JP2012216323A - 作業車両のバッテリユニット - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを抑制でき、冷却性能に優れた作業車両のバッテリユニットを提供すること。
【解決手段】作業車両のバッテリユニット１は、複数のバッテリ３と、バッテリ３を端子を上側にして収容する有底箱状の複数のバッテリケース２と、各バッテリケース２上に設けられて各バッテリケース２の対向する側壁部２３間を掛渡す複数の掛渡しプレート４〜６とを備え、各バッテリケース２は、全て同一形状であり、かつ掛渡しプレート４〜６上に載置されて上下方向に積層されている
【選択図】図２

Description

本発明は、作業車両のバッテリユニットに関する。

従来、バッテリを駆動源としたバッテリフォークリフトが知られている（例えば、特許文献１）。一般的に、このようなフォークリフトでは、複数のバッテリからなるバッテリユニットを搭載しており、このバッテリユニットからの電気エネルギを電動モータに供給して車輪等の駆動部分を駆動している。

特許文献１に記載のフォークリフトでは、複数のブラケット上にバッテリを配置し、これらブラケットをケース本体内に積層して収容することにより、バッテリユニットを構成している。

特開２００８−３０３０６０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のバッテリユニットでは、バッテリを配置する各ブラケットの形状が異なっている上、これらブラケットをケース本体内に収容しなければならない。このため、バッテリユニットの製造コストが高くなる傾向にあった。
また、バッテリユニット全体がケース本体とケース本体上の電源コントローラとで覆われているため、バッテリユニットの冷却が十分に行われないおそれがあった。

本発明の目的は、製造コストを抑制でき、冷却性能に優れた作業車両のバッテリユニットを提供することにある。

本発明のバッテリユニットは、作業車両のバッテリユニットであって、複数のバッテリと、前記バッテリを端子を上側にして収容する有底箱状の複数のバッテリケースと、各バッテリケース上に設けられて前記各バッテリケースの対向する側壁部間を掛渡す複数の掛渡しプレートとを備え、前記各バッテリケースは、全て同一形状であり、かつ前記掛渡しプレート上に載置されて上下方向に積層されていることを特徴とする。

本発明のバッテリユニットにおいて、前記複数のバッテリケースのうちの互いに近接する上下のバッテリケース同士は、同一形状の連結プレートにより連結されていることが望ましい。

本発明のバッテリユニットにおいて、前記各バッテリケースの底面部には、直下のバッテリの前記端子に対応する位置に前記端子との接触を防止する接触防止孔が形成されていることが望ましい。

本発明の作業車両のバッテリユニットによれば、バッテリを収容する各バッテリケースは全て同一形状であるため、バッテリケースの形状を１つに絞ることができる。また、バッテリユニットは、バッテリケースの側壁部間を掛渡す掛渡しプレートを備えているため、強度を確保しつつ、バッテリケースの構造に簡素化することができる。従って、バッテリケースの製造コストを低減でき、バッテリユニット全体での製造コストを抑制できる。
また、各バッテリケースは、掛渡しプレート上に載置されて上下方向に積層されているため、各バッテリケース間に掛渡しプレートの厚さ寸法分の隙間が確保される。従って、バッテリ上方の隙間が大きくなってバッテリの冷却が促進され、冷却性能を向上させることができる。
。

本発明のバッテリユニットにおいて、複数のバッテリケースのうちの互いに近接する上下のバッテリケース同士が、同一形状の連結プレートにより連結されている場合、近接する上下のバッテリケース同士を連結プレートで連結して固定するだけで、バッテリケースの積層数を増やすことができる。反対に、近接する上下のバッテリケースを連結している連結プレートを取り外すだけで、バッテリケースの積層数を減らすことができる。従って、バッテリケースの積層数の増減を容易に行うことができ、バッテリユニットの製造コストを抑制できる。

