JP2009087738A - バッテリユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、バッテリケース内のバッテリモジュール全体を効率よく冷却できるバッテリユニットを提供する。
【解決手段】 バッテリユニット14は、バッテリケース50と、バッテリケース50内に収容されて保持される複数のバッテリモジュール60と、バッテリケース50の上壁とバッテリモジュール60との間に配置されてバッテリモジュール60と上壁とに当接し、かつ、幅方向に延びるとともに弾性部材で形成されるリブ523とを備える。
【選択図】 図11

Description

本発明は、例えば電気自動車の電源として用いられるバッテリユニットに関する。
電気自動車は、走行するための電源として、バッテリユニットを搭載している。バッテリユニットは、バッテリモジュールと、当該バッテリモジュールを収容するバッテリケースとなどを備えている。この種のバッテリユニットでは、バッテリケースは、バッテリを収容するバッテリキャリヤと、当該バッテリキャリヤを覆うバッテリキャリヤカバーとを備えている。
バッテリキャリヤの底部には、複数のバッテリが嵌め込まれた状態で保持されるように、格子状の凸部が形成されており、凸部によって規定される凹部内に各バッテリモジュールが収容されている。バッテリキャリヤカバーには、バッテリキャリヤとの間でバッテリモジュールを挟持する押圧凹部と、バッテリケース内の冷却風の流れを整流する整流部とが形成されている。
押圧凹部と整流部とは、バッテリキャリヤカバーと一体に形成されている。押圧凹部とバッテリモジュールとの間には、弾性部材が介装されている。整流部の底部とバッテリキャリヤカバーとの間には、若干の隙間が規定されている(例えば、特許文献1参照。)。
一方、バッテリは、充電する必要があり、その充電方法としては、短時間で充電する急速充電と、家庭用電源を用いて急速充電よりも長い時間をかけて充電を行う方法との2通りがある。
バッテリを充電する際には、バッテリモジュールは、発熱する。特に、電気自動車は走行距離をいかに長くするかが大きな課題であり、それゆえ、可能な限り大形のバッテリユニット(複数のバッテリモジュールを備える)が搭載される傾向にあるため、短時間で充電を完了する急速充電時には、大電流の電源を用いてバッテリを充電するため、バッテリの発熱量が大きくなる傾向にある。バッテリの発熱量が大きくなることは、バッテリの劣化に繋がるため好ましくない。
電気自動車の走行中におけるバッテリモジュールの冷却構造として、バッテリケースにファンが設けられている。走行中には、ファンが駆動することによってバッテリケース内に冷却風が導入される。導入された冷却風は、整流部によって整流されて、バッテリモジュールの上面と整流部との間を流れる(例えば、特許文献1参照。)。
特許第2758348号
特許文献1では、バッテリモジュールは、バッテリキャリヤカバーに一体に形成された押圧凹部を用いて支持される。また、バッテリキャリヤカバーに一体に形成された整流部によって、冷却風が整流されている。
整流部がバッテリモジュールに一体に形成されることによって、整流部とバッテリモジュールとの干渉を避けるために、整流部とバッテリモジュールとの間に隙間を設ける必要がある。この隙間によって、冷却風は、主にバッテリモジュールの上面近傍を流れることが考えられる。
冷却風が主にバッテリモジュールの上面近傍を流れる構造であると、バッテリモジュールの上端部が主に冷却されるので、バッテリモジュール全体冷却されず、それゆえ、バッテリモジュールが効率よく冷却されないことが考えられる。
したがって、本発明の目的は、バッテリケース内のバッテリモジュールを効率よく冷却できるバッテリユニットを提供することにある。
本発明のバッテリユニットは、内部に冷却用気体を流入する導入口と、外部へ前記気体を排出する排気口と、を有するバッテリケースと、前記バッテリケース内に収容されて保持される複数のバッテリモジュールと、前記バッテリケースの上壁と前記バッテリモジュールとの間に配置されて前記バッテリモジュールと前記上壁部とに当接し、かつ、前記バッテリケースにおいて前記導入口が形成される側の端部から前記排気口が形成される側の端部へ向かう第1の方向を横切る第2の方向に延びるとともに弾性部材で形成される堰部材と、を備える。
本発明の好ましい形態では、前記バッテリケースは、前記バッテリケースの底壁部に形成されるとともに、隣り合う前記バッテリモジュールを仕切る仕切部を備える。前記仕切部と前記底壁部との連結部は、円弧状になだらかに形成される。
本発明の好ましい形態では、前記バッテリモジュールは、前記バッテリモジュールと前記底壁部との間に隙間を規定する脚部を備える。
上記形態のさらに好ましい形態として前記脚部は、前記底壁部と前記バッテリモジュールの底面とが対向する範囲の内側に当接する。
本発明の好ましい形態では、前記底壁部と前記バッテリモジュールの底面とが対向する部位には、前記バッテリモジュールの底面に当接する放熱部材が設けられる。
本発明の好ましい形態では、前記バッテリモジュールは、複数のバッテリセルと、前記複数のバッテリセルを保持するセルホルダとを備える。前記セルホルダにおいて前記バッテリケースの内面と対向する縁部には、当該縁部を切り欠く切欠が形成される。
本発明によれば、バッテリケース内のバッテリモジュールを効率よく冷却できる。
本発明の一実施形態に係るバッテリユニットを、図1〜20を用いて説明する。図1は、電気自動車10の一例を示している。図1に示すように、電気自動車10は、車体11の後部に配置された走行用のモータ12および充電装置13と、車体11の床下に配置されるバッテリユニット14などを備えている。バッテリユニット14は、モータ12よりも前方に位置している。車体11の前部に冷暖房用の熱交換ユニット15が配置されている。なお、モータ12は、車体11の後部に配置されることに限定されない。例えば、モータ12は、車体11の前部に配置されてもよい。
電気自動車10の前輪20は、図示しないフロントサスペンションによって車体11に支持されている。後輪21は、図示しないリヤサスペンションによって車体11に支持されている。
図2は、車体11の下部の骨格をなすフレーム構体30からバッテリユニット14が分解された状態を示している。図3は、フレーム構体30にバッテリユニット14が固定された車体11を示す側面図である。図4は、バッテリユニット14が固定されたフレーム構体30を示す平面図である。
図2〜4に示すように、フレーム構体30は、車体11の前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ31,32と、車体11の幅方向に延びるクロスメンバ33,34,35を含んでいる。クロスメンバ33,34,35は、サイドメンバ31,32の所定位置に、前から順番に溶接によって固定されている。
図5は、バッテリユニット14が分解された状態を示す斜視図である。図5に示すように、バッテリユニット14は、バッテリケース50と、バッテリケース50内に収容される複数のバッテリモジュール60(図6に一部示す)とバッテリモジュール60の状態を検出するモニタや制御などをつかさどる電気部品(図示せず)となどを備えている。
バッテリユニット14の上下前後左右は、当該バッテリユニット14がフレーム構体30に固定された際の車体11の上下前後左右と対応している。つまり、バッテリユニット14の上下方向、前後方向、幅方向(左右方向)は、車体11の上下方向、前後方向、幅方向と同じである。
バッテリケース50は、下側に位置するトレイ部材51と、上側に位置するカバー部材52とを備えている。そして、バッテリケース50は、平面形状が略矩形である。カバー部材52の前端部には、バッテリケース50内に冷却空気を導入する冷却風導入口86(後で詳細に説明される)が形成されている。また、カバー部材52の後端部には、バッテリケース50内の空気を排出する第1,2の排気口555,556(後で詳細に説明される)が形成されている。
なお、バッテリケース50の前端部50aは、本発明で言う、冷却風導入口86が形成される側の端部の一例である。バッテリケース50の後端部50bは、本発明で言う、第1,2の排気口555,556が形成される側の端部の一例である。また、前後方向は、本発明で言う、第1の方向の一例であり、幅方向(左右方向)は、本発明で言う第2の方向の一例である。
バッテリケース50の前半部に、前側バッテリ収納部55が形成されている。バッテリケース50の後半部に、後側バッテリ収納部56が形成されている。前側バッテリ収納部55と後側バッテリ収納部56との間に、中央バッテリ収納部57と、電気回路収納部58となどが形成されている。
図3に示すように、バッテリケース50は、前側バッテリ収納部55と後側バッテリ収納部56とに対して、中央バッテリ収納部57と電気回路収納部58とが下方に凹む形状である。それゆえ、カバー部材52において中央バッテリ収納部57と電気回路収納部58に対応する部位は、下方に凹んでいる。
なお、バッテリユニット14は、後で詳細に説明される。まず、バッテリユニット14のフレーム構体30への固定構造を説明する。
図3に示すように、バッテリユニット14は、フロアパネル70の下面側に配置されている。フロアパネル70は、サイドメンバ31,32を含むフレーム構体30の所定位置に溶接によって固定されている。
