JP2004066889A

JP2004066889A - バッテリユニット搭載構造

Info

Publication number: JP2004066889A
Application number: JP2002226100A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Horii; 堀井　裕介; Hirota Susuki; 須々木　裕太; Sanetaka Takeo; 竹尾　実高
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】本発明は、電動機駆動バスにおいて、前後輪の重量バランスを向上させるとともにバッテリ冷却性を向上させるようにする。
【解決手段】バッテリユニット１１から供給される電力により駆動される電動機４８と、発電用エンジン４０とを車両１の後輪３２の車軸３２ａ後方に搭載したバスのバッテリユニットの搭載構造において、バッテリユニット１１をバス１のルーフ１２上であって前輪３１の車軸３１ａ上方に相当する位置に配設されるように構成する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の駆動力によって走行しうるバスのバッテリユニット搭載構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大気汚染防止や騒音低減の観点から、電気自動車（ＥＶ）に関する技術やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）に関する技術が注目され、これらの技術は乗用車のみならず、トラックやバスなどの業務車両と呼ばれる車両においても積極的に利用されるようになってきている。
【０００３】
特に、人口密度の高い都市内や、自然環境への影響が直接的に問題となる地域（例えば国立公園など）を走行するバスには、大気汚染の深刻化に伴う排出ガス低減が求められるとともに、地球温暖化防止対策としてのＣＯ２排出量の低減が切実に求められており、ＥＶ技術が適用されたバス（以下、ＥＶバスという）やＨＥＶ技術が適用されたバス（以下、ＨＥＶバスという）が検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、バスは乗客用のスペースを優先的に確保するために余分なスペースが少ない。このため、ＥＶバスやＨＥＶバスにおいては電力走行に必要な大量のバッテリユニットを搭載する場所がかなり制限される。また、近年のバスにおいては、乗客の乗降性を考慮して地面から床面までの距離を小さくする低床化の傾向にあるので、これらの大量のバッテリを床下に搭載することが特に困難である。
【０００５】
これに対して、特開平１１−２７３９８３号記載の公報には、ＥＶバスにおけるキャパシタの配置について、屋根（ルーフ）と客室天井との間に搭載される技術が開示されている。
しかし、上記公開公報におけるキャパシタは、後輪の車軸略上方に配設されており、また、エンジンは、従来のバス構造を踏襲して、後軸より後ろのリヤオーバハング部分に配置されている。このため、上記キャパシタの配置を、ＨＥＶバスのバッテリ配置構造に適用した場合には、前輪軸への荷重に比べ後輪軸への荷重が過大となり、前輪軸と後輪軸との荷重バランスが取れなくなり、走行安定性の問題を生じるおそれがある。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、前後輪軸の荷重バランスを適切にする、バッテリ搭載構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明のバッテリ搭載構造は、バッテリユニットから供給される電力により駆動される電動機と、発電用エンジンとを車両の後輪の車軸後方に搭載したバスのバッテリユニットの搭載構造において、該バッテリユニットを該バスのルーフ上であって前輪の車軸上方に相当する位置に配設することを特徴としている。
【０００８】
このため、リアオーバハング部（後輪の車軸後方）に配設された発電用エンジンおよび電動機とバッテリユニットとの重量バランスが良好となり、前輪および後輪に加わる荷重バランスが適切となって操縦安定性が向上する。
また、請求項２記載の本発明のバッテリ搭載構造は、上記請求項１記載の構成において、車室内空調装置に使用される熱交換器を更に有し、該バッテリユニットを、該熱交換器より該バスの前方に配設することを特徴としている。
【０００９】
このため、バッテリユニットが空調装置用熱交換器等によって熱せられられた空気を受けることなく、効率的にバッテリユニットを冷却することが出来る。
