JP5778885B2 - 電動二輪車のバッテリ装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動二輪車のバッテリ装置に関する。

従来から、電動車両の駆動用として用いられるバッテリにはバッテリから発生するガスを外部に排出し易くするための構造が提案されている。
例えば、バッテリが収納ケースに収納され、収納ケースの上部にバッテリから漏れ出したガスを装置外へ排出するための排出経路が設けられた構造が知られている。
したがって、過充電等によりガスが発生したとしてもバッテリの内圧上昇を防止することができる（特許文献１参照）。

特開２００８−２５１３０８号公報

ところで、上述した構造のバッテリを電動二輪車の駆動用として用いることが考えられるが、二輪車の場合には、四輪車に比較して露出する部分が多いことなどから、防水性を高める対策が必要となってくる。
その一方で、重量物であるバッテリは低重心化のために車両の低い部分に配置する要求がある。

そこで、この発明は、低重心化を図るものの、防水性を維持することができる電動二輪車のバッテリ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、フレーム（例えば、実施形態におけるサイドフレーム５）に支持された足置き部（例えば、実施形態における足置き部Ｆ）の下方にバッテリケース（例えば、実施形態におけるバッテリケース３６）を配置し、このバッテリケースの内部にバッテリ（例えば、実施形態におけるバッテリモジュール３７）を収納し、前記バッテリからの電力により駆動する走行駆動用の電動機（例えば、実施形態における電動モータ５０）を設け、前記電動機の駆動を制御する制御部（例えば、実施形態における制御装置３４）を備え、前記バッテリケースに空気を取り入れる吸入通路（例えば、実施形態における吸入管５１）を設けると共に内部のガスを排出する排出通路（例えば、実施形態における排出管５２）を設けた電動二輪車のバッテリ装置であって、前記吸入通路及び前記排出通路の各々の開口部（例えば、実施形態における開口部５１ｋ，５２ｋ）を前記足置き部よりも上方に設定し、前記各々の開口部（５１ｋ，５２ｋ）をカウル（９，１５）内で開口させるとともに、前記吸入通路（５１）を前記バッテリケース（３６）の吸入ポート（４７）に接続された吸気管（５１）で形成し、前記吸入通路の開口部（５１ｋ）は、前記カウル（９）内からのみ吸気し、前記吸入通路（５１）は前記バッテリケース（３６）の下部に連結されると共に、前記排出通路（５２）は前記バッテリケース（３６）の上部に連結されることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、前記排出通路には吸引ファン（例えば、実施形態におけるシロッコファン４９）が設けられていることを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、前記吸入通路は複数本設けられていることを特徴とする。
請求項４に記載した発明は、前記吸入通路及び前記排出通路の先端が曲げられて前記各開口部が下向きに指向していることを特徴とする。
請求項５に記載した発明は、前記吸入通路は、車両のメインフレーム（例えば、実施形態におけるメインフレーム２）を挟んで左右に配置されたことを特徴とする。
請求項６に記載した発明は、前記各吸入通路及び前記排出通路は、前記足置き部の前後に車両のフレーム（例えば、実施形態におけるサイドフレーム５）に沿った形で上方に延出されることを特徴とする。
請求項７に記載した発明は、前記吸引ファン（４９）は、前記バッテリケース（３６）の上面に沿うように配置された偏平のシロッコファンであり、シート（１４）の下方に配置されることを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、足置き部の下方にバッテリを配置して低重心化を図りつつ、吸入通路の開口部と排出通路の開口部を足置き部の上方に位置させバッテリケースの浸水を防止することができる。
また、バッテリの下部から吸い込まれた空気は、上部に向かうことで、バッテリ全体に対して風を通し易くできるので、バッテリを効果的に冷却することができると共に、バッテリからガスが発生した場合にはこれを効果的に上部から排出できる。
請求項２及び７に記載した発明によれば、吸入通路から強制的に空気を導入して積極冷却を行うと共に、バッテリケース内にガスが発生した場合であっても強制的に外部へ排出することができる。
請求項３に記載した発明によれば、実質的な吸入通路の断面積を大きくすることにより、吸入抵抗を減少させて、効率よくバッテリを冷却することができる。
請求項４に記載した発明によれば、下向きに開口した各開口部とすることで水をより一層浸入し難くすることができる。
請求項５に記載した発明によれば、単一の吸入通路とした場合に比較して、１本当たりの配置に必要なスペースが少なくて済み、配置上の制約を受け難くレイアウトが容易となる。
請求項６に記載した発明によれば、車両のフレームに沿っていない場合に比較して占有スペースを少なくできる。

