JP6094060B2 - バッテリケース - Google Patents

Description

本発明は電気自動車あるいはハイブリッド自動車のような電動車に搭載されるバッテリケースに関する。

電動車では、走行用のバッテリがバッテリパックとして搭載され、バッテリパックから供給される電力によって電気モータを駆動して走行する。
バッテリパックは、走行用バッテリと、この走行用バッテリを収容保持するバッテリケースとを含んで構成されている。
この種のバッテリケースは、平面視した場合に矩形状を呈しており、バッテリに接続された複数のケーブルがバッテリケースの側面から引き出され、インバータや補機類に接続されている（特許文献１参照）。この場合、ケーブルは、バッテリケースに設けられた孔を挿通して引き出され、あるいは、バッテリケースに設けられたコネクタを介して引き出される。

特開２０１１−１９５０６９号公報

しかしながら、電動車に他車両が衝突し、車載搭載機器、車載搭載機関などの構造物がバッテリケースに接近する方向に変位した場合、その構造物がケーブルあるいはコネクタに干渉し、構造物からケーブルあるいはコネクタに無理な力が作用することが考えられる。このような無理な力がケーブルあるいはコネクタに作用すると、ケーブルあるいはコネクタの耐久性を高める上で不利となる。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、バッテリケースの内外に配設されたケーブルあるいはコネクタの耐久性を高める上で有利なバッテリケースを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、電動車に搭載され、前記電動車を駆動する電動機に電力を供給するバッテリを収容するトレーを備えたバッテリケースであって、前記トレーを平面視した場合に、少なくとも２つの辺を有すると共にそれら２つの辺の延長線が交わる箇所に面取りが形成された箱体形状を呈し、前記面取りが形成されたトレーの箇所に、前記バッテリと前記電動車に搭載された機器とを接続するケーブルが挿通可能なケーブル挿通孔が設けられていることを特徴とする。

請求項１、２記載の発明によれば、例えば、少なくとも２つの辺の一方を電動車の前後方向に向けてバッテリケースが電動車に搭載された場合に、電動車の衝突時、車載搭載機器、車載搭載機関などの構造物がバッテリケースに当接した際、構造物は、バッテリケースの電動車の前後方向に向けられたバッテリケースの辺に当接し、面取りが形成されたトレーの箇所の外側に構造物との間に平面視三角形状の空間が確保される。
したがって、構造物からケーブルに対して無理な力が作用することを阻止でき、ケーブルの耐久性を高める上で有利となる。
請求項３記載の発明によれば、面取り形成用側壁の箇所でケーブルがバッテリケースの内外に配設されるので、電動車の衝突時、車載搭載機器、車載搭載機関などの構造物がバッテリケースに当接した際、面取り形成用側壁の外側に構造物との間に平面視三角形状の空間が確保され、構造物からケーブルに対して無理な力が作用することを阻止でき、ケーブルの耐久性を高める上で有利となる。
請求項４記載の発明によれば、パッキンやグロメットなどのシール部材を簡単に用いることができ、ケーブルがバッテリケースの内外に配設される箇所のシール性を容易かつ確実に確保する上で有利となる。
請求項５記載の発明によれば、トレーをプレス成形するにあたり、プレス成形の容易化を図る上で有利となる。
請求項６記載の発明によれば、トレーの四隅において、それぞれバッテリと電動車に搭載された機器とを接続するケーブルを配設できる。そのため、ケーブルのレイアウトの自由度を確保でき、限られた車体のスペースを有効に利用して複数のケーブルを引き回す上で有利となる。

本実施の形態に係るバッテリケース４０が取着された電動車１０を下方から見た図である。 カバー５２を取り外したバッテリパック１８を上方から見た図である。 バッテリパック１８の構成を示す分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本実施の形態では、本発明のバッテリケースが搭載される電動車がエンジンおよびモータの双方を駆動源とするプラグインハイブリッド車両である場合について説明する。

