JP5071711B2 - 鞍乗型電動車両 - Google Patents

Description

本発明は、鞍乗型電動車両に係り、特に、二次電池の配設方法を工夫することで、車体レイアウトの自由度を高め、二次電池の大型化にも対応できると共に、二次電池を効率よく冷却できる鞍乗型電動車両に関する。

従来から、電動モータを駆動源とする鞍乗型電動車両が知られている。車室を有する四輪車等と異なり、余剰スペースの少ない鞍乗型車両においては、モータへの供給電力を蓄える二次電池の存在が車体レイアウトに与える影響が大きい。そのため、二次電池の配設方法には種々の工夫が施される。

特許文献１には、内燃機関と電動モータを併用するスクータ型のハイブリッド車両において、着座シートの下部に設けられた荷物収納スペースの左右側部に、これを覆うようにして平板状の二次電池を配設するようにした構成が開示されている。
特開２００５−１０４２４３号公報

特許文献１の配置構成によれば、荷物収納スペースを広く確保することができる。一方で、電動車両では、走行距離を延ばすことが要望されており、搭載する二次電池が大型化する傾向にある。また、二次電池を大型化する場合には、充放電時に発生する熱を効率よく逃がす工夫も必要であった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、二次電池の配設方法を工夫することで、車体レイアウトの自由度を高め、二次電池の大型化にも対応できると共に、二次電池を効率よく冷却できる鞍乗型電動車両を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、駆動輪に駆動力を与えるモータと、該モータに電力を供給する二次電池と、荷物を載せる荷台とを備えた鞍乗型電動車両において、前記荷台は、内部に収納空間を有する箱状に形成されると共に、運転者が着座するシートの後方かつ後輪の上方に配設されており、前記二次電池は、前記荷台の内部に収納されている点に第１の特徴がある。

また、前記二次電池は、複数のセルからなる点に第２の特徴がある。

また、前記荷台に、前記二次電池の周囲へ走行風を導く導入口と、導入された前記走行風を排出する排出口とが形成されている点に第３の特徴がある。

また、前記複数のセルは、上下方向に互いに重ならないように隣接配置されている点に第４の特徴がある。

さらに、前記二次電池と前記荷台の内壁との間に、前記荷台に固定されて前記二次電池を囲む保護部材が配設されている点に第５の特徴がある。

第１の特徴によれば、荷台は内部に収納空間を有する箱状に形成されると共に、運転者が着座するシートの後方かつ後輪の上方に配設されており、二次電池は、荷台の内部に収納されているので、二次電池の設置スペースを車体側に設ける必要がなく、車体レイアウトの自由度を高めることができる。また、二次電池が荷台の構成部材として利用できるので、二次電池の剛性によって荷台の強度を高めることが可能となる。

第２の特徴によれば、二次電池は複数のセルからなるので、荷台の内部形状に合わせて二次電池を収納可能となり、荷台の設計自由度を向上させることができる。

第３の特徴によれば、荷台に、二次電池の周囲へ走行風を導く導入口と、導入された走行風を排出する排出口とが形成されているので、荷台内部の二次電池に走行風を積極的に当てて二次電池を冷却効果を高めることができる。

第４の特徴によれば、複数のセルは、上下方向に互いに重ならないように隣接配置されているので、複数のセルが配置された場合でも、セルの上下面からの放熱が妨げられることがなく、二次電池の高い冷却効果を得ることが可能となる。

