JP3832781B2

JP3832781B2 - 電動車両用バッテリユニット

Info

Publication number: JP3832781B2
Application number: JP17756097A
Authority: JP
Inventors: 潤史寺田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2017-06-17
Also published as: JPH117928A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動車両用バッテリユニットにかかり、特に、電動スクータ等の鞍乗り型電動車両に適したバッテリユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動車両としては、例えば、鞍乗り型車両に適用されたものが知られている。この電動車両は、長尺形状の複数のバッテリセルを束ねたバッテリユニットがその長手方向を車体の前後方向と一致させて車体の下部に配置される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電動車両に搭載されるバッテリユニットでは、充放電時にバッテリセルが発熱するが、チューブパックによる構造になっており、あるいは車体に備えられた収納ケースに入れて搭載されるため、各バッテリセルの全周に対して十分に冷却風を導くことが困難で、十分な冷却性や放熱性が得られなかった。
【０００４】
また、従来の電動車両にあっては、実際に実用に適するものとするためには、例えば箱型のバッテリユニットを車両の下方位置に配置しなければならず、特に雨天時等に走行する場合、特に灌水時には水が侵入することがあり、バッテリセルの電極に水が付着し耐久性が低下する等の問題があった。
【０００５】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、バッテリセルの冷却性能を確保すると共に、防水性を確保することが可能な電動車両用バッテリユニットを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、『端部に電極を有する複数のバッテリセルを束ねて車両に搭載する電動車両用バッテリユニットにおいて、
前記複数のバッテリセルの端部を連結して支持するバッテリ支持枠によって、前記バッテリセルの端部以外の部分を露出して束ね、
前記バッテリ支持枠は、互いに連結して、前記バッテリセルを挟み付けて組み付ける一対の半体からなり、
前記一対の半体には、前記バッテリセルの端部を保持する保持部が形成され、この保持部と前記バッテリセルの端部との間に前記電極の周囲を取り囲むシール部材を介在させ、
前記一対の半体はそれぞれ脚部を有し、この脚部には、取付孔が貫通して形成され、
前記脚部同士を突き当てて、前記取付孔に締付ボルトを挿通し、ナットを螺着して締付固定して連結して組付けることを特徴とする電動車両用バッテリユニット。』であり、バッテリセルの端部以外の部分を露出して束ねたから、バッテリセルの全周に対して十分に冷却風を導くことができ、十分な冷却性や放熱性が得られる。
【０００７】
また、半体を互いに連結してバッテリセルを挟み付けて組み付けることで、構造が簡単でかつ組付けが容易である。
【０００８】
また、バッテリセルの端部がシール部材によりシールされており、バッテリセルの電極に水が付着することがなく、バッテリセルの耐久性が向上する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、『前記バッテリ支持枠の保持部は凹部であり、この凹部には前記バッテリセルの端部の電極に対向する孔が形成され、この孔から導電板を挿通させて隣接するバッテリセルを電気的に接続したことを特徴とする請求項１に記載の電動車両用バッテリユニット。』であり、バッテリセルの端部が凹部により確実に保持されると共に、バッテリセルの電極を簡単、かつ確実に接続できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、『前記電気的に接続されるバッテリセルに対応する凹部が等間隔であることを特徴とする請求項２に記載の電動車両用バッテリユニット。』であり、導電板の共通化が可能である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、『前記バッテリ支持枠には、前記孔同士を連通しつつ前記孔及び導電板を覆うキャップを、シール材を介して組付けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電動車両用バッテリユニット。』