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JP5975044B2 - 車両 - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリを搭載した車両に関し、特にバッテリを車両衝突から保護する技術に関する。
電気自動車、ハイブリッド自動車などの電動車両には、車両を走行させるモータが搭載されており、モータはバッテリから供給される電力により駆動される。特許文献１は、複数の円筒型形状の電池セルからなるバッテリを搭載した車両を開示する。電池セルは、軸方向が車幅方向を向いた状態で配置されている。
特開２００７−０５０８０３号公報（図４等参照）
しかしながら、上述の構成では、車両衝突時にバッテリを保護するための補強部材等が必要となるため、部品点数が増大する。
そこで、本発明は、部品点数の増大を抑制しながら、バッテリを車両衝突から保護することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に車両は、（１）バッテリを搭載した車両であって、前記バッテリは、バッテリケースに収容され、前記バッテリは、円筒形状のケース内に電解液とともに発電要素が収容された単電池であって、径方向に直交する軸方向が車両の高さ方向となる向きに配置された単電池を複数有する電池群と、平板状に形成されており、各単電池が貫通する貫通孔によって、各前記単電池を前記径方向から保持するとともに、前記単電池間の熱交換を許容する散熱板であって、前記バッテリケースに対して底面が接触した状態で固定されている散熱板と、を有し、車両の高さ方向視において、前記電池群は、前記保持部材の縁よりも内側の領域に位置することを特徴とする。
単電池間の熱交換を許容する散熱板を用いることにより、単電池間の温度バラツキを抑制できる。
電池群の熱は、散熱板を介してバッテリケースに放熱される。これにより、電池群の温度上昇が、より効果的に抑制される。
（２）上記（１）の構成において、車両の高さ方向視において、前記散熱板は、車幅方向に延びる第１の縁部と、車幅方向に直交して車両の前後方向に延びる第２の縁部と、を有する構成にすることができる。
（３）上記（１）（２）の構成において、車両の高さ方向において、前記単電池の正極は上側に位置し、前記単電池の負極は下側に位置する。（３）の構成によれば、電解液がケースの外部に透過するのを抑制できる。これにより、各単電池の寿命低下を抑制できる。
（４）上記（１）〜（３）の記載のバッテリは、車両のラゲージルームに搭載することができる。
本発明によれば、部品点数の増大を抑制しながら、バッテリを車両衝突から保護することができる。
車幅方向から視た車両の外観図である。 バッテリの斜視図である。 バッテリの平面図である。 単電池の一部における断面図である。 変形例１のバッテリの断面図である。 変形例２のバッテの断面図である。
図１は、車幅方向から視た車両の外観図であり、バッテリはハッチングにより透視して図示する。図２は、バッテリの斜視図であり、バッテリケースについては一部のみを図示する。図３は、車両の概略平面図であり、バッテリケースを省略して図示する。これらの図において、Ｈは車両の高さ方向であり、Ｗは車幅方向であり、Ｌは車幅方向Ｗに対して直交する車両の前進方向である。車両１は、バッテリ１０の出力を用いて車両走行用モータを駆動する動力手段を有する、ハイブリッド自動車、電気自動車であってもよい。ただし、バッテリ１０は、車両１に搭載される補機負荷に作動電力を供給する補機バッテリであってもよい。この場合、車両１は、ハイブリッド自動車、電気自動車以外の車両（例えば、動力手段として内燃機関のみを有する自動車）であってもよい。
バッテリ１０は、ラゲージルームLRに配置することができる。ラゲージルームLRとは、車両１のリアシートよりも車両後方に形成された荷室のことである。ここで、車両１に対して、車幅方向Ｗ、或いは車両前進方向Ｌ、車両後進方向（以下、車両前進方向L及び車両後進方向を纏めて車両前後方向という場合がある）から衝撃が加わった場合には、変形した車両フレームなどが当接することにより、バッテリ１０に負荷が加わるおそれがある。バッテリ１０は、下記の構成を備えることにより、衝突から保護される。
図２及び図３を参照して、バッテリ１０は、電池群２１と、電池群２１を保持する保持板２２（保持部材に相当する）とを含む。電池群２１は、複数の単電池３０を含む。図４は単電池の一部における断面図であり、正極及び負極の近傍のみを図示する。同図を参照して、単電池３０は、ケース３１、正極端子３２、負極端子３３、発電要素３７及び電解液を含む。ケース３１は、円筒形状に形成されている。発電要素３７は、シート状の正極体と、シート状の負極体と、正極体及び負極体の間に配置されるセパレータとを含み、単電池３０の軸方向周りに捲かれた状態でケース３１の内部に収容されている。
電解液は、ケース３１の内部に収容されており、一部はセパレータに含浸され、残りはケース３１の底部に溜まっている。ケース３１の底部に溜まっている電解液は、フリー電解液と称するものとする。
