JP7756741B2 - 車両構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両構造に関する。

近年、低炭素社会又は脱炭素社会の実現に向けた取り組みが活発化し、車両においてもＣＯ_２排出量の削減やエネルギー効率の改善のために、電動化技術に関する研究開発が行われている。
例えば、特許文献１には、後輪を駆動する駆動モータと、駆動モータへ電力を供給するバッテリと、を備えた車両が開示されている。

特開２０２３－９２２７９号公報

ところで、電動化技術に関する技術においては、冷却効率の向上が課題である。

本願は上記課題の解決のため、冷却効率向上の達成を目的としたものである。そして、延いてはエネルギー効率の改善に寄与するものである。

上記課題の解決手段として、本発明の態様は以下の構成を有する。
（１）本発明の態様に係る車両構造は、車両（１）の動作に使用される電力を蓄える蓄電池（１００）を備え、前記蓄電池（１００）は、車両側面視で長手方向を有する長形状部（１０１）と、前記長形状部（１０１）の前記長手方向の一部から突出する突出部（１０２）と、を備え、前記長形状部（１０１）は、前記長手方向が前傾するように配置され、前記突出部（１０２）は、車両上方側に配置される。
この構成によれば、長形状部は前傾するように配置され、突出部は車両上方側に配置されることで、蓄電池においてヒートマスの大きい部分が車両前方且つ上方に配置される。言い換えると、長形状部が車両上下方向に延びるように配置されるとともに突出部が車両後方側に配置される場合と比較して、車両前面視における蓄電池の面積（車両前方から蓄電池が風を受ける面積）が大きくなる。したがって、冷却効率を向上させることができる。そして、延いてはエネルギー効率の改善に寄与する。

（２）上記（１）に記載の車両構造では、前記蓄電池（１００）には、前記長形状部（１０１）から前記突出部（１０２）までを繋ぐ上面部（１０３）が連続的に形成され、前記上面部（１０３）は、前記車両側面視で前下がりに形成されてもよい。
この構成によれば、上面部は蓄電池において突出部が無い場合よりも長く形成される。そのため、上面部に車両前方からの風が当たることで、更なる冷却効率向上に寄与する。

（３）上記（１）又は（２）に記載の車両構造では、前記突出部（１０２）の後方に、制御装置（９）を備えてもよい。
この構成によれば、上面部に沿って流れる風の少なくとも一部を制御装置に向けて導くことができる。そのため、制御装置の冷却効率向上に寄与する。

（４）上記（３）に記載の車両構造では、前記突出部（１０２）と前記制御装置（９）との間に、前記制御装置（９）を冷却する風が通る冷却風通路（１４０）が形成され、前記冷却風通路（１４０）において冷却風進行方向下流側に、電動機（５０）を備えてもよい。
この構成によれば、冷却風通路を通る風の少なくとも一部を電動機に向けて導くことができる。そのため、制御装置を冷却した風を電動機の冷却にも活用することができる。

（５）上記（１）から（４）の何れか一つに記載の車両構造では、前記長形状部（１０１）及び前記突出部（１０２）の各々は、前記車両側面視で矩形状であり、前記蓄電池（１００）は、前記車両側面視でＬ字状であってもよい。
この構成によれば、蓄電池が車両側面視で矩形状である場合と比較して、蓄電池の強度・剛性を向上させることができる。

本発明によれば、冷却効率を向上させることができる。そして、延いてはエネルギー効率の改善に寄与する。

実施形態の車両の左側面図である。 上記車両の要部の車幅中心断面を含む左側面図である。 上記車両における風の流れの一例を説明するための左側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明における前後上下左右等の方向は、以下に説明する車両における方向と同一とする。すなわち、上下方向は鉛直方向と一致し、左右方向は車幅方向と一致する。車幅方向において、車幅中心から離間する方向を車幅方向外方、車幅中心に近付く方向を車幅方向内方という。また、以下の説明に用いる図中において、矢印ＵＰは上方、矢印ＦＲは前方をそれぞれ示している。

