JP4176911B2

JP4176911B2 - 電気自動車のバッテリケース

Info

Publication number: JP4176911B2
Application number: JP11688399A
Authority: JP
Inventors: 孝松岡
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2018-01-21
Also published as: JP2000004508A; JPH11213976A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、動力源に使用するバッテリを収容する電気自動車のバッテリケースに関する。
【０００２】
【従来の技術】
バッテリを動力源とする電気自動車は、例えば特開平７−８１４３２号公報に記載されているように、複数のバッテリを搭載したバッテリフレームを車体のフロア下面に取り付けることで、バッテリの搭載を行っている。
【０００３】
図７は、上記したようなバッテリフレームをバッテリケースとして利用したバッテリ固定構造を示す分解斜視図である。バッテリフレーム１は、複数のバッテリ３を搭載可能であり、その上部開口に、カバー５が被せられた状態で、車体下面のフロアメンバに、ボルト・ナットなどを利用して固定される。このとき、バッテリフレーム１内への水の侵入を防止するために、バッテリフレーム１と車体側との間に、シール材が介装されている。
【０００４】
また、バッテリフレーム１の矢印Ｆで示す車体前方側の端面には、吸気ダクト７，９が装着され、同矢印Ｒで示す車体後方側の端面には、排気ダクト１１，１３，１５，１７および排気用ファン１９がそれぞれ装着されている。排気用ファン１９の駆動により吸気ダクト７，９から吸入された空気は、バッテリフレーム１内に導入されてバッテリ３を冷却し、排気ダクト１１，１３，１５，１７から外部へ排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の電気自動車のバッテリ固定構造に使用するバッテリケースにあっては、バッテリフレーム１内に外気を導入することによってバッテリ３を冷却する構造であるため、バッテリフレーム１内への水の侵入が発生しないよう厳重な品質管理が必要となり、原価工数の増大を招く。また、この防水対策として、バッテリフレーム１と車体下面との間のシール材介装部や、吸気ダクト７，９および排気ダクト１１，１３，１５，１７の各接続部など、水密管理部が多い上、防水構造の検査を車両単位で行う必要があり、水漏れの確認はバッテリフレームを車体から外すという大がかりなものとなって、水密保証が極めて困難である。さらに、上記したバッテリフレーム１は、バッテリ３の使用個数が異なる車種間への対応については、特に考慮されておらず、例えば、バッテリ３の使用個数が図７のものより少ない車種に対応させる場合には、バッテリフレーム１内に、バッテリ３が収容されない無駄なスペースが生じ、非効率的なものとなってしまう。
【０００６】
そこで、この発明は、バッテリが収容される部分に外気を導入することなくバッテリを冷却可能にするとともに、水密保証を容易にし、バッテリ使用個数の異なる車種間への対応も容易なものとすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、両端に端子を備えたバッテリセルを、その外表面が内面に密着した状態で収容する筒状のバッテリ収容空間を複数備えるとともに、少なくとも一方の端部に、前記バッテリセルの端子に導通可能な端子部を備えた端子カバーが密閉状に装着される開口部を備え、前記複数のバッテリ収容空間は、相互に重ね合わされる多段重ね形状で、各段相互が独立したケース単体を構成してこのケース単体相互が結合可能である電気自動車のバッテリケースであって、前記ケース単体相互間に冷却風導入空間が形成されている構成としてある。
【０００８】
このような構成の電気自動車のバッテリケースによれば、バッテリセルをケース内に収容することで、バッテリセルの外表面がバッテリ収容空間の内面に密着した状態となり、さらにケース端部の開口部に端子カバーを装着することで、バッテリ収容空間が密閉される。また、ケース単体を単独で使用したり、あるいは相互に結合した状態で使用することで、車両に搭載するバッテリセルの個数の変更が可能となる。
