(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリおよびその充電装置を含み、バッテリをバッテリ充電装置上に載置して充電するバッテリ充電システムにおいて、
前記バッテリは、
複数のバッテリセルと、
前記各バッテリセルに装着され、バッテリセルの表面に通風路を形成するセルカバーと、
前記セルカバーの装着された複数のバッテリセルを、前記通風路が一方向を向くように収容し、前記各通風路の一端側および他端側に通風口を有するバッテリケースとを含み、
前記バッテリ充電装置は、
送風口を有するバッテリ載置面と、
前記送風口から送風する冷却ファンとを含み、
前記バッテリは、前記一端側が前記バッテリ載置面と対向し、前記通風口と前記送風口とが対向するように前記バッテリ充電装置に載置されることを特徴とするバッテリ充電システム。
【請求項２】
前記セルカバーの装着された複数のバッテリセルを、前記通風路が一方向を向くように収容する複数のセルトレイを具備し、
前記バッテリは、前記複数のセルトレイを積層して構成され、
前記各セルトレイの底面に通風口が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項３】
前記セルカバーの通風路は、前記バッテリの搭載状態で垂直方向に向くことを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリ充電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリおよびその充電装置を含むバッテリ充電システムに係り、特に、バッテリをバッテリ充電装置上に載置して充電するバッテリ充電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動車両用のバッテリーは、ニッケル・カドミウムバッテリーセルや、ニッケル・水素バッテリーセルの複数を直列に接続することにより構成され、バッテリーケースに収納した状態で車体に備え付けられている。このバッテリーケースは、車体に対して着脱できるように形成している。各バッテリセルは、熱収縮チューブや樹脂製ケースにより一括してパッキングされる。
【０００３】
一方、バッテリ充電時の発熱に伴ってバッテリ温度が上昇することを防ぐために、バッテリに通風口を設けると共に、冷却ファンによりバッテリケース内部に冷却風を送り込みながら充電する装置が、特開平１１−１２２８２９号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術では、各バッテリセルが熱収縮チューブや樹脂製ケースによりパッキングされ、セル同士が密着していたために冷却効率が低かった。このため、バッテリケース内に冷却風を送り込まれているにもかかわらず、各バッテリを十分に冷却することが困難であった。
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、多数のバッテリセルを収容して構成されるバッテリを、充電時に効率よく冷却できるようにしたバッテリ充電システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、バッテリおよびその充電装置を含み、バッテリをバッテリ充電装置上に載置して充電するバッテリ充電システムにおいて、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
【０００６】
(1)バッテリは、複数のバッテリセルと、各バッテリセルに装着され、バッテリセルの表面に通風路を形成するセルカバーと、セルカバーの装着された複数のバッテリセルを、前記通風路が一方向を向くように収容し、前記各通風路の一端側および他端側に通風口を有するバッテリケースとを含み、バッテリ充電装置は、送風口を有するバッテリ載置面と、送風口から送風する冷却ファンとを含み、バッテリは、その一端側が前記バッテリ載置面と対向するように前記バッテリ充電装置に載置されることを特徴とする。
【０００７】
(2)前記セルカバーの装着された複数のバッテリセルを、前記通風路が一方向を向くように収容する複数のセルトレイを具備し、前記バッテリは、前記複数のセルトレイを積層して構成され、前記各セルトレイの底面に通風口が形成されたことを特徴とする。
【０００８】
(3)前記セルカバーの通風路は、バッテリの搭載状態で垂直方向に向くことを特徴とする。
【０００９】
