JP5460545B2 - 電動二輪車のバッテリモジュール取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、電動二輪車のバッテリモジュール取付構造に係り、特に、車載バッテリから供給される電力で動力源としてのモータを駆動する電動二輪車のバッテリモジュール取付構造に関する。

従来から、モータを動力源として走行する電動二輪車において、モータに電力を供給する高電圧バッテリおよびモータ制御装置等の配置や構造の最適化が検討されている。

特許文献１には、駆動輪としての後輪を軸支するスイングアーム（ユニットスイング）に、バッテリ、モータ制御装置、モータ等を内装し、このスイングアームを車体の下部に揺動自在に取り付けるようにした電動二輪車が開示されている。

特開２００８−２２１９７６号公報

ところで、余剰スペースの少ない二輪車においては、バッテリやモータ制御部等の動力系部品の取付位置が各車の車体レイアウトに沿って個別に設定されるため、専用の取付部品が増えたり、組立作業が煩雑化するという課題があった。また、特許文献１に記載された技術では、これらの動力系部品を車体に対して着脱可能とすることで、組立作業の効率や整備性を高めることに関しては考慮されていなかった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、特に、バッテリやモータ制御装置等からなる動力系部品をユニット化し、車体に対して容易に着脱できるようにした電動二輪車のバッテリモジュール取付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、電動二輪車（１）の後輪（ＷＲ）を軸支すると共に、車体前方側に形成された貫通孔（１９）を貫通する揺動軸（１９）によって車体に揺動自在に取り付けられるスイングアーム（３０，３０ａ）に、前記後輪（ＷＲ）を駆動する電動モータ（Ｍ）およびＰＤＵ（５０）を配置した電動二輪車のバッテリモジュール保持構造において、前記電動モータ（Ｍ）に電力を供給するバッテリ（５６）および前記電動モータ（Ｍ）を制御するＰＤＵ（５０）が収納される収納ケース（３００，４００）を具備し、前記収納ケース（３００，４００）が、前記バッテリ（５６）および前記ＰＤＵ（５０）を収納した状態で、前記スイングアーム（３０，３０ａ）に対して着脱可能に構成されている点に第１の特徴がある。

また、前記スイングアーム（３０）は、前記後輪（ＷＲ）の車幅方向左右いずれかに配設されるアーム部（３９）によって前記後輪（ＷＲ）を支持する片持ち式とされており、直方体形状とされる前記バッテリ（５６）が、その長手方向を車幅方向に向けて前記収納ケース（３００）に収納されており、前記収納ケース（３００）が、前記後輪（ＷＲ）の車体前方かつ前記貫通孔（１９ａ）の車体後方の位置で、前記アーム部（３９）を支持するスイングアームハウジング（３３０）の側面に対して、車幅方向内側から取り付けられている点に第２の特徴がある。

また、前記ＰＤＵ（５０）の一部を構成すると共に、発熱量が大きな発熱素子（３５０）が実装される発熱素子基板（５０ｂ）が、車体側面視で、前記バッテリ（５６）と重ならないように車体前後方向に並んで配設されている点に第３の特徴がある。

また、前記スイングアーム（３０ａ）は、前記後輪（ＷＲ）の車幅方向左右いずれかに配設されるアーム部（３９）によって前記後輪（ＷＲ）を支持する片持ち式とされており、直方体形状とされる前記バッテリ（５６）が、その長手方向を車体上下方向に向けて前記収納ケース（４００）に収納されており、前記収納ケース（４００）が、前記後輪（ＷＲ）の車体前方かつ前記貫通孔（１９ａ）の車体後方の位置で、前記アーム部（３９）を支持するスイングアームハウジング（４３０）の上面に対して、車体上方から取り付けられている点に第４の特徴がある。

また、前記ＰＤＵ（５０）の一部を構成すると共に、発熱量が大きな発熱素子（３５０）が実装される発熱素子基板（５０ｂ）が、車体上面視で、前記バッテリ（５６）と重ならないように車幅方向に並んで配設されている点に第５の特徴がある。

また、前記バッテリ（５６）は、軟質のラミネートシートで１セル毎にパッキングされたラミネート型のバッテリセル（５６ａ）を複数積層して構成されている点に第６の特徴がある。

また、前記収納ケース（３００，４００）に前記バッテリ（５６）を収納した後に、前記収納ケース（３００，４００）の開口部からポッティング材（３６２）を流し込むことで、前記バッテリ（５６）が前記収納ケース（３００，４００）に固定されるように構成されている点に第７の特徴がある。

また、前記ポッティング材（３６２）によるポッティング処理は、前記ＰＤＵ（５０）の一部を構成すると共に、前記バッテリ（５６）の一側面に近接配置されるアルミ基板（５０ｃ）をも覆うように施され、前記バッテリ（５６）の一端面と前記アルミ基板（５０ｃ）との間に、前記ポッティング材（３６２）より軽量なスポンジラバー（３６０）が配設される点に第８の特徴がある。

