JP2008234870A - バッテリの車両搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両外部から加わる衝撃に対してバッテリが適切に保護されるバッテリの車両搭載構造、を提供する。
【解決手段】バッテリの車両搭載構造は、車両に搭載され、略直方体形状を有するバッテリモジュール２２を備える。複数のバッテリモジュール２２が、バッテリモジュール２２が有する複数の側面のうち最も広い面積を有する側面２２ａ同士または側面２２ｂ同士が向かい合わせになるように積層される。バッテリモジュール２２は、充放電電流が流れる外部正極端子２６および外部負極端子２７を含む。外部正極端子２６および外部負極端子２７が、バッテリモジュール２２の、車両幅方向を向く側面２２ｃおよび側面２２ｄにそれぞれ配置される。
【選択図】図３

Description

この発明は、一般的には、バッテリの車両搭載構造に関し、より特定的には、車両の動力源として利用されるバッテリの車両搭載構造に関する。

従来のバッテリの車両搭載構造に関して、たとえば特開２００３−２４９２０２号公報には、冷却効率の低下を抑制することを目的とした集合電池および電池システムが開示されている（特許文献１）。特許文献１では、電気自動車やハイブリッドカーなどの自動車にモジュール集合体が搭載されている。モジュール集合体は、箱型の電池モジュールを複数個積層することにより構成されている。電池モジュールの側面上には、電池モジュールに充放電を行なうための端子が配置されている。モジュール集合体は、端子が車両の前後方向に配置されるように自動車に搭載されている。

また、特開２００６−１０７７６４号公報には、電池モジュールの全体の温度差を小さくし、細長い電池モジュールの温度差を少なくしながら全体をより均一に冷却することを目的とした電源装置が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示された電源装置は、電池モジュールを備える。電池モジュールは、円筒型の素電池を直線状に連結して構成されている。

また、特開２００６−２１０２４５号公報には、簡易な構成で、冷却効率の向上を十分に図ることを目的とした電池モジュールの冷却装置が開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示された冷却装置は、正極端子および負極端子を有し、一方向に配列される複数の電池セルを備える。正極端子および負極端子は、電池セルの上方に配置されている。

また、特開２００３−３１７８１２号公報には、最適な冷却を実現することを目的とした集合電池および電池システムが開示されている（特許文献４）。
特開２００３−２４９２０２号公報 特開２００６−１０７７６４号公報 特開２００６−２１０２４５号公報 特開２００３−３１７８１２号公報

上述の特許文献１では、充放電電流が流れる端子が電池モジュールの車両前後方向に配置されている。しかしながら、このような構成では、モジュール集合体を搭載する自動車が後方から衝突された場合に、その衝突時の衝撃が端子に直接的に加わる。これにより、電池モジュールにも衝撃が及ぶおそれがある。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、車両外部から加わる衝撃に対してバッテリが適切に保護されるバッテリの車両搭載構造を提供することである。

この発明に従ったバッテリの車両搭載構造は、車両に搭載され、略直方体形状を有するバッテリを備える。複数のバッテリが、バッテリが有する複数の側面のうち最も広い面積を有する側面が向かい合わせになるように積層される。バッテリは、充放電電流が流れる外部端子を含む。外部端子が、バッテリの、車両幅方向を向く側面に配置される。

このように構成されたバッテリの車両搭載構造によれば、外部端子がバッテリの車両幅方向を向く側面に配置されるため、バッテリを搭載する車両が車両前方または後方から衝撃を受けた場合に、外部端子に加わる衝撃を小さく抑えることができる。これにより、バッテリを適切に保護することができる。

また好ましくは、バッテリの車両搭載構造は、左右のタイヤをそれぞれ収容し、車両のボディを構成する一対のホイルハウスをさらに備える。バッテリは、一対のホイルハウス間に配置される。このように構成されたバッテリの車両搭載構造によれば、バッテリを搭載する車両が車両側方から衝撃を受けた場合に、タイヤおよびホイルハウスによって、バッテリに加わる衝撃を小さく抑えることができる。

また好ましくは、複数のバッテリは、車両進行方向に積層されている。バッテリの車両搭載構造は、積層された複数のバッテリの両側に配置され、複数のバッテリを一体に保持するプレート部材をさらに備える。このように構成されたバッテリの車両搭載構造によれば、バッテリを搭載する車両が車両前方または後方から衝撃を受けた場合に、プレート部材によって、バッテリに加わる衝撃を小さく抑えることができる。

また好ましくは、バッテリは、車両幅方向に並ぶ複数のバッテリセルを含む。バッテリセルは、車両幅方向において互いに反対側に配設され、隣り合うバッテリセル間で接続される正極端子および負極端子を有する。外部端子は、第１外部端子と第２外部端子とを含む。第１外部端子は、車両幅方向の一方端に配置されるバッテリセルの正極端子に接続される。第２外部端子は、車両幅方向の他方端に配置されるバッテリセルの負極端子に接続される。

このように構成されたバッテリの車両搭載構造によれば、複数のバッテリセルが並ぶ方向と、第１外部端子および第２外部端子が配置される方向とが一致する。このため、車両幅方向の両端に配置されるバッテリセルの形状を他のバッテリセルと変えることなく、正極端子および負極端子をそれぞれ第１外部端子および第２外部端子に接続することができる。

また好ましくは、バッテリは、車両のラゲージルームに搭載される。このように構成されたバッテリの車両搭載構造によれば、特に車両が車両後方から衝突された場合に、バッテリを適切に保護することができる。

以上説明したように、この発明に従えば、車両外部から加わる衝撃に対してバッテリが適切に保護されるバッテリの車両搭載構造を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、この発明の実施の形態におけるバッテリの車両搭載構造が適用されたハイブリッド車両を示す斜視図である。図中に示すハイブリッド車両は、充放電可能なバッテリから電力供給されるモータと、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関とを動力源として駆動する。図中には、車両室内のリヤシートを、車両前方から見た様子が示されている。

図１を参照して、ハイブリッド車両は、人が搭乗するスペースである車両室内１２と、パッケージトレイ１４により車両室内１２と区画されたラゲージルーム１３とを含む。ラゲージルーム１３は、リヤシート１１の後方に配置されている。ラゲージルーム１３は、車両後方側に配置されている。ラゲージルーム１３は、パッケージトレイ１４の下方に配置されている。

パッケージトレイ１４には、吸気口１５が形成されている。吸気口１５は、車両室内１２に向けて開口している。吸気口１５は、鉛直上方向に開口している。図示されていないが、パッケージトレイ１４上には、吸気口１５を覆うようにエアインテーク用のダクトが設けられている。

ラゲージルーム１３には、空調装置としてのリヤクーラ１６が配置されている。リヤクーラ１６は、温度調節された気流をリヤシート１１の乗員に向けて導入する。

図２は、図１中の矢印ＩＩに示す方向から見たラゲージルーム内を示す斜視図である。図１および図２を参照して、ラゲージルーム１３には、バッテリパック２０が配置されている。バッテリパック２０は、バッテリ部２１と機器部４９とを含む。バッテリ部２１と機器部４９とは、車両幅方向に並ぶ。

バッテリ部２１は、発進時、加速時、登坂時などにモータに電力供給するとともに、減速時にモータジェネレータにより回生発電した電力を蓄える機能を有する。機器部４９は、バッテリコンピュータ、バッテリ部２１の高電圧回路を制御するリレー、バッテリ部２１の総電圧と充放電電流とを検知する各種センサ、バッテリパック２０の点検・整備時に高電圧回路を遮断するサービスプラグ等の複数の機器から構成されている。

ラゲージルーム１３には、ファン６１が配置されている。ファン６１は、後述のホイルハウス５１ｐの壁面に固定されている。ファン６１は、回転ファンの中央部から回転軸方向に吸気して、回転軸の半径方向に空気を排出する電動のシロッコファンである。ファン６１の種類は、シロッコファンに限られず、たとえば、クロスフロー型のファンやプロペラファンであってもよい。ファン６１は、バッテリパック２０に向けて冷却風を供給する。

吸気口１５とファン６１との間は、吸気ダクト１７により接続されている。リヤクーラ１６とファン６１との間は、吸気ダクト１８により接続されている。ファン６１とバッテリパック２０との間が、吸気ダクト１９により接続されている。図示しない切り替えバルブにより、吸気ダクト１７を通じて導かれる車両室内１２の空気と、リヤクーラ１６で温度調整され、吸気ダクト１８を通じて導かれる冷気とが選択的に冷却風としてファン６１に導入される。ファン６１に導入された冷却風は、吸気ダクト１９を通ってバッテリパック２０に供給される。

図３は、図２中のバッテリパックに設けられたバッテリ部の平面図である。図２および図３を参照して、バッテリ部２１は、複数のバッテリモジュール２２を含む。バッテリモジュール２２は、ニッケル水素電池である。バッテリモジュール２２は、充放電可能な２次電池であれば特に限定されず、たとえばリチウムイオン電池であってもよい。

