the voltage fluctuation is wider than other batteries. That is, the nickel-metal hydride battery has a small battery voltage fluctuation with respect to the SOC fluctuation. Compared to this, in other batteries shown by the curves b, c, d, the voltage fluctuation is larger than the SOC fluctuation. For example, in terms of the median SOC, a nickel metal hydride battery can be used in almost the entire SOC range when the median voltage is V 1 and the voltage fluctuation is within the range dV 1 . The battery capacity can be used effectively. On the other hand, when the lead-acid battery is used so that the median voltage is V 2 and the voltage fluctuation falls within the range dV 2 , the SOC can be used only in a narrow range, and the battery capacity is effectively increased. Not available. Similarly, if a lithium ion battery using such a voltage fluctuation and a voltage of the median value and V 3 is within a range dV 3, can not SOC is used only in a narrow range, it can not be utilized effectively battery capacity . The same applies to the electric double layer capacitor that the SOC range is narrow and the capacity cannot be effectively used within a predetermined voltage fluctuation range including the median voltage. Here, the magnitude of the voltage fluctuation range, and dV 1 / V 1 = dV 2 /
電圧変動の観点から考察すれば、SOCが範囲Sの中ほど(例えばSOCが40〜60パーセント)のとき、電池電圧がインバータ8、9の定格入力電圧と等しいあるいは略等しいニッケル水素電池4を、図2のようにインバータ8、9に接続した場合、ニッケル水素電池4の充放電が繰り返されることによりその充電状態が変動しても電池電圧の変動を非常に小さく抑えることができる。他方、他の電池(例えば、リチウムイオン電池)の場合は、電池電圧の変動が大きくなる。つまり、ニッケル水素電池は、電池容量を有効に利用することができる。
Considering from the viewpoint of voltage fluctuation, when the SOC is in the middle of the range S (for example, SOC is 40 to 60%), the battery voltage is equal to or substantially equal to the rated input voltage of the
インバータ8、9の許容入力電圧範囲は、定格入力電圧(例えば600V、750Vまたは1500V)に対して±20%程度の範囲である。より詳しく述べれば、定格入力電圧600Vの場合、性能補償される許容入力電圧範囲は、400V〜670Vであり、最大許容範囲は、定格入力電圧の−40%〜+20%(360V〜720V)である。定格入力電圧750Vの場合、性能補償される許容入力電圧範囲は、定格入力電圧の±20%(600V〜900V)であり、最大許容範囲は定格入力電圧の−40%〜+20%(450V〜900V)である。また、定格入力電圧1500Vの場合、性能補償される許容入力電圧範囲は、定格入力電圧の±20%(1200V〜1800V)であり、最大許容範囲は、定格入力電圧の−40%〜+20%(900V〜1800V)である。上記の性能補償される許容入力電圧範囲とは、予め定められた所定性能を発揮できる入力電圧範囲であり、最大許容範囲とは、ハードウェアの故障がなく動作可能な入力電圧範囲である。
The allowable input voltage range of the
ニッケル水素電池では、SOCのほぼ全ての範囲を用いても、その電池電圧の変動範囲がSOCの中央値の電圧V1の±20%以下の範囲内に収めることができる。 In the nickel-metal hydride battery, even when almost the entire SOC range is used, the battery voltage fluctuation range can be within ± 20% of the median voltage V 1 of the SOC.