また、前記ＰＤＵ（５０）は、前記バッテリ（５６）の一側面に近接配置されるアルミ基板（５０ｃ）と、該アルミ基板（５０ｃ）に対して所定の間隔を有して配設される制御基板（５０ａ）と、該制御基板（５０ａ）およびアルミ基板（５０ｃ）の間に位置すると共に前記バッテリ（５６）の一側面に対してオフセットして配設される発熱素子基板（５０ｂ）とからなり、前記発熱素子基板（５０ｂ）には、前記制御基板（５０ａ）および前記アルミ基板（５０ｃ）に比して発熱量の大きな発熱素子（３５０，４５０）が実装される点に第９の特徴がある。

さらに、前記収納ケース（３００，４００）は、前記バッテリ（５６）が収納されるバッテリ収納部（３０１，４０１）と、前記発熱素子（３５０，４５０）が収納される発熱素子収納部（３０２，３０３）とからなる点に第１０の特徴がある。

第１の特徴によれば、電動モータに電力を供給するバッテリおよび電動モータを制御するＰＤＵが収納される収納ケースを具備し、収納ケースが、バッテリおよびＰＤＵを収納した状態で、スイングアームに対して着脱可能に構成されているので、バッテリおよび基板を、スイングアームに着脱可能なモジュールとして扱うことが可能となる。これにより、収納ケースにバッテリ等を固定する小組作業を先に行うことが可能となり、スイングアームの組立効率を向上させることができる。また、車両の完成後にバッテリを交換する作業が容易となると共に、共通化した収納ケースを多種のスイングアームに適用する等の汎用性を高めることも可能となる。また、収納ケースおよび収納部品を一括設計できることから、モジュール全体の重心バランスを最適化して設計することが容易となる。

第２の特徴によれば、スイングアームは、後輪の車幅方向左右いずれかに配設されるアーム部によって後輪を支持する片持ち式とされており、直方体形状とされるバッテリが、その長手方向を車幅方向に向けて収納ケースに収納されており、収納ケースが、後輪の車体前方かつ貫通孔の車体後方の位置で、アーム部を支持するスイングアームハウジングの側面に対して、車幅方向内側から取り付けられているので、車幅方向の寸法が大きな車両に好適なバッテリモジュール取付構造が得られる。また、スイングアームの車幅方向の重量バランスを確保しつつ、車体の重心位置を低く抑えることが可能となる。

第３の特徴によれば、ＰＤＵの一部を構成すると共に、発熱量が大きな発熱素子が実装される発熱素子基板が、車体側面視で、バッテリと重ならないように車体前後方向に並んで配設されているので、バッテリの発熱が発熱素子基板に影響を与えることを防止できる。

第４の特徴によれば、スイングアームは、後輪の車幅方向左右いずれかに配設されるアーム部によって後輪を支持する片持ち式とされており、直方体形状とされるバッテリが、その長手方向を車体上下方向に向けて収納ケースに収納されており、収納ケースが、後輪の車体前方かつ貫通孔の車体後方の位置で、アーム部を支持するスイングアームハウジングの上面に対して、車体上方から取り付けられているので、スイングアームの車幅方向寸法を低減したバッテリモジュール取付構造が得られる。

第５の特徴によれば、ＰＤＵの一部を構成すると共に、発熱量が大きな発熱素子が実装される発熱素子基板が、車体上面視で、バッテリと重ならないように車幅方向に並んで配設されているので、バッテリの長手方向が車体上下方向に指向することで確保される車幅方向のスペースを有効利用して、発熱素子基板を配設することができる。また、バッテリの発熱が発熱素子基板に影響を与えることを防止できる。

第６の特徴によれば、バッテリは、軟質のラミネートシートで１セル毎にパッキングされたラミネート型のバッテリセルを複数積層して構成されているので、バッテリセル毎にケース部材を設ける必要がなく、かつバッテリセル同士を接触させて配置することが可能となる。これにより、スイングアームの大型化を避けつつバッテリ容量を増加させることができる。また、スイングアームへのバッテリの取付作業やバッテリの交換作業が容易になる。

第７の特徴によれば、収納ケースにバッテリを収納した後に、収納ケースの開口部からポッティング材を流し込むことで、バッテリが収納ケースに固定されるように構成されているので、バッテリを固定するための専用の支持部材等が不要となる。

第８の特徴によれば、ポッティング材によるポッティング処理は、ＰＤＵの一部を構成すると共にバッテリの一側面に近接配置されるアルミ基板をも覆うように施され、バッテリの一端面とアルミ基板との間に、ポッティング材より軽量なスポンジラバーが配設されるので、スポンジラバーの体積分だけ、スポンジラバーより重いポッティング剤の使用量を減らすことが可能となり、スイングアームを軽量化することができる。

第９の特徴によれば、ＰＤＵは、バッテリの一側面に近接配置されるアルミ基板と、該アルミ基板に対して所定の間隔を有して配設される制御基板と、該制御基板およびアルミ基板との間に位置すると共にバッテリの一側面に対してオフセットして配設される発熱素子基板とからなり、発熱素子基板には、制御基板およびアルミ基板に比して発熱量の大きな発熱素子が実装されるので、発熱量の大きな発熱素子基板を、発熱するバッテリから離れた位置に配設することができる。

