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図面 (5)

課題

必要な容量に応じてバッテリモジュールの容量を容易に調整可能で、優れた側突安全性を実現しつつも整備性を向上させた電動トラックバッテリモジュール構造を提供すること。

解決手段

架装物(4)を有する電動トラック(1)に設けられる電動トラック用バッテリモジュール構造であって、前記電動トラックのシャシフレーム(2)間に設けられたソケットベース(21)と、前記ソケットベースの前記架装物と対向する第1表面(21a)とは反対側の第2表面(21b)において、複数のバッテリセル(25)が取り付け可能な複数のバッテリソケット(24)と、を備えること。

概要

背景

従来から乗用車に関して、走行用駆動源としてモータを搭載する電動自動車や、走行駆動源としてエンジン及びモータを利用するハイブリッド電動自動車の開発がなされてきた。近年においては、当該乗用車のみならず、トラック等を含めた商用車においても、電動商用車及びハイブリッド電動商用車の開発及び研究が進められてきている。このような電動商用車及びハイブリッド電動商用車の一例として、電動トラック及びハイブリッド電動トラックが、特許文献1に開示されている。

特許文献1に開示されているバッテリボックス保持構造においては、車両のフレーム間にバッテリを設けている。このようなバッテリの配置は、側突安全性の観点から好ましく、予期せぬ外部から加わる力からバッテリを保護することができる。

概要

必要な容量に応じてバッテリモジュールの容量を容易に調整可能で、優れた側突安全性を実現しつつも整備性を向上させた電動トラック用バッテリモジュール構造を提供すること。架装物(4)を有する電動トラック(1)に設けられる電動トラック用バッテリモジュール構造であって、前記電動トラックのシャシフレーム(2)間に設けられたソケットベース(21)と、前記ソケットベースの前記架装物と対向する第1表面(21a)とは反対側の第2表面(21b)において、複数のバッテリセル(25)が取り付け可能な複数のバッテリソケット(24)と、を備えること。

目的

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とする

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請求項1

架装物を有する電動トラックに設けられる電動トラック用バッテリモジュール構造であって、前記電動トラックのシャシフレーム間に設けられたソケットベースと、前記ソケットベースの前記架装物と対向する第1表面とは反対側の第2表面において、複数のバッテリセルが取り付け可能な複数のバッテリソケットと、を備える電動トラック用バッテリモジュール構造。

請求項2

前記バッテリソケットに取り付けられた前記バッテリセルの周辺囲み且つ前記バッテリセルを収容するカバー部材を備え、前記カバー部材の内面は前記バッテリセルに当接する請求項1に記載の電動トラック用バッテリモジュール構造。

請求項3

前記ソケットベースの前記第1表面に放熱部材を備える請求項1又は2に記載の電動トラック用バッテリモジュール構造。

請求項4

前記ソケットベースは、前記バッテリソケットに取り付けられた前記バッテリセルを加熱する加熱手段を備える請求項3に記載の電動トラック用バッテリモジュール構造。

請求項5

前記放熱部材は、前記ソケットベースの前記第1表面上において一方向に延在し、且つ互いに平行に設置された複数のフィンを含み、前記加熱手段の少なくとも一部は、前記複数のフィンの形成面において、前記複数のフィンと直交するように配設されている請求項4に記載の電動トラック用バッテリモジュール構造。

請求項6

前記バッテリソケットに取り付けられた前記バッテリセルの状態を監視するセル監視センサを備える請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電動トラック用バッテリモジュール構造。

技術分野

0001

本発明は、車両に搭載されるバッテリモジュールの構造に係り、詳しくは走行用駆動源としてモータを備える電動トラック用のバッテリモジュール構造に関する。

背景技術

0002

従来から乗用車に関して、走行用駆動源としてモータを搭載する電動自動車や、走行駆動源としてエンジン及びモータを利用するハイブリッド電動自動車の開発がなされてきた。近年においては、当該乗用車のみならず、トラック等を含めた商用車においても、電動商用車及びハイブリッド電動商用車の開発及び研究が進められてきている。このような電動商用車及びハイブリッド電動商用車の一例として、電動トラック及びハイブリッド電動トラックが、特許文献1に開示されている。