図1に示すように、フロアパネル70の上方にフロントシート71とリヤシート72が配置されている。フロントシート71(運転席71bと助手席71aとを含む)の下方に、バッテリユニット14の前側バッテリ収納部55が配置されている。リヤシート72の下方に、バッテリユニット14の後側バッテリ収納部56が配置されている。前側バッテリ収納部55と後側バッテリ収納部56との間に形成されたフロアパネル70の凹部70aは、リヤシート72に着座した乗員の足元スペース付近に位置する。
トレイ部材51の下面側に複数本(例えば4本)の桁部材101,102,103,104が設けられている。図5に示すように、桁部材101,102,103,104は、それぞれ車体11の幅方向に延びる桁本体111,112,113,114を有している。
前から1番目の桁本体111の両端に締結部121,122が設けられている。前から2番目の桁本体112の両端に締結部123,124が設けられている。前から3番目の桁本体113の両端に締結部125,126が設けられている。前から4番目(最後部)の桁本体112の両端に締結部127,128が設けられている。
桁部材101,102,103,104は、図示しないボルトによってトレイ部材51の下面に固定される。トレイ部材51には、これらのボルトを螺合させるナット(図示せず)が設けられている。
これらの桁部材101,102,103,104は、バッテリユニット14の荷重を支えるに足る強度を有する金属材料(例えば鋼板)によって構成されている。さらに詳しくは、図3,4に示すように、前から1番目の桁部材101は、金属製の下プレート141と、ハット形断面の上プレート142と、上プレート142の両端に設けられた前記締結部121,122とを有している。下プレート141と上プレート142とによって、桁本体111が構成されている。締結部121,122のそれぞれに、上下方向に貫通するボルト挿入孔143(図2と図5とに示す)が形成されている。
サイドメンバ31,32には、締結部121,122と対向する位置に、ナット部材を備えたバッテリユニット取付部145,146が設けられている。締結部121,122の下側から、ボルト147(図2と図3とに示す)をボルト挿入孔143に挿入し、このボルト147をバッテリユニット取付部145,146のナット部材に螺合させ締付けることにより、1番目の桁部材101の締結部121,122がサイドメンバ31,32に固定される。
図3と図4とに示すように、前から2番目の桁部材102は、金属製の下プレート151と、ハット形断面の上プレート152と、上プレート152の両端に設けられた前記締結部123,124とを有している。下プレート151と上プレート152とによって、桁本体112が構成されている。締結部123,124のそれぞれに、上下方向に貫通するボルト挿入孔153(図2と図5とに示す)が形成されている。
サイドメンバ31,32には、前記締結部123,124と対向する位置に、ナット部材を備えたバッテリユニット取付部155,156が設けられている。締結部123,124の下側から、ボルト157(図2と図3とに示す)をボルト挿入孔153に挿入し、このボルト157をバッテリユニット取付部155,156のナット部材に螺合させ締付けることにより、2番目の桁部材102の締結部123,124がサイドメンバ31,32に固定される。
前から3番目の桁部材103は、金属製の下プレート161と、ハット形断面の上プレート162と、上プレート162の両端に設けられた前記締結部125,126とを有している。下プレート161と上プレート162とによって、桁本体113が構成されている。締結部125,126のそれぞれに、上下方向に貫通するボルト挿入孔163(図2と図5とに示す)が形成されている。
図3と図4とに示すように、サイドメンバ31,32に、それぞれ、金属製の荷重伝達部材170,171がボルト172によって固定されている。これら荷重伝達部材170,171は、前から3番目の桁部材103の締結部125,126の上方に対向する位置に設けられている。一方の荷重伝達部材170は、後輪21を支持するリヤサスペンションの一方のサスペンションアームサポートブラケット40に溶接されている。他方の荷重伝達部材171は、他方のサスペンションアームサポートブラケット(図示せず)に溶接されている。
なお、荷重伝達部材170は、図3に図示されている。荷重伝達部材171は、荷重伝達部材170と同様の構造であってよい。一方のサスペンションアームサポートブラケット40は、図3に図示されている。他方のサスペンションアームサポートブラケット(図示せず)は、一方のサスペンションアームサポートブラケット40と同様であってよい。
すなわち荷重伝達部材170,171は、サイドメンバ31,32と、サスペンションアームサポートブラケット40,41とに結合されている。これら荷重伝達部材170,171は、フレーム構体30の一部をなしている。荷重伝達部材170,171に、ナット部材を備えたバッテリユニット取付部175,176が設けられている。
締結部125,126の下側から、ボルト177をボルト挿入孔163に挿入し、このボルト177をバッテリユニット取付部175,176のナット部材に螺合させ締付けることにより、3番目の桁部材103の締結部125,126が、荷重伝達部材170,171を介してサイドメンバ31,32に固定される。
前から4番目の桁部材104も、金属製の下プレート191と、ハット形断面の上プレート192と、上プレート192の両端に設けられた前記締結部127,128とを有している。下プレート191と上プレート192とによって、桁本体114が構成されている。締結部127,128のそれぞれに、上下方向に貫通するボルト挿入孔193(図2と図5とに示す)が形成されている。
サイドメンバ31,32には、締結部127,128と対向する位置に、延長ブラケット194,195が設けられている。延長ブラケット194,195はサイドメンバ31,32のキックアップ部31b,32bの下方に延びている。延長ブラケット194,195は、フレーム構体30の一部をなしている。これら延長ブラケット194,195に、ナット部材を備えたバッテリユニット取付部196,197が設けられている。
締結部127,128の下側から、ボルト198(図2と図3とに示す)をボルト挿入孔193に挿入し、延長ブラケット194,195のバッテリユニット取付部196,197のナット部材に螺合させ締付けることにより、4番目の桁部材104の締結部127,128が延長ブラケット194,195を介してサイドメンバ31,32に固定される。
図3に示すように、桁部材101,102,103,104の下面は、トレイ部材51の平坦な下面に沿って、水平方向に延びる同一平面L上に位置している。1番目と2番目の桁部材101,102は、サイドメンバ31,32の水平部分31a,32aに設けられたバッテリユニット取付部145,146,155,156に直接固定される。
3番目の桁部材103と4番目の桁部材104は、サイドメンバ31,32のキックアップ部31b,32bに設けられたバッテリユニット取付部175,176,196,197に固定されている。
3番目と4番目の桁部材103,104は、キックアップ部31b,32bの下方にオフセットした位置にある。このため3番目の桁部材103は、上下方向に厚みを有する荷重伝達部材170,171を介して、バッテリユニット取付部175,176に固定される。4番目の桁部材104は、キックアップ部31b,32bの下方に延びる延長ブラケット194,195によって、バッテリユニット取付部196,197に固定される。
本実施形態の電気自動車10は、桁部材101,102,103,104が左右のサイドメンバ31,32間にわたって設けられ、これら桁部材101,102,103,104によってサイドメンバ31,32どうしが結合されている。このためバッテリユニット14の桁部材101,102,103,104がクロスメンバに相当する剛性部材として機能する。
つぎに、バッテリユニット14について具体的に説明する。
上記したように、バッテリユニット14は、バッテリケース50と、バッテリモジュール60(図6に一部示す)と、バッテリモジュール60の状態を検出するモニタや制御等をつかさどる電気部品等(図示せず)と、複数のリブ523と、バイパスダクトカバー530と、ファン装置550と、バッテリプロテクタ620となどを備えている。
トレイ部材51は、一体成形された合成樹脂の内部に、補強用の金属プレートをインサートしてなるモールド成形品であり、上面側が開放した箱形に成形されている。トレイ部材51の材料である合成樹脂は、例えば繊維によって強化されている。トレイ部材51は、平面形状が略矩形である。
図5に示すように、トレイ部材51の上面の周縁部には、カバー取付面80が形成されている。カバー取付面80は、トレイ部材51の全周にわたって連続している。カバー取付面80の上に防水用のシール材(図示せず)が設けられている。
カバー部材52は、繊維によって強化された合成樹脂の一体成形品からなる。カバー部材52は、トレイ部材51の上端開口を覆う。カバー部材52は、トレイ部材51側が開口する箱形に形成されている。カバー部材52は、平面形状が略矩形である。
カバー部材52の開口端の周縁部にフランジ部95が形成されている。フランジ部95はカバー部材52の全周にわって連続している。カバー部材52のフランジ部95をトレイ部材51のカバー取付面80の上に乗せ、ボルト96あるいはナット97によって、トレイ部材51とカバー部材52との間に介装されるシール材を介して水密に固定される。
