JP6794739B2

JP6794739B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP6794739B2
Application number: JP2016187986A
Authority: JP
Inventors: 佑介片山; 浩一長峰; 尚憲熊谷; 秀輔谷中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2020-12-02
Anticipated expiration: 2036-09-27
Also published as: JP2018055870A

Description

本発明は、車両に搭載される電池パックに関し、特にワイヤハーネスを配索する構造に関する。

車両を駆動する原動機として電動機を備えた電気車両やハイブリッド車両が知られている。これらの車両には、電動機の電源として単電池を複数備えた電池パックが搭載されている。電池パック内には、各単電池、またはいくつかの単電池を組み合わせた電池モジュールに電気的に接続されるワイヤハーネスが配索されている。

下記特許文献１には、電池ケース（２１）のロアケース（２４）、アッパケース（２５）に結合されたリンフォース（３１）の内側に、リンフォース（３１）に沿うように配索されたハーネス（４１）が示されている。なお、（）内の符号は、下記特許文献１で用いられた符号であり、本願の実施形態の説明で用いられる符号とは関連しない。

特開２００７−１３７３２９号公報

車両の衝突時においてワイヤハーネスを保護する必要がある。上記の特許文献１においては、リンフォースによりハーネスの保護を図っている。より確実な保護を図るためには、リンフォース自身、更にはリンフォースが結合されるケースを強化する必要があり、これは重量の増加や装置の大型化を招く。

本発明は、重量の増加や装置の大型化を抑えることができるワイヤハーネスの保護構造を有する電池パックを提供することを目的とする。

本発明に係る電池パックは、車両に搭載される電池パックであって、積層された複数の電池モジュールと共に積層され、積層方向の端に位置するエンドプレートと、エンドプレート表面に沿って配索されるワイヤハーネスと、エンドプレート表面のワイヤハーネス近傍に立設された支持部品と、エンドプレートとの間の空間にワイヤハーネスおよび支持部品を収容するようエンドプレート表面を覆う端面カバーと、を有する。支持部品は、エンドプレート表面に直交する方向におけるエンドプレート表面から端面カバーに対向する支持面までの寸法がワイヤハーネスの直径よりも大きく、前記支持面がワイヤハーネスよりも端面カバー側にある。

車両の衝突時、端面カバーがエンドプレートに向けて移動する際、ワイヤハーネスに接触するよりも前に端面カバーが支持部品に接触し、支持部品が端面カバーを支える。支持部品が、エンドプレートと端面カバーの間の空間に収まるために、電池パック外形の増加が抑制される。また、支持部品に掛かる力をエンドプレートで受けるため、支持部品の増設以外の重量増を抑えることができる。

支持部品を設けることにより、ワイヤハーネスの保護を図りつつ、重量の増加、装置の大型化を抑えることができる。

電池パックの概略構成を示す模式図である。端面カバーを外した状態の電池パック端部を示す斜視図である。端面カバーを外した状態の電池パック端部を、積層方向から見た図である。端面カバーと支持部品を外した状態の電池パック端部を示す斜視図である。エンドプレート単体を示す図である。支持部品単体を示す図である。エンドプレートに支持部品を取り付けた状態を示す図である。エンドプレートに支持部品を取り付けた状態を示す、図３中のＡ−Ａ線による断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、電池パック１０の概略構成を示す模式図である。電池パック１０は、複数の電池モジュール１２が積層された電池ユニット１４を有し、電池ユニット１４は、電池ユニット１４の両端に配置されて電池モジュール１２と共に積層されるエンドプレート１６，１８で挟持されている。両端のエンドプレート１６，１８同士は、積層された電池モジュール１２に沿って延びる結合ロッド２０で結合されている。各電池モジュール１２は、複数の、例えば６個の単電池を含む。特に断らない限り、以下において、電池モジュール１２の積層方向、つまり図１の左右方向を「積層方向」と記す。

電池ユニット１４およびエンドプレート１６，１８は、電池ケース２２に収容されている。電池ケース２２は、電池ユニット１４の、積層方向に対して側方を囲むケース本体２４と、積層方向において端面を覆う端面カバー２６，２８を有する。ケース本体２４は、複数の部品を結合して構成してもよい。エンドプレート１６，１８と端面カバー２６，２８の間の空間には、電池モジュール１２と接続されるワイヤハーネス３０，３２（図２−４参照）が配索され、また各種のリレー、電池ユニット１４の蓄電量や温度を監視する監視ユニットなどの電気機器、電子機器が配置される。

