WO2014027622A1 - 産業車両 - Google Patents

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WO2014027622A1
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崇 酒井
貴久 杉本
渡辺　慎太郎
英史 大石
浩生 植田
直人 守作
和樹 前田
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株式会社 豊田自動織機
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Definitions

  • the present invention relates to an industrial vehicle in which a plurality of battery cells provided in a vehicle body are driven as a power source and a counterweight is provided on the vehicle body.
  • Patent Document 1 a forklift described in Patent Document 1 is known as an industrial vehicle of this type.
  • the industrial vehicle described in Patent Document 1 is provided with a counterweight for balancing the load behind the vehicle body.
  • the counterweight is formed with a housing recess extending in the vehicle width direction, and a battery is placed in the housing recess.
  • the battery generates heat when discharged or charged.
  • the temperature of the battery is equal to or higher than the specified temperature, deterioration of the battery is accelerated. For this reason, in industrial vehicles, it is desired to cool the battery efficiently.
  • An object of the present disclosure is to provide an industrial vehicle that can efficiently cool battery cells.
  • An industrial vehicle for achieving the above object includes a vehicle body, a plurality of battery cells arranged in the vehicle body as a power source of the industrial vehicle, and a counterweight arranged in the vehicle body.
  • the counterweight has a weight portion and a weight main body standing from the weight portion.
  • the battery cell is provided across the weight body and is thermally coupled to the weight body.
  • the front view which shows the battery pack of FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG.
  • a forklift that is an embodiment of an industrial vehicle will be described with reference to FIGS.
  • “front”, “rear”, “left”, “right”, “upper”, and “lower” are based on a state in which the forklift driver faces the front of the forklift.
  • a forklift 10 as an industrial vehicle includes a vehicle body 11, a drive wheel 12 positioned at a front lower portion of the vehicle body 11, a steering wheel 13 positioned at a rear lower portion of the vehicle body 11, and a vehicle body 11. And a cargo handling device located.
  • the cargo handling apparatus includes a mast 14 erected in front of the vehicle body 11 and a pair of left and right forks 16 attached to the mast 14 via a lift bracket 15.
  • the fork 16 is lifted and lowered together with the lift bracket 15 by driving a lift cylinder 17 connected to the mast 14.
  • the fork 16 is tilted together with the mast 14 by driving a tilt cylinder 18 connected to the mast 14.
  • a load 19 is mounted on the fork 16.
  • the vehicle body 11 is equipped with a traveling motor M1 as a drive source for the drive wheels 12 and a cargo handling motor M2 as a drive source for the fork 16.
  • a cab 20 In the center of the vehicle body 11, a cab 20 is provided.
  • the cab 20 is provided with a driving seat 21 on which an operator (driver) can sit.
  • a handle 22 is provided in front of the driving seat 21.
  • a battery pack 30 is mounted under the cab 20. Hereinafter, the battery pack 30 will be described in detail.
  • the battery pack 30 includes a counterweight 31 for balancing the load 19 mounted on the fork 16.
  • the counterweight 31 includes a weight portion 32 having a rectangular shape in plan view, and a plate-like weight main body 33 positioned at the center in the short direction (width direction) of the weight portion 32.
  • the weight main body 33 is erected vertically from the weight portion 32 and extends in the longitudinal direction of the weight portion 32.
  • the cross section of the counterweight 31 in the thickness direction of the weight portion 32 has an inverted T shape.
  • the counterweight 31 is made of iron or the like.
  • support portions 36 are erected from the four corners of the rectangular plate-like weight portion 32, and a top plate 35 having a rectangular shape in plan view is supported on the support portion 36.
  • the top plate 35 has the same dimensions as the weight part 32 in the lateral direction and the longitudinal direction.
  • the support portion 36 and the top plate 35 form a frame 34, and the frame 34 is supported by the counterweight 31.
  • a lid member 37 is provided between the support portions 36 adjacent to each other in the longitudinal direction of the top plate 35 and between each support portion 36 and the weight main body 33.
  • the weight main body 33 has a first installation surface 33a and a second installation surface 33b in the thickness direction.
  • the battery module 40 is provided in each of the 1st installation surface 33a and the 2nd installation surface 33b.
  • the battery module 40 is provided on both surfaces in the thickness direction of the weight body 33 (the first installation surface 33a and the second installation surface 33b) with the weight body 33 interposed therebetween.
  • six battery modules 40 are provided on each of the first installation surface 33 a and the second installation surface 33 b of the weight body 33, and a total of 12 battery modules 40 are fixed to the counterweight 31. .
