(57)【要約】【課題】ピックアップ車の車室内を有効的に利用しつつ安全にバッテリパックを搭載する。【解決手段】バッテリパック１０００は、運転室と運転室の後部に設けられた無蓋荷台とを有するピックアップ車のフロアパネル上に配置される。このバッテリパック１０００は、角型の複数個のバッテリセルを直列に接続したバッテリモジュールを複数個積層して構成された略直方体の形状を有する。バッテリパック１０００は、略直方体の最も短い辺と最も長い辺とからなる長方形が鉛直下方に向けて、運転室内であって、運転室と無蓋荷台との間の後軸車軸近傍に搭載される。【選択図】        図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用バッテリパックの搭載構造であって、前記バッテリパックは、角型のバッテリモジュールを複数個積層して構成された略直方体の形状を有し、
前記バッテリパックは、前記略直方体の最も短い辺が鉛直下方に向くように搭載される、バッテリパック搭載構造。
【請求項２】
前記バッテリモジュールは、複数の単セルから構成される、請求項１に記載のバッテリパック搭載構造。
【請求項３】
前記バッテリパックは、前記略直方体の最も短い辺と最も長い辺とからなる長方形が鉛直下方に向くように搭載される、請求項１または２に記載のバッテリパック搭載構造。
【請求項４】
前記バッテリパックは、リヤシート後方の空間に設置される、請求項１〜３のいずれかに記載のバッテリパック搭載構造。
【請求項５】
前記バッテリパックは、リヤシートと後軸車軸との間に設置される、請求項１〜４のいずれかに記載のバッテリパック搭載構造。
【請求項６】
前記バッテリパックは、左右リヤクロスメンバの間に設置される、請求項１〜５のいずれかに記載のバッテリパック搭載構造。
【請求項７】
前記車両は、運転室と前記運転室の後部に設けられた無蓋荷台とを有する車両であって、前記バッテリパックは、前記運転室内であって、前記運転室と前記無蓋荷台との間に搭載される、請求項１〜６のいずれかに記載のバッテリパック搭載構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される電気機器に関し、特に、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド車（ＨＶ）等に用いられる二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機により車両の駆動力を得る、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車は、二次電池を搭載している。電気自動車は、この二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動する。ハイブリッド自動車は、この二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したり、電動機によりエンジンをアシストして車両を駆動したりする。燃料電池車は、燃料電池による電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したり、この燃料電池による電力に加えて二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したりする。
【０００３】
これらの二次電池は、高電圧高出力を必要とするため、１．２Ｖ程度の電池セルを６個程度直列に接続した電池モジュールを、３０個程度直列に接続して電池パックを形成している。電気自動車、ハイブリッド自動車などにおいては、内燃機関のみを車両の駆動源としていた従来の車両に搭載されていなかったこのような二次電池を搭載しなければならない。車両においては、車室空間および荷室空間の有効的利用、衝突事故時の安全性確保の点などから、車両に搭載される電気機器の中では容積が大きい二次電池の搭載位置を検討する必要がある。この検討においては、この二次電池の大きさ（高さ、車両の幅方向の長さ、車両の前後方向の長さ）を考慮する必要があったり、二次電池の冷却を考慮する必要があったりする。
【０００４】
特開平１１−９９８３２号公報（特許文献１）は、二次電池であるバッテリのカバーの強度とリヤシートの支持剛性とを確保し、かつ軽量な電気自動車のバッテリ搭載構造を開示する。このバッテリ搭載構造は、リヤフロア上に複数のバッテリを搭載してなる電気自動車において、リヤフロア上に上記バッテリの上面全体を覆う箱型のバッテリカバーを固定し、バッテリカバーの車体前後方向の中間部の両側壁部および上面部にレインフォースメントを連続的に固定し、上記バッテリカバーのレインフォースメント固定部より前側にリヤシートを配置するとともに、リヤシートの後端部を上記レインフォースメントに取り付けた。
【０００５】