バッテリモジュール２２は、略直方体形状を有する。バッテリモジュール２２は、車両前後方向に短辺を有し、車両幅方向に長辺を有する略直方体形状を有する。バッテリモジュール２２は、扁平の角型形状を有する。

バッテリモジュール２２は、側面２２ａおよび２２ｂを含む。側面２２ａと側面２２ｂとは、互いに反対方向を向く一対の側面である。側面２２ａおよび２２ｂは、車両前後方向を向く。側面２２ａおよび２２ｂは、バッテリモジュール２２が有する側面のうち最も広い面積を有する。バッテリモジュール２２は、側面２２ｃおよび２２ｄを含む。側面２２ｃと側面２２ｄとは、互いに反対方向を向く一対の側面である。側面２２ｃおよび２２ｄは、車両幅方向を向く。側面２２ａ〜２２ｄは、バッテリモジュール２２の外殻をなす。

バッテリ部２１は、側面２１ｅおよび２１ｆを含む。側面２１ｅと側面２１ｆとは、互いに反対方向を向く一対の側面である。側面２１ｅおよび２１ｆは、車両幅方向を向く。側面２１ｅは、機器部４９と向い合う。側面２１ｅおよび２１ｆは、バッテリモジュール２２の側面２２ｃおよび２１ｄを含んで構成されている。

バッテリモジュール２２は、外部正極端子２６および外部負極端子２７を含む。外部正極端子２６および外部負極端子２７は、金属から形成されている。外部正極端子２６は、たとえばアルミニウムから形成されており、外部負極端子２７は、たとえば銅から形成されている。外部正極端子２６および外部負極端子２７には、充放電電流が流れる。充放電電流は、高圧電流であり、たとえば２００Ｖ以上の電圧を有する。

外部正極端子２６および外部負極端子２７は、それぞれ側面２２ｃおよび側面２２ｄに配置されている。外部正極端子２６および外部負極端子２７は、それぞれ側面２２ｃおよび側面２２ｄから突出する。外部正極端子２６および外部負極端子２７は、それぞれ側面２２ｃおよび側面２２ｄから車両幅方向に延出する。外部正極端子２６および外部負極端子２７は、バッテリモジュール２２の外殻をなすケース体の外側に配置されている。外部正極端子２６および外部負極端子２７は、バッテリ部２１の側面２１ｅおよび２１ｆに配置されている。側面２１ｅに配置される外部正極端子２６および外部負極端子２７は、機器部４９と対向するように設けられている。

複数のバッテリモジュール２２は、一方向に積層されている。複数のバッテリモジュール２２は、車両前後方向に積層されている。複数のバッテリモジュール２２は、互いに隣り合うバッテリモジュール２２間で、側面２２ａ同士または側面２２ｂ同士が向い合うように積層されている。複数のバッテリモジュール２２は、互いに隣り合うバッテリモジュール２２間で外部正極端子２６と外部負極端子２７とが並ぶように積層されている。互いに隣り合うバッテリモジュール２２間で外部正極端子２６と外部負極端子２７とが、バスバー３４により接続されている。複数のバッテリモジュール２２は、互いに電気的に直列に接続されている。

互いに隣り合うバッテリモジュール２２間に図示しないスペーサが配置されることにより、冷却風通路２３が形成されている。バッテリパック２０に供給された冷却風は、冷却風通路２３を流れ、この間にバッテリモジュール２２を冷却する。

積層された複数のバッテリモジュール２２の両側には、エンドプレート３１および３２が配置されている。エンドプレート３１および３２は、ポリプロピレンやポリプロピレンの重合体等の樹脂材料から形成されている。エンドプレート３１および３２は、金属から形成されてもよい。エンドプレート３１とエンドプレート３２とは、拘束バンド３６により互いに結合されている。拘束バンド３６は、バッテリモジュール２２にその積層方向に沿った拘束力を作用させている。このような構成により、複数のバッテリモジュール２２が、エンドプレート３１とエンドプレート３２とに挟まれて一体に保持されている。

なお、エンドプレート３１とエンドプレート３２との結合には、拘束バンド３６に限られず、たとえばバッテリモジュール２２の積層方向に軸力を発生させるボルトや、締め付け力を発生させるゴムや紐、テープ等が用いられてもよい。