  • each battery module 40 includes a square battery 41 (for example, a lithium ion secondary battery or a nickel hydride storage battery) as a battery cell, and a heat transfer plate that is thermally coupled to the square battery 41. 42 are alternately arranged in parallel. Therefore, the weight body 33 is sandwiched between the square batteries 41 (battery cells) located on both sides of the weight body 33 in the thickness direction.
  • the heat transfer plate 42 is provided so as to be adjacent to the prismatic battery 41 in the direction in which the prismatic batteries 41 are juxtaposed, and the heat transfer plate 42 is arranged in the thickness direction of the prismatic battery 41 where the entire surface in the thickness direction is adjacent. It touches the side.
  • brackets 43 are fixed to the square batteries 41 located at both ends of the square batteries 41 in the juxtaposed direction.
  • the battery module 40 is fixed to the weight main body 33 by screwing the bolt B inserted into the bracket 43 into the weight main body 33.
  • One surface of the square battery 41 in the width direction (direction orthogonal to the thickness direction and the height direction of the square battery) and one surface in the width direction of the heat transfer plate 42 are thermally coupled to the weight body 33.
  • the weight portion 32 of the present embodiment extends at least in the direction in which the square battery 41 extends from the weight main body 33 (the width direction of the square battery 41).
  • an ECU 50 and a junction box 51 that control the battery module 40 are disposed on the top surface of the top plate 35.
  • the ECU 50 and the junction box 51 are covered by a cover 52 provided on the top plate 35.
  • the battery pack 30 configured as described above is provided on the vehicle body 11 such that the weight portion 32 is positioned below the square battery 41 in the direction of gravity.
  • each battery module 40 (each square battery 41) is discharged, thereby driving the traveling motor M1 and the cargo handling motor M2. Therefore, the forklift 10 of this embodiment is driven using the square battery 41 as a power source.
  • the prismatic battery 41 generates heat when the prismatic battery 41 is discharged or charged, this heat is transmitted to the counterweight 31 via the heat transfer plate 42. Further, heat is also transmitted to the counterweight 31 from one side in the width direction of the rectangular battery 41 in contact with the counterweight 31.
  • the square battery 41 is provided with the weight main body 33 sandwiched therebetween, and is thermally coupled to the weight main body 33.
  • the heat of the square battery 41 is absorbed by the weight body 33.
  • the prismatic battery 41 is cooled and the prismatic battery 41 is prevented from being overheated. Therefore, the square battery 41 can be efficiently cooled using the counterweight 31 as a heat absorbing member.
  • the square battery 41 can be provided by using both sides in the thickness direction of the weight body 33. it can. For this reason, many square batteries 41 can be provided compared with the case where the square batteries 41 are provided only on one surface in the thickness direction of the weight main body 33.
  • the weight body 33 of the counterweight 31 has a plate shape. Therefore, the plurality of prismatic batteries 41 can be provided in the weight body 33 in an aligned state, and the arrangement efficiency of the prismatic batteries 41 is improved.
  • the weight main body 33 is erected from the weight part 32, and the weight main body 33 and the weight part 32 can exchange heat with each other. Therefore, it is possible to suppress the heat from entering the weight main body 33 that absorbs the heat of the square battery 41. Further, by providing the weight portion 32, the surface area of the counterweight 31 can be increased, and the heat radiation area of the counterweight 31 can be increased.
  • the weight portion 32 is extended in at least the direction in which the square battery 41 extends from the weight main body 33 (the width direction of the square battery 41), so that the stability when the battery pack 30 is placed is improved. improves.
  • the counterweight 31 is conventionally mounted on an industrial vehicle for cargo handling and transportation in order to balance the load 19.
  • the counterweight 31 is used as a heat absorbing member that absorbs the heat of the square battery 41 by thermally coupling the counterweight 31 and the square battery 41. For this reason, the square battery 41 can be efficiently cooled without increasing the number of parts by using the counterweight 31 which is an existing article provided in the industrial vehicle.
  • a heat transfer plate 42 is provided adjacent to the square battery 41. For this reason, the heat generated by the square battery 41 can be absorbed by the counterweight 31 via the heat transfer plate 42.
  • a cylindrical battery or a laminated secondary battery may be adopted.
  • the weight part 32 may not be provided.
  • the shape of the weight body 33 may be any shape as long as a plurality of battery cells (square batteries 41) can be disposed with the weight body 33 interposed therebetween.
  • the weight portion 32 may have any shape as long as the weight main body 33 can stand upright from the weight portion 32 and extends in a direction different from the standing direction of the weight main body 33. Good.
