JP2011100619A - 電源装置及びこれを備える車両並びに防水ケース - Google Patents

Abstract

【課題】ケースの接合面を防水性を維持しつつ、振動に対する耐性を高める。
【解決手段】一面を開口したケース本体２０Ａと、ケース本体２０Ａの開口面を閉塞するためのカバープレート２０Ｂと、ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂの接合面に介在されて、接合界面を防水状態に封止するための封止部材４０と、ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂを封止部材４０を介して接合する状態に固定するための固定部材と、を備え、ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂを封止部材４０を介して固定部材で固定することで、電池を収納するための内部空間を構成すると共に、該内部空間を外部から防水可能な電源装置であって、封止部材４０は、略平板状の剛性体４１と、剛性体４１の、ケース本体２０Ａ及びカバープレート２０Ｂと対向する接合面からそれぞれ、部分的に突出させ、接合面の長さ方向に沿って延長された突出部４４を備える弾性体４２とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、主として、ハイブリッド自動車や電気自動車等の自動車を駆動するモータの電源用等に使用される大電流用の電源装置及びこれを備える車両並びに防水ケースに関し、とくに電池セルを収納するケースを防水構造とする電源装置及びこれを備える車両並びに防水ケースに関する。

モータで走行する電気自動車、あるいはモータとエンジンの両方で走行するハイブリッドカー等の自動車は、電池セルをケースに収納している電源装置を搭載している。この電源装置は、モータで自動車を走行させるので出力を大きくするために、多数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高くしている。例えば、自動車に搭載される電装用のバッテリの電圧は、殆ど例外なく１２Ｖであるが、走行用のモータを駆動する電源装置の出力電圧は、一般的には２００Ｖ以上と極めて高電圧である。

この電源装置は、電池セルを収納しているケースを防水構造として電池セルを保護できる。ケースに侵入する水が、電池セルや内部の金属部品を腐食させるからである。また、ケース内に侵入する水は、漏電や感電等の原因ともなる。電源装置は、例えばフロアパネルの下に搭載されるので、室内の水が侵入しない防水構造が要求される。このような防水構造を有する電源装置は開発されている（例えば特許文献１、２参照）。

特開２００６−３５９４１号公報 特開２００７−４２３９７号公報

図２６に、従来の電源装置の断面図を示す。この図に示す電源装置では、電池セルを収納する金属製のケース１２０を上ケース１２１と下ケース１２２に二分割しており、上ケース１２１と下ケース１２２とを接合する界面にパッキン１２３などの弾性部材を配置している。ゴム製のパッキン１２３は、上ケース１２１と下ケース１２２で狭持された状態でねじ止めされて固定されると、弾性変形して上ケース１２１と下ケース１２２との隙間を埋め、防水状態となる。

しかしながら、車両用の電源装置では、振動や衝撃に晒されるため、ゴム製のパッキンでは防水状態を長期間にわたって維持することが困難であるという問題があった。ゴム製のパッキンは、劣化すると弾性力が弱まり、防水性の維持が損なわれる。特に発明者らの行った試験によれば、振動によって上ケースと下ケースとの接合界面で対抗する金属板同士ががたつくと、瞬間的に強い応力が作用してパッキンによらず金属板同士が接触し、破損されることが判明した。このように、従来の防水構造では振動に対する対策が不十分で、より耐久性、信頼性を高めた構造が求められていた。

本発明は、このような問題点を解決することを目的になされたものであり、その主な目的は、ケースの接合面を防水性を維持しつつ、振動に晒されても耐性を有する信頼性の高い電源装置及びこれを備える車両並びに防水ケースを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る電源装置によれば、一面を開口したケース本体２０Ａと、前記ケース本体２０Ａの開口面を閉塞するためのカバープレート２０Ｂと、前記ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂの接合面に介在されて、接合界面を防水状態に封止するための封止部材４０と、前記ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂを前記封止部材４０を介して接合する状態に固定するための固定部材と、を備え、前記ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂを前記封止部材４０を介して前記固定部材で固定することで、電池を収納するための内部空間を構成すると共に、該内部空間を外部から防水可能な電源装置であって、前記封止部材４０は、略平板状の剛性体４１と、前記剛性体４１の、前記ケース本体２０Ａ及びカバープレート２０Ｂと対向する接合面からそれぞれ、部分的に突出させ、接合面の長さ方向に沿って延長された突出部４４を備える弾性体４２と、を備えることができる。これにより、ケース本体とカバープレートの接合面に剛性体を介在させ、剛性体を直接狭持することでケース本体とカバープレートの間隔を確実に規定できると共に、剛性体の一部から弾性体を突出させることで、弾性体によって防水性を達成できる。

また、第２の側面に係る電源装置によれば、前記ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂとの接合界面を略平面状とできる。これにより、平板同士の接合面に平板状の封止部材を狭持させて、これらの接合を面状で行い安定して固定できる。

さらに、第３の側面に係る電源装置によれば、前記弾性体４２の厚さを、前記剛性体４１よりも若干薄く形成することができる。これにより、ケース本体とカバープレートとで狭持される弾性部材の固定が、金属板同士を直接接触させて行えるので、強度及び信頼性を向上できる。

さらにまた、第４の側面に係る電源装置によれば、前記ケース本体２０Ａが、周辺の少なくとも一部に、略平面状に突出させた本体鍔部２１Ａを設けており、前記カバープレート２０Ｂとが、前記本体鍔部２１Ａと対応する位置に、該本体鍔部２１Ａと当接する略平面状に突出させたカバー鍔部２１Ｂを設けており、前記本体鍔部２１Ａとカバー鍔部２１Ｂとで接合界面を構成することができる。これにより、ケースの側面に設けられた鍔部同士を接触させてケース本体とカバープレートを接合できる。