二次電池を充放電制御装置を介さずにインバータ8、9に接続する場合は、電池全体がもっているエネルギー量の中で充放電可能である範囲は、インバータ8、9の入力電圧の変動に対応するSOCの範囲であり、その範囲でしか電池内にある電力が有効に活用されない。ニッケル水素電池は、インバータ8、9の許容入力電圧範囲で、SOCの範囲の大半がカバーされるため、電池内の容量が有効に利用される。
When the secondary battery is connected to the
他方、ニッケル水素電池と比較して他の種類の二次電池では、SOCに対する電圧変化の傾斜が大きいので、インバータ8、9の入力電圧に許容される±20%程度の範囲では、有効な電池容量は少なくなる。即ち、ニッケル水素電池以外の鉛蓄電池やリチウムイオン電池等の二次電池を充放電制御装置を介さずにインバータ8、9に接続して使用しようとすれば、ニッケル水素電池と比較して結果的に多数の電池が必要になり、大きな設置スペースが必要となり、更に設備費が高価となる。
On the other hand, in the case of other types of secondary batteries compared to nickel-metal hydride batteries, the slope of the voltage change with respect to the SOC is large. Therefore, the batteries are effective within a range of about ± 20% allowed for the input voltages of the
また、ニッケル水素電池と比較して、同容量の鉛蓄電池の内部抵抗はニッケル水素電池の約10倍であり、また、同容量のリチウムイオン電池の内部抵抗はニッケル水素電池の約2倍である。このため、充放電電流は、ニッケル水素電池の方が鉛蓄電池やリチウムイオン電池に比べて多く流れ、充放電される電気量は多い。即ち、ニッケル水素電池では、同容量の他の二次電池と比較して、内部抵抗が小さいため、充放電できる電気量が大きい。もっとも、鉛蓄電池やリチウムイオン電池の場合でも、多数並列接続すれば内部抵抗を小さくすることはできるが、大きな設置スペースが必要となり、また高価な設備費がかかる。 Compared to nickel metal hydride batteries, the internal resistance of lead-acid batteries with the same capacity is about 10 times that of nickel metal hydride batteries, and the internal resistance of lithium ion batteries with the same capacity is about twice that of nickel metal hydride batteries. . For this reason, the charge / discharge current flows more in the nickel metal hydride battery than in the lead storage battery or the lithium ion battery, and the amount of electricity charged / discharged is large. That is, in the nickel metal hydride battery, since the internal resistance is small compared to other secondary batteries having the same capacity, the amount of electricity that can be charged and discharged is large. However, even in the case of lead-acid batteries and lithium-ion batteries, the internal resistance can be reduced if they are connected in parallel, but a large installation space is required and expensive equipment costs are required.
乗合車両に二次電池を搭載するスペース、例えば、乗客用座席の下方空間36は限定されているため、小型化できるニッケル水素電池4を用いることはより有利である。
Since the space for mounting the secondary battery on the passenger vehicle, for example, the
以上のように、SOCに対する電圧変化の点からも、また内部抵抗の点からも、鉛蓄電池やリチウムイオン電池を充放電制御装置を介さずにインバータ8、9に接続しようとすれば、膨大な数の電池が必要になるとともに大きな設置スペースが必要となり、更に高価な設備費もかかるため、実用的ではない。そのような不都合の解消のために、他の種類の二次電池では、高価でかつ重い充放電制御装置を用いて充放電電圧をコントロールすることによって電池容量の多くを使用するための制御を行わざるを得ない。
As described above, if a lead storage battery or a lithium ion battery is to be connected to the
また、二次電池は充放電が多数回繰り返されるとSOCが変動するが、図4の曲線aで示されるように、ニッケル水素電池はSOCの広い範囲Sで安定した電圧特性を有し、かつ内部抵抗が小さいため、総じて電圧変動を小さくすることができる。 Further, the SOC of the secondary battery changes when the charge / discharge is repeated many times. However, as shown by the curve a in FIG. 4, the nickel metal hydride battery has a stable voltage characteristic in a wide range S of the SOC, and Since the internal resistance is small, the voltage fluctuation can be reduced as a whole.
