JP2018098033A - 電動トラック用バッテリモジュール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な容量に応じてバッテリモジュールの容量を容易に調整可能で、優れた側突安全性を実現しつつも整備性を向上させた電動トラック用バッテリモジュール構造を提供すること。
【解決手段】架装物（４）を有する電動トラック（１）に設けられる電動トラック用バッテリモジュール構造であって、前記電動トラックのシャシフレーム（２）間に設けられたソケットベース（２１）と、前記ソケットベースの前記架装物と対向する第１表面（２１ａ）とは反対側の第２表面（２１ｂ）において、複数のバッテリセル（２５）が取り付け可能な複数のバッテリソケット（２４）と、を備えること。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載されるバッテリモジュールの構造に係り、詳しくは走行用駆動源としてモータを備える電動トラック用のバッテリモジュール構造に関する。

従来から乗用車に関して、走行用駆動源としてモータを搭載する電動自動車や、走行駆動源としてエンジン及びモータを利用するハイブリッド電動自動車の開発がなされてきた。近年においては、当該乗用車のみならず、トラック等を含めた商用車においても、電動商用車及びハイブリッド電動商用車の開発及び研究が進められてきている。このような電動商用車及びハイブリッド電動商用車の一例として、電動トラック及びハイブリッド電動トラックが、特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されているバッテリボックスの保持構造においては、車両のフレーム間にバッテリを設けている。このようなバッテリの配置は、側突安全性の観点から好ましく、予期せぬ外部から加わる力からバッテリを保護することができる。

特開２０１６−１１３０６３号公報

しかしながら、このような電動商用車及びハイブリッド電動商用車は、従来から開発されていた一般的な乗用車タイプの電動自動車及びハイブリッド電動自動車と異なり、求められるバッテリモジュールの電力容量が車両特性や顧客要望に応じて様々となる。これは、電動商用車及びハイブリッド電動商用車は、使用される用途が多種多様となるためである。

また、側突安全性を考慮して、バッテリを車両のフレーム間に設けてしまうと、当該バッテリへのアクセスが困難となる傾向がある。従って、フレーム側部にバッテリを設ける場合と比較して、整備性が悪化することになる。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、必要な容量に応じてバッテリモジュールの容量を容易に調整可能で、優れた側突安全性を実現しつつも整備性を向上させた電動トラック用バッテリモジュール構造を提供することにある。

（１）本適用例に係る電動トラック用バッテリモジュール構造は、架装物を有する電動トラックに設けられる電動トラック用バッテリモジュール構造であって、前記電動トラックのシャシフレーム間に設けられたソケットベースと、前記ソケットベースの前記架装物と対向する第１表面とは反対側の第２表面において、複数のバッテリセルが取り付け可能な複数のバッテリソケットと、を備える。

本適用例に係る電動トラック用バッテリモジュール構造においては、複数のバッテリセルがシャシフレーム間に配置されているため、複数のバッテリセルの側突安全性が優れていることになる。一方、本適用例に係る電動トラック用バッテリモジュール構造においては、バッテリソケットに対してバッテリセルを電動トラックの下方（地面側）から取り付ける構造となっているため、バッテリソケット又はバッテリソケットに取り付けられたバッテリセルへアクセスする際に、電動トラックの他の部品が邪魔になることなく、当該アクセスを容易に行うことができる。すなわち、複数のバッテリセルがシャシフレーム間に配置されていても、顧客の要求に応じて、バッテリセルの増減を容易に行うことができ、更には故障したバッテリセルの取り換えも容易に行うことができることから、整備性を向上することができる。

