Saddle-ride type electric vehicle

本発明は、鞍乗型電動車両に関する。

近時、鞍乗型電動車両に関連する技術が種々提案されている。 例えば特許文献１には、ヘッドパイプから水平に延びるメインフレームとヘッドパイプから後下方に延びるダウンフレームとの間にバッテリ等を配置した車両が開示されている。

鞍乗型電動車両は車種によって様々なフレーム形態があり、具体的には、上記特許文献１に開示されるようなものや、ヘッドパイプから後下方に延びた後、略水平に後方に延びる形態を有する低床式の車両用のものや、ヘッドパイプから後下方に延び、後部でスイングアームを支持する形態を有するスポーツタイプ用のもの等がある。

このような鞍乗型電動車両ではバッテリに対する冷却性能等を考慮した各種部品の良好な配置が求められるものであるが、このような要求はフレーム形態の異なる種々の車両に応じてそれぞれに求められる。

本発明は係る実情に鑑みてなされたものであり、ヘッドパイプとスイングアームピボットとを一本のフレームで繋ぐ車体フレームを有する鞍乗型電動車両であって、各種部品を好適に配置することで、電動系部品に対する良好な冷却性能が得られる鞍乗型電動車両の提供を目的とする。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載の発明は、ヘッドパイプ（３）から後下方に延びるメインフレーム（４）と、前記メインフレーム（４）の後部に揺動可能に支持されるスイングアーム（１４）と、駆動源となる電動モータ（１８）とを有する鞍乗型電動車両において、前記メインフレーム（４）の上方に前記電動モータ（１８）に電力を供給するバッテリ（２８）を配置し、前記メインフレーム（４）の下方に前記電動モータ（１８）を駆動制御するドライバ（３０）を配置したことを特徴とする鞍乗型電動車両を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の鞍乗型電動車両において、前記メインフレーム（４）に前記バッテリ（２８）を取り付けるための固定部（３３）を設け、前記バッテリ（２８）を前記メインフレーム（４）の延在方向に沿うように配置したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の鞍乗型電動車両において、前記メインフレーム（４）の後部に前記スイングアーム（１４）を支持するピボットプレート（５）を設け、該ピボットプレート（５）に前記電動モータ（１８）を固定したこと特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鞍乗型電動車両において、前記バッテリ（２８）を、前記メインフレーム（４）の上方に支持したバッテリケース（２９）に収容し、前記バッテリケース（２９）の上方を蓋部材（３８）によって開閉可能に閉じるとともに、該蓋部材（３８）を車体カバー（３９）によって開閉可能に覆い、前記蓋部材（３８）と前記車体カバー（３９）とによって収納空間を形成したことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の鞍乗型電動車両において、前記バッテリ（２８）の後方に電装部品を収容する電装部品ボックス（４１）を配置したことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の鞍乗型電動車両において、前記電装部品ボックス（４１）の上部に乗員が着座するシート（５０）の前部が支えられていることを特徴とする。

請求項１，２に記載の発明によれば、走行風を受け易い位置にバッテリ及びドライバを配置することで、これらを走行風によって効果的に冷却することができる。
請求項３に記載の発明によれば、バッテリ及びドライバと電動モータとを近接させてこれらの間を接続するハーネスを短くできる。 また、内燃機関を搭載する自動二輪車と同じエンジンマウント位置に電動モータをレイアウトすることで、内燃機関を搭載する自動二輪車と同等の走破性を得られる。 また、駆動源のレイアウトを、内燃機関のレイアウトと同一とすることで、これら異なる車両間での流用可能部品を増やすことができる。
請求項４に記載の発明によれば、バッテリメンテナンス用のリッド（蓋部材）と収納空間を統一でき、メンテナンス性を向上できる。 また、内燃機関を搭載した自動二輪車のフューエルタンク部に相当する部位を収納ボックスとして使える。
請求項５に記載の発明によれば、車両前後方向を流れる走行風により、バッテリ及び電装部品を効率的に冷却することができる。
請求項６に記載の発明によれば、フレームを単純化でき、軽量化を図ることができる。

本発明の実施形態に係る電動二輪車の左側面図である。

同電動二輪車の上面図である。

同電動二輪車のピボットプレート周辺の横断面図である。

同電動二輪車の要部の左側面図である。

図４の矢印Ａ方向に見た矢視図である。

同電動二輪車のシステム構成を示したブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 なお、以下で用いる図面において、矢印ＦＲは車両の前方を示し、矢印ＵＰは車両の上方を示し、矢印ＬＨは車両の左方を示している。