＜車両＞
図１は、実施形態の車両の左側面図である。
図１に示すように、実施形態の車両１は、電動二輪車（鞍乗り型電動車両の一例）である。例えば、車両１は、ライトウェイトのモーターサイクルである。
車両１は、前輪２と、後輪３と、前輪懸架系４と、車体フレーム５と、車体カバー６と、後輪懸架系７と、パワーユニット８と、制御装置９と、蓄電池１００と、を備える。

前輪懸架系４は、下端部に前輪２を軸支する左右一対のフロントフォーク１０と、一対のフロントフォーク１０の上部の間に渡って設けられるトップブリッジ１１およびボトムブリッジ１２と、トップブリッジ１１とボトムブリッジ１２との間に渡って設けられてヘッドパイプ２０内に挿通されるステムパイプ（図示略）と、を備える。前輪２は、前輪懸架系４を介して車体フレーム５のヘッドパイプ２０に操向可能に支持されている。トップブリッジ１１上には操向ハンドル１３が支持されている。

車体フレーム５の内側には、車両走行用のパワーユニット８が搭載されるとともに、パワーユニット８に供給する電力を蓄える蓄電池１００が搭載されている。車体フレーム５は、ヘッドパイプ２０と、メインフレーム２１と、ダウンフレーム２２と、ハンガーブラケット２３と、ピボットブラケット２４と、シートレール２５と、サポートパイプ２６と、を備える。

ヘッドパイプ２０は、車体フレーム５の前端に設けられている。ヘッドパイプ２０は、ヘッドパイプ２０内に挿通されたステムパイプを回転可能に支持している。
メインフレーム２１は、ヘッドパイプ２０の上部から下方かつ後方へ延びた後、後下がりに屈曲して延びている。
ダウンフレーム２２は、ヘッドパイプ２０の下部から下方かつ後方へ延びている。
ハンガーブラケット２３は、ダウンフレーム２２の下端部に連なるよう下方かつ後方へ延びている。
ピボットブラケット２４は、メインフレーム２１の下端部に設けられている。
シートレール２５は、メインフレーム２１の屈曲部から後方へ延びている。シートレール２５の上方には、シート１５が配置されている。
サポートパイプ２６は、ピボットブラケット２４から、シートレール２５の前後中間部の下方に向けて、上方かつ後方へ延びている。

車体カバー６は、車体フレーム５等を覆っている。車体カバー６は、フロントカウル３０と、フロントフェンダ３１と、ミドルサイドカバー３２と、リヤサイドカバー３３と、リヤエンドカバー３４と、リヤフェンダ３５と、トップカバー３６と、を備える。

フロントカウル３０は、ヘッドパイプ２０を囲うようヘッドパイプ２０の前方に取り付けられている。
フロントフェンダ３１は、左右のフロントフォーク１０の間に取り付けられている。
ミドルサイドカバー３２は、車体フレーム５の前後中間部の左右側方に取り付けられている。
リヤサイドカバー３３は、車体フレーム５の後部の左右側方に取り付けられている。
リヤエンドカバー３４は、車体フレーム５の後端部に取り付けられている。
リヤフェンダ３５は、車体フレーム５の後端部に取り付けられている。リヤフェンダ３５は、車体フレーム５の後端部から下方かつ後方に延びている。
トップカバー３６は、車体フレーム５の前上部に取り付けられている。トップカバー３６は、蓄電池１００を上方から覆っている。

後輪懸架系７は、後端部に後輪３を軸支するスイングアーム４０と、スイングアーム４０の後端部とシートレール２５の前後中間部との間に渡るリヤクッション４１と、を備える。

後輪３は、パワーユニット８に対して、車体後部の左方に配設されたチェーン式の伝動機構を介して連結されている。伝動機構は、チェーンカバー４２によって車両外方から覆われている。チェーンカバー４２は、スイングアーム４０に取り付けられている。

