JP6613839B2 - 車両のバッテリパックの温調構造 - Google Patents

Description

本発明は車両のバッテリパックの温調構造に関する。

モータを駆動源とした電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車においてモータに電力を供給するバッテリパックが使用されている。
このようなバッテリパックとして、動作に伴い発熱するバッテリの冷却を行い、バッテリの温度を所定範囲内に調節するために、バッテリパック内に設けた熱交換媒体路に熱交換媒体を循環させる温調構造が提案されている（特許文献１、２参照）。
この場合、熱交換媒体路に熱交換媒体を循環させる熱交換媒体供給排出部をバッテリパックの内部に設けると共に、熱交換媒体供給排出部にラジエータとポンプが設けられた熱交換媒体用配管を接続することになる。

特開２０１４−７３８０３号公報 特許第５４３５７２１号公報

ところで、このようなバッテリパックを車両の後部に配置した場合、車両が後突された際に加わる衝撃荷重により熱交換媒体供給排出部が破損し、熱交換媒体がバッテリパック内に漏れ出し、バッテリやバッテリを制御するジャンクションボックスが故障することが懸念される。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、後突時にバッテリパック内で熱交換媒体が漏れ出すことを抑制する上で有利な車両のバッテリパックの温調構造を提供することにある。

前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、サイドフレームに取着されたバッテリパックと、前記バッテリパックに熱交換媒体を移送する熱交換媒体用配管と、前記バッテリパックの下方に設けられ、後突時の荷重を受ける後突用フレームとを備える車両であって、前記熱交換媒体用配管は、前記バッテリパックに連結された第１部分と、前記後突用フレームに取着された第２部分と、それら第１部分と第２部分とを結合する配管結合部とを有し、前記配管結合部は、前記サイドフレームに対して前記後突用フレームが相対的に移動することで前記第１部分と前記第２部分とが切り離されるように構成されていることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記後突用フレームは、車両の前後方向に延在し車両前方側の部材に衝突荷重を伝達する縦メンバを含んで構成され、前記第２部分は、前記縦メンバの上面に沿わせて配置されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記縦メンバの前端部に、車両前後方向に所定以上の荷重が作用した際に収縮変形される低剛性部を設けたことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記縦メンバの前端部と前記車両前方側の部材との間に隙間を設けたことを特徴とする。
請求項５記載の発明は、前記バッテリパックは、前記熱交換媒体で冷却されるバッテリと、前記バッテリを収容するケースとを有し、前記第１部分は前記ケースの後部から後方に突出する部分を含んで構成されていることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、前記バッテリは熱交換媒体路を有し、前記バッテリパックは、前記熱交換媒体路に熱交換媒体を循環させる熱交換媒体供給排出部を有し、前記第１部分は前記熱交換媒体供給排出部を介して前記熱交換媒体路に接続され、前記バッテリパックの内部で車両の前方から後方に向けて、ジャンクションボックス、前記バッテリ、前記熱交換媒体供給排出部がそれらの順に並べられていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、後突時に配管結合部を介して第１部分と第２部分とが切り離され、バッテリパック内の熱交換媒体は第１部分の端部から第１部分の外部に排出される。したがって、後突時にバッテリパック内部が熱交換媒体に浸されることを抑制する上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、後突時、第２部分が縦メンバに沿って車両の前後方向に移動されるため、配管結合部において第１部分と第２部分との切り離しを円滑に行なう上で有利となる。また、飛び石から第２部分を保護する上で有利となる。
請求項３、４記載の発明によれば、後突時に、縦メンバがサイドフレームに対して相対的に前方へ移動しやすくなるので、配管結合部において第１部分の端部と第２部分の端部とがより円滑に切り離されるため、バッテリパック内部が熱交換媒体に浸されることを抑制する上でより有利となる。
請求項５記載の発明によれば、後突時によりケースの後部から後方に突出する第１部分が破壊され、破壊された箇所から熱交換媒体を熱交換媒体用配管の外部に排出させることができ、バッテリが熱交換媒体に浸されることを抑制する上で有利となる。
請求項６記載の発明によれば、ジャンクションボックスと熱交換媒体供給排出部とが車両の前後方向に離されているので、ジャンクションボックスが熱交換媒体に浸されることを抑制する上で有利となる。

