JP2007188766A - 組電池車載構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】組電池が車両後方から衝撃荷重を受けて、各電池の電極端子同士を接続する接続手段の機械的接続を解除する際に、この接続を解除した後の電極端子同士の接触を回避する。
【解決手段】リアシート1の後方のフロアパネル5上に、組電池7として、複数(ここでは4個)の電池9,11,13,15を車幅方向に沿って配置する。組電池7は、車両後方から衝撃荷重を受けたときに、車幅方向両側の電池9,15が、車両前方に移動するとともに、車両後方でかつ車幅方向外側の締結用のボルト53を中心として、電極端子を備える車両前端側が車幅方向外側となるよう回転する。中央2個の電池11,13は、車両前方に移動する。
【選択図】図1
【解決手段】リアシート1の後方のフロアパネル5上に、組電池7として、複数(ここでは4個)の電池9,11,13,15を車幅方向に沿って配置する。組電池7は、車両後方から衝撃荷重を受けたときに、車幅方向両側の電池9,15が、車両前方に移動するとともに、車両後方でかつ車幅方向外側の締結用のボルト53を中心として、電極端子を備える車両前端側が車幅方向外側となるよう回転する。中央2個の電池11,13は、車両前方に移動する。
【選択図】図1
Description
本発明は、少なくとも3つの電池を、車幅方向に沿って配列するとともに、互いに隣接する前記各電池の電極端子を接続手段によって電気的に接続した組電池車載構造に関する。
従来より、ハイブリッド車両の駆動電源や燃料電池車両の補助電源として、複数の電池を、バスバーなどの接続手段で機械的および電気的に接続してなる組電池を搭載した車両が知られている。このような車両においては、電池の小型化に伴い、後部座席後方のラゲッジルームに組電池を搭載することが一般的となっている。
ところで、このように組電池を車両のラゲッジルームに搭載した場合には、組電池が、追突や車両後退時の衝突により車両後方から衝撃を受けた際に、組電池を構成する各電池がそれぞれ別々に(相対的に)移動可能とすることが好ましい。
そこで、例えば下記特許文献1,2には、組電池が、車両後方から衝撃を受けた際に、各電池の電極端子同士を接続する接続手段の機械的接続を解除して、各電池を相対的に移動させ、これにより組電池の機械的損傷を防止している点が記載されている。
特開2004−265840号公報
特開2004−265841号公報
しかしながら、上記したように、各電池の電極端子同士を接続する接続部材の機械的接続を単に解除したとしても、接続解除後の電極端子が隣接する電池に接触して短絡する恐れがあり、電池の電気的要素を損傷するという問題がある。
そこで、本発明は、組電池が車両後方から衝撃荷重を受けて、各電池の電極端子同士を接続する接続手段の機械的接続を解除する際に、接続解除後の電極端子の隣接する電池への接触を回避することを目的としている。
本発明は、少なくとも3つの電池を、車幅方向に沿って配列するとともに、互いに隣接する前記各電池の電極端子を接続手段によって電気的に接続した組電池車載構造において、前記組電池が車両後方から衝撃荷重を受けつつ互いに隣接する電池同士が相対移動したときに、前記接続手段による接続状態を解除するとともに、車幅方向外側に位置する電池が、その内側に位置する電池に対して電極端子が離れる方向に移動することを最も主要な特徴とする。
本発明によれば、組電池が車両後方から衝撃荷重を受けつつ互いに隣接する電池同士が相対移動したときに、接続手段による接続状態を解除して機械的損傷を防止するとともに、車幅方向外側に位置する電池が、その内側に位置する電池に対して電極端子が離れる方向に移動するので、接続手段の機械的接続を解除した後の電極端子の他の電池に対する接触を回避することができ、組電池の電気的要素の損傷を防止することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明の一実施形態を示す車両のリアシート1後方のラゲッジスペース3内を簡略化して示した平面図で、図2は同側面図である。なお、図中の矢印FRで示す方向が車両前方である。