スイングアーム４０は、車体後部の下方に配置されている。スイングアーム４０は、前後方向に延びている。スイングアーム４０の前端部は、ピボットブラケット２４に、ピポット軸４５を介して上下揺動可能に支持されている。
リヤクッション４１は、車体後部の左右に設けられている。車両左側のリヤクッション４１の下端部は、チェーンカバー４２の車両外方に配置されている。リヤクッション４１の一部は、側面視で後輪３に重なっている。

パワーユニット８は、電動機５０と、電動機５０の出力を減速する減速機５１と、減速機５１において減速された電動機５０の動力を出力する出力軸５１ａと、電動機５０および減速機５１等の駆動部を収容するハウジング５２と、を備える。

電動機５０は、車両駆動用のモータである。電動機５０は、回転軸方向を車幅方向に沿わせて配置されている。電動機５０は、ハウジング５２の上部に形成されたモータケース内に収容されている。電動機５０の左右一側には、ギヤ式の減速機５１が配置されている。
出力軸５１ａは、ハウジング５２の後下部に配置されている。出力軸５１ａは、車幅方向に延在し、その一部をハウジング５２の外部に突出させる。出力軸５１ａと後輪３とは、チェーン式の伝動機構を介して連動する。これにより、電動機５０の出力を後輪３に伝達可能である。

パワーユニット８（ハウジング５２）は、車体フレーム５に複数の固定部（ラバーマウントを含む）を介して支持されている。パワーユニット８の上部は、メインフレーム２１に支持されている。パワーユニット８の前下部は、蓄電池１００に支持されている。パワーユニット８の後端部は、ピボットブラケット２４に支持されている。

制御装置９は、パワーユニット８の上方に配置されている。制御装置９は、電動機５０を制御するＰＣＵ６０（Power Control Unit）を含んで構成されている。ＰＣＵ６０は、モータドライバであるＰＤＵ（Power Drive Unit）や、ＰＤＵを制御するＥＣＵ（Electric Control Unit）等を含む。ＰＤＵは、インバータを含み、蓄電池１００から給電される電流を直流から交流に変換した後、電動機５０へ給電する。

制御装置９は、車両側面視で前傾するように配置されている。制御装置９の後面には、フィン６１が設けられている。フィン６１は、車両側面視で制御装置９の傾斜に沿うように長手を有する長方形状に形成されている。フィン６１は、車両側面視で制御装置９の後面上端から後面下端に渡って上下方向に対して斜めに延びている。フィン６１は、車両幅方向に間隔をあけて複数設けられている。

＜蓄電池＞
図２は、車両１の要部の車幅中心断面を含む左側面図である。
図１及び図２を併せて参照し、蓄電池１００は、パワーユニット８の前方から上方に渡って配置されている。蓄電池１００は、車幅中心を対称軸として全体的に左右対称に設けられていてもよい。これにより、重量物である蓄電池１００を左右対称に設けることができるため、車両重量の左右バランスへの影響を抑えることができる。

蓄電池１００は、車両側面視で長手方向を有する長形状部１０１と、長形状部１０１の長手方向の一部（実施形態では上端部）から車両後方側へ突出する突出部１０２と、を備える。長形状部１０１は、長手方向が前傾するように配置される。突出部１０２は、車両上方側（長手方向に沿う上面側）に配置される。

本実施形態では、長形状部１０１及び突出部１０２の各々は、車両側面視で矩形状である。蓄電池１００は、車両側面視でＬ字状である。蓄電池１００は、車両側面視で後上端部をメインフレーム２１の上方に突出させるとともに、前上端部をダウンフレーム２２に向かって前方に突出させるように配置されている。

蓄電池１００の前上端部は、ダウンフレーム２２の上部に、第１マウント部１１１などを介して支持されている。蓄電池１００の前下端部は、ダウンフレーム２２の下部に連なるハンガーブラケット２３に、第２マウント部１１２などを介して支持されている。蓄電池１００の後下端部は、パワーユニット８（ハウジング５２）の前下部に、第３マウント部１１３などを介して支持されている。本実施形態では、それぞれのマウント部はリジットマントされるが、弾性部材を介したラバーマウントや、ステー部材を介した間接支持としても良い。

