JP2014058242A - 産業車両 - Google Patents

産業車両

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Abstract

【課題】電池セルを効率よく冷却することができる産業車両を提供すること。
【解決手段】フォークリフトに搭載される電池パック３０は、フォークに搭載される積荷とつりあいをとるためのカウンタウェイト３２と、電池モジュール５０を備えている。カウンタウェイト３２において、ウェイト本体３３の厚み方向の一面（内面）は電池モジュール５０が設置される設置面３３ａとされている。電池パック３０は、設置面３３ａと反対側の面となる放熱面３３ｂが、角型電池５１における設置面３３ａと接合されていない部分より走行風で熱交換されやすいように車体１２に配設されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、カウンタウェイトと、該カウンタウェイトと一部分が接合される電池セルと、を有する電池パックが車体に搭載されている産業車両に関する。
カウンタウェイトを備える産業車両としては、例えば、特許文献１に記載のフォークリフトが知られている。
特許文献１に記載の産業車両は、車体の後方に積荷とのつりあいをとるためのカウンタウェイトが設けられている。カウンタウェイトには、車幅方向に延びる収容凹部が形成されるとともに、収容凹部にはバッテリが載置されている。
特開２００９−２７４６５１号公報
ところで、バッテリは、放電時や、充電時に発熱する。バッテリの温度が規定温度以上になると、バッテリの劣化を促進してしまう。このため、産業車両においては、バッテリを効率よく冷却することが望まれている。
本発明の目的は、電池セルを効率よく冷却することができる産業車両を提供することにある。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、カウンタウェイトと、該カウンタウェイトと一部分が接合される電池セルと、を有する電池パックが車体に搭載されている産業車両であって、前記電池パックは、前記カウンタウェイトにおける前記電池セルと接合されている部分が、前記電池セルにおける前記カウンタウェイトに接合されていない部分よりも走行風と熱交換されるように前記車体に配設されることを要旨とする。
これによれば、産業車両が走行するときの走行風で、カウンタウェイトにおける電池セルが接合される部分と反対側が冷却されやすい。電池セルの充放電時には、電池セルが発熱し、この熱は、カウンタウェイトに吸収される。電池セルの熱を吸収する吸熱部材として機能するカウンタウェイトを効率よく冷却することで、カウンタウェイトが過熱状態になることが抑制される。結果として、カウンタウェイトが電池セルの熱を吸収しやすく、電池セルを効率よく冷却することができる。
また、前記電池セルは、複数設けられ、複数の前記電池セルは、前記車体の上下方向に積層状態で前記カウンタウェイトに接合されていてもよい。
これによれば、カウンタウェイトは、電池セルの積層方向に延びるため、電池セルの組み付け性が向上される。
また、前記電池パックは、前記カウンタウェイトにおける前記電池セルと接合されている部分と反対側の少なくとも一部が前記車体の前方を向くように配設されていてもよい。
これによれば、走行風を受けやすい車体の前方に、カウンタウェイトにおける電池セルと接合される部分と反対側を向けることで、カウンタウェイトが走行風と熱交換されやすく、カウンタウェイトを更に効率よく冷却することができる。
また、前記電池パックは、前記カウンタウェイトにおける前記電池セルと接合されている部分と反対側の少なくとも一部が前記走行風と直接熱交換されるように配設されていてもよい。
これによれば、カウンタウェイトが走行風と直接熱交換されるため、カウンタウェイトを更に効率よく冷却することができる。
また、前記カウンタウェイトは、複数の前記電池セルが接合されるウェイト本体と、該ウェイト本体に設けられるウェイト部とを有し、前記ウェイト部は、前記ウェイト本体の延設方向とは異なる方向に延設されていてもよい。
