JP6056499B2 - バッテリケース - Google Patents

Description

本発明は、車両の床下に設置されるバッテリケースに関するものである。

従来のバッテリケースとしては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載のバッテリケースは、電池ブロックを収納する筐体と、この筐体の開口端を覆うように設けられた基板と、この基板の上方に設けられた仕切り部材と、この仕切り部材の上方を覆うように設けられた蓋体とを備えている。仕切り部材には、短絡等により電池ブロックの電池から発生した高温ガスを排気するための排気用通路と、この排気用通路と連通された排気孔とが設けられている。

特開２０１１−７０８７２号公報

しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、バッテリケースを車両の床下に設置する場合には、電池から発生した高温ガスを車両の外部に排出することが容易である反面、高温ガスの排出前に高温ガスを冷却する必要がある。従って、高温ガスの冷却のために、冷却用のダクトをバッテリケースの内部または外部に設ける必要がある。この場合には、コストアップにつながり、生産性も悪くなる。また、バッテリケースが大型化するため、バッテリケースの設置スペースの確保が困難になることがある。

本発明の目的は、低コスト化及び生産性向上を図りつつ、車両の床下に対する設置スペースを確保することができるバッテリケースを提供することである。

本発明は、車両の床下に設置されるバッテリケースにおいて、バッテリモジュールを収容するケース本体と、ケース本体の開口を覆い塞ぐカバーとを備え、ケース本体の外面には、ケース本体を補強するための補強部材が取り付けられており、ケース本体には、ケース本体内から補強部材内に気体を流し込むための気体流通孔が設けられており、補強部材には、補強部材内に流入された気体を排出するための気体排出口が設けられていることを特徴とするものである。

このように本発明のバッテリケースにおいては、ケース本体内の気体が補強部材を介して車外に排出される。このとき、補強部材が排出装置を兼ねることになるため、ダクト等の新規部品の追加を必要とすることは無い。これにより、低コスト化及び生産性向上を図りつつ、車両の床下に対する設置スペースを確保することができる。

好ましくは、バッテリモジュールには、バッテリモジュール内で発生したガスを排気するための排気口が設けられていると共に、排気口と連通する排気ダクトが取り付けられ、排気ダクトは、気体流通孔と繋がっている。このような構成では、排出装置となる補強部材の内部には、短絡等によりバッテリモジュールで発生する高温のガスが流れる。このとき、車両の床下にてバッテリケースのケース本体の外面に取り付けられた補強部材は走行風等により冷却されるため、高温のガスは補強部材を介して車外に排出されるまでの間に冷却される。従って、高温のガスの排出において、専用の冷却用ダクトを必要とすることは無い。

このとき、排気ダクトは、カバーまで持ち上がった状態で気体流通孔と繋がっていることが好ましい。この場合には、万が一補強部材の気体排出口から補強部材内に水が入り込んだとしても、カバー付近まで冠水しない限り、バッテリモジュール内に水が入ることは無い。

また、好ましくは、ケース本体またはカバーには、ケース本体内に冷却空気を導入するための空気導入部が設けられている。このようにケース本体内に冷却空気を導入する構成では、冷却空気によってバッテリモジュールが冷却された後、暖められた空気を排出する構成が必要となる。このとき、暖められた空気を補強部材を介して排出することで、排出経路からバッテリケース内に異物が侵入することが抑制される。

さらに、好ましくは、補強部材は、複数のスポット溶接によりケース本体の外面に取り付けられており、補強部材の各溶接点間には、ケース本体との隙間が形成されており、隙間は、気体排出口を形成している。この場合には、スポット溶接時に補強部材の各溶接点間に形成される、いわゆる背切りと呼ばれる隙間が気体排出口として利用されるので、補強部材に気体排出口を形成するために新たな加工を施さなくて済む。

本発明によれば、低コスト化及び生産性向上を図りつつ、車両の床下に対するバッテリケースの設置スペースを確保することができる。

本発明に係るバッテリケースの一実施形態を示す分解斜視図（一部を除く）である。 図１に示したバッテリケースにおいてカバーが無い状態を示す平面図である。 図１に示したバッテリケースの断面図である。 比較例として、従来のバッテリケースの一例においてカバーが無い状態を示す平面図である。 本発明に係るバッテリケースの他の実施形態を示す断面図である。