車両衝突時など、図１の左方から荷重が加わると、端面カバー２６はエンドプレート１６に向けて変形し、内部に収容されるワイヤハーネス３０，３２が損傷する場合がある。端面カバー２６の変形を抑制するために、エンドプレート１６の表面上に支持部品３４が立設されている。

図２〜４は、電池パック１０の積層方向端面を、端面カバー２６を外した状態で示す図である。図２が斜視図、図３が積層方向から見た状態を示す図である。図４は、端面カバー２６に加え、支持部品３４を取り外した状態を示す図である。

ワイヤハーネス３０は、各電池モジュール１２にそれぞれ接続された検出線を束ねたものであり、カッターユニット３６を介して監視ユニット３８に接続されている。以下、ワイヤハーネス３０を検出ハーネス３０と記す。カッターユニット３６は、端面カバー２６がエンドプレート１６に向けて変形したときに、端面カバー２６に押されてカッターユニット３６内で検出ハーネス３０を切断する。これにより、検出ハーネス３０が不特定の位置で切断され、その検出線同士が接触して電池モジュール１２が短絡することを防止している。監視ユニット３８は、検出線を介して取得された各電池モジュールの入出力電流および電圧等に基づき電池ユニット１４の蓄電量（ＳＯＣ）の算出を行う。また、監視ユニット３８は、電池モジュール内に設けた温度センサに基づき各電池モジュール１２の温度の監視を行ってよい。

ワイヤハーネス３２は、電池ユニット１４の出力端子に接続され、電池ユニット１４からの電力を外部に送出し、また外部からの充電電力を電池ユニット１４に供給する。ワイヤハーネス３２を以降電力ハーネス３２と記す。電力ハーネス３２は、電池ユニット１４の出力端子に接続されている。電力ハーネス３２には、電池ユニット１４と外部を電気的に遮断するシステムメインリレー４０が設けられている。

検出ハーネス３０と電力ハーネス３２に隣接する位置に支持部品３４が設けられている。支持部品３４は、エンドプレート１６上にボルト等により固定される。また、支持部品３４は、検出ハーネス３０および電力ハーネス３２よりも背が高く、すなわち、エンドプレート１６の表面から遠い位置、つまり端面カバー２６に近い位置にある支持部４２を有する。この支持部品３４では、支持部４２は、エンドプレート１６とほぼ平行に配置された平面である。以降、支持部４２を支持面４２と記す。

図５はエンドプレート１６を単独で示す斜視図である。エンドプレート１６は、樹脂製であり、平板の基板４４上に補強のための複数のリブ４６が設けられている。図５において、右上隅にあるボスに設けられたねじ穴４８には、支持部品３４を固定するボルトが結合される。リブ４６のうち、リブ４６ａ，４６ｂには、支持部品３４が当接する。また、リブ４６ａには枝分かれした分岐リブ４６ｃが設けられ、分岐リブ４６ｃにも支持部品３４が当接する。支持部品３４のエンドプレート１６への取り付けについては、後述する。

図６は、支持部品３４を単独で示す図であり、（ａ）が表側を示す斜視図、（ｂ）が裏側を示す斜視図、（ｃ）が側面図である。支持部品３４は、２本の脚部（第１脚部５０、第２脚部５２）と、これらの脚部に橋渡しされるように設けられた桁部５４を含み、全体として門形状を有する。桁部５４の表側の面が上述の支持面４２である。第１脚部５０には、貫通穴５６が設けられ、ここを通るボルトがエンドプレート１６のねじ穴４８にねじ結合される。第２脚部５２は、桁部５４に近い基部５８と、桁部５４から遠く基部５８より細い先端部６０を有し、基部５８と先端部６０の間には段差があり段差面６２が形成されている。段差面６２は、支持面４２とほぼ平行である。第１脚部５０と第２脚部５２の間に延びる桁部５４の裏側の側縁に沿って、突条６４，６６が設けられている。これらの突条６４，６６の一部には切り欠き６８，７０が設けられている。

