JP2007179946A - 車両用バッテリ搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造によってバッテリから発生するガスを排出する車両用バッテリ搭載構造を提供する。
【解決手段】車両用バッテリ搭載構造を、容器状に形成され、バッテリＢが収容されるバッテリ室１０と、大気圧よりも低い圧力に維持される負圧室２３、及び、ブレーキ操作部Ｐからの入力に応じて、大気と連通した作動状態及び負圧室２３と連通する非作動状態とを切換えられる変圧室２４を有する制動倍力装置２０と、制動倍力装置２０の負圧室２３を減圧する負圧ポンプ３０と、負圧ポンプ３０から吐出される空気をバッテリ室１０に導入する空気導入部１３と、バッテリ室１０の内部と大気とを連通させる排気部１４，１５とを備える構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車等の車両のバッテリ搭載構造に関するものである。

電気自動車等の電動車両は、動力用のバッテリが高電圧のため安全上及び充放電時に発生するガスを車室内と隔離するため、容器状のバッテリ室にバッテリを収容することが一般的である。また、バッテリ室にはバッテリから発生したガスを排出する排気部を設けることが知られている。
従来、電気自動車は、バッテリ容器内の圧力を検出し、検出された圧力に応じて制御弁を開閉してガスを排出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、電動車両の一種であるバッテリフォークリフトは、バッテリ室の内部に空気流を発生させる送風ファンを設けることによって、バッテリ室の壁面に形成された排気口からガスを排出するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−２８３１０６号公報 特開２００２−８６１４号公報

しかし、上述した従来技術は、バッテリのガスを排出するために専用の制御弁や送風ファン等を設ける必要があり、装置構成が複雑になるとともに、その設置スペースも確保する必要がある。
本発明の課題は、簡単な構造によってバッテリから発生するガスを排出する車両用バッテリ搭載構造を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、容器状に形成され、バッテリが収容されるバッテリ室と、大気圧よりも低い圧力に維持される負圧室、及び、ブレーキ操作部からの入力に応じて、大気と連通した作動状態及び前記負圧室と連通する非作動状態を切換えられる変圧室を有する制動倍力装置と、前記制動倍力装置の前記負圧室を減圧する負圧ポンプと、前記負圧ポンプから吐出される空気を前記バッテリ室に導入する空気導入部と、前記バッテリ室の内部と大気とを連通させる排気部とを備える車両用バッテリ搭載構造である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の車両用バッテリ搭載構造において、前記制動倍力装置の前記変圧室は、前記作動状態において車室内と連通することを特徴とする車両用バッテリ搭載構造である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両用バッテリ搭載構造において、前記バッテリ室は、衝撃緩衝性及び絶縁性を有する弾性材料によって形成された弾性体シートを備え、前記バッテリは、前記弾性体シートを介して車体に支持されることを特徴とする車両用バッテリ搭載構造である。
請求項４の発明は、請求項３に記載の車両用バッテリ搭載構造において、前記弾性体シートは、前記空気導入部から供給される空気を前記バッテリ室に供給する吸気口と、前記バッテリから出るガスを排出する排気口とを備えることを特徴とする車両用バッテリ搭載構造である。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）制動倍力装置の負圧室を減圧する負圧ポンプが吐出する空気をバッテリ室に導入することによって、この空気によってバッテリが発生するガスがガスパージされるから、ガスを排気するために専用のポンプ、ファン等を設ける必要がなく、簡単な構造によってバッテリが発生するガスを排出することができる。
（２）制動倍力装置の変圧室に車室内の空気を導入することによって、例えば制動倍力装置が設置されるパワーユニット房内等の空気よりも湿度が小さくかつクリーンな空気をパージガスとして用いることができる。これによって、バッテリ室の結露等を未然に防止することができる。
（３）衝撃緩衝性及び絶縁性を有する弾性体シートを介してバッテリを支持することによって、車体に発生する振動のバッテリへの伝達を抑制することができる。
また、バッテリの自重を、バッテリと弾性体シートとの接触面に広範に分布させることができるから、バッテリ室に局所的に大荷重が加わることを防止し、バッテリ室の耐久性を確保するとともに、その構造を簡素化することができる。また、バッテリケースに取付部を設定する必要もなく、局所荷重も加わらないので、バッテリの耐久性も確保される。
さらに、衝突による車体の変形時等に、車体とバッテリとの絶縁を確保して車体側への短絡や、これに伴う過大電流の通電を防止することができる。

