JPWO2015015649A1 - 作業車両用バッテリ及びバッテリ式作業車両 - Google Patents

Abstract

バッテリ３０は、複数のバッテリセルと、底部３１Ｂ、底部３１Ｂと対向する上部３１Ｔ及び底部３１Ｂと上部３１Ｔとを接続する側部３１ＳＦ、３１ＳＢ、３１ＳＬ、３１ＳＲを有し、上部３１Ｔと底部３１Ｂと側部３１ＳＦ、３１ＳＢ、３１ＳＬ、３１ＳＲとで囲まれた空間に、複数のバッテリセルの少なくとも１つの側面の少なくとも一部同士を接触させて収納するバッテリケース３１と、側部３１ＳＲに開口して、バッテリケース３１に気体を導入する吸気口３１Ｈｉと、吸気口３１Ｈｉが開口する側部３１ＳＲと対向する側部３１ＳＬに開口し、バッテリケース３１内から気体を排出する排気口３１Ｈｅと、吸気口３１Ｈｉからバッテリケース３１内に気体を導入して複数のバッテリセル３２の上面及び下面に気体を接触させながら流した後、バッテリケース３１内から気体を排出するファン３１Ｆと、を含む。

Description

本発明は、作業車両用のバッテリ及びこのバッテリが搭載されたバッテリ式の作業車両に関する。

例えば、走行用に用いる電動機を搭載し、この電動機にバッテリから電力の供給をして走行させる作業車両がある。このような作業車両に用いられるバッテリは、充電時に熱を発生するため、冷却する必要がある。例えば、特許文献１には、車両に搭載されるバッテリを冷却する技術が記載されている。

特開平１１−１８０１６８号公報

特許文献１に記載された技術は、複数のバッテリを、隙間を空けて並べ、隙間を通して上から下へ冷却風を通している。このため、バッテリ全体の寸法増加を招いてしまい、この組電池が搭載される作業車両の寸法増加を招く可能性がある。組電池の寸法増加を抑制するために冷却風流路を設けない場合、組電池を十分に冷却できない可能性がある。

本発明は、バッテリ式の作業車両に搭載される作業車両用バッテリの寸法増加を抑制しつつ、作業車両用バッテリの冷却を確保することを目的とする。

本発明は、バッテリ駆動式の作業車両に電力を供給するためのバッテリであり、複数のバッテリセルと、底部、前記底部と対向する上部及び前記底部と前記上部とを接続する側部を有し、前記上部と前記底部と前記側部とで囲まれた空間に、前記複数のバッテリセルを収納するバッテリケースと、前記側部に開口して、前記バッテリケース内に気体を導入する吸気口と、前記吸気口が開口する前記側部と対向する側部に開口し、前記バッテリケース内から気体を排出する排気口と、前記吸気口からバッテリケース内に気体を導入して前記複数のバッテリセルの前記上面及び前記下面に前記気体を接触させながら流した後、前記バッテリケース内から前記気体を排出するファンと、を含み、前記バッテリケースは、前記吸気口から前記排気口に向かって延在する複数の棒状の部材を有し、前記複数の棒状の部材は、前記バッテリセルの下面と接する、作業車両用バッテリである。

前記バッテリケースは、前記上部と前記下部との間に前記バッテリケースの内部を区画する区画用部材を有し、前記複数のバッテリセルは、前記上部と前記区画用部材との間及び前記区画用部材と前記下部との間にそれぞれ配置されて、前記吸気口から前記バッテリケース内に導入された気体は、前記上部と前記区画用部材との間に配置された前記バッテリセルの上面及び下面並びに前記区画用部材と前記下部との間に配置された前記バッテリセルの上面及び下面に接触しながら流れることが好ましい。

前記バッテリケースの前記側部と前記バッテリセルとの間に断熱材が設けられることが好ましい。

前記ファンは前記排気口側に設けられて、少なくとも前記複数のバッテリセルの充電中に前記バッテリケースの内部から気体を吸引することが好ましい。

前記ファンは、前記複数のバッテリセルの放電中にも、前記バッテリケースの内部から気体を吸引することが好ましい。

前記バッテリケースの前記上部の外側に、前記前記バッテリセルと電気的に接続されるヒューズを収納する収納ケースを有することが好ましい。

本発明は、前述した作業車両用バッテリを備えた、バッテリ式作業車両である。

前記吸気口は、前記バッテリ式作業車両の幅方向における一方に配置され、前記排気口は、前記幅方向における他方に配置されることが好ましい。

前記作業車両用バッテリは、前記バッテリ式作業車両のバッテリフードの下方に搭載されることが好ましい。

前記バッテリフードは、前記バッテリ式作業車両の前方の所定の軸を中心として回動し、前記バッテリケースの前記上部の外側に設けられ、前記端子と電気的に接続される前記ヒューズを収納する収納ケースは、前記バッテリ式作業車両の後方側に設けられることが好ましい。

本発明は、バッテリ式の作業車両に搭載される作業車両用バッテリの寸法増加を抑制しつつ、作業車両用バッテリの冷却を確保することができる。

図１は、本実施形態に係る作業車両用充電システムを示す図である。 図２は、本実施形態に係るバッテリ式フォークリフトを左側から見た状態を示した側面図である。 図３は、本実施形態に係るバッテリ式フォークリフトを左後方斜め上側から見た状態を示した斜視図である。 図４は、本実施形態に係るバッテリ式フォークリフトが備えるバッテリの説明図である。 図５は、本実施形態に係るバッテリ及びバッテリケースを示す斜視図である。 図６は、本実施形態に係るバッテリ及びバッテリケースを示す平面図である。 図７は、本実施形態に係るバッテリ及びバッテリケースを示す右側面図である。 図８は、本実施形態に係るバッテリ及びバッテリケースを示す左側面図である。 図９は、本実施形態に係るバッテリが備えるバッテリセルの一例を示す斜視図である。 図１０は、図６のＡ−Ａ矢視図である。 図１１は、バッテリケースと桟との関係を示す図である。 図１２は、バッテリケースの上部を取り外した状態を示す平面図である。 図１３は、収納ケースの構造を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る作業車両用充電システムを示す図である。本実施形態においては、作業車両として、バッテリ式フォークリフト１を例として説明するが、作業車両はこれに限定されない。例えば、作業車両は、バッテリからの電力又はエンジン等によって駆動される発電機から得られた電力で駆動されるホイールローダ又は油圧ショベル等であってもよい。

