JP2016154113A - 車載電池 - Google Patents

Abstract

【課題】後部座席の後方空間内前方に搭載された車載電池に荷室の積載物がぶつかったとき、車載電池の損傷を低減する。
【解決手段】車載電池１８は、後側面３４に配置された電極端子３０を有する組電池２２と、組電池２２を収容する電池ケース２４を有する。電池ケース２４のケース後面部材４２には、組電池の後側面３４の少なくとも一部に電極端子３０を避けて対向し、組電池２２に向けて隆起する隆起部４６が設けられている。ケース後面部材４２が組電池に向けて移動するときケース後面部材４２が電極端子３０に力を及ぼす前に隆起部４６が組電池２２に当接する。力が加わったときに組電池２２が損傷しやすい電極端子３０に力が掛かることを防止する。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車に搭載された車載電池に関し、特に自動車が衝突した際の車載電池の保護に関する。

ハイブリッド自動車など、車両駆動用原動機として電動機を備えた自動車においては、この電動機に電力を供給するための電池が搭載されている。電池は、例えば荷室内の前方部分に配置される。このように電池が配置された自動車が急減速すると、荷室の積載物が前方に移動し電池にぶつかる場合がある。

下記特許文献１には、電池（１００）にプロテクタ（６）を設け、衝突時に変形したフロア（２００）がケース（１２０）を介して電池の電極端子（２１）に力を及ぼすことを防止する技術が示されている。プロテクタ（６）を電極端子（２１）よりも張り出して形成することによって、フロア（２００）およびケース（１２０）が電極端子（２１）に達することを阻止している。プロテクタ（６）は、電池セル（２）と共に積層されたエンドプレート（３）と樹脂フレーム（４）に固定されている。

また、下記特許文献２には、電池群（１）を収めるパックケース（３）に、自身が変形して衝撃を吸収する段差形状部（５１）を設ける技術が示されている。パックケースのアッパーケース（３１）が変形して正極端子（１４）に当接した場合、正極端子（１４）に当接する部分に設けられた段差形状部（５１）が変形して衝突の衝撃が吸収される。

なお、（ ）内の符号は該当特許文献で用いられている符号であり、本願の実施形態で用いられる符号とは関連しない。

特開２０１３−８５２４号公報 特開２０１３−２６１１１号公報

特許文献１においては、プロテクタを電池に設けるために電池セルの間に配置される樹脂フレームを用いている。したがって、電池の積層方向の寸法が樹脂フレームの厚さの分、長くなる。

本発明は、電池の寸法増加を抑制しつつ、ケースなどが電極端子に力を及ぼすことを防止することを目的とする。

本発明に係る車載電池は、自動車に搭載される車載電池であって、自動車の最後部座席後方の空間内前方に搭載される。車載電池は組電池と、組電池を収容する電池ケースを含む。組電池の後側面には電池の電極端子が配置されている。電池ケースは、後側の面を形成するケース後面部材を有し、組電池後側面の少なくとも一部に前後方向において対向し、組電池に向けて隆起する隆起部が設けられている。また、隆起部は、電極端子を避けて組電池後側面に対向している。ケース後面部材が組電池に向けて移動するとき、ケース後面部材が電極端子に力を及ぼす前に隆起部が組電池に当接する。

また、組電池後側面から離れて対向するようにでき、ケース後面部材は当該ケース後面部材の下縁部で車体に固定されるようにできる。

電極端子を避けて隆起部を設けたことにより、電池ケースが電極に接触することが防止される。また、ケース後面部材を、その下縁部で車体に固定し、隆起部を組み電池後側面から離隔しておくことで、荷室積載物がケース後面部材にぶつかった際、ケース後面部材を前傾させることができる。前傾したケース後面部材に沿って荷室積載物が移動することで、組電池が受ける衝撃が低減される。

自動車の後部の要部を示す側方断面図である。 車載電池、特に組電池と電池ケースを示す斜視図である。 車載電池の断面を示す図である。 荷室の積載物が車載電池にぶつかった状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、ハイブリッド自動車などの車両駆動用の原動機として電動機を備えた自動車１０の後部を側方より透視し、要部を示した側方透視図である。図１において、矢印ＦＲで示す方向が自動車１０の前方、矢印ＵＰで示す方向が上方である。以降の図においても、自動車の前方、上方を矢印ＦＲ，ＵＰで示す。また、以降の説明において、前後左右上下、側方などの方向および向きを表す語句は、特段の断りがない限り自動車１０を基準にした方向および向きを表す。