例えば、ニッケル水素電池4に代えて、リチウムイオン電池を接続した場合には、リチウムイオン電池は内部抵抗が大きいため、車両加速時に放電電流が大きくなると、電池電圧の降下が大きくなる。そしてさらに、SOCが変動すると電圧も大きく変動する。例えば、非常に多数のリチウムイオン電池を並列接続することにより内部抵抗を小さくできたとしても、上述のようにSOCの変動によって電圧が大きく変動する。従って、ニッケル水素電池2に代えてリチウムイオン電池を用いるのは不利である。
For example, when a lithium ion battery is connected instead of the nickel
また例えば、ニッケル水素電池4に代えて、リチウムイオン電池を用いて長距離走行を行う場合には、走行中の電池電圧の変動がインバータ8、9の許容入力電圧範囲内となるようにするために、SOCの増減が最適なSOCを含む狭い範囲内となるように充電量を設定し、充電設備を用いて頻繁に充電を行う必要がある。
Further, for example, in the case where long-distance traveling is performed using a lithium ion battery instead of the nickel
また、鉛蓄電池の場合も、内部抵抗が非常に大きく、SOCが変動すると図4の曲線bで示されるように電圧が大きく変動する。従って、鉛蓄電池も、ニッケル水素電池2に代えて用いるのに適していない。
Also in the case of a lead storage battery, the internal resistance is very large, and when the SOC varies, the voltage varies greatly as shown by the curve b in FIG. Therefore, the lead storage battery is not suitable for use in place of the nickel
すなわち、ニッケル水素電池2に代えて、リチウムイオン電池や鉛蓄電池等を用いた場合には、SOCの変動が大きくなる長距離走行を、充電回数を少なくして行うことは困難である。
That is, when a lithium ion battery, a lead storage battery, or the like is used in place of the nickel
以上に述べたように、ニッケル水素電池4は内部抵抗が小さく、かつSOCの変動による電圧変動が小さいから、充放電制御装置を介さずにニッケル水素電池4をインバータ8、9に接続する構成として、充電設備による充電回数を少なくしても長距離走行を行うことができる。本実施の形態では、SOCの変動による電圧変動が小さい範囲(例えば図4の範囲S)を使用できるように電池容量を設定している。
As described above, since the nickel
本実施の形態では、車両走行用電力源としてニッケル水素電池4を用いており、ニッケル水素電池4は、内部抵抗が小さく、かつSOCの変動による電圧変動が小さく電池容量を有効利用できるため、他の二次電池に比べて小容量の小型の電池を用いることができ、大きな設置スペースを必要としない。また、昇降圧チョッパ式のDC/DCコンバータのような充放電制御装置を用いないため充放電制御装置の設置スペースを必要としない。また、ニッケル水素電池4は体積エネルギー密度が高いため、大きな設置スペースを必要としない。非常に高価で重量の重い充放電制御装置が不要であるとともに小型のニッケル水素電池を用いることにより、車両全体の軽量化及び低コスト化を図ることができる。また、ニッケル水素電池4は小型のもので高容量化を図ることができるため、ニッケル水素電池4を用いることにより、車両全体の軽量化に加え、充電設備による充電回数を少なくしても長距離走行が可能になる。
In the present embodiment, the nickel
また、昇降圧チョッパ式のDC/DCコンバータのように非常に高価な充放電制御装置を用いないため、低コスト化を図ることができる。また、昇降圧チョッパ式のDC/DCコンバータのような動作遅れもなく、急速充放電特性に優れている。また、ニッケル水素電池4は、内部抵抗が小さく、かつSOCの変動による電圧変動が小さいため、車両の加速時にインホイールモータ6に瞬間的に大電流が必要となりニッケル水素電池4から放電を行っても電池電圧の低下を抑えることができるとともに、車両の減速時にインホイールモータ6が回生を行うことによって瞬間的な大電流が発生してニッケル水素電池4が充電されても電池電圧の上昇を抑えることができる。
In addition, since a very expensive charge / discharge control device such as a step-up / step-down chopper type DC / DC converter is not used, the cost can be reduced. Moreover, there is no operation delay like the step-up / step-down chopper type DC / DC converter, and it has excellent rapid charge / discharge characteristics. Further, since the nickel
前述のように、一般的にニッケル水素電池は体積エネルギー密度が高いため、多数の単位電池を用いた高容量のニッケル水素電池4であっても、大きな設置スペースを必要としない。また、後述する構成例のように単位電池が積層された電池モジュールを用いてニッケル水素電池4を構成することにより、より小型化を図り、設置スペースをより小さくすることができる。
As described above, since the nickel metal hydride battery generally has a high volumetric energy density, even a high capacity nickel
