JP2006286575A - ２次電池の保持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 水等の液体がケース内に浸入することを防止する２次電池の保持構造を提供する。
【解決手段】 ２次電池の保持構造は、底部２２と、底部２２の周縁から立ち上がり、底部２２の周縁に沿って連続して周回する側部２３とを有し、底部２２上に２次電池を収容するロアケース２１と、側部２３の周回方向に沿って延在する側部３５を有し、底部２２上の側部３５に隣り合う位置に、２次電池に電気的に接続された電気機器を収容する機器ケース３１とを備える。側部３５は、側部２３が周回する範囲の一部で、側部２３の内周面２３ａと接触している。
【選択図】 図１

Description

この発明は、一般的には、２次電池の保持構造に関し、より特定的には、駆動源として電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される２次電池の保持構造に関する。

従来の２次電池の保持構造に関して、たとえば、特開２００２−１９０２８８号公報には、短時間で組電池の交換を行なうことを目的とした車両用電源装置が開示されている（特許文献１）。

特許文献１に開示された車両用電源装置は、組電池が固定されるロアケースと、バッテリコンピュータ等の電気制御回路部品を収容する部品収容ケースとを備える。ロアケースは、下板底部と、下底板部の両側から略垂直に立ち上がる一対の内側壁部と、一対の内側壁部から外側に向かうとともに下底板部と平行な一対の支持壁部とから構成されている。部品収容ケースは、支持壁部上に載置された状態で、ボルトによりロアケースに固定されている。

また、特開２００２−８４６０４号公報には、安価な構成部品によってバッテリシステムの信頼性を向上させることを目的とした電気自動車用バッテリシステムが開示されている（特許文献２）。また、特開２００４−３０６７２６号公報には、バッテリとバッテリに付属する電気機器とを効率的に冷却することを目的としたバッテリパック冷却構造が開示されている（特許文献３）。また、特開２００２−１４１０３６号公報には、積層電池を載置する積置部材の軽量化を図るとともに、集合電池の断熱性の向上を図ることを目的とした集合電池が開示されている（特許文献４）。
特開２００２−１９０２８８号公報 特開２００２−８４６０４号公報 特開２００４−３０６７２６号公報 特開２００２−１４１０３６号公報

特許文献１に開示された車両用電源装置では、内側壁部が下底板部の両側にのみ設けられており、下底板部の周縁に内側壁部が設けられていない位置が存在する。このため、水等の液体が、その内側壁部が設けられていない位置からロアケース内に浸入し、組電池や電気制御回路部品に達するおそれが生じる。

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、水等の液体がケース内に浸入することを防止する２次電池の保持構造を提供することである。

この発明に従った２次電池の保持構造は、底部と、底部の周縁から立ち上がり、底部の周縁に沿って連続して周回する第１側部とを有し、底部上に２次電池を収容するケース体と、第１側部の周回方向に沿って延在する第２側部を有し、底部上の第２側部に隣り合う位置に、２次電池に電気的に接続された機器を収容するカバー体とを備える。第２側部は、第１側部が周回する範囲の一部で、第１側部の内周面および外周面の少なくともいずれか一方と接触している。

このように構成された２次電池の保持構造によれば、ケース体に、底部を取り囲むように周回する第１側部が設けられている。このため、液体が、底部側からケース体内に浸入しようとすると、底部の周縁のいずれの位置においても、第１側部によりその浸入が妨げられる。また、カバー体は、第１側部の内周面および外周面の少なくともいずれか一方と接触するように設けられている。このため、液体が、第１側部と第２側部との隙間を通って、ケース体内に浸入しにくくなる。したがって、本発明によれば、ケース体内への液体の浸入を防止し、２次電池および機器に対する信頼性を向上させることができる。

また好ましくは、機器は、底部から鉛直上方向に離間した位置に設けられている。このように構成された２次電池の保持構造によれば、仮にケース体内に液体が浸入した場合があっても、機器が即時に液体に浸ることを防止できる。

また好ましくは、ケース体は、底部から鉛直上方向に離間した位置で延在する第１取り付け部をさらに有する。機器は、第１取り付け部に固定されている。このように構成された２次電池の保持構造によれば、第１取り付け部は、底部から鉛直上方向に離間して設けられているため、第１取り付け部が液体の浸入を許す構造であっても、液体の浸入を抑制することができる。

