特開 2024-35781 コンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニット及び作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024035781

(43)【公開日】2024-03-14

(54)【発明の名称】コンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニット及び作業機械

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/244 20210101AFI20240307BHJP

   H01M 50/213 20210101ALI20240307BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20240307BHJP

   H01M 50/293 20210101ALI20240307BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20240307BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

H01M50/244 A

H01M50/213

H01M50/284

H01M50/293

H01M50/291

H01M50/249

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023040069

(22)【出願日】2023-03-14

(31)【優先権主張番号】202211071749.6

(32)【優先日】2022-09-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】523093859

【氏名又は名称】重慶拓思動力科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＣＨＯＮＧＱＩＮＧ ＴＵＯＳＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｆｌｏｏｒ ４， Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ４， Ｎｏ． ６， Ｌｏｎｇｊｕｎ Ａｖｅｎｕｅ， Ｌｏｎｇｘｉｎｇ Ｔｏｗｎ， Ｌｉａｎｇｊｉａｎｇ Ｎｅｗ Ａｒｅａ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０１１３５， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】蒋 成林

【テーマコード（参考）】

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H040AA01

5H040AS06

5H040AT01

5H040AT06

5H040AY05

5H040CC59

5H040DD08

5H040NN03

(57)【要約】      （修正有）

【解決手段】本発明は、モータ１００と電池パック３００を含み、前記モータはベースプレート４００に取り付けられ、前記電池パックは支持フレーム２００を介して前記モータの上部に支持され、前記支持フレームは前記モータの外周を取り囲んで配置され、該支持フレームの上部にはモータの上部に適合するアーチ状支持部２１０が形成されており、前記電池パックの底部は前記アーチ状支持部に適合する凹部３１０を備え、前記支持フレームのアーチ状支持部は前記電池パックの凹部に支持される、コンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニットを開示する。
【効果】本発明は、電池パックの航続能力を維持しつつ、電動動力ユニット全体の高さを下げて、全体の取り付け寸法による制限を満たす。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータと電池パックを含み、前記モータはベースプレートに取り付けられ、前記電池パックは支持フレームを介して前記モータの上部に支持されるコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニットであって、
前記支持フレームは前記モータの外周を取り囲んで配置され、該支持フレームの上部にはモータの上部に適合するアーチ状支持部が形成されており、前記電池パックの底部は前記アーチ状支持部に適合する凹部を備え、前記支持フレームのアーチ状支持部は前記電池パックの凹部に支持されることを特徴とするコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニット。

【請求項2】

前記支持フレームにおいて前記アーチ状支持部の両側に第１取付部と第２取付部がそれぞれ設けられ、前記電池パックの底部において前記凹部の両側にある領域が前記第１取付部及び第２取付部にそれぞれ支持されることを特徴とする請求項１に記載のコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニット。

【請求項3】

前記電池パックの底部は、前記支持フレームのアーチ状支持部、第１取付部及び第２取付部のいずれとの間にも弾性体が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニット。

【請求項4】

前記第１取付部の側部と該支持フレームと同側の側部とは縦方向において位置合わせされ、前記第２取付部は該支持フレームの側部から外側へ延びて形成された片持ちアーム構造であることを特徴とする請求項２に記載のコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニット。

【請求項5】

前記電池パックは筐体と、前記筐体内に設けられた電池モジュール及び電池モジュール管理システムと、を含み、前記筐体のうち第２取付部の一側に位置する斜め上方の隅部は、電池モジュール管理システムの取付空間として構成され、筐体のうち残りの部分は電池モジュール取付空間として構成されることを特徴とする請求項４に記載のコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニット。

【請求項6】

前記ベースプレートのうちモータの両側共にホルダーが設けられ、前記支持フレームの両側の下部は、それぞれ弾性体によって同側の前記ホルダーに取り付けられ、両側の前記弾性体はその軸線が上方で交差するように傾斜して設けられ、
前記電池パックの重心は、両側の前記弾性体の軸線が交差する下の領域内にあることを特徴とする請求項１に記載のコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニット。