また、ニッケル水素電池4のように内部抵抗が小さいことは、電池内部で発生する発熱量が少なく、熱損失が少ないだけでなく、電池自体の放熱装置を少なくすることが可能になる。
In addition, since the internal resistance is small like the nickel
次に、本実施の形態に用いるニッケル水素電池4を構成する電池モジュールの構成例について述べる。
Next, the structural example of the battery module which comprises the nickel
〔電池モジュールの一構成例〕
図5(1)は、一構成例の電池モジュールの横断面図である。図5(2)は、図5(1)の電池モジュールの一部斜視図であって、電池モジュールにおける伝熱板内の空気の流れ方向を示している(但し、図5(1)に示される絶縁板107、108が省略されている)。図6は、図5(1)(2)の電池モジュールに用いられている伝熱板の斜視図である。
[One configuration example of battery module]
FIG. 5A is a cross-sectional view of a battery module of one configuration example. FIG. 5 (2) is a partial perspective view of the battery module of FIG. 5 (1), showing the flow direction of air in the heat transfer plate in the battery module (however, shown in FIG. 5 (1)). The insulating
この電池モジュール81は、複数の単位電池を積層したものである。各単位電池は、対向して設けられた正極集電体99と負極集電体100の間に、アルカリ電解液中で腐食など変質せず、イオンは透過するが電子を透過させない蛇腹状のセパレータ101が交互に両集電体に近接するように配置される。更に各単位電池では、蛇腹状のセパレータ101と正極集電体99とで区画される空間に電解質溶液102とともに正極活物質を含有する正極シート103が配置され、蛇腹状のセパレータ101と負極集電体100とで区画される空間に電解質溶液102とともに負極活物質を含有する負極シート104が配置され、正極シート103と負極シート104がセパレータ101を挟んで交互に組み込まれている。単位電池はセパレータ101を蛇腹状とすることにより、正極シート103、負極シート104を、多数セルとして単位電池の中に積層することができる。このことにより、単位電池の大容量化が容易になる。また、このことにより電極面積が大きくなり、隣り合うセル間を非常に小さな抵抗で繋ぐことができるためセル間を繋ぐケーブルが不要となり、電池が全体としてコンパクトになる。
The
また、正極シート103は正極集電体99に接し、負極シート104は負極集電体100に接している。そして、隣り合う2個の単位電池の間には、一方の単位電池の正極集電体99ともう一方の単位電池の負極集電体100に接するように図6に示す伝熱板96が挿入されている。この伝熱板96の空気通流孔97の向きは、正極シート103と負極シート104の上下方向に一致している。各単位電池の正極集電体99と負極集電体100との間は、セパレータ101によって正極セルと負極セルとに2分割され、セパレータ101と正極集電体99とで区画され正極シート103が配置される領域が正極セルとなり、セパレータ101と負極集電体100とで区画され負極シート104が配置される領域が負極セルとなる。
The
図5(1)に示すように、導電性に優れるとともに熱伝導性のよい金属で構成された正極集電体99と負極集電体100が、それぞれ正極シート103及び負極シート104と直接接触し、その上、各集電体99、100が、電気的に正極集電体99と負極集電体100をつなぐ役割を果たす伝熱板96と接触している。このことにより、図5(2)の矢印で示す方向に沿って伝熱板96の空気通流孔97を流通する空気に対して、電池反応の結果発生した熱は、効率的に伝達されて外部に放出される。このようにして、電池モジュール81の温度は、電池反応をスムーズに実行することができる適正な範囲に維持される。
As shown in FIG. 5 (1), the positive electrode
図5(1)に示すように、正極の端部には統括正極集電体105が設けられ、負極の端部には統括負極集電体106が設けられている。電池モジュール81の側部には、絶縁板107、108が設けられている。統括正極集電体105の中央部に接続用の正極端子(図示せず)が取り付けられ、統括負極集電体106の中央部に接続用の負極端子(図示せず)が取り付けられる。
As shown in FIG. 5 (1), an overall positive electrode
正極シート103は、例えば、正極活物質と導電性フィラーと樹脂に溶剤を加えてペースト状にしたものを基板上に塗布して板状に成形し、硬化させたものであり、負極シート104は、例えば、負極活物質と導電性フィラーと樹脂に溶剤を加えてペースト状にしたものを基板上に塗布して板状に成形し、硬化させたものである。正極活物質および負極活物質としては、すべての公知の活物質材料を用いることができる。導電性フィラーとしては、炭素繊維、炭素繊維にニッケルメッキしたもの、炭素粒子、炭素粒子にニッケルメッキしたもの、有機繊維にニッケルメッキしたもの、繊維状ニッケル、ニッケル粒子、若しくはニッケル箔を、単独で、若しくは組み合わせて用いることができる。樹脂としては、軟化温度120℃までの熱可塑性樹脂、硬化温度が常温から120℃までの樹脂、蒸発温度120℃以下の溶剤に溶解する樹脂、水に可溶な溶剤に溶解する樹脂、若しくは、アルコールに可溶な溶剤に溶解する樹脂などを用いることができる。基板としては、ニッケル板などの電気伝導性のある金属板を用いることができる。
The