以下、本発明に係るバッテリケースの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係るバッテリケースの一実施形態を示す分解斜視図（一部を除く）である。同図において、本実施形態のバッテリケース１は、電気自動車等の車両の床下に設置されるものである。

バッテリケース１は、複数（ここでは４つ）のバッテリモジュール２を並べて収容する箱型のケース本体３と、このケース本体３の開口を覆い塞ぐカバー４とを備えている。バッテリモジュール２は、図示しない複数のバッテリのセル（例えばリチウムイオン電池）を繋ぎ合わせて構成されている。各バッテリモジュール２の上面には、ショート等の不具合によりバッテリから発生する高温のガスを排気するための２つの排気口２ａが設けられている。

ケース本体３の外側面の上側部分には、図２及び図３にも示すように、ケース本体３を補強するための断面ハット状のリーンフォース（補強部材）５が取り付けられている。リーンフォース５は、板金により形成されている。リーンフォース５は、ケース本体３の外側面全周にわたって連続的に設けられており、ケース本体３と共に閉じ構造を形成している。

具体的には、リーンフォース５の上張出部５ａ及び下張出部５ｂは、ケース本体３の外側面にスポット溶接により接合されている。このとき、ケース本体３とリーンフォース５との接触による異音の発生を抑えるために、リーンフォース５の下張出部５ｂの各溶接点間には、ケース本体３との隙間６（図３参照）が部分的に形成されている。この隙間６は、いわゆる背切りと呼ばれるものである。つまり、ケース本体３とリーンフォース５との間における溶接されていない複数の箇所には、隙間６が形成されている。なお、隙間６は、リーンフォース５の全周にわたって万遍なく形成されていても良いし、或いは水がかかりにくい箇所のみに形成されていても良い。

ケース本体３の一側壁には、ケース本体３内からリーンフォース５内に気体を流し込むための気体流通孔７（図３参照）が形成されている。また、リーンフォース５の下張出部５ｂとケース本体３との間の隙間６は、リーンフォース５内に流入された気体をバッテリケース１の外部に排出するための気体排出口８（図３参照）を形成している。

カバー４の下端部には、フランジ部４ａが設けられている。フランジ部４ａは、リーンフォース５に防水用パッキン（図示せず）を介して取り付けられる。

また、バッテリケース１は、各バッテリモジュール２の上面に取り付けられ、各バッテリモジュール２の排気口２ａとケース本体３に形成された気体流通孔７とを繋ぐ排気ダクト９を更に備えている。排気ダクト９は、各バッテリモジュール２の排気口２ａと連通するように形成された集合ダクト部１０と、この集合ダクト部１０とケース本体３の気体流通孔７とを接続する接続ダクト部１１とからなっている。接続ダクト部１１は、カバー４がケース本体３の開口を覆った状態においてカバー４の裏面まで持ち上がるように略Ｕ字状に延びている。

このように排気ダクト９を集合ダクト部１０と接続ダクト部１１とで構成することにより、ケース本体３に気体流通孔７を１つのみ形成すれば良い。なお、集合ダクト部１０と接続ダクト部１１とは、一体的に形成されていても良いし、連結されていても良い。

以上のように構成したバッテリケース１において、バッテリモジュール２の排気口２ａから出た高温のガスは、排気ダクト９内を通ってケース本体３の気体流通孔７からリーンフォース５内に流れ込む。そして、当該高温のガスは、リーンフォース５内を通って冷却・拡散された状態で、複数の気体排出口８からバッテリケース１の外部に排出される。

ここで、比較例として、従来のバッテリケースの一例を図４に示す。図４に示すバッテリケース５０では、排気ダクト５１は、上記の接続ダクト部１１を有しておらず、集合ダクト部１０のみからなる構造となっている。また、バッテリケース５０は、カバー（図示せず）において排気ダクト５１と接続され、バッテリケース１の外方に延びる外部ダクト５２を備えている。その他の構成は、上記のバッテリケース１と同様である。