第１０の特徴によれば、収納ケースは、バッテリが収納されるバッテリ収納部と、発熱素子が収納される発熱素子収納部とからなるので、バッテリと発熱素子基板とを分けて収納することで、より相互の熱影響を避けることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る電動二輪車の側面図である。 スイングアームの拡大側面図である。 スイングアームの一部断面上面図である。 減速機構の拡大断面図である。 収納ケースの断面上面図である。 収納ケースの側面図である。 電動二輪車に適用される電気系統の全体構成を示すブロック図である。 電動二輪車に適用される電気系統の充電器部分の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るスイングアームの拡大側面図である。 スイングアームの一部断面上面図である。 図９のＡ−Ａ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電動二輪車１の側面図である。電動二輪車１は、低床フロア１６を有するスクータ型の鞍乗型車両であり、スイングアーム（ユニットスイング）３０に収納された電動モータＭによって後輪ＷＲを駆動する。車体フレーム２の前部には、ステムシャフト（不図示）を回転自在に軸支するヘッドパイプ３が結合されている。ステムシャフトの上部には、ハンドルカバー１１で覆われる操向ハンドル８が結合されており、一方の下部には、車軸７によって前輪ＷＦを回動自在に軸支する左右一対のフロントフォーク６が結合されている。

車体フレーム２は、ヘッドパイプ３の後部から下方に延びるメインパイプ４と、該メインパイプ４の後端部に連結されて車体後部上方へ延びるリヤフレーム５とを備える。低床フロア１６の下部に位置するメインパイプ４には、低床フロア１６を支持するフロアフレーム１５が取り付けられている。また、メインパイプ４とリヤフレーム５との結合部には、左右一対のピボットプレート１７が取り付けられている。

スイングアーム３０は、車幅方向左側のみにアーム部を有する片持ち式であり、ピボットプレート１７に取り付けられたリンク１８を貫通する揺動軸１９を介して、車体フレーム２に揺動自在に軸支されている。スイングアーム３０は、アルミ等の金属からなる一部中空構造体であり、車軸３２の近傍に電動モータＭが収納されると共に、電動モータＭの車体前方には、制御装置としてのＰＤＵ（パワー・ドライブ・ユニット。以下、単に基板と示すこともある）５０が配設されている。電動モータＭに電力を供給するバッテリ５６（図３参照）は、基板５０の車幅方向右側に配設されている。

後輪ＷＲは、車軸３２によってスイングアーム３０に回転自在に軸支されており、スイングアーム３０の後端部は、リヤクッション２６を介してリヤフレーム５に吊り下げられている。また、シート２０の下部には、荷物入れスペースとなる収納ボックス２１が、左右一対のリヤフレーム５に挟まれるように配設されている。

車体フレーム２のメインパイプ４は、車体前方側のフロントカウル１３および車体後方側のレッグシールド１２で覆われている。ハンドルカバー１１の上部には、メータ装置９が配設されており、メータ装置９の車体前方側には前照灯１０が取り付けられている。フロントフォーク６の上部には、前輪ＷＦを覆うフロントフェンダ１４が固定されている。

リヤフレーム５の車幅方向外側はシートカウル２３で覆われており、シートカウル２３の後端部には尾灯装置２４が取り付けられている。尾灯装置２４の上方には、リヤフレーム５に結合されたリヤキャリア２２が突出しており、尾灯装置２４の下方には、後輪ＷＲの後方上方を覆うリヤフェンダ２５が設けられている。

図２は、スイングアーム３０のスイングアームカバー５７を外した状態の拡大側面図である。また、図３はスイングアーム３０の一部断面上面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。前記したように、スイングアーム３０は、アルミ等の金属からなる一部中空構造体であり、後輪ＷＲを車幅方向左側のアーム部３９で支持する片持ち式とされる。スイングアーム３０の車体前方側下部には、揺動軸１９（図１参照）の貫通孔１９ａが形成された左右一対のピボットフランジ３６が設けられている。

ピボットフランジ３６の車体後部には、略直方体のバッテリ５６等を収納する収納ケース３００が配設されている。収納ケース３００は、図５に示すように、アーム部３９の車体前方側に一体に形成されたスイングアームハウジング３３０の車幅方向内側（車幅方向右側）の側壁に対して着脱可能に取り付けられている。スイングアームハウジング３３０と収納ケース３００とは、ネジ等の締結部材で固定することができる。これにより、収納ケース３００にバッテリ５６等を固定する小組作業を先に行うことが可能となり、スイングアーム３０の組立効率を向上させることができる。また、車両の完成後にバッテリを交換する作業が容易となると共に、共通化した収納ケースを多種のスイングアームに適用する等の汎用性を高めることも可能となる。

バッテリ５６の車幅方向左側に配設され、電動モータＭの制御等を行うＰＤＵとしての基板５０は、バッテリ５６の車体左側の側面に隣接配置されるアルミ基板５０ｃと、該アルミ基板５０ｃとの間に所定の間隔を有すると共に車体側面視で重なる位置に配設される制御基板５０ａと、該制御基板５０ａおよびアルミ基板５０ｃの間の位置で該両基板５０ａ，５０ｃの車体後方側に配置される発熱素子基板５０ｂとからなる。