また好ましくは、カバー体は、第１側部に囲まれ、底部から鉛直上方向に離間した位置で延在する第２取り付け部をさらに有する。機器は、第２取り付け部に固定されている。このように構成された２次電池の保持構造によれば、第２取り付け部は、第１側部に囲まれたケース体内に設けられているため、第２取り付け部が液体の浸入を許す構造であっても、液体の浸入を、まず第１側部によって妨げることができる。このため、機器が液体に浸ることを、より確実に防止することができる。

また好ましくは、ケース体には、２次電池を収容する空間を形成する蓋体が取り付けられ、カバー体には、機器を収容する空間を形成する別の蓋体が取り付けられる。このように構成された２次電池の保持構造によれば、ケース体およびカバー体に、別々の蓋体が取り付けられるため、２次電池および機器のメンテナンス時の作業性を向上させることができる。

また好ましくは、ケース体は、第１側部と第２側部とが非接触となる第１の領域で第１側部に連なって形成され、車両本体に固定される支持部をさらに有する。２次電池の保持構造は、第１の領域で支持部とともに車両本体に固定される補強部材をさらに備える。補強部材は、底部上で、第１の領域から、第１側部と第２側部とが接触する第２の領域まで延びている。補強部材は、第１の領域および第２の領域のそれぞれで、２次電池および機器の重量を受けている。

このように構成された２次電池の保持構造によれば、補強部材を設けることによって、ロアケースに負荷する２次電池の重量を低減させることができる。これにより、ロアケースの変形等を防止するとともに、２次電池を強固に支持することができる。また、補強部材をカバー体が配置された第２の領域まで延ばすことによって、第２の領域において、機器を車両本体に固定することなく確実に支持することができる。

以上説明したように、この発明に従えば、水等の液体がケース内に浸入することを防止する２次電池の保持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。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における２次電池の保持構造が適用された電池パックを示す分解組立図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った電池パックの断面図である。図中に示す電池パックは、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、充放電可能な２次電池とを動力源とするハイブリッド自動車に搭載されている。

図１および図２を参照して、電池パック１０には、２次電池５１と、２次電池５１と隣り合って配置された電気機器５２とが収容されている。２次電池５１は、電池モジュールが複数（たとえば、３０モジュール）、電気的に接続されて構成されている。その電池モジュールは、正極、負極およびセパレータからなる積層体と、積層体を電解液に浸した状態で収容するケース体とを備える電池セルが複数（たとえば、６セル）、電気的に接続されて構成されている。電池セルは、たとえば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等から構成されている。また、電気機器５２として、配線により２次電池５１に接続された機器、たとえば、バッテリコンピュータやリレーボックス、電流センサ等が設けられている。

電池パック１０は、ロアケース２１と、ロアケース２１上に立設され、電気機器５２の３方を囲むように延在する機器ケース３１とを備える。ロアケース２１および機器ケース３１は、たとえば、亜鉛メッキ処理された鋼板等の金属から形成されており、１ｍｍ以下の厚みを有する。ロアケース２１は、略矩形形状の底面２２ｃを有し、車両に設置された状態で水平方向に延在する板状の底部２２と、底面２２ｃの端辺から立ち上がり、鉛直上方向に延びる側部２３と、側部２３の上端辺に連なり、水平方向に延在する支持部２６とから構成されている。

側部２３は、底面２２ｃの周りを周回するように連続して延在している。側部２３は、底面２２ｃの周縁に沿って環状に延在しており、本実施の形態では、部分２３ｍ、２３ｎ、２３ｐおよび２３ｑからなる。部分２３ｍと部分２３ｎとは、互いに距離を隔てて平行に延在している。部分２３ｐおよび２３ｑとは、互いに距離を隔てて平行に延在しており、部分２３ｍおよび２３ｎと直交している。２次電池５１は、部分２３ｎ、２３ｐおよび２３ｑに３方を囲まれた位置に配置されており、電気機器５２は、部分２３ｍ、２３ｐおよび２３ｑに３方を囲まれた位置に配置されている。

側部２３は、底面２２ｃの周りを周回する側部２３の内側（以下、単に側部２３の内側とも呼ぶ）に面し、底面２２ｃに連なる内周面２３ａを有する。底部２２の全周に渡って設けられるこのような側部２３は、たとえば、板材に絞り加工を施すことによって形成される。これにより、底部２２と側部２３とが一体に形成されたロアケース２１を得ることができる。

