JP6536353B2

JP6536353B2 - 電動車両のコンバータ配置構造

Info

Publication number: JP6536353B2
Application number: JP2015210395A
Authority: JP
Inventors: 佑太中村
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2035-10-27
Also published as: US20170113556A1; DE102016119996A1; JP2017081325A; US9694691B2

Description

本発明は、電動車両のコンバータ配置構造に関する。

燃料電池またはバッテリ（二次電池）からの電力によりモータを駆動して走行する電動車両や、エンジンの駆動力と電動モータの駆動力により走行するハイブリッド式車両は、高電圧系から１２Ｖ電圧系に電圧変換する際にＤＣＤＣコンバータが用いられる。

このＤＣＤＣコンバータは、電圧変換時に発熱し、高温になると変換効率が低下するため、一般に、出力電圧が１ｋＷを超える場合には水冷によって、１ｋＷ以下の場合には空冷によってそれぞれ冷却される。ＤＣＤＣコンバータを空冷する場合には、走行風が通過する車両の側面（特許文献１参照）や、車両の底面にＤＣＤＣコンバータが配置されたものがある。

特開２００２−１８７５８７号公報

ところが、ＤＣＤＣコンバータを車両の側面や底面に配置しただけでは、ＤＣＤＣコンバータの冷却が不十分な場合がある。この場合、ＤＣＤＣコンバータの放熱フィンを大型化させたり、送風ファンにより強制冷却する対策もあるが、自動二輪車の場合には、そのような対策は車両の構造上困難である。

また、ＤＣＤＣコンバータと、このコンバータにより電圧変換された電力を蓄電するバッテリとの距離が離れていると、これらのコンバータ、バッテリ間を接続する太径の給電配線の配線長が長くなってしまう。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、コンバータの冷却性能を向上できる電動車両のコンバータ配置構造を提供することにある。

本発明に係る電動車両のコンバータ配置構造は、前輪を支持するステアリング機構がヘッドパイプに配設され、このヘッドパイプから車両後下方へフレームメンバが延設され、前記ヘッドパイプの周囲を覆うフロントカウルが前記前輪の下半部位置まで延び、駆動輪を電動機が駆動することで走行する電動車両において、前記電動車両がスクータ型自動二輪車であり、電圧を変換するコンバータが前記フレームメンバに、走行方向に対向する姿勢で前記前輪の後方に配置され、前記コンバータの車幅方向両側に前記フロントカウルが位置づけられて、このフロントカウルにより走行風が前記コンバータに集められ、前記コンバータにおける前記前輪側の前面に、車両上下方向に沿って放熱フィンが設けられ、前記コンバータに接続されるバッテリが前記フロントカウルの後方のグローブボックス内に配置されたことを特徴とするものである。

本発明によれば、ヘッドパイプから車両後下方へ延びるフレームメンバにコンバータが設置され、このコンバータにフロントカウルによって走行風が集められることで、コンバータの冷却性能を向上させることができる。また、コンバータの放熱フィンが車両上下方向に沿って設けられたので、車両停車時に放熱フィンに沿って空気が上昇することで、コンバータの冷却性能を向上させることができる。

本発明に係る電動車両のコンバータ配置構造における一実施形態が適用された電動二輪車を示す左側面図。図１の電動二輪車の外装等を外した状態を示す左側面図。図１の電動二輪車の外装等を外した状態を示す斜視図。図２のフレーム構造を示す正面図。図４のＶ矢視図。図１の電動二輪車を斜め前方から目視した部分斜視図。図１のＶＩＩ−ＶＩＩに沿う断面図。図５のバッテリ本体の周囲を拡大して示す拡大図。図８のバッテリホルダ周囲を斜め下方から目視した斜視図。図１の電動二輪車のフロントフレームカウルに設けられたグローブボックス内を示す斜視図。

以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る電動車両のコンバータ配置構造における一実施形態が適用された電動二輪車を示す左側面図である。また、図２は、図１の電動二輪車の外装等を外した状態を示す左側面図である。更に、図３は、図１の電動二輪車の外装等を外した状態を示す斜視図である。本実施形態において、上下、左右、前後の表現は、電動二輪車に搭乗した運転者を基準にしたものである。また、図１〜図３中の矢印Ｆは電動二輪車１の前方を示し、矢印Ｒは電動二輪車１の後方を示す。

図１〜図３に示すように、燃料電池二輪車としての電動二輪車１は、燃料電池２で発電し、この電力によって電動機としてのモータ３を駆動させて走行する車両である。また、電動二輪車１は、スクータ型の自動二輪車である。電動二輪車１は、前後に延びる車体５と、操舵輪としての前輪６と、前輪６を操舵自在に支持するステアリング機構７と、駆動輪としての後輪８と、後輪８を上下方向へ揺動自在に支えるスイングアーム９と、後輪８を駆動するモータ３と、を備えている。

