JP2007069801A - 電源装置の車両搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 搭載性に優れた電源装置の車両搭載構造を提供する。
【解決手段】 電池パック２０の車両搭載構造は、車両に搭載される組電池と、組電池に電気的に接続され、組電池を利用するための補機と、組電池を収容する電池ケース２１と、補機を収容する補機ケース３１とを備える。電池ケース２１および補機ケース３１は、鉛直方向に投影された補機ケース３１の部分３１ｓが、電池ケース２１に重なるように配置されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、一般的には、電源装置の車両搭載構造に関し、より特定的には、電源利用のための補機を備える電源装置の車両搭載構造に関する。

従来の電源装置の車両搭載構造に関して、たとえば、特開２００５−１５３８２７号公報には、部品点数および製造工程数の削減を目的とした車両用蓄電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蓄電装置は、直流電源であるバッテリと、メインスイッチ、メインヒューズ、過電流検出用のバッテリ電流センサおよびバッテリの出力回路を遮断するコンタクタ等が集約されたバッテリ保護機能部とを備える。バッテリとバッテリ保護機能部とは、車両左右方向に一直線に並ぶように配置されている。

また、特開２００４−６４１５号公報には、電池電源を用いた自動車の安定動作を図ることを目的とした電池電源装置が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示された電池電源装置では、電池モジュールを収容した電池パックの側面に、リレーおよび電流センサ等を収容した充放電回路ユニットと、電池パックの電池容量の状態を検出等する電池ＥＣＵとが設けられている。

また、特開２００２−１９０２８８号公報には、短時間で組バッテリを交換する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３）。特許文献３に開示された車両用電源装置では、複数の電池モジュールにより構成された組バッテリと、その電池モジュールの電圧、電流、温度等を制御する電気制御回路部品とが、水平方向に隣接して設けられている。
特開２００５−１５３８２７号公報 特開２００４−６４１５号公報 特開２００２−１９０２８８号公報

上述の特許文献では、電源（バッテリ）と、電源に電気的に接続された電源利用のための補機とが、水平方向に隣り合って設けられており、特に特許文献１および２では、電源と補機とが、電源の長手方向に隣り合っている。このような構成により、電源装置の全長が長くなるため、電源装置を車両に搭載する際の制約となる。特に、電源装置を車両左右方向に長くなるように搭載する場合や、車両前後端部に搭載する場合には、車両衝突時を考慮して、電源装置とボディとの間にクリアランスを確保することが困難となるおそれがある。

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、搭載性に優れた電源装置の車両搭載構造を提供することである。

この発明に従った電源装置の車両搭載構造は、車両に搭載される電源と、電源に電気的に接続され、電源を利用するための補機と、電源を収容する第１の筐体と、補機を収容する第２の筐体とを備える。第１および第２の筐体は、鉛直方向に投影された第２の筐体の少なくとも一部が、第１の筐体に重なるように配置されている。

なお、電源とは、電動機などにエネルギーである電気を供給するための源として用いられるものを意味する。

このように構成された電源装置の車両搭載構造によれば、第１の筐体と第２の筐体とがオーバーラップするように上下に並んで配置されている。このため、車両上方から見た場合の第１および第２の筐体の投影面積を、第１の筐体と第２の筐体とが横並びに配置されている場合と比較して、小さくできる。これにより、車両に対する電源装置の搭載性を向上させるとともに、車両衝突の可能性のある車両前後方向および車両左右方向の電源とボディとの間のクリアランスを容易に確保することができる。加えて、重量物である電源と、補機とが別々の筐体に設けられているため、電源装置のサービス時の作業性を向上させることができる。

また、電源は、車両後方に形成されたラゲージルームに搭載されている。このように構成された電源装置の車両搭載構造によれば、車両後突時を考慮した場合に、車両前後方向の電源とボディとの間のクリアランスを容易に確保する上述の効果をより効果的に得ることができる。

また、第１の筐体は、車両上方から見て長手方向と短手方向とを有する略直方体形状に形成されている。電源は、車両左右方向と長手方向とがほぼ一致し、車両前後方向と短手方向とがほぼ一致するように車両に搭載されている。このように構成された電源装置の車両搭載構造によれば、車両側突時を考慮した場合に、車両左右方向の電源とボディとの間のクリアランスを容易に確保する上述の効果をより効果的に得ることができる。