ところで、バッテリモジュール２の排気口２ａから出るガスの温度は高いため、当該ガスを冷却し、ガスの温度を下げた状態でガスを車外に排出するためには、外部ダクト５２を長く延ばす必要がある。従って、バッテリケース５０が全体的に大型化するため、車両の床下に対するバッテリケース５０の設置スペースを確保することが困難になる場合がある。また、バッテリケース５０の部品点数が増えるため、コストアップにつながり、生産性も悪くなる。

これに対し本実施形態では、ケース本体３の一側壁におけるリーンフォース５に対応する位置に気体流通孔７を形成し、各バッテリモジュール２の排気口２ａと気体流通孔７とを排気ダクト９で繋ぐようにしたので、バッテリモジュール２の排気口２ａから出た高温のガスは、排気ダクト９内及びリーンフォース５内を流れて、ケース本体３とリーンフォース５との隙間６（気体排出口８）からバッテリケース１の外部に排出されるようになる。ここで、バッテリケース１は車両の床下（車外側）に配置されているため、ケース本体３の外側面に取り付けられたリーンフォース５は、車両の走行風等で冷却される。このため、高温のガスは、閉じ構造のリーンフォース５内を流れることで冷却されることになる。このようにケース本体３の補強部材であるリーンフォース５を利用して、バッテリモジュール２の排気口２ａから出た高温のガスを冷却してバッテリケース１の外部に排出するので、バッテリケース１の外側に冷却用の外部ダクトを設けなくて済む。従って、バッテリケース１の大型化が防止されるため、車両の床下に対するバッテリケース１の設置スペースを確保することができる。また、外部ダクトが不要となることから、バッテリケース１の部品点数が最小限に抑えられるため、コストアップを抑制すると共に生産性を上げることができる。

また、接続ダクト９をカバー４の裏面まで持ち上がるようにしたので、万が一ケース本体３とリーンフォース５との隙間６（気体排出口８）からリーンフォース５内に水が浸入したとしても、カバー４の裏面付近まで冠水しない限り、水が排気ダクト９を通ってバッテリモジュール２に入り込むことは無い。

なお、本実施形態では、接続ダクト９をカバー４の裏面まで持ち上がるように略Ｕ字状に延びる構成としたが、バッテリモジュール２の上面高さ位置まで冠水する可能性が殆ど無い場合には、特に接続ダクト９をカバー４の裏面まで持ち上げる必要は無い。

また、排気ダクト９は、集合ダクト部１０及び接続ダクト部１１から構成されているが、特にその構成には限られず、例えばバッテリモジュール２と同じ本数の排気ダクトを用意すると共に、ケース本体３の一側壁に複数の気体流通孔７を形成し、各バッテリモジュール２の排気口２ａと各気体流通孔７とをそれぞれ異なる排気ダクトで繋いでも良い。

図５は、本発明に係るバッテリケースの他の実施形態を示す断面図である。図中、上述した実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、本実施形態のバッテリケース２０は、上述した実施形態と同様に、ケース本体３及びカバー４を備え、ケース本体３にはリーンフォース５が取り付けられている。また、ケース本体３の一側壁には、上述した実施形態と同様に、ケース本体３内からリーンフォース５内に気体を流し込むための気体流通孔７が形成されている。なお、バッテリケース２０は、上記の排気ダクト９を備えていない。

カバー４における気体流通孔７の反対側の部位には、吸気ダクト２１が取り付けられている。吸気ダクト２１は、ケース本体３内に冷却空気を導入するための空気導入部を形成している。

ところで、電気自動車用のバッテリは、急速充電時や高負荷走行時に多くの電流が流れるため、高温状態となる。そのため、複数のバッテリを含むバッテリモジュール２を冷却する必要がある。

冷却ファン（図示せず）により吸気ダクト２１からバッテリケース２０内に冷却空気が導入されると、冷却空気によって各バッテリモジュール２が冷却される。すると、バッテリケース２０内に暖められた空気（熱風）が発生する。その熱風は、ケース本体３の気体流通孔７からリーンフォース５内に流れ込み、更にリーンフォース５内を通ってケース本体３とリーンフォース５との隙間６（気体排出口８）からバッテリケース２０の外部に排出される。

