JP2018187976A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両重量低減に寄与しつつ、側突時の安全性及び整備性を向上可能な電動車両を提供する。【解決手段】電動機から出力される動力で走行可能な電動車両であって、電動機に電力を供給する電力供給部７を保持する保持部８を、一対のサイドレール５間であってキャブブリッジ１１と強化クロスメンバ６ａとの間に設けることで、車両重量低減に寄与しつつ、側突時の安全性及び整備性を向上可能な電動車両を提供できる。【選択図】図２

Description

本発明は、走行用動力源として電力で駆動可能な電動機を備える電動車両に関する。

環境負荷軽減の観点から、エンジン及び電動機を走行用動力源とするハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や、電動機のみを走行用動力源とする電気自動車（ＥＶ）のような電動車両が普及している。電動車両の普及は乗用車が中心であったが、近年、トラック等の商用車においても開発が進んでいる。

トラック等の商用車では、車体にフレーム構造が採用される。この種のフレーム構造は、例えば、車両前後方向に延在する一対のサイドフレームと、一対のサイドフレーム間を連結する複数のクロスメンバとを備えるラダーフレーム構造が典型的である。特許文献１では、このようなフレーム構造を有する電動車両において、電動機に電力を供給するための電力供給装置（バッテリを含む）を、一対のサイドフレームの外側に配置したレイアウトが開示されている。

特開２００４−１４２５９３号公報

トラック等の商用車両では、上記特許文献１のように一対のサイドフレームの外側に電力供給装置を配置した場合、車両の右左折時や側突時にバッテリモジュールが破損することを防止するために、バッテリ保持ユニットの強度を強化したり、バッテリ保持ユニットに、別途バッテリ保護用のバッテリ保護装置が設けられたりする。このようなバッテリ保持ユニットやバッテリ保護装置は、車両重量が増加する要因となり、車両の走行性能や燃費性能を低下させる虞がある。

このような虞を解消するためにバッテリモジュールを一対のサイドレールの内側に配置することが考えられる。しかしながら、このようなレイアウトでは整備時にバッテリモジュールへのアクセスが困難となるため、整備性が悪化する虞がある。

本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、車両重量低減に寄与しつつ、側突時の安全性及び整備性を向上可能な電動車両を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る電動車両は上記課題を解決するために、電動機から出力される動力で走行可能な電動車両であって、前記電動機に電力を供給可能な電力供給部と、前後方向に沿って延在する一対のサイドレールと、前記一対のサイドレール上に配置されたキャブと、前記一対のサイドレールを互いに連結する複数のクロスメンバと、前記キャブの後方において、前記一対のサイドレールにアーチ状に掛け渡されるキャブブリッジと、前記一対のサイドレール間であって、前記キャブブリッジと前記複数のクロスメンバのうち最も剛性が高いクロスメンバとの間において、前記電力供給部を保持する保持部と、を含む。

上記（１）の構成によれば、電力供給部は、一対のサイドレール間のうちキャブブリッジと強化クロスメンバとの間に保持される。キャブブリッジ及び強化クロスメンバは高剛性部材であるため、側突時に電力供給部を良好に保護できる。これに伴い、バッテリを保持する保持部材に要求される強度を低く設定することができ補強部材を簡略化又は排除する等の軽量化を図ることができるため、車両重量の低減にも効果的である。

また電力供給部が保持される位置（すなわち、一対のサイドレール間のうちキャブブリッジと強化クロスメンバによって囲まれる領域）は、従来、走行用動力源として内燃機関を備える車両において、内燃機関の出力側に設けられる変速機が配置される典型的な位置である。そのため、整備時のアクセスも良好であり、また従来の車両設計からの変更が少なく済む点でも有利である。

（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、前記強化クロスメンバは、前記複数のクロスメンバのうち前記キャブブリッジより後方、且つ、前記キャブブリッジに最も近い位置に配置されたクロスメンバである。