図5に示すように、バッテリケース50内には、前側バッテリ収納部55と、後側バッテリ収納部56と、中央バッテリ収納部57と、電気回路収納部58とが形成されている。
前側バッテリ収納部55には、前側バッテリモジュール群501が配置される。前側バッテリモジュール群501は、複数のバッテリモジュール60から構成されている。前側バッテリ収納部55には、複数の前側バッテリ収容室502が形成されている。各前側バッテリ収容室502は、複数の前側前後方向仕切部503と、前側幅方向仕切部504とによって形成されている。
各前側前後方向仕切部503は、底壁部505に形成され、幅方向に互いに離間して配置されてトレイ部材51の底壁部505から立ち上がるとともに、一端がトレイ部材51の周壁部506の前端部506aに連結されて後方に延びている。本実施形態では、前側前後方向仕切部503は、例えば4つ用いられている。前側前後方向仕切部503は、本発明で言う仕切部の一例である。
底壁部505において前側前後方向仕切部503の後端近傍には、前側幅方向仕切部504が設けられている。前側幅方向仕切部504は、底壁部505から立ち上がるとともにトレイ部材51の車幅方向一端から他端まで延びて周壁部506に両端が連結されており、各前側前後方向仕切部503の後端が連結されている。
上記のように、トレイ部材51の周壁部506と前側前後方向仕切部503と前側幅方向仕切部504との間に規定される空間が、前側バッテリ収容室502となっている。本実施形態では、前側バッテリ収容室502は、幅方向に5つ並んで形成されている。なお、前側バッテリ収容室502の数は、5つに限定されるものではない。
図6は、前側バッテリ収納部55を拡大して示している。図6に示すように、各前側バッテリ収容室502内には、バッテリモジュール60が収容される。本実施形態では、前側バッテリ収容室502は、前後方向に沿って長く形成されており、前後方向に沿って2つのバッテリモジュール60が収容される。また、前側バッテリ収容室502の幅方向に沿う間隔は、1つのバッテリモジュール60が収容される大きさを有している。前側前後方向仕切部503は、後方に向かうにつれて次第に低くなるように、傾斜している。
前側幅方向仕切部504の上面の位置は、例えばトレイ部材51のカバー取付面80と面一に設定されており、それゆえ、前側前後方向仕切部503の後端(前側幅方向仕切部504に連結される部位)の上面は、前側幅方向仕切部504の上面よりも低くなる。
図7は、図6中に示されるF7の範囲を拡大して示す斜視図である。図7は、前側前後方向仕切部503と前側幅方向仕切部504との連結部を拡大して示している。図7に示すように、前側幅方向仕切部504において前側前後方向仕切部503と連結される部位は、前側前後方向仕切部503の上面の位置まで切り欠かれており、当該切欠504aは、前後方向に貫通している。
図5に示すように、後側バッテリ収納部56には、後側バッテリモジュール群507(一部示す)が収納される。後側バッテリモジュール群507は、複数のバッテリモジュール60から構成されている。後側バッテリ収納部56には、複数の後側バッテリ収容室508が形成されている。各後側バッテリ収容室508は、複数の後側前後方向仕切部509と、後側幅方向仕切部510とによって形成されている。
各後側前後方向仕切部509は、底壁部505に形成され、幅方向に互いに離間して配置されて立ち上がるとともに、一端がトレイ部材51の周壁部506の後端部506bに連結されて前方に延びている。本実施形態では、後側前後方向仕切部509は、例えば4つ用いられている。後側前後方向仕切部509は、本発明で言う仕切部の一例である。
底壁部505において後側前後方向仕切部509の前端近傍には、後側幅方向仕切部510が設けられている。後側幅方向仕切部510は、底壁部505から立ち上がるとともに、トレイ部材51の幅方向一端から他端まで延びて両端が周壁部506に連結されている。各後側前後方向仕切部509の前端は、後側幅方向仕切部510に連結されている。
このように、トレイ部材51の周壁部506と後側前後方向仕切部509と後側幅方向仕切部510との間に規定される空間が、後側バッテリ収容室508となっている。本実施形態では、後側バッテリ収容室508は、幅方向に並んで5つ形成されている。後側バッテリ収容室508は、前側バッテリ収容室502と同様に、前後方向に並ぶ2つのバッテリモジュール60が収容されるように形成されている。なお、後側バッテリ収容室508は、5つに限定されるものではない。後側前後方向仕切部509は、前方に向かうにつれて次第に低くなるように、傾斜している。
後側幅方向仕切部510の上面の位置は、例えばトレイ部材51のカバー取付面80と面一に設定されており、それゆえ、後側前後方向仕切部509の前端(後側幅方向仕切部510に連結される部位)の上面は、後側幅方向仕切部510の上面よりも低くなる。このため、後側幅方向仕切部510において後側前後方向仕切部509と連結される部位は、前側幅方向仕切部504と同様に、後側前後方向仕切部509の上面の位置まで切り欠かれており、当該切欠510aは、前後方向に貫通されている。
前・後側前後方向仕切部503,509と前・後側幅方向仕切部504,510とは、トレイ部材51の補強壁部としても機能している。それゆえ、前・後側前後方向仕切部503,509と前・後側幅方向仕切部504,510との高さは、トレイ部材51に必要な剛性が確保されるように設定されている。しかしながら、前・後側前後方向仕切部503,509が前後方向に傾斜を有することによって、バッテリモジュール60において前・後側前後方向仕切部503,509によって覆われる側面の面積が小さく抑えられる。
図5に示すように、中央バッテリ収納部57および電気回路収納部58とは、前・後側幅方向仕切部504,510間に配置されている。電気回路収納部58は、前方の左右両端に1つずつに配置されている。中央バッテリ収納部57は、電気回路収納部58の後方に配置されており、左右両端に1つずつ配置されている。
これら、中央バッテリ収納部57および電気回路収納部58を区画するために、前後方向および幅方向に延びる複数の仕切部が形成されている。このうち、前後方向に延びる中央前後方向仕切部511は、前・後側幅方向仕切部504,510よりも低く形成されている。
そして、この複数の中央前後方向仕切部511のうち、前側幅方向仕切部504の切欠504aと後側幅方向仕切部510の切欠部510aとを連結する位置に配置されるものは、両切欠504a,510aの下端と面一に形成されている。つまり、図7に示すように、前側前後方向仕切部503と中央前後方向仕切部511とは、面一に連続している。同様に、後側前後方向仕切部509と中央前後方向仕切部511とは面一に連続している。このため、両切欠504a,510aが中央前後方向仕切部511によって塞がれることはない。
なお、中央バッテリ収納部57には、複数のバッテリ収容室が形成されておらず、図示しない複数のバッテリモジュール60が収容されている。電気回路収納部58には、バッテリモジュール60の状態を検出するモニタや制御等をつかさどる電気部品等が収容されている。
図8は、1つのバッテリモジュール60を示している。図8に示すように、バッテリモジュール60は、リチウムイオン電池からなる4つのバッテリセル512と、これら4つのバッテリセル512を保持するセルホルダ513とを備えている。なお、図中2点鎖線で示される範囲に1つのバッテリセル512を拡大して示している。各バッテリセル512は、互いに直列に電気的に接続された状態でセルホルダ513に保持される。各バッテリモジュール60は、互いに直列に電気的に接続される。なお、バッテリモジュール60の上下前後左右は、当該バッテリモジュール60がバッテリケース50内に配置された際におけるバッテリユニット14の上下前後左右に対応している。
セルホルダ513は、ホルダ本体514と蓋部515とを有している。ホルダ本体514は、略直方体状である。ホルダ本体514の幅方向側面のうち一方は、(トレイ部材51の周壁部506または前・後側前後方向仕切部503,509に対向する側面)は、開口している。また、ホルダ本体514の下端面は開口している。
蓋部515は、ホルダ本体514の側面の開口を着脱自在に覆う。セルホルダ513内にバッテリセル512を収容する場合もしくはバッテリセル512を取り出す場合は、蓋部515が取り外される。ホルダ本体514および蓋部515の壁面には、各バッテリセルの冷却を考慮して、複数の冷却孔516が形成されている。
ホルダ本体514の下端部と蓋部515の下端部とには、トレイ部材51の底壁部505に当接する脚部517が形成されている。脚部517は、例えばホルダ本体514と蓋部515の下端の前後方向全域に形成されている。
図9は、トレイ部材51近傍の幅方向に沿う断面図である。図9は、前側バッテリ収容室502内にバッテリモジュール60が収容された状態において、前側バッテリ収納部55を幅方向に断面した状態を示す。
図9に示すように、脚部517は、バッテリモジュール60の幅方向の内側に向かって突出しており、それゆえ、脚部517において底壁部505に当接する位置は、底壁部505においてバッテリモジュール60と対向する範囲Aの内側となる。また、脚部517は、下方に向かって延びて突出する形状であるので、底壁部505と各バッテリセル512との間には、隙間S1が規定される。