  • the heat transfer plate 42 has a dimension in the width direction of the heat transfer plate 60 (a standing direction from the weight main body 33) and a width direction of the square battery 41 (a stand from the weight main body 33).
  • the size of the heat transfer plate 60 is larger than the dimension in the installation direction) so that a part of the heat transfer plate 60 protrudes from the surface opposite to the side (one surface in the width direction) that is thermally coupled to the counterweight 31 of the square battery 41. It may be.
  • the protruding portion 61 of the heat transfer plate 60 protruding from the rectangular battery 41 is heat-exchanged with the surrounding heat medium to radiate the heat generated by the rectangular battery 41. For this reason, the square battery 41 can be efficiently cooled. Further, the temperature difference in the prismatic battery 41 is reduced by cooling the weight main body 33 and the protrusion 61 of the heat transfer plate 60 from both sides in the width direction of the prismatic battery 41.
  • the industrial vehicle is not limited to the forklift 10, and may be a power shovel, for example.

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Abstract

　産業車両は、車体と、産業車両の電力源である、前記車体内に配置される複数の電池セルと、前記車体内に配置されるカウンタウェイトと、を備える。前記カウンタウェイトは、ウェイト部と、該ウェイト部から立設するウェイト本体とを有する。前記電池セルは、前記ウェイト本体を挟んで設けられ、前記ウェイト本体に熱的に結合されている。

Description

産業車両
　本発明は、車体に備えられた複数の電池セルを電力源として駆動するとともに車体にカウンタウェイトを備えた産業車両に関する。
　この種の産業車両としては、例えば、特許文献１に記載のフォークリフトが知られている。
　特許文献１に記載の産業車両は、車体の後方に積荷とのつりあいをとるためのカウンタウェイトが設けられている。カウンタウェイトには、車幅方向に延びる収容凹部が形成されるとともに、収容凹部にはバッテリが載置されている。
特開２００９－２７４６５１号公報
　バッテリは、放電時や、充電時に発熱する。バッテリの温度が規定温度以上になると、バッテリの劣化を促進してしまう。このため、産業車両においては、バッテリを効率よく冷却することが望まれている。
　本開示の目的は、電池セルを効率よく冷却することができる産業車両を提供することにある。
　上記目的を達成するための産業車両は、車体と、産業車両の電力源である、前記車体内に配置される複数の電池セルと、前記車体内に配置されるカウンタウェイトと、を備える。前記カウンタウェイトは、ウェイト部と、該ウェイト部から立設するウェイト本体とを有する。前記電池セルは、前記ウェイト本体を挟んで設けられ、前記ウェイト本体に熱的に結合されている
実施形態のフォークリフトを示す概略側面図。 図１のフォークリフトの電池パックを示す斜視図。 図２の電池パックを示す正面図。 図３の４－４線断面図。 別例の電池モジュールを示す平面図。
　産業車両の一実施形態であるフォークリフトについて、図１～図４に従って説明する。以下の説明において「前」「後」「左」「右」「上」「下」は、フォークリフトの運転者がフォークリフトの前方を向いた状態を基準とする。
