JPH1016689A - 組電池の取り付け構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気自動車衝突時における、組電池の崩壊、
電解液漏れによる反応を防止すること。 【解決手段】 組電池７は周囲をカプセル９で取り囲ん
だ状態で収納容器２に収納されている。収納容器２はス
プリング３を介して車体のボデイ１に搭載されている。
ボデイ１には、板体５が立設され、該板体５と収納容器
２との間には、エアバック６が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車用組電
池の取り付け構造に関し、殊に車輌衝突時等における電
池の保護機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車において、走行駆動力は電気
モータから得ており、そのモータを駆動する電力供給源
が電池であるため、大容量の電池が必要となる関係上、
車重に対して電池重量の占める比率が高い。例えば、車
重が２０００ｋｇの電気自動車において、平均走行速度
が４０ｋｍ／ｈを実現するには電池容量として３２．４
ｋＷｈが要求され、これを満たす電池重量としては、高
電流密度の電池を用いたとしても２００〜４００ｋｇ程
度になる。その電池は大型化されており、高価なもので
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような重量の電池
を車体に搭載し走行している場合において、車体が他物
と衝突すると、電池に作用する大きな慣性力のために衝
突時コックピットに影響を与える恐れがある。これに対
しては、電池の搭載位置を選定したり、電池を車体に強
固に固定することによって改善できるものであるが、衝
突による電池自身に対する衝撃については解消できない
ものであった。電池に対する衝撃の大きさの程度によっ
ては電池の破壊につながることがあり、その対策が急務
となっている。

【０００４】加えて、電池はその内部に反応性の高い電
解液を有している場合もあるので、走行中の衝突によっ
て電解液が漏れ出すことも予想され、それに対する確実
な防止策が要請されている。従来においては例えば、特
開平７−２２０７５３号公報のように、不燃性流体を電
池の周りに充填する技術とか、特開平７−２２６２３２
号公報のように、不活性気体を素電池のデットスぺース
に流入する技術が提案されているが、いずれの技術とも
衝撃時における電池の破壊を最小限に抑える構造として
は不十分であり、また、電解液の反応を速やかに阻止す
る構造についてもやはり十分とはいえないものである。

【０００５】本発明は上記諸点に鑑み、自動車衝突時に
おける電池の破壊を最小限に抑え得る有用な電池取り付
け構造を提供することを主たる目的とする。本発明の他
の目的は、自動車衝突時の電池破壊時の電池内物質の反
応の速やかな阻止を実現する電池取り付け構造を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を解決するため
に、本発明は、電気自動車の組電池の取り付け構造にお
いて、車体衝突時等のような衝撃時における組電池に作
用する慣性力の作用域に衝撃吸収体を予め具備して組電
池が取り付けてあることを特徴としている。

【０００７】さらに、前記衝撃吸収体は、組電池近傍に
設けられたエアバック、及び／又は、組電池が収納され
た容器と組電池の空隙に敷き詰められたフレキシブルな
カプセルとからなることを特徴としている。また、前記
衝撃吸収体が弾性体であり、組電池を収納した容器とそ
の搭載面である車体との間、及び／又は、容器底面と組
電池の間に介在されていることを特徴としている。

【０００８】さらに、前記カプセルは、内部に組電池の
酸化還元反応に対する反応阻止剤が充填されていること
を特徴としている。また、前記反応阻止剤は、四塩化炭
素、一塩化一臭化メタン、二臭化四フッ化エタン、一塩
化一臭化ニフッ化メタン、一臭化三フッ化メタンや、水
或は尿素、塩化アンモニウム、炭酸ナトリウム、硫酸ア
ンモニウム、硫酸アルミニウム等の水溶液のいずれかで
あることを特徴としている。