上記したラゲッジスペース3内におけるリアシート1の後方のフロアパネル5上には、組電池7を配置している。組電池7は、ハイブリッド車両の駆動源や、燃料電池車両の補助電源として、複数(ここでは4個)の電池9,11,13,15を、車幅方向に沿って配置している。これら4個の電池9,11,13,15は、隣接するもの同士を機械的および電気的に接続しているが、その詳細な接続構造については後述する。
上記した組電池5は、車幅方向に長い長方形状のベース部としてのロアプレート17上に、後述する方法で固定し、ロアプレート17は、その周縁部の複数箇所のボルト挿入孔17a(図3参照)に、ボルト19を挿入して前記したフロアパネル5に締結固定する。ロアプレート17は、例えばFRPなどからなる高剛性の板材で構成している。
フロアパネル5は、車両後部の両側部で車両前後方向に延設したサイドメンバ21および、左右のサイドメンバ21相互間に架設した車幅方向に延びるクロスメンバ23上に固定している。
前記した各電池9,11,13,15は、図3に車両前方から見た斜視図として示すように、単電池25をそれぞれ上下に3個積層して構成したもので、各単電池25の車両前方側の端面には、正,負の各電極端子27,29を設けてある。
そして、これら各単電池25を機械的および電気的に直列に接続するために、接続手段としてのバスバー31,33を使用しており、これらバスバー31,33は、銅などの導電性材料からなる板材で構成し、隣接する単電池25相互を接続する。このうち一方のバスバー31は、車幅方向に隣接する単電池25同士を接続するものであり、端子挿入孔31aが車幅方向両側に開放する開放部31bを備えている。他方のバスバー33は、上下方向に隣接する単電池25同士を接続するものであり、円形の端子挿入孔33aを備えている。
上記したような2種のバスバー31,33を使用することで、図3中で右下に位置する単電池25と、同左下に位置する単電池25との間で、12個の単電池25を電気的に直列接続することができる。
図4は、単電池25の内部構造を示す分解斜視図である。ただし、図4の単電池25は、図3に対して上下を逆にしている。この単電池25は、平板状の正極板と負極板とをセパレータを介在させつつ積層した電極積層体および電解液を、ラミネートフィルムで構成した外装フィルム内に密閉収納して構成した扁平型電池を備え、この扁平型電池を上下に複数積層して電池積層体35を構成している。
上記した電池積層体35を、図4中で上部が開放しているカバー37に収容し、このカバー37の開口を底板39で閉塞する。これらカバー37および底板39は、金属層の表面を樹脂フィルムで覆うなどにより絶縁処理した金属板から構成している。
上記した電池積層体35の一側部に前記した電極端子27,29を設けてあり、また、電池積層体35の四隅には貫通孔35aを形成し、貫通孔35aに挿入するスペーサとなる円筒状のカラー41により、カバー37と底板39との間の、電池積層体35を収容する間隔を所定に保持している。また、カラー41の貫通孔に対応して、カバー37および底板39には、固定具挿入孔37a(図3参照),39aをそれぞれ設けてある。
次に、各電池9,11,13,15におけるそれぞれ3個の単電池25相互の固定および、各電池9,11,13,15の前記したロアプレート17に対する固定構造を説明する。
図5は、組電池7のロアプレート17に対する固定構造を模式化して示した平面図で、各電池9,11,13,15の四隅には、前記図4に示したカバー37および底板39の各固定具挿入孔37a,39aに対応する、ロアプレート17に対する固定部A,B,Cのいずれかを設定している。なお、このA,B,Cで示す固定部は、同一のアルファベットで示す部位が同一の構造とする。
ここで、図5中で車幅方向左側に位置する電池9は、車両後方の車幅方向左側が固定部Bで、他の3箇所が固定部Aとなっており、図5中で車幅方向右側に位置する電池15は、車両後方の車幅方向右側が固定部Bで、他の3箇所が固定部Aとなっている。また、中央2個の電池11,13は、いずれも4箇所全てが固定部Cとなっている。
次に、固定部Aについて、図5のα−α断面図である図6に基づき説明する。ただし、図6は図5のα−α断面図を紙面上で右方向に90度回転している。固定部Aは、上下方向に積層している3個の単電池25について、それぞれの固定具挿入孔37a,カラー41および固定具挿入孔39aに、軸部としての固定ピン43,45,47を挿入している。
