JP5825694B2 - バッテリパックの車載構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の前後方向に沿って配列された複数のバッテリを収納するバッテリケースをフロアパネルの下方に配置し、前記バッテリケース内に配置した内部ケーブルと、前記バッテリケース外に配置した外部ケーブルとを、前記バッテリケースに設けたケーブル引出部において接続することによって前記複数のバッテリの電力を電動機の制御装置に供給するバッテリパックの車載構造に関する。

複数のバッテリモジュールを収納するバッテリケースの前端から前方に引き出した外部ケーブルを、フロアパネルの下方を通して車体前部に搭載した電動機のパワーコントロールユニットに接続するものが、下記特許文献１により公知である。

日本特開２０１１−２３２９２号公報

ところで上記従来のものは、バッテリケース内の内部ケーブルがバッテリモジュールの上面よりも低い位置に配置されているため、万一バッテリケース内に水が侵入した場合に内部ケーブルが被水し易い問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、バッテリケース内に水が侵入した場合に内部ケーブルを被水から保護するとともに、電動機の制御装置に接続される外部ケーブルが車室の容積を圧迫しないようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、車両の前後方向に沿って配列された複数のバッテリを収納するバッテリケースを、天井及びフロアパネルを有するとともに、内部に乗席を有して構成される車室の直下に配置し、前記バッテリケース内に配置した内部ケーブルと、前記バッテリケース外に配置した外部ケーブルとを、前記バッテリケースに設けたケーブル引出部において接続することによって前記複数のバッテリの電力を電動機の制御装置に供給するバッテリパックの車載構造であって、前記内部ケーブルは、前記車室の下方且つ前記複数のバッテリの上方において、それら複数のバッテリに跨って延びるように配置されるとともに、前記ケーブル引出部は前記車室の下方であって前記バッテリの上端よりも低い位置に配置されることを第１の特徴とするバッテリパックの車載構造が提案される。

また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記ケーブル引出部はフロントシートの乗員の足置き部の下方に配置されることを第２の特徴とするバッテリパックの車載構造が提案される。

また本発明によれば、前記第１または第２の特徴に加えて、前記制御装置は前記バッテリケースよりも上方に配置されており、前記外部ケーブルは前記ケーブル引出部から前記制御装置に向かって上方に延びることを第３の特徴とするバッテリパックの車載構造が提案される。

また本発明によれば、前記第１〜第３の何れか１つの特徴に加えて、前記バッテリは前記バッテリケースの内部で複数の列をなしており、車幅方向中央側の列の前端は車幅方向両端部側の列の前端よりも前方に延びていることを第４の特徴とするバッテリパックの車載構造が提案される。

また本発明によれば、前記第４の特徴に加えて、前記ケーブル引出部は、前記バッテリの複数の列のうちの車幅方向一端部側の列の前方に配置されることを第５の特徴とするバッテリパックの車載構造が提案される。

また本発明によれば、前記第５の特徴に加えて、前記ケーブル引出部は、前記バッテリの複数の列のうちの車幅方向中央側の列の前端よりも後方に配置されることを第６の特徴とするバッテリパックの車載構造が提案される。

また本発明によれば、前記第５または第６の特徴に加えて、前記バッテリの複数の列のうちの車幅方向他端部側の列の前方には、前記バッテリの制御機器へ信号を供給するための低圧コネクタが設けられることを第７の特徴とするバッテリパックの車載構造が提案される。

尚、実施の形態のモータ・ジェネレータ２３は本発明の電動機に対応し、実施の形態のジャンクションボード２８は本発明の制御機器に対応し、実施の形態のバッテリモジュール４２は本発明のバッテリに対応し、実施の形態の高圧コネクタ５４は本発明のケーブル引出部に対応する。

本発明の第１の特徴によれば、複数のバッテリを収納するバッテリケースを車室の直下に配置しても、バッテリケース内の内部ケーブルをバッテリの上方にそれら複数のバッテリに跨って延びるように配置したことで、内部ケーブルの被水を防止することができる。またバッテリケースを、天井及びフロアパネルを有するとともに内部に乗席を有して構成される車室の直下に配置したために、車室の下方でバッテリの上方に配置した内部ケーブルをそのままの高さでケーブル引出部を介して外部ケーブルに接続すると、ケーブルの引出部あるいは外部ケーブルの上方のフロアパネルの高さが高くなって車室空間を圧迫してしまうが、内部ケーブルと外部ケーブルとをつなぐケーブル引出部を、車室の下方においてバッテリの上端よりも低い位置に配置したことで、外部ケーブルを低い位置に配置してフロアパネルの高さを下げ、車室空間を確保することができる。