また好ましくは、電源装置の車両搭載構造は、車両内の設置面から距離を隔てた位置に第１の筐体を支持する支持部をさらに備える。第２の筐体は、設置面と第１の筐体との間であって、設置面から距離を隔てた位置に配置されている。このように構成された電源装置の車両搭載構造によれば、重量物である電源を収容する第１の筐体を確実に支持することができる。また、補機が電源の下に配置される場合であっても、補機に電源の重量が負荷することを防止できる。

また好ましくは、電源装置の車両搭載構造は、車両内の設置面から距離を隔てた位置に第１の筐体を支持する金属製の支持部をさらに備える。第２の筐体は、設置面と第１の筐体との間に配置されている。このように構成された電源装置の車両搭載構造によれば、重量物である電源を収容する第１の筐体を確実に支持することができる。また、金属製の支持部により、電磁波の出入りを遮断することができる。

以上説明したように、この発明に従えば、搭載性に優れた電源装置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。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における電池パックの車両搭載構造が適用されたハイブリッド自動車を示す平面図である。図中には、ハイブリッド自動車の車両後方部分が示されている。図２は、図１中の矢印ＩＩに示す方向から見た電池パックの背面図である。

図１および図２を参照して、図中に示すハイブリッド自動車は、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、充放電可能な組電池２６から電力供給されるモータとを動力源とする。

ハイブリッド自動車の車両室内には、後部座席５２が設置されている。後部座席５２の後方には、荷物を積むための空間であるラゲージルーム５４が設けられている。ラゲージルーム５４の床面５４ｄ上には、電池パック２０が搭載されている。電池パック２０は、後部座席５２と、車両後端に設けられたリヤバンパ５６との間であって、相対的に後部座席５２に寄った位置に配置されている。リヤバンパ５６は、車両のリヤに配置されるボディである。電池パック２０は、車両左右方向において車両のほぼ中央付近に配置されている。

電池パック２０は、組電池２６と、図示しないワイヤハーネスを介して組電池２６に電気的に接続された補機３６とを備える。組電池２６は、たとえば、リチウムイオン電池からなる電池セルが複数、電気的に直列に接続されて構成されている。なお、組電池２６は、充放電可能な他の２次電池であっても良く、たとえばニッケル水素電池から構成されていても良い。

補機３６は、バッテリコンピュータ、組電池２６の高電圧回路を制御するリレー、組電池２６の総電圧と充放電電流とを検知する各種センサ、電池パック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。

組電池２６および補機３６は、電池ケース２１および補機ケース３１にそれぞれ収容されている。電池ケース２１および補機ケース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いる。

電池ケース２１は、車両上方から見た場合に、相対的に長い長辺２１ｍと相対的に短い短辺２１ｎとを有する略直方体形状に形成されている。長辺２１ｍは、車両左右方向（図１中の矢印１０１に示す方向）に延び、短辺２１ｎは、車両前後方向（図１中の矢印１０２に示す方向）に延びている。つまり、電池ケース２１は、車両左右方向に相対的に長く、車両前後方向に相対的に短くなるようにラゲージルーム５４に配置されている。

図３から図５は、図１中の電池パックの分解組み立て図を示す斜視図である。図１および図２では、図３から図５に示された電池パックの形状が簡略化されて描かれている。次に、図３から図５を参照して、電池パックのより詳細な構造について説明を行なう。

電池ケース２１は、鉛直下方向に面し、略矩形形状に形成された底面２１ｃを有する。底面２１ｃは、部分的に形成された凹凸を除いてほぼ同一平面上に延在している。車両左右方向に距離を隔てる底面２１ｃの両端には、それぞれ、ブラケット４１および４２がボルトにより取り付けられている。底面２１ｃには、さらに、ブラケット４１とブラケット４２との間に位置して、ボルトによりブラケット４３が取り付けられている。

ブラケット４１から４３は、底面２１ｃとほぼ同じ長さで車両前後方向に延びている。ブラケット４１および４２は、ブラケット４３よりも大きい高さ（鉛直方向の長さ）を有する。ブラケット４１および４２には、それぞれ、電池パック２０を車両本体側に固定するためのプレート４５および４４がボルトにより取り付けられている。なお、本実施の形態では、ブラケット４１から４３と電池ケース２１とを別部材として説明したが、これに限定されず、たとえば溶接によって、ブラケット４１から４３が電池ケース２１と一体に形成されていても良い。

補機ケース３１の容積は、電池ケース２１の容積よりも小さい。また、電池ケース２１および補機ケース３１を車両上方から見た場合に、補機ケース３１の面積は、電池ケース２１の面積よりも小さい。

