JP3832781B2 - 電動車両用バッテリユニット - Google Patents
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Description
【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 (4)
- 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。
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