本発明のバッテリユニットにおいて、各バッテリケースの底面部には、直下のバッテリの端子に対応する位置に前記端子との接触を防止するための接触防止孔が形成されている場合、端子から底面部までの距離が確保されて、端子との接触が防止される。従って、バッテリケースとバッテリの端子との接触を気にすることなく、バッテリケースを積層することができるので、バッテリユニットの製造時間を短縮でき、バッテリユニットの製造コスト一層抑制できる。

本発明の一実施形態に係る作業車両を示す側面図。 作業車両に搭載されたバッテリユニットの斜視図。 バッテリユニットの側面図。 バッテリユニットを構成するバッテリケースの斜視図。 積層されたバッテリケースの平面図。 バッテリケースに取り付けられる掛渡しプレートの斜視図。 バッテリを収容した状態のバッテリケースの斜視図。 バッテリを収容した状態の別のバッテリケースの斜視図。

〔フォークリフトの概略構成〕
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る作業車両としてのフォークリフト１００全体を示す側面図である。フォークリフト１００は、車体１１０の前後にそれぞれ左右の前輪１１１および後輪１１２を備えた４輪型であり、バッテリユニット１からの電気エネルギで駆動されるバッテリフォークリフトである。ただし、本発明のフォークリフトとしては、後輪１１２が１つだけの３輪型であってもよい。

車体１１０の前側には、荷役用の作業機１２０が設けられている。作業機１２０は、鉛直に立設されたマスト１２１と、マスト１２１に沿って昇降するフォーク爪１２２と、フォーク爪１２２を昇降駆動するリフトシリンダ１２３と、車体１１０に対して作業機１２０全体を所定角度範囲で前後に傾斜させるチルトシリンダ１２４とを備えている。このうちのリフトシリンダ１２３およびチルトシリンダ１２４は、図示しない油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される。

車体１１０には、オペレータが着座するための運転席１３０が設けられている。運転席１３０の上方は、車体１１０上に取り付けられたヘッドガード１４０で覆われている。運転席１３０は下方のフードパネル１５０に一体に設けられている。フードパネル１５０は上下に開閉自在に設けられ、フードパネル１５０の下方には、バッテリユニット１が収容されている。

車体１１０の後側には、カウンターウェイト１６０が設けられている。カウンターウェイト１６０内の空間には、キャパシタ１７０等が収容されている。キャパシタ１７０は、バッテリユニット１と共に、フォークリフト１００の電源として機能する。また、キャパシタ１７０は重量が比較的大きいため、カウンターウェイト１６０内に収容することで、カウンターウェイト１６０の一部としての役割を有する。

〔バッテリユニットの構成〕
以下には、バッテリユニット１について詳説する。
図２および図３に示すように、バッテリユニット１は、上下方向に積層された同一形状の複数のバッテリケース２と、バッテリケース２に収容されたバッテリ３と、バッテリケース２に取り付けられる掛渡しプレートとしての第１掛渡しプレート４、第２掛渡しプレート５、および第３掛渡しプレート６と、バッテリケース２同士を連結して固定する連結プレート７と、バッテリケース２単体またはバッテリユニット１全体を吊り上げる際に用いられる吊上用部材８と、バッテリケース２上に取り付けられる電源コントローラ９と、バッテリケース２に取り付けられてバッテリユニット１の位置ずれを防止する位置ずれ防止部としての位置ずれ防止ブラケット１０とを備えている。

このようなバッテリユニット１は、従来のバッテリフォークリフトの図示しないバッテリ収容室に収容される形状および大きさを有している。従って、車体１１０（図１参照）としては、従来からの車体をそのまま流用することが可能である。

図４に示すように、バッテリケース２は、有底箱状に形成されており、底面部２１と、底面部２１を挟んで対向する一対の第１側壁部２２と、第１側壁部２２と共に四周を囲う一対の側壁部としての第２側壁部２３とを備えている。

底面部２１には、図５にも示すように、直下のバッテリケース２に収容されたバッテリ３の端子３１に対応する位置に、接触防止孔２１１，２１２が形成されている。接触防止孔２１１，２１２の内径寸法は、端子３１から底面部２１までの距離に応じて決定され、端子３１から底面部２１までの距離が近付くにつれて大きくなる。この接触防止孔２１１，２１２により、端子３１から底面部２１までの距離が所定値以上確保されて、端子３１と底面部２１との接触が防止される。