また本発明の第２の特徴によれば、ケーブル引出部をフロントシートの乗員の足置き部の下方に配置しても、ケーブル引出部の高さが低くなることで乗員の足置き部のスペースを容易に確保することができる。

また本発明の第３の特徴によれば、外部ケーブルをバッテリケースのケーブル引出部からバッテリケースよりも上方に配置された電動機の制御装置に向かって上方に屈曲させるとき、ケーブル引出部がバッテリの上端よりも高い位置に配置されていると、ケーブルの曲げ曲率が増加して組み付けが困難になるが、ケーブル引出部をバッテリの上端よりも低い位置に配置したことで、ケーブルの曲げ曲率を減少させて組み付けを容易化することができる。

また本発明の第４の特徴によれば、バッテリはバッテリケースの内部で複数の列をなしており、車幅方向中央側の列の前端は車幅方向両端部側の列の前端よりも前方に延びているので、車幅方向中央側の列の前端に位置するバッテリの分だけ蓄電容量を増加させることが可能になる。

しかも車幅方向中央側の列の前端に位置するバッテリを左右のシート間に形成される空間を利用して配置することで、左右のシートとの干渉を回避することができるだけでなく、車幅方向両端部側の列の前端が車幅方向中央側の列の前端よりも後方に下がることで、そこに形成される空間を利用してシートに着座する乗員の足置き部のスペースを確保することができる。

また本発明の第５の特徴によれば、ケーブル引出部は、バッテリの複数の列のうちの車幅方向一端部側の列の前方に配置されるので、それを車幅方向中央側の列の前方に配置する場合に比べて、バッテリパックの前後方向の長さが増大するのを抑制することができる。

また本発明の第６の特徴によれば、ケーブル引出部は、バッテリの複数の列のうちの車幅方向中央側の列の前端よりも後方に配置されるので、車幅方向中央側の列の先端と車幅方向一端部側の列の先端との間の空間を有効に利用してケーブル引出部を配置することができる。

また本発明の第７の特徴によれば、バッテリの複数の列のうちの車幅方向他端部側の列の前方には、バッテリの制御機器へ信号を供給するための低圧コネクタが設けられるので、ケーブル引出部および低圧コネクタを車幅方向両側に振り分けることでスペース効率を高めることができる。

図１は電気自動車の側面図である。（第１の実施の形態） 図２はバッテリパックの斜視図である。（第１の実施の形態） 図３は図２の３方向矢視図である。（第１の実施の形態） 図４は図１の要部拡大図である。（第１の実施の形態）

２３ モータ・ジェネレータ（電動機）
２４ バッテリケース
２６ フロアパネル
２６ａ 足置き部
２８ ジャンクションボード（制御機器）
２９ フロントシート
４２ バッテリモジュール（バッテリ）
５４ 高圧コネクタ（ケーブル引出部）
５５ 内部ケーブル
５７ 内部ケーブル
５８ 外部ケーブル
５９ パワーコントロールユニット（制御装置）
６１ 低圧コネクタ

以下、図１〜図４に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態

図１〜図３に示すように、電気自動車の車体フレーム１１は、車体前後方向に延びる左右一対のフロアフレーム１２，１２と、フロアフレーム１２，１２の前端から上方に屈曲しながら前方に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１３，１３と、フロアフレーム１２，１２の後端から上方に屈曲しながら後方に延びる左右一対のリヤサイドフレーム１４，１４と、フロアフレーム１２，１２の車幅方向外側に配置された左右一対のサイドシル１５，１５と、サイドシル１５，１５の前端をフロアフレーム１２，１２の前端に接続する左右一対のフロントアウトリガー１６，１６と、サイドシル１５，１５の後端をフロアフレーム１２，１２の後端に接続する左右一対のリヤアウトリガー１７，１７と、左右一対のフロントサイドフレーム１３，１３の前端部間を車幅方向に接続するフロントバンパービーム１８と、左右一対のフロアフレーム１２，１２の前端部間を車幅方向に接続するフロントクロスメンバ１９と、左右一対のフロアフレーム１２，１２の前後方向中間部間を車幅方向に接続するミドルクロスメンバ２０と、左右一対のリヤサイドフレーム１４，１４の前後方向中間部間を車幅方向に接続するリヤクロスメンバ２１と、左右一対のリヤサイドフレーム１４，１４の後端部間を車幅方向に接続するリヤバンパービーム２２とを備える。