（２）本適用例に係る電動トラック用バッテリモジュール構造は、上記（１）において、前記バッテリソケットに取り付けられた前記バッテリセルの周辺を囲み且つ前記バッテリセルを収容するカバー部材を備え、前記カバー部材の内面は前記バッテリセルに当接してもよい。これにより、電動トラックの車輪によって巻き上げられた石、ごみ若しくは水、又は冷気の侵入を防止し、ソケットベース及びバッテリセルを保護することができる。また、電動トラックの一部が水に浸かる場合であっても、当該水の浸入を防止してソケットベース及びバッテリセルを保護することができる。加えて、カバー部材を、搭載されたバッテリセルの固定要素として兼用できるため、バッテリセルとソケットベースとの接続信頼性を確保できる他、外気に露出することにより走行風により冷却可能なカバー部材をバッテリセルに当接させていることから、バッテリセルからカバー部材への熱伝導を通じてバッテリセルの放熱性を高めることができる。

（３）本適用例に係る電動トラック用バッテリモジュール構造は、上記（１）又は（２）において、前記ソケットベースの前記第１表面に放熱部材を備えてもよい。これにより、バッテリセルから生じる熱を良好に放熱することができ、バッテリセルの温度上昇及びそれに伴う性能悪化を防止することができる。

（４）本適用例に係る電動トラック用バッテリモジュール構造は、上記（３）において、前記ソケットベースは、前記バッテリソケットに取り付けられた前記バッテリセルを加熱する加熱手段を備えてもよい。これにより、電動トラックの発進前又は直後、および充電直前または充電中におけるバッテリセルの温度が低い場合であっても、バッテリソケットに取り付けられた全てのバッテリセルを加熱することができ、バッテリの状態を向上させることができる。

（５）本適用例に係る電動トラック用バッテリモジュール構造は、上記（４）において、前記放熱部材は、前記ソケットベースの前記第１表面上において一方向に延在し、且つ互いに平行に設置された複数のフィンを含み、前記加熱手段の少なくとも一部は、前記複数のフィンの形成面において、前記複数のフィンと直交するように配設されていてもよい。これにより、放熱部材による放熱作用と加熱手段による加熱作用とが互いに打ち消し合うようなことが防止され、バッテリセルの冷却及び加熱をより効率よく行うことができる。また、ソケットベースに複数のフィンが形成されることにより、平板状のソケットベースのみよりも強度を向上させ、バッテリセルを保持する構造としての強度を確保することができる。

（６）本適用例に係る電動トラック用バッテリモジュール構造は、上記（１）乃至（５）のいずれかにおいて、前記バッテリソケットに取り付けられた前記バッテリセルの状態を監視するセル監視用センサを備えてもよい。これにより、バッテリセルの異常及び故障等を検出することができ、バッテリセルの交換の必要性を容易に把握することができる。

上記手段を用いる本発明によれば、必要な容量に応じてバッテリモジュールの容量を容易に調整可能あり、優れた側突安全性を実現しつつも整備性を向上させることができる。

本発明の一実施形態における電動トラック用バッテリモジュール構造を備える電動トラックの概略構成図である。 図１のシャシフレームに対するバッテリモジュールの取付構造を拡大して示す平面図である。 本発明の一実施形態における電動トラック用バッテリモジュール構造を構成するソケットベースの第２表面側における平面図である。 本発明の一実施形態における電動トラック用バッテリモジュール構造を構成するソケットベースの第１表面側における平面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明の一実施形態における電動トラック用バッテリモジュール構造を備える電動トラックの概略構成図である。また、図２は、図１のシャシフレームに対するバッテリモジュールの取付構造を拡大して示す平面図である。更に、図３は、本発明の一実施形態における電動トラック用バッテリモジュール構造を構成するソケットベースの第２表面側における平面図である。そして、図４は、本発明の一実施形態における電動トラック用バッテリモジュール構造を構成するソケットベースの第１表面側における平面図である。

図１に示すように、走行駆動源としてのモータ（図示せず）を備える電動トラック１は、シャシフレーム２、当該シャシフレーム２の前方に配置されるキャブ３、及び当該シャシフレーム２の後方に配置される架装物である荷箱４を備えている。ここで、キャブ３は、電動トラック１の運転者が搭乗可能な構造（例えば、ドア等）を有しており、荷箱４は、配送物等の各種の荷物を積載できる構造を有している。

