JP5208095B2

JP5208095B2 - 電動二輪車

Info

Publication number: JP5208095B2
Application number: JP2009271581A
Authority: JP
Inventors: 崇史冨永; 和己柴田; 智宏塚本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2029-11-30
Also published as: CN102079350A; CN102079350B; JP2011111115A

Description

本発明は、電動二輪車に係り、特に、車載バッテリから電力を供給する電動モータの回転駆動力で走行する電動二輪車に関する。

従来から、駆動輪の動力源に電動モータを用いる二輪車が知られている。

特許文献１には、ペダルによる人力動力および電動モータの電気動力の両方を用いて駆動輪を駆動する補助動力付き自転車（アシスト自転車）において、電動モータ、バッテリおよび制御基板等を、駆動輪の車軸周囲に設けられた円盤状のユニットに収納した構成が開示されている。

特許第４００９６３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された構成は、電動モータを補助動力として用いるアシスト自転車に適用できるものの、電動モータのみで走行するため大型の電動モータおよびバッテリが必要となる電動二輪車に適用することは難しかった。また、電動モータ、バッテリおよび制御基板等の重量がすべて駆動輪の重量増となるため、車体の重心位置から離れた位置の重量およびバネ下重量が増加するという課題があった。

さらに、車体に対して揺動自在なスイングアームによって後輪を支持する電動二輪車においては、スイングアーム内に電動モータを配置し、車体側にバッテリを配置する構成が考えられるが、このような構成では、電動モータに給電するための高圧配線が長くなりやすくなる。この場合には、車体とスイングアームとの間で高圧配線が外部に露出するため、高圧配線の出入口の防水対策等が必要になるという課題があった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、バッテリ配置の工夫によって、車体構造の複雑化を防ぎながらも良好な走行性能を得ることができる電動二輪車を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、駆動輪（ＷＲ）に回転駆動力を与える電動モータ（５０）と、前記電動モータ（５０）を駆動するＦＥＴモータドライバ部（６０）と、前記ＦＥＴモータドライバ部（６０）を制御する制御部（４０）と、駆動輪（ＷＲ）を軸支すると共に車体に揺動自在に取り付けられ、前記電動モータ（５０）、前記ＦＥＴモータドライバ部（６０）および前記制御部（４０）を収容するスイングアーム（２０）とを備えた電動二輪車（１）において、前記電動モータ（５０）に電力を供給するバッテリ（３０）を具備し、前記バッテリ（３０）が、前記スイングアーム（２０）の内部で、かつ該スイングアーム（２０）の揺動軸（２１）の近傍に配置されている点に第１の特徴がある。

また、前記バッテリ（３０）が、その長手方向が車幅方向に指向する細長形状とされている点に第２の特徴がある。

また、前記ＦＥＴモータドライバ部（６０）および前記制御部（４０）が、前記スイングアーム（２０）の内部において、車体側面視で互いに重ならないように配設されている点に第３の特徴がある。

また、前記ＦＥＴモータドライバ部（６０）が、前記バッテリ（３０）に近接配置されている点に第４の特徴がある。

また、前記ＦＥＴモータドライバ部（６０）が、コネクタ（３１）を介して前記バッテリ（３０）に直接接続されている点に第５の特徴がある。

また、前記電動モータ（５０）が、前記スイングアーム（２０）の内部で車体後方寄りに配置されており、前記制御部（４０）は、前記電動モータ（５０）と前記バッテリ（３０）との間に配置されている点に第６の特徴がある。

また、前記バッテリ（３０）を充電するための充電器（７８）が、前記スイングアーム（２０）の内部に配設されている点に第７の特徴がある。

さらに、前記バッテリ（３０）が、前記スイングアーム（２０ａ）の内部において、車体側面視で前記揺動軸（２１）の車体前方側まで延出して配置されている点に第８の特徴がある。

第１の特徴によれば、電動モータに電力を供給するバッテリを具備し、該バッテリがスイングアームの内部に配設されているので、バッテリから電動モータに給電するための高圧配線をスイングアームの内部に収納することができる。これにより、バッテリを車体側に設けるために高圧配線が外部に露出する構成に比して、高圧配線の防水処理等や各部のリーク防止構造等が不要となり、電動二輪車の構造を簡略化することが可能となる。