電気自動車の走行用駆動源であるモータ・ジェネレータ２３の電源となるバッテリパック３１は車体フレーム１１の下面側から吊り下げ支持される。即ち、バッテリパック３１の下面には車幅方向に延びるフロント吊り下げビーム３２、ミドル吊り下げビーム３３およびリヤ吊り下げビーム３４が固定されており、フロント吊り下げビーム３２の両端が左右一対のフロアフレーム１２，１２の前部に固定され、ミドル吊り下げビーム３３の両端が左右一対のフロアフレーム１２，１２の後部に固定され、リヤ吊り下げビーム３４の両端が左右一対のリヤサイドフレーム１４，１４の前部から垂下する支持部材３５，３５の下端に固定される。またバッテリパック３１の前端の車幅方向中央部が前部ブラケット３６を介してフロントクロスメンバ１９に支持されるとともに、バッテリパック３１の後端の車幅方向中央部が後部ブラケット３７を介してリヤクロスメンバ２１に支持される。更に、バッテリパック３１は、フロント吊り下げビーム３２およびミドル吊り下げビーム３３の中間位置において、ミドルクロスメンバ２０の下面に支持される。

バッテリパック３１を車体フレーム１１に支持した状態で、バッテリパック３１の上面は、天井及びフロアパネル２６を有するとともに内部に乗席を有して構成される車室２５の下部にフロアパネル２６を介して対向する。即ち、本実施の形態のバッテリパック３１は、車室２５の外部で車室２５の直下に配置される。

バッテリパック３１は、金属製のバッテリトレー３８と、バッテリトレー３８に上方から重ね合わされた合成樹脂製のバッテリカバー３９とを備える。バッテリトレー３８の周縁部とバッテリカバー３９の周縁部とは、シール部材（図示せず）を挟んで多数のボルト４１…で締結されており、従ってバッテリパック３１の内部は基本的に密閉された空間となる。バッテリトレー３８の上面には、複数のバッテリセルを直列に積層したバッテリモジュール４２…が複数個搭載される。バッテリトレー３８およびバッテリカバー３９は、本発明のバッテリケース２４を構成する。

バッテリパック３１の後部に設けられた冷却装置４６は、車幅方向中央部に配置された吸入ダクト４８と、吸入ダクト４８の車幅方向両側に配置された左右一対の排出ダクト４９，４９とを備える。吸入ダクト４８から吸入された冷却空気は、バッテリトレー３８の内部に配置された冷却通路を流れて左右の排出ダクト４９，４９から外部に排出される。

吸入ダクト４８の上部前面には、その内部にバッテリパック３１の外部の空気を冷却空気として吸入するための冷却空気吸入口４８ａが前向きに開口する。また排出ダクト４９，４９の内部にはそれぞれ電動の冷却ファン４７，４７が収納されており、熱交換後の冷却空気を排出するための冷却空気排出口４９ａ，４９ａが、各冷却ファン４７，４７の外周に臨むように形成される。左右の冷却空気排出口４９ａ，４９ａは、後向きかつ車幅方向外向きに開口する。

従って、冷却ファン４７，４７を駆動すると、吸入ダクト４８の冷却空気吸入口４８ａから吸入された冷却空気はバッテリトレー３８の内部に供給され、バッテリトレー３８の内部の冷却通路を流れる間にバッテリモジュール４２…との間で熱交換を行った後、排出ダクト４９，４９の冷却ファン４７，４７を通過して冷却空気排出口４９ａ，４９ａから排出される。

バッテリトレー３８の上面には、複数のバッテリモジュール４２…が車幅方向中央の列と、車幅方向両側の列とに分かれて合計３列に配置される。車幅方向中央の列は、車幅方向両側の列に対して２個のバッテリモジュール４２，４２の分だけ前方に突出している。バッテリトレー３８には前記２個のバッテリモジュール４２，４２を支持する突出部３８ａが形成され、この突出部３８ａの後方左側に形成した凹部３８ｂに一対の高圧コネクタ５４，５４が設けられる。高圧コネクタ５４，５４は、左側のフロントシート２９の前方のフロアパネル２６の足置き部２６ａ（図４参照）の下方に配置される。