ここで、前側バッテリ収容室502の幅、および、底壁部505と前側前後方向仕切部503との境界部518について具体的に説明する。
前側バッテリ収容室502の幅は、バッテリモジュール60の幅に、バッテリモジュール60の形状の公差を加えた大きさを有している。それゆえ、前側前後方向仕切部503とバッテリモジュール60との間には、図中に示すように若干の隙間S2がある場合がある。底壁部505と前側前後方向仕切部503との境界部518は、なだらかに円弧状に連続している。このため、トレイ部材51を、型を用いて鋳造や射出成形する場合、トレイ部材51を成形する型(図示せず)において境界部518に対応する部位の樹脂の流動性が向上する。
図中、2点差線で囲まれる範囲内に境界部518を拡大して示している。上記したように、脚部517が幅方向内側に向かって突出する形状であるため、例えばバッテリモジュール60が幅方向に前側バッテリ収容室502に嵌るような状態(図中2点鎖線で示すように、バッテリモジュール60が前側前後方向仕切り部502に当接するような状態)であっても、脚部517は、境界部518を避けるので境界部518と干渉することがない。
脚部517の幅方向内側への突出具合は、境界部518と干渉しないとともに前側前後方向仕切部503から幅方向(左右方向)に離れないすぎない位置であることが好ましい。脚部517が前側前後方向仕切部503から幅方向に離れないことによって、バッテリモジュール60の重さによる底壁部505の変形が抑制される。
なお、底壁部505と前側前後方向仕切部503との境界部518と、前側バッテリ収容室502の幅について説明したが、底壁部505と後側前後方向仕切部509との境界部も同様になだらかに形成されている。また、後側バッテリ収容室508の幅も、前側バッテリ収容室502と同様である。また、底壁部505とトレイ部材51の周壁部506との境界部(前後方向に沿う部位との境界部および車幅方向に沿う部位との境界部)であっても同様になだらかに形成されている。
図10は、前側バッテリ収納部55の上端部を、前後方向に沿って断面しており、カバー部材52の前端部と、前側バッテリ収納部55において前側に配置されるバッテリモジュール60の前端部とを示している。
図8,10に示すように、バッテリモジュール60のホルダ本体514において、前後端部の上方の角部519には切欠520が形成されており、切り欠かれている。切欠520は、冷却孔516が角部519に配置されることによって、形成されている。
図10に示すように、カバー部材52の周壁部521において前端部は、上方に向かうにつれて後方に向かって斜めに傾斜している。このため、セルホルダ513の角部519がカバー部材52の周壁部521の前端部521aの内面に当接した場合であっても、図中矢印で示すように、角部519に形成された切欠520を通して空気が流れるので、バッテリモジュール60によってバッテリケース50内の冷却風の流れが阻害されることはない。
なお、本実施形態では、セルホルダ513の前後端部の角部519に切欠520が形成された場合を代表して説明したが、幅方向(左右方向)の上方の角部に同様の切欠が形成されてもよい。この場合、カバー部材52の周壁部521の左右端部の内面とセルホルダ513の幅方向角部とが当接するような場合が生じても、幅方向角部に形成された切欠を通して空気が流れるので、バッテリケース50内での冷却風の流れが阻害されることはない。
図11は、前後方向に沿うバッテリユニット14の断面図であるとともに、冷却風導入口86から流入した冷却風の流れを示している。
図1に示すように、冷却風導入口86は、カバー部材52において助手席の下方に位置する部位に形成されている。冷却風導入口86は、冷却風導入配管522によって、車体11前部に配置される熱交換ユニット15に接続されている。
なお、バッテリユニット14は、例えば、短時間で充電する急速充電と家庭用電源などを用いて急速充電よりも長い時間をかけて充電する場合との2通りの充電方法がある。急速充電が行われる場合では、バッテリモジュール60は、発熱する。このため、バッテリユニット14は、急速充電される際に、冷却される。急速充電時には、熱交換ユニット15から冷却風導入配管522を通して冷却風が送風される。冷却風導入配管522は、助手席71aの足元に配されている。
図11に示すように、リブ523は、カバー部材52の上壁52bの下面52aに固定されている。具体的には、カバー部材52の下面52aにおいて、前側バッテリ収納部55と対向する範囲に前後方向に離間して2個、後側バッテリ収納部56と対向する範囲に前後方向に離間して2個固定されている。リブ523は、本発明で言う堰部材の一例である。
図12は、カバー部材52を示す平面図である。なお、図12中には、後述されるバイパスダクトカバー531とファン装置550とバッテリプロテクタ620とは、取り外されている。図12には、リブ523が点線で示されている。最前に配置されるリブ523は、冷却風導入口86からの冷却風の流入を妨げないように、冷却風導入口86と前後方向に重ならない位置から幅方向に延びている。他の3つのリブ523は、カバー部材52の幅方向一端から他端まで延びている。
図11に示すように、リブ523は、カバー部材52の下面52aから下方に突出しており、バッテリモジュール60の上面に当接している。図13は、図11に示されるF13の範囲を拡大して示す断面図である。図13は、リブ523とバッテリモジュール60との当接部を示している。
図13に示すように、リブ523は、断面略T字状に形成されているとともに、変形可能は弾性体で形成されている。リブ523の材料の一例として、ゴムなどが用いられている。リブ523は、カバー部材52がトレイ部材51に固定された際に、バッテリモジュール60の上面に確実に当接するように、図に示すように先端523aが若干変形する大きさを有している。このため、リブ523は、バッテリモジュール60の上面に確実に当接するようになる。図11に矢印で示すように、リブ523は、バッテリケース50内において上方を流れる冷却風を下方にガイドする機能を有している。
なお、リブ523の数は、4個に限定されるものではない。また、リブ523の断面形状は、略T字状に限定されるものではなく、例えば断面が矩形であってもよい。リブ523は、カバー部材52とは別部材である。このため、リブ523は、バッテリモジュール60の大きさに合わせて形状を調整しやすい。また、リブ523は、カバー部材52に固定されているが、バッテリモジュール60の上面(ハウジング514の上面)に固定されて、カバー部材52に当接してもよい。
バイパスダクトカバー531は、冷却風導入口86から流入した冷却風を、前側バッテリ収納部55をバイパスして前側バッテリ収納部55の下流へ導く機能を有している。図2,4,5に示すように、バイパスダクトカバー531は、カバー部材52の上面に取り付けられている。図14は、カバー部材52からバイパスダクトカバー531が分解された状態を示している。図14に示すように、カバー部材52の上壁部において冷却風導入口86と反対側つまり運転席側71b側には、バイパス流出口534が形成されている。
バイパス流出口534は、カバー部材52を貫通している。また、図12に示すように、カバー部材52の上壁において前側バッテリ収納部55よりも後方に位置する部位には、バイパス流入口535が形成されている。バイパス流入口535は、カバー部材52の幅方向中央に位置している。
バイパスダクトカバー531は、バイパス流出口534とバイパス流入口535とを覆うようにカバー部材52の上面に固定されている。図8に示すように、バイパスダクトカバー531は、カバー部材52側が開口する断面凹状であって、カバー部材52の上面との間には、バイパス流出口534から流出した冷却風がバイパス流入口535まで流動可能な流路が規定されている。
なお、図12に示すように、最前に配置されるリブ523は、バイパス流出口534のすぐ後方に位置している。それゆえ、冷却風導入口86から流入した冷却風の一部は、最前に配置されるリブ523にガイドされてバイパス流出口534まで導かれるようになる。
図14に示すように、バイパスダクトカバー531の周縁には、周方向にひろがるフランジ部536が形成されている。フランジ部536は、カバー部材52の上面に当接する。フランジ部536において前後方向略中央に位置する部位は、左右2個ずつ計4個のボルト537とナット538によって、カバー部材52に締結される。この際、ボルト537は、カバー部材52側から挿入される。
カバー部材52とボルト537との間には、金属製のプレート539が介装される。同様に、バイパスダクトカバー531のフランジ部536とナット538との間には金属製のプレート540が介装される。このため、樹脂性のカバー部材52とフランジ部536とは、一対の金属プレート539,540に挟まれた状態でボルト537とナット538とによって締結されるので、ボルト537とナット538との締め付け力によってカバー部材52とフランジ部536とが変形することが抑制される。
フランジ部536においてボルト537とナット538によって締結される以外の部位は、ボス541による溶着によって、カバー部材52に固定されている。この点について具体的に説明する。図14中において2点鎖線で示す範囲内にバイパスダクトカバー531の前端部を拡大して示している。