（Ａ）は実施の形態に係る車両のバッテリパックの温調構造を示す側面断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図である。 バッテリパックの斜視図である。 図１（Ａ）のＣ矢視図である。 後突時における車両のバッテリパックの温調構造の状態を示す説明図であり、（Ａ）は後突前の状態を示す図、（Ｂ）は後突初期の状態を示す図、（Ｃ）は後突した車両の前部が前方に移動した状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
なお、図１から図４において、符号ＦＲは車両１０の前方を示し、符号ＲＲは車両１０の後方を示し、符号ＨＬは車幅方向を示し、符号ＵＰは上方を示し、ＤＯＷＮは下方を示す。
図１（Ａ）に示すように、車両１０は、モータのみを駆動源とする電気自動車、あるいは、ハイブリッド車、あるいは、プラグインハイブリッド車などのモータを駆動源とした電動車であり、モータ駆動用のバッテリパック１２が車体１１の後部に配置されている。
バッテリパック１２は、図１（Ａ）、（Ｂ）、図３に示すように、平面視した場合に、左右のサイドフレーム１４の間に配置され、左右のサイドフレーム１４によりバッテリパック１２の保護が図られている。
サイドフレーム１４の後部の下方に後突時の衝撃緩和用の後突用フレーム１６が設けられ、この後突用フレーム１６は、バッテリパック１２の下方に位置している。後突用フレーム１６は、後突時に車両１０が受ける衝撃を緩和するものである。なお、図１（Ｂ）において、符号１８は、サイドフレーム１４の後端に連結され車幅方向に延在するバンパビームを示し、符号２０は後輪を示す。

後突用フレーム１６は、車幅方向に間隔をおいて車両１０の前後方向に延在する一対の縦メンバ１６０２と、それら縦メンバ１６０２に連結され車幅方向に延在する前横メンバ１６０４、中間横メンバ１６０６、後横メンバ１６０８とを備え、それらメンバ１６０２、１６０４、１６０６、１６０８は細長形状を呈している。
一対の縦メンバ１６０２は、車両前方側の部材であるリアサスペンションクロスメンバ２２に衝突荷重を伝達するものである。
また、一対の縦メンバ１６０２の前端部には、低剛性部１６０２Ａが設けられ、低剛性部１６０２Ａは、低剛性部１６０２Ａを除く縦メンバ１６０２の残りの部分よりも剛性が低くなるように形成されている。
低剛性部１６０２Ａは、車両前後方向に所定以上の荷重が作用した際に収縮変形される部分である。
前横メンバ１６０４、中間横メンバ１６０６は、それらの延在方向の中間部が一対の縦メンバ１６０２に連結され、それらの延在方向の両端が一対のサイドフレーム１４に連結されている。
後横メンバ１６０８は、一対の縦メンバ１６０２の後端間を連結し、後突時の荷重はこの後横メンバ１６０８に入力される。

バッテリパック１２は、図１（Ａ）、図２に示すように、ケース１２０２、ジャンクションボックス１２０４、バッテリ１２０６、熱交換媒体供給排出部１２０８を含んで構成されている。
ケース１２０２は、トレー１２０２Ａとカバー１２０２Ｂとを含んで構成され、ケース１２０２は、トレー１２０２Ａが一対のサイドフレーム１４に取着されることで配置されている。
ケース１２０２の内部に、車両１０の前方から後方に向けて、ジャンクションボックス１２０４、バッテリ１２０６、熱交換媒体供給排出部１２０８がそれらの順に並べられている。
バッテリ１２０６は、複数の電池セルが電気的に接続されて構成され、本実施の形態では、上下に２つ重ねられた集合体がケース１２０２内に車幅方向に４つ並べられて構成されている。
各バッテリ１２０６の不図示の熱交換媒体通路に熱交換媒体を循環させる不図示の配管が設けられ、この配管は熱交換媒体供給排出部１２０８に接続されている。
ジャンクションボックス１２０４は、各バッテリ１２０６の制御を司るものであり、バッテリ制御用のＥＣＵや各種センサなどを含んで構成されている。