第５の特徴によれば、二次電池と荷台の内壁との間に、荷台に固定されて二次電池を囲む保護部材が配設されているので、荷台に二次電池を安定的に固定すると共に、外方より加えられる力から二次電池を保護することが可能となる。また、保護部材に、二次電池を固定する機能と二次電池を保護する機能とを同時に与えることができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１および図２は、本発明の一実施形態に係る鞍乗型燃料電池車両１の側面図および上面図である。鞍乗型燃料電池車両１は、操舵輪としての前輪ＷＦを１本とするのに対して、モータで駆動する後輪ＷＲを車幅方向に離隔して２本取り付けた鞍乗型の電動三輪車両であり、操向ハンドルと着座シートとの間に、低床式の足乗せ部が設けられたスクータ型の車体構成を有している。また、鞍乗型燃料電池車両１は、複数のセルが積層されて燃料電池を構成するセルスタックと、該セルスタックに燃料の水素ガスを供給する燃料（水素）ガス供給系と、該セルスタックに酸素を含む反応ガス（空気）を供給する反応ガス供給系とから構成される燃料電池発電システムを備え、燃料電池による発電電力または該電力を蓄積する二次電池からの供給電力によってモータを駆動して走行する。

車体フレームの前端に位置するヘッドパイプ３には、ボトムリンク式のフロントサスペンション２を支持するステアリングステム４が回動自在に軸支されている。フロントサスペンション２の下端部には、操舵輪としての前輪ＷＦが回転自在に軸支されている。前輪ＷＦは、ステアリングステム４に結合された操向ハンドル５によって操舵することができる。左右一対のメインフレーム６は、ヘッドパイプ３に接続されて下方後方に延びた後、車体下部で大きく屈曲して車体後方側に延びる形状を有している。メインフレーム６の下方には、メインフレーム６に沿った形状を有する左右一対のアンダフレーム７が配設されている。このアンダフレーム７も、メインフレーム６と同様に、ヘッドパイプ３に接続されて下方後方に延びた後、車体下部で大きく屈曲して車体後方側に延びる形状を有する。アンダフレーム７の後端部は、上方に大きく屈曲してメインフレーム６と接続されており、この接続部の後方のメインフレーム６の後端部は、車体後方側で荷台２２を支えるリヤフレーム８に連結されている。荷台２２の内部には、燃料電池１８によって発電した電力を蓄積する二次電池８５が収納されている。

略直方体の燃料電池１８は、乗員１００が着座するシート１５の下方の位置に、車体後方側へ所定角度（例えば、３０度）傾斜した状態で取り付けられている。燃料電池１８の車幅方向左右には、燃料電池１８を冷却するためのラジエータ２０Ｌ，２０Ｒが隣接配設されている。燃料電池１８の背面側には、ラジエータの冷却水を圧送するアクチュエータとしての電動ポンプ１９が配設されている。また、燃料電池１８の前面側には、燃料電池１８に供給する反応ガスを加湿するため加湿器１７が取り付けられている。略円筒状の加湿器１７は、シート１５の下方で車幅方向中央に配設されている。

前記シート１５と操向ハンドル５との間には、低床式の足乗せ部１４が設けられている。この足乗せ部１４は、走行中に乗員の両足が置かれる平坦な床面を、樹脂板等で構成したものであり、本実施形態では、車幅方向で左右対称の形状とされている。加湿器１７の車体前後のメインフレーム６の上面には、足乗せ部１４の樹脂板を支持するためのステー２７が取り付けられている。また、足乗せ部１４の前方下方の位置で、メインフレーム６とアンダフレーム７とに囲まれた空間には、燃料電池１８に反応ガスを圧送するアクチュエータとしての過給機１６が配設されている。