また、図１に示すように、シャシフレーム２は、サイドレール１１Ｒ、１１Ｌ、複数のクロスメンバ１２から構成されている。サイドレール１１Ｒ、１１Ｌは、所定の間隔を保ち、電動トラック１の前後方向に沿って平行に延在し、左右一対として設けられている。また、複数のクロスメンバ１２は、電動トラック１の車幅方向に沿って平行に設けられている。このようなサイドレール１１Ｒ、１１Ｌ、複数のクロスメンバ１２の構成から、シャシフレーム２は、いわゆる梯子型フレームを構成している。

更に、図１に示すように、シャシフレーム２の前方（キャブ３側）には前輪１３が懸架され、シャシフレーム２の後方（荷箱４側）には後輪１４が懸架されている。

そして、一対のサイドレール１１Ｒ、１１Ｌの間には、走行駆動源としてのモータに加え、クラッチ、及びトランスミッション等の動力ユニット１５が配設されている。更に、一対のサイドレール１１Ｒ、１１Ｌの間には、当該動力ユニット１５に接続されたプロペラシャフト１６、及び当該プロペラシャフトに接続されたデファレンシャル１７も配置されている。このような構成から、動力ユニット１５からの出力は、プロペラシャフト１６及びデファレンシャル１７を介して駆動輪である後輪１４に伝達され、電動トラック１が走行することになる。当然ながら、走行駆動源の構成はこれに限るものではなく任意に変更可能であり、例えばプロペラシャフト１６を除して動力ユニット１５をデファレンシャル１７の傍に配置するような構成としてもよいし、モータ、ギヤボックス、デファレンシャルが一体化されたユニットを配置するような構成としてもよい。

図１及び図２に示すように、走行駆動源のモータ用の電力を蓄えるバッテリパック２０は、一対のサイドレール１１Ｒ、１１Ｌの間に設けられている。当該バッテリパック２０は、一対のサイドレール１１Ｒ、１１Ｌの間に主要部材として配設されるソケットベース２１を備えている。また、荷箱４と対向するソケットベース２１の第１表面２１ａ側には、放熱部材２２及び加熱部（加熱手段）２３が配設されている。一方、第１表面２１ａとは反対側に位置するソケットベース２１の第２表面２１ｂには、複数のバッテリソケット２４、バッテリセル２５、カバー部材２６が配設されている。

ソケットベース２１は、例えば、ネジ等の固定部材（図示せず）によってサイドレール１１Ｒ、１１Ｌに固定されている。また、ソケットベース２１の第２表面２１ｂには、地面に向けて突出するように配設されている複数のバッテリソケット２４同士を電気的に接続するための回路（図示せず）が形成されている。例えば、当該回路によってバッテリソケット２４同士の接続状態が並列接続となり、バッテリソケット２４に差し込まれる状態のバッテリセル２５同士の接続状態も並列接続となる。なお、当該回路は、ソケットベース２１の内部に形成されてもよい。

図３に示すように、複数のバッテリソケット２４は、ソケットベース２１の第２表面２１ｂ上において、マトリックス状に配設されている。また、各ソケットベース２１は、プラス端子２４ａ及びマイナス端子２４ｂを有している。このようなソケットベース２１が、地面に向けて突出するように配置されているため、バッテリセル２５のプラス端子をソケットベースのプラス端子２４ａに接触させるとともに、バッテリセル２５のマイナス端子をソケットベースのマイナス端子２４ｂに接触させ、ソケットベース２１の下方（すなわち、地面側）からバッテリセル２５を差し込むことができる。このようなバッテリセル２５の差し込み構造から、バッテリパック２０においては、バッテリセル２５がソケットベース２１に対してぶら下がるように配設され、バッテリセル２５を着脱自在にすることが可能になる。

