JP5958545B2 - 車載用バッテリパックの圧力開放構造 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両に走行用電源として搭載される車載用バッテリパックの圧力開放構造に関する。

従来、ケース部材の開口部をカバー部材で覆い、ケース部材とカバー部材の間にシール部材を介装させ、ケース室を密封した車載用バッテリパックが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２３２３３０号公報 特開２００６−２３６７７５号公報

しかしながら、従来の車載用バッテリパックにあっては、ケース室の密封性を確保することはできるものの、ケース室の内圧がガスの発生により高まったとき、内部ガスを外部へ排出する機能を有さない、という問題があった。

すなわち、車載用バッテリパックの場合、過充電等の異常時、ケース室の内部に配置され、複数のバッテリセルにより構成されたバッテリモジュールからガスが発生し、ケース室の内圧が高まってしまうことがある。ここで、バッテリモジュールからのガス発生は、例えば、特開２００６−２３６７７５号公報（特許文献２）に記載されているように、バッテリセルの内部にてガスが発生し、内圧が上昇すると、シール部材の電池内側の相対的に薄肉な部分を破断させ、ガスを外部（ケース室）に排出することでなされる。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ケース室の内圧がガスの発生により高まったとき、接合脆弱部の離間開口により内部ガスを外部へ排出する車載用バッテリパックの圧力開放構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、バッテリパックケースを、バッテリパックロアフレームとバッテリパックアッパーカバーによって構成し、前記バッテリパックロアフレームにバッテリモジュールを配置した。
この車載用バッテリパックにおいて、前記バッテリパックロアフレームに対し前記バッテリパックアッパーカバーを、それぞれの外周縁部に沿って全周にわたって連続するシール部材を介して接合固定した。
前記バッテリパックアッパーカバーのうち、前記シール部材を介して接合固定される外周縁部を含む領域に、少なくとも高さ方向に高低差を持つ段差変形部を設けた。
前記全周にわたって連続するシール部材のうち、前記段差変形部に対応する領域に、他の接合部よりも接合強度が低い接合脆弱部を設定した。

上記のように、バッテリパックアッパーカバーのうち、シール部材を介して接合固定される外周縁部を含む領域に、少なくとも高さ方向に高低差を持つ段差変形部が設けられる。そして、全周にわたって連続するシール部材のうち、段差変形部に対応する領域に、他の接合部よりも接合強度が低い接合脆弱部が設定される。
したがって、ケース室の内部に配置されたバッテリモジュールからガスが発生し、ケース室の内圧が高まったとき、ケース構造のうち、最もケース中心側に突出した部分、つまり、バッテリパックアッパーカバーの段差変形部に内圧が集中する。この内圧集中により、段差変形部において、高さ方向の段差の高低差を無くす方向、つまり、低い段差から高い段差へと向かう高さ方向にバッテリパックアッパーカバーを変形させる。このカバー変形により、段差変形部に対応する領域に設定された接合脆弱部の接合が剥離し、バッテリパックロアフレームの外周縁部からバッテリパックアッパーカバーの外周縁部が離れ、接合脆弱部に開口が形成される。このため、ケース室の内圧がガスの発生により高まったとき、バッテリパックアッパーカバーを破断させたり破損させたりすることなく、接合脆弱部の開口から内部ガスが外部へ排出される。
このように、バッテリパックアッパーカバーの段差変形部に内圧が集中すると、バッテリパックアッパーカバーの変形を促し、カバー変形に伴い接合脆弱部が剥離してケース室と外気を連通させる開口が形成される構成とした。このため、ケース室の内圧がガスの発生により高まったとき、接合脆弱部の離間開口により内部ガスを外部へ排出することができる。

実施例１の車載用バッテリパックを搭載したミニバンタイプの電気自動車を示す概略側面図である。 実施例１の車載用バッテリパックを搭載したミニバンタイプの電気自動車を示す概略底面図である。 実施例１の圧力開放構造を備えたバッテリパックBPを示す全体分解斜視図である。 実施例１の圧力開放構造を備えたバッテリパックBPを示す全体斜視図である。 実施例１の圧力開放構造を備えたバッテリパックBPのバッテリパックロアフレームを示す平面図である。 実施例１のバッテリパックBPの圧力開放構造である段差変形部及び接合脆弱部を示す図４のＡ方向矢視図である。 実施例１の圧力開放構造を備えたバッテリパックBPにおいてロアフレームとアッパーカバーの通常接合部での接合構造を示す図５のＢ−Ｂ線端面図である。 実施例１の圧力開放構造を備えたバッテリパックBPにおいてロアフレームとアッパーカバーの段付きボルト固定部での接合構造を示す図５のＣ−Ｃ線端面図である。 実施例１の圧力開放構造を備えたバッテリパックBPにおいてロアフレームとアッパーカバーのアースボルト固定部での接合構造を示す図５のＤ−Ｄ線端面図である。 実施例１の圧力開放構造を備えたバッテリパックBPにおいてロアフレームとアッパーカバーの接合脆弱部での接合構造を示す図５のＥ−Ｅ線端面図である。 実施例１の圧力開放構造を備えたバッテリパックBPにおいて圧力開放作用を示す作用説明図である。 実施例１の圧力開放構造を備えたバッテリパックBPにおいて圧力開放状態でのアッパーカバーの離間開口を示す図１１Ｆ−Ｆ線端面図である。

以下、本発明の車載用バッテリパックの圧力開放構造を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
実施例１の車載用バッテリパックの圧力開放構造における構成を、「バッテリパックを搭載した電気自動車の概略構成」、「バッテリパックの構成」、「バッテリパックに備えた圧力開放構造の詳細構成」に分けて説明する。