図１に示す本実施形態に係る鞍乗型電動車両の一例である電動二輪車１が示されている。 電動二輪車１は、複数のフレーム部材が溶接等で一体に構成された鋼製の車体フレーム２を備え、この車体フレーム２は、ヘッドパイプ３と、ヘッドパイプ３から後下方に延びるメインフレーム４と、メインフレーム４の後端に溶着されたピボットプレート５と、ピボットプレート５に結合し後上方に延びる左右一対のリヤフレーム６，６とを有している。 ヘッドパイプ３には左右一対のフロントフォーク７，７が回転可能に支持され、フロントフォーク７，７の下部には前輪８が回転可能に支持されている。 フロントフォーク７，７の上部には操向ハンドル９が固定され、操向ハンドル９にはアクセルグリップ、ブレーキレバー等の各種操作機器（図示略）が配設されている。

ヘッドパイプ３とメインフレーム４の前部には側面視で三角形状の左右一対のガセットプレート１０，１０がこれらに跨るように溶着され、双方の結合部位が補強されている。 ピボットプレート５は、図２、図３も参照し、側面視で上下方向に長尺状に形成された左壁部５Ａ及び右壁部５Ｂと、これら左壁部５Ａ及び右壁部５Ｂの後部を連結する後壁部５Ｃとを有し、前方に開放する断面コの字型に形成されている。 ピボットプレート５の上部において左壁部５Ａと右壁部５Ｂとの間に挟まれるようにメインフレーム４の後端がピボットプレート５に結合されている。 左壁部５Ａ及び右壁部５Ｂは側面視で弧状に形成されている。 左壁部５Ａ及び右壁部５Ｂの上下方向略中央領域には車幅方向外側に突出する円筒状のボス部１１，１１が一体に形成され、ボス部１１，１１の外周面にはリヤフレーム６，６の前端が溶着結合されている。

図１、図２に示すように、左右のリヤフレーム６，６間はクロスフレーム１２によって結合されており、クロスフレーム１２は、上面視でコの字型に形成され、ピボットプレート５を貫通して後方に延び、その両端部をリヤフレーム６，６に溶着結合させている。 図３に示すように、ピボットプレート５のボス部１１，１１にはスイングアームピボットであるピボット軸１３が挿通され、ピボット軸１３には左右一対のスイングアーム１４，１４が上下方向に揺動可能に支持されている。

スイングアーム１４の後部に後輪１５が回転可能に支持され、スイングアーム１４とリヤフレーム６，６の前後方向略中央領域との間には左右一対のリヤクッション１６，１６が介装されている。 ピボットプレート５の左壁部５Ａ及び右壁部５Ｂには、図１に示すように、前方に突出するステー１７・・・が設けられ、これらステー１７・・・によって電動モータ１８が支持されている。 電動モータ１８は側面視円形のハウジング１９を有し、電動モータ１８は、図３に示すようにハウジング１９に形成された外径方向に突出するブラケット１９Ａ・・・をステー１７・・・に締結固定されることで支持されている。 図１に示すように、ハウジング１９は側面視で左壁部５Ａ及び右壁部５Ｂの前側の弧面に沿わせている。 言い換えれば、左壁部５Ａ及び右壁部５Ｂは側面視にて電動モータ１８に沿うように弧状に形成される。

電動モータ１８は、図示しないドライブシャフトと、このドライブシャフトに固定された駆動ギヤとを備え、後輪１５をスイングアーム１４，１４に軸支するアクスル２０には被動ギヤ２１が設けられ、前記駆動ギヤと被動ギヤ２１には伝動チェーン２２が巻き掛けられている。 電動モータ１８からの動力は、伝動チェーン２２によって後輪１５に伝達される。 ヘッドパイプ３の前方には樹脂製のフロントカバー２３が配置され、フロントカバー２３にはヘッドライド２４、ウィンカ２５及び各種計器類が支持されている。 またフロントカバー２３の内側にはアクセルセンサ２６やスピーカ２７が配設されている。 アクセルセンサ２６の操作に応じ電動モータ１８の出力が制御される。 スピーカ２７は警告音等を出力可能とされている。

電動モータ１８はバッテリユニット２８から電力を供給される。 図４に示すように、メインフレーム４の上方において、バッテリユニット２８はバッテリケース２９に収容されて支持されている。 また、メインフレーム４の下方には車両における各種処理を統括制御するＥＣＵ３０Ａ（Electrical Control Unit）を一体化したＰＤＵ（Power Drive Unit）３０と、コンタクター３１とが支持されている。 ＰＤＵ２７は、ＥＣＵ３０Ａからの指令に応じて電動モータ１８を駆動制御する。 コンタクター３１は、バッテリユニット２８に接続するとともに、ＰＤＵ３０及び後述するＤＣ−ＤＣコンバータ４３と接続し、リレー回路を備えて、バッテリユニット２８からの電力をＰＤＵ３０とＤＣ−ＤＣコンバータ４３とに供給する。

