JP4609006B2 - Battery pack device for electric vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、電気自動車の駆動に必要な駆動用電力を供給する電気自動車用バッテリパック装置に関する。 The present invention relates to a battery pack device for an electric vehicle that supplies driving power necessary for driving the electric vehicle.
電気自動車の動力系には、車体に搭載されたバッテリパック装置から走行用モータ、さらには各部へ電力を供給するシステムが用いられている。 For a power system of an electric vehicle, a system for supplying electric power from a battery pack device mounted on a vehicle body to a traveling motor and further to each part is used.
こうした動力系を構成するバッテリパック装置には、ケース内に複数の蓄電池を収めてユニット化されたバッテリパック部を車体に組付けた構造が用いられる。 A battery pack device that constitutes such a power system uses a structure in which a battery pack unit that is unitized by housing a plurality of storage batteries in a case is assembled to a vehicle body.
ところで、バッテリパック部は、バッテリパック部単体で取扱う場合、安全性の確保から、電力の入出力を行う端子部へ電流が流れないようにすることが求められる。そのため、バッテリパック部では、別途、外部信号で動作するコンタクタ(常閉式)や手動式の遮断機器など遮断機器で構成される遮断ユニット部を端子部に接続して、バッテリパック部を単独で取扱うときは、遮断ユニットの遮断機能を用いて、蓄電池からの電圧がバッテリパック部の電力供給側や充電側の端子へ印加しないようにしている。 By the way, when the battery pack unit is handled as a single unit, it is required to prevent current from flowing to the terminal unit that inputs and outputs power in order to ensure safety. Therefore, in the battery pack part, the battery pack part is handled separately by connecting the terminal part with a shut-off unit part composed of a shut-off device such as a contactor (normally closed type) that operates with an external signal or a manual shut-off device. In some cases, the shut-off function of the shut-off unit is used to prevent the voltage from the storage battery from being applied to the power supply side or charging side terminal of the battery pack unit.
ところが、こうした遮断ユニット部は使い勝手が悪い。 However, such a shut-off unit is not convenient to use.
そのため、従来、遮断ユニット部は、バッテリパック部の内部に、バッテリパック部の内部機器と一緒に設置するようになった(例えば特許文献1を参照)。
ところが、遮断ユニットをバッテリパック部の内部に組付ける構造は、バッテリパック部内部に、遮断ユニットを設置するための設置スペースを確保する都合上、バッテリパック部の内部に収まる蓄電池のレイアウトの変更や、これら蓄電池間をつなぐ接続部材のルートの変更など、大きな変更が余儀なくされることが多い。このため、バッテリパック装置は、遮断ユニットの組付けにより、バッテリパック装置の構造が複雑になりやすい問題があった。 However, the structure for assembling the shut-off unit inside the battery pack unit is to change the layout of the storage battery that fits inside the battery pack unit, for the sake of securing the installation space for installing the shut-off unit inside the battery pack unit. In many cases, a large change such as a change in the route of the connecting member that connects the storage batteries is forced. For this reason, the battery pack device has a problem that the structure of the battery pack device is likely to be complicated due to the assembly of the shut-off unit.
そこで、本発明の目的は、バッテリパック部の大きな変更を伴わずに、遮断ユニットが一体に組み付く電気自動車のバッテリパック装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a battery pack device for an electric vehicle in which a shut-off unit is assembled integrally without significant change of the battery pack portion.
請求項1に記載の発明は、上記目的を達成するために、バッテリパック部のケース外面に、遮断ユニットを外付けで設置して、当該遮断ユニットをバッテリパック部と一体にする構成を採用した。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 employs a configuration in which a shutoff unit is externally installed on the outer surface of the case of the battery pack unit, and the shutoff unit is integrated with the battery pack unit. .