第１側壁部２２の上部には、図示しないバッテリケーブルを挿通するために切り欠かかれたケーブル挿通部２２１と、直上のバッテリケース２と連結するための上側連結部２２２とが設けられている。上側連結部２２２は、第１側壁部２２から面外方向に延出して形成され、上側連結部２２２の上面部２２３には、ねじ孔２２４が上下方向に刻設または適宜なナット部材等により設けられている。

一方、第１側壁部２２の下部には、直下のバッテリケース２と連結するための下側連結部２２５が設けられている。下側連結部２２５は、第１側壁部２２と平行に設けられて第１側壁部２２に支持されており、この下側連結部２２５にも、ねじ孔２２６が刻設または適宜なナット部材等により設けられている。

第２側壁部２３には、掛渡しプレート４〜６取り付け用のねじ孔２３１と、このねじ孔２３１に螺合してバッテリケース２から突出した状態のボルト２４（図２および図３参照）を保護するボルト保護部２３２とが設けられている。なお、ボルト保護部２３２は、後述する位置ずれ防止ブラケット１０と同様の位置ずれ防止部としても機能し、図示しないバッテリ収容室の内壁に当接してバッテリユニット１の移動を規制する。

図５に示すように、このようなバッテリケース２には、合計８個のバッテリ３が収容される。ただし、バッテリケース２に収容するバッテリ３の数は任意であり、フォークリフト１００全体のシステムに要求される出力電圧や、バッテリ３単体の出力電圧等を勘案して決められてよい。

バッテリ３は、端子３１を上側にしてバッテリケース２に収容される。ここで、本実施形態のバッテリ３は、補水が不要な制御弁式鉛蓄電池であり、１つのバッテリ３は１２Ｖの出力電圧を有するとともに、短時間での急速充電に対応可能である。バッテリ３の上下寸法は、バッテリケース２の上下寸法と同程度である。

図６（Ａ）に示すように、各掛渡しプレート４〜６は、それぞれ異なった形状を有しており、機能に応じて使い分けられる。
第１掛渡しプレート４は、中央部分で幅方向の寸法が絞られた板状の本体部４１と、本体部４１の両端に設けられた折曲部４２と、折曲部４２の両側に設けられた係止部４３とを備えている。

図６（Ｂ）に示すように、第２掛渡しプレート５は、第１掛渡しプレート４に凸状部５４を加えた構成となっている。すなわち、第２掛渡しプレート５は、本体部５１、折曲部５２、係止部５３、および凸状部５４を備えている。凸状部５４は、本体部５１から折曲部５２の折曲方向とは反対の方向に突出して形成されている。

図６（Ｃ）に示すように、第３掛渡しプレート６は、本体部６１、折曲部６２、係止部６３、凸状部６４、および遮熱板６５を備え、第２掛渡しプレート５に遮熱板６５を加えた構成となっている。遮熱板６５は、切り欠き形状の被挿入部６５１と貫通孔状に形成された被挿入部６５２とを有しており、これら被挿入部６５１，６５２に凸状部６４が挿入された状態で本体部６１に取り付けられている。また、遮熱板６５には、バッテリ３の端子３１に対応する位置が切り欠かれた接触防止部６５３が形成されている。接触防止部６５３の切り欠き量は、端子３１から遮熱板６５までの距離に応じて決定され、端子３１から遮熱板６５までの距離が近付くにつれて大きくなる。この接触防止部６５３により、端子３１から遮熱板６５までの距離が所定値以上確保されて、端子３１と遮熱板６５との接触が防止される。

このような掛渡しプレート４〜６は、図７および図８に示すように、バッテリ３を収容した状態のバッテリケース２上に着脱自在に取り付けられて、バッテリケース２の第２側壁部２３間を掛渡す。具体的に、各掛渡しプレート４〜６は、係止部４３，５３，６３がバッテリケース２の第２側壁部２３の上部端縁２３３上に係止され、折曲部４２，５２，６２が第２側壁部２３にボルト２４で固定される。このように、掛渡しプレート４〜６が、第２側壁部２３間を掛渡してバッテリケース２に取り付けられているため、簡易な構造により、バッテリケース２の強度を確保することができる。