さらに、バッテリがスイングアームの揺動軸の近傍に配置されているので、バッテリの重量による揺動軸まわりの慣性モーメントを低減することが可能となる。また、バッテリが車体中心に近い位置に配設されることとなり、車体のマスの集中化を図ることができる。したがって、第１の特徴によれば、車両における構造を複雑化することを防ぎながら走行性能をも向上させることができる電動二輪車を提供することができる。

第２の特徴によれば、バッテリが、その長手方向が車幅方向に指向する細長形状とされているので、揺動軸を軸支するために車幅方向に所定の寸法を必要とする幅広部分にバッテリを効率よく配置することが可能となる。

第３の特徴によれば、ＦＥＴモータドライバ部および制御部が、スイングアームの内部において、車体側面視で互いに重ならないように配設されているので、ＦＥＴモータドライバ部が駆動時に発する熱による制御部への影響を低減させることが可能となる。

第４の特徴によれば、ＦＥＴモータドライバ部がバッテリに近接配置されているので、バッテリとＦＥＴモータドライバ部との間を接続する配線等を短くして電力損失を低減することができる。

第５の特徴によれば、ＦＥＴモータドライバ部がコネクタを介してバッテリに直接接続されているので、ＦＥＴモータドライバ部とバッテリとの間の配線を廃することが可能となる。これにより、電力損失を低減すると共に、組立作業を簡略化することができる。

第６の特徴によれば、電動モータがスイングアームの内部で車体後方寄りに配置されており、制御部は電動モータとバッテリとの間に配置されているので、スイングアーム内のスペースを有効に活用して、車体前方側から、バッテリ、制御部、電動モータの順で配置することができる。

第７の特徴によれば、バッテリを充電するための充電器が、スイングアームの内部に配設されているので、駆動系から充電系までの一連の機器を、すべてスイングアーム内に収納することができる。

第８の特徴によれば、バッテリが、スイングアームの内部において車体側面視で揺動軸の車体前方側まで延出して配置されているので、揺動軸まわりの慣性モーメントの増大を抑えながらバッテリ容量を増加することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る電動二輪車の側面図である。スイングアームの上面図である。スイングアームの透視上面図である。スイングアームの側面図である。電動二輪車の電力供給系の構成を示したブロック図である。スイングアームの斜視図である。メータの正面図である。本発明の第２実施形態に係るスイングアームの側面図である。本発明の第３実施形態に係るスイングアームの斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電動二輪車１の側面図である。車体フレーム２の前部には、ステムシャフト７を回転自在に軸支するヘッドパイプ３が結合されている。ステムシャフト７の上部には、左右一対のハンドルグリップ９を有する操向ハンドル８が結合されており、一方の下部には、前輪ＷＦを回転自在に軸支する左右一対のフロントフォーク４が結合されている。前輪ＷＦの上方には、フロントフェンダ１１が取り付けられている。ヘッドパイプ３の周囲は車体カバー１５で覆われている。車体カバー１５の前方側には前照灯１２が取り付けられ、その上方にはメータ１０が取り付けられている。

車体フレーム２は、ヘッドパイプ３の後方下方に伸びて低床フロアを形成するアンダフレーム５と、アンダフレーム５の後部から後方上方に伸びるリヤフレーム６とを有する。リヤフレーム６の上部には、シート１４を支持するシートフレーム１３が結合されている。アンダフレーム５の後端部には、駆動輪としての後輪ＷＲを軸支するスイングアーム２０が、揺動軸（ピボット）２１を介して揺動自在に軸支されている。リヤフレーム６の後端部には尾灯装置１８が取り付けられ、後輪ＷＲの上方には、リヤフェンダ１６が取り付けられている。スイングアーム２０は、車幅方向左側のアーム部のみで後輪ＷＲを軸支する片持ち式とされ、リヤクッション１７によってリヤフレーム６に吊り下げられている。スイングアーム２０の内部には、後輪ＷＲの回転駆動力を発生する電動モータ５０、電動モータ５０に電力を供給するバッテリ３０、制御部４０等が収納されている。

図２は、スイングアーム２０の上面図である。また、図３は、スイングアーム２０の透視上面図であり、図４は、スイングアーム２０の側面図である。図４では、車幅方向左側に取り付けられたカバー部材２５を取り外した状態を示している。アルミ等の金属で形成されるスイングアーム２０は、車幅方向左側の１本のアームのみで後輪ＷＲを支持する片持ち式とされる。スイングアーム２０の車体前端部には、揺動軸２１の貫通孔２１ａを有する板状の延出部２３が左右一対で形成されている。