さらにまた、第５の側面に係る電源装置によれば、前記封止部材４０の剛性体４１が、平面方向に突出させた係止体４６を備え、前記封止部材４０の弾性体４２が、前記係止体４６を嵌入する係合部を平面方向に形成してなり、前記係止体４６を係合部に嵌入した状態で、前記封止部材４０が前記ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂとの接合界面に狭持させることができる。これにより、弾性体が剛性体に対して係止体と係合部とを介して位置決めされるので、ケース本体とカバープレートとの接合界面に狭持される際に、弾性体を意図しない姿勢で噛み込んでしまう事態を回避できる。

さらにまた、第６の側面に係る電源装置によれば、前記封止部材４０の弾性体４２が、前記突出部４４が接合面の長さ方向に沿って延長された領域の一部に、不連続な切り欠き部４８を形成することができる。これにより、突出部の切り欠き部分をケース本体とカバープレートの狭持により押し潰して、防水構造を達成できる。

さらにまた、第７の側面に係る電源装置によれば、前記封止部材４０の弾性体４２を、前記剛性体４１の周縁近傍に設けることができる。これにより、ケース本体とカバープレートを狭着することで、弾性体を設けない平面部分でカバープレート本体と封止部材とを直接接触させて両者間の間隔を規定した状態にて固定する一方、端縁部分の弾性体を弾性変形させて防水構造を構築できる。

さらにまた、第８の側面に係る電源装置によれば、前記封止部材４０は、平面部分を複数、段差状に連結することができる。これにより、ケース本体とカバープレートの接合界面で形成される様々な凹凸にも対応できる。

さらにまた、第９の側面に係る電源装置によれば、前記剛性体４１が、複数の平板で構成されてなり、前記弾性体４２が、前記複数の平板の周囲を各々被覆し、かつ平板同士を接続するよう構成することができる。これにより、弾性体を、複数の平板状剛性体を連結するジョイントとして利用でき、剛性体を小型化できるので金型成型を容易にできる。

さらにまた、第１０の側面に係る電源装置によれば、前記ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂとが金属板で構成され、前記封止部材４０の剛性体４１が金属板で構成することができる。これにより、金属板同士の接合面に金属製の封止部材を介在させて、金属板同士を安定的に固定でき、経年劣化によってケース本体とカバープレートの接合面ががたつく虞を低減できる。

さらにまた、第１１の側面に係る電源装置によれば、前記ケース本体２０Ａ及びカバープレート２０Ｂの接合面には、各々対向する位置に前記固定部材を挿入するための固定孔４７が形成されており、前記封止部材４０の剛性体４１は、平板状の一部に、前記固定孔４７と対応する位置に貫通孔４３を形成することができる。これにより、固定部材を固定する貫通孔を剛性体に開口することで、振動などによって固定部材に応力が加わっても、平面状の剛性体の広い面積で受けることにより該応力を分散させることができ、強度を維持できる。換言すると、固定部分を剛性部材で受け、封止部分を弾性体で受けるよう分離することで、これらの機能を確実に発揮ならしめる。

さらにまた、第１２の側面に係る電源装置によれば、前記貫通孔４３が前記突出部４４から離間された位置で、前記剛性体４１の、前記封止部材４０により封止される空間の外側に開口させることができる。これにより、固定部材で固定される貫通孔の部分から弾性体などの封止構造を排除することで、外部応力が固定部材に集中しても弾性体に起因するがたつき等がなく、締結力を安定的に発揮でき信頼性を向上できる。また、貫通孔による固定を封止空間の外側に配置することで、貫通孔を介した浸水を考慮する必要も無くすことができる。

さらにまた、第１３の側面に係る電源装置によれば、前記固定部材が、固定ねじであり、前記固定ねじを固定孔４７及び貫通孔４３を通じて螺合することによって前記ケース本体２０Ａ及びカバープレート２０Ｂの接合面が固定させることができる。これにより、ねじ止めによって簡単に接合面同士を固定できる。

さらにまた、第１４の側面に係る電源装置によれば、前記突出部４４が、前記剛性体４１の周囲と、前記貫通孔４３の周辺に形成されてなると共に、前記封止部材４０を前記ケース本体２０Ａ及びカバープレート２０Ｂの接合面で狭持して、前記固定部材で固定した状態で、前記突出部４４が押圧されて弾性変形し、前記ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂとの間隔が、前記剛性体４１の厚さと略等しくすることができる。これにより、固定部材による固定で突出部４４を構成する弾性体が変形して、ケース本体とカバープレートとの間隔が弾性体により浮き上がることが最小限に抑制されるので、弾性体の経年劣化などによるケース本体とカバープレートとの隙間の発生を阻止して、この部分での固定を強固に維持でき、貫通孔を介した浸水を安定的に阻止できる。

さらにまた、第１５の側面に係る車両によれば、上記いずれかの電源装置を備えることができる。

さらにまた、第１６の側面に係る防水ケースによれば、一面を開口したケース本体２０Ａと、前記ケース本体２０Ａの開口面を閉塞するためのカバープレート２０Ｂと、前記ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂの接合面に介在されて、接合界面を防水状態に封止するための封止部材４０と、前記ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂを前記封止部材４０を介して接合する状態に固定するための固定部材と、を備え、前記ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂを前記封止部材４０を介して前記固定部材で固定することで、内部空間を構成すると共に、該内部空間を外部から防水可能なケースであって、前記封止部材４０は、略平板状の剛性体４１と、前記剛性体４１の、前記ケース本体２０Ａ及びカバープレート２０Ｂと対向する接合面からそれぞれ、部分的に突出させ、接合面の長さ方向に沿って延長された突出部４４を備える弾性体４２とを備えることができる。これにより、ケース本体とカバープレートの接合面に剛性体を介在させ、剛性体を直接狭持することでケース本体とカバープレートの間隔を確実に規定できると共に、剛性体の一部から弾性体を突出させることで、弾性体によって防水性を達成できる。