制御基板５０ａには、主に信号素子等の発熱量が小さい素子が実装されている。これに対し、発熱素子基板５０ｂには、サーミスタ、充電器用の入出力フィルタ群、充電器力率改善用コンデンサ（ＰＦＣ回路）、充電器ＤＣ変換用コンデンサ（ＡＣ−ＤＣトランス）、各種トランス群（ＤＣ−ＤＣトランス等）等の発熱量が大きな素子、すなわち、発熱素子３５０が実装されている。そして、アルミ基板５０ｃには、発熱基板５０ｂに実装される発熱素子に比して熱容量の小さな半導体素子等が配設されている。このように、発熱量の大きい発熱素子のみを集中配置した発熱素子基板５０ｂを設けることで、発熱素子の発熱が他の素子へ与える熱負荷を低減することが可能となる。

また、制御基板５０ａの車体後方側に発熱素子基板５０ｂを配置することにより、車体進行方向の上流側に位置する制御基板５０ａに発熱素子の熱影響が及ぶことを防ぐことができる。

アルミ基板５０ｃには、伝動モータＭに電源を供給するための、Ｕ相配線３１０、Ｖ相配線３１１およびＷ相配線３１２が接続されている。また、スイングアームハウジング３３０の車幅方向左側には、基板５０および電動モータＭを一体的に覆う薄板状のスイングアームカバー５７（図１，２は取り外した状態）が取り付けられている。電動モータＭは、スイングアームカバー５７の装着方向からアクセスすることでスイングアーム３０から取り外し可能に構成されており、高い整備性を有する。

アーム部３９の後端部には、電動モータＭの回転を減速する減速機が収納された減速機ケース３３，４１が取り付けられている。車軸３２は、減速機ケース４１から車幅方向右側に向けて突出しており、この車軸３２の端部に、後輪ＷＲのホイール３４がナット３２ａによって固定されている。後輪ＷＲにはチューブレスタイヤが使用され、ホイール３４にはエアバルブ４２が設けられている。減速機ケース３３には、リヤクッション２６（図１参照）を取り付けるための貫通孔２６ａを有する取付フランジ３７が設けられている。

バッテリ５６は、複数のバッテリセルを接続することで所定の高電圧を得るようにしたモジュール構造を有する。板状のバッテリセル５６は、その平面部を車体前後方向に指向させて積層された状態で収納空間３５に収められる。これにより、重量物としてのバッテリ５６がスイングアーム３０の揺動軸１９に近接配置されることとなり、スイングアーム３０の揺動時の慣性モーメントを低減してスムーズな揺動動作が可能となる。

各バッテリセル５６ａは、軟質のラミネートシートで１セル毎にパッキングされたラミネート型とされる。このラミネート型バッテリによれば、高いエネルギ密度や放熱性能の向上が期待できるほか、収納空間３５への取付作業やバッテリの交換作業が容易になる。

図４は、減速機構７２０の拡大断面図である。電動モータＭと車軸３２との間には、減速機構が配設されている。本実施形態に係るスイングアーム３０は、左側のアーム部のみで後輪ＷＲを軸支する片持ち式であり、このアーム部の車体後方側の位置に、電動モータＭおよび減速機構７２０が集中配置されている。

電動モータＭは、スイングアーム３０の内壁に固定され、ステータコイルを有するステータ７０１と、カラー７０３を介してモータ駆動軸７０５に固定されたロータ７０２とからなるインナーロータ式とされる。モータ駆動軸７０５の車幅方向左側端部は、スイングアームカバー５７に嵌合された軸受７０４によって軸支されている。モータ駆動軸７０５の車幅方向右側は、減速機ケース３３に嵌合された軸受７０７および減速機ケース４１に嵌合された軸受７０９によって軸支されている。減速機ケース３３の車体後方端部には、リヤショックユニット２６の支持孔２６ａが形成されている。スイングアームカバー５７内で、電動モータＭの車体前方側には、電動モータＭの出力配線７００が配設されている。

モータ駆動軸７０５に伝達された回転駆動力は、減速機構７２０を介して最終出力軸（車軸）３２に伝達される。詳しくは、モータ駆動軸７０５の図示右側端部に形成された減速ギヤ７０８に歯合する第１減速歯車７１３、該第１減速歯車７１３に固定されると共に減速機ケース３３に嵌合された軸受７１２および減速機ケース４１に嵌合された軸受７１１によって回転自在に軸支される第１減速軸７１０、第１減速軸７１０に形成された減速ギヤに歯合する第２減速歯車７１５を介して、該第２減速歯車７１５に固定されると共に減速機ケース３３に嵌合された軸受７１４および減速機ケース４１に嵌合された軸受７１８によって回転自在に軸支される最終出力軸３２に伝達されることとなる。

最終出力軸３２の図示右側端部には、後輪ＷＲのホイール３４が、カラー７１７を介して固定されている。ホイール３４の内径側には、ライナー７１９を有するブレーキドラムが形成されており、その内側には、ブレーキカム（不図示）によって駆動される上下一対のブレーキシュー（不図示）が収納されている。軸受７１８の図示左方側には、オイルシール７１６が配置されている。

図６の側面図に示すように、収納ケース３００は、バッテリ収納部３０１と発熱素子収納部３０２とが一体に形成された構成を有する。収納空間３５は、バッテリ収納部３０１に形成された四角柱状のバッテリ収納空間３０１ａと、発熱素子収納部３０２に形成された凹状の発熱素子収納空間３０２ａとからなる。