これによれば、カウンタウェイトをウェイト本体だけとする場合と比べると、カウンタウェイトの表面積が増加し、カウンタウェイトの放熱面積を増加させることができる。このため、電池セルが発した熱をカウンタウェイトが吸収しても、カウンタウェイトが過熱状態になりにくい。
本発明によれば、電池セルを効率よく冷却することができる。
実施形態のフォークリフトを示す概略側面図。 実施形態の電池パックを示す斜視図。 実施形態の電池パックを示す正面図。 実施形態のフォークリフトと電池パックの関係を拡大して示す拡大図。 別例の電池モジュールを示す平面図。
以下、本発明の産業車両を、リーチ式フォークリフト（以下、単に「フォークリフト」と示す）に具体化した一実施形態について図１〜図４にしたがって説明する。以下の説明において「前」「後」「左」「右」「上」「下」は、フォークリフトの運転者がフォークリフトの前方（前進方向）を向いた状態を基準とした場合の「前」「後」「左」「右」「上」「下」を示すものとする。
図１に示すように、フォークリフト１１の車体１２には、左右一対のリーチレグ１３が前方に向かって延設されている。各リーチレグ１３の前方にはそれぞれ前輪１４が設けられている。一方、車体１２の後方には、駆動輪としての後輪１６とキャスタホイール（図示せず）が配設されている。また、車体１２の前方には、各リーチレグ１３に沿ってリーチシリンダ（図示せず）の駆動により前後動作するマスト１７が立設されている。マスト１７の前面側には、左右一対のフォーク２０がリフトブラケット２１を介して設けられている。そして、フォーク２０は、マスト１７に沿って上下に昇降するようになっている。フォーク２０には、積荷２２が搭載される。また、車体１２の後部には、立席タイプの運転室２４が設けられている。運転室２４内のステアリングテーブル２５には、後輪１６の操舵操作を行うステアリングハンドル２６が設けられている。車体１２の前方には、収容スペースＳが形成されている。この収容スペースＳには、電池パック３０が搭載されている。以下、電池パック３０について詳細に説明を行う。
図２に示すように、電池パック３０は、ケース３１を備えている。ケース３１は、フォーク２０に搭載される積荷２２とつりあいをとるためのカウンタウェイト３２を備えている。カウンタウェイト３２は、平面視矩形状をなすウェイト部３４と、ウェイト部３４の短手方向一端からウェイト部３４の厚み方向に立設されるとともに、ウェイト部３４の長手方向一端から他端に亘って延びる板状のウェイト本体３３とからなる。換言すれば、ウェイト部３４は、ウェイト本体３３の基端からウェイト本体３３の厚み方向に立設されている。ウェイト本体３３の先端（ウェイト本体３３の基端とは反対側の端部）には、ウェイト本体３３を該ウェイト本体３３の厚み方向に切り欠いた切欠部３５が形成されている。
ウェイト部３４の短手方向他端には、ウェイト本体３３から離間して設けられる逆Ｕ字状のフレーム３６がウェイト部３４から立設されている。フレーム３６は、ウェイト部３４の上面における短手方向他端縁部の２つの角部から立設された第１の柱部３８及び第２の柱部３９と、第１の柱部３８及び第２の柱部３９の上端部（ウェイト部３４と接合される端部と反対側の端部）を繋ぐ基部３７と、からなる。つまり、電池パック３０は、ウェイト部３４の短手方向他端側に、ウェイト部３４とフレーム３６によって囲まれた正面開口部３０ａを有する。なお、電池パック３０において、この正面開口部３０ａは、矩形板状をなす蓋部材４３によって閉塞されている。
各柱部３８，３９の立設方向への長さ（各柱部３８，３９の長手方向の長さ）は、ウェイト部３４の上面から、ウェイト本体３３の先端面までの最短の長さと同一となっており、フレーム３６の上面とウェイト本体３３の上面には、天板４４が支持されている。この天板４４によって、ウェイト本体３３とフレーム３６との間の開口部（図示せず）が閉塞されている。更に、電池パック３０は、ウェイト本体３３の長手方向一端側に、ウェイト本体３３と、ウェイト部３４と、第１の柱部３８と、天板４４によって囲まれた一端側開口部３０ｂを有する。また、電池パック３０は、ウェイト本体３３の長手方向他端側に、ウェイト本体３３と、ウェイト部３４と、第２の柱部３９と、天板４４によって囲まれた他端側開口部３０ｃを有する。なお、一端側開口部３０ｂは、一端側蓋部材４１によって閉塞され、他端側開口部３０ｃは、他端側蓋部材４２によって閉塞されている。そして、カウンタウェイト３２、フレーム３６、天板４４及びそれぞれの蓋部材４１〜４３でケース３１が形成されている。