正極端子３２は、車両の高さ方向Ｈに凸となる形状に形成されており、その外縁部は車両の高さ方向Hにおいて弁体３４に接触している。弁体３４は、平板形状に形成されている。
封口板３５は、車両の高さ方向Ｈに対して反対方向に凸となる形状に形成されており、その外縁部は、正極端子３２の外縁及び弁体３４の外縁を挟んでいる。封口板３５は、ケース３１の開口部を塞ぐ位置に配置されており、封口板３５及びケース３１の間には、ガスケット３６が配置されている。これにより、単電池３０の内部は、密閉状態となる。
封口板３５は、貫通形状のガス通路３５ａを有しており、正極端子３２は、貫通形状の排出口３２ａを有する。封口板３５及び発電要素３７は、リード線３８を介して接続されている。発電要素３７で発電された電力は、リード線３８、封口板３５及び正極端子３２を介して、単電池３０の外部に取り出される。
発電要素３７から発生したガスは、ガス通路３５ａを通過して、封口板３５および弁板３４の間に形成されたスペースＳ１に進入する。単電池３０の内圧が弁板３４の作動圧に到達すると、弁板３４が破断し、正極端子３２および弁板３４の間に形成されたスペースＳ２にガスが移動する。スペースＳ２に移動したガスは、正極端子３２に形成された排出口３２ａを通過して、単電池３０の外部に排出される。
各単電池３０は、軸方向、言い換えるとケース３１の径方向に直交する方向が車両の高さ方向Ｈとなる向きに配置されている。車両の高さ方向Ｈにおいて、正極端子３２は、負極端子３３よりも上側に位置する。なお、負極端子３３及びケース３１の電位は、互いに等しい。したがって、フリー電解液は、ケース３１の底部、つまり、正極端子３２ではなく負極端子３３側に溜まっている。ここで、比較例として、単電池３０の軸方向が車幅方向Wなどの水平方向を向くように、電池群２１を配列した場合、フリー電解液の一部はガスケット３６に接触する。そのため、ガスケット３６を介して、フリー電解液の一部がケース３１の外部に透過し、単電池３０の寿命が短くなるおそれがある。これに対して、本実施形態では、フリー電解液がガスケット３６から離れたケース３１の底部に溜まるため、ケース３１の外部にフリー電解液が透過するのを抑制できる。
再び、図２及び図３を参照して、保持板２２は、各単電池３０をケース３１の径方向から保持する。なお、保持板２２と単電池３０との隙間に、図示しない絶縁層があってもよい。保持板２２は、車両の高さ方向Hから視た時に、車幅方向Wに延びる第１の縁部２２aと、車両の前進方向Lに延びる第２の縁部２２ｂとを有する。保持板２２は、金属で構成されており、温度の高い単電池３０の熱を温度の低い単電池３０に伝熱する散熱機能を有する。これにより、単電池３０間における温度バラツキが抑制される。単電池３０は、温度上昇に応じて劣化速度が増速するため、温度バラツキが抑制されることにより、単電池３０間の寿命のバラツキが効果的に抑制される。
保持板２２には、金属を用いることができる。保持板２２が金属で構成されることにより、散熱効果を高めることができる。金属には、アルミニウム、銅、鉄を用いることができる。アルミニウムは、熱伝導率が高く、軽量で、コストが安いという利点がある。したがって、保持板２２がアルミニウムで構成されることにより、単電池３０間の温度バラツキがより効果的に抑制され、バッテリ１０の軽量化及び低コスト化が実現される。
単電池３０は、互いに図示しないバスバーを介して並列に接続することができる。並列接続の場合、直列接続の場合よりも単電池３０間の温度差が拡大しやすい傾向がある。その理由は、以下の通りである。単電池３０は、温度上昇に応じて内部抵抗が減少する。したがって、並列接続の場合、温度の高い単電池３０は、温度の低い単電池３０よりも電流値が高くなる。単電池３０の発熱温度は、電流値の２乗に内部抵抗を乗じることにより算出される。したがって、温度の高い単電池３０と温度の高い単電池３０との温度差は、時々刻々と拡大する。本実施形態の構成によれば、保持板２２の散熱作用により、単電池３０間の温度差の拡大が抑制されるため、前記不具合を抑制できる。なお、単電池３０が互いに並列に接続されることにより、バッテリ１０の容量が高まる。
バッテリ１０は、他の複数のバッテリ１０と直列に接続されることにより、組電池としてもよい。これにより、出力が高まる。
保持板２２は、図２に図示するようにバッテリケース２３に固定されている。なお、図２は、バッテリケース２３の一部における構成を図示している。保持板２２の四隅には、図示しない締結部材を締結するための締結穴部２２ｃが形成されている。これらの締結穴部２２ｃに締結部材を締結することにより、保持板２２は、バッテリケース２３に対して接触した状態で固定される。バッテリケース２３には、金属を用いることができる。上述の構成によれば、電池群２１から保持板２２に伝熱した熱を、バッテリケース２３に逃がすことができる。これにより、単電池３０を冷却する冷却機能がさらに高められる。