上記図6における固定ピン43と固定ピン45との接続部a1および、固定ピン45と固定ピン47との接続部a1を、図7(a)に拡大して示す。なお、最上部の単電池25における固定ピン43の上端部は単電池25から上方に突出している。
図7(a)に示すように、単電池25相互間のカバー37と底板39との間には、カラー49を介装し、固定ピン43(45),45(47)の互いに対向する端面43a(45c),45a(47a)に形成した突起43b(45d),45b(47b)を、前記したカラー49内に上下からそれぞれ挿入して互いに当接させた状態とする。
このとき、端面43a(45c),45a(47a)はカラー49に対して上下から接触し、またカラー49の内面は、上下両端から軸方向中央部に向けて内径が小さくなるよう傾斜面49a,49bを形成して軸方向中央部を最も小径とし、この小径となった先端49cを、突起43b(45d),45b(47b)相互の接合部に整合させる。
また、上記図6における最下部の固定ピン47とロアプレート17との接続部a2を、図7(b)に拡大して示す。図7(b)に示すように、最下部の単電池25の底板39とロアプレート17との間には、カラー51を介装し、固定ピン47のロアプレート17側の端面47cに形成した突起47dを、前記したカラー51内に挿入して下方に突出させる。このとき、端面47cはカラー51の上面に接触している。
一方、上記した突起47dに対応してロアプレート17に形成した貫通孔17bは、上部が擂り鉢状のテーパ面17cを備え、カラー51から下方に突出した固定ピン47の突起47dの下端を、このテーパ面17cの下部近傍に位置させる。なお、突起47dの外径と貫通孔17bの内径はほぼ同寸法である。
次に、固定部Bについて、図5のβ−β断面図である図8に基づき説明する。ただし、図8は図5のβ−β断面図を紙面上で右方向に90度回転している。この固定部Bでは、上下方向に積層している3個の単電池25について、それぞれの固定具挿入孔37a,カラー41および固定具挿入孔39aに、軸部としての1本のボルト53を貫通するように挿入している。
ボルト53は、上下両端にねじ部53a,53bをそれぞれ備え、上端のねじ部53aを最上部の単電池25から上方に突出させてナット55を締結する。
図8の各単電池25相互間の接続部b1を、図9(a)に拡大して示す。単電池25相互間にはカラー57を介装し、ボルト53がカラー57を貫通している。
また、上記図8における最下部の単電池25とロアプレート17との接続部b2を、図9(b)に拡大して示す。最下部の単電池25の底板39とロアプレート17との間にはカラー59を介装し、ボルト53をカラー59およびロアプレート17の貫通孔17dに挿入する。そして、ロアプレート17から下方に突出しているボルト53のねじ部53bにナット61を締結する。
ここで、上記したロアプレート17の貫通孔17dは、図8,図9(b)中で左右方向、すなわち図5中で上下方向の車両前後方向に長い長孔となっており、この長孔の車両後端側にボルト53を設定する。なお、図8に示すように、貫通孔17dの車両前後方向の長さをL1とする。
以上から、図1に示す車幅方向両側の電池9,15については、ロアプレート17に対し、車両後方側でかつ車幅方向外側の1箇所を、図8のような固定部Bとして、ボルト53および上下のナット55,61を利用して締結固定する一方、それ以外の3箇所を、図6のような固定部Aとして、固定ピン43,45,47を利用して位置決め保持する。
次に、図1における車幅方向中央2個の電池11,13に適用するそれぞれ4箇所の固定部Cについて、図5のγ−γ断面図である図10に基づき説明する。ただし、図10は図5のγ−γ断面図を紙面上で右方向に90度回転している。この固定部Cでは、上下方向に積層している3個の単電池25について、それぞれの固定具挿入孔37a,カラー41および固定具挿入孔39aに、1本のボルト63を貫通するように挿入している。
このボルト63は、前記図8におけるボルト53と同様に、上下両端にねじ部63a,63bをそれぞれ備え、上端のねじ部63aを最上部の単電池25から上方に突出させてナット65を締結する。