作業車両用充電システム１００は、バッテリ式フォークリフト１と、充電装置２とを含む。バッテリ式フォークリフト１は、作業車両用バッテリとしてのバッテリ３０及びこのバッテリ３０から供給される電力によって駆動される少なくとも１個の電動機を備える、バッテリ式の作業車両である。少なくとも１個の電動機は、例えば、バッテリ式フォークリフト１を走行させるための電動機である。充電装置２は、建屋ＨＴ内又は建屋ＨＴの軒下等に設置される定置式の装置である。充電装置２は、建屋ＨＴ内の配電盤３から３相交流が供給される。配電盤３は、例えば柱上トランス４から交流電力が供給される。柱上トランス４は、電力線５を介して変電所から交流電力が供給される。バッテリ式フォークリフト１は、例えば、休憩時間等に充電用コネクタ２３に充電装置２の充電装置側コネクタ２４が接続されて、バッテリ３０が充電される。休憩時間を利用する場合、バッテリ３０は急速充電される。

図２は、本実施形態に係るバッテリ式フォークリフトを左側から見た状態を示した側面図である。図３は、本実施形態に係るバッテリ式フォークリフトを左後方斜め上側から見た状態を示した斜視図である。以下において、バッテリ式フォークリフト１は、フォーク１３が設けられている側が前方であり、カウンタウエイト２０が設けられている側が後方である。作業車両がバッテリ式フォークリフトでない場合、運転席３４から操作装置としてのハンドル３６に向かう側が前方であり、ハンドル３６から運転席３４に向かう側が後方である。操作装置としては、作業車両の操舵に用いるハンドル３６の他、油圧ショベル又はホイールローダ等においては作業機を操作するための操作レバーも含まれる。

本実施形態においては、左右とは前方に対する左右をいうものとする。左右方向は、作業車両の本体としての車体１０の幅方向である。上方は、前輪１１及び後輪１２のうち少なくとも３個と接触する平面（接地平面）に直交し、かつ接地平面から前輪１１又は後輪１２の回転中心軸に向かう側である。下方は、前輪１１又は後輪１２の回転中心軸から接地平面に向かう側である。車体１０の前後方向に向かい、かつ車体１０の幅方向中心を通る軸を前後軸といい、前後軸に直交し、設置平面と平行かつ車体１０の左右方向に向かう軸を左右軸という。車体１０の上下方向に向かう軸を上下軸という。上下軸は、前後軸と左右軸との両方に直交する。以下において、平面視とは、上方から見た状態をいうものとする。

＜バッテリ式フォークリフト１の全体構成＞
バッテリ式フォークリフト１は、車体１０の前方の隅部にそれぞれ前輪１１を備え、車体１０の後方の隅部にそれぞれ後輪１２を備える。バッテリ式フォークリフト１は、前輪１１の後方に設けられた走行用の電動機（走行用電動機）５０によって前輪１１が駆動されることにより走行する。より具体的には、走行用電動機５０の出力は、減速機能を有する動力伝達装置５１を介して両方の前輪１１、１１に伝達されて、これらを駆動する。

本実施形態において、走行用電動機５０には、例えば、ＰＭ（Permanent Magnet）型、すなわちローターが永久磁石を有する形式の電動機を用いることができる。ＰＭ型の電動機が走行用電動機５０として用いられる場合、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）型であってもよいし、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）型であってもよい。

車体１０の前方には、荷物の積み降ろし又は移動を行うためのフォーク１３が設けられている。フォーク１３は、上下方向に沿って設けられたマスト１４に支持されている。フォーク１３は、マスト１４との間に設けたマストシリンダ１５の駆動により、マスト１４に沿って昇降する。図には明示していないが、マスト１４は、その下端部において左右軸回りに回転可能に車体１０に取り付けられている。さらに、マスト１４は、車体１０との間に、図示しないチルトシリンダを備えている。マスト１４は、チルトシリンダの駆動により、車体１０に対して前傾姿勢又は後傾姿勢をとることが可能である。

車体１０の後端部には、カウンタウエイト２０が設けられている。このように、バッテリ式フォークリフト１は、カウンタバランス型のフォークリフトであるが、これに限定されるものではない。カウンタウエイト２０は、フォーク１３が荷物を支持した場合に釣り合いをとるためのウエイトである。カウンタウエイト２０は、例えば、金属が用いられるがこれに限定されるものではない。カウンタウエイト２０は、車体１０において後輪１２の上方となる部位から後端にわたる部位に配設してある。

バッテリ式フォークリフト１は、アクセルペダル３７、ブレーキペダル３８及び進行方向切替レバー３９を備えている。アクセルペダル３７は、走行用電動機５０の出力及び回転方向を制御する操作用の部材である。ブレーキペダル３８は、バッテリ式フォークリフト１を停止させるための操作用の部材である。進行方向切替レバー３９は、バッテリ式フォークリフト１の進行方向を前方又は後方のいずれか一方に切り替えるための操作用の部材である。バッテリ式フォークリフト１は、充電用コネクタ２３を備えている。充電用コネクタ２３は、バッテリ３０を充電する際に、図１に示す充電装置２の充電装置側コネクタ２４が接続される。充電用コネクタ２３は、充電装置側コネクタ２４が接続されないときには、防水のための蓋が取り付けられる。