ここで、車両１に対して車幅方向W又は車両前後方向から衝撃が加わることにより、車両のフレーム等（以下、車両構造物という）がバッテリ１０に衝突する方向に変形する場合がある。ここで、電池群２１は、車両の高さ方向視において保持板２２の縁、つまり、第１の縁部２２a、第２の縁部２２ｂよりも内側に位置するため、変形した車両構造物は、電池群２１ではなく保持板２２の第１の縁部２２a及び第２の縁部２２ｂに当接する。そして、保持板２２が弾性変形若しくは塑性変形することにより、衝撃が吸収される。これにより、電池群２１が衝撃から保護される。このように、保持板２２は、単電池３０間の温度バラツキを抑制する役割と、電池群２１を保持する役割と、電池群２１を車両衝突から保護する役割とを有するため、機能の集約化による構造の簡素化及びコスト削減を図ることができる。すなわち、電池群２１を保護するための独立した補強部材などを省略することができる。
（変形例１）
上述の実施形態では、単電池３０は、車両の高さ方向Hに延びて配置したが、本発明はこれに限るものではなく、車両の高さ方向Hから視た時に、電池群２１が保持板２２の縁よりも内側の領域、つまり、電池群２１が保持板２２の縁よりも外側に張り出さないように配置されていればよい。例えば、図５に図示するように、保持板２２及び電池群２１を車両の前進方向Lに対して角度θ１だけ傾斜させた場合であっても、車両の高さ方向Hから視た時に、電池群２１が保持板２２の縁よりも内側の領域に収まっていればよい。
（変形例２）
また、図６に図示するように、電池群２１及び保持板２２のうち電池群２１のみを車両の前進方向Lに対して角度θ２だけ傾斜させた場合であっても、車両の高さ方向Hから視た時に、電池群２１が保持板２２の縁よりも内側の領域に収まっていればよい。これらの変形例１及び２に図示する構成によれば、車両衝突時に車幅方向W、車両前後方向からバッテリ１０に向かって変形する車両構造物は、保持板２２に当接するため、電池群２１を衝撃から保護することができる。
（変形例３）
上述の実施形態では、バッテリ１０は、ラゲージルームLRに配置されるが、本発明はこれに限るものではなく、他の位置に配置することもできる。当該他の位置は、リアシート下のフロアパネルであってもよい。この場合、車両前後方向L及び車幅方向Wから加わる衝撃に対して、保持板２２が防壁となることにより、電池群２１は保護される。したがって、リアシート下にバッテリ１０を配置した場合であっても、電池群２１は衝突から保護される。
（変形例４）
上述の実施形態では、保持板２２は、矩形に形成されたが、本発明はこれに限るものではなく、他の構成であってもよい。当該他の構成は、円形、楕円形、矩形以外の多角形であってもよい。これらの形状であっても、車両の高さ方向から視た時に、電池群２１が保持板２２の縁よりも内側に配置されることにより、電池群２１は車両衝突時の衝撃から保護される。
（変形例５）
上述の実施形態では、保持板２２は、バッテリケース２３に対して締結部材により固定されたが、本発明はこれに限るものではなく、他の固定方法であってもよい。当該他の固定方法は、例えば、溶接、カシメであってもよい。当該他の固定方法であっても、保持板２２及びバッテリケース２３が互いに接触することにより、電池群２１の熱は、保持板２２を介してバッテリケース２３に放熱される。
（変形例６）
上述の実施形態では、保持板２２は、散熱機能を有しているが、本発明はこれに限るものではなく、熱伝導率の極めて低い板材であってもよい。この場合、個々の単電池３０に熱交換素子（例えば、ペルチェ素子）を設けるなどにより、単電池３０間の温度バラツキを抑制することができる。
１ 車両 １０ バッテリ ２１ 電池群 ２２ 保持板
２２a 第１の縁部 ２２ｂ 第２の縁部 ２２ｃ 締結穴部
２３ バッテリケース ３０ 単電池 ３１ ケース
３２ 正極端子 ３３ 負極端子

Claims (4)

  1. バッテリを搭載した車両であって、
    前記バッテリは、バッテリケースに収容され、
    前記バッテリは、
    円筒形状のケース内に電解液とともに発電要素が収容された単電池であって、径方向に直交する軸方向が車両の高さ方向となる向きに配置された単電池を複数有する電池群と、
    平板状に形成されており、各前記単電池が貫通する貫通孔によって、各前記単電池を前記径方向から保持するとともに、前記単電池間の熱交換を許容する散熱板であって、前記バッテリケースに対して底面が接触した状態で固定されている散熱板と、を有し、
    車両の高さ方向視において、前記電池群は、前記散熱板の縁よりも内側の領域に位置することを特徴とする車両。
  2. 車両の高さ方向視において、前記散熱板は、車幅方向に延びる第１の縁部と、車幅方向に直交して車両の前後方向に延びる第２の縁部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の車両。
  3. 車両の高さ方向において、前記単電池の正極は上側に位置し、前記単電池の負極は下側に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両。
  4. 前記バッテリは、車両のラゲージルームに搭載されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の車両。
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