また、冷却風導入空間に外気が導入されることで、バッテリセルはケースを介して冷却される。ケース内のバッテリ収容空間は、端子カバーによって密閉されているので、冷却風となる外気は、ケース内に入り込むことはない。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明の構成において、ケース単体相互を結合する結合部は、所定間隔をおいて相互に対向する一対の側壁が一方のケース単体に設けられ、この側壁の先端側には、相互に対向する方向に突出する係止突起が設けられ、他方のケース単体には、前記係止突起より前記側壁の基端部側に位置して側壁相互間からの抜け止めとなる係止突起を両側部に備えた突片が設けられている。
【００１２】
上記構成によれば、一方のケース単体に設けた突片の係止突起を、他方のケース単体に設けた側壁の係止突起より側壁の基部側の側壁相互間に挿入することで、ケース単体相互が結合される。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２の発明の構成において、ケース単体には、相互に結合する相手側のケース単体の突片に結合する側壁と、同相手側のケース単体の側壁に結合する突片とがそれぞれ設けられ、前記二つのケース単体は互いに同一形状である。
【００１４】
上記構成によれば、結合するケース単体相互を、異なる形状とする必要がなく、これにより製造コストが抑制される。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、バッテリセルをケース内に収容することで、バッテリセルの外表面がバッテリ収容空間の内面に密着するとともに、ケース端部の開口部に端子カバーを装着することで、バッテリ収容空間が密閉されるので、外気の流れの中にケースを設置することで、バッテリセルは、発生する熱がケースを介して外気に放熱されて冷却され、このときバッテリ収容空間には外気の侵入が阻止されるので、バッテリ収容空間への水の侵入を防止できる。また、防水のためのシール部位については、ケース端部と端子カバーとの間だけであるうえ、防水構造の検査としては、バッテリセルを収容したケース単位で行え、車両単位で行う必要がないので、水密保証が容易なものとなる。さらに、ケース単体を単独で使用したり、あるいは相互に結合した状態で使用することで、車両に搭載するバッテリセルの個数の変更が可能となり、必要とするバッテリ容量の異なる車種間での対応が容易なものとなる。
また、冷却風となる外気は、冷却風導入空間に導入されてバッテリセルをケースを介して冷却し、バッテリ収容空間に入り込むことはないので、バッテリ収容空間への水の侵入を防止できる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、一方のケース単体に設けた突片の係止突起を、他方のケース単体に設けた側壁の係止突起より側壁の基部側の側壁相互間に挿入することで、ケース単体相互を確実に結合することができる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、ケース単体には、相手側のケース単体の突片に結合する側壁と、同相手側のケース単体の側壁に結合する突片とがそれぞれ設けられ、前記二つのケース単体は互いに同一形状である構成としたため、結合するケース単体相互を、異なる形状とする必要がなく、製造コストを抑制することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２０】
図１は、この発明の実施の一形態を示す電気自動車のバッテリ固定構造の分解斜視図であり、図２は、上記したバッテリ固定構造を備えた電気自動車の側面図である。バッテリを構成するバッテリセル２３は、円柱状を呈して両端に端子２３ａを備えたものが複数使用される。このバッテリセル２３を収容するケース２５は、アルミニウム製の押し出し材で構成されて車幅方向に２個並列に配置され、内部には、車体前方側あるいは車体後方側からの拡大された正面図である図３に示すように、車体前後方向に貫通するバッテリ収容空間２７が上下２段にそれぞれ４個ずつ全部で８個形成されている。
【００２１】
これらの各バッテリ収容空間２７には、絶縁材２３ｂを周囲に巻き付けたバッテリセル２３が３個直列に接続された状態で収容される。このため、８個のバッテリ収容空間２７を備えた１個のケース２５には、２４個のバッテリセル２３が収容されることになり、ここではケース２５を２個を使用しているので、車両全体では４８個のバッテリセル２３を使用することになる。
【００２２】