バッテリ収納部３０１には、複数のバッテリセル５６ａからなりその長手方向を車幅方向に指向させた略直方体のバッテリ５６が収納されている。発熱素子収納部３０２には、発熱素子基板５０ｂの車幅方向右側の面に実装された発熱素子３５０の上端側が挿入されるように収納されている。バッテリ収納空間３０１ａの内面には、板状の各バッテリセル５６ａをそれぞれ所定位置に収めるためのガイド溝を形成することができる。

バッテリ５６、発熱素子基板５０ｂおよびアルミ基板５０ｃには「樹脂ポッティング処理」が施される。このポッティング処理は、バッテリ５６および基板（ＰＤＵ）５０をスイングアーム３０に対して物理的に固定すると共に、発熱素子基板５０ｂおよびアルミ基板５０ｃの絶縁および防振を図り、さらに各部の放熱性を高めるものである。

ポッティング処理は、所定の位置にバッテリ５６および基板５０ｂ，５０ｃを挿入した後、収納ケース３００の開口部を上方に向けて、時間の経過により硬化する液状樹脂によるポッティング剤３６２（図５参照）をバッテリ５６の周囲に流し込むことで行われる。

バッテリ５６とアルミ基板５０ｃとの間には、所定の厚みを有するスポンジラバー３６０が配設されている。スポンジラバー３６０には、各バッテリセル５６ａの図示左端部に設けられた板状のバッテリ端子３６１を差し込むための複数のスリットが形成されている。この各スリットにより、バッテリ端子３６１の位置が規定されることとなる。

本実施形態に係るスポンジラバー３６０は、発泡ゴムとしてのエラストマー樹脂で形成されている。このエラストマー樹脂は、ポッティング剤が浸潤せず、かつ耐熱性および振動吸収性に優れ、さらに気体を透過する軽量な素材とされる。ここで、本実施形態に係るバッテリ構造では、各ラミネートセル（バッテリセル）５６ａとアルミ基板５０ｃとの間をセンサ配線で連結する必要があり、かつアルミ基板５０ｃ全体をポッティング剤３６２で封止したいという希望がある。しかしながら、各ラミネートセル５６ａとアルミ基板５０ｃとの間の空間をすべてポッティング剤３６２で充填しても、この部分のポッティング剤３６２は、バッテリ収納空間３０１にバッテリ５６を固定する機能を果たさないだけでなく、スイングアーム３０の重量が増すこととなり、さらには、バッテリ５６から排出されるガスの通り道がなくなってしまう。このため、本実施形態では、このラミネートセル５６ａとアルミ基板５０ｃとの間の空間にスポンジラバー３６２を配置することで、ポッティング剤の充填状態の最適化を図っている。

なお、流し込み時の粘性が比較的高いポッティング剤３６２は、少なくとも、アルミ基板５０ｃ全体がポッティング処理されると共に、バッテリ収納空間３０１の開口部周囲でバッテリ５６が固定可能な量が充填されればよく、必ずしもバッテリ収納空間３０１の側面部や底面部まで充填されなくともよい。また、本実施形態では、収納ケース３００をスイングアームハウジング３３０に取り付ける前にポッティング処理を行うことで、ポッティング処理時の作業性を向上させているが、ポッティング処理は、収納ケース３００をスイングアームハウジング３３０に固定した後に行うこともできる。

図７および図８は、電動二輪車１に適用される電気系統の構成を示すブロック図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。図７は充電器のみの構成回路を示し、図６はそれ以外の全体構成を示している。図６，７では、制御基板５０ａに実装されている素子を「一点鎖線」で、アルミ基板５０ｃに実装されている素子を「破線」で、発熱素子基板５０ｂに実装されている素子を「実線」でそれぞれ示している。

制御基板５０ａには、制御信号用の小電流が流れる素子が実装される。これらの素子はほとんど発熱せず、制御基板５０ａはガラスエポキシ基板によって形成されている。また、アルミ基板５０ｃには、主に、大電流が流れると共に自己放熱ができない素子が実装される。これらの電子部品は、例えば、半導体素子（ＦＥＴ、ダイオード）、抵抗、フィルムコンデンサ等であり、熱伝導性の高いアルミ基板５０ｃに実装されることにより放熱性が高められる。さらに、発熱素子基板５０ｂには、主に、大電流が流れると共に自己放熱ができる大型の電子部品が実装される。これらの電子部品は、例えば、インダクタ、トランス、電解コンデンサ等であり、発熱素子基板５０ｂをバッテリ熱の影響を受けにくい位置に配設することで、発熱性の向上が図られている。

なお、図７，８のブロック図において、発熱素子基板５０ｃに実装されるのは、充電器２００の入力フィルタ２０９および出力フィルタ２０１（前記入出力フィルタ群に相当）、ＰＦＣ回路２０７（前記充電器力率改善用コンデンサに相当）、ＡＣ−ＤＣトランス２０４（前記充電器ＤＣ変換用コンデンサに相当）、ＤＣ−ＤＣ部１０６のＤＣ−ＤＣトランス１０８（各種トランス群に相当）および出力フィルタ１１０となる。