支持部２６は、側部２３の上端辺から、底面２２ｃの周りを周回する側部２３の外側（以下、単に側部２３の外側とも呼ぶ）に向かって突出している。支持部２６は、部分２３ｐおよび２３ｑの、部分２３ｎに寄った位置に設けられている。支持部２６には、ボルトが挿通される貫通孔２７が複数、形成されている。

機器ケース３１は、底面２２ｃ上から、側部２３の上端辺よりも高い位置まで鉛直上方向に延在する側部３５と、底面２２ｃ上で、側部３５から折り曲って形成された折り返し部３２とから構成されている。

側部３５は、側部２３が周回する範囲の一部の範囲で内周面２３ａと接触するように設けられている。本実施の形態では、側部３５は、部分２３ｍの全体で、内周面２３ａと接触しており、さらに、部分２３ｐおよび２３ｑの部分２３ｍに寄った位置で、内周面２３ａと接触している。部分２３ｐおよび２３ｑにおいて、支持部２６が設けられた位置と、側部３５と内周面２３ａとが接触する位置とは、ずれている。なお、側部３５と内周面２３ａとは、向い合う位置の全体で完全に密着していることがより好ましい。

折り返し部３２が底面２３ｃに溶接されることによって、機器ケース３１がロアケース２１に固定されている。このような構成により、機器ケース３１とロアケース２１との溶接工程を一方向から行なうことができるため、溶接工程を迅速に実施することができる。

支持部２６には、２次電池５１を覆うようにアッパケース４１が取り付けられる。機器ケース３１には、電気機器５２を覆うように機器カバー４２が取り付けられる。本実施の形態では、２次電池５１および電気機器５２を別々に覆うアッパケース４１および機器カバー４２が設けられているため、２次電池５１および電気機器５２のメンテナンス時、必要なカバーのみを取り外せば良い。このため、メンテナンス時の作業性を向上させることができる。

図３は、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った電池パックの断面図である。図３を参照して、折り返し部３２には、底面２２ｃから鉛直上方向に離間した位置で、底部２２に平行に延在する取り付け部６１が形成されている。取り付け部６１は、側部３５から所定の距離だけ離れた位置で、折り返し部３２が鉛直上方向に突出するように成形されて形成されている。

取り付け部６１には、貫通孔６２が形成されており、その貫通孔６２には、スタッドボルト３３が挿入されている。スタッドボルト３３は、スポット溶接により取り付け部６１に固定されている。電気機器５２は、取り付け部６１上に載置された状態で、スタッドボルト３３によって機器ケース３１に固定されている。このような構成により、電気機器５２は、底面２２ｃから鉛直上方向に離間した位置に設けられる。なお、電気機器５２の固定は、スタッドボルト３３を用いた手段に限定されず、たとえば、貫通孔６２に挿入されたボルトによって行なわれても良い。

図４は、図３中の取り付け部の変形例を示す断面図である。図４を参照して、本変形例では、側部３５が、底面２２ｃから鉛直上方向に離間した位置で側部２３の内側に向けて折り曲げられることによって、取り付け部６１が形成されている。このような構成によっても、電気機器５２は、底面２２ｃから鉛直上方向に離間した位置に設けられる。

この発明の実施の形態１における２次電池の保持構造は、底部２２と、底部２２の周縁から立ち上がり、底部２２の周縁に沿って連続して周回する第１側部としての側部２３とを有し、底部２２上に２次電池５１を収容するケース体としてのロアケース２１と、側部２３の周回方向に沿って延在する第２側部としての側部３５を有し、底部２２上の側部３５に隣り合う位置に、２次電池５１に電気的に接続された機器としての電気機器５２を収容するカバー体としての機器ケース３１とを備える。側部３５は、側部２３が周回する範囲の一部で、側部２３の内周面および外周面の少なくともいずれか一方としての内周面２３ａと接触している。

なお、上記において、「側部３５が内周面２３ａと接触している」とあるが、ここで言う接触には、製造工程で生じた形状誤差や表面の凹凸に起因して、両者の間に微小な隙間が形成されている場合も含まれる。

このように構成された、この発明の実施の形態１における２次電池の保持構造によれば、ロアケース２１には、底部２２の全周に渡って延在する側部２３が設けられている。このため、水等の液体がロアケース２１内に浸入しようとしても、側部２３の高さＨ１（図３を参照のこと）より低い位置では、側部２３によって液体の浸入が確実に妨げられる。また、機器ケース３１が内周面２３ａに接触するように設けられているため、側部２３の高さＨ１よりも高い位置であっても、機器ケース３１とロアケース２１との間から液体が浸入することを抑制できる。