鞍乗型燃料電池車両１の車体は、車体フレームおよび前輪ＷＦを含む車体前方の前車体１ａと、該前車体１ａに連結される後車体１ｂとから構成されている。後輪ＷＲを含む後車体１ｂと前車体１ａとは、連結機構２３で連結されている。ショックユニット３１は、連結機構２３の一部と、左右一対のリヤフレーム８の間に設けられた取付フレーム４３（図３参照）に取り付けられ、上下方向のショックを吸収している。連結機構２３には、ラバーダンパを使用したナイトハルトスイング機構が適用されており、これにより、２本の後輪を路面に接地させたまま前車体１ａをバンクさせて旋回走行することが可能となる。後輪ＷＲに駆動力を与える駆動モータと減速機構とを一体的に収納したパワーユニット２４は、後車体１ｂのベース部材２５の後方寄りで左右の後輪ＷＲの間に取り付けられている。パワーユニット２４から出力される駆動力は、車軸２６によって後輪ＷＲに伝達される。後車体１ｂの後輪ＷＲの間には、モータ制御ユニット等からなる複数の駆動系電装部品４５が取り付けられている。略直方体の大小の部品からなる駆動系電装部品４５は、駆動モータを制御するモータ制御ユニットとしてのモータドライバ５０、直流電流の電圧値を所定値に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ５１、燃料電池１８からの供給電圧を昇圧または降圧する電圧変換器（ＶＣＵ）５２、モータ制御ユニットとしてのメインＣＰＵ５３、前記過給機１６を駆動するための制御ドライバ５４、前記電動ポンプ１９を駆動するための制御ドライバ５５、複数のヒューズを収納するヒューズボックス５６を含む。

ヘッドパイプ３の車幅方向左右には、メインフレーム６およびアンダフレーム７を左右から挟むようにして左右一対の水素ボンベ１０Ｌ，１０Ｒが取り付けられている。燃料タンクとしての水素ボンベ１０Ｌ，１０Ｒの前方および側方は、メインフレーム６に連結されたガードパイプ９で囲まれている。また、左側の水素ボンベ１０Ｌの前方上方には、反応ガスとなる外気（空気）を濾過するためのエアクリーナボックス１２が配設されている。車両前方側は、樹脂の薄板等で形成された外装部品としてのカウリング１１で覆われている。ガードパイプ９の前方側に取り付けられた保護パッド１３は、カウリング１１に形成された開口部からその一部が外方に臨むように配設されている。

左右のラジエータ２０Ｌ，２０Ｒは、車体側面視において、上部を前方に傾けるようにして取り付けられている。また、車体上面視においては、車体前方からの走行風を受け止めやすいように、走行風を受ける平面部を車体内側に傾けるようにして取り付けられている。燃料電池１８の後方上部には、冷却水のリザーブタンク２１が取り付けられており、該リザーブタンク２１の上部には水素センサ４１が配設されている。

左右の水素ボンベ１０Ｌ，１０Ｒの間で、かつ左右のメインフレーム６およびアンダフレーム７に囲まれた空間には、燃料電池１８への水素供給量の制御部等を含む水素供給ユニット２８が配設されている。また、燃料電池１８には、加湿器１７によって加湿された反応ガスを燃料電池１８の上部から供給する吸入側マニホールド２９と、燃料電池１８の内部で化学反応し切れなかった未反応ガスを燃料電池１８の下部から排気する排出側マニホールド３０とが取り付けられている。

図３は、鞍乗型燃料電池車両１を左後方から見た斜視図である。この図では、左側の後輪ＷＲを取り外した状態を示している。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。左右の水素ボンベ１０Ｌ，１０Ｒは、その下端部にブロック状の栓部材６７が取り付けられており、この栓部材６７に取り付けられた水素ガス供給管６９によって、水素供給ユニット２８に水素ガスが圧送される。水素供給ユニット２８は、左右の水素ボンベ１０Ｌ，１０Ｒおよびメインフレーム６の間に隠されるように、乗員の足乗せ部１４を挟んで加湿器１７に対面する位置に配設されている。燃料電池１８を左右から挟むように隣接配設されるラジエータ２０Ｌ，２０Ｒには、停車時でも強制的に送風して放熱を行うことができる電動ファン３９が取り付けられている。

燃料電池１８の背面部に配設される電動ポンプ１９の下方には、冷却水中の所定のイオンを除去して冷却水の電気伝導度を低く抑えるイオン交換器４０、連結機構２３と取付フレーム４３との間に取り付けられるショックユニット３１、冷却水のサーモスタット４２が配設されている。サーモスタット４２は、冷却水温度に基づいて冷却水経路を切り替えることで燃料電池１８の過冷却を防ぐ機器であり、その上部には、冷却水に混入した空気等をリザーブタンク２１に排出するエア抜き管９０が取り付けられている。

