DE112005001860B4

DE112005001860B4 - Montageaufbau von elektrischer Ausrüstung

Info

Publication number: DE112005001860B4
Application number: DE112005001860T
Authority: DE
Inventors: Ko Watanabe
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2025-04-29
Also published as: CN100580977C; WO2006022050A1; KR100872147B1; DE112005001860T5; JP2006062548A; CN101010814A; US7631712B2; US20080274397A1; JP4576931B2; KR20070047361A

Abstract

Montageaufbau einer elektrischen Ausrüstung (100A, 100B) an einem Fahrzeug (10) mit: einem Gehäuse mit mindestens sechs Flächen für das Unterbringen der elektrischen Ausrüstung (100A, 100B), und einer Halteeinheit (100A1) für das Halten eines Bodens des Gehäuses an einer Bodenplatte des Fahrzeugs (10), wobei die elektrische Ausrüstung (100A, 100B) einen Aufbau von einer annähernd rechtwinkligen Parallelepipedform besitzt, und das Gehäuse einen Aufbau besitzt, bei dem sich eine obere Seite des Gehäuses an einer hinteren Position weiter als die Bodenseite erstreckt, und das Gehäuse einen Aufbau hat, bei dem sich die Bodenseite des Gehäuses an einer vorderen Position, die der hinteren Position entgegengesetzt ist, weiter als die obere Seite erstreckt, ein Querschnitt des Gehäuses bei einer Betrachtung von einer Seite annähernd ein Parallelogramm mit einer horizontalen Basis ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Ausrüstung (100A, 100B) in dem Gehäuse derart angeordnet ist, dass der Boden der...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Ausrüstung (beispielsweise Batterie, Kondensator, Brennstoffzelle, PCU (Power Control Unit – Leistungssteuerungseinheit)), die an einem Fahrzeug montiert ist, und genauer gesagt auf den Montageaufbau von elektrischer Ausrüstung, die eine Kühlung benötigt.
STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge von der Art, die durch einen Motor angetrieben werden, wie beispielsweise ein Elektroauto, ein Hybridfahrzeug und ein Brennstoffzellenfahrzeug, haben eine Energieversorgungseinheit mit Sekundärbatterien von relativ hoher Kapazität (Bündel von Batterien) montiert. Solch ein Bündel von Batterien erzielt eine hohe Spannung durch die Reihenverbindung einer Vielzahl von Batterien wie beispielsweise einer Bleibatterie, einer Nickel-Metallhydrid-Batterie und einer Lithium-Ionen-Batterie.
Eine Sekundärbatterie der zusammengebauten Art (Batteriemodul) wird allgemein für ein Bündel von Batterien verwendet. Ein Batteriemodul ist mit einer Vielzahl von (zum Beispiel sechs) elektrischen Zellen (eine Batteriezelle hat zum Beispiel eine Abgabespannung von 1,2 V) aufgebaut, die einstückig so verbunden sind, dass sie die benötigte Leistungskapazität (den Spannungswert) erzielen. Eine vorbestimmte Anzahl solcher Batteriemodule ist in Reihe verbunden, um ein Bündel von Batterien zu bilden, das eine hohe Spannungsabgabe von 200 V bis 300 V liefern kann.
Bei dem Bündel von Batterien ist die Vielzahl von Batteriemodulen mit der Form von rechtwinkligen Parallelepipeden mit ihren breiteren Seiten einander so zugewandt, dass sie in einem gestapelten Aufbau angeordnet sind. Eine Endplatte ist gegen die Außenseite der Zelle der Batteriemodule gelegt, die sich an jedem Ende befindet. Diese Endplatten sind durch ein Halteband so zusammengebunden, dass sie miteinander verbunden sind.
Der Aufbau einer Batteriezelle (zum Beispiel einer Nickel-Metallhydrid-Batterie) in einem Bündel von Batterien ist im Folgenden beschrieben. Lagen einer Kathodenplatte und einer Anodenplatte sind mit einem Separator zwischen sich so gestapelt, dass sie eine Gruppe von Platten bilden, das als ein Energieerzeugungselement bezeichnet wird. Die Gruppe von Platten ist in einer Zelle gemeinsam mit einem Elektrolyt aufgenommen. Die Öffnung jeder Zelle ist durch einen Deckel verschlossen, der mit einem Sicherheitsventil ausgerüstet ist. Ein Leiter ist so nach oben aus der oberen Endseite jeder Kathodenplatte heraus geführt, die die Gruppe von Platten bildet, dass er mit einem positiven Anschluss verbunden werden kann. In ähnlicher Weise ist ein Leiter so nach oben aus dem oberen Ende der anderen Seite von jeder Anodenplatte heraus geführt, dass er mit einem negativen Anschluss verbunden werden kann. Diese positiven und diese negativen Anschlüsse sind an dem Deckel befestigt.
In einem Bündel von Batterien wird Wärme durch die chemische Reaktion erzeugt, die in der Batteriezelle auftritt. Diese erzeugte Wärme wird eine Verschlechterung wie beispielsweise eine Verringerung der Batteriekapazität und der Batterielebensdauer hervorrufen, wenn die erzeugte Wärme vernachlässigt wird. In dem Fall, in dem die Batteriemodule in einem Fahrzeug eingebaut sind, wird ein Spalt entsprechend einem Kanal für Luft, das als Kühlmedium bezeichnet wird, so vorgesehen, dass Luft von dem Inneren oder dem Äußeren des Fahrzeugs zugeführt oder eingesaugt wird, wodurch das Bündel von Batterien heruntergekühlt wird.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2004047426 A offenbart ein Kühlgerät für ein Batteriemodul, das jede Sekundärbatterie effizient und gleichmäßig kühlt, während es die Höhe des Batteriemoduls und des Kühlgeräts niedrig hält. Dieses Batteriemodul-Kühlgerät besitzt einen Kühlmediumkanal, der so ausgebildet ist, dass ein Kühlmedium in einer seitlichen Richtung rechtwinklig zu der vertikalen Richtung zwischen jeder der Vielzahl von Sekundärbatterien hindurch läuft, die in einem Batteriemodul parallel angeordnet sind, und eine Kühlmedium-Zuführeinrichtung für das Zuführen eines Kühlmediums zu dem Kühlmediumkanal. Die Kühlmedium-Zuführeinrichtung besitzt ein Paar von Kühlmedium-Einführkanälen an der linken und der rechten Seite des Batteriemoduls, wobei der Auslass so ausgebildet ist, dass das Kühlmedium abwechselnd in entgegen gesetzte seitliche Richtungen in Bezug auf jeden Kühlmediumkanal zugeführt wird, und eine Kühlmedium-Druckzuführeinrichtung für das Zuführen des Kühlmediums zu den zwei Kühlmedium-Einführkanälen.
Bei diesem Batteriemodul-Kühlgerät ist der Kühlmediumkanal, durch den ein Kühlmedium in der seitlichen Richtung strömt, zwischen den Seitenflächen der benachbarten kubischen Sekundärbatterien ausgebildet, wobei eine rechtwinklige Seitenfläche eine größere Höhe als die Ausdehnung in der Dicke und eine seitlich größere Breite als die Ausdehnung in der Höhe aufweist. Die Kühlmedium-Zuführeinrichtung ist so vorgesehen, dass sie das Kühlmedium zu dem Kühlmediumkanal liefert. Durch die Strömung eines Kühlmediums zu dem Kühlmediumkanal zwischen entsprechenden rechtwinkligen Seitenflächen der Sekundärbatterien von der linken und der rechten Richtung des Batteriemoduls kann jede Sekundärbatterie mit einer geringen Dicke effektiv gekühlt werden. Zudem kann die Höhe des Batteriemoduls mit dem Kühlgerät niedrig gehalten werden, da die Kühlmedium-Zuführeinrichtung nicht oberhalb und unterhalb des Batteriemoduls vorgesehen sein muss. Dies ist vom Standpunkt der Gewährleistung des Raumes für die Montage des Batteriemoduls vorteilhaft, das als die Fahrzeugantriebs-Energieversorgung bezeichnet wird.
Obwohl die Abmessung in der Richtung der Höhe der Sekundärbatterien bei dem Batteriemodul mit dem in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2004047426 A offenbarten Kühlgerät niedrig gehalten werden kann, sind die folgenden Probleme zu beobachten. Es wird angenommen, dass derart ausgebildete Sekundärbatterien an einem Fahrzeug montiert sind, wobei die Anordnungsrichtung der Sekundärbatterien der Richtung der Breite (Querrichtung) des Fahrzeugs entspricht (die häufigste Anwendung entspricht dieser Montagerichtung). Obwohl die Montierbarkeit der Batteriemodule oberhalb der Bodenplatte und unter dem Sitz vorteilhaft ist, da die Abmessung in der Richtung der Höhe niedrig gehalten werden kann, wird der Kühlmediumkanal, der in der Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist, das heißt längswärts von der Vorderseite zu der Hinterseite oder von der Hinterseite zu der Vorderseite des Fahrzeugs, eine vergrößerte Abmessung in dieser Richtung aufweisen. Dies bedeutet, dass, wenn das Batteriemodul unter dem Vordersitz montiert ist, der Raum in der Nähe der Zehen des Insassen auf dem Rücksitz kleiner wird. In dem Fall, in dem das Batteriemodul in der Nähe des Hinterrads eines Fahrzeugs montiert ist, das zwei Sitzreihen besitzt, kann es ein Hindernis beim Herausnehmen des Ersatzreifens, der in der Vertiefung untergebracht ist, die an der Bodenplatte vorgesehen ist, werden.
Solch ein Problem ist nicht auf eine Sekundärbatterie beschränkt und es tritt gemeinsam bei Sekundärbatterien (beispielsweise wieder aufladbaren Batterien), Kondensatoren, Brennstoffzellen und PCUs auf, die eine Kühlung durch Luft oder Luftzirkulation benötigen.
Ferner ist ein gattungsgemäßer Montageaufbau von elektrischen Ausrüstungen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 aus der WO 2004/070860 A1 bekannt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht des vorstehend Beschriebenen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Montageaufbau von elektrischer Ausrüstung vorzusehen, der vorteilhaft in der Montierbarkeit ist, während die Abmessung in der Höhenrichtung niedrig gehalten wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Montageaufbau mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
Wenn ein großvolumiges Bündel von Batterien mit dem Aufbau in der ungefähren Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds, das zum Beispiel aus Nickel-Metallhydrid-Batterien ausgebildet ist, als elektrische Ausrüstung an einem Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung montiert werden soll, besitzt das Gehäuse, das das Bündel von Batterien aufnimmt (das Bündel von Batterien und das Gehäuse werden als Batteriebaugruppe bezeichnet) eine Neigung an der hinteren Position des Fahrzeugs, bei der sich die Oberseite weiter zu der Rückseite des Fahrzeugs erstreckt als die Bodenseite. Mit Hilfe der Neigung wird die Batteriebaugruppe, wenn sie in dem Kofferraum montiert ist, kein Hindernis während des Beladens und Entladens eines Ersatzreifens, der weiter hinten als die Batteriebaugruppe angeordnet ist. Wenn die Batteriebaugruppe unter dem Vordersitz montiert ist, wird mit Hilfe der Neigung ein Raum um die Zehen des Insassen auf dem Rücksitz eingerichtet. Der Fuß des Insassen auf dem Rücksitz wird nicht durch die Batteriebaugruppe behindert. Im Inneren der Batteriebaugruppe wird ein Raum zwischen dem Bündel von Batterien mit der Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds und dem Gehäuse mit einer Neigung geschaffen. Dieser Raum kann so als die Kammer oder der Kanal für ein Kühlmedium (Luft) verwendet werden, dass sich die Abmessung in der Höhenrichtung nicht erhöht. Folglich kann ein Montageaufbau von elektrischer Ausrüstung mit einer noch vorteilhafteren Montierbarkeit vorgesehen werden, während die Abmessung in der Höhenrichtung niedrig gehalten werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt das Gehäuse, das das Bündel von Batterien aufnimmt, an der vorderen Position des Fahrzeugs in der Längsrichtung eine Neigung, bei der sich die Bodenseite weiter zu der vorderen Seite des Fahrzeugs erstreckt als die Oberseite. In dem Fall, in dem diese Batteriebaugruppe in dem Kofferraum montiert ist, kann die Neigung entlang der Trennplatte eingestellt werden, die zu der Rückseite des Fahrzeugs hin geneigt ist. Daher kann die Batteriebaugruppe ohne einen toten Raum an der Vorderseite zu schaffen an dem Fahrzeug montiert werden, im Vergleich zu einem Gehäuse mit einer herkömmlichen rechtwinkligen Parallelepipedform. In dem Fall, in dem die Batteriebaugruppe unter dem vorderen Sitz montiert ist, kann die Neigung entlang der Sitzmontageklammer eingestellt werden, die zu der Rückseite des Fahrzeugs hin geneigt ist. Daher kann die Batteriebaugruppe an dem Fahrzeug ohne toten Raum zu schaffen montiert werden, im Vergleich zu einem Gehäuse mit einer herkömmlichen rechtwinkligen Parallelepipedform. Im Inneren der Batteriebaugruppe sind zwei Spalte an der vorderen Position und der hinteren Position des Fahrzeugs zwischen dem rechtwinkligen parallelepipedförmigen Bündel von Batterien und dem Gehäuse, das eine Neigung besitzt, ausgebildet. Da die Spalte als die Kammer oder der Kanal für das Kühlmedium (Luft) verwendet werden können, wird die Abmessung insbesondere in der Höhenrichtung nicht vergrößert werden. Folglich kann ein Montageaufbau von elektrischer Ausrüstung mit einer weiter vorteilhaften Montierbarkeit vorgesehen werden, während die Abmessung in der Höhenrichtung niedrig gehalten wird.
Da gemäß der Erfindung ein Bündel von Batterien mit einem Querschnitt, der annähernd einem Rechteck entspricht, in einem Gehäuse untergebracht ist, das in etwa den Querschnitt eines Parallelogramms besitzt, ist ein Spalt zwischen den schrägen Seiten des Parallelogramms und der kürzeren Seite des Bündels von Batterien ausgebildet. Der Spalt kann als die Kammer oder der Kanal für ein Kühlmedium (Luft) verwendet werden.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung zum Beispiel ein Bündel von Batterien mit einem Querschnitt von annähernd einem Rechteck in einer geneigten Weise in einem Gehäuse untergebracht ist, das einen Querschnitt von annähernd einem Parallelogramm besitzt, ist ein Spalt an dem oberen Bereich und dem unteren Bereich zusätzlich zu den Spalten an der vorderen und der hinteren Position des Fahrzeugs ausgebildet, die zwischen den schrägen Seiten des Parallelogramms und der kürzeren Seite des Bündels von Batterien geschaffen sind. Der Spalt kann als der Kanal für ein Kühlmedium (Luft) verwendet werden, der mit der Kammer in Verbindung steht.
Da ein Kanal für das Kühlen der elektrischen Ausrüstung an dem Hohlraum zwischen dem Gehäuse mit dem ungefähren Querschnitt eines Parallelogramms und einem Bündel von Batterien mit einem ungefähren Querschnitt eines Rechtecks vorgesehen ist, kann ein Kühlmedium (Luft) durch das Aufbringen von Druck durch den Kanal zugeführt werden.
Vorzugsweise ist der Kanal aus Harz ausgebildet.
Da der Kanal der vorliegenden Erfindung aus Harz ausgebildet ist, ist das Formen vereinfacht. Zudem kann, wenn eine Spannung an dem Bündel von Batterien in Folge einer Kollision oder desgleichen des Fahrzeugs erzeugt wird, der Harzkanal die Spannung so absorbieren, dass der den Anprall an dem Bündel von Batterien gelindert werden kann, und dass ein Kurzschluss verhindert werden kann, der durch Kontakt zwischen dem Gehäuse (Metall) und dem Anschluss des Bündels von Batterien verursacht wird.
Weiter vorzugsweise wird die elektrische Ausrüstung in dem Gehäuse so untergebracht, dass bei einer Betrachtung von der Seite des Fahrzeugs ein Ende an der Oberseite der elektrischen Ausrüstung in Kontakt mit einer Endseite des Gehäuses an der Oberseite gebracht wird, wobei ein Ende an der Bodenseite der elektrischen Ausrüstung in Kontakt mit einer weiteren Endseite des Gehäuses, die sich von der einen Endseite des Gehäuses unterscheidet, an dem Boden des Gehäuses gebracht wird.
Bei einer Betrachtung von der Seite des Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Spalt ausgebildet, der sich von einer Endseite zu einer anderen Endseite an der Oberseite des Gehäuses allmählich vergrößert, wohingegen ein Spalt ausgebildet ist, der sich von der anderen Endseite zu der einen Endseite an dem Boden des Gehäuses allmählich vergrößert. Wenn der Kühlluftstrom von der oberen Seite zu der unteren Seite oder von der unteren Seite zu der oberen Seite des Bündels von Batterien geleitet wird, kann ein Druckverlust vermieden werden, so dass es möglich wird, dass eine ausreichende Menge von Kühlluft nach oben zu der stromabwärtigen Seite strömt, da sich der Querschnitt der Leitung an dem Spalt, der als eine Leitung verwendet wird, allmählich vergrößert.
Weiter vorzugsweise ist die elektrische Ausrüstung in dem Gehäuse derart untergebracht, dass bei einer Betrachtung von der Seite des Fahrzeugs der Querschnitt der elektrischen Ausrüstung annähernd rechwinklig ist und die Basis des Parallelogramms nicht parallel zu der Basis des Rechtecks ist.
Da ein Bündel von Batterien mit einem Querschnitt von annähernd einem Rechteck gemäß der Erfindung in einer geneigten Weise in einem Gehäuse mit einem Querschnitt von annähernd einem Parallelogramm untergebracht ist, ist ein Spalt an dem oberen Bereich und an dem unteren Bereich des Fahrzeugs zusätzlich zu dem Spalt an der vorderen Position und an der hinteren Position des Fahrzeugs ausgebildet, der zwischen der schrägen Seite des Parallelogramms und der kürzeren Seite des Bündels von Batterien geschaffen ist. Dieser Spalt kann als der Kanal für ein Kühlmedium (Luft) verwendet werden, der mit der Kammer in Verbindung steht.
Weiter vorzugsweise ist ein Kanal für das Kühlen der elektrischen Ausrüstung zwischen einem Spalt von dem annähernden Parallelogramm und dem annähernden Rechteck ausgebildet.
Da der Kanal für das Kühlen der elektrischen Ausrüstung an dem Spalt zwischen dem annähernden Parallelogramm und dem annähernden Rechteck gemäß der Erfindung vorgesehen ist, kann ein Kühlmedium (Luft) durch das Aufbringen von Druck durch den Kanal zugeführt werden.
Weiter vorzugsweise ist die elektrische Ausrüstung in dem Gehäuse derart untergebracht, dass bei einer Betrachtung von der Seite des Fahrzeugs ein Ende der oberen Seite des annähernden Rechtecks in Kontakt mit einer Endseite des annähernden Parallelogramms an der oberen Seite gebracht wird, wohingegen ein Ende des annähernden Rechtecks an der unteren Seite in Kontakt mit einer anderen Endseite, die von der einen Endseite verschieden ist, des annähernden Parallelogramms an der unteren Seite gebracht wird.
Bei einer Betrachtung von der Seite des Fahrzeugs ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Spalt ausgebildet, der sich von einer Endseite zu einer anderen Endseite an der Oberseite des Gehäuses, das einem annähernden Parallelogramm entspricht, allmählich ausdehnt, wohingegen ein Spalt ausgebildet ist, der sich von der anderen Endseite zu der einen Endseite an der Unterseite des Gehäuses allmählich ausdehnt. Wenn der Kühlluftstrom von der oberen Seite zu der unteren Seite oder von der unteren Seite zu der oberen Seite des Bündels von Batterien geleitet wird, kann ein Druckverlust so verhindert werden, dass es ermöglicht wird, dass eine ausreichende Menge von Kühlluft nach oben zu der stromabwärtigen Seite strömt, da sich der Querschnitt der Leitung an dem Spalt, der als eine Leitung verwendet wird, allmählich vergrößert.
Weiter vorzugsweise besitzt die elektrische Ausrüstung entweder eine Sekundärbatterie, einen Kondensator oder eine Brennstoffzelle.
Die vorliegende Erfindung ist dahingehend vorteilhaft, dass es keinen toten Raum gibt, das Reserverad ohne Behinderung eingeladen/ausgeladen werden kann und die Füße des Insassen auf dem Rücksitz sogar dann nicht behindert werden, wenn die Sekundärbatterie, der Kondensator, die Brennstoffzelle und desgleichen untergebracht sind.
Weiter vorzugsweise ist die elektrische Ausrüstung in dem Kofferraum montiert.
In dem Fall, in dem die Batteriebaugruppe, die als die elektrische Ausrüstung bezeichnet wird, in dem Kofferraum gemäß der Erfindung montiert ist, wird das Einladen/Ausladen eines Reserverads (Ersatzreifen), der weiter hinten im Fahrzeug montiert ist als die Batteriebaugruppe, durch die Batteriebaugruppe mit Hilfe der Neigung nicht behindert. Da die Batteriebaugruppe mit der Neigung montiert werden kann, die entlang der Trennplatte eingestellt ist, die zu der Rückseite des Fahrzeugs geneigt ist, kann die Batteriebaugruppe montiert werden, ohne an der vorderen Position des Fahrzeugs einen toten Raum zu schaffen, im Vergleich zu einem Gehäuse einer herkömmlichen rechtwinkligen Parallelepipedform.
Weiter vorzugsweise ist die elektrische Ausrüstung unter dem vorderen Sitz montiert.
In dem Fall, in dem Batteriebaugruppe, die als die elektrische Ausrüstung bezeichnet wird, unter dem vorderen Sitz gemäß der vorliegenden Erfindung montiert ist, kann ein Spalt an dem vorderen Ende der Füße des Insassen auf dem Rücksitz mit Hilfe der Neigung ausgebildet werden. Die Batteriebaugruppe wird die Füße des Insassen auf dem Rücksitz nicht behindern. Zudem kann, da die Batteriebaugruppe mit der Neigung montiert werden kann, die entlang der Sitzmontageklammer eingestellt ist, die zu der hinteren Seite des Fahrzeugs geneigt ist, die Batteriebaugruppe an dem Fahrzeug montiert werden, ohne einen toten Raum zu schaffen, im Vergleich zu einem Gehäuse mit einer herkömmlichen Parallelepipedform.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
1 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs, an dem eine Batteriebaugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung montiert ist.
2 ist eine Ansicht eines Fahrzeugs von oben, an dem eine Batteriebaugruppe des vorliegenden Ausführungsbeispiels montiert ist.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Batteriebaugruppe, die in einem Kofferraum montiert ist.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Bündels von Batterien.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriemoduls, das das Bündel von Batterien der 4 bildet.
6 ist eine Schnittansicht einer Batteriebaugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Seitenansicht einer Batteriebaugruppe, die in einem Kofferraum montiert ist.
8 ist eine Seitenansicht einer Batteriebaugruppe, die unter einem vorderen Sitz montiert ist.
BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Im Folgenden besitzen entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen. Ihre Bestimmung und Funktion sind ebenso identisch. Daher werden Teile ihrer Beschreibung nicht wiederholt. Obwohl das Ausführungsbeispiel im Folgenden basierend auf einer Batteriebaugruppe als der elektrischen Ausrüstung beschrieben wird, kann die elektrische Ausrüstung ein Kondensator, eine Brennstoffzelle, eine PCU oder desgleichen statt einer Batteriebaugruppe sein. Zudem kann die Art der Batterie in dem Bündel von Batterien, das die Batteriebaugruppe bildet, eine Bleