JP6944972B2 - 車両用バッテリユニット - Google Patents

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Description

本発明は、電動車両などに搭載される車両用バッテリユニットに関する。
特許文献１には、ケースの内部に複数のバッテリモジュール及びバッテリＥＣＵを収容したバッテリユニットが記載されている。
特開２０１７−０２４４８１号公報
近年の電動車両では、搭載するバッテリモジュールの数が多くなっており、それに伴ってバッテリＥＣＵに繋がる配線等も多くなっている。配線には、各バッテリモジュールから延びる電圧検出線、及び電気接続箱から延びる信号線があり、バッテリＥＣＵの置き場所によってはこれらの配線経路が長くなってしまう。
本発明は、電圧検出線及び信号線が長くなるのを抑制可能な車両用バッテリユニットを提供する。
本発明は、
車幅方向に少なくとも２つ、且つ、車両の前後方向に少なくとも２つ並べて配置された複数のバッテリモジュールと、
前後方向において前記複数のバッテリモジュールの一方側に配置された電気接続箱と、
前記複数のバッテリモジュールを制御するバッテリ制御装置と、
前記車両の電装部品と前記バッテリ制御装置とを接続するケース側コネクタと、
前記電気接続箱から延びる信号線と、
前記ケース側コネクタから延びる他の信号線と、
前記複数のバッテリモジュールから延びる電圧検出線と、
前記複数のバッテリモジュール、前記電気接続箱、前記バッテリ制御装置、前記信号線、前記他の信号線、及び前記電圧検出線を収容するバッテリケースと、を備える車両用バッテリユニットであって、
前記ケース側コネクタは、前記バッテリケースの前記一方側の面に設けられ、
前記バッテリ制御装置は、
前記前後方向において前記一方側に前記信号線及び前記他の信号線が接続される第１コネクタと、
前記前後方向において他方側に前記電圧検出線が接続される第２コネクタと、を備え、
前記複数のバッテリモジュールの上方、且つ、前記前後方向において前記複数のバッテリモジュールの中央部よりも前記一方側に配置される。
本発明によれば、電気接続箱から延びる信号線を短くできるとともに、複数のバッテリモジュールから延びる電圧検出線が長くなるのを抑制できる。
本発明の一実施形態の車両用バッテリユニットが搭載された車両の全体構造を示す概略側面図である。 図１の車両の床下構造を示す平面図である。 図１の車両用バッテリユニットの平面図である。 ケース蓋部を取り外した図１の車両用バッテリユニットの平面図である。 図４のケーブルユニットの斜視図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。
以下、本発明の車両用バッテリユニットの一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとし、以下の説明において、前後、左右、上下は、車両の操縦者から見た方向に従い記載し、また、図面に車両の前方をＦｒ、後方をＲｒ、左側をＬ、右側をＲ、上方をＵ、下方をＤ、として示す。
［車両］
図１及び図２に示すように、車両１は、フロアパネル２とダッシュパネル３とにより車室１０とその前方のフロントルーム２０とに区画形成されている。車室１０には、前部座席１１及び後部座席１２が設けられている。後部座席１２の後方におけるフロアパネル２の下方には、駆動装置ユニット３０が設けられている。駆動装置ユニット３０は、左右の後輪５を駆動する。つまり、この車両１は、左右の後輪５を駆動輪とし、左右の前輪４を従動輪としている。
車室１０の下方には、バッテリユニット６０が配置されている。バッテリユニット６０は、複数のバッテリモジュール６１をバッテリケース６２に収容して構成され、車室１０におけるフロアパネル２の下方に配置されている。
車体フレーム５０は、前後方向に延設される左右一対のサイドシル５１、５２と、車幅方向（以下、左右方向とも呼ぶ。）に延設されサイドシル５１、５２間を連結する複数のクロスメンバ５３と、を含んでいる。