伝熱板96は、アルミニウムを素材としてニッケルメッキを施したもので、空気の流通経路として上下方向に貫通した通流孔97が多数設けられている。この伝熱板96を正極集電体99と負極集電体100の間に挿入して、吸気ファン83aと吸気ファン83bによって吸い込まれた空気を通流孔97に流通させることができる。伝熱板96は、正極集電体99と負極集電体100に接して正極集電体99と負極集電体100を電気的に接続するための部材でもあり、電気伝導性を有する。その点で、アルミニウムは電気抵抗が比較的低く、熱伝導率が比較的大きいので、伝熱板96として好ましい特性を有しているが、酸化しやすいという欠点を有している。そこで、アルミニウム板にニッケルメッキを施したものは、酸化を抑制するだけでなく、ニッケルメッキが施されることにより接触抵抗が低下するので、伝熱板96としてさらに好ましい。
The
上記の電池モジュール81では、互いに隣り合う単位電池の間に、伝熱媒体の流通経路となる通流孔97を設けた伝熱板96が設けられているため、電池モジュール81を効果的に冷却し、電池の発熱を効果的に抑えることができ、電池の劣化を抑制し、電池の長寿命化を図ることができる。また、電池モジュール81を上記のように単位電池が積層された構成とすることにより電池モジュールの等価的な内部抵抗をより小さく抑えることができる。また、単位電池を上記の構造とすることにより、正極シート103及び負極シート104が電極板となり、電極板面積の増大及び電極板間隔の狭小化を実現でき、電池のより小型化及び高容量化を図ることができるため、ニッケル水素電池をより小型化し、設置スペースを小さくすることができる。
In the
なお、通流孔97を設けた伝熱板96に代えて、通流孔97を設けていない多孔質の部材(例えば多孔質のアルミニウム板)からなる伝熱板(以下、「多孔質伝熱板」という)を用いてもよい。この多孔質伝熱板は、多孔質とすることで伝熱面積を増やせば、伝熱部材としての役割を果たすため、電池反応により発生した熱を十分に放散できる。このことにより、電池の劣化を抑制できる。一方、この多孔質伝熱板を放熱部材として利用する以外に、蓄熱部材として利用することもできる。つまり、電池反応により発生した熱が密閉構造の電池内にこもることは電池の劣化を促進するので好ましいことではないが、一方で電池反応をスムーズに実行するためには、電池構成部材は一定の温度範囲(約25℃〜50℃)にあることが好ましい。そこで、多孔質伝熱板から強制的に放熱するのではなく、場合によっては、電池構成部材を一定温度以上、例えば約25℃以上とするために、放熱を抑えるように、一部の多孔質伝熱板の外面に断熱材を貼着することもできる。同様に、多孔質伝熱板をファンで強制的に冷却する構造では、電池構成部材が一定温度以下の場合には、ファンを稼働させないことにより放熱を抑えるようにすることができる。
Instead of the
電池が大型化すると、表面積も大きくなり、表面を冷却するだけでは電池内部の冷却が不充分となることが多い。本実施の形態のように、電池が複数の単位電池を積層した構造である場合には、隣り合う2つの単位電池の間に挟まれ、一方の単位電池の正極集電体99と他方の単位電池の負極集電体100に挟まれた伝熱板96を冷却すると電池内部も効果的に冷却することが可能である。
As the size of the battery increases, the surface area also increases, and cooling of the surface often results in insufficient cooling inside the battery. When the battery has a structure in which a plurality of unit cells are stacked as in the present embodiment, the positive electrode
なお、積層される各単位電池の他の例としては、正極集電体である正極板と負極集電体である負極板との間に電解質溶液を装入するとともに、正極セルと負極セルの間に、アルカリ電解液中で腐食など変質せず、イオンは透過するが電子を透過させないセパレータを介在させ、正極セル内に正極活物質を装入し、負極セル内に負極活物質を装入してなる構成のものを用いてもよい。この構成の場合、セパレータは平面状のものであり、この平面状のセパレータによって正極セルと負極セルとが仕切られている。正極セルと負極セルには、共通の電解質溶液として例えばKOH水溶液が用いられ、正極セルの電解質溶液には正極の粉体活物質として水酸化ニッケル粉が混入され、負極セルの電解質溶液には負極の粉体活物質として水素吸藏合金粉が混入されている。 As another example of each unit battery to be stacked, an electrolyte solution is inserted between a positive electrode plate that is a positive electrode current collector and a negative electrode plate that is a negative electrode current collector, and the positive electrode cell and the negative electrode cell In the meantime, a separator that does not change in corrosion or alkaline in the alkaline electrolyte and that allows ions to pass through but does not transmit electrons is interposed, and the positive electrode active material is inserted into the positive electrode cell, and the negative electrode active material