［バッテリパックを搭載した電気自動車の概略構成］
図１及び図２は、実施例１の車載用バッテリパックを搭載したミニバンタイプの電気自動車を示す概略側面図及び概略底面図である。以下、図１及び図２に基づき、バッテリパックを搭載した電気自動車の概略構成を説明する。

前記電気自動車は、図１及び図２に示すように、フロアパネル１００とダッシュパネル１０４によりモータルーム１０１と車室１０２に画成され、フロアパネル１００の下部にバッテリパックBPが配置され、モータルーム１０１にパワーユニットPUが配置される。このパワーユニットPUは、左右の前輪１１９を駆動する。つまり、左右の前輪１１９を駆動輪とし、左右の後輪１２０を従動輪とする。

前記車室１０２は、図１に示すように、フロアパネル１００の上部に形成され、ダッシュパネル１０４の位置から車両後端面１０３の位置までの乗員や荷物の空間として確保される。フロアパネル１００は、車両前方から車両後方までのフロア面の凹凸を抑えたフラット形状としている。この車室１０２には、インストルメントパネル１０５と、センターコンソールボックス１０６と、エアコンユニット１０７と、乗員シート１０８と、を有する。

前記バッテリパックBPは、図１に示すように、フロアパネル１００の下部のホイールベース中央部位置に配置され、図２に示すように、車体強度部材である車体メンバに対して１０点にて支持される。車体メンバは、左右一対のモータルームサイドメンバ１２２，１２２と、左右一対の車体サイドメンバ１０９，１０９と、複数の車体クロスメンバ１１０，１１０，…と、を有して構成される。バッテリパックBPの両側は、左右一対の第１車体サイドメンバ支持点Ｓ１，Ｓ１と、左右一対の第１車体クロスメンバ支持点Ｃ１，Ｃ１と、左右一対の第２車体サイドメンバ支持点Ｓ２，Ｓ２により６点支持されている。バッテリパックBPの後側は、左右一対の第２車体クロスメンバ支持点Ｃ２，Ｃ２により２点支持されている。さらに、バッテリパックBPの前側は、図外のメンバ支持点により２点支持されている。

前記パワーユニットPUは、図１に示すように、モータルーム１０１に配置され、バッテリパックBPとは、充放電に用いる強電ハーネス１１１を介して接続される。このパワーユニットPUは、各構成要素を縦方向に積層配置にしたもので、強電モジュール１１２（DC/DCコンバータ＋充電器）と、インバータ１１３と、モータ駆動ユニット１１４（走行用モータ＋減速ギヤ＋デファレンシャルギヤ）と、を有する。また、車両前面中央位置には、充電ポートリッドを有する急速充電ポート１１５と普通充電ポート１１６が設けられる。急速充電ポート１１５と強電モジュール１１２は、急速充電ハーネス１１７により接続される。普通充電ポート１１６と強電モジュール１１２は、普通充電ハーネス１１８により接続される。

前記左右の前輪１１９は、独立懸架方式のサスペンションにより支持され、前記左右の後輪１２０は、車軸懸架方式のリーフスプリングサスペンション１２１，１２１により支持される。

［バッテリパックの構成］
図３は、実施例１の圧力開放構造を備えたバッテリパックBPを示す全体分解斜視図である。以下、図３に基づき、バッテリパックの構成を説明する。

実施例１のバッテリパックBPは、図３に示すように、バッテリパックケース１と、バッテリモジュール２と、温調風ユニット３と、サービス・ディスコネクト・スイッチ４（以下、「SDスイッチ」という。）と、ジャンクションボックス５と、リチウムイオン・バッテリ・コントローラ６（以下、「LBコントローラ」という。）と、を備えていている。

前記バッテリパックケース１は、図３に示すように、バッテリパックロアフレーム１１とバッテリパックアッパーカバー１２の２部品によって構成される。

前記バッテリパックロアフレーム１１は、図３に示すように、車体メンバに対して締結固定されるフレーム部材である。このバッテリパックロアフレーム１１には、バッテリモジュール２や他のパック構成要素３，４，５，６を搭載する方形凹部による搭載空間（ケース室）を有する。このバッテリパックロアフレーム１１のフレーム前端部には、冷媒管コネクタ端子１３とバッテリ側強電コネクタ端子１４とPTCヒータ用コネクタ端子１５と弱電コネクタ端子１６とが取り付けられている。

前記バッテリパックアッパーカバー１２は、図３に示すように、バッテリパックロアフレーム１１の外周縁部１１ａの位置に１０箇所にて締結固定されるカバー部材である。バッテリパックロアフレーム１１の外周縁部１１ａとバッテリパックアッパーカバー１２の外周縁部１２ａには、それぞれ１０箇所のボルト穴が形成されている。バッテリパックロアフレーム１１に形成された１０箇所のボルト穴には、ボルト穴の内側位置に図外のスタッドナットが溶接固定される。一方、バッテリパックアッパーカバー１２に形成された１０箇所のボルト穴のうち、４隅位置のボルト穴には、４本のアースボルト７１が差し込まれ、左右両側の車両前後方向にそれぞれ配列されたボルト穴には、合計６本の段付きボルト７２が差し込まれる。このバッテリパックアッパーカバー１２には、バッテリパックロアフレーム１１に搭載される各パック構成要素２，３，４，５，６のうち、特にバッテリモジュール２の凹凸高さ形状に対応するとともに、後述する圧力開放構造に対応する凹凸段差面形状によるカバー面を有する。