本発明は、簡単な構造によってバッテリから発生するガスを排出する車両用バッテリ搭載構造を提供するという課題を、ブレーキブースタの負圧室を減圧するバキュームポンプの吐出口をバッテリ室と連通させて、ポンプが吐出する空気によってバッテリ室をガスパージすることによって解決する。

以下、本発明を適用した車両用バッテリ搭載構造の実施例について説明する。本実施例において、車両は例えば乗用の電気自動車である。
図１は、本実施例の車両用バッテリ搭載構造の構成を示す図である。
車両用バッテリ搭載構造は、バッテリケース１０、ブレーキブースタ２０、バキュームポンプ３０を備えている。

バッテリケース（バッテリ室）１０は、バッテリＢを収容するものであって、例えば、車室や車両の車体後部に設けられるラゲッジルーム等の床下部に配置され、アウターケース１１、防振ゴムシート１２、吸気部１３、排気部１４、排気ホース１５を備えている。
バッテリＢは、例えば、車両の動力用として用いられる２次電池であって、複数のセルを略直方体状の筐体に収容したものである。また、バッテリＢは、その上面部に、充放電時等に発生するガスを排出するガス抜き弁Ｖが設けられている。

アウターケース１１は、バッテリケース１０の外殻部を構成する容器状の部分であって、例えば金属等の硬質の材料を用いて実質的に気密に形成されている。
アウターケース１１は、前後方向に延在しかつ車幅方向に離間して配置された車体の構造部材である１対のフレームＦの間に配置される。アウターケース１１は、側面から突き出して形成されたブラケット１１ａを備え、このブラケット１１ａをフレームＦの上面部にボルトを用いて締結することによって車体に固定されている。
また、アウターケース１１は、その上面部等に、補剛用のビード１１ｂが形成されている。

防振ゴムシート１２は、衝撃緩衝性及び絶縁性を有するゴム系材料によって形成され、アウターケース１１の内面とバッテリＢの外面との間に挟まれて配置されている。防振ゴムシート１２の厚さは、例えば、８乃至１０ｍｍ程度に設定されている。バッテリＢは、この防振ゴムシート１２によって、アウターケース１１に対してフローティングマウントされている。ここで、本明細書において、フローティングマウントとは、バッテリＢが、実質的に防振ゴムシート１２によってのみ支持されている状態を指すものとする。
防振ゴムシート１２は、バッテリＢの外面の略全面を被覆して設けられるが、後述する吸気部１３及び排気部１４に対応する箇所には、それぞれ開口１２ａ，１２ｂが形成されている。
また、防振ゴムシート１２は、バッテリＢの外周面に沿って延在する隙間状の開口１２ｃが設けられ、これによってバッテリＢの各セル間が連通するようになっている。この開口１２ｃは、バッテリＢが発生するガスの通路として機能するものである。

吸気部１３は、バキュームポンプ２０が吐出する空気がアウターケース１１の内部に供給される部分（空気導入部）であって、バッテリケース１０の上面部における中央部に設けられている。この吸気部１３においては、アウターケース１１の上面部は、上側に張り出して形成され、その内部に空間部が設けられている。
排気部１４は、バッテリＢが発生するガス等のバッテリケース１０内のガスが排出される部分であって、バッテリケース１０の下面部における中央部に設けられている。この排気部１４においては、アウターケース１１の下面部は、下側に張り出して形成され、その内部に空間部が設けられている。
排気ホース１５は、排気部１４から排出されるガスを車体の外部に排出する管路であって、その一方の端部は排気部１４においてアウターケース１１に形成された開口部からその内側に挿入されることによってアウターケース１１内と連通し、他方の端部は、車両の外板に形成された開口を介して車外側に引き出され、大気に連通した状態となっている。