電源装置を示す斜視図である。 図１の電源装置の分解斜視図である。 ケース本体とカバープレートの接合部分を示す模式断面図である。 電源装置を車両に搭載する状態を示す概略図である。 封止部材の外形を示す斜視図である。 図５の封止部材の分解斜視図である。 図５の封止部材の先端部分を示す拡大斜視図である。 ケース本体とカバープレートの接合部分の断面斜視図である。 実施例２に係る封止部材の斜視図である。 図９の封止部材の先端部分を示す斜視図である。 図１０の封止部材を用いた接合構造を示す断面図である。 実施例３に係る封止部材の先端部分を示す斜視図である。 図１２の封止部材を用いた接合構造を示す断面図である。 実施例４に係る封止部材を示す斜視図である。 図１４の封止部材の模式断面図である。 図１４の封止部材を用いて貫通孔で固定する部分を示す斜視断面図である。 実施例５に係る封止部材を示す斜視図である。 図１７の封止部材の模式断面図である。 図１７の封止部材を用いて貫通孔で固定する部分を示す斜視断面図である。 実施例６に係る封止部材の先端部分を示す斜視図である。 実施例７に係るカバーを示す分解斜視図である。 図１に示すバッテリシステムの電池ブロックの分解斜視図である。 電池セルとセパレータの積層構造を示す分解斜視図である。 エンジンとモータの走行するハイブリッドカーに電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 従来の電源装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置及びこれを備える車両並びに防水ケース並びに電源装置の充放電制御方法を例示するものであって、本発明は電源装置及びこれを備える車両並びに防水ケース並びに電源装置の充放電制御方法を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施例１）

図１〜図８に基づいて、実施例１に係る電源装置として、車載用の電源装置に適用した例を説明する。これらの図において、図１は電源装置の斜視図、図２は図１の電源装置の分解斜視図、図３はケースのケース本体とカバープレートの接合部分を示す模式断面図、図４は電源装置を車両に搭載する状態を示す概略図、図５は封止部材の外形を示す斜視図、図７は封止部材の斜視図、図６は図５の封止部材の分解斜視図、図８はケース本体とカバープレートの接合部分の断面斜視図を、それぞれ示す。これらの図に示す電源装置は、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーや、モータのみで走行する電気自動車などの電動車両の電源に最適である。ただ、本発明の電源装置は、ハイブリッドカーや電気自動車以外の車両に使用し、また、電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。またケースは、電源装置以外にも、電子回路を収納する制御装置等、機械的強度を高めつつ、内部の部材を浸水から保護する防水機能を備えたケーシングとして好適に利用できる。

図１及び図２の電源装置のケース２０は、上方を開口しているケース本体２０Ａと、このケース本体２０Ａの開口部を閉塞するカバープレート２０Ｂで構成される。カバープレート２０Ｂは、図３に示すように封止部材４０を介して、開口部を水密に閉塞した状態に、固定部材で固定している。ケース本体２０Ａは、上方を開口する箱形として、内部に多数の電池セルと送風機構９と制御回路を内蔵している。ケース本体２０Ａは周囲に本体鍔部２１Ａを設けて、この本体鍔部２１Ａの上縁をカバープレート２０Ｂの下面に封止部材４０を介して防水構造で連結している。

この電源装置は、ケース２０の上面を車両のフロアの耐荷重床等としても使用できるよう、強靭な金属板としている。電源装置は、例えば図４の実線で示すように後部座席の後方に設けている荷台３５のフロア３３に、あるいは鎖線で示すように後部座席と前部座席との間のフロア３３に搭載できる。この電源装置は、ケース上面のカバープレート２０Ｂを車両のフロアパネル３４と同一平面となるように搭載して、カバープレート２０Ｂを車両のフロアパネル３４の一部に使用できる。車両の荷台に搭載される電源装置は、カバープレート２０Ｂの上面に直接に荷物が載せられる。このため、カバープレート２０Ｂを荷台の積載量に相当する耐荷重に耐える金属板としている。この電源装置は、カバープレート２０Ｂの上に、フロアパネル３４に匹敵する強度の耐荷重床を設ける必要がない。

図４に示すように、車両のフロアパネル３４の一部にカバープレート２０Ｂを使用する電源装置は、車内でこぼされる水や、ドアを開いたときに車内に侵入し、あるいは雨具と一緒に侵入する雨水が上面に供給されることになる。この水がケース２０の内部に侵入すると前述した種々の弊害を発生させる。そこで、ケース２０の接合面に封止部材４０を介在させて防水構造を実現している。
（接合面）

カバープレート２０Ｂとケース本体２０Ａは、それぞれ外側に突出するカバー鍔部２１Ｂ、本体鍔部２１Ａを有し、このカバー鍔部２１Ｂと本体鍔部２１Ａを、固定部材であるボルト２４とナット２５で固定している。本体鍔部２１Ａとカバー鍔部２１Ｂとを接合界面とし、ケース２０の鍔部２１とする。このため各鍔部は、ケース２０の長手方向に沿ってほぼ平面状に形成している。ただし、若干の段差を設けてもよい。図１及び図２の例では、部分的に段差を設けて水平面の高さを変更している。これにより、例えばケース本体とカバープレートの接合界面で形成されるねじ頭など、様々な凹凸があってもこれを避けるように設計でき、種々の構造のケースに対して柔軟に対応できる。
（封止部材４０）

さらに接合面には、封止部材４０を介在させる。封止部材４０の外形を図５の斜視図に、その先端部分の斜視図を図７に、この封止部材４０を用いた固定構造を図８に、それぞれ示す。これらの図に示す封止部材４０は、平板状の剛性体４１と、剛性体４１の一面に接続された弾性体４２とを備える。弾性体４２は、水密な封止構造を実現する。
（剛性体４１）