であり、バッテリ支持枠に組み付けたキャップにより水や塵埃が侵入してバッテリセルの端部に付着することを防止できる。また、キャップで孔同士を連通するから、ガスによって空気圧力が上昇しシール性が損なわれることを防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。図１乃至図１７はこの発明を鞍乗り型電動車両に適用した一実施例を示し、図１乃至図４がバッテリユニットを搭載した鞍乗り型電動車両である電動スクータを、図５乃至図１７が電動車両用バッテリユニットを表す。
【００１３】
電動スクータ１の車体を構成する車体フレーム１１は、ヘッドパイプ１２と、後部フレーム１３とを、メインフレーム１４、中間フレーム１５で連結して構成される。ヘッドパイプ１２にはステアリング軸が挿通され、このステアリング軸の上端に操向ハンドル１８を結着し、下端にはフロントフォーク１６を結着している。これにより、フロントフォーク１６の下端に支持された前輪１７が操向ハンドル１８で操向操作される。
【００１４】
ヘッドパイプ１２の下部にメインフレーム１４が接続され、このメインフレーム１４の後下端に左右一対の中間フレーム１５が接続され、この左右一対の中間フレーム１５の後部に後部フレーム１３が接続されている。これらの車体を構成する車体フレーム１１は、フロントカバー２０、センターカバー２１、リヤカバー２２で覆われ、センターカバー２１は上面が乗員足載面となるステップフロア２３ａとこのステップフロア２３ａの下方を覆うアンダーカバー２３ｂから形成され、リヤカバー２２の上部には、シート２４が設けられる。
【００１５】
後部フレーム１３には、前部ブラケット３０と後部ブラケット３１が設けられ、前部ブラケット３０にはスイング式動力ユニット３２の前上部３２ａがピボット軸３３を介して支持され、後部ブラケット３１にはスイング式動力ユニット３２の後部３２ｂがクッションユニット３４を介して懸架されている。
【００１６】
スイング式動力ユニット３２は、ピボット軸３３を支点に上下揺動自在であり、このスイング式動力ユニット３２の後端に後輪３５が支持されている。スイング式動力ユニット３２は、出力軸を車幅方向に向けて配設される電動モータ３６を有し、この電動モータ３６の出力を後輪３５に伝達するベルト式無段変速機３７等を収容する電動ケース３８に前記電動モータ３６を組付一体化して構成される。
【００１７】
この電動スクータ１には、後述のバッテリユニットが前記電動モータ３６を駆動する車両走行用電源として搭載される。
【００１８】
左右一対の中間フレーム１５は前端が斜め上方へ湾曲する中空パイプ状であり、この前端がメインフレーム１４に溶接等で固着される。この左右一対の中間フレーム１５の前後２箇所の上側には、図４に示すように取付ブラケット４０を溶接し、この取付ブラケット４０にはクロスプレート４１を当てがい、ボルト４２を取付ブラケット４０に溶接したナット４３に螺着して取り付ける。
【００１９】
この左右一対の中間フレーム１５の前後２箇所の下側には、図４に示すようにバッテリ支持プレート４４の両端部が溶接により固定されている。バッテリ支持プレート４４は、Ｕ字状に形成され、左右一対の中間フレーム１５の間にバッテリユニット５０を収納可能にしている。即ち、バッテリ支持プレート４４にバッテリ収納ケース４５の底部がボルト４６とナット４７とにより取り付けられている。このバッテリ収納ケース４５は、図４に示すように上方に上部開口部４５ａを有し、図１に示すように前側には前部開口部４５ｂを有し、後側には斜め後上方に延びる風ガイド部４５ｃを有する皿状に形成されている。
【００２０】
バッテリ収納ケース４５の底部には、内部を４区画するリブ４５ｄが形成され、さらに側壁にはバッテリユニット５０の挿入を案内するガイド４５ｅが設けられ、４個のバッテリユニット５０がバッテリ収納ケース４５に上方からすなわちステップフロア２３ａ側より収納される。バッテリユニット５０は、バッテリ収納ケース４５の底部に敷かれたダンパ４８の上に置かれ、さらにダンパ４９を介してクロスプレート４１で支持され、振動することがないように確実に支持されている。
【００２１】
