JP2006335243A - Power supply device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のバッテリモジュールをバッテリカバーの内部に収納したバッテリボックスを車体に搭載し、車両を走行させるモータに前記バッテリモジュールから電力を供給する車両用電源装置に関する。 The present invention relates to a vehicle power supply device in which a battery box in which a plurality of battery modules are housed in a battery cover is mounted on a vehicle body, and power is supplied from the battery module to a motor that runs the vehicle.
ハイブリッド自動車のモータ・ジェネレータに給電するバッテリを収納するバッテリボックスを、リヤシートの後方のトランクルームの前部に配置したものが、下記特許文献1、2により公知である。
ところで、車体の側部に前後方向に配置された左右のサイドフレームは左右方向に配置されたクロスメンバにより接続されて補強される。特に、後輪のホイールハウスの位置に対応するサイドフレームには、サスペンション装置のダンパーの上端から大きな荷重が入力されるが、その部分に電源装置を搭載するとクロスメンバを配置するスペースがなくなり、車体の剛性が不足する可能性がある。 By the way, the left and right side frames arranged in the front-rear direction on the side of the vehicle body are connected and reinforced by cross members arranged in the left-right direction. In particular, a large load is input to the side frame corresponding to the position of the wheel house on the rear wheel from the upper end of the damper of the suspension device. There is a possibility of lack of rigidity.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、電気自動車やハイブリッド自動車の電源装置を利用して車体の剛性を確保することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to ensure the rigidity of a vehicle body using a power supply device of an electric vehicle or a hybrid vehicle.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、複数のバッテリモジュールをバッテリカバーの内部に収納したバッテリボックスを車体に搭載し、車両を走行させるモータに前記バッテリモジュールから電力を供給する車両用電源装置において、前記バッテリボックスは前記バッテリモジュールを支持して前記バッテリカバーを車体左右方向に貫通するバッテリ支持フレームを備えており、このバッテリ支持フレームの左右両端部を車体前後方向に延びる左右のサイドフレームに連結したことを特徴とする車両用電源装置が提案される。 In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 1, a battery box in which a plurality of battery modules are housed in a battery cover is mounted on a vehicle body, and a motor for running the vehicle is mounted on the motor from the battery module. In the vehicle power supply apparatus for supplying electric power, the battery box includes a battery support frame that supports the battery module and penetrates the battery cover in the left-right direction of the vehicle body. A vehicular power supply device is proposed which is connected to left and right side frames extending in a direction.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記バッテリ支持フレームの左右両端部を、ホイールハウスに対応する位置で左右のサイドフレームに連結したことを特徴とする車両用電源装置が提案される。 According to the invention described in claim 2, in addition to the structure of claim 1, the left and right ends of the battery support frame are connected to the left and right side frames at positions corresponding to the wheel house. A vehicle power supply device is proposed.
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、複数のバッテリセルを直列に接続して構成した前記バッテリモジュールを、その長手方向が車体前後方向に沿うように配置したことを特徴とする車両用電源装置が提案される。
According to the invention described in
また請求項4に記載された発明によれば、請求項1〜請求項3の何れか1項の構成に加えて、バッテリカバーを金属製のバッテリケースで覆ったことを特徴とする車両用電源装置が提案される。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any one of the first to third aspects, the battery cover is covered with a metal battery case. A device is proposed.
尚、実施例の下部バッテリ支持フレーム25は本発明のバッテリ支持フレームに対応し、実施例の下部バッテリカバー30および上部バッテリカバー31は本発明のバッテリカバーに対応する。
The lower
請求項1の構成によれば、バッテリボックスを複数のバッテリモジュールと、バッテリモジュールを収納するバッテリカバーと、バッテリモジュールを支持してバッテリカバーを車体左右方向に貫通するバッテリ支持フレームとで構成し、バッテリ支持フレームの左右両端部を車体前後方向に延びる左右のサイドフレームに連結したので、バッテリボックスを車体に強固に搭載することが可能になるだけでなく、バッテリボックスの位置にクロスメンバを配置できなくても、バッテリ支持フレームにクロスメンバの機能を発揮させてに左右のサイドフレームの剛性を高めることができ、これによりバッテリボックスを搭載したことによる重量増加に対しても、従来の車体構造を大幅に変更することなく対応することが可能となる。 According to the configuration of claim 1, the battery box includes a plurality of battery modules, a battery cover that stores the battery modules, and a battery support frame that supports the battery modules and penetrates the battery cover in the left-right direction of the vehicle body. Since the left and right ends of the battery support frame are connected to the left and right side frames that extend in the longitudinal direction of the vehicle body, the battery box can be firmly mounted on the vehicle body, and a cross member can be placed at the position of the battery box. Even without it, the cross-member function can be exerted on the battery support frame to increase the rigidity of the left and right side frames. It becomes possible to cope with without significant change.