ブレーキブースタ２０は、バキュームポンプ３０が形成する負圧を利用してブレーキ操作力を低減する負圧式（真空式）制動倍力装置であって、ブレーキペダルＰとブレーキマスタシリンダＭとの間に設けられている。ブレーキブースタ２０は、例えば、車両の車室前方に設けられ、車室とパワーユニット房内とを区画する隔壁であるトーボードの房内側の面部に固定される。
ブレーキペダルＰは、運転者がブレーキ操作を入力する操作部である。
ブレーキマスタシリンダＭは、図示しない各車輪にそれぞれ設けられたホイールブレーキを駆動する作動流体であるブレーキフルードを加圧するものである。
図２は、ブレーキブースタ２０の断面図である。ブレーキブースタ２０は、オペレーティングロッド２１、プッシュロッド２２、負圧室２３、変圧室２４、ダイアフラム２５、ピストン２６、コントロールバルブ２７、エアフィルタ２８を備えている。

オペレーティングロッド２１は、ブレーキペダルＰに連結される入力部であって、ブレーキペダルＰを踏み込む制動操作に応じて、ブレーキブースタ２０の内部側へ押し込まれるものである。
プッシュロッド２２は、ブレーキマスタシリンダＭに接続される出力部であって、オペレーティングロッド２１の先端側に、オペレーティングロッド２１と同軸に配置されている。

負圧室（定圧室）２３は、プッシュロッド２２の外径側に形成された空間部であって、バキュームポンプ３０によって負圧吸引されることによって、車両の運転中常時大気圧よりも低圧に維持されるものである。負圧室２３は、バキュームポンプ３０の吸気ホース３１が接続される接続部２３ａを備えている。

変圧室２４は、負圧室２３に対してオペレーティングロッド２１側に隣接して形成された空間部であって、ブレーキ操作が行われない非作動状態においては、負圧室２３と連通することによって大気圧よりも低圧とされ、ブレーキ操作が行われる作動状態においては、図示しない車室内側と連通して大気が流入することによって負圧室２３よりも高圧とされるものである。

ダイアフラム２５は、負圧室２３と変圧室２４とを区画する隔壁であって、可撓性を有して形成され、その中央部は負圧室２３と変圧室２４との圧力差に応じてたわみ、オペレーティングロッド２１の軸方向に移動するようになっている。
ピストン２６は、ダイアフラム２５の負圧室２３側に隣接して設けられるとともに、プッシュロッド２２に接続され、上述した作動状態において、ダイアフラム２５に押圧されることによってプッシュロッド２２をブレーキマスタシリンダＭ側に駆動するものである。また、ピストン２６は、非作動状態においてピストン２６及びプッシュロッド２２を戻すためのリターンスプリング２６ａを備えている。

コントロールバルブ２７は、オペレーティングロッド２１とプッシュロッド２２との接続部に備えられ、非作動状態においては、負圧室２３と変圧室２４とを連通させるとともに、変圧室２４と車室内とを遮断し、作動状態においては、負圧室２３と変圧室２４とを遮断するとともに、変圧室２４内に車室内からの大気を導入するものである。
エアフィルタ２８は、車室内から変圧室２４内に導入される空気を濾過し、ダスト等を除去するものである。

