JP2014065469A - ハイブリッド車両のバッテリ配置構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車載バッテリの放熱性を高めつつ機能の集約およびマスの集中化が可能なハイブリッド車両のバッテリ配置構造を提供する。
【解決手段】ハイブリッド式自動二輪車１，５０の第１の駆動原であるモータＭ１，Ｍ２と第２の駆動原であるエンジンＥ１，Ｅ２と、モータＭ１，Ｍ２に電力を供給する車載バッテリＢと、エンジンＥ１，Ｅ２に外気を吸入するエアクリーナボックスＡとを備えたハイブリッド車両のバッテリ配置構造において、車載バッテリＢの外殻をエアクリーナボックスＡに一体化する。車載バッテリＢを、エアクリーナボックスＡの車体下方側または車体上方側に配置する。車載バッテリＢのヒートシンク３７の冷却フィン３８をエアクリーナボックスＡの内部に配置する。車載バッテリＢを、エアクリーナボックスＡ内に設けられたエアフィルタ９６のダーティ側Ｄの空間に配設する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両のバッテリ配置構造に係り、特に、車載バッテリの放熱性および車体の重量バランスを考慮したハイブリッド車両のバッテリ配置構造に関する。

従来から、車両の動力源としてエンジンおよびモータを併用するハイブリッド型の車両が知られている。このようなハイブリッド車両においては、モータに電力を供給する車載バッテリが比較的大型となるため、車載バッテリを配置する際に車体の重量バランスや充放電時に生じる熱への対処等を考慮する必要がある。

特許文献１には、操向ハンドルとシートとの間に配設された燃料タンクの下方に、エンジンおよびモータが協働するパワーユニットを配設するようにした鞍乗型のハイブリッド自動二輪車において、燃料タンクとエンジンとの間にエアクリーナボックスを配設し、このエアクリーナボックスへ外気を導入する通路を車体後方側へ延ばすと共に、導入通路の途中に形成した膨張空間に車載バッテリを収納するようにしたハイブリッド車両のバッテリ配置構造が開示されている。

特開２００６−７６４９６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、エアクリーナボックスへ導入される外気の流れを利用して車載バッテリを冷却できるものの、重量物である車載バッテリとエアクリーナボックスとが互いに離間するため、機能が分散されると共に配置スペースが大きくなりやすく、マスの集中が図りにくかった。さらに、車載バッテリの放熱効果をより高める構成も望まれる。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、車載バッテリの放熱性を高めつつ機能の集約およびマスの集中化が可能なハイブリッド車両のバッテリ配置構造を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、ハイブリッド車両（１，５０）の第１の駆動原であるモータ（Ｍ１，Ｍ２）と、前記ハイブリッド車両（１，５０）の第２の駆動原であるエンジン（Ｅ１，Ｅ２）と、前記モータ（Ｍ１，Ｍ２）に電力を供給する車載バッテリ（Ｂ）と、前記エンジン（Ｅ１，Ｅ２）に外気を吸入するエアクリーナボックス（Ａ）とを備えたハイブリッド車両のバッテリ配置構造において、前記車載バッテリ（Ｂ）の外殻が前記エアクリーナボックス（Ａ）に一体化されている点に第１の特徴がある。

また、前記車載バッテリ（Ｂ）が、前記エアクリーナボックス（Ａ）の車体上方側に配置されている点に第２の特徴がある。

また、前記車載バッテリ（Ｂ）が、前記エアクリーナボックス（Ａ）の車体下方側に配置されている点に第３の特徴がある。

また、前記車載バッテリ（Ｂ）の放熱を行うヒートシンク（３７）を備え、前記ヒートシンク（３７）の冷却フィン（３８）が、前記エアクリーナボックス（Ａ）の内部に配置されている点に第４の特徴がある。

また、前記車載バッテリ（Ｂ）が、前記エアクリーナボックス（Ａ）の内部に配設されている点に第５の特徴がある。

また、前記車載バッテリ（Ｂ）が、前記エアクリーナボックス（Ａ）の内部に設けられたフィルタ部材（９６）の上流側（Ｄ）の空間に配設されている点に第６の特徴がある。

また、前記車載バッテリ（Ｂ）は、互いに隙間を有して配置された複数のバッテリセル（９３）からなる点に第７の特徴がある。

第１の特徴によれば、車載バッテリの外殻がエアクリーナボックスに一体化されているので、エアクリーナボックスおよび車載バッテリの機能を集約化すると共に、マスの集中を図ることができる。また、エアクリーナボックスに導入される外気を利用して車載バッテリを効率よく冷却することが可能になる。さらに、冷間時始動時には、バッテリによって暖められた外気をエンジンに導入して暖気促進を期待することができる。