リヤフレーム８に支持される荷台２２は、荷物１５０を積載する平坦な床部の前方側に、荷物１５０を前方側に寄せて固定するための立設部３６を設けた構成とされる。立設部３６の下部の車幅方向中央には、リザーブタンク２１の一部を目視できる開口部３８が設けられ、これにより、車体の外方側から冷却水容量を確認することが可能となる。立設部３６は、乗員１００の背当てとして機能するようにしてもよい。荷台２２の後端部には、制動灯および方向指示器を一体的に形成した尾灯装置３７が取り付けられている。

連結機構２３によって前車体１ａに連結される後車体１ｂのベース部材２５には、主骨格となる下枠を構成するベースフレーム３２の上側に、該ベースフレーム３２による枠組の剛性を高めるサブフレーム３４を立設して構成されるロアフレーム４７が接続される。サブフレーム３４は、ベース部材２５に取り付けられる駆動系電装部品４５を囲むように配設され、駆動系電装部品４５を外方より加えられる力から守る保護部材として機能する。そして、このベースフレーム３２とサブフレーム３４とに囲まれたスペースに、駆動モータ２４ａを内装したパワーユニット２４、駆動モータ２４ａを制御するモータ制御ユニットとしてのモータドライバ５０、燃料電池１８からの供給電圧を昇圧または降圧する電圧変換器（ＶＣＵ）５２のほか、各種の駆動系電装部品４５が隣接して集中配置されている。ベースフレーム３２には、後輪ＷＲの車軸２６を支持するための左右一対の車軸ホルダ３３が取り付けられている。

図４は、荷台の内部構造を示した斜視図であり、図５は、二次電池の配置構造を示した斜視図である。また、図７（ａ），（ｂ）は、荷台の一部拡大断面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。荷台２２は、その内部に二次電池８５の収納スペースを確保するため、樹脂等からなる薄板部材によって薄型の箱状に形成されている。図４では、荷物を乗せる天板部材７９を取り外した状態を示している。二次電池８５は、複数の単電池８６が収納されたセル８７を６本連結した構成とされる。セル８７は、樹脂等の薄板からなる略直方体の外殻の内部に単電池８６が密に充填されることで、剛性の高い構造部材として機能する。６本のセル８７は、その長手方向を車体前後に向けて、同一平面上で車幅方向に一列に並べられている。

荷台２２の下面側を構成する底板部材７８の車体前方端部には、荷台２２の内部に走行風を導入するための導入口７３が形成されている。２つの導入口７３は、車幅方向中央から離れた位置に設けられており、障害物等に遮られることなく、荷台２２の内部に走行風をスムーズに導入できる。また、リザーブタンク２１の冷却水容量を荷台２２の後方側から確認するための開口部３８も荷台２２の内部と連通しており、車幅方向中央からも走行風を導入できる。荷台２２の内側の側壁と、左右両側のセル８７の側面との間には、導入された走行風が通過するための隙間７６が設けられており、隣り合うセル８７同士の間にも隙間７７が形成されている。そして、底板部材７８の後端部に排出口７４が設けられており、底板部材７８の底面の左右両端には、荷台２２に水等が侵入した場合に、これを排出するための水抜孔７５が設けられている。

図７（ａ）は、排出口７４の形状を示す荷台２２の一部断面図であり、図７（ｂ）は、水抜孔７５の形状を示す一部断面図である。天板部材７９は、その後端部で下方に屈曲して底板部材７８の後方側を覆う形状を有しており、排出口７４および水抜孔７５が、走行風による荷台近傍の気流の乱れや水分の侵入等から保護されるように構成されている。上記したような構成によれば、走行時に発生する走行風が、導入口７３および開口部３８から荷台２２の内部に導入され、セル８７の両側面に設けられた隙間７６，７７を通過して、排出口７４および水抜孔７５から排出されることとなる。これにより、走行風がセル８７の両側面部をスムーズに通過することとなり、二次電池８５の冷却効果を高めることができる。なお、導入口および排気口、水抜孔の個数や配置等は、種々の変形が可能であり、例えば、導入口７３は、荷台２２の内部空間と連通している立設部３６の前側面に設けてもよい。また、走行風の通過する隙間は、二次電池８５の上下面にも設けることができる。

なお、セル８７は、本実施形態のように同一平面上に配設するほか、上下方向に重ならないように取付高さを互いにずらして配設してもよい。また、セル８７を車体前後方向に互いにずらして配設してもよく、荷台２２の形状は、セルの大きさや配置に合わせて任意に変更できる。なお、立設部３６の内部には、左右のリヤフレーム８を跨いで結合される支持フレーム７１が配設され、これにより、立設部３６が支持されている。

荷台２２に収納されたセル８７は、保護部材としての保護プレート８２および取付台座８０に囲まれている。セル８７を上方から覆う保護プレート８２は、リヤフレーム８の上部に結合された取付台座８０に取り付けられている。取付台座８０は、車幅方向に向けて配設される２枚のベース板８０ａと、該ベース板８０ａ同士を連結する連結部材８０ｂとから構成されており、荷台２２の底板は、ベース板８０ａに取り付けられている。したがって、保護プレート８２は、連結部材８０ｂにネジ等で締結されることで、ベース板８０ａを介して荷台２２およびリヤフレーム８に結合されることとなる。

上記したような構成によれば、二次電池８５と荷台２２の内壁との間に保護部材が配設されることとなり、保護部材、すなわち、取付台座８０および保護プレート８２に、二次電池８５を荷台２２に安定的に固定する機能と、外方より加えられる力から二次電池８５を保護する機能とを同時に与えることが可能となる。

また、二次電池８５の後方に配置されて、その後端から側部に渡って二次電池８５を囲む保護パイプ８１も保護部材として機能する。荷台２２の底板に取り付けられる保護パイプ８１は、車幅方向左右に離間した側方パイプ８１ａと、該側方パイプ８１ａを連結する連結パイプ８１ｂとからなる。そして、該保護パイプ８１は、荷台２２と二次電池８５との間に配設されることで、二次電池８５の後部と側面の一部とを保護する機能を有する。なお、保護パイプ８１は、尾灯装置３７を支持する機能を兼ねるように構成してもよい。また、二次電池を構成する単電池やセルの個数等は、本実施形態に限られず、例えば、荷台の内部に出力電圧の異なる複数の二次電池が配設されてもよい。

図６は、本発明の一実施形態の変形例に係る鞍乗型燃料電池車両の側面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。本変形例に係る鞍乗型燃料電池車両２００は、前記実施形態に示した車両に対して荷台の構成のみが異なり、本変形例では、二次電池８５を収納する荷台２２ａが、後車体１ｂの上部に直接取り付けられている点に特徴がある。この構成によれば、二次電池８５が後車体１ｂに直接取り付けられるので、二次電池８５を左右方向の揺れから守ることが可能となる。なお、荷台２２ａの形状は、荷物を当接させる立設部を設ける等、種々の変形が可能である。

上記したように、本発明に係る鞍乗型電動車両によれば、二次電池が荷台の内部に収納されるので、二次電池の設置スペースを車体側に設ける必要がなく、車体レイアウトの自由度を高めることができる。また、二次電池を荷台の構成部材として利用することで、荷台の強度を高めることが可能となる。

荷台や二次電池、保護部材の形状等は、上記した実施形態に限られず、種々の変形が可能である。例えば、二次電池の配設場所は、荷台内部だけでなく他の場所に並設されていてもよい。鞍乗型電動車両の形態は、駆動モータへの電力供給源を二次電池のみとする車両であったり、また、二輪車や四輪車等であってもよい。

