JP2017081328A - 電動車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組立や整備にともなうカバーの着脱時に支障がなく、アーム内に省スペースで収容できる電動車両の駆動装置を提案する。【解決手段】燃料電池二輪車１の駆動装置６９は、後輪８を支持する中空なアーム７２と、アーム７２内に収容されるインバータ１８と、アーム７２内に収容されてインバータ１８から供給される電力で後輪８を回転させるモータ３と、アーム７２に着脱自在に固定されて、アーム７２内にインバータ１８およびモータ３を配置する開口を塞ぐカバー７３と、カバー７３に設けられてモータ３の回転角度を検出する回転角度センサ８５と、回転角度センサ８５の出力を伝送する第一信号線８６と、第一信号線８６の途中に設けられてアーム７２内に収容される中継コネクタ８７と、を備えている。【選択図】 図５

Description

本発明は、電動車両の駆動装置に関する。

中空のアーム内にインバータおよびインバータから供給される電力で駆動輪を回転させる電動機を収容する電動車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この従来の電動車両は、アーム内にインバータおよび電動機を配置する開口を塞ぐカバーを備えている。

特表２０１３−５４１４５１号公報

従来の電動車両のようにアーム内にインバータと電動機とを併設すると、カバーで塞がれるアーム内の空間には、インバータから電動機へ送電する送電線、インバータの制御信号を伝送する信号線、電動機の回転角度を検出する回転角度センサの出力を伝送する信号線などの電線が配線されて過密になる。また、回転角度センサをカバー側に配置する場合、回転角度センサの出力を伝送する信号線は、カバー側からアーム側に跨がって配線されることになる。

そうすると、カバーでアームを塞ぐ際に電線を適宜に収容することが難しかったり、カバーを外してアームを開ける際に回転角度センサの出力を伝送する信号線が邪魔になってカバーを開けづらくなったりしてしまう。

そこで、本発明は、組立や整備にともなうカバーの着脱時に支障がなく、アーム内に省スペースで収容できる電動車両の駆動装置を提案する。

前記の課題を解決するため本発明に係る電動車両の駆動装置は、駆動輪を支持する中空なアームと、前記アーム内に収容されるインバータと、前記アーム内に収容されて前記インバータから供給される電力で前記駆動輪を回転させる電動機と、前記アームに着脱自在に固定されて、前記アーム内に前記インバータおよび前記電動機を配置する開口を塞ぐカバーと、前記カバーに設けられて前記電動機の回転角度を検出する回転角度センサと、前記回転角度センサの出力を伝送する第一信号線と、前記第一信号線の途中に設けられて前記アーム内に収容される中継コネクタと、を備えている。

本発明によれば、組立や整備にともなうカバーの着脱時に支障がなく、アーム内に省スペースで収容できる電動車両の駆動装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る駆動装置が適用される電動車両としての燃料電池二輪車の左側面図。 本発明の実施形態に係る駆動装置が適用される電動車両としての燃料電池二輪車の外装等を外した状態の左側面図。 本発明の実施形態に係る駆動装置が適用される電動車両としての燃料電池二輪車の外装等を外した状態の斜視図。 本発明の実施形態に係る駆動装置の概略図。 本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの左側面図。 本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの斜視図。 本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの分解斜視図。 本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの分解斜視図。

以下、本発明に係る電動車両の駆動装置の実施の形態について、図１から図８を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る駆動装置が適用される電動車両としての燃料電池二輪車の左側面図である。

図２は、本発明の実施形態に係る駆動装置が適用される電動車両としての燃料電池二輪車の外装等（カバーやシート）を外した状態を示す左側面図である。

図３は、本発明の実施形態に係る駆動装置が適用される電動車両としての燃料電池二輪車の外装等（カバーやシート）を外した状態を示す斜視図である。

なお、本実施形態における前後上下左右の表現は、燃料電池二輪車１の搭乗者を基準にする。図１から図３中の実線矢印Ｆは燃料電池二輪車１の前方を表し、実線矢印Ｒは燃料電池二輪車１の後方を表している。

図１から図３に示すように、本実施形態に係る電動二輪車としての燃料電池二輪車１は、燃料電池２で発電し、この電力でモータ３を駆動させて走行する車両である。また、燃料電池二輪車１は、スクータ型の自動二輪車である。

燃料電池二輪車１は、前後に延びる車体５と、操舵輪としての前輪６と、前輪６を操舵自在に支えるステアリング機構７と、駆動輪としての後輪８と、後輪８を上下方向へ揺動自在に支えるスイングアーム９と、後輪８の駆動力を発生させるモータ３と、を備えている。

車体５は、車両の前後に延びるフレーム１１と、フレーム１１を覆う外装１２と、フレーム１１後半部の上方に配置されるシート１３と、を備えている。

また、車体５は、燃料電池２と、燃料電池２で発電に使用される燃料としての水素の高圧ガスを貯蔵する燃料タンク１５と、燃料電池２の電力を補助する二次電池１６と、燃料電池２の出力電圧の調整と燃料電池２および二次電池１６の電力の分配を制御する電力管理装置１７と、電力管理装置１７が出力する直流電力を三相交流電力に変換してモータ３へ出力し、モータ３を運転するインバータ１８と、これらを統括的に管理する車両コントローラ１９と、を備えている。

燃料電池二輪車１のパワートレインは、燃料電池２および二次電池１６を有し、車両の走行状態、燃料電池２の発電状態、二次電池１６の蓄電状態によって各電池の電力を適宜に使うシステムである。また、燃料電池二輪車１は、減速する際にモータ３で回生電力を発生させる。車両の電源である二次電池１６および燃料電池２は、インバータ１８に並列に接続されてモータ３へ電力を供給する。二次電池１６は、燃料電池二輪車１が減速する際にモータ３で発生する回生電力および燃料電池２が発電する電力を蓄える。

