JP2021072176A - 車両用電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】車体に対するアース接続作業の簡素化を図ることができる車両用電池パックを提供する。【解決手段】電池モジュール３０を含む電気機器が収容される電池ケース１３と、電池ケース１３に設けられて電池ケース１３を車体フレーム１００に固定するためのブラケット部材５０と、を備える車両用電池パック１０であって、電池ケース１３及びブラケット部材５０が導電材料で形成され、電池モジュール３０を含む電気機器が、電池ケース１３及びブラケット部材５０を介して車体フレーム１００にアース接続されている構成とする。【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載される車両用電池パックに関し、例えば、マイルドハイブリッド車両におけるモータジェネレータに電力を供給する電池パックに適用して好適なものである。

従来、車両に搭載される車両用電池パックとして、複数の電池セル（二次電池）で構成される電池モジュールが電池ケース内に収容されたものが知られている。

近年、エンジン（内燃機関）と、エンジンをアシストするためのモータジェネレータとを備える、いわゆるマイルドハイブリッド車両が実用化されており、このマイルドハイブリッド車両には、一般的に、モータジェネレータに電力が供給するための４８Ｖの電池パックが搭載されている（例えば、特許文献１参照）。

このようなマイルドハイブリッド車両に搭載される電池パックにも、電池モジュールが電池ケース内に収容されているものがある。

特開２０１５−１７９６１３号公報

またマイルドハイブリッド車両に搭載される電池パックとしては、電池モジュールと共に、他の電気機器が電池ケース内に収容されているものがある。例えば、電池モジュールの他、ＤＣ／ＤＣコンバータ等が電池ケース内に収容されているものがある。

その場合、電池ケース内に収容されている電池モジュールを含む各電気機器は、それぞれアース線によって車体に対して電気的に接続（アース接続）されているのが一般的である。また通常、各電気機器から個別に引き出されたアース線は、車体側のアース線とハーネスによって接続されている。

これら各電気機器に対応する複数個のハーネスは、電池パックを艤装する際、作業者によって連結され、これにより、電池モジュールを含む各電気機器が車体に対してアース接続される。

このため、電池パックを艤装する作業、特に、電池パックのアース接続作業が煩雑であるという問題がある。電池ケース内に収容される電気機器が増えるほど、アース接続作業はより煩雑になってしまう。

なおこのような問題は、マイルドハイブリッド車両に搭載される電池パックだけでなく、電池モジュールと共に、他の電気機器が電池ケースに収容された電池パックにおいては同様に存在する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、車体に対するアース接続作業の簡素化を図ることができる車両用電池パックを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一つの態様は、電池モジュールを含む電気機器が収容される電池ケースと、該電池ケースに設けられて当該電池ケースを車体フレームに固定するためのブラケット部材と、を備える車両用電池パックであって、前記電池ケース及び前記ブラケット部材が導電材料で形成され、前記電気機器は、前記電池ケース及び前記ブラケット部材を介して前記車体フレームにアース接続されていることが好ましい。

ここで、前記ブラケット部材は、固定部にて前記車体フレームに固定され、前記固定部のうちの少なくとも二つが、前記ブラケット部材と前記車体フレームとを電気的に接続する接点部を兼ねており、前記電気機器は、前記接点部を介して前記車体フレームにアース接続されていることが好ましい。特に、複数の前記固定部のうちで最も離れている二つが、前記接点部を兼ねていることが好ましい。

また前記接点部を兼ねる前記固定部は、それぞれ異なる前記車体フレームに固定されていることが好ましい。具体的には、前記接点部を兼ねる前記固定部は、前記車体フレームを構成するサイドメンバと、前記車体フレームを構成するクロスメンバと、にそれぞれ固定されていることが好ましい。

なお前記電池ケース内に収容される前記電気機器としては、前記電池モジュールの他、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ等が挙げられる。

かかる本発明によれば、電池パックを車両に搭載する際、電池パック内に収容されている電気機器を比較的容易に車体に対してアース接続することができる。したがって、電池パックを車体にアース接続する作業について簡略化を図ることができる。

電池パックが搭載された車両の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る車両用電池パックの概略構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車両用電池パックを説明するための平面図である。

以下に本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車両用電池パックが搭載される車両の一例を説明する概略図である。まずは図１を参照し、本実施形態に係る車両電池パックが搭載される車両について簡単に説明する。