剛性体４１は、ほぼ平板状の金属板で構成される。また図１及び図２に示すように、カバープレート２０Ｂとケース本体２０Ａの接合面で狭持されるよう、これらの接合面の段差に沿って段差状に折曲させている。
（貫通孔４３）

剛性体４１には、固定部材を貫通させるための貫通孔４３を開口している。貫通孔４３は、ケース本体２０Ａ及びカバープレート２０Ｂの接合面の、各々対向する位置に固定部材を挿入するため開口された固定孔４７と対応する部位に開口される。固定孔４７及び貫通孔４３を介して固定部材が挿入され、固定される。ここではボルト２４とナット２５で固定される。
（固定部材）

固定部材は、ボルトやナットが好適に利用できる。また、リベットを利用することもできる。図の例では、固定ねじであるボルト２４を使用し、固定孔４７にボルト２４を挿入してボルト２４とナット２５との螺合によってケース本体２０Ａ及びカバープレート２０Ｂの接合面を強固に固定している。またナットを使用せず、固定孔をねじ穴とする構成も利用できる。

図７及び図８に示すように、貫通孔４３の部分には弾性体を設けないことで、固定部材の固定に際して、弾性体が介在されず、弾性体の劣化によって固定が緩んだり、振動によって弾性体が圧縮されてがたつくなどの事態を回避でき、安定した固定状態が実現される。

さらに貫通孔４３は、好ましくは突出部４４から離間させた位置に開口する。これにより、固定部材で固定される貫通孔４３の部分から弾性体４２などの封止構造を排除することで、外部応力が固定部材に集中しても弾性体４２に起因するがたつき等がなく、締結力を安定的に発揮でき信頼性を向上できる。

さらにまた、貫通孔４３は好ましくは封止部材４０により封止される封止空間の外側に設ける。これによって、貫通孔４３を介した浸水を考慮する必要も無くなる。
（弾性体４２）

弾性体４２は、剛性体４１の一面に、長さ方向に沿って装着されている。この弾性体４２は、剛性体４１の表面から突出して弾性変形し、ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂとを水密に封止する。このため弾性体４２は、ケース本体２０Ａ及びカバープレート２０Ｂに対向する接合面に対して、ほぼ垂直方向に突出する突出部４４を備えている。突出部４４は、図５及び図７の斜視図に示すように、封止部材４０の長手方向に沿って延長されている。図７の例では、突出部４４は断面が先細りする山形のリブ状に設けられる。この弾性体４２はゴムなどの弾性部材で一体的に形成されている。

弾性体４２の厚さは、剛性体４１とほぼ同じか、好ましくは図１１の断面図に示すように、剛性体４１よりも若干薄く形成する。これにより、ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂとで狭持される弾性部材の固定が、金属板同士を直接接触させて行えるので、強度及び信頼性を向上できる。特に、剛性体４１がケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂと接合する座面を広くすることで、ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂに対して、広い面積で接触できるため、振動や衝撃に際しても応力の集中が回避され、振動強度が保たれる。

ケース本体とカバープレートに狭持される封止部材を単に弾性体のみで形成すると、弾性体の厚さ方向、すなわちケース本体とカバープレートとの接合界面での距離が応力で変形する。このため、特に接合面同士が振動により接触したり擦れ合うことで、摩耗や破損を生じるおそれが考えられる。またゴム製の弾性体が経年劣化して弾性力が低下することも考えられる。このため、金属板同士の接合面に金属製の封止部材を介在させて、金属板同士を安定的に固定することで、このような距離変化やがたつきを低減し、安定的に固定することができ、また防水性も安定的に維持される。
（係止体４６）

これらの剛性体４１と弾性体４２とは、係止や嵌合構造により連結されている。図２及び図７の例では、剛性体４１が平面方向に突出させた係止体４６を備え、一方の弾性体４２が係止体４６を嵌入する形状に構成された係合部４５を平面方向に形成している。これらの係止体４６を係合部４５に嵌入して、封止部材４０が構成される。図７の例では、弾性体４２はＴ字状に形成され、突出部４４の突出方向と直交する方向、すなわち封止部材４０の平面に沿って突出されている。また剛性体４１にはこの係止体４６を挿入できるＴ字状に切り欠いた係合部４５を形成している。これによって、弾性体４２の係止体４６を剛性体４１の係合部４５に嵌入して、弾性体４２を剛性体４１に連結、固定できる。係止体４６は、弾性体４２に一体成型により形成される。係合部４５は、係止体４６よりも若干小さい大きさに形成することで、弾性体４２の係止体４６を係合部４５に嵌入することで係止体４６が弾性変形して、隙間なく弾性体４２と剛性体４１とを連結できる。またＴ字状の係止体４６と係合部４５は、水平方向に抜けない上、弾性体４２と剛性体４１との位置決めも実現される。特に係止体４６と係合部４５とが正確に位置決めされることで、ケース本体とカバープレートとの接合界面に封止部材を狭着させる際に、弾性体を意図しない姿勢で噛み込んでしまう事態が回避される。例えば、接合界面に弾性体の位置決め用モールドを設ける構成などでは、固定時に弾性体が位置ずれしたり界面に噛みこんでも、固定後にそのような不具合を確認できない。これに対して、上述のように弾性体４２を剛性体４１と一体的に連結した封止部材４０とすることで、ケース本体とカバープレートの固定に際して封止部材４０の位置を明確に視認でき、また弾性体４２の位置ずれが剛性体４１の位置ずれとなるため、噛み込みが生じても確認でき、連結の信頼性が向上する。なお、係止体４６はＴ字状とする他、Ｌ字状や十字状等、他の形状とすることもできる。
（実施例２）