【請求項7】

前記電池モジュールは弾性ブロックを介して前記筐体内に支持されることを特徴とする請求項５に記載のコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニット。

【請求項8】

前記電池モジュールはセルホルダーと、縦方向に沿って前記セルホルダーに平行に配列される複数の円筒形セルと、を含み、各前記円筒形セルは正三角形状に分布していることを特徴とする請求項５に記載のコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニット。

【請求項9】

前記モータの出力軸の方向は水平方向又は垂直方向であることを特徴とする請求項１に記載のコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニット。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか１項に記載のコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニットを含むことを特徴とする作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、汎用動力の技術分野に関し、具体的には、コンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニット及び作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

環境問題の深刻化に伴い、動力ユニットは燃料から電動化へと変化しつつある。

【0003】

中国発明特許ＣＮ１１２６０２２５５Ａの明細書には、モータと、モータに電力を供給する電池パックとを含む電動動力ユニットが開示されており、この電動動力ユニットは、燃料エンジンの代わりに各種作業機械に搭載することができ、電動動力ユニットの小型化及び汎用化をある程度実現することができる。

【0004】

上記特許の明細書と添付の図５Ａを合わせると分かるように、当該特許に記載の電池パックは直方体形状であり、フレームを介してモータの上部に取り付けられている。実際の適用では、電池パックの形状の影響により、この電動動力ユニットの高さは市販の一般的な燃料エンジンよりも高くなっている。したがって、いかに燃料エンジンの全体的なサイズによる制限を満たしつつ、電池パック全体の高さを低くし、また、電池パックの航続能力を確保するかは、燃料エンジンに代わる電動動力ユニットにおいて克服すべき課題である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来技術の欠点に対して、本発明は、電池パックの航続能力を低下させることなく、該電動動力ユニット全体の高さを下げて、全体の取り付け寸法による制限を満たすコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニット及び作業機械を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一態様では、本発明は、モータと電池パックを含み、前記モータはベースプレートに取り付けられ、前記電池パックは支持フレームを介して前記モータの上部に支持されるコンパクト化電池パックが搭載された電動動力ユニットであって、
前記支持フレームは前記モータの外周を取り囲んで配置され、該支持フレームの上部にはモータの上部に適合するアーチ状支持部が形成されており、前記電池パックの底部は前記アーチ状支持部に適合する凹部を備え、前記支持フレームのアーチ状支持部は前記電池パックの凹部に支持されることを特徴とするコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニットを提供する。

【0007】

さらに、前記支持フレームにおいて前記アーチ状支持部の両側に第１取付部と第２取付部がそれぞれ設けられ、前記電池パックの底部において前記凹部の両側にある領域が前記第１取付部及び第２取付部にそれぞれ支持される。

【0008】

さらに、前記電池パックの底部は、前記支持フレームのアーチ状支持部、第１取付部及び第２取付部のいずれとの間にも弾性体が設けられている。

【0009】

さらに、前記第１取付部の側部と該支持フレームと同側の側部とは縦方向において位置合わせされ、前記第２取付部は該支持フレームの側部から外側へ延びて形成された片持ちアーム構造である。

【0010】

さらに、前記電池パックは、筐体と、前記筐体内に設けられた電池モジュール及び電池モジュール管理システムと、を含み、前記筐体のうち第２取付部の一側に位置する斜め上方の隅部は、電池モジュール管理システムの取付空間として構成され、筐体のうち残りの部分は電池モジュール取付空間として構成される。

【0011】

さらに、前記ベースプレートのうちモータの両側共にホルダーが設けられ、前記支持フレームの両側の下部は、それぞれ弾性体によって同側の前記ホルダーに取り付けられ、両側の前記弾性体はその軸線が上方で交差するように傾斜して設けられ、
前記電池パックの重心は、両側の前記弾性体の軸線が交差する下の領域内に位置する。