図３に示すように、バッテリ式フォークリフト１は、ハンドル３６の前方に、表示装置としての表示パネル５２を備えている。表示パネル５２は、バッテリ式フォークリフト１に対して様々な設定をするための入力部と、バッテリ式フォークリフト１の状態等に関する情報を表示する表示部とを有している。バッテリ式フォークリフト１のオペレータは、表示パネル５２を介して、バッテリ式フォークリフト１に対して様々な設定をする。表示パネル５２の表示部に表示されるバッテリ式フォークリフト１の状態等に関する情報としては、例えば、バッテリ３０の状態又はマストシリンダ１５等に供給される作動油の油圧等である。作動油は、荷役用電動機５５により駆動される油圧ポンプ５６から供給される。車載制御装置６０は、走行用電動機５０及び荷役用電動機５５を制御する。

＜バッテリ３０の構造＞
図４は、本実施形態に係るバッテリ式フォークリフトが備えるバッテリの説明図である。バッテリ３０は、複数のバッテリセル３２を備える。本実施形態において、バッテリセル３２は、制御弁式の蓄電池（例えば、鉛蓄電池）である。このようなバッテリセル３２は、急速充電に適している。それぞれのバッテリセル３２は、端子間電圧が１２Ｖである。本実施形態では、複数（この例では６個）のバッテリセル３２を直列に接続して複数（この例では６個）のバッテリセル群３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｌ３、３２Ｌ４、３２Ｌ５、３２Ｌ６を形成する。そして、それぞれのバッテリセル群３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｌ３、３２Ｌ４、３２Ｌ５、３２Ｌ６を、例えば、銅製のバスバーＢＢｐ、ＢＢｍによって並列接続する。このように、バッテリ３０は、複数のバッテリセル群３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｌ３、３２Ｌ４、３２Ｌ５、３２Ｌ６が並列接続された並列組電池である。

バスバーＢＢｍは、それぞれのバッテリセル群３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｌ３、３２Ｌ４、３２Ｌ５、３２Ｌ６の負極側の端子を電気的に接続し、バスバーＢＢｐは、それぞれのバッテリセル群３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｌ３、３２Ｌ４、３２Ｌ５、３２Ｌ６の正極側の端子を電気的に接続する。バスバーＢＢｐとそれぞれのバッテリセル群３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｌ３、３２Ｌ４、３２Ｌ５、３２Ｌ６との間には、ヒューズＦｕ１、Ｆｕ２、Ｆｕ３、Ｆｕ４、Ｆｕ５、Ｆｕ６が接続される。すなわち、それぞれのバッテリセル群３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｌ３、３２Ｌ４、３２Ｌ５、３２Ｌ６が備えるバッテリセル３２の端子は、ヒューズＦｕ１、Ｆｕ２、Ｆｕ３、Ｆｕ４、Ｆｕ５、Ｆｕ６に接続される。バスバーＢＢｍとバスバーＢＢｐとは、充電用コネクタ２３に取り付けられている。バスバーＢＢｐと充電用コネクタ２３との間には、コンタクタ６６が設けられている。

バッテリ３０は、並列組電池であるため、各バッテリセル群３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｌ３、３２Ｌ４、３２Ｌ５、３２Ｌ６に温度のばらつきが発生すると、温度が高いバッテリセル３２の内部抵抗が低くなって電流が流れやすくなる。その結果、各バッテリセル群３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｌ３、３２Ｌ４、３２Ｌ５、３２Ｌ６において充電率のばらつき又はバッテリセル３２の耐久性低下が発生する可能性がある。一般には、充電時に、それぞれのバッテリセル群３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｌ３、３２Ｌ４、３２Ｌ５、３２Ｌ６に流れる電流を制御することによって充電率のばらつき及び耐久性低下を抑制している。

本実施形態では、各バッテリセル群３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｌ３、３２Ｌ４、３２Ｌ５、３２Ｌ６のバスバーＢＢｐからバスバーＢＢｍまでの配線の長さの合計が等しい。このようにすると、それぞれのバッテリセル群３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｌ３、３２Ｌ４、３２Ｌ５、３２Ｌ６の抵抗のばらつきを抑えることができるので、それぞれのバッテリセル群３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｌ３、３２Ｌ４、３２Ｌ５、３２Ｌ６に発生する温度のばらつきを抑制できる。その結果、バッテリ式フォークリフト１が備える車載制御装置６０（図２参照）は、バッテリ３０の充電時においてそれぞれのバッテリセル群３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｌ３、３２Ｌ４、３２Ｌ５、３２Ｌ６に流れる電流を個別に制御しなくても、充電率のばらつきを抑制することができる。

＜バッテリ３０及びバッテリケース３１＞
図５は、本実施形態に係るバッテリ及びバッテリケースを示す斜視図である。図６は、本実施形態に係るバッテリ及びバッテリケースを示す平面図である。図７は、本実施形態に係るバッテリ及びバッテリケースを示す右側面図である。図８は、本実施形態に係るバッテリ及びバッテリケースを示す左側面図である。バッテリ３０は、バッテリケース３１内に、前述した複数のバッテリセル３２が収納されている。バッテリケース３１は、底部３１Ｂ、底部３１Ｂと対向する上部３１Ｔ及び底部３１Ｂと上部３１Ｔとを接続する側部３１ＳＦ、３１ＳＢ、３１ＳＬ、３１ＳＲを有する。バッテリケース３１は、上部３１Ｔと底部３１Ｂと側部３１ＳＦ、３１ＳＢ、３１ＳＬ、３１ＳＲとで囲まれた空間に、複数のバッテリセル３２の少なくとも１つの側面の少なくとも一部同士を接触させて収納する。