駆動装置ユニット３０は、電動機と、電動機を制御する電動機制御装置としてのＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と、電動機の動力を後輪５に伝達する動力伝達機構と、を備える。
フロントルーム２０には、エアコン用インバータ、エアコンＥＣＵ、チャージャーＥＣＵ、水温センサ等の外部コンポーネント７が設けられる。外部コンポーネント７とバッテリユニット６０とは、バッテリユニット６０の前部（後述する前壁部８２Ｆ）に設けられたバッテリユニットコネクタ６８に接続される外部ハーネス８によって接続される。
［バッテリユニット］
バッテリユニット６０は、図３、図４及び図６に示すように、複数のバッテリモジュール６１と、バッテリモジュール６１を冷却するバッテリ冷却部６３と、バッテリモジュール６１の前側に配置された電気接続箱６４と、複数のバッテリモジュール６１を制御するバッテリ制御装置６７と、バッテリケース６２の外部からバッテリ冷却部６３へ冷媒を導入する供給配管６５と、バッテリ冷却部６３からバッテリケース６２の外部へ冷媒を排出する排出配管６６と、バッテリモジュール６１、バッテリ冷却部６３、電気接続箱６４、バッテリ制御装置６７、供給配管６５及び排出配管６６を収容するバッテリケース６２と、を備える。
［バッテリモジュール］
複数のバッテリモジュール６１は、図４に示すように、バッテリケース６２内に、前後方向及び左右方向に並べて配置されている。本実施形態のバッテリユニット６０は、前後方向に６つ、左右方向に２つ並べられた合計１２個のバッテリモジュール６１を備える。
各バッテリモジュール６１は、直方体形状を有し、平面視で長手方向が左右方向を向くように、短手方向が前後方向を向くように配置される。各バッテリモジュール６１からは、バッテリモジュール６１を構成する各セルの電圧を検知するための電圧検出線７１が、左右方向におけるバッテリケース６２の中央部に向かって延びている。また、各バッテリモジュール６１から延びる電圧検出線７１は、バッテリモジュール６１の温度を検出する少なくとも一本の温度検出線とともにまとめられていてもよい。各バッテリモジュール６１から延びる電圧検出線７１は、左右方向に隣接する２つのバッテリモジュール６１間に配置されたケーブルユニット７０にコネクタ７６を介して接続され、ユニット化される。
［ケーブルユニット］
ケーブルユニット７０は、図５に示すように、各バッテリモジュール６１から延びる電圧検出線７１と、電気接続箱６４から延びる信号線７２とが、集約されたものであり、左右方向に隣接する２つのバッテリモジュール６１間に配置されて前後方向に延設される。電圧検出線７１は、後側に位置する９つの電圧検出用コネクタ７３を介してバッテリ制御装置６７に接続される。一方、信号線７２は、前側に位置する６つの電源供給用コネクタ７４を介してバッテリ制御装置６７に接続される。なお、本実施形態のケーブルユニット７０は、電圧検出線７１及び信号線７２に加えて、バッテリユニットコネクタ６８から延びる信号線７５も集約されている。このように、電圧検出線７１及び信号線７２、７５を集約してケーブルユニット７０とすることで、配線類の取扱い性が向上する。
［バッテリ冷却部］
バッテリ冷却部６３は、図６に示すように、バッテリモジュール６１の下方に配置され、内部に冷媒が通る冷媒通路を有する。本実施形態のバッテリユニット６０では、１つのバッテリ冷却部６３が左右方向に並ぶ２つのバッテリモジュール６１を冷却するので、前後方向に並ぶ６つのバッテリ冷却部６３が設けられる。
［電気接続箱］
電気接続箱６４は、バッテリ電力の導電経路を断接するコンタクタ、バッテリ電力の電流を検出する電流センサ、バッテリモジュール６１の地絡を検出する地絡検出回路などを収容する。本実施形態の電気接続箱６４は、最前列に位置し左右に並ぶ１対のバッテリモジュール６１の前側に配置されており、電気接続箱６４の左端は、左側のバッテリモジュール６１の左端よりも内側に位置し、電気接続箱６４の右端は、右側のバッテリモジュール６１の右端よりも内側に位置している。
［バッテリケース］