図14に示すように、フランジ部536の前後方向中間部以外(ボルト537とナット538によって締結される以外の部位)には、下方に向かって突出するボス541が形成されている。ボス541は、ボルト537よりも細い。カバー部材52においてフランジ部536のボス54と対向する部位は、ボス541を挿通する挿通孔542が形成されている。ボス541は、フランジ部536の全域(ボルト537とナット538によって締結される部位以外の全域)に形成されている。
図10は、バイパスダクトカバー531のフランジ部536の前端部とカバー部材52の前端部52bとの、ボス541を用いた溶着による結合状態を示している。図10に示すように、挿通孔542を挿通したボス541が溶かされることによって、フランジ部536とカバー部材52とが互いに溶着される。フランジ部536の他の部位におけるカバー部材52との結合も、図10に示される結合と同様である。
フランジ部536の前端部がボス541を用いる溶着によってカバー部材52に固定されるので、フランジ部536の前端部の幅は、ボス541を形成するに必要な大きさを有していればよい。上記したように、ボス541は、ボルト537よりも細い。それゆえ、フランジ部536の前端部の前後方向に沿う幅を小さくできる。
この結果、カバー部材52の前端からバイパス流出口534までの縁部543の前後方向の幅を小さくできるので、冷却風がバイパス流出口534を通ってバイパスダクトカバー531内へ流入する際に冷却風が縁部543に当たることによる圧力損失、および、縁部543によって流路が段状になることが抑制される。
なお、フランジ部536の後端部もボス541を用いる溶着によってカバー部材52に固定されるので、冷却風がバイパスダクトカバー531内からバイパス流入口535を通ってバッテリケース50内に流入する際にも同様の効果が得られる。
このように、バイパス流出口534が前側バッテリ収納部55の前側に配置されるとともにバイパス流入口535が前側バッテリ収納部55の後側に配置されることによって、冷却風導入口86から流入した冷却風の一部は、前側バッテリ収納部55をバイパスして、前側バッテリ収納部55より下流に流れるようになる。
図14に示すように、カバー部材52においてバイパス流入口535の後方には、トンネル部532が形成されている。トンネル部532は、カバー部材52において電気回路収納部58間に配置されている。トンネル部532は、断面形状が上方に盛り上がる形状である。
上記されているように、カバー部材52において電気回路収納部58近傍は、前側バッテリ収納部55と後側バッテリ収納部56とに比べて凹んだ形状であり、それゆえ、電気回路収納部58近傍には、冷却風が流れる隙間がない。冷却風は、電気回路収納部58近傍を流れずに、トンネル部532内を流動する。これは、冷却風が電気回路収納部58に当たることによって、冷却風内の水分が電気回路収納部58内の電気部品に当たることを抑制するためである。
図4に示すように、トンネル部532の上方には、フレーム構体30のクロスメンバ34が配置されている。それゆえ、図2に示すように、クロスメンバ34においてトンネル部532と対向する部位には、トンネル部532との干渉を避けるために、内側にトンネル部532を収容するよう凹状部34aが形成されている。なお、クロスメンバ34として、例えばプロペラシャフトを通すために凹状部が形成されたクロスメンバを利用してもよい。
トンネル部532は、中央バッテリ収納部57の近傍まで延びている。カバー部材52においてトンネル部532の後方には、左右両脇に分かれる二またの流路部533が形成されている。この二またの流路部533のうち、左側に位置する方を第1の流路部533aとする。右側に位置する方を第2の流路部533bとする。第1,2の流路部533a,533bは、トンネル部532と連通している。
第1,2の流路部533a,533bの一部は、左右に配置される中央バッテリ収納部57上方に位置している。それゆえ、トンネル部532を通過した冷却風は、第1,2の流路部533a,533bを通過する際に、中央バッテリ収納部57内に収容されるバッテリモジュール60を冷却する。第1,2の流路部533a,533bは、バッテリケース50内において後側バッテリ収納部56に連通している。
ファン装置550は、カバー部材52上において後側バッテリ収納部56に対応する部位の上面に配置されている。図14は、ファン装置550が分解された状態を示す斜視図である。図14に示すように、ファン装置550は、排気ファン551と、ファンカバー552と、排気ダクトユニット553とを備えている。
図12は、カバー部材52に、排気ファン551が取り付けられた状態を示す平面図である。図12中の排気ファン551には、排気ダクトユニット553が取り付けられている。図12に示すように、排気ファン551は、カバー部材52の幅方向(左右方向)の中心よりも一端側、本実施形態では、右端側によって配置されている。
車体11の車幅方向中央部には、図示しないが、パーキングブレーキのケーブルやモータ12の冷却液の配管(車体前方に配置されるラジエータとの間に配される配管)などが通っている。また、排気ファン551には、後述される排気ダクトユニット553が取り付けられている。
このため、パーキングブレーキのケーブルや冷却液用配管との干渉を避けるため、また、排気ダクトユニット553の交換作業を考慮して、排気ファン551は、上記のように、車幅方向一端側によった位置に配置されている。車幅方向一端側によることによって、排気ダクトユニット553のフィルタ561を交換する際に、作業者の手がフィルタ561に届きやすくなり、それゆえ、バッテリユニット14を取り外す必要がないので、交換作業の効率が向上する。
排気ファン551は、例えばシロッコファンである。排気ファン551は、図中矢印で示すように中心から冷却風を吸込む。図14に示すように、排気ファン551のファン排気口558は、前方を向いており、それゆえ、前方に向かって冷却風を排出す。排気ダクトユニット553は、排気口558に取り付けられている。
図12に示すように、カバー部材52には、第1の排気口555と、第2の排気口556とが形成されている。第1の排気口555は、カバー部材52の後端部52cの右端部に配置されている。第2の排気口556は、カバー部材52の後端部の左端部に配置されている。第1,2の排気口555,556は、カバー部材52を貫通しており、それゆえ、バッテリケース50内の冷却風が第1,2の排気口555,556を通って外部へ排出される。
図14に示すように、ファンカバー552は、排気ファン551と第1,2の排気口555,556とを上方から覆うように、カバー部材52に取り付けられる。ファンカバー552は、下方(カバー部材52側)が開口する箱形であって、内側に排気ファン551を収容する。また、ファンカバー552は、第1,2の排気口555,556から排出される冷却風を排気ファン551へ導く流路して機能する。
ファンカバー552の周縁には、周方向外側に延びるフランジ部557が形成されている。フランジ部557は、カバー部材52の上面に液密かつ気密に固定されている。また、ファンカバー552において排気ファン551のファン排気口558と対向する部位には、ファンカバー排気口559が形成されている。ファン排気口558とファンカバー排気口559とは、前方に開口している。
ファンカバー552とカバー部材52との固定構造、および、排気ファン551とカバー部材52との固定構造は、後で詳細に説明される。
ファンカバー552がカバー部材52の上面に液密かつ気密に取り付けられることによって、排気ファン551は、第1,2の排気口555,556を通してバッテリケース50内の冷却空気を吸い出す。このとき、第1の排気口555は、排気ファン551の近傍に配置されることになり、第2の排気口556は、排気ファン551の幅方向反対側に配置されることになる。
このため、第1の排気口555は、第2の排気口556より小さく形成されている。第2の排気口556は、幅方向に長く形成されている。これは、第1,2の排気口555,556から排気ファン551までの距離が異なることによって、第1の排気口555に作用する吸出し力が、第2の排気口556に作用する吸出し力よりも大きくなるためである。
第1の排気口555に作用する吸出し力の方が大きいので第1の排気口555を小さくするとともに第2の排気口556に作用する吸出し力の方が小さいので第2の排気口556を大きくし、かつ、第1,2の排気口555,556の大きさは、吸い出される冷却風の量が略等しくなるように設定されている。
この結果、後側バッテリ収納部56内において第1,2の排気口555,556へ向かう冷却風の量(後側バッテリ収納部56の後部両端へ向かう冷却風の量)が等しくなるので、後側バッテリ収納部56内のバッテリモジュール60が均等に冷却されるようになる。
また、冷却風導入口86が、第1の排気口555と幅方向に反対側に配置されることによって、バッテリケース50内のバッテリモジュール60の冷却効率が向上する。これは、第1の排気口555が小さくそれゆえ第1の排気口555へ向かう冷却風の流れの方が第2の排気口556へ向かう冷却風の流れよりも早いことを利用している。このように、バッテリケース50内の略対角上の冷却風の流れが速いことによって、冷却風がバッテリケース50内全体を効率よく流れるようになる。なお、冷却風導入口86は、第1の排気口555と反対端部(本実施形態では、前左端部)に配置されることに限定されない。冷却風導入口86は、バッテリケース50の幅方向中心を挟んで、第1の排気口555が配置される側の端部と反対側の範囲(上記中心から第1の排気口555が配置される側の端部と反対端までの範囲)に配置されていれば、上記のような効果が得られる。
