(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリセルが収容されるバッテリケース内に、前記バッテリセルに対する電圧監視制御を行う制御回路基板を備えたコントローラを格納した電気自動車のバッテリコントローラ格納構造において、前記バッテリケースは、前記バッテリセルを収容可能な収容空間を複数備え、かつ、前記コントローラは、前記収容空間に収容可能な外形寸法を有し、前記複数の収容空間に、前記バッテリセルと前記コントローラをそれぞれ別々に収容したことを特徴とする電気自動車のバッテリコントローラ格納構造。
【請求項２】
バッテリセルは、両端に電極端子を備えてバッテリケース内に複数直列に収容され、コントローラは、前記複数直列接続された最端部のバッテリセルに対して直列接続されるよう両端に接続端子を備えるとともに、制御回路基板と前記バッテリセルとを接続するための弱電系の接続コネクタを備えていることを特徴とする請求項１記載の電気自動車のバッテリコントローラ格納構造。
【請求項３】
バッテリケースは、少なくとも一方の端部に開口部を備え、この開口部には、コントローラの一方の接続端子および弱電系の接続コネクタにそれぞれ導通可能なカバー側接続端子およびカバー側接続コネクタを備えた端子カバーが密閉状に装着されることを特徴とする請求項２記載の電気自動車のバッテリコントローラ格納構造。
【請求項４】
バッテリセルは、円柱形状を呈してバッテリケースの円筒形状部分の収容空間に収容され、コントローラは、前記バッテリセルと同等の直径を有する円筒内に含まれる構造であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気自動車のバッテリコントローラ格納構造。
【請求項５】
制御回路基板は、周縁部にコネクタ部を備えてコントローラ本体側の基板用コネクタに嵌合可能であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電気自動車のバッテリコントローラ格納構造。
【請求項６】
バッテリセルが収容されるバッテリケース内に、前記バッテリセルに対する電圧監視制御を行う制御回路基板を備えたコントローラを格納する電気自動車のバッテリコントローラ格納方法において、前記バッテリケースの前記バッテリセルを収容可能な複数の収容空間に、前記バッテリセルと、前記収容空間に収容可能な外形寸法を有する前記コントローラを、それぞれ別々に収容することを特徴とする電気自動車のバッテリコントローラ格納方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バッテリを動力源とする電気自動車のバッテリコントローラ格納構造および格納方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バッテリを動力源とする電気自動車は、例えば特開平７−８１４３２号公報に記載されているように、複数のバッテリを搭載したバッテリフレームを車体のフロア下面に取り付けることで、バッテリの搭載を行っている。
【０００３】
図９は、上記したようなバッテリフレームを利用したバッテリ固定構造を示す分解斜視図である。バッテリフレーム１には、複数のバッテリモジュール３を搭載可能であり、このバッテリモジュール３内には、例えば円柱形状のバッテリセルが複数収容されている。上記バッテリモジュール３の上部には、収容されている複数のバッテリの電圧を監視するための電圧測定などの制御を行うコントローラ４が設けられている。
【０００４】
バッテリフレーム１は、上部開口にカバー５が被せられ、この状態で、車体下面のフロアメンバに、ボルト・ナットなどを利用して固定される。このとき、バッテリフレーム１内への水の侵入を防止するために、バッテリフレーム１と車体側との間に、シール材が介装されている。
【０００５】
また、バッテリフレーム１の矢印Ｆで示す車体前方側の端面には、吸気ダクト７，９が装着され、同矢印Ｒで示す車体後方側の端面には、排気ダクト１１，１３，１５，１７および排気用ファン１９がそれぞれ装着されている。排気用ファン１９の駆動により吸気ダクト７，９から吸入された空気は、バッテリフレーム１内に導入されてバッテリを冷却し、排気ダクト１１，１３，１５，１７から外部へ排出される。
【０００６】