バッテリケース６２は、図３及び図４に示すように、バッテリモジュール６１、バッテリ冷却部６３、電気接続箱６４、供給配管６５及び排出配管６６を収容するケース本体８０と、ケース本体８０の上部開口を覆うケース蓋部９０と、を備える。
ケース本体８０は、底面部８１と、底面部８１の外縁から立ち上がる側壁部８２と、側壁部８２の上端から外方に延在するフランジ部８３と、を備える。側壁部８２は、左右方向において対向する左側壁部８２Ｌ及び右側壁部８２Ｒと、電気接続箱６４の前側に位置する前壁部８２Ｆと、前壁部８２Ｆと左側壁部８２Ｌとを連結する左傾斜壁部８２ＦＬと、前壁部８２Ｆと右側壁部８２Ｒとを連結する右傾斜壁部８２ＦＲと、左側壁部８２Ｌ及び右側壁部８２Ｒの後端を連結する後側壁部８２Ｂと、を備える。
ケース本体８０には、前後方向に離間して３本のクロスメンバ８４が左右方向に延設される。クロスメンバ８４は、左右方向において中央で高さが低くなっている。３本のクロスメンバ８４を前方から順に第１クロスメンバ８４Ｆ、第２クロスメンバ８４Ｍ、第３クロスメンバ８４Ｂとすると、前後方向において、ケース本体８０の前壁部８２Ｆと第１クロスメンバ８４Ｆとの間に電気接続箱６４及び最前列のバッテリモジュール６１が配置され、第１クロスメンバ８４Ｆと第２クロスメンバ８４Ｍとの間に、２列目及び３列目のバッテリモジュール６１が配置され、第２クロスメンバ８４Ｍと第３クロスメンバ８４Ｂとの間に、４列目及び５列目のバッテリモジュール６１が配置され、第３クロスメンバ８４Ｂとケース本体８０の後側壁部８２Ｂとの間に、６列目のバッテリモジュール６１が配置される。
ケース蓋部９０は、ケース本体８０の上部開口を覆う蓋本体部９１と、蓋本体部９１の周縁から外方に延在するフランジ部９２と、を備える。フランジ部９２は、ケース本体８０のフランジ部８３に重ねられ、複数のボルトを介して締結される。
［バッテリ制御装置］
バッテリ制御装置６７は、図４及び図６に示すように、複数のバッテリモジュール６１を制御するバッテリＥＣＵであり、左右に１対設けられる。バッテリ制御装置６７は、それぞれ第１クロスメンバ８４Ｆと第２クロスメンバ８４Ｍとの間に架け渡された１対のブラケット８５により支持され、２列目及び３列目のバッテリモジュール６１よりも上方に配置される。クロスメンバ８４を利用してバッテリ制御装置６７を固定することで、バッテリ制御装置６７を安定的に保持することができる。また、バッテリ制御装置６７は、前後方向において複数のバッテリモジュール６１の中央部ＢＣよりも前方に位置している。
ケース蓋部９０の蓋本体部９１には、図１〜図３に示すように、平面視で左右１対のバッテリ制御装置６７と対応する位置に上方に凸となる隆起部９３が設けられる。バッテリ制御装置６７は、図６に示すように、少なくとも一部が、高さ方向において隆起部９３とオーバーラップしている。これにより、ケース蓋部９０に設けられた隆起部９３がエアだまりとなりバッテリ制御装置６７が被水しにくくなる。なお、この隆起部９３は、図１に示すように、前後方向において車室内に配置される前部座席１１のシートレール１３間に位置している。したがって、シート下のスペースを有効に利用することができる。
バッテリ制御装置６７には、バッテリ制御装置６７の前面６７Ｆに電気接続箱６４から延びる信号線７２が接続される第１コネクタＣ１が左右方向に並んで配置され、バッテリ制御装置６７の後面６７Ｂに複数のバッテリモジュール６１から延びる電圧検出線７１が接続される第２コネクタＣ２が左右方向に並んで配置される。
第１コネクタＣ１には、ケーブルユニット７０に集約された信号線７２、７５の接続部である電源供給用コネクタ７４が接続され、第２コネクタＣ２には、ケーブルユニット７０に集約された電圧検出線７１の接続部である電圧検出用コネクタ７３が接続される。
このようにバッテリ制御装置６７は、複数のバッテリモジュール６１の中央部ＢＣよりも前方に配置されるとともに、電気接続箱６４から延びる信号線７２が接続される第１コネクタＣ１がバッテリ制御装置６７の前方に配置されるので、信号線７２の長さを短くできる。
また、複数のバッテリモジュール６１から延びる電圧検出線７１が接続される第２コネクタＣ２がバッテリ制御装置６７の後方に配置されるので、第２コネクタＣ２が複数のバッテリモジュール６１の中央部ＢＣに近くなり、電圧検出線７１が長くなるのを抑制できる。