車体５は、車両の前後に延びる車体フレームとしてのフレーム１１と、フレーム１１を覆う外装１２と、フレーム１１後半部の上方に配置されるシート１３と、を備えている。また、車体５は、電力を発生しこの電力を供給する燃料電池２と、燃料電池２にて発電に使用される燃料としての水素の高圧ガスを貯蔵する燃料タンク１５と、燃料電池２の電力を補助する二次電池１６と、燃料電池２の出力電圧の調整と燃料電池２及び二次電池１６の電力の分配を制御する電力管理装置１７と、電力管理装置１７が出力する直流電力を三相交流電力に変換すると共に、その交流電力の周波数を変更してモータ３へ給電してモータ３の回転数を調整するインバータ１８と、これらを統括的に管理する車両コントローラ１９と、を備えている。

電動二輪車１のパワートレインは、燃料電池２及び二次電池１６を有し、車両の走行状態、燃料電池２の発電状態、二次電池１６の蓄電状態によって各電池の電力を適宜に使うシステムである。ここで、電動二輪車１は、減速する際にモータ３で回生電力を発生させる。また、車両の電源である二次電池１６及び燃料電池２は、インバータ１８に並列に接続されてモータ３へ電力を供給する。二次電池１６は、電動二輪車１が減速する際にモータ３で発生する回生電力及び燃料電池２が発電する余剰電力を蓄える。

フレーム１１は、複数の鋼鉄製中空管を一体に組み合わせたものである。フレーム１１は、前端上部に配置されるヘッドパイプ２１と、ヘッドパイプ２１の中央部から後ろ下がりに傾斜して延びる上部ダウンフレーム２２と、ヘッドパイプ２１の下方に配置され、後ろ下がりに傾斜して延びる下部ダウンフレーム２３と、フレームメンバとしての左右一対の下部フレーム２４と、左右一対の上部フレーム２５と、ピボット軸２６と、上ブリッジフレーム２７と、下ブリッジフレーム２８と、ガードフレーム２９と、搭載機器保護フレーム３０と、を備えている。ヘッドパイプ２１は、ステアリング機構７を操舵自在、つまり車両の左右方向へ揺動自在に支持している。

左右一対の下部フレーム２４は、下部ダウンフレーム２３の左右に配設されて、ヘッドパイプ２１の下部に接続されている。また、左右一対の下部フレーム２４は、ヘッドパイプ２１との接続部分から下部ダウンフレーム２３に沿って略平行に、かつ後下方へ傾斜して延びる前側傾斜部分と、この前側傾斜部分の下端で後方に向かって湾曲する前側湾曲部分と、この前側湾曲部分の後端から略水平に車体５の後方へ向かって車体５の中央部分（車両の前後方向で中央部分）に達するまで直線状に延びる直線部分と、を有している。更に、左右一対の下部フレーム２４は、直線部分の後端部から後上方に向けて湾曲する後側湾曲部分と、この後側湾曲部分の上端部から後ろ上がりに傾斜して延びる後側傾斜部分を経て上部フレーム２５に接続される上下フレーム接合部と、を有している。なお、左右の下部フレーム２４の車両幅方向（左右方向）の間隔は、上部フレーム２５の同方向の間隔よりも広い。

また、左右それぞれの下部フレーム２４は、前側湾曲部分の外側に搭乗者が足を置くフットボード３１を下方から支持するフットレストブラケット３１ａを備えている。車体５の左側に配置される下部フレーム２４は、サイドスタンドブラケット（図示省略）を備えている。サイドスタンドブラケット（図示省略）には、電動二輪車１を左側へ傾けた状態で自立させるサイドスタンド（図示省略）が設けられている。このサイドスタンドは、電動二輪車１を自立させる起立位置と、走行の妨げとならないよう車体５に添う収納位置との間を揺動する。

左右一対の上部フレーム２５は、車体５の前半部において下部フレーム２４の前側傾斜部分の上下方向の中央部に接続されている。左右一対の上部フレーム２５は、下部フレーム２４の前側傾斜部分との接続部分から車体５の後方に向かって略水平に延びる水平部分と、左右一対の上部フレーム２５の水平部分の後端であって、車体５の後半部、かつ後輪８の上方部分において後ろ上がりに大きく傾斜し、車体５の左右方向内側へ湾曲して後輪８の太さ（幅寸法）程度に接近する後端部と、を有している。