延出部２３の後側には、略直方体の幅広ケース部（バッテリケース）２４が設けられており、幅広ケース部２４の後部には、片持ちのアーム部を形成する伝動ケース２６、その後方で後輪ＷＲの車軸を支持する減速機構ケース２７が設けられている。スイングアーム２０の幅広ケース２４から後方側は中空構造とされており、車幅方向左側のカバー部材２５を取り付けることによって蓋がされて閉空間が形成されるように構成されている。なお、カバー部材２５の形状およびカバー部材２５と各ケースとの分割形態等は種々の変形が可能である。また、上記実施形態に係るスイングアームは、車幅方向左側の片持ち式であったが、車幅方向右側の片持ち式や両持ち式とすることもできる。

幅広ケース部２４には略直方体のバッテリ３０が収納されており、その車幅方向左側には、ＦＥＴモータドライバ基板（ＦＥＴモータドライブ部）６０がコネクタ３１を介して配設されている。また、伝動ケース２６の後部には、回転軸５１を有するロータ５２および該ロータ５２の外周側に近接配置されるステータ５３からなるインナロータ式の電動モータ５０が収納されている。バッテリ３０の電力は、ＦＥＴモータドライブ基板６０から、高圧電源供給ラインとしてのＵ相配線５４ａ、Ｖ相配線５４ｂおよびＷ相配線５４ｃを介して電動モータ５０に供給される。

本実施形態に係るスイングアーム２０は、伝動ケース２６と幅広ケース部２４とが別体に構成されている。幅広ケース部２４は、伝動ケース２６の車幅方向右側から挿入されるように係合されて締結部材等で結合されており、幅広ケース部２４を取り外すことでバッテリ３０を取り外すことが可能に構成されている。なお、伝動ケース２６と幅広ケース部２４とを一体に形成することもできる。

バッテリ３０と電動モータ５０との間には、ＦＥＴモータドライバ基板６０のＦＥＴ素子６１を制御する制御基板（制御部）４０が配設されている。この制御基板４０および前記ＦＥＴモータドライバ基板６０によって、電動モータ５０を駆動するＰＤＵ（パワードライブユニット）１００が構成される。また、不図示の減速機構が収納される減速機構ケース２７には、電動モータ５０の回転軸５１から車軸までの減速を行う減速機構（不図示）が収納される。

上記したように、本発明に係る電動二輪車１は、スイングアーム２０の内部に、電動モータ５０、ＰＤＵ１００およびバッテリ３０をすべて収納するので、電動モータ５０に給電する高圧配線を外部に露出させることなく電動二輪車を構成することができる。これにより、高圧配線の防水処理等や各部のリーク防止構造等が不要となり、電動二輪車の構造を簡略化することが可能となる。また、バッテリ３０が、スイングアーム２０の揺動軸２１の近傍の幅広ケース部２４に収納されることにより、バッテリ３０の重量による揺動軸２１まわりの慣性モーメントが低減されるので、スイングアーム２０および後輪ＷＲの路面追従性が高められる。さらに、バッテリ３０が車体中心に近い位置に配設されることにより車体のマスの集中化が図られ、運動性能の高い電動二輪車１を得ることができる。

また、略直方体のバッテリ３０を、その長手方向を車幅方向に指向して幅広ケース部に収納することにより、揺動軸２１を軸支してスイングアーム２０を揺動自在とするために必要な幅広部分を利用してバッテリ３０を効率よく配置することが可能となる。なお、バッテリ３０の形状は、種々の変形が可能であり、例えば、車幅方向に細長の円柱形状としたり、車幅方向に複数のバッテリを並べる構成としてもよい。

ＦＥＴ素子６１が取り付けられたＦＥＴモータドライブ基板６０は、その駆動時にバッテリ３０と同様に発熱する。これに対し、制御基板４０に設けられるＩＣチップ等は、熱の影響を受けにくくすることが望ましい。本実施形態では、ＦＥＴモータドライバ基板６０および制御基板４０を車体側面視で重ならないように配設することで、バッテリ３０およびＦＥＴモータドライバ基板６０の熱による制御基板４０への影響を低減している。