バッテリケース２９は、樹脂材料からなる上方を開放した箱体であって、その底部に下方に突出し、先端側にボルト挿通孔を有する取付片３２・・・を一体に有している。 図５に示すように、メインフレーム４には車幅方向外側に突出する円筒状の取付ステー３３・・・が溶着され、これら取付ステー３３・・・は、メインフレーム４の左側面に一対前後に並んで設けられ、右側面に一対前後に並んで設けられている。 バッテリケース２９は、その取付片３２・・・をメインフレーム４の取付部ステー３３・・・の各先端に沿わせて締結固定され、その長手方向をメインフレーム４の延在方向に沿わせて支持されている。 バッテリケース２９内に収容されたバッテリユニット２８は、リチウムイオン電池を複数含んで構成され、これらを直列に結線して高圧バッテリを構成している。

図４、図５に示すように、メインフレーム４において右側に位置する取付ステー３３，３３にはそれぞれ、垂れ下がるようにしてＰＤＵ用ブラケット３４,３４が溶着されている。 ＰＤＵ用ブラケット３４，３４は、取付ステー３３から垂れ下がるようにして溶着された基部３５と、基部３５から折れ曲がって車幅方向に延びその両端部に固定点を設定するステー部３６とを有しており、ＰＤＵ３０は、その筐体をステー部３６に締結固定されることでメインフレーム４に支持されている。

メインフレーム４において左側に位置する取付ステー３３，３３には、長方形状の板材であるコンタクター用ブラケット３７，３７がバッテリケース２９の取付片３２，３２と共に固定されている。 コンタクター用ブラケット３７，３７の下端にはボルト挿通孔が形成され、コンタクター３１は、その筐体をコンタクター用ブラケット３７，３７に締結固定されることで、メインフレーム４に支持されている。 なお、バッテリユニット２８、ＰＤＵ３０、及びコンタクター３１は、図示しないケーブルによって電気的に接続されている。

図４に示すように、バッテリケース２９の上部は樹脂材料からなるリッド３８によって開閉可能に覆われ、リッド３８の上方は内燃機関の燃料タンクを模した車体カバー３９によって開閉可能に覆われる（図１も参照）。 リッド３８と車体カバー３９とによって閉空間が形成され、この空間は収納空間Ｓとして利用される。 リッド３８の周縁にはガード壁部４０が立ち上がるように形成され、リッド３８の上面には物品を積載することができ、ガード壁部４０により物品の脱落が防止されるようになっている。

またバッテリケース２９の後方には、クロスフレーム１２上に載置されるようにして電装部品ボックス４１が配置されている。 電装部品ボックス４１は樹脂材料からなり、電装部品ボックス４１の内部には充電器（チャージャー）４２、ＤＣ−ＤＣコンバータ４３、及びサブバッテリ４４が収容されている。 充電器４２は、図示しない充電コンセントを備え、外部電力をバッテリユニット２８に充電可能とする。 ＤＣ−ＤＣコンバータ４３は、バッテリユニット２８からの電圧を降圧してＰＤＵ３０内のＥＣＵ３０Ａ等に電力を供給する。 サブバッテリ４４は、ＰＤＵ３０と一体化したＥＣＵ３０Ａやコンタクター３１等に図示省略するケーブルによって接続され、バッテリユニット２８の起動前にこれらＥＣＵ３０Ａやコンタクター３１に電力を供給して起動させる。

電装部品ボックス４１は底部に一体に形成された底部取付片４５によってクロスフレーム１２に固定され、後部に一体に形成された後部取付片４６によってリヤフレーム６に固定されている。 電装部品ボックス４１の前部には前方に開口する吸気口４７が形成され、吸気口４７の前方には、電装部品ボックス４１内に空気を吸気する冷却ファン４８が固定されている。 また電装部品ボックス４１の後側両側部には、側方に開口する左右一対の排風口４９，４９が形成され、電装部品ボックス４１内の空気が外部に逃がされる。

電装部品ボックス４１は、その上部で乗員が着座するシート５０の前部を支持し、シート５０は、電装部品ボックス４１とリヤフレーム６，６とを跨るようにしてリヤフレーム６，６の上方に配置固定されている。 シート５０は着脱可能に取り付けられ、シート５０を取り外すと電装部品ボックス４１の上部が露出する。

また、バッテリユニット２８（バッテリケース２９）、ＰＤＵ３０、及びコンタクター３１は、側方から樹脂材料からなる車体サイドカバー５１によって覆われている（図１も参照）。 車体サイドカバー５１の前部には前方に開口する吸気口５２が形成され、この吸気口５２からは図中矢印Ｂ方向に流れる走行風が導入され、バッテリユニット２８が冷却される。 バッテリユニット２８を通過した走行風は直線的に後方に流れ、電装部品ボックス４１に冷却ファン４８によって吸気される。

