WO2006088172A1 - 電池パックおよび自動車 - Google Patents

Abstract

この電池パックにおいては、電池モジュールカバー（１０１Ａ）は、二次電池である電池モジュール（２０３）への外部からの放充電を禁止する観点からロアケース（１０２）に対して着脱不可能に固定するため、ブレイクヘッドボルト（首切りボルト）（２１２）を用いて、ロアケース（１０２）に固定されている。また、補機部品カバー（１０１Ｂ）は、補機部品（１１０）内の電子機器部品の交換を可能とするために、ロアケース（１０２）に対して通常のボルト（１３１）とナット（１４１）とにより固定されている。この構成により、電池パックの修理の際に、輸送時の安全を確保しながら、補記部品の修理を行なうことが可能な構造を備える電池パックおよびその電池パックを搭載した自動車を提供することを可能とする。

Description

明細書 電池パックおよび自動車 技術分野

この発明は、 電池パックおよび自動車に関し、 より特定的には、 電気自動車な どの電動機を駆動源として用いる自動車に搭載される電池パックの構造に関する ものである。 背景技術

近年、 電動機を駆動源とした電気自動車や、 電動機とガソリンエンジンなど複 数種類の駆動源を有する、 いわゆるハイプリッドカーが実用化されてきている。 このような電気自動車などには、 電動機などにエネルギーである電気を供給する ための電池が搭載されている。 この電池としては、 繰返し充放電が可能なニツカ ド電池 （N i—C d電池） やニッケル—水素電池、 リチウムイオン電池などの二 次電池が用いられる。

このような二次電池を含む電池パック 2 0 0の概略構造を図 8に示す。 複数の 電池セル 2 0 3 aを積層した電池モジュール 2 0 3と、 メインシステムリレーお よび電子機器部品を含む補機部品 2 0 4とが、 電池ケース内に収容されている (配線の図示は省略） 。 電池ケースは、 電池モジユーノレ 2 0 3と補機部品 2 0 4 とを支持するロアケース 2 0 2と、 電池モジュール 2 0 3および捕機部品 2 0 4 を覆うアッパーケ^"ス 2 0 1とを有している。

ここで、 リチウムイオン電池などの充放電が可能な二次電池を用いる場合には、 第三者が容易に内部の二次電池に触れることができないようにするなどして、 輸 送時の安全を確 する必要がある。 そこで、 上記電池パック 2 0 0においては、 アッパーケース 2 0 1のロアケース 2 0 2への固定に際して、 アッパーケース 2 0 1をロアケース 2 0 2に固定した後は、 アッパーケース 2 0 1をロアケース 2 0 2から取り外すことができないようにするために、 締結後は緩めることができ ない機能を有する締結ポルトを用いている。 一例としては、 図に示すようなブレイクへッドボルト (首切りボノレト) 2 1 1 が用いられている。 このブレイクヘッドポルト 2 1 1は、 六角頭部 2 1 1 aとボ ルト本体部 2 1 1 bとを有し、 通常の六角ボルトと同様に、 ナット 2 1 2を用い て締結した後に、 六角頭部 2 1 1 aに一定以上の力が加わるとボルト本体部 2 1

1 bから六角頭部 2 1 1 aがねじ切れる構造が採用されている。

し力 し、 電池パック 2 0 0に故障が発生した場合には、 電池モジユーノレ 2 0 3 の経年劣化を除き、 大部分の故障原因は補機部品 2 0 4にあり、 補機部品 2 0 4 のみを交換すれば、 容易にかつ安価に修理を行なうことができる。 し力 し、 上述 した構造が採用されている結果、 補機部品 2 0 4の交換を行なうことはできず、 電池パック 2 0 0全体を交換する必要があり、 ユーザに対して高いコストを負担 してもらうこととなっていた。

なお、 発明協会公開技法公技番号 2 0 0 3 - 5 0 5 8 2 4号には、 ハイブリッ ド車両の電池パックに適用されるメインシステムリレーの取り付け構造が開示さ れているが、 輸送時の安全に関すること、 上記電池パック 2 0 0の修理の際に電 池パック 2 0 0全体を交換しなければならない課題については何ら開示されてい ない。 発明の開示