本発明の一実施形態に係る鞍乗型燃料電池車両の側面図である。 本発明の一実施形態に係る鞍乗型燃料電池車両の上面図である。 鞍乗型燃料電池車両を左後方から見た斜視図である。 荷台の内部構造を示した斜視図である。 二次電池の配置構造を示した斜視図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る鞍乗型燃料電池車両の側面図である。 荷台の一部拡大断面図である。

符号の説明

１…鞍乗型燃料電池車両（鞍乗型電動車両）、１５…シート、２２…荷台、３６…立設部、７３…導入口、７４…排出口、７５…水抜孔、７６…隙間、７８…底板部材、７９…天板部材、８０…取付台座（保護部材）、８１…保護パイプ（保護部材）、８２…保護プレート（保護部材）、８５…二次電池、８６…単電池、８７…セル、１５０…荷物、ＷＲ…後輪

Claims (9)

1. 駆動輪としての後輪（ＷＲ）に駆動力を与えるモータ（２４）と、該モータ（２４）に電力を供給する二次電池（８５）と、荷物を載せる荷台（２２，２２ａ）とを備えた鞍乗型電動車両（１，２００）において、
   前記荷台（２２，２２ａ）は、内部に収納空間を有する箱状に形成されると共に、運転者が着座するシート（１５）の後方かつ後輪（ＷＲ）の上方に配設されており、
   前記二次電池（８５）は、前記荷台（２２，２２ａ）の内部に収納されており、
   前記鞍乗型電動車両（１）は、左右一対の前記後輪（ＷＲ）を有する電動三輪車であり、
   前記二次電池（８５）の後方に配置されて、前記二次電池（８５）の少なくとも後部および側面を保護するように後端から側部にかけて前記二次電池（８５）を囲むように形成された保護パイプ（８１）を備え、
   前記保護パイプ（８１）に尾灯装置（３７）が支持されていることを特徴とする鞍乗型電動車両。
2. 前記二次電池（８５）は、複数のセル（８７）からなることを特徴とする請求項１に記載の鞍乗型電動車両。
3. 前記荷台（２２）に、前記二次電池（８５）の周囲へ走行風を導く導入口（７３）と、導入された前記走行風を排出する排出口（７４）とが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の鞍乗型電動車両。
4. 前記複数のセル（８７）は、上下方向に互いに重ならないように隣接配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の鞍乗型電動車両。
5. 前記二次電池（８５）と前記荷台（２２）の内壁との間に、前記荷台（２２）に固定されて前記二次電池（８５）を囲む保護部材（８０）が配設されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の鞍乗型電動車両。
6. 荷台（２２）が、車体側面視で、前記後輪（ＷＲ）とオーバーラップしない位置に配設されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の鞍乗型電動車両。
7. 前記荷台（２２）が、車体平面視で、前記後輪（ＷＲ）とオーバーラップする位置まで広がる厚板形状とされていることを特徴とする請求項６に記載の鞍乗型電動車両。
8. 前記鞍乗型電動車両（１）が、車体フレームおよび前輪（ＷＦ）を含む車体前方の前車体（１ａ）と、該前車体（１ａ）に連結機構（２３）を介して連結される後車体（１ｂ）とから構成されることで、２本の後輪（ＷＲ）を路面に接地させたまま前記前車体（１ａ）をバンクさせて旋回走行可能に構成されており、
   前記荷台（２２）が、前記前車体（１ａ）に固定されていること特徴とする請求項１に記載の鞍乗型電動車両。
9. 前記鞍乗型電動車両（２００）が、車体フレームおよび前輪（ＷＦ）を含む車体前方の前車体（１ａ）と、該前車体（１ａ）に連結機構（２３）を介して連結される後車体（１ｂ）とから構成されることで、２本の後輪（ＷＲ）を路面に接地させたまま前記前車体（１ａ）をバンクさせて旋回走行可能に構成されており、
   前記荷台（２２ａ）が、前記後車体（１ｂ）に固定されていること特徴とする請求項１に記載の鞍乗型電動車両。

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