　図１に示すように、産業車両としてのフォークリフト１０は、車体１１と、車体１１の前下部に位置する駆動輪１２と、車体１１の後下部に位置する操舵輪１３と、車体１１の前に位置する荷役装置とを有する。荷役装置は、車体１１の前に立設されたマスト１４と、リフトブラケット１５を介してマスト１４に取り付けられた左右一対のフォーク１６とを有する。そして、フォーク１６は、マスト１４に連結されたリフトシリンダ１７の駆動により、リフトブラケット１５とともに昇降される。また、フォーク１６は、マスト１４に連結されたティルトシリンダ１８の駆動により、マスト１４とともに傾動される。フォーク１６には、積荷１９が搭載される。車体１１には、駆動輪１２の駆動源となる走行用モータＭ１と、フォーク１６の駆動源となる荷役用モータＭ２が搭載されている。
　また、車体１１の中央には、運転室２０が設けられている。運転室２０には、作業者（運転者）が着座可能な運転シート２１が設けられている。運転シート２１の前方にはハンドル２２が設けられている。運転室２０の下には、電池パック３０が搭載されている。以下、電池パック３０について詳細に説明を行う。
　図２に示すように、電池パック３０は、フォーク１６に搭載される積荷１９とつりあいをとるためのカウンタウェイト３１を備える。カウンタウェイト３１は、平面視矩形状をなすウェイト部３２と、ウェイト部３２の短手方向（幅方向）の中央に位置する板状のウェイト本体３３とを含む。ウェイト本体３３は、ウェイト部３２から垂直に立設されるとともにウェイト部３２の長手方向に延びる。カウンタウェイト３１の、ウェイト部３２の厚み方向の断面は逆Ｔ字状をなす。カウンタウェイト３１は、鉄などから形成されている。
　カウンタウェイト３１において、矩形板状のウェイト部３２の四隅からは支持部３６が立設されるとともに、支持部３６上には、平面視矩形状をなす天板３５が支持されている。天板３５は、ウェイト部３２と、短手方向及び長手方向の寸法が同一の寸法となっている。支持部３６と天板３５とはフレーム３４を形成するとともに、このフレーム３４はカウンタウェイト３１に支持されている。天板３５の長手方向に隣り合う支持部３６の間、及び各支持部３６とウェイト本体３３との間には、蓋部材３７が設けられている。
　図４に示すように、ウェイト本体３３は、その厚み方向の第１設置面３３ａ及び第２設置面３３ｂを有する。そして、第１設置面３３ａ及び第２設置面３３ｂそれぞれには、電池モジュール４０が設けられている。
　電池モジュール４０は、ウェイト本体３３を挟んでウェイト本体３３の厚み方向両面（第１設置面３３ａ及び第２設置面３３ｂ）に設けられている。本実施形態では、電池モジュール４０は、ウェイト本体３３の第１設置面３３ａ及び第２設置面３３ｂそれぞれに、６個ずつ設けられ、合計１２個の電池モジュール４０がカウンタウェイト３１に固定されている。
　図３に示すように、各電池モジュール４０は、電池セルとしての角型電池４１（例えば、リチウムイオン二次電池やニッケル水素蓄電池）と、角型電池４１と熱的に結合される伝熱プレート４２と、を交互に並設して構成されている。したがって、ウェイト本体３３の厚み方向両側に位置する角型電池４１（電池セル）によって、ウェイト本体３３が挟まれている。伝熱プレート４２は、角型電池４１の並設方向に角型電池４１と隣り合うように設けられており、伝熱プレート４２は、厚み方向の全面が隣り合う角型電池４１の厚み方向の側面と接している。各電池モジュール４０において、角型電池４１の並設方向の両端に位置する角型電池４１には、ブラケット４３が固定されている。ブラケット４３に挿入されたボルトＢをウェイト本体３３に螺合することで、電池モジュール４０はウェイト本体３３に固定されている。角型電池４１の幅方向（角型電池の厚み方向及び高さ方向に直交する方向）一面と、伝熱プレート４２の幅方向一面とは、ウェイト本体３３に熱的に結合されている。本実施形態のウェイト部３２は、少なくとも角型電池４１がウェイト本体３３から延びる方向（角型電池４１の幅方向）に延びている。
　図２に示すように、天板３５の上面には、電池モジュール４０の制御を行うＥＣＵ５０及びジャンクションボックス５１が配設されている。天板３５に設けられたカバー５２によってＥＣＵ５０及びジャンクションボックス５１は覆われている。上記のように構成された電池パック３０は、ウェイト部３２が角型電池４１よりも重力方向下方に位置するように車体１１に設けられる。
　次に、本実施形態のフォークリフト１０の作用について説明する。
　フォークリフト１０を走行させたり、フォーク１６を上下動させたりするときには、各電池モジュール４０（各角型電池４１）が放電を行うことで、走行用モータＭ１及び荷役用モータＭ２が駆動される。したがって、本実施形態のフォークリフト１０は、角型電池４１を電力源として駆動する。角型電池４１の放電時や、充電時に、角型電池４１が発熱すると、この熱は、伝熱プレート４２を介してカウンタウェイト３１に伝わる。また、カウンタウェイト３１に接する角型電池４１の幅方向一面からもカウンタウェイト３１に熱が伝わる。
　上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
　（１）角型電池４１は、ウェイト本体３３を挟んで設けられ、かつ、ウェイト本体３３に熱的に結合されている。角型電池４１が発熱し、角型電池４１の温度がウェイト本体３３の温度よりも高くなると、角型電池４１の熱は、ウェイト本体３３に吸収される。このため、角型電池４１が冷却され、角型電池４１が過熱状態になることが抑制される。したがって、カウンタウェイト３１を吸熱部材として利用して、角型電池４１を効率よく冷却することができる。