図３及び図４に示すように、ウェイト本体３３の厚み方向の一面（内面）は電池モジュール５０が設置される設置面３３ａとされている。設置面３３ａには、電池モジュール５０が間隔を空けて複数設けられている。電池モジュール５０は、ウェイト本体３３の長手方向に間隔を空けて２個並んで設けられるとともに、ウェイト本体３３の短手方向に間隔を空けて３個並んで設けられている。
電池モジュール５０は、電池セル（例えば、リチウムイオン二次電池や、ニッケル・水素蓄電池）としての角型電池５１と、角型電池５１と熱的に結合される矩形平板状の伝熱プレート５２と、を交互に並設して構成されている。したがって、電池モジュール５０がウェイト本体３３の短手方向に並んで設けられることで、角型電池５１はウェイト本体３３の短手方向に積層されている。本実施形態において、角型電池５１は、車体１２の上下方向（鉛直方向）に積層状態で設けられ、ウェイト本体３３は、角型電池５１の積層方向に短手方向が延びている。伝熱プレート５２は、角型電池５１に隣り合うように設けられており、伝熱プレート５２は、厚み方向の全面が、角型電池５１の厚み方向の面と接している。電池モジュール５０において、角型電池５１の並設方向両端に位置する角型電池５１には、ブラケット５３が固定されている。そして、ブラケット５３を介してボルトＢをウェイト本体３３に螺合することで、電池モジュール５０はウェイト本体３３に固定されている。角型電池５１の幅方向（角型電池５１の厚み方向及び高さ方向に直交する方向）一面及び伝熱プレート５２の幅方向（伝熱プレート５２の厚み方向及び高さ方向に直交する方向）一面は、カウンタウェイト３２に接合されている。本実施形態では、角型電池５１の幅方向一面が電池セルにおけるカウンタウェイト３２に接合されている部分となり、この角型電池５１の幅方向一面が接合されるウェイト本体３３の設置面３３ａが、カウンタウェイト３２における電池セルと接合されている部分となる。また、設置面３３ａと反対側の面となるウェイト本体３３の厚み方向他面（外面）が、カウンタウェイト３２における電池セルと接合されている部分と反対側の部分となる。そして、ウェイト本体３３の厚み方向他面が、走行風と熱交換される放熱面３３ｂとなる。
本実施形態において、カウンタウェイト３２は、例えば、鉄などの金属材料から形成されている。角型電池５１が発熱すると、カウンタウェイト３２に熱が伝わり、吸収される。
切欠部３５の上面には、矩形平板状をなす載置板４０が固定されている。載置板４０上には、電池モジュール５０の制御を行う制御機器が収容される収容ケース６１及びリレーや配線などが収容されるジャンクションボックス６２が配設されている。
図４に示すように、上記のように構成された電池パック３０は、車体１２の前方に形成された収容スペースＳに収容される。電池パック３０は、ウェイト本体３３の設置面３３ａと反対側の放熱面３３ｂが車体１２の前方を向くように配設されている。放熱面３３ｂは、角型電池５１よりも外側に位置している。放熱面３３ｂは、その全面が車体１２の外側に露出している。また、電池パック３０は、ウェイト部３４が複数の電池モジュール５０より下方（鉛直方向下方）に位置するように配設されている。
次に、本実施形態のフォークリフト１１の作用について説明する。
フォークリフト１１が前進すると、ウェイト本体３３の放熱面３３ｂは、走行風と熱交換されて冷却される。このとき、放熱面３３ｂは、角型電池５１におけるウェイト本体３３に接合されていない部分（例えば、角型電池５１におけるウェイト本体３３と接合されている面と反対側の面となる角型電池５１の幅方向他面）よりも外側に位置しているため、放熱面３３ｂは、角型電池５１におけるウェイト本体３３に接合されていない部分よりも走行風と熱交換されやすい。特に、本実施形態では、放熱面３３ｂは、車体１２の外側に露出しているため、放熱面３３ｂは、走行風と直接熱交換される。