ピボット軸２６は、車体５の後半部において左右の上部フレーム２５間に架設されている。つまり、ピボット軸２６は、左右の上部フレーム２５の下側、かつ上部フレーム２５と下部フレーム２４との合流部分（上下フレーム接合部）よりも後方であって、左右の上部フレーム２５の水平部分と左右の下部フレーム２４の後側傾斜部分とに接続される左右のブラケット２６ａ間に架設されている。

上ブリッジフレーム２７は、左右の上部フレーム２５の前端部に架設されている。この上ブリッジフレーム２７は、左右の上部フレーム２５の間を実質的に車両の左右方向へ直線状に延びて、左右の上部フレーム２５を連結する。

下ブリッジフレーム２８は、左右の下部フレーム２４の前側湾曲部分に架設されている。この下ブリッジフレーム２８は、左右の下部フレーム２４の間を実質的に車両の左右方向へ直線状に延びて、左右の下部フレーム２４を連結する。

ガードフレーム２９は、左右の下部フレーム２４の後側湾曲部分に架設されている。このガードフレーム２９は、左右の下部フレーム２４との接続部分から後下方に延びると共に、フレーム１１の内部空間を拡大するように後ろ下がりのＵ字形状に延びている。また、このガードフレーム２９には、電動二輪車１を直立状態で自立させるセンタースタンド３３が設けられている。このセンタースタンド３３は、電動二輪車１を自立させる起立位置と、走行の妨げとならないよう車体５に添う収納位置との間を揺動する。

上部ダウンフレーム２２は、ヘッドパイプ２１と上ブリッジフレーム２７との間に架設されている。また、下部ダウンフレーム２３は、左右の下部フレーム２４の上部の間で車両の左右方向へ直線状に延びて架設されるヘッドパイプ近傍ブリッジフレーム３４の左右方向中央部に接続される上端部と、下ブリッジフレーム２８の左右方向中央部に接続される下端部とを有している。

搭載機器保護フレーム３０は、上部フレーム２５の後半部の上部に設けられて、燃料電池２を電動二輪車１の車体に支持している。また、搭載機器保護フレーム３０は、その一部が上部フレーム２５に着脱可能に設けられる。

シート１３は、フレーム１１の後半部上方を覆って前後に延びている。このシート１３はタンデム式であり、搭乗者を着座させる前半部１３ａと、同乗者を着座させる後半部１３ｂとを一体的に備える。また、シート１３は、前半部１３ａと後半部１３ｂとの間に傾斜部１３ｃを備えている。

ここで、左右の上部フレーム２５及び左右の下部フレーム２４で囲まれる空間をセンタートンネル領域３５と呼び、また、上部フレーム２５の後半部、外装１２及びシート１３で囲まれる空間を機器搭載領域３６と呼び、更に、センタートンネル領域３５の後方かつ機器搭載領域３６の下方の空間をタイヤハウス領域３７と呼ぶ。

センタートンネル領域３５は、燃料タンク１５を収容している。本実施形態に係るスクータ型の電動二輪車１では、センタートンネル領域３５は、搭乗者が足を乗せる左右のフットボード３１の間に、車両の前後方向に沿って設けられ、フットボード３１の足載せ領域を左右に分断するようにフットボード３１から上方へ膨出した領域となっている。換言すると、センタートンネル領域３５の左右には、足載せ領域となるフットボード３１が配置され、左右のフットボード３１の間に燃料タンク１５が配置される。

機器搭載領域３６には、車体５の前側から順に二次電池１６、電力管理装置１７、燃料電池２が収容される。この機器搭載領域３６は、搭載機器保護フレーム３０によって前端部、中央部、後端部、及び中央部から後端部に渡る側部が保護されている。

搭載機器保護フレーム３０は機器搭載領域３６を囲んで、この機器搭載領域３６に搭載される機器を保護している。搭載機器保護フレーム３０は、機器搭載領域３６の前端部に設けられて、左右の上部フレーム２５の間で上に凸のアーチ状に架設された前保護フレーム３０ａと、機器搭載領域３６の中央部であって上部フレーム２５と下部フレーム２４との合流箇所よりも後側に設けられて、左右の上部フレーム２５の間で上に凸のアーチ状に架設される中央保護フレーム３０ｂと、機器搭載領域３６の後端部に設けられて、左右それぞれの上部フレーム２５が内側に湾曲する部分に接続され、この湾曲部分から後ろ斜め上方へ延びる左右一対の後保護フレーム３０ｃと、中央保護フレーム３０ｂの左右それぞれから後方へ延びて後保護フレーム３０ｃの上端部に接続され、更に車体５の後端部へ到達する左右一対の側部保護フレーム３０ｄと、左右の側部保護フレーム３０ｄの後端部に架設されるブラケット３０ｅと、を備えている。