このように本実施形態においては、ケース本体３の補強部材であるリーンフォース５を利用して、バッテリモジュール２の冷却により生じた熱風をバッテリケース２０の外部に排出するようにしたので、小石や泥等の異物が多い悪路の走行時においても、狭い気体排出口８及びリーンフォース５内の流路により、バッテリケース２０内への異物の侵入を防止することができる。また、バッテリモジュール２を冷却した後の空気を排出するための構成を別途設けなくて済むので、コストアップを抑制すると共に生産性を上げることができる。また、車両の床下に対するバッテリケース２０の設置スペースを確保することができる。

なお、本実施形態では、吸気ダクト２１をカバー４に取り付けたが、ケース本体３における気体流通孔７の反対側の部位に吸気ダクト２１を取り付けても良い。

以上、本発明に係るバッテリケースの好適な実施形態について幾つか説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば上記実施形態では、ケース本体３とリーンフォース５とをスポット溶接し、気体の排出経路となる閉じ断面を形成したが、特にその構造に限定されるものではない。ケース本体３とリーンフォース５との接合手段としては、スポット溶接ではなく、レーザー溶接やボルト締め等といった他の手段を用いても良い。また、気体の排出経路となる閉じ断面をケース本体３とリーンフォース５とで形成する必要は無く、例えばパイプ状のリーンフォースを使用し、リーンフォースのみで閉じ断面を形成しても良い。

また、上記実施形態では、ケース本体３とリーンフォース５との間において溶接されていない複数の箇所に設けられた隙間６を、リーンフォース５内に流入されたガスや熱風をバッテリケースの外部に排出するための気体排出口８としたが、ケース本体３とリーンフォース５との間に隙間６が設けられていない場合には、リーンフォース５の下板部に穴を開けて気体排出口を形成しても良い。

また、上記実施形態では、リーンフォース５がケース本体３の外側面全周にわたって設けられた閉じ構造となっているが、特にその構成には限られず、例えばケース本体３の４つの外側面のうち対向する２つの外側面のみにリーンフォースを設けても良く、要はケース本体３の外面にリーンフォースを設ければ良い。

さらに、上記実施形態では、ケース本体３に複数のバッテリモジュール２が収容されているが、ケース本体３に収容されるバッテリモジュール２の数としては、１つだけであっても良い。

１…バッテリケース、２…バッテリモジュール、２ａ…排気口、３…ケース本体、４…カバー、５…リーンフォース（補強部材）、６…隙間、７…気体流通孔、８…気体排出口、９…排気ダクト、２０…バッテリケース、２１…吸気ダクト（空気導入部）。

Claims (5)

1. 車両の床下に設置されるバッテリケースにおいて、
   バッテリモジュールを収容するケース本体と、
   前記ケース本体の開口を覆い塞ぐカバーとを備え、
   前記ケース本体の外側面には、前記ケース本体を補強するための補強部材が前記ケース本体の外側面全周にわたって連続的に取り付けられ、
   前記ケース本体には、前記ケース本体内から前記補強部材内に気体を流し込むための気体流通孔が設けられており、
   前記補強部材には、前記補強部材内に流入された気体を排出するための気体排出口が設けられていることを特徴とするバッテリケース。
2. 前記バッテリモジュールには、前記バッテリモジュール内で発生したガスを排気するための排気口が設けられていると共に、前記排気口と連通する排気ダクトが取り付けられており、
   前記排気ダクトは、前記気体流通孔と繋がっていることを特徴とする請求項１記載のバッテリケース。
3. 前記排気ダクトは、前記カバーまで持ち上がった状態で前記気体流通孔と繋がっていることを特徴とする請求項２記載のバッテリケース。
4. 前記ケース本体または前記カバーには、前記ケース本体内に冷却空気を導入するための空気導入部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のバッテリケース。
5. 前記補強部材は、複数のスポット溶接により前記ケース本体の外側面に取り付けられており、
   前記補強部材の各溶接点間には、前記ケース本体との隙間が形成されており、
   前記隙間は、前記気体排出口を形成していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のバッテリケース。

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