【0012】

さらに、前記電池モジュールは弾性ブロックを介して前記筐体内に支持される。

【0013】

さらに、前記電池モジュールはセルホルダーと、縦方向に沿って前記セルホルダーに平行に配列される複数の円筒形セルと、を含み、各前記円筒形セルは正三角形状に分布される。

【0014】

さらに、前記モータの出力軸の方向は水平方向又は垂直方向である。

【0015】

別の態様では、本発明は、上記のコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニットを含む作業機械を提供する。

【発明の効果】

【0016】

本発明の有益な効果は以下のとおりである。
本願では、支持フレームはモータの外周を取り囲んで配置され、モータの上部に適合するアーチ状支持部が形成される。また、電池パックの底部に凹部が設けられることによって、電池パックは単なる直方体ではなく、支持フレームのアーチ状支持部に適合する特殊な形状として設計され、モータ側部の空間を十分に利用し、空間を効果的に利用することを可能とする。このような電池パックは構造がよりコンパクトになり、電池パックの航続能力を低下させることなく、該電動動力ユニット全体の高さを下げて、全体の取り付け寸法による制限を満たし、該電動動力ユニットの小型化、燃料エンジンをさらに代替することを図ることに有利である。

【図面の簡単な説明】

【0017】

本発明の具体的な実施形態又は従来技術の技術的解決策をより明確に説明するために、以下、具体的な実施形態又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に説明する。全ての図面において、類似の構成要素又は部分は、一般に、類似の符号で表される。図面において、各構成要素又は部分は必ずしも実際の縮尺に合わせて描かれているとは限らない。

【図1】本発明の一実施例においてモータの出力軸の方向が水平方向である場合の構造概略図である。

【図2】本発明の一実施例の電池パックの立体構造概略図である。

【図3】本発明の一実施例の電池パックの分解図である。

【図4】本発明の一実施例の電池パックの内部断面図である。

【図5】本発明の一実施例の電池パックの重心位置の概略図である。

【図6】本発明の別の実施例においてモータの出力軸の方向が垂直方向である場合の構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して本発明の技術的解決策の実施例を詳細に説明する。以下の実施例は、本発明の技術的解決策をより明確に説明するためのものに過ぎず、例示的なものであり、本発明の特許範囲を制限するものではない。

【0019】

なお、特に断らない限り、本願に使用される用語や単語は、通常の意味又は辞書における意味に限って解釈されるべきではなく、「発明者が最良な方法により本発明を説明するために用語の概念を適宜定義する」という原則に従うべきであり、本発明の技術的構想に合う意味や概念として解釈される。

【0020】

実施例１
図１～図５に示すように、実施例１は、モータ１００と電池パック３００を含むコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニットを提供する。

【0021】

モータ１００はベースプレート４００に取り付けられ、本実施例では、モータ１００の出力軸の方向は水平方向であり、ベースプレート４００は該電動動力ユニットに搭載する対象物としてもよい。

【0022】

電池パック３００は支持フレーム２００を介してモータ１００の上部に支持され、支持フレーム２００はモータ１００の外周を取り囲んで配置され、該支持フレーム２００の上部にはモータ１００の上部に適合するアーチ状支持部２１０が形成されており、電池パック３００の底部はアーチ状支持部２１０に適合する凹部３１０を備え、支持フレーム２００のアーチ状支持部２１０は電池パック３００の凹部３１０に支持される。

【0023】

本願では、支持フレーム２００がモータ１００の外周を取り囲んで配置され、モータ１００の上部に適合するアーチ状支持部２１０が形成される。また、電池パック３００の底部に凹部３１０が設けられることによって、電池パック３００は単なる直方体ではなく、支持フレーム２００のアーチ状支持部２１０に適合する特殊な形状として設計され、モータ１００の側部空間を十分に利用し、空間を効果的に利用することを可能とする。このような電池パックは構造がよりコンパクトになり、電池パック３００の航続能力を低下させることなく、該電動動力ユニット全体の高さを下げて、該電動動力ユニットの小型化、燃料エンジンをさらに代替することを図ることに有利である。