なお図５〜図７に示す係止体と係合部の構成は一例であり、他の構造も適宜採用できる。例えば実施例２として図９の斜視図及び図１０の拡大図並びに図１１の断面図に示す封止部材４０Ｂでは、図５及び図７の例とは逆に、剛性体４１Ｂ側に係止体４６Ｂを設け、弾性体４２Ｂ側に係合部４５Ｂを設けている。この構成においても上記と同様の作用効果を得ることができる。

上記の例では、弾性体を剛性体と同様、平板状に形成して、突出部を周辺から突出させている。また突出部４４は、図７や図１０の例では、図１１の断面図に示すように、端縁から若干離間させた位置に設けている。この位置に設けられた突出部４４は、突出部が安定的に保持される。逆に端縁に突出部を設けると、突出部が折曲され変形しやすくなり封止効果が低減する虞があるので、このような事態を効果的に回避できる。
（実施例３）

ただ突出部を、このような突出形状とせずに、弾性体自体の形状として構成することもできる。例えば実施例３として図１２の斜視図や図１３の断面図に示す封止部材４０Ｃでは、図１０等と同様、Ｔ字状の係止体４６Ｃを備える剛性体４１Ｃを使用し、弾性体４２Ｃを、Ｔ字状係止体４６Ｃの側面開口に挿入できる大きさ及び形状のブロック状としている。この形状の弾性体４２Ｃは外形が極めてシンプルであることから製造が容易かつ低コストであり、また弾性体４２Ｃが全体的に変形するため、部分的な劣化による信頼性低下の問題も少ない。またこの弾性体４２Ｃは、接合面の長さ方向に沿って延長された領域の一部に、不連続な切り欠き部４８を形成しており、ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂの狭持により切り欠き部分が押し潰されて閉塞され、この部分でも封止構造が達成できる。
（実施例４）

また以上の例では、突出部による封止構造を封止部材の長手方向に沿って片面のみに設けているが、両側に設けることでより水密性を高めることもできる。あるいは矩形状の封止部材の３面に突出部を設けたり、さらに４面すべてを突出部で囲む構成としてもよい。実施例４に係る封止部材４０Ｄの斜視図を図１４に、その断面図を図１５に、さらに貫通孔４３の部分を拡大した斜視断面図を図１６に、それぞれ示す。これらの図に示す封止部材４０Ｄは、剛性体４１Ｄを延長した平板状とし、その周囲を全周に渡って弾性体４２Ｄで覆っている。またこの弾性体４２Ｄは図１５の断面図に示すように、剛性体４１Ｄの周辺部分で剛性体４１Ｄの表面よりも突出して突出部４４Ｄを形成しており、この突出部４４をケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂの接合界面で突出、狭持させて封止構造を実現している。この構造の封止部材４０Ｄは、剛性部材の全周で水密構造が確立されるため、特に封止部材４０Ｄの長手方向にわたって平行に走る二重の封止構造が得られる点で、防水信頼性が高い利点が得れる。また、平板状の弾性体が存在せず、封止部材４０Ｄの大部分を剛性体４１Ｄとすることで、ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂの接合界面の応力を剛性体４１Ｄで受けるため、ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂとの間隔がほぼ全域にわたって剛性体４１Ｄの厚さに規定され、接合強度の信頼性も高い。すなわち、ケース本体２０Ａ及びカバープレート２０Ｂの接合面で封止部材４０Ｄを狭持して固定部材で固定した状態で、ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂとの間隔は、剛性体４１Ｄの厚さとほぼ等しくなる。これにより、固定部材による固定で突出部４４Ｄを構成する弾性体４２Ｄが変形して、ケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂとの間隔が弾性体４２Ｄにより浮き上がることが最小限に抑制されるので、弾性体の経年劣化などによるケース本体とカバープレートとの隙間の発生を阻止して、この部分での固定を強固に維持でき、貫通孔を介した浸水を安定的に阻止できる。

さらにこの封止部材４０Ｄは、図１６の断面図に示すように、貫通孔４３Ｄの部分にも第二弾性体４２Ｄ’を被覆して、防水構造を達成している。これにより、貫通孔４３Ｄからの浸水も効果的に阻止できる。
（実施例５）

さらにまた、以上の封止部材の例では、剛性体を一枚の金属板で構成しているが、この構成に限られず、複数枚の金属板で構成すると共に、複数の剛性板を連結する連結部材として、弾性体を使用する構成としてもよい。このような例として実施例５に係る封止部材４０Ｅを、図１７の斜視図及び図１８の断面図並びに貫通孔４３Ｅ部分の拡大断面図を示す図１９の断面斜視図に示す。これらの図に示す封止部材４０Ｅは、複数枚の金属板よりなる剛性体４１Ｅと、各剛性体４１Ｅの周囲を被覆すると共に、これらを連結する弾性体４２Ｅとで構成される。

これにより、剛性体４１Ｅを構成する金属板の長さを短くできるため、剛性体の金型成型が容易になる。また複数の平板状剛性体４１Ｅを連結するジョイントとして弾性体４２Ｅを利用することで、封止構造のみならず接合界面の段差にも柔軟に対応できる利点が得られる。すなわち、段差に応じた形状に金属板を折曲する際の、製造公差による接合面での隙間の発生を低減するため、剛性体４１Ｅを複数枚の金属平板に分割し、高さの異なる部分は弾性体４２Ｅで繋ぐことによって、このような製造公差を吸収でき、さらに防水性も同時に達成できる。すなわち、平面状でなく凹凸を有する接合面にも柔軟に対応できる。

なおこの封止部材４０Ｅの例では、図１９の斜視断面図に示すように、貫通孔部分に封止構造は特に設けていないが、上述した図１６に示すような封止構造を付加してもよいことはいうまでもない。
（実施例６）