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電池パック３０は、カウンタウェイト３２の放熱面３３ｂが、角型電池５１におけるカウンタウェイト３２（ウェイト本体３３）と接合されていない部分よりも走行風と熱交換されやすいように車体１２に配設されている。このため、走行風によって放熱面３３ｂを効率よく冷却することができ、カウンタウェイト３２が過熱状態になりにくい。したがって、カウンタウェイト３２は、角型電池５１が発する熱を吸収しやすく、角型電池５１を効率よく冷却することができる。
（２）ウェイト本体３３は、その短手方向が角型電池５１の積層方向に延びている。ウェイト本体３３が積層方向に延びることで、電池モジュール５０の組み付け性が向上されている。
（３）電池パック３０は、放熱面３３ｂが車体１２の前方を向くように車体１２に配設されている。走行風を受けやすい車体１２の前方に放熱面３３ｂを向けることで、ウェイト本体３３の放熱面３３ｂが走行風とより一層熱交換されやすく、カウンタウェイト３２を更に効率よく冷却することができる。
（４）放熱面３３ｂは、その全面が走行風と直接熱交換される。このため、カウンタウェイト３２を更に効率よく冷却することができる。
（５）カウンタウェイト３２は、ウェイト本体３３から延設されたウェイト部３４を有している。このため、カウンタウェイト３２をウェイト本体３３だけとする場合と比べると、カウンタウェイト３２の放熱面積が増加され、カウンタウェイト３２が過熱状態になることが更に抑制される。したがって、カウンタウェイト３２が、角型電池５１が発する熱を吸収しやすく、角型電池５１を効率よく冷却することができる。
（６）電池パック３０は、ウェイト部３４が複数の電池モジュール５０より鉛直方向下方に位置するように配設されている。このため、車体１２の重心位置が低くなり、フォーク２０に搭載することができる積荷２２の許容重量が重くなる。
（７）ウェイト本体３３は、角型電池５１よりも車体１２の前方に設けられている。このため、車体１２の前方から衝撃が加わったときに、この衝撃がウェイト本体３３で吸収されて、角型電池５１を保護できる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、ウェイト本体３３と角型電池５１とが直接接合されているが、これに限らず、熱電シートなどを介して間接的に接合されていてもよい。また、角型電池５１が電池ホルダなどに保持されている場合には、電池ホルダを介して接合されていてもよい。
○ 実施形態において、ウェイト本体３３の放熱面３３ｂが、走行風と直接熱交換されなくてもよい。例えば、放熱面３３ｂより前方が車体１２の一部によって覆われるとともに、車体１２とウェイト本体３３の放熱面３３ｂが接合されていてもよい。この場合には、走行風と車体１２の一部が熱交換を行い、冷却された車体１２の一部を介して放熱面３３ｂが間接的に冷却される。また、放熱面３３ｂより前方に位置する車体１２の一部とウェイト本体３３の放熱面３３ｂとの間に空間が設けられていてもよい。この場合には、走行風と車体１２の一部が熱交換を行い、車体１２の一部は冷却される。冷却された車体１２の一部と該車体１２の一部とウェイト本体３３の放熱面３３ｂとの間に存在する熱媒体（空気）とが熱交換を行い、該熱媒体は冷却される。そして、冷却された該熱媒体と放熱面３３ｂとが熱交換を行い、放熱面３３ｂが冷却される。また、放熱面３３ｂの全面ではなく、一部が車体１２の外側に露出し、その一部のみが走行風と直接熱交換されるようにしてもよい。
○ 実施形態において、車体１２の後方に収容スペースＳを形成して、電池パック３０を車体１２の後方に配設してもよい。この場合、フォークリフト１１が後進したときに、放熱面３３ｂが角型電池５１におけるウェイト本体３３と接合されていない部分よりも走行風で冷却されるように、放熱面３３ｂが車体１２の後方を向くように電池パック３０を車体１２に配設する。
○ 実施形態において、ウェイト部３４を設けず、ウェイト本体３３のみでカウンタウェイト３２を構成してもよい。
○ 実施形態において、ウェイト部３４の形状は、どのような形状であってもよい。