また、電気機器５２を固定するスタッドボルト３３は、組み付け作業の簡素化の観点から、スポット溶接によって貫通孔６２内に固定されている。この場合、溶接位置に隙間が形成されるため、スタッドボルト３３を挿入する貫通孔を底部２２に形成した場合には、液体が貫通孔を通ってロアケース２１内に浸入する懸念が生じる。しかしながら、本実施の形態では、スタッドボルト３３が側部２３の内側に設けられているため、液体が高さＨ１よりも低い位置にある場合には、このような懸念が生じない。また、液体がロアケース２１内に浸入した場合であっても、電気機器５２は、底面２２ｃから鉛直上方向に離間した位置に設けられているため、電気機器５２が液体に浸ることを抑制できる。

なお、本実施の形態では、本発明における２次電池の保持構造を、内燃機関と２次電池とを動力源とするハイブリッド車に適用したが、これに限定されず、たとえば、燃料電池と２次電池とを動力源とする燃料電池ハイブリッド車（ＦＣＨＶ：Fuel Cell Hybrid
Vehicle）に適用しても良い。本実施の形態におけるハイブリッド車では、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では、発電効率最適動作点で燃料電池を駆動する。また、２次電池の使用に関しては、両方のハイブリッド車で基本的に変わらない。

（実施の形態２）
図５は、この発明の実施の形態２における２次電池の保持構造が適用された電池パックを示す斜視図である。図６は、図５中のＶＩ−ＶＩ線上に沿った電池パックの断面図である。本実施の形態における２次電池の保持構造は、基本的には、実施の形態１における２次電池の保持構造と同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。

図５および図６を参照して、本実施の形態では、図３中の取り付け部６１に替えて、取り付け部６６がロアケース２１に形成されている。取り付け部６６は、側部２３に隣接する位置で、底部２２が鉛直上方向に突出するように成形されて形成されている。電気機器５２は、取り付け部６６上に載置された状態で、底面２２ｃから鉛直上方向に離間した位置に設けられている。

このように構成された２次電池の保持構造によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、取り付け部６６が底部２２に設けられているため、貫通孔６２からロアケース２１内に液体が浸入するおそれが生じる。しかしながら、取り付け部６６は、底部２２から鉛直上方向に離間した位置に設けられているため、液体が取り付け部６６の高さＨ２よりも低い位置にある場合には、このようなおそれが生じない。このため、電気機器５２が液体に浸ることを抑制することができる。

また、本実施の形態では、２次電池５１および電気機器５２の双方がロアケース２１に取り付けられるため、これらを取り付けるための孔加工等を、ロアケース２１に集中して行なうことができる。このため、電池パック１０の部品コストを削減することができる。

（実施の形態３）
図７は、この発明の実施の形態３における２次電池の保持構造が適用された電池パックを示す分解組立図である。図８は、図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線上に沿った電池パックの断面図である。本実施の形態における２次電池の保持構造は、基本的には、実施の形態１における２次電池の保持構造と同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。

図７および図８を参照して、電池パック１０は、車両本体側の取り付け台７１に対して固定されている。このとき、支持部２６は、取り付け台７１の載置面７１ａ上に載置される。本実施の形態における２次電池の保持構造は、さらに、補強部材としての補強アングル７３を備える。補強アングル７３は、支持部２６が補強アングル７３と取り付け台７１との間に挟持されるように配置されている。

補強アングル７３は、支持部２６上に重ね合わされる引っ掛け部７４と、底面２２ｃ上で底部２２と平行に延びる受け部７５とを有する。部分２３ｑにおいて、支持部２６が設けられ、ロアケース２１の側部２３と機器ケース３１とが非接触となる位置を領域８１とし、側部２３と機器ケース３１とが接触する位置を領域８２とした場合、引っ掛け部７４は、領域８１に形成されており、領域８２では形成されていない。一方、受け部７５は、領域８１から領域８２に向けて延びている。

電気機器５２は、領域８２において、受け部７５上に掛かるように配置され、受け部７５に設けられたスタッドボルトにより固定されている。このような構成により、領域８２では、電気機器５２を直接、車両本体側の取り付け台７１に固定することなく、補強部材７３を介して強固に支持することができる。また、２次電池５１は、領域８１において、受け部７５上に掛かるように配置される。補強アングル７３上には、押さえ板７６が設けられる。２次電池５１は、ロアケース２１内で、受け部７５と押さえ板７６とに挟持された状態で支持される。補強アングル７３および押さえ板７６は、貫通孔２７に挿入されるボルトによって、支持部２６とともに取り付け台７１に固定される。なお、図示されていないが、部分２３ｑとは反対側の部分２３ｐ側においても、補強アングル７３と同様のアングルが設けられている。