冷却用空気がバッテリフレーム１内に導入される際に、水がバッテリフレーム１内に侵入する恐れがあるので、コントローラ４は、図１０に示すように、制御回路基板２１を上下のカバー２３，２５内に収容するとともに、両カバー２３，２５相互間にはシール材２７を介装することで、水密構造としている。また、制御回路基板２１とバッテリモジュール３内のバッテリとは、ハーネス２９およびコネクタ３１を介して接続されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来構造では、コントローラ４の機能として必要な制御回路基板２１の水密確保のために、上下のカバー２３，２５からなる筐体が必要であることから、バッテリモジュール３が大型化し、特にバッテリフレーム１を車体のフロア下面に装着する構造であると、地上高の確保が困難となって車両の小型化の阻害要因となる。また、制御回路基板２１とバッテリとの信号線の接続形態は、ハーネスおよびコネクタが必要であって部品構成が複雑であるとともに、接続作業が煩雑となって生産性の低下を招き、また、この接続部に対し、冷却空気導入とともに侵入する水がかかって信頼性の低下を招く。
【０００８】
そこで、この発明は、コントローラ専用の筐体を廃止することでバッテリケースの小型化を達成するとともに、コントローラの組み付け作業性を向上させることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、バッテリセルが収容されるバッテリケース内に、前記バッテリセルに対する電圧監視制御を行う制御回路基板を備えたコントローラを格納した電気自動車のバッテリコントローラ格納構造において、前記バッテリケースは、前記バッテリセルを収容可能な収容空間を複数備え、かつ、前記コントローラは、前記収容空間に収容可能な外形寸法を有し、前記複数の収容空間に、前記バッテリセルと前記コントローラをそれぞれ別々に収容した構成としてある。
【００１０】
このような構成の電気自動車のバッテリコントローラ格納構造によれば、コントローラは、バッテリセルが収容されるバッテリケース内に、バッテリセルとコントローラがそれぞれ別々の収容空間に収納されて格納されるので、制御回路基板を収容するためのコントローラ専用の筐体が不要となる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明の構成において、バッテリセルは、両端に電極端子を備えてバッテリケース内に複数直列に収容され、コントローラは、前記複数直列接続された最端部のバッテリセルに対して直列接続されるよう両端に接続端子を備えるとともに、制御回路基板と前記バッテリセルとを接続するための弱電系の接続コネクタを備えている。
【００１２】
上記構成によれば、コントローラは、バッテリケース内にバッテリセルと直列に接続された状態で格納でき、バッテリケースへの格納作業がバッテリセルと同様に行える。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２の発明の構成において、バッテリケースは、少なくとも一方の端部に開口部を備え、この開口部には、コントローラの一方の接続端子および弱電系の接続コネクタにそれぞれ導通可能なカバー側接続端子およびカバー側接続コネクタを備えた端子カバーが密閉状に装着される構成としてある。
【００１４】
上記構成によれば、端子カバーをバッテリケースの開口部に装着することで、コントローラの一方の接続端子および弱電系の接続コネクタが、端子カバーのカバー側接続端子およびカバー側接続コネクタにそれぞれ接続される。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項の発明の構成において、バッテリセルは、円柱形状を呈してバッテリケースの円筒形状部分の収容空間に収容され、コントローラは、前記バッテリセルと同等の直径を有する円筒内に含まれる構造としてある。
【００１６】
上記構成によれば、コントローラは、バッテリケースへの格納作業がバッテリセルと同等に行えて組み付け作業が容易となる。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項の発明の構成において、制御回路基板は、周縁部にコネクタ部を備えてコントローラ本体側の基板用コネクタに嵌合可能である。
【００１８】
上記構成によれば、制御回路基板は、周縁部のコネクタ部をコントローラ本体側の基板用コネクタに嵌合することで、バッテリセルとの電気的接続がなされる。
【００１９】
請求項６の発明は、バッテリセルが収容されるバッテリケース内に、前記バッテリセルに対する電圧監視制御を行う制御回路基板を備えたコントローラを格納する電気自動車のバッテリコントローラ格納方法において、前記バッテリケースの前記バッテリセルを収容可能な複数の収容空間に、前記バッテリセルと、前記収容空間に収容可能な外形寸法を有する前記コントローラを、それぞれ別々に収容するバッテリコントローラ格納方法としてある。
【００２０】