○ 実施形態において、ウェイト本体３３の形状は、どのような形状であってもよい。この場合であっても、ウェイト本体３３における角型電池５１と接合されている部分が、角型電池５１におけるウェイト本体３３と接合されている面と反対側の面よりも走行風と熱交換されやすいように電池パック３０を配設する。
○ 実施形態において、電池セルとして、円筒型電池や、ラミネート型の電池を採用してもよい。
○ 実施形態において、ウェイト本体３３の放熱面３３ｂが車体１２の車幅方向（左右方向）を向くように配設されていてもよい。つまり、ウェイト本体３３における角型電池５１が接合されている部分が、角型電池５１におけるウェイト本体３３に接合されている面と反対側の面よりも走行風と熱交換されやすい位置に角型電池５１及びカウンタウェイト３２を配置できればよい。
○ 本発明の産業車両を、フォークリフト１０以外の産業車両に具体化してもよい。例えば、パワーショベルなどに具体化してもよい。
○ 実施形態において、車体１２などに送風機などを設けて、送風機によって放熱面３３ｂに送風を行ってもよい。
○ 実施形態において、放熱面３３ｂにフィンを形成して、熱交換効率を高めてもよい。また、カウンタウェイト３２の外面、天板４４の外面、蓋部材４１〜４３の外面にフィンを形成してもよい。フィンの形状はどのような形状でもよい。例えば、板状のフィン（ストレートフィン）や、ピン状のフィンなどでもよい。
○ 図５に示すように、角型電池５１の幅方向に沿った伝熱プレート７０の寸法を、角型電池５１の幅方向の寸法よりも大きくして、伝熱プレート７０が、角型電池５１の幅方向他面に対して突出するようにしてもよい。すなわち、伝熱プレート７０の一部が、角型電池５１におけるウェイト本体３３に接合されている側（幅方向一面）と反対側に突出していてもよい。この場合、伝熱プレート７０の、角型電池５１の幅方向他面に対して突出している突出部７１は、周囲の熱媒体と熱交換されて、角型電池５１の発する熱を放熱する。このため、角型電池５１を効率よく冷却することができる。また、ウェイト本体３３と伝熱プレート７０の突出部７１で、角型電池５１の幅方向両側から冷却を行うことで角型電池５１における温度差が低減される。
○ カウンタウェイトの外面、天板４４の外面、蓋部材４１〜４３の外面、図５の伝熱プレート７０の突出部７１に向けて熱媒体を送る送風機を設けてもよい。
１１…産業車両としてのフォークリフト、１２…車体、３０…電池パック、３１…ケース、３２…カウンタウェイト、３３…ウェイト本体、３４…ウェイト部、５１…電池セルとしての角型電池。

Claims (5)

  1. カウンタウェイトと、該カウンタウェイトと一部分が接合される電池セルと、を有する電池パックが車体に搭載されている産業車両であって、
    前記電池パックは、前記カウンタウェイトにおける前記電池セルと接合されている部分が、前記電池セルにおける前記カウンタウェイトに接合されていない部分よりも走行風と熱交換されるように前記車体に配設されることを特徴とする産業車両。
  2. 前記電池セルは、複数設けられ、複数の前記電池セルは、前記車体の上下方向に積層状態で前記カウンタウェイトに接合されることを特徴とする請求項１に記載の産業車両。
  3. 前記電池パックは、前記カウンタウェイトにおける前記電池セルと接合されている部分と反対側の少なくとも一部が前記車体の前方を向くように配設されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の産業車両。
  4. 前記電池パックは、前記カウンタウェイトにおける前記電池セルと接合されている部分と反対側の少なくとも一部が前記走行風と直接熱交換されるように配設されることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の産業車両。
  5. 前記カウンタウェイトは、複数の前記電池セルが接合されるウェイト本体と、該ウェイト本体に設けられるウェイト部とを有し、
    前記ウェイト部は、前記ウェイト本体の延設方向とは異なる方向に延設されることを特徴とする請求項２〜請求項４のうちいずれか一項に記載の産業車両。
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