長形状部１０１は、前後方向でダウンフレーム２２とパワーユニット８との間に配置されている。長形状部１０１は、車両側面視でダウンフレーム２２に沿うように、ヘッドパイプ２０の後下部近傍から下方かつ後方へ延びている。長形状部１０１の前上端部は、車両側面視でボトムブリッジ１２の高さ位置に配置されている。長形状部１０１の下端部は、車両側面視で前輪２及び後輪３の各車軸よりも下方に配置されている。長形状部１０１の下端部は、車両側面視でパワーユニット８よりも下方に配置されている。第１マウント部１１１、第２マウント部１１２及び第３マウント部１１３は、それぞれ長形状部１０１の前上端部、前下端部及び後下端部に対応する位置に設けられている。

蓄電池１００は、複数のバッテリモジュール１２１を組み合わせて形成されたバッテリ組体１２０と、バッテリ組体１２０を覆うバッテリカバー１３０と、を備える。

バッテリモジュール１２１は、複数のバッテリセル（不図示）を縦横に複数並べて形成されている。各バッテリセルは、車幅方向位置を揃えて配置されていてもよい。すなわち、各バッテリモジュール１２１は、車幅方向位置を揃えて配置されていてもよい。これにより、車両重量の左右バランスへの影響をより効果的に抑えることができる。

各バッテリモジュール１２１は、一方向に長い細身の外形を有していてもよい。これにより、バッテリカバー１３０内が小スペースであっても配置しやすい。蓄電池１００は、複数のバッテリモジュール１２１の配置を組みかえて全体の外形を変化させることで、車体（車体フレーム５）の空きスペースに適合した形状を形成しやすい。重量物である蓄電池１００の形状自由度を高めて車体の空きスペースへの配置自由度を高めることで、車体重心への影響が抑えられる。

車両側面視で前傾した長形状部１０１は、例えば２個のバッテリモジュール１２１を、それぞれ前傾させて配置することで形成されていてもよい。これにより、長形状部１０１の形状を十分に活用して各バッテリモジュール１２１を配置することができる。

蓄電池１００には、コンタクタ１２２等の電気部品が収容されている。コンタクタ１２２等の電気部品は、車両側面視で長形状部１０１の後上部から後上方に向かって突出する突出部１０２に収容されていてもよい。突出部１０２は、車両側面視でメインフレーム２１の一部と重なるとともに、トップカバー３６により上方から覆われている。これにより、コンタクタ１２２等の電気部品の車両外部への露出を抑えることができる。

蓄電池１００の後上部には、ＰＣＵ６０から延びる高圧ケーブル（正極ケーブルおよび負極ケーブル）の端部、及び／又は、不図示の１２Ｖバッテリから延びる低圧ケーブルの端部が接続されるケーブル接続部１３１，１３２が設けられている。ケーブル接続部１３１，１３２は、突出部１０２の上面側及び下面側の各々に設けられていてもよい。例えば、高圧ケーブルを介して、蓄電池１００からＰＣＵ６０へ駆動電流が供給されるとともに、低圧ケーブルを介して、１２Ｖバッテリからコンタクタ１２２等の電気部品に駆動電流が供給されてもよい。

蓄電池１００には、長形状部１０１から突出部１０２までを車両側面視で直線状に繋ぐ上面部１０３が形成される。上面部１０３は、車両側面視で前下がりに形成される。上面部１０３の後部は、車両側面視でメインフレーム２１の一部と重なっている。上面部１０３とトップカバー３６との間には、上面部１０３の傾斜に沿って車両前後方向に開口する空間が形成されている。

蓄電池１００には、車両側面視で、上面部１０３の前端から後下方に向かって延びる前面部１０４と、上面部１０３の後端から後下方に向かって延びる上部後面部１０５と、上部後面部１０５の下端から前下方に向かって延びた後に前下方に湾曲する上部下面部１０６と、上部下面部１０６の下端から後下方に向かって延びる下部後面部１０７と、前面部１０４の下端と下部後面部１０７の下端とを繋ぐとともに下方に向かって突出するよう延びる下部下面部１０８と、が形成される。