上記格納方法によれば、コントローラは、バッテリセルが収容されるバッテリケース内に、バッテリセルとコントローラがそれぞれ別々の収容空間に収納されて格納されるので、制御回路基板を収容するためのコントローラ専用の筐体が不要となる。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、コントローラは、バッテリセルが収容されるバッテリケース内に、バッテリセルとコントローラがそれぞれ別々の収容空間に収納されて格納されるので、制御回路基板を収容するためのコントローラ専用の筐体が不要となり、その分バッテリケースの小型化が達成でき、バッテリケースを車体の下面に設置する際に地上高の確保が容易となって車両の小型化に寄与することができる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、コントローラは、バッテリケース内にバッテリセルと直列に接続された状態で格納できるので、バッテリケースへの格納作業がバッテリセルと同様に行えて組み付け作業が容易となる。
【００２３】
請求項３の発明によれば、端子カバーをバッテリケースの開口部に装着することで、コントローラの一方の接続端子および弱電系の接続コネクタが、端子カバーのカバー側接続端子およびカバー側接続コネクタにそれぞれ接続され、これらの接続作業が容易かつ確実に行える。
【００２４】
請求項４の発明によれば、コントローラは、バッテリケースへの格納作業がバッテリセルと同等に行えて組み付け作業が容易となる。
【００２５】
請求項５の発明によれば、制御回路基板は、周縁部にコネクタ部を備えてコントローラ本体側のコネクタに嵌合可能であるので、制御回路基板の交換が容易になる。
【００２６】
請求項６の発明によれば、コントローラは、バッテリセルが収容されるバッテリケース内に、バッテリセルとコントローラがそれぞれ別々の収容空間に収納されて格納されるので、制御回路基板を収容するためのコントローラ専用の筐体が不要となり、その分バッテリケースの小型化が達成でき、バッテリケースを車体の下面に設置する際に地上高の確保が容易となって車両の小型化に寄与することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２８】
図１は、この発明の実施の一形態を示す電気自動車のバッテリコントローラ格納構造の分解斜視図であり、図２は、上記した格納構造を備えた電気自動車の側面図である。バッテリセル３３は、円柱形状を呈して両端に電極端子３３ａ，３３ｂを備えたものが複数使用される。このバッテリセル３３を収容するバッテリケース３５は、アルミニウム製の押し出し材で構成されて車幅方向に２個並列に配置され、車体前方側あるいは車体後方側からの拡大された正面図である図３に示すように、車体前後方向に貫通するバッテリ収容空間３７ａを有する円筒形状部３７が、上下２段にそれぞれ４個ずつ全部で８個形成されている。
【００２９】
これらの各バッテリ収容空間３７ａには、上記したバッテリセル３３が３個直列に接続された状態で収容可能であるが、ここでは、バッテリセル３３のほか、バッテリセル３３と直径が同等な円筒内に含まれるジャンクションボックス３９およびコントローラ４１がそれぞれ収容されている。ジャンクションボックス３９は、電流センサ、ヒューズ、リレーなどを備えて全長がバッテリセル３３の２個分あり、一方のバッテリケース３５に１個収容されている。一方、コントローラ４１は、個々のバッテリセル３３の電圧監視などに対する制御回路基板を備えて全長がバッテリセル３３と同等であり、両バッテリケース３５に２個ずつ全部で４個収容されている。
【００３０】
バッテリケース３５は、図３に示すように、上段側および下段側のそれぞれの４個のバッテリ収容空間３７ａを有する２個のケース単体４３から構成され、これら各ケース単体４３相互が２カ所の結合部４５にて結合固定されている。結合部４５は、１個のケース単体４３における４個のバッテリ収容空間３７ａの中央２個の、相手側のケース単体４３に対向する位置に設けられている。上記した２個のケース単体４３は、上下を逆に配置して使用しているだけで、互いに同一形状である。
【００３１】
上記２個のケース単体４３相互間には、外気を車体前方から導入して同後方に排出する冷却風導入空間４７が形成されている。上部側のケース単体４３の上部には天板４９が、下部側のケース単体４３の下部には底板５１がそれぞれボルトにより固定され、天板４９および底板５１とケース単体４３との間には、冷却風導入空間５５が形成されている。
【００３２】
各ケース単体４３の周囲適宜位置には、図１に示されている端子カバー５７を、バッテリケース３５の車体前後方向両端に固定するためのねじ孔５９が形成されている。端子カバー５７は、バッテリケース３５の車体前後方向両端に、シール材６１を介し、８個のバッテリ収容空間３７ａを密閉状に閉塞して装着するもので、この装着状態でバッテリケース３５側の冷却風導入空間４７に整合する冷却風導入孔５７ａが形成されている。
【００３３】
