JP2020035708A - 電動車両のバッテリパック - Google Patents

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Abstract

【課題】 水検知および水排出機能を有するバッテリケースを、部品点数を増加させずに簡単に構成可能にする。【解決手段】 電動車両のバッテリケース１８は、内部の水を外部に排出するドレン孔３１ｉと、ドレン孔３１ｉの近傍に配置された水検知手段３７とを備え、バッテリケース１８のケース底壁３１ａ上面の少なくとも一部はドレン孔３１ｉに向かって下り傾斜しているので、バッテリケース１８のケース底壁３１ａ上面の下り傾斜を部品点数を増加させることなくダイキャスト時に容易に成形できるだけでなく、バッテリケース１８の内部に浸入した水をドレン孔３１ｉに向かってスムーズに案内し、水検知手段３７で確実に検知するとともにドレン孔３１ｉから速やかに排出することができる。【選択図】 図７

Description

本発明は、金属ダイキャアスト製の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電動車両のバッテリパックに関する。
バッテリケースの底壁に形成した凹部に開閉弁で開閉される排水口および水センサを設け、バッテリケースの内部に水が浸入したことを水センサが検知すると、開閉弁で排水口を開いて水をバッテリケースの外部に排出するものが、下記特許文献１により公知である。
特開２０１１−１９５０６９号公報
ところで、上記従来のものは、バッテリケースが鋼板をプレス成形して構成されているため、排水口や水センサに水を案内するための形状をバッテリケースに与えようとすると、部品点数が増加したりプレス成形金型の構造が複雑化したりしてコストアップの要因となる可能性がある。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、水検知および水排出機能を有するバッテリケースを、部品点数を増加させずに簡単に構成可能にす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、金属ダイキャスト製の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電動車両のバッテリパックであって、前記バッテリケースは、内部の水を外部に排出するドレン孔と、前記ドレン孔の近傍に配置された水検知手段とを備え、前記バッテリケースのケース底壁上面の少なくとも一部は前記ドレン孔に向かって下り傾斜してい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２に記載された発明によれば、金属ダイキャスト製のバッテリケースの内部にバッテリモジュールを収容する電動車両のバッテリパックであって、前記バッテリケースは、内部の水を外部に排出するドレン孔と、前記ドレン孔の近傍に配置された水検知手段とを備え、前記ドレン孔は前記バッテリケースのケース底壁上面に形成された下向きに窪む凹部に設けら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、前記バッテリケースの内部は一体に形成された梁部によって二つのバッテリ室に仕切られており、各々の前記バッテリ室に前記ドレン孔および前記水検知手段が設けら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、前記梁部は車幅方向に延びており、前記ドレン孔および前記水検知手段は前記バッテリケースの車幅方向中央部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５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記バッテリケースは、前記ケース底壁の下面に固定した蓋部材との間に形成されたウオータジャケットを備え、前記ドレン孔は平面視で前記ウオータジャケットと重ならない位置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６に記載された発明によれば、請求項５の構成に加えて、前記バッテリケースのケース底壁上面は前記ウオータジャケットの周囲の一部に沿って下方に窪む溝部を備え、前記溝部は前記ドレン孔に向かって延び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１〜請求項６の何れか１項の構成に加えて、前記複数のバッテリモジュールから延びる電力線は、前記バッテリケースの車幅方向中央部において左右の前記バッテリモジュール間に形成された空間に前後方向に配置され、前記水検知手段を電装部品に接続する接続線は前記空間で前記電力線に束ねら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、実施の形態のクロスメンバ３１ｅは本発明の梁部に対応し、実施の形態の前部バッテリ室３１ｆおよび後部バッテリ室３１ｇは本発明のバッテリ室に対応し、実施の形態の地絡検知コネクタ３７は実施の形態の水検知手段に対応する。
