JP2015529931A - トラクションバッテリの絶縁サック - Google Patents

Abstract

車両用トラクションバッテリの内部ケーブル用耐火耐熱サックは、ケーブルと該ケーブルの出口開口部の両方を保護する。これによれば、バッテリケース内の火災の影響に対処することができる。

Description

本発明は、電気自動車およびハイブリッド車のためのトラクションバッテリ（メインバッテリ）の絶縁サックに関し、特に、これに限定するものではないが、エネルギ密度が高いトラクションバッテリのための絶縁サックに関する。本発明の態様は、サック、装置および車両に関する。

例えば、リチウムイオン技術を用いてエネルギ密度が高いトラクションバッテリを利用できるようになったことで、電気自動車やハイブリッド車はより一般的となった。また、このようなバッテリは、一般に、比較的に軽量であるが、動作電圧は比較的高いことが特徴である。ハイブリッド車においてトラクションバッテリは、加速度を上げるために内燃エンジンを補助するために用いることができる。

一般に、車両用トラクションバッテリは、ケース内に収納されるが、例えば電気ケーブルとケースを介して接続する必要がある。このような電気ケーブルは、トラクション電流、充電電流または制御信号を伝えることができる。一般に、電気ケーブルは、樹脂等の絶縁材料によって覆われた導体（例えば、銅）で構成されており、可撓性を備える必要がある。

一般に、エネルギ密度が高いトラクションバッテリを得るには、その安全で信頼できる動作を確保するために注意深い監視と管理が必要である。しかし、例えば、車両衝突時に致命的な損傷が発生した場合、制御システムが破損する、またはトラクションバッテリの安全性が損なわれる可能性がある。一般的に言えば、バッテリ温度が通常の最高温度である約５０〜７０℃よりも上昇するのが故障の特徴である。

トラクションバッテリに致命的な損傷が発生した場合、その内部温度が相当上昇し、電気ケーブルの絶縁体の溶融温度を超える可能性がある。絶縁体が損傷することで、バッテリケースに穴が開き、バッテリケースの周囲の車両部品を高温にさらし、ひいては、車両にさらなる損傷を引き起こすおそれがある。特に、バッテリケースの壁面にあるコネクタが高温にさらされる可能性があり、これが損傷するとバッテリケースに重大な損傷を与えるおそれがある。

バッテリの電気ケーブルの絶縁体、またはバッテリケースの境界部にある電気コネクタの材料の軟化または溶融に起因するバッテリケースの損傷を抑制する手段が必要とされている。

本発明の一態様によれば、トラクションバッテリの絶縁フレキシブルケーブル用の開放型耐火サックが提供される。サックは、一端開口部が他端開口部よりも小さい管部を有し、一端開口部は、電気ケーブルの絶縁シースまたは電気ケーブル束の絶縁シースの周りに密接に係合するように構成され、他端開口部は、トラクションバッテリケースの孔の周縁に密接に係合するように構成されている。ケーブルは、単芯ケーブルあるいは多芯ケーブルであってもよい。

一実施形態では、サックは、バッテリケースの孔の連続的な内向きフランジの周りに係合し、前記孔は円形とすることができる。フランジは、使用時にシース内の電気コネクタを収容するようなサイズおよび／または形状とすることができる。

一実施形態では、サックは、各端部に円筒状の管状部を有し、ケースの内壁から内側に向かって小さくなるテーパ状とすることができる。このテーパは、バッテリケースの壁部の方向に向かって大きくなる空間をケーブルの周囲に備えており、さらに断熱性を向上させることができる。

本発明の実施形態のサックは、ケースの内側にある熱や火災からバッテリケースの外側にある部品を保護し、また、ケースの孔の近傍にある外側の熱や火災からケースの内側をさらに保護することができる。