また、請求項３記載の本発明のバッテリ搭載構造は、上記請求項２載の構成において、該バッテリユニットおよび該熱交換器を、該バス前後車輪間に相当する位置に配設することを特徴としている。
このため、車両全体の重量バランスも安定させることが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態にかかる電動機駆動バスにおけるバッテリ搭載構造について、図１〜図３を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態に係るバッテリ搭載構造の模式的な側面図、図２はその模式的な斜視図、図３は本発明が適用されるＨＥＶバスの駆動システムを示す模式的なブロック図である。
【００１１】
図１に示すように、本発明のＨＥＶバス（バス）１は、図示しないエンジン，発電機，走行用モータ，インバータなどの機器がＨＥＶバス１の後輪３２の車軸３２ａの後方（リアオーバハング部）に設けられたエンジンルーム１３内に格納され、また、バッテリユニット１１と空調システム（図示略）用のエバポレータ（熱交換器）２０が屋根（ルーフ）１２上に設けられている。また、バッテリユニット１１は複数のバッテリモジュール１１ａ，１１ｂ，１１ｃのそれぞれが並列接続されてバッテリユニット１１を構成している。
【００１２】
ここで、ＨＥＶバス１の駆動システムを図３のブロック図を用いて説明する。図３に示すように、エンジン（発電用エンジン）４０には、発電機（高電圧発電機）４１，オルタネータ（低電圧発電機）４２，第１エアーコンプレッサ４３，第１パワーステアリング用ポンプ４４，空調用コンプレッサ４５がそれぞれ機械的に接続され、エンジン４０を動力源として作動するようになっている。以下、これらの機器について、簡単に説明する。
【００１３】
空調用コンプレッサ４５は、図示しない冷媒を圧縮し高圧ガス状にした後、図１および図２に示す空調用エバポレータ２０等の空調システムに対して前記の高圧ガス状冷媒を供給するものである。
第１パワーステアリング用ポンプ４４は、パワーステアリング装置（図示略）の作動油を加圧するものであって、この作動油により操舵力がアシストされるようになっている。
【００１４】
第１エアーコンプレッサ４３は、空気を加圧して図示しないエアタンクに供給するものであって、加圧された空気（加圧エア）は、例えば図示しないエアブレーキの作動流体として用いられる。
オルタネータ４２は、主に走行用モータ４８以外の電気機器に電力を供給するための低電圧発電機であって、後述する発電機４１が走行用モータ４８に対して高圧（例えば約６００Ｖ）の電気を発生させるのに対し、オルタネータ４２は低圧（例えば約２４Ｖ）の電気を発生させるものである。
【００１５】
発電機４１は、エンジン４０の回転駆動力によって三相交流を発電するものであって、発電機４１と電気的に接続されているインバータ４６を介して、バッテリユニット１１、走行用モータ４８および補機駆動用モータ４７等の高電圧機器に対して発電した交流電流を供給している。
インバータ４６は、上述の発電機４１や、バッテリユニット１１、走行用モータ４８、そして、補機駆動用のモータ４７と電気的に接続されており、バッテリユニット１１から供給される直流を交流に整流してから走行用モータ４８および補機駆動用モータ４７に対して給電したり、発電機４１からインバータ４６に対して供給される交流電力や回生ブレーキシステム（図示略）によって走行用モータ４８において発生した交流電力を、バッテリユニット１１に対する充電用の直流電力に整流したりする機能をそなえている。　更に、インバータ４６は発電機４１において発生した交流電力を駆動用モータ４８や補機用モータに４７に供給する際、駆動用モータ４８や補機駆動用モータ４７の回転数に応じた周波数の交流電力を供給するように調整して、駆動用モータ４８や補機駆動用モータ４７の効率を高める機能もそなえている。
【００１６】
走行用モータ４８は、インバータ４６と電気的に接続されるとともに駆動輪である後輪３２と機械的に接続され、電動機（モータ）として機能する場合には、インバータ４６より送給される交流電力を受けて、駆動輪３２を駆動するものである。また、この走行用モータ４８を発電機として作動させることにより、エンジンブレーキ使用時を含む制動時において、ＨＥＶバス１の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、インバータ４６を介してバッテリユニット１１へ回収する。
【００１７】