図15は、排気ダクトユニット553が分解された状態を示す斜視図である。図15に示すように、排気ダクトユニット553は、排気ダクト560と、フィルタ561と、フィルタ固定部材562と、シール部材562aとを備えている。
排気ダクト560は、側面形状が略L字状である。排気ダクト560の一端部563は、例えば筒状であって、ファンカバー排気口559を通って排気ファン551のファン排気口558内に嵌っている。図16は、一端部563がファン排気口558内に嵌った状態を、一端部563の挿入方向に沿って示す断面図である。図16に示すように、一端部563は、上下方向を横切る方向に、ファン排気口558内に嵌っている。一端部563の先端は開口しており、それゆえ、排気ファン551が排出する冷却風が排気ダクトユニット553内に導かれる。
排気ダクト560の一端部563には、周方向に広がるフランジ部564が形成されている。一端部563がファンカバー排気口559を通ってファン排気口558内に嵌った状態では、フランジ部564は、ファンカバー552の外面においてファンカバー排気口559の周囲に当接する。
ファンカバー552のファンカバー排気口559の周囲の外面は、フランジ部564が安定して面接触するように、フランジ部564にならう形状であって、例えば平坦に形成されている。
図14に示すように、ファンカバー552においてフランジ部564と重なる部位には、外側に向かって突出するボルト565が設けられている。ボルト565は、一端部563のファン排気口558への挿入方向(上下方向を横切る方向)と平行である。フランジ部564においてボルト565に対向する部位には、ボルト565を挿通するボルト挿通孔566が形成されている。ボルト挿通孔566を通過したボルト565がワッシャ567を通るとともにナット568に螺合することによって、排気ダクト560がファンカバー552に固定される。ボルト挿通孔566内には、ボルト565を内側に挿通するカラー569が挿入される。
なお、図示しないがフランジ部564とファンカバー552との間は液密にシールされており、それゆえ、排気ダクト560とファンカバー552との接合部から水などの液体がファンカバー552内に入り込むことはない。さらに、排気ダクト560とファンカバー552との結合方向(一端部563が挿入される方向)が上下方向を横切る方向であるので、排気ダクト560とファンカバー552との結合部から、水などの液体が侵入しにくい。
上記したように排気ダクト560は、略L字状に形成されており、それゆえ、他端部570は、下方に向いて開口している。なお、排気ダクト560がカバー部材52の上面に配置されることによって、排気ダクト560は、地面に対して所定の高さを有するようになる。それゆえ、電気自動車10が水溜りを走行した場合であっても、排気ダクト560の他端部570のダクト開口571は、被水しにくくなる。
さらに、排気ダクト560のダクト開口571が前方を向いていることによって、後輪21が水を巻き上げた場合であっても、当該巻き上げられた水はダクト開口571に到達しにくくなる。さらに、排気ダクト560内の流路がL字状であるため、ファンカバー552内へ水が浸入しにくくなっている。それゆえ、ダクト開口571を通してファンカバー552内へ水が浸入することが抑制される。
図15に示すように、フィルタ561は、排気ダクト560のダクト開口571の全域を下方から覆っている。フィルタ固定部材562は、フィルタ561を挟んで下方から他端部570に着脱可能に取り付けられる。フィルタ固定部材562は、フィルタ561の下面と重なる下壁572を有している。下壁572には、複数の貫通孔が形成されており、それゆえ、ダクト開口571から排出される冷却風の流れが阻害されることはない。
上記されたように、バッテリモジュール60は一例としてバッテリモジュール60の充電時に冷却されるので、電気自動車10の通常運転時では、フィルタ561の外面(外部の面)にほこりなどが付着する。そして、バッテリモジュール60の冷却時に、フィルタ561の内面(排気ダクト560の内側に面する面)から外面に向かって冷却風が排出される。この際に、冷却風によって、フィルタ561の外面に付着したほこりなどが除去されるので、ほこりなどによるフィルタ561のつまりの発生が抑制される。
また、上記のように、排気ダクト560の配置および形状により、ダクト開口571は、被水しにくくなっている。それゆえ、フィルタ561は、水など液体の浸入を考慮せずにほこりなどの侵入を防ぐ機能を有していればよい。このため、外部へ排出される冷却風は、フィルタ561を通過しやすくなり、それゆえ、フィルタ561通過の際の流れの圧力損失が軽減される。この結果、バッテリケース50内での冷却風の循環が向上するので、バッテリモジュール60が効率よく冷却されるようになる。
フィルタ固定部材562には、当該フィルタ固定部材562を排気ダクト560に着脱可能に固定する固定部の一例として、一対の爪部573が形成されている。爪部573は、互いに向かい合うように配置されている。排気ダクト560の他端部570の外周面には、爪部573が係合する係合部574が形成されている。
爪部573は、内側に向かって突出する爪575が形成される。係合部574は、爪部573の爪575が引っかかるように、段状に形成されている。爪575が係合部574に係合することによって、フィルタ固定部材562の下壁572は、ダクト開口571の周縁にシール部材562aを介装して、液密に固定される。このため、ダクト開口571は、フィルタ561に覆われる。
なお、図中矢印で示すように、爪部573を外側に付勢すると、爪部573は、外側に向かって開くように変形する。爪部573が外側に開くように変形すると、爪575と係合部574との係合が解除されるので、フィルタ561の着脱作業が行える。
つぎに、ファンカバー552とカバー部材52との固定構造について、具体的に説明する。図14に示すように、ファンカバー552のフランジ部557は、カバー部材52の上面に当接している。カバー部材52の下面には、金属製のファンカバープレートロア580が配置されている。ファンカバープレートロア580は、枠形状であって、カバー部材52を通してファンカバー552のフランジ部557に対向する周縁部581を有している。
ファンカバープレートロア580は、リベット582によって、カバー部材52に固定されるとともに、上方に向かって突出する複数のウェルドボルト583が溶着固定されている。図17は、ファンカバープレートロア580の後端部に設けられるウェルドボルト583を通る断面図である。なお、図中、バッテリモジュール60は、省略されている。図14,17に示すように、ファンカバー552のフランジ部557とカバー部材52とにおいてウェルドボルト583と対向する部位には、ウェルドボルト583を挿通するボルト挿通孔584,585が形成されている。
また、ファンカバー552のフランジ部557の上面においてボルト挿通孔585が形成される範囲には、金属製のファンカバープレートアッパ586が設けられている。ファンカバープレートアッパ586は、複数に分割される形状であって、本実施形態では、第1〜3のファンカバープレートアッパ587,588,589を備えている。
第1のファンカバープレートアッパ587は、右端部に配置される。第2のファンカバープレートアッパ588は、左端部に配置される。第3に第3のファンカバープレートアッパ589は、後端部に配置される。第1〜3のファンカバープレートアッパ587〜589は、フランジ部557において各々が配置される部位の形状に合わせて形成されている。第1〜3のファンカバープレートアッパ587〜589には、ウェルドボルト583が挿通するボルト挿通孔590が形成されている。
図14,17に示すように、ファンカバー552のフランジ部557とカバー部材52とに形成されるボルト挿通孔584,585内にはカラー591が収容される。ウェルドボルト583は、ボルト挿通孔584,585,590を挿通するとともに、カラー591を挿通した後、ナット592に螺合する。
ナット592と第1〜3のファンカバープレートアッパ587〜589との間と、ナット592のねじ孔とウェルドボルト583との間と、ファンカバー552とカバー部材52との間には、シール部材593が設けられており、これらの隙間は液密にシールされている。このため、外部からファンカバー552内に水などの液体が侵入することがない。
リベット582は、上記されたシール部材593よりもカバー部材52の内側に位置している。カバー部材52においてシール部材593よりも内側は、当該シール部材593によって外部から液体の侵入がない空間となっている。このため、リベット582をカバー部材52にワッシャ582aを介装して固定した後にカバー部材52においてリベット582が挿通する挿通孔の周囲にシール部材を設ける必要がなくなる。なお、リベット582は、ファンカバープレートロア580に溶着されるので、ナット592に締結される前のファンカバープレートロア580がバッテリケース50内に脱落することが抑制される。
図18は、カバー部材52とファンカバー552との、図17で示される部位とは別部位での固定構造を示している。図17,8に示すように、ファンカバープレートロア580の周縁594とファンカバープレートアッパ586の周縁595とは、上下方向(ボルト583とナット592との締結方向)に重ならない。