また、本発明は、耐火サックを組み込んだバッテリケースと、該バッテリケースを組み込んだ車両と、を含んでいる。

本出願の範囲内において、先の段落、特許請求の範囲および／または以下の説明および図面、並びに、特にその個々の機能に記載された種々の実施態様、実施形態、実施例および代替手段は、単独または任意の組み合わせで用いることができることを明確に意図している。例えば、一実施形態を参照して記載された機能は、互換性がないものでなければ、全ての実施形態に適用することができる。

本発明の実施形態を単なる例として、添付の図面を参照しながら説明する。
車両用トラクションバッテリの概略斜視図である。 本発明の実施形態に係るサック（原位置で連結前）の部分断面等角図である。 バッテリケースに連結されたサックの軸方向の断面図である。 サックの温度応答クランプを示す。

これら図面を参照するに、図１は、車室（図示せず）の後方にある後方バルクヘッド１１を概略的に示している。バルクヘッド１１の後方には、ケース１２に収納された一般的に「Ｕ字状」のトラクションバッテリがある。ケース１２の後方対向リム間の空間には、ケース１２の後方に配置された内燃エンジン（図示せず）、変速機構部品および後方車軸が収納されている。図１における配置構成は、流通する車両用のトラクションバッテリの一例であり、他の配置構成ももちろん可能である。

また、図１には、使用時に車両用バッテリに接続される絶縁電気ケーブルのための典型的な導入／導出位置（出入口部）１３−１５が示されている。車両構造体の周りの関連部品の位置に応じて他の位置ももちろん可能である。車両部品を確実にコンパクトに搭載するため、例えば車両の燃料タンクに近接してケースを設けてもよい。

図２および図３によって本発明を説明する。バッテリケース１２は壁部を備え、該壁部には、１つまたは複数の孔が絶縁フレキシブルケーブルを受容するために画成されている。図２は、単芯ケーブル１６を示しているが、個別に絶縁された複数のケーブルを束ねてもよい。ケースは、その内部に環状突部１７が設けられており、その環状突部１７の周りには、可撓性のあるサック１９の平らな管状端部１８が密接に係合されている。サックは、ケーブル１６のための導入／導出位置を構成する小径の平らな管状端部２０に向かって先細りになっている。

図４に示すように、サックとケーブルを確実に密接に係合させるために、サックは、管状端部２０の周りに外側クランプ３０を備えてもよい。また、管状端部１８にクランプ（図示せず）を設けてもよい。

車両からバッテリを電気的に切断できるようにするために、適切な種類の電気コネクタ２１をケースの孔に設けてもよい。図３に示すように、コネクタは、外側から孔に栓をするように差し込まれるが、他の構成も可能である。コネクタの分割線は、一点鎖線２２で表されており、また、他の車両システムに接続される電気ケーブルの一部分２３が図示されている。コネクタ２１は耐熱性を有しているが、その製造材料、特に成形体の製造材料は、一般に２００℃を超える温度には耐えられない。

可撓性のあるサック１９は、使用時に屈曲可能な織物、編物または編組構造体であり、例えば、シリカ繊維、ＳｉＯ_２等の耐熱および耐火性材料から製造される。一例では、サックは、その最大外径が３５〜５０ｍｍ、その長さが１００〜２００ｍｍであるが、より小さい寸法ももちろん可能である。その内側のケーブルと同等の可撓性を有するならば、任意の技術的構成をサックに適用することができる。このようなケーブルとサックは、閉じたケース内の適切なスペースに収まるように、曲がったり、変形したりすることができる。

例えばケーブル１６の絶縁体またはコネクタ２１の樹脂部品を軟化または溶融し得る過度の熱がバッテリケース１２内で発生した際、サックによって囲まれたケーブルと特にケースの孔部を熱から保護することができる。例えば、シリカ繊維製のサックは、１５００℃を超える温度からコネクタ２１を１０分以上しっかりと保護することができる。このようにして、このケースの孔を破損から保護することができ、さらに、例えば、車両の安全領域への高温ガスの通気制御を可能にすること、および／または、消火剤を配置することなど、過度の温度に関する問題に対処できる他の手段を用いることができる。