例えば、バッテリソケット２４の数量は３００個であり、多数のバッテリセル２５を取り付けることができるようになっている。また、本実施形態においては、１００個のバッテリセルを１つのモジュールとしてバッテリモジュール２７が構成されている。すなわち、本実施形態においては、３つのバッテリモジュール２７からバッテリパック２０が構成されていることになる。なお、バッテリソケット２４の数量や、バッテリモジュール２７を構成するためのバッテリセル２５の数量は、電動トラック１に要求される各種の特性に応じて適宜変更することができる。また、各バッテリモジュール２７には、各種のセンサ、及び冷却ユニットが配設され、バッテリモジュール２７ごとに各種の制御がなされている。

このようなバッテリソケット２４が配設されることにより、顧客の要望に適合した数量のバッテリセル２５のみを容易に装着することができる。また、装着されたバッテリセル２５のうち、不具合が生じたり又は故障したもののみを容易に取り換えることが可能になる。なお、顧客の要望に適合した数量のバッテリセル２５を取り付ける場合、電動トラック１の前後方向及び車幅方向の重量バランスを考慮して、バッテリセル２５を最適な位置に取り付けることが好ましい。

また、図３に示すように、各バッテリソケット２４の近傍にはセル監視用センサ２８が設けられている。本実施形態においては、各バッテリソケット２４と各セル監視用センサ２８とが１対１に対応しており、各バッテリソケット２４に取り付けられた各バッテリセル２５の状態を監視することができる。これにより、バッテリセル２５の異常及び故障等を検出することができ、バッテリセル２５の交換の必要性を容易に把握することができる。

例えば、セル監視用センサ２８は、バッテリセル２５の充電残量及び温度、並びにバッテリソケット２４との接続状態等を把握することができる各種のセンサを含んでいる複合センサであってもよい。なお、セル監視用センサ２８は、各バッテリソケット２４に対してひとつずつ設けられる必要はなく、例えば、複数（例えば、１０個）のバッテリソケット２４に対して１つのセル監視用センサ２８が設けられてもよく、又はバッテリモジュール２７ごとに１つのセル監視用センサ２８が設けられてもよい。

更に、図２に示すように、バッテリソケット２４に取り付けられたバッテリセル２５の周辺を囲み且つ当該バッテリセル２５を収容するように、カバー部材２６がソケットベース２１の第２表面２１ｂ上に設けられている。また、バッテリセル２５が取り付けられていないバッテリソケット２４に対しても、当該バッテリソケット２４を囲むようにカバー部材２６が設けられている。カバー部材２６は、鉄等の金属又はポリカーボネート等の樹脂から構成されている。本実施形態において、１つのバッテリモジュール２７ごと（すなわち、１００個のバッテリソケット２４ごと）に、１つのカバー部材２６が設けられ、バッテリパック２０としては３つのカバー部材２６が配設されることになる。ここで、カバー部材２６は、１つのバッテリモジュール２７の形成領域を密封するように、ソケットベース２１に対してねじ等の接合部材により取り付けられる。

このようなカバー部材２６を配設することにより、前輪１３又は後輪１４によって巻き上げられた石、ごみ若しくは水、又は冷気の侵入を防止し、ソケットベース２１及びバッテリセル２５を保護することができる。また、カバー部材２６によって１つのバッテリモジュール２７の形成領域が密封されているため、電動トラック１の一部が水に浸かる場合であっても、当該水の浸入を防止してソケットベース２１及びバッテリセル２５を保護することができる。更に、本実施形態においては、１つのバッテリモジュール２７ごとにカバー部材２６が設けられているため、ひとつずつバッテリセル２５を保護する場合と比較して、バッテリ保護の容易化及びコスト低減が図られている。

また、図２に示すように、カバー部材２６の内面がバッテリセル２５に当接するように、カバー部材２６は設計されていてもよい。具体的には、カバー部材２６の内面がバッテリセル２５のソケットベース２１側とは反対側の面と当接するようにカバー部材２６が設けられる。