図４は、前記図１に示されているコントローラ４１の分解斜視図、図５は同平面図、図６は同側面図である。このコントローラ４１は、個々のバッテリセル３３の電圧監視などの制御を行うための２枚の制御回路基板６３が、コントローラ本体６５に対して着脱可能となっている。コントローラ本体６５は、中央のベース部６７の両端に、バッテリセル３３とほぼ同径のボス部６９，７１を備え、ボス部６９の端部中心には接続端子としての雄端子７３が、ボス部７１の端部中心には接続端子としての雌端子７５がそれぞれ突出している。
【００３４】
この雄端子７３および雌端子７５は、ベース部６７内に埋め込まれている導電部７５により相互に電気的に接続されている。図７は、バッテリケース３５に、コントローラ４１が格納されるとともに、端子カバー５７が装着された状態での図３のＡ−Ａ断面図に相当するもので、端子カバー５７にはバスバー７７が設けられている。
【００３５】
上記コントローラ４１の雄端子７３は、端子カバー５７に設けた前記雌端子７５と同様なバスバー７７のカバー側接続端子としての雌端子部７９に嵌合する一方、雌端子７５はコントローラ４１に対して直列に接続されているバッテリセル３３の前記雄端子７３と同様な形状の電極端子３３ａに嵌合する。このような雄、雌の嵌合により、バッテリケース３５の両端の端子カバー５７相互間での１個のコントローラ４１と２個のバッテリセル３３とが電気的に直列に接続されることになる。バッテリセル３３が３個直列に配置された列についても同様にしてこの３個のバッテリセル３３が、両端の端子カバー５７相互間にて雄と雌との嵌合によって接続される。
【００３６】
図７に示されているバスバー７７の下部側の図示されていない端部は、雄端子部となって他のバッテリセル３３の雌側の端子に嵌合接続する。これにより、図７に示されているコントローラ４１とその下部側に配置されているバッテリセル３３とが電気的に直列接続されることになる。
【００３７】
このように、上下あるいは左右に隣接するコントローラ４１とバッテリセル３３との間あるいは、バッテリセル３３相互間が、バスバー７７を介して接続され、バッテリケース３５内に収容される複数のバッテリセル３３が、ジャンクションボックス３９およびコントローラ４１とともに直列接続されることとなる。直列接続された最端部のバッテリセル３３あるいはジャンクションボックス３９には、例えばリード線が接続されて外部に引き出される。
【００３８】
コントローラ４１の端子カバー５７に対向する側のボス部６９には、制御回路基板６３と各バッテリセル３３とを接続するための弱電系電圧信号線用の接続コネクタとしての雌コネクタ８１が設けられている。
【００３９】
この雌コネクタ８１に対応して端子カバー５７側には、弱電系電圧信号線用のカバー側接続コネクタとしてのピン端子からなるカバー側コネクタ８３が突出して設けられている。端子カバー５７をバッテリケース３５に装着した状態で、雌コネクタ８１にカバー側コネクタ８３のピン端子が嵌入されて相互が電気的に接続された状態となる。
【００４０】
図８は、前記図７におけるコントローラ４１に代えてバッテリセル３３が収容された部位の前記図３におけるＡ−Ａ断面に相当する図で、バッテリセル３３の表面には、フラットケーブル８７が貼り付けられ、一方の端末８７ａが電極端子３３ｂにねじ止め固定され、他方の端末８７ｂが、端子カバー５７の内面に固定された端子部材８５に弾性的に圧接している。この端子部材８５と前記図７に示したカバー側コネクタ８３とが、端子カバー５７の内面に実装される図示しない配線パターンによって相互に接続される。これにより、バッテリセル３３の一方の電極端子３３ｂがフラットケーブル８７を介してコントローラ４１側に接続されることになる。バッテリセル３３の他方の電極端子３３ａは、バスバー７７から配線パターンを引き出すことでコントローラ４１側に接続可能である。
【００４１】
なお、上記図８に示されている端子カバー５７と反対側の車体後方側の端子カバー５７からの配線は、バッテリケース３５の外部に引き出され、図８に示されている車体前方側の端子カバー５７を貫通してコントローラ４１に接続されるものとする。
【００４２】
このように、各バッテリセル３３の両端の電極端子３３ａ，３３ｂがコントローラ４１に接続されることで、バッテリセル３３の電圧が測定される。図８に示されているバッテリセル３３と反対側の端子カバー５７側のバッテリセル３３についても同様にして電圧が測定される。中央のバッテリセル３３の電圧については、両端のバッテリセル３３の電圧測定後、両者間の電位の差により、特定することが可能である。
【００４３】
コントローラ本体６５のベース部６７の両側面には、基板用雌コネクタ８９が設けられ、これに対応して制御回路基板６３には、雄コネクタ部９１が形成されている。基板用雌コネクタ８９と前記雌コネクタ８１とは、リード線９３により連結されている。上記基板用雌コネクタ８９に雄コネクタ部９１が嵌合することで、制御回路基板６３と各バッテリセル３３の両電極端子３３ａ，３３ｂとが相互に接続されることとなる。
【００４４】