　（２）また、ウェイト本体３３の第１設置面３３ａ及び第２設置面３３ｂそれぞれに角型電池４１を設けることで、ウェイト本体３３の厚み方向両面を利用して角型電池４１を設けることができる。このため、ウェイト本体３３の厚み方向一面にのみ角型電池４１を設ける場合に比べて、多くの角型電池４１を設けることができる。
　（３）カウンタウェイト３１のウェイト本体３３は、板状をなしている。したがって、複数の角型電池４１を整列した状態でウェイト本体３３に設けることができ、角型電池４１の配設効率が向上される。
　（４）ウェイト本体３３は、ウェイト部３２から立設され、ウェイト本体３３とウェイト部３２とは互いに熱交換可能である。したがって、角型電池４１の熱を吸熱するウェイト本体３３に熱が篭ることが抑制される。また、ウェイト部３２を設けることによりカウンタウェイト３１の表面積を増加させることができ、カウンタウェイト３１の放熱面積を増加させることができる。
　（５）また、ウェイト部３２を、少なくとも角型電池４１がウェイト本体３３から延びる方向（角型電池４１の幅方向）に延設させることで、電池パック３０を載置するときの安定性が向上する。
　（６）また、角型電池４１より重力方向下方にウェイト部３２が配設されているので角型電池４１より重力方向下方に熱を移動させることができる。
　（７）カウンタウェイト３１は、積荷１９とのつりあいをとるために、荷役運送用の産業車両に従来から搭載されている。このカウンタウェイト３１と角型電池４１を熱的に結合させることで、カウンタウェイト３１を角型電池４１の熱を吸収する吸熱部材として利用している。このため、産業車両に設けられた既存の物品であるカウンタウェイト３１を利用することで、部品点数を増加させることなく角型電池４１を効率よく冷却することができる。
　（８）角型電池４１と隣り合うように伝熱プレート４２を設けている。このため、角型電池４１が発した熱を、伝熱プレート４２を介してカウンタウェイト３１に吸収させることができる。
　なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
　電池セルとして、円筒形電池や、ラミネート型の二次電池を採用してもよい。
　ウェイト部３２を設けなくてもよい。
　ウェイト本体３３の形状は、ウェイト本体３３を挟んで複数の電池セル（角型電池４１）を配設できる形状であればどのような形状であってもよい。また、ウェイト部３２の形状は、ウェイト本体３３がウェイト部３２から立設でき、かつ、ウェイト本体３３の立設方向とは異なる方向に延設する形状であればどのような形状であってもよい。
　伝熱プレート４２は、例えば、図５に示すように、伝熱プレート６０の幅方向（ウェイト本体３３からの立設方向）の寸法を、角型電池４１の幅方向（ウェイト本体３３からの立設方向）の寸法よりも大きくして、伝熱プレート６０の一部が、角型電池４１のカウンタウェイト３１に熱的に結合される側（幅方向一面）と反対側の面から突出するようにしてもよい。この場合、伝熱プレート６０の、角型電池４１から突出している突出部６１は、周囲の熱媒体と熱交換されて、角型電池４１の発する熱を放熱する。このため、角型電池４１を効率よく冷却することができる。また、ウェイト本体３３と伝熱プレート６０の突出部６１で、角型電池４１の幅方向両側から冷却を行うことで角型電池４１における温度差が低減される。
　産業車両は、フォークリフト１０に限定されず、例えば、パワーショベルなどであってもよい。

Claims (6)

  1. 　車体と、
    　産業車両の電力源である、前記車体内に配置される複数の電池セルと、
    　前記車体内に配置されるカウンタウェイトと、を備え、
    　前記カウンタウェイトは、ウェイト部と、該ウェイト部から立設するウェイト本体とを有し、
    　前記電池セルは、前記ウェイト本体を挟んで設けられ、前記ウェイト本体に熱的に結合されている産業車両。
  2. 　前記ウェイト本体は、板状をなす請求項１に記載の産業車両。
  3. 　前記ウェイト部は矩形状をなし、前記ウェイト本体は前記ウェイト部の短手方向の中央に位置し、
    　前記電池セルは、前記ウェイト本体に固定される請求項１又は２に記載の産業車両。
  4. 　前記カウンタウェイトは、前記ウェイト部が前記電池セルより重力方向下方に位置するように前記車体に設けられる請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の産業車両。
  5. 　前記複数の電池セル間に配設されるとともに、前記ウェイト本体と熱的に結合された伝熱プレートを備える請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の産業車両。
  6. 　前記伝熱プレートの、同伝熱プレートが前記ウェイト本体から延びる方向における寸法は、前記各電池セルの、同電池セルが前記ウェイト本体から延びる方向における寸法より大きい請求項５に記載の産業車両。
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