フレーム１１は、複数の鋼鉄製中空管を一体に組み合わせたものである。フレーム１１は、前端上部に配置されるヘッドパイプ２１と、ヘッドパイプ２１の中央部から後ろ下がりに傾斜して延びる上部ダウンフレーム２２と、ヘッドパイプ２１の下方に配置され、後ろ下がりに傾斜して延びる下部ダウンフレーム２３と、左右一対の下部フレーム２４と、左右一対の上部フレーム２５と、ピボット軸２６と、上ブリッジフレーム２７と、下ブリッジフレーム２８と、ガードフレーム２９と、搭載機器保護フレーム３０と、を備えている。

ヘッドパイプ２１は、ステアリング機構７を操舵自在、つまり車両の左右方向へ揺動自在に支持している。

左右一対の下部フレーム２４は、下部ダウンフレーム２３の左右に配置され、ヘッドパイプ２１の下部に接続されている。また、左右一対の下部フレーム２４は、ヘッドパイプ２１との接続部分から下部ダウンフレーム２３に沿って略平行に、かつ後ろ下がりに傾斜して延びる前側傾斜部分と、傾斜部分の下端で後方に向かって湾曲する前側の湾曲部分と、前側の湾曲部分の後端から略水平に車体５の後方へ向かって車体５の中央部分（車両の前後方向で中央部分）に達するまで直線状に延びる直線部分と、を有している。さらに、左右一対の下部フレーム２４は、直線部分の後端部から後上方に向けて湾曲する後ろ側の湾曲部分と、この後ろ側の湾曲部分の上端部から後ろ上がりに傾斜して延びる後側傾斜部分を経て上部フレーム２５に接続される上下フレーム接合部と、を有している。なお、左右の下部フレーム２４の間隔は、上部フレーム２５の間隔よりも広い。

また、左右それぞれの下部フレーム２４は、前側の湾曲部分の外側に搭乗者が足を置くフットボード３１を下方から支持するフットレストブラケット３１ａを備えている。

車体５の左側に配置される下部フレーム２４は、サイドスタンドブラケット（図示省略）を備えている。サイドスタンドブラケット（図示省略）には、燃料電池二輪車１を左側へ傾けた状態で自立させるサイドスタンド（図示省略）が設けられている。サイドスタンドは、燃料電池二輪車１を自立させる起立位置と、走行の妨げとならないよう車体５に添う収納位置との間を揺動する。

左右一対の上部フレーム２５は、車体５の前半部において下部フレーム２４の前側の傾斜部分の上下方向の中央部に接続されている。左右一対の上部フレーム２５は、下部フレーム２４の前側の傾斜部分との接続部分から車体５の後方に向かって略水平に延びる水平部分と、左右一対の上部フレーム２５の水平部分の後端であって、車体５の後半部、かつ後輪８の上方部分において後ろ上がりに大きく傾斜し、車体５の左右方向内側へ湾曲して後輪８の太さ（幅寸法）程度に接近する後端部と、を有している。

ピボット軸２６は、車体５の後半部において左右の上部フレーム２５間に架設されている。また、ピボット軸２６は、上部フレーム２５の下側、かつ上部フレーム２５と下部フレーム２４との合流部分（上下フレーム接合部）よりも後方であって、上部フレーム２５の水平部分と下部フレーム２４の後側傾斜部分とに接続されるブラケット２６ａに配置されている。

上ブリッジフレーム２７は、左右の上部フレーム２５の前端部に架設されている。上ブリッジフレーム２７は、左右の上部フレーム２５の間を実質的に車両の左右方向へ直線状に延びて、左右の上部フレーム２５を連結している。

下ブリッジフレーム２８は、左右の下部フレーム２４の前側の屈曲部分に架設されている。下ブリッジフレーム２８は、左右の下部フレーム２４の間を実質的に車両の左右方向へ直線状に延びて、左右の下部フレーム２４を連結している。

ガードフレーム２９は、左右の下部フレーム２４の後側の湾曲部分に架設されている。ガードフレーム２９は、左右の下部フレーム２４との接続部分から後下方に延びるとともに、フレーム１１の内部空間を拡大するように後ろ下がりのＵ字形状に延びている。ガードフレーム２９には、燃料電池二輪車１を直立状態で自立させるセンタースタンド３３が設けられている。センタースタンド３３は、燃料電池二輪車１を自立させる起立位置と、走行の妨げとならないよう車体５に添う収納位置との間を揺動する。

上部ダウンフレーム２２は、ヘッドパイプ２１と上ブリッジフレーム２７との間に架設されている。

下部ダウンフレーム２３は、左右の下部フレーム２４の上部の間で実質的に車両の左右方向へ直線状に延びて架設されるヘッドパイプ近傍ブリッジフレーム３４の車両の左右方向中央部に接続される上端部と、下ブリッジフレーム２８の車両の左右方向中央部に接続される下端部とを有している。

搭載機器保護フレーム３０は、上部フレーム２５の後半部の上部に設けられている。搭載機器保護フレーム３０は、燃料電池２を燃料電池二輪車１の車体に支持している。また、搭載機器保護フレーム３０は、その一部を上部フレーム２５に着脱できる。

シート１３は、フレーム１１の後半部上方を覆って前後に延びている。シート１３はタンデム式であり、搭乗者を着座させる前半部１３ａと、同乗者を着座させる後半部１３ｂとを一体的に備えている。また、シート１３は、前半部１３ａと後半部１３ｂとの間に傾斜部１３ｃを備えている。

ここで、左右の上部フレーム２５および左右の下部フレーム２４で囲まれる空間をセンタートンネル領域３５と呼び、上部フレーム２５の後半部、外装１２およびシート１３で囲まれる空間を機器搭載領域３６と呼び、センタートンネル領域３５の後方かつ機器搭載領域３６の下方の空間をタイヤハウス領域３７と呼ぶ。