自動車１０は、前席（不図示）、後席１２を有する乗用車である。さらに、後席１２の後方に荷室１４を有している。後席１２の背面１６が荷室１４の前端を規定している。荷室１４内の前方部分に電池１８が搭載されている。以下、電池１８を車載電池１８と記す。車載電池１８を収める空間と実際に荷物を積むための空間の間に隔壁を設け、これらの空間が区分けされるようにしてもよい。このような態様の場合、車載電池１８を収める空間と荷物を積むための空間が、この実施形態の荷室１４に相当する。また、この実施形態では、前席と後席を有する乗用車を例に挙げ後席より後方の空間を荷室１４としているが、前席のみの自動車にあっては、前席が当該自動車の最後部の座席となり、その後方の空間が荷室１４に相当する。車載電池１８は、後席１２の直ぐ後方に配置することができ、図１では、荷室１４の底面２０（以下、荷室底面２０と記す。）に置かれるように配置されている。車載電池１８の、この搭載位置は、左右後輪のホイールハウスの間の位置でもある。車載電池１８は、組電池２２と、組電池２２を収容する電池ケース２４を含む。車載電池１８から車両駆動用の電動機に電力が供給され、また回生制動などによって電動機で発電された電力が車載電池１８に充電される。

図２は、車載電池１８の要部構成を示す分解斜視図である。組電池２２は、厚みを持った略長方形形状の電池モジュール２６がその厚み方向に積層されて形成されている。電池モジュール２６の積層方向は、車載電池１８が自動車１０に搭載されたときの左右方向に一致する。個々の電池モジュール２６は、直列接続された複数、例えば６個のセルを含み、全体として厚みを持った略長方形形状を有する。電池モジュール２６内には、正負の電極と電解液が収められ、電池モジュール２６の長方形の短辺に対応する面から電極端子２８，３０が突出するように設けられている。電極端子２８は前側の短辺に設けられた端子であり、電極端子３０が後側の短辺に設けられた端子である。電極端子２８，３０は、電池モジュール２６内の直列接続されたセルの両端電極と各々接続している。組電池２２は略直方体であり、この直方体の前方を向いた面を前側面３２、後方を向いた面を後側面３４と記す。前側面３２および後側面３４は、ほぼ鉛直な面である。電極端子２８は前側面３２の上部上縁に沿って、電極端子３０は後側面３４の上部に、上縁に沿って配列される。

組電池２２を収容する電池ケース２４は、上部ケース３６と下部ケース３８を含む。上部ケース３６は、鋼板で一体に形成され、組電池２２の前側面３２に対向するよう位置するケース前面部材４０と、後側面３４に対向するよう位置するケース後面部材４２を有し、さらに組電池２２の上面に対向するよう位置するケース上面部材４４を有する。ケース前面部材４０およびケース後面部材４２は、ほぼ鉛直に配置され、ケース上面部材４４は、ほぼ水平に配置される。下部ケース３８は、組電池２２の下面に対向する。上部ケース３６と下部ケース３８により略長方形断面の筒が形成され、この筒の両端は不図示の部材により閉じられている。この筒の両端に配置される部材と、上部ケース３６および下部ケース３８により電池ケース２４が形成される。ケース後面部材４２の内側、つまり組電池の後側面３４に対向する面には、隆起部４６が設けられている。隆起部４６は、電極端子３０を避けるように配置され、特に、後側面３４の、電極端子３０が配置されていない電極端子３０より下側の部分に対向して設けられている。また、隆起部４６は、電極端子３０が配列された左右方向の範囲とほぼ同じ範囲全体にわたって延びて設けることができる。さらに、隆起部４６は、電極端子３０の配列された範囲の一部に、また間隔をあけて左右方向に配列して設けるようにしてもよい。