図６は電動二輪車１のシステム構成を示している。 図６に示すように、電動二輪車１では、バッテリユニット２８からの電力が不図示のメインスイッチと連動するコンタクター３１を介してモータドライバたるＰＤＵ３０に供給され、ＰＤＵ３０にて直流から３相交流に変換された後に、３相交流モータである電動モータ１８に供給される。 また、バッテリユニット２８からの出力電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４３を介して降圧されて、例えば１２Ｖのサブバッテリ４４や計器類等の一般電装部品（図中「ｅｔｃ」）、並びにＥＣＵ３０Ａ等の制御系部品に供給される。

バッテリユニット２８は、例えばＡＣ１００Ｖの電源に接続した充電器（ＣＨＧ）４２により充電される。 バッテリユニット２８の充放電状況や温度等はＢＭＵ（Battery Management Unit）５７が監視し、かつその情報はＥＣＵ３０Ａと共有される。 ＥＣＵ３０Ａには、アクセルセンサ２６からの出力要求情報が入力され、この出力要求情報に基づき、ＥＣＵ３０ＡがＰＤＵ３０を介して電動モータ１８を駆動制御する。 なお、充電器４２は車体の適所に設けられるが、これが非搭載であってもよい。 また、バッテリユニット２８の種類によってはサブバッテリ４４を無くした構成としてもよい。 また、ＢＭＵ５７はバッテリユニット２８に近接して配置される。

この電動二輪車１では、操向ハンドル９に図示省略するアクセルグリップが設けられ、アクセルグリップのアクセル開度がアクセルセンサ２６により検出されてＥＣＵ３０Ａに出力される。 ＥＣＵ３０Ａは、アクセル開度に応じてＰＤＵ３０を制御し、ＰＤＵ３０によって後輪１５が駆動され電動二輪車１が走行する。

以上に説明したように本実施形態に係る電動二輪車１は、メインフレーム４の上方に電動モータ１８に電力を供給するバッテリユニット２８を配置し、メインフレーム４の下方に電動モータ１８を駆動制御するＰＤＵ３０を配置している。 この構成によって、電動二輪車１では、バッテリユニット２８及びＰＤＵ３０等を走行風によって効果的に冷却することができる。

また、この電動二輪車１では、メインフレーム４の後部にスイングアーム１４を支持するピボットプレート５が設けられ、ピボットプレート５に電動モータ１８が固定されている。 この構成によれば、バッテリユニット２８及びＰＤＵ３０、コンタクター３１等と電動モータ１８とを近接させてこれらの間を接続するハーネスを短くできる。 また内燃機関を搭載する自動二輪車と同じエンジンマウント位置に電動モータをレイアウトすることで、内燃機関を搭載する自動二輪車と同等の走破性を得られる。 また、駆動源のレイアウトを、内燃機関のレイアウトと同一とすることで、これら異なる車両間での流用可能部品を増やすことができる。

さらに、上記電動二輪車１では、バッテリユニット２８がメインフレーム４の上方に支持されたバッテリケース２９に収容され、バッテリケース２９の上方はリッド３８によって開閉可能に閉じられるとともに、リッド３８は車体カバー３９によって開閉可能に覆われ、リッド３８と車体カバー３９とによって収納空間Ｓが形成されている。 この構成によれば、バッテリメンテナンス用のリッド３８と収納空間を統一でき、メンテナンス性を向上できる。 また、内燃機関を搭載した自動二輪車のフューエルタンク部を収納ボックスとして使える。

加えて、バッテリユニット２８の後方には、電装部品を収容する電装部品ボックス４１が配置されているので、車両前後方向を流れる走行風により、バッテリユニット２８及び電装部品（充電器４２、ＤＣ−ＤＣコンバータ４３及びサブバッテリ４４）を効率的に冷却することができる。 また、電装部品ボックス４１の上部に乗員が着座するシート５０の前部が支えられているため、フレームが単純化されており軽量化が図られている。

以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 例えば、上記実施形態では、バッテリユニットを複数のリチウムイオン電池を含むものとして構成したが、これに代えて、ニッケル水素バッテリや鉛バッテリを用いたものとしてもよい。

１ 電動二輪車 ３ ヘッドパイプ ４ メインフレーム １４ スイングアーム １８ 電動モータ ２８ バッテリユニット（バッテリ）
２９ バッテリケース ３０ ＰＤＵ（ドライバ）
３８ リッド（蓋部材）
３９ 車体カバー ４１ 電装部品ボックス ５０ シート