is inserted into the negative electrode cell. You may use the thing of the structure formed. In this configuration, the separator is planar, and the positive electrode cell and the negative electrode cell are partitioned by the planar separator. For example, a KOH aqueous solution is used as a common electrolyte solution for the positive electrode cell and the negative electrode cell. Nickel hydroxide powder is mixed in the electrolyte solution of the positive electrode cell as a positive electrode powder active material. As a powder active material, hydrogen-absorbing alloy powder is mixed.
〔他の低床式電気車両〕
上述の本発明の好適な実施の形態では、電気車両の例として大型バスを取り上げたが、本発明を他の種類の電気車両に適用して、その電気車両を低床式のものに構築することができる。例えば、本発明を、小型電動バス、ワゴン式電動自動車、電動トラック、電動車いす等に適用して、低床式小型電動バス、低床式ワゴン式電動自動車、低床式電動トラック、低床式電動車いす等を構築することができる。
[Other low-floor electric vehicles]
In the above-described preferred embodiment of the present invention, the large bus is taken up as an example of the electric vehicle. However, the present invention is applied to other types of electric vehicles, and the electric vehicles are constructed to have a low floor type. be able to. For example, the present invention is applied to a small electric bus, a wagon electric vehicle, an electric truck, an electric wheelchair, etc., and a low floor small electric bus, a low floor wagon electric vehicle, a low floor electric truck, a low floor electric Electric wheelchairs can be constructed.
4・・・ニッケル水素電池、6・・・インホイールモータ、7・・・負荷、8・・・可変電圧可変周波数制御インバータ、9・・・インバータ、10・・・駆動トルク指令制御部、11・・・制御装置、12、13・・・高速度遮断器、14、15・・・電磁接触器、16、17・・・フィルタリアクトル、18、19・・・フィルタコンデンサ、20a、20b、20c、20d・・・駆動回生系統、24・・・低床式バス、25・・・低床面、27・・・高床面、28r、28l・・・前輪タイヤハウス上の座席、29・・・車輪、30r、30l・・・前輪タイヤハウス上の座席、32r、32l、34r、34l・・・乗客用の座席、36・・・座席の下方空間、42r、42l・・・前輪タイヤハウス、44r、44l・・・後輪タイヤハウス、81・・・電池モジュール、82・・・空気流通空間、83a、83b・・・吸気ファン、84・・・空気流通空間、96・・・伝熱板、97・・・空気通流孔、99・・・正極集電体、100・・・負極集電体、101・・・イオン透過性セパレータ、102・・・電解質溶液、103・・・正極シート、104・・・負極シート、105・・・統括正極集電体、106・・・統括負極集電体、107・・・絶縁板、108・・・絶縁板。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記インホイールモータに駆動電力を供給するニッケル水素電池と、
上記ニッケル水素電池からの出力電力を駆動電力に変換し上記インホイールモータに出力するとともに、上記インホイールモータで発電した電力を上記ニッケル水素電池へ回生するインバータと、
上記インバータを制御する制御部と、
上記ニッケル水素電池を収納する収納部と
を備える低床式電気車両。 An in-wheel motor built into the wheel,
A nickel metal hydride battery for supplying driving power to the in-wheel motor;
An inverter that converts output power from the nickel-metal hydride battery into drive power and outputs the drive power to the in-wheel motor, and regenerates power generated by the in-wheel motor to the nickel-metal hydride battery,
A control unit for controlling the inverter;
A low-floor electric vehicle comprising a storage unit for storing the nickel metal hydride battery.