バッテリケース３１は、上部３１Ｔに、安全回路を収納する収納ケース３１ＳＣが取り付けられる。収納ケース３１ＳＣには、前述したヒューズＦｕ１、Ｆｕ２、Ｆｕ３、Ｆｕ４、Ｆｕ５、Ｆｕ６及び図４に示すコンタクタ６６が収納される。バッテリケース３１は、図５に示すように、直方体形状の構造体である。上部３１Ｔと底部３１Ｂと側部３１ＳＦ、３１ＳＢ、３１ＳＬ、３１ＳＲとは、いずれも板状かつ長方形（正方形を含む）形状の部材である。

図６は、バッテリ式フォークリフト１にバッテリ３０が搭載された状態を示す。図６に示すように、バッテリ３０は、前方にバッテリケース３１の側部３１ＳＦが向き、後方にバッテリケース３１の側部３１ＳＢが向く。また、バッテリ３０は、左側にバッテリケース３１の側部３１ＳＬが向き、右側にバッテリケース３１の側部３１ＳＲが向く。前方、後方は、図２及び図３に示すバッテリ式フォークリフト１の前方及び後方に対応する。すなわち、バッテリ３０は、バッテリ式フォークリフト１に搭載されると、側部３１ＳＦが前方を向き、側部３１ＳＢが後方を向く。

図５、図７に示すように、４個の側部３１ＳＦ、３１ＳＢ、３１ＳＬ、３１ＳＲのうち、右側の側部３１ＳＲは、自身に開口する吸気口３１Ｈｉを有する。吸気口３１Ｈｉは、バッテリケース３１内に気体を導入する。この気体は、本実施形態では空気である。本実施形態において、側部３１ＳＲは、複数（本例では３個）の吸気口３１Ｈｉを有するが、吸気口３１Ｈｉの数はこれに限定されるものではない。図５、図８に示すように、４個の側部３１ＳＦ、３１ＳＢ、３１ＳＬ、３１ＳＲのうち、吸気口３１Ｈｉが開口する側部３１ＳＲと対向する側部、すなわち左側の側部３１ＳＬは、自身に開口する排気口３１Ｈｅを有する。排気口３１Ｈｅは、バッテリケース３１内に導入された気体を排出する。本実施形態において、側部３１ＳＬは、複数（本例では４個）の排気口３１Ｈｅを有するが、排気口３１Ｈｅの数はこれに限定されるものではない。

バッテリケース３１は、ファン３１Ｆを有する。ファン３１Ｆは、吸気口３１Ｈｉからバッテリケース３１内に気体を導入して複数のバッテリセル３２の上面及び下面に気体を接触させながら流した後、バッテリケース３１内から気体を排出する。本実施形態において、バッテリケース３１は、複数（本例では４個）のファン３１Ｆを有する。ファン３１Ｆの個数は４個に限定されるものではない。それぞれのファン３１Ｆは、排気口３１Ｈｅに取り付けられる。このような構造により、複数のファン３１Ｆは、バッテリケース３１内から気体を吸引して外部に排出する。ファン３１Ｆは、バッテリケース３１内から気体を吸引するため、バッテリケース３１内に吸気口３１Ｈｉから排気口３１Ｈｅに向かう気体の流れを安定して作り出すことができる。

複数のファン３１Ｆがバッテリケース３１内から気体を排出すると、バッテリケース３１内の圧力が外側よりも低くなる。このため、吸気口３１Ｈｉからバッテリケース３１の内部に気体が導入される。本実施形態において、気体は、図６の矢印ＡＲで示すように、バッテリケース３１の右側から内部に導入されて、左側から排出される。このようにすることで、バッテリケース３１内に収納された複数のバッテリセル３２が冷却される。

図２に示すバッテリ式フォークリフト１の車体１０との関係では、バッテリ式フォークリフト１の幅方向における一方に吸気口３１Ｈｉが配置され、前記幅方向における他方に排気口３１Ｈｅが配置される。本実施形態では、吸気口３１Ｈｉは車体１０の右側に配置され、排気口３１Ｈｅは車体１０の左側に配置される。気体は、車体１０の右側からバッテリケース３１内に導入され、左側から排出される。ファン３１Ｆは、排気口３１Ｈｅに取り付けられるため、ファン３１Ｆは、車体１０の左側に配置される。このため、バッテリケース３１にファン３１Ｆを取り付けたことによる車体１０の前後方向における寸法の増加を抑制することができる。

図９は、本実施形態に係るバッテリが備えるバッテリセルの一例を示す斜視図である。バッテリセル３２の形状は、直方体形状である。バッテリセル３２は、端子３２ＢＴが設けられる平面視が長方形の上面３２Ｔと、上面３２Ｔと対向する平面視が長方形の下面３２Ｂと、上面３２Ｔと下面３２Ｂとを接続する平面視が長方形の４個の側面３２ＳＬ、３２ＳＬ、３２ＳＳ、３２ＳＳとを有する。バッテリセル３２は、上面３２Ｔと下面３２Ｂとの距離Ｈが、上面３２Ｔの短辺の寸法Ｗよりも大きい。

下面３２Ｂにおいて、平面視が長方形形状であって隣接する一辺の寸法Ｗは、他の辺の寸法Ｌよりも小さい。寸法Ｗはバッテリセル３２の幅、寸法Ｌはバッテリセル３２の長さである。また、上面３２Ｔと下面３２Ｂとの距離（最短距離）Ｈは、バッテリセルの高さである。すなわち、バッテリセル３２は、高さＨは幅Ｗよりも大きい。本実施形態においては、バッテリセル３２の長さＬは高さＨよりも大きい。すなわち、バッテリセル３２は、長さＬが最も大きく、幅Ｗが最も小さく、高さＨは両者の間である直方体形状の構造体である。対向する側面３２ＳＬ、３２ＳＬのそれぞれの面積は、対向する側面３２ＳＳ、３２ＳＳそれぞれの面積よりも大きい。以下において、側面３２ＳＬ、３２ＳＬを、適宜大側面３２ＳＬ、３２ＳＬと呼び、側面３２ＳＳ、３２ＳＳを、適宜小側面３２ＳＳ、３２ＳＳと呼ぶ。