高圧コネクタ５４，５４から延びる２本の高電圧用の内部ケーブル５５，５５は、バッテリパック３１の前部に設けたメインスイッチ５６を経由してバッテリパック３１の後部に設けたジャンクションボード２８に接続される。前記２本の内部ケーブル５５，５５と、各バッテリモジュール４２…をジャンクションボード２８に接続する他の内部ケーブル５７…とは、バッテリモジュール４２…の上面に沿って車室２５下方の高い位置に配置されており、これにより、万一バッテリケース２４の内部に水が侵入したときにバッテリモジュール４２…の被水を防止することができる。前記２本の内部ケーブル５５，５５は、左側の列のバッテリモジュール４２…の先端から下向きに屈曲した後、各バッテリモジュール４２…の上端よりも低い位置に配置される高圧コネクタ５４，５４に接続される。

図４に示すように、高圧コネクタ５４，５４からフロアパネル２６の下面に沿って前方に延びる外部ケーブル５８，５８は、ダッシュロアパネル５１の下面に沿って上向きに屈曲し、モータ・ジェネレータ２３の上部に配置したパワーコントロールユニット５９に接続される。バッテリケース２４の上端よりも高い位置に配置されるパワーコントロールユニット５９は、バッテリパック３１から供給される高電圧の直流を三相交流に変換してモータ・ジェネレータ２３を駆動したり、回生制動されるモータ・ジェネレータ２３が発電した電力でバッテリモジュール４２…を充電したりする。

尚、図２および図３に示すように、バッテリトレー３８の突出部３８ａの後方右側には凹部３８ｃが形成されており、この凹部３８ｃに一対の低圧コネクタ６１，６１が設けられる。低圧コネクタ６１，６１から延びる低圧ケーブル６３…はジャンクションボード２８等に制御信号を供給する。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

バッテリパック３１のバッテリケース２４内に収納したバッテリモジュール４２…は充放電により発熱するため、冷却装置４６によりバッテリトレー３８の内部に供給される冷却空気で冷却される。即ち、冷却ファン４７，４７を駆動すると、バッテリケース２４の上面およびフロアパネル２６の下面間の空気が冷却空気として吸入ダクト４８の冷却空気吸入口４８ａから吸入され、吸入ダクト４８の内部を通過してバッテリトレー３８の内部に供給される。

バッテリトレー３８の内部の冷却通路に供給された冷却空気は、バッテリトレー３８の上面とバッテリモジュール４２…の底面との間で熱交換を行うことで、バッテリモジュール４２…を冷却する。冷却通路から排出ダクト４９，４９に流入した冷却空気は冷却ファン４７，４７を通過して冷却空気排出口４９ａ，４９ａから排出される。

バッテリパック３１をフロアパネル２６の下方に配置すると、例えば車輪が路面から撥ね上げた水がバッテリパック３１に掛かって万一バッテリケース２４の内部に侵入したときに、バッテリケース２４の内部に配置された高電圧の内部ケーブル５５，５５，５７…が被水する可能性があるが、本実施の形態によれば、内部ケーブル５５，５５，５７…をバッテリモジュール４２…の上方に配置したことで、その被水を確実に防止することができる。

またバッテリケース２４を、天井及びフロアパネル２６を有するとともに内部に乗席を有して構成される車室２５の直下に配置しているために、車室２５の下方且つバッテリモジュール４２…の上方に配置した内部ケーブル５５，５５，５７…をそのままの高さで高圧コネクタ５４，５４を介して外部ケーブル５８，５８に接続すると、高圧コネクタ５４，５４あるいは外部ケーブル５８，５８との干渉を回避するためにフロアパネル２６の高さが高くなって車室空間を圧迫してしまうが、高圧コネクタ５４，５４をバッテリモジュール４２…の上端よりも低い位置に配置したことで、外部ケーブル５８，５８を低い位置に配置してフロアパネル２６の高さを下げ、車室空間を充分に確保することができる。

また高圧コネクタ５４，５４はフロントシート２９に着座した乗員の足置き部２６ａの下方に配置されるが、高圧コネクタ５４，５４をバッテリモジュール４２…の上端よりも低い位置に配置したことで、乗員の足置き部２６ａのスペースを広く確保して快適性を高めることができる。

また高圧コネクタ５４，５４から延びる外部ケーブル５８，５８は上方に屈曲してモータ・ジェネレータ２３のパワーコントロールユニット５９に接続されるが、高圧コネクタ５４，５４の位置が高いと、フロントクロスメンバ１９（図４参照）の下方を通過するために、一旦下方に屈曲した後に上方に屈曲することになるため、外部ケーブル５８，５８の曲げ曲率が増加して車体への組み付けが困難になる。しかしながら本実施の形態によれば、高圧コネクタ５４，５４をバッテリモジュール４２…の上端よりも低い位置に配置したことで、外部ケーブル５８，５８の曲げ曲率を減少させて組み付けを容易化することができる。