図10の各単電池25相互間の接続部c1は、図8の接続部b1と同様に、単電池25相互間のカバー37と底板39との間にはカラー67を介装し、ボルト63がカラー67を貫通している。
また、上記図10における最下部の単電池25とロアプレート17との接続部c2は図8の接続部b2と同様に、最下部の単電池25の底板39とロアプレート17との間にカラー69を介装し、ボルト63をカラー69およびロアプレート17の貫通孔17eに挿入する。そして、ロアプレート17から下方に突出しているボルト63のねじ部63bにナット71を締結する。
ここで、上記したロアプレート17の貫通孔17eも、図8における貫通孔17dと同方向に長い長孔となっており、この長孔の車両後端側にボルト63を設定する。なお、図10に示すように、貫通孔17eの車両前後方向の長さをL2とすると、前記した貫通孔17dの同方向長さL1との関係は、L2>L1である。
以上から、図1における車幅方向中央2個の電池11,13については、ロアプレート17に対し、4箇所全てを、図10のような固定部Cとして、ボルト63および上下のナット65,71を利用して締結固定する。
図11は、ロアプレート17の平面図で、車幅方向両側の電池9,15に関し、車両後方でかつ車幅方向外側の貫通孔17dが長さL1の長孔で、それ以外の貫通孔17bが円形となっている。一方、中央2個の電池11,13に関しては、4箇所全ての貫通孔17eが長さL2の長孔となっている。
なお、貫通孔17dと貫通孔17eの車両後方側端部の車両前後方向位置は、互い一致している。つまり、電池9,15を固定するボルト53と、電池11,13の車両後方側を固定するボルト63の車両前後方向位置も互いに一致している。
次に作用を説明する。図13に示すように、リアシート1の後方のラゲッジルーム3に配置した組電池7が、車両の後方衝突などにより、車両後方から、例えばスペアタイヤなどにより衝撃荷重Fの入力を受けた場合を想定する。
この際、車幅方向両側の電池9,15は、位置決め保持した状態の固定部Aについて、図12に示すように、カラー49の先端49cが、上下の突起43b(45d)と45b(47b)との間に入り込むとともに、最下部の固定ピン47の突起47dが、貫通孔17bの擂り鉢状のテーパ面17cに沿って上方に移動し、これにより上下に3個積層した各単電池25が車両前方へ移動して、前記した衝撃荷重Fを吸収する。
このとき締結固定している固定部Bについては、ボルト53が長孔形状の貫通孔17d内を車両前方へ移動する。そして、ボルト53が貫通孔17dの前方側端部に達するまで、電池9,15が車両前方へ移動した後は、他の3箇所の固定部Aにおける突起47dが、ロアプレート17の貫通孔17bから外れつつ、図13に示すように、車幅方向左側の電池9については、ボルト53を中心として左方向に回転し、同右側の電池15については、ボルト53を中心として右方向に回転する。
この際、車幅方向両側の電池9,15とこれらに隣接するその内側の電池11,13とを接続するバスバー31(図3参照)が、両端に開放部31bを備えていることから容易に外れて組電池7の機械的損傷を防ぎ、また上記の回転によって各電池9,15の電極端子27,29が、その内側に位置する電池11,13に対して離れる方向に移動することになる。
この結果、バスバー31の機械的接続を解除した後の電池9,15の電極端子27,29は、その内側の電池11,13に対する接触を回避することができ、特に電池9,15と電池11,13との電極端子27,29同士の接触を回避することで、組電池7の電気的要素の損傷を防止することができる。
また、上記したような車両後方から衝撃荷重Fの入力を受けた際に、中央2個の電池11,13に関しては、固定部Cにおけるボルト63が長孔形状の貫通孔17eを前方へ向けて移動し、この車両前方への移動によって前記した衝撃荷重Fを吸収する。この際電池11,13相互を接続するバスバー31は、両端に開放部31bを備えていることから、これら各電池11,13が相対移動することで容易に外れる。そして、この各電池11,13は、車両前方へほぼ平行な状態で移動するので、各電池11,13間での特に電極端子27,29同士の接触を回避でき、組電池7の電気的要素の損傷を防止することができる。