バッテリセル３２は、上面３２Ｔと、上面３２Ｔに隣接するそれぞれの側面３２ＳＬ、３２ＳＬ、３２ＳＳ、３２ＳＳとの間に、段差部３２Ｄを有する。段差部３２Ｄは、上面３２Ｔ及び下面３２Ｂと平行な段差部上面３２ＤＴと、段差部上面３２ＤＴから立ち上がる段差部側面３２ＤＷとを有している。本実施形態において、段差部側面３２ＤＷは、段差部上面３２ＤＴと略直交している。複数のバッテリセル３２は、バッテリケース３１内に収納される。そして、各バッテリセル３２の端子３２Ｂには、電力ケーブルが接続される。バッテリケース３１内において、前述した電力ケーブルは、バッテリセル３２の段差部３２Ｄに収められる。

図１０は、図６のＡ−Ａ矢視図である。図１１は、バッテリケースと桟との関係を示す図である。図１１中の矢印ＡＲは、気体の流れを示す。図１２は、バッテリケースの上部を取り外した状態を示す平面図である。図１０に示すように、本実施形態において、バッテリケース３１は、上部３１Ｔと下部３１Ｂとの間にバッテリケース３１の内部を区画する区画用部材３１ＳＰを有している。複数のバッテリセル３２は、上部３１Ｔと区画用部材３１ＳＰとの間及び区画用部材３１ＳＰと下部３１Ｂとの間にそれぞれ配置される。区画用部材３１ＳＰは、板状の部材である。区画用部材３１ＳＰは、平面視が長方形（正方形を含む）である。区画用部材３１ＳＰは、バッテリケース３１の側部３１ＳＦ、３１ＳＢ、３１ＳＬ、３１ＳＲのそれぞれの内側に配置されている。

バッテリ３０は、図５、図７に示す吸気口３１Ｈｉから排気口３１Ｈｅに向かって延在する複数の棒状の部材として複数の桟３１Ｒを有している。複数の桟３１Ｒは、区画用部材３１ＳＰの表面であって、バッテリケース３１の上部３１Ｔ側に設置される。同様に、複数の桟３１Ｒは、バッテリケース３１の底部３１Ｂの表面であって、バッテリケース３１の上部３１Ｔ側に設置される。本実施形態において、複数の桟３１Ｒは、自身の延在する方向（長手方向）と、バッテリケース３１の左右方向（幅方向）とが平行になるように設置されている。

図１０に示すように、それぞれの桟３１Ｒは、バッテリセル３２の下面３２Ｂと接して、バッテリセル３２を支持している。バッテリセル３２の下面３２Ｂと区画用部材３１ＳＰとの間及び底部３１Ｂとの間に複数の桟３１Ｒが設置されているので、バッテリセル３２の下面３２Ｂと区画用部材３１ＳＰとの間及び底部３１Ｂとの間には、それぞれ気体が通過する気体通路ＡＲＰが形成される。また、バッテリケース３１の上部３１Ｔと複数のバッテリセル３２の上部３１Ｔとの間及び区画用部材３１ＳＰと複数のバッテリセル３２の上部３１Ｔとの間にも、それぞれ気体が通過する気体通路ＡＲＰが形成される。

このような構造により、図５、図７に示す吸気口３１Ｈｉからバッテリケース３１内に導入された気体は、気体通路ＡＲＰ内を通過する過程で、上部３１Ｔと区画用部材３１ＳＰとの間に配置された複数のバッテリセル３２の上面３２Ｔ及び下面３２Ｂ並びに区画用部材３１ＳＰと下部３１Ｂとの間に配置された複数のバッテリセル３２の上面３２Ｔ及び下面３２Ｂに接触しながら流れる。このようにして、バッテリセル３２が冷却される。特に、バッテリ３０を急速充電する場合、それぞれのバッテリセル３２は熱を発するので、気体通路ＡＲＰに気体を流すことにより、複数のバッテリセル３２が発する熱をバッテリケース３１の外部に放出させる。

本実施形態において、バッテリケース３１は、４個の気体通路ＡＲＰを有している。これらの気体通路ＡＲＰは、気体の流れる方向と直交する断面の面積が同等になることが好ましい。このようにすれば、すべての気体通路ＡＲＰを流れる気体の量が同等になるので、すべてのバッテリセル３２間における冷却のばらつきを抑制できる。

図１０、図１１に示すように、桟３１Ｒは、２個のバッテリセル３２の下面３２Ｂと接するものと、１個のバッテリセル３２の下面３２Ｂと接するものとがある。それぞれの桟３１Ｒは、吸気口３１Ｈｉから排気口３１Ｈｅに向かって延在している。このため、複数の桟３１Ｒは、複数のバッテリセル３２と区画用部材３１ＳＰとの間の気体通路ＡＲＰ及び複数のバッテリセル３２と底部３１Ｂとの間の気体通路ＡＲＰを、複数の通路に区画する。このような構造により、吸気口３１Ｈｉからバッテリケース３１内に導入された気体は、複数の桟３１Ｒによって分割されて、それぞれの通路に流れるので、桟３１Ｒの延在方向と直交する方向において、気体の分布の均一化を実現することができる。その結果、複数のバッテリセル３２間における温度のばらつきを抑制できる。