さらに、バッテリユニット６０の前部に設けられたバッテリユニットコネクタ６８と第１コネクタＣ１との距離も近くなるので、信号線７２の長さも短くできる。
また、図６に示すように、第２コネクタＣ２は、高さ方向においてケース蓋部９０に設けられた隆起部９３とオーバーラップしている。これにより、高電圧用のコネクタである第２コネクタＣ２が被水しにくくなる。なお、本実施形態では、第１コネクタＣ１も高さ方向においてケース蓋部９０に設けられた隆起部９３とオーバーラップしているので、第１コネクタＣ１も被水しにくくなっている。
なお、前述した実施形態は、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本実施形態では、各バッテリ制御装置６７が１対のブラケット８５により２つのクロスメンバ８４に間接的に固定されたが、２つのクロスメンバ８４に直接的に固定されてもよい。また、必ずしも２つのクロスメンバ８４に固定される必要はなく、少なくとも１つのクロスメンバ８４に直接的又は間接的に固定されていればよい。
また、本実施形態では、バッテリ制御装置６７が２つ設けられていたが、少なくとも１つあればよい。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
（１） 車幅方向に少なくとも２つ、且つ、車両の前後方向に少なくとも２つ並べて配置された複数のバッテリモジュール（バッテリモジュール６１）と、
前後方向において前記複数のバッテリモジュールの一方側に配置された電気接続箱（電気接続箱６４）と、
前記複数のバッテリモジュールを制御するバッテリ制御装置（バッテリ制御装置６７）と、
前記電気接続箱から延びる信号線（信号線７２）と、
前記複数のバッテリモジュールから延びる電圧検出線（電圧検出線７１）と、
前記複数のバッテリモジュール、前記電気接続箱、前記バッテリ制御装置、前記信号線、及び前記電圧検出線を収容するバッテリケース（バッテリケース６２）と、を備える車両用バッテリユニット（バッテリユニット６０）であって、
前記バッテリ制御装置は、
前記前後方向において前記一方側に前記信号線が接続される第１コネクタ（第１コネクタＣ１）と、
前記前後方向において他方側に前記電圧検出線が接続される第２コネクタ（第２コネクタＣ２）と、を備え、
前記複数のバッテリモジュールの上方、且つ、前記前後方向において前記複数のバッテリモジュールの中央部（中央部ＢＣ）よりも前記一方側に配置される、車両用バッテリユニット。
（１）によれば、バッテリ制御装置は、複数のバッテリモジュールの中央部よりも前後方向で一方側に配置されるとともに、電気接続箱から延びる信号線が接続される第１コネクタが該一方側に配置されるので、信号線の長さを短くできる。また、複数のバッテリモジュールから延びる電圧検出線が接続される第２コネクタが、前後方向で他方側に配置されるので、電圧検出線が長くなるのを抑制できる。
（２） （１）に記載の車両用バッテリユニットであって、
前記バッテリケースは、前記車幅方向に延びる少なくとも１つのクロスメンバ（クロスメンバ８４）を備え、
前記バッテリ制御装置は、前記複数のバッテリモジュールの上方に位置するように前記少なくとも１つのクロスメンバに直接的又は間接的に固定されている、車両用バッテリユニット。
（２）によれば、バッテリ制御装置を車両骨格部材であるクロスメンバに直接的又は間接的に固定することで、バッテリ制御装置を適切に保持することができる。
（３） （１）又は（２）に記載の車両用バッテリユニットであって、
前記バッテリケースは、前記前後方向に離間するように配置され、前記車幅方向に延びる少なくとも２つのクロスメンバ（クロスメンバ８４）を備え、
前記バッテリ制御装置は、前記複数のバッテリモジュールの上方に位置するように隣接する前記２つのクロスメンバ（第１クロスメンバ８４Ｆ、第２クロスメンバ８４Ｍ）に直接的又は間接的に固定されている、車両用バッテリユニット。