図１に示す車両１は、いわゆるマイルドハイブリッド自動車であり、エンジン（内燃機関）２と、エンジン２の駆動をアシストする機能を有するモータジェネレータ（電動機）３と、を備えている。また車両１は、モータジェネレータ３に電力を供給する４８Ｖの電池パック（車両用電池パック）１０と、車両１が備える補機類（図示は省略）に電力を供給するための１２Ｖの補機バッテリ２０と、を備えている。

モータジェネレータ３は、ベルト等によってエンジン２に連結され、電池パック１０から供給される電力によって作動してエンジン２の駆動をアシストする。一方で、モータジェネレータ３は、減速時の回生エネルギを電力に変えて電池パック１０の充電を行う。また電池パック１０は、モータジェネレータ３と共に、補機バッテリ２０にも接続されている。電池パック１０から供給される電力によって補機バッテリ２０を充電することができるようになっている。

以下、このような車両１に搭載される車両用電池パック１０の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る車両用電池パック１０の概略構成を示す斜視図である。また図３は、車両用電池パック１０の車体フレーム１００に対する取付構造を説明するための平面図である。

図２及び図３に示すように、車両用電池パック（以下では、単に「電池パック」という）１０は、パックトレイ１１及びパックカバー１２とで構成される電池ケース１３と、この電池ケース１３内に収容される電池モジュール３０を含む電気機器と、を備えている。本実施形態では、電池ケース１３内には、電池モジュール３０の他、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０が収容されている。

電池モジュール３０は、図示は省略するが、例えば、リチウムイオン電池等の密閉型の二次電池である複数の電池セルが直列に接続されて所定電圧（本実施形態では４８Ｖ）となるように構成されている。この電池モジュール３０は、上述のようにモータジェネレータ３に接続されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、電池モジュール３０に接続されると共に、補機バッテリ２０にも接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、電池モジュール３０の出力電圧を降圧させて補機バッテリ２０に供給する。例えば、補機バッテリ２０の充電量が閾値以下まで減少したタイミング等で、電池モジュール３０からＤＣ／ＤＣコンバータ４０を介して補機バッテリ２０に電力が供給され、補機バッテリ２０が充電される。

また電池パック１０は、ブラケット部材５０を備え、このブラケット部材５０によって車両１を形成する車体フレーム（強度部材）１００に固定されている。本実施形態では、電池ケース１３を構成するパックトレイ１１に、第１〜第５のブラケット部材５０Ａ〜５０Ｅが設けられており、電池パック１０は、これら第１〜第５のブラケット部材５０Ａ〜５０Ｅによって車体フレーム１００に固定されている。

具体的には、第１のブラケット部材５０Ａは、パックトレイ１１から車両１の車幅方向の一方側に延設され、第２のブラケット部材５０Ｂは、パックトレイ１１から車幅方向の他方側に延設されている。第３のブラケット部材５０Ｃはパックトレイ１１から車両１の前方側に延設され、第４のブラケット部材５０Ｄ及び第５のブラケット部材５０Ｅは、パックトレイ１１から車両１の後方側に所定間隔で延設されている。

このような第１〜第５のブラケット部材５０Ａ〜５０Ｅを備える電池パック１０は、車体フレーム１００を構成して車両１の前後方向に延設される一対のサイドメンバ１０１Ａ，１０１Ｂの間に配されている。また電池パック１０は、車体フレーム１００を構成して車両１の幅方向に延設される一対のクロスメンバ１０２Ａ，１０２Ｂの間に配されている。なおクロスメンバ１０２Ａ，１０２Ｂの両端は、サイドメンバ１０１Ａ，１０１Ｂにそれぞれ連結されている。

そして第１のブラケット部材５０Ａがサイドメンバ１０１Ａに固定され、第２のブラケット部材５０Ｂがサイドメンバ１０１Ｂに固定されている。また第３のブラケット部材５０Ｃがクロスメンバ１０２Ａに固定され、第４のブラケット部材５０Ｄ及び第５のブラケット部材５０Ｅがクロスメンバ１０２Ｂに固定されている。

ここで、第１〜第５のブラケット部材５０Ａ〜５０Ｅは、その先端部に設けられる固定部５１にて、車体フレーム１００を構成するサイドメンバ１０１又はクロスメンバ１０２に固定されている。すなわちブラケット部材５０は、複数の固定部５１によって車体フレーム１００に固定されている。

本実施形態では、第１〜第５のブラケット部材５０Ａ〜５０Ｅの各固定部５１Ａ〜５１Ｅが、締結部材であるボルト１１０によって、サイドメンバ１０１又はクロスメンバ１０２に固定されている。

