JP5415118B2 - バッテリ搭載構造 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、電動二輪車に用いられるバッテリ搭載構造に関する。

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できるガス抜き構造のものがある。
具体的には、バッテリケース内に収容された単セルから漏れ出したガスがモジュールの上方を流れることにより、外部に放出されるようになっている（特許文献１参照）。

実開平２−１２３０６４号公報

しかしながら、上記従来技術においては、バッテリケース内に収容されてモジュールの底部がバッテリケースに隙間無く載置されているため、単セルからのガスを効果的に外部に放出することが困難となる可能性がある。また、単セルは、車両の走行時における放電等により発熱することがあり、単セル自体の冷却効率の向上が望まれる。

そこで、この発明は、単セルから発生するガスを効率よく排出させつつ冷却効果を高めることができるバッテリ搭載構造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、単セル（例えば、実施形態における単セル５４）同士を接続して構成されたモジュール（例えば、実施形態における単モジュール３７Ｔ，バッテリモジュール３７）と、このモジュールを収容するバッテリケース（例えば、実施形態におけるバッテリケース３６）と、バッテリケースに対する吸気を行う吸気部（例えば、実施形態における吸入管５１）と、バッテリケースからの排気を行う排気部（例えば、実施形態における排出管５２）を備えたバッテリ搭載構造であって、前記モジュールの下部に、バッテリケースの底部（例えば、実施形態における底壁３６ｔ）に当接する突起部（例えば、実施形態における突起部５３）を設け、前記バッテリケースは前記底部から上方に向かって車幅方向外側に幅広となるように形成され、前記底部近傍において前記突起部と前記バッテリケースの角部（３６ｄ）とを接触させるとともに、前記モジュール（３７Ｔ）を複数設け、これら複数のモジュール間の隙間（５８）に、この隙間を閉塞するリブ（５７）を設けたことを特徴とする。
請求項２に記載した発明は、前記突起部は、前記モジュールの下部の車幅方向両側に設けられ、前記車幅方向両側の突起部は、前記バッテリケースの車幅方向両側の側壁（３６ｓ）にそれぞれ接触するように設けられることを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、前記バッテリケースの前後の縦壁（３６ｋ）と隣接する前記モジュールとの間の隙間（５８）に、この隙間を閉塞するリブ（５７）をさらに設けたことを特徴とする。
請求項４に記載した発明は、前記バッテリケースにおける前記吸気部を接続する吸入ポート（４７）が、前記リブよりも下方に設けられることを特徴とする。
請求項５に記載した発明は、前記モジュールの下部に設けた前記突起部により、前記バッテリケースの底部と前記モジュールとの間に隙間（例えば、実施形態における隙間６０）が形成され、この隙間を前記単セルから漏れ出た電解液の電解液溜まりとして構成したことを特徴とする。
請求項６に記載した発明は、前記モジュールの上壁（例えば、実施形態における上壁３７ｕ）と下壁（例えば、実施形態における３７ｌ）にスリット（例えば、実施形態におけるスリットＳ）を設けたことを特徴とする。
請求項７に記載した発明は、前記スリットは、その長手方向が車両の前後方向に沿うように形成されていることを特徴とする。

請求項１〜４に記載した発明によれば、モジュールの下部に設けた突起部により、バッテリケースの底部とモジュールとの間に隙間が形成されるため、バッテリケース内に取り込んだ外気をこの隙間に導き、バッテリケースの上部から排出することにより、単セルから発生するガスを効率よく排出できる。また、単セルを下部から上部に渡って外気に晒すことができるため冷却効果を高めることができる。
また、モジュールのバッテリケースに対する位置決めを容易に行うことができる。
また、モジュールをバッテリケースに取り付ける作業が行い易く位置決めも容易に行うことができる。
また、吸気部からの空気が隙間から上方に抜けるのを防止して、単セルの下方から上方に向けて通過させるように誘導することができるので、単セルの冷却効果を高めることができる。
請求項５に記載した発明によれば、空気を導く隙間を有効利用できる。
請求項６に記載した発明によれば、前記モジュールの上壁と下壁に向けたスリットにより空気の流れを良好にすることができる。
請求項７に記載した発明によれば、走行する車両の走行方向に長いスリットとなるため、空気の吸入、排出を効果的に行うことができる。