図７および図８は、支持部品３４がエンドプレート１６に取り付けられた状態を示す図である。図８は、図３中のＡ−Ａ線による断面図である。第２脚部５２の先端部６０が、エンドプレート１６のリブ４６ａと分岐リブ４６ｃで形成される角部に位置合わせされる。このとき、第２脚部５２の段差面６２が、リブ４６ａ，４６ｂ，４６ｃの上端面に当接する。第２脚部５２は、その先端部６０がリブ４６ａ，４６ｂ，４６ｃによって、図７において下向き、および左右方向の動きが規制され、これらの方向において支持部品３４が位置決めされる。一方、第１脚部５０の貫通穴５６がエンドプレート１６のねじ穴４８が位置合わせされる。貫通穴５６にボルト（不図示）を通し、ねじ穴４８にボルトをねじ結合することにより、支持部品３４がエンドプレート１６に固定される。

図８によく示されるように、エンドプレート１６の表面、つまりリブ４６の上端面と支持面４２との距離Ｈ（支持部品３４の高さ）は、検出ハーネス３０および電力ハーネス３２の直径よりも大きい。また、支持面４２は、検出ハーネス３０および電力ハーネス３２よりも端面カバー２６側にある。このため、車両衝突時などにおいて、端面カバー２６は、検出ハーネス３０および電力ハーネス３２より前に支持面４２に当たる。これにより、検出ハーネス３０および電力ハーネス３２の損傷が抑制される。より大きな力が端面カバー２６に加わる場合、端面カバー２６の支持部品３４に受けられている部分以外の部分が変形するが、支持部品３４の近傍においては変形量は抑えられる。検出ハーネス３０および電力ハーネス３２は、支持部品３４の近傍にあるため、端面カバー２６が変形しても、端面カバー２６が接触しないか、または接触しても検出ハーネス３０および電力ハーネス３２に加わる力は抑えられる。これにより、検出ハーネス３０および電力ハーネス３２が、端面カバー２６とエンドプレート１６に挟まれ損傷することが抑制される。

支持部品３４の桁部５４には、図６に示される切り欠き６８，７０により脆弱な部分が形成される。支持部品３４が端面カバー２６から過大な力を受けると、この脆弱な部分によって、桁部５４は図６に示される破断線７２にて破断される。この破断線７２は、支持部品３４の第１脚部５０と第２脚部５２の間を通る電力ハーネス３２と、積層方向から見たとき重ならないように配置されている。もし、支持部品３４が破断しても、その破断面が電力ハーネス３２に当たらないようにしている。

支持部品３４は、検出ハーネス３０と電力ハーネス３２の一方のみの近傍に配置されてもよい。また、検出ハーネス３０、電力ハーネス３２以外のハーネスの近傍に配置されてもよい。

１０電池パック、１２電池モジュール、１４電池ユニット、１６，１８エンドプレート、２０結合ロッド、２２電池ケース、２４ケース本体、２６，２８端面カバー、３０検出ハーネス（ワイヤハーネス）、３２電力ハーネス（ワイヤハーネス）、３４支持部品、３６カッターユニット、３８監視ユニット、４０システムメインリレー、４２支持面（支持部）、４４基板、４６リブ、４８ねじ穴、５０第１脚部、５２第２脚部、５４桁部、５６貫通穴、５８基部、６０先端部、６２段差面、６４，６６突条、６８，７０切り欠き、７２破断線。

Claims

車両に搭載される電池パックであって、
積層された複数の電池モジュールと共に積層され、積層方向の端に位置するエンドプレートと、
エンドプレート表面に沿って配索されるワイヤハーネスと、
エンドプレート表面のワイヤハーネス近傍に立設された支持部品と、
エンドプレートとの間の空間にワイヤハーネスおよび支持部品を収容するようエンドプレート表面を覆う端面カバーと、
を有し、
支持部品は、エンドプレート表面に直交する方向におけるエンドプレート表面から端面カバーに対向する支持面までの寸法がワイヤハーネスの直径よりも大きく、前記支持面がワイヤハーネスよりも端面カバー側にある、
電池パック。