上記した特徴(1)によれば、各バッテリセル間に通風路が確保され、バッテリの一端側から送り込まれた冷却風が、前記各バッテリセル間に確保された通風路を通ってバッテリの他端側から排気されるので、効率的な冷却が可能になる。さらに、各バッテリセルの外表面がセルカバーによって個々に保護されるのでバッテリセルの耐久性が向上する。
上記した特徴(2)によれば、バッテリを複数のセルトレイの積層構造としても、バッテリの一端側から送り込まれた冷却風が、セルトレイ底面の通風口および各バッテリセル間に確保された通風路を通ってバッテリの他端側から排気されるので、効率的な冷却が可能になる。
上記した特徴(3)によれば、冷却風にさらされていない放電時にもバッテリセルの放熱が良好に行われるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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は、本発明を適用した電動車両の側面図であり、ここでは、トライアル用二輪車両を例にして説明する。
【００１１】
トライアル用二輪車両は、各セクション毎に岩石路、土手、傾斜路等の険しい地形を利用して、または人工的に設けて走行技術を競うトライアル競技用の車両であり、これを電動駆動とすれば、エンジン駆動の車両に比べて排気や騒音の点で有利であるために、特に屋内でのトライアル競技に好適である。
【００１２】
電動車両１０は、全アルミニウム合金製の車体フレーム１１にフロントフォーク１２（左右一対のフォーク部１２Ｌ，１２Ｒからなる。）を操舵可能に取り付け、このフロントフォーク１２の下端に前輪１３を取り付け、フロントフォーク１２の上端にバーハンドル１４を取り付け、車体フレーム１１の下方に電動モータユニット１５を取り付け、車体フレーム１１の後部下部に左右一対のピボットブラケット２２Ｌ，２２Ｒ（奥側のピボットブラケット２２Ｒは不図示）を接合し、これらのピボットブラケット２２Ｌ，２２Ｒにスイングアーム１６をピボット軸１６ａにて上下スイング可能に取り付け、このスイングアーム１６の後端に後輪１７を取り付けて構成される。
前記フロントフォーク１２の各フォーク部１２Ｌ，１２Ｒは、図２に示したように、その上端部をトップブリッジ１２１により連結され、その下方でさらにボトムブリッジ１２２により連結されている。各ブリッジ１２１，１２２は、割り締めボルト１２９により各フォーク部１２Ｌ，１２Ｒに締め付けられる。
【００１３】
ハンドル１４の端部にはスロットルグリップ（図示せず）が設けられている。なお、本実施形態の二輪車は電動車両であるためにスロットルを具備しておらず、したがってその開度を調整する手段としてのスロットルグリップは存在しないが、ここでは各部の機能を判りやすくするために、エンジン車両と同等の機能を発揮する部分はエンジン車両と同様の名称を用いて説明する。スロットルグリップの開度すなわちスロットル開度は、スロットルケーブル１２７の変位としてスロットルセンサ１２５に伝達される。
【００１４】
前記スロットルセンサ１２５は、そのベース部材１２６を、トップブリッジ１２１の前面２箇所に設けられたボス１２１ａ，１２１ｂに対してネジ１２４ａ，１２４ｂによりネジ止めすることにより、センサ部を含む主要部がトップブリッジ１２１とボトムブリッジ１２２との間に配置されるように固定される。
【００１５】
なお、本実施形態のトライアル用二輪車両は競技車両であり、図１に示したように、上下の各ブリッジ１２１、１２２と一対のフォーク部１２Ｌ，１２Ｒとで囲まれた空間を前方から覆うように、前側部材としてのゼッケンプレー１９が装着される。
このような構成によれば、前記スロットルセンサ１２５への上方からの飛来物の衝突がトップブリッジ１２１により阻止され、下方からの飛来物の衝突がボトムブリッジ１２２により保護され、前面からの飛来物の衝突がゼッケンプレート１９により阻止されるので、飛来物の衝突によるスロットルセンサ１２５の破損を防止できるようになる。
【００１６】
なお、スロットルセンサ１２５の取り付け位置は上記に限定されず、前記ゼッケンプレート１９の代わりにヘッドライトが装備される一般車両であれば、図３に示したように、ヘッドライト２９の背面に前記スロットルセンサ１２５を装着しても良い。
【００１７】
このような構成でも、上方からの小石や水滴などの飛来物のスロットルセンサ１２５への衝突はトップブリッジ１２１により阻止され、下方からの飛来物の衝突はボトムブリッジ１２２により阻止され、前面からの飛来物の衝突はヘッドライト２９により阻止されるので、飛来物の衝突によるスロットルセンサ１２５の破損を防止できるようになる。
