JP2013157181A - 電池収納構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の車室外に電池パックが配置された場合に、可動部材が劣化するのを抑制することが可能な電池収納構造を提供する。
【解決手段】電池収納構造５０は、車両の車室外に配置された電池パック１と、車両のフロアパネル１０４に設けられた蓋部材２とを備える。電池パック１は、電池モジュール１１と、開口部１４ａが形成された筐体１４とを含む。蓋部材２には、筐体１４とにより電池モジュール１１が収納される空間Ｓを形成する可動部材２１が設けられている。可動部材２１は、空間Ｓ内の圧力変動に応じて移動するように構成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両に搭載される電池を収納する電池収納構造に関する。

従来、走行用の駆動力源としてエンジン（内燃機関）およびモータジェネレータを備えたハイブリッド車両や、走行用の駆動力源としてモータジェネレータのみを備えた電動車両などが知られている。このようなモータジェネレータを備えた車両には、モータジェネレータを駆動するとともに、モータジェネレータで発電された電力を蓄電するための電池パックが設けられている。

このような車両に搭載される電池パックは、電池モジュールと、電池モジュールを収納する筐体とを備えており、車両のトランクに配置されている（たとえば、特許文献１参照）。そして、特許文献１の電池パックでは、筐体が密閉構造にされるとともに、筐体の側面に緩圧部（可動部材）が設けられている。この緩圧部は、筐体内の温度変動に伴う筐体内の圧力変動を吸収するために設けられている。具体的には、緩圧部は、気密性および弾力性を有しており、筐体内の圧力（気圧）が上昇すると外部に向けて張り出し、上昇した圧力が低下すると引っ込むように構成されている。

特開２００９−２５９７８５号公報

ここで、電池パックを搭載する車両では、電池パックが車両のフロアパネルの下方（車室外）に配置される場合がある。この場合には、電池パックがトランクに配置される場合に比べて、高い耐候性（耐久性）が要求される。特に、緩圧部は圧力に応じて移動するため劣化しやすいと考えられる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、車両の車室外に電池パックが配置された場合に、可動部材が劣化するのを抑制することが可能な電池収納構造を提供することである。

本発明による電池収納構造は、車両に搭載される電池を収納する電池収納構造であって、車両の車室外に配置された電池パックと、車両のフロアパネルに設けられた蓋部材とを備える。電池パックは、電池と、開口部が形成された筐体とを含み、蓋部材には、筐体とにより電池が収納される空間を形成する可動部材が設けられ、可動部材は、空間内の圧力変動に応じて移動するように構成されている。

このように構成することによって、可動部材が蓋部材に設けられることにより、可動部材が車室内に面するので、可動部材が車室外に面する場合に比べて、可動部材が劣化するのを抑制することができる。

上記電池収納構造において、電池パックには、電池を遮断するための遮断部が着脱可能に設けられ、蓋部材は、車両の車室内側から開口部を介して遮断部を着脱するために設けられていてもよい。

このように構成すれば、遮断部の着脱用の蓋部材に可動部材を設けることにより、可動部材が設けられる蓋部材を別途設ける場合に比べて、部品点数の増加を抑制することができる。

上記電池収納構造において、可動部材は、蓋部材と電池パックとの間に配置され、蓋部材には、可動部材が移動したときに空気を通過させるための第１通気孔が形成されていてもよい。

このように構成すれば、可動部材を蓋部材に対して車室外側に配置することができる。

この場合において、蓋部材には、可動部材を覆い、可動部材の移動を規制するカバーが設けられ、カバーには、可動部材が移動したときに空気を通過させるための第２通気孔が形成されていてもよい。

このように構成すれば、蓋部材とカバーとの間に可動部材が配置されることにより、可動部材の移動量を規制することができる。

上記電池収納構造において、筐体と蓋部材との間には、開口部を取り囲むように封止部材が設けられ、空間は、筐体と、可動部材と、封止部材とにより形成されていてもよい。

このように構成すれば、筐体などの寸法にばらつきが生じた場合にも、電池が収納される空間を容易に密閉することができる。

本発明の電池収納構造によれば、車両の車室外に電池パックが配置された場合に、可動部材が劣化するのを抑制することができる。

本発明の第１実施形態による電池収納構造を構成する電池パックが搭載される車両を示した概略図である。 図１の電池パックの概略を示した斜視図である。 図１の電池パックの電気的構成を示した回路図である。 本発明の第１実施形態による電池収納構造を示した断面図である。 図４の電池収納構造の可動部材が縮んだ状態を示した断面図である。 本発明の第２実施形態による電池収納構造を示した断面図である。 本発明の第３実施形態による電池収納構造を示した断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
−構成−
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による電池収納構造５０を構成する電池パック１および電池パック１が搭載される車両１００について説明する。

