JP6500819B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置に関する。

ハイブリッド車両や電気自動車などの電動車両は、高容量の蓄電装置を搭載している。たとえば、特開２００７−８４４３号公報に記載された電動車両は、リヤシートよりも後方のフロアパネル上に搭載されている。

特開２００７−８４４３号公報

特開２００７−８４４３号公報に記載された蓄電装置は車室内に搭載されている。このため、荷物や乗員などによる荷重が蓄電装置の上方から蓄電装置に加えられるおそれがある。

蓄電装置の上面に大きな荷重が加えられると、蓄電装置のケースの上面が変形し、変形したケースの上面とケース内に収容されたメインシステムリレーとが接触して、メインシステムリレーにも荷重が加えられるおそれがある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、蓄電装置の上面から大きな荷重が加えられたとしても、蓄電装置内のメインシステムリレーに荷重が加えられることが抑制された蓄電装置を提供することである。

本願発明に係る蓄電装置は、１つの局面では、電動機を含む電動車両に搭載された蓄電装置である。上記蓄電装置は、上壁部を含むケースと、ケース内に収容されると共に、複数の電池セルを含む電池スタックと、電池スタックと電動機との電気的な接続状態を制御するシステムメインリレーと、電池スタックの上方でシステムメインリレーをケース内に固定するボルトとを備える。上記ボルトは、上下方向に延びるように配置されており、ボルトの上端部とケースの上壁部との間の距離は、システムメインリレーと上壁部との間の距離よりも短い。

上記の蓄電装置によれば、蓄電装置の上方から蓄電装置に荷重や衝撃力が加えられると、ケースの上面が撓む。ケースの上面が撓んだとしても、システムメインリレーよりも先に、ボルトの上端部がケースの上面と接触し、ケースの上面がシステムメインリレーと接触することを抑制することができる。

本願発明に係る蓄電装置によれば、蓄電装置の上面から大きな荷重が加えられたとしても、蓄電装置内のシステムメインに荷重が加えられることを抑制することができる。

実施の形態に係る蓄電装置１が搭載された電動車両１００を模式的に示す模式図である。 車両の電気システムの構成を説明するための回路ブロック図である。 図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。 ケース３０を示す分解斜視図である。 図３に示すＶ−Ｖ線における断面図である。 蓋４０を取り除いた状態で蓄電装置１を平面視したときの平面図である。 図３に示すＶＩＩにおける拡大図である。 軸部６０の先端部およびその周囲の構成を示す断面図である。 比較例に係る蓄電装置１Ａを示す断面図である。

図１は、実施の形態に係る蓄電装置１が搭載された電動車両１００を模式的に示す模式図である。この図１に示すように、電動車両１００は、蓄電装置１と、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）２と、モータジェネレータ３，４と、エンジン５とを含む。

電動車両１００は、電動車両１００の底面を形成すると共に車内と車外を区画するフロアパネル２０と、フロアパネル２０上に設けられたフロントシート２１およびリヤシート２２と、リヤシート２２よりも後方に設けられたラゲッジボード２３とを含む。

ラゲッジボード２３は、リヤシート２２よりも後方に位置する車内空間をラゲッジスペース２４と、装置収容スペース２５とに区画する。なお、装置収容スペース２５は、ラゲッジボード２３を挟んでラゲッジスペース２４の下方に区画されている。

蓄電装置１は、装置収容スペース２５内に収容されている。蓄電装置１は、フロアパネル２０の上面のうち、リヤシート２２よりも後方側に位置する部分に搭載されている。なお、図１などにおいて図中の「Ｆ」は、電動車両１００の前方向を示し、「Ｂ」は、後方向を示す。「Ｌ」は左方向を示し、「Ｒ」は右方向を示す。「Ｕ」は上方向を示し、「Ｄ」は下方向を示す。

図２は、車両の電気システムの構成を説明するための回路ブロック図である。この図２に示すように、電動車両１００は、蓄電装置１と、ＳＭＲ（システムメインリレー）１０，１１と、ＰＣＵ２とを含む。ＰＣＵ２は、モータジェネレータ３に接続されたインバータ６と、モータジェネレータ４に接続されたインバータ７と、インバータ６，７に接続されたコンバータ９と、インバータ６，７およびコンバータ９に間に設けられた平滑コンデンサ８とを含む。