センタートンネル領域３５は、燃料タンク１５を収容している。本実施形態に係るスクータ型の燃料電池二輪車１では、センタートンネル領域３５は、搭乗者が足を乗せる左右のフットボード３１の間で、車両の前後方向に沿って配置され、フットボード３１の足載せ領域を左右に分断するようにフットボード３１から上方に***している。換言すると、センタートンネル領域３５の左右には、足載せ領域となるフットボード３１が配置され、左右のフットボード３１の間に燃料タンク１５が配置されている。

機器搭載領域３６は、車体５の前側から順に二次電池１６、電力管理装置１７、燃料電池２を収容している。機器搭載領域３６は、搭載機器保護フレーム３０によって前端部、中央部、後端部、および中央部から後端部に渡る側部を保護されている。

搭載機器保護フレーム３０は、機器搭載領域３６を囲んで機器搭載領域３６に搭載される機器を保護している。搭載機器保護フレーム３０は、機器搭載領域３６の前端部に配置されて左右の上部フレーム２５の間で上に凸のアーチ状に架設される前保護フレーム３０ａと、機器搭載領域３６の中央部であって、上部フレーム２５と下部フレーム２４との合流箇所よりも後ろ側に配置されて左右の上部フレーム２５の間で上に凸のアーチ状に架設される中央保護フレーム３０ｂと、機器搭載領域３６の後端部に配置されて左右それぞれの上部フレーム２５が内側に湾曲する部分に接続され、この湾曲部分から後ろ斜め上方へ延びる左右一対の後保護フレーム３０ｃと、中央保護フレーム３０ｂの左右それぞれから後方へ延びて後保護フレーム３０ｃの上端部に接続され、さらに車体５の後端部へ到達する左右一対の側部保護フレーム３０ｄと、左右の側部保護フレーム３０ｄの後端部に架設されるブラケット３０ｅと、を備えている。左右の上部フレーム２５は、前保護フレーム３０ａの下端が接合される箇所で屈曲して車両の後方に向かって間隔を拡げ、中央保護フレーム３０ｂの下端が接合される箇所で屈曲して車両の後方に延びている。このため、中央保護フレーム３０ｂは、前保護フレーム３０ａよりも幅が広く、高さも高い。後保護フレーム３０ｃおよび左右一対の側部保護フレーム３０ｄは一体化されている。また、後保護フレーム３０ｃおよび左右一対の側部保護フレーム３０ｄは、中央保護フレーム３０ｂおよび上部フレーム２５に着脱自在に連結されて燃料電池２を支持している。

タイヤハウス領域３７には後輪８が配置されている。

機器搭載領域３６とタイヤハウス領域３７との間には、それぞれの領域を分断する隔壁部材としてのリアフェンダ３８が設けられている。

外装１２は、車体５の前半部を覆うフロントレッグシールドカバー４１と、車体５の中央上部に配置されてセンタートンネル領域３５などの上部フレーム２５の上方を覆うフロントフレームカバー４２と、車体５の後半部に配置されて機器搭載領域３６などの車体５の側面のうちシート１３の下方部分を覆うフレームカバー４３と、を備えている。

フレームカバー４３は、シート１３とともに機器搭載領域３６を囲んでいる。機器搭載領域３６は、シート１３、フレームカバー４３およびリアフェンダ３８に囲まれる閉鎖的な空間である。機器搭載領域３６は、フレームカバー４３、もしくはリアフェンダ３８の適宜の箇所に設けられる通気孔（図示省略）によって、燃料電池２への空気の流れを容易、かつ確実に制御し、また冷却が必要な装置へ冷却風としての空気の流れを容易、かつ確実に制御している。なお、機器搭載領域３６は、各カバーの継ぎ目などから空気が入り込むことを許容する。

ステアリング機構７は、車体５の前方に配置されて、フレーム１１のヘッドパイプ２１を中心に左右方向へ揺動し前輪６の操舵を可能にする。ステアリング機構７は、頂部に設けられるハンドル４５と、ハンドル４５と前輪６とを連結し、若干後傾して上下に延びる左右一対のフロントフォーク４６と、を備えている。左右のフロントフォーク４６は、弾性的に伸縮自在なテレスコピック構造を備えている。左右のフロントフォーク４６の下端部には、前輪６を回転自在に支持する車軸（図示省略）が架設されている。前輪６の上方には、フロントフェンダ４７が配置されている。フロントフェンダ４７は、左右のフロントフォーク４６の間にあって、フロントフォーク４６に固定されている。

前輪６は、左右のフロントフォーク４６の下端部に架設されている車軸の周りに回転自在な従動輪である。

スイングアーム９は、車体５の左右へ延びている回転中心としてのピボット軸２６の周りに上下方向へ揺動する。スイングアーム９は、車体５の左右で前後方向に延びる一対のアーム部の間に後輪８を回転自在に支持している。フレーム１１とスイングアーム９との間には、リアサスペンション４８が架設されている。リアサスペンション４８の上端部は、上部フレーム２５の後端部に揺動自在に支持されている。リアサスペンション４８の下端部は、スイングアーム９の後端部に揺動自在に取り付けられている。リアサスペンション４８は、スイングアーム９の揺動を緩衝する。

またスイングアーム９は、後輪８を回転駆動させるモータ３と、燃料電池２から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ３へ供給するインバータ１８と、を収容している。

モータ３は、燃料電池２または二次電池１６から供給される電力によって後輪８を回転駆動させる。モータ３は、スイングアーム９の後部に収容されて、後輪８の車軸と同軸に配置されている。モータ３はスイングアーム９に一体的に組み付けられてユニットスイング式スイングアームを構成している。

インバータ１８は、スイングアーム９の前部に収容されて、ピボット軸２６とモータ３との間に配置されている。

後輪８は、モータ３から駆動力が伝達される車軸（図示省略）によって支えられる駆動輪である。

燃料電池２は、燃料と酸化剤とを反応させて発電する。燃料電池２は、燃料として高圧ガス、例えば水素ガスを使用し、酸化剤として空気中の酸素を使用して発電し、空気を用いて冷却する空冷式燃料電池システムである。