図１に戻り、電動モータユニット１５の出力スプロケット１５ｂは、無端状のチェーン１５ｃを介して後輪１７のドリブンスプロケット２４に連結されている。チェーン１５ｃの変位はチェーンガイド２５により規制される。前輪１３の上方はフロントフェンダ２１で覆われ、後輪１７の上方はリヤフェンダ２３で覆われている。
図４は、前記車体フレーム１１を上方から見込んだ図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００１８】
車体フレーム１１は、左右一対のセンターフレーム１１Ｌ，１１Ｒを主要な構成とし、その先端部はヘッドパイプ１８を介して連結され、後端部はリヤステー２８を介して連結されている。各センターフレーム１１Ｌ，１１Ｒはさらに、その先端および後端間を３つのブリッジフレーム１１ａ，１１ｂ，１１ｃで連結されている。
車体フレーム１１は、図４、５に示したように、センターフレーム１１Ｌ，１１Ｒ、ヘッドパイプ１８およびブリッジフレーム１１ａで囲まれた前方開口２６、およびセンターフレーム１１Ｌ，１１Ｒ、リヤステー２８およびブリッジフレーム１１ａで囲まれた後方開口２７を備える。前方開口２６内には、制御回路ユニット３０が上方への着脱を自在に収容される。
【００１９】
後方開口２７内には、バッテリ４０が上方への着脱を自在に収容される。制御回路ユニット３０は上方からユニットカバー７１で覆われ、バッテリ４０は上方からバッテリカバー７２で覆われ、それぞれ開口部８１，８２，８３において、車体フレーム１１のタッピング孔８４，８５，８６にネジ止め固定される。
図６は、前記制御回路ユニット３０を底部から見込んだ斜視図であり、図７は、その上部平面図である。
制御回路ユニット３０は、前記車体フレーム１１の前方開口２６の内周形状に合わせて、その投影形状が略台形状となる四角柱であり、その底部にはヒートシンク３１が設けられている。制御回路ユニット３０は、図５に示したように、少なくともヒートシンク３１が車体フレーム１１の下部から露出するように装着される。制御回路ユニット３０から延びた信号ライン３４の先端にはカプラ３５が装着されている。
制御回路ユニット３０の上面には、図７にも示したように３つのフランジ部３２，３３，３３が設けられ、制御回路ユニット３０が前部開口２６内に収容されると、前記フランジ部が車体フレーム１１の上面に当接されて上下方向の位置を規制される。そして、各フランジ３２，３３，３３に設けられた開口において車体フレーム１１に対してネジ止め固定される。
図８は、前記後部開口２７内に収容されるバッテリ４０の上面図、図９は側面図、図１０は正面図、図１１は底面図である。
バッテリ４０は、車載状態での後部幅Ｗrが後部以外の幅Ｗfに較べて広く、また後部高Ｈrが前部高Ｈfに較べて低くなっている。バッテリ４０の上面には多数の通風口４０１が開口され、対向する下面には、図１１に示したように、メッシュ状の開口が形成されている。バッテリ４０の側面前方には、当該バッテリを車体フレーム１１に固定するための突起４０４が形成され、後正面には、当該バッテリを後述するバッテリトレイ４０６に固定するための突起４０５が形成されている。
【００２０】
このように、本実施形態ではバッテリの進行方向に対する幅Ｗを、後部以外（Ｗf）では当該後部（Ｗr）よりも狭くしたので、図１２に示したように、バッテリカバー７２の投影形状すなわち当該部分の車体形状を、進行方向に沿って前部および後部の間に凹部を有する鼓状にできる。したがって、運転者が両膝８１Ｌ，８１Ｒで車体を挟持するニーグリップが容易になる。
【００２１】
さらに、本実施形態ではバッテリの高さＨを、後部（Ｈr）が前部（Ｈf）よりも低くなるようにしたので、図１３に示したように、バッテリカバー７２の後部位置における車体高を、バッテリ容量を損なうことなく低くすることができ、その結果、跨ぎ易さや競技のし易さが向上する。
図１４，１５は、前記バッテリ４０の固定方法を示した図である。車体フレーム１１の２つのブリッジ１１ｂ、１１ｃ上に樹脂製のバッテリトレイ４０６が固定される。バッテリトレイ４０６の後部には、フックプレート４０７が立設され、底面には、バッテリ４０を制御ユニット３０と接続するための接続ケーブル４０６ａおよびそのカプラ４０６ｂが設けられている。
【００２２】
バッテリ４０は、その後部正面の突起４０５が前記フックプレート４０７に係合され、かつ前方側面の左右に設けられた突起４０４，４０４が前記ブリッジ１１ａの突起受け１１ｆ内に収まるように収容される。バッテリ４０の各左右突起４０４には、突起受け１１ｆの側面から挿入されたピン４０８が挿貫されて当該突起受け１１ｆからの離脱を防止している。
