JP2020035711A - 電動車両のバッテリパック - Google Patents

Abstract

【課題】 バッテリケースに収容されたバッテリモジュールの防水性能を高める。【解決手段】 電動車両のバッテリパック２０は、ケース本体３１およびカバー３２を備えるバッテリケース１９の内部に複数のバッテリモジュール３４を収容する。上向きに凸に膨出して下縁が開放するドーム状のインナーカバー３６をケース本体３１の上部に被せてバッテリモジュール３４を上方から覆い、インナーカバー３６の下縁３６ａをバッテリモジュール３４の出力端子３４ａ，３４ｂよりも下方に位置させたので、バッテリパック２０に水が掛かった場合でも、インナーカバー３６で水を遮ってバッテリモジュール３４の水濡れを防止できるだけでなく、バッテリパック２０が水に浸かった場合でも、インナーカバー３６の内部に閉じ込められる空気で水面の上昇を抑制することで、バッテリモジュール３４の出力端子３４ａ，３４ｂの被水を防止することができる。【選択図】 図５

Description

本発明は、ケース本体およびカバーを備えるバッテリケースの内部に複数のバッテリモジュールを収容した電動車両のバッテリパックに関する。

バッテリケースの内部に配置したＥＣＵケース内に電池ＥＣＵや高圧コネクタを収容したバッテリパックにおいて、ＥＣＵケース内で高圧コネクタを他の活性部に対して高い位置に配置することで、高電圧が印加される高圧コネクタの被水を回避するものが、下記特許文献１により公知である。

特開２０１７−５００９３号公報

ところで、上記従来のものは、バッテリケースの内部に配置したＥＣＵケース内に収容した電池ＥＣＵや高圧コネクタの被水を回避することができても、バッテリケースの内部に配置したバッテリモジュールの防水が不充分であり、バッテリケースが水に浸かったときにバッテリモジュールが被水する可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、バッテリケースに収容されたバッテリモジュールの防水性能を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ケース本体およびカバーを備えるバッテリケースの内部に複数のバッテリモジュールを収容した電動車両のバッテリパックであって、上向きに凸に膨出して下縁が開放するドーム状のインナーカバーを前記ケース本体の上部に被せて前記バッテリモジュールを上方から覆い、前記インナーカバーの下縁を前記バッテリモジュールの出力端子よりも下方に位置させたことを特徴とする電動車両のバッテリパックが提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記バッテリモジュールは、セル端子が上方を向くように積層された複数のバッテリセルと、前記複数のバッテリセルを積層方向両端側から挟持する一対のエンドプレートとを備え、前記バッテリモジュールの出力端子は前記エンドプレートの上面に配置されることを特徴とする電動車両のバッテリパックが提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記ケース本体は、前記バッテリモジュールを固定するケース底壁と、前記ケース底壁から起立するケース周壁と、前記ケース周壁の内面に沿って上方に延びる位置決め突起とを備え、前記インナーカバーの下縁は前記ケース周壁および前記位置決め突起の間の隙間に嵌合して位置決めされることを特徴とする電動車両のバッテリパックが提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記バッテリモジュールは前記ケース底壁に固定されるロアプレートを備え、前記ロアプレートは前記バッテリモジュールの誤組み時に前記位置決め突起と干渉する誤組み防止突起を備えることを特徴とする電動車両のバッテリパックが提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項３または請求項４の構成に加えて、前記ケース本体は金属ダイキャスト製であり、前記位置決め突起は前記ケース本体と一体に形成されることを特徴とする電動車両のバッテリパックが提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記インナーカバーに形成した開口部の内側に電気回路を遮断するサービスプラグが取り外し可能に配置され、前記インナーカバーは取り外した前記サービスプラグにより操作可能な特殊締結具で前記ケース本体に締結されることを特徴とする電動車両のバッテリパックが提案される。

また請求項７に記載された発明によれば、請求項６の構成に加えて、前記インナーカバーの開口部は着脱可能なシール部材で塞がれることを特徴とする電動車両のバッテリパックが提案される。