さらに、車体に形成されている各部の既存スペースを活用して、遮断ユニットが外付けされたバッテリパック部が車体に組み付くよう、バッテリパック部は、車体のうち、後席のフロア下に有するフロア下空間に収まるように構成し、遮断ユニット部は、フロア下空間と連通するフロアトンネルの端部分内に収まるように構成した。 Furthermore, the battery pack part is provided below the floor of the rear seat in the vehicle body so that the battery pack part to which the shut-off unit is externally attached is assembled to the vehicle body by utilizing the existing space of each part formed in the vehicle body. It was configured to fit in the space below the floor, and the blocking unit portion was configured to fit in the end portion of the floor tunnel communicating with the space below the floor.
さらに、車体へ加わる衝撃を要因としたバッテリパック部の車体からの脱落が抑えられるよう、バッテリパック部は、車体前後方向前側のパック部分が、軸心方向が車幅方向に向く第1締結部材を介して、フロア下の車体部材に固定可能とし、車体前後方向後側のパック部分が、軸心方向が上下方向に向く第2締結部材を介して、フロア下の車体部材に固定可能な構成とした。さらに、第2締結部材のサイドレールへの固定は、サイドレールの曲がりがもたらす荷重が軸心方向に所定値以上作用すると、第2締結部材が脱落するように設定される。所定値は、前記サイドレールの衝撃吸収を妨げない値に設定される。 Further, the battery pack portion includes a first fastening member in which the pack portion on the front side in the longitudinal direction of the vehicle body is oriented in the vehicle width direction so that the battery pack portion is prevented from dropping off from the vehicle body due to an impact applied to the vehicle body. The vehicle can be fixed to the vehicle body member under the floor, and the pack portion on the rear side in the vehicle longitudinal direction can be fixed to the vehicle body member under the floor via the second fastening member whose axial direction is the vertical direction. It was. Further, the fixing of the second fastening member to the side rail is set such that the second fastening member drops off when a load caused by the bending of the side rail acts in a direction greater than a predetermined value in the axial direction. The predetermined value is set to a value that does not hinder the impact absorption of the side rail.
請求項1に記載の発明によれば、バッテリパック部の内部機器のレイアウトや接続部財のルートが変わるなど、大きな変更を伴わずに、容易に遮断ユニットとバッテリパック部とが一体となったバッテリパック装置を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, the shut-off unit and the battery pack unit can be easily integrated without major changes such as the layout of the internal equipment of the battery pack unit and the route of the connection unit goods changing. A battery pack device can be provided.
請求項2に記載の発明によれば、さらに上記効果に加え、車体に形成されている既存スペースを、そのままバッテリパック装置の設置スペースに活用して、車体にバッテリパック装置全体を組付けることができる。 According to the second aspect of the present invention, in addition to the above effects, the existing space formed in the vehicle body can be used as the installation space for the battery pack device as it is, and the entire battery pack device can be assembled to the vehicle body. it can.
請求項3に記載の発明によれば、さらに上記効果に加え、簡単な固定手法により、衝突時、車体からバッテリパック装置が脱落しにくくでき、安全性の向上が図れる。 According to the third aspect of the present invention, in addition to the above effects, the battery pack device can be prevented from falling off from the vehicle body at the time of collision by a simple fixing method, and safety can be improved.
[一実施形態]
以下、本発明を図1〜図6に示す一実施形態にもとづいて説明する。
[One Embodiment]
Hereinafter, the present invention will be described based on an embodiment shown in FIGS.
