JP4168486B2 - 電気自動車のバッテリコントローラ格納構造および格納方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、バッテリを動力源とする電気自動車のバッテリコントローラ格納構造および格納方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
バッテリを動力源とする電気自動車は、例えば特開平7−81432号公報に記載されているように、複数のバッテリを搭載したバッテリフレームを車体のフロア下面に取り付けることで、バッテリの搭載を行っている。
【0003】
図9は、上記したようなバッテリフレームを利用したバッテリ固定構造を示す分解斜視図である。バッテリフレーム1には、複数のバッテリモジュール3を搭載可能であり、このバッテリモジュール3内には、例えば円柱形状のバッテリセルが複数収容されている。上記バッテリモジュール3の上部には、収容されている複数のバッテリの電圧を監視するための電圧測定などの制御を行うコントローラ4が設けられている。
【0004】
バッテリフレーム1は、上部開口にカバー5が被せられ、この状態で、車体下面のフロアメンバに、ボルト・ナットなどを利用して固定される。このとき、バッテリフレーム1内への水の侵入を防止するために、バッテリフレーム1と車体側との間に、シール材が介装されている。
【0005】
また、バッテリフレーム1の矢印Fで示す車体前方側の端面には、吸気ダクト7,9が装着され、同矢印Rで示す車体後方側の端面には、排気ダクト11,13,15,17および排気用ファン19がそれぞれ装着されている。排気用ファン19の駆動により吸気ダクト7,9から吸入された空気は、バッテリフレーム1内に導入されてバッテリを冷却し、排気ダクト11,13,15,17から外部へ排出される。
【0006】
冷却用空気がバッテリフレーム1内に導入される際に、水がバッテリフレーム1内に侵入する恐れがあるので、コントローラ4は、図10に示すように、制御回路基板21を上下のカバー23,25内に収容するとともに、両カバー23,25相互間にはシール材27を介装することで、水密構造としている。また、制御回路基板21とバッテリモジュール3内のバッテリとは、ハーネス29およびコネクタ31を介して接続されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来構造では、コントローラ4の機能として必要な制御回路基板21の水密確保のために、上下のカバー23,25からなる筐体が必要であることから、バッテリモジュール3が大型化し、特にバッテリフレーム1を車体のフロア下面に装着する構造であると、地上高の確保が困難となって車両の小型化の阻害要因となる。また、制御回路基板21とバッテリとの信号線の接続形態は、ハーネスおよびコネクタが必要であって部品構成が複雑であるとともに、接続作業が煩雑となって生産性の低下を招き、また、この接続部に対し、冷却空気導入とともに侵入する水がかかって信頼性の低下を招く。
【0008】
そこで、この発明は、コントローラ専用の筐体を廃止することでバッテリケースの小型化を達成するとともに、コントローラの組み付け作業性を向上させることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項1の発明は、バッテリセルが収容されるバッテリケース内に、前記バッテリセルに対する電圧監視制御を行う制御回路基板を備えたコントローラを格納した電気自動車のバッテリコントローラ格納構造において、前記バッテリケースは、前記バッテリセルを収容可能な収容空間を複数備え、かつ、前記コントローラは、前記収容空間に収容可能な外形寸法を有し、前記複数の収容空間に、前記バッテリセルと前記コントローラをそれぞれ別々に収容した構成としてある。
【0010】
このような構成の電気自動車のバッテリコントローラ格納構造によれば、コントローラは、バッテリセルが収容されるバッテリケース内に、バッテリセルとコントローラがそれぞれ別々の収容空間に収納されて格納されるので、制御回路基板を収容するためのコントローラ専用の筐体が不要となる。
【0011】
請求項2の発明は、請求項1の発明の構成において、バッテリセルは、両端に電極端子を備えてバッテリケース内に複数直列に収容され、コントローラは、前記複数直列接続された最端部のバッテリセルに対して直列接続されるよう両端に接続端子を備えるとともに、制御回路基板と前記バッテリセルとを接続するための弱電系の接続コネクタを備えている。
【0012】
上記構成によれば、コントローラは、バッテリケース内にバッテリセルと直列に接続された状態で格納でき、バッテリケースへの格納作業がバッテリセルと同様に行える。
【0013】