図１０に示すように、各バッテリセル３２の正極及び負極に接続される電力ケーブルＣＡＢは、各バッテリセル３２の上面３２Ｔに沿って配置される。このようにすると、電力ケーブルＣＡＢがバッテリセル３２の上面３２Ｔから浮くことを抑制できるので、バッテリケース３１内の気体通路ＡＲＰに張り出すことを抑制できる。すると、気体通路ＡＲＰの通路断面積の低下が抑制されるので、気体通路ＡＲＰを通過する気体の流量低下が抑制される。その結果、バッテリ３０は、自身が備える複数のバッテリセル３２の冷却効率が低下することを抑制でき、さらに、複数のバッテリセル３２間における温度のばらつきを抑制できる。

前述したように、バッテリケース３１内において、電力ケーブルＣＡＢは、バッテリセル３２の段差部３２Ｄに収められる。このため、バッテリケース３１内において、第１配線４１、第２配線４２及び第３配線４３、すなわち電力ケーブルＣＡＢがバッテリケース３１内の気体通路ＡＲＰに張り出すことを抑制できる。その結果、バッテリ３０は、気体通路ＡＲＰを通過する気体の流量低下が抑制されるので、自身が備える複数のバッテリセル３２の冷却効率が低下すること及び温度のばらつきを抑制できる。

本実施形態では、例えば、図１１に示すように、８個のバッテリセル３２がそれぞれの大側面３２ＳＬ同士の少なくとも一部を接触させた状態でバッテリセル３２の列（以下、適宜セル列という）を形成している。バッテリケース３１内には、セル列が２列配置されている。それぞれのセル列同士は、バッテリセル３２の小側面３２ＳＳ同士の少なくとも一部が接触している。また、バッテリケース３１内には、２個のバッテリセル３２が、１個のセル列と近接して配置されている。それぞれのバッテリセル３２は、それぞれの大側面３２ＳＬの少なくとも一部と、１個のセル列に含まれる複数のバッテリセル３２の小側面３２ＳＳの少なくとも一部とが近接している。

セル列の両端に配置されるバッテリセル３２は、一方の大側面３２ＳＬのみが隣接するバッテリセル３２の大側面３２ＳＬと接しており、他方の大側面３２ＳＬは、バッテリケース３１の側部３１ＳＬ又は側部３１ＳＲのいずれか１つに面している。１個のセル列に大側面３２ＳＬが接する２個のバッテリセル３２は、小側面３２ＳＳと接しない大側面３２ＳＬがバッテリケース３１の側部３１ＳＦに面しており、１つの小側面３２ＳＳは、バッテリケース３１の側部３１ＳＬ又は側部３１ＳＲのいずれか一方に面している。また、２個のバッテリセル３２同士は、側部３１ＳＬ又は側部３１ＳＲと面していない小側面３２ＳＳ同士が対向している。

図１２は、前述した区画用部材３１ＳＰの上部に設置された複数のバッテリセル３２の配置を示している。バッテリケース３１の底部３１Ｂの上部も、区画用部材３１ＳＰの上部と同様に複数のバッテリセル３２が配置されている。本実施形態において、区画用部材３１ＳＰの上部には、計１８個のバッテリセル３２が配置されるので、バッテリケース３１内には、計３６個のバッテリセル３２が配置される。前述したように、バッテリ３０は、直列に接続された６個のバッテリセル３２を１つのバッテリセル群３２Ｌとし、複数（本実施形態では６個）のバッテリセル群３２Ｌを並列に接続している。本実施形態では、１個のセル列の両端に配置された２個のバッテリセル３２を除く６個のバッテリセル３２が１つのバッテリセル群３２Ｌを形成する。また、それぞれのセル列の両端に配置された計４個のバッテリセル３２と、１個のセル列に大側面３２ＳＬが接する２個のバッテリセル３２との計６個で、１つのバッテリセル群３２Ｌが形成される。

本実施形態においては、図１０及び図１２に示すように、複数のバッテリセル３２とバッテリケース３１の側部３１ＳＦの内側との間に、断熱材ＨＩが設けられる。断熱材ＨＩは、バッテリセル３２とバッテリケース３１の側部３１ＳＦの内側との両方に接する。また、一部のバッテリセル３２の間にも、断熱材ＨＩが設けられる。断熱材ＨＩは、バッテリケース３１の外部へのバッテリセル３２の放熱を抑制する。このようにすることで、バッテリセル３２の温度のばらつきを抑制できる。このため、特に、充電時においてバッテリセル３２の温度のばらつきが抑制されるので、充電率のばらつきの抑制及びバッテリセル３２の耐久性低下の抑制に効果的である。また、断熱材ＨＩは、バッテリケース３１内でバッテリセル３２が移動することを抑制することもできる。さらに、バッテリ式フォークリフト１が急発進又は急停止した場合等に、バッテリセル３２に与えられる衝撃力を緩和することもできる。

ファン３１Ｆは、図２に示す車載制御装置６０によって制御される。本実施形態においては、車載制御装置６０は、少なくともバッテリ３０が備える複数のバッテリセル３２の充電中に、バッテリケース３１の内部から気体を吸引して、複数のバッテリセル３２を冷却する。このようにすることで、充電時における各バッテリセル３２の温度のばらつきを抑制できるので、充電率のばらつきの抑制及びバッテリセル３２の耐久性低下の抑制に効果的である。本実施形態において、車載制御装置６０は、さらに、バッテリ３０が備える複数のバッテリセル３２の放電中にも、バッテリケース３１の内部から気体を吸引して、バッテリセル３２の昇温を抑制することができる。