上記各バッテリ収容空間２７の内径は、バッテリセル２３の外径（絶縁材２３ｂを含む）とほぼ同径としてあり、このため収容状態では、図３のＡ−Ａ線に相当する断面図である図４に示すように、バッテリセル２３の外周に設けられた絶縁材２３ｂの外周面がバッテリ収容空間２７の内周面に密着した状態となる。
【００２３】
ケース２５は、図３に示すように、上段側および下段側のそれぞれの４個のバッテリ収容空間２７を有する２個のケース単体２９を備え、これら各ケース単体２９相互が２カ所の結合部３１にて結合固定されている。結合部３１は、１個のケース単体２９における４個のバッテリ収容空間２７の中央２個の、相手側のケース単体２９に対向する位置に設けられている。上記した２個のケース単体２９は、上下を逆に配置して使用しているだけで、互いに同一形状である。
【００２４】
図５は、図３中で右側に位置する結合部３１の拡大図であり、下部側のケース単体２９に、上部側のケース単体２９に向けて突出する一対の側壁３３が、図５中で紙面に直交する方向にケース単体２９の全長にわたり延長して形成されている。各側壁３３の先端の相互に対向する位置には、係止突起３５が形成され、係止突起３５は、先端側の挿入傾斜面３５ａと基端側の係止面３５ｂとを備えてほぼ三角形状を呈している。
【００２５】
一方、上部側のケース単体２９には、係止突起３５に係止結合する突片３７が、下部側のケース単体２９に向けて突出して形成されている。この突片２７も図５中で紙面に直交する方向に、ケース単体２９の全長にわたり延長形成され、その左右両側部には係止突起３９が形成されている。係止突起３９は、突片３７を側壁３３相互間に挿入する際に、前記係止突起３５の挿入傾斜面３５ａに摺接する傾斜面３９ａと、挿入後、前記係止面３５ｂに対向配置されて突片３７の抜け止めとなる係止面３９ｂとを備えてほぼ三角形状を呈している。
【００２６】
図３中で左側に位置する結合部３１は、図５のものと同形状であるが、側壁３３が上部側のケース単体２９に、突片３７が下部側のケース単体２９にそれぞれ設けられている。なお、側壁３３および突片３７は、ケース単体２９の全長にわたり設ける必要はなく、所定部位に複数設ける構成としてもよい。
【００２７】
上部側のケース単体２９の図３中で左右両側部には、下方に向けて突出する外壁４１が、紙面に直交する方向のケース単体２９の全長にわたり設けられ、下部側のケース単体２９の同左右両側部にも、上方に向けて突出する外壁４３が、紙面に直交する方向のケース単体２９の全長にわたり設けられている。図３中で右側の外壁４１は内側に屈曲形成されて外壁４３の内面に密着した状態であり、同左側の外壁４３は内側に屈曲形成されて外壁４１の内面に密着した状態となる。
【００２８】
この左右の外壁４１，４３と前記結合部３１との間には、外気を車両前方から導入して同後方に排出する冷却風導入空間４５，４７が形成されている。また、二つの結合部３１相互間にも、冷却風導入空間４９が形成されている。
【００２９】
上部側のケース単体２９の図３中で左右両端の上部には、車体前後方向に貫通する空洞５１が上方に向けて突出して形成され、この空洞５１を形成する上壁５１ａには、天板５３が、図１に示されるボルト挿入孔５３ａに挿入されるボルト５５により固定されている。下部側のケース単体２９の図３中で左右両端の下部にも、車体前後方向に貫通する空洞５１が下方に向けて突出して形成され、この空洞５１を形成する下壁５１ｂには、底板５７が、図１に示されるボルト挿入孔５７ａに挿入されるボルト５９により固定されている。
【００３０】
天板５３および底板５７は、図１に示すように、ケース２５のほぼ全体を覆うものであり、天板５３と上部側のケース単体２９との間および、底板５７と下部側のケース単体２９との間には、冷却風導入空間６１および６３がそれぞれ形成されている。このうち下部側の冷却風導入空間６３は、路面に対向する部位に形成されるものとなる。
【００３１】
上部側のケース単体２９の上部には、左右の空洞５１の相互に対向する部位および、中央２個のバッテリ収容空間２７相互間に、図１に示されている端子カバー６５を、ケース２５の車体前後方向両端に固定するためのねじ孔６７が、同下部には、図３中で左側２個のバッテリ収容空間２７相互間に位置する同様の機能を有するねじ孔６９が、それぞれ形成されている。一方、下部側のケース単体２９の下部には、左右の空洞５１の相互に対向する部位および、中央２個のバッテリ収容空間２７相互間に、上記と同様にして端子カバー６５を固定するためのねじ孔７１が、同上部には、図３中で右側２個のバッテリ収容空間２７相互間に位置する同様の機能を有するねじ孔７３がそれぞれ形成されている。