請求項3の発明は、請求項2の発明の構成において、バッテリケースは、少なくとも一方の端部に開口部を備え、この開口部には、コントローラの一方の接続端子および弱電系の接続コネクタにそれぞれ導通可能なカバー側接続端子およびカバー側接続コネクタを備えた端子カバーが密閉状に装着される構成としてある。
【0014】
上記構成によれば、端子カバーをバッテリケースの開口部に装着することで、コントローラの一方の接続端子および弱電系の接続コネクタが、端子カバーのカバー側接続端子およびカバー側接続コネクタにそれぞれ接続される。
【0015】
請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれか1項の発明の構成において、バッテリセルは、円柱形状を呈してバッテリケースの円筒形状部分の収容空間に収容され、コントローラは、前記バッテリセルと同等の直径を有する円筒内に含まれる構造としてある。
【0016】
上記構成によれば、コントローラは、バッテリケースへの格納作業がバッテリセルと同等に行えて組み付け作業が容易となる。
【0017】
請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれか1項の発明の構成において、制御回路基板は、周縁部にコネクタ部を備えてコントローラ本体側の基板用コネクタに嵌合可能である。
【0018】
上記構成によれば、制御回路基板は、周縁部のコネクタ部をコントローラ本体側の基板用コネクタに嵌合することで、バッテリセルとの電気的接続がなされる。
【0019】
請求項6の発明は、バッテリセルが収容されるバッテリケース内に、前記バッテリセルに対する電圧監視制御を行う制御回路基板を備えたコントローラを格納する電気自動車のバッテリコントローラ格納方法において、前記バッテリケースの前記バッテリセルを収容可能な複数の収容空間に、前記バッテリセルと、前記収容空間に収容可能な外形寸法を有する前記コントローラを、それぞれ別々に収容するバッテリコントローラ格納方法としてある。
【0020】
上記格納方法によれば、コントローラは、バッテリセルが収容されるバッテリケース内に、バッテリセルとコントローラがそれぞれ別々の収容空間に収納されて格納されるので、制御回路基板を収容するためのコントローラ専用の筐体が不要となる。
【0021】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、コントローラは、バッテリセルが収容されるバッテリケース内に、バッテリセルとコントローラがそれぞれ別々の収容空間に収納されて格納されるので、制御回路基板を収容するためのコントローラ専用の筐体が不要となり、その分バッテリケースの小型化が達成でき、バッテリケースを車体の下面に設置する際に地上高の確保が容易となって車両の小型化に寄与することができる。
【0022】
請求項2の発明によれば、コントローラは、バッテリケース内にバッテリセルと直列に接続された状態で格納できるので、バッテリケースへの格納作業がバッテリセルと同様に行えて組み付け作業が容易となる。
【0023】
請求項3の発明によれば、端子カバーをバッテリケースの開口部に装着することで、コントローラの一方の接続端子および弱電系の接続コネクタが、端子カバーのカバー側接続端子およびカバー側接続コネクタにそれぞれ接続され、これらの接続作業が容易かつ確実に行える。
【0024】
請求項4の発明によれば、コントローラは、バッテリケースへの格納作業がバッテリセルと同等に行えて組み付け作業が容易となる。
【0025】
請求項5の発明によれば、制御回路基板は、周縁部にコネクタ部を備えてコントローラ本体側のコネクタに嵌合可能であるので、制御回路基板の交換が容易になる。
【0026】
請求項6の発明によれば、コントローラは、バッテリセルが収容されるバッテリケース内に、バッテリセルとコントローラがそれぞれ別々の収容空間に収納されて格納されるので、制御回路基板を収容するためのコントローラ専用の筐体が不要となり、その分バッテリケースの小型化が達成でき、バッテリケースを車体の下面に設置する際に地上高の確保が容易となって車両の小型化に寄与することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【0028】
図1は、この発明の実施の一形態を示す電気自動車のバッテリコントローラ格納構造の分解斜視図であり、図2は、上記した格納構造を備えた電気自動車の側面図である。バッテリセル33は、円柱形状を呈して両端に電極端子33a,33bを備えたものが複数使用される。このバッテリセル33を収容するバッテリケース35は、アルミニウム製の押し出し材で構成されて車幅方向に2個並列に配置され、車体前方側あるいは車体後方側からの拡大された正面図である図3に示すように、車体前後方向に貫通するバッテリ収容空間37aを有する円筒形状部37が、上下2段にそれぞれ4個ずつ全部で8個形成されている。