図４は、図１中のＩＶ−ＩＶ線上に沿ったハイブリッド車両の断面図である。図４を参照して、ハイブリッド車両は、サイドメンバ５３ｐおよび５３ｑと、ホイルハウス５１ｐおよび５１ｑとを含む。サイドメンバ５３ｐおよび５３ｑは、車両のボディの強度を上げるためのフレーム部材である。サイドメンバ５３ｐおよび５３ｑは、車両前後方向に延びる。サイドメンバ５３ｐとサイドボディ５３ｑとは、車両幅方向に間隔を隔てて配置されている。

ホイルハウス５１ｐおよび５１ｑは、車両のボディを構成する。ホイルハウス５１ｐは、右側のタイヤ５６ｐと、タイヤ５６ｐに接続され、車体を支持するサスペンションとを収容する。ホイルハウス５１ｑは、左側のタイヤ５６ｑと、タイヤ５６ｑに接続され、車体を支持するサスペンションとを収容する。サイドメンバ５３ｐとホイルハウス５１ｐとは、車両幅方向に並んで配置されている。サイドメンバ５３ｑとホイルハウス５１ｑとは、車両幅方向に並んで配置されている。

バッテリパック２０は、車両のフロアパネル６６上に設置されている。ホイルハウス５１ｐとホイルハウス５１ｑとの間に、バッテリモジュール２２を含むバッテリパック２０が配置されている。サイドメンバ５３ｐとサイドメンバ５３ｑとの間に、バッテリパック２０が配置されている。タイヤ５６ｐとタイヤ５６ｑとの間に、バッテリパック２０が配置されている。タイヤ５６ｐ、ホイルハウス５１ｐ、サイドメンバ５３ｐ、バッテリパック２０、サイドメンバ５３ｑ、ホイルハウス５１ｑおよびタイヤ５６ｑは、水平方向に並んで配置されている。ホイルハウス５１ｐとホイルハウス５１ｑとの間に、機器部４９が配置されている。

本実施の形態では、外部正極端子２６および外部負極端子２７が、バッテリモジュール２２の、車両幅方向を向く側面２２ｃおよび２２ｄに配置されている。このような構成により、ハイブリッド車両が車両後方から衝突される場合があっても、衝突時に生じる衝撃が外部正極端子２６および外部負極端子２７に加わることを抑制できる。これにより、バッテリモジュール２２に衝撃が及ぶことを抑制し、バッテリモジュール２２の保護を図ることができる。また、外部正極端子２６および外部負極端子２７を保護するためのカバーを設ける必要がないため、バッテリパック２０を簡易な構成とできる。

また、複数のバッテリモジュール２２は、バッテリモジュール２２の、最も広い面積を有する側面２２ａ同士または側面２２ｂ同士が向かい合わせになるように積層されている。このような構成により、ハイブリッド車両がバッテリモジュール２２の積層方向、本実施の形態では特に車両後方から衝突された場合に、その衝撃を側面２２ａおよび２２ｂで効率的に分散させて受けることができる。また、積層されたバッテリモジュール２２の車両後方側には、エンドプレート３２が配置されているため、バッテリモジュール２２に加わる衝撃をエンドプレート３２によって小さく抑えることができる。

また、本実施の形態では、バッテリパック２０がホイルハウス５１ｐとホイルハウス５１ｑとの間に配置されている。このような構成により、ハイブリッド車両が車両側方から衝突される場合があっても、バッテリパック２０に加わる衝撃を、ホイルハウス５１ｐおよび５１ｑと、タイヤ５６ｐおよび５６ｑとにより小さい抑えることができる。また同様に、高圧電流が流れる機器部４９に加わる衝撃を、小さく抑えることができる。

図５は、図２中のバッテリモジュールの内部構造を示す断面図である。図５を参照して、バッテリモジュール２２は、複数のバッテリセル４２を含む。バッテリセル４２は、充放電可能な２次電池として機能しうる最小単位である。複数のバッテリセル４２は、バッテリモジュール２２の外殻をなすケース体４１に収容されている。複数のバッテリセル４２は、車両幅方向に並ぶ。車両幅方向に並ぶ一方端にはバッテリセル４２ｇが配置され、他方端にはバッテリセル４２ｈが配置されている。

バッテリセル４２は、正極端子４３および負極端子４４を含む。正極端子４３および負極端子４４は、車両幅方向において各バッテリセル４２の互いに反対側に配設されている。互いに隣り合うバッテリセル４２間で、正極端子４３と負極端子４４とが接続されている。複数のバッテリセル４２は、互いに電気的に直列に接続されている。バッテリセル４２ｇの正極端子４３が、接続板４６を介在させて、第１外部端子としての外部正極端子２６に接続されている。バッテリセル４２ｈの負極端子４４が、接続板４７を介在させて、第２外部端子としての外部負極端子２７に接続されている。