ブラケット４１の側面４１ａには、溶接等の手段により、補機固定用アングル４６が、接合されている。同様に、補機ケース３１の一対の側面３１ａおよび３１ｂには、それぞれ、アングル３３および３２が接合されている。補機ケース３１は、電池ケース２１の底面２１ｃの直下に配置される。この位置で、ボルトにより、アングル３３と補機固定用アングル４６とが締結され、アングル３２とブラケット４３とが締結されることによって、補機ケース３１が、電池ケース２１に対して固定されている。

補機ケース３１は、電池ケース２１の底面２１ｃに向い合う頂面３１ｃを有する。底面２１ｃおよび頂面３１ｃが形成されたケース部位は、それぞれ、組電池２６および補機３６を収容する空間を規定する。補機ケース３１が電池ケース２１に固定された状態で、底面２１ｃと頂面３１ｃとは離間しており、かつ、両者の間に空間が形成されている。このような構成により、補機３６で発生した熱が、補機ケース３１内から電池ケース２１内に直接的に伝わるということがない。これにより、補機３６で発生した熱に起因して、組電池２６の均一な冷却に悪影響が及ぶことを抑制できる。

ラゲージルーム５４の床面５４ｄ上には、サイドメンバ６１および６２が立設されている。サイドメンバ６１および６２は、車両左右方向に距離を隔てた位置で、車両前後方向に延びている。ラゲージルーム５４の床面５４ｄ上には、さらに、クロスメンバ６３が立設されている。クロスメンバ６３は、サイドメンバ６１とサイドメンバ６２との間で車両左右方向に延びている。サイドメンバ６１、サイドメンバ６２およびクロスメンバ６３に３方を囲まれた位置には、床面５４ｄが延在している。

ハイブリッド自動車には、ラゲージルーム５４に荷物を積み下ろしするため、図示しない開口部が車両後方に設けられている。電池パック２０は、その開口部から、ラゲージルーム５４内に搬入される。電池パック２０は、床面５４ｄ上にブラケット４１および４２が載置されるように設置される。ボルトにより、プレート４５および４４がサイドメンバ６１および６２に、それぞれ締結され、ブラケット４１、４２および４３にそれぞれ形成された固定部位４１ｐ、４２ｐおよび４３ｐ（図３を参照のこと）がクロスメンバ６３に締結されることによって、電池パック２０が車両本体に対して固定される。

本実施の形態では、組電池２６と補機３６とが、別々の電池ケース２１および補機ケース３１にそれぞれ収められている。このため、補機３６にメンテナンスの必要が生じた場合に、組電池２６を車両本体側から取り外すことなく、補機３６のみを取り外すことができる。これにより、補機３６のメンテナンス時の作業性を向上させることができる。この際、アングル３３と補機固定用アングル４６とを締結するボルトは、ドライバやレンチが掛けられる頭部を、車両後方の開口部側に面して有している。このため、ボルトに対するアクセスが容易になる。電池パック２０が車両本体に固定された状態で、補機ケース３１は、電池ケース２１を車両本体に固定したまま単独で着脱可能に設けられている。

また、本実施の形態では、プレート４５および４４ならびに固定部位４１ｐ、４２ｐおよび４３ｐに締められたボルトを通じて、電池パック２０を車両本体側から容易に着脱することができる。これにより、サービス時に電池パック２０を取り外す必要が生じた場合に、電池パック２０の着脱時の作業性を向上させることができる。

また、ブラケット４１および４２に、電池パック２０の吊り下げ用のハンガーやフック、チェーン等を取り付ける孔を設けても良い。ブラケット４１および４２は、組電池２６および補機３６の重量を受けるため、高い剛性を有して形成されている。このため、サービス時に用いる専用のブラケットを別途、設けることなく、重量物である電池パック２０の吊り上げ作業を安全かつ容易に行なうことができる。

図１および図２を参照して、組電池２６は、ブラケット４１および４２により、床面５４ｄから所定の高さだけ離れた位置に支持されている。補機３６は、組電池２６と床面５４ｄとの間に形成された空間６０に配置されている。補機３６は、床面５４ｄから離間した位置に配置されている。補機３６は、床面５４ｄ上に設置されていても良い。このような構成により、組電池２６の重量が補機３６に負荷するということがない。