【0029】
これらの各バッテリ収容空間37aには、上記したバッテリセル33が3個直列に接続された状態で収容可能であるが、ここでは、バッテリセル33のほか、バッテリセル33と直径が同等な円筒内に含まれるジャンクションボックス39およびコントローラ41がそれぞれ収容されている。ジャンクションボックス39は、電流センサ、ヒューズ、リレーなどを備えて全長がバッテリセル33の2個分あり、一方のバッテリケース35に1個収容されている。一方、コントローラ41は、個々のバッテリセル33の電圧監視などに対する制御回路基板を備えて全長がバッテリセル33と同等であり、両バッテリケース35に2個ずつ全部で4個収容されている。
【0030】
バッテリケース35は、図3に示すように、上段側および下段側のそれぞれの4個のバッテリ収容空間37aを有する2個のケース単体43から構成され、これら各ケース単体43相互が2カ所の結合部45にて結合固定されている。結合部45は、1個のケース単体43における4個のバッテリ収容空間37aの中央2個の、相手側のケース単体43に対向する位置に設けられている。上記した2個のケース単体43は、上下を逆に配置して使用しているだけで、互いに同一形状である。
【0031】
上記2個のケース単体43相互間には、外気を車体前方から導入して同後方に排出する冷却風導入空間47が形成されている。上部側のケース単体43の上部には天板49が、下部側のケース単体43の下部には底板51がそれぞれボルトにより固定され、天板49および底板51とケース単体43との間には、冷却風導入空間55が形成されている。
【0032】
各ケース単体43の周囲適宜位置には、図1に示されている端子カバー57を、バッテリケース35の車体前後方向両端に固定するためのねじ孔59が形成されている。端子カバー57は、バッテリケース35の車体前後方向両端に、シール材61を介し、8個のバッテリ収容空間37aを密閉状に閉塞して装着するもので、この装着状態でバッテリケース35側の冷却風導入空間47に整合する冷却風導入孔57aが形成されている。
【0033】
図4は、前記図1に示されているコントローラ41の分解斜視図、図5は同平面図、図6は同側面図である。このコントローラ41は、個々のバッテリセル33の電圧監視などの制御を行うための2枚の制御回路基板63が、コントローラ本体65に対して着脱可能となっている。コントローラ本体65は、中央のベース部67の両端に、バッテリセル33とほぼ同径のボス部69,71を備え、ボス部69の端部中心には接続端子としての雄端子73が、ボス部71の端部中心には接続端子としての雌端子75がそれぞれ突出している。
【0034】
この雄端子73および雌端子75は、ベース部67内に埋め込まれている導電部75により相互に電気的に接続されている。図7は、バッテリケース35に、コントローラ41が格納されるとともに、端子カバー57が装着された状態での図3のA−A断面図に相当するもので、端子カバー57にはバスバー77が設けられている。
【0035】
上記コントローラ41の雄端子73は、端子カバー57に設けた前記雌端子75と同様なバスバー77のカバー側接続端子としての雌端子部79に嵌合する一方、雌端子75はコントローラ41に対して直列に接続されているバッテリセル33の前記雄端子73と同様な形状の電極端子33aに嵌合する。このような雄、雌の嵌合により、バッテリケース35の両端の端子カバー57相互間での1個のコントローラ41と2個のバッテリセル33とが電気的に直列に接続されることになる。バッテリセル33が3個直列に配置された列についても同様にしてこの3個のバッテリセル33が、両端の端子カバー57相互間にて雄と雌との嵌合によって接続される。
【0036】
図7に示されているバスバー77の下部側の図示されていない端部は、雄端子部となって他のバッテリセル33の雌側の端子に嵌合接続する。これにより、図7に示されているコントローラ41とその下部側に配置されているバッテリセル33とが電気的に直列接続されることになる。
【0037】
このように、上下あるいは左右に隣接するコントローラ41とバッテリセル33との間あるいは、バッテリセル33相互間が、バスバー77を介して接続され、バッテリケース35内に収容される複数のバッテリセル33が、ジャンクションボックス39およびコントローラ41とともに直列接続されることとなる。直列接続された最端部のバッテリセル33あるいはジャンクションボックス39には、例えばリード線が接続されて外部に引き出される。
【0038】
コントローラ41の端子カバー57に対向する側のボス部69には、制御回路基板63と各バッテリセル33とを接続するための弱電系電圧信号線用の接続コネクタとしての雌コネクタ81が設けられている。
【0039】