燃料電池２は、機器搭載領域３６の後半側に配置されている。さらに具体的には、燃料電池２は、シート１３の前半部１３ａと後半部１３ｂとの間の傾斜部から後半部１３ｂの下方に渡って配置されている。つまり、車両の側面視で、燃料電池２は、同乗者を着座させるシート１３の後半部１３ｂと後輪８やスイングアーム９との間に配置されている。

燃料電池２は、車体５の前後方向に延びる長辺を有する直方体形状であって、吸気口２ａが配置される正面を前斜め下方へ向け、排気口２ｂが配置される背面を後ろ斜め上方へ向ける姿勢で機器搭載領域３６に配置されている。つまり、燃料電池２は、前方側が後方側よりも下方に位置する前傾姿勢でフレーム１１に固定されている。詳細には、燃料電池２の上部は搭載機器保護フレーム３０に固定され、燃料電池２の下部は上部フレーム２５に固定されている。

燃料電池２は、正面側から背面側へ向かって連結される扁平な複数のモジュールを含んでいる。具体的には、燃料電池２は、正面側から順に積層状態に重ねられて連結されるフィルタ（図示省略）、吸気シャッタ（図示省略）、燃料電池スタック（図示省略）、ファン（図示省略）、排気シャッタ（図示省略）を有している。燃料電池２の天面には、燃料電池用制御部（図示省略）が設けられている。

吸気シャッタは、開閉自在な空気の吸気口２ａを有し、吸気口２ａを開閉して燃料電池スタックへの空気の導入量を制御することができるとともに、吸気口２ａを閉じて燃料電池２内で空気を循環させる循環経路を形成することができる。排気シャッタは、開閉自在な空気の排気口２ｂを有し、排気口２ｂを閉じて燃料電池２内で空気を循環させる循環経路を形成することができる。換言すると、燃料電池２は、正面に開閉可能な吸気口２ａを有し、背面に開閉可能な排気口２ｂを有し、吸気口２ａと排気口２ｂを閉じることで燃料電池２内の空気を循環させることができる。

燃料電池スタックは、吸気口から吸い込まれる空気に含まれる酸素と燃料タンク１５から供給される水素とを電気化学反応させて発電し、発電後に湿潤な余剰ガスを生成する。

ファンは、機器搭載領域３６内の空気を吸気口から燃料電池２内に吸い込むための吸込負圧を発生させる一方で、燃料電池スタックから余剰ガスを吸い出して排気口から排気する。ファンが流動させる空気の流れは、燃料電池スタックで発電に用いられる他に、燃料電池２の冷却に利用される。

燃料電池２の後方には、排気ダクト５２が設けられている。燃料電池２のファンは、余剰ガスを燃料電池スタックから吸い出して排気ダクト５２へ排気する。排気ダクト５２の前端部は、燃料電池２の箱体（詳細には、排気シャッタの枠体）に気密に接続されている。排気ダクト５２は、車体５の後端で後下方と後上方に向かって開口される排気口５２ａを有している。排気ダクト５２は、燃料電池２のファンから吐出される排気（余剰ガス）を、排気口５２ａへ導いて車体５の後方へ排出する。

排気ダクト５２の排気口５２ａは、燃料電池２の排気面（背面）よりも上方であって、望ましくは排気ダクト５２の後方上端部に配置されている。詳細には、燃料電池２の排気口よりも高い位置に排気口５２ａの上縁部が配置されている。排気ダクト５２は、燃料電池２の排気面（背面）よりも上方に配置される排気口５２ａを有することによって、未反応の水素ガスを含む湿潤な余剰ガスを排気口５２ａに導いて車体５から確実に排気することができる。

燃料タンク１５は高圧圧縮水素貯蔵システムである。燃料タンク１５は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製の、あるいはアルミライナ製複合容器である圧力容器５５と、燃料充填口５６を有する燃料充填用継手５７と、燃料充填元弁５８と、遮断弁（図示省略）とレギュレータ（図示省略）とを一体的に有する燃料供給元弁５９と、を備えている。

圧力容器５５は、燃料電池２の燃料としての水素ガスを貯蔵するアルミライナ製複合容器である。燃料タンク１５は、例えば約７０ＭＰａの水素ガスを貯蔵する。圧力容器５５は、円筒形状の胴部と、胴部の前後の端面にドーム状の鏡板と、を有している。圧力容器５５は、円筒胴の中心線を車体５の前後方向へ沿わせてセンタートンネル領域３５内に配置されている。圧力容器５５は、一対の上部フレーム２５、一対の下部フレーム２４、下ブリッジフレーム２８、およびガードフレーム２９に周囲を囲まれて、燃料電池二輪車１の転倒や衝突による負荷に対して堅牢に保護されている。

また、圧力容器５５は、車体５の一方側の側部に配置される上部フレーム２５、例えば車体５の右側に配置される上部フレーム２５と、車体５の他方側の側部に配置される下部フレーム２４、例えば車体５の左側に配置される下部フレーム２４との間に架設されるクランプバンド６１によってセンタートンネル領域３５に支持されている。詳細には、圧力容器５５は、右側の上部フレーム２５と左側の下部フレーム２４との間に架設される下クランプバンド（クランプバンド６１の下半部）に載置され、上クランプバンド（クランプバンド６１の上半部）で締め付け挟持されている。なお、クランプバンド６１は、車体５の左側に配置される上部フレーム２５と、車体５の右側に配置される下部フレーム２４との間に架設されていても良い。

燃料充填用継手５７は、センタートンネル領域３５の外側、詳しくは後ろ上方であって、機器搭載領域３６の前端部に配置されている。燃料充填用継手５７は、二次電池１６よりも上方、あるいは真上に配置されている。燃料充填用継手５７は、搭載機器保護フレーム３０の前保護フレーム３０ａの上部と中央保護フレーム３０ｂの上部との間に架設される継手用ブラケット３０ｆに固定されている。燃料充填用継手５７は、燃料充填時に設備側の継手を車体の上方、かつ左側から差し込めるよう、車体５の上方、かつやや左側に向かって延びている。燃料充填用継手５７は、シート１３の前端部に設けられる燃料充填口用リッド６２によって覆い隠されている。燃料充填口用リッド６２は、ヒンジ機構（図示省略）を介してシート１３に支持されており、揺動することで開閉できる。燃料充填用継手５７は、燃料としての水素の高圧ガスを燃料タンク１５に導き入れる入口としての燃料充填口５６を有している。