図７を参照して、リチウム・イオンのバッテリ５６は、コンタクタ１０４を介してインバータ１２３の入力側に電気的に接続され、インバータ１２３の出力側は、三相交流ラインによって電動モータＭに接続されている。電磁力で動作する機械的接点によりオン・オフ制御されるコンタクタ１０４には、供給電流の急な立ち上がりを防ぐプリチャージリレー１０５が並列接続されている。

ＢＭＵ（バッテリ・マネージメント・ユニット）１００には、バッテリ５６の電圧や温度等の監視用回路（ＡＳＩＣ）１０１、バッテリセルの容量バラツキを補正するためのセルバランス放電部１０２およびこれらを制御するコントローラ１０３が含まれる。

ＢＭＵ１００内のコントローラ１０３と、インバータ１２３を制御する制御装置としてのコントローラ１２２との間には、常時系統１１６、制御系統１１７、メインスイッチ系統１１８、ＣＡＮ通信１１９の各ラインが配設されている。また、ＢＭＵ１００のコントローラ１０３からは過充電のアラート信号１２０が発信され、インバータ１２３のコントローラ１２２からはコンタクタ制御信号１２１が発信される。

インバータ１２３のコントローラ１２２には、電動モータＭの回転角度を検知するアングルセンサ１２４、乗員のスロットル操作量を検知するスロットルセンサ１２５、シート２０に着座しているか否かを検知するシートＳＷ（スイッチ）１２６、電動車両１のサイドスタンド（不図示）が格納されているか否かを検知するサイドスタンドＳＷ１２７、電動車両の傾斜角（バンク角）を検知するバンクアングルセンサ１２９からのセンサ信号が入力される。警報装置としてのブザー１２８は、バッテリ５６の過放電状態等が検知された際にコントローラ１２２からの作動信号に応じて作動する。

常時系統１１６は、バッテリ５６から供給される大電流を制御用の電流に変換するＤＣＤＣ部１０６に接続されている。ＤＣＤＣ部１０６には、１次側駆動部１０７、ＤＣ−ＤＣトランス１０８、出力整流回路１０９、出力フィルタ１１０、前記１次側駆動部１０７にＰＷＭ信号を供給する１次側駆動ＩＣ１１３、前記出力整流回路１０９にＰＷＭ信号を供給する２次側駆動ＩＣ１１４が含まれる。１次側駆動ＩＣ１１３には、コントローラ１２２から起動信号１１５が供給される。また、常時系統１１６には、盗難防止アラームユニット１３３およびメインＳＷ１３６の一端側が接続される。

制御系統１１７は、インバータ１２３のコントローラ１２２に接続されている。制御系統１１７には、盗難防止アラームユニット１３３の作動表示灯としてのメータインジケータ１３２の一端が接続される。また、メータインジケータ１３３には車速を検知するスピードセンサが接続されており、メータインジケータ１３３は車速が所定値を超えた際に速度警告灯として機能するように構成されている。

メインＳＷ系統１１８には、ウインカ装置等の灯火器１３０、ヘッドライト（Ｈ／Ｌ）１０、バッテリ冷却用ファン等の一般電装１３１が接続されている。メインＳＷ系統１１８の端部は、メインＳＷ１３６がオフにされても所定条件下でヘッドライト１０等の作動を可能とするオートパワーオフリレー１３５に接続されている。

図８を参照して、充電器２００には、バッテリ５６に接続される直流電流の入出力ライン（Ａ，Ｂ）と、商用交流電源等に接続されるＡＣプラグ２１５とが接続される。充電器２０９には、入力フィルタ２０９、ブリッジダイオード２０８、力率改善回路としてのＰＦＣ回路２０７、１次側駆動部２０６、ＡＣ−ＤＣトランス２０４、出力整流回路２０３、出力フィルタ２０１が含まれる。１次側駆動部２０６とＡＣ−ＤＣトランス２０４との間に配設される過電流検出回路２１２の信号は、ＰＦＣ−ＰＷＭ駆動ＩＣ２１３に入力され、一方、出力フィルタ２０１に接続された電圧検出回路２０２の信号は、フォトカプラ２０５を介してＰＦＣ−ＰＷＭ駆動ＩＣ２１３に入力される。ＰＦＣ回路２０７および１次側駆動部２０６は、ＰＦＣ−ＰＷＭ駆動ＩＣ２１３から出力されるＰＷＭ信号２１０，２１４によってそれぞれ駆動される。ＰＦＣ−ＰＷＭ駆動ＩＣ２１３には、インバータ１２３のコントローラ１２２からの起動信号２１４（Ｃ）が入力される。

図９は、本発明の第２実施形態に係るスイングアーム３０ａの拡大側面図である。また、図１０はスイングアーム３０ａの一部断面上面図であり、図１１は図９のＡ−Ａ線断面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。本実施形態では、バッテリ５６等を収納する収納ケース４００を、その開口部を車体下方に指向させて、スイングアーム３０ａの車体上方側から取り付けるようにした点に特徴がある。この構成によれば、略直方体のバッテリ５６の長手方向を車体上下方向に指向させてスイングアーム３０ａに配設できるので、車幅方向の寸法が低減されて車体中央側にマスを集中できると共に、車高の高い車両に好適なバッテリモジュール取付構造が得られる。