左右の上部フレーム２５は、前保護フレーム３０ａの下端が接合される箇所で屈曲して車両の後方に向かって間隔を拡げ、中央保護フレーム３０ｂの下端が接合される箇所で屈曲して車両の後方に延びている。このため、中央保護フレーム３０ｂは、前保護フレーム３０ａよりも幅が広く、高さも高い。後保護フレーム３０ｃ及び左右一対の側部保護フレーム３０ｄは一体化されている。また、後保護フレーム３０ｃ及び左右一対の側部保護フレーム３０ｄは、中央保護フレーム３０ｂ及び上部フレーム２５に着脱自在に連結されて燃料電池２を支持している。

タイヤハウス領域３７には後輪８が配置されている。また、機器搭載領域３６とタイヤハウス領域３７との間には、それぞれの領域を分断する隔壁部材（リヤフェンダ、図示省略）が設けられている。

外装１２は、車体５の前部に配置されてヘッドパイプ２１の周囲を前方から覆うフロントカウル４１と、車体５の中央上部に配置されてセンタートンネル領域３５などの上部フレーム２５の上方を覆うフロントフレームカウル４２と、車体５の後半部に配置されて機器搭載領域３６などの車体５の側面のうちシート１３の下方部分を覆うリアフレームカウル４３と、を備えている。フロントカウル４１は、左右方向に分岐した左右の下半部４１Ａ、４１Ｂ（図１、図７）が前輪６の下半部位置に至り、フロントフレームカウル４２と接合してレッグシールド４９を構成する。

フレームカバー４３は、シート１３と共に機器搭載領域３６を囲んでいる。機器搭載領域３６は、シート１３、フレームカバー４３及び隔壁部材に囲まれる閉鎖的な空間である。機器搭載領域３６は、フレームカバー４３、もしくは隔壁部材の適宜の箇所に設けられる通気孔（図示省略）によって、燃料電池２への空気の流れを容易、かつ確実に制御し、また冷却が必要な装置へ冷却風としての空気の流れを容易、かつ確実に制御している。なお、機器搭載領域３６は、各カバー（フロントフレームカバー４２、フレームカバー４３等）の継ぎ目などから空気が入り込むことを許容する。

前記ステアリング機構７は、車体５の前方に配置されてフレーム１１のヘッドパイプ２１に配設（枢支）され、このヘッドパイプ２１を中心に左右方向へ揺動して前輪６を操舵可能とする。このステアリング機構７は、頂部に設けられるハンドル４５と、このハンドル４５と前輪６とを連結して上下に若干傾斜して延びる左右一対のフロントフォーク４６と、を備える。左右のフロントフォーク４６は、弾性的に伸縮自在なテレスコピック構造を備える。この左右のフロントフォーク４６の下端部には、従動輪としての前輪６を回転自在に支持する車軸（図示省略）が架設されている。前輪６の上方にはフロントフェンダ４７が配置されている。このフロントフェンダ４７は、左右のフロントフォーク４６の間にあって、フロントフォーク４６に固定されている。

前記スイングアーム９は、車体５の左右方向に延びるピボット軸２６を中心に上下方向へ揺動する。このスイングアーム９は、車体５の左右で前後方向に延びる一対のアーム部の間に後輪８を回転自在に支持している。フレーム１１とスイングアーム９との間には、リアサスペンション４８が架設されている。このリアサスペンション４８の上端部は、上部フレーム２５の後端部に揺動自在に支持される。また、リアサスペンション４８の下端部は、スイングアーム９の後端部に揺動自在に取り付けられる。このリアサスペンション４８は、スイングアーム９の揺動を緩衝する。

また、スイングアーム９は、後輪８を回転駆動させるモータ３と、燃料電池２から供給される直流電力を交流電力に変換等してモータ３へ供給するインバータ１８と、を収容している。モータ３は、燃料電池２または二次電池１６から供給される電力によって後輪８を回転駆動させ、これにより電動二輪車１を走行させる。また、モータ３は、スイングアーム９の後部に収容されて、後輪８の車軸と同軸に配置されている。更に、モータ３は、スイングアーム９に一体的に組み付けられて、ユニットスイング式スイングアームを構成している。インバータ１８は、スイングアーム９の前部に収容されて、ピボット軸２６とモータ３との間に配置されている。後輪８は、モータ３から駆動力が伝達される車軸（図示省略）によって支持される駆動輪である。

前記燃料電池２は、燃料として高圧ガス、例えば水素ガスと、酸化剤として空気中の酸素とを反応させて発電し、空気を用いて冷却する空冷式燃料電池システムである。この燃料電池２は、機器搭載領域３６の後半側に配置されている。更に具体的には、燃料電池２は、シート１３の前半部１３ａと後半部１３ｂとの間の傾斜部から後半部１３ｂの下方に渡って配置されている。つまり、車両の側面視で、燃料電池２は、同乗者を着座させるシート１３の後半部１３ｂと後輪８やスイングアーム９との間に配置されている。