請求項2の構成によれば、バッテリ支持フレームの左右両端部をホイールハウスの位置で左右のサイドフレームに連結したので、サイドフレームにサスペンション装置からの荷重が加わる部分をバッテリ支持フレームで効果的に補強することができる。 According to the configuration of the second aspect, since the left and right end portions of the battery support frame are connected to the left and right side frames at the position of the wheel house, a portion where the load from the suspension device is applied to the side frame is effectively provided by the battery support frame. Can be reinforced.
請求項3の構成によれば、複数のバッテリセルを直列に接続した細長いバッテリモジュールを車体前後方向に配置したので、車体左右方向に延びるバッテリ支持フレームで複数のバッテリセルを確実に支持することができる。 According to the configuration of the third aspect, since the elongated battery modules in which the plurality of battery cells are connected in series are arranged in the vehicle body front-rear direction, the plurality of battery cells can be reliably supported by the battery support frame extending in the vehicle body left-right direction. it can.
請求項4の構成によれば、バッテリカバーを金属製のバッテリケースで覆ったので、バッテリカバーおよびその内部のバッテリモジュールを保護することができる。 According to the configuration of the fourth aspect, since the battery cover is covered with the metal battery case, the battery cover and the battery module inside the battery cover can be protected.
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1〜図11は本発明の一実施例を示すもので、図1は自動車の車体後部の斜視図、図2は図1の2方向矢視図、図3は図2の3−3線断面図、図4は図2の4部拡大図、図5は図4の5−5線断面図、図6は電源システムの分解斜視図、図7はバッテリボックスの分解斜視図、図8はバッテリ支持フレームの斜視図、図9は図2の9方向矢視図、図10はバッテリカバーの分解斜視図、図11はバッテリボックスの模式図である。
1 to 11 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of a rear part of a vehicle body, FIG. 2 is a view taken in the direction of the arrow in FIG. 1, and FIG. 4 is an enlarged view of part 4 of FIG. 2, FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 of FIG. 4, FIG. 6 is an exploded perspective view of the power supply system, FIG. 7 is an exploded perspective view of the battery box, and FIG. 9 is a perspective view of the battery support frame, FIG. 9 is a view in the direction of
図1〜図4に示すように、走行用の動力源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータを備えたハイブリッド自動車は、車体の左右両側部に車体前後方向に配置された一対のサイドフレーム11,11を備えており、リヤシート12のシートクッション12aの前部下面で左右のサイドフレーム11,11がクロスメンバ13により接続される。左右のサイドフレーム11,11、クロスメンバ13およびシートクッション12aの下面に囲まれた空間に燃料タンク14が配置されており、この燃料タンク14の左端から後上方に延びるフィラーチューブ15の上端に給油口16が設けられる。左右のサイドフレーム11,11はホイールハウス17,17に対応する位置に上方に湾曲する湾曲部11a,11aを備えており、その湾曲部11a,11aの頂点間に、モータ・ジェネレータの動力源となる電源システムのバッテリボックス18の左右両端部が接続される。バッテリボックス18の右側面の前部から車体前方に向けて吸気ダクト19が接続され、またバッテリボックス18の右側面の後部から車体後方に向けて排気ダクト20が接続される。排気ダクト20の中間部にはファン21およびサイレンサ22が設けられる。
接続される。
As shown in FIGS. 1 to 4, a hybrid vehicle including an engine and a motor / generator as a driving power source includes a pair of
Connected.