前記バッテリモジュール２は、図３に示すように、バッテリパックロアフレーム１１に搭載され、第１バッテリモジュール２１と第２バッテリモジュール２２と第３バッテリモジュール２３との３分割モジュールにより構成される。各バッテリモジュール２１，２２，２３は、二次電池（リチウムイオンバッテリ等）による複数のバッテリセルを積み重ねた集合体構造である。各バッテリモジュール２１，２２，２３の詳しい構成は、下記の通りである。

前記第１バッテリモジュール２１は、図３に示すように、バッテリパックロアフレーム１１のうち車両後部領域に搭載される。この第１バッテリモジュール２１は、厚みが薄い直方体形状のバッテリセルを構成単位とし、複数個のバッテリセルを厚み方向に積み重ねたものを用意しておく。そして、バッテリセルの積み重ね方向と車幅方向を一致させて搭載する縦積み（例えば、２０枚縦積み）により構成している。

前記第２バッテリモジュール２２と前記第３バッテリモジュール２３のそれぞれは、図３に示すように、バッテリパックロアフレーム１１のうち、第１バッテリモジュール２１より前側の車両中央部領域に車幅方向に左右分かれて一対搭載される。この第２バッテリモジュール２２と第３バッテリモジュール２３は、全く同じパターンによる平積み構成としている。即ち、厚みが薄い直方体形状のバッテリセルを構成単位とし、複数枚（例えば、４枚と５枚）のバッテリセルを厚み方向に積み重ねたものを複数個（例えば、４枚積みを１組、５枚積みを２組）用意しておく。そして、バッテリセルの積み重ね方向と車両上下方向を一致させた平積み状態としたものを、例えば、車両後方から車両前方に向かって順に４枚平積み・５枚平積み・５枚平積みというように、車両前後方向に複数個整列させることで構成している。第２バッテリモジュール２２は、図３に示すように、前側バッテリモジュール部２２ａ，２２ｂと、前側バッテリモジュール部２２ａ，２２ｂより高さ寸法がさらに１枚分低い後側バッテリモジュール部２２ｃと、を有する。第３バッテリモジュール２３は、図３に示すように、前側バッテリモジュール部２３ａ，２３ｂと、前側バッテリモジュール部２３ａ，２３ｂより高さ寸法がさらに１枚分低い後側バッテリモジュール部２３ｃと、を有する。

前記温調風ユニット３は、図３に示すように、バッテリパックロアフレーム１１のうち車両前側空間の右側領域に配置され、バッテリパックBPの送風ダクトに温調風（冷風、温風）を送風する。なお、温調風ユニット３のエバポレータには、フレーム前端部に取り付けられた冷媒管コネクタ端子１３を介して冷媒が導入される。また、温調風ユニット３のPTCヒータには、ジャンクションボックス５を介してヒータ作動電流が導入される。

前記SDスイッチ４は、図３に示すように、バッテリパックロアフレーム１１のうち車両前側空間の中央部領域に配置され、手動操作によりバッテリ強電回路を機械的に遮断するスイッチである。バッテリ強電回路は、内部バスバーを備えた各バッテリモジュール２１，２２，２３と、ジャンクションボックス５と、SDスイッチ４と、を互いにバスバーを介して接続することで形成される。このSDスイッチ４は、強電モジュール１１２やインバータ１１３等の点検や修理や部品交換等を行う際、手動操作によりスイッチ入とスイッチ断が切り替えられる。

前記ジャンクションボックス５は、図３に示すように、バッテリパックロアフレーム１１のうち車両前側空間の左側領域に配置され、リレー回路により強電の供給/遮断/分配を集中的に行う。このジャンクションボックス５には、温調風ユニット３の制御を行う温調用リレー５１と温調用コントローラ５２が併設されている。ジャンクションボックス５とパワーユニットPUの強電モジュール１１２は、バッテリ側強電コネクタ端子１４及び強電ハーネス１１１を介して接続される。ジャンクションボックス５と外部の電子制御システムは、弱電コネクタ端子１６及び弱電ハーネスを介して接続される。

前記LBコントローラ６は、図３に示すように、第１バッテリモジュール２１の左側端面位置に配置され、各バッテリモジュール２１，２２，２３の容量管理・温度管理・電圧管理を行う。このLBコントローラ６は、温度検出信号線からの温度検出信号、バッテリ電圧検出線からのバッテリ電圧検出値、バッテリ電流検出信号線からのバッテリ電流検出信号に基づく演算処理により、バッテリ容量情報やバッテリ温度情報やバッテリ電圧情報を取得する。そして、LBコントローラ６と外部の電子制御システムは、リレー回路のオン/オフ情報やバッテリ容量情報やバッテリ温度情報等を伝達する弱電ハーネスを介して接続される。

［バッテリパックに備えた圧力開放構造の詳細構成］
図４〜図１０は、実施例１のバッテリパックに備えた圧力開放構造の詳細構成を示す。以下、図４〜図１０に基づき、バッテリパックに備えた圧力開放構造の詳細構成を説明する。

実施例１のバッテリパックBPに備えた圧力開放構造は、強接着シール部材８１（シール部材）と、弱接着シール部材８２（シール部材）と、段差変形部８３と、接合脆弱部８４と、凹領域８５と、を備えている。

前記バッテリパックBPは、図４に示すように、バッテリパックケース１を、バッテリパックロアフレーム１１とバッテリパックアッパーカバー１２によって構成し、バッテリパックロアフレーム１１にバッテリモジュール２を配置している（図３）。なお、バッテリパックロアフレーム１１とバッテリパックアッパーカバー１２は、いずれも鉄等の金属素材により構成される。