この発明の実施形態の電動二輪車の側面図である。 この発明の実施形態の外装部材を取り外した状態の電動二輪車の斜視図である。 高電圧バッテリ回りのフレームの側面図である。 図３の斜視図である。 図３の平面図である。 図８のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図８のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 バッテリケースの内部を模式的に示す斜視図である。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施形態の電動二輪車の側面図である。また、図２は、電動二輪車１の外装部材を取り外した状態を示す斜視図である。
図１、図２に示すように、電動二輪車１は、足置き部Ｆを有するスクータ型の自動二輪車であり、スイングアーム１２に内装された走行駆動用の電動モータ５０の回転駆動力で後輪ＷＲを駆動する。尚、電動モータ５０に電力を供給する高電圧バッテリ３１は、車体に設けられた図示しない充電口に外部電源を接続することによって充電される。

メインフレーム２の前方側端部には、ステアリングステム７ａを回転自在に輸支するヘッドパイプ３が給合されている。ステアリングステム７ａの上部には操向ハンドル７が取り付けられ、下部には左右一対のフロントフォーク４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いる。

メインフレーム２の上下方向略中央部には、左右一対のサイドフレーム５，５の上端部が連結され、サイドフレーム５はそこから斜め下に延びて屈曲した後に水平に延びており、この左右のサイドフレーム５の水平部分に挟まれるように、電動モータ５０に電力を供給する７２Ｖの高電圧バッテリ３１が配設されている。サイドフレーム５は、水平部分が斜め後方に立ち上がり車体上方に屈曲して、荷室１７等を支持するリヤフレーム６に連結されている。

サイドフレーム５、５間には前側にロアクロスフレーム２４が取り付けられ、ロアクロスフレーム２４の中央部にはメインフレーム２の下端部が連結されている。ロアクロスフレーム２４の後方にはサイドフレーム５，５間にロアクロスリヤフレーム２５が取付られている。ロアクロスフレーム２４とロアクロスリヤフレーム２５とで高電圧バッテリ３１が前後で挟まれている。つまり、左右のサイドフレーム５，５とロアクロスフレーム２４とロアクロスリヤフレーム２５とで高電圧バッテリ３１が周囲を囲まれており、外部からの衝撃荷重から高電圧バッテリ３１を保護している。
ここで、各サイドフレーム５には高電圧バッテリ３１の側部にコの字断面のサイドブラケット２３が取り付けられ、各サイドブラケット２３に跨るように、高電圧バッテリ３１をサイドフレーム５に車幅方向から固定する固定プレート２２が取り付けられている。

サイドフレーム５の後部には、スイングアームピボット１１が形成されたピボットプレート２０が取り付けられている。スイングアームピボット１１には、車幅方向左側のアームのみで後輪ＷＲを支持する片持ち式のスイングアーム１２の前端部が揺動自在に軸支されている。スイングアーム１２の後部には、後輪ＷＲが車軸１９によって回転自在に軸支されており、スイングアーム１２の後端部は、リヤショックユニット１３によってリヤフレーム６に吊り下げられている。
スイングアーム１２の下部には、高電圧バッテリ３１から供給される直流電流を交流電流に変換して電動モータ５０へ供給するパワードライブユニット３５がカバー部材２１に収納されている。このパワードライブユニット３５から配線Ｌを介してモータ５０に電力が供給され、モータ５０から順に第１減速ギヤＧ１、第２減速ギヤＧ２を介して車軸１９、後輪ＷＲへと動力が伝達される。尚、Ｈは平滑コンデンサを示している。

操向ハンドル７の車体前方側には、外装部品としてのフロントカウル９が設けられ、フロントカウル９の上部には、速度計等を含むメータユニット８が取り付けられている。
フロントカウル９の車体前方側には前照灯１０が設けられている。また、高電圧バッテリ３１の上部には、乗員が足を乗せる足置き部Ｆが形成されており、リヤフレーム６の外方にはシートカウル１５が設けられている。シートカウル１５の上部には、車体前方側のヒンジで開閉するシート１４が取り付けられている。また、シートカウル１５の後端部には、尾灯装置１６が取り付けられている。ピボットプレート２０には、車幅方向に離間した２本の脚部を有するセンタスタンド１８が取り付けられている。