バキュームポンプ３０は、電動式のポンプであって、ブレーキブースタ２０の負圧室２３を減圧するものである。バキュームポンプ３０は、吸気ホース３１、吐出ホース３２、チェックバルブ３３を備えている。
吸気ホース３１は、一方の端部がブレーキブースタ２０における負圧室２３の接続部２３ａに接続され、他方の端部がバキュームポンプ３０の吸引口に接続されている。
吐出ホース３２は、一方の端部がバキュームポンプ３０の吐出口に接続され、他方の端部がバッテリケース１０の吸気部１３に接続され、アウターケース１１内と連通している。
チェックバルブ３３は、吸気ホース３１の中間部分に設けられ、バキュームポンプ３０側からブレーキブースタ２０側への空気の逆流を防止して負圧室２３の真空度を確保する逆流防止弁である。

以下、上述した車両用バッテリ搭載構造におけて、バッテリＢが発生するガスを排出する際の動作について説明する。
先ず、車両の運転時においては、バキュームポンプ３０は、ブレーキブースタ２０の負圧室２３が常に所定の圧力以下の負圧に維持されるように駆動される。
ブレーキブースタ２０の非作動状態（ブレーキ操作なし）において、ブレーキブースタ２０の変圧室２４は、コントロールバルブ２７によって負圧室２３と連通しかつ車室内と遮断された状態となっている。このため、ダイアフラム２５は、負圧室２３と変圧室２４との圧力差に起因する力を受けず、ピストン２６はリターンスプリング２６ａの反力によって、オペレーティングロッド２１側に押圧されている。このとき、プッシュロッド２２は、ブレーキマスタシリンダＭを加圧せず、ブレーキは制動力を発生しない状態となっている。

これに対し、ブレーキブースタ２０の作動状態（ブレーキ操作あり）において、オペレーティングロッド２１がプッシュロッド２２側に押し込まれると、コントロールバルブ２７は、負圧室２３と変圧室２４とを遮断するとともに、変圧室２４内にエアフィルタ２８を介して車室内の空気（大気）を流入させる。これによって、負圧室２３と変圧室２４との圧力差が発生し、ダイアフラム２５はピストン２６を押圧しながら負圧室２３側に移動する。そして、プッシュロッド２２は、オペレーティングロッド２１からの入力よりも増幅された力によってブレーキマスタシリンダＭを加圧し、これによってブレーキの制動力が発生する。

そして、ブレーキングが終了し、作動状態から通常状態へ復帰する場合は、コントロールバルブ２７は、再び変圧室２４と車室内とを遮断するとともに、負圧室２３と変圧室２４とを連通させる。これによって、変圧室２４内の空気は、変圧室２４の圧力が負圧室２３の圧力と略同じとなるまで負圧室２３側に流入する。このとき、一時的に負圧室２３の圧力が増加するが、負圧室２３は、バキュームポンプ３０によって内部の空気を吸引され、再び減圧される。
バキュームポンプ３０は、この吸引に伴い発生した吐出空気を、吐出ホース３２を経由してバッテリケース１０の吸気部１３内に供給する。供給された空気は、防振ゴムシート１２の開口１２ａ，１２ｂ，１２ｃを介してバッテリケース内に供給される。

バッテリケース内に供給された空気は、バッテリＢからその充放電時等に発生し、バッテリケース１０内に滞留しているガスをパージするパージガスとして機能し、このようなガスを同伴して防振ゴムシート１２の開口１２ｂ、排気部１４、排気ホース１５を介して車体の外部に排出される。