なお、実施の形態の特殊クリップ４２は本発明の特殊締結具に対応する。

請求項１の構成によれば、電動車両のバッテリパックは、ケース本体およびカバーを備えるバッテリケースの内部に複数のバッテリモジュールを収容する。上向きに凸に膨出して下縁が開放するドーム状のインナーカバーをケース本体の上部に被せてバッテリモジュールを上方から覆い、インナーカバーの下縁をバッテリモジュールの出力端子よりも下方に位置させたので、バッテリパックに水が掛かった場合でも、インナーカバーで水を遮ってバッテリモジュールの水濡れを防止できるだけでなく、バッテリパックが水に浸かった場合でも、インナーカバーの内部に閉じ込められる空気で水面の上昇を抑制することで、バッテリモジュールの出力端子の被水を防止することができる。

また請求項２の構成によれば、バッテリモジュールは、セル端子が上方を向くように積層された複数のバッテリセルと、複数のバッテリセルを積層方向両端側から挟持する一対のエンドプレートとを備え、バッテリモジュールの出力端子はエンドプレートの上面に配置されるので、バッテリモジュールの出力端子を可及的に高い位置に配置して被水を一層確実に防止することができる。

また請求項３の構成によれば、前記ケース本体は、バッテリモジュールを固定するケース底壁と、ケース底壁から起立するケース周壁と、ケース周壁の内面に沿って上方に延びる位置決め突起とを備え、インナーカバーの下縁はケース周壁および位置決め突起の間の隙間に嵌合して位置決めされるので、インナーカバーを薄肉にして軽量化を図ったために剛性が低下しても、インナーカバーの下縁を位置決め突起で位置決めして変形を抑制することができる。

また請求項４の構成によれば、バッテリモジュールはケース底壁に固定されるロアプレートを備え、ロアプレートはバッテリモジュールの誤組み時に位置決め突起と干渉する誤組み防止突起を備えるので、ケース本体の位置決め突起を利用してバッテリモジュールの誤組みを防止することができる。

また請求項５の構成によれば、ケース本体は金属ダイキャスト製であり、位置決め突起はケース本体と一体に形成されるので、別部材で構成した位置決め突起をケース本体に取り付ける場合に比べて部品点数を削減することができる。

また請求項６の構成によれば、インナーカバーに形成した開口部の内側に電気回路を遮断するサービスプラグが取り外し可能に配置され、インナーカバーは取り外したサービスプラグにより操作可能な特殊締結具でケース本体に締結されるので、サービスプラグを抜いて電気回路を遮断しないと特殊締結具を操作してインナーカバーを取り外せないので、バッテリパックのメンテナンス時の安全性が向上する。

また請求項７の構成によれば、インナーカバーの開口部は着脱可能なシール部材で塞がれるので、シール部材を剥がすだけでサービスプラグを容易に取り外すことができるだけでなく、シール部材を剥がしてサービスプラグを取り外しても、シール部材を再び貼るだけでインナーカバーを再利用することができる。

プラグインハイブリッド車両の車体側面図である。 図１の２方向矢視図である。 図２の３−３線断面図である。 図３の４−４線矢視図である。 バッテリパックの分解斜視図である。 図４の６−６線断面図である。 図４に対応する作用説明図である。

以下、図１〜図７に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書における前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向は運転席に着座した乗員を基準として定義される。

図１および図２に示すように、前輪駆動のプラグインハイブリッド車両の車体前部には、前輪を駆動する電動モータ１１と、バッテリを充電する発電機を駆動するエンジン１２と、電動モータ１１の駆動を制御するインバータを備えるパワードライブユニット１３とが搭載される。

フロアパネル１６の下面には前後方向に延びる左右一対のフロアフレーム１７が配置されており、左右のフロアフレーム１７の前後方向中間部間が車幅方向に延びるフロアクロスメンバ１８で接続される。電動モータ１１を駆動するバッテリをバッテリケース１９内に収納するバッテリパック２０が、左右のフロアフレーム１７およびフロアクロスメンバ１８の下面に固定される。