電池パック１は、図１に示すように、車両１００に搭載されており、車両１００の車室外に配置されている。具体的には、電池パック１は、車両１００の下部に設けられた電池パック収納部１０１に取り付けられている。

また、電池パック１は、図２に示すように、高電圧電源を構成する複数の電池モジュール１１と、電子部品が収納されたジャンクションブロック１２と、高電圧電源を遮断するための遮断装置１３と、これらを収納する筐体１４とを含んでいる。

電池モジュール１１は、図３に示すように、モータジェネレータ１０３を駆動する電力を供給するとともに、モータジェネレータ１０３により発電された電力を蓄電するように構成されている。この電池モジュール１１は、たとえば、充放電可能なニッケル水素電池またはリチウムイオン電池である。複数の電池モジュール１１は、接地ラインＮＬ１と電源ラインＰＬ１との間に直列に接続されており、ジャンクションブロック１２を介してインバータ１０２に接続されている。

ジャンクションブロック１２は、システムメインリレー１２ａ〜１２ｃを含んでいる。システムメインリレー１２ａ〜１２ｃは、電池モジュール１１とインバータ１０２とを接続または遮断するために、電池モジュール１１とインバータ１０２との間に設けられている。システムメインリレー１２ａ〜１２ｃは、ＥＣＵ（図示省略）からの制御信号に基づいてオン／オフ状態が切り替えられる。

具体的には、正極側のシステムメインリレー１２ａは、オン状態のときに電源ラインＰＬ１およびＰＬ２を接続するとともに、オフ状態のときに電源ラインＰＬ１およびＰＬ２を遮断する。負極側のシステムメインリレー１２ｂは、オン状態のときに接地ラインＮＬ１およびＮＬ２を接続するとともに、オフ状態のときに接地ラインＮＬ１およびＮＬ２を遮断する。

なお、システムメインリレー１２ｃは、突入電流の発生を抑制するために設けられている。システムメインリレー１２ｃには抵抗器１２ｄが直列に接続され、システムメインリレー１２ｃおよび抵抗器１２ｄは、システムメインリレー１２ａに並列に接続されている。そして、電池モジュール１１がインバータ１０２に接続される際には、システムメインリレー１２ｂおよび１２ｃがオン状態にされた後、システムメインリレー１２ａがオン状態にされるとともに、システムメインリレー１２ｃがオフ状態にされる。

すなわち、システムメインリレー１２ａおよび１２ｂがオン状態の場合には、電池モジュール１１の電力をインバータ１０２に供給可能であり、かつ、インバータ１０２から供給される電力により電池モジュール１１を充電可能である。また、システムメインリレー１２ａ〜１２ｃがオフ状態の場合には、電池モジュール１１をインバータ１０２と電気的に分離することが可能である。

遮断装置１３は、複数の電池モジュール１１の中間において直列に接続されたサービスプラグ１３ａおよびヒューズ１３ｂを有する。サービスプラグ１３ａは、点検作業時などに高電圧電源を遮断するために設けられており、ソケット部に対して着脱可能に構成されている。ヒューズ１３ｂは、短絡故障などが発生した場合に高電圧電源を遮断するために設けられている。なお、サービスプラグ１３ａは、本発明の「遮断部」の一例である。

また、電池パック１には、電池モジュール１１の充放電電流を検出する電流センサ１１ａ、電池モジュール１１の電圧を検出する電圧センサ１１ｂ、および、電池モジュール１１の温度（電池温度）を検出する温度センサ（図示省略）が設けられている。

インバータ１０２は、たとえば、ＩＧＢＴおよびダイオードを有する三相ブリッジ回路であり、ＥＣＵから供給される駆動信号によりＩＧＢＴのオン／オフ状態が制御されることによって回生制御または力行制御される。具体的には、インバータ１０２は、電池パック１から供給される直流電流を交流電流に変換してモータジェネレータ１０３を駆動する（力行制御）とともに、モータジェネレータ１０３で発電された交流電流を直流電流に変換して電池パック１に出力する（回生制御）。