このバッテリ搭載構造によると、リヤシート上に乗員が着席すると、その荷重は箱型のバッテリカバーに作用し、その最も強度の低い車体前後方向の中間部が撓みやすい。しかし、バッテリカバーの車体前後方向の中間部には門型のレインフォースメントが固定されているので、リヤシートに作用する荷重を効果的に支えることができ、バッテリカバーの変形や撓みを防止できる。レインフォースメントとして例えばハット型断面部材を用い、このレインフォースメントをバッテリカバーに固定することで、閉断面構造とすれば、断面剛性を大幅に高めることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−９９８３２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されたバッテリ搭載構造では、リヤシート下にバッテリを搭載するので、ヒップポイントを変更しないためには、フロア面を下げる必要がある。このことは、フロア面の下方に配置された各種配管の配置を変更しなければならないことを意味する。
【０００８】
また、バッテリパックをラゲッジルーム等に搭載することも考えられるが、荷室空間を有効的に利用できない。
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車室内の空間の有効的利用を図り、かつ安全性も考慮して、バッテリパックを車両に搭載する搭載構造を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るバッテリパック搭載構造は、車両用バッテリパックの搭載構造である。バッテリパックは、角型のバッテリモジュールを複数個積層して構成された略直方体の形状を有する。バッテリパックは、略直方体の最も短い辺が鉛直下方に向くように搭載される。
【００１１】
第１の発明によると、略直方体であるバッテリパックは、角型（直方体）であるバッテリモジュールの積層方向の寸法である奥行寸法として、奥行寸法に直交する寸法を幅寸法として、他の一辺を高さ寸法と規定する。たとえば、バッテリパックは、厚みを有する平板形状の角型の３〜６個程度のバッテリ単セルを長手方向に直列に接続したバッテリモジュールを、平板を重ねる方向に２０〜４０個積層する。このようなバッテリパックにおいては、通常、奥行寸法が最も長い辺になり、高さ寸法が最も短い辺になる。特に、冷却媒体をアップフローやダウンフローとしないで、バッテリモジュール同士の間に設けた間隙に上記の長手方向に冷却媒体を流通せしめることによりバッテリパックの高さ寸法を小さくできる。この発明においては、最も短い辺を鉛直下方に向けて搭載する、すなわち、立てて（この場合、縦長に立てる場合も、横長に立てる場合も含む）搭載するので、高さ寸法が低いことからも、車室内の空間を有効的に利用できる。その結果、車室内の空間の有効的利用を図ることができる、バッテリパックを車両に搭載する搭載構造を提供することができる。
【００１２】
第２の発明に係るバッテリパック搭載構造においては、第１の発明の構成に加えて、バッテリモジュールは、複数の単セルから構成されるものである。
【００１３】
第２の発明によると、たとえば、バッテリモジュールは、厚みを有する平板形状の角型の３〜６個程度の単セルを長手方向に直列に接続する。このようなバッテリモジュールにおいては、車両の駆動性能などにより要求される仕様を単セルの数を変更することにより簡単に実現できる。また、複数の単セルを任意に組み合わせることができるので、車室内の空間を有効的に利用できる。
【００１４】
第３の発明に係るバッテリパック搭載構造においては、第１または２の発明の構成に加えて、バッテリパックは、略直方体の最も短い辺と最も長い辺とからなる長方形が鉛直下方に向くように搭載される。
【００１５】
第３の発明によると、最も短い辺と最も長い辺とからなる長方形を鉛直下方に向けて搭載する、すなわち、横長にして立てて搭載するので、高さ寸法が低いことからも、車室内の空間を有効的に利用できる。このとき、たとえば、左右のリヤクロスメンバの間に搭載すると、安全性が高まる。その結果、車室内の空間の有効的利用を図り、かつ安全性も考慮された、バッテリパックを車両に搭載する搭載構造を提供することができる。
【００１６】
第４の発明に係るバッテリパック搭載構造においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、バッテリパックは、リヤシート後方の空間に設置される。
【００１７】
第４の発明によると、バッテリパックは、リヤシート後方の空間に立てて搭載するので、車室内の空間の有効的利用を図ることができる。このとき、左右のリヤクロスメンバの間に搭載すると、安全性が高まる。
【００１８】
第５の発明に係るバッテリパック搭載構造においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、バッテリパックは、リヤシートと後軸車軸との間に設置される。
【００１９】
第５の発明によると、リヤシート後方のリヤシートと後軸車軸との空間に、立てて搭載するので、車室内の空間の有効的利用を図ることができる。また、バッテリパックは、後軸車軸よりも前方に搭載されるので、後突時にバッテリパックを保護することができる。
【００２０】
第６の発明に係るバッテリパック搭載構造においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、バッテリパックは、左右リヤクロスメンバの間に設置される。
【００２１】
第６の発明によると、左右のリヤクロスメンバの間に搭載するので、安全性が高まる。
【００２２】