【００２３】
図１６は、前記バッテリ４０の内部構造を示した展開図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００２４】
本実施形態のバッテリ４０は、バッテリセルを収容する３つのセルトレイ４１１，４１２，４１３をベーストレイ４１０上に重ねて構成される。各セルトレイ４１１，４１２，４１３には、多数のバッテリセルが起立姿勢または倒立姿勢で収容される。各セルトレイ４１１，４１２，４１３およびベーストレイ４１０は、図１７に代表して示したように、底面にメッシュ状の通風口４９１を具備し、また後述するコネクタ４３０を一端に有する。
【００２５】
図１８，１９は、  各セルトレイ４１１，４１２，４１３へのバッテリセルの収容方法を示した図であり、ここでは、セルトレイ４１２への収容方法を例にして説明する。
【００２６】
図１８に示したように、各バッテリセル４２１には筒状のセルカバー４２２が装着される。セルカバー４２２の内周面には多数の通風路４２２ａが縦方向に形成され、セルカバー４２２の側面には、各通風路４２２ａに合わせてスリット４２２ｂが縦長に開口されている。
セルカバー４２２を装着されたバッテリセル４２１は、図１９に示したように、セルトレイ４１２内に起立姿勢または倒立姿勢で収容される。各バッテリセル４２１は、起立姿勢のバッテリセルの正極と倒立姿勢のバッテリセルの負極、および起立姿勢のバッテリセルの負極と倒立姿勢のバッテリセルの正極とをブリッジ電極４２３により相互に接続することにより、全てのバッテリセル４２１が直列接続される。各バッテリセル４２１の電極とブリッジ電極４２３とは、例えばスポット溶接（抵抗溶接またはレーザ溶接など）により電気的かつ物理的に接合される。
【００２７】
図１６、１７に戻り、各セルトレイ４１１，４１２，４１３およびベーストレイ４１０の端部にはコネクタ４３０，４３１，４３２，４３３が設けられ、前記直列接続されたバッテリセル４２１の正極ラインおよび負極ラインが、それぞれ正電極および負電極に接続される。
【００２８】
コネクタ４３０，４３１，４３２，４３３は、各トレイ４１０，４１１，４１２，４１３を正規の姿勢で上下に重ね合わせることにより直列接続される。ベーストレイ４１０のコネクタ４３０は、前記直列接続の一端（正極）および他端（負極）を裏面に引き出す。各セルトレイ４１１，４１２，４１３は、その中央部近傍に温度センサ（例えば、サーミスタ）４７１，４７２，４７３を搭載し、各温度センサ４７１，４７２，４７３の信号ラインも、ベーストレイ４１０のコネクタ４３０を介して裏面へ引き出される。セルトレイ４１１，４１２，４１３およびベーストレイ４１０は、図示しないバッテリケースで覆われる。
前記ベーストレイ４１０の裏面（底面）に露出した電極は、バッテリ４０を前記バッテリトレイ４０６上に載置すると、図１５に示したように、当該バッテリトレイ４０６の接続ケーブル４０６ａおよびカプラ４０６ｂを介して前記制御ユニット３０と接続される。
【００２９】
図２０は、前記ベーストレイ４１０の裏面に露出する前記コネクタ４３０の平面図、図２１は、その主要部の断面図である。
コネクタ４３０は、２つの正極接点４４２ａ，４４２ｂ、２つの負極接点４４３ａ，４４３ｂおよび６つの温度センサ接点４４４ａ，４４４ｂ，４４５ａ，４４５ｂ，４４６ａ，４４６ｂを備えている。
【００３０】
本実施形態では、正負の接点を２つずつ設けることにより接触不良等の防止を図っている。温度センサ接点４４４ａ，４４４ｂには、バッテリプレート４１１に設けられた温度センサ４７１の信号ラインが接続される。温度センサ接点４４５ａ，４４５ｂには、バッテリプレート４１２に設けられた温度センサ４７２の信号ラインが接続される。温度センサ接点４４６ａ，４４６ｂには、バッテリプレート４１３に設けられた温度センサ４７３の信号ラインが接続される。
【００３１】
図２２は、前記バッテリトレイ４０６側に設けられたコネクタ４３５の主要部の構成を示した断面図であり、前記バッテリ側の各接点に対応してスプリングピン４５０が設けられている。
【００３２】
このように、本実施形態ではバッテリ電極と外部接点とがスプリングピンにより弾性的に接触されるので、常に良好な導通が確保される。
【００３３】
図２３は、上記したバッテリ４０の充電構造を説明するための斜視図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００３４】