図３は、車載電池１８のより詳細な構造を示す縦断面図である。組電池２２は、後側面３４に沿って左右方向に延びる端子カバー４８とワイヤハーネスホルダ５０を含む。端子カバー４８とワイヤハーネスホルダ５０は、組電池２２の左右方向の全体にわたって設けられてよい。端子カバー４８は、電極端子３０の後方側を覆っている。また、ワイヤハーネスホルダ５０は、電池モジュール２６との間に空間を形成し、その空間内に各種センサの信号を伝達するワイヤハーネスを保持している。端子カバー４８とワイヤハーネスホルダ５０は、一体の樹脂部品として形成することができ、電池モジュール２６に装着されている。電池モジュール２６の後方の端面、端子カバー４８およびワイヤハーネスホルダ５０で、組電池２２の後側面３４が形成される。

ケース後面部材４２とケース上面部材４４が形成する角の部分には導風板５２が溶接などにより固定されている。この導風板５２および上面部材４４で構成される上部ケース３６の天井面は略凸形状となっている。凸形状の突出部分は、組電池２２の上面に対応して設けられ、組電池２２との間に上部導風路５４が形成されている。導風板５２は、気流が流れる範囲を電池モジュール２６の上面に規制している。気流は、上部導風路５４内を図３の紙面を貫く方向に流れ、この気流により組電池２２が冷却される。下部ケース３８は、組電池２２の下面に対応して凹部が形成されている。凹部の底面５６と組電池２２の下面は間隔が開いている。また、凹部の縁部５８，６０が組電池２２の下面前縁、後縁を支持し、ここでボルト等により固定されている。下部ケース３８の凹部により、組電池２２の下面との間に下部導風路６２が形成されている。気流は、下部導風路６２内を図３の紙面を貫く方向に流れ、この気流により組電池２２が冷却される。

下部ケース３８は、車体に溶接等により固定されている。図３においては、縁部６０にて車体のクロスメンバ６４に固定されていることが示されている。下部ケース３８は、他の複数箇所で車体に固定されている。クロスメンバ６４の上面の高さが荷室底面２０の高さとほぼ一致している。このため、下部ケース３８の縁部６０の高さ、すなわち組電池２２の下面の高さが荷室底面２０の高さとほぼ同じとなる。

上部ケース３６と下部ケース３８は、前縁および後縁で相互に結合されている。後縁においては、下部ケース３８の縁部６０に溶接されたＬ字形の複数のブラケット６６に、それぞれボルト６８によってケース後面部材４２の下縁部が結合されている。ブラケット６６は、１枚の鋼板から下部ケース３８ともに成形されてもよい。ケース後面部材４２は、その下縁部にて下部ケース３８およびブラケット６６を介して車体に固定される。また、ケース後面部材４２は、その下縁において、直接車体に固定されてもよく、また、車体に直接固定されたブラケットを介して固定されてもよい。ケース後面部材４２の下縁は、荷室底面２０とほぼ同じ高さに位置する。ケース後面部材４２の下縁と荷室底面２０の上下方向の位置関係については、同じ高さでなくてもよく、例えば荷室底面２０が高く位置してもよい。

隆起部４６はケース後面部材４２に溶接等によって固定されている。隆起部４６は、組電池２２の後側面３４に対向する後方に傾斜した面７０を有する。この面７０を傾斜面７０と記す。傾斜面７０は、後側面３４と離隔しており、その下縁７０Ｕが、上縁７０Ｌよりも前後方向において組電池２２に接近している。隆起部４６を構成する板材は、ケース後面部材を形成する板材と共に、ボルト６８によってブラケット６６に固定されている。

図４は、荷室１４内の積載物７２が車載電池１８にぶつかったときの様子を示す図である。自動車１０が前方衝突するなどして急減速した場合、荷室１４内の積載物７２は慣性によって前方に移動し、荷室１４内の前方に位置する車載電池１８のケース後面部材４２にぶつかる。積載物７２から受ける力が大きいと、ケース後面部材４２は前方に移動しようとする。このとき、ケース後面部材４２は、下縁で固定されている一方、上縁で拘束されておらず、また隆起部４６と組電池２２の間に間隙があるため、下縁を軸にして回動する。ケース後面部材４２が前傾方向に回動すると、隆起部４６が組電池の後側面３４、特にこの実施形態ではワイヤハーネスホルダ５０に当接し、回動が止まる。このとき、ケース後面部材４２またはケース後面部材４２から力を受けた端子カバー４８は、電極端子３０に達しておらず、電極端子３０が力を受けることがない。一方、ワイヤハーネスホルダ５０と隆起部の傾斜面７０の互いに接触している部分は、図４においてほぼ平行となっている。これにより、ワイヤハーネスホルダ５０は、上下方向において広い範囲で隆起部４６からの力を受けることができ、荷重の集中を抑制することができる。