図２に戻り、連結プレート７は、板状部材が折曲されて側面視Ｌ字状に形成されている。この連結プレート７には、互いに直交してバッテリケース２に当接する２つの当接部７１，７２が設けられ、各当接部７１，７２には、ボルト２５，２６挿通用のボルト挿通孔が形成されている。ここで、一方の当接部７１のボルト挿通孔は、他方の当接部７２と垂直する方向の径寸法が大きい長孔状に形成されている。このような連結プレート７では、長孔状のボルト挿通孔を有する一方の当接部７１が上側のバッテリケース２の下側連結部２２５と当接し、他方の当接部７２が下側のバッテリケース２の上側連結部２２２と当接する。各当接部７１，７２は、それぞれボルト２５，２６によりバッテリケース２に固定され、近接する上下のバッテリケース２のみを連結して固定する。

吊上用部材８は、互いに直行する２つの平面部８１，８２を備え、側面視Ｌ字状に形成されている。一方の平面部８１には、ボルト２６挿通用のボルト挿通孔８１１（図８参照）が設けられると共に、ねじ孔８１２が刻設または適宜なナット部材等により設けられている。ねじ孔８１２には、アイボルト８３が螺合される。

電源コントローラ９は、図示しない電源ラインを介して、前輪１１１駆動用の電動モータ、車体１１０に設けられた油圧ポンプ駆動用の電動モータ、およびキャパシタ１７０（いずれも図１参照）等に接続されており、バッテリユニット１からの電気エネルギを各電動モータに供給するとともに、バッテリユニット１の充放電を制御する。

また、電源コントローラ９は、電動モータが発電機として機能した場合には、電動モータで回生された電気エネルギをキャパシタ１７０に送り、蓄電させる。これにより、キャパシタ１７０は、バッテリユニット１と共に電源として機能し、電動モータの駆動をアシストする。つまり、本実施形態のバッテリユニット１は、バッテリユニット１側とキャパシタ１７０側との２系統の電源を有するバッテリハイブリッドシステムの一部を構成する。

位置ずれ防止ブラケット１０は、板状部１１と、この板状部１１の上部から面外方向に突出してバッテリケース２の上側連結部２２２に支持される図示しない第１支持部と、板状部１１の下部から面外方向に突出してバッテリケース２の下側連結部２２５に支持される第２支持部１２とを備えている。このような位置ずれ防止ブラケット１０を設けることにより、位置ずれ防止ブラケット１０が、図示しないバッテリ収容室の内壁に当接してバッテリユニット１の移動を規制するため、バッテリユニット１の位置ずれが防止される。また、防止ブラケット１０により、バッテリユニット１と図示しないバッテリ収容室との間に常に隙間を確保できるので、バッテリユニット１の冷却性能を向上させることができる。

以上のような構成のバッテリユニット１では、バッテリ３が収容された各バッテリケース２が順に積み上げられ、上下方向に積層される。
具体的には、図７に示すように、先ず、最下段となるバッテリケース２にバッテリ３を収容する。そして、図示しないバッテリケーブルで各バッテリ３を直列に接続し、バッテリケーブルをケーブル挿通部２２１から外部に引き出す。このバッテリケース２には、第１掛渡しプレート４を取り付けておく。

同様に、中段となるバッテリケース２にもバッテリ３を収容し、バッテリ３をバッテリケーブルで直列に接続する。また、このバッテリケース２にも第１掛渡しプレート４を取り付ける。すなわち、これら２つのバッテリケース２は同一に構成される。

