JP2015026428A - バッテリパックのハーネス保護構造 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリパックのパックケースの一部分が破損またはケース内に向かって変形した場合でもケース内のハーネスの損傷を回避する。【解決手段】バッテリパック１０の内壁面とこの内壁面に沿って配設されたハーネス３１，３２との間に、可撓性を有するシート状の保護シート４１を配置している。保護シート４１はハーネス３１から露出した電圧検出線３１ａの位置に対応して配置されている。保護シート４１はその上端がコントローラカバー２３，バスバーカバー２７の固定される一方で下端は非固定状態となっている。保護シート４１は、一対のシート片４１ｂ，４１ｃを有する凹の字型形状を成し、一方のシート片４１ｂがハーネス３１近傍のコントローラカバー２３に固定され、他方のシート片４１ｃがハーネス３２近傍のバスバーカバー２７に固定される。【選択図】図７

Description

本発明は、多数のセルをパックケースに収容したバッテリパックに関し、特に、バッテリパック内のハーネスを保護するための保護構造に関する。

電気自動車等の動力源となるような比較的大型のバッテリパックは、バッテリの充放電の制御を行うコントローラや各種センサなどがパックケース内に多数のセルからなるスタックと共に収容されている（例えば特許文献１）。

また、コントローラや各種センサ等を電気的に接続させるハーネスもパックケース内に収納されている。ハーネスは車両走行振動等によってパックケース内で動くことがないように当該ケース内に支持されている。

特開２０１２−５４０５２号公報

バッテリパックは、車両衝突時、万が一、パックケースの一部分が破損またはケース内に向かって変形した場合、この破損や変形により生じた鋭利な部分がケース内の部品、例えば、スタックの周辺に配設されたハーネスやこのハーネスから露出したケーブルを損傷させてしまう虞がある。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、その課題はパックケースの一部分が破損またはケース内に向かって変形した場合でもケース内のハーネスの損傷を回避できる保護構造の提供にある。

そこで、本発明は、バッテリパックのハーネス保護構造であって、バッテリパックの内壁面と、この内壁面に沿って配設されたハーネスとの間に、可撓性を有するシート状の保護部材を配置させている。

本発明によれば、バッテリパックのパックケースの一部分が破損またはケース内への変形より当該ケース内のハーネスの方向に鋭利な部分が生じても、当該鋭利な部分の前記ハーネスへの衝突が前記保護部材の可撓性によって緩衝される。

したがって、本発明によれば、バッテリパックのパックケースの一部分が破損またはケース内に向かって変形した場合でも、ケース内のハーネスの損傷を回避できる。

バッテリパックを備えた電気自動車の側面図。 前記電気自動車の底面図。 前記バッテリパックの斜視図。 アッパケースを取り外したパックケース内部を示した平面図。 前記パックケース内部の斜視図。 前記パックケース内部の保護シートが備えられた部分の拡大斜視図。 前記保護シートが備えられた部分の拡大側面図。

以下、この発明のハーネス保護構造を電気自動車用のバッテリパックに適用した一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１および図２は、本発明のハーネス保護構造の一態様を内部に具備したバッテリパック１が用いられる電気自動車２の概略を示している。

電気自動車２は、車体３の前部に駆動モータユニット４が搭載され、前輪５を駆動する構成となっている。駆動モータユニット４のエネルギ源となるバッテリパック１は、全体としてほぼ矩形の箱状をなしており、後輪６よりも前方の位置において、車体フロア３ａの下面に下側から取り付けられている。従って、バッテリパック１は、その下面が車両下面側に露出しているとともに、周囲の車体フロア３ａに比較して下方へ突出した状態となっている。

図３は、バッテリパック１の外観を示す斜視図である。バッテリパック１は、下側部分を構成するロアケース１１と上側部分を構成するアッパケース１２とからなる密閉されたパックケース１０内に、後述するように多数のセルを収容したものである。

ロアケース１１およびアッパケース１２はいずれもアルミニウム合金のダイキャストからなり、周縁部において複数本のボルトにより互いに結合されている。両者の接合面には、その接合の際に、予めシール材として液体ガスケットが塗布されており、これによってパックケース１０内が密閉空間となっている。従って、外部からの水分等の流入が防止され、バッテリモジュールの接続部等の腐食が抑制される。

図４は、上記パックケース１０のアッパケース１２を取り除き、バッテリパック１の内部の構成を示した平面図である。

本実施形態においてセルの構成は発明の要部ではなく、特に限定されるものではないが、本形態では、例えばラミネートフィルムでシールされた平坦形状のリチウムイオンセルが用いられ、複数個（例えば４個）のセルを重ねて平坦な矩形の箱状の金属ケース内に収容することで、バッテリモジュール２１が構成される。このバッテリモジュール２１はさらに複数個（例えば２４個）積層され、互いに固定されたスタック２０として構成される。そして、最終的には、２つのスタック２０（以下、一方を第１スタック２０Ａと称し、他方を第２スタック２０Ｂと称す）がパックケース１０内に収容される。このように、合計で数十個のバッテリモジュール２１がパックケース１０内に収容されるとともに互いに直列に接続され、車両の駆動に必要な数百ボルトの電圧を得ている。