ケース後面部材４２が前傾することで、電池ケース２４の後面が傾斜面となる。隆起部４６が組電池の後側面３４に当接したときのケース後面部材４２の傾斜角度は、鉛直方向に対して１０〜２０°、特に１０〜１５°である。平時の隆起部の傾斜面７０の後傾角度はこの角度に対応させる。ケース後面部材４２が前傾することにより、衝突してきた積載物７２は、一点鎖線で示す積載物７２’のように傾斜した電池ケース２４の後面に沿って移動する。これにより、積載物７２がぶつかったときの力の一部が逃げて、車載電池１８に加わる力を低減することができる。

電極端子３０は、電池モジュール２６の内部に延びており、電極端子３０に大きな力が加わると、電池モジュール２６内部に力が伝わり、電池モジュール２６が損傷する可能性がある。これに対し、電池モジュール２６は、電極端子３０以外の部分からの入力に対しては比較して強固であり、隆起部４６を設けることにより、電極端子３０以外の部分で力を受け、電池モジュール２６の損傷を防止している。また、この車載電池１８においては、隆起部４６をワイヤハーネスホルダ５０に当接させることにより、電池モジュール２６に伝わる力を分散している。積載物７２は、電池ケース２４の左右方向全体にわたって均一にぶつかるとは限らず、電池ケース２４の一部にぶつかると、その部分近傍の隆起部４６のみがワイヤハーネスホルダ５０に当接する。ワイヤハーネスホルダ５０は左右方向に延びているので、隆起部４６から受けた力を左右方向に伝え、より多くの電池モジュール２６に力を伝える。これにより、一つの電池モジュール２６が受ける力が低減される。組電池２２に、ワイヤハーネスホルダ５０のように左右方向に延び、隆起部４６からの力を受ける部材を設けるようにすることにより力をより多くの電池モジュール２６分散することができる。

本発明に係る他の態様について述べる。他の態様にかかる車載電池は、組電池と、組電池を収容する電池ケースを含む。電池ケースは、組電池の電極端子が配置された端子配置面に対向する面を形成する面部材を有する。この面部材は、組電池に向けて隆起する隆起部を有する。隆起部は、端子配置面の少なくとも一部に、電極端子を避けて対向している。隆起部を有する面部材が組電池に移動するとき、面部材が電極端子に力を及ぼす前に隆起部が組電池に当接する。

１０ 自動車、１２ 後席、１４ 荷室、１８ 車載電池、２０ 荷室底面、２２ 組電池、２４ 電池ケース、２６ 電池モジュール、２８，３０ 電極端子、３２ （組電池の）前側面、３４ （組電池の）後側面、３６ 上部ケース、３８ 下部ケース、４０ ケース前面部材、４２ ケース後面部材、４４ ケース状面部材、４６ 隆起部、４８ 端子カバー、５０ ワイヤハーネスホルダ、５２ 導風板、６４ クロスメンバ（車体）、６６ ブラケット、６８ ボルト、７０ 傾斜面、７２ 積載物。

Claims (3)

1. 自動車の最後部座席後方の空間内前方に搭載された車載電池であって、
   後側面に配置された電極端子を有する組電池と、
   組電池を収容する電池ケースと、
   を含み、
   電池ケースの後側の面を形成するケース後面部材には、前後方向において、組電池後側面の少なくとも一部に電極端子を避けて対向し、組電池に向けて隆起する隆起部が設けられ、ケース後面部材が組電池に向けて移動するときケース後面部材が電極端子に力を及ぼす前に隆起部が組電池に当接する、
   車載電池。
2. 請求項１に記載の車載電池であって、隆起部は組電池後側面から離れて対向し、ケース後面部材は当該ケース後面部材の下縁部で車体に固定されている、車載電池。
3. 請求項３に記載の車載電池であって、隆起部は、組電池後側面に対して傾斜した傾斜面を有し、傾斜面は、組電池に当接したとき、組電池の当接した面と平行になる、車載電池。

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