前記した第１実施形態と同様に、スイングアーム３０ａは、アルミ等の金属からなる一部中空構造体であり、後輪ＷＲを車幅方向左側のアーム部３９で支持する片持ち式とされる。スイングアーム３０ａの車体前方側下部には、貫通孔１９ａが形成された左右一対のピボットフランジ３６が設けられている。

収納ケース４００は、図１１に示すように、アーム部３９の車体前方側に一体に形成されたスイングアームハウジング４３０の車体上側の壁面に対して、着脱可能に取り付けられている。これにより、収納ケース４００にバッテリ５６等を固定する小組作業を先に行うことが可能となり、スイングアーム３０ａの組立効率を向上させることができる。

本実施形態では、バッテリ５６の車体下方側に基板（ＰＤＵ）５０が配設される。基板５０は、バッテリ５６の下面に隣接配置されるアルミ基板５０ｃと、該アルミ基板５０ｃとの間に所定の間隔を有すると共に車体上面視で重なる位置に配設される制御基板５０ａと、該制御基板５０ａおよびアルミ基板５０ｃの間の位置で該両基板５０ａ，５０ｃの車幅方向左側に配置される発熱素子基板５０ｂとからなる。

前記実施形態と同様に、制御基板５０ａには、主に信号素子や半導体（ＦＥＴ）等の熱容量が小さい素子が実装されており、発熱素子基板５０ｂには、サーミスタ、充電器用の入出力フィルタ群、充電器力率改善用コンデンサ（ＰＦＣ回路）、充電器ＤＣ変換用コンデンサ（ＡＣ−ＤＣトランス）、各種トランス群（ＤＣ−ＤＣトランス等）等の発熱量が大きな素子、すなわち、発熱素子４５０が実装されている。アルミ基板５０ｃには、発熱基板５０ｂに実装される発熱素子に比して発熱量の小さな半導体素子等が配設されている。このように、発熱量の大きい発熱素子のみを集中配置した発熱素子基板５０ｂを設けることで、発熱素子の発熱が他の素子へ与える熱負荷を低減することが可能となる。

アルミ基板５０ｃには、伝動モータＭに電源を供給するための、Ｕ相配線４１０、Ｖ相配線４１１およびＷ相配線４１２が接続されている。また、スイングアームハウジング４３０の車幅方向左側には、基板（ＰＤＵ）５０および電動モータＭを一体的に覆う薄板状のスイングアームカバー５７（図８は取り外した状態）が取り付けられている。

アーム部３９の後端部には、電動モータＭの回転を減速する減速機が収納された減速機ケース３３，４１が取り付けられている。車軸３２は、減速機ケース４１から車幅方向右側に向けて突出しており、この車軸３２の端部に、後輪ＷＲのホイール３４がナット３２ａによって固定されている。後輪ＷＲにはチューブレスタイヤが使用され、ホイール３４にはエアバルブ４２が設けられている。減速機ケース３３には、リヤクッション２６（図１参照）を取り付けるための貫通孔２６ａを有する取付フランジ３７が設けられている。

収納ケース4００は、バッテリ収納部４０１と発熱素子収納部４０２とが一体に形成された構成を有する。収納空間３５は、バッテリ収納部４０１に形成された四角柱状のバッテリ収納空間４０１ａと、発熱素子収納部４０２に形成された凹状の発熱素子収納空間３０２ａとからなる。バッテリ収納部３０１には、複数のバッテリセル５６ａからなりその長手方向を車体上下方向に指向させた略直方体のバッテリ５６が収納されている。発熱素子収納部４０２には、発熱素子基板５０ｂの車体上方側の面に実装された発熱素子４５０の上端側が挿入されるように収納されている。バッテリ５６、発熱素子基板５０ｂおよびアルミ基板５０ｃには、ポッティング剤３６２によるポッティング処理が施される。

上記したように、本発明に係る電動二輪車のバッテリモジュール取付構造によれば、スイングアームに対して着脱可能な収納ケースにバッテリおよび基板を収納したので、バッテリおよび基板を、スイングアームに着脱可能なモジュールとして扱うことが可能となる。これにより、収納ケースにバッテリ等を固定する小組作業を先に行うことが可能となり、スイングアームの組立効率を向上させることができる。また、車両の完成後にバッテリを交換する作業が容易となると共に、共通化した収納ケースを多種のスイングアームに適用する等の汎用性を高めることも可能となる。

なお、電動二輪車、スイングアーム、収納ケース、基板、バッテリ、スポンジラバーの形状や構造等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。本発明に係るバッテリモジュール取付構造は、電動二輪車に限られず、鞍乗型の三／四輪車等の各種電動車両等に適用することが可能である。

１…電動二輪車、２…車体フレーム、８…操向ハンドル、１９…揺動軸、１９ａ…貫通孔、３０，３０ａ…スイングアーム、３２…車軸、３５…収納空間、３９…アーム部、５０…基板（制御装置）、５０ａ…制御基板、５０ｂ…発熱素子基板、５０ｃ…アルミ基板、５６…バッテリ（バッテリモジュール）、５６ａ…バッテリセル（ラミネートセル）、５７…スイングアームカバー、３００，４００…収納ケース、３３０…スイングアームハウジング、３５０，４５０…発熱素子、３６０…スポンジラバー、３６１…バッテリ端子、３６２…ポッティング材、Ｍ…電動モータ、ＷＲ…後輪