この発明が解決しようとする課題は、 リチウムイオン電池などの充放電が可能 な二次電池を用いた電池パックの修理の際には、 電池パック全体を交換しなけれ ばならない点にある。 したがって、 この発明の目的は、 電池パックの修理の際に、 輸送時の安全を確保しながら、 補記部品の修理を行なうことが可能な構造を備え る電池パックおよびその電池パックを搭載した自動車を提供することにある。 この発明に基づいた、 電池パックおよび自動車においては、 複数の電池セルが 集合された電池モジュールと、 補機部品とが電池ケース内に収容された電池パッ クおよびこの電池パックを搭載した自動車であつて、 当該電池パックの電池ケー スは、 上記電池モジュールおよび上記捕機部品を支持するロアケースと、 上記電 池モジュールを覆う電池モジュールカバーと、 上記補機部品を覆う補機部品カバ 一とを有し、 上記電池モジュールカバーは、 上記ロアケースに対して着脱不可能 に固定され、 上記補機部品カバーは上記ロアケースに対して着脱可能に固定され ている。

上記構成からなる電池パックおよぴこの電池パックを搭載した自動車によれば、 電池パックの故障の際に、 補機部品カバーのみを取り外して、 補機部品の検查を 行なうことできる。 補記部品の故障であり、 部品交換により容易に修理可能な場 合には、 安価、 容易、 迅速に補記部品のみの修理を行ない、 電池モジュールはそ のまま使用することができる。 電池モジュールの故障であれば、 電池パック全体 を取り替えることとなる。 このように、 電池パックの故障の状態に応じた適切な 対処を行なうことが可能となる。 なお、 電池モジュールは、 着脱不可能な電池モ ジュ一ルカバーによつて覆われていることから、 輸送時の安全が確保される。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明に基づいた実施の形態における電池パックを搭載した自動車の 形態を示す断面模式図である。

図 2は、 図 1に示した自動車の平面透視模式図である。

図 3は、 図 1に示した自動車の電池パックに関連する制御を説明するためのブ 口ック図である。

図 4は、 本発明に基づいた実施の形態における電池パック全体分解斜視図であ る。

図 5は、 図 4中の V— V線矢視断面模式図である。

図 6は、 本発明に基づいた他の実施の形態における電池パック全体斜視図であ る。

図 7は、 インターロッククリツプの構造を示す全体斜視図である。

図 8は、 この発明を得るための背景技術における電池パック全体分解斜視図で ある。 発明を実施するための最良の形態

以下、 この発明に基づいた実施の形態における電池パックおよびこの電池パッ クを搭載した自動車について、 図 1から図 5を参照しながら説明する。 図 1は、 本発明に基づいた実施の形態における電池パックを搭載した自動車の形態を示す 断面模式図である。 図 2は、 図 1に示した自動車の平面透視模式図である。 図 3 は、 図 1に示した自動車の電池パックに関連する制御を説明するためのプロック 図である。 図 4は、 図 1に示した電池パックの全体分解斜視図である。 図 5は、 図 4中の V— V線矢視断面模式図である。 なお、 以下の図面において背景技術と 同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、 その説明は繰返さないこと とする。

図 1および図 2に示すように、 自動車 1はその搭乗空間 5 0内において、 フロ ントシート 2 a、 2 b (図 2参照） とリアシート 6とが配置されている。 搭乗空 間 5 0内において、 フロントシート 2 a、 2 bの下方であってフロントシート 2 a、 2 bに挟まれる搭乗空間床面 3上に本実施の形態における電池パック 1 0 0 Aが搭載されている。

図 3に示すように、 電池パック 1 0 O Aが含まれる電池部 9は、 自動車 1のェ ンジン （図示せず） などに設置された発電機を含むエネルギー発生部 8と接続さ れている。 自動車 1では、 このエネルギー発生部 8において発生したエネルギー である電気を電池パック 1 0 O Aに充電することができる。 すなわち、 電池部 9 を構成する電池パック 1 0 O Aには、 充放電が可能な二次電池が配置されている。 なお、 電池パック 1 0 O Aの構造は図 4および図 5を用いてより詳しく説明する。 電池部 9は、 自動車 1に搭載されたエアコンなどの自動車に搭載された機器で ある動作機器 1 0を駆動するエネルギー源として用いられる。 ここで、 動作機器 1 0としては、 上述のようにエアコンや、 車両に搭載されたカーナビゲーシヨン システム、 あるいはコンピュータシステムなど、 自動車を走行させる動力源とな るモータなどの駆動装置以外の機器を含む。 なお、 動作機器 1 0は、 自動車 1を 走行させる動力源となるモータなどの駆動装置であってもよレ、。 つまり、 電池部 9は上記駆動装置のためのエネルギーを供給するものであってもよい。 エネルギ 一発生部 8、 電池部 9および動作機器 1 0は制御部 7と接続されている。 この制 御部 7により、 電池部 9の充放電やエネルギー発生部 8の動作、 あるいは動作機 器 1 0に対するエネルギーの供給状態などが制御される。