ファンカバー552は、ウェルドボルト583とナット592によって、カバー部材52に締結されるが、ファンカバー552とカバー部材52とがファンカバープレートアッパ586とファンカバープレートロア580との間に挟まれることによって、ウェルドボルト583とナット592との締め付け力によって樹脂で形成されるファンカバー552とカバー部材52とが傷つくなどして液密状態が維持できなくなるようなことが抑制される。
ウェルドボルト583とナット592との締め付け力は、ファンカバープレートアッパ586の周縁595とファンカバープレートロア580の周縁594とからカバー部材52およびファンカバー552に入力される。しかしながら、ファンカバープレートロア580とファンカバープレートアッパ586との周縁594,595が上下方向(ボルト5835とナット592との締結方向)に重ならないことによって、カバー部材52とファンカバー552とにおいて締め付け力による荷重入力点が集中しなくなる。
なお、図18に示すように、ファンカバープレートアッパ586(第1〜3のファンカバープレートアッパ587〜589)の幅L1がファンカバープレートロア580の幅L2よりも小さく形成されていてもよい。または、この逆で、幅L2が幅L1よりも小さくてもよい。このようにすることによって、周縁594,595が上下方向(ボルト583とナット592との締結方向)に重ならなくなる。なお、図17,18に示される以外の部位であっても、周縁594,595の配置関係、および、幅L1と幅L2との関係は同様である。
つぎに、カバー部材52と排気ファン551との固定構造について説明する。図14に示すように、排気ファン551の下端周縁部には、3箇所に、排気ファン固定部600が形成されている。図19は、排気ファン551の近傍の断面図である。図19は、排気ファン固定部600の近傍を示している。なお、他の2箇所に排気ファンの構造も同様であってよい。
図19に示すように、排気ファン固定部600は、排気ファン551のハウジング601から周方向に延びる腕部602と、腕部602の先端に設けられる筒状のアブソーバ603とを備えている。
図14に示すように、ファンカバープレートロア580において、排気ファン551(アブソーバ603)の下方に位置する部位には、上方に突出するウェルドボルト604が設けられている。ウェルドボルト604は、ファンカバープレートロア580に溶着固定されている。なお、ファンカバープレートロア580は、上記したように周縁部581を有する枠形状であるが、アブソーバ603の下方にもプレート部分が配置されるように、周縁部581内にも複数の梁部611が形成されている。
カバー部材52においてウェルドボルト604と対向する部位には、ウェルドボルト604が挿通可能なボルト挿通孔605が形成されている。図19に示すように、アブソーバ603は、弾性体であって、内側にウェルドボルト604を挿通する。カバー部材52に形成されるボルト挿通孔605内には、カラー606が挿入されている。そして、カバー部材52とアブソーバ603との間には、内側にウェルドボルト604を挿通可能な円筒状のスペーサ607が介装されている。アブソーバ603の上面には、ワッシャ608が介装される。
ウェルドボルト604は、ボルト挿通孔605を通るとともに、カラー606とスペーサ607とアブソーバ603とワッシャ608とを通った後、ナット609に螺合する。排気ファン551は、ウェルドボルト604とナット609によって、カバー部材52に固定される。
スペーサ607によって、排気ファン551とカバー部材52との間には隙間が規定される。また、アブソーバ603が設けられることによって、排気ファン551の振動がアブソーバ603に吸収される。上記隙間とアブソーバ603とによって、排気ファン551の振動がカバー部材52に伝達されにくくなる。
スペーサ607の下部周縁には、周方向外側に広がる平面円形状のフランジ部610が形成されている。フランジ部610は、カバー部材52の上面に当接している。ファンカバープレートロア580の幅L1は、フランジ部610の幅(径)L3よりも大きい。言い換えると、フランジ部610は、ファンカバープレートロア580のプレート部分の内側に収容される。さらに、スペーサ607のフランジ部610の周縁613とファンカバープレートロア580の周縁594とが上下方向(ボルト604とナット609との締結方向)に重ならない。
このため、カバー部材52においてスペーサ607のフランジ部610の周縁613から入力される荷重と、カバー部材52においてファンカバープレートロア580の周縁594から入力される荷重とが、それぞれ異なる部位に作用することによって、これら荷重が集中することがないので、ウェルドボルト604とナット609とによる締め付け力に起因するカバー部材52への負担が軽減される。さらに、排気ファン551の振動がカバー部材52に集中して作用することが抑制される。
図20は、バッテリユニット14の後部とモータ12との位置を概略的に示す側断面図である。上記されたように、バッテリユニット14は、モータ12の前方に位置している。モータ12は、クロスメンバ35にブラケット612を介して固定されている。
クロスメンバ900は、車体11に取り付けられたバッテリユニット14よりも後方であって、モータ12よりも前方に位置しているクロスメンバである。クロスメンバ900は、例えばサイドメンバ31,32間にわたって形成されており、フレーム構体30の一部を構成している。なお、モータ12は、クロスメンバ900にブラケット612を介して固定されることに限定されない。モータ12の固定構造は、限定されない。
バッテリユニット14は、補強構造として、バッテリプロテクタ620と、第3のファンカバープレートアッパ589と備えている。図5は、バッテリケース50からバッテリプロテクタ620が取り外された状態を示している。図5に示すように、バッテリプロテクタ620は、バッテリケース50の後端部に固定されている。
バッテリプロテクタ620は、前方に向かって凹状に開く形状であって、カバー部材52のフランジ部95の後端部上に配置される後壁部621と、フランジ部95の左右端部上に配置される一対の側壁部622とを有している。後壁部621と一対の側壁部622とは、互いに一体に形成されている。後壁部621と一対の側壁部622の下縁には、フランジ部95に重なるプロテクタフランジ部623が形成されている。
バッテリプロテクタ620は、金属の板部材から形成されている。プロテクタフランジ部623は、トレイ部材51とカバー部材52とを互いに固定するボルト96とナット97とによって、バッテリケース50に固定されている。具体的には、バッテリプロテクタ620の下端部は、ボルト96とナット97とによって、トレイ部材51に固定される。トレイ部材51は、複数のバッテリモジュール60が載置されるに耐える剛性を有しており、それゆえ、バッテリプロテクタ620が強固に固定されることになる。
図20に示すように、後壁部621は、上下方向に対して、上方に向かうにつれて前方に向かって斜めに傾斜している。さらに、後壁部621は、当該後壁部621の剛性を向上するために、上下方向に波型の形状に形成されている。後壁部621の上端は、カバー部材52の上端近傍まで延びている。第3のファンカバープレートアッパ589は、略L字状である。
バッテリプロテクタ620の後壁部621が前方に向かって傾斜していることによって、万が一、電気自動車10の後端部に例えば衝突などによって衝撃が入力された場合、当外衝撃によって、図中2点鎖線で示すように、モータ12およびクロスメンバ900が前方に移動しても、クロスメンバ900は、後壁部621にガイドされることによって、斜め上前方に移動する。このため、後方からの荷重入力に起因してクロスメンバ900やモータ12が前方に移動しても、クロスメンバ900とバッテリケース50との衝突を小さく抑えることができる。
また、第3のファンカバープレートアッパ589がL字状であることによって、カバー部材52の後端部の剛性が向上する。このため、バッテリケース50の後端部が変形することが抑制され、それゆえ、バッテリケース50内に収容されるバッテリモジュール60へ衝撃が抑制されるので、バッテリモジュール60が発火するなどのおそれが抑制される。
また、第3のファンカバープレートアッパ589を利用することによって、部品点数が削減される。
つぎに、バッテリケース50内での冷却風の流れについて説明する。
図1に示すように、バッテリモジュール60を充電する際には、排気ファン551と熱交換ユニット15が駆動することによって、熱交換ユニット15から排出される冷却風は、冷却風導入配管522を通って冷却風導入口86に導かれる。
図8に示すように、冷却風導入口86から流入した冷却風の一部は、最前に配置されるリブ523にガイドされて、バイパス流出口534まで導かれる。このとき、図10に示すように、冷却風は、バッテリモジュール60の角部519に形成される切欠520を通ることができるので、最前に配置されるバッテリモジュール60近傍の冷却風の流れが阻害されることはない。バイパス流出口534からバイパスダクトカバー531内に侵入した冷却風は、前側バッテリ収納部55をバイパスして、バイパス流入口535に至る。