パックケース１０は、図４左方が車両前方（同図にＦＲで示す）に、同図右方が車両後方に、それぞれ対応しており、平面視において、車両の幅方向に沿った寸法が車両前後方向に沿った寸法よりも長い長方形をなしている。そして、バッテリモジュール２１の各々は、車両前後方向に沿った平面に沿って個々に配置されており、車両幅方向に多数積層されてスタック２０となっている。第１スタック２０Ａはパックケース１０内の車両前方寄りの領域内に配置され、第２スタック２０Ｂはパックケース１０内の車両後方寄りの領域内に配置されている。第１スタック２０Ａ、第２スタック２０Ｂは、パックケース１０の長手方向（つまり車両幅方向）に延びる中心線Ｍを挟んで、基本的に対称に配置されており、それぞれロアケース１１に固定されている。図４から明らかなように、パックケース１０の内部空間の大部分は、バッテリモジュール２１によって占められている。

パックケース１０内の車両左側端部には、第１スタック２０Ａの一端部に隣接するような形で、偏平な矩形の箱状をなす第１バッテリコントローラ２２が収容されている。第１バッテリコントローラ２２はコントローラカバー２３によって遮蔽されている。

さらに、図５の斜視図に示したように、この車両左側端部の壁面には、図示省略の強電回路を遮断するためのサービスプラグ２４が配置されている。サービスプラグ２４には電力供給用の強電ケーブル２５が接続されている。この強電ケーブル２５の一端は前記強電回路に電気的に接続されたバスバー２６に接続されている。そして、このバスバー２６と車両左側の端部の壁面との間にはバスバーカバー２７が配置されている。

一方、車両側の駆動モータユニット４への電力供給を行うためのメインプラグが、パックケース１０内の車両右側端部の壁面に配置されている。尚、この車両右側端部には、ジャンクションボックス２８が収容されている。

さらに、第２スタック２０Ｂの上面におけるジャンクションボックス２８寄りの位置に、偏平な矩形の箱状をなす第２バッテリコントローラ２９が配置されている。この第２バッテリコントローラ２９は、第２スタック２０Ｂの上面に沿って延びたコントローラ支持ブラケット５０の上に固定されている。したがって、第２バッテリコントローラ２９は、第２スタック２０Ｂの多数のバッテリモジュール２１の上端縁に沿う平面に対して、局部的に上方に突出した配置となる。この第２バッテリコントローラ２９の配置に対応して、パックケース１０のアッパケース１２上面には、図３に示すように、部分的に高くなった膨出部１２ａが形成されている。

第１バッテリコントローラ２２及び第２バッテリコントローラ２９は、基本的に同一の構成を有するものであって、冗長な制御系を構成している。

上記のようにパックケース１０内に配置された第１，第２バッテリコントローラ２２，２９や各バッテリモジュール２１に設けられたサーミスタ等を互いに接続するために、パックケース１０内には、複数のハーネスが設けられている。特に、図４に示した中心線Ｍに沿って、信号ラインとなる２本のハーネス３１，３２がパックケース１０の一端部から他端部へと亘って配置されている。そして、これらのハーネス３１，３２は、第１スタック２０Ａ，第２スタック２０Ｂ間で中心線Ｍに沿って配置された一対のチャンネル部材５１，５２によって支持されている。

本実施形態において「ハーネス」とは、複数本の電線を纏めて可撓性保護チューブで覆った集合体を意味する。したがって、１本のハーネスが複数本のハーネスに分岐することもあり、逆に複数本のハーネスが１本若しくはいくつかののハーネスとして纏められることもある。例えば、ハーネス３１，３２の一端部から延びたコネクタは第１バッテリコントローラ２２に接続され、ハーネス３１，３２の他端部から延びたコネクタが第２バッテリコントローラ２９に接続される。

前述したように、第１スタック２０Ａと第２スタック２０Ｂは、パックケース１０の中心線Ｍを挟んで実質的に対称に配置されているが、この両者間には、図４，５に示したように、適宜な空間３０が生じるように、両スタック２０Ａ，２０Ｂが互いに離間して配置されている。各スタック２０Ａ，２０Ｂは、多数のバッテリモジュール２１が直線的に積み重ねられたものであるので、空間３０は、実質的に一定（バッテリモジュール２１端面の凹凸を無視すれば）の幅でもって中心線Ｍに沿って直線状に延びており、下端がロアケース１１底面に達し、かつ上端が開放された凹溝状をなす。この空間３０を通して、ハーネス３１，３２がパックケース１０の一端部から他端部へと延びている。

そして、図６，７に示したように、空間３０とパックケース１０内の車両左側端部の壁面との間に、本実施形態のハーネス保護構造の一要素である保護シート４１が配置されている。具体的には、パックケース１０内の車両左側端部の内壁面と、この内壁面に沿うハーネス３１，３２、強電ケーブル２５との間に、保護シート４１が配置されている。