図４（Ａ）に示すように、バッテリパック１２の前方の車体１１の箇所に熱交換媒体のリザーバタンク２４、熱交換媒体を冷却するラジエータ２６、熱交換媒体を循環させるポンプ２８が設けられている。
本実施の形態では熱交換媒体として水が用いられている。
熱交換媒体供給排出部１２０８は、熱交換媒体用配管３０を介してリザーバタンク２４に接続されている。
熱交換媒体供給排出部１２０８は、リザーバタンク２４内の熱交換媒体が供給される不図示の供給部と、バッテリ１２０６を冷却した熱交換媒体が戻される不図示の排出部とを含んで構成されている。
熱交換媒体用配管３０は、バッテリパック１２に熱交換媒体を移送するもので、リザーバタンク２４内の熱交換媒体を供給部に供給する供給路３０Ａと、排出部の熱交換媒体をリザーバタンク２４内に戻す回収路３０Ｂとを含んで構成されている。
ポンプ２８は供給路３０Ａに配置され、ラジエータ２６は回収路３０Ｂに配置されている。

供給路３０Ａと回収路３０Ｂは、それぞれ熱交換媒体供給排出部１２０８に接続された第１部分３００２と、後突用フレーム１６に取着された第２部分３００４と、それら第１部分３００２と第２部分３００４とを接続する配管結合部３００６とを有している。
第１部分３００２は、熱交換媒体供給排出部１２０８から後方に延在しケース１２０２の後面から後方に突出する部分３００２Ａと、この部分３００２Ａの後端から下方に延在する部分３００２Ｂと、この部分３００２Ｂの下端から前方に延在する端部３００２Ｃとを有している。
第２部分３００４は、縦メンバ１６０２の上面に沿わせて配置され、縦メンバ１６０２の上面に固定具３２で取着され、第２部分３００４の後端が端部３００４Ａとなっている。
配管結合部３００６は、第１部分３００２の端部３００２Ｃと第２部分３００４の端部３００４Ａとを係脱可能に結合するものである。
詳細には、後突時に、車両前後方向に所定以上の荷重が作用することにより低剛性部１６０２Ａが収縮変形することで、バッテリパック１２が取り付けられているサイドフレーム１４に対して後突用フレーム１６が相対的に移動する。これにより、配管結合部３００６は、第１部分３００２と第２部分３００４とが切り離されるように構成されている。
本実施の形態では、第２部分３００４と共に配管結合部３００６が縦メンバ１６０２に取着され、後突時に第１部分３００２の端部３００２Ｃが配管結合部３００６から切り離されるように構成されているが、後突時に、第２部分３００４の端部３００４Ａから配管結合部３００６および第１部分３００２の端部３００２Ｃが切り離されるようにしてもよい。
したがって、熱交換媒体用配管３０は、バッテリパック１２に連結された第１部分３００２と、後突用フレーム１６に取着された第２部分３００４と、それら第１部分３００２と第２部分３００４とを結合する配管結合部３００６とを有している。