ブラケット４１および４２は、鉄や銅等の金属により形成されていても良い。この場合、ブラケット４１および４２により、補機３６を構成する機器と組電池２６とを結ぶワイヤハーネス（後述の図６中のワイヤハーネス２５）から放出される電磁波の出入りを遮断することができる。

ブラケット４１は、車両の側面を構成するサイドボディ５８と補機ケース３１との間に位置決めされている。ブラケット４２は、サイドボディ５８の反対側で車両の側面を構成するサイドボディ５９と、補機ケース３１との間に位置決めされている。サイドボディ５８および５９は、車両のサイドに配置されるボディである。補機ケース３１は、車両左右方向において、ブラケット４１とブラケット４２とに挟まれた位置に配置されている。

電池パック２０を車両上方から見た場合に、補機ケース３１は、電池ケース２１に重なる部分３１ｓを有する。つまり、補機ケース３１と電池ケース２１とは、鉛直方向に重なる部分が少なくとも生じるように、上下方向に並んで配置されている。

なお、電池パック２０を車両上方から見た場合に補機ケース３１が電池ケース２１に完全に隠れるように、電池ケース２１および補機ケース３１を配置しても良い。この場合、補機ケース３１は、電池ケース２１の鉛直投影図内に収まる。また、電池ケース２１と補機ケース３１とは、上下逆に設けられていても良い。

補機ケース３１は、リヤバンパ５６と補機ケース３１との間の距離Ｌ２が、リヤバンパ５６と電池ケース２１との間の距離Ｌ１よりも大きくなるように配置されている。さらに、補機ケース３１は、サイドボディ５８と補機ケース３１との間の距離Ｂ２が、サイドボディ５８と電池ケース２１との間の距離Ｂ１よりも大きくなるように配置されている。また、サイドボディ５９と、電池ケース２１および補機ケース３１との間の位置関係についても同様である。つまり、補機ケース３１は、車両後方および車両側方から見て、電池ケース２１よりも奥まった位置に配置されている。

図６は、図１中の電池パックを構成する電池ケースを示す斜視図である。図６を参照して、電池ケース２１には、底面２１ｃから凹み、車両左右方向に延びる溝部２３が成形されている。溝部２３は、車両前後方向に距離を隔てた複数箇所に形成されている。溝部２３は、車両左右方向における底面２１ｃの両端間で連続して延びている。

このような構成により、電池ケース２１では、車両左右方向に延びる溝部２３と、車両前後方向に延びるブラケット４１、４２および４３とが、格子状に組まれたリブとして機能する。このため、電池ケース２１は、ブラケット４１、４２および４３と溝部２３とによって補強されている。これにより、電池ケース２１は、振動や衝突に対して必要な強度を確保しており、補機ケース３１よりも大きい強度を有する。本実施の形態における電池パック２０の車両搭載構造は、車両内の床面５４ｄから距離を隔てた位置に組電池２６を支持する支持部としてのブラケット４１および４２を有する。電池ケース２１は、ブラケット４１および４２によって補強されている。

溝部２３には、組電池２６から取り出された各種のワイヤハーネス２５が通される。これにより、ワイヤハーネスが電池ケース２１の表面上を配索されている場合と比較して、ワイヤハーネス２５の保護を確実に図ることができる。また、配線処理空間の省スペース化により、電池パック２０の小型化を図ることができる。

この発明の実施の形態１における電源装置としての電池パック２０の車両搭載構造は、車両に搭載される電源としての組電池２６と、組電池２６に電気的に接続され、組電池２６を利用するための補機３６と、組電池２６を収容する第１の筐体としての電池ケース２１と、補機３６を収容する第２の筐体としての補機ケース３１とを備える。電池ケース２１および補機ケース３１は、鉛直方向に投影された補機ケース３１の少なくとも一部としての部分３１ｓが、電池ケース２１に重なるように配置されている。

このように構成された、この発明の実施の形態１における電池パック２０の車両搭載構造によれば、電池ケース２１と補機ケース３１とは、上下方向に互いに重なるように配置されているため、電池パック２０の全長を小さく抑えることができる。これにより、車両後突時もしくは側突時を考慮して、車両前後方向に沿った電池パック２０とリヤバンパ５６との間のクリアランスや車両左右方向に沿った電池パック２０とサイドボディ５８および５９との間のクリアランスを十分に確保することができる。また、車両上方から見た場合の電池パック２０の投影面積が小さくなるため、電池パック２０の搭載性を向上させることができる。これにより、たとえば、車両後方の開口部を通じて電池パック２０をラゲージルーム５４に搬出入する際、電池パック２０が移動する軌跡を容易に確保することもできる。

また、本実施の形態では、電池ケース２１が、ブラケット４１および４２によってサイドメンバおよびクロスメンバ上に設置されている。このため、ラゲージルーム５４の床面５４ｄと電池ケース２１との間には、空間６０が形成されている。この空間６０に補機ケース３１に配置することによって、車両内の空間をより有効に利用することができる。

なお、本発明における電源装置の車両搭載構造を、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）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自動車では、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自動車では、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自動車で基本的に変わらない。

また、本実施の形態では、化学変化等により自ら電気を創り出す電池を収容した電池パックに、本発明における電源装置を適用したが、これに限定されず、外部からの供給により電気を蓄えるキャパシタ等の蓄電装置に、本発明における電源装置を適用しても良い。

（実施の形態２）
図７は、この発明の実施の形態２における電池パックの車両搭載構造が適用されたハイブリッド自動車を示す平面図である。本実施の形態における電池パックの車両搭載構造は、実施の形態１における電池パック２０の車両搭載構造と比較して、基本的には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を参照して、本実施の形態では、車両室内に設置された運転席５０および助手席５１の下に、電池パック２０が配置されている。実施の形態１と同様に、電池ケース２１は、車両左右方向に相対的に長く、車両前後方向に相対的に短くなるように配置されている。電池ケース２１および補機ケース３１は、補機ケース３１が、電池ケース２１の鉛直投影図内に収まるように、上下方向に並んで配置されている。補機ケース３１は、サイドボディ５８と補機ケース３１との間の距離Ｂ２が、サイドボディ５８と電池ケース２１との間の距離Ｂ１よりも大きくなるように配置されている。また、サイドボディ５９と電池ケース２１および補機ケース３１との位置関係についても同様である。

このように構成された、この発明の実施の形態２における電池パックの車両搭載構造によれば、特に車両側突時を考慮して、車両左右方向に沿った電池パック２０とサイドボディ５８との間のクリアランスを十分に確保することができる。これにより、上述の実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。なお、本実施の形態では、電池パック２０をフロントシートの下に配置したが、電池パック２０を後部座席５２の下に配置した場合においても、上述と同様の効果を得ることができる。

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における電池パックの車両搭載構造が適用されたハイブリッド自動車を示す平面図である。 図１中の矢印ＩＩに示す方向から見た電池パックの背面図である。 図１中の電池パックの分解組み立て図を示す斜視図である。 図１中の電池パックの別の分解組み立て図を示す斜視図である。 図１中の電池パックのさらに別の分解組み立て図を示す斜視図である。 図１中の電池パックを構成する電池ケースを示す斜視図である。 この発明の実施の形態２における電池パックの車両搭載構造が適用されたハイブリッド自動車を示す平面図である。

符号の説明

２０ 電池パック、２１ 電池ケース、２６ 組電池、３１ 補機ケース、３１ｓ 部分、３６ 補機、４１，４２ ブラケット、５４ ラゲージルーム、５４ｄ 床面、５６ リヤバンパ、５８，５９ サイドボディ。

Claims (5)

1. 車両に搭載される電源と、
   前記電源に電気的に接続され、前記電源を利用するための補機と、
   前記電源を収容する第１の筐体と、
   前記補機を収容する第２の筐体とを備え、
   前記第１および第２の筐体は、鉛直方向に投影された前記第２の筐体の少なくとも一部が、前記第１の筐体に重なるように配置されている、電源装置の車両搭載構造。
2. 前記電源は、車両後方に形成されたラゲージルームに搭載されている、請求項１に記載の電源装置の車両搭載構造。
3. 前記第１の筐体は、車両上方から見て長手方向と短手方向とを有する略直方体形状に形成されており、
   前記電源は、車両左右方向と前記長手方向とがほぼ一致し、車両前後方向と前記短手方向とがほぼ一致するように車両に搭載されている、請求項１または２に記載の電源装置の車両搭載構造。
4. 車両内の設置面から距離を隔てた位置に前記第１の筐体を支持する支持部をさらに備え、
   前記第２の筐体は、前記設置面と前記第１の筐体との間であって、前記設置面から距離を隔てた位置に配置されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の電源装置の車両搭載構造。
5. 車両内の設置面から距離を隔てた位置に前記第１の筐体を支持する金属製の支持部をさらに備え、
   前記第２の筐体は、前記設置面と前記第１の筐体との間に配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の電源装置の車両搭載構造。

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