CN1742396A - 车辆电池安装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆电池安装结构。该车辆电池安装结构用于在地板面板上方安装电池组同时确保冷却通道结构简单。这种电池安装结构适于在配备第一电池组和对维修环境温度具有更高要求的第二电池组的车辆中使用。第一电池组安装在发动机舱内。第二电池组设置在座椅下方，该座椅安装在地板面板的上方用作用于车辆乘员而不是驾驶员的座椅。特别地，第二电池组的多个单元电池沿车辆的长度方向叠置。冷却通道设置在单元电池之间，并从车辆宽度方向的中心侧向外侧传导通过多叶片式风扇供应的空气。

Description

车辆电池安装结构
技术领域
本发明涉及安装在车辆内的电气设备的安装结构，更具体地说，涉及电池组安装在车辆的地板面板上的车辆电池安装结构。
背景技术
为了实现改善的燃料经济性和清洁的排气，已经致力于发展具有新的驱动机构的车辆，例如电动车辆、混合动力车辆等。这种车辆需要配备在使用内燃机作为单一车辆驱动力源的车辆中所不具有的电气设备。这种电气设备的示例包括电动车辆或混合动力车辆的牵引电机、与用于在怠速工况时停止发动机的怠速停车系统相协作以便向起动机供电以重新启动发动机的第二电池等。确定这种电气设备的安装位置需要考虑车辆的客厢空间和行李箱空间的有效利用以及发生碰撞事故时的安全可靠性等。
日本特开平No.2000-233648公开了一种电池安装在客厢内的地板面板上的车辆。其公开的车辆是这样一种车辆，其中电池(电池组)安装在地板面板的上方，更具体地说，电池设置在由一设置在地板面板上的封闭截面部件围绕的空间内。这种电池具有一冷却结构，在该冷却结构中一用于引导空气的空气引导装置连接到该封闭截面部件，在该封闭截面部件中相应于该电池的位置形成有一空气出口。此外，这种电池被分成分别安装在驾驶员座椅和乘员座椅下方的驾驶员座椅侧部分和乘员座椅侧部分。
根据上述电池安装结构，设置在地板面板上的封闭截面部件能够有效地用作通风和冷却管道。因此，该结构不需要提供新的管道等，允许电池的通风和冷却设置在客厢内而不会降低在客厢内布置的方便性。
然而，上述电池安装结构具有以下问题。即，所安装的电池(电池组)具有通过沿车辆宽度方向叠置多个单元电池(单格电池)而形成的结构。冷却通道设置在单元电池之间，并从顶部向底部或从底部向顶部传导冷却空气。为了均匀地引导冷却空气进入冷却通道，需要一个室。该室设置在单元电池的上方或下方。因此，电池组的高度变大。然而，座椅下面的空间在垂直方向的尺寸有很大的限制。因此，不容易将电池容纳在座椅下面的空间内。此外，由于用于电池的入口和出口管道通过使用车身部件而形成，使得结构复杂。
发明内容
本发明为了解决上述问题而提出，提供了一种用于在地板面板与座椅之间安装电池组同时确保冷却通道的结构简单的车辆电池安装结构。
在本发明的一个方面提供的安装结构中，根据车辆的性能具有多个单元电池或电池模块的电池组设置在车辆的地板面板与设置在该地板面板上方的座椅之间，并且该多个单元电池或电池模块沿车辆的长度方向叠置。
根据这种安装结构，由于单元电池或电池模块沿车辆的长度方向叠置，能够使冷却介质沿车辆的宽度方向例如从中心侧向外侧流动。该结构不需要在电池组的上部或下部提供一室，从而允许沿垂直方向的电池组的高度减小。因此，即使在(电池组安装在)座椅下面的空间的情况下安装空间的垂直尺寸有很大限制，也能够容易地安装电池组。
优选的，该座椅是不具有电动座椅功能的座椅。在这种优选结构中，在放置电池组的座椅下面或下方的空间内没有设置用于实现电动座椅功能的电气设备部件，从而改善了电池组的可安装性。
另外，优选的，该座椅是乘员座椅或后排座椅。从而，电池组放置在后排座椅或乘员座椅，即通常不具有电动座椅功能的座椅下面或下方。由于在放置电池组的座椅乘员或后排座椅下面或下方的空间内没有设置用于实现电动座椅功能的电气设备部件，因此改善了电池组的可安装性。此外，由于在乘员和后排座椅前方没有转向盘，能够容易地移动乘员和后排座椅，从而有利于方便地维护电池组。