0003

特許文献1に開示されているバッテリボックス保持構造においては、車両のフレーム間にバッテリを設けている。このようなバッテリの配置は、側突安全性の観点から好ましく、予期せぬ外部から加わる力からバッテリを保護することができる。

先行技術

0004

特開2016−113063号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、このような電動商用車及びハイブリッド電動商用車は、従来から開発されていた一般的な乗用車タイプの電動自動車及びハイブリッド電動自動車と異なり、求められるバッテリモジュールの電力容量車両特性や顧客要望に応じて様々となる。これは、電動商用車及びハイブリッド電動商用車は、使用される用途が多種多様となるためである。

0006

また、側突安全性を考慮して、バッテリを車両のフレーム間に設けてしまうと、当該バッテリへのアクセスが困難となる傾向がある。従って、フレーム側部にバッテリを設ける場合と比較して、整備性が悪化することになる。

0007

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、必要な容量に応じてバッテリモジュールの容量を容易に調整可能で、優れた側突安全性を実現しつつも整備性を向上させた電動トラック用バッテリモジュール構造を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

(1)本適用例に係る電動トラック用バッテリモジュール構造は、架装物を有する電動トラックに設けられる電動トラック用バッテリモジュール構造であって、前記電動トラックのシャシフレーム間に設けられたソケットベースと、前記ソケットベースの前記架装物と対向する第1表面とは反対側の第2表面において、複数のバッテリセルが取り付け可能な複数のバッテリソケットと、を備える。

0009

本適用例に係る電動トラック用バッテリモジュール構造においては、複数のバッテリセルがシャシフレーム間に配置されているため、複数のバッテリセルの側突安全性が優れていることになる。一方、本適用例に係る電動トラック用バッテリモジュール構造においては、バッテリソケットに対してバッテリセルを電動トラックの下方(地面側)から取り付ける構造となっているため、バッテリソケット又はバッテリソケットに取り付けられたバッテリセルへアクセスする際に、電動トラックの他の部品が邪魔になることなく、当該アクセスを容易に行うことができる。すなわち、複数のバッテリセルがシャシフレーム間に配置されていても、顧客の要求に応じて、バッテリセルの増減を容易に行うことができ、更には故障したバッテリセルの取り換えも容易に行うことができることから、整備性を向上することができる。

0010

(2)本適用例に係る電動トラック用バッテリモジュール構造は、上記(1)において、前記バッテリソケットに取り付けられた前記バッテリセルの周辺囲み且つ前記バッテリセルを収容するカバー部材を備え、前記カバー部材の内面は前記バッテリセルに当接してもよい。これにより、電動トラックの車輪によって巻き上げられた石、ごみ若しくは水、又は冷気侵入を防止し、ソケットベース及びバッテリセルを保護することができる。また、電動トラックの一部が水に浸かる場合であっても、当該水の浸入を防止してソケットベース及びバッテリセルを保護することができる。加えて、カバー部材を、搭載されたバッテリセルの固定要素として兼用できるため、バッテリセルとソケットベースとの接続信頼性を確保できる他、外気露出することにより走行風により冷却可能なカバー部材をバッテリセルに当接させていることから、バッテリセルからカバー部材への熱伝導を通じてバッテリセルの放熱性を高めることができる。

0011

(3)本適用例に係る電動トラック用バッテリモジュール構造は、上記(1)又は(2)において、前記ソケットベースの前記第1表面に放熱部材を備えてもよい。これにより、バッテリセルから生じる熱を良好に放熱することができ、バッテリセルの温度上昇及びそれに伴う性能悪化を防止することができる。

0012

(4)本適用例に係る電動トラック用バッテリモジュール構造は、上記(3)において、前記ソケットベースは、前記バッテリソケットに取り付けられた前記バッテリセルを加熱する加熱手段を備えてもよい。これにより、電動トラックの発進前又は直後、および充電直前または充電中におけるバッテリセルの温度が低い場合であっても、バッテリソケットに取り付けられた全てのバッテリセルを加熱することができ、バッテリの状態を向上させることができる。