また、燃料電池２は、車体５の前後方向に延びる長辺を有する直方体形状であって、吸気口２ａが配置される正面を前斜め下方へ向け、排気口２ｂが配置される背面を後ろ斜め上方へ向ける姿勢で機器搭載領域３６に配置されている。つまり、燃料電池２は、前方側が後方側よりも下方に位置する前傾姿勢でフレーム１１に固定されている。詳細には、燃料電池２の上部は搭載機器保護フレーム３０に固定され、燃料電池２の下部は上部フレーム２５に固定されている。

燃料電池２は、正面側から背面側へ向かって連結される扁平な複数のモジュールを含んでいる。具体的には、燃料電池２は、正面側から順に積層状態に重ねられて連結されるフィルタ（図示省略）、吸気シャッタ（図示省略）、燃料電池スタック（図示省略）、ファン（図示省略）、排気シャッタ（図示省略）を有している。燃料電池２の天面には、燃料電池用制御部（図示省略）が設けられている。

吸気シャッタは、開閉自在な空気の吸気口２ａを有し、吸気口２ａを開閉して燃料電池スタックへの空気の導入量を制御すると共に、吸気口２ａを閉じて燃料電池２内で空気を循環させる循環経路を形成する。排気シャッタは、開閉自在な空気の排気口２ｂを有し、排気口２ｂを閉じて燃料電池２内で空気を循環させる循環経路を形成する。換言すると、燃料電池２は、正面に開閉可能な吸気口２ａを有し、背面に開閉可能な排気口２ｂを有し、吸気口２ａと排気口２ｂを閉じることで燃料電池２内の空気を循環させる。

燃料電池スタックは、吸気口２ａから吸い込まれる空気に含まれる酸素と、燃料タンク１５から供給される水素とを電気化学反応させて発電し、発電後に湿潤な余剰ガスを生成する。ファンは、機器搭載領域３６内の空気を吸気口２ａから燃料電池２内に吸い込むための吸込負圧を発生させる一方で、燃料電池スタックから余剰ガスを吸い出して排気口２ｂから排出する。ファンが流動させる空気の流れは、燃料電池スタックで発電に用いられる他に、燃料電池２の冷却に利用される。

燃料電池２の後方には、排気ダクト５２が設けられている。燃料電池２のファンは、余剰ガスを燃料電池スタックから吸い出して排気ダクト５２へ排出する。排気ダクト５２の前端部は、燃料電池２の箱体（即ち排気シャッタの枠体）に気密に接続されている。排気ダクト５２は、車体５の後端で後下方と後上方に向かって開口される排気口５２ａを有する。排気ダクト５２は、燃料電池２のファンから吐出される排気（余剰ガス）を、排気口５２ａへ導いて車体５の後方へ排出する。

排気ダクト５２の排気口５２ａは、燃料電池２の排気面（背面）よりも上方であって、望ましくは排気ダクト５２の後方上端部に設けられる。詳細には、燃料電池２の排気口よりも高い位置に排気口５２ａの上縁部が配置される。排気ダクト５２は、燃料電池２の排気面（背面）よりも上方に配置される排気口５２ａを有することによって、未反応の水素ガスを含む湿潤な余剰ガスを排気口５２ａに導いて車体５から確実に排気する。

前記燃料タンク１５は高圧圧縮水素貯蔵システムである。この燃料タンク１５は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製容器あるいはアルミライナ製複合容器である圧力容器５５と、燃料充填口５６を有する燃料充填部材５７と、燃料充填元弁５８及び燃料供給元弁５９を内蔵した弁装置としてのタンクバルブ６３と、二次減圧弁（不図示）と、を備える。

圧力容器５５は、燃料電池２の燃料としての水素ガス、例えば約７０ＭＰａの水素ガスを貯蔵する。この圧力容器５５は、円筒形状の胴部と、この胴部の前後の端面に一体に設けられたドーム状の鏡板とを有し、胴部の中心線を車体５の前後方向へ沿わせてセンタートンネル領域３５内に配置されている。つまり、圧力容器５５は、一対の上部フレーム２５、一対の下部フレーム２４、下ブリッジフレーム２８、及びガードフレーム２９に周囲を囲まれて、電動二輪車１の転倒や衝突による負荷に対して堅牢に保護されている。