上述した各実施例の構成は、適宜組み合わせることができる。例えば、実施例５の複数枚の剛性体を弾性体で連結する構成において、弾性体に実施例１等に示す突出部を設けてもよい。このような構成の封止部材を、実施例６として図２０に示す。この図に示す封止部材４０Ｆは、貫通孔４３Ｆを設けた弾性体４２Ｆを複数、弾性体４２Ｆで連結しており、さらに弾性体４２Ｆに突出部４４Ｆを設けている。この突出部４４Ｆも、断面が先細りする山形のリブ状となるよう、弾性体４２Ｆと一体的に形成されている。この構成であれば、上述した実施例５の効果である、複数の剛性体４１Ｆを構成する各金属板の長さをそれぞれ短くできるため金型成型に有利となり、また凹凸を有する接合面にも柔軟に対応でき、製造公差の吸収も図られることに加えて、このような凹凸状の段差に対応して封止部材４０Ｆが変形しても、リブ状の突出部４４Ｆによって水密性を確実に発揮でき、信頼性を一層向上できる。

このように、固定部材を固定する貫通孔を剛性体に開口することで、振動などによって固定部材に応力が加わっても、平面状の剛性体の広い面積で受けることにより該応力を分散させることができ、強度を維持できる。換言すると、固定部分を剛性部材で受け、封止部分を弾性体で受けるよう分離することで、これらの機能を確実に発揮ならしめる。
（ケース２０）

さらに電源装置のケース内部について説明する。電源装置は、電池ブロック３をケース２０に固定して定位置に配置している。図１及び図２に示す電源装置は、ケース２０をケース本体２０Ａとカバープレート２０Ｂとで構成する。なお、ケースは二分割に限られず、三分割以上とすることも可能であることは言うまでもない。例えば図２１に示す実施例７では、カバープレート２０Ｂをさらに二分割して、第一カバープレート２０Ｃと第二カバープレート２０Ｄで構成している。ケースは、金属板や硬質のプラスチック、とくに繊維で補強したプラスチック製とできる。

図２のケース２０は、鍔部２１を電池ブロック３の側面に配置している。ただ、鍔部は、電池ブロックの上部や下部、あるいはその中間に配置することもできる。このケース２０は、電池ブロック３のエンドプレート１０をケース本体２０Ａに止ネジ（図示せず）で固定して、電池ブロック３を固定している。止ネジは、ケース本体２０Ａを貫通してエンドプレート１０のネジ孔（図示せず）にねじ込まれて、電池ブロック３をケース２０に固定する。止ネジは、頭部をケース本体２０Ａから突出させている。さらに、図１及び図２のケース２０は、内部に電池ブロック３を固定して、電池ブロック３の外側面とケース２０の側壁２２の内面との間に送風ダクト５を設けている。

さらに、ケース２０は、両端に端面プレート３０を連結している。端面プレート３０は、電池ブロック３に連結される状態で、供給ダクト６と排出ダクト７からなる送風ダクト５に連結される連結ダクト３１を、プラスチックなどで一体的に成形して外側に突出するように設けている。この連結ダクト３１は、強制送風機構９に連結され、あるいは電源装置から冷却気体を排気する外部排気ダクト（図示せず）に連結される。これらのダクトは、硬質のプラスチックや金属板で製作できる。端面プレートは、図示しないが、係止構造で電池ブロックのエンドプレートに連結している。ただ、端面プレートは、係止構造以外の連結構造で電池ブロックに連結し、あるいは、ケースに固定することもできる。

これらの図に示す電源装置は、複数の角形電池からなる電池セル１を冷却隙間４ができる状態で積層している電池ブロック３と、この電池ブロック３の電池セル１に冷却気体を強制送風して冷却する強制送風機構９とを備える。電池ブロック３は、積層している電池セル１の間にセパレータ２を挟着している。このセパレータ２は、図２３に示すように、電池セル１との間に冷却隙間４ができる形状としている。さらに、図のセパレータ２は、両面に電池セル１を嵌着構造で連結している。電池セル１に嵌着構造で連結されるセパレータ２を介して、隣接する電池セル１の位置ずれを阻止して積層している。

角形電池の電池セル１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池セルは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池とすることもできる。図の電池セル１は、所定の厚さを有する四角形で、上面の両端部には正負の電極端子１３を突出して設けており、上面の中央部には安全弁の開口部１Ａを設けている。積層される電池セル１は、隣接する電極端子１３を連結具（図示せず）で連結して、互いに直列に接続される。電源装置は、隣接する電池セル１の正負の電極端子１３を積層状態で連結して、互いに直列に接続している。電池セル１は、正負の電極端子１３をバスバー（図示せず）で連結して互いに直列に接続することができる。隣接する電池セル１を互いに直列に接続する電源装置は、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただし、電源装置は、隣接する電池セルを並列に接続することもできる。電池セル１は、金属製の外装缶で製作している。この電池セル１は、隣接する電池セル１の外装缶のショートを防止するために絶縁材のセパレータ２を挟着している。電池セルは、外装缶をプラスチックなどの絶縁材で製作することもできる。この電池セルは、外装缶を絶縁して積層する必要がないので、セパレータを金属製とすることもできる。