【０００９】ここで、上記反応阻止剤を充填するカプセ
ルは、その外装膜が、テフロン、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン或はシリコンゴムの樹脂いずれかよりできてい
ることを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下図を参照しながら具体的に説
明する。図１は、電池の搭載位置を示す電気自動車の全
体概略図である。自動車の骨格を形づくるボデイ１の後
部にモータ駆動用の電池が収納容器２に収納された状態
で搭載されている。搭載構造は、ボデイ１上に圧縮強度
の高いスプリング３を４個配し、その上に収納容器２を
座着させている。

【００１１】収納容器２の前方には、自動車コックピッ
ト４との間の仕切板を兼用する強化プラスチック製の強
靱な板体５がボデイ１上に立設されており、該板体５と
収納容器２との間にはエアバック６が介挿されてある。
エアバック６は車体全部に取り付けられた衝撃センサ
（図示せず）からの信号によって、所定の衝撃力を越え
た時、バック内の火薬を爆破させて急速に膨張させる公
知のものである。

【００１２】図２は、組電池取り付け構造の分解斜視図
である。前記収納容器２に収納されたモータ駆動用の組
電池は図２の７で示す。この組電池７は３つの電池スタ
ック７ａ、７ｂ、７ｃから構成されている。各電池スタ
ック７ａ（７ｂ、７ｃ）は、円筒形をしたリチウム二次
電池又はアルカリ蓄電池を単電池として、例えば３０個
をマトリックス状に密接して配した構造をしている。１
つの電池スタックにおいて各単電池は電気的に直列に接
続されており、電池スタック７ａ、７ｂ、７ｃ同士は互
いに並列に接続してある。

【００１３】例えば、単電池１個当たりの出力電圧が
３．６Ｖであると、スタック全体として１０８Ｖの出力
電圧となる。そして、３スタックを並列接続することに
よって電気自動車規格上必要とされる電池容量、例え
ば、３２．４ｋＷｈを確保している。なお、単電池とし
て円筒型リチウム二次電池を用いる場合には、例えば、
リチウムコバルト酸化物（９０重量％）と導電剤として
アセチレンブラック粉末（５重量％）と結着剤としてポ
リフッ化ビニリデン（５重量％）との混合物を成形して
作製した正極と、天然黒鉛粉末（９５重量％）と正極と
同様の結着剤（５重量％）との混合物を成形して作製さ
れた負極とがセパレータを介して巻回されて作製された
電極部が円筒型の外装缶に収納され、この電極部にはエ
チレンカーボネートとジエチレンカーボネートとの等容
量の混合溶媒に１Ｍの濃度で六フッ化リン酸リチウムが
溶解された電解液が含浸された構成のものを用いる。

【００１４】単電池として上記リチウム二次電池を用
い、１スタック当たり３０個直列接続し、３スタックを
並列接続して上記電池容量３２．４ｋＷｈを確保するに
は、単電池１個当たり直径５ｃｍで高さ４０ｃｍの寸法
となり、組電池全体で縦Ｌ１＝３０ｃｍ、横Ｌ２＝７５
ｃｍ、高さＬ３＝４０ｃｍの寸法となる。また、全重量
はおよそ２００ｋｇになる。

【００１５】但し、組電池７としては上記のように複数
個の単電池から構成されなくても、所要の出力を単独で
得ることができるならば、一つの単電池からなるものを
用いることができる。また、上記のように電池スタック
を用いる場合であっても、単電池は円筒形でなくてもボ
タン型、角型等のものを用いることができる。

【００１６】次に、収納容器２は、上面が開口した容器
本体２１と、本体２１の上面開口を閉塞する蓋２２とか
らなり、いずれも所要肉厚を有した強化プラスチック材
で構成されている。容器本体２１の内寸は、上記組電池
７の外寸Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３よりもそれぞれ１０ｃｍ長く
設定されている。容器本体２１の底面には４つのスプリ
ング８…が取着されていて、組電池７を底面から５ｃｍ
浮かして支持するようにしてある。