モータジェネレータ１０３は、電動機として機能するとともに、発電機として機能するように構成されている。モータジェネレータ１０３は、たとえば、交流同期電動機であり、永久磁石からなるロータと、３相巻線が巻回されたステータとを有する。

次に、図４を参照して、第１実施形態による電池収納構造５０の構造について説明する。

電池収納構造５０は、図４に示すように、電池パック１と、蓋部材２と、封止部材３とを備えている。電池収納構造５０は、電池モジュール１１を密閉された空間Ｓ内に収納するように構成されている。

電池パック１は、車両１００（図１参照）のフロアパネル１０４の下方に配置されている。すなわち、電池パック１は、車両１００の車室外に配置されている。電池パック１の筐体１４には、車室内側からサービスプラグ１３ａを着脱するための開口部１４ａが形成されている。この開口部１４ａは、サービスプラグ１３ａの上方に形成されている。

蓋部材２は、フロアパネル１０４に形成された開口部１０４ｂを塞ぐために設けられている。この蓋部材２は、ねじ１０４ａによりフロアパネル１０４に対して取り付けおよび取り外し可能に構成されている。なお、開口部１０４ｂは、車室内側からサービスプラグ１３ａを着脱するために設けられている。すなわち、蓋部材２と、開口部１０４ｂおよび１４ａと、サービスプラグ１３ａとは、垂直方向（Ｚ１およびＺ２方向）において連なるように配置されている。

また、蓋部材２には、車室外側（電池パック１側）に可動部材２１が設けられている。可動部材２１は、蛇腹（ベローズ）状に形成された筒部２１ａと、筒部２１ａの一方端部（Ｚ２方向側の端部）を塞ぐ底部２１ｂとを有する。可動部材２１では、筒部２１ａの他方端部（Ｚ１方向側の端部）が開放されており、その開放された他方端部が蓋部材２に取り付けられている。この可動部材２１は、筒部２１ａが垂直方向に伸縮可能であり、底部２１ｂを垂直方向に移動可能に構成されている。すなわち、可動部材２１は、空間Ｓ内の圧力変動に応じて移動するように構成されている。なお、筒部２１ａと底部２１ｂとは、たとえば、エラストマにより一体的に形成されている。

蓋部材２には、可動部材２１の筒部２１ａの内側に通気孔２ａが形成されている。この通気孔２ａは、可動部材２１が移動したときに、車室内と可動部材２１の内部領域との間で空気をやり取りするために形成されている。なお、可動部材２１の内部領域とは、底部２１ｂと筒部２１ａと蓋部材２とにより囲まれた領域である。また、通気孔２ａは、本発明の「第１通気孔」の一例である。

また、蓋部材２には、車室外側（電池パック１側）に可動部材２１を覆うカバー２２が設けられている。すなわち、可動部材２１およびカバー２２は、蓋部材２と電池パック１との間に配置されている。カバー２２は、可動部材２１の移動を規制するために設けられており、筒部と、筒部の一方端部（Ｚ２方向側の端部）を塞ぐ底部とを有する。カバー２２では、筒部の他方端部（Ｚ１方向側の端部）が開放されており、その開放された他方端部が蓋部材２に取り付けられている。また、カバー２２の底部には、通気孔２２ａが形成されている。この通気孔２２ａは、可動部材２１が移動したときに、カバー２２の外側と内側との間で空気をやり取りするために形成されている。なお、通気孔２２ａは、本発明の「第２通気孔」の一例である。

封止部材３は、筐体１４とフロアパネル１０４との間に、開口部１４ａおよび１０４ｂを取り囲むように設けられている。これにより、筐体１４と、封止部材３と、フロアパネル１０４と、蓋部材２と、可動部材２１とにより、密閉された空間（気密性を有する空間）Ｓが形成される。なお、封止部材３は、たとえば、エラストマにより形成されている。

−動作−
次に、図４および図５を参照して、第１実施形態による電池収納構造５０における圧力変動時の動作について説明する。

まず、図４に示す状態から車両１００の振動などに起因して密閉された空間Ｓ内の圧力（気圧）が上昇した場合には、車室内との圧力差により、図５に示すように、可動部材２１の筒部２１ａが垂直方向に縮むとともに、底部２１ｂが上昇（Ｚ１方向に移動）する。これにより、空間Ｓの容積が大きくなるので、空間Ｓの圧力が高くなるのを抑制することができる。なお、このとき、可動部材２１の内部領域の空気が通気孔２ａを介して車室内に放出される。