上記（２）の構成によれば、強化クロスメンバがキャブブリッジの後方且つキャブブリッジに最も近い位置に配置されるため、電力供給部は電動車両の車輪に近い位置で保持される。そのため、車両のランプアングルを大きく確保でき、路面上の段差等の凹凸を電動車両が通過する際に、車両底部が路面と干渉することを抑制できる。

（３）幾つかの実施形態では上記（１）又は（２）の構成において、前記電力供給部の前方端部が前記キャブブリッジより前方に位置する。

上記（３）の構成によれば、キャブブリッジと強化クロスメンバとの間に位置する保持部によって保持される電力供給部の前方端部は、キャブブリッジより前方に位置する。そのため、キャブブリッジ近傍において一対のサイドフレーム上に配置されるキャブをチルトさせることで、電力供給部に容易にアクセスすることが可能となり、良好な整備性が得られる。

（４）幾つかの実施形態では上記（３）の構成において、前記前方端部には前記電力供給部の充放電端子が設けられている。

上記（４）の構成によれば、キャブブリッジより前方に位置する電力供給部の前方端部には、電力供給部と充放電時に協働する周辺装置に対して電力供給部を電気的に接続するための充放電端子が設けられる。このように、キャブをチルトさせた際にアクセスが容易な前方端部に充放電端子を配置することで、充放電端子への電気的配線の脱着作業が容易にできる。

（５）幾つかの実施形態では上記（３）又は（４）の構成において、前記前方端部には前記電力供給部の冷却水導入出口が設けられている。

上記（５）の構成によれば、キャブブリッジより前方に位置する電力供給部の前方端部には、電力供給部を冷却するために、電力供給部の内部に設けられた冷却水回路に対して冷却水を導入出されるための冷却水導入出口が設けられる。このように、キャブをチルトさせた際にアクセスが容易な前方端部に冷却水導入出口を配置することで、冷却水導入出口への配管の脱着作業が容易にできる。

（６）幾つかの実施形態では上記（１）から（５）のいずれか一構成において、前記保持部は、前記電力供給部を保持する保持ブラケットと、前記保持ブラケットを前記一対のサイドレールに連結部を介して連結する連結ブラケットと、を含み、前記連結部は、車高方向にて前記一対のサイドレールより下方に配設される。

上記（６）の構成によれば、電力供給部を保持ブラケットに保持した状態で電動車両の下側から保持ブラケットごと着脱する際、連結部が車高方向にてサイドレールよりも下方に配設されることから、連結部へのアクセスが容易となる。また、このような構成により、各サイドレール下方の比較的広いスペースで整備作業を行うことができる。

（７）幾つかの実施形態では上記（１）から（６）のいずれか一構成において、前記電力供給部は車高方向に沿って搭載された複数のバッテリモジュールを含む。

上記（７）の構成によれば、一対のサイドレール間の限られたスペースを利用して、より多くのバッテリを含む電力供給部を搭載可能となり、電動車両の航続距離を効果的に延長できる。

本発明の少なくとも１実施形態によれば、車両重量低減に寄与しつつ、側突時の安全性及び整備性を向上可能な電動車両を提供できる。

本発明の少なくとも一実施形態に係る電動車両を側方から示す概略図である。 図１の電力供給部をシャーシフレームとともに上方から透過的に示す概略図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図１の路面近傍を拡大して示す拡大図である。 図２の変形例である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は本発明の少なくとも一実施形態に係る電動車両１を側方から示す概略図である。電動車両１は、シャーシフレーム２上に、バンボディ（荷箱）３及びキャブ４が架装されて構成されるトラック車両である。シャーシフレーム２はラダーフレーム構造を有しており、後述するように前後方向に沿って延在する一対のサイドレール５と、一対のサイドレール５間を互いに連結する複数のクロスメンバ６（図２を参照）とを含む。