図１に示すように、電動車１０は車体１２を備え、車体１２には、エンジン１４、燃料タンク１６、バッテリパック１８、フロント用インバータ２０、リア用インバータ２２、フロント用走行モータ２４、リア用走行モータ２６、補機類２８、充電部３０などが搭載されている。なお、フロント用走行モータ２４、リア用走行モータ２６は、本発明で言う電動機に相当する。
エンジン１４は、前輪２および後輪４を駆動するものであり、左右の前輪２間に配置されている。
燃料タンク１６は、エンジン１４に燃料を供給するものであり、左右の後輪４間に配置されている。
バッテリパック１８は、前輪２と後輪４との間に配置され、したがってバッテリパック１８の前方にエンジン１４が位置し、バッテリパック１８の後方に燃料タンク１６が位置している。

バッテリパック１８には、フロント用高電圧ケーブル３２、リア用高電圧ケーブル３４、低電圧ケーブル３６、充電用ケーブル３８の４系統のケーブルの一端が接続され、それら４系統のケーブルの他端は、それぞれ車体１２に搭載された機器に接続されている。
これら４系統のケーブルを介してバッテリパック１８と車体１２に搭載された機器との間で電力の授受がなされる。
具体的に説明すると、フロント用高電圧ケーブル３２は、バッテリパック１８から供給される高圧の直流電力をフロント用インバータ２０に供給するものである。フロント用走行モータ２４は、フロント用インバータ２０から供給される交流電力により前輪２を駆動するものである。
リア用高電圧ケーブル３４は、バッテリパック１８から供給される高圧の直流電力をリア用インバータ２２に供給するものである。リア用走行モータ２６は、リア用インバータ２２から供給される交流電力により後輪４を駆動するものである。
低電圧ケーブル３６は、バッテリパック１８内に設置された図示しない補機部品(閉開器、センサー類、ＥＣＵ等)を機能させるため、バッテリパック１８外に設置されたＤＣ／ＤＣコンバータ３７から低圧の直流電力を供給したり、制御信号の入出力を行うものである。
補機類２８は、低電圧ケーブル３９を介してＤＣ／ＤＣコンバータ３７と接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７から供給される低圧の直流電力により動作するヘッドライト、エアコン、オーディオ装置などで構成される。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７はリア用インバータ２２と高電圧ケーブル４１を介して接続されている。
充電用ケーブル３８は、充電部３０から供給される充電用の電力をバッテリパック１８に供給するものである。充電部３０は、電動車１０の外部に設けられた充電ステーションや商用電源から供給される電力によってバッテリパック１８を充電するものである。

次にバッテリパック１８について詳細に説明する。
図２、図３に示すように、バッテリパック１８はバッテリケース４０を備え、前述した４系統のケーブルがバッテリケース４０の内外に配設されている。
バッテリケース４０の内部に、バッテリ４２、送風手段４４、第１、第２のジャンクションボックス４６、４８などが収容保持されている。

バッテリ４２は、不図示のバスバーを介して互いに直列に接続された複数の電池モジュール４２Ａを含んで構成されている。各電池モジュール４２Ａは互いに直列に接続された複数の電池セルを備え、それらはトレー５０に収容された状態で不図示の押え板によりトレー５０内に保持され、カバー５２で覆われることにより、バッテリケース４０に収容されている。
送風手段４４は、バッテリケース４０の内気循環送風ファン４４Ａと、エバポレータ４４Ｂと、バッテリケース４０の内気を循環させるダクト４４Ｃとで構成され、バッテリ４２の冷却を行なう。

第１、第２のジャンクションボックス４６、４８は、電池モジュール４２Ａを機能させるための周辺部品で構成され、図示しない配線材を介して電池モジュール４２Ａと電気的に接続されている。
また、第１のジャンクションボックス４６は、フロント用高電圧ケーブル３２および低電圧ケーブル３６の一端に電気的に接続され、電池モジュール４２Ａから供給される高電圧の電力をフロント用高電圧ケーブル３２に供給すると共に、電池モジュール４２Ａから供給される高電圧の電力をＤＣＤＣコンバータを用いて低電圧の電力に変換して低電圧ケーブル３６に供給する。
また、第２のジャンクションボックス４８は、リア用高電圧ケーブル３４および充電用ケーブル３８の一端に接続され、電池モジュール４２Ａから供給される高電圧の電力をリア用高電圧ケーブル３４に供給すると共に、充電用ケーブル３８から供給される充電用の電力を電池モジュール４２Ａに供給する。