バッテリ充電器５０は、前記バッテリ４０の底面形状に合わせて凹状に窪んだバッテリ載置面５３を備える。当該載置面５３には、バッテリ４０の前記コネクタ４３０と対応する位置に充電コネクタ５１が設けられているので、バッテリ４０を搭載するだけで両者の電気的な接続が確保される。バッテリ充電器５０は、交流１００Ｖの商用電源をバッテリ電圧に見合った直流電圧に変換して充電電流をバッテリ４０へ供給する。
【００３５】
バッテリ載置面５３の主要部はメッシュ状に開口され、内部に設けられた空冷ファン（図示せず）を回転させることにより、外気を吸気口５２から吸引してバッテリ載置面５３から送風する。この送風は、バッテリ４０のベーストレイ４１０および各セルトレイ４１１，４１２，４１３の底部に設けられたメッシュ網４９１および各バッテリセル４２１の側面とセルカバー４２２との間に確保された通風路４２２ａを経由して、バッテリ上部の前記通風口４０１からバッテリ外部へ抜ける。
【００３６】
本実施形態によれば、バッテリ充電器５０のバッテリ載置面５３をメッシュ状に構成すると共に、その下部に冷却ファンを設けてバッテリ載置面から上方に向けて、充電中に送風が行われるようにしたので、充電中のバッテリを効率良く冷却することができるようになる。
【００３７】
さらに、本実施形態ではバッテリ４０の下面、上面および各セルトレイ、ベーストレイの底部に通風口を設けると共に、各バッテリセルの側面にも通風路を確保したので、バッテリをさらに効率良く冷却できるようになる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1)各バッテリセル間に通風路が確保され、バッテリの一端側から送り込まれた冷却風が、前記各バッテリセル間に確保された通風路を通ってバッテリの他端側から排気されるので、効率的な冷却が可能になる。また、セルカバーが各バッテリセルの衝撃緩衝剤として機能し、車両やバッテリに加わった衝撃を緩和させることができるので、バッテリセルの機械的な耐久性が向上する。
(2)バッテリを複数のセルトレイの積層構造としても、バッテリの一端側から送り込まれた冷却風が、セルトレイ底面の通風口および各バッテリセル間に確保された通風路を通ってバッテリの他端側から排気されるので、効率的な冷却が可能になる。
(3)セルカバーの通風路がバッテリの搭載状態で垂直方向に向くので、冷却風にさらされていない放電時にもバッテリセルの放熱が良好に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用した電動車両の側面図である。
【図２】  スロットルセンサの配置を説明するための図である。
【図３】  スロットルセンサの他の配置例を説明するための図である。
【図４】  車体フレームを上方から見込んだ図である。
【図５】  車体フレームのバッテリ搭載状態での側面図である。
【図６】  制御回路ユニットを底部から見込んだ斜視図である。
【図７】  制御回路ユニットの上部平面図である。
【図８】  バッテリの上面図である。
【図９】  バッテリの側面図である。
【図１０】  バッテリの正面図である。
【図１１】  バッテリの底面図である。
【図１２】  バッテリカバーの水平断面図である。
【図１３】   バッテリカバーの側面図である。
【図１４】   バッテリの固定方法を示した上面図である。
【図１５】   バッテリの固定方法を示した側面図である。
【図１６】   バッテリの内部構造を示した展開図である。
【図１７】   セルトレイの平面図である。
【図１８】   セルカバーの構造を示した斜視図である。
【図１９】   バッテリセルの接続方法を示した図である
【図２０】   ベーストレイコネクタの平面図である。
【図２１】   ベーストレイコネクタの断面図である。
【図２２】   バッテリトレイコネクタの断面図である。
【図２３】   バッテリの充電構造を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
１０…電動車両，１１…車体フレーム，１２…フロントフォーク，１６…スイングアーム，１８…ヘッドパイプ，１９…ゼッケンプレート，２６…前方開口，２７…後方開口，２９…ヘッドライト，３０…制御回路ユニット，４０…バッテリ，５０…バッテリ充電器，７１…ユニットカバー，７２…バッテリカバー，１２１…トップブリッジ，１２２…ボトムブリッジ，１２５…スロットルセンサ，１２７…スロットルケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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