また、圧力容器５５は、車体５の一方側、例えば車体５の右側に配置される上部フレーム２５と、車体５の他方側、例えば車体５の左側に配置される下部フレーム２４との間に架設されるクランプバンド６１によって、センタートンネル領域３５に支持されている。詳細には、圧力容器５５は、右側の上部フレーム２５と左側の下部フレーム２４との間に架設される下クランプバンド（クランプバンド６１の下半部）に載置され、上クランプバンド（クランプバンド６１の上半部）で締め付けられて挟持される。なお、クランプバンド６１は、車体５の左側に配置される上部フレーム２５と、車体５の右側に配置される下部フレーム２４との間に架設されていても良い。

燃料充填部材５７は、センタートンネル領域３５の外側、詳しくはセンタートンネル領域３５の後ろ上方であって、機器搭載領域３６の前端部に配置されている。この燃料充填部材５７は、二次電池１６よりも上方、あるいは真上に配置されている。また、燃料充填部材５７は、搭載機器保護フレーム３０の前保護フレーム３０ａの上部と中央保護フレーム３０ｂの上部との間に架設される充填用ブラケット３０ｆに固定されている。更に、燃料充填部材５７は、燃料充填時に設備側の燃料供給部材（不図示）を車体の上方かつ左側から差し込めるよう、車体５の上方かつやや左側に向かって延び、シート１３の前端部に設けられる燃料充填口用リッド６２（図１）によって覆い隠される。この燃料充填口用リッド６２は、ヒンジ機構（図示省略）を介してシート１３に支持されており、揺動することで開閉する。燃料充填部材５７は、燃料としての水素の高圧ガスを燃料タンク１５に導き入れる入口としての燃料充填口５６を有している。

燃料充填口５６は、燃料充填部材５７の頂部に設けられ、車体５の左上方を向いている。燃料タンク１５の圧力容器５５内に燃料を充填する際に、燃料充填口用リッド６２を開放した状態において、燃料充填口５６の上方は雰囲気に開放される。したがって、燃料としての高圧燃料ガス（水素ガス）を燃料タンク１５の圧力容器５５に充填する際に、仮に高圧燃料ガス（水素ガス）が漏洩しても、漏洩燃料は滞留することなく電動二輪車１の上方へ拡散する。

燃料充填元弁５８及び燃料供給元弁５９を内蔵するタンクバルブ６３は、圧力容器５５の後方側の鏡板の頂部に設置されて、ガードフレーム２９で囲まれた空間に配置される。燃料供給元弁５９は、共に図示しない遮断弁及び一次減圧弁を備える。この燃料供給元弁５９の遮断弁と燃料充填元弁５８は、電磁弁を用いた開閉弁である。また、燃料供給元弁５９の一次減圧弁と二次減圧弁は、圧力容器５５からの高圧燃料ガスの圧力を順次減圧して調整する。

前記二次電池１６は、箱状のリチウムイオン電池である。この二次電池１６は、機器搭載領域３６の前端部であって、圧力容器５５の胴部の後半部及び後方側の鏡板と、シート１３の前半部１３ａとの間に配置されている。

なお、電動二輪車１は、二次電池１６の他に、メータ類（図示省略）やランプ類（図示省略）用の電源として、例えば１２Ｖ系の電力を供給する第２二次電池としてのバッテリ６４を備える。このバッテリ６４はヘッドパイプ２１の周囲、例えばヘッドパイプ２１の右側の側方に配置されている。

また、仮に燃料充填口５６から高圧燃料ガスとしての水素ガスが漏洩しても、空気より軽い水素ガスは上昇して、車内に滞留することなく車外に拡散する。更に、仮に燃料充填元弁５８または燃料供給元弁５９から燃料としての水素ガスが漏洩しても、水素ガスはタイヤハウス領域３７に向かって移動して、車内に滞留することなく車外に拡散する。

前記電力管理装置１７は、機器搭載領域３６内で二次電池１６と燃料電池２との間に配置され、フレーム１１に固定されている。なお、電力管理装置１７は二次電池１６と同じ防水ケース内に配置されていても良い。電動二輪車１は、二次電池１６、電力管理装置１７、及び燃料電池２を上述のように配置することによって、電気的な接続関係が隣り合う装置を極力近接する位置に配置することが可能となり、装置間の配線長を短く、配線に係る重量を軽くすることが可能になる。

前記車両コントローラ１９は、電動二輪車１内で比較的に高所となるヘッドパイプ２１の周囲、例えば、１２Ｖ系の電力を供給するバッテリ６４の反対側にあたるヘッドパイプ２１の左側の側方に配置されている。