セパレータ２は、プラスチック等の絶縁材で製作して、隣接する電池セル１を絶縁している。セパレータ２は、電池セル１を冷却するために、電池セル１との間に、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間４を設けている。図２３のセパレータ２は、電池セル１との対向面に、両側縁まで延びる溝２Ａを設けて、電池セル１との間に冷却隙間４を設けている。図のセパレータ２は、複数の溝２Ａを、互いに平行に所定の間隔で設けている。図２３のセパレータ２は、両面に溝２Ａを設けており、互いに隣接する電池セル１とセパレータ２との間に冷却隙間４を構成する。この構造は、セパレータ２の両側に形成される冷却隙間４で、両側の電池セル１を効果的に冷却できる特長がある。ただ、セパレータは、片面にのみ溝を設けて、電池セルとセパレータとの間に冷却隙間を設けることもできる。図の冷却隙間４は、電池ブロック３の左右に開口するように水平方向に設けられている。さらに、図２３のセパレータ２は、両側に切欠部２Ｂを設けている。このセパレータ２は、両側に設けた切欠部２Ｂにおいて、隣接する電池セル１の対向面の間隔を広くして、冷却気体の通過抵抗を少なくできる。このため、冷却気体を切欠部２Ｂからセパレータ２と電池セル１との間の冷却隙間４にスムーズに送風して、電池セル１を効果的に冷却できる。以上のように、冷却隙間４に強制送風される空気は、電池セル１の外装缶を直接に効率よく冷却する。この構造は、電池セル１の熱暴走を有効に阻止しながら、電池セル１を効率よく冷却できる特徴がある。
（エンドプレート１０）

電池ブロック３は、両端にエンドプレート１０を設けて、一対のエンドプレート１０を連結材１１で連結して、積層している電池セル１とセパレータ２とを挟着する状態に固定している。エンドプレート１０は、電池セル１の外形にほぼ等しい外形の四角形としている。連結材１１は、図２２に示すように、両端を内側に折曲して折曲片１１ｄをエンドプレート１０に止ネジ１２で固定している。図示しないが、連結材の折曲部分を延長して、エンドプレートを囲むようにして止ネジで固定することもできる。あるいは、エンドプレートの側面に雌ねじ孔を設けて、連結材を貫通する止ネジをねじ込んで固定してもよい。エンドプレートの外側面に固定される連結材は折曲片を設けることなく、直線状としてエンドプレートに固定される。

図２２のエンドプレート１０は、外側に補強リブ１０Ａを一体的に成形して設けて補強している金属製である。金属製のエンドプレート１０は十分な強度を有し、止ネジ１２の締結トルクにも耐性を有する。さらに、エンドプレート１０の外側の表面に、連結材１１の折曲片１１ｄを連結する連結孔１０ａを設けている。図２２のエンドプレート１０は、外側表面の四隅部に４個の連結孔１０ａを設けている。連結孔１０ａは雌ネジ穴である。このエンドプレート１０は、連結材１１を貫通する止ネジ１２を雌ネジ穴にねじ込んで連結材１１を固定することができる。

以上の電池ブロック３は、図２に示すように、２列に分離して配列されて、２列の電池ブロック３の間と外側に送風ダクト５が設けられる。図の電源装置は、２列の電池ブロック３の間に、各々の冷却隙間４に連結する供給ダクト６を設けている。さらに、２列に分離された電池ブロック３の外側には排出ダクト７を設けており、排出ダクト７と供給ダクト６との間に複数の冷却隙間４を並列に連結している。この電源装置は、図１の矢印で示すように、強制送風機構９でもって供給ダクト６から排出ダクト７に向けて冷却気体を強制送風して電池セル１を冷却する。供給ダクト６から排出ダクト７に強制送風される冷却気体は、供給ダクト６から分岐されて、各々の冷却隙間４に送風されて電池セル１を冷却する。電池セル１を冷却した冷却気体は、排出ダクト７に集合して排気される。

以上の電源装置は、車載用のバッテリシステムとして利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、あるいはモータのみで走行する電気自動車などの電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。

図２４に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーに電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３に電力を供給するバッテリシステム１００Ｂと、バッテリシステム１００Ｂの電池を充電する発電機９４とを備えている。バッテリシステム１００Ｂは、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、バッテリシステム１００Ｂの電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、バッテリシステム１００Ｂから電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、バッテリシステム１００Ｂの電池を充電する。

また図２５に、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３に電力を供給するバッテリシステム１００Ｃと、このバッテリシステム１００Ｃの電池を充電する発電機９４とを備えている。モータ９３は、バッテリシステム１００Ｃから電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、バッテリシステム１００Ｃの電池を充電する。

本発明に係る車両用電源装置及びこれを備える車両並びに防水ケースは、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車などの電源装置として好適に利用できる。また防水ケースは、電源装置を収納するケースに限られず、防水構造が求められる他の用途にも好適に利用できる。

１００Ｂ、１００Ｃ…バッテリシステム
１…電池セル；１Ａ…開口部
２…セパレータ；２Ａ…溝；２Ｂ…切欠部
３…電池ブロック
４…冷却隙間
５…送風ダクト
６…供給ダクト
７…排出ダクト
９…強制送風機構
１０…エンドプレート；１０Ａ…補強リブ；１０ａ…連結孔
１１…連結材；１１ｄ…折曲片
１２…止ネジ
１３…電極端子
２０…ケース；２０Ａ…ケース本体；２０Ｂ…カバープレート
２０Ｃ…第一カバープレート；
２０Ｄ…第二カバープレート
２１…鍔部
２１Ａ…本体鍔部
２１Ｂ…カバー鍔部
２２…側壁
２４…ボルト
２５…ナット
３０…端面プレート
３１…連結ダクト
３３…フロア
３４…フロアパネル
３５…荷台
４０、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆ…封止部材
４１、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｅ、４１Ｆ…剛性体
４２、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅ、４２Ｆ…弾性体
４２Ｄ’…第二弾性体
４３、４３Ｄ、４３Ｅ、４３Ｆ…貫通孔
４４、４４Ｄ、４４Ｆ…突出部
４５、４５Ｂ…係合部
４６、４６Ｂ、４６Ｃ…係止体
４７…固定孔
４８…切り欠き部
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
１２０…ケース
１２１…上ケース
１２２…下ケース
１２３…パッキン
ＥＶ、ＨＶ…車両

Claims (16)