このとき、高圧コネクタ５４，５４を、バッテリモジュール４２…の列のうち、車幅方向一端部側（車幅方向左側）の列の前端に設けたことにより、車幅方向中央側の列の前端に設ける場合に比べて、バッテリパック３１の前後方向の長さが増大するのを抑制することができる。また高圧コネクタ５４，５４を、バッテリモジュール４２…の列のうち、車幅方向中央側の列の前端よりも後方に配置したことにより、車幅方向中央側の列の先端と車幅方向一端部側の列の先端との間の空間を有効に利用して高圧コネクタ５４，５４を配置することができる。しかもバッテリモジュール４２…の列のうち、車幅方向他端部側の列の前方に、ジャンクションボード２８へ信号を供給するための低圧コネクタ６１を配置したので、高圧コネクタ５４，５４および低圧コネクタ６１を車幅方向両側に振り分けてスペース効率を高めることができる。

更に、バッテリトレー３８に載置された３列のバッテリモジュール４２…のうち、最も前方に突出する車幅方向中央側の列の前端の２個のバッテリモジュール４２，４２を、左右のフロントシート２９，２９の間の空間を利用して収納したので、車室の容積を圧迫することなくバッテリパック３１の蓄電容量を増加させることができる。しかも車幅方向両側の列の前端が車幅方向中央側の列の前端よりも後方に下がることで、そこに形成される空間を利用してフロントシート２９，２９に着座する乗員の足置き部２６ａ，２６ａのスペースを確保することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では高圧コネクタ５４，５４をバッテリパック３１の前部の左側に設けているが、それを中央部や右側に設けても良い。

また本発明の制御機器は実施の形態のジャンクションボード２８に限定されるものではない。

Claims (7)

1. 車両の前後方向に沿って配列された複数のバッテリ（４２）を収納するバッテリケース（２４）を、天井及びフロアパネル（２６）を有するとともに内部に乗席を有して構成される車室（２５）の直下に配置し、前記バッテリケース（２４）内に配置した内部ケーブル（５５，５７）と、前記バッテリケース（２４）外に配置した外部ケーブル（５８）とを、前記バッテリケース（２４）に設けたケーブル引出部（５４）において接続することによって前記複数のバッテリ（４２）の電力を電動機（２３）の制御装置（５９）に供給するバッテリパックの車載構造であって、
   前記内部ケーブル（５５，５７）は、前記車室（２５）の下方且つ前記複数のバッテリ（４２）の上方において、それら複数のバッテリ（４２）に跨って延びるように配置されるとともに、前記ケーブル引出部（５４）は前記車室（２５）の下方であって前記バッテリ（４２）の上端よりも低い位置に配置されることを特徴とするバッテリパックの車載構造。
2. 前記ケーブル引出部（５４）はフロントシート（２９）の乗員の足置き部（２６ａ）の下方に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリパックの車載構造。
3. 前記制御装置（５９）は前記バッテリケース（２４）よりも上方に配置されており、前記外部ケーブル（５８）は前記ケーブル引出部（５４）から前記制御装置（５９）に向かって上方に延びることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のバッテリパックの車載構造。
4. （補正後） 前記バッテリ（４２）は前記バッテリケース（２４）の内部で複数の列をなしており、車幅方向中央側の列の前端は車幅方向両端部側の列の前端よりも前方に延びていることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のバッテリパックの車載構造。
5. 前記ケーブル引出部（５４）は、前記バッテリ（４２）の複数の列のうちの車幅方向一端部側の列の前方に配置されることを特徴とする、請求項４に記載のバッテリパックの車載構造。
6. 前記ケーブル引出部（５４）は、前記バッテリ（４２）の複数の列のうちの車幅方向中央側の列の前端よりも後方に配置されることを特徴とする、請求項５に記載のバッテリパックの車載構造。
7. 前記バッテリ（４２）の複数の列のうちの車幅方向他端部側の列の前方には、前記バッテリ（４２）の制御機器（２８）へ信号を供給するための低圧コネクタ（６１）が設けられることを特徴とする、請求項５または請求項６に記載のバッテリパックの車載構造。

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