電動車両１は走行用駆動源として電動機（不図示）を備え、電動機に駆動用の電力を供給するための電力供給部７が搭載されている。電力供給部７は、電気的エネルギーが蓄えられた高電圧バッテリを含む。高電圧バッテリは、例えばリチウムイオンバッテリであり、図示しない複数のバッテリセルを互いに接続したバッテリモジュールとして形成される。電力供給部７は、保持部８によってシャーシフレーム２に保持されている。

電力供給部７は、不図示の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）からの制御信号に基づいて制御されることにより、電動機に電気的エネルギーを供給する。電動機の回転軸は、所定の動力伝達機構（不図示）を介して駆動輪に接続されており、電動機から出力される動力によって電動車両１の走行が実現される（本実施形態では電動車両１は前輪９及び後輪１０を備え、後輪１０が駆動される後輪駆動式である）。

図２は図１の電力供給部７をシャーシフレーム２とともに上方から透過的に示す概略図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。

シャーシフレーム２を構成する一対のサイドレール５は、車幅方向の外側に凸となるＵ字状断面を有し、それぞれ前後方向に沿って延在する。一対のサイドレール５間には、前後方向に沿って、複数のクロスメンバ６が所定間隔で配置されている。各クロスメンバ６は、両端が一対のサイドレール５の内側面５ａ（図３を参照）に連結されており、ラダーフレーム構造を形成している。

このようなフレーム構造は、電動車両１の仕様に応じて設計される。複数のクロスメンバ６はフレーム構造の設計内容に応じて、互いに異なる剛性を有するクロスメンバを含んでおり、図２では前方から２番目のクロスメンバ（以下、「強化クロスメンバ」と称する）６ａが最も大きな剛性を有している。

尚、以下の説明では複数のクロスメンバ６のうち２番目のクロスメンバが最も大きな剛性を有する場合について例示するが、他のクロスメンバが最も大きな剛性を有するクロスメンバである場合についても、同様の技術的思想を適用可能である。また図２では、最も剛性が大きなクロスメンバ６ａは他のクロスメンバ６に比べて幅広の構成を有することで区別的に示されているが、クロスメンバ６間の剛性の違いは、形状的な違いであってもよいし、材料的な違いであってもよい。

電動車両１はキャブオーバ型トラックであり、シャーシフレーム２上に、キャブ４の後端部分を支持するためのキャブブリッジ１１が設けられている。キャブブリッジ１１は、一対のサイドレール５に対してそれぞれの下端部分を固着されて上方向に延在する左右のサイドブリッジ部材と、車幅方向に延在して配置され、その両端を左右のサイドブリッジ部材の上端部分に固着されたセンターブリッジ部材とを含み、全体として、正面形状がアーチ状に掛け渡される（言い換えれば、キャブブリッジ１１は正面形状が逆Ｕ字状又は門型をなす）。

電力供給部７を保持する保持部８は、シャーシフレーム２のうち、一対のサイドレール５間であって、キャブブリッジ１１と強化クロスメンバ６ａとの間として規定される設置領域１２に配置される。具体的には、設置領域１２とは、キャブブリッジ１１より車両後方であって、かつ、強化クロスメンバ６ａの車両後方側端部よりも車両前方における領域である。キャブブリッジ１１と強化クロスメンバ６ａはともに高剛性な部材から構成される。そのため、設置領域１２に保持部８を設けることにより、電動車両１の側突時にも、保持部８で保持される電力供給部７を好適に保護できる。

このように電力供給部７を設置領域１２で保持することにより、側突を考慮したバッテリ保護装置を別途設ける必要がない。また、バッテリを保持する保持部材に要求される要求強度を低く設定することができることから、補強部材を簡略化又は排除する等の軽量化を図ることができ、結果として電動車両１の重量を低減できる。

また電力供給部７が保持される設置領域１２は、走行用動力源としてエンジンを備える従来車両において、エンジンの動力伝達機構の一つである変速機が配置される領域に対応している。従来車両では、このような動力伝達機構のレイアウトに対応するようにフレーム設計がなされている。本実施形態では、従来車両で変速機が配置された設置領域１２に保持部を設けることで、従来車両のフレーム構造から設計変更が少なく済み、開発コストを抑えることができる。