バッテリ収納ケース４５の風ガイド部４５ｃの排風口には、ファン９０が配置されている。バッテリ収納ケース４５内には前部開口部４５ｂから取り入れられた走行風を、風ガイド部４５ｃを介してファン９０に導くダクト９１が形成されている。走行時には、フロントカバー２０に位置する冷却風導入部９２（ルーバー）より走行風が導入され、この走行風はフロントカバー２０内を通ってセンターカバー２１内へ至りバッテリ収納ケース４５の前部開口部４５ｂからバッテリ収納ケース４５内に導入され、バッテリユニット５０を冷却しつつ後方へ送られ、風ガイド部４５ｃの排風口を介してリヤカバー２２内へ排出される。尚、センターカバー２１のアンダーカバー２３ｂは、前輪１７のはね上げる泥水がバッテリ収納ケース４５内に侵入しないように、前輪１７の後方を覆っている。冷却風導入部９２は、バッテリ収納ケース４５の前部開口部４５ｂの直前に配置されることが好ましく、この場合には前輪１７の泥はねを避けるためにフロントフォーク１６にフェンダを固着し、このフェンダが前輪１７と一体に走行操作される所謂可動フェンダ型にする。
【００２２】
また、停車時（充電待機時・充電時）には、バッテリ収納ケース４５の風ガイド部４５ｃの排風口に設置されるファン９０により強制冷却される。なお、ファン９０はバッテリセル５１の温度を因子とし車両コントローラにより最適に制御される。また、ファン９０は走行時にも駆動するようにして、冷却風をバッテリ収納ケース４５内へ積極的に導入して、バッテリユニット５０を冷却するようにしてもよい。
【００２３】
また、バッテリ収納ケース４５の風ガイド部４５ｃを廃止し、バッテリ収納ケース４５の後面に後部開口部を形成し、バッテリ収納ケース４５内を通った走行風がスイング式動力ユニット３２の前側にも当たるようにして電動モータ３６を冷却するようにしてもよいし、図１に示すように後部開口部にファン９０を配置して、ファン９０によりスイング式動力ユニット３２の前側に積極的に風を送り冷却するようにしてもよい。更にバッテリ収納ケース４５の前部開口部４５ｂにファン９０を配置して、バッテリ収納ケース４５内及びスイング式動力ユニット３２へ風を送風するようにしてもよい。
【００２４】
次に、４個のバッテリユニット５０は、それぞれ同様に構成されているから、１個のバッテリユニット５０について説明するが、バッテリユニット５０は、両端に電極を有する複数のバッテリセル５１を束ねて車両に搭載するように構成されている。
【００２５】
この実施の形態では１３個のバッテリセル５１を束ねており、バッテリセル５１は、長尺形状の円筒型バッテリを用いている。バッテリセル５１としては、Ｎｉ−Ｃｄ電池を用いているが、例えば鉛電池、Ｎｉ−ＭＨ電池、Ｌｉイオン電池等を用いることができる。
【００２６】
バッテリユニット５０は、複数のバッテリセル５１の端部を連結して支持するバッテリ支持枠１００を有し、バッテリ支持枠１００は一対の半体５２，５３からなる。このバッテリ支持枠１００の半体５２，５３はそれぞれ４箇所の隅部と中央の４箇所に脚部５２ａ，５３ａを有し、この脚部５２ａ，５３ａには、取付孔５２ｂ，５３ｂが貫通して形成されている。
【００２７】
この一対の半体５２，５３は、脚部５２ａ，５３ａ同士を突き当てて、取付孔５２ｂ，５３ｂにカラー７２を介して締付ボルト５４を挿通し、ナット５５を螺着して締付固定して連結され、バッテリセル５１の両端部５１ａ，５１ｂを挟み付けてサンドイッチ状態で簡単かつ確実に組付け、バッテリセル５１の端部５１ａ，５１ｂ以外の部分を露出して束ねている。
【００２８】
また、半体５２，５３には、バッテリセル５１の端部５１ａ，５１ｂを保持する凹部５２ｃ，５３ｃが略等間隔に形成されている。このそれぞれの凹部５２ｃ，５３ｃにシール部材５６を介在させバッテリセル５１の端部５１ａ，５１ｂが保持されている。電気的に接続されるバッテリセル５１に対応する凹部５２ｃ，５３ｃは等間隔であり、これにより導電板５７の共通化が可能である。
【００２９】
このように、バッテリセル５１の端部５１ａ，５１ｂが凹部５２ｃ，５３ｃにより確実に保持されると共に、シール部材５６によりシールされており、バッテリセル５１の端部５１ａ，５１ｂの端面に形成される電極に水が付着することがなく、バッテリセル５１の耐久性が向上する。また、このシール部材５６は緩衝材としても機能を発揮し、耐振動性能も向上させることができる。さらに、凹部５２ｃ，５３ｃの周囲にＯリング等を設置すればなお良好なシール性が得られる。
【００３０】
また、一対の半体５２，５３を連結してバッテリセル５１の両端部５１ａ，５１ｂを挟み付けて組付け、バッテリセル５１の端部５１ａ，５１ｂ以外の部分を露出して束ねたから、バッテリセル５１の全周に対して十分に冷却風を導くことができ、十分な冷却性や放熱性が得られる。
【００３１】