还优选的是，电池组包括由多个单元电池或电池模块形成的电池本体，以及与该电池本体相邻并设置在该电池本体的朝向所述车辆的宽度中心线的一侧的空间部分。该空间部分用作用于电池冷却介质从朝向所述车辆的宽度中心线的一侧向与该中心线侧相对的一侧传递的室。因此，多个单元电池能够均匀地冷却而不需要提供专用的室空间。
另外，电池组还可包括冷却风扇，该冷却风扇可设置在电池本体的与朝向所述车辆的宽度中心线的一侧相对的一侧，并且该冷却风扇可在单元电池之间或电池模块之间供应冷却介质。
冷却风扇可从朝向所述车辆的宽度中心线的一侧向与朝向所述车辆的宽度中心线的一侧相对的一侧供应冷却介质。
另外，冷却风扇可从朝向所述车辆的宽度中心线的一侧向与朝向所述车辆的宽度中心线的一侧相对的一侧供应冷却介质，并可将该冷却介质排入客厢。这种结构能够通过冷却风扇使得来自客厢的温度受控的空气循环经过电池组而冷却电池组。
电池组还可包括用于使从冷却风扇排入客厢的冷却介质扩散的扩散装置。因此，排入客厢的冷却空气通过该扩散装置扩散，使得冷却空气不会直接冲击乘员，从而不会干扰乘员。
该扩散装置可包括多个出口。
还优选的是，冷却风扇的吸入方向为该冷却风扇的转动轴线的方向，冷却风扇的排出方向是所述冷却风扇的圆周(切向)方向。由于冷却风扇的吸入方向沿转动轴线而其排出方向为圆周方向，因此该冷却风扇沿车辆宽度方向的尺寸减小，并能够容易地并入电池组。因此，能够实现紧凑的电池组。
冷却风扇可以是多叶片式风扇。由于多叶片式风扇尺寸紧凑并能够产生很大的压力，因此即使冷却通道具有复杂的构形从而导致很大的压力损失，使用多叶片式风扇也能够实现冷却空气的有效传递。
另外，电池组可以由锂离子电池或镍金属氢化物电池形成。从而，由锂离子电池或镍金属氢化物电池形成的电池组放置在客厢内，同时确保很好的温度条件和冷却通道的结构简单。
附图说明
通过结合附图阅读下面的本发明的示例性实施例的详细说明，能够更好地理解本发明的上述实施例以及其它实施例、目的、特征、优势、技术和工业意义，附图中：
图1为其中采用根据本发明的一实施例的安装结构安装电池组的车辆的俯视图；
图2为其中采用根据本发明的该实施例的安装结构安装电池组的车辆的侧视图；
图3为其中采用根据本发明的该实施例的安装结构安装电池组的车辆的详细的局部侧视图；
图4为其中采用根据本发明的该实施例的安装结构安装电池组的车辆的局部后视图；
图5为通过根据本发明的该实施例的安装结构安装在车辆内的电池组的分解透视图；
图6为通过根据本发明的该实施例的安装结构安装在车辆内的电池组的俯视平面图；
图7为通过根据本发明的该实施例的安装结构安装在车辆内的电池组的侧视图。
具体实施方式
在下面的说明中，将根据示例性实施例更详细地说明本发明。
参照图1和图2，将说明其中电池组通过使用根据本发明的电池组安装结构而安装的车辆1000。图1示出车辆1000的俯视图。图2示出车辆1000的侧视图。
车辆1000具有自动变速器。此外，车辆1000结合有怠速停车系统(又称为“停车起步系统”)，在十字路口等处遇到红灯车辆停止之后，如果驾驶员踩下制动器踏板，该系统自动停止发动机；当驾驶员不再踩制动踏板并踩下加速器踏板时，该系统自动重新启动发动机。在这种车辆的怠速停车期间，没有动力从发动机供应以使自动变速器(例如CVT(无级变速器))的油泵工作或使例如空调压缩机等附件工作。为了使例如CVT油泵、空调压缩机等附件工作，在怠速停车期间，从第二电池组2000，即锂离子电池供应电力。该电池组2000还用于在从怠速停车返回时向起动机供应电力，以重新启动发动机。
除了第二电池组2000之外，车辆1000还具有由12V铅电池形成的第一电池组1900。第一电池组1900设置在发动机舱内。
如图1和图2所示，第二电池组2000设置在车辆1000的乘员座椅1120下面。此处的乘员座椅1120是指不同于直接面对车辆的转向盘1102的座椅1100的最前排座椅。根据本发明的实施例的电池组安装结构不限于第二电池组2000安装在乘员座椅1120下面的结构。例如，将第二电池组2000安装在后排座椅1130下面的结构也是可行的。此处假定车辆1000的乘员座椅1120和后排座椅1130都不具有电动座椅功能。