また従来車両のフレーム構造では整備時の変速機へのアクセスが考慮されているため、このように従来車両で変速機が配置された設置領域１２に保持部を設けることで、整備時に保持部８へのアクセスが容易となり、例えば、電力供給部７の交換等の積み下ろしなどの整備性を確保できる。

また従来車両では車体重心が変速機の近傍に位置していたが、本実施形態の電動車両１でも重量物である高電圧バッテリを含む電力供給部７が設置領域１２で保持される。そのため、車体全体の重量バランスの観点からも従来車両からの変更を抑えることができ、開発コストの削減に効果的である。

図３に示されるように、保持部８は、電力供給部７を保持する保持ブラケット１３と、保持ブラケット１３を各サイドレール５に連結部１４を介して連結する連結ブラケット１５とを備える。

保持ブラケット１３は、全体として、電力供給部７の脱落を阻止しながら、電力供給部７を支持可能であり、電動車両１の走行中の振動による衝撃に耐え得る剛性及び強度を有している。詳しくは、保持ブラケット１３は、上側サイドブラケット１６、下側サイドブラケット１７、連結フレーム１８、及び下側カバー１９等の金属部材から構成され、これらを溶接又はボルト締結により結合して形成されている。

電力供給部７は、車高方向に沿って搭載された複数のバッテリモジュールである上側バッテリ７Ａ及び下側バッテリ７Ｂを含む。上側バッテリ７Ａ及び下側バッテリ７Ｂは、不図示の電気的配線によって互いに接続されており、外部の充放電対象と電気的に接続可能に構成されている。

上側サイドブラケット１６は、例えば、前後方向に延在する２枚のサイドパネル１６ａから構成され、電力供給部７に含まれる上側バッテリ７Ａの車幅方向に対向する両側面７Ａ１を各サイドパネル１６ａで挟み込むことで上側バッテリ７Ａを支持している。詳しくは、上側サイドブラケット１６は、上側バッテリ７Ａを車高方向にて連結部１４よりも上側で支持している。

下側サイドブラケット１７は、前後方向に延在する２枚のサイドパネル１７ａから構成され、電力供給部７に含まれる下側バッテリ７Ｂの車幅方向に対向する両側面７Ｂ１を各サイドパネル１７ａで挟み込むことで下側バッテリ７Ｂを支持している。詳しくは、下側サイドブラケット１７は、下側バッテリ７Ｂを車高方向にて連結部１４よりも下側で支持している。

連結フレーム１８は、車幅方向に延びる２本の水平フレーム１８ａから構成され（図３では、一方の水平フレーム１８ａのみが示されている）、各水平フレーム１８ａの上面には、上述した各サイドパネル１６ａが車高方向に立設され、各水平フレーム１８ａの下面には、上述した各サイドパネル１７ａが車高方向に立設されている。各水平フレーム１８ａの車幅方向の両端には、上述した連結部１４に係合される係合部２０がそれぞれ形成されている。

連結部１４に対する係合部２０の係合及び係合解除は、連結ブラケット１５に対する保持ブラケット１３の連結及び連結解除を容易に可能とする種々の構造が想定される。また、下側カバー１９は、下側バッテリ７Ｂの下面を覆う保護プレートである。一方、連結ブラケット１５は、上述した連結部１４がそれぞれ形成される２つの内側フレーム１５ａと、各内側フレーム１５ａの車幅方向の外端に結合される２つの外側フレーム１５ｂとから構成されている。各外側フレーム１５ｂの外端はサイドレール５の内側面５ａに結合されている。