（３）によれば、バッテリ制御装置を前後方向に隣接する２つのクロスメンバに跨って直接的又は間接的に固定することで、バッテリ制御装置を安定的に保持することができる。
（４） （３）に記載の車両用バッテリユニットであって、
前記２つのクロスメンバには、ブラケットが架け渡されており、
前記２つのクロスメンバ間には、前記前後方向に２つの前記バッテリモジュールが並んで配置され、
前記バッテリモジュールは、平面視で略矩形形状を有し、短手方向が前記前後方向になるように配置されている、車両用バッテリユニット。
（４）によれば、ブラケットの長尺化を防止することで重量増加を回避できる。
（５） （１）〜（４）のいずれかに記載の車両用バッテリユニットであって、
前記電圧検出線の一部は、前記車幅方向に隣接する２つの前記バッテリモジュール間に配置され、前記前後方向に延びている、車両用バッテリユニット。
（５）によれば、電圧検出線を車幅方向に隣接する２つのバッテリモジュール間に集約することができる。
（６） （５）に記載の車両用バッテリユニットであって、
前記信号線の一部は、前記車幅方向に隣接する２つの前記バッテリモジュール間に配置され、前記前後方向に延び、
前記電圧検出線の一部及び前記信号線の一部は、ユニット化されている、車両用バッテリユニット。
（６）によれば、電圧検出線及び信号線を車幅方向に隣接する２つのバッテリモジュール間に集約することができ、さらにこれらをユニット化することで取扱い性が向上する。
（７） （１）〜（６）のいずれかに記載の車両用バッテリユニットであって、
前記バッテリケースの前記一方側には、前記車両の電装部品（外部コンポーネント７）と前記バッテリ制御装置とを接続するケース側コネクタ（バッテリユニットコネクタ６８）が設けられている、車両用バッテリユニット。
（７）によれば、バッテリ制御装置は、複数のバッテリモジュールの中央部よりも前後方向で一方側に配置されるとともに、バッテリケースの該一方側に、車両の電装部品とバッテリ制御装置とを接続するケース側コネクタが設けられているので、バッテリケース内部の信号線の長さを短くできる。
（８） （１）〜（６）のいずれかに記載の車両用バッテリユニットであって、
前記バッテリケースは、ケース本体（ケース本体８０）と、該ケース本体の上部開口を封止するカバー（ケース蓋部９０）と、を備え、
前記カバーには、上方に凸となる隆起部（隆起部９３）が設けられ、
前記バッテリ制御装置は、平面視で前記隆起部に配置され、
前記バッテリ制御装置の少なくとも一部が、高さ方向において、前記隆起部とオーバーラップしている、車両用バッテリユニット。
（８）によれば、カバーに設けられた隆起部がエアだまりとなりバッテリ制御装置が被水しにくくなる。
（９） （８）に記載の車両用バッテリユニットであって、
前記第２コネクタは、前記高さ方向において、前記隆起部とオーバーラップしている、車両用バッテリユニット。
（９）によれば、高電圧用のコネクタである第２コネクタが被水しにくくなる。
（１０） （８）又は（９）に記載の車両用バッテリユニットであって、
前記バッテリケースは、前記車両の床下に配置され、
前記隆起部は、前記前後方向において車室内に配置されるシートレール（シートレール１３）間に位置している、車両用バッテリユニット。
（１０）によれば、バッテリケースの隆起部をシートレール間に位置させることで、シート下のスペースを有効に利用することができる。
７ 外部コンポーネント（電装部品）
１３ シートレール
６０ バッテリユニット
６１ バッテリモジュール
６２ バッテリケース
６４ 電気接続箱
６７ バッテリ制御装置
６８ バッテリユニットコネクタ（ケース側コネクタ）
７１ 電圧検出線
７２ 信号線
８４ クロスメンバ
８４Ｆ 第１クロスメンバ
８４Ｍ 第２クロスメンバ
８０ ケース本体
９０ ケース蓋部（カバー）
９３ 隆起部
ＢＣ 複数のバッテリモジュールの中央部
Ｃ１ 第１コネクタ
Ｃ２ 第２コネクタ

Claims (9)

  1. 車幅方向に少なくとも２つ、且つ、車両の前後方向に少なくとも２つ並べて配置された複数のバッテリモジュールと、
    前後方向において前記複数のバッテリモジュールの一方側に配置された電気接続箱と、