ＳＭＲ１０，１１は、コンバータ９と蓄電装置１との接続状態を制御する。ＳＭＲ１０，１１が接続されると、蓄電装置１は、ＰＣＵ２を通して、モータジェネレータ（電動機）３，４に電気的に接続され、ＳＭＲ１０，１１が切断されると、モータジェネレータ３，４と蓄電装置１とが電気的に切断される。

図３は、図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。この図３に示すように、蓄電装置１は、上段ケース３１および下段ケース３２を含むケース３０と、ケース３０内に収容されたＳＭＲ１０，１１、電池スタック３４および複数の搭載機器３５とを含む。

図４は、ケース３０を示す分解斜視図である。ケース３０は、上段ケース３１と、上段ケース３１の下面に設けられた下段ケース３２とを含む。上段ケース３１は、上方に向けて開口するケース本体４１と、ケース本体４１の開口部を閉塞する蓋（上壁部）４０とを含む。なお、ケース本体４１の底面側には、電動車両１００の前後方向に延びる複数の搭載板５６が間隔をあけて配置されており、この搭載板５６の上面にＳＭＲ１０，１１（図４においては図示せず）や複数の搭載機器３５が配置されている。

図５は、図３に示すＶ−Ｖ線における断面図である。この図５に示すように、電池スタック３４は、ケース３０の下段ケース３２内に収容されている。電池スタック３４は電動車両１００の左右方向に配列する複数の電池セル５０と、バスバーモジュール５１，５２と、排気ダクト５３とを含む。バスバーモジュール５１，５２および排気ダクト５３は、電池スタック３４の上面に設けられており、電池セル５０の配列方向に延びるように形成されている。

バスバーモジュール５１，５２は、各電池セル５０の正極端子および負極端子を接続しており、複数の電池セル５０がバスバーモジュール５１，５２によって直列に接続されている。排気ダクト５３は、各電池セル５０から排出されるガスが流れる。

図３に示すように、複数の搭載機器３５と、ＳＭＲ１０，１１とは、ケース３０内に収容されており、ＳＭＲ１０，１１と、複数の搭載機器３５とは、電池スタック３４よりも上方に配置されている。

図６は、蓋４０を取り除いた状態で蓄電装置１を平面視したときの平面図であり、各搭載機器３５は大小様々な形状となっており、複数の搭載機器３５には、バッテリＥＣＵや各種センサなどが含まれる。なお、この図６においては、複数の搭載機器３５の下側に配置された電池スタック３４は図示されていない。

図７は、図３に示すＶＩＩにおける拡大図である。この図７に示すように、蓄電装置１は、電動車両１００の前後方向に延びる梁部５５と、梁部５５の上面に固定された搭載板５６と、梁部５５および搭載板５６を固定するボルト５７およびナット５８とを含む。

梁部５５は、電動車両１００の前後方向に延びており、梁部５５の両端部は、ケース３０の内壁面に固定されている。搭載板５６は、上面に凹部６２が形成された固定部６３と、固定部６３の両側に設けられた載置部６４および載置部６５とを含む。載置部６４の上面にＳＭＲ１０が固定されており、搭載板５６の上面にＳＭＲ１１が固定されている。

ボルト５７は、ヘッド部６１と、周面にネジ山が形成された軸部６０とを含む。梁部５５および固定部６３には、ボルト５７の軸部６０が挿入される貫通孔が形成されている。なお、固定部６３に形成された貫通孔は、凹部６２と連通している。

ボルト５７は、梁部５５および搭載板５６の下面側から挿入されており、ヘッド部６１は梁部５５の下面に配置されている。すなわち、軸部６０は、下方から上方に延びるように配置されている。

ナット５８は、凹部６２内に配置されており、ナット５８が軸部６０と螺合することで、搭載板５６が梁部５５の上面に固定されている。これにより、ＳＭＲ１０，１１は、ケース３０内に固定されることになる。

図８は、軸部６０の上端部およびその周囲の構成を示す断面図である。この図８において、「Ｌ１」は、軸部６０の上端部と蓋４０との間の上下方向の距離を示す。「Ｌ２」は、ＳＭＲ１０の上面と蓋４０との間の上下方向の距離を示す。「Ｌ３」は、ＳＭＲ１１の上面と蓋４０との間の上下方向の距離を示す。そして、距離Ｌ１が距離Ｌ２および距離Ｌ３のいずれよりも短くなるように、ボルト５７、ＳＭＲ１０およびＳＭＲ１１が配置されている。なお、各搭載機器３５の上面と蓋４０との間の上下方向の距離は、ＳＭＲ１０，１１の上面と蓋４０との間の上下方向の距離よりも長く、各搭載機器３５は、ＳＭＲ１０，１１よりも蓋４０から離れている。