ここで、中段となるバッテリケース２には、さらに吊上用部材８をボルトで固定しておく。そして、吊上用部材８のアイボルト８３にフック等を引っ掛けてバッテリケース２を吊り上げ、最下段となるバッテリケース２の第１掛渡しプレート４上に載せる。この際、中段のバッテリケース２の重量は、最下段のバッテリケース２の第１掛渡しプレート４で支えられることになる。この状態で、中段のバッテリケース２の位置決めを行った後、連結プレート７の一方の当接部７２を最下段のバッテリケース２の上側連結部２２２に当接させ、他方の当接部７１を中段のバッテリケース２の下側連結部２２５と当接させる。

図２に示すように、連結プレート７の各当接部７１，７２は、それぞれボルト２５，２６により中段および最下段のバッテリケース２に固定されるところ、最下段のバッテリケース２から立ち上がっている当接部７１には、長孔に形成されたボルト挿通孔が設けられている。このボルト挿通孔が長孔に形成されることにより、掛渡しプレート４〜６間の高さ寸法差や掛渡しプレート４〜６に作用する重量差等に起因する各バッテリケース２間の間隔差を吸収することができる。従って、各バッテリケース２間の間隔差にばらつきがある場合でも、当接部７１のボルト挿通孔と下側連結部２２５のねじ孔２２６との位置を容易に重ねることができ、連結プレート７によるバッテリケース２同士の連結をスムーズに行うことができる。

一方、図８に示すように、最上段となるバッテリケース２には、最下段および中段のバッテリケース２の場合とは異なり、第２掛渡しプレート５および第３掛渡しプレート６を取り付ける。これは、最上段のバッテリケース２上に、発熱量の大きい電源コントローラ９が取り付けられることから、この電源コントローラ９を冷却し易くする必要があるからである。

すなわち、図３に示すように、凸状部５４，６４を有する第２および第３掛渡しプレート５，６を最上段のバッテリケース２に取り付けることで、電源コントローラ９が第２および第３掛渡しプレート５，６に載置された際には、バッテリケース２および電源コントローラ９間の隙間が、凸状部５４，６４の分だけ、中段および最下段のバッテリケース２間の隙間よりも大きくなる。この隙間量の増加により、電源コントローラ９を冷却し易くするとともに、第３掛渡しプレート６の遮熱板６５により、電源コントローラ９からの熱がバッテリケース２内のバッテリ３に伝わらないようにすることができる。

さらに、最上段となるバッテリケース２には、中段のバッテリケース２から取り外した吊上用部材８を取り付けた後、電源コントローラ９を第２掛渡しプレート５および第３掛渡しプレート６上に載せる。この状態で電源コントローラ９の位置決めを行った後、上側連結部２２２との間に吊上用部材８を介した状態で、最上段となるバッテリケース２に電源コントローラ９を連結し固定する。

このようにして積み上げ準備が整ったら、アイボルト８３にフック等を引っ掛けてバッテリケース２および電源コントローラ９を一緒に吊り上げ、中段のバッテリケース２の第１掛渡しプレート４上に載せる。この状態で、バッテリケース２の位置決めを行った後、最上段および中段のバッテリケース２を連結プレート７およびボルト２５，２６で連結し、互いを固定する。

なお、位置ずれ防止ブラケット１０は、バッテリケース２の積層前または積層後のいずれの段階でもバッテリケース２に取り付けることができるが、バッテリケース２上の作業スペースを広く取れることから、バッテリケース２の積層前に取り付けるのが望ましい。

以上の本実施形態のバッテリユニット１によれば、各バッテリケース２は同一形状に形成されているため、バッテリケース２の種類を低減することができる。また、互いに近接する上下のバッテリケース２同士を同一形状の連結プレート７で連結して固定するため、バッテリケース２の積層数の増減を容易に行うことができる。

さらに、バッテリケース２は、各掛渡しプレート４〜６上に載置されて上下方向に積層されているため、バッテリケース２間に掛渡しプレート４〜６の厚さ寸法分の隙間が確保される。従って、バッテリケースに収容されたバッテリの冷却が促進され、冷却性能を向上させることができる。