0013

(5)本適用例に係る電動トラック用バッテリモジュール構造は、上記(4)において、前記放熱部材は、前記ソケットベースの前記第1表面上において一方向に延在し、且つ互いに平行に設置された複数のフィンを含み、前記加熱手段の少なくとも一部は、前記複数のフィンの形成面において、前記複数のフィンと直交するように配設されていてもよい。これにより、放熱部材による放熱作用と加熱手段による加熱作用とが互いに打ち消し合うようなことが防止され、バッテリセルの冷却及び加熱をより効率よく行うことができる。また、ソケットベースに複数のフィンが形成されることにより、平板状のソケットベースのみよりも強度を向上させ、バッテリセルを保持する構造としての強度を確保することができる。

0014

(6)本適用例に係る電動トラック用バッテリモジュール構造は、上記(1)乃至(5)のいずれかにおいて、前記バッテリソケットに取り付けられた前記バッテリセルの状態を監視するセル監視センサを備えてもよい。これにより、バッテリセルの異常及び故障等を検出することができ、バッテリセルの交換の必要性を容易に把握することができる。

発明の効果

0015

上記手段を用いる本発明によれば、必要な容量に応じてバッテリモジュールの容量を容易に調整可能あり、優れた側突安全性を実現しつつも整備性を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の一実施形態における電動トラック用バッテリモジュール構造を備える電動トラックの概略構成図である。
図1シャシフレームに対するバッテリモジュールの取付構造を拡大して示す平面図である。
本発明の一実施形態における電動トラック用バッテリモジュール構造を構成するソケットベースの第2表面側における平面図である。
本発明の一実施形態における電動トラック用バッテリモジュール構造を構成するソケットベースの第1表面側における平面図である。

実施例

0017

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。

0018

図1は本発明の一実施形態における電動トラック用バッテリモジュール構造を備える電動トラックの概略構成図である。また、図2は、図1のシャシフレームに対するバッテリモジュールの取付構造を拡大して示す平面図である。更に、図3は、本発明の一実施形態における電動トラック用バッテリモジュール構造を構成するソケットベースの第2表面側における平面図である。そして、図4は、本発明の一実施形態における電動トラック用バッテリモジュール構造を構成するソケットベースの第1表面側における平面図である。

0019

図1に示すように、走行駆動源としてのモータ(図示せず)を備える電動トラック1は、シャシフレーム2、当該シャシフレーム2の前方に配置されるキャブ3、及び当該シャシフレーム2の後方に配置される架装物である荷箱4を備えている。ここで、キャブ3は、電動トラック1の運転者搭乗可能な構造(例えば、ドア等)を有しており、荷箱4は、配送物等の各種の荷物積載できる構造を有している。

0020

また、図1に示すように、シャシフレーム2は、サイドレール11R、11L、複数のクロスメンバ12から構成されている。サイドレール11R、11Lは、所定の間隔を保ち、電動トラック1の前後方向に沿って平行に延在し、左右一対として設けられている。また、複数のクロスメンバ12は、電動トラック1の車幅方向に沿って平行に設けられている。このようなサイドレール11R、11L、複数のクロスメンバ12の構成から、シャシフレーム2は、いわゆる梯子型フレームを構成している。

0021

更に、図1に示すように、シャシフレーム2の前方(キャブ3側)には前輪13が懸架され、シャシフレーム2の後方(荷箱4側)には後輪14が懸架されている。

0022

そして、一対のサイドレール11R、11Lの間には、走行駆動源としてのモータに加え、クラッチ、及びトランスミッション等の動力ユニット15が配設されている。更に、一対のサイドレール11R、11Lの間には、当該動力ユニット15に接続されたプロペラシャフト16、及び当該プロペラシャフトに接続されたデファレンシャル17も配置されている。このような構成から、動力ユニット15からの出力は、プロペラシャフト16及びデファレンシャル17を介して駆動輪である後輪14に伝達され、電動トラック1が走行することになる。当然ながら、走行駆動源の構成はこれに限るものではなく任意に変更可能であり、例えばプロペラシャフト16を除して動力ユニット15をデファレンシャル17の傍に配置するような構成としてもよいし、モータ、ギヤボックス、デファレンシャルが一体化されたユニットを配置するような構成としてもよい。