図1は電気自動車の一部の平断面を示し、図2は同じく側断面図を示している。同図中1は例えば箱形の車体、2は同車体1の内部に形成された車室空間、3は同空間2のフロア面を形成するフロアパネル、4は同フロアパネル3のフロントフロア部分の左右にそれぞれ設置されたフロントシート(運転席、助手席)、6は同フロアパネル3のリヤ側をフロント側より高い地点に段差させてなるリヤフロア部分、7は同リヤフロア部分6の最前部に設置されたリヤシート、8はリヤフロア部分6の段差した壁部6a(縦壁)の車幅方向中央からフロンナパネル3のフロント側へ向って直線状に形成されたフロアトンネル部、9は車体1の前・後両側に組付くタイヤを示す。なお、フロアパネル3の下面には、車体剛性を確保する構造として、車幅方向両側に形成されたタイヤハウス部分3a(リヤ側の一部しか図示せず)の近くを通じて車体前後方向に延びる一対のサイドレール10や、段差した壁部6aの内面に沿わせながら一対のサイドレール10間に連結されたクロスメンバ11(いずれも本願の車体部材に相当)など各種骨格部材が取着してある。
FIG. 1 shows a plan cross section of a part of an electric vehicle, and FIG. 2 shows a side cross sectional view. In the figure, reference numeral 1 denotes, for example, a box-shaped vehicle body, 2 denotes a passenger compartment space formed inside the
車体1のうち、段差したリヤフロア部分6で形成されるリヤシート下のフロア下空間13(エンジン駆動式自動車の車体では、通常、燃料タンクが配置される部位となる場所)には、図1〜図3に示されるように電気自動車用のバッテリパック装置15が組込まれている。図5にはこのバッテリパック装置15を車体1に組み込んだ状態が斜視図で示され、図6には同装置15を車体1から取り外した状態が示されている。
In the vehicle body 1, a
これら各図を用いてバッテリパック装置15を説明すると、16はバッテリパック部である。バッテリパック部16は、上面が開放した偏平状の上側ケース17と、下面が開放した偏平状の上側ケース18とを結合して構成される偏平箱形の密閉ケース19(本願のケースに相当)を有し、この密閉ケース19内に複数の蓄電池、例えば複数のLi(リチウム)−ion(イオン)バッテリ20(以後、単にバッテリ20という)を密に収めて構成される。このバッテリパック部16の外形はフロア下空間13の形状にならわせてある。そして、この形状を利用してバッテリパック部16の全体がフロア下空間13内(図6にのみ図示)に収容してある。なお、各バッテリ20は、大電力を出力可能とするために、いずれも直列に接続してある。
The
またバッテリパック部16の前部(車体前後方向)中央には、遮断ユニット部としてコンタクタユニット22が組み付けられている。コンタクタユニット22は、例えば図5および図6に示されるように下側ケース18の前壁下段の外面中央から突き出た盤状のベース23に組み付けてある。さらに同構造を説明すると、ベース23の最前部には出力用(メイン)の一対の端子部24が設けられ、側部には充電用の一対の端子部25が設けられている。これら端子部24,25に上記バッテリパック部16から延びる入出力線(図示しない)が接続され、一対の端子部24から電気自動車のモータ駆動に求められる大電力が出力されたり、一対の端子部25から各バッテリ20の充電に求められる電力が入力される構造にしている。ベース23の上面には、例えばメインコンタクタ、チャージコンタクタ(外部信号で動作する常開式のリレー機器よりなる:いずれも図示しない)を組み合わせてユニット化したコンタクタ部27が設置されている。メインコンタクタは、端子部24とバッテリパック部16の入出部間をむすぶ通電経路(図示しない)に介装され、チャージコンタクタは、端子部25とバッテリパック部16の入出部間をむすぶ通電経路(図示しない)に介装されていて、バッテリパック装置15を単体で取り扱うときには、各コンタクタの開放動作により、各端子部24,25へバッテリ20の電圧が加わらないようにしている。さらにベース23の上面には、このコンタクタ部27の周囲を覆うようにカバー28が設けられ、コンタクタ部27の周囲、さらには端子部24,25の基部側を密閉している。コンタクタユニット22は、このような密閉構造により、電源を遮断する系統を1つにまとめてユニット化させている。つまり、コンタクタユニット12は、外付けされて、バッテリパック部16に対して一体に組み付けてある。
Further, a
このコンタクタユニット22の外形は、フロア下空間13につながるフロアトンネル部8の端部分の形状にならわせてある。この形状を用いて、コンタクタユニット22のほぼ全体をフロアトンネル部8の端部の内部空間に収めている。そして、メイン側となる一対の端子部24が走行用モータなどパワープラント部(図示しない)に接続され、チャージ側となる一対の端子部25が同パワープラント部の回生系統やチャージ口部(いずれも図示しない)に接続され、バッテリ20から各機器へ電力を供給したり、発電系統やチャージ口部から充電電力がバッテリ20へ供給されたりしている。