ヘッドパイプ３の車幅方向右側には、前照灯１０等の補機類や制御装置３４等に電力を供給する１２Ｖの低電圧バッテリ３０がバッテリケース３０ａに載置され、押さえ板３０ｂによってバッテリケース３０ａに固定されている。低電圧バッテリ３０は、高電圧バッテリ３１の電力によって充電される。シートカウル１５の内側で荷室１７の前方には、高電圧バッテリ３１の７２Ｖ電圧を１２Ｖに変換するＤＣ−ＤＣコンバータ３２と、ヒューズやリレー等を収納するコンタクターボックス３３が配設されている。更に、車幅方向右側のリヤフレーム６の外側には、パワードライブユニット３５等を介して電動モータ５０を制御する制御装置（ＥＣＵ）３４が配設されている。

図３は高電圧バッテリ回りのフレームの側面図、図４は図３の斜視図、図５は図３の平面図、図６は図８のＡ−Ａ線に沿う断面図、図７は図８のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図３〜図５に示すように、高電圧バッテリ３１は足置き部Ｆの下方に設けたバッテリケース３６と、このバッテリケース３６の内部に配置されたバッテリモジュール３７とで構成されている。ロアクロスリヤフレーム２５の後方の上部にはサイドフレーム５，５間に跨るように、ミドルクロスフレーム２６が取り付けられている。

ここで、ロアクロスフレーム２４とロアクロスリヤフレーム２５とには、各々の両端部を連結するように、高電圧バッテリ３１の転倒・段差越え時の保護のためのガードプレート２７が設けられている。ロアクロスフレーム２４とロアクロスリヤフレーム２５とに跨って前後方向に一対のアンダーガード２８（図６参照）が取り付けられ、バッテリケース３６の底壁３６ｔを保護している。

サイドブラケット２３にはバッテリケース３６の側部に設けたフランジ部３６ｆが固定プレート２２を避けるようにして形成され、このフランジ部３６ｆがサイドフレーム５に溶接固定されたサイドブラケット２３の上面にボルト２９によって固定されている。ここで、図６に示すように、フランジ部３６ｆのボルト２９の締め付け部位にはゴム製のマウント部材３８が取り付けられている。

図６，図７に示すように、バッテリケース３６は有底箱形のケース本体３９とケース本体３９の上部開口部４０を覆う蓋４１とで構成されている。ケース本体３９は底壁３６ｔ下面に剛性を高めるためのリブ３６ｌを備え、底壁３６ｔの上面の両側縁に溝４２が形成されている。ケース本体３９の上部開口部４０の両側縁に前述したフランジ部３６ｆが形成されている。ケース本体３９の上部開口部４０の周縁には嵌合溝４３が形成され、蓋４１の開口周縁には嵌合溝４３に嵌る嵌合部４４が形成され、これらケース本体３９の嵌合溝４３と蓋４１の嵌合部４４とが嵌り合ってケース本体３９の蓋４１との接続部からの浸水を防止して水密性を確保している。

蓋４１の上壁４１ｚには凹部４５が設けられ、この凹部４５の裏面に設けたクッションゴム４６により高電圧バッテリ３１のバッテリモジュール３７をプレート部材Ｐを介して押圧固定している。
そして、図７に示すように、バッテリケース３６のケース本体３９の前面、具体的には前側の縦壁３６ｋの下部には吸入ポート４７が左右一対の形成されている。バッテリケース３６の上部を構成する蓋４１の後部上面、つまり上壁４１ｚの後部には開口部４１ｈが設けられ、この開口部４１ｈには排出ポート４８を備えた吸引ファンであるシロッコファン４９が取り付けられている。