【００３２】
端子カバー６５は、ケース２５の車体前後方向両端に、８個のバッテリ収容空間２７を密閉状に閉塞して装着するもので、図６に図１の拡大した斜視図として示すように、この装着状態でケース２５側の冷却風導入空間４５のほぼ右半分、同冷却風導入空間４７のほぼ左半分および、冷却風導入空間４９の全体に、それぞれ整合する冷却風導入孔７５，７７，７９が形成されている。
【００３３】
また、上記端子カバー６５には、ケース２５側の前記ねじ孔６７，６９，７１，７３に整合するボルト挿入孔８１が設けられている。このボルト挿入孔８１に図示しないボルトを挿入し、前記ねじ孔６７，６９，７１，７３にねじ込むことで、端子カバー６５がケース２５に固定され、このとき、端子カバー６５は、冷却風導入空間４５のほぼ左半分、同冷却風導入空間４７のほぼ右半分および、冷却風導入空間６１，６３を、それぞれ閉塞せず開放状態としている。
【００３４】
端子カバー６５は、図４に示すように、バッテリ収容空間２７の内周面に近接あるいは密着した状態で入り込む環状の嵌入部８３が形成されている。この嵌入部８３とバッテリセル２３との間には、バッテリセル２３を固定するための円筒状のカラー８５が介装されている。カラー８５のバッテリセル２３側の内周部には、段部８５ａが形成され、この段部８５ａによってバッテリセル２３の角部が固定される。また、段部８５ａの外周側の薄肉部８５ｂの先端は絶縁材２３ｂの端部に当接している。
【００３５】
上記嵌入部８３の外周側部分において、端子カバー６５とケース２５の端面との間には、シール材８７が介装されている。すなわち、このシール材８７は、それぞれのバッテリ収容空間２７の周囲を囲むように環状に形成された８個のものが、一体化されている。
【００３６】
さらに、上記端子カバー６５の内面には、隣接する（図４では上下に隣接する）バッテリセル２３相互を電気的に導通させるための端子部としてのバスバー８９が設けられている。バスバー８９の図中で上部側のバッテリセル２３に対応する位置には雄端子具９１が、同下部側のバッテリセル２３に対応する位置には雌端子具９３が、それぞれ固定されている。一方、図中での上部側のバッテリセル２３の端子２３ａには、前記雄端子具９１が嵌入する雌端子具９５が、同下部側のバッテリセル２３の端子２３ａには、前記雌端子具９３に嵌入する雄端子具９７が、それぞれ固定されている。
【００３７】
すなわち、端子カバー６５をケース２５に装着した状態で、図４中で上下のバッテリセル２３は、バスバー８９を介して相互に導通接続された状態となり、このようなバスバーおよび端子具により、１個のケース２５内に設けられた２４個のバッテリセル２３相互が電気的に直列に接続されるようになっている。直列接続された両最端部のバッテリセル２３の端子２３ａからは、図示していないが、リード線などによって外部に引き出される。
【００３８】
並列配置された２個のケース２５それぞれの車両後端部側には、排気ダクト９９が装着される。排気ダクト９９は、例えば、車両前方側の開口部に、天板５３および底板５７を装着した状態のケース２５の端部が挿入された状態で、天板５３および底板５７を固定するためのボルト５５および５９により、天板５３および底板５７と共締めによりケース２５に固定される。
【００３９】
排気ダクト９９の後面の開口部が形成された部位には排気用ファン１０１が装着される。排気用ファン１０１は、車両停止時に作動して外気を強制的にケース２５内に導入する一方、車両走行時に停止して、ケース２５内には走行風が導入されるものとするが、走行時であっても必要とあれば作動するような構成としてもよい。
【００４０】
上記した天板５３、底板５７、端子カバー６５、排気ダクト９９および排気用ファン１０１が装着されたケース２５は、図１に示すように、２本の支持ブラケット１０３によって、図２に示すように、車体１０５のフロア下面１０５ａに装着される。支持ブラケット１０３は、板材を屈曲形成して車幅方向に延長配置するもので、ケース２５の下部を支持する支持面１０７と、車体フロア１０５ａに固定される両端の固定面１０９と、前記支持面１０７と固定面１０９との間にて傾斜して形成される連結面１１１とから構成されている。
【００４１】
支持面１０７の車幅方向両端には、支持ブラケット１０３をケース２５に固定するためのボルト１１３を挿入するボルト挿入孔１０７ａが設けられ、固定面１０９には、支持ブラケット１０３を車体フロア下面１０５ａに固定するためのボルト１１５を挿入するボルト挿入孔１０９ａが設けられている。