形成第一电池组1900的铅电池设置在发动机舱内。铅电池反复地经历在高SOC(充电状态)范围充电和放电。形成第二电池组2000的锂离子电池具有很高的工作电压，并具有很高的单位重量和体积能量密度。因此，实现了重量和体积的减小。此外，由于锂离子电池不具有记忆效应，因此锂离子电池能够反复地充电和放电。
除了上述特性之外，锂离子电池还具有广泛的用于充电和放电的SOC范围。因此，锂离子电池能够深度充电和放电，从而能够在怠速停车期间有利地向CVT油泵和附件(空调压缩机等)供应电力。
适于采用根据本发明的实施例的电池组安装结构的电池不限于锂离子电池。例如，镍金属氢化物电池等也是可行的。根据本发明的实施例的电池组安装结构优选用于具有比铅电池更严格的使用温度条件的电池。然而，根据本发明的实施例的电池组安装结构也可以用于安装铅电池。
参照图3和图4，将更详细地说明根据本发明的实施例的电池组安装结构。
图3示出乘员座椅1120及其布置电池组2000的附近的侧视图。图4示出乘员座椅1120及其放置电池组2000的附近的后视图。
如图3和图4所示，电池组2000设置在乘员座椅1120的下方和地板面板1010的上方。地板面板1010具有基本水平的结构。如图4所示，一门槛1030，即车辆侧车架部件，设置在电池组2000的沿车辆宽度方向的外侧。一形成车辆侧表面一部分的车门面板1040设置在门槛1030的沿车辆宽度方向的外侧。
车门面板1040与地板面板1010基本垂直。车门面板1040的下部朝向沿车辆宽度方向内部的内表面与门槛1030接触。一通道1020，即车辆中央车架部件设置在电池组2000的沿车辆宽度方向的内侧。
参照图5，将详细地说明电池组2000。电池组2000由锂离子电池、电池控制电脑等组合而形成。如图1至4所示，图5所示的电池组2000设置在乘员座椅1120的下面，其相对位置为图5左侧所示的电池组2000的一部分位于车辆宽度方向的外侧，图5右侧所示的电池组2000的一部分位于车辆宽度方向的中心侧。
上述车辆宽度方向的内侧和上述车辆宽度方向的中心侧对应于本发明的“朝向车辆的宽度中心线的一侧”。上述车辆宽度方向的外侧对应于本发明的“与朝向车辆的宽度中心线的一侧相对的一侧”。
如图5所示，电池组2000由电池组盖2010保护，该电池组盖防止对电池组2000的冲击并阻止水或湿气渗入。在地板面板电池组盖2010下面设置有电池托架面板2020、接线盒组件2030、电流传感器2050和电池继电气设备2060。
接线盒组件2030具有电池组2000的正极接线柱2032和负极接线柱2034。负极接线柱2034接地到车身。正极接线柱2032通过母线2036连接到车辆1000的主电缆，如图6所示。母线2036具有绞合板(twisted plate)结构。
接线盒组件2030具有电池温度传感器2040。接线盒组件2030还具有维修插头2070。在维护电力供应时取下维修插头2070以断开电池组2000的接地侧的电压，从而确保操作期间的安全。
单元电池2080，即锂离子电池，设置在接线盒组件2030的下面。如图5所示，在电池组2000内，四个单元电池2080串联连接，每个单元电池的容量为12Ah，标称电压为3.6V。
如图5所示，四个单元电池2080沿车辆的长度方向叠置。叠置的单元电池2080彼此隔开。单元电池2080之间的间隔空间用作用于传导冷却介质(空气)的冷却通道。四个单元电池2080安装在电池支架2090上。
一鼓风风扇2100设置在单元电池2080的沿车辆宽度方向的外侧。一电池控制电脑2200设置在鼓风风扇2100的外侧。鼓风风扇2100使冷却介质(空气)从车辆宽度方向的中心侧向车辆宽度方向的外侧流动。从而，冷却介质(空气)流经单元电池2080之间的冷却通道，到达鼓风风扇2100，然后经过鼓风风扇2100的出口排入客厢的后排座椅1130侧部分。