制御回路基板６３の長手方向両端部には取付部６３ａが形成され、これに対応してベース部６７には、取付用ボス６７ａが形成されている。取付用フランジ６３ａのねじ穴に、図５および図６に示すように、ねじ９５を挿入してボス６７ａにねじ込むことで、制御回路基板６３はコントローラ本体６５に固定されることになる。
【００４５】
図１に示すように、並列配置された２個のバッテリケース３５それぞれの車体後方側の端部には、排気ダクト９７が装着される。排気ダクト９７は、車体前方側に開口部が形成され、この開口部に、天板４９および底板５１を装着した状態のバッテリケース３５の端部が挿入された状態で、天板４９および底板５１を固定するためのボルトにより、天板４９および底板５１と共締めによりバッテリケース３５に固定される。
【００４６】
排気ダクト９７の後面の開口部が形成された部位には排気用ファン９９が装着される。排気用ファン９９は、車両停止時に作動して外気を強制的に冷却風導入空間４７に導入する一方、車両走行時に停止して、冷却風導入空間４７に走行風が導入されるものとするが、走行時であっても必要とあれば作動するような構成としてもよい。
【００４７】
上記した天板４９、底板５１、端子カバー５７、排気ダクト９７および排気用ファン９９が装着されたバッテリケース３５は、２本の支持ブラケット１０１を用い、図２に示すように、車体１０３のフロア下面１０３ａにボルトにより固定装着される。
【００４８】
上記したようなバッテリコントローラ格納構造によれば、コントローラ４１は、バッテリセル３３が収容される密閉されたバッテリケース３５内に格納されるので、水密確保のための専用の筐体が不要となってバッテリケース３５の小型化が達成できる。しかも、上記コントローラ４１は、バッテリセル３３の直径と同等な円筒内に含まれる構造としてバッテリセル３３に対して直列に格納されるので、バッテリケース３５の全体の高さ寸法を小さく設定でき、バッテリケース３３を車体１０３のフロア下面１０３ａに装着する際の地上高の確保が容易であり、車両の小型化に寄与できるとともに、コントローラ４１のバッテリケース３５への格納は、バッテリセル３３と同様にして行えるので、組み付け作業性が優れている。
【００４９】
また、コントローラ４１と各バッテリセル３３との信号線の接続は、端子カバー５７のバッテリケース３５への装着作業によって、コントローラ４１の雌コネクタ８１と端子カバー５７のカバー側コネクタ８３とが相互に嵌合するので、作業性が極めてよく、接続信頼性も充分確保される。上記信号線の接続部分、すなわち雌コネクタ８１およびカバー側コネクタ８３は、コントローラ４１および端子カバー５７にそれぞれ一体化されているので、部品構成も簡素化されたものとなる。
【００５０】
さらに、上記信号線の接続部分を含むコントローラ４１は、密閉されたバッテリケース３５内に収容されているので、コントローラ４１およびその信号線接続部分への水の侵入が回避され、漏電および錆などが防止され、製品の信頼性がより一層向上する。
【００５１】
コントローラ４１に対する保守点検作業については、端子カバー５７を外し、バッテリケース３５から取り出すことで行え、また制御回路基板６３は、コントローラ本体６５の基板用雌コネクタ８９に雄コネクタ部９１が嵌合する構造であるため、交換も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態を示す電気自動車のバッテリコントローラ格納構造の分解斜視図である。
【図２】図１のバッテリコントローラ格納構造を備えた電気自動車の側面図である。
【図３】図１のバッテリコントローラ格納構造におけるバッテリセルを収容するバッテリケースの正面図である。
【図４】図１に示されているコントローラの分解斜視図である。
【図５】図１に示されているコントローラの平面図である。
【図６】図１に示されているコントローラの側面図である。
【図７】図３における、コントローラを収容した状態でのＡ−Ａ断面図である。
【図８】図３における、バッテリセルを収容した状態でのＡ−Ａ断面図である。
【図９】従来のコントローラを備えた電気自動車のバッテリフレームの分解斜視図である。
【図１０】図９におけるコントローラの分解斜視図である。
【符号の説明】
３３  バッテリセル
３５  バッテリケース
４１  コントローラ
５７  端子カバー
６３  制御回路基板
６５  コントローラ本体
７３  雄端子（接続端子）
７５  雌端子（接続端子）
７９  雌端子部（カバー側接続端子）
８１  雌コネクタ（接続コネクタ）
８３  カバー側コネクタ（カバー側接続コネクタ）
８９  基板用雌コネクタ（基板用コネクタ）
９１  雄コネクタ部（コネクタ部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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