0023

図1及び図2に示すように、走行駆動源のモータ用の電力を蓄えるバッテリパック20は、一対のサイドレール11R、11Lの間に設けられている。当該バッテリパック20は、一対のサイドレール11R、11Lの間に主要部材として配設されるソケットベース21を備えている。また、荷箱4と対向するソケットベース21の第1表面21a側には、放熱部材22及び加熱部(加熱手段)23が配設されている。一方、第1表面21aとは反対側に位置するソケットベース21の第2表面21bには、複数のバッテリソケット24、バッテリセル25、カバー部材26が配設されている。

0024

ソケットベース21は、例えば、ネジ等の固定部材(図示せず)によってサイドレール11R、11Lに固定されている。また、ソケットベース21の第2表面21bには、地面に向けて突出するように配設されている複数のバッテリソケット24同士を電気的に接続するための回路(図示せず)が形成されている。例えば、当該回路によってバッテリソケット24同士の接続状態並列接続となり、バッテリソケット24に差し込まれる状態のバッテリセル25同士の接続状態も並列接続となる。なお、当該回路は、ソケットベース21の内部に形成されてもよい。

0025

図3に示すように、複数のバッテリソケット24は、ソケットベース21の第2表面21b上において、マトリックス状に配設されている。また、各ソケットベース21は、プラス端子24a及びマイナス端子24bを有している。このようなソケットベース21が、地面に向けて突出するように配置されているため、バッテリセル25のプラス端子をソケットベースのプラス端子24aに接触させるとともに、バッテリセル25のマイナス端子をソケットベースのマイナス端子24bに接触させ、ソケットベース21の下方(すなわち、地面側)からバッテリセル25を差し込むことができる。このようなバッテリセル25の差し込み構造から、バッテリパック20においては、バッテリセル25がソケットベース21に対してぶら下がるように配設され、バッテリセル25を着脱自在にすることが可能になる。

0026

例えば、バッテリソケット24の数量は300個であり、多数のバッテリセル25を取り付けることができるようになっている。また、本実施形態においては、100個のバッテリセルを1つのモジュールとしてバッテリモジュール27が構成されている。すなわち、本実施形態においては、3つのバッテリモジュール27からバッテリパック20が構成されていることになる。なお、バッテリソケット24の数量や、バッテリモジュール27を構成するためのバッテリセル25の数量は、電動トラック1に要求される各種の特性に応じて適宜変更することができる。また、各バッテリモジュール27には、各種のセンサ、及び冷却ユニットが配設され、バッテリモジュール27ごとに各種の制御がなされている。

0027

このようなバッテリソケット24が配設されることにより、顧客の要望に適合した数量のバッテリセル25のみを容易に装着することができる。また、装着されたバッテリセル25のうち、不具合が生じたり又は故障したもののみを容易に取り換えることが可能になる。なお、顧客の要望に適合した数量のバッテリセル25を取り付ける場合、電動トラック1の前後方向及び車幅方向の重量バランスを考慮して、バッテリセル25を最適な位置に取り付けることが好ましい。

0028

また、図3に示すように、各バッテリソケット24の近傍にはセル監視用センサ28が設けられている。本実施形態においては、各バッテリソケット24と各セル監視用センサ28とが1対1に対応しており、各バッテリソケット24に取り付けられた各バッテリセル25の状態を監視することができる。これにより、バッテリセル25の異常及び故障等を検出することができ、バッテリセル25の交換の必要性を容易に把握することができる。

0029

例えば、セル監視用センサ28は、バッテリセル25の充電残量及び温度、並びにバッテリソケット24との接続状態等を把握することができる各種のセンサを含んでいる複合センサであってもよい。なお、セル監視用センサ28は、各バッテリソケット24に対してひとつずつ設けられる必要はなく、例えば、複数(例えば、10個)のバッテリソケット24に対して1つのセル監視用センサ28が設けられてもよく、又はバッテリモジュール27ごとに1つのセル監視用センサ28が設けられてもよい。

0030

更に、図2に示すように、バッテリソケット24に取り付けられたバッテリセル25の周辺を囲み且つ当該バッテリセル25を収容するように、カバー部材26がソケットベース21の第2表面21b上に設けられている。また、バッテリセル25が取り付けられていないバッテリソケット24に対しても、当該バッテリソケット24を囲むようにカバー部材26が設けられている。カバー部材26は、鉄等の金属又はポリカーボネート等の樹脂から構成されている。本実施形態において、1つのバッテリモジュール27ごと(すなわち、100個のバッテリソケット24ごと)に、1つのカバー部材26が設けられ、バッテリパック20としては3つのカバー部材26が配設されることになる。ここで、カバー部材26は、1つのバッテリモジュール27の形成領域を密封するように、ソケットベース21に対してねじ等の接合部材により取り付けられる。

0031

このようなカバー部材26を配設することにより、前輪13又は後輪14によって巻き上げられた石、ごみ若しくは水、又は冷気の侵入を防止し、ソケットベース21及びバッテリセル25を保護することができる。また、カバー部材26によって1つのバッテリモジュール27の形成領域が密封されているため、電動トラック1の一部が水に浸かる場合であっても、当該水の浸入を防止してソケットベース21及びバッテリセル25を保護することができる。更に、本実施形態においては、1つのバッテリモジュール27ごとにカバー部材26が設けられているため、ひとつずつバッテリセル25を保護する場合と比較して、バッテリ保護の容易化及びコスト低減が図られている。

0032

また、図2に示すように、カバー部材26の内面がバッテリセル25に当接するように、カバー部材26は設計されていてもよい。具体的には、カバー部材26の内面がバッテリセル25のソケットベース21側とは反対側の面と当接するようにカバー部材26が設けられる。

0033

これにより、加えて、カバー部材26を、搭載されたバッテリセル25の固定要素として兼用できるため、バッテリセル25とソケットベース21との接続信頼性を確保できる他、外気に露出することにより走行風により冷却可能なカバー部材26をバッテリセル25に当接させていることから、バッテリセル25からカバー部材26への熱伝導を通じてバッテリセル25の放熱性を高めることができる。

0034

図2及び図4に示すように、放熱部材22は、ソケットベース21の第1表面21a上において電動トラック1の前後方向に沿って延在し、且つ互いに平行に設置された複数のフィン22aを含んでいる。このようなフィン22aがソケットベース21の第1表面21aに形成されていることにより、バッテリセル25から生じる熱を良好に放熱することができ、バッテリセル25の温度上昇及びそれに伴う性能悪化を防止することができる。また、このようなソケットベース21(すなわち、放熱部材22)のフィン型構造により、平板状のソケットベース21のみよりも強度を向上させ、バッテリセル25を保持する構造としての強度を確保することができる。

0035

なお、放熱部材22のフィン22aの延在方向は電動トラック1の前後方向ではなく、車幅方向としてもよい。また、フィン22aを格子状に形成してもよい。更に、一方向に延在するフィン22aに代えて、円柱状、円錐状、角柱状、又は角錐状の突起をソケットベース21の第1表面21a上形成し、放熱部材22として機能させてもよい。そして、放熱部材22は、フィン型構造に限定されることなく、バッテリセル25から生じる熱を放熱することができれば、他の形状又は構造を備えていてもよい。

0036

図2及び図4に示すように、加熱部23は、放熱部材22の上方(荷箱4側)に形成されている。ここで、加熱部23は、図示しない固定部材によってソケットベース21の第1表面21a上に固定されている。本実施形態において、加熱部23は、ヒートパイプである。加熱部23の配置構成としては、ソケットベース21の第1表面21aを上方から目視した場合に(図4に示す状態で)、ソケットベース21の車幅方向の両端において、電動トラック1の前後方向に沿って所定の間隔で延在し、且つ電動トラック1の前後方向に沿って延在する部分を接続するようにソケットベース21の車幅方向の一端から他端に向っても延在している。すなわち、加熱部23の配置形状は略ジグザグとなる。これらのことを換言すると、加熱部23の少なくとも一部(車幅方向に延在する部分)は、複数のフィン22aの形成面において、フィン22aと直交するように配設されている。