ところで、電池パック１０を構成する電池ケース１３（少なくともパックトレイ１１）及びブラケット部材５０は、例えば、金属材料等の導電材料で形成されており、電池ケース１３内に収容されている電池モジュール３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、これら電池ケース１３（パックトレイ１１）及びブラケット部材５０を介して車体フレーム１００にアース接続されている。

具体的には、電池モジュール３０の負極端子３１から引き出されたアース線６０が、パックトレイ１１の内面に接続されている。同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の負極端子４１から引き出されたアース線６１が、パックトレイ１１の内面に接続されている。電池モジュール３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、これらのアース線６０，６１によってパックトレイ１１に対して電気的に接続されている。

また第１〜第５のブラケット部材５０Ａ〜５０Ｅは、それぞれパックトレイ１１に対して電気的に接続された状態でパックトレイ１１に固定されている。そして、これら第１〜第５のブラケット部材５０Ａ〜５０Ｅの各固定部５１Ａ〜５１Ｅのうちの少なくとも二つは、車体フレーム１００に対して電気的に接続されている。

言い換えれば、第１〜第５のブラケット部材５０Ａ〜５０Ｅの各固定部５１Ａ〜５１Ｅのうちの少なくとも二つは、車体フレーム１００に固定することで、車体フレーム１００に対して電気的に接続可能に構成されている。つまり、第１〜第５のブラケット部材５０Ａ〜５０Ｅの各固定部５１Ａ〜５１Ｅのうちの少なくとも二つは、車体フレーム１００に接触して導通する接点部７０を兼ねている。

本実施形態では、第１のブラケット部材５０Ａの固定部５１Ａがサイドメンバ１０１Ａに対して電気的に接続され、第２のブラケット部材５０Ｂの固定部５１Ｂが、サイドメンバ１０１Ｂに対して電気的に接続されている。さらに第３のブラケット部材５０Ｃの固定部５１Ｃがクロスメンバ１０２Ａに対して電気的に接続されている。すなわち本実施形態では、第１のブラケット部材５０Ａの固定部５１Ａ、第２のブラケット部材５０Ｂの固定部５１Ｂ及び第３のブラケット部材５０Ｃの固定部５１Ｃが、それぞれ接点部７０を兼ねている。

そして電池モジュール３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、これらの固定部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃにて車体フレーム１００にアース接続されている。図３中に点線で示すように、電池モジュール３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、パックトレイ１１と、第１〜第３のブラケット部材５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃとを介して車体フレーム１００と導通している。なお、本実施形態では、その他の固定部５１Ｄ，５１Ｅは、例えば、絶縁材料等によって表面が被覆されて車体フレーム１００との絶縁が図られている。

以上のように本実施形態に係る電池パック１０は、電池ケース１３内に収容されている電池モジュール３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ４０が、パックトレイ１１（電池ケース１３）及びブラケット部材５０を介して車体フレーム１００にアース接続可能に構成されている。

したがって、電池パック１０を艤装する際、電池パック１０を車体フレーム１００に固定することで、同時に、電池モジュール３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ４０が車体フレーム１００に対してアース接続される。これにより電池パック１０の艤装時における電気機器（電池モジュール３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ４０）のアース接続作業を簡素化することができる。

また本実施形態では、第１のブラケット部材５０Ａの固定部５１Ａと、第２のブラケット部材５０Ｂの固定部５１Ｂとが、それぞれ接点部７０を兼ねている。つまり、複数の固定部５１Ａ〜５１Ｅのうちで最も離れている二つが、接点部７０を兼ねている。

これにより、電池モジュール３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ４０の車体フレーム１００に対するアース接続を良好に維持することができる。例えば、車両１の振動等の要因によって、第１のブラケット部材５０Ａの固定部５１Ａと車体フレーム１００との接触状態が悪くなることがあったとしても、固定部５１Ａから離れた位置にある第２のブラケット部材５０Ｂの固定部５１Ｂと車体フレーム１００との接触状態は良好に維持される。

また本実施形態では、第１のブラケット部材５０Ａがサイドメンバ１０１Ａに接続され、第２のブラケット部材５０Ｂがサイドメンバ１０１Ｂに接続され、第３のブラケット部材５０Ｃがクロスメンバ１０２Ａに接続されている。つまり接点部７０を兼ねる固定部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃは、それぞれ異なる車体フレーム１００に固定されている。特に、固定部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃは、車体フレーム１００を構成するサイドメンバ１０１及びクロスメンバ１０２のそれぞれに固定されていることが好ましい。