図３〜図５に示すように、バッテリケース１９は、上向きに開放する金属（アルミニウム）ダイキャスト製のケース本体３１と、下向きに開放する金属（アルミニウム）ダイキャスト製のカバー３２とを、それらの外周部において複数のボルト３３で上下方向に結合して構成される。ケース本体３１の底部には８個のバッテリモジュール３４が搭載され、その上部にバッテリ制御装置、ジャンクションボード、セル電圧センサ等の電装部品３５が配置される。そしてバッテリケース１９の内側には合成樹脂でドーム状に一体成形したインナーカバー３６がカバー３２の内面に重なり合うように配置され、このインナーカバー３６でバッテリモジュール３４や電装部品３５が上方から覆われる。

浅い容器状のケース本体３１は、略平坦なケース底壁３１ａと、ケース底壁３１ａの外周から起立するケース周壁３１ｂと、ケース周壁３１ｂの上端から外側に延びる開口フランジ３１ｃとを備える。ケース本体３１のケース周壁３１ｂの近傍にはケース底壁３１ａから開口フランジ３１ｃに向かって延びる多数の位置決め突起３１ｄが突設されており、位置決め突起３１ｄとケース周壁３１ｂとの間に隙間が形成される（図６参照）。

バッテリモジュール３４は、セル端子３８ａを上向きにした状態でロアプレート３７上に積層状態で載置された複数のバッテリセル３８と、バッテリセル３８の積層方向両端部に重ね合わされる一対のエンドプレート３９とを備え、バッテリモジュール３４の出力端子３４ａ，３４ｂがエンドプレート３９の上端に設けられる。バッテリモジュール３４は、そのロアプレート３７の四隅がボルト４０でケース本体３１のケース底壁３１ａの支持台３１ｅに締結される。ロアプレート３７の長手方向両端部には、ケース本体３１の位置決め突起３１ｄに当接可能な２個の誤組み防止突起３７ａが突設される（図４参照）。

８個のバッテリモジュール３４をケース底壁３１ａ上に固定したケース本体３１の上方からインナーカバー３６が被せられ、インナーカバー３６の下縁３６ａをケース本体３１の位置決め突起３１ｄの上端とケース周壁３１ｂとの間の隙間に嵌合し、ケース底壁３１ａに形成したバッテリモジュール３４の支持台３１ｅの上面に当接させて位置決めした状態で、インナーカバー３６の被固定部３６ｂを上から押さえる複数個（例えば３個）の固定板４１が特殊クリップ４２およびボルト４８でケース本体３１に締結される（図４参照）。特殊クリップ４２は特殊形状の頭部を備えており、この頭部はバッテリパック２０の高電圧回路を遮断するサービスプラグ４３に一体に設けられた専用工具でしか操作できないようになっている。

インナーカバー３６は、サービスプラグ４３を着脱するための開口部３６ｃを備えており、この開口部３６ｃは着脱自在なシール部材４４で水密に閉鎖される。インナーカバー３６の中央部には、下向きに凹む２個の筒状のボルト貫通部３６ｄが形成されるとともに、インナーカバー３６の上面にはスポンジ等で構成された複数個の弾性変形可能なクッション材４５が固定される。

バッテリケース１９のカバー３２は、ケース本体３１の開口フランジ３１ｃに重ね合わされる開口フランジ３２ａと、車幅方向に延びて下向きに窪む溝状の凹部３２ｂと、凹部３２ｂの前方に配置されて電装部品３５を収納する隆起部３２ｃ，３２ｄとが形成される。そしてインナーカバー３６が取り付けられたケース本体３１に対してカバー３２が上から被せられ、重ね合わされたケース本体３１の開口フランジ３１ｃとカバー３２の開口フランジ３２ａとが複数のボルト３３で締結される。その結果、カバー３２の下面に当接するクッション材４５が圧縮されることで、インナーカバー３６が下向きに押し付けられてがたつきが防止される。