    前記複数のバッテリモジュールを制御するバッテリ制御装置と、
    前記車両の電装部品と前記バッテリ制御装置とを接続するケース側コネクタと、
    前記電気接続箱から延びる信号線と、
    前記ケース側コネクタから延びる他の信号線と、
    前記複数のバッテリモジュールから延びる電圧検出線と、
    前記複数のバッテリモジュール、前記電気接続箱、前記バッテリ制御装置、前記信号線、前記他の信号線、及び前記電圧検出線を収容するバッテリケースと、を備える車両用バッテリユニットであって、
    前記ケース側コネクタは、前記バッテリケースの前記一方側の面に設けられ、
    前記バッテリ制御装置は、
    前記前後方向において前記一方側に前記信号線及び前記他の信号線が接続される第１コネクタと、
    前記前後方向において他方側に前記電圧検出線が接続される第２コネクタと、を備え、
    前記複数のバッテリモジュールの上方、且つ、前記前後方向において前記複数のバッテリモジュールの中央部よりも前記一方側に配置される、車両用バッテリユニット。
  2. 請求項１に記載の車両用バッテリユニットであって、
    前記バッテリケースは、前記車幅方向に延びる少なくとも１つのクロスメンバを備え、
    前記バッテリ制御装置は、前記複数のバッテリモジュールの上方に位置するように前記少なくとも１つのクロスメンバに直接的又は間接的に固定されている、車両用バッテリユニット。
  3. 請求項１又は２に記載の車両用バッテリユニットであって、
    前記バッテリケースは、前記前後方向に離間するように配置され、前記車幅方向に延びる少なくとも２つのクロスメンバを備え、
    前記バッテリ制御装置は、前記複数のバッテリモジュールの上方に位置するように隣接する前記２つのクロスメンバに直接的又は間接的に固定されている、車両用バッテリユニット。
  4. 請求項３に記載の車両用バッテリユニットであって、
    前記２つのクロスメンバには、ブラケットが架け渡されており、
    前記２つのクロスメンバ間には、前記前後方向に２つの前記バッテリモジュールが並んで配置され、
    前記バッテリモジュールは、平面視で略矩形形状を有し、短手方向が前記前後方向になるように配置されている、車両用バッテリユニット。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用バッテリユニットであって、
    前記電圧検出線の一部は、前記車幅方向に隣接する２つの前記バッテリモジュール間に配置され、前記前後方向に延びている、車両用バッテリユニット。
  6. 請求項５に記載の車両用バッテリユニットであって、
    前記信号線の一部は、前記車幅方向に隣接する２つの前記バッテリモジュール間に配置され、前記前後方向に延び、
    前記電圧検出線の一部及び前記信号線の一部は、ユニット化されている、車両用バッテリユニット。
  7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両用バッテリユニットであって、
    前記バッテリケースは、ケース本体と、該ケース本体の上部開口を封止するカバーと、を備え、
    前記カバーには、上方に凸となる隆起部が設けられ、
    前記バッテリ制御装置は、平面視で前記隆起部に配置され、
    前記バッテリ制御装置の少なくとも一部が、高さ方向において、前記隆起部とオーバーラップしている、車両用バッテリユニット。
  8. 請求項７に記載の車両用バッテリユニットであって、
    前記第２コネクタは、前記高さ方向において、前記隆起部とオーバーラップしている、車両用バッテリユニット。
  9. 請求項７又は８に記載の車両用バッテリユニットであって、
    前記バッテリケースは、前記車両の床下に配置され、
    前記隆起部は、前記前後方向において車室内に配置されるシートレール間に位置している、車両用バッテリユニット。
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