請求項１の構成によれば、電動車両のバッテリパックは、金属ダイキャスト製の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。バッテリケースは、内部の水を外部に排出するドレン孔と、ドレン孔の近傍に配置された水検知手段とを備え、バッテリケースのケース底壁上面の少なくとも一部はドレン孔に向かって下り傾斜しているので、バッテリケースのケース底壁上面の下り傾斜を部品点数を増加させることなくダイキャスト時に容易に成形できるだけでなく、バッテリケースの内部に浸入した水をドレン孔に向かってスムーズに案内し、水検知手段で確実に検知するとともにドレン孔から速やかに排出することができる。
また請求項２の構成によれば、電動車両のバッテリパックは、金属ダイキャスト製の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。バッテリケースは、内部の水を外部に排出するドレン孔と、ドレン孔の近傍に配置された水検知手段とを備え、ドレン孔はバッテリケースのケース底壁上面に形成された下向きに窪む凹部に設けられるので、バッテリケースのケース底壁上面の凹部を部品点数を増加させることなくダイキャスト時に容易に成形できるだけでなく、バッテリケースの内部に浸入した水を凹部に向かってスムーズに案内し、水検知手段で確実に検知するとともにドレン孔から速やかに排出することができる。
また請求項３の構成によれば、バッテリケースの内部は一体に形成された梁部によって二つのバッテリ室に仕切られており、各々のバッテリ室にドレン孔および水検知手段が設けられるので、二つのバッテリ室の両方で浸水の検知および排水を支障なく行うことができる。
また請求項４の構成によれば、梁部は車幅方向に延びており、ドレン孔および水検知手段はバッテリケースの車幅方向中央部に配置されるので、梁部によってバッテリパックの耐側面衝突性能を高めながら、バッテリケースのケース底壁上面に溜まった水を車幅方向両側から車幅方向中央部に集めることで、一層確実な浸水の検知および一層スムーズな排水が可能になる。
また請求項５の構成によれば、バッテリケースは、ケース底壁の下面に固定した蓋部材との間に形成されたウオータジャケットを備え、ドレン孔は平面視でウオータジャケットと重ならない位置に配置されるので、ドレン孔をウオータジャケットと干渉することなく容易に形成することができる。
また請求項６の構成によれば、バッテリケースのケース底壁上面はウオータジャケットの周囲の一部に沿って下方に窪む溝部を備え、溝部はドレン孔に向かって延びるので、バッテリケースのケース底壁上面に溜まった水を溝部に沿って案内し、ドレン孔から一層スムーズに排出することができる。
また請求項７の構成によれば、複数のバッテリモジュールから延びる電力線は、バッテリケースの車幅方向中央部において左右のバッテリモジュール間に形成された空間に前後方向に配置され、水検知手段を電装部品に接続する接続線は前記空間で電力線に束ねられるので、左右のバッテリモジュール間に形成された空間を有効に利用して電力線および接続線をコンパクトに配置することができる。
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。 図４の５−５線断面図である。 図４の６−６線断面図である。 バッテリパックの分解斜視図である。
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１４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１５と、左右のフロアフレーム１５を車幅方向に接続するフロアクロスメンバ１６とが配置されており、これらのフロアフレーム１５およびフロアクロスメンバ１６の下面に電動モータ１１に給電するバッテリパック１７の外郭を構成するバッテリケース１８が固定される。
図７に示すように、バッテリケース１８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。
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前壁３１ｂ、ケース後壁３１ｃおよび左右のケース側壁３１ｄと、左右のケース側壁３１ｄを車幅方向に接続するクロスメンバ３１ｅとを備える。本発明の梁部を構成するクロスメンバ３１ｅは、ケース底壁３１ａから起立する多数のリブの集合体であるが、その構造は任意である。クロスメンバ３１ｅにより、ケース本体３１の内部は、前部バッテリ室３１ｆおよび後部バッテリ室３１ｇに仕切られ、前部バッテリ室３１ｆに４個のバッテリモジュール３４が配置され、後部バッテリ室３１ｇに４個のバッテリモジュール３４が配置される。
図３および図４に示すように、ケース本体３１のケース底壁３１ａは、車体中心線Ｌを挟んで左半部が右下がりに傾斜し、右半部が左下がりに傾斜している。すなわち、ケース本体３１のケース底壁３１ａの車幅方向断面は、車体中心線Ｌの位置が最も低くなるようにＶ字状に形成される（図３参照）。ケース底壁３１ａの傾斜角は、ケース底壁３１ａに溜まった水を車体中心線Ｌ側に集めるのに必要な僅かな角度であり、実施の形態では例えば１．０８゜である。したがって、ケース本体３１の前部バッテリ室３１ｆおよび後部バッテリ室３１ｇは、車体中心線Ｌ上でケース底壁３１ａが最も低くなる位置にそれぞれ凹部３１ｈを備えることになる。