第７の発明に係るバッテリパック搭載構造が適用される車両は、運転室と運転室の後部に設けられた無蓋荷台とを有する車両である。この発明に係るバッテリパック搭載構造は、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、バッテリパックは、その車両の運転室内であって、運転室と無蓋荷台との間に搭載される。
【００２３】
第７の発明によると、いわゆるピックアップと呼ばれるような車両に適した、バッテリパックの搭載構造を提供できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２５】
なお、以下においては、第１の実施の形態に係るバッテリパック構造および第２の実施の形態に係るバッテリパック構造を説明して、第３の実施の形態として、これら第１の実施の形態に係るバッテリパック構造および第２の実施の形態に係るバッテリパック構造を用いた、バッテリパックの搭載構造について説明する。
【００２６】
なお、第３の実施の形態に係るバッテリパックの搭載構造は、第１の実施の形態に係るバッテリパック構造および第２の実施の形態に係るバッテリパック構造を有するバッテリパックに限定されない。第３の実施の形態に係るバッテリパックの搭載構造は、角型の複数個のバッテリセルを直列に接続したバッテリモジュールを複数個積層して構成された略直方体の形状を有するバッテリパックに適用が可能である。ただし、第１の実施の形態に係るバッテリパック構造および第２の実施の形態に係るバッテリパック構造を有するバッテリパックは、後述するように、その高さ方向が低く、幅方向および奥行方向の寸法を変更しやすいので、第３の実施の形態に係るバッテリパックの搭載構造に特に適している。
【００２７】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態に係るバッテリパックについて説明する。
【００２８】
図１および図２に、本実施の形態に係るバッテリパック１０００の平面図および側面図を示す。
【００２９】
図１に示す平面図は、バッテリパック１０００の上部カバーを取外した状態を示す。図１に示すように、このバッテリパック１０００は、最小の電池単位であるバッテリセル１０１０を３つ直列に接続したバッテリモジュールを複数個配置した第１のバッテリユニット２０００と、それとは別にバッテリセル１０１０を３つ直列に接続したバッテリモジュールを複数個配置した第２のバッテリユニット３０００とを含む。第１のバッテリユニット２０００および第２のバッテリユニット３０００は、それぞれ間隙２１００および間隙３１００を有するように、バッテリモジュールが併設されている。
【００３０】
なお、バッテリセル１０１０が直列に接続される数およびバッテリユニットを構成するバッテリモジュールの数は、この図１に示される数に限定されない。
【００３１】
さらに、図１に示すように、バッテリパック１０００は、第１のバッテリユニット２０００および第２のバッテリユニット３０００との間に所定の間隔を開けることにより設けられるチャンバ部４１００、そのチャンバ部４１００に向けて冷却風を送り出す冷却ファン４０００を含む。
【００３２】
図１に示すように、第１のバッテリユニット２０００におけるバッテリセル１０１０は、その端子２０１０を、第２のバッテリユニット３０００の方向に向けて、第２のバッテリユニット３０００のバッテリセル１０１０の端子３０１０は、第１のバッテリユニット２０００に向けて配置されている。
【００３３】
このバッテリパック１０００においては、冷却ファン４０００はチャンバ部４１００に向けて冷却風を送風し、第１のバッテリユニット２０００および第２のバッテリユニット３０００に冷却風は分けて流通されてそれぞれのバッテリユニットに設けられたバッテリモジュール（３つのバッテリセル１０１０を直列に接続したもの）同士の間隙２１００および３１００を通ってバッテリパック１０００の外側に冷却風が送り出される。このような構成としたため、図２に示すように、バッテリパック１０００の上下方向にチャンバ部や冷却ファンを配置する必要がないため、高さを低く抑えることができる。
【００３４】
図３に、図１の３−３断面を示す。図３に示すように、バッテリパック１０００の内部においては、第１のバッテリユニット２０００のモジュール間隙２１００を通って、第２のバッテリユニット３０００においてはバッテリモジュール間隙３１００を通って、図３に示すような矢印の方向に冷却風が流れることになる。
【００３５】
以上のようにして、本実施の形態に係るバッテリパックにおいては、電池の最小単位である電池セルを直列に接続した電池モジュールを多数積層した電池ユニットを複数設け、それらの電池ユニットにおける端子を互いに対向させるように配置させた。その互いに対向させるように配置させるとともに、その間隔をあけるようにし、その部分が冷却風の圧力分布を一様にするためのチャンバ部として機能させた。このため、冷却ファンからチャンバ部に送風された冷却空気は、チャンバ部においてその圧力分布が均一化され、均一化された冷却空気が、モジュール間に設けられた間隙を通って、それぞれのバッテリユニット（バッテリモジュール、バッテリセル）を冷却する。
【００３６】
このような構成にすることにより、バッテリパックの高さを低くすることができるとともに、冷却風の不均一さを少なくすることができ、さらに温度が高くなる端子を効率的に冷却することができる。
【００３７】