また、本実施形態では、ＦＥＴモータドライバ基板６０を、コネクタ３１を介してバッテリ３０と近接配置することにより、バッテリ３０とＦＥＴモータドライバ基板６０との間を接続する配線を廃して電力損失を低減することを可能とし、かつ組立作業も容易にしている。また、電動モータ５０を、スイングアーム２０の内部で車体後方寄りに配置し、制御基板４０を電動モータ５０とバッテリ３０との間に配置することにより、スイングアーム２０内のスペースの有効に活用して、車両前方側から、バッテリ３０、制御基板４０、電動モータ５０の順で配置することを可能にしている。

図５は、電動二輪車１の電力供給系の構成を示したブロック図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。高電圧（例えば、４８Ｖ）バッテリ３０の電流は、シリーズレギュレータ７５および非絶縁ダウンレギュレータ７６を介してＰＤＵ１００に供給される。シリーズレギュレータ７５は、低消費電力のときに効率を高めるために、コンビＳＷ（メインＳＷ）７１がオフのときに、バックグラウンド対応処理のために作動する。一方、非絶縁ダウンレギュレータ７６は、コンビＳＷ７１がオンのときに作動する。ＰＤＵ１００は、ＦＥＴモータドライブ基板６０および制御基板４０とから構成されている。そして、制御基板４０は、３相ＦＥＴ６１を制御することによって、バッテリ３０からＦＥＴリレー８０およびヒューズ８１を介して電動モータ５０に供給される電力をチョッピング制御することにより、電動モータ５０の出力を制御する。

バッテリ３０の充電状態等を監視するＢＭＵ（バッテリマネジメントユニット）７２には、ＡＳＩＣ（電圧センサ）８５や、電動二輪車１の走行モードの入力等を行うコンビＳＷ７１からの情報が入力されている。コンビＳＷ７１は、電動二輪車１の操向ハンドル８の近傍に設けられている。また、ＡＳＩＣ８５には、余剰電流を熱に変換して消費するための放電抵抗８６が接続されている。さらに、ＰＤＵ１００には、ＡＰ（アクセルポジション）センサ７３、電動モータ５０の回転位置を検知する回転角センサ７４および回路内のリークを検知するリークセンサ８２が接続されている。

絶縁ダウンレギュレータパワー部８４および絶縁ダウンレギュレータ制御部８３は、高電圧のバッテリ３０の電力を低電圧（例えば、１４．７Ｖ）に変換して、前照灯１２、一般電装７０、メータ１０等に供給する。また、バッテリ３０には、ＦＥＴリレー８０，７９およびヒューズ８１を介して、１００Ｖの商業用電源等に接続するプラグ７７を有する内蔵充電器７８が接続されている。本実施形態では、図中のカコミＡ（一点鎖線）の内側に位置する構成要素がすべてスイングアーム２０の内部に配置されている。

図６は、スイングアーム２０の斜視図である。前記と同一部分は、同一または同等部分を示す。バッテリ３０は、車幅方向を長手方向とする略直方体として、幅広ケース部２４の内部に収納することができる。前記した内蔵充電器７８は、この幅広ケース２４の内部等に収納することができる。なお、ＦＥＴパワードライブ基板６０は、バッテリ３０の上面や下面部に近接して配置するように構成してもよい。

図７は、メータ１０の正面図である。メータ１０は、複数の警告灯類および液晶表示板１０４をハウジング１１０に配設して構成されている。メータ１０の中央に配設される液晶表示板１０４には、７セグメント表示による速度計１０５、オド・トリップ計および時間を表示するマルチメータ１０６、バッテリ３０の充電時期を知らせるチャージメータ１０７が設けられている。液晶表示板１０４の上部には、ウィンカ装置と連動して点滅するウィンカ装置作動灯１０１、電力供給システムの異常時に点灯するシステム警告灯１０２、電動二輪車のサイドスタンドの収納忘れを防ぐサイドスタンド警告灯１０３がそれぞれ配設されている。一方、液晶表示板１０４の下部には、所定車速以上になると点滅する速度警告灯１０８および発車準備が整っている停車時に点灯するスタンバイランプ１０９がそれぞれ配設されている。前記チャージメータ１０７は、バッテリ３０の充電状態を監視する前記ＢＭＵ７２からの駆動信号に基づいて作動するように構成されている。