前記バッテリパックロアフレーム１１に対しバッテリパックアッパーカバー１２を、それぞれの外周縁部１１ａ，１２ａに沿って全周にわたって連続する強接着シール部材８１及び弱接シール部材８２を介して接合固定している（図５）。

前記バッテリパックアッパーカバー１２には、図４に示すように、高さ方向に高低差を持つ段差変形部８３を設けている。そして、図５に示すように、全周にわたって連続する強接着シール部材８１及び弱接着シール部材８２のうち、段差変形部８３に対応する領域に、他の接合部よりも接合強度が低い接合脆弱部８４を設定している。

前記段差変形部８３の詳しい構成を、図４に基づき説明する。
前記バッテリパックアッパーカバー１２の上面部分には、第１平面部１２ｂと、第１平面部１２ｂより低い第２平面部１２ｃと、第１平面部１２ｂと第２平面部１２ｃを繋ぐ第１傾斜面１２ｄと、を形成している。さらに、第１平面部１２ｂより低いが第２平面部１２ｃより高い第３平面部１２ｅと、第３平面部１２ｅと第２平面部１２ｃを繋ぐ第２傾斜面１２ｆと、を加えて形成している。
前記バッテリパックアッパーカバー１２の左右側面部分には、第１平面部１２ｂと第２平面部１２ｃと第１傾斜面１２ｄと第３平面部１２ｅと第２傾斜面１２ｆの車幅方向端部から斜め下方に延びる左傾斜側面１２ｇ及び右傾斜側面１２ｈを形成している。

前記段差変形部８３は、左右傾斜側面１２ｇ，１２ｈと第１平面部１２ｂが交わる第１稜線８３ａと、左右傾斜側面１２ｇ，１２ｈと第１傾斜面１２ｄが交わる第２稜線８３ｂと、左右傾斜側面１２ｇ，１２ｈと第２平面部１２ｃが交わる第３稜線８３ｃと、により基本構成を形成している。さらに、左右傾斜側面１２ｇ，１２ｈと第２傾斜面１２ｆが交わる第４稜線８３ｄと、左右傾斜側面１２ｇ，１２ｈと第３平面部１２ｅが交わる第５稜線８３ｅと、を加えて形成している。

前記強接着シール部材８１及び弱接着シール部材８２は、いずれもウレタン系接着剤による接着シール部材である。強接着シール部材８１としては、環境条件や入力負荷条件が成立する接着強度を持つ接着シール部材を用いている。ここで、環境条件とは、高圧洗車や冠水路走行等においてケース室内への水浸入を抑える水密性や環境温度変化に対しケース室内を密封状態に保つ気密性のシール性能確保条件をいう。入力負荷条件とは、前突時や側突時等での衝撃入力や路面等からの振動入力に対して亀裂や破断の発生を抑える入力耐久条件をいう。
一方、弱接着シール部材８２としては、環境条件や入力負荷条件が成立する接着強度を持つものの、強接着シール部材８１より接着強度を弱めたペイントシールによる接着シール部材を用いている。そして、弱接着シール部材８２は、硬化した後、被着体が離間する方向に大きな力が加わると、接着剤と被着体が剥離する性質（界面破壊）ではなく、接着剤そのものが分断する性質（凝集破壊）を持つ（図１２参照）。

前記弱接着シール部材８２は、図５に示すように、バッテリパックロアフレーム１１の外周縁部１１ａのうち、段差変形部８３に対応する車幅方向の左右対称領域に設けた凹領域８５に充填している。すなわち、弱接着シール部材８２は、図６に示すように、段差変形部８３（各稜線８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｅ）に対応する領域であって、２つの段付きボルト７２，７２に挟まれた領域に、他の接合部よりも接合強度が低い接合脆弱部８４を設定するために介装している。

前記強接着シール部材８１は、図５に示すように、バッテリパックロアフレーム１１の凹領域８５を含む外周縁部１１ａに沿って、全周にわたって連続して介装している。ここで、バッテリパックロアフレーム１１とバッテリパックアッパーカバー１２の接合構造を具体的に説明する。

通常接合部での接合構造は、図７に示すように、それぞれの外周縁部１１ａ，１２ａのシール間隔SSに強接着シール部材８１のみが介装される。
段付きボルト固定部での接合構造は、図８に示すように、それぞれの外周縁部１１ａ，１２ａのうち、段付きボルト７２から少し内側位置のシール間隔SSに強接着シール部材８１のみが介装される。
アースボルト固定部での接合構造は、図９に示すように、それぞれの外周縁部１１ａ，１２ａのうち、アースボルト７１から離れた内側位置のシール間隔SSに強接着シール部材８１のみが介装される。なお、アースボルト７１の固定位置では、外周縁部１１ａ，１２ａを接触させることで、シール間隔SSを確保するスペーサ機能を持たせている。

これに対し、接合脆弱部８４での接合構造は、図１０に示すように、それぞれの外周縁部１１ａ，１２ａのシール間隔SSに強接着シール部材８１及び弱接着シール部材８２が介装される。つまり、凹領域８５に充填した弱接着シール部材８２の上面を、バッテリパックロアフレーム１１の外周縁部１１ａの一般面（凹領域８５を除く外周縁面）と同一面にし、弱接着シール部材８２の上面に重ね合わせて、通常接合部やボルト固定部の接合構造と同様の断面形状による強接着シール部材８１が介装される。