このように構成された、この発明の実施の形態３における２次電池の保持構造によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、本実施の形態では、補強アングル７３が２次電池５１の重量を受ける形で設けられているため、ロアケース２１に負荷する２次電池５１の重量を低減させることができる。これにより、２次電池５１の重量によってロアケース２１が変形することを防止でき、また２次電池５１を強固に支持することができる。

（実施の形態４）
図９は、この発明の実施の形態４における２次電池の保持構造が適用された電池パックを示す斜視図である。本実施の形態における２次電池の保持構造は、基本的には、実施の形態１における２次電池の保持構造と同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。

図９を参照して、側部２３は、内周面２３ａの反対側に位置し、側部２３の外側に面する外周面２３ｂをさらに有する。本実施の形態における機器ケース３１は、側部２３の外側に配置されており、側部３５が外周面２３ｂに接触するように設けられている。

このように構成された２次電池の保持構造によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、電池パック１０の上方から滴る液体がロアケース２１内に浸入することを、より効果的に抑制することができる。

なお、以上に説明した実施の形態１から４における２次電池の保持構造を適宜、組み合わせて、電池パックを構成しても良い。

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１における２次電池の保持構造が適用された電池パックを示す分解組立図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った電池パックの断面図である。 図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った電池パックの断面図である。 図３中の取り付け部の変形例を示す断面図である。 この発明の実施の形態２における２次電池の保持構造が適用された電池パックを示す斜視図である。 図５中のＶＩ−ＶＩ線上に沿った電池パックの断面図である。 この発明の実施の形態３における２次電池の保持構造が適用された電池パックを示す分解組立図である。 図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線上に沿った電池パックの断面図である。 この発明の実施の形態４における２次電池の保持構造が適用された電池パックを示す斜視図である。

符号の説明

２１ ロアケース、２２ 底部、２３，３５ 側部、２３ａ 内周面、２６ 支持部、３１ 機器ケース、４１ アッパケース、４２ 機器カバー、５１ ２次電池、５２ 電気機器、６１，６６ 取り付け部、７１ 取り付け台、７３ 補強アングル。

Claims (6)

1. 底部と、前記底部の周縁から立ち上がり、前記底部の周縁に沿って連続して周回する第１側部とを有し、前記底部上に２次電池を収容するケース体と、
   前記第１側部の周回方向に沿って延在する第２側部を有し、前記底部上の前記第２側部に隣り合う位置に、前記２次電池に電気的に接続された機器を収容するカバー体とを備え、
   前記第２側部は、前記第１側部が周回する範囲の一部で、前記第１側部の内周面および外周面の少なくともいずれか一方と接触している、２次電池の保持構造。
2. 前記機器は、前記底部から鉛直上方向に離間した位置に設けられている、請求項１に記載の２次電池の保持構造。
3. 前記ケース体は、前記底部から鉛直上方向に離間した位置で延在する第１取り付け部をさらに有し、
   前記機器は、前記第１取り付け部に固定されている、請求項２に記載の２次電池の保持構造。
4. 前記カバー体は、前記第１側部に囲まれ、前記底部から鉛直上方向に離間した位置で延在する第２取り付け部をさらに有し、
   前記機器は、前記第２取り付け部に固定されている、請求項２または３に記載の２次電池の保持構造。
5. 前記ケース体には、前記２次電池を収容する空間を形成する蓋体が取り付けられ、前記カバー体には、前記機器を収容する空間を形成する別の蓋体が取り付けられる、請求項１から４のいずれか１項に記載の２次電池の保持構造。
6. 前記ケース体は、前記第１側部と前記第２側部とが非接触となる第１の領域で前記第１側部に連なって形成され、車両本体に固定される支持部をさらに有し、
   前記第１の領域で前記支持部とともに車両本体に固定される補強部材をさらに備え、
   前記補強部材は、前記底部上で、前記第１の領域から、前記第１側部と前記第２側部とが接触する第２の領域まで延びており、前記第１の領域および前記第２の領域のそれぞれで、前記２次電池および前記機器の重量を受けている、請求項１から５のいずれか１項に記載の２次電池の保持構造。

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