図5〜図9から明らかなように、複数のバッテリセルを直列に結合した36本の棒状のバッテリモジュール23…を複数のモジュールホルダ24…で一体に束ねたものが、一対の下部バッテリ支持フレーム25,25および一対の上部バッテリ支持フレーム26,26で上下から挟持される。中間部がバッテリモジュール23…の下面を支持すべく下向きに湾曲した一対の下部バッテリ支持フレーム25,25の両端は、固定ブラケット27,27で一体に結合される。バッテリモジュール23…の上面を支持すべく上向きに湾曲した一対の上部バッテリ支持フレーム26,26は、その左右両端部がボルト28…で下部バッテリ支持フレーム25,25の上面に固定される。
As is apparent from FIGS. 5 to 9, a pair of lower battery support frames are obtained by integrally bundling 36 rod-
サイドフレーム11,11の湾曲部11a,11aの上面に、下部バッテリ支持フレーム25,25の両端の固定ブラケット27,27がボルト29…で結合される。サイドフレーム11,11の湾曲部11a,11aはホイールハウス17,17に対応する位置に設けられているため、図示せぬサスペンション装置のダンパーの上端が接続されて車輪からの大きな荷重が入力されるが、その部分をクロスメンバとして機能する強固な下部バッテリ支持フレーム25,25で接続することで、特別の補強部材を必要とせずに補強して車体の剛性を高めることができる。これにより、バッテリボックス18を搭載したことによる重量増加に対しても、従来の車体構造を大幅に変更することなく対応することが可能となる。
また重量の大きいバッテリボックス18をサイドフレーム11,11に支持することにより、その支持を強固なものとすることができる。しかも棒状のバッテリモジュール23…は車体前後方向に配置されており、これらのバッテリモジュール23…を車体左右方向に延びる下部バッテリ支持フレーム25,25および上部バッテリ支持フレーム26,26で支持することにより、その支持を容易かつ確実に行うことができる。
Further, by supporting the
下部バッテリ支持フレーム25,25および上部バッテリ支持フレーム26,26で束ねられた複数本のバッテリモジュール23…は、発泡性の合成樹脂で形成された下部バッテリカバー30および上部バッテリカバー31によって覆われ、更にそれらの上面が下方が開放した金属製のバッテリケース32で覆われる。下部バッテリ支持フレーム25,25の左右両端部は、上部バッテリカバー31を貫通して外部に延出する。発泡性の合成樹脂よりなる下部バッテリカバー30および上部バッテリカバー31を金属製のバッテリケース32で覆うことにより、それらの下部バッテリカバー30、上部バッテリカバー31と内部のバッテリモジュール23…とを保護することができる。
The plurality of
次に、図10および図11に基づいて、下部バッテリカバー30および上部バッテリカバー31の構造を説明する。尚、図11は図10に対応する模式図である。
Next, the structure of the
下部バッテリカバー30および上部バッテリカバー31は、車体左側に位置するバッテリ収納部Aと、車体右側に位置する冷却空気案内部Bとで構成される。バッテリ収納部Aは矩形状の上壁33Uおよび下壁33Lと、前後方向に延びる一対の第1側壁34L,34Rと、左右方向に延びる一対の第2側壁35f,35rとを備えて上下方向に偏平な直方体状に形成される。
The
バッテリ収納部Aにおいて、上壁33Uの下面に左右方向に形成された2本の仕切り壁33Ua,33Uaと、下壁33Lの上面に左右方向に形成された2本の仕切り壁33La,33Laとは、下部バッテリ支持フレーム25,25および上部バッテリ支持フレーム26,26に接しており、これらの仕切り壁33Ua,33Ua;33La,33Laにより後方に位置する2本の第1冷却通路36,36と、前方に位置する1本の第2冷却通路37とが区画される。また左側の第1側壁34Lに沿って前後方向に延びる連結通路38が形成される。第1冷却通路36,36の左端(終端)が連結通路38の後端(始端)に連通し、連結通路38の前端(終端)が第2冷却通路37の左端(始端)に連通することで、第1冷却通路36,36、連結通路38および第2冷却通路37は全体的にU字状に配置される。
In the battery storage part A, the two partition walls 33Ua and 33Ua formed in the left and right direction on the lower surface of the
上部バッテリカバー31の冷却空気案内部Bには、右側の第1側壁34Rの右側に連なる隔壁39が水平方向に形成され、その隔壁39と下部バッテリカバー30との間に冷却空気導入通路40が形成される。下部バッテリカバー30の右端前部には冷却空気導入通路40に連なる冷却空気導入口41が形成され、下部バッテリカバー30の右側の第1側壁34Rの後部に第1冷却通路36,36の始端に連なる第1連通口42が形成される。上部バッテリカバー31の右側の第1側壁34Rの前部に第2冷却通路37の終端に連なる第2連通口43が形成される