凹部３１ｈに臨むケース前壁３１ｂおよびケース後壁３１ｃの下部には、前部バッテリ室３１ｆおよび後部バッテリ室３１ｇに溜まった水を排出するためのドレン孔３１ｉがそれぞれ形成されており、これらのドレン孔３１ｉはドレンボルト３６で閉鎖される。そしてドレン孔３１ｉの近傍のケース底壁３１ａ上に本発明の水検知手段を構成する地絡検知コネクタ３７が設けられる。
地絡検知コネクタ３７は、バッテリモジュール３４のプラス端子と、バッテリモジュール３４のマイナス端子がアースされたケース本体３１との間の電気的短絡（地絡）を検出して警報を発するためのもので、バッテリパック１７の高電圧部および低電圧部間に矩形波電圧を印加し、そのインピーダンスの変化をリターン波形の振幅に基づいて測定することで地絡を検出する。地絡検知コネクタ３７でバッテリケース１８への浸水を検知できる理由は、浸水によりバッテリパック１７の高電圧部および低電圧部が導通すると地絡状態になるからである。
図５に示すように、各バッテリモジュール３４から延びる電力線３８は束ねられており、その電力線３８は車体中心線Ｌを挟んで両側に配置された左右のバッテリモジュール３４の間を通り、バッテリモジュール３４の上方に配置された電装部品３５（ジャンクションボード）に接続される。また前後の地絡検知コネクタ３７から延びる２本の接続線４０は、前記電力線３８は束ねられて電装部品３５（バッテリ制御手段）に接続される。
図４〜図７に示すように、ケース本体３１のケース底壁３１ａには、上向きに窪むジグザグ形状のウオータジャケット上壁３１ｊが形成されており、ウオータジャケット上壁３１ｊの前端に冷却水供給口３１ｋが形成され、ウオータジャケット上壁３１ｊの後端に冷却水排出口３１ｍが形成され、凹部３１ｈの車幅方向両端に３個の連通部３１ｎが形成される（図４参照）。そしてケース底壁３１ａの下面に複数本のボルト４７で蓋部材４１を固定することで、ウオータジャケット上壁３１ｊの下面および蓋部材４１の上面間に車幅方向に延びる４列のウオータジャケット４２が形成される。上下方向視で、ドレン孔３１ｉはウオータジャケット４２と重ならない位置に形成される。
各バッテリモジュール３４の底壁を構成するロアプレート４３は、ウオータジャケット４２を区画するケース本体３１のウオータジャケット上壁３１ｊの上面に伝熱部材４７を介して載置され、その四隅が４本のボルト４４で固定される。各ウオータジャケット４２の縁部を構成するウオータジャケット上壁３１ｊの前縁部および後縁部は厚肉部になっており、その厚肉部の上面にケース底壁３１ａの凹部３１ｈに向かって車幅方向に下り傾斜で延びる断続的な溝部３１ｏが形成される。
図１および図２に示すように、このように構成されたバッテリケース２０は、カバー３２に形成された車幅方向に延びる凹部３２ａをフロアクロスメンバ１６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４５でフロアクロスメンバ１６の下面に締結され、その左右両側部をそれぞれ下から上に貫通する各２本のボルト４６でフロアフレーム１５の下面に締結される。
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１８の内部に水が浸入したとき、ケース本体３１のケース底壁３１ａは車幅方向外側から車幅方向中央に向かって下り傾斜しているため、その水が傾斜に従ってケース本体３１の車幅方向中央の凹部３１ｈに集まって地絡検知コネクタ３７により検知されることで、地絡の発生を知らせる警報が発せられる。その結果、ケース本体３１のドレンボルト３６を取り外し、ドレン孔３１ｉを開放して溜まった水をケース本体３１の外部に速やかに排出することができる。
ケース本体３１は金属ダイキャスト製であるため、ケース本体３１のケース底壁３１ａの下り傾斜を部品点数を増加させることなくダイキャスト時に容易に成形できる。またケース本体３１には耐側面衝突性能を高めるべく車幅方向に延びるクロスメンバ３１ｅが形成されており、ケース本体３１の内部は前部バッテリ室３１ｆおよび後部バッテリ室３１ｇに分割されているため、前部バッテリ室３１ｆおよび後部バッテリ室３１ｇの一方のバッテリ室だけに地絡検知コネクタ３７が設けられていると、他方のバッテリ室が浸水したときに検知できない虞があるが、本実施の形態によれば前部バッテリ室３１ｆおよび後部バッテリ室３１ｇの両方に地絡検知コネクタ３７およびドレン孔３１ｉを設けることで、確実な水検知および水排出が可能になる。
このとき、ケース本体３１のケース底壁３１ａの上面には、ウオータジャケット４２の前後縁の厚肉部の上面に沿うように車幅方向に延びる断続的な溝部３１ｏが形成されるので、ケース底壁３１ａに溜まった水を溝部３１ｏに沿って車幅方向中央の凹部３１ｈに形成されたドレン孔３１ｉに効率的に導くことができる。