これにより、加えて、カバー部材２６を、搭載されたバッテリセル２５の固定要素として兼用できるため、バッテリセル２５とソケットベース２１との接続信頼性を確保できる他、外気に露出することにより走行風により冷却可能なカバー部材２６をバッテリセル２５に当接させていることから、バッテリセル２５からカバー部材２６への熱伝導を通じてバッテリセル２５の放熱性を高めることができる。

図２及び図４に示すように、放熱部材２２は、ソケットベース２１の第１表面２１ａ上において電動トラック１の前後方向に沿って延在し、且つ互いに平行に設置された複数のフィン２２ａを含んでいる。このようなフィン２２ａがソケットベース２１の第１表面２１ａに形成されていることにより、バッテリセル２５から生じる熱を良好に放熱することができ、バッテリセル２５の温度上昇及びそれに伴う性能悪化を防止することができる。また、このようなソケットベース２１（すなわち、放熱部材２２）のフィン型構造により、平板状のソケットベース２１のみよりも強度を向上させ、バッテリセル２５を保持する構造としての強度を確保することができる。

なお、放熱部材２２のフィン２２ａの延在方向は電動トラック１の前後方向ではなく、車幅方向としてもよい。また、フィン２２ａを格子状に形成してもよい。更に、一方向に延在するフィン２２ａに代えて、円柱状、円錐状、角柱状、又は角錐状の突起をソケットベース２１の第１表面２１ａ上形成し、放熱部材２２として機能させてもよい。そして、放熱部材２２は、フィン型構造に限定されることなく、バッテリセル２５から生じる熱を放熱することができれば、他の形状又は構造を備えていてもよい。

図２及び図４に示すように、加熱部２３は、放熱部材２２の上方（荷箱４側）に形成されている。ここで、加熱部２３は、図示しない固定部材によってソケットベース２１の第１表面２１ａ上に固定されている。本実施形態において、加熱部２３は、ヒートパイプである。加熱部２３の配置構成としては、ソケットベース２１の第１表面２１ａを上方から目視した場合に（図４に示す状態で）、ソケットベース２１の車幅方向の両端において、電動トラック１の前後方向に沿って所定の間隔で延在し、且つ電動トラック１の前後方向に沿って延在する部分を接続するようにソケットベース２１の車幅方向の一端から他端に向っても延在している。すなわち、加熱部２３の配置形状は略ジグザグとなる。これらのことを換言すると、加熱部２３の少なくとも一部（車幅方向に延在する部分）は、複数のフィン２２ａの形成面において、フィン２２ａと直交するように配設されている。

このような加熱部２３の配置により、電動トラック１の発進前又は直後、および充電直前または充電中におけるバッテリセル２５の温度が低い場合であっても、バッテリソケット２４に取り付けられた全てのバッテリセル２５を均一に加熱することができ、バッテリセル２５の状態を向上させることができる。また、本実施形態においては、加熱部２３がヒートパイプであるため、バッテリセル２５によって生じた熱を電動トラック１の他の部品へ供給し、当該他の部品を加熱してもよい。すなわち、加熱部２３はバッテリセル２５を加熱するだけでなく、バッテリセル２５を冷却するように機能することになる。

また、上述したような放熱部材２２と加熱部２３との直交配列により、バッテリセル２５の冷却及び加熱をより効率よく行うことができる。これは、当該直交配列により、放熱部材２２による放熱作用と加熱部２３による加熱作用とが互いに打ち消し合うようなことが防止されるためである。

なお、本実施形態においては、加熱部２３をヒートパイプとしていたが、ニクロム線を加熱部としてソケットベース２１内に埋め込んでもよい。

本実施形態における電動トラック１は、バッテリパック２０（すなわち、ソケットシステム）に対して、１つのバッテリマネージメントシステムを備えている。これにより、バッテリセル２５の数量の調整に伴ってバッテリモジュール２７が増減した場合であっても、プラグアンドプレーを行うことができる。このため、電動トラック１に特別なソフトウエアの導入又は変更、及びＥＣＵハードウエアの追加も必要がなくなり、電動トラック１自体のコスト低減を図ることができる。