上部バッテリカバー31の隔壁39とバッテリケース32との間に冷却空気排出通路44が形成され、その冷却空気排出通路44の始端は第2連通口43に接続され、その終端には上部バッテリカバー31の隔壁39とバッテリケース32とによって冷却空気排出口45が形成される。上部バッテリカバー31の隔壁39の上面に、バッテリモジュール23…の高電圧を降圧するダウンバータ46が、冷却空気排出通路44内に位置するように配置される。
In the cooling air guide B of the
バッテリボックス18の冷却空気導入口41に接続された吸気ダクト19は、リヤシート12のシートバック12bの右側面からシートクッション12aの右側面に沿って配置され、シートクッション12aの右側面の前端に右前方を向いて開口する吸入口19aは、後部右ドアに隙間を存して対向する。従って、吸気ダクト19によってリヤシート12の着座性能が阻害されるのを防止しながら、特に夏期に車室内の適温に空調された空気をバッテリボックス18に供給することができる。しかも後部右ドアを閉じた状態で、吸気ダクト19の吸入口19aを見えにくくして外観を向上させることができる。また吸気ダクト19の通路断面積は、その何れの部位でも吸入口19aの断面積よりも大きく設定されており、これにより吸気ダクト19を流れる冷却空気の流通抵抗を最小限に抑えることができる(図6参照)。
The
リヤシート12の前方のフロアに、暖房用の空気を吹き出す吹出口48が設けられる。後方を向いて開口する吹出口48の延長線上に対して、吸気ダクト19の吸入口19aは上方かつ右方にずれており、これにより吹出口48から吹出た高温の空気が吸気ダクト19に直接吸入されないようにし、バッテリモジュール23…の冷却性能の低下を防止することができる。
On the floor in front of the
バッテリボックス18の冷却空気排出口45に連なる排気ダクト20は、それに設けたファン21およびサイレンサ22と共に、トランクルームの内装材49と車体外板50との間の空間に配置される(図2参照)。ファン21を内装材49で覆ったことで車室内に漏れる騒音を低減することができ、またサイレンサ22を設けたことで冷却空気の流れに伴う騒音を低減することができる。
The
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
モータ・ジェネレータを駆動することで発熱したバッテリモジュール23…を冷却すべく排気ダクト20に設けたファン21を駆動すると、車室内の空気が吸気ダクト19の吸入口19aからバッテリボックス18に冷却空気導入口41に導入される。冷却空気導入口41に導入された冷却空気は、バッテリボックス18の冷却空気案内部Bの隔壁39の下方に設けた冷却空気導入通路40を前から後に流れた後に、バッテリボックス18のバッテリ収納部Aの右側の第1側壁34Rに設けた第1連通口42から2本の第1冷却通路36,36に流入する。
When the
後側の第2側壁35rに沿う第1冷却通路36,36を右から左に流れた冷却空気は、左側の第1側壁34Lに沿う連結通路38を後から前に流れ、更に前側の第2側壁35fに沿う第2冷却通路37を左から右に流れた後に、右側の第1側壁34Rに設けた第2連通口43から隔壁39の上方に設けた冷却空気排出通路44に排出される。
The cooling air that has flowed from the right to the left through the
冷却空気が第1冷却通路36,36および第2冷却通路37を流れる間に、そこに配置されたバッテリモジュール23…を冷却する。このとき、2本設けられた上流側の第1冷却通路36,36の冷却空気は比較的に低温であるが、流路断面積が大きいために冷却空気の流速が小さくなり、逆に1本だけ設けられた下流側の第2冷却通路37の冷却空気は比較的に高温であるが、流路断面積が小さいために冷却空気の流速が大きくなることで、全てのバッテリモジュール23…を均一に冷却することができる。
While the cooling air flows through the
またバッテリモジュール23…を冷却した後の冷却空気が通過する冷却空気排出通路44にダウンバータ46を配置したことで、バッテリモジュール23…を冷却した冷却空気を利用してダウンバータ46を冷却することができる。そして冷却空気排出口45から排気ダクト19に排出された冷却空気は、ファン21を通過してサイレンサ22で消音された後に、トランクルームの内装材49と車体外板50との間の空間に排出される。
Further, the
バッテリボックス18のバッテリ収納部Aの中心線L1は車体中心線L2に対して車体左側にずれており、その結果として車体右側に形成されたスペースに冷却空気案内部B、吸気ダクト19および排気ダクト20を配置したので、リヤシート12およびトランクルーム間の限られた空間にバッテリボックス18をコンパクトに配置することができる。しかも燃料タンク14のフィラーチューブ15を吸気ダクト19および排気ダクト20と反対側である車体左側に配置したので、フィラーチューブ15が吸気ダクト19および排気ダクト20と干渉するのを防止してレイアウトの自由度を高めることができる。
The center line L1 of the battery storage part A of the
またバッテリボックス18のバッテリ収納部Aに隣接して冷却空気案内部Bを一体に設け、この冷却空気案内部Bの内部で冷却空気導入通路40および冷却空気排出通路44を交差させたので、冷却空気案内部Bの右側面および後面にそれぞれ冷却空気導入口41および冷却空気排出口45を設けることが可能になり、吸気ダクト19および排気ダクト20のレイアウトの自由度が向上する。また隔壁39を挟んで冷却空気導入通路40および冷却空気排出通路44を上下に分離したので、冷却空気導入通路40および冷却空気排出通路44を無理なく交差させて冷却空気の流通抵抗の増加を最小限に抑えることができる。
Further, the cooling air guide B is integrally provided adjacent to the battery storage part A of the
尚、実施例では冷却空気案内部Bの右側面および後面にそれぞれ冷却空気導入口41および冷却空気排出口45を設けているが、吸気ダクト19および排気ダクト20のレイアウトの要請に応じて、それらを冷却空気案内部Bの任意の位置に設けることができ、これにより吸気ダクト19および排気ダクト20の干渉を回避してレイアウトの自由度を高めることができる。
In the embodiment, the cooling
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims. It is.
例えば、実施例ではハイブリッド自動車の電源システムについて説明したが、本発明は電気自動車の電源システムに対しても適用することができる。 For example, the power supply system for a hybrid vehicle has been described in the embodiment, but the present invention can also be applied to a power supply system for an electric vehicle.
11 サイドフレーム
17 ホイールハウス
18 バッテリボックス
23 バッテリモジュール
25 下部バッテリ支持フレーム(バッテリ支持フレーム)
30 下部バッテリカバー(バッテリカバー)
31 上部バッテリカバー(バッテリカバー)
32 バッテリケース
11
30 Lower battery cover (battery cover)
31 Upper battery cover (battery cover)
32 battery case
Claims (4)
前記バッテリボックス(18)は前記バッテリモジュール(23)を支持して前記バッテリカバー(30,31)を車体左右方向に貫通するバッテリ支持フレーム(25)を備えており、このバッテリ支持フレーム(25)の左右両端部を車体前後方向に延びる左右のサイドフレーム(11)に連結したことを特徴とする車両用電源装置。 A battery box (18) in which a plurality of battery modules (23) are housed inside a battery cover (30, 31) is mounted on a vehicle body, and electric power is supplied from the battery module (23) to a motor for running the vehicle. In power supply,
The battery box (18) includes a battery support frame (25) that supports the battery module (23) and penetrates the battery cover (30, 31) in the left-right direction of the vehicle body. The battery support frame (25) The left and right ends of the vehicle are connected to left and right side frames (11) extending in the longitudinal direction of the vehicle body.
4. The vehicle power supply device according to claim 1, wherein the battery cover (30, 31) is covered with a metal battery case (32). 5.
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