次に、作用を説明する。
実施例１の車載用バッテリパックの圧力開放構造における作用を、「バッテリケースの接合固定作用」、「バッテリケースのシール作用」、「内圧発生時におけるバッテリケースの圧力開放作用」に分けて説明する。

［バッテリケースの接合固定作用］
バッテリパックロアフレーム１１に対しバッテリパックアッパーカバー１２の接合固定するに際しては、
(a) 弱接着シール部材充填工程
(b) 強接着シール部材塗布工程
(c) スペーサ及びクランプ設定工程
(d) アースボルト締結工程
(e) 段付きボルト締結工程
を経過してなされる。

前記弱接着シール部材充填工程では、バッテリパックロアフレーム１１の外周縁部１１ａの凹領域８５に、凹領域８５の窪み容積と同量の弱接着シール部材８２を充填する。
前記強接着シール部材塗布工程では、バッテリパックロアフレーム１１の外周縁部１１ａに沿って連続するように、強接着シール部材８１を高く盛り上げた断面を保ちながら塗布する。
前記スペーサ及びクランプ設定工程では、塗布された強接着シール部材８１の内側にシール間隔を保つスペーサを複数個設定し、スペーサを設定した位置にそれぞれクランプを設定する。
前記アースボルト締結工程では、シール間隔を保つアースボルト７１を４隅に締結固定する。上記スペーサ及びクランプ設定工程とアースボルト締結工程によりケース全周にわたって一定のシール間隔が保たれる。
前記段付きボルト締結工程では、ケース全周にわたって一定のシール間隔を保った状態で強接着シール部材８１及び弱接着シール部材８２がある程度硬化するのを待った後、クランプを取り外し、６本の段付きボルト７２を締結固定する。

したがって、強接着シール部材８１は、シール幅とシール厚が全周にわたって一定となるように管理され、弱接着シール部材８２は、その上面がバッテリパックロアフレーム１１の外周縁部１１ａの一般面と同一面に管理される。

［バッテリケースのシール作用］
車体床下に搭載されるバッテリパックBPには、厳しい環境条件や入力負荷条件が課され、これらの条件を克服してシール性能を確保する必要がある。以下、これを反映するバッテリケースのシール作用を説明する。

実施例１では、シール部材として、環境条件や入力負荷条件が成立する接着強度を持つウレタン系接着剤による強接着シール部材８１及び弱接着シール部材８２を用いる構成を採用した（図７〜図１０）。
したがって、内圧非発生である通常時においては、接着シール部材８１，８２が、選定した環境条件を成立するだけの接着強度を持つことで、高圧洗車や冠水路走行等においてケース室内への水浸入が抑えられ、ケース室内の水密性が確保される。加えて、外気温度やケース内温度の変化によりケース内圧が所定範囲内で変動しても密封状態に保つ気密性が確保される。また、接着シール部材８１，８２が、選定した入力負荷条件を成立するだけの接着強度を持つことで、前突時や側突時等での衝撃入力や路面等からの振動入力に対し、シール亀裂やシール破断の発生が抑えられ、シール耐久性が確保される。すなわち、車体床下に搭載されるバッテリパックBPに要求されるシール性能が確保される。

また、２つのケース部材の間に介装し、シール性を確保する部品としては、ガスケットが用いられるのが一般的である。しかし、バッテリパックのように大型のケース部品の場合、弾性材にて製造されたガスケットは、組み付け時に変形し易く、予め規定された位置にガスケットを配置するのに工数を要し、接合作業性が低い。加えて、全周シール性能が確保できるように、品質管理により不良品が除かれた大型のガスケットを用意する必要があり、コスト増にもなる。
これに対し、接着シール部材８１，８２の場合、上記のように、弱接着シール部材８２の充填作業と、強接着シール部材８１の塗布作業によりシール部材が設定できるため、ガスケットに比べ接合作業性が高くなる。加えて、作業用容器に入れられたウレタン系接着剤を用意するだけで良く、液状の接着剤を無駄なく使えるため、ガスケットに比べコスト減になる。

実施例１では、接着シール部材を、強接着シール部材８１と、強接着シール部材８１より接着強度を弱めた弱接着シール部材８２と、によって構成した。そして、バッテリパックロアフレーム１１の外周縁部１１ａのうち、段差変形部８３に対応する領域に設けた凹領域８５に、弱接着シール部材８２を充填し、凹領域８５を含む外周縁部１１ａに沿って、強接着シール部材８１を全周にわたって連続して介装する構成を採用した（図５）。
すなわち、強接着シール部材８１を、バッテリパックロアフレーム１１の外周縁部１１ａの全周にわたって連続して介装したことで、シールが介装される全周で水密性能や入力耐久性能のバラツキが抑えられ、上記要求されるシール性能が確保される。そして、凹領域８５の接合構成は、図１０に示すように、下側の弱接着シール部材８２の上に強接着シール部材８１が重ねられた構成となり、この部分により接合脆弱部８４が設定される。
したがって、接着シール部材として、全周の強接着シール部材８１と、強接着シール部材８１と一部分で重合する弱接着シール部材８２を用いることで、要求されるシール性能の確保と、接合脆弱部８４の設定と、の両立が図られる。

実施例１では、凹領域８５に充填した弱接着シール部材８２の上面を、バッテリパックロアフレーム１１の外周縁部１１ａの一般面と同一面にする構成を採用した（図１０）。
したがって、同じ断面形状を持つ強接着シール部材８１を、バッテリパックロアフレーム１１の外周縁部１１ａの全周にわたって連続して介装できることで、シールが介装される全周で水密性能や入力耐久性能の均等化が図られ、要求されるシール性能が安定して確保される。

［内圧発生時におけるバッテリケースの圧力開放作用］
上記のように、正常な状況ではシール性能が要求されるものの、ケース内でのガス発生により内圧が上昇したときには、シール性能を断ち、内部ガスをケース外部に排出するヒューズ機能が要求される。以下、図１１及び図１２に基づき、これを反映する内圧発生時におけるバッテリケースの圧力開放作用を説明する。

実施例１では、バッテリパックアッパーカバー１２に、高さ方向に高低差を持つ段差変形部８３が設けられる。そして、全周にわたって連続する接着シール部材８１，８２のうち、段差変形部８３に対応する領域に、他の接合部よりも接合強度が低い接合脆弱部８４が設定される（図６）。

したがって、ケース室の内部に配置されたバッテリモジュール２からガスが発生し、ケース室の内圧が高まったとき、ケース構造のうち、最もケース中心側に突出した部分、つまり、バッテリパックアッパーカバー１２の段差変形部８３に、図１１の矢印Ｇに示すように、内圧が集中する。
ここで、段差変形部８３に内圧が集中する理由を詳しく説明する。ケース内に閉じ込められたガスの圧力が高まったとき、そのケース内面にかかる圧力（内圧）を全ケース内面一定にしようとする。つまり、極端にいえばケースを球体にする（全内面がその球体になったときの中心から同じ距離にする）ように作用する。しかし、ケースの剛性は、その内圧で、球体までに変形できるほど弱くないため、基本形状を保ったままで小さく変形するにとどまる。よって、球体に近くない部分（ケースが球体になったときの仮想中心から同じ距離にある仮想ケース内面と相違が大きい部分）を強く押し出し、球体に近い部分（仮想ケース内面と相違が少ない部分）は弱く押し出すことになる。なお、実際はケース形状が複雑なため、圧力分布も複雑であるが、概念としては、球体に近くない部分を強く押し出すことに変わりない。この強く押し出すという作用が内圧集中である。したがって、ケースの中心側（内側）に凹んだ（逆に言えば、中心側に突出した）部分である段差変形部８３に内圧が集中する。

この内圧集中により、段差変形部８３において、高さ方向の段差の高低差を無くす方向（図１１のＨに示す仮想線方向）、つまり、低い段差から高い段差へと向かう高さ方向にバッテリパックアッパーカバー１２を変形させる。このカバー変形により、段差変形部８３に対応する領域に設定された接合脆弱部８４の接合が剥離し、バッテリパックロアフレーム１１の外周縁部１１ａからバッテリパックアッパーカバー１２の外周縁部１２ａが離れ（図１１の変形後のアッパーカバー）、接合脆弱部８４に開口Ｉが形成される。このため、ケース室の内圧がガスの発生により高まったとき、バッテリパックアッパーカバー１２を破断させたり破損させたりすることなく、図１２の矢印Ｊに示すように、接合脆弱部８４の開口Ｉから内部ガスが外部へ排出される。

このように、バッテリパックアッパーカバー１２の段差変形部８３に内圧が集中すると、バッテリパックアッパーカバー１２の変形を促し、カバー変形に伴い接合脆弱部８４が剥離してケース室と外気を連通させる開口Ｉが形成される構成とした。このため、ケース室の内圧がガスの発生により高まったとき、接合脆弱部８４の離間開口により内部ガスを外部へ排出することができる。

実施例１では、バッテリパックアッパーカバー１２の上面部分に、第１平面部１２ｂと第２平面部１２ｃと第１傾斜面１２ｄと第３平面部１２ｅと第２傾斜面１２ｆを形成し、左右側面部分に、左傾斜側面１２ｇ及び右傾斜側面１２ｈを形成した。そして、段差変形部８３を、上面部分と左右側面部分とが交わる第１稜線８３ａと第２稜線８３ｂと第３稜線８３ｃと第４稜線８３ｄと第５稜線８３ｅにより形成する構成を採用した（図４）。
すなわち、段差変形部８３は、図１１のＨに示すように、第１稜線８３ａの端部と第５稜線８３ｅの端部を結ぶ線に対し、第２稜線８３ｂと第３稜線８３ｃと第４稜線８３ｄが車両下方向に陥没し、ケース構造で最もケース中心側に突出した部分になる。このため、ケース室の内圧が高まったとき、車両下方向に陥没した第２稜線８３ｂと第３稜線８３ｃと第４稜線８３ｄに内圧が集中する。この内圧集中により、第２稜線８３ｂと第３稜線８３ｃと第４稜線８３ｄの車両下方向陥没を無くす方向にバッテリパックアッパーカバー１２を大きく変形させる。
したがって、ケース室の内圧上昇に対して、大きなカバー変形性を持たせた段差変形部８３が形成されることで、ケース室の内圧がガスの発生により高まったとき、確実にカバー変形による接合脆弱部８４からの圧力が開放される。

なお、バッテリパックアッパーカバー１２の上面部分に、第１平面部１２ｂと第２平面部１２ｃと第１傾斜面１２ｄを形成し、左右側面部分に、左傾斜側面１２ｇ及び右傾斜側面１２ｈを形成する。そして、段差変形部８３を、上面部分と左右側面部分とが交わる第１稜線８３ａと第２稜線８３ｂと第３稜線８３ｃにより形成しても良い。
この場合、内圧集中により、第１稜線８３ａと第２稜線８３ｂがなす折れ線角度と、第２稜線８３ｂと第３稜線８３ｃの折れ線角度と、を延ばす方向にバッテリパックアッパーカバー１２を変形させる。
したがって、ケース室の内圧上昇に対して、十分なカバー変形性を持たせた段差変形部８３が形成されることで、ケース室の内圧がガスの発生により高まったとき、カバー変形による接合脆弱部８４からの圧力が開放される。