燃料充填口５６は、燃料充填用継手５７の頂部に配置されている。また、燃料充填口５６は、車体５の左上方を向いている。燃料タンク１５に燃料を充填する際、燃料充填口用リッド６２を開放した状態において、燃料充填口５６の上方は、雰囲気に開放されている。したがって、高圧ガス（燃料、水素ガス）を燃料タンク１５に充填する際、仮に高圧ガス（燃料、水素ガス）が漏洩しても、漏洩燃料は滞留することなく燃料電池二輪車１の上方へ拡散する。

燃料充填元弁５８および燃料供給元弁５９は、一体化されて圧力容器５５の後方側の鏡板の頂部に設けられているタンクバルブ６３に内蔵されている。燃料供給元弁５９の遮断弁は、電磁弁を用いた開閉弁である。タンクバルブ６３は、ガードフレーム２９で囲まれた空間に配置されている。

二次電池１６は、箱状のリチウムイオン電池である。二次電池１６は、機器搭載領域３６の前端部であって、圧力容器５５の後半部、つまり円筒胴の後半部、および後方側の鏡板とシート１３の前半部１３ａとの間に配置されている。

なお、燃料電池二輪車１は、二次電池１６の他に、メータ類（図示省略）、ランプ類（図示省略）用の電源として、例えば１２Ｖ系の電力を供給する第２二次電池（図示省略）を備えている。第２二次電池は、ヘッドパイプ２１の周囲、例えば、ヘッドパイプ２１の右側の側方に配置されている。

また、仮に燃料充填口５６から燃料としての水素ガスが漏洩しても、空気より軽い水素ガスは上昇して、車内に滞留することなく車外に拡散する。また、仮に燃料充填元弁５８または燃料供給元弁５９から燃料としての水素ガスが漏洩しても、水素ガスはタイヤハウス領域３７に向かって移動して、車内に滞留することなく車外に拡散する。

電力管理装置１７は、機器搭載領域３６内で二次電池１６と燃料電池２との間に配置され、フレーム１１に固定されている。なお、電力管理装置１７は二次電池１６と同じ防水ケース内に配置されていても良い。

燃料電池二輪車１は、二次電池１６、電力管理装置１７、および燃料電池２を上述のように配置することによって、電気的な接続関係が隣り合う装置を極力近接する位置に配置することが可能であり、装置間の配線長を短く、配線に係る重量を軽くすることができる。

車両コントローラ１９は、燃料電池二輪車１内で比較的に高所となるヘッドパイプ２１の周囲、例えば、１２Ｖ系の電力を供給する第２二次電池の反対側にあたるヘッドパイプ２１の左側の側方に配置されている。

次いで、燃料電池二輪車１の駆動装置について詳しく説明する。

図４は、本発明の実施形態に係る駆動装置の概略図である。

図５は、本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの左側面図である。

図６は、本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの斜視図である。

図７および図８は、本発明の実施形態に係る燃料電池二輪車のスイングアームの分解斜視図である。

図５は、カバー７３を省略して図示されている。図６は、右前方からスイングアーム９を見た斜視図であって、右側のアーム７５を省略して図示されている。図７は、アーム７２からカバー７３を取り外した状態で図示されている。図８は、モータ３の回転子１０２、回転角度センサ８５、およびキャップ１０４をカバー７３から分解した状態で図示されている。

図４から図８に示すように、本実施形態に係る燃料電池二輪車１の駆動装置６９は、スイングアーム９に設けられている。

ここで先ず、スイングアーム９は、前端部にあってピボット軸２６を介してフレーム１１に支えられるピボット部７１と、ピボット部７１のいずれか一方の側方、ここでは左側方から後方へ延びて後輪８の左側方に到達するアーム７２と、アーム７２の左側面を覆うカバー７３と、ピボット部７１のいずれか他方の側方、ここでは右側方から後方へ延びて後輪８の右側方に到達するアーム７５と、を備えている。

ピボット部７１は、フレーム１１の内側の幅いっぱいに拡がっている。ピボット部７１は、側面視においてピボット軸２６が挿し通される部位を頂点にして下方へ拡がる三角形状あるいは扇形状の箱体であり、上下左右に適宜の重量軽減口を有している。

左側のアーム７２とカバー７３とは、モータ３およびインバータ１８を収容する駆動ユニット収容部を構成している。アーム７２とカバー７３とは、車体５の上下方向に沿って前後に延びる分割面で分割され、組み合わされている。

アーム７２は、ピボット部７１に一体で成形されている。アーム７２は、後輪８の側面（ここでは左側面）を臨む内側の壁面を有して車体５の左側へ開く空間を区画している。アーム７２は、この空間内にモータ３およびインバータ１８を収容している。

アーム７２内の空間の後端部には、モータ３を収容するモータ室７６が区画されている。モータ室７６よりも前側、つまりモータ室７６よりもピボット部７１に近い側の空間には、インバータ１８を収容するインバータ室７７が区画されている。モータ室７６およびインバータ室７７は、カバー７３によって閉じられて外気の流入を制限されている。

モータ室７６は、モータ３の外周を環状に囲んでいる。

インバータ室７７を区画する壁面のうち、インバータ１８を取り付ける壁面は、後輪８を臨む壁の内側の面であって、平坦な面である。この壁面は、後輪８の車軸（あるいは回転中心線）に直交している。アーム７２の平坦な壁面とインバータ１８との間には放熱グリス（図示省略）が埋められており、インバータ１８とアーム７２との熱的な接続が図られている。