如图5所示，在四个单元电池2080的朝向车辆宽度方向中心的中心侧设置有一空间部分3000。该空间部分3000具有允许四个单元电池2080向车辆宽度方向的中心移动的能力。从车辆宽度方向看，空间部分3000的截面积设计成基本等于或大于电池组2080的截面积。
参照图6和图7，更详细地说明电池组2000的结构。
图6示出电池组2000的俯视平面图，从电池组上取下了电池组盖2010。图7示出沿图6的A-A线的剖视图。
如图6和图7所示，电池继电气设备2060、电流传感器2050、接线盒组件2030、四个单元电池2080、鼓风风扇2100以及电池控制电脑2200从车辆宽度方向的中心侧到车辆宽度方向的外侧依次设置在电池组2000内。电池控制电脑2200以相对于基本水平的地板面板1010成预定角度的倾斜姿态设置。
鼓风风扇2100从车辆宽度方向的中心侧吸入冷却介质(空气)使得冷却介质(空气)流经设置在单个单元电池2080之间的冷却通道。吸入的冷却介质排入后排座椅1130侧部分。鼓风风扇2100为其中冷却介质的吸入方向沿风扇的转动轴线而冷却介质的排出方向为风扇的圆周方向的风扇，例如多叶片式风扇等。多叶片式风扇尺寸紧凑，还能够产生很大的压力。因此，即使由于冷却介质通过具有复杂构形的通道，例如设置在单个单元电池2080之间的很窄的冷却通道而产生很大的压力损失，鼓风风扇2100也能够有效地移动冷却介质(空气)。
空间部分3000设置在单元电池2080的沿车辆宽度方向的中心侧。空间部分3000用作用于通过鼓风风扇2100引导冷却介质(空气)进入设置在单个单元电池2080之间的冷却通道的室。作为一室，空间部分3000允许冷却介质(空气)均匀导入设置在单个单元电池2080之间的冷却通道。
鼓风风扇2100的冷却介质(空气)的空气出口没有直接暴露于形成客厢的空间。鼓风风扇2100的出口被电池组盖2010覆盖。电池组盖2010具有多个分开的用于冷却介质(空气)的出口通路。因此，从鼓风风扇2100排出的冷却介质(空气)不直接冲击后排座椅1130的乘员，而是在车辆1000的客厢内扩散。
关于结合根据本发明的上述实施例的车辆电池安装结构的车辆，将详细说明在乘员座椅侧发生侧面冲击碰撞时的状况。
如果配备电池组2000的车辆1000发生侧面冲击碰撞，从而遭受沿从车门面板1040朝向电池组2000方向的冲击，则门槛1030与电池控制电脑2200的下表面相撞。电池控制电脑2200的下表面用作与在碰撞时朝内平移的车身相撞的碰撞表面。然后，电池控制电脑2200在图7的侧视图内绕用于固定该电池控制电脑2200的安装板的一端部1032顺时针转动。
即，在发生沿从车门面板1040朝向电池组2000方向的车辆碰撞的情况下，布置在车门面板1040与电池组2000之间的电池控制电脑2200处于相对于碰撞方向倾斜的姿态，从而通过与其碰撞的门槛1030而转动。因此，至少碰撞能量的一部分作为用于使电池控制电脑2200转动的能量而消耗。结果，碰撞能量不太可能传递到电池组2000。
此外，将说明侧面碰撞的冲击很大，从而传递到单元电池2080的情况。如果侧面碰撞冲击传递到单元电池2080，则单元电池2080朝设置在单元电池2080的朝向车辆宽度中心的中心侧的空间部分3000平移。空间部分3000的设置允许单元电池2080朝车辆宽度方向的中心侧移动而不会被压坏。结果，减小了单元电池2080破坏的可能性。
设置在电池组2000的接线盒组件2030内的正极接线柱2030和负极接线柱2034朝向车辆宽度方向的中心侧。电池组2000的正极接线柱2032的远端(负载侧)具有保险丝和电池继电气设备2060。
如果在接线盒组件2030的正极接线柱2032的远端侧(负载侧)发生短路，则保险丝和电池继电气设备2060立即断开连接到电池组2000的电路。然而，如果正极接线柱2032与负极接线柱2034或者与负极接线柱2034接地连接的车身形成短路，则电池电路短路，从而发生自放电。自放电有时会伴随有火花，在最坏的情况下还会导致火灾。