なお、第１の実施の形態において説明したバッテリパック１０００における第１のバッテリユニット２０００および第２のバッテリユニット３０００の端子２０１０および端子３０１０とは反対側の端面において上下に隣接する互いのモジュールをバスバーにより接続し、バッテリセル１０１０を６個直列に接続するような構成としてもよい。
【００３８】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係るバッテリパックについて説明する。
【００３９】
図４に示すように、本実施の形態に係るバッテリパックは、前述の第１の実施の形態に係るバッテリパックの第１のバッテリユニット２０００と第２のバッテリユニット３０００とは、それぞれ同じ構成であったが、本実施の形態に係るバッテリパックの第１のバッテリユニット２５００はバッテリセル１０１０を４個直列に接続し、第２のバッテリユニット３５００はバッテリセル１０１０を３個直列に接続する構成を有する。そのため、第１のバッテリユニット２５００と第２のバッテリユニット３５００とでは発熱量が異なる。
【００４０】
図４に示すように、第１のバッテリユニットにおけるバッテリモジュールの間隙２６００は、第２のバッテリユニット３５００におけるバッテリモジュール間の間隙３６００よりも大きくなるように設定されている。すなわち、図４に示すように、第１のバッテリユニット２５００は、４個のバッテリセル１０１０を１４段接続したものであって、第２のバッテリユニット３５００は、３個のバッテリセル１０１０を１５段接続したものである。なお、チャンバ部４１００を有する、第１のバッテリユニット２５００と第２のバッテリユニット３５００とを一定の間隔を離してチャンバ部４１００を形成したことかつ互いの端子を対向させて設置したことは、前述の第１の実施の形態と同じであるためここでの詳細な説明は繰返さない。
【００４１】
図５を参照して、本実施の形態に係るバッテリパックの構成についてさらに詳しく説明する。図５に示すように、本実施の形態に係るバッテリパックにおいては、第１のバッテリユニット２５００は端子がある端面とは逆端面においてバスバーにより第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとが、第３バッテリモジュールと第４バッテリモジュールとがそれぞれ接続されている。なお、第１バッテリモジュールとは、図４における最上段のバッテリモジュールを、第２バッテリモジュールとは、最上段から２段目のバッテリモジュールを、第３バッテリモジュールとは、最上段から３段目のバッテリモジュールを、第４バッテリモジュールとは、最上段から４段目のバッテリモジュールをいう。
【００４２】
また、第２のバッテリユニットにおいても同じように、端子がある端面とは逆方向の端面において第１バッテリモジュールと第２バッテリモジュールとが、第３バッテリモジュールと第４バッテリモジュールとがバスバーにより接続されている。このような構成としたため、第１のバッテリユニットの第１４バッテリモジュールの端子が総プラス端子となり、第２のバッテリユニット３５００の第１５バッテリモジュールのバスバーが総マイナス端子となる。
【００４３】
図６に、本実施の形態に係るバッテリユニットの回路図を示す。図６に示すように、本実施の形態に係るバッテリパックにおいては、第１のバッテリユニット２５００と第２のバッテリユニット３５００とを接続するサービスプラグ５０００を設けている。このサービスプラグは、バッテリパック１０００の保守時などにおいてサービスプラグを引き抜くことによりバッテリパック１０００の高電圧回路が遮断され、安全に作業ができるようにするものである。図６に、第１バッテリユニットの第１４モジュールの端子が総プラス端子に、第２バッテリユニット３５００の第１５モジュールのバスバーが総マイナス端子になっていることが示される。
【００４４】
以上のようにして、本実施の形態に係るバッテリパックによると、第１バッテリユニットと第２のバッテリユニットとで、その構成を変更した。すなわち、第１バッテリユニットについては４個のバッテリセルを直列に接続し、第２のバッテリユニットについては３個のバッテリセルを直列に接続したものを、それぞれ所定数併設した。第１のバッテリユニットにおいては、セル数が多いため、第２のバッテリユニットに比べて、モジュールの間隔を広げ冷却媒体をより多く流通させるようにした。その結果、第１バッテリユニットと第２のバッテリユニットとの間における電池温度のばらつきを少なくすることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態に係るバッテリパックは、図７に示すような構成としてもよい。すなわち、第１のバッテリユニット２５００は４個のバッテリセル１０１０を２８モジュール併設し、第２のバッテリユニット３５００は３個のバッテリセル１０１０を３０モジュール併設したものである。このようにすることにより、高電圧を取出すことができるとともに、第１バッテリユニット２５００の第２８バッテリモジュールの端子を総プラス端子として、第２バッテリユニット３５００の第３０バッテリモジュールの端子を総マイナス端子として、バッテリパックを取扱うことができる。
【００４６】
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態に係るバッテリパックの搭載構造について説明する。
【００４７】