以上説明した本実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ブレーキブースタ２０の負圧室２３を減圧するバキュームポンプ３０が吐出する空気を、バッテリケース１０内に導入することによって、この空気をパージガスとしてバッテリが発生するガスがパージされるから、簡単な構造によってバッテリが発生するガスを排出することができる。これによって、ガスを排気するために専用の制御弁、送風ファン、ポンプ、ダクト等を設ける必要がないから、部品点数を低減して構造の簡素化、軽量化を図ることができ、さらに、車体内のスペースを有効に活用して車室、ラゲッジスペース等を確保することができる。
（２）ブレーキブースタ２０の変圧室２４に車室内の空気を導入することによって、パワーユニット房内の空気よりも湿度が小さくかつクリーンな空気をバッテリケース１０内のパージガスとして用いることができる。これによって、バッテリケース内の結露等を未然に防止することができる。さらに、車室内の空気を用いることによって、冷却装置等を設けることなくバッテリケース１０内の温度を安定化させることができる。
（３）防振ゴムシート１２によって、バッテリＢをフローティングマウントしているから、その振動減衰効果によって車体振動のバッテリＢへの伝達が抑制される。また、防振ゴムシート１２及びバッテリＢが、車体のフロア等に対してダイナミックダンパとして機能するから、車体の制振を図ることができ、こもり音等の騒音を低減することができる。
（４）バッテリＢの自重を、バッテリＢと防振ゴムシート１２との接触面に広範に分布させることができるから、アウターケース１１の一部に局所的に大荷重が加わることを防止してバッテリケース１０の耐久性を確保するとともに、その構造を簡素化することができる。
（５）防振ゴムシート１２は絶縁性を有するから、衝突による車体の変形時等に、車体とバッテリＢとの絶縁を確保して車体側への短絡や、これに伴う過大電流の通電を防止することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）本発明において、バッテリの種類は特に限定されず、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、マンガンリチウムイオン電池を含むリチウムイオン電池等を車両に搭載する際に適用することができる。
（２）本発明は、バッテリのみを動力源とする電気自動車に限らず、例えば内燃機関や燃料電池等の他の動力源とバッテリとを組み合わせたハイブリッド車にも適用することができる。
（３）実施例は、制動倍力装置と負圧ポンプとを直結した構成としたが、必要に応じてこれらの間に真空タンクを挿入した構成として、負圧室の圧力を安定化させるようにしてもよい。

本発明を適用した車両用バッテリ搭載構造の実施例の構成を示す図である。 図１の車両用バッテリ搭載構造におけるブレーキブースタの断面図である。

符号の説明

Ｂ バッテリ
Ｖ ガス抜き弁
１０ バッテリケース
１１ アウターケース
１２ 防振ゴムシート
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 開口
２０ ブレーキブースタ
２１ オペレーティングロッド
２２ プッシュロッド
２３ 負圧室
２４ 変圧室
２５ ダイアフラム
２６ ピストン
２７ コントロールバルブ
２８ エアフィルタ
３０ バキュームポンプ
３１ 吸気ホース
３２ 吐出ホース
３３ チェックバルブ

Claims (4)

1. 容器状に形成され、バッテリが収容されるバッテリ室と、
   大気圧よりも低い圧力に維持される負圧室、及び、ブレーキ操作部からの入力に応じて、大気と連通した作動状態及び前記負圧室と連通する非作動状態を切換えられる変圧室を有する制動倍力装置と、
   前記制動倍力装置の前記負圧室を減圧する負圧ポンプと、
   前記負圧ポンプから吐出される空気を前記バッテリ室に導入する空気導入部と、
   前記バッテリ室の内部と大気とを連通させる排気部と
   を備える車両用バッテリ搭載構造。
2. 請求項１に記載の車両用バッテリ搭載構造において、
   前記制動倍力装置の前記変圧室は、前記作動状態において車室内と連通すること
   を特徴とする車両用バッテリ搭載構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両用バッテリ搭載構造において、
   前記バッテリ室は、衝撃緩衝性及び絶縁性を有する弾性材料によって形成された弾性体シートを備え、
   前記バッテリは、前記弾性体シートを介して車体に支持されること
   を特徴とする車両用バッテリ搭載構造。
4. 請求項３に記載の車両用バッテリ搭載構造において、
   前記弾性体シートは、前記空気導入部から供給される空気を前記バッテリ室に供給する吸気口と、前記バッテリから出るガスを排出する排気口とを備えること
   を特徴とする車両用バッテリ搭載構造。
   
   
   

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