図８は、本発明の第２実施形態に係るスイングアーム２０ａの側面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。本実施形態では、バッテリ３０ａが、揺動軸２１（貫通孔２１ａ）の上部で屈曲して車体前方側に延出する形状とされ、スイングアーム２０ａの幅広ケース２４ａもこれに合わせた形状とされている点に特徴がある。このような構成によれば、揺動軸２１まわりの慣性モーメントの増加を抑えながら、バッテリ３０ａの容量を増大することが可能となる。なお、バッテリ３０ａは、揺動軸２１の下方や前方に延出する形状とすることも可能である。さらに、バッテリ３０ａは、揺動軸２１の上下左右を囲む形状とすることもできる。

図９は、本発明の第３実施形態に係るスイングアーム２０ｂの斜視図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。本実施形態は、バッテリ３０を収納する幅広ケース２４の上部に、内蔵充電器７８を収納する箱状の突出部２４ｂが設けられている点に特徴がある。このように、内蔵充電器７８の配設位置は種々の変形が可能であり、例えば、幅広ケース部の内部および周囲、スイングアーム２０ｂのアーム部内等とすることができる。また、バッテリを揺動軸の上部に配置し、一方、内部充電器を揺動軸の下部に配置する等の分割配置としてもよい。

上記したように、本発明に係る電動二輪車によれば、電動モータ、バッテリ、制御部等の電力駆動系をスイングアームの内部にすべて収納したので、高圧配線等が外部に露出することがなく、簡単な構造のパワーユニットを得ることができる。また、バッテリと電動モータが近接配置されるので、電力の送電時のロスを低減することができる。さらに、スイングアームの揺動軸の近傍にバッテリを配置したので、揺動軸まわりの慣性モーメントの増加を防止することが可能となる。これにより、路面に対する後輪の追従性を高め、かつバッテリに要求される対振動性能を下げることができる。さらに、車両後側に偏りやすい重量配分を適切な配分に近づけて、電動二輪車の運動性能を高めることができる。

１…電動二輪車、２…車体フレーム、１０…メータ、２０…スイングアーム、２１…揺動軸、２１ａ…貫通孔、２３…延出部、２４…幅広ケース部、２５…カバー部材、２６…伝動ケース、２７…減速機構ケース、３０…バッテリ、３１…コネクタ、４０…制御基板（制御部）、５０…電動モータ、５１…回転軸、５４ａ，５４ｂ，５４ｃ…高圧電源供給ライン、６０…ＦＥＴモータドライブ基板（ＦＥＴモータドライブ部）、１００…ＰＤＵ、ＷＲ…駆動輪

Claims

駆動輪（ＷＲ）に回転駆動力を与える電動モータ（５０）と、
前記電動モータ（５０）を駆動するＦＥＴモータドライバ部（６０）と、
前記ＦＥＴモータドライバ部（６０）を制御する制御部（４０）と、
駆動輪（ＷＲ）を軸支すると共に車体に揺動自在に取り付けられ、前記電動モータ（５０）、前記ＦＥＴモータドライバ部（６０）および前記制御部（４０）を収容するスイングアーム（２０）とを備えた電動二輪車（１）において、
前記電動モータ（５０）に電力を供給するバッテリ（３０）を具備し、
前記バッテリ（３０）が、前記スイングアーム（２０）の内部で、かつ該スイングアーム（２０）の揺動軸（２１）の近傍に配置されており、
前記バッテリ（３０）が、その長手方向が車幅方向に指向する細長形状とされていることを特徴とする電動二輪車。
前記ＦＥＴモータドライバ部（６０）および前記制御部（４０）が、前記スイングアーム（２０）の内部において、車体側面視で互いに重ならないように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の電動二輪車。
前記ＦＥＴモータドライバ部（６０）が、前記バッテリ（３０）に近接配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動二輪車。
前記ＦＥＴモータドライバ部（６０）が、コネクタ（３１）を介して前記バッテリ（３０）に直接接続されていることを特徴とする請求項３に記載の電動二輪車。
前記電動モータ（５０）が、前記スイングアーム（２０）の内部で車体後方寄りに配置されており、
前記制御部（４０）は、前記電動モータ（５０）と前記バッテリ（３０）との間に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電動二輪車。
前記バッテリ（３０）を充電するための充電器（７８）が、前記スイングアーム（２０）の内部に配設されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電動二輪車。
前記バッテリ（３０）が、前記スイングアーム（２０ａ）の内部において、車体側面視で前記揺動軸（２１）の車体前方側まで延出して配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の電動二輪車。