The outer shape of the
またバッテリパック部16は、図3、図5および図6に示されるように車体1から脱落しにくい構造で、車体1の各部に固定されている。同構造には、例えばバッテリパック部16の前側(車体前後方向)を、軸心方向が車幅方向に向く締結部材、例えばボルト部材30(本願の第1締結部材に相当)を用いて、車体部材、例えばクロスメンバ11に支持させ、後側(車体前後方向)を、軸心方向が上下方向に向く締結部材、例えばボルト部材31(本願の第2締結部材に相当)を用いて、車体部材、例えば左/右のサイドレール10に支持させる構造が用いられている。具体的には、前側の構造には、例えば図6に示されるようにコンタクタユニット20を挟んだ下側ケース18の前壁両側(外面)に、それぞれ車幅方向に並ぶ一対の支持板33を有する一対のブラケット34を取着し、上記前壁と隣接する地点にあるクロスメンバ11の両側(フロアトンネル端を挟んだ両側)に、それぞれ上記支持板33を前方側から囲うチャンネル形状の受板35をもつ一対のブラケット36を取着し、車幅方向に並ぶ支持板33と受板35の側壁との間にボルト部材30を挿通させてナット37で止める構造が用いられている。つまり、バッテリパック部16の前側は、車幅方向に延びるボルト部材30で行われる締結により、クロスメンバ11から吊り下がるように固定してある。なお、38は、開放した支持板33間を通るボルト部分に挿通したカラーを示す。
Further, as shown in FIGS. 3, 5, and 6, the
また後側の構造には、例えば図6に示されるように下側ケース18の車幅方向両側壁に、上面に設置座40が形成された一対の台状のブラケット41を取着し、上記側壁と隣接する地点にあるサイドレール10の下部に、下面にねじ孔42(固定孔)が開口した台状のブラケット43を取着し、ブラケット41に形成された上下方向に貫通する通孔44からボルト部材31をブラケット43のねじ孔42へ螺挿する構造が用いられている。つまり、バッテリパック部16の後側は、上下方向に延びるボルト部材31で行われる締結により、一対のサイドレール10から吊り下がるように固定してある。またボルト部材31は、サイドレール10の変形(曲がり)がもたらす荷重が軸方向へ所定値以上、加わると、破断、例えばねじ孔42から脱落するように設定されている。
Further, for example, as shown in FIG. 6, a pair of platform-
つまり、バッテリパック装置15は、車両後端から衝撃が加わると、バッテリパック部16を固定している前側の固定状態はそのままに、後側の固定だけが解除される構造で支持されていて、容易には車体1からバッテリパック装置15が脱落しない構造にしている。
That is, when an impact is applied from the rear end of the vehicle, the
上述のようにコンタクタユニット22を外付けで一体に組み込むバッテリパック装置15を採用したことにより、バッテリパック部16の内部機器の大きな変更、例えばバッテリのレイアウトの変更やバッテリ間をつなぐ接続部材のルートの変更などを回避(内部機器に加わる負担の抑制)した、コンタクタユニット22が一体になったバッテリパック装置15が実現できる。
By adopting the
しかも、バッテリパック部16は、既存の車体では燃料タンクが配置される部位となっていたフロア下空間13内に収まるように構成され、コンタクタユニット22は、同じくフロア下空間13と連通するフロアトンネル部8内に収まるように構成されているから、図5に示されるようにエンジンを搭載する車体1に有る既存のスペースを、そのまま設置スペースに活用して、バッテリパック装置15の全体を車体1に組み付けることができる。
Moreover, the
またバッテリパック装置15の固定には、バッテリパック部16の前側を、車幅方向に向くボルト部材30(左/右:2本)で車体側に支持し、後側を、上下方向に向くボルト部材31(左/右:2本)で車体側に支持した構造を採用したことにより、図4中の二点鎖線(一部だけ)に示されるように例えば衝突により車体1の後部から衝撃を受けてサイドレール10が変形したような場合(衝突エネルギー:大) 、その変形が前後のボルト部材30,31のうち、後側のボルト部材31には抜け出る方向に作用するようになる。そのため、大きな衝撃が車体後部から加わると、ボルト部材31だけが脱落して、残る前側のボルト部材31でバッテリパック装置15の支持を継続するようになる。その結果、バッテリパック部16へ加わる衝撃入力は抑えられる。しかも、バッテリパック装置15の脱落が防止されるので、安全性の向上が図れる。そのうえ、ボルト部材31の脱落により、大きな衝撃吸収性をもたらすサイドレール10の端部分での衝撃吸収は妨げずにすむので、衝撃吸収性の確保の点にも優れる利点がある。
In order to fix the
なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