図３は、車両１における風の流れの一例を説明するための左側面図である。図３においては、蓄電池１００及び制御装置９等の車両側面視形状を簡素化して示している。
図１から図３を併せて参照し、本実施形態では、突出部１０２の後方に、制御装置９を備える。突出部１０２と制御装置９との間に、制御装置９を冷却する風が通る冷却風通路１４０が形成される。冷却風通路１４０において冷却風進行方向下流側に、電動機５０を備える。

冷却風通路１４０は、車両側面視で、突出部１０２の後面（上部後面部１０５）に沿うように、上面部１０３の後端近傍から後下方へ延びた後、前下方へ向かって屈曲して延びている。これにより、上面部１０３に沿って流れる風の少なくとも一部は、図中矢印Ｗ１方向に沿って流れ、制御装置９に向けて導かれる。また、冷却風通路１４０を通る風の少なくとも一部は、図中矢印Ｗ２方向に沿って流れ、パワーユニット８を構成する電動機５０に向けて導かれる。また、上面部１０３に沿って流れる風の少なくとも一部は、図中矢印Ｗ３方向に沿って流れ、制御装置９に設けられたフィン６１に向けて導かれる。尚、フィン６１は、矢印Ｗ３方向の風の流れに沿うように上下方向に延びる。

＜作用効果＞
以上説明したように、上記実施形態における車両構造は、車両１の動作に使用される電力を蓄える蓄電池１００を備える。蓄電池１００は、車両側面視で長手方向を有する長形状部１０１と、長形状部１０１の長手方向の一部から突出する突出部１０２と、を備える。長形状部１０１は、長手方向が前傾するように配置される。突出部１０２は、車両上方側に配置される。
この構成によれば、長形状部１０１は前傾するように配置され、突出部１０２は車両上方側に配置されることで、蓄電池１００においてヒートマスの大きい部分が車両前方且つ上方に配置される。言い換えると、長形状部が車両上下方向に延びるように配置されるとともに突出部が車両後方側に配置される場合と比較して、車両前面視における蓄電池１００の面積（車両前方から蓄電池１００が風を受ける面積）が大きくなる。したがって、冷却効率を向上させることができる。そして、延いてはエネルギー効率の改善に寄与する。

上記実施形態では、蓄電池１００には、長形状部１０１から突出部１０２までを繋ぐ上面部１０３が連続的に形成される。上面部１０３は、車両側面視で前下がりに形成される。
この構成によれば、上面部１０３は蓄電池１００において突出部１０２が無い場合よりも長く形成される。そのため、上面部１０３に車両前方からの風が当たることで、更なる冷却効率向上に寄与する。

上記実施形態では、突出部１０２の後方に、制御装置９を備える。
この構成によれば、上面部１０３に沿って流れる風の少なくとも一部を制御装置９に向けて導くことができる。そのため、制御装置９の冷却効率向上に寄与する。

上記実施形態では、突出部１０２と制御装置９との間に、制御装置９を冷却する風が通る冷却風通路１４０が形成される。冷却風通路１４０において冷却風進行方向下流側に、電動機５０を備える。
この構成によれば、冷却風通路１４０を通る風の少なくとも一部を電動機５０に向けて導くことができる。そのため、制御装置９を冷却した風を電動機５０の冷却にも活用することができる。

上記実施形態では、長形状部１０１及び突出部１０２の各々は、車両側面視で矩形状である。蓄電池１００は、車両側面視でＬ字状である。
この構成によれば、蓄電池が車両側面視で矩形状である場合と比較して、蓄電池１００の強度・剛性を向上させることができる。

＜変形例＞
上記実施形態では、蓄電池には、長形状部から突出部までを繋ぐ上面部が形成され、上面部は、車両側面視で前下がりに形成される例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、上面部は、車両側面視で車両前後方向に沿うように形成されてもよいし、後下がりに形成されてもよい。上面部の形成態様は、設計仕様に応じて変更することができる。