本実施の形態によれば、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、後突時、例えば、後方の車両４０が自車両１０に接近し後突した際、一対の縦メンバ１６０２の前端部がリアサスペンションクロスメンバ２２（車両前方側の部材）に当接することで低剛性部１６０２Ａが収縮変形し、後突用フレーム１６がサイドフレーム１４に対して相対的に前方に移動する。
このときバッテリパック１２は、サイドフレーム１４に取着されていることから、供給路３０Ａと回収路３０Ｂの第１部分３００２に対して、後突用フレーム１６に取付られている供給路３０Ａと回収路３０Ｂの第２部分３００４が相対的に前方に移動し、配管結合部３００６において第１部分３００２の端部３００２Ｃと第２部分３００４の端部３００４Ａとが切り離される。
第１部分３００２の端部３００２Ｃと第２部分３００４の端部３００４Ａとが切り離されると、供給部に位置する熱交換媒体と、排出部に位置する熱交換媒体は、第１部分３００２の端部３００２Ｃから熱交換媒体用配管３０の外部に排出される。
これによりバッテリパック１２内部での熱交換媒体漏れを抑制でき、本実施の形態では、水漏れを抑制でき、したがって、後突時のバッテリ１２０６およびジャンクションボックス１２０４の被水を抑制する上で有利となる。

また、後突時に破壊される脆弱部を第１部分３００２や第２部分３００４に形成し、後突時にこの脆弱部を破壊させて該箇所から熱交換媒体をバッテリパック１２の外部に排出させる場合に比べ、第１部分３００２、第２部分３００４を強固に構成でき、熱交換媒体用配管３０の耐久性を高める上で有利となる。
また、配管結合部３００６は、サイドフレーム１４に対して後突用フレーム１６が相対的に移動することで第１部分３００２と第２部分３００４とが切り離されるように構成されているので、後突時に脆弱部を破壊させて該箇所から熱交換媒体をバッテリパック１２の外部に排出させる場合に比べ、熱交換媒体のバッテリパック１２の外部への排出を確実に行え、後突時のバッテリ１２０６およびジャンクションボックス１２０４の被水を抑制する上で有利となる。

また、第２部分３００４は、縦メンバ１６０２の上面に沿わせて配置されているので、配管結合部３００６において第１部分３００２と第２部分３００４との切り離しを円滑に行なう上で有利となる。また、飛び石から第２部分３００４を保護する上で有利となる。
また、第１部分３００２は熱交換媒体供給排出部１２０８から後方に延在し、ケース１２０２の後面から後方に突出する部分３００２Ａを有しているので、後突時、図４（Ｃ）に示すように、後方の車両４０によりこの部分３００２Ａが破壊され、破壊された箇所から熱交換媒体を熱交換媒体用配管３０の外部に排出させることができる。
したがって、バッテリ１２０６およびジャンクションボックス１２０４の被水を抑制する上で有利となる。
また、本実施の形態では、第１部分３００２をケース１２０２の後面から後方に突出させるように構成し、第１部分３００２をケース１２０２の内部の下方に配置しないようにしている。
そのため、バッテリパック１２の高さを縮小する上で有利となり、また、車室内空間の高さを大きく確保する上で有利となり、トレー１２０２Ａの底壁の形状の簡素化による成形性向上を図る上で有利となる。
また、第２部分３００４は、縦メンバ１６０２の上面に沿って配置されているので、飛び石から第２部分３００４を保護する上で有利となる。

また、バッテリパック１２の内部で車両１０の前方から後方に向けて、ジャンクションボックス１２０４、バッテリ１２０６、熱交換媒体供給排出部１２０８がそれらの順に並べられ、ジャンクションボックス１２０４と熱交換媒体供給排出部１２０８とが車両１０の前後方向に離されているので、ジャンクションボックス１２０４の被水を抑制する上で有利となり、バッテリ制御用のＥＣＵや各種センサの耐久性を高める上で有利となる。