1…車体、8…フロアトンネル部(フロアトンネル)、10,11…サイドレール,クロスメンバ(車体部材)、13…フロア下空間、15…バッテリパック装置、16…バッテリパック部、19…密閉ケース(ケース)、20…バッテリ(蓄電池)、22…コンタクタユニット(遮断ユニット部)、30,31…ボルト部材(第1締結部材,第2締結部材)、34,36,41,43…ブラケット。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle body, 8 ... Floor tunnel part (floor tunnel), 10, 11 ... Side rail, cross member (vehicle body member), 13 ... Space under floor, 15 ... Battery pack apparatus, 16 ... Battery pack part, 19 ... Sealing case (Case), 20 ... battery (storage battery), 22 ... contactor unit (interrupt unit), 30, 31 ... bolt member (first fastening member, second fastening member), 34, 36, 41, 43 ... bracket.
Claims (1)
前記ケースの外面に外付けされて該バッテリパック部と一体に設けられた、前記バッテリパック部の電源を遮断するための遮断ユニット部と
を具備し、
前記バッテリパック部は、フロアトンネルおよびリヤシートを有する車体のうち、前記リヤシートのフロア下に有するフロア下空間に収まるように構成され、
前記遮断ユニット部は、前記フロア下空間と連通するフロアトンネルの端部分内に収まるように構成され、
前記バッテリパック部は、車体前後方向前側のパック部分が、軸心方向が車幅方向に向く第1締結部材を介して、フロア下の車体部材に固定され、車体前後方向後側のパック部分が、軸心方向が上下方向に向く第2締結部材を介して、フロア下のサイドレールに固定され、
前記第2締結部材の前記サイドレールへの固定は、前記サイドレールの曲がりがもたらす荷重が前記軸心方向に所定値以上作用すると、第2締結部材が脱落するように設定され、
前記所定値は、前記サイドレールの衝撃吸収を妨げない値に設定される
ことを特徴とする電気自動車用バッテリパック装置。 A battery pack unit for driving an electric vehicle unitized by storing a plurality of storage batteries in a case;
A cut-off unit part that is externally attached to the outer surface of the case and provided integrally with the battery pack part, for cutting off the power supply of the battery pack part ,
The battery pack portion is configured to fit in a space below the floor of the vehicle body having a floor tunnel and a rear seat, which is below the floor of the rear seat,
The blocking unit portion is configured to fit within an end portion of a floor tunnel communicating with the space under the floor;
The battery pack portion is fixed to a vehicle body member below the floor via a first fastening member whose front side in the longitudinal direction of the vehicle body is oriented in the vehicle width direction. , Fixed to the side rail under the floor via the second fastening member whose axial direction is directed in the vertical direction,
The fixing of the second fastening member to the side rail is set so that the second fastening member drops off when a load caused by the bending of the side rail acts more than a predetermined value in the axial direction.
The battery pack device for an electric vehicle according to claim 1, wherein the predetermined value is set to a value that does not interfere with shock absorption of the side rail .
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