以上のように、本実施形態によれば、組電池7が車両後方から衝撃荷重Fを受けつつ互いに隣接する電池9,11,13,15同士が相対移動したときに、バスバー31による接続状態を解除して機械的損傷を防止するとともに、車幅方向外側に位置する電池9,15が、その内側に位置する電池11,13に対して電極端子27,29が離れる方向に移動するので、バスバー31の機械的接続を解除した後の電極端子27,29の、他の電池11,13の特に電極端子27,29に対する接触を回避することができ、組電池7の電気的要素の損傷を防止することができる。
また、車幅方向外側に位置する電池9,15は、車両後方から衝撃荷重Fを受けたときに、その内側に位置する電池11,13に対して電極端子27,29が離れる方向に回転するとともに、車両前方へ移動するので、衝撃荷重Fを吸収しつつ電極端子27,29の他の電池11,13に対する接触を回避することができる。
さらに、車幅方向外側に位置する電池9,15は、車両後方から衝撃荷重Fを受けたときの車両前方への移動距離を、それより内側に位置する他の電池11,13の同移動距離に対して小さく設定したので、電極端子27,29の他の電池11,13に対する接触を確実に回避することができる。
上記した車幅方向外側に位置する電池9,15は、車両後方側でかつ車幅方向外側部位を、ロアプレート17に対し車両上下方向に延びるボルト53を用いて締結固定する一方、車両後方側でかつ車幅方向内側部位と車両前方側部位は、ロアプレート17に対し車両上下方向に延びる固定ピン43,45,47によって位置決め保持し、この位置決め保持した部位は、車両後方から衝撃荷重Fを受けたときにロアプレート17に対して車両前方へ離脱可能に構成したので、車幅方向外側に位置する電池9,15は、車両後方から衝撃荷重Fを受けたときに、車両後方側でかつ車幅方向外側部位に設定したボルト53を中心として容易に回転する。
また、車幅方向外側に位置する電池9,15の車幅方向外側部位の固定部Bに使用するボルト53は、ロアプレート17に形成した車両前後方向に長い長孔となる貫通孔17dの車両後方側に挿入しているので、電池9,15は車両後方から衝撃荷重Fを受けたきに車両前方へ容易に移動する。
また、車幅方向外側に位置する電池9,15に対してそれより車幅方向内側に位置する電池11,13は、車幅方向両側の部位を、ロアプレート17に対し、ボルト63を用いて締結固定し、このボルト63は、ロアプレート17に形成した車両前後方向に長い長孔となる貫通孔17eの車両後方側に挿入しているので、電池11,13は車両後方から衝撃荷重Fを受けたときに車両前方へ容易に移動する。
前記車幅方向内側に位置する電池11,13の締結固定用のボルト63を挿入する貫通孔17eは、車幅方向外側に位置する電池9,15の締結固定用のボルト53を挿入する貫通孔17dより長く形成しているので、組電池7が衝撃荷重Fを受けたときに、内側の電池11,13が外側の電池9,15より車両前方へ移動し、内側の電池11,13と外側の電池9,15との間の電極端子27,29同士の接触をより確実に回避することができる。
また、電極端子27,29を各電池9,11,13,15における車両前方側の端部に設定するとともに、互いに隣接する電池9,11,13,15の電極端子27,29を、端子挿入孔31aを備えたバスバー31で接続し、このバスバー31の端子挿入孔31aは、車幅方向に開放する開放部31bを備えているので、組電池7が車両後方から衝撃荷重Fを受けて隣接する電池9,11,13,15が相対移動したときに、バスバー31が電極端子27,29から容易に外れることとなる。
9,15 車幅方向外側に位置する電池
11,13 車幅方向内側に位置する電池
17 ロアプレート(ベース部)
17d,17e 貫通孔(車両前後方向に長い長孔)
27,29 電極端子
31 バスバー(接続手段)
31a バスバーの端子挿入孔
31b バスバーの開放部
43,45,47 固定ピン(軸部)
53,63 ボルト(軸部)
11,13 車幅方向内側に位置する電池
17 ロアプレート(ベース部)
17d,17e 貫通孔(車両前後方向に長い長孔)
27,29 電極端子
31 バスバー(接続手段)
31a バスバーの端子挿入孔
31b バスバーの開放部
43,45,47 固定ピン(軸部)
53,63 ボルト(軸部)
Claims (8)