サックのテーパ構造によれば、サックとケーブル／コネクタの間に空気による障壁を設け、さらに断熱性を向上させることができる。例えばケーブル絶縁材の劣化により、管状端部２０に入った熱または火炎がケースの孔とコネクタ２１からある程度離れていることで、即時にその故障を引き起こさないような長さをサックは有している。

ケースにサックを接続するのは、他の手段であってもよく、示された例は単なる例示に過ぎない。

クランプ３０は、その閉じられた内径を決定するための任意の適切な種類の離間部品３１を有する不完全弾性金属バンドを備えてもよい。使用時、バンドがサックの周りに適合できるようにバンドの自由端を離間させた後、クランプは離間部品が許容する程度まで締め付ける。この構成によれば、ケーブル１６の弾性絶縁体に過大な締付力が加わるのを回避することができる。

一実施形態では、離間部品は温度応答性を有しており、ケース内の温度が大幅に上昇すると、クランプはケーブルをより強く把持し、そのためケーブルの絶縁体に生じ得る軟化または溶融を補償する。

離間部品は、例えば、樹脂や低融点金属からなるものであってもよい。択一的には、バンドは、適切なバイメタル素子または他の温度応答素子を含んでもよい。当然ながら、クランプ３０は、例えばホースクランプなどの任意の適切なスプリングリングの形態を有してもよく、必要な追加的な把持力を与えるのに必要な寸法および材料で製造される。

添付された特許請求の範囲内において変形および代替を行うことができる。

Claims (17)

1. 電気エネルギ貯蔵装置の絶縁フレキシブルケーブル用耐火サックであって、該サックは、一端開口部が他端開口部より小さい管部を備え、前記一端開口部は、電気ケーブルの絶縁シースまたは電気ケーブル束の前記絶縁シースの周りに密接に係合するように構成されると共に、前記他端開口部は、前記電気エネルギ貯蔵装置のケースの孔部の周囲と密接に係合するように構成された
   ことを特徴とする耐火サック。
2. その一端に円筒状の管状部を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の耐火サック。
3. その両端が管状かつ円筒状である
   ことを特徴とする請求項２に記載の耐火サック。
4. 前記管状部の間にテーパ状の内径を有する
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の耐火サック。
5. 前記他端は、前記一端によって画成された前記開口部の少なくとも２倍の面積を有する開口部を画成する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の耐火サック。
6. その使用中の前記最大横方向寸法の少なくとも２倍の軸方向長さを有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の耐火サック。
7. 耐火性繊維で織られる
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の耐火サック。
8. 前記繊維は、シリカを含む
   ことを特徴とする請求項７に記載の耐火サック。
9. ケースと、該ケース内の絶縁ケーブルと、前記ケーブルに関連する前記ケースの孔部を備え、前記ケーブルは、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のサックを備える
   ことを特徴とする車両の電気エネルギ貯蔵装置。
10. 前記孔部は円形であり、前記ケースの内側に突出する円環部によって画成される
    ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記サックは、前記円環部上に係合する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記円環部に前記サックを把持するためのクランプリングをさらに含む
    ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記ケーブルの前記絶縁シースに対して前記サックの一端を締め付けるための弾性クランプをさらに含む
    ことを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 前記弾性クランプは実質的に環状であり、前記クランプを第１の直径に保持する温度応答素子を含むが、前記弾性クランプは所定温度以上ではより小さな第２の直径となる
    ことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記所定温度が、前記ケーブルの前記絶縁シースの前記軟化温度と実質的に等しい
    ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 車両用トラクションバッテリを含む
    ことを特徴とする請求項９から請求項１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 請求項９から請求項１６のいずれか１項に記載の装置を搭載した車両。

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