【００１７】容器本体２１と蓋２２とは図２に示すよう
に係止部材２１ａ…と被係止部材２２ａ…とが設けら
れ、組電池７を収納した状態で容器本体２１と蓋２２と
を一体化するようにしてある。組電池７を収納した状態
において前記容器本体２１、蓋２２と組電池７との間に
は約５ｃｍの隙間が形成され、その隙間に図４に示すよ
うな球形をしたフレキシブルなカプセル９…が充填され
ている。

【００１８】カプセル９は、テフロン、ポリエチレン、
ポリプロピレン或はシリコンゴム等の樹脂からなる中球
の球状体であり、内部の空胴部分１０には反応阻止剤が
充填されている。反応阻止剤としては、例えば、適用電
池がリチウム二次電池の場合であると、電解液が非水系
であるので、四塩化炭素、一塩化一臭化メタン、二臭化
四フッ化エタン、一塩化一臭化二フッ化メタン、一臭化
三フッ化メタンなどを用いる。

【００１９】一方、電池がアルカリ蓄電池の場合には、
例えば、上記有機溶媒系反応阻止剤に加えて、水単独や
尿素、塩化アンモニウム、炭酸ナトリウム、硫酸アンモ
ニウム、硫酸アルミ二ウム等の水溶液などを用いること
ができる。カプセル９の外寸は例えば５ｃｍに設定され
ており、このため収納容器２内面と組電池７外面との間
に密着する状態で両者間の隙間に充填されている。

【００２０】また、カプセル９の被破壊強度は、例え
ば、９０００Ｎ〜４００００Ｎの範囲に設定され、車輌
衝突時における組電池に作用する慣性力により破裂し、
内部の反応阻止剤を拡散させるが、急発進、急停止程度
の運航状態においては破裂しない。なお、カプセル９
は、一部開封した前記樹脂からなる袋に反応阻止剤を注
入した後、開封部分を溶着させることによって製造する
ことができる。

【００２１】次に、上記の組電池を搭載した電気自動車
が衝突した場合の組電池への衝撃力の吸収作用について
考察する。 組電池４が収納された収納容器２へ掛かる衝撃力の
吸収について 収納容器２にかかる衝撃力は比較的小さな場合には、ス
プリング３によって吸収されるが、このスプリング３に
よっても吸収できないような大きな衝撃力が加わる場合
には、図５のようにエアバック６が作動されて衝撃力を
吸収する。このようにエアバック６を設けることで、事
故時にコックピット４に収納容器２が進入することを防
ぐことができ、事故時の乗車者に与える被害を少なくす
ることができる。

【００２２】 組電池４に掛かる衝撃力の吸収につい
て 組電池４に掛かる衝撃力は比較的小さな場合には、組電
池の周囲に敷き詰められたカプセル９によって吸収され
組電池への衝撃力は緩衝されている。大きな衝撃が加わ
った場合には、カプセル９は組電池７と容器２とによっ
て圧縮される。そのときの圧縮力がカプセル９の強度以
上になれば、カプセル９は破裂して内部に充填された反
応阻止剤が放出される。

【００２３】このカプセル９は、組電池の重量が例えば
２００ｋｇであれば、電気自動車の急発進や急停止によ
って発生する衝撃力程度、例えば４０００Ｎでは破裂さ
れず、それよりも大きな衝撃力、例えば９８００Ｎで破
裂するように材質と厚みは最適化されている。このよう
なカプセルを組電池周囲に敷き詰めることで、小さな衝
撃力はカプセルによって吸収し組電池に与える衝撃力を
緩衝することができるので、組電池各部位の破損が生じ
難い。

【００２４】さらに、組電池の破壊を生じるぐらいの衝
撃力が加わり、電極が露出し電解液が漏出した場合に
は、カプセル９から放出される反応阻止剤によって酸化
還元反応の過反応を速やかに阻止することができる。以
上、本発明を実施に形態に基づいて説明してきたが、本
発明の内容が、上述の実施の形態に限定されないのは無
論であり、以下のような変形例が考えられる。

【００２５】（１） 板体５とエアバック６を、組電池
を収納した容器２の周囲前面に設けることで衝撃力が掛
かる時の安全性を一層高くすることができる。 （２） 板体５及び収納容器２の材質は、強化プラスチ
ックでなくても、強度を十分に有したものであればいず
れでも使用可能である。 （３） エアバックを作動させる信号を発する衝撃セン
サは、組電池自体に設けることができる。

【００２６】（４） 前述の各スプリングは大きな弾性
を有する弾性体であればスプリングでなくてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、電池に作用する慣性力の作用域に衝撃吸収体を設け
たので、電気自動車が衝突等して電池に大きな衝撃力が
作用したとしても、衝撃吸収体が電池に発生する慣性力
を効率的に吸収し、結果として電気自動車における電池
破壊を防止することができる。

【００２８】さらに、たとえ電池が破壊するような大き
な衝撃力が加わっても、電池が収納された容器近傍に設
けられたエアバックによって、衝撃力に起因して容器に
発生する大きな慣性力は吸収される。また、仕切板を強
固なものとしておけば、コックピットへの電池の進入に
よる乗車者への被害を未然に防ぐことができるし、電池
破壊により電極が露出し電解液が漏出した場合には、カ
プセルに充填された反応阻止剤によって酸化還元反応の
過反応を速やかに阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電池の搭載位置を示す電気自動車の全体概略図
である。

【図２】組電池取り付け構造の分解斜視図である。

【図３】組電池の収納容器内での収納状態を表す縦断図
である。

【図４】カプセルの構造を示す断面図である。

【図５】衝撃時における衝撃吸収体の作動状態を示す図
である。

【符号の説明】

２ 収納容器 ２１ 収納容器本体 ２２ 蓋 ３、８ スプリング ５ 板体 ６ エアバック ７ 組電池 ７ａ、７ｂ、７ｃ 電池スタック ９ カプセル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気自動車の組電池の取り付け構造にお
   いて、 車体衝突時等のような衝撃時における組電池に作用する
   慣性力の作用域に衝撃吸収体を予め具備して組電池が取
   り付けてあることを特徴とする組電池の取り付け構造。
2. 【請求項２】 前記衝撃吸収体は、 組電池近傍に設けられたエアバック、及び／又は、組電
   池が収納された容器と組電池の空隙に敷き詰められたフ
   レキシブルなカプセルとからなることを特徴とする請求
   項１記載の組電池の取り付け構造。
3. 【請求項３】 前記衝撃吸収体は弾性体であり、 組電池を収納した容器とその搭載面である車体との間、
   及び／又は、容器底面と組電池の間に介在されているこ
   とを特徴とする請求項１、２記載いずれかの組電池の取
   り付け構造。
4. 【請求項４】 請求項３記載の組電池の取り付け構造に
   おいて、前記カプセルは、 内部に組電池の酸化還元反応に対する反応阻止剤が充填
   されていることを特徴とする請求項３記載の組電池の取
   り付け構造。
5. 【請求項５】 前記反応阻止剤は、 四塩化炭素、一塩化一臭化メタン、二臭化四フッ化エタ
   ン、一塩化一臭化二フッ化メタン、一臭化三フッ化メタ
   ンや、水或は尿素、塩化アンモニウム、炭酸ナトリウ
   ム、硫酸アンモニウム、硫酸アルミニウム等の水溶液の
   いずれかであることを特徴とする請求項４記載の組電池
   の取り付け構造。
6. 【請求項６】 前記カプセルは、その外装膜が、テフロ
   ン、ポリエチレン、ポリプロピレン或はシリコンゴムの
   樹脂いずれかよりできていることを特徴とする請求項５
   記載の組電池の取り付け構造。