図３〜図５に示すように、バッテリケース３６の各吸入ポート４７には屈曲して上方に延びる吸入管５１が接続され、この吸入管５１は上端の開口部５１ｋが足置き部Ｆよりも上方でサイドフレーム５のメインフレーム２に対する接続部よりも下方に開口している。 また、シロッコファン４９の排出ポート４８には屈曲して上方に延びる排出管５２が接続され、この排出管５２も上端の開口部５２ｋを足置き部Ｆよりも上方で吸入管５１と同様の高さに開口している。ここで、吸入管５１の開口部５１ｋはフロントカウル９内で開口し、排出管５２の開口部５２ｋはシートカウル１５内で開口している。尚、吸入管５１の開口部５１ｋは断面円形状に形成され、排出管５２の開口部５２ｋは断面四角形に形成されている。ここで、吸入管５１，５１及び排出管５２は共にサイドフレーム５，５の間に配置され、サイドフレーム５に略沿った形で上方に延出されている。尚、吸入管５１についてはメインフレーム２に沿って延出していることとなる。これにより、更にサイドフレーム５，５の内側に配置されていることもあり、サイドフレーム５に沿っていない場合に比較して占有スペースを節約できる。

図８はバッテリケース３６の内部に単セル５４、単セルユニット５４ｕ、単モジュール３７Ｔが配置された状態を模式的に示している。尚、図７，図８において、図６のプレート部材Ｐ、凹部４５及びクッションゴム４６は記載を省略している。
図６〜図８に示すように、バッテリモジュール３７は、単モジュール３７Ｔを車両前後方向に３組配置して構成されている。単モジュール３７Ｔは、単セル５４を上下二段に配列したものをセル保持部５５により前後で挟み込んで支持した単セルユニット５４ｕとし、この単セルユニット５４ｕを隙間５６を隔てて車両幅方向に１０組配列して構成されている。

ここで、単モジュール３７Ｔは前後壁３７ｆ，３７ｒ及び上下壁３７ｕ，３７ｌ、側壁３７ｓを備え、上下壁３７ｕ，３７ｌにはスリットＳが車両前後方向に形成されている。下壁３７ｌのコーナ部にはバッテリケース３６の底壁３６ｔに当接する突起部５３が設けられている。この突起部５３はバッテリケース３６の底壁３６ｔと前後壁３７ｆ，３７ｒ、側壁３６ｓとの角部３６ｄに接触する位置、具体的には底壁３６ｔの四隅に形成されている。突起部５３によりケース本体３９の底壁３６ｔとバッテリモジュール３７の下壁３７ｌとの間には隙間６０が形成される。

単モジュール３７Ｔはバッテリケース３６の縦壁３６ｋ及び隣接する単モジュール３７Ｔの間に隙間５８が確保され、この隙間５８にはリブ５７が設けられている。このリブ５７により空気が隙間５８から上方に逃げないで、バッテリケース３６のケース本体３９の下部の隙間６０から各単モジュール３７Ｔの下壁３７ｌの下側に均等に割り振られる。そして、この空気は単モジュール３７Ｔの下壁３７ｌのスリットＳから単セルユニット５４ｕに沿って上方に均等に流れる。ここで、リブ５７は吸入ポート４７の上側に設けられ、吸入された空気が先ずバッテリケース３６の下部に向かうようになっている。

上記実施形態によれば、電動二輪車１が走行している際に、シロッコファン４９が駆動すると、図７に矢印で示すように、バッテリケース３６の吸入管５１の開口部５１ｋから空気が強制的に吸い込まれる。吸い込まれた空気はバッテリケース３６の底壁３６ｔとバッテリモジュール３７との間の隙間６０、正確にはバッテリケース３６の底壁３６ｔと単モジュール３７Ｔの下壁３７ｌとの間の隙間６０に導かれる。

ここで、前後方向に設けられた３つの各単モジュール３７Ｔ間及びバッテリケース３６の縦壁３６ｋとの間の隙間５８にはリブ５７が設けられているため、隙間５８から上方へは空気は流れず、導入された空気は単モジュール３７Ｔの下壁３７ｌのスリットＳから各単モジュール３７Ｔの下部に均等に行き渡り、各単モジュール３７Ｔの下部からセル保持部５５に支持された各単セル５４の周囲を上側に流れて単セル５４を冷却し上壁３７ｕのスリットＳから上側に抜ける。その後、バッテリケース３６の蓋４１の上壁４１ｚの開口部４１ｈからシロッコファン４９により排出管５２を通過して開口部５２ｋから排出される。

とりわけ、吸入管５１はバッテリケース３６の前側の縦壁３６ｋの下部に連結されると共に、排出管５２はバッテリケース３６の上部である蓋４１の上壁４１ｚのシロッコファン４９に連結されているため、バッテリケース３６の下部から吸い込まれた空気は、上部に向かうことで、バッテリケース３６内全体に対して風を通し易くでき、各単モジュール３７Ｔからなるバッテリモジュール３７を効果的に冷却することができると共に、バッテリモジュール３７からガスが発生した場合にこれを効果的に上部から排出できる。