次に、効果を説明する。
実施例１の車載用バッテリパックの圧力開放構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) バッテリパックケース１を、バッテリパックロアフレーム１１とバッテリパックアッパーカバー１２によって構成し、前記バッテリパックロアフレーム１１にバッテリモジュール２を配置した車載用バッテリパックにおいて、
前記バッテリパックロアフレーム１１に対し前記バッテリパックアッパーカバー１２を、それぞれの外周縁部１１ａ，１２ａに沿って全周にわたって連続するシール部材（強接着シール部材８１、弱接着シール部材８２）を介して接合固定し、
前記バッテリパックアッパーカバー１２に、少なくとも高さ方向に高低差を持つ段差変形部８３を設け、
前記全周にわたって連続するシール部材（強接着シール部材８１、弱接着シール部材８２）のうち、前記段差変形部８３に対応する領域に、他の接合部よりも接合強度が低い接合脆弱部８４を設定した（図６）。
このように、バッテリパックアッパーカバー１２の段差変形部８３に内圧が集中すると、バッテリパックアッパーカバー１２の変形を促し、カバー変形に伴い接合脆弱部８４が剥離してケース室と外気を連通させる開口Ｉが形成される構成とした。このため、ケース室の内圧がガスの発生により高まったとき、接合脆弱部８４の離間開口により内部ガスを外部へ排出することができる。

(2) 前記バッテリパックアッパーカバー１２の上面部分に、第１平面部１２ｂと、前記第１平面部１２ｂより低い第２平面部１２ｃと、前記第１平面部１２ｂと前記第２平面部１２ｃを繋ぐ第１傾斜面１２ｄと、を形成し、
前記バッテリパックアッパーカバー１２の左右側面部分に、前記第１平面部１２ｂと前記第２平面部１２ｃと前記第１傾斜面１２ｄの車幅方向端部から斜め下方に延びる左傾斜側面１２ｇ及び右傾斜側面１２ｈを形成し、
前記段差変形部８３を、前記左右傾斜側面１２ｇ，１２ｈと前記第１平面部１２ｂが交わる第１稜線８３ａと、前記左右傾斜側面１２ｇ，１２ｈと前記第１傾斜面１２ｄが交わる第２稜線８３ｂと、前記左右傾斜側面１２ｇ，１２ｈと前記第２平面部１２ｃが交わる第３稜線８３ｃと、を有して形成した（図４）。
このため、(1)の効果に加え、ケース室の内圧上昇に対して、十分なカバー変形性を持たせた段差変形部８３が形成されることで、ケース室の内圧がガスの発生により高まったとき、カバー変形による接合脆弱部８４からの圧力を開放することができる。

(3) 前記バッテリパックアッパーカバー１２の上面部分に、前記第１平面部１２ｂより低いが前記第２平面部１２ｃより高い第３平面部１２ｅと、前記第３平面部１２ｅと前記第２平面部１２ｃを繋ぐ第２傾斜面１２ｆと、を加え、
前記段差変形部８３を、前記第１稜線８３ａと前記第２稜線８３ｂと前記第３稜線８３ｃに、前記左右傾斜側面１２ｇ，１２ｈと前記第２傾斜面１２ｆが交わる第４稜線８３ｄと、前記左右傾斜側面１２ｇ，１２ｈと前記第３平面部１２ｅが交わる第５稜線８３ｅと、を加えて形成した（図４）。
このため、(2)の効果に加え、段差変形部８３によるカバー変形性がより高められることで、ケース室の内圧がガスの発生により高まったとき、応答良く、且つ、確実にカバー変形による接合脆弱部８４からの圧力を開放することができる。

(4) 前記シール部材として、環境条件や入力負荷条件が成立する接着強度を持つウレタン系接着剤による接着シール部材（強接着シール部材８１、弱接着シール部材８２）を用いた（図７〜図１０）。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、バッテリパックBPに要求されるシール性能を確保することができるのに加え、シール部材としてガスケットを用いる場合に比べ、接合作業性を良好にすることができると共に、コスト低減を図ることができる。

(5) 前記接着シール部材を、強接着シール部材８１と、前記強接着シール部材８１より接着強度を弱めた弱接着シール部材８２と、によって構成し、
前記バッテリパックロアフレーム１１の外周縁部１１ａのうち、前記段差変形部８３に対応する領域に設けた凹領域８５に、前記弱接着シール部材８２を充填し、
前記バッテリパックロアフレーム１１の前記凹領域８５を含む外周縁部１１ａに沿って、前記強接着シール部材８１を全周にわたって連続して介装した（図５）。
このように、接着シール部材として、全周の強接着シール部材８１と、強接着シール部材８１と一部分で重合する弱接着シール部材８２を用いることで、(4)の効果に加え、要求されるシール性能の確保と、接合脆弱部８４の設定と、の両立を図ることができる。

(6) 前記凹領域８５に充填した前記弱接着シール部材８２の上面を、前記バッテリパックロアフレーム１１の外周縁部１１ａの一般面と同一面にした（図１０）。
このため、(5)の効果に加え、シールが介装される全周でシール性能の均等化が図られることで、要求されるシール性能を安定して確保することができる。