また、半体５２，５３には、バッテリセル５１の端部５１ａ，５１ｂを保持する凹部５２ｃ，５３ｃが形成されており、バッテリセル５１の周囲にある一定のクリアランスＬがあり、バッテリセル５１同士が接しないため、接触による損傷がなく耐久性が向上すると共に、冷却風の通路となり、十分な冷却性や放熱性が得られる。
【００３２】
一対の半体５２，５３の凹部５２ｃ，５３ｃには、バッテリセル５１の端部５１ａ，５１ｂの電極に対応する孔５２ｄ，５３ｄが形成されている。この孔５２ｄ，５３ｄに半体５２，５３の外側から導電板５７の端部５７ａ，５７ｂを挿通させて隣接するバッテリセル５１のプラス電極とマイナス電極を電気的に接続しており、導電板５７によりバッテリセル５１の電極を簡単、かつ確実に接続でき、しかもそれぞれの導電板５７の形状が同じで部品の共通化が可能である。
【００３３】
この実施の形態では、バッテリユニット５０の複数のバッテリセル５１は導電板５７により直列に接続され、さらにバッテリユニット５０には、バッテリユニット５０同士あるいは電動モータ３６等に接続するターミナル７０，７１が設けられ、４個のバッテリユニット５０は直列に接続されて電動モータ３６の駆動電源となっている。
【００３４】
一対の半体５２，５３の外側には凹部５２ｅ，５３ｅが形成され、この凹部５２ｅ，５３ｅに嵌合して孔５２ｄ，５３ｄ及び導電板５７を覆うキャップ５８がガスケット８０を介して組付ける。このキャップ５８はビス６０で取り付けられ、キャップ５８により孔５２ｄ、５３ｄ及び導電板５７を密閉して覆いつつ、孔５２ｄ同士、孔５３ｄ同士を連通する部屋５９が形成されている。半体５２，５３に組み付けたキャップ５８により水や塵埃が侵入してバッテリセル５１の電極に付着することを防止できる。
【００３５】
また、バッテリセル５１内の圧力が上昇すると、バッテリセル５１に内蔵されるバッテリ弁が開いてガスを放出するが、孔５２ｄ同士、孔５３ｄ同士を連通する比較的容量の大きい部屋５９が形成されているため、ガスによって空気圧力が上昇しシール性が損なわれることを防止している。また、キャップ５８に気体のみ通過させる材料を設置することにより、バッテリ弁作動時の圧力を解放することができる。
【００３６】
このように、図１乃至図１７の実施例では、車体に複数の長尺形状のバッテリセル５１を束ねて構成されるバッテリユニット５０を搭載し、このバッテリユニット５０から電動モータ３６に給電して電動モータ３６の動力で走行するが、バッテリユニット５０のバッテリセル５１の長手方向が、車体の車幅方向と一致するようにバッテリユニット５０を車体の下部に配置されている。
【００３７】
バッテリユニット５０のバッテリセル５１の長手方向を車体の車幅方向と一致させることで車両前後方向のレイアウトに大きな自由度が得られ、例えば図１８に示すようにバッテリユニット５０の前下角部５０ａまたは後下角部５０ｂにバッテリセル５１を配置しないようにすることができる。したがって、バッテリユニット５０の前下角部５０ａまたは後下角部５０ｂの石打が軽減され、また電動スクータ１が道路の縁石に乗り上げるとき等に、バッテリユニット５０の前下角部５０ａまたは後下角部５０ｂが道路の縁石に接触することが防止される。また、バッテリセル５１の長手方向が車体前後方向と直交することになり、バッテリセル５１の両端部を支持して束ねるようにバッテリユニット５０を構成すると、走行風がバッテリセル５１の周囲に効率よく当たるため冷却性が向上する。
【００３８】
図１９及び図２０はこの発明を鞍乗り型電動車両に適用した他の実施例を示し、図１乃至図１７と同じ構造は同じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態では、５個のバッテリユニット５０が搭載され、１個のバッテリユニット５０は１０個のバッテリセル５１を束ねて構成されている。
【００３９】
バッテリユニット５０は、前記したバッテリ収納ケース４５により車体の下部に配置されるが、バッテリユニット５０のバッテリセル５１の長手方向が、車体の上下方向と一致するようにバッテリユニット５０を車体の下部に配置されている。
【００４０】
バッテリユニット５０のバッテリの長手方向を車体の上下方向と一致させることで車幅方向のレイアウトに大きな自由度が得られる。したがって、図２１に示すようにバッテリユニット５０の前左右角部５０ｃのバッテリ配置を無くすことができる。このため、メインフレーム１４に連結される左右の中間フレーム１５の急激な曲がりを無くすことができ、左右の中間フレーム１５の剛性が向上する。
【００４１】