1. 一面を開口したケース本体(20A)と、
   前記ケース本体(20A)の開口面を閉塞するためのカバープレート(20B)と、
   前記ケース本体(20A)とカバープレート(20B)の接合面に介在されて、接合界面を防水状態に封止するための封止部材(40)と、
   前記ケース本体(20A)とカバープレート(20B)を前記封止部材(40)を介して接合する状態に固定するための固定部材と、
   を備え、前記ケース本体(20A)とカバープレート(20B)を前記封止部材(40)を介して前記固定部材で固定することで、電池を収納するための内部空間を構成すると共に、該内部空間を外部から防水可能な電源装置であって、
   前記封止部材(40)は、
   略平板状の剛性体(41)と、
   前記剛性体(41)の、前記ケース本体(20A)及びカバープレート(20B)と対向する接合面からそれぞれ、部分的に突出させ、接合面の長さ方向に沿って延長された突出部(44)を備える弾性体(42)と、
   を備えることを特徴とする電源装置。
2. 請求項１に記載の電源装置であって、
   前記ケース本体(20A)とカバープレート(20B)との接合界面が略平面状であることを特徴とする電源装置。
3. 請求項１又は２に記載の電源装置であって、
   前記弾性体(42)の厚さは、前記剛性体(41)よりも若干薄く形成されてなることを特徴とする電源装置。
4. 請求項１から３のいずれか一に記載の電源装置であって、
   前記ケース本体(20A)が、周辺の少なくとも一部に、略平面状に突出させた本体鍔部(21A)を設けており、
   前記カバープレート(20B)とが、前記本体鍔部(21A)と対応する位置に、該本体鍔部(21A)と当接する略平面状に突出させたカバー鍔部(21B)を設けており、
   前記本体鍔部(21A)とカバー鍔部(21B)とで接合界面を構成してなることを特徴とする電源装置。
5. 請求項１から４のいずれか一に記載の電源装置であって、
   前記封止部材(40)の剛性体(41)が、平面方向に突出させた係止体(46)を備え、
   前記封止部材(40)の弾性体(42)が、前記係止体(46)を嵌入する係合部(45)を平面方向に形成してなり、
   前記係止体(46)を係合部(45)に嵌入した状態で、前記封止部材(40)が前記ケース本体(20A)とカバープレート(20B)との接合界面に狭持されてなることを特徴とする電源装置。
6. 請求項１から５のいずれか一に記載の電源装置であって、
   前記封止部材(40)の弾性体(42)が、前記突出部(44)が接合面の長さ方向に沿って延長された領域の一部に、不連続な切り欠き部(48)を形成してなることを特徴とする電源装置。
7. 請求項１から６のいずれか一に記載の電源装置であって、
   前記封止部材(40)の弾性体(42)が、前記剛性体(41)の周縁近傍に設けられてなることを特徴とする電源装置。
8. 請求項１から７のいずれか一に記載の電源装置であって、
   前記封止部材(40)が、平面部分を複数、段差状に連結してなることを特徴とする電源装置。
9. 請求項８に記載の電源装置であって、
   前記剛性体(41)が、複数の平板で構成されてなり、
   前記弾性体(42)が、前記複数の平板の周囲を各々被覆し、かつ平板同士を接続するよう構成してなることを特徴とする電源装置。
10. 請求項１から９のいずれか一に記載の電源装置であって、
    前記ケース本体(20A)とカバープレート(20B)とが金属板で構成され、
    前記封止部材(40)の剛性体(41)が金属板で構成されてなることを特徴とする電源装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一に記載の電源装置であって、
    前記ケース本体(20A)及びカバープレート(20B)の接合面には、各々対向する位置に前記固定部材を挿入するための固定孔(47)が形成されており、
    前記封止部材(40)の剛性体(41)は、平板状の一部に、前記固定孔(47)と対応する位置に貫通孔(43)を形成してなることを特徴とする電源装置。
12. 請求項１１に記載の電源装置であって、
    前記貫通孔(43)が前記突出部(44)から離間された位置で、前記剛性体(41)の、前記封止部材(40)により封止される空間の外側に開口されてなることを特徴とする電源装置。
13. 請求項１１又は１２に記載の電源装置であって、
    前記固定部材が、固定ねじであり、
    前記固定ねじを固定孔(47)及び貫通孔(43)を通じて螺合することによって前記ケース本体(20A)及びカバープレート(20B)の接合面が固定されてなることを特徴とする電源装置。
14. 請求項１１に記載の電源装置であって、
    前記突出部(44)が、前記剛性体(41)の周囲と、前記貫通孔(43)の周辺に形成されてなると共に、
    前記封止部材(40)を前記ケース本体(20A)及びカバープレート(20B)の接合面で狭持して、前記固定部材で固定した状態で、前記突出部(44)が押圧されて弾性変形し、前記ケース本体(20A)とカバープレート(20B)との間隔が、前記剛性体(41)の厚さと略等しいことを特徴とする電源装置。
15. 請求項１から１４のいずれか一に記載の電源装置を備える車両。
16. 一面を開口したケース本体(20A)と、
    前記ケース本体(20A)の開口面を閉塞するためのカバープレート(20B)と、
    前記ケース本体(20A)とカバープレート(20B)の接合面に介在されて、接合界面を防水状態に封止するための封止部材(40)と、
    前記ケース本体(20A)とカバープレート(20B)を前記封止部材(40)を介して接合する状態に固定するための固定部材と、
    を備え、前記ケース本体(20A)とカバープレート(20B)を前記封止部材(40)を介して前記固定部材で固定することで、内部空間を構成すると共に、該内部空間を外部から防水可能なケースであって、
    前記封止部材(40)は、
    略平板状の剛性体(41)と、
    前記剛性体(41)の、前記ケース本体(20A)及びカバープレート(20B)と対向する接合面からそれぞれ、部分的に突出させ、接合面の長さ方向に沿って延長された突出部(44)を備える弾性体(42)と、
    を備えることを特徴とする防水ケース。

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