こうして、保持ブラケット１３で保持された電力供給部７を連結ブラケット１５を介してサイドレール５で支持する保持部８が構成されている。そして、連結ブラケット１５の連結部１４にて保持ブラケット１３の連結及び連結解除を行うことにより、二段積みの各上側バッテリ７Ａ及び下側バッテリ７Ｂを保持ブラケット１３に保持した状態で電動車両１の下側から保持ブラケット１３ごと着脱可能に構成されている。このように一対のサイドレール５間のスペースを利用して、複数のバッテリモジュールである上側バッテリ７Ａ及び下側バッテリ７Ｂを含む電力供給部７を搭載可能となり、電動車両１の航続距離を効果的に延長できる。

ここで連結ブラケット１５の各連結部１４は車高方向にて各サイドレール５の下方に配設されている。これにより、連結部１４が車高方向にて各サイドレール５よりも下方に配設されることから、連結部１４へのアクセスが容易となる。また、電力供給部７を保持ブラケット１３に保持した状態で電動車両１の下側から保持ブラケット１３ごと着脱する際、即ち、連結部１４に対する係合部２０の係合及び係合解除の作業を行う際、各シャーシフレーム２の下方の比較的広いスペースで作業を行うことができる。

従って、バンボディ３及びキャブ４等の架装物が配置されたシャーシフレーム２の上側からアクセスして作業を行う場合や、各サイドレール５間の狭いスペースで作業を行う場合に比して、電力供給部７の交換等の整備性を大幅に向上することができる。
また、本実施形態に係る保持部８においては、電力供給部７を保持ブラケット１３に保持した状態で電動車両１の下側から保持ブラケット１３ごと着脱可能であることから、サイドレール５間のスペースを利用して、容量の大きな電力供給部を搭載でき、航続距離を延長することもできる。

ここで強化クロスメンバ６ａは、複数のクロスメンバ６のうちキャブブリッジ１１より後方、且つ、キャブブリッジ１１に最も近い位置に配置されたクロスメンバである。そのため、設置領域１２に配置された保持部８で保持される電力供給部７は、電動車両１の前輪９に近い位置にある。

ここで図４は図１の路面近傍を拡大して示す拡大図である。電動車両１では、設置領域１２に配置される保持部８によって電力供給部７が保持される。ここで電力供給部７の底部（下側カバー１９）上の点Ｐと前輪９の接地点Ｑとを通る線分ＰＱと、電力供給部７の底部上の一点Ｐと後輪１０の接地点Ｒとを通る線分ＰＲとがなす角度として、ランプアングルθが規定される。
尚、点Ｐまたは点Ｐ´はホイルベース間搭載部品の最下点で適宜決定される。

本実施形態では上述したように、電力供給部７を保持する保持部８が電動車両１の前輪９に近い設置領域１２に配置されている。そのため、図４において破線で示されるように保持部８が設置領域１２より後方側に配置されている場合に比べて、ランプアングルθを大きく確保することができる（すなわちθ＞θ’）。そのため、路面上の段差等の凹凸を電動車両１が通過する際に、電力供給部７が路面と干渉しにくくなり、良好な走行性能が得られる。

図５は図２の変形例である。図２の実施形態では、保持部８によって保持される電力供給部７の全体が設置領域１２に収容されているが、この変形例では、保持部８によって保持される電力供給部７の前方端部２１がキャブブリッジ１１より前方に位置する点において異なる。
尚、以下の説明では上述の実施形態に対応する構成には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略する。

シャーシフレーム２のうちキャブ４の下方に架装されている架装物は、整備時に、キャブ４を前方にチルトさせることでアクセス可能である。一対のサイドレール５間に配置された電力供給部７の前方端部２１がキャブブリッジ１１より前方に至るように配置されることで、キャブ４をチルトさせた際に前方端部２１に対して、容易にアクセスすることができる。