本実施の形態では、複数のバッテリセル４２が並ぶ車両幅方向に外部正極端子２６および外部負極端子２７が配置される。このため、車両幅方向の両端に配置されたバッテリセル４２の形状を他のバッテリセル４２の形状と変えることなく、正極端子４３および負極端子４４を隣り合うバッテリセル４２間で向かい合わせ、さらに各端子を外部正極端子２６および外部負極端子２７に接続することができる。

この発明の実施の形態１におけるバッテリの車両搭載構造は、車両としてのハイブリッド車両に搭載され、略直方体形状を有するバッテリとしてのバッテリモジュール２２を備える。複数のバッテリモジュール２２が、バッテリモジュール２２が有する複数の側面のうち最も広い面積を有する側面２２ａ同士または側面２２ｂ同士が向かい合わせになるように積層される。バッテリモジュール２２は、充放電電流が流れる外部端子としての外部正極端子２６および外部負極端子２７を含む。外部正極端子２６および外部負極端子２７が、バッテリモジュール２２の車両幅方向を向く側面２２ｃおよび側面２２ｄにそれぞれ配置される。

このように構成された、この発明の実施の形態におけるバッテリの車両搭載構造によれば、車両外部から加わる衝撃からバッテリモジュール２２を適切に保護することができる。

なお、本実施の形態では、本発明をラゲージルーム１３に配置されるバッテリパック２０に適用した場合について説明したが、これに限られず、たとえば車両室内１２に設置されたシートの下や、運転席と助手席との間に設置されるコンソールボックスに配置されるバッテリパックに本発明を適用することもできる。

また、本発明を、燃料電池とバッテリとを駆動源とする燃料電池ハイブリッド車両（ＦＣＨＶ：Fuel Cell Hybrid Vehicle）または電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）に適用することもできる。本実施の形態におけるハイブリッド車両では、燃費最適動作点で内燃機関を駆動するのに対して、燃料電池ハイブリッド車両では、発電効率最適動作点で燃料電池を駆動する。また、バッテリの使用に関しては、両方のハイブリッド車両で基本的に変わらない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態におけるバッテリの車両搭載構造が適用されたハイブリッド車両を示す斜視図である。 図１中の矢印ＩＩに示す方向から見たラゲージルーム内を示す斜視図である。 図２中のバッテリパックに設けられたバッテリ部の平面図である。 図１中のＩＶ−ＩＶ線上に沿ったハイブリッド車両の断面図である。 図２中のバッテリモジュールの内部構造を示す断面図である。

符号の説明

２２ バッテリモジュール、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 側面、２６ 外部正極端子、２７ 外部負極端子、３１，３２ エンドプレート、４２，４２ｇ，４２ｈ バッテリセル、４３ 正極端子、４４ 負極端子、５１ｐ，５１ｑ ホイルハウス、５６ｐ，５６ｑ タイヤ。

Claims (5)

1. 車両に搭載され、略直方体形状を有するバッテリを備え、
   複数の前記バッテリが、前記バッテリが有する複数の側面のうち最も広い面積を有する側面が向かい合わせになるように積層され、
   前記バッテリは、充放電電流が流れる外部端子を含み、
   前記外部端子が、前記バッテリの、車両幅方向を向く側面に配置される、バッテリの車両搭載構造。
2. 左右のタイヤをそれぞれ収容し、ボディを構成する一対のホイルハウスをさらに備え、
   前記バッテリは、前記一対のホイルハウス間に配置される、請求項１に記載のバッテリの車両搭載構造。
3. 複数の前記バッテリは、車両進行方向に積層され、
   積層された複数の前記バッテリの両側に配置され、複数の前記バッテリを一体に保持するプレート部材をさらに備える、請求項１または２に記載のバッテリの車両搭載構造。
4. 前記バッテリは、車両幅方向に並ぶ複数のバッテリセルを含み、
   前記バッテリセルは、車両幅方向において互いに反対側に配設され、隣り合う前記バッテリセル間で接続される正極端子および負極端子を有し、
   前記外部端子は、第１外部端子と第２外部端子とを含み、
   前記第１外部端子は、車両幅方向の一方端に配置される前記バッテリセルの前記正極端子に接続され、前記第２外部端子は、車両幅方向の他方端に配置される前記バッテリセルの前記負極端子に接続される、請求項１から３のいずれか１項に記載のバッテリの車両搭載構造。
5. 前記バッテリは、車両のラゲージルームに搭載される、請求項１から４のいずれか１項に記載のバッテリの車両搭載構造。

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