これにより、電池モジュール３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ４０の車体フレーム１００に対するアース接続を良好に維持することができる。例えば、車体フレーム１００を構成する何れか一つサイドメンバ１０１又はクロスメンバ１０２の影響で固定部５１との接触状態が悪くなった場合でも、他のサイドメンバ１０１又はクロスメンバ１０２に固定されている固定部５１の接触状態は良好に維持することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、ブラケット部材５０として、それぞれ独立する第１〜第５のブラケット部材５０Ａ〜５０Ｅを例示したが、ブラケット部材５０の構造は特に限定されるものではない。ブラケット部材５０は、これら第１〜第５のブラケット部材５０Ａ〜５０Ｅの一部あるいは全部が、一体的に設けられたものであってもよい。また、これら第１〜第５のブラケット部材５０Ａ〜５０Ｅの一部あるいは全部は、別の部材によって連結されていてもよい。

また上述の実施形態では、電池ケース１３を構成するパックトレイ１１及びブラケット部材５０は、その全体が金属材料等の導電材料で形成されているが、これらパックトレイ１１及びブラケット部材５０の構造は特に限定されない。パックトレイ１１及びブラケット部材５０は、これらパックトレイ１１及びブラケット部材５０を介して電池モジュール３０を含む電気機器を車体フレーム１００にアース接続することができる構造であればよく、例えば、その一部のみが導電材料で形成されていてもよい。

また上述の実施形態では電池ケース１３を構成するパックトレイ１１及びブラケット部材５０を介して電池モジュール３０等が車体フレーム１００にアース接続されるようにしたが、勿論、電池ケース１３を構成するパックカバー１２を介して電池モジュール３０等が車体フレーム１００にアース接続されていてもよい。

また上述の実施形態では、４８Ｖの電池パックを一例として本発明を説明したが、本発明において電池パックの電圧は特に限定されるものではない。本発明は、４８Ｖ以外の電池パックにも適用することができるものである。

また上述の実施形態では、マイルドハイブリッド車両を一例として本発明を説明したが、勿論、本発明は、マイルドハイブリッド車両以外の車両に搭載される電池パックにも適用することができるものである。

１ 車両
２ エンジン
３ モータジェネレータ
１０ 電池パック（車両用電池パック）
１１ パックトレイ
１２ パックカバー
１３ 電池ケース
２０ 補機バッテリ
３０ 電池モジュール
４０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５０ ブラケット部材
５１ 固定部
６０，６１ アース線
７０ 接点部
１００ 車体フレーム
１０１ サイドメンバ
１０２ クロスメンバ
１１０ ボルト

Claims (6)

1. 電池モジュールを含む電気機器が収容される電池ケースと、該電池ケースに設けられて当該電池ケースを車体フレームに固定するためのブラケット部材と、を備える車両用電池パックであって、
   前記電池ケース及び前記ブラケット部材が導電材料で形成され、
   前記電気機器は、前記電池ケース及び前記ブラケット部材を介して前記車体フレームにアース接続されている
   ことを特徴とする車両用電池パック。
2. 請求項１に記載の車両用電池パックであって、
   前記ブラケット部材は、固定部にて前記車体フレームに固定され、
   前記固定部のうちの少なくとも二つが、前記ブラケット部材と前記車体フレームとを電気的に接続する接点部を兼ねており、
   前記電気機器は、前記接点部を介して前記車体フレームにアース接続されている
   ことを特徴とする車両用電池パック。
3. 請求項２に記載の車両用電池パックであって、
   複数の前記固定部のうちで最も離れている二つが、前記接点部を兼ねている
   ことを特徴とする車両用電池パック。
4. 請求項２又は３に記載の車両用電池パックであって、
   前記接点部を兼ねる前記固定部は、それぞれ異なる前記車体フレームに固定されている
   ことを特徴とする車両用電池パック。
5. 請求項４に記載の車両用電池パックであって、
   前記接点部を兼ねる前記固定部は、前記車体フレームを構成するサイドメンバと、前記車体フレームを構成するクロスメンバと、にそれぞれ固定されている
   ことを特徴とする車両用電池パック。
6. 請求項１から５の何れか一項に記載の車両用電池パックであって、
   前記電池ケース内には、前記電気機器として、前記電池モジュールと共に、ＤＣ／ＤＣコンバータが収容されている
   ことを特徴とする車両用電池パック。
   

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