ところで、図２、図４及び図５に示すように、前述のバッテリ６４には、燃料電池２にて発電されまたは二次電池１６に蓄電された比較的高電圧の電力が、コンバータ（正確にはＤＣＤＣコンバータ）６５により例えば１２Ｖに電圧変換された後に蓄電される。このコンバータ６５は複数個、例えば２個のコンバータ６５Ａ、６５Ｂにより構成される。

これらのコンバータ６５Ａ及び６５Ｂは、その左右両端部をヘッドパイプ２１から後下方に延設された左右一対の下部フレーム２４の前側傾斜部分に、取付ボルト６６等を用いて固定して取り付けられる。また、これらのコンバータ６５Ａ及び６５Ｂは、走行方向に対向すると共に給電配線が接続されるカプラを下向きに配置する姿勢で、前輪６の後方に配置される。更に、これらのコンバータ６５Ａと６５Ｂは、車両上下方向に互いに離間して配置されている。

燃料電池２と二次電池１６の少なくとも一方は、コンバータ６５Ｂ、コンバータ６５Ａ、バッテリ６４に、図示しない給電配線を用いて順次直列に接続され、コンバータ６５Ｂ、６５Ａにより電圧が段階的に変換される。なお、コンバータ６５Ａ及びコンバータ６５Ｂは同一または異なるものを並列に接続して使用してもよい。また、コンバータ６５Ａ及び６５Ｂには、前輪６側の前面に、上下方向に沿って放熱フィン６７が複数形成されている。コンバータ６５は、電圧変換時に発熱し、高温になると変換効率が低下してしまうが、複数の放熱フィン６７間を流れる空気によってコンバータ６５Ａ及び６５Ｂが冷却される。

図１、図６及び図７に示すように、前述のフロントカウル４１における左右に分岐した左下半部４１Ａ及び右下半部４５Ｂは、コンバータ６５Ａ及び６５Ｂの車幅方向両側に位置づけられ、これらの左下半部４１Ａ及び右下半部４１Ｂの車幅方向内側にガイド面６８が形成されている。このガイド面６８は、車幅方向内側へ向かうに従って後方へ傾斜する傾斜面として形成される。コンバータ６５Ａ、６５Ｂは、ガイド面６８の車幅方向内側端部よりも車両の後方側に位置している。従って、電動二輪車１の走行時に走行風Ａのうち、前輪６の両側方を通ってガイド面６８に案内された走行風Ａが、コンバータ６５Ａ及び６５Ｂに集められ、更に、フロントフェンダ４７の上方を流れる走行風Ａが、図２に示すようにフロントフェンダ４７の湾曲面形状に沿って流れて、コンバータ６５Ａ及び６５Ｂの前方に集められる。これらの集められた走行風Ａが放熱フィン６７に沿って上下方向に流れることで、コンバータ６５Ａ及び６５Ｂが効果的に冷却される。

図４及び図５に示すように、コンバータ６５Ａに図示しない給電配線により接続されたバッテリ６４は、コンバータ６５Ａの上方であって且つヘッドパイプ２１の側方（例えば右側方）に、バッテリホルダ７０を用いて配置される。ヘッドパイプ２１の周囲には、フロントカウル４１を取り付けるためのフロントカウルブレース７１が設置されている。また、下部フレーム２４は、ヘッドパイプ２１との連結箇所が補強プレート７２により補強されると共に、上部ダウンチューブ２２の上端部と連結バー７３を用いて連結されている。

バッテリホルダ７０は、図８及び図９に示すように、バッテリ６４を収容可能な略直方体の枠形状に構成される。このバッテリホルダ７０の底部が補強プレート７２及び補強バー７３に、上部がフロントカウルブレース７１に、それぞれ取付ボルト７４を用いて固定して取り付けられる。このバッテリホルダ７０に収容されたバッテリ６４は、図１０に示すように、フロントカウル４１の後方に配置されたフロントフレームカウル４２に形成されるグローブボックス７５内の奥に配設される。

以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果（１）〜（４）を奏する。
（１）図４〜図７に示すように、ヘッドパイプ２１から車両後下方へ延びる下部フレーム２４の前側傾斜部分にコンバータ６５（コンバータ６５Ａ及び６５Ｂ）が設置され、このコンバータ６５Ａ及び６５Ｂに、フロントカウル４１の左下半部４１Ａ及び右下半部４１Ｂにおけるガイド面６８によって走行風Ａが集められる。また、フロントフェンダ４７の上面を、その湾曲面に沿って流れる走行風Ａも、コンバータ６５Ａ及び６５Ｂに集められる。従って、これらの走行風Ａによって、コンバータ６５Ａ及び６５Ｂの冷却性能を向上させることができる。

また、コンバータ６５Ａ及び６５Ｂの放熱フィン６７が車両上下方向に沿って設けられたので、車両停止時に放熱フィン６７に沿って空気が上昇することで、コンバータ６５Ａ及び６５Ｂの冷却性能を向上させることができる。