以上のように、本実施形態に係るバッテリパック２０は、ソケットベース２１、放熱部材２２、加熱部２３、バッテリソケット２４、バッテリセル２５、カバー部材２６、及びセル監視用センサ２８から構成されている。一方、バッテリモジュール２７の構造であり、本願発明である電動トラック用バッテリモジュール構造としては、ソケットベース２１及びバッテリソケット２４を必須の構成として備えるとともに、放熱部材２２、加熱部２３、カバー部材２６、及びセル監視用センサ２８を附属の構成として備えている。

本実施形態に係る電動トラック用バッテリモジュール構造においては、バッテリパック２０がサイドレール１１Ｒ、１１Ｌの間に配置されているため、バッテリパック２０の側突安全性が優れていることになる。

一方、本実施形態に係る電動トラック用バッテリモジュール構造においては、バッテリソケット２４に対してバッテリセル２５を電動トラック１の下方（地面側）から取り付ける構造となっているため、バッテリソケット２４又はバッテリソケット２４に取り付けられたバッテリセル２５へアクセスする際に、荷台または架装物および電動トラック１の他の部品が邪魔になることなく、当該アクセスを容易に行うことができる。すなわち、バッテリパック２０がサイドレール１１Ｒ、１１Ｌの間に配置されていても、顧客の要求に応じて、バッテリセル２５の増減を容易に行うことができ、更には故障したバッテリセル２５の取り換えも容易に行うことができることから、整備性を向上することができる。

以上のことから、本実施形態に係る電動トラック用バッテリモジュール構造においては、必要な容量に応じてバッテリモジュールの容量を容易に調整可能で、優れた側突安全性を実現しつつも整備性が向上している。

１ 電動トラック
２ シャシフレーム
３ キャブ
４ 荷箱（架装物）
１１Ｒ、１１Ｌ サイドレール
１２ クロスメンバ
１３ 前輪
１４ 後輪
１５ 動力ユニット
１６ プロペラシャフト
１７ デファレンシャル
２０ バッテリパック
２１ ソケットベース
２１ａ 第１表面
２１ｂ 第２表面
２２ 放熱部材
２２ａ フィン
２３ 加熱部（加熱手段）
２４ バッテリソケット
２４ａ プラス端子
２４ｂ マイナス端子
２５ バッテリセル
２６ カバー部材
２７ バッテリモジュール
２８ セル監視用センサ

Claims (6)

1. 架装物を有する電動トラックに設けられる電動トラック用バッテリモジュール構造であって、
   前記電動トラックのシャシフレーム間に設けられたソケットベースと、
   前記ソケットベースの前記架装物と対向する第１表面とは反対側の第２表面において、複数のバッテリセルが取り付け可能な複数のバッテリソケットと、を備える電動トラック用バッテリモジュール構造。
2. 前記バッテリソケットに取り付けられた前記バッテリセルの周辺を囲み且つ前記バッテリセルを収容するカバー部材を備え、前記カバー部材の内面は前記バッテリセルに当接する請求項１に記載の電動トラック用バッテリモジュール構造。
3. 前記ソケットベースの前記第１表面に放熱部材を備える請求項１又は２に記載の電動トラック用バッテリモジュール構造。
4. 前記ソケットベースは、前記バッテリソケットに取り付けられた前記バッテリセルを加熱する加熱手段を備える請求項３に記載の電動トラック用バッテリモジュール構造。
5. 前記放熱部材は、前記ソケットベースの前記第１表面上において一方向に延在し、且つ互いに平行に設置された複数のフィンを含み、
   前記加熱手段の少なくとも一部は、前記複数のフィンの形成面において、前記複数のフィンと直交するように配設されている請求項４に記載の電動トラック用バッテリモジュール構造。
6. 前記バッテリソケットに取り付けられた前記バッテリセルの状態を監視するセル監視用センサを備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動トラック用バッテリモジュール構造。
   

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