バイパス流出口534に侵入しない残りの冷却風は、前側バッテリ収納部55を通過する。このとき、冷却風は、リブ523にガイドされることによって、図中矢印で示すように下方に導かれる。下方へ流れる冷却風は、後方へ向かって下方に傾斜する前側前後方向仕切部503にガイドされるとともに、底壁部505とバッテリセル512との間に規定される隙間を通って後方へ流れる。
前側バッテリ収納部55の後端では、バイパス流入口535から流入する冷却風(前側バッテリ収納部55をバイパスした冷却風)と前側バッテリ収納部55内のバッテリモジュール60を冷却した冷却風が合流する。これら合流した冷却風は、トンネル部532と第1,2の流路部533a,533bとを通って中央バッテリ収納部57内のバッテリモジュール60を冷却した後、後側バッテリ収納部56内に侵入する。
後側バッテリ収納部56内では、第1,2の排気口555,556へ向かって均等に冷却風が流れる。第1,2の排気口555,556を通ってファンカバー552内へ侵入した冷却風は、ファン排気口558とファンカバー排気口559とフィルタ561とダクト開口571とを通って、車体11の前下方に排出される。
このように構成されるバッテリユニットでは、リブ523によって、冷却風はバッテリケース50の上方から下方へガイドされる。このため、バッテリケース50内にまんべんなく冷却風が流れるようになり、それゆえ、バッテリモジュール60が効率よく冷却されるようになる。
また、前・後側前後方向仕切部503,509と底壁部505との連結部518がなだらかな円弧状であることによって、トレイ部材51を型を用いて鋳造もしくは射出成形する場合、型において連結部518に対応する部位での樹脂の流動性がよくなる。
また、バッテリモジュール60のセルホルダ513の脚部517によって、底壁部505とバッテリセル512との間の隙間S1を冷却風が流れるようになるので、バッテリモジュール60が効率よく冷却されるようになる。
また、脚部517が幅方向内側に向かって突出して、連結部518と干渉しないように考慮されている。このため、バッテリモジュール60と前・後側バッテリ収容室502,508との幅方向の隙間が小さくなっても、脚部517が連結部518に干渉しない。
また、セルホルダ513の角部519に切欠520が形成されることによって、バッテリケース50内での冷却風の流れがバッテリモジュール60によって阻害されることが抑制される。このため、バッテリモジュール60が効率よく冷却されるようになる。
ついで、本発明の第2の実施形態に係るバッテリユニット14を、図21を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同様の機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、トレイ部材51の底壁部505の構造とセルホルダ513の構造とが第1の実施形態と異なる。他の構造は、第1の実施形態と同様であってよい。上記異なる点について具体的に説明する。
図21は、本実施形態の、前側バッテリ収容室502の幅方向に沿う断面図である。図21に示すように、本実施形態では、セルホルダ513は、脚部517を有していない。また、底壁部505においてバッテリセル512に対向する範囲Aには、例えば金属製の放熱部材700が設けられている。放熱部材700は、底壁部505を形成する樹脂よりも放熱性が高い。なお、前側バッテリ収容室502を代表して説明したが、後側バッテリ収容室508と中央バッテリ収納部57であっても、同様である。
放熱部材700は、バッテリセル512との間に隙間S1を規定する複数の突出部701を有している。突出部701は、バッテリセル512に当接している。突出部701は、本発明の脚部の一例である。また、放熱部材700の下面702は、底壁部505の外部へ露出している。このため、放熱部材700は、効率よく冷却される。なお、前側バッテリ収容室502を代表して説明したが、後側バッテリ収容室508と中央バッテリ収納部57であっても、同様である。
本実施形態では、放熱部材700によって、バッテリモジュール60の熱が効率よく外部へ放出されるので、バッテリモジュール60がより一層効率よく冷却されるようになる。
つぎに、本発明の第3の実施形態に係るバッテリユニット14を、図22を用いて説明する。なお、第2の実施形態と同様の機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、放熱部材700の構造が第2の実施形態と異なる。他の構造は、第2の実施形態と同様であってよい。上記異なる点について具体的に説明する。
図22は、本実施形態の、前側バッテリ収容室502の幅方向に沿う断面図である。図22に示すように、本実施形態では、放熱部材700は、バッテリセル512に対向する面702が平坦な板状である。バッテリセル512の下面は、全域放熱部材700の面702に面接触している。
本実施形態では、バッテリセル512と放熱部材700との接触面積が大きくなるので、バッテリモジュール60がより一層効率よく冷却される。なお、前側バッテリ収容室502を代表して説明したが、後側バッテリ収容室508と中央バッテリ収納部57であっても、同様である。
なお本発明を実施するに当たって、フレーム構体、バッテリユニット、桁部材をはじめとして、本発明の電気自動車の構成要素を適宜に変更して実施できることは言うまでもない。
本発明の一実施形態に係るバッテリユニットを備える電気自動車示す斜視図。 図1に示された電気自動車のフレーム構体とバッテリユニットとを示す斜視図。 図1に示された電気自動車のフレーム構体とバッテリユニットとを示す側面図。 図1に示された電気自動車のフレーム構体とバッテリユニットとを示す平面図。 図1に示されたバッテリユニットが分解された状態を示す斜視図。 図5に示された前側バッテリ収納部を拡大して示す斜視図。 図6に示されるF7の範囲を拡大して示す斜視図。 図6に示されるバッテリモジュールを分解して示す斜視図。 図6に示される前側バッテリ収容室内にバッテリモジュールが収容された状態において、前側バッテリ収納部を幅方向に断面した状態を示す断面図。 図6に示される前側バッテリ収納部の上端部を、前後方向に沿って断面して示す断面図。 図1に示されるバッテリユニットを示す前後方向に沿う断面図。 図5に示されるカバー部材からファンカバーとバイパスダクトが取り外された状態を示す平面図。 図11に示されるF13の範囲を拡大して示す断面図。 図5に示されるカバー部材からバイパスダクトとファン装置とが分解された状態を示す斜視図。 図14に示される排気ダクトユニットを分解して示す斜視図。 図15に示されるダクトを、挿入端部の挿入方向に沿って示す断面図。 図1に示されたバッテリユニットの後端部を、前後方向に沿って示す断面図。 図17に示されるカバー部材とファンカバーとの、図17で示される部位とは別部位での固定構造を示す断面図。 図14に示される排気ファン固定部の近傍を示す断面図。 図1に示されたモータとバッテリユニットの位置関係を示す断面図。 本発明の第2の実施形態に係るバッテリユニットの底壁部を示す断面図。 本発明の第3の実施形態に係るバッテリユニットの底壁部を示す断面図。
符号の説明
50…バッテリケース、52b…上壁、60…バッテリモジュール、86…冷却風導入口(導入口)、512…バッテリセル、513…セルホルダ、517…脚部、520…切欠、523…リブ(堰部材)、555…第1の排気口(排気口)、556…第2の排気口(排気口)、700…放熱部材、701…突出部(脚部)、A…範囲、S1…隙間。

Claims (6)

  1. 内部に冷却用気体を流入する導入口と、外部へ前記気体を排出する排気口と、を有するバッテリケースと、
    前記バッテリケース内に収容されて保持される複数のバッテリモジュールと、
    前記バッテリケースの上壁と前記バッテリモジュールとの間に配置されて前記バッテリモジュールと前記上壁部とに当接し、かつ、前記バッテリケースにおいて前記導入口が形成される側の端部から前記排気口が形成される側の端部へ向かう第1の方向を横切る第2の方向に延びるとともに弾性部材で形成される堰部材と、
    を具備することを特徴とするバッテリユニット。
  2. 前記バッテリケースは、
    前記バッテリケースの底壁部に形成されるとともに、隣り合う前記バッテリモジュールを仕切る仕切部を具備し、
    前記仕切部と前記底壁部との連結部は、円弧状になだらかに形成されることを特徴とする請求項1に記載のバッテリユニット。
  3. 前記バッテリモジュールは、
    前記バッテリモジュールと前記底壁部との間に隙間を規定する脚部を備えることを特徴とする請求項1及び2に記載のバッテリユニット。
  4. 前記脚部は、
    前記底壁部と前記バッテリモジュールの底面とが対向する範囲の内側に当接することを特徴とする請求項3に記載のバッテリユニット。
  5. 前記底壁部と前記バッテリモジュールの底面とが対向する部位には、前記バッテリモジュールの底面に当接する放熱部材が設けられることを特徴とする請求項1に記載のバッテリユニット。
  6. 前記バッテリモジュールは、
    複数のバッテリセルと、
    前記複数のバッテリセルを保持するセルホルダと
    を具備し、
    前記セルホルダにおいて前記バッテリケースの内面と対向する縁部には、当該縁部を切り欠く切欠が形成されることを特徴とする請求項1に記載のバッテリユニット。
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