さらに、アーム７２は、後輪８を臨む内側の壁面に設けられて、後輪８の同心円を描いて円弧状に延びる複数の放熱フィン７８を備えている。それぞれの放熱フィン７８は、後輪８の回転中心からの距離を実質的な半径として円弧状に延びる壁であって、ほぼ等間隔に並んでいる。放熱フィン７８は、アーム７２の内側の壁面から後輪８に向かって突出している。

それぞれの放熱フィン７８は、アーム７２の天面および底面の少なくともいずれかに連続して延びている。それぞれの放熱フィン７８は、後輪８の形状に準じて突出高さが異なるものを含んでいる。具体的には、放熱フィン７８は、後輪８に干渉しない程度の隙間を隔てつつ、隙間を実質的に一定に保って、後輪８の形状に準じて突出している。

また、アーム７２は、放熱フィン７８に交差して、または放熱フィン７８の端部に沿って、前後方向に延びる補強リブ８１、８２を備えている。

補強リブ８１、８２は、後輪８を臨む内側の壁面に設けられて、後輪８へ向かって突出している。補強リブ８１、８２の突出高さは、後輪８に干渉しない範囲で放熱フィン７８よりも高い。補強リブ８１は、アーム７２の天面に連接し、放熱フィン７８の上端部に沿って設けられている。補強リブ８２は、アーム７２の底面に連接し、放熱フィン７８の下端部に沿って設けられている。

また、補強リブ８１、８２も放熱フィン７８同様に、後輪８の形状に準じて突出高さが異なっている。具体的には、補強リブ８１、８２は、後輪８に干渉しない程度の隙間を隔てつつ、隙間を実質的に一定に保って、後輪８の形状に準じて突出している。

補強リブ８１は、アーム７２からピボット部７１の背面に掛けて後輪８の前面を横切るように延びており、スイングアーム９の形状の不連続部分を補強している。

さらに、補強リブ８１、８２は、隣り合う放熱フィン７８の間の空間に繋がる導風口８３を有している。導風口８３は、後輪８の回転にともなって発生する空気流を整流して、放熱フィン７８の間の空間へ円滑に導き、また円滑に排出する。

カバー７３は、アーム７２に着脱自在に装着されて駆動ユニット収容部を塞ぐ蓋の役割を担っている。

なお、駆動ユニット収容部は、車体５の右側に配置されていても良く、この場合、駆動ユニット収容部は、右側のアーム７５とカバー７３との組合せになって左右の関係が逆転する。

右側のアーム７５は、ボルトなどの締結部材（図示省略）によってピボット部７１に固定されている。

そして、駆動装置６９は、後輪８を支持する中空なアーム７２と、アーム７２内に収容されるインバータ１８と、アーム７２内に収容されてインバータ１８から供給される電力で後輪８を回転させるモータ３と、アーム７２に着脱自在に固定されて、アーム７２内にインバータ１８およびモータ３を配置する開口を塞ぐカバー７３と、カバー７３に設けられてモータ３の回転角度を検出する回転角度センサ８５と、回転角度センサ８５の出力を伝送する第一信号線８６と、第一信号線８６の途中に設けられてアーム７２内またはカバー７３内に収容される（駆動ユニット収容部に収容される）中継コネクタ８７と、を備えている。

インバータ１８は、インバータ回路８８と、インバータ回路８８を制御する制御回路８９と、インバータ回路８８からモータ３へ電力を導く電力線９１を接続するモータ用端子台９２と、を含んでいる。インバータ回路８８、制御回路８９、およびモータ用端子台９２は、スイングアーム９のピボット部７１に近い側から順に配置されている。つまり、モータ用端子台９２は、モータ３に最も近い部位に配置されている。

制御回路８９とモータ用端子台９２との間には、燃料電池２または二次電池１６から供給される電力をインバータ回路８８へ導く電力用端子台９５が設けられている。電力用端子台９５は、インバータ１８の下半側に配置されている。電力用端子台９５には、燃料電池２または二次電池１６から電力を導く電力線９６が接続されている。電力線９６は、正極側電力線９６ａと負極側電力線９６ｂと、を有している。

制御回路８９とモータ用端子台９２との間であって、インバータ１８の上半側には、制御回路８９に接続される制御信号用コネクタ９７が設けられている。

制御信号用コネクタ９７には、車両コントローラ９８との間で双方向に通信を伝達する制御信号線９９が接続されている。制御信号線９９は、束ねられた複数の素線（図示省略）を含んでいる。また、制御信号用コネクタ９７には、第一信号線８６も接続されている。

電力線９６および制御信号線９９は、制御回路８９とモータ用端子台９２との間からモータ用端子台９２の側方を迂回してアーム７２内を上方へ向かい、インバータ１８の上方とアーム７２の天面との隙間を通過してピボット部７１へ向かい、車体５側へ渡って機器に配線されている。

モータ３は、アーム７２内のモータ室７６に固定される環状の固定子１０１と、固定子１０１の中心部に配置される円盤状の回転子１０２と、回転子１０２の中心を貫くモータ軸１０３と、を備えている。

モータ軸１０３は、回転子１０２に回転一体に固定されている。モータ軸１０３の一方の端部は、アーム７２と後輪８との間に設けられる減速機（図示省略）に連結されて支持されている。モータ軸１０３の他方の端部は、カバー７３に設けられるベアリング（図示省略）によって回転自在に支持されている。モータ軸１０３の他方の端部は、カバー７３を貫通してカバー７３の外側に到達している。モータ軸１０３の他方の端部は、カバー７３に固定されるキャップ１０４に覆い隠されている。

回転角度センサ８５は、カバー７３に設けられてキャップ１０４に覆い隠されている。回転角度センサ８５は環形状であって、回転角度センサ８５の中心部にはモータ軸１０３が嵌め込まれている。回転角度センサ８５には、レゾルバや、ホールセンサや、ロータリーエンコーダなど、回転するモータ軸１０３と回転しないカバー７３との間の回転の差分を検出できるセンサが適用される。

第一信号線８６は、カバー７３の外側から内側へ引き込まれて配線されている。カバー７３の外側に配線される第一信号線８６は、カバー７３に固定されるキャップ１０４に覆い隠されている。第一信号線８６は、束ねられた複数の素線を含んでいる。

中継コネクタ８７は、分離と連結とが可能な第一半体１０６および第二半体１０７を有している。中継コネクタ８７は、アーム７２にカバー７３を組み合わせた状態で、モータ３とインバータ１８との間であって、モータ用端子台９２より上方で、天面に近接する位置に配置されている。

第一半体１０６は、いわゆる接栓座であって、第一信号線８６のうち回転角度センサ８５に近い部分に接続され、第二半体１０７が車両の前方側から結合されるようにカバー７３に固定されている。

第二半体１０７は、いわゆる接栓であって、第一信号線８６のうち回転角度センサ８５から遠い部分に接続されている。第二半体１０７は、第一半体１０６に結合した状態で、第一信号線８６が第二半体１０７から車両の前方に向かって延びている。第二半体１０７は、アーム７２とカバー７３とが分離された状態では、アーム７２側に属している。

第一半体１０６および第二半体１０７は、プラグおよびジャックの組合せであって、いずれがプラグであっても良く、いずれがジャックであっても良い。

なお、第一信号線８６のうち回転角度センサ８５に近い部分、つまり回転角度センサ８５から中継コネクタ８７の第一半体１０６までの部分をカバー側第一信号線８６ａと呼ぶ。また、第一信号線８６のうち回転角度センサ８５から遠い部分、つまり中継コネクタ８７の第二半体１０７から制御信号用コネクタ９７までの部分をアーム側第一信号線８６ｂと呼ぶ。

第一信号線８６のうち回転角度センサ８５から遠い部分（アーム側第一信号線８６ｂ）は、カバー７３をアーム７２に着脱する際の余長を有している。この余長は、アーム７２内の空間で中継コネクタ８７から制御信号用コネクタ９７までの距離の４分の１から３分の１程度の距離を折り返す折返収納部１０８が形成されるように、適宜の長さに設定されている。折返収納部１０８は側面視においてモータ３側に重なることなく、インバータ１８側に配置されている。したがって、折返収納部１０８は、カバー７３を閉める際にモータ３の回転子１０２との干渉を考慮することなく、インバータ１８側で容易に収容可能な折り返し状態に、適宜、かつ容易に整理することができる。

また、駆動装置６９は、アーム７２内に配置される機器、例えば温度センサ１０９と、温度センサ１０９の出力を伝送する第二信号線１１１と、を備えている。

温度センサ１０９は、モータ３の固定子１０１に設けられている。温度センサ１０９は、例えば測温抵抗体や、熱電対や、サーミスタである。

第二信号線１１１は、第一信号線８６と同様に制御信号用コネクタ９７を介してインバータ１８の制御回路８９に接続されている。つまり、制御信号用コネクタ９７は、車両コントローラ９８に繋がる制御信号線９９、回転角度センサ８５に繋がる第一信号線８６、および温度センサ１０９に繋がる第二信号線１１１を一括してインバータ１８の制御回路８９に接続している。

また、第二信号線１１１は、中継コネクタ８７によって中継されている。第二信号線１１１は、アーム７２側に設けられる温度センサ１０９を、同じくアーム７２側に設けられる制御信号用コネクタ９７に接続する一方で、カバー７３側とアーム７２側との第一信号線８６を接続する中継コネクタ８７を中継するために、カバー７３側に折返配線部１１２を含んでいる。つまり、第二信号線１１１は、温度センサ１０９から中継コネクタ８７までのアーム側上流第二信号線１１１ａと、カバー７３側に設けられる折返配線部１１２と、中継コネクタ８７から制御信号用コネクタ９７までのアーム側下流第二信号線１１１ｂと、を含んでいる。アーム側上流第二信号線１１１ａおよびアーム側下流第二信号線１１１ｂは、中継コネクタ８７の第二半体１０７に接続されている。他方、折返配線部１１２は、中継コネクタ８７の第一半体１０６に接続されている。

さらに、第二信号線１１１のうちアーム側の部分、つまりアーム側上流第二信号線１１１ａおよびアーム側下流第二信号線１１１ｂは、中継コネクタ８７の第二半体１０７のうち、第一信号線８６に割り当てられるピンあるいはソケットよりも、高さ方向におけるアーム７２の中心に近い側にあるピンあるいはソケットに割り当てられている。これによって、第一信号線８６よりも細い第二信号線１１１は、カバー７３とアーム７２との合わせ面から、より遠くに配置されることになり、カバー７３でアーム７２を塞ぐ際に合わせ面に挟み込まれるリスクが低減される。このような効果は、第二信号線１１１の温度センサ１０９側の根元が、高さ方向におけるアーム７２の中心に向かって延伸するよう温度センサ１０９自体を傾斜させてモータ３に取り付けることで、さらに高まる。

本実施形態に係る燃料電池二輪車１の駆動装置６９は、カバー７３に回転角度センサ８５を設けることによってアーム７２側の空間的な余裕を確保し、かつ回転角度センサ８５の配置を容易化できる。

また、本実施形態に係る燃料電池二輪車１の駆動装置６９は、カバー７３に回転角度センサ８５を設け、回転角度センサ８５とアーム７２側のインバータ１８とを繋げる第一信号線８６を中継コネクタ８７で分離可能にすることで、カバー７３の着脱の容易化が図られ、ひいては組立性と整備性とを高めることができる。

さらに、本実施形態に係る燃料電池二輪車１の駆動装置６９は、中継コネクタ８７の第一半体１０６をカバー７３側に固定することで、アーム７２内のモータ３、インバータ１８、各種の信号線や電力線に邪魔されることなく、カバー７３の開閉に都合の良い適宜の箇所に中継コネクタ８７を配置することができる。