バッテリケース４０は、トレー５０と、カバー５２とを備えている。
バッテリケース４０は、長手方向を電動車１０の前後方向に合致させた長方形状を呈し、車幅方向の中央に配置されている。
図１に示すように、バッテリケース４０は、不図示のフロアパネルの下方で一対のサイドメンバ６の内側に配置され、バッテリケース４０は、取り付け部材５４を介して一対のサイドメンバ６に取着されている。
本実施の形態では、取り付け部材５４は、トレー５０の底壁の左右側部からトレー５０の幅方向外側にそれぞれ突設されており、取り付け部材５４は、トレー５０の左右側部にトレー５０の長手方向に間隔をおいて４つずつ設けられ、各取り付け部材５４は、一対のサイドメンバ６にそれぞれボルトにより締結されている。

図２に示すように、トレー５０は、トレー５０を平面視した場合に、少なくとも２つの辺を有すると共にそれら２つの辺の延長線が交わる箇所に面取りが形成された箱体形状を呈している。
本実施の形態では、トレー５０を平面視した場合に、長方形（矩形）の四隅に面取りが形成された形状を呈している。
図２、図３に示すように、トレー５０は、底壁５６と、底壁５６の外周縁から起立する側壁５８とを有し、上部が開放された箱体形状を呈している。
底壁５６の外周縁は、互いに平行して直線状に延在する２つの長辺用外周縁５６０４と、長辺用外周縁５６０４と直交する方向で互いに平行して直線状に延在する２つの短辺用外周縁５６０２と、それら長辺用外周縁５６０４の両端と短辺用外周縁５６０２の両端とを接続し直線状に延在する第１〜第４の面取り形成用外周縁５６１０、５６１２、５６１４、５６１６とを備えている。
側壁５８は、各長辺用外周縁５６０４から起立する平板状の２つの長辺用側壁５８０４と、各短辺用外周縁５６０２から起立する平板状の２つの短辺用側壁５８０２と、それら長辺用側壁５８０４の両端と短辺用側壁５８０２の両端とを接続する第１〜第４の面取り形成用側壁５８１０、５８１２、５８１４、５８１６とを備えている。
本実施の形態では、トレー５０は、板金をプレス成形することで成形され、トレー５０をプレス成形する関係上、側壁５８に抜き勾配が付けられ、２つの長辺用側壁５８０４と、２つの短辺用側壁５８０２と、４つの面取り形成用側壁５８１０〜５８１６とは、それぞれ底壁５６から起立するにつれて底壁５６から離れる方向に傾斜している。
また、これら側壁５８の上端全周には、外側に屈曲された平坦なトレー側フランジ５００２が形成されている。

図３に示すように、第１〜第４の面取り形成用側壁５８１０、５８１２、５８１４、５８１６の中央部に、ケーブル３２、３４、３６、３８の挿通を可能とした第１〜第４のケーブル挿通孔６０、６２、６４、６６がそれぞれ貫通形成されている。
第１、第３、第４のケーブル挿通孔６０、６４、６６は、それぞれ水平方向に長軸を有する長円状を呈している。
第１、第３、第４のケーブル挿通孔６０、６４、６６には、図２に示すように、それぞれコネクタ取り付け部材６８が取着されている。コネクタ取り付け部材６８は、ケーブル挿通孔６０、６４、６６よりも大きい輪郭の板状の本体部と、本体部に形成されたコネクタ取付孔とを有している。
本体部は、ねじやあるいは溶接などにより第１、第３、第４のケーブル挿通孔６０、６４、６６の周囲の第１、第３、第４の面取り形成用側壁５８１０、５８１４、５８１６の内面に取着されている。各板部と各面取り形成用側壁５８１０、５８１４、５８１６の内面との間には不図示のパッキン（シール材）が介設されている。
各コネクタ取り付け部材６８の本体部のコネクタ取付孔には、フロント用コネクタ７０、リア用コネクタ７２、充電用コネクタ７４が取着されている。それらコネクタのコネクタ取付孔への取着は、ねじ結合や接着剤を用いるなど従来公知の様々な手法が採用可能である。