上記のように構成された蓄電装置１および電動車両１００において、蓄電装置１の上面に大きな荷重が加えられる場合がある。たとえば、図１において、乗員がラゲッジボード２３をあけた状態で、誤って、蓄電装置１に重量の重い荷物などを落としたりするケースなどが考えられる。

このような場合、図８の破線に示すように、ケース３０の蓋４０が撓むことになる。蓋４０が撓んだとしても、ボルト５７の上端部がまず、蓋４０と接触し、ＳＭＲ１０，１１が蓋４０と接触することが抑制される。

さらに、図３に示すように、各搭載機器３５の上面は、ＳＭＲ１０，１１の上面よりも蓋４０から離れている。このため、蓄電装置１の上方から蓄電装置１に荷重が加えられたとしても、搭載機器３５が蓋４０と接触することが抑制されている。

このように、本実施の形態に係る蓄電装置１によれば、蓄電装置１の上方から荷重や衝撃力が加えられたとしても、ＳＭＲ１０，１１および搭載機器３５に大きな荷重や衝撃力が加えられることを抑制することができる。

下記表１は、図９に示す比較例に係る蓄電装置１Ａと、図７に示す実施例に係る蓄電装置１とについて、落下試験を実施したときの実験結果を示す。落下試験において、蓄電装置１，１Ａの上方から質量７．２（Ｋｇ）の物体を蓄電装置１，１Ａの蓋４０に衝突させた際に、蓄電装置１，１Ａの各蓋４０に生じたたわみ量を測定した。図９において、蓄電装置１Ａは、ボルト５７Ａを含み、このボルト５７Ａによって、ＳＭＲ１０，１１がケース３０内に固定されている。ボルト５７Ａは、軸部６０Ａおよびヘッド部６１Ａを含む。軸部６０Ａの上端部と蓋４０との上下方向の距離Ｌ４は、図７に示す距離Ｌ１および距離Ｌ２，Ｌ３よりも長い。

上記表１に示すように、図７に示す蓄電装置１の蓋４０の方が、図９に示す蓄電装置１Ａの蓋４０よりもたわみ量が少ないことが分かる。このように、図９に示す蓄電装置１によれば、蓋４０のたわみ量を低減することができ、ケース３０内に収容されたＳＭＲ１０，１１および複数の搭載機器３５と蓋４０とが接触することを抑制することができることが分かる。

上記の実施の形態においては、ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置１について説明したが、電気自動車、水素燃料電池車両にも適用することができ、各種の電動車両に適用することができる。今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 蓄電装置、３，４ モータジェネレータ、５ エンジン、６，７ インバータ、９ コンバータ、２０ フロアパネル、２１ フロントシート、２２ リヤシート、２３ ラゲッジボード、２４ ラゲッジスペース、２５ 装置収容スペース、３０ ケース、３１ 上段ケース、３２ 下段ケース、３４ 電池スタック、３５ 搭載機器、４０ 蓋、４１ ケース本体、５０ 電池セル、５１，５２ バスバーモジュール、５３ 排気ダクト、５５ 梁部、５６ 搭載板、５７ ボルト、５８ ナット、６０ 軸部、６１ ヘッド部、６２ 凹部、６３ 固定部、６４，６５ 置部、ＥＣＵ バッテリ、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 距離。

Claims (1)

1. 電動機を含む電動車両に搭載された蓄電装置であって、
   上壁部を含むケースと、
   前記ケース内に収容されると共に、複数の電池セルを含む電池スタックと、
   前記電池スタックと前記電動機との電気的な接続状態を制御するシステムメインリレーと、
   前記電池スタックの上方で前記システムメインリレーを前記ケース内に固定するボルトと、
   を備え、
   前記ボルトは、上下方向に延びるように配置されており、
   前記ボルトの上端部と前記ケースの上壁部との間の距離は、前記システムメインリレーと前記上壁部との間の距離よりも短い、蓄電装置。

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