さらにまた、本実施形態に係る燃料電池二輪車１の駆動装置６９は、回転角度センサ８５から中継コネクタ８７までの第一信号線８６、つまりカバー側第一信号線８６ａの両端をカバー７３側に固定しておくことができるので、当該箇所の断線を防ぐことができる。 また、本実施形態に係る燃料電池二輪車１の駆動装置６９は、カバー７３の開閉にともなって曲げ伸ばしする必要のある信号線や電力線を、アーム側第一信号線８６ｂの余長（折返収納部１０８）に集中させることで、カバー７３の開閉にともなって断線する可能性のある範囲を限定し、ひいては保守性を高め、万一断線した場合の交換費用を抑制できる。

さらに、本実施形態に係る燃料電池二輪車１の駆動装置６９は、アーム７２側の機器、例えば温度センサ１０９を、カバー７３側へ迂回するように中継コネクタ８７で中継することで、カバー７３側の機器（回転角度センサ８５）とアーム７２側の機器（温度センサ１０９）とを単一の中継コネクタ８７で中継することが可能であり、ひいてはインバータ１８の制御回路８９についてもカバー７３側の機器（回転角度センサ８５）とアーム７２側の機器（温度センサ１０９）とを単一の制御信号用コネクタ９７で接続することができる。これによって、本実施形態に係る燃料電池二輪車１の駆動装置６９は、カバー７３側の機器（回転角度センサ８５）とアーム７２側の機器（温度センサ１０９）とを別々のコネクタで接続する場合に比べてコネクタ数を削減し、アーム７２内の空間に占めるコネクタの容積を小さくして省スペース化に寄与できる。

したがって、本発明に係る燃料電池二輪車１の駆動装置６９によれば、組立や整備にともなうカバー７３の着脱時に支障がなく、アーム７２内に省スペースで収容できる。

１…燃料電池二輪車、２…燃料電池、２ａ…吸気口、２ｂ…排気口、３…モータ、５…車体、６…前輪、７…ステアリング機構、８…後輪、９…スイングアーム、１１…フレーム、１２…外装、１３…シート、１３ａ…前方部、１３ｂ…後方部、１３ｃ…傾斜部、１５…燃料タンク、１６…二次電池、１７…電力管理装置、１８…インバータ、１９…車両コントローラ、２１…ヘッドパイプ、２２…上部ダウンフレーム、２３…下部ダウンフレーム、２４…下部フレーム、２５…上部フレーム、２６…ピボット軸、２６ａ…ブラケット、２７…上ブリッジフレーム、２８…下ブリッジフレーム、２９…ガードフレーム、３０…搭載機器保護フレーム、３０ａ…前保護フレーム、３０ｂ…中央保護フレーム、３０ｃ…後保護フレーム、３０ｄ…側部保護フレーム、３０ｅ…ブラケット、３０ｆ…継手用ブラケット、３１…フットボード、３１ａ…フットレストブラケット、３３…センタースタンド、３４…ヘッドパイプ近傍ブリッジフレーム、３５…センタートンネル領域、３６…機器搭載領域、３７…タイヤハウス領域、３８…リアフェンダ、４１…フロントレッグシールドカバー、４２…フロントフレームカバー、４３…フレームカバー、４５…ハンドル、４６…フロントフォーク、４７…フロントフェンダ、４８…リアサスペンション、５２…排気ダクト、５２ａ…排気口、５５…圧力容器、５６…燃料充填口、５７…燃料充填用継手、５８…燃料充填元弁、５９…燃料供給元弁、６１…クランプバンド、６２…燃料充填口用リッド、６３…タンクバルブ、６９…駆動装置、７１…ピボット部、７２…アーム、７３…カバー、７５…アーム、７６…モータ室、７７…インバータ室、７８…放熱フィン、８１、８２…補強リブ、８３…導風口、８５…回転角度センサ、８６…第一信号線、８６ａ…カバー側第一信号線、８６ｂ…アーム側第一信号線、８７…中継コネクタ、８８…インバータ回路、８９…制御回路、９１…電力線、９２…モータ用端子台、９５…電力用端子台、９６…電力線、９６ａ…正極側電力線、９６ｂ…負極側電力線、９７…制御信号用コネクタ、９８…車両コントローラ、９９…制御信号線、１０１…固定子、１０２…回転子、１０３…モータ軸、１０４…キャップ、１０６…第一半体、１０７…第二半体、１０８…折返収納部、１０９…温度センサ、１１１…第二信号線、１１１ａ…アーム側上流第二信号線、１１１ｂ…アーム側下流第二信号線、１１２…折返配線部。

Claims (3)

1. 駆動輪を支持する中空なアームと、
   前記アーム内に収容されるインバータと、
   前記アーム内に収容されて前記インバータから供給される電力で前記駆動輪を回転させる電動機と、
   前記アームに着脱自在に固定されて、前記アーム内に前記インバータおよび前記電動機を配置する開口を塞ぐカバーと、
   前記カバーに設けられて前記電動機の回転角度を検出する回転角度センサと、
   前記回転角度センサの出力を伝送する第一信号線と、
   前記第一信号線の途中に設けられて前記アーム内に収容される中継コネクタと、を備える電動車両の駆動装置。
2. 前記中継コネクタは、分離および連結が可能な第一半体および第二半体を有し、
   前記第一半体は、前記第一信号線のうち前記回転角度センサに近い部分に接続され、かつ前記カバーに固定され、
   前記第二半体は、前記第一信号線のうち前記回転角度センサから遠い部分に接続され、
   前記第一信号線のうち前記回転角度センサから遠い部分は、前記カバーを前記アームに着脱する際の余長を有する請求項１に記載の電動車両の駆動装置。
3. 前記アーム内に配置される機器と、
   前記機器の出力を伝送する第二信号線と、を備え、
   前記第二信号線は、前記中継コネクタによって中継されている請求項１または２に記載の電動車両の駆動装置。

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