補機駆動用モータ４７は、第２パワーステアリングポンプ４９および第２エアーコンプレッサ５０と機械的に接続され、インバータ４６を介して給電されることによって駆動して第２パワーステアリングポンプ４９と第２エアーコンプレッサ５０との動力源となるものである。
第２パワーステアリングポンプ４９と第２エアーコンプレッサ５０とは、上述の第１パワーステアリング用ポンプ４４と第１エアーコンプレッサ４３とのそれぞれと機能は同じであるが、ＨＥＶバス１においては、エンジン４０の運転を停止させてバッテリユニット１１から走行用モータ４８へ給電することによって走行する場合があり、このような場合であっても、制動用エア等を圧縮するための第２エアーコンプレッサ５０と、パワーステアリング用の作動油を所定の圧力に加圧する第２パワーステアリング用ポンプ４９とが補機駆動用モータ４７によって駆動されるようになっている。
【００１８】
なお、エンジン４０の停止時には、オルタネータ４２および空調用コンプレッサ４５についても動作しないことになるが、これらの機器は常に運転させる必要は無く、また、これらの機器が停止してもＨＥＶバス１の走行には支障が無いので本実施形態においては第２オルタネータと第２空調用コンプレッサとは設けられていない。
【００１９】
ところで、このようなハイブリッド車両に適用されるバッテリ１１は大型で重く（例えば約６００ｋｇ）、その積載位置が車両の動的特性、特に操縦安定性に及ぼす影響は無視できるものではない。
一方、従来の技術の欄でも述べたように、バスはエンジン等の重量物は車体後方に設けられたエンジンルーム内に設けられているため、バスでは軸重配分がもともと後方に偏っている。更には、バスはエンジンルームがリアオーバハング部に設けられているため、前輪加重よりも後輪加重の方が明らかに大きい状態（リアヘビー）となっている。
【００２０】
そこで、本発明においては、バッテリユニット１１および空調用エバポレータ２０を、車体のルーフ１２上であって前輪３１と後輪３２との間に配設しており、特に、バッテリユニット１１は、車体のルーフ１２上であって前輪の車軸略上方に相当する位置で、空調用エバポレータ２０よりも前方に配置される。
これにより、バスの重量配分が、従来に比し前方よりに改善され、前後の軸重荷重の適正化が図られ、この結果、車両の操舵安定性が大幅に向上する。
【００２１】
なお、従来より、許容荷重は前輪軸対後輪軸が１：２程度に設定されているが、バス等の車両では、一般的に前輪荷重よりも後輪荷重が明らかに大きい状態（リヤヘビー）となっており、実際の荷重配分は、上記の許容荷重の配分よりもさらに大きな値になっている。
一方、上述した「前方よりに改善」とは、バッテリユニットを前輪３１の車軸上方に載置することにより前方の荷重が大きくなり、前輪軸対後輪軸の荷重配分が前輪側に改善されて、上記許容荷重配分に近づくことを意味しており、これにより、荷重配分の適正化及び操安性の向上を図ることができる。
【００２２】
また、バッテリユニット１１は、空調用エバポレータ２０の前方に配置されるので、空調用エバポレータの冷却効率の向上を図ることが出来る。
また、このようにバッテリユニット１１をエバポレータ２０の前方に載置することで、ＨＥＶバス１の走行時には前方からの走行風（矢印Ａ_１参照）により、バッテリユニット１１（具体的にはバッテリユニット１１内のバッテリモジュール１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）が冷却されるようになっており、冷却効率の向上を図るようにしている。
【００２３】
本発明の一実施形態としての電動機駆動バスにおけるバッテリ搭載構造は上述のように構成されるので、以下のような作用・効果が得られる。
図１に示すように本発明のＨＥＶバス１が前進すると、ＨＥＶバス１に対する走行風（矢印Ａ_１参照）が流れて当たることになり、前輪３１上方のルーフ１２上面に設置されたバッテリユニット１１がこの空気Ａ_１によって冷却される。
【００２４】
また、後輪３２上方のルーフ１２上に設置されたエバポレータ２０はバッテリユニット１１を冷却した後の空気（矢印Ａ_２参照）を受けることになるが、バッテリユニット１１の発熱量は、エバポレータ２０の発熱量と比べると非常に小さく、エバポレータ２０の冷却効率に影響を与えるほど空気Ａ_２の温度を上昇させることはない。また、バッテリユニット１１とエバポレータ２０との距離が充分に離れているため、バッテリユニット１１を冷却した後の空気Ａ_２だけでなく、上方からエバポレータ２０へ取込まれる空気（矢印Ａ_３参照）や下方からエバポレータ２０へ取込まれる空気（矢印Ａ_４参照）によってもエバポレータ２０内の冷媒は冷却されるので、エバポレータ２０における必要な冷却効率を充分に確保することが出来る。