前述の第１の実施の形態に係るバッテリパック構造および第２の実施の形態に係るバッテリパック構造は、共にバッテリパック１０００の高さ寸法を極力抑えた構造を有する。バッテリパックの容積は、その出力によりほぼ決定されるものであって、高さを低く抑えるほど幅寸法と奥行寸法とが大きくなる傾向を有する。
【００４８】
以下においては、高さが１００ｍｍ程度に抑えられたバッテリパックを、たとえばピックアップ車とよばれる、運転室とその後部に無蓋荷台とを有する車両に搭載するバッテリパック搭載構造について説明する。なお、本実施の形態に係るバッテリパック搭載構造は、ピックアップ車に限定して適用されるものではない。他の車種であってもよい。
【００４９】
このバッテリパックの奥行の寸法は、このピックアップ車の左右のリヤクロスメンバの間の長さよりも短く設計される。高さ寸法は、前述の第１の実施の形態に係るバッテリパック構造および第２の実施の形態に係るバッテリパック構造のように、１００ｍｍ程度に低く抑えている。なお、本実施の形態に係るバッテリパック搭載構造に適用されるバッテリパック構造は、１００ｍｍ程度に抑えられているバッテリパックに限定されるものではない。通常のように、バッテリセルに対してダウンフローやアップフローで冷却媒体を流通せしめ、高さ方向が高いバッテリパックであってもよい。ただし、車室内の空間の有効的利用の観点からは、高さ方向は低く押さえられているほうがより好ましい。
【００５０】
図８を参照して、本実施の形態に係るバッテリパック搭載構造について説明する。図８に示すように、本実施の形態に係るバッテリパック搭載構造は、バッテリパック１０００を、奥行き方向を車両の幅方向にかつ高さ方向を車両の前後方向にして、立て置きの状態で、後席シート７０００のさらに後側であって駆動輪８０００の付近に搭載される。このように搭載した場合、どのシートの乗員との干渉および無蓋部分の荷室の荷物との干渉のいずれも問題になることはない。また、幅方向を車両の幅方向にかつ高さ方向を車両の前後方向にして、立て置きの状態で、後席シート７０００のさらに後側に搭載するようにしてもよい。いずれの場合も、略直方体の最も短い辺が鉛直下方になる。すなわち、本実施の形態に係るバッテリパック搭載構造においては、図１に示すバッテリパック１０００を横長の状態あるいは縦長の状態にして、立てて搭載したものである。このため、高さ方向の寸法が低いほど、より車室内の空間を有効に利用できる。
【００５１】
バッテリパック１０００の車両の前後方向の位置は、リヤシートと後軸車軸との間の位置であったり、左右のリヤクロスメンバの位置であったりする。この位置であると、後突時にバッテリパックが受ける衝撃を少なくすることができ、バッテリパックを保護することができる。
【００５２】
また、このように立てた状態で搭載されるバッテリパック１０００においては、バッテリパック１０００の内部でバッテリセル１０１０が横向きになる。このバッテリセル１０１０は、たとえばニッケル水素電池セルであって、その搭載方向による電解液の漏洩の問題がない。また、バッテリセル１０１０自体が１個ずつ封止されて、直列に接続されているので、そのため、バッテリパック１０００をこのような方向に搭載することが可能である。
【００５３】
以上のようにして、本実施の形態に係るバッテリパック搭載構造によると、車室内の空間の有効的利用を図り、かつ後突時の安全性も考慮して、バッテリパックを車両に搭載することができる。
【００５４】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るバッテリパックの平面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１の３−３断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るバッテリパックの部分平面図（その１）である。
【図５】図４の構成を説明する図である。
【図６】図４の構成を説明する回路図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るバッテリパックの部分平面図（その２）である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るバッテリパックの搭載構造を示す図である。
【符号の説明】
１０００  バッテリパック、１０１０  バッテリセル、２０００，２５００  第１のバッテリユニット、３０００，３５００  第２のバッテリユニット、２０１０，３０１０  端子、２１００，２６００，３１００，３６００  間隙、４０００  冷却ファン、４１００  チャンバ部、７０００  後席シート、８０００  後輪（駆動輪）。
【図１】
2004311142.tif 000003
【図２】
2004311142.tif 000004
【図３】
2004311142.tif 000005
【図４】
2004311142.tif 000006
【図５】
2004311142.tif 000007
【図６】
2004311142.tif 000008
【図７】
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【図８】
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