図２に示すように、フロント用コネクタ７０は、第１のジャンクションボックス４６と不図示の配線材によって電気的に接続され、フロント用コネクタ７０にフロント用高電圧ケーブル３２の一端に設けられたケーブル側コネクタ７６（図１）が接続されることによりバッテリ４２からフロント用高電圧ケーブル３２に高電圧の電力が供給される。
したがって、フロント用高電圧ケーブル３２は、第１の面取り形成用側壁５８１０の中央部において、第１のケーブル挿通孔６０、フロント用コネクタ７０、ケーブル側コネクタ７６を介してバッテリケース４０の内外に配設されている。

図２に示すように、リア用コネクタ７２は、第２のジャンクションボックス４８と不図示の配線材によって電気的に接続され、リア用コネクタ７２にリア用高電圧ケーブル３４の一端に設けられたケーブル側コネクタ７８（図１）が接続されることによりバッテリ４２からリア用高電圧ケーブル３４に高電圧の電力が供給される。
したがって、リア用高電圧ケーブル３４は、第４の面取り形成用側壁５８１６が形成されたトレー５０の箇所において、第４のケーブル挿通孔６６、リア用コネクタ７４、ケーブル側コネクタ７８を介してバッテリケース４０の内外に配設されている。

図２に示すように、充電用コネクタ７４は、第２のジャンクションボックス４８と不図示の配線材によって電気的に接続され、充電用コネクタ７４に充電用ケーブル３８の一端に設けられたケーブル側コネクタ８０（図１）が接続されることにより充電用ケーブル３８を介して充電用の電力がバッテリ４２に供給される。
したがって、充電用ケーブル３８は、第３の面取り形成用側壁５８１４が形成されたトレー５０の箇所において、第３のケーブル挿通孔５８１４、充電用コネクタ７２、ケーブル側コネクタ８０を介してバッテリケース４０の内外に配設されている。

図２に示すように、第２のケーブル挿通孔６２は、正円状を呈している。
第２のケーブル挿通孔６２にはゴムなどの弾性材料からなる環状のグロメット８２が装着され、低電圧ケーブル３６の一端は、グロメット８２の孔を挿通して第１のジャンクションボックス４６に接続されている。グロメット８２と第２のケーブル挿通孔６２および低電圧ケーブル３６との間はグロメット８２の弾性によってシールされている。
したがって、低電圧ケーブル３６は、第２の面取り形成用側壁５８１２が形成されたトレー５０の箇所において、第２のケーブル挿通孔６２およびグロメット８２を介してバッテリケース４０の内外に配設されている。

図３に示すように、カバー５２は、矩形板状の上壁８４と、この上壁８４の周囲から垂設された側壁８６とを備えている。
それら側壁８６の下端は、トレー側フランジ５００２に係合可能な環状の平坦なカバー側フランジ５２０２として形成されている。
また、上壁８４にはバッテリケース４０内の配線材や送風手段４４が収容される凸部８４０２が形成されている。
本実施の形態では、カバー５２は、合成樹脂製である。
カバー５２は、カバー５２を平面視した場合に、長方形（矩形）の四隅に面取りが形成された形状を呈している。