この雌コネクタ81に対応して端子カバー57側には、弱電系電圧信号線用のカバー側接続コネクタとしてのピン端子からなるカバー側コネクタ83が突出して設けられている。端子カバー57をバッテリケース35に装着した状態で、雌コネクタ81にカバー側コネクタ83のピン端子が嵌入されて相互が電気的に接続された状態となる。
【0040】
図8は、前記図7におけるコントローラ41に代えてバッテリセル33が収容された部位の前記図3におけるA−A断面に相当する図で、バッテリセル33の表面には、フラットケーブル87が貼り付けられ、一方の端末87aが電極端子33bにねじ止め固定され、他方の端末87bが、端子カバー57の内面に固定された端子部材85に弾性的に圧接している。この端子部材85と前記図7に示したカバー側コネクタ83とが、端子カバー57の内面に実装される図示しない配線パターンによって相互に接続される。これにより、バッテリセル33の一方の電極端子33bがフラットケーブル87を介してコントローラ41側に接続されることになる。バッテリセル33の他方の電極端子33aは、バスバー77から配線パターンを引き出すことでコントローラ41側に接続可能である。
【0041】
なお、上記図8に示されている端子カバー57と反対側の車体後方側の端子カバー57からの配線は、バッテリケース35の外部に引き出され、図8に示されている車体前方側の端子カバー57を貫通してコントローラ41に接続されるものとする。
【0042】
このように、各バッテリセル33の両端の電極端子33a,33bがコントローラ41に接続されることで、バッテリセル33の電圧が測定される。図8に示されているバッテリセル33と反対側の端子カバー57側のバッテリセル33についても同様にして電圧が測定される。中央のバッテリセル33の電圧については、両端のバッテリセル33の電圧測定後、両者間の電位の差により、特定することが可能である。
【0043】
コントローラ本体65のベース部67の両側面には、基板用雌コネクタ89が設けられ、これに対応して制御回路基板63には、雄コネクタ部91が形成されている。基板用雌コネクタ89と前記雌コネクタ81とは、リード線93により連結されている。上記基板用雌コネクタ89に雄コネクタ部91が嵌合することで、制御回路基板63と各バッテリセル33の両電極端子33a,33bとが相互に接続されることとなる。
【0044】
制御回路基板63の長手方向両端部には取付部63aが形成され、これに対応してベース部67には、取付用ボス67aが形成されている。取付用フランジ63aのねじ穴に、図5および図6に示すように、ねじ95を挿入してボス67aにねじ込むことで、制御回路基板63はコントローラ本体65に固定されることになる。
【0045】
図1に示すように、並列配置された2個のバッテリケース35それぞれの車体後方側の端部には、排気ダクト97が装着される。排気ダクト97は、車体前方側に開口部が形成され、この開口部に、天板49および底板51を装着した状態のバッテリケース35の端部が挿入された状態で、天板49および底板51を固定するためのボルトにより、天板49および底板51と共締めによりバッテリケース35に固定される。
【0046】
排気ダクト97の後面の開口部が形成された部位には排気用ファン99が装着される。排気用ファン99は、車両停止時に作動して外気を強制的に冷却風導入空間47に導入する一方、車両走行時に停止して、冷却風導入空間47に走行風が導入されるものとするが、走行時であっても必要とあれば作動するような構成としてもよい。
【0047】
上記した天板49、底板51、端子カバー57、排気ダクト97および排気用ファン99が装着されたバッテリケース35は、2本の支持ブラケット101を用い、図2に示すように、車体103のフロア下面103aにボルトにより固定装着される。
【0048】
上記したようなバッテリコントローラ格納構造によれば、コントローラ41は、バッテリセル33が収容される密閉されたバッテリケース35内に格納されるので、水密確保のための専用の筐体が不要となってバッテリケース35の小型化が達成できる。しかも、上記コントローラ41は、バッテリセル33の直径と同等な円筒内に含まれる構造としてバッテリセル33に対して直列に格納されるので、バッテリケース35の全体の高さ寸法を小さく設定でき、バッテリケース33を車体103のフロア下面103aに装着する際の地上高の確保が容易であり、車両の小型化に寄与できるとともに、コントローラ41のバッテリケース35への格納は、バッテリセル33と同様にして行えるので、組み付け作業性が優れている。
【0049】
また、コントローラ41と各バッテリセル33との信号線の接続は、端子カバー57のバッテリケース35への装着作業によって、コントローラ41の雌コネクタ81と端子カバー57のカバー側コネクタ83とが相互に嵌合するので、作業性が極めてよく、接続信頼性も充分確保される。上記信号線の接続部分、すなわち雌コネクタ81およびカバー側コネクタ83は、コントローラ41および端子カバー57にそれぞれ一体化されているので、部品構成も簡素化されたものとなる。