図１３は、収納ケースの構造を示す図である。収納ケース３１ＳＣ内には、ヒューズＦｕが収納される。ヒューズＦｕは、図４に示すヒューズＦｕ１、Ｆｕ２、Ｆｕ３、Ｆｕ４、Ｆｕ５、Ｆｕ６に相当する。ヒューズＦｕは、バッテリセル３２の端子３２ＢＴと電力ケーブルＣＡＢを介して電気的に接続される。複数のバッテリセル群３２Ｌから引き出された電力ケーブルＣＡＢとヒューズＦｕとは、コネクタＣＮによって接続される。コネクタＣＮは、第１コネクタＣＮａと第２コネクタＣＮｂとを有する。電力ケーブルＣＡＢは、第１コネクタＣＮａに接続され、ヒューズＦｕは第２コネクタＣＮｂに接続される。第２コネクタＣＮｂは、収納ケース３１ＳＣに取り付けられている。

収納ケース３１ＳＣには、蓋ＣＢが取り付けられる。蓋ＣＢは、第１コネクタＣＮａを通すための開口ＣＢＨを有している。第１コネクタＣＮａは、開口ＣＢＨを通して第２コネクタＣＮｂに差し込まれる。蓋ＣＢを取り外して収納ケース３１ＳＣ内を点検等する場合は、蓋ＣＢを取り外す必要がある。第１コネクタＣＮａが第２コネクタＣＮｂに接続されている状態で蓋ＣＢを取り外そうとすると、第１コネクタＣＮａが蓋ＣＢの開口ＣＢＨに係り合うので、第１コネクタＣＮａを第２コネクタＣＮｂから取り外さない限り、蓋ＣＢを取り外すことはできない。第１コネクタＣＮａを第２コネクタＣＮｂから取り外すと、蓋ＣＢを取り外すことができる。第１コネクタＣＮａを第２コネクタＣＮｂから取り外すと、バッテリセル３２からの電力がヒューズＦｕに印加されることはない。このため、収納ケース３１ＳＣ内の部品等に触れても安全である。

本実施形態では、収納ケース３１ＳＣの蓋ＣＢに設けた開口ＣＢＨに、バッテリセル３２の電力ケーブルＣＡＢが接続される第１コネクタＣＮを設ける。このような構造により、第１コネクタＣＮａを第２コネクタＣＮｂから取り外さない限り蓋ＣＢを取り外すことができないため、安全性が向上する。

図６に示すように、収納ケース３１ＳＣは、バッテリケース３１の後方に設けられる。図２に示すバッテリ式フォークリフト１の車体１０との関係では、収納ケース３１ＳＣは、車体１０の後方側に設けられる。バッテリ３０は、図２に示すように、バッテリ式フォークリフト１の運転席３４の下方に設置される。ヒューズＦｕの交換等で収納ケース３１ＳＣの蓋ＣＢを取り外す場合、図２に示すように、支持軸３３ａの軸心回りに運転席３４を回動させてバッテリ３０の上方を開放する。このとき、収納ケース３１ＳＣが車体１０の後方側に設けられているため、作業車は収納ケース３１ＳＣにアクセスしやすくなるので、ヒューズＦｕの交換又は収納ケース３１ＳＣの点検が容易になる。

バッテリケース３１は、断熱材ＨＩ及びファン３１Ｆによって、バッテリ３０の充電時における各バッテリセル３２の温度のばらつきを抑制できるので、充電率のばらつきの抑制及びバッテリセル３２の耐久性低下の抑制に効果的である。このため、図２に示す車載制御装置６０は、バッテリ３０の充電時に並列制御を実行する必要がなくなるので、充電時における制御を簡単にすることができる。並列制御とは、複数のバッテリセルを並列に接続した組電池を充電する場合、各バッテリセルの充電量が平準化されるように充電量を調整する制御である。ファン３１Ｆによってバッテリセル３２を冷却する場合、隣接するバッテリセル３２の間に隙間を設けることが好ましい。しかし、隙間を設けると、バッテリケース３１の寸法の増加を招いてしまう。バッテリ式フォークリフト１は、小回りが要求されるため、車体１０は可能な限りコンパクトであることが好ましい。また、バッテリ式フォークリフト１は、運転席３４の下方にバッテリ３０を収納するため、バッテリセル３２間に隙間を設けると、必要な数のバッテリセル３２を収納できない可能性もある。

このため、本実施形態では、セル列を形成するバッテリセル３２は、４個の側面３２ＳＬ、３２ＳＬ、３２ＳＳ、３２ＳＳのうち少なくとも１つの少なくとも一部同士を敢えて接触させた状態で、バッテリケース３１内に収納される。このようにすることで、バッテリセル３２間に隙間を設ける必要はないため、バッテリケース３１の寸法の増加を抑制できる。そして、各バッテリセル３２の上面３２Ｔと下面３２Ｂとに気体を接触させながら流すことにより、各バッテリセル３２を冷却する。このように、バッテリ３０は、寸法増加の抑制とバッテリセル３２の冷却の確保との両立を実現することができる。

本実施形態では、バッテリケース３１が区画用部材３１ＳＰを備えていなくてもよい。すなわち、複数のバッテリセル３２は、上部３１Ｔ側と底部３１Ｂ側とにそれぞれ一段ずつ配置されず、上部３１Ｔと底部３１Ｂとの間に一段のみが配置されていてもよい。また、複数のファン３１Ｆは、バッテリケース３１内から気体を吸引するのではなく、バッテリケース３１内に気体を送り込んでもよい。

充電装置２を用いてバッテリ３０を急速充電する場合、通常の充電に比べて交流を直流に変換する装置等の発熱量が大きくなるため、装置が大型化する。急速充電が可能な充電装置をバッテリ式フォークリフト１に搭載する場合、バッテリ式フォークリフト１自体が大型化する他、質量の増加によりバッテリ式フォークリフト１の稼働時間が短くなってしまう可能性もある。本実施形態は、充電装置２を定置式としているため、急速充電が可能な充電装置をバッテリ式フォークリフト１に搭載する必要はない。その結果、バッテリ式フォークリフト１の大型化及び質量の増加による稼働時間の減少を抑制しつつ、バッテリ３０のマネジメントを行うことができる。