以上、本発明の車載用バッテリパックの圧力開放構造を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、段差変形部８３として、バッテリパックアッパーカバー１２の上面部分と左右側面部分とが交わる第１稜線８３ａと第２稜線８３ｂと第３稜線８３ｃと第４稜線８３ｄと第５稜線８３ｅにより形成する例を示した。しかし、段差変形部としては、例えば、バッテリパックアッパーカバーの上面部分と左右側面部分とが交わる第１稜線と第２稜線と第３稜線により形成する例としても良い。すなわち、段差変形部としては、少なくとも高さ方向に高低差を持つ部分であって、ケース室の内圧が上昇し、内圧が集中すると、バッテリパックアッパーカバーの変形を促すような構造であれば、具体的な形状は、実施例１の形状に限られることはない。

実施例１では、シール部材として、ウレタン系接着剤による強接着シール部材８１と弱接着シール部材８２を用いる例を示した。しかし、シール部材としては、ガスケットシール部材を用いても良いし、また、ガスケットシール部材と接着シール部材を組み合わせて用いても良く、具体的なシール部材の素材は、実施例１のウレタン系接着剤に限られることはない。

実施例１では、接合脆弱部８４として、全周にわたって連続する強接着シール部材８１のうち、段差変形部８３に対応する一部の領域に、弱接着シール部材８２を重ね合わせることで設定する例を示した。しかし、接合脆弱部としては、シール部材の素材や組み合わせ等に応じて、他の接合部よりも接合強度が低い部分を設定するものであれば、具体的な接合脆弱部の設定は、実施例１に限られることはない。

実施例１では、本発明の圧力開放構造を走行用駆動源として走行用モータのみを搭載したミニバンタイプの電気自動車に適用する例を示した。しかし、本発明の車載用バッテリパックの圧力開放構造は、ミニバンタイプ以外に、セダンタイプやワゴンタイプやＳＵＶタイプ等の様々な電気自動車に適用できるのは勿論である。さらに、走行用駆動源として走行用モータとエンジンを搭載したハイブリッド車に対しても適用することができる。要するに、バッテリパックが搭載された電動車両であれば適用することができる。

関連出願の相互参照

本出願は、２０１２年９月１４日に日本国特許庁に出願された特願２０１２−２０２４７２に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

Claims (6)

1. バッテリパックケースを、バッテリパックロアフレームとバッテリパックアッパーカバーによって構成し、前記バッテリパックロアフレームにバッテリモジュールを配置した車載用バッテリパックにおいて、
   前記バッテリパックロアフレームに対し前記バッテリパックアッパーカバーを、それぞれの外周縁部に沿って全周にわたって連続するシール部材を介して接合固定し、
   前記バッテリパックアッパーカバーのうち、前記シール部材を介して接合固定される外周縁部を含む領域に、少なくとも高さ方向に高低差を持つ段差変形部を設け、
   前記全周にわたって連続するシール部材のうち、前記段差変形部に対応する領域に、他の接合部よりも接合強度が低い接合脆弱部を設定した
   ことを特徴とする車載用バッテリパックの圧力開放構造。
2. 請求項１に記載された車載用バッテリパックの圧力開放構造において、
   前記バッテリパックアッパーカバーの上面部分に、第１平面部と、前記第１平面部より低い第２平面部と、前記第１平面部と前記第２平面部を繋ぐ第１傾斜面と、を形成し、
   前記バッテリパックアッパーカバーの左右側面部分に、前記第１平面部と前記第２平面部と前記第１傾斜面の車幅方向端部から斜め下方に延びる左傾斜側面及び右傾斜側面を形成し、
   前記段差変形部を、前記左右傾斜側面と前記第１平面部が交わる第１稜線と、前記左右傾斜側面と前記第１傾斜面が交わる第２稜線と、前記左右傾斜側面と前記第２平面部が交わる第３稜線と、を有して形成した
   ことを特徴とする車載用バッテリパックの圧力開放構造。
3. 請求項２に記載された車載用バッテリパックの圧力開放構造において、
   前記バッテリパックアッパーカバーの上面部分に、前記第１平面部より低いが前記第２平面部より高い第３平面部と、前記第３平面部と前記第２平面部を繋ぐ第２傾斜面と、を加え、
   前記段差変形部を、前記第１稜線と前記第２稜線と前記第３稜線に、前記左右傾斜側面と前記第２傾斜面が交わる第４稜線と、前記左右傾斜側面と前記第３平面部が交わる第５稜線と、を加えて形成した
   ことを特徴とする車載用バッテリパックの圧力開放構造。
4. 請求項１から３までの何れか１項に記載された車載用バッテリパックの圧力開放構造において、
   前記シール部材として、環境条件や入力負荷条件が成立する接着強度を持つウレタン系接着剤による接着シール部材を用いた
   ことを特徴とする車載用バッテリパックの圧力開放構造。
5. 請求項４に記載された車載用バッテリパックの圧力開放構造において、
   前記接着シール部材を、強接着シール部材と、前記強接着シール部材より接着強度を弱めた弱接着シール部材と、によって構成し、
   前記バッテリパックロアフレームの外周縁部のうち、前記段差変形部に対応する領域に設けた凹領域に、前記弱接着シール部材を充填し、
   前記バッテリパックロアフレームの前記凹領域を含む外周縁部に沿って、前記強接着シール部材を全周にわたって連続して介装した
   ことを特徴とする車載用バッテリパックの圧力開放構造。
6. 請求項５に記載された車載用バッテリパックの圧力開放構造において、
   前記凹領域に充填した前記弱接着シール部材の上面を、前記バッテリパックロアフレームの外周縁部の一般面と同一面にした
   ことを特徴とする車載用バッテリパックの圧力開放構造。

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