【0024】

本実施例では、図１に示すように、支持フレーム２００においてアーチ状支持部２１０の両側に第１取付部２２０と第２取付部２３０がそれぞれ設けられ、電池パック３００の底部において凹部３１０の両側にある領域が第１取付部２２０及び第２取付部２３０にそれぞれ支持され、これによって、電池パック３００は支持フレーム２００により安定的に支持される。

【0025】

本実施例では、電池パック３００は支持フレーム２００に直接取り付けられ、支持フレーム２００と電池パック３００との間に緩衝を与えるために、電池パック３００の底部は、支持フレーム２００のアーチ状支持部２１０、第１取付部２２０及び第２取付部２３０のいずれとの間にも弾性体２４０が設けられており、弾性体２４０は作動中の電池パック３００について振動を抑えることができ、好ましくは、本実施例では、弾性体２４０は電池パック３００の底部に固定される。電池パック３００が落下した場合、その底部にある弾性体２４０は電池パック３００よりも先に地面に接触し、緩衝及び保護の役割を果たす。

【0026】

本実施例では、第１取付部２２０の側部と該支持フレーム２００と同側の側部とは縦方向において位置合わせされ、第２取付部２３０は該支持フレーム２００の側部から外側へ伸びて形成された片持ちアーム構造である。電池パック３００が該支持フレーム２００に取り付けられる場合、電池パック３００のうち第１取付部２２０に支持された側部と支持フレーム２００の側部とは実質的に位置合わせされ、電池パック３００のうち第２取付部２３０に支持された側部は支持フレーム２００の側部から張り出し、第２取付部２３０の下側にはいずれの機構も設けられていない。

【0027】

本実施例では、図２、図３及び図４に示すように、電池パック３００は筐体３２０と、筐体３２０内に設けられた電池モジュール３３０及び電池モジュール管理システム３４０と、を含み、筐体３２０のうち第２取付部２３０の一側に位置する斜め上方の隅部は、電池モジュール管理システム３４０の取付空間として構成され、筐体３２０のうち残りの部分は電池モジュール３３０の取付空間として構成される。

【0028】

本実施例では、電池パック３００の一側端は第１取付部２２０に支持され、支持フレーム２００の側部と実質的に位置合わせされ、電池パック３００の他側端は第２取付部２３０に支持され、支持フレーム２００の側部から張り出し、電池パック３００の重心３５０は、支持フレーム２００から張り出した側に偏る。実際には、電池パック３００の重心３５０がモータ１００の中心に近いほど、電池パック３００とモータ１００が組み合わされた場合、全体の安定性に優れる。単位体積あたりの電池モジュール３３０の重量が単位体積あたりの電池モジュール管理システム３４０の重量よりもはるかに大きいため、本願では、電池モジュール管理システム３４０が筐体３２０のうち第２取付部２３０の一側に位置する斜め上方の隅部に設けられることによって、筐体３２０の残りの部分は電池モジュール３３０を埋め、電池パック３００の重心３５０ができるだけモータ１００の中心側に近づくようにし、また、空間が十分に利用される。

【0029】

図５に示すように、本実施例では、ベースプレート４００のうちモータ１００の両側共にホルダー４１０が設けられ、支持フレーム２００の両側の下部は、それぞれ弾性体４２０によって同側のホルダー４１０に取り付けられ、両側の弾性体４２０はその軸線が上方で交差するように傾斜して設けられる。電池パック３００の重心３５０が両側の弾性体４２０の軸線が交差する下の領域内に位置する。

【0030】

本願では、まず、上記の形態に従って電池パック３００を設計し、電池パック３００の重心３５０をできるだけ中央にし、次に、電池パック３００の重心３５０が両側にある弾性体４２０の軸線が交差する下の領域内にあるように、支持フレーム２００の両側にある弾性体４２０の傾斜角度を設計する。電池パック３００の重心３５０を両側にある弾性体４２０の軸線が交差する下の領域内にすることによって、電池パック３００を安定的に支持するだけではなく、電池パック３００に対して優れた防振効果を果たし、振動が大きい作業機械の使用要件を満たすことができる。