カバー５２は、カバー側フランジ５２０２およびトレー側フランジ５００２が重ね合わされた状態でそれらフランジの延在方向に沿って間隔をおいた複数の箇所がボルトによりトレー側フランジ５００２に締結されることでトレー５０に取着される。
カバー５２がトレー５０に取着された状態で、それらの内部に収容空間が形成され、バッテリ４２、送風手段４４、第１、第２のジャンクションボックス４６、４８はこの収容空間に収容され保持されている。
なお、カバー側フランジ５２０２とトレー側フランジ５００２との間に不図示のパッキン（シール材）が介設されている。
したがって、このパッキンと、前述した各コネクタ取り付け部材６８とトレー５０との間のパッキンと、前述した第２の孔に装着されたグロメット８２とにより、収容空間の気密性の向上が図られている。

次に作用効果について説明する。
本実施の形態によれば、トレー５０を平面視した場合に、２つの辺の延長線が交わる箇所に面取りが形成された形状を呈し、面取りが形成されたトレー５０の箇所において、バッテリ４２と電動車１０に搭載された機器とを接続するケーブル３２、３４、３６、３８がバッテリケース４０の内外に配設されている。
したがって、面取りが形成されたトレー５０の箇所の外側に平面視三角形状の空間Ｓがそれぞれ確保される。すなわち、これら三角形状の空間Ｓは、バッテリケース４０に隣接するエンジン１４あるいは燃料タンク１６などの構造物とトレー５０との間に介在することになる。
そのため、電動車１０に他電動車１０が衝突するなどして、バッテリケース４０に隣接するエンジン１４あるいは燃料タンク１６などの構造物が変位してトレー５０に接近する方向に変位した場合に、それら構造物に対して短辺用外周縁５６０２が当接すると共に短辺用側壁５８０２も当接する。
したがって、それら構造物とトレー５０との間に三角形状の空間Ｓが確保され、構造物からケーブルあるいはコネクタに対して無理な力が作用することを阻止でき、ケーブルやコネクタの耐久性を高める上で有利となる。

また、板金をプレス成形することでトレー５０を成形する場合、平面視した場合トレー５０が２つの辺の延長線が交わる箇所に面取りが形成されていない形状では、プレス成形時に角部に無理な力が掛かり、プレス成形を行なう上で不利となる。
本実施の形態では、平面視した場合トレー５０が２つの辺の延長線が交わる箇所に面取りが形成された形状を呈しているので、プレス成形時に無理な力が掛かる箇所がなく、プレス成形によるトレー５０の成形の容易化を図る上で有利となる。

また、後側の短辺用側壁５８０２の箇所にリア用高電圧ケーブル３４および充電用ケーブル３８を配線しようとすると、後側の短辺用側壁５８０２と燃料タンク１６との間の空間が狭いことから、リア用高電圧ケーブル３４および充電用ケーブル３８を小さな曲率半径で無理に屈曲させて配線を行なう必要が生じるため、トレー５０の外側におけるケーブルの取り回し性の向上を図る上で不利が生じる。
これに対して、本実施の形態では、第３、第４の面取り形成用側壁５８１４、５８１６の中央部は、後側の短辺用側壁５８０２よりも電動車１０の前方に変位した箇所に位置しており、第３、第４の面取り形成用側壁５８１４、５８１６の中央部と燃料タンク１６との間に大きな空間Ｓを確保できることから、リア用高電圧ケーブル３４および充電用ケーブル３８を比較的大きな曲率半径で緩やかに湾曲させて配線を行なうことができるため、トレー５０の外側におけるケーブルの取り回し性の向上を図る上で有利となる。

また、本実施の形態では、面取り形成用側壁は平板状に形成されているので、第１、第３、第４の面取り形成用側壁５８１０、５８１４、５８１６とコネクタ取り付け部材６８との間にパッキンを簡単に介設でき、また、第２の面取り形成用側壁５８１２の第２のケーブル挿通孔６２にグロメット８２を簡単に装着できる。すなわち、パッキンやグロメット８２などのシール部材を簡単に装着でき、ケーブル３２、３４、３６、３８がバッテリケース４０の内外に配設された箇所のシール性を容易かつ確実に確保する上で有利となる。