次に、 図 4および図 5を参照して、 電池パック 1 0 O Aの構造を説明する。 本 実施の形態における電池パック 1 0 O Aは、 複数の電池セル 2 0 3 aが集合され た電池モジュール 2 0 3と、 補機部品 1 1 0とが電池ケース 1 0 1内に収容され ている。 電池セル 2 0 3 aには、 繰返し充放電が可能なニツカド電池 （N i— C d電池） やニッケル一水素電池、 リチウムイオン電池などの二次電池が用いられ る。 電池ケース 1 0 1は、 電池モジュール 2 0 3およぴ補機部品 1 1 0を支持す るロアケース 1 0 2と、 電池モジユー 2 0 3を覆う電池モジュールカバー 1 0 1 Αと、 補機部品 1 1 0を覆う補機部品カバー 1 0 1 Bとを有している。

補機部品 1 1 0は、 ジャンクシヨンボックス 1 1 1、 電池モジュール 2 0 3力 ら延設される高圧ケーブル 1 1 4 , 1 1 5が接続されるメインシステムリレー 1 1 2、 および、 電子機器部品 1 1 8を含んでいる。 電子機器部分 1 1 8の具体例 としては、 電池 E C U、 メインライン用ヒューズ等が挙げられる。 これらの電子 機器部品 1 1 8は、 図 5に示すように、 ジャンクションボックス 1 1 1内に収容 されているが、 故障時には交換可能なように、 ジャンクションボックス 1 1 1に 対して着脱可能に固定されている。

また、 メインシステムリレー 1 1 2は、 電池パック 1 0 O A内を流れる温度調 節用の冷媒流れからみて下流側に配置されるとともに、 ジャンクションボックス 1 1 1の外周面に配置され、 メインシステムリ レー 1 1 2を略取囲む金属製のブ ラケット 1 1 3により、 ジャンクションボックス 1 1 1に対して着脱不可能にリ ベット 1 1 6を用いて固定されている。 これは、 メインシステムリレー 1 1 2の 冷却効果を向上させるとともに、 メインシステムリレー 1 1 2には、 高圧ケープ ル 1 1 4， 1 1 5が連結されることから、 二次電池である電池モジュール 2 0 3 への放充電ができないようにするためである。 したがって、 図 5に示すように、 捕機部品 1 1 0への高圧ケーブル 1 1 4， 1 1 5との接続ボイントが露出しない ように、 接続ポイントをプレート 1 1 7を用いて目隠しするとともに、 高圧ケー ブル 1 1 4 , 1 1 5が補機部品 1 1 0から離脱しないように一体的に設けられて いることが好ましい。

また、 電池モジュールカバー 1 0 1 Aは、 二次電池である電池モジユーノレ 2 0 3への外部からの放充電を禁止する観点からロアケース 1 0 2に対して着脱不可 能に固定するため、 ブレイクヘッドボルト （首切りポルト） 2 1 1を用いて、 口 ァケース 1◦ 2に固定されている。 なお、 ブレイクヘッドボルト 2 1 1に限定さ れることなく、 電池モジュールカバー 1 0 1 Aがロアケース 1 0 2に対して着脱 不可能に固定される構造であれば、 他の緩み止め機構が用いられたボルト、 リベ ット、 溶接止め等、 他の固定方法の採用が可能である。

一方、 補機部品カバー 1 0 1 Bは、 補機部品 1 1 0内の電子機器部品 1 1 8の 交換を可能とするために、 ロアケース 1 0 2に対して着脱可能に固定され、 本実 施の形態においては、 通常のボルト 1 3 1とナツト 1 4 1とによる締結手段が採 用されている。

以上、 本実施の形態における電池パック 1 0 O Aおよびこの電池パック 1 0 0 Aを搭載した自動車 1によれば、 電池パック 1 0 O Aの故障の際に、 補機部品力 バー 1 0 1 Bのみを取り外して、 補機部品 1 1 0の検査を行なうことできる。 補 記部品 1 1 0の故障であり、 部品交換により容易に修理可能な場合には、 安価、 容易、 迅速に補記部品 1 1 0のみの修理を行ない、 電池モジュール 2 0 3はその まま使用することができる。 電池モジュール 2 0 3の故障であれば、 電池パック 1 0 O A全体を取り替えることとなる。 このように、 電池パック 1 0 O Aの故障 の状態に応じ適切な対処を行なうことが可能となる。