またクロスメンバ３１ｅは車幅方向に延びており、地絡検知コネクタ３７およびドレン孔３１ｉはケース本体３１の車幅方向中央部に配置されるので、ケース本体３１のケース底壁３１ａの上面に溜まった水は最短距離で凹部３１ｈに集合することが可能となり、一層確実な水検知および一層スムーズな排水が可能になる。
またケース本体３１の底部にはウオータジャケット４２が設けられるため、ウオータジャケット４２の上方に下向きに延びるドレン孔３１ｉを設けようとすると、そのドレン孔３１ｉがウオータジャケット４２と干渉する虞がある。しかしながら、本実施の形態によれば、ドレン孔３１ｉは平面視でウオータジャケット４２と重ならない位置に配置されるので、ドレン孔３１ｉをウオータジャケット４２と干渉することなく容易に形成することができる。
さらに複数のバッテリモジュール３４から延びる電力線３８は、バッテリケース１８の車幅方向中央部において左右のバッテリモジュール３４間に形成された空間に前後方向に配置され、かつ地絡検知コネクタ３７を電装部品３５に接続する接続線４０は前記空間で電力線３８に束ねられるので、左右のバッテリモジュール３４間に形成された空間を有効に利用して電力線３８および接続線４０をコンパクトに配置することができる。
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、実施の形態では地絡検知コネクタ３７を水検知手段として利用しているが、専用の水検知手段を設けても良い。
また実施の形態ではケース底壁３１ａの上面の全体がドレン孔３１ｉあるいは凹部３１ｈに向かって下り傾斜しているが、ケース底壁３１ａの上面のドレン孔３１ｉあるいは凹部３１ｈの周囲の一部だけが下り傾斜していても良い。
１８ バッテリケース
３１ａ ケース底壁
３１ｅ クロスメンバ（梁部）
３１ｆ 前部バッテリ室（バッテリ室）
３１ｇ 後部バッテリ室（バッテリ室）
３１ｈ 凹部
３１ｉ ドレン孔
３１ｏ 溝部
３４ バッテリモジュール
３５ 電装部品
３７ 地絡検知コネクタ（水検知手段）
３８ 電力線
４０ 接続線
４１ 蓋部材
４２ ウオータジャケット

Claims (7)

  1. 金属ダイキャスト製のバッテリケース（１８）の内部に複数のバッテリモジュール（３４）を収容する電動車両のバッテリパックであって、
    前記バッテリケース（１８）は、内部の水を外部に排出するドレン孔（３１ｉ）と、前記ドレン孔（３１ｉ）の近傍に配置された水検知手段（３７）とを備え、前記バッテリケース（１８）のケース底壁（３１ａ）上面の少なくとも一部は前記ドレン孔（３１ｉ）に向かって下り傾斜していることを特徴とする電動車両のバッテリパック。
  2. 金属ダイキャスト製のバッテリケース（１８）の内部にバッテリモジュール（３４）を収容する電動車両のバッテリパックであって、
    前記バッテリケース（１８）は、内部の水を外部に排出するドレン孔（３１ｉ）と、前記ドレン孔（３１ｉ）の近傍に配置された水検知手段（３７）とを備え、前記ドレン孔（３１ｉ）は前記バッテリケース（１８）のケース底壁（３１ａ）上面に形成された下向きに窪む凹部（３１ｈ）に設けられることを特徴とする電動車両のバッテリパック。
  3. 前記バッテリケース（１８）の内部は一体に形成された梁部（３１ｅ）によって二つのバッテリ室（３１ｆ，３１ｇ）に仕切られており、各々の前記バッテリ室（３１ｆ，３１ｇ）に前記ドレン孔（３１ｉ）および前記水検知手段（３７）が設けら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. 前記梁部（３１ｅ）は車幅方向に延びており、前記ドレン孔（３１ｉ）および前記水検知手段（３７）は前記バッテリケース（１８）の車幅方向中央部に配置され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. 前記バッテリケース（１８）は、前記ケース底壁（３１ａ）の下面に固定した蓋部材（４１）との間に形成されたウオータジャケット（４２）を備え、前記ドレン孔（３１ｉ）は平面視で前記ウオータジャケット（４２）と重ならない位置に配置されることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の電動車両のバッテリパック。
  6. 前記バッテリケース（１８）のケース底壁（３１ａ）上面は前記ウオータジャケット（４２）の周囲の一部に沿って下方に窪む溝部（３１ｏ）を備え、前記溝部（３１ｏ）は前記ドレン孔（３１ｉ）に向かって延びることを特徴とする、請求項５に記載の電動車両のバッテリパック。
  7. 前記複数のバッテリモジュール（３４）から延びる電力線（３８）は、前記バッテリケース（１８）の車幅方向中央部において左右の前記バッテリモジュール（３４）間に形成された空間に前後方向に配置され、前記水検知手段（３７）を電装部品（３５）に接続する接続線（４０）は前記空間で前記電力線（３８）に束ねられることを特徴とする、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の電動車両のバッテリパック。
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