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、強固に車両側に取り付けられている。
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は全体として、底壁３６ｔから上方に向かって車幅方向外側に幅広となるように形成されている。具体的には、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。尚、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。

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が車両の走行方向に沿う方向である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には隙間５８を閉塞するリブ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。
ここで、単モジュール３７Ｔの下壁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、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。よって、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が形成されるため、吸い込まれた空気はこの隙間６０にスムーズに導かれる。

また、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５４ｕの下部に均等に行き渡り、各単モジュール５４ｕ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。したがって、スリットＳにより空気の上方への抜けが良くなると共に走行する車両の走行方向に長いスリットＳであるため、空気の吸入、排出を効果的に行うことができる。

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。

そして、バッテリケース３６の底壁３６ｔとの間に隙間６０を形成する単モジュール３７Ｔ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に接触するようにしてあるため、バッテリケース３６に単モジュール３７Ｔを取り付ける場合に、単モジュール３７Ｔのバッテリケース３６に対する位置決め作業を容易に行うことができる。
そして、隙間６０は空気の取り込み機能に加えて単セル５４が液漏れを起こした場合に電解液溜まりとして機能する点でも有利である。

また、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。

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、単モジュール３７Ｔを３つ設けてバッテリモジュール３７とした場合について説明したが、単モジュール３７Ｔは突起部５３がバッテリケース３６の角部３６ｄに接触する形態であれば設置個数の制約はない。また、単セル５４を２段配置した場合を例にしたが、一段あるいは三段以上であってもよく、単モジュール３７Ｔという構造を採用せず、バッテリモジュール３７の底壁の各コーナ部に突起部５３が設けられる構造にも適用できる。また、吸入管５１を一対（２本）設けた場合で説明したが、複数本であれば二本以上であってもよい。

５４ 単セル
３６ バッテリケース
３６ｔ 底壁（底部）
３６ｄ 角部
３７ バッテリモジュール（モジュール）
３７Ｔ 単モジュール（モジュール）
５１ 吸入管（吸気部）
５２ 排出管（排気部）
５３ 突起部

Claims (7)

1. 単セル（５４）同士を接続して構成されたモジュール（３７Ｔ、３７）と、このモジュールを収容するバッテリケース（３６）と、バッテリケースに対する吸気を行う吸気部（５１）と、バッテリケースからの排気を行う排気部（５２）を備えたバッテリ搭載構造であって、
   前記モジュールの下部に、バッテリケースの底部（３６ｔ）に当接する突起部（５３）を設け、
   前記バッテリケースは前記底部から上方に向かって車幅方向外側に幅広となるように形成され、
   前記底部近傍において前記突起部と前記バッテリケースの角部（３６ｄ）とを接触させるとともに、
   前記モジュール（３７Ｔ）を複数設け、これら複数のモジュール間の隙間（５８）に、この隙間を閉塞するリブ（５７）を設けたことを特徴とするバッテリ搭載構造。
2. 前記突起部は、前記モジュールの下部の車幅方向両側に設けられ、
   前記車幅方向両側の突起部は、前記バッテリケースの車幅方向両側の側壁（３６ｓ）にそれぞれ接触するように設けられることを特徴とする請求項１記載のバッテリ搭載構造。
3. 前記バッテリケースの前後の縦壁（３６ｋ）と隣接する前記モジュールとの間の隙間（５８）に、この隙間を閉塞するリブ（５７）をさらに設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリ搭載構造。
4. 前記バッテリケースにおける前記吸気部を接続する吸入ポート（４７）が、前記リブよりも下方に設けられ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バッテリ搭載構造。
5. 前記モジュールの下部に設けた前記突起部により、前記バッテリケースの底部と前記モジュールとの間に隙間（６０）が形成され、この隙間を前記単セルから漏れ出た電解液の電解液溜まりとして構成し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バッテリ搭載構造。
6. 前記モジュールの上壁（３７ｕ）と下壁（３７ｌ）にスリット（Ｓ）を設けた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バッテリ搭載構造。
7. 前記スリットは、その長手方向が車両の前後方向に沿うように形成されていることを特徴とする請求項６記載のバッテリ搭載構造。

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