また、この実施の形態でもバッテリセル５１の長手方向が車体前後方向と直交することになり、バッテリセル５１の両端部を支持して束ねるようにバッテリユニット５０を構成すると、走行風がバッテリセル５１の周囲に効率よく当たるため冷却性が向上する。
【００４２】
なお、上述した実施例では、電動車両として鞍乗り型車両である電動スクータを例示するが、この発明は、鞍乗り型車両に限らず４輪の電動車両等にも適用できるものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、バッテリセルの端部以外の部分を露出して束ねたから、バッテリセルの全周に対して十分に冷却風を導くことができ、十分な冷却性や放熱性が得られる。
【００４４】
また、半体を互いに連結してバッテリセルを挟み付けて組み付けるから、構造が簡単でかつ組付けが容易である。
【００４５】
また、バッテリセルの端部がシール部材によりシールされており、バッテリセルの電極に水が付着することがなく、バッテリセルの耐久性が向上する。
【００４６】
請求項２に記載の発明によれば、バッテリセルの端部が凹部により確実に保持されると共に、バッテリセルの電極を簡単、かつ確実に接続できる。
【００４７】
請求項３に記載の発明は、電気的に接続されるバッテリセルに対応する凹部が等間隔であり、導電板の共通化が可能である。
【００４８】
請求項４に記載の発明によれば、バッテリ支持枠に組み付けたキャップにより水や塵埃が侵入してバッテリセルの端部に付着することを防止できる。また、キャップで孔同士を連通するから、ガスによって空気圧力が上昇しシール性が損なわれることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動スクータの側面図である。
【図２】電動スクータのバッテリ廻りの部分側断面図である。
【図３】電動スクータのバッテリ廻りの平面図である。
【図４】図２のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】バッテリユニットの側面図である。
【図６】キャップを取り外したバッテリユニットの側面図である。
【図７】バッテリユニットの平面図である。
【図８】図５のＡ矢視図である。
【図９】図５のIX-IX線に沿う断面図である。
【図１０】図５のX-X線に沿う断面図である。
【図１１】バッテリ支持枠の半体の側面図である。
【図１２】バッテリ支持枠の半体の平面図である。
【図１３】図１１の背面図である。
【図１４】図１１のＢ矢視図である。
【図１５】図１１のXV-XV線に沿う断面図である。
【図１６】図１３のXVI-XVI線に沿う断面図である。
【図１７】キャップの側面図である。
【図１８】バッテリユニットの配置を説明する電動スクータの側面図である。
【図１９】他の実施の形態の電動スクータのバッテリ廻りの部分側断面図である。
【図２０】他の実施の形態の電動スクータのバッテリ廻りの平面図である。
【図２１】バッテリユニットの配置を説明する電動スクータのバッテリ廻りの平面図である。
【符号の説明】
５０バッテリユニット
５１バッテリセル
５２，５３半体
１００バッテリ支持枠

Claims

端部に電極を有する複数のバッテリセルを束ねて車両に搭載する電動車両用バッテリユニットにおいて、
前記複数のバッテリセルの端部を連結して支持するバッテリ支持枠によって、前記バッテリセルの端部以外の部分を露出して束ね、
前記バッテリ支持枠は、互いに連結して、前記バッテリセルを挟み付けて組み付ける一対の半体からなり、
前記一対の半体には、前記バッテリセルの端部を保持する保持部が形成され、この保持部と前記バッテリセルの端部との間に前記電極の周囲を取り囲むシール部材を介在させ、
前記一対の半体はそれぞれ脚部を有し、この脚部には、取付孔が貫通して形成され、
前記脚部同士を突き当てて、前記取付孔に締付ボルトを挿通し、ナットを螺着して締付固定して連結して組付けることを特徴とする電動車両用バッテリユニット。
前記バッテリ支持枠の保持部は凹部であり、この凹部には前記バッテリセルの端部の電極に対向する孔が形成され、この孔から導電板を挿通させて隣接するバッテリセルを電気的に接続したことを特徴とする請求項１に記載の電動車両用バッテリユニット。
前記電気的に接続されるバッテリセルに対応する凹部が等間隔であることを特徴とする請求項２に記載の電動車両用バッテリユニット。
前記バッテリ支持枠には、前記孔同士を連通しつつ前記孔及び導電板を覆うキャップを、シール材を介して組付けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電動車両用バッテリユニット。