【００４２】
上記した構成の電気自動車のバッテリ固定構造によれば、図２のように、ケース２５が車体１０５に装着された状態で、車両前方からの外気は、ケース２５の前後両端に開口する冷却風導入空間４５，４７，４９，６１，６３および空洞５１を通る冷却風となってバッテリセル２３を冷却し、排気ダクト９９を経て外部へ排出される。バッテリセル２３は、外周部の絶縁材２３ｂがバッテリ収容空間２７の内周面に密着しているので、発生した熱が絶縁材２３ｂおよびケース２５を介して効率よく外気に放熱され、バッテリセル２３の温度上昇が抑制されてバッテリ寿命が向上する。
【００４３】
このとき、バッテリセル２３が収容されるバッテリ収容空間２７は、前後両端の開口部が端子カバー６５によって密閉状に閉塞されているので、外気の侵入が回避されており、したがってバッテリ収容空間２７内への水の侵入も回避される。また、防水のためのシール部としては、端子２３ａからのリード線の引き出し部分を除けば、ケース２５の前後両端における端子カバー６５の装着部位のみであるうえ、バッテリ収容空間２７の水密検査としては、ケース２５を車体４５に装着する前の、いわゆるバッテリパック単体として行えるので、水密保証が極めて容易なものとなる。
【００４４】
ケース２５の下部に形成してある冷却空気導入空間６３は、車両走行時に路面からの縁石などによる突き上げに対し、バッテリセル２３を保護する役目を果たし、信頼性向上に寄与する。
【００４５】
また、ケース２５は、２個のケース単体２９を相互に結合する構成であるので、ケース単体２９を単独で使用することもでき、これにより車両に搭載するバッテリセル２３の個数の変更が可能となり、必要とするバッテリ容量の異なる車種間での対応が容易なものとなる。
【００４６】
なお、上記実施の形態では、ケース２５のバッテリ収容空間２７は両端に開口部が形成されるものとしたが、一方は閉塞されたものとして、他方の開口部にのみ端子カバー６５を装着する構成としてもよい。また、天板５３および底板５７は、ケース単体２９に一体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態を示す電気自動車のバッテリ固定構造の分解斜視図である。
【図２】図１のバッテリ固定構造を備えた電気自動車の側面図である。
【図３】図１のバッテリ固定構造におけるバッテリセルを収容するケースの正面図である。
【図４】図３における、バッテリセルを収容した状態でのＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３におけるケース単体相互の結合部の拡大図である。
【図６】図１のバッテリ固定構造における端子カバーの拡大された斜視図である。
【図７】従来例を示す電気自動車のバッテリ固定構造の分解斜視図である。
【符号の説明】
２３バッテリセル
２３ａ端子
２５ケース
２７バッテリ収容空間
２９ケース単体
３１結合部
３３側壁
３５係止突起
３７突片
３９係止突起
４５，４７，４９冷却風導入空間
６５端子カバー
８９バスバー（端子部）

Claims

両端に端子を備えたバッテリセルを、その外表面が内面に密着した状態で収容する筒状のバッテリ収容空間を複数備えるとともに、少なくとも一方の端部に、前記バッテリセルの端子に導通可能な端子部を備えた端子カバーが密閉状に装着される開口部を備え、前記複数のバッテリ収容空間は、相互に重ね合わされる多段重ね形状で、各段相互が独立したケース単体を構成してこのケース単体相互が結合可能である電気自動車のバッテリケースであって、前記ケース単体相互間に冷却風導入空間が形成されていることを特徴とする電気自動車のバッテリケース。
ケース単体相互を結合する結合部は、所定間隔をおいて相互に対向する一対の側壁が一方のケース単体に設けられ、この側壁の先端側には、相互に対向する方向に突出する係止突起が設けられ、他方のケース単体には、前記係止突起より前記側壁の基端部側に位置して側壁相互間からの抜け止めとなる係止突起を両側部に備えた突片が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電気自動車のバッテリケース。
ケース単体には、相互に結合する相手側のケース単体の突片に結合する側壁と、同相手側のケース単体の側壁に結合する突片とがそれぞれ設けられ、前記二つのケース単体は互いに同一形状であることを特徴とする請求項２記載の電気自動車のバッテリケース。