その後、図５に示す状態から密閉された空間Ｓ内の圧力が低下した場合には、車室内との圧力差により、図４に示すように、可動部材２１の筒部２１ａが垂直方向に伸びるとともに、底部２１ｂが下降（Ｚ２方向に移動）する。これにより、空間Ｓの容積が小さくなるので、空間Ｓの圧力が低くなるのを抑制することができる。なお、このとき、車室内の空気が通気孔２ａを介して可動部材２１の内部領域に充填される。

−効果−
第１実施形態では、上記のように、電池モジュール１１を密閉された空間Ｓ内に収納することによって、異物が侵入するのを抑制することができるとともに、水分の侵入による内部短絡の発生を抑制することができる。また、密閉された空間Ｓ内の圧力変動に応じて移動する可動部材２１を設けることによって、車両１００の振動などに起因して空間Ｓ内において急激な圧力変動が生じた場合に、可動部材２１が移動することによりその圧力変動を吸収（抑制）することができるので、電池パック１の筐体１４が損傷するのを抑制することができる。なお、気温の温度変化に起因して空間Ｓ内において緩やかな圧力変動が生じた場合にも、同様にその圧力変動を吸収することができる。

また、第１実施形態では、可動部材２１を蓋部材２に設けることによって、可動部材２１が車室内に面するので、可動部材が車室外に面する場合に比べて、可動部材２１が劣化するのを抑制することができる。したがって、可動部材２１が設けられた電池パック１を車室外に配置した場合にも、耐候性（耐久性）が低下するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、サービスプラグ１３ａの着脱用の蓋部材２に可動部材２１を設けることによって、可動部材が設けられる蓋部材を別途設ける場合に比べて、部品点数の増加を抑制することができる。

また、第１実施形態では、蓋部材２とカバー２２との間に可動部材２１を配置することによって、可動部材２１の移動量を規制することができる。

また、第１実施形態では、フロアパネル１０４と筐体１４との間に封止部材３を設けることによって、筐体１４などの寸法にばらつきが生じた場合にも、空間Ｓを容易に密閉することができる。

（第２実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態による電池収納構造１５０の構造について説明する。

電池収納構造１５０は、図６に示すように、電池パック１と、蓋部材１５１と、封止部材３とを備えている。電池収納構造１５０は、電池モジュール１１を空間Ｓ内に収納するように構成されている。

蓋部材１５１には、車室外側に可動部材１５２が設けられている。可動部材１５２は、蛇腹状に形成された筒部１５２ａと、筒部１５２ａの一方端部（Ｚ２方向側の端部）を塞ぐ底部１５２ｂとを有する。可動部材１５２では、筒部１５２ａの他方端部（Ｚ１方向側の端部）が開放されており、その開放された他方端部が蓋部材１５１に取り付けられている。この可動部材１５２は、筒部１５２ａが垂直方向に伸縮可能であり、底部１５２ｂを垂直方向に移動可能に構成されている。すなわち、可動部材１５２は、空間Ｓ内の圧力変動に応じて移動するように構成されている。

第２実施形態では、可動部材１５２の底部１５２ｂに、防水透湿性および通気性を有するフィルタ１５３が設けられている。そして、蓋部材１５１には通気孔１５１ａが形成されるとともに、その通気孔１５１ａには車室外に連通された排気管１５４が接続されている。すなわち、第２実施形態では、上記した第１実施形態と異なり、空間Ｓが気密にされていない。

なお、第２実施形態のその他の構造は、上記した第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、上記のように、通気性を有するフィルタ１５３を可動部材１５２に設け、蓋部材１５１の通気孔１５１ａを車室外に連通することによって、電池モジュール１１においてガスが発生した場合には、そのガスを車室外に排出することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記した第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図７を参照して、本発明の第３実施形態による電池収納構造２５０について説明する。

電池収納構造２５０は、図７に示すように、電池パック１と、蓋部材２５１と、封止部材３とを備えている。電池収納構造２５０は、電池モジュール１１を密閉された空間Ｓ内に収納するように構成されている。

蓋部材２５１には、車室外側に第１可動部材２５２が設けられている。第１可動部材２５２は、たとえば、エラストマにより形成されており、垂直方向に伸縮可能に構成されている。