（２）コンバータ６５が複数のコンバータ（例えばコンバータ６５Ａ及び６５Ｂ）により構成されたので、単一のコンバータの場合に比べて、車幅方向の寸法を拡大することなくコンバータ６５を配置できる。

また、複数のコンバータは、例えばコンバータ６５Ａ及び６５Ｂが車両上下方向に互いに離間して配置されたので、これらのコンバータ６５Ａと６５Ｂとの隙間を通して車両後方へ走行風Ａを流動させることができ、この結果、車両の後方に配置された燃料電池２等を効果に冷却できる。また、上側のコンバータ６５Ａの下端と下側のコンバータ６５Ｂの上端が車両上下方向に互いに離間して配置されたので、コンバータ６５Ａとコンバータ６５Ｂとの間に上側のコンバータ６５Ａから下方に突出するカプラを配置し、給電配線を配索することができ、雨水に対する防水構造を容易とすることができる。

更に、離間配置されたそれぞれのコンバータ６５Ａ、６５Ｂが、走行方向に対向した姿勢で下部フレーム部２４の前側傾斜部分に取り付けられた場合でも、走行風Ａが各コンバータ６５Ａ、６５Ｂに滞留することなく放熱フィン６７間を流動するので、コンバータ６５Ａ及び６５Ｂの冷却性能を向上させることができる。

（３）ヘッドパイプ２１から後下方に延設された下部フレーム２４の前側傾斜部分にコンバータ６５（コンバータ６５Ａ及び６５Ｂ）が設置され、また、バッテリ６４が、コンバータ６５Ａの上方であって且つヘッドパイプ２１の側方に配置されている。従って、コンバータ６５Ａとバッテリ６４とが比較的接近して配置されたので、このコンバータ６５Ａとバッテリ６４とを接続する給電配線の配線長さを短縮できる。

特に、コンバータ６５（コンバータ６５Ａ及び６５Ｂ）により、燃料電池２または二次電池１６から給電された電力が例えば１２Ｖに電圧変換される際には電流が増大するので、コンバータ６５Ａとバッテリ６４間の給電配線は比較的太く高剛性に構成されている。このため、この給電配線が短縮されることで、その配索作業を容易に実施できると共に、電動二輪車１の軽量化を実現できる。

（４）バッテリ６４がフロントフレームカウル４２のグローブボックス７５内に配置されたので、グローブボックス７５を開閉するグローブボックスリッド７６を開けることでバッテリ６４を着脱できるので、バッテリ６４のメンテナンス性を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

例えば、車両上下方向に離間して配置されたバッテリ６５Ａ、６５Ｂ間にカバー７７（図５に二点差線で図示）を配置して、給電配線等を隠すように構成されてもよい。また、本実施形態では、電動二輪車１が燃料電池二輪車の場合を述べたが、燃料電池または通常の二次電池を搭載した自動二・三輪車やバギー車両に本発明を適用してもよい。

１電動二輪車（電動車両）
２燃料電池
３モータ（電動機）
６前輪
７ステアリング機構
８後輪（駆動輪）
２１ヘッドパイプ
２４下部フレーム
４１フロントカウル
６４バッテリ
６５、６５Ａ、６５Ｂコンバータ
６７放熱フィン
７５グローブボックス

Claims

前輪を支持するステアリング機構がヘッドパイプに配設され、このヘッドパイプから車両後下方へフレームメンバが延設され、前記ヘッドパイプの周囲を覆うフロントカウルが前記前輪の下半部位置まで延び、駆動輪を電動機が駆動することで走行する電動車両において、
前記電動車両がスクータ型自動二輪車であり、
電圧を変換するコンバータが前記フレームメンバに、走行方向に対向する姿勢で前記前輪の後方に配置され、
前記コンバータの車幅方向両側に前記フロントカウルが位置づけられて、このフロントカウルにより走行風が前記コンバータに集められ、
前記コンバータにおける前記前輪側の前面に、車両上下方向に沿って放熱フィンが設けられ、
前記コンバータに接続されるバッテリが前記フロントカウルの後方のグローブボックス内に配置されたことを特徴とする電動車両のコンバータ配置構造。
前記コンバータは複数のコンバータで構成され、これらの各コンバータが車両上下方向に互いに離間して配置されたことを特徴とする請求項１に記載の電動車両のコンバータ配置構造。
前記バッテリが、コンバータの上方であって且つヘッドパイプの側方に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の電動車両のコンバータ配置構造。
前記電動車両が、燃料電池を搭載した燃料電池二輪車であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動車両のコンバータ配置構造。