【0031】

本実施例では、図３に示すように、電池モジュール３３０は弾性ブロック３２３を介して筐体３２０内に支持される。具体的には、本実施例では、筐体３２０は下筐体３２１と上筐体３２２を含み、下筐体３２１内の底部と周辺、上筐体３２２内の頂部と周辺のいずれにも弾性ブロック３２３が設けられ、弾性ブロック３２３は筐体３２０内の電池モジュール３３０に対して防振及び緩衝の役割を果たすことができる。

【0032】

本実施例では、図３及び図４に示すように、電池モジュール３３０は、セルホルダー３３１と、縦方向に沿ってセルホルダー３３１に平行に配列される複数の円筒形セル３３２と、を含む。該電池モジュール３３０は円筒形セル構造を採用しており、これによって、電池パック３００の特殊な形状を実現することが容易になり、電池パック３００がモータ１００の外周を取り込むような設計が容易になる。円筒形セル３３２は出力方向と同方向に配列されており、このような形態は、垂直に分布する形態よりも、重心がより低くなり、防振性能がより優れ、構造全体がより安定的になるという利点がある。

【0033】

なお、各円筒形セル３３２は正三角形状に分布しており、それによって、円筒形セル３３２の配列効率が高まる。

【0034】

実施例２
図６に示すように、実施例２はコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニットを提供し、実施例２は、実施例１と比較して、実施例２のモータ１００の出力軸の方向が垂直方向である点で異なる。

【0035】

動力ユニットのモータ１００の出力軸の方向には水平方向と垂直方向との２つの方向があり、本発明は汎用性があり、上記の２つの出力方向の両者に適用できる。

【0036】

電池パック３００には底部が凹んだような特殊な形態が取られることによって、モータ１００の出力軸が垂直方向である場合においても、電池パック３００とモータ１００は空間効率よく、組み合わせることができる。

【0037】

ここで、支持フレーム２００を単独で配置するだけで、垂直方向に出力することが要求される作業機械への搭載に対応することができる。

【0038】

モータ１００の出力軸の方向が水平方向である場合に対しては、モータ１００及び電池パック３００は汎用の設計であり、本実施例では、支持フレーム２００及び外観ケースのみを特別に設計するだけで、様々な作業機械への搭載に対応することができる。

【0039】

実施例３
本発明は、上記のコンパクト化電池パック搭載の電動動力ユニットを含む作業機械を提供し、該作業機械はプレートコンパクタ、トロウエル、小型耕運機、草刈機等の建設機械、農業機械、造園機械などを含む。

【0040】

なお、以上の各実施例は本発明の技術的解決策を説明するためのものに過ぎず、制限するものではなく、本発明は上記の各実施例を参照して詳細に説明したが、当業者により理解されるように、上記の各実施例に記載の技術的解決策を修正したり、技術的特徴の一部又は全てについて同等置換を行ったりすることができ、これらの修正又は置換により、対応する技術的解決策の趣旨は本発明の各実施例の技術的解決策の範囲から逸脱することはなく、これらは全て本発明の特許請求の範囲及び明細書の範囲に含まれるものとする。

【符号の説明】

【0041】

１００ モータ
２００ 支持フレーム
２１０ アーチ状支持部
２２０ 第１取付部
２３０ 第２取付部
２４０ 弾性体
３００ 電池パック
３１０ 凹部
３２０ 筐体
３２１ 下筐体
３２２ 上筐体
３２３ 弾性ブロック
３３０ 電池モジュール
３３１ セルホルダー
３３２ 円筒形セル
３４０ 電池モジュール管理システム
３５０ 重心
４００ ベースプレート
４１０ ホルダー
４２０ 弾性体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】