なお、本実施の形態では、一対の縦メンバ１６０２の前端部に低剛性部１６０２Ａを設け、後突時に低剛性部１６０２Ａがリアサスペンションクロスメンバ２２（車両前方側の部材）に当接することで収縮変形し、後突用フレーム１６が、サイドフレーム１４に対して相対的に前方へ移動するようにした場合について説明したが、一対の縦メンバ１６０２の前端と、リアサスペンションクロスメンバ２２（車両前方側の部材）との間に予め隙間を確保しておき、後突時に後突用フレーム１６がサイドフレーム１４に対して相対的に前方へ移動するようにしてもよく、同様の効果が奏される。
なお、縦メンバ１６０２の低剛性部１６０２Ａを省略し、あるいは、一対の縦メンバ１６０２の前端とリアサスペンションクロスメンバ２２との間の隙間を省略してもよいが、本実施の形態のようにすると、配管結合部３００６において第１部分３００２の端部と第２部分３００４の端部とがより円滑に切り離され、バッテリ１２０６およびジャンクションボックス１２０４の被水を抑制する上でより有利となる。

なお、本実施の形態では、バッテリパックの温調構造によりバッテリ１２０６の冷却を行い、バッテリ１２０６の温度を所定範囲内に調節する場合について説明したが、本発明は、バッテリパックの温調構造により低温時にバッテリ１２０６の加温を行ない、バッテリ１２０６の温度を所定範囲内に調節する場合であっても無論適用可能である。

１０ 車両
１２ バッテリパック
１２０２ ケース
１２０４ ジャンクションボックス
１２０６ バッテリ
１２０８ 熱交換媒体供給排出部
１４ サイドフレーム
１６ 後突用フレーム
１６０２ 縦メンバ
１６０２Ａ 低剛性部
３０ 熱交換媒体用配管
３０Ａ 供給路
３０Ｂ 回収路
３００２ 第１部分
３００２Ａ 部分
３００２Ｂ 部分
３００２Ｃ 端部
３００４ 第２部分
３００４Ａ 端部
３００６ 配管結合部

Claims (6)

1. サイドフレームに取着されたバッテリパックと、
   前記バッテリパックに熱交換媒体を移送する熱交換媒体用配管と、
   前記バッテリパックの下方に設けられ、後突時の荷重を受ける後突用フレームと、
   を備える車両であって、
   前記熱交換媒体用配管は、前記バッテリパックに連結された第１部分と、前記後突用フレームに取着された第２部分と、それら第１部分と第２部分とを結合する配管結合部とを有し、
   前記配管結合部は、前記サイドフレームに対して前記後突用フレームが相対的に移動することで前記第１部分と前記第２部分とが切り離されるように構成されている、
   ことを特徴とする車両のバッテリパックの温調構造。
2. 前記後突用フレームは、車両の前後方向に延在し車両前方側の部材に衝突荷重を伝達する縦メンバを含んで構成され、
   前記第２部分は、前記縦メンバの上面に沿わせて配置されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の車両のバッテリパックの温調構造。
3. 前記縦メンバの前端部に、車両前後方向に所定以上の荷重が作用した際に収縮変形される低剛性部を設けた、
   ことを特徴とする請求項２記載の車両のバッテリパックの温調構造。
4. 前記縦メンバの前端部と前記車両前方側の部材との間に隙間を設けた、
   ことを特徴とする請求項２記載の車両のバッテリパックの温調構造。
5. 前記バッテリパックは、前記熱交換媒体で冷却されるバッテリと、前記バッテリを収容するケースとを有し、
   前記第１部分は前記ケースの後部から後方に突出する部分を含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の車両のバッテリパックの温調構造。
6. 前記バッテリは熱交換媒体路を有し、
   前記バッテリパックは、前記熱交換媒体路に熱交換媒体を循環させる熱交換媒体供給排出部を有し、
   前記第１部分は前記熱交換媒体供給排出部を介して前記熱交換媒体路に接続され、
   前記バッテリパックの内部で車両の前方から後方に向けて、ジャンクションボックス、前記バッテリ、前記熱交換媒体供給排出部がそれらの順に並べられている、
   ことを特徴とする請求項５記載の車両のバッテリパックの温調構造。

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