Claims (10)

1. 電動二輪車（１）の後輪（ＷＲ）を軸支すると共に、車体前方側に形成された貫通孔（１９）を貫通する揺動軸（１９）によって車体に揺動自在に取り付けられるスイングアーム（３０，３０ａ）に、前記後輪（ＷＲ）を駆動する電動モータ（Ｍ）およびＰＤＵ（５０）を配置した電動二輪車のバッテリモジュール取付構造において、
   前記電動モータ（Ｍ）に電力を供給するバッテリ（５６）および前記電動モータ（Ｍ）を制御する前記ＰＤＵ（５０）が収納される収納ケース（３００，４００）を具備し、
   前記収納ケース（３００，４００）が、前記バッテリ（５６）および前記ＰＤＵ（５０）を収納した状態で、前記スイングアーム（３０，３０ａ）に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする電動二輪車のバッテリモジュール取付構造。
2. 前記スイングアーム（３０）は、前記後輪（ＷＲ）の車幅方向左右いずれかに配設されるアーム部（３９）によって前記後輪（ＷＲ）を支持する片持ち式とされており、
   直方体形状とされる前記バッテリ（５６）が、その長手方向を車幅方向に向けて前記収納ケース（３００）に収納されており、
   前記収納ケース（３００）が、前記後輪（ＷＲ）の車体前方かつ前記貫通孔（１９ａ）の車体後方の位置で、前記アーム部（３９）を支持するスイングアームハウジング（３３０）の側面に対して、車幅方向内側から取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動二輪車のバッテリモジュール取付構造。
3. 前記ＰＤＵ（５０）の一部を構成すると共に、発熱量が大きな発熱素子（３５０）が実装される発熱素子基板（５０ｂ）が、車体側面視で、前記バッテリ（５６）と重ならないように車体前後方向に並んで配設されていることを特徴とする請求項２に記載の電動二輪車のバッテリモジュール取付構造。
4. 前記スイングアーム（３０ａ）は、前記後輪（ＷＲ）の車幅方向左右いずれかに配設されるアーム部（３９）によって前記後輪（ＷＲ）を支持する片持ち式とされており、
   直方体形状とされる前記バッテリ（５６）が、その長手方向を車体上下方向に向けて前記収納ケース（４００）に収納されており、
   前記収納ケース（４００）が、前記後輪（ＷＲ）の車体前方かつ前記貫通孔（１９ａ）の車体後方の位置で、前記アーム部（３９）を支持するスイングアームハウジング（４３０）の上面に対して、車体上方から取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動二輪車のバッテリモジュール取付構造。
5. 前記ＰＤＵ（５０）の一部を構成すると共に、発熱量が大きな発熱素子（３５０）が実装される発熱素子基板（５０ｂ）が、車体上面視で、前記バッテリ（５６）と重ならないように車幅方向に並んで配設されていることを特徴とする請求項４に記載の電動二輪車のバッテリモジュール取付構造。
6. 前記バッテリ（５６）は、軟質のラミネートシートで１セル毎にパッキングされたラミネート型のバッテリセル（５６ａ）を複数積層して構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電動二輪車のバッテリモジュール取付構造。
7. 前記収納ケース（３００，４００）に前記バッテリ（５６）を収納した後に、前記収納ケース（３００，４００）の開口部からポッティング材（３６２）を流し込むことで、前記バッテリ（５６）が前記収納ケース（３００，４００）に固定されるように構成されてい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電動二輪車のバッテリモジュール取付構造。
8. 前記ポッティング材（３６２）によるポッティング処理は、前記ＰＤＵ（５０）の一部を構成すると共に、前記バッテリ（５６）の一側面に近接配置されるアルミ基板（５０ｃ）をも覆うように施され、
   前記バッテリ（５６）の一端面と前記アルミ基板（５０ｃ）との間に、前記ポッティング材（３６２）より軽量なスポンジラバー（３６０）が配設されることを特徴とする請求項７に記載の電動二輪車のバッテリモジュール取付構造。
9. 前記ＰＤＵ（５０）は、前記バッテリ（５６）の一側面に近接配置されるアルミ基板（５０ｃ）と、該アルミ基板（５０ｃ）に対して所定の間隔を有して配設される制御基板（５０ａ）と、該制御基板（５０ａ）およびアルミ基板（５０ｃ）の間に位置すると共に前記バッテリ（５６）の一側面に対してオフセットして配設される発熱素子基板（５０ｂ）とからなり、
   前記発熱素子基板（５０ｂ）には、前記制御基板（５０ａ）および前記アルミ基板（５０ｃ）に比して発熱量の大きな発熱素子（３５０，４５０）が実装されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の電動二輪車のバッテリモジュール取付構造。
10. 前記収納ケース（３００，４００）は、前記バッテリ（５６）が収納されるバッテリ収納部（３０１，４０１）と、前記発熱素子（３５０，４５０）が収納される発熱素子収納部（３０２，３０３）とからなることを特徴とする請求項９に記載の電動二輪車のバッテリモジュール取付構造。

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