- 少なくとも3つの電池を、車幅方向に沿って配列するとともに、互いに隣接する前記各電池の電極端子を接続手段によって電気的に接続した組電池車載構造において、前記組電池が車両後方から衝撃荷重を受けつつ互いに隣接する電池同士が相対移動したときに、前記接続手段による接続状態を解除するとともに、車幅方向外側に位置する電池が、その内側に位置する電池に対して電極端子が離れる方向に移動することを特徴とする組電池車載構造。
- 前記車幅方向外側に位置する電池は、車両後方から衝撃荷重を受けたときに、その内側に位置する電池に対して電極端子が離れる方向に回転するとともに、車両前方へ移動することを特徴とする請求項1に記載の組電池車載構造。
- 前記車幅方向外側に位置する電池は、車両後方から衝撃荷重を受けたときの車両前方への移動距離を、それより内側に位置する他の電池の同移動距離に対して小さくしたことを特徴とする請求項2に記載の組電池車載構造。
- 前記車幅方向外側に位置する電池は、車両後方側でかつ車幅方向外側部位を、ベース部に対し車両上下方向に延びる軸部を用いて締結固定する一方、車両後方側でかつ車幅方向内側部位と車両前方側部位は、前記ベース部に対し車両上下方向に延びる軸部によって位置決め保持し、この位置決め保持した部位は、車両後方から衝撃荷重を受けたときに前記ベース部に対して車両前方へ離脱可能に構成したことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の組電池車載構造。
- 前記車幅方向外側に位置する電池の車両後方側でかつ車幅方向外側部位の締結固定部に使用する前記軸部は、前記ベース部に形成した車両前後方向に長い長孔の車両後方側に挿入されていることを特徴とする請求項4に記載の組電池車載構造。
- 前記車幅方向外側に位置する電池に対してそれより車幅方向内側に位置する電池は、車幅方向両側部位を、前記ベース部に対し、車両上下方向に延びる軸部を用いて締結固定し、この軸部は、前記ベース部に形成した車両前後方向に長い長孔の車両後方側に挿入されていることを特徴とする請求項4または5に記載の組電池車載構造。
- 前記車幅方向内側に位置する電池の締結固定用の前記軸部を挿入する前記長孔は、前記車幅方向外側に位置する電池の締結固定用の前記軸部を挿入する前記長孔より長く形成したことを特徴とする請求項6に記載の組電池車載構造。
- 前記電極端子を前記各電池における車両前方側の端部に設定するとともに、前記接続手段を、前記電極端子を挿入する端子挿入孔を備えたバスバーで構成し、このバスバーの前記端子挿入孔は、車幅方向に開放する開放部を備えていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の組電池車載構造。
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JP2006005934A JP2007188766A (ja) | 2006-01-13 | 2006-01-13 | 組電池車載構造 |
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JP2006005934A JP2007188766A (ja) | 2006-01-13 | 2006-01-13 | 組電池車載構造 |
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Cited By (1)
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-
2006
- 2006-01-13 JP JP2006005934A patent/JP2007188766A/ja active Pending
Cited By (2)
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CN111284335A (zh) * | 2018-12-06 | 2020-06-16 | 丰田自动车株式会社 | 燃料电池车辆 |
CN111284335B (zh) * | 2018-12-06 | 2022-12-02 | 丰田自动车株式会社 | 燃料电池车辆 |
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