ハーネス３１からは、空間３０の一端側の位置にて、例えば複数の電圧検出線３１ａが分岐している。ハーネス３２からは同位置にて例えば複数の通信ハーネス３２ａが分岐している。この複数の通信ハーネス３２ａのうち、一つの通信ハーネス３２ａの一端にはコネクタ３３が接続され、他の一つの通信ハーネス３２ａの一端には外部機器との間で制御信号を送受信させるコネクタ３４が接続されている。本形態では、特に、保護シート４１は電圧検出線３１ａの位置に対応して配置されている。

保護シート４１は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）に例示される周知の可撓性を有する材料からなるシート状の部材であって、その上端部がバッテリパック１０内にて支持される一方で下端は支持されない状態となっている。

より具体的には、保護シート４１は、矩形状のシート本体４１ａの上端部に一対のシート片４１ｂ，４１ｃを有する凹の字型のシートの態様を成す。そして、一方のシート片４１ｂはコントローラカバー２３の上面に固定され、他方のシート片４１ｃがバスバーカバー２７に固定されている。一方、シート本体４１ａの下端は非固定状態となっている。シート片４１ｂ，４１ｃはそれぞれ接着剤、両面テープ、面ファスナー等に例示される接着材４２ａ，４２ｂによって固定される。

また、シート本体４１ａの右側下端付近には、図６に示したように、コネクタ３４の通信ハーネス３２ａを挿通させる孔４１ｄを形成することで、シート本体４１ａの下端を支持するようにしてもよい。この際、シート本体４１ａの右側下端付近には孔４１ｄに通信ハーネス３２ａを導入するための切り込み４１ｅを形成するとよい。

以上のハーネス保護構造によれば、車両左側からの衝突事故により、バッテリパック１０のロアケース１１，アッパケース１２の一部分が破損またはバッテリパック１０の内部方向に変形し、万が一に、ハーネス３１の方向に鋭利な部分が生じ、この部分がハーネス３１の電圧検出線３１ａの方向に衝突しようとしても、保護シート４１がこの鋭利な部分を受けることになる。保護シート４１の可撓性を有しているので、電圧検出線３１ａに対する前記鋭利な部分の衝突が緩衝される。したがって、ハーネス３１から露出している電圧検出線３１ａの損傷を回避できる。

また、保護シート４１は、一対のシート片４１ｂ，４１ｃを有することにより、保護シート４１の取り付け位置の調節が容易となり、取り付け作業性が向上する。

例えば、保護シート４１のシート片４１ｂがハーネス３１近傍のコントローラカバー２３の上端面に貼り付け固定された後に、シート本体４１ａの面が空間３０の一端側と対向するようにシート本体４１の位置が調節される。そして、この位置が所定の位置に定まった際に、もう一方のシート片４１ｃがハーネス３１近傍のバスバーカバー２７の上端面に貼り付け固定される。以上のように、保護シート４１をハーネス３１から露出した電圧検出線３１ａに対応した位置に作業効率よく確実に配置できる。

以上、この発明の一実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、当業者には自明なように、種々の変更が可能である。

上述の実施形態では、保護シート４１はスタック２０Ａ，２０Ｂ間の空間３０の一端側に配置されているが、本発明のハーネス保護構造はこの態様に限定されるものではない。例えば、パックケース１０内のスタック２０Ａ，２０Ｂの周囲にハーネス類が配設された場合に、この周囲の任意の位置で保護シート４１を配置させるような態様を採ってもよい。本発明の技術範囲はこのような態様も含むものである。

また、上記実施形態では、複数のバッテリ群として２つのスタック２０を備えているが、さらに多数の群に分割された構成とすることができ、若しくは、複数のバッテリ群が非対称に配置された構成であってもよい。本発明のハーネス保護構造はこれらの構成に対応させた種々の態様が可能である。尚、電気自動車用以外の用途のバッテリパックにおいても、本発明は同様に適用できる。

１０…バッテリパック
１１…ロアケース
１２…アッパケース
２３…コントローラカバー（保護部材）
２７…バスバーカバー（保護部材）
３１，３２…ハーネス、３１ａ…電圧検出線（ケーブル）、３２ａ…通信ハーネス
４１…保護シート（保護部材）、４１ａ…シート本体、４１ｂ，４１ｃ…シート片

Claims (4)

1. バッテリパックの内壁面とこの内壁面に沿って配設されたハーネスとの間に、可撓性を有するシート状の保護部材を配置したこと
   を特徴とするバッテリパックのハーネス保護構造。
2. 前記保護部材は前記ハーネスから露出したケーブルの位置に対応して配置されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパックのハーネス保護構造。
3. 前記保護部材はその上端が前記バッテリパック内にて支持される一方で下端は支持されていないことを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリパックのハーネス保護構造。
4. 前記保護部材は、一対のシート片を有する凹の字型形状を成し、一方のシート片が前記ハーネスの近傍の部品の保護部材に固定され、他方のシート片が前記ハーネスの近傍の他方の部品の保護部材に固定されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のバッテリパックのハーネス保護構造。

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