【００２５】
本実施形態においては、バッテリユニット１１の重心位置が前輪３１の荷重軸３１ａ上方に位置するように構成しているため、バッテリユニット１１の重量の殆どは前輪３１に作用する。このため、エンジンルーム１３内に設けられたエンジン４０、発電機４１、走行用モータ４８、インバータ４６、トランスミッションなどの機器類の重量が作用する後輪３２に対する更なる加重を防ぐことが出来、前輪３１および後輪３２に対する荷重配分が適正化されるのでＨＥＶバス１の操舵安定性は向上する。
【００２６】
また、バッテリユニット１１の重心位置を前輪３１の荷重軸３１ａ上方となるように配置すれば、バッテリユニット１１とエバポレータ２０との位置決めが容易となるとともに、前輪３１および後輪３２への加重計算が簡略化され、車体やサスペンションの設計が容易となる。
また、バッテリユニットおよび車室内空調装置用熱交換器が荷重に対する耐久性および安定性の高いバス前後車輪間に相当する位置に配設されているので、車両全体の重量バランスも安定する効果を奏する。
【００２７】
なお、本発明は上述した実施態様及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態においては、シリーズハイブリッド方式と呼ばれるＨＥＶシステムを例にとって説明したが、パラレルハイブリッド方式と呼ばれるＨＥＶシステムにおいて本発明を適用しても構わない。
【００２８】
また、上述の実施形態においてはＨＥＶバスを例にとって説明したが、ＥＶバスに適用してもよい。
また、上述の実施形態においては、１つの走行用モータを用いて駆動輪を駆動する例を示したが、この走行用モータを複数個、並列接続することによって駆動出力を増大させるように構成しても構わない。一般的には、走行用モータ数の増加に伴ってバッテリユニットの蓄電容量も増大させる必要があり、この場合、バッテリユニットの重量も走行用モータの消費電力に応じて増加するため、バッテリユニットの配置位置について留意する必要があり、本発明を適用することが好ましい。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に係る本発明のバッテリ搭載構造によれば、バッテリユニットをバスのルーフ上であって、前輪の車軸略上方に相当する位置に配設しているので、リアオーバハング内に配設された発電用エンジンおよび電動機とバッテリユニットとの重量バランスが良好となるので、前輪および後輪に加わる荷重バランスが適切となり操縦安定性が向上するという効果を奏する。
【００３０】
請求項２に係る本願発明のバスのバッテリ搭載構造によれば、バッテリユニットは、熱交換器よりバス車体前方に配設されているので、バッテリユニットが空調装置用熱交換器によって熱せられられた空気を受けることなく、効率的にバッテリユニットを冷却することが出来る効果を奏する。
請求項３に係る本願発明のバスのバッテリ構造によれば、バッテリユニットおよび車室内空調装置用熱交換器が荷重に対する耐久性および安定性の高いバス前後車輪間に相当する位置に配設されているので、車両全体の重量バランスも安定する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るバッテリ搭載構造を示す模式的な側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るバッテリ搭載構造を示す模式的な斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るバッテリ搭載構造が適用されるＨＥＶバスの駆動システムを示す模式的なブロック図である。
【符号の説明】
１　ＨＥＶバス（バス）
１１　バッテリユニット
１２　屋根（ルーフ）
２０　エバポレータ（熱交換器）
４０　エンジン（発電用エンジン）
４８　走行用モータ（電動機）
３１　前輪
３１ａ　前輪加重軸
３２　後輪
３２ａ　後輪加重軸

Claims

バッテリユニットから供給される電力により駆動される電動機と、発電用エンジンとを車両の後輪の車軸後方に搭載したバスのバッテリユニットの搭載構造において、
該バッテリユニットを該バスのルーフ上であって前輪の車軸上方に相当する位置に配設する
ことを特徴とする、バッテリユニット搭載構造。
車室内空調装置に使用される熱交換器を更に有し、
該バッテリユニットを、該熱交換器より該バスの前方に配設する
ことを特徴とする、請求項１記載のバッテリユニット搭載構造。
該バッテリユニットおよび該熱交換器を、該バス前後車輪間に相当する位置に配設する
ことを特徴とする、請求項２記載のバッテリユニット搭載構造。