然而，如图5和图7所示，接线盒组件2030内的正极接线柱2032和负极接线柱2034设置成朝向车辆宽度方向的中心侧。即，两个接线柱2032、2034位于在发生碰撞时不易遭受冲击的车辆中心侧。这种布置能够防止在发生车辆侧面碰撞时正极接线柱2032与车身等接触从而与之短路。
按照根据本实施例的电池组安装结构，电池组布置在一空间内，该空间在地板面板上方与后排座椅或转向盘不设置在其前方的乘员座椅的下方。该乘员座椅或后排座椅比驾驶员座椅更容易移动，从而能够方便地维护电池组。此外，乘员座椅和后排座椅一般不具有电动座椅功能。因此，由于在这种座椅下面设置的电气设备部件相对较少，在该座椅下布置电池组安装结构提高了安装电池组的方便性。
此外，按照根据本实施例的电池组安装结构，电池组的接线柱部分朝向车辆宽度方向的中心侧。因此，在发生车辆侧面碰撞的时候，正极接线柱与负极接线柱形成短路的可能性很小。此外，在单元电池的朝向车辆宽度方向的中心设置有截面积基本等于或大于单元电池的截面积的空间部分。如果在发生车辆侧面碰撞的时候冲击传递到单元电池，则单元电池移动进入该空间部分内。因此，减小了单元电池破坏的可能性。
此外，按照根据本实施例的电池组安装结构，单元电池沿车辆的长度方向叠置。冷却介质(空气)的冷却通道设置在如上所述叠置的单个单元电池之间。冷却通道形成为使得冷却介质(空气)从车辆宽度方向的中心侧向车辆宽度方向的外侧流动，并排入客厢。从而，不需要在电池组的上部或下部设置一室。因此，能够减小电池的高度。设置在单元电池的朝向车辆宽度方向中心的中心侧的上述空间部分用作用于通过鼓风机进行的引导冷却介质(空气)的室，从而允许冷却介质(空气)均匀地分配进入冷却通道。
尽管参照本发明的示例性实施例说明了本发明，应该理解本发明并不限于该示例性实施例或构造。相反，本发明应覆盖各种变型和等效的布置。此外，尽管以各种结合和构造示出了示例性实施例的各种部件，这都是示例性的，其它的结合和构造，包括更多、更少或只有单一部件，也都在本发明的精神和范围之内。

Claims (24)

1.一种车辆电池安装结构，其特征在于：
根据车辆的性能具有多个单元电池或电池模块的电池组设置在所述车辆的地板面板与设置在该地板面板上方的座椅之间；并且
所述多个单元电池或电池模块沿所述车辆的长度方向叠置。
2.根据权利要求1所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述座椅是不具有电动座椅功能的座椅。
3.根据权利要求1或2所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述座椅是乘员座椅或后排座椅。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述电池组包括由所述多个单元电池或电池模块形成的电池本体，以及与该电池本体相邻并设置在所述电池本体的朝向所述车辆的宽度中心线的一侧的空间部分。
5.根据权利要求4所述的车辆电池安装结构，其特征在于，
所述电池组还包括冷却风扇，并且
所述冷却风扇设置在所述电池本体的与朝向所述车辆的宽度中心线的一侧相对的一侧，所述冷却风扇在所述单元电池之间或者在所述电池模块之间供应冷却介质。
6.根据权利要求5所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述冷却风扇从朝向所述车辆的宽度中心线的一侧经过所述电池本体向与朝向所述车辆的宽度中心线的一侧相对的一侧供应冷却介质。
7.根据权利要求5所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述冷却风扇从朝向所述车辆的宽度中心线的一侧经过所述电池本体向与朝向所述车辆的宽度中心线的一侧相对的一侧供应冷却介质，并将该冷却介质排入客厢。