第２の特徴によれば、車載バッテリが、エアクリーナボックスの車体上方側に配置されているので、エンジンから離れた位置に車載バッテリが配設されることでエンジン熱の影響が車載バッテリに及ぶことを防止することができる。

第３の特徴によれば、車載バッテリが、エアクリーナボックスの車体下方側に配置されているので、重量物である車載バッテリを車体下方側に寄せて配置することにより、車両の低重心化を図ることができる。

第４の特徴によれば、車載バッテリの放熱を行うヒートシンクを備え、ヒートシンクの冷却フィンが、エアクリーナボックスの内部に配置されているので、ヒートシンクの冷却フィンがエアクリーナ内の外気の流れに直接触れることとなり、車載バッテリの冷却効果を向上させることができる。

第５の特徴によれば、車載バッテリが、エアクリーナボックスの内部に配設されているので、車載バッテリの冷却効果が高められると共に、エアクリーナボックスのケースに車載バッテリの外郭を兼用させることで部品点数の低減が可能となる。

第６の特徴によれば、車載バッテリが、エアクリーナボックスの内部に設けられたフィルタ部材の上流側の空間に配設されているので、エアクリーナボックスにおけるエアフィルタの上流側、すなわち、エアフィルタを通る前の外気導入側の空間を利用して車載バッテリを収納することができる。

第７の特徴によれば、車載バッテリは、互いに隙間を有して配置された複数のバッテリセルからなるので、車載バッテリをフィルタ部材の上流側に設けた場合には、複数のバッテリセル間の隙間を冷却風の通り道として利用して、エアクリーナボックスへの吸気抵抗を低減させると共に車載バッテリの冷却性能が高められる。また、バッテリセル間の隙間がエアクリーナボックス容量の一部となり、エアクリーナボックスの容量を稼ぐことができる。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両のバッテリ配置構造を適用した自動二輪車の左側面図である。 パワーユニットまわりの一部断面左側面図である。 本発明の第２実施形態に係る自動二輪車の左側面図である。 ユニットスイング式のパワーユニットまわりの一部断面左側面図である。 本発明の第２実施形態の変形例に係るパワーユニットまわりの一部断面左側面図である。 本発明の第３実施形態に係るパワーユニットまわりの一部断面左側面図である。 本発明の第４実施形態に係るパワーユニットまわりの一部断面左側面図である。 図７のＦ−Ｆ線断面図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリ配置構造を適用した自動二輪車１の左側面図である。自動二輪車１は、第１の駆動原としてのモータＭ１と第２の駆動原としてのエンジンＥ１との協働によって車両の駆動力を発揮するパワーユニットＰ１を備えた鞍乗型のハイブリッド車両である。パワーユニットＰ１は、操向ハンドル２とシート８との間に配設された燃料タンク６の下方に配設されている。

車体フレーム５を構成するメインパイプ７の車体前方側端部には、左右一対のフロントフォーク４を操舵可能に支持するヘッドパイプ３が設けられている。ヘッドパイプ３の下部からは左右一対のアンダパイプ１３が下方後方に延出しており、パワーユニットＰ１の車体後方の位置でメインパイプ７と連結されている。また、ヘッドパイプ３の後方には、車幅方向中央のメインパイプ７を跨ぐようにして燃料タンク６が配設されており、その後方にシート８が取り付けられている。

フロントフォーク４の下端部には前輪ＷＦが回転自在に軸支されており、一方の上端部には前輪ＷＦを操舵する操向ハンドル２が取り付けられている。ヘッドパイプ３の前方の位置には、前照灯１９およびメータ装置１８が配設されている。

パワーユニットＰ１の車体後方でメインパイプ７とアンダパイプ１３とが連結される部分には、スイングアーム１５のピボット軸１４が設けられている。駆動輪としての後輪ＷＲを回転自在に軸支するスイングアーム１５は、左右一対のリヤクッション９で車体に吊り下げられている。パワーユニットＰ１の回転駆動力は、出力軸に固定されたドライブスプロケット（不図示）からドライブチェーン１６を介して後輪ＷＲに伝達される。

パワーユニットＰ１は、メインパイプ７およびアンダパイプ１３で上下を囲まれるようにして車体フレーム５に懸架されている。本実施形態に係るパワーユニットＰ１は、４サイクル４気筒のエンジンＥ１と、該エンジンＥ１のクランクシャフトに取り付けられてセルモータおよび発電機としても機能するモータＭ１とを組み合わせて構成されている。エンジンＥ１の排気側には、マフラ１０に連結される排気管１１が接続されている。一方、エンジンＥ１の吸気側には、燃料噴射装置およびスロットルバルブを含む吸気装置１７が取り付けられており、その上流側には、外気を導入するためのエアクリーナボックス３０（Ａ）が連結されている（以下、個々に符号を付されたエアクリーナボックスを総称してエアクリーナボックスＡと呼ぶこともある）。