また、掛渡しプレート４〜６は、バッテリケース２に着脱自在であるため、バッテリケース２間またはバッテリケース２および電源コントローラ９間に必要とされる隙間の大きさや、遮熱板６５の要否に応じて、掛渡しプレート４〜６を選択的にバッテリケース２上に取り付けることができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、バッテリケース２間に第１掛渡しプレート４を設け、バッテリケース２および電源コントローラ９間に第２および第３掛渡しプレート５，６を設けていたがこれに限られず、バッテリケース２には掛渡しプレート４〜６のうちの任意のものを取り付けることができる。

前記実施形態では、第２および第３掛渡しプレート５，６にそれぞれ凸状部５４，６４を設けて、第２および第３掛渡しプレート５，６の厚さ寸法を第１掛渡しプレート４の厚さ寸法よりも大きくしていたがこれに限られない。例えば、第２および第３掛渡しプレート５，６の本体部５１，６１の厚さ寸法を第１掛渡しプレート４の本体部４１の厚さ寸法より大きくすれば、第２および第３掛渡しプレート５，６に凸状部５４，６４を設けなくても、同様の効果を得ることができる。

前記実施形態において、遮熱板６５は、第３掛渡しプレート６のみに設けられていたがこれに限られず、例えば、遮熱板を第１掛渡しプレート４に設けてもよい。
また、前記実施形態において、遮熱板６５の接触防止部６５３は、バッテリ３の端子３１に対応する位置を切り欠いて形成していたがこれに限られない。要するに、バッテリ３の端子３１から遮熱板６５までの距離が所定値以上確保されていればよく、例えば、バッテリケース２の接触防止孔２１１と同様に、バッテリ３の端子３１に対応する位置に貫通孔を設けて接触防止部としてもよい。

前記実施形態では、連結プレート７はバッテリケース２とは別部材とされていたがこれに限られず、バッテリケース２と一体に形成してもよい。この場合、連結プレート７は、バッテリケース２の上側連結部２２２の上面部２２３に設けられることになる。これにより、連結プレート７の当接部７１がバッテリケース２の両側に立設することになるので、バッテリケース２を積み上げる際は、下側のバッテリケース２の当接部７１間に配置すればよく、バッテリケース２の積層時の位置決めが容易になる。

また、前記実施形態では、連結プレート７の一方の当接部７１のボルト挿通孔のみが長孔とされていたが、両方の当接部７１のボルト挿通孔を長孔としてもよい。

本発明は、バッテリからの電気エネルギで駆動されるフォークリフトや、小型の油圧ショベル、ホイールローダ等の作業車両に利用できる。

１…バッテリユニット、２…バッテリケース、３…バッテリ、４…第１掛渡しプレート（掛渡しプレート）、５…第２掛渡しプレート（掛渡しプレート）、６…第３掛渡しプレート（掛渡しプレート）、７…連結プレート、８…吊上用部材、９…電源コントローラ、１０…位置ずれ防止ブラケット、２１…底面部、２２…第１側壁部、２３…第２側壁部（側壁部）、３１…端子、６５…遮熱板、１００…フォークリフト（作業車両）、２１１…接触防止孔、６５３…接触防止部。

Claims (3)

1. 作業車両のバッテリユニットであって、
   複数のバッテリと、
   前記バッテリを端子を上側にして収容する有底箱状の複数のバッテリケースと、
   各バッテリケース上に設けられて前記各バッテリケースの対向する側壁部間を掛渡す複数の掛渡しプレートとを備え、
   前記各バッテリケースは、全て同一形状であり、かつ前記掛渡しプレート上に載置されて上下方向に積層されている
   ことを特徴とする作業車両のバッテリユニット。
2. 請求項１に記載の作業車両のバッテリユニットにおいて、
   前記複数のバッテリケースのうちの互いに近接する上下のバッテリケース同士は、同一形状の連結プレートにより連結されている
   ことを特徴とする作業車両のバッテリユニット。
3. 請求項１または請求項２に記載の作業車両のバッテリユニットにおいて、
   前記各バッテリケースの底面部には、直下のバッテリの前記端子に対応する位置に前記端子との接触を防止する接触防止孔が形成されている
   ことを特徴とする作業車両のバッテリユニット。

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