図５では、電力供給部７の前方端部２１には、電力供給部７に含まれる高電圧バッテリ（上側バッテリ７Ａ及び下側バッテリ７Ｂ）に、不図示の電気的配線を介して電気的に接続可能な充電端子２２ａ及び放電端子２２ｂが設けられている。充電端子２２ａ及び放電端子２２ｂは、電力供給源（回生発電を行う電動機や、電動車両１がプラグインハイブリッド車両である場合には外部充電コネクタ等）に接続される充電用配線や、電力需要先である電動機への放電用配線がそれぞれ接続可能に構成されている。そのため、整備時には作業者がキャブ４をチルトさせることで、外部から前方端部２１に容易にアクセスでき、充電端子２２ａ及び放電端子２２ｂへの充電用配線や給電用配線の脱着作業をスムーズに行うことができる。

また電力供給部７の前方端部２１には、電力供給部７の内部に設けられる冷却水回路に対して冷却水を導入出可能な冷却水導入口２５ａ及び冷却水排出口２５ｂが設けられている。冷却水導入口２５ａ及び冷却水排出口２５ｂは、不図示の冷却水配管を介して、典型的には、電力供給部７より前方に設置されたラジエータを含む冷却水回路（不図示）に接続可能に構成されている。そのため、整備時には作業者がキャブ４をチルトさせ、外部から前方端部２１にアクセスでき、冷却水導入口２５ａ及び冷却水排出口２５ｂへの冷却水配管の脱着作業をスムーズに行うことができる。

以上説明したように本発明の少なくとも一実施形態によれば、電力供給部７を保持する保持部８を、一対のサイドレール５間であってキャブブリッジ１１と強化クロスメンバ６ａとの間に設けることで、車両重量低減に寄与しつつ、側突時の安全性及び整備性を向上可能な電動車両を提供できる。

本発明は、走行用動力源として電力で駆動可能な電動機を備える電動車両に利用可能である。

１ 電動車両
２ シャーシフレーム
３ ボディ
４ キャブ
５ サイドレール
６ クロスメンバ
６ａ 強化クロスメンバ
７ 電力供給部
８ 保持部
９ 前輪
１０ 後輪
１１ キャブブリッジ
１２ 設置領域
１３ 保持ブラケット
１４ 連結部
１５ 連結ブラケット
１６ 上側サイドブラケット
１７ 下側サイドブラケット
１８ 連結フレーム
１９ 下側カバー
２０ 係合部
２１ 前方端部
２２ａ 充電端子
２２ｂ 放電端子
２５ａ 冷却水導入口
２５ｂ 冷却水排出口

Claims (7)

1. 電動機から出力される動力で走行可能な電動車両であって、
   前記電動機に電力を供給可能な電力供給部と、
   前後方向に沿って延在する一対のサイドレールと、
   前記一対のサイドレール上に配置されたキャブと、
   前記一対のサイドレールを互いに連結する複数のクロスメンバと、
   前記キャブの後方において、前記一対のサイドレールにアーチ状に掛け渡されるキャブブリッジと、
   前記一対のサイドレール間であって、前記キャブブリッジと前記複数のクロスメンバのうち最も剛性が高い強化クロスメンバとの間において、前記電力供給部を保持する保持部と、
   を含む、電動車両。
2. 前記強化クロスメンバは、前記複数のクロスメンバのうち前記キャブブリッジより後方、且つ、前記キャブブリッジに最も近い位置に配置されたクロスメンバである、請求項１に記載の電動車両。
3. 前記電力供給部の前方端部が前記キャブブリッジより前方に位置する、請求項１又は２に記載の電動車両。
4. 前記前方端部には前記電力供給部の充放電端子が設けられている、請求項３に記載の電動車両。
5. 前記前方端部には前記電力供給部の冷却水導入出口が設けられている、請求項３又は４に記載の電動車両。
6. 前記保持部は、前記電力供給部を保持する保持ブラケットと、前記保持ブラケットを前記一対のサイドレールに連結部を介して連結する連結ブラケットと、を含み、
   前記連結部は、車高方向にて前記一対のサイドレールより下方に配設される、請求項１から５のいずれか一項に記載の電動車両。
7. 前記電力供給部は車高方向に沿って搭載された複数のバッテリモジュールを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の電動車両。
   

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