また、本実施の形態では、トレー５０を平面視した場合に、矩形の四隅に面取りが形成された形状を呈し、各面取りが形成されたトレー５０の箇所において、それぞれバッテリ４２と電動車１０に搭載された機器とを接続するケーブル３２、３４、３６、３８がバッテリケース４０の内外に配設されている。
したがって、トレー５０の四隅に形成された面取りの箇所のそれぞれにおいてケーブル３２、３４、３６、３８を配設できるため、ケーブル３２、３４、３６、３８のレイアウトの自由度を確保でき、限られた車体１２のスペースを有効に利用して複数のケーブル３２、３４、３６、３８を引き回す上で有利となる。

また、面取り形成用側壁５８を含む側壁５８は、底壁５６から起立するに従い側壁５８から離れる方向に傾斜しており、トレー５０は、板金をプレス成形することで形成されているので、プレス成形の容易化を図る上で有利となる。

なお、本実施の形態では、バッテリケース４０が搭載される電動車１０がプラグインハイブリッド自動車である場合について説明したが、本発明は、外部電源によるバッテリ４２の充電を行わないハイブリッド車、あるいは、モータのみを駆動源とする電気自動車にも無論適用可能であり、これらプラグインハイブリッド車、ハイブリッド車、電気自動車を含む電動車に広く適用される。

１０……電動車、１２……車体、１８……バッテリパック、２０……フロント用インバータ、２２……リア用インバータ、２８……補機類、３０……充電部、３２……フロント用高電圧ケーブル、３４……リア用高電圧ケーブル、３６……低電圧ケーブル、３８……充電用ケーブル、４０……バッテリケース、４２……バッテリ、５０……トレー、５２……カバー、５６……底壁、５６０２……短辺用外周縁、５６０４……長辺用外周縁、５６１０……第１の面取り形成用外周縁、５６１２……第２の面取り形成用外周縁、５６１４……第３の面取り形成用外周縁、５６１６……第４の面取り形成用外周縁、５８……側壁、５８０２……短辺用側壁、５８０４……長辺用側壁、５８１０……第１の面取り形成用側壁、５８１２……第２の面取り形成用側壁、５８１４……第３の面取り形成用側壁、５８１６……第４の面取り形成用側壁。

Claims (6)

1. 電動車に搭載され、前記電動車を駆動する電動機に電力を供給するバッテリを収容するトレーを備えたバッテリケースであって、
   前記トレーを平面視した場合に、少なくとも２つの辺を有すると共にそれら２つの辺の延長線が交わる箇所に面取りが形成された箱体形状を呈し、
   前記面取りが形成されたトレーの箇所に、前記バッテリと前記電動車に搭載された機器とを接続するケーブルが挿通可能なケーブル挿通孔が設けられている、
   ことを特徴とするバッテリケース。
2. 前記トレーは、平面視した場合に、互いに平行して直線状に延在する少なくとも２つの第１辺と第２辺を有すると共にそれら２つの辺に直交する第３辺を有し、前記第１辺または前記第２辺と前記第３辺の延長線が交わる箇所に面取りが形成された箱体形状である、
   ことを特徴とする請求項１記載のバッテリケース。
3. 前記トレーは底壁と、前記底壁の外周縁から起立する側壁とを有し、
   前記面取りは、前記底壁の外周縁の一部に形成された面取り形成用外周縁と、前記面取り形成用外周縁から起立する前記側壁の部分で形成された面取り形成用側壁とで構成されており、
   前記ケーブル挿通孔は、前記面取り形成用側壁に設けられる、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のバッテリケース。
4. 前記面取り形成用側壁は平板状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項３記載のバッテリケース。
5. 前記面取り形成用側壁を含む前記側壁は、底壁から起立するに従い前記底壁から離れる方向に傾斜しており、
   前記トレーは、板金をプレス成形することで形成されている、
   ことを特徴とする請求項３または４記載のバッテリケース。
6. 前記箱体形状は、矩形の四隅に面取りが形成された形状である、
   ことを特徴とする請求項１から５に何れか１項記載のバッテリケース。

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