8.根据权利要求7所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述电池组还包括用于使从所述冷却风扇排入所述客厢的冷却介质扩散的扩散装置。
9.根据权利要求8所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述扩散装置包括多个出口。
10.根据权利要求5-9中任一项所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述冷却风扇的吸入方向是所述冷却风扇的转动轴线的方向，所述冷却风扇的排出方向是所述冷却风扇的圆周方向。
11.根据权利要求5-10中任一项所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述冷却风扇是多叶片式风扇。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述电池组是由锂离子电池或镍金属氢化物电池形成的。
13.一种车辆电池安装结构，它包括：
地板面板；
设置在该地板面板上方的座椅；
根据车辆的性能具有多个单元电池或电池模块的电池组，该电池组设置在所述地板面板与所述座椅之间，使得所述多个单元电池或电池模块沿所述车辆的长度方向叠置。
14.根据权利要求13所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述座椅是不具有电动座椅功能的座椅。
15.根据权利要求13所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述座椅是乘员座椅或后排座椅。
16.根据权利要求13所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述电池组包括由所述多个单元电池或电池模块形成的电池本体，以及与该电池本体相邻并设置在所述电池本体的朝向所述车辆的宽度中心线的一侧的空间部分。
17.根据权利要求16所述的车辆电池安装结构，
其特征在于，所述电池组还包括设置在所述电池本体的与朝向所述车辆的宽度中心线的一侧相对的一侧的冷却风扇，并且
所述冷却风扇在所述单元电池之间或者在所述电池模块之间供应冷却介质。
18.根据权利要求17所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述冷却风扇从朝向所述车辆的宽度中心线的一侧经过所述电池本体向与朝向所述车辆的宽度中心线的一侧相对的一侧供应冷却介质。
19.根据权利要求17所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述冷却风扇从朝向所述车辆的宽度中心线的一侧经过所述电池本体向与朝向所述车辆的宽度中心线的一侧相对的一侧供应冷却介质，并将该冷却介质排入客厢。
20.根据权利要求19所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述电池组还包括用于使从所述冷却风扇排入所述客厢的冷却介质扩散的扩散部分。
21.根据权利要求20所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述扩散部分包括多个出口。
22.根据权利要求17所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述冷却风扇的吸入方向是所述冷却风扇的转动轴线的方向，所述冷却风扇的排出方向是所述冷却风扇的圆周方向。
23.根据权利要求17所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述冷却风扇是多叶片式风扇。
24.根据权利要求13所述的车辆电池安装结构，其特征在于，所述电池组是由锂离子电池或镍金属氢化物电池形成的。
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