【0050】
さらに、上記信号線の接続部分を含むコントローラ41は、密閉されたバッテリケース35内に収容されているので、コントローラ41およびその信号線接続部分への水の侵入が回避され、漏電および錆などが防止され、製品の信頼性がより一層向上する。
【0051】
コントローラ41に対する保守点検作業については、端子カバー57を外し、バッテリケース35から取り出すことで行え、また制御回路基板63は、コントローラ本体65の基板用雌コネクタ89に雄コネクタ部91が嵌合する構造であるため、交換も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態を示す電気自動車のバッテリコントローラ格納構造の分解斜視図である。
【図2】図1のバッテリコントローラ格納構造を備えた電気自動車の側面図である。
【図3】図1のバッテリコントローラ格納構造におけるバッテリセルを収容するバッテリケースの正面図である。
【図4】図1に示されているコントローラの分解斜視図である。
【図5】図1に示されているコントローラの平面図である。
【図6】図1に示されているコントローラの側面図である。
【図7】図3における、コントローラを収容した状態でのA−A断面図である。
【図8】図3における、バッテリセルを収容した状態でのA−A断面図である。
【図9】従来のコントローラを備えた電気自動車のバッテリフレームの分解斜視図である。
【図10】図9におけるコントローラの分解斜視図である。
【符号の説明】
33 バッテリセル
35 バッテリケース
41 コントローラ
57 端子カバー
63 制御回路基板
65 コントローラ本体
73 雄端子(接続端子)
75 雌端子(接続端子)
79 雌端子部(カバー側接続端子)
81 雌コネクタ(接続コネクタ)
83 カバー側コネクタ(カバー側接続コネクタ)
89 基板用雌コネクタ(基板用コネクタ)
91 雄コネクタ部(コネクタ部)
Claims (6)
- バッテリセルが収容されるバッテリケース内に、前記バッテリセルに対する電圧監視制御を行う制御回路基板を備えたコントローラを格納した電気自動車のバッテリコントローラ格納構造において、前記バッテリケースは、前記バッテリセルを収容可能な収容空間を複数備え、かつ、前記コントローラは、前記収容空間に収容可能な外形寸法を有し、前記複数の収容空間に、前記バッテリセルと前記コントローラをそれぞれ別々に収容したことを特徴とする電気自動車のバッテリコントローラ格納構造。
- バッテリセルは、両端に電極端子を備えてバッテリケース内に複数直列に収容され、コントローラは、前記複数直列接続された最端部のバッテリセルに対して直列接続されるよう両端に接続端子を備えるとともに、制御回路基板と前記バッテリセルとを接続するための弱電系の接続コネクタを備えていることを特徴とする請求項1記載の電気自動車のバッテリコントローラ格納構造。
- バッテリケースは、少なくとも一方の端部に開口部を備え、この開口部には、コントローラの一方の接続端子および弱電系の接続コネクタにそれぞれ導通可能なカバー側接続端子およびカバー側接続コネクタを備えた端子カバーが密閉状に装着されることを特徴とする請求項2記載の電気自動車のバッテリコントローラ格納構造。
- バッテリセルは、円柱形状を呈してバッテリケースの円筒形状部分の収容空間に収容され、コントローラは、前記バッテリセルと同等の直径を有する円筒内に含まれる構造であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電気自動車のバッテリコントローラ格納構造。
- 制御回路基板は、周縁部にコネクタ部を備えてコントローラ本体側の基板用コネクタに嵌合可能であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電気自動車のバッテリコントローラ格納構造。
- バッテリセルが収容されるバッテリケース内に、前記バッテリセルに対する電圧監視制御を行う制御回路基板を備えたコントローラを格納する電気自動車のバッテリコントローラ格納方法において、前記バッテリケースの前記バッテリセルを収容可能な複数の収容空間に、前記バッテリセルと、前記収容空間に収容可能な外形寸法を有する前記コントローラを、それぞれ別々に収容することを特徴とする電気自動車のバッテリコントローラ格納方法。
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JP2000067836A (ja) | 2000-03-03 |
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