0037

このような加熱部23の配置により、電動トラック1の発進前又は直後、および充電直前または充電中におけるバッテリセル25の温度が低い場合であっても、バッテリソケット24に取り付けられた全てのバッテリセル25を均一に加熱することができ、バッテリセル25の状態を向上させることができる。また、本実施形態においては、加熱部23がヒートパイプであるため、バッテリセル25によって生じた熱を電動トラック1の他の部品へ供給し、当該他の部品を加熱してもよい。すなわち、加熱部23はバッテリセル25を加熱するだけでなく、バッテリセル25を冷却するように機能することになる。

0038

また、上述したような放熱部材22と加熱部23との直交配列により、バッテリセル25の冷却及び加熱をより効率よく行うことができる。これは、当該直交配列により、放熱部材22による放熱作用と加熱部23による加熱作用とが互いに打ち消し合うようなことが防止されるためである。

0039

なお、本実施形態においては、加熱部23をヒートパイプとしていたが、ニクロム線を加熱部としてソケットベース21内に埋め込んでもよい。

0040

本実施形態における電動トラック1は、バッテリパック20(すなわち、ソケットシステム)に対して、1つのバッテリマネージメントシステムを備えている。これにより、バッテリセル25の数量の調整に伴ってバッテリモジュール27が増減した場合であっても、プラグアンドプレーを行うことができる。このため、電動トラック1に特別なソフトウエアの導入又は変更、及びECUハードウエアの追加も必要がなくなり、電動トラック1自体のコスト低減を図ることができる。

0041

以上のように、本実施形態に係るバッテリパック20は、ソケットベース21、放熱部材22、加熱部23、バッテリソケット24、バッテリセル25、カバー部材26、及びセル監視用センサ28から構成されている。一方、バッテリモジュール27の構造であり、本願発明である電動トラック用バッテリモジュール構造としては、ソケットベース21及びバッテリソケット24を必須の構成として備えるとともに、放熱部材22、加熱部23、カバー部材26、及びセル監視用センサ28を附属の構成として備えている。

0042

本実施形態に係る電動トラック用バッテリモジュール構造においては、バッテリパック20がサイドレール11R、11Lの間に配置されているため、バッテリパック20の側突安全性が優れていることになる。

0043

一方、本実施形態に係る電動トラック用バッテリモジュール構造においては、バッテリソケット24に対してバッテリセル25を電動トラック1の下方(地面側)から取り付ける構造となっているため、バッテリソケット24又はバッテリソケット24に取り付けられたバッテリセル25へアクセスする際に、荷台または架装物および電動トラック1の他の部品が邪魔になることなく、当該アクセスを容易に行うことができる。すなわち、バッテリパック20がサイドレール11R、11Lの間に配置されていても、顧客の要求に応じて、バッテリセル25の増減を容易に行うことができ、更には故障したバッテリセル25の取り換えも容易に行うことができることから、整備性を向上することができる。

0044

以上のことから、本実施形態に係る電動トラック用バッテリモジュール構造においては、必要な容量に応じてバッテリモジュールの容量を容易に調整可能で、優れた側突安全性を実現しつつも整備性が向上している。

0045

1電動トラック
2シャシフレーム
3キャブ
4荷箱(架装物)
11R、11Lサイドレール
12クロスメンバ
13前輪
14後輪
15動力ユニット
16プロペラシャフト
17デファレンシャル
20バッテリパック
21ソケットベース
21a 第1表面
21b 第2表面
22放熱部材
22aフィン
23 加熱部(加熱手段)
24バッテリソケット
24aプラス端子
24bマイナス端子
25バッテリセル
26カバー部材
27バッテリモジュール
28セル監視用センサ

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