ところで、定置式の充電装置２を用い、通信によって管理施設でバッテリ３０の管理並びにバッテリ３０に起因する不具合の予防及び保全を行うことが考えられる。この場合、充電装置２にも通信装置を搭載する必要がある。本実施形態では、図２に示す車載制御装置６０が充電装置２を制御し、バッテリ３０の充電条件及び充電用コネクタ２３と充電装置側コネクタ２４との嵌合不良等の充電に関する情報を収集する。そして、車載制御装置６０は、例えば、バッテリ式フォークリフト１に搭載された通信装置を用いてバッテリ３０に関する情報を管理施設に送信することができる。このように、バッテリ式フォークリフト１は、車載の制御装置がバッテリ３０の充電に関する制御を実行し、かつバッテリ３０に関する情報を収集するため、車外の基地局等と通信する通信装置を用いてバッテリ３０の管理並びにバッテリ３０に起因する不具合の予防及び保全を行うこともできる。その結果、充電装置２に通信装置を搭載する必要もなくなる。

バッテリ３０を管理する場合、図２に示す車載制御装置６０は、管理のための情報として、例えば、充電回数、充電完了回数、総放電量、充電時間又は放電時間等を収集し、通信装置を介して収集した情報を管理施設に送信する。バッテリ３０に起因する不具合を管理する場合、車載制御装置６０は、例えば、エラーの履歴を収集し、通信装置を介して管理施設に送信する。バッテリ３０に起因する不具合を予防する場合、車載制御装置６０は、例えば、充電用コネクタ２３と充電装置側コネクタ２４との嵌合不良が発生したことによって充電を停止したことの履歴等を収集し、通信装置を介して管理施設に送信する。

以上、本実施形態を説明したが、上述した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、上述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１ バッテリ式フォークリフト
２ 充電装置
６ 交流電源
１０ 車体
１３ フォーク
２３ 充電用コネクタ
２４ 充電装置側コネクタ
３０ バッテリ
３１ バッテリケース
３１Ｆ ファン
３１Ｂ 下部
３１Ｈｉ 吸気口
３１ＳＰ 区画用部材
３１Ｂ 底部
３１Ｒ 桟
３１Ｔ 上部
３１ＳＦ 側部
３１Ｈｅ 排気口
３２ バッテリセル
３２Ｂ 下面
３２ＳＬ 側面（大側面）
３２ＳＳ 側面（小側面）
３２Ｔ 上面
３２ＢＴ 端子
３４ 運転席
ＨＩ 断熱材

Claims (10)

1. バッテリ駆動式の作業車両に電力を供給するためのバッテリであり、
   複数のバッテリセルと、
   底部、前記底部と対向する上部及び前記底部と前記上部とを接続する側部を有し、前記上部と前記底部と前記側部とで囲まれた空間に、前記複数のバッテリセルを収納するバッテリケースと、
   前記側部に開口して、前記バッテリケース内に気体を導入する吸気口と、
   前記吸気口が開口する前記側部と対向する側部に開口し、前記バッテリケース内から気体を排出する排気口と、
   前記吸気口からバッテリケース内に気体を導入して前記複数のバッテリセルの前記上面及び前記下面に前記気体を接触させながら流した後、前記バッテリケース内から前記気体を排出するファンと、を含み、前記バッテリケースは、前記吸気口から前記排気口に向かって延在する複数の棒状の部材を有し、前記複数の棒状の部材は、前記バッテリセルの下面と接する、作業車両用バッテリ。
2. 前記バッテリケースは、前記上部と前記下部との間に前記バッテリケースの内部を区画する区画用部材を有し、
   前記複数のバッテリセルは、前記上部と前記区画用部材との間及び前記区画用部材と前記下部との間にそれぞれ配置されて、前記吸気口から前記バッテリケース内に導入された気体は、前記上部と前記区画用部材との間に配置された前記バッテリセルの上面及び下面並びに前記区画用部材と前記下部との間に配置された前記バッテリセルの上面及び下面に接触しながら流れる、請求項１に記載の作業車両用バッテリ。
3. 前記バッテリケースの前記側部と前記バッテリセルとの間に断熱材が設けられる、請求項１又は請求項２に記載の作業車両用バッテリ。
4. 前記ファンは前記排気口側に設けられて、少なくとも前記複数のバッテリセルの充電中に前記バッテリケースの内部から気体を吸引する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業車両用バッテリ。
5. 前記ファンは、前記複数のバッテリセルの放電中にも、前記バッテリケースの内部から気体を吸引する、請求項４に記載の作業車両用バッテリ。
6. 前記バッテリケースの前記上部の外側に、前記バッテリセルと電気的に接続されるヒューズを収納する収納ケースを有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の作業車両用バッテリ。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の作業車両用バッテリを備えた、バッテリ式作業車両。
8. 前記吸気口は、前記バッテリ式作業車両の幅方向における一方に配置され、前記排気口は、前記幅方向における他方に配置される、請求項７に記載のバッテリ式作業車両。
9. 前記作業車両用バッテリは、前記バッテリ式作業車両のバッテリフードの下方に搭載される、請求項７又は請求項８に記載のバッテリ式作業車両。
10. 前記バッテリフードは、前記バッテリ式作業車両の前方の所定の軸を中心として回動し、
    前記バッテリケースの前記上部の外側に設けられ、前記端子と電気的に接続される前記ヒューズを収納する収納ケースは、前記バッテリ式作業車両の後方側に設けられる、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のバッテリ式作業車両。

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