ここで、高電圧バッテリ３１は足置き部Ｆの下方に配置されているため電動二輪車１の低重心化を図ることができる。そして、吸入管５１、排出管５２の各開口部５１ｋ，５２ｋはフロントカウル９の内部、シートカウル１５の内部で開口しているため、これら開口部５１ｋ，５２ｋに外部から雨等が入り込むことはない。また、電動二輪車１が、例えば足置き部Ｆの付近まで浸水したとしても、吸入管５１の開口部５１ｋと排出管５２の開口部５２ｋを足置き部Ｆの上方に位置させているため、バッテリケース３６内への浸水を防止することができる。

ところで、空気を導入するための吸入管５１を一対設けたため、実質的な通路の断面積が大きくなり吸入抵抗を減少させて、効率よくバッテリモジュール３７を冷却することができる。その上、吸入管５１を２本に分けたことにより、１本とした場合に比較して、１本当たりの配置に必要なスペースが少なくて済み、配置上の制約を受け難くレイアウトが容易となるメリットがある。

尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、図３に鎖線で示すように、吸入管５１の先端部を前側に屈曲させ、排出管５２の先端部を後側に屈曲させて、各開口部５１ｋ，５２ｋを下向きに指向させることで、水をより一層浸入し難くすることができる。また、吸入管５１を一対（二本）設けた場合で説明したが、複数本であれば２本以上であってもよい。

２ メインフレーム
５ サイドフレーム
５ サイドフレーム（フレーム）
３４ 制御装置（制御部）
３６ バッテリケース
３７ バッテリモジュール（バッテリ）
４９ シロッコファン（吸引ファン）
５０ 電動モータ（電動機）
５１ 吸入管（吸入通路）
５２ 排出管（排出通路）
５１ｋ，５２ｋ 開口部
Ｆ 足置き部

Claims (7)

1. フレーム（５）に支持された足置き部（Ｆ）の下方にバッテリケース（３６）を配置し、このバッテリケース（３６）の内部にバッテリ（３７）を収納し、前記バッテリ（３７）からの電力により駆動する走行駆動用の電動機（５０）を設け、前記電動機（５０）の駆動を制御する制御部（３４）を備え、前記バッテリケース（３６）に空気を取り入れる吸入通路（５１）を設けると共に内部のガスを排出する排出通路（５２）を設けた電動二輪車のバッテリ装置であって、
   前記吸入通路（５１）及び前記排出通路（５２）の各々の開口部（５１ｋ，５２ｋ）を前記足置き部（Ｆ）よりも上方に設定し、前記各々の開口部（５１ｋ，５２ｋ）をカウル（９，１５）内で開口させるとともに、前記吸入通路（５１）を前記バッテリケース（３６）の吸入ポート（４７）に接続された吸気管（５１）で形成し、前記吸入通路（５１）の開口部（５１ｋ）は、前記カウル（９）内からのみ吸気し、
   前記吸入通路（５１）は前記バッテリケース（３６）の下部に連結されると共に、前記排出通路（５２）は前記バッテリケース（３６）の上部に連結されることを特徴とする電動二輪車のバッテリ装置。
2. 前記排出通路（５２）には吸引ファン（４９）が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電動二輪車のバッテリ装置。
3. 前記吸入通路（５１）は複数本設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動二輪車のバッテリ装置。
4. 前記吸入通路（５１）及び前記排出通路（５２）の先端が曲げられて前記各開口部（５１ｋ，５２ｋ）が下向きに指向していることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の電動二輪車のバッテリ装置。
5. 前記吸入通路（５１）は、車両のメインフレーム（２）を挟んで左右に配置されたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の電動二輪車のバッテリ装置。
6. 前記各吸入通路（５１）及び前記排出通路（５２）は、前記足置き部（Ｆ）の前後に車両のフレーム（５）に沿った形で上方に延出されることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の電動二輪車のバッテリ装置。
7. 前記吸引ファン（４９）は、前記バッテリケース（３６）の上面に沿うように配置された偏平のシロッコファンであり、シート（１４）の下方に配置され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装置。

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