また、筐体１４には、開口部１４ａを取り囲むように第２可動部材２５３が設けられている。第２可動部材２５３は、蛇腹状に形成された筒部を有し、垂直方向に伸縮可能に構成されている。また、第２可動部材２５３は、両端が開放されており、一方端部（Ｚ２方向側の端部）が筐体１４に取り付けられ、他方端部（Ｚ１方向側の端部）が第１可動部材２５２と接触している。

第３実施形態による電池収納構造２５０では、筐体１４と、第２可動部材２５３と、第１可動部材２５２とにより、密閉された空間Ｓが形成されている。そして、空間Ｓ内の圧力が上昇した場合には、第１可動部材２５２が垂直方向に縮むとともに、第２可動部材２５３が第１可動部材２５２と接触した状態で垂直方向に伸びる。これにより、空間Ｓの容積が大きくなるので、空間Ｓの圧力が高くなるのを抑制することができる。また、空間Ｓ内の圧力が低下した場合には、第１可動部材２５２が垂直方向に伸びるとともに、第２可動部材２５３が第１可動部材２５２と接触した状態で垂直方向に縮む。これにより、空間Ｓの容積が小さくなるので、空間Ｓの圧力が低くなるのを抑制することができる。

なお、第３実施形態のその他の構造および効果は、上記した第１実施形態と同様である。

（他の実施形態）
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、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。

たとえば、第１実施形態において、車両１００は、走行用の駆動力源としてモータジェネレータ１０３のみを備えていてもよいし、走行用の駆動力源としてエンジン（内燃機関）をさらに備えていてもよい。すなわち、ハイブリッド車両に搭載される電池の収納構造に本発明を適用してもよいし、電動車両に搭載される電池の収納構造に本発明を適用してもよい。

また、第１実施形態において、蓋部材２、可動部材２１、カバー２２、開口部１０４ｂおよび１４ａは、平面的に見て、円形状に形成されていてもよいし、四角形状に形成されていてもよい。

また、第１実施形態では、ねじ１０４ａにより蓋部材２がフロアパネル１０４に取り付けられる例を示したが、これに限らず、蓋部材がヒンジなどを介してフロアパネルに取り付けられていてもよい。

１ 電池パック
２ 蓋部材
２ａ 通気孔（第１通気孔）
３ 封止部材
１１ 電池モジュール（電池）
１３ａ サービスプラグ（遮断部）
１４ 筐体
１４ａ 開口部
２１ 可動部材
２２ カバー
２２ａ 通気孔（第２通気孔）
５０ 電池収納構造
１００ 車両
１０４ フロアパネル
１５０ 電池収納構造
１５１ 蓋部材
１５２ 可動部材
２５０ 電池収納構造
２５１ 蓋部材
２５２ 第１可動部材（可動部材）

Claims (5)

1. 車両に搭載される電池を収納する電池収納構造であって、
   前記車両の車室外に配置された電池パックと、
   前記車両のフロアパネルに設けられた蓋部材とを備え、
   前記電池パックは、前記電池と、開口部が形成された筐体とを含み、
   前記蓋部材には、前記筐体とにより前記電池が収納される空間を形成する可動部材が設けられ、
   前記可動部材は、前記空間内の圧力変動に応じて移動するように構成されていることを特徴とする電池収納構造。
2. 請求項１に記載の電池収納構造において、
   前記電池パックには、前記電池を遮断するための遮断部が着脱可能に設けられ、
   前記蓋部材は、前記車両の車室内側から前記開口部を介して前記遮断部を着脱するために設けられていることを特徴とする電池収納構造。
3. 請求項１または２に記載の電池収納構造において、
   前記可動部材は、前記蓋部材と前記電池パックとの間に配置され、
   前記蓋部材には、前記可動部材が移動したときに空気を通過させるための第１通気孔が形成されていることを特徴とする電池収納構造。
4. 請求項３に記載の電池収納構造において、
   前記蓋部材には、前記可動部材を覆い、前記可動部材の移動を規制するカバーが設けられ、
   前記カバーには、前記可動部材が移動したときに空気を通過させるための第２通気孔が形成されていることを特徴とする電池収納構造。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の電池収納構造において、
   前記筐体と前記蓋部材との間には、前記開口部を取り囲むように封止部材が設けられ、
   前記空間は、前記筐体と、前記可動部材と、前記封止部材とにより形成されていることを特徴とする電池収納構造。

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