上記実施形態では、突出部の後方に、制御装置を備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、突出部の後方に、電動機を備えてもよい。例えば、突出部の後方に、制御装置以外の装置や機器（例えばコンバータやＢＣＵ（ボディコントロールユニット）等の電装部品）、部材などが設けられてもよい。制御装置の設置態様は、設計仕様に応じて変更することができる。

上記実施形態では、突出部と制御装置との間に、制御装置を冷却する風が通る冷却風通路が形成され、冷却風通路において冷却風進行方向下流側に、電動機を備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、冷却風通路において冷却風進行方向上流側に、電動機を備えてもよい。例えば、冷却風通路において冷却風進行方向下流側に、電動機以外の機器や装置、部材などが設けられてもよい。電動機の設置態様は、設計仕様に応じて変更することができる。

上記実施形態では、長形状部及び突出部の各々は、車両側面視で矩形状であり、蓄電池は、車両側面視でＬ字状である例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、蓄電池は、車両側面視で矩形状であってもよい。例えば、蓄電池は、車両側面視で長手方向を有する長形状部と、長形状部の一部から突出する突出部と、を備え、長形状部は、前傾するように配置され、突出部は、車両上方側に配置されていればよい。突出部は、長形状部の上端部よりも下方側に配置されてもよい。蓄電池の車両側面視での形状は、設計仕様に応じて変更することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、実施形態の構成は、ライトウェイトのモーターサイクルの自動二輪車への適用に限らず、種々の鞍乗り型車両に適用してもよい。鞍乗り型車両には、運転者が車体を跨いで乗車する車両全般が含まれ、自動二輪車（原動機付自転車及びスクータ型車両を含む）のみならず、三輪（前一輪かつ後二輪の他に、前二輪かつ後一輪の車両も含む）又は四輪（四輪バギー等）の車両も含まれる。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１ 車両
９ 制御装置
５０ 電動機
１００ 蓄電池
１０１ 長形状部
１０２ 突出部
１０３ 上面部
１４０ 冷却風通路

Claims (3)

1. 電動機（５０）に電力を供給する蓄電池（１００）と、
   前記電動機（５０）を制御する制御装置（９）と、を備える車両（１）の車両構造において、
   前記蓄電池（１００）は、車両側面視で長手方向を有する長形状部（１０１）と、前記長形状部（１０１）の前記長手方向の一部から突出し、車両上方側に配置される突出部（１０２）と、を備え、
   前記長形状部（１０１）は、前記長手方向が前傾するように配置され、
   前記蓄電池（１００）は、下部後面部（１０７）よりも後方に突出する上部後面部（１０５）を有し、
   前記制御装置（９）は、前記上部後面部（１０５）の後方に配置され、該上部後面部（１０５）との間に冷却風通路（１４０）が形成され、
   前記下部後面部（１０７）の後方で前記冷却風通路（１４０）の冷却風進行方向下流側に、前記電動機（５０）が配置され、
   前記蓄電池（１００）の上面を流れる風の少なくとも一部は、前記制御装置（９）に向けて導かれる方向（Ｗ１）と、前記冷却風通路（１４０）を通り前記電動機（５０）に向けて導かれる方向（Ｗ２）と、前記制御装置（９）の後面に向けて導かれる方向（Ｗ３）と、に流れる、
   車両構造。
2. 前記蓄電池（１００）には、前記長形状部（１０１）から前記突出部（１０２）までを繋ぐ上面部（１０３）が連続的に形成され、
   前記上面部（１０３）は、前記車両側面視で前下がりに形成される、
   請求項１に記載の車両構造。
3. 前記長形状部（１０１）及び前記突出部（１０２）の各々は、前記車両側面視で矩形状であり、
   前記蓄電池（１００）は、前記車両側面視でＬ字状である、
   請求項１または２に記載の車両構造。