ここで、 上記実施の形態においては、 補機部品カバー 1 0 1 Bのロアケース 1 0 2への固定には、 通常のボルト 1 3 1とナット 1 4 1とによる締結手段が用い られており、 第三者が容易にネ膚機部品カバー 1 0 1 Bを開けることができる。 し かし、 補機部品カバー 1 0 1 Bを開ける必要性が生じるのは、 自動車のメンテナ ンス工場など、 限られた場所であることが多い。 そこで、 補機部品カバー 1 0 1 Bにあっても、 第三者が容易に開けることができず、 特殊工具を用い場合にのみ 捕機部品カバー 1 0 1 Bの開閉を可能にすることも可能である。

図 6および図 7は、 特殊工具により捕機部品カバー 1 0 1 Bの開閉を可能にす る一例であり、 補機部品カバー 1 0 1 Bを図 7に示すようなインターロックタリ ップ 1 5 1を用いて固定し、 自動車のメンテナンス工場など、 限られた場所にあ らかじめ配置されたサービスプラグ （図示省略） によってのみ、 インターロック タリップ 1 5 1を外すことができるようにしている。 インターロッククリップ 1 5 1は、 円柱状の頭部 1 5 1 aとクリップ部 1 5 1 bとを有し、 頭部 1 5 1 aに 設けられた凹部ロック穴 1 5 1 cにサービスプラグを係合させることで、 インタ 一口ッククリップ 1 5 1を取り扱うことができるようになっている。

なお、 今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、 限定的な解 釈の根拠となるものではない。 したがって、 本発明の技術的範囲は、 上記した実 施の形態のみによって解釈されるのではなく、 請求の範囲の記載に基づいて画定 される。 また、 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。

Claims

請求の範囲

1. 複数の電池セノレ （203 a) が集合された電池モジュール （203) と、 補機部品 （1 10) とが電池ケース （101) 内に収容された電池パックであつ て、

前記電池ケース （101) は、 前記電池モジュール （203) および前記補機 部品 （110) を支持するロアケース （102) と、 前記電池モジュール （20 3) を覆う電池モジュールカバー （101 A) と、 前記捕機部品 （1 10) を覆 う補機部品カバー （101 B) とを有し、

前記電池モジユーノレカバー （101A) は、 前記ロアケース （102) に対し て着脱不可能に固定され、

前記補機部品カバー （101 B) は、 前記ロアケース （102) に対して着脱 可能に固定される、 電池パック。

2. 前記補機部品 （1 10) は、 ジャンクションボックス （1 1 1) 、 前記電 池モジュール (203) からの高圧ケーブル (1 14, 1 1 5) が接続されるメ インシステムリ レー （1 12) 、 および、 電子機器部品 （1 18) を含み、 前記メインシステムリレー （112) は、 前記ジャンクションボックス （11

1) に対して着脱不可能に固定され、

前記電子機器部品 （1 18) は、 前記ジャンクションボックス （1 1 1) に対 して着脱可能に固定される、 請求項 1に記載の電池パック。

3. 前記メインシステムリ レー （1 1 2) は、 前記ジャンクションボックス (1 1 1) の外周面に配置されるとともに、 前記メインシステムリ レー （1 1

2) を略取囲むブラケット （1 13) により、 前記ジャンクションボックス （1 1 1) に対して着脱不可能に固定される、 請求項 2に記載の電池パック。

4. 前記捕機部品 （1 10) への前記高圧ケーブル （1 14, 1 1 5) との接 続ポイントが露出しないように、 前記高圧ケーブル （1 14， 1 15) が前記補 機部品 （110) と一体的に設けられている、 請求項 2に記載の電池パック。

5. 前記電池セル (203 a) は、 リチウムイオン電池である、 請求項 1に記 載の電池パック。

6. 複数の電池セル （203 a) が集合された電池モジュール （203) と、 補機部品 （1 10) とが電池ケース （101) 内に収容された電池パックを搭載 した自動車であって、

前記電池ケース （101) は、 前記電池モジュール （203) および前記捕機 部品 （110) を支持するロアケース （102) と、 前記電池モジュール （20 3) を覆う電池モジュールカバー （101 A) と、 前記補機部品 （1 10) を覆 う補機部品カバー （101 B) とを有し、

前記電池モジュールカバー （101A) は、 前記ロアケース （102) に対し て着脱不可能に固定され、

前記補機部品カバー （101 B) は、 前記ロアケース （102) に対して着脱 可能に固定される、 電池パックを搭載した自動車。