図２は、パワーユニットＰ１まわりの一部断面左側面図である。エンジンＥ１のシリンダブロック２２の上部には、動弁機構が内蔵されたシリンダヘッド２１が固定されており、シリンダヘッド２１の上部にはシリンダヘッドカバー２０が取り付けられている。シリンダブロック２２は、クランクケース２３の上部に固定されており、クランクケース２３の下部にはオイルパン２４が固定されている。モータＭ１は、クランクケース２３に収納されたクランクシャフトの端部に固定されており、モータＭ１の車体後方の位置には、ドライブスプロケットを覆うスプロケットカバー２５が配設されている。

前記したように、エンジンＥ１の吸気ポートには吸気装置１７が取り付けられており、その車体後方側にエアクリーナボックス３０が連結されている。本発明に係るハイブリッド車両のバッテリ配置構造では、モータＭ１に電力を供給する車載バッテリＢの外郭をエアクリーナボックス３０と一体化した点に特徴がある。

エアクリーナボックス３０は、樹脂等で形成された箱状のケース３１に外気の吸気口３４および吸気装置１７との接続口を形成し、ケース３１の内部のエアボリューム空間３５にフィルタ部材３６を設けることで、エンジンＥ１の吸気ポートに導入される外気を濾過すると共に、エンジン運転時の吸気音や吸気脈動を低減する機能を有する。

そして、本実施形態では、ケース３１の内部に仕切り板３２を設け、エアボリューム空間３５の車体上方側に車載バッテリＢを配置している。これにより、導入される外気を利用した車載バッテリＢの冷却を可能とし、かつ占有スペースおよび構成部品の低減を図ることを可能としている。

なお、本実施形態では、エアクリーナボックス３０の外郭をなすケース３１および仕切板３２で囲まれた空間に車載バッテリＢを収納することで、車載バッテリＢの外郭とエアクリーナボックス３０の外郭とが一体化された態様を構成しているが、別態様として、車載バッテリに設けられた外殻とエアクリーナボックスのケースとを密に接触（例えば、面接触）させて一体的な配置とすることによっても同様の効果を得ることができる。また、ケース内の仕切板はケースと一体としてもよい。

また、上記実施形態では、車載バッテリＢが吸気通路に触れる部分の冷却性能が高められるが、吸気通路に触れない車体下方側は、吸気通路とは連通しない換気口をエアクリーナボックスのケースに設ける等により冷却性能を向上させることも可能である。

図３は、本発明の第２実施形態に係る自動二輪車５０の左側面図である。自動二輪車５０は、操向ハンドル５２とシート６０との間に形成された低床フロア６６と、後輪ＷＲ１を軸支するスイングアームとパワーユニットＰ２とを一体化したユニットスイングとを備える、いわゆるスクータ型のハイブリッド二輪車である。

車体フレーム５５を構成するメインパイプ５６は、低床フロア６６の下部で車体後方側に屈曲して左右一対のアンダパイプ５７に連結されており、アンダパイプ５７の後方は、シート６０等を支持するリヤフレーム５８に連なっている。メインパイプ５６の前端には、左右一対のフロントフォーク５４を操舵可能に支持するヘッドパイプ５３が設けられており、フロントフォーク５４を介して前輪ＷＦ１を操舵する操向ハンドル５２の前方には、前照灯５１が固定されている。

アンダパイプ５７の後端には、ユニットスイング式のパワーユニットＰ２を揺動自在に軸支するピボット軸６３が設けられている。ベルト式自動変速機を内蔵するパワーユニットＰ２の後端は、リヤクッション６５によってリヤフレーム５８に吊り下げられている。開閉式のシート６０の下部には、ヘルメット等の荷物の収納スペース５９および燃料タンク６２が設けられている。

本実施形態に係るパワーユニットＰ２は、４サイクル単気筒のエンジンＥ２と、該エンジンＥ２のクランクシャフトに取り付けられてセルモータおよび発電機としても機能するモータＭ２とを組み合わせて構成されている。エンジンＥ２の排気側には排気管（不図示）が接続されており、一方の吸気側には、燃料噴射装置およびスロットルバルブを含む吸気装置６１が取り付けられており、その上流側に、外気を導入するためのエアクリーナボックス３０（Ａ）が連結されている。

図４は、ユニットスイング式のパワーユニットＰ２まわりの一部断面左側面図である。エンジンＥ２のシリンダブロック７１は、車体前方に大きく傾斜して配設されており、その端部には動弁機構が内蔵されたシリンダヘッド６９が固定されている。シリンダヘッド６９の前方側にはシリンダヘッドカバー７０が取り付けられており、シリンダブロック７１は、クランクケース７２の上部に固定されている。モータＭ２は、クランクケース７２の内部でエンジンＥ２のクランクシャフトの一端部に固定されている。

パワーユニットＰ２の変速機ケース７５には、クランクシャフトの端部に取り付けられえた駆動側プーリ７３、無端状のＶベルト７４、従動側プーリ７６からなる無段変速機が配設されている。従動側プーリ７６に伝達された回転駆動力は、減速機ケース７７内の減速歯車（不図示）を介して後輪ＷＲ１（図１参照）に伝達される。

前記したように、エンジンＥ２の吸気ポートには吸気装置６１が取り付けられており、その上流側に、エアクリーナボックス３０（Ａ）が連結されている。本実施形態では、シリンダブロックが車体前方に大きく傾斜したユニットスイング式のパワーユニットＰ２において、変速機ケース上のスペースを有効に活用してエアクリーナボックス３０および車載バッテリＢが取り付けられている点に特徴がある。

エアクリーナボックス３０は、前記実施形態と同様に、樹脂等で形成された箱状のケース３１に外気の吸気口３４および吸気装置６１との接続口を形成し、ケース３１の内部のエアボリューム空間３５にフィルタ部材３６を設けることで、エンジンＥ２の吸気ポートに導入される外気を濾過する。本実施形態においても、ケース３１の内部に仕切り板３２を設け、エアボリューム空間３５の車体上方側に車載バッテリＢを配置している。これにより、導入される外気を利用した車載バッテリＢの冷却を可能とし、かつ占有スペースおよび構成部品の低減を図ることを可能としている。

図５は、本発明の第２実施形態の変形例に係るパワーユニットＰ２まわりの一部断面左側面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。本変形例では、車載バッテリＢに接触するヒートシンク３８をエアクリーナボックス３０ａ（Ａ）のエアボリューム空間３５ａに突出させることで、車載バッテリＢの冷却性能を向上させた点に特徴がある。

エアクリーナボックス３０ａは、前記実施形態と同様に、樹脂等で形成された箱状のケース３１ａに外気の吸気口３４ａおよび吸気装置６１との接続口を形成し、ケース３１ａの内部のエアボリューム空間３５ａにフィルタ部材３６ａを設けることで、エンジンＥ２の吸気ポートに導入される外気を濾過する。本変形例では、ケース３１ａの内部の仕切り板３２ａと車載バッテリＢとの間に、金属等からなる複数の冷却フィン３８を有するヒートシンク３７が配設されている。冷却フィン３８は、仕切板３２ａに形成されたスリットを貫通してエアボリューム空間３５ａに突出しており、これにより、車載バッテリＢの放熱性が大幅に高められる。なお、仕切り板３２ａを設けずに、冷却フィン３８のみならずヒートシンク３７の全体が吸気通路に触れるように構成することもできる。

図６は、本発明の第３実施形態に係るパワーユニットＰ１まわりの一部断面左側面図である。本実施形態では、エンジンＥ１のシリンダブロックが略車体上方に指向するパワーユニットＰ１において、吸気装置１７の車体後方に取り付けられるエアクリーナボックス８０（Ａ）の車体下方側に車載バッテリＢが配置されている点に特徴がある。

エアクリーナボックス８０は、ケース８１に外気の吸気口８４および吸気装置１７との接続口を形成し、ケース８１の内部のエアボリューム空間８５にフィルタ部材８６を設けた構成とされる。車載バッテリＢは、仕切板８２の車体下方側に配設されており、これにより、シリンダブロック後方のスペースを有効利用して車載バッテリＢを搭載すると共に、重量物である車載バッテリＢが車体下方側に配設されることで、車体の低重心化を図ることができる。

図７は、本発明の第４実施形態に係るパワーユニットＰ１まわりの一部断面左側面図である。また、図８は図７のＦ−Ｆ線断面図である。本実施形態では、エンジンＥ１のシリンダブロックが略車体上方に指向するパワーユニットＰ１において、吸気装置１７の車体後方に取り付けられるエアクリーナボックス９０（Ａ）のダーティ側Ｄの空間に車載バッテリＢが配置されている点に特徴がある。

エアクリーナボックス９０は、ケース９１に外気の吸気口９４および吸気装置１７との接続口を形成し、ケース９１の内部を車体前後方向に二分するように大型のフィルタ部材９６が設けられている。そして、フィルタ部材９６の下流側となるクリーン側Ｃ（ｃｌｅａｎ ｓｉｄｅ）にエアボリューム空間９５を形成し、一方、フィルタ部材９６の上流側となるダーティ側Ｄ（ｄｉｒｔｙ ｓｉｄｅ）の空間に車載バッテリＢを配設したものである。

本実施形態に係る車載バッテリＢは、図８に示すように、複数の円筒状セル９３の集合体として構成されており、吸気口３４から導入された外気は、円筒状セル９３の周囲およびセル同士の間の隙間を通って、フィルタ部材９６に到達することとなる。これにより、車載バッテリＢの放熱性がより一層高められると共に、セル同士の隙間もエアボリューム空間として利用することが可能となる。なお、前記第１〜第３実施形態に係る車載バッテリＢも同様のバッテリセルの集合体として形成することができる。

上記したように、本発明に係るハイブリッド車両のバッテリ配置構造によれば、車載バッテリの外殻をエアクリーナボックスに一体化したため、エアクリーナボックスおよび車載バッテリの機能を集約化して占有スペースおよび構成部品の低減を図り、マスの集中を実現することができる。また、エアクリーナボックスに導入される外気を利用して車載バッテリを効率よく冷却することが可能になる。

加えて、車載バッテリをエアクリーナボックスの車体下方側に配置すれば、重量物である車載バッテリを車体下方側に寄せて配置することで車両の低重心化を図ることができるし、また、車載バッテリをエアクリーナボックスの車体上方側に配置すれば、エンジン熱の影響が車載バッテリに及ぶことを防止できる。さらに、冷間時始動時には、バッテリによって暖められた外気をエンジンに導入して暖気促進を期待することもできる。

なお、車載バッテリおよびエアクリーナボックスの形状や構造、エアクリーナボックスのケースの形状や材質、吸気装置への接続口および吸気口の形状や配置、エアフィルタおよび仕切板の形状や配置、ヒートシンクの形状や配置、車載バッテリを構成するバッテリセルの形状、エンジンやモータの形態等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。本発明に係るハイブリッド車両のバッテリ配置構造は、自動二輪車に限られず、鞍乗型の三／四輪車等の各種車両に適用することが可能である。

１，５０…自動二輪車（ハイブリッド車両）、１７…吸気装置、Ａ（３０，３０ａ，８０，９０）…エアクリーナボックス、３２…仕切板、３４…吸気口、３６…フィルタ部材、３７…ヒートシンク、９３…バッテリセル、Ｂ…車載バッテリ、Ｐ１，Ｐ２…パワーユニット、Ｍ１，Ｍ２…モータ、Ｅ１，Ｅ２…エンジン

Claims (7)

1. ハイブリッド車両（１，５０）の第１の駆動原であるモータ（Ｍ１，Ｍ２）と、
   前記ハイブリッド車両（１，５０）の第２の駆動原であるエンジン（Ｅ１，Ｅ２）と、
   前記モータ（Ｍ１，Ｍ２）に電力を供給する車載バッテリ（Ｂ）と、
   前記エンジン（Ｅ１，Ｅ２）に外気を吸入するエアクリーナボックス（Ａ）とを備えたハイブリッド車両のバッテリ配置構造において、
   前記車載バッテリ（Ｂ）の外殻が前記エアクリーナボックス（Ａ）に一体化されていることを特徴とするハイブリッド車両のバッテリ配置構造。
2. 前記車載バッテリ（Ｂ）が、前記エアクリーナボックス（Ａ）の車体上方側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両のバッテリ配置構造。
3. 前記車載バッテリ（Ｂ）が、前記エアクリーナボックス（Ａ）の車体下方側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両のバッテリ配置構造。
4. 前記車載バッテリ（Ｂ）の放熱を行うヒートシンク（３７）を備え、
   前記ヒートシンク（３７）の冷却フィン（３８）が、前記エアクリーナボックス（Ａ）の内部に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド車両のバッテリ配置構造。
5. 前記車載バッテリ（Ｂ）が、前記エアクリーナボックス（Ａ）の内部に配設されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のハイブリッド車両のバッテリ配置構造。
6. 前記車載バッテリ（Ｂ）が、前記エアクリーナボックス（Ａ）の内部に設けられたフィルタ部材（９６）の上流側（Ｄ）の空間に配設されていることを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両のバッテリ配置構造。
7. 前記車載バッテリ（Ｂ）は、互いに隙間を有して配置された複数のバッテリセル（９３）からなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のハイブリッド車両のバッテリ配置構造。