上記電池モジュールは、
それぞれ、対向して設けられた板状の正極集電体と負極集電体と、上記正極集電体と上記負極集電体の間に配したセパレータと、上記正極集電体に接する正極セルと上記負極集電体に接する負極セルとを有する複数の単位電池が、互いに隣り合う一方の上記単位電池の正極集電体と他方の上記単位電池の負極集電体とが対向するように積層されてなり、かつ、互いに隣り合う前記単位電池の間に気体または液体からなる伝熱媒体の流通経路が設けられたことを特徴とする請求項1乃至3のうちのいずれか一つに記載の低床式電気車両。 The nickel metal hydride battery is composed of one or more battery modules,
The battery module is
A plate-like positive electrode current collector and a negative electrode current collector, which are provided to face each other, a separator disposed between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, and a positive electrode cell in contact with the positive electrode current collector And a plurality of unit cells having a negative electrode cell in contact with the negative electrode current collector are stacked so that the positive electrode current collector of one of the unit batteries adjacent to the negative electrode current collector of the other unit battery faces each other. The flow path of the heat transfer medium which consists of gas or liquid between said unit cells adjacent to each other is provided, and the unit battery according to any one of claims 1 to 3 Low floor electric vehicle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009028808A JP2010184538A (en) | 2009-02-10 | 2009-02-10 | Low floor type electric vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009028808A JP2010184538A (en) | 2009-02-10 | 2009-02-10 | Low floor type electric vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010184538A true JP2010184538A (en) | 2010-08-26 |
Family
ID=42765468
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009028808A Pending JP2010184538A (en) | 2009-02-10 | 2009-02-10 | Low floor type electric vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010184538A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014093224A (en) * | 2012-11-05 | 2014-05-19 | Toyota Industries Corp | Battery pack |
WO2017051697A1 (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | In-vehicle power supply device |
-
2009
- 2009-02-10 JP JP2009028808A patent/JP2010184538A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014093224A (en) * | 2012-11-05 | 2014-05-19 | Toyota Industries Corp | Battery pack |
WO2017051697A1 (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | In-vehicle power supply device |
CN108028540A (en) * | 2015-09-25 | 2018-05-11 | 株式会社自动网络技术研究所 | Vehicle-mounted supply unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dixon et al. | Electric vehicle using a combination of ultracapacitors and ZEBRA battery | |
JP5174146B2 (en) | Electric railway power supply system | |
JP4206630B2 (en) | DC power supply with fuel cell | |
JP6076944B2 (en) | High efficiency operation hybrid battery pack | |
US20100133023A1 (en) | All wheel drive electric vehicle power assist drive system | |
JPH10271611A (en) | Power supply system for electric vehicle | |
Jain et al. | Fundamentals of power electronics controlled electric propulsion | |
JP6527785B2 (en) | Drive device and transportation equipment | |
JPH11332023A (en) | Battery for electric vehicle | |
JP2020533749A (en) | Electric car | |
JP2009284690A (en) | Battery driven vehicle | |
JP5421558B2 (en) | Power supply system for electric storage device drive train | |
JP2021529497A (en) | Hybrid energy storage module system with auxiliary battery | |
CN102602301A (en) | Low cost electric power take out functionality for fuel cell hybrid vehicles | |
CN107492919B (en) | Power system and control method thereof | |
JP2000200618A (en) | High-output vanadium redox battery | |
JP3389324B2 (en) | Hybrid power supply for electric vehicles | |
KR102346306B1 (en) | Electricity storage system, vehicle and machinery equipment | |
JP2010184538A (en) | Low floor type electric vehicle | |
Kötz et al. | HY. POWER–A fuel cell car boosted with supercapacitors | |
JPH08130805A (en) | Electric automobile | |
JP2004048872A (en) | Motor drive system and electric automobile using the sane | |
JP2007302123A (en) | Automobile | |
JP2003200739A (en) | Accumulating electricity device and its usage | |
Alloui et al. | Comparative study between rule-based and frequency separation energy management strategies within fuel-cell/battery electric vehicle |