このように構成されたバッテリパック２０は、カバー３２の凹部３２ｂをフロアクロスメンバ１８に下方から嵌合させた状態で、その中央部を下から上に貫通する２本のボルト４６をフロアクロスメンバ１８に締結し、その左右両側部を下から上に貫通する各２本のボルト４７を左右のフロアフレーム１７に締結することで、フロアパネル１６の下面に固定される。このとき、バッテリパック２０の中央部を固定する２本のボルト４６は、インナーカバー３６の２個のボルト貫通部３６ｄを貫通してフロアクロスメンバ１８に締結される。

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。

バッテリケース１９のケース本体３１およびカバー３２は完全防水にはなっていないため、上方から降りかかった水がカバー３２の小さな開口や隙間から、あるいはケース本体３１およびカバー３２の合わせ面からバッテリケース１９の内部に浸入しても、その内部に配置されたドーム状のインナーカバー３６に覆われたバッテリモジュール３４や電装部品３５は被水から保護される。また車両が水に浸かり、下方からバッテリケース１９内に浸入した水の液面が上昇したとき、下縁３６ａが開放するドーム状のインナーカバー３６の内部に空気が保持されることで、インナーカバー３６の内部の液面は上昇が抑制される。このとき、電装部品３５はもちろん、バッテリセル３８の上端に設けられたセル端子３８ａと、バッテリモジュール３４のエンドプレート３９の上端に設けられた出力端子３４ａ，３４ｂとはインナーカバー３６の下縁３６ａよりも高い位置にあるため、それらのセル端子３８ａおよび出力端子３４ａ，３４ｂの被水が確実に防止される。

またインナーカバー３６は軽量化のために薄肉に形成されていて低剛性であるが、インナーカバー３６の下縁３６ａはケース本体３１のケース周壁３１ｂおよび位置決め突起３１ｄの上端間の隙間に嵌合して位置決めされるので、インナーカバー３６の下縁３６ａを移動不能に固定して変形を抑制することができる。しかもインナーカバー３６の上面にはスポンジ等で構成された複数個の弾性変形可能なクッション材４５が固定さているので、クッション材４５がカバー３２の下面に当接して圧縮されることで、インナーカバー３６が下向きに押し付けられてがたつきが防止される。

またバッテリモジュール３４は、そのロアプレート３７の四隅が４本のボルト４０でケース本体３１のケース底壁３１ａの支持台３１ｅに固定されるが、バッテリモジュール３４を平面視で１８０度回転した誤った姿勢でケース本体３１に組み付けようとすると、図７に示すように、ロアプレート３７の誤組み防止突起３７ａがケース本体３１の位置決め突起３１ｄと干渉してバッテリモジュール３４を固定することができないため、位置決め突起３１ｄを利用してバッテリモジュール３４の誤組みを防止することができる。

更に、インナーカバー３６の位置決めおよびバッテリモジュール３４の誤組み防止機能を有する位置決め突起３１ｄは金属ダイキャスト製のケース本体３１と一体に形成されるので、別部材で構成した位置決め突起３１ｄをケース本体３１に取り付ける場合に比べて部品点数を削減することができる。

ところで、バッテリモジュール３４や電装部品３５のメンテナンスを行うとき、それらバッテリモジュール３４や電装部品３５を覆うインナーカバー３６を不用意に取り外すと、作業者が高電圧部分に触れて感電する可能性がある。しかしながら、本実施の形態によれば、インナーカバー３６を取り外すには、先ずインナーカバー３６のシール部材４４を剥がして開口部３６ｃを開放し、開口部３６ｃを通してサービスプラグ４３を引き抜いて高圧電源回路を遮断する。そしてボルト４８を通常のスパナで緩めた状態で、既に引き抜いたサービスプラグ４３に設けられた特殊工具で特殊クリップ４３を取り外し、固定板４１をボルト４８回りに回転させてインナーカバー３６を取り外すことで、安全にメンテナンスを行うことができる。

メンテナンスの終了後は、ボルト４８を通常のスパナで操作して固定板４１を締結した上で、サービスプラグ４３に設けられた特殊工具で特殊クリップ３２を操作して固定板４１を締結することで、インナーカバー３６を取り外し不能に固定する。続いてサービスプラグ４３をインナーカバー３６の開口部３６ｃから挿入して高圧電源回路を接続した後、開口部３６ｃに新しいシール部材４４を貼り付けて水密に閉塞する。

このように、開口部３６ｃにシール部材４４を貼り付けることで、簡単な作業でインナーカバー３６を何度でも再利用することが可能になってコストダウンが達成される。

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、本発明の特殊締結具は実施の形態の特殊クリップ４２に限定されず、特殊ボルトのような他の締結具であっても良い。

１９ バッテリケース
３１ ケース本体
３１ａ ケース底壁
３１ｂ ケース周壁
３１ｄ 位置決め突起
３２ カバー
３４ バッテリモジュール
３４ａ 出力端子
３４ｂ 出力端子
３６ インナーカバー
３６ａ 下縁
３６ｃ 開口部
３７ ロアプレート
３７ａ 誤組み防止突起
３８ バッテリセル
３８ａ セル端子
３９ エンドプレート
４２ 特殊クリップ（特殊締結具）
４３ サービスプラグ
４４ シール部材

Claims (7)

1. ケース本体（３１）およびカバー（３２）を備えるバッテリケース（１９）の内部に複数のバッテリモジュール（３４）を収容した電動車両のバッテリパックであって、
   上向きに凸に膨出して下縁（３６ａ）が開放するドーム状のインナーカバー（３６）を前記ケース本体（３１）の上部に被せて前記バッテリモジュール（３４）を上方から覆い、前記インナーカバー（３６）の下縁（３６ａ）を前記バッテリモジュール（３４）の出力端子（３４ａ，３４ｂ）よりも下方に位置させたことを特徴とする電動車両のバッテリパック。
2. 前記バッテリモジュール（３４）は、セル端子（３８ａ）が上方を向くように積層された複数のバッテリセル（３８）と、前記複数のバッテリセル（３８）を積層方向両端側から挟持する一対のエンドプレート（３９）とを備え、前記バッテリモジュール（３４）の出力端子（３４ａ，３４ｂ）は前記エンドプレート（３９）の上面に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の電動車両のバッテリパック。
3. 前記ケース本体（３１）は、前記バッテリモジュール（３４）を固定するケース底壁（３１ａ）と、前記ケース底壁（３１ａ）から起立するケース周壁（３１ｂ）と、前記ケース周壁（３１ｂ）の内面に沿って上方に延びる位置決め突起（３１ｄ）とを備え、前記インナーカバー（３６）の下縁（３６ａ）は前記ケース周壁（３１ｂ）および前記位置決め突起（３１ｄ）の間の隙間に嵌合して位置決めされることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の電動車両のバッテリパック。
4. 前記バッテリモジュール（３４）は前記ケース底壁（３１ａ）に固定されるロアプレート（３７）を備え、前記ロアプレート（３７）は前記バッテリモジュール（３４）の誤組み時に前記位置決め突起（３１ｄ）と干渉する誤組み防止突起（３７ａ）を備えることを特徴とする、請求項３に記載の電動車両のバッテリパック。
5. 前記ケース本体（３１）は金属ダイキャスト製であり、前記位置決め突起（３１ｄ）は前記ケース本体（３１）と一体に形成されることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の電動車両のバッテリパック。
6. 前記インナーカバー（３６）に形成した開口部（３６ｃ）の内側に電気回路を遮断するサービスプラグ（４３）が取り外し可能に配置され、前記インナーカバー（３６）は取り外した前記サービスプラグ（４３）により操作可能な特殊締結具（４２）で前記ケース本体（３１）に締結されることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の電動車両のバッテリパック。
7. 前記インナーカバー（３６）の開口部（３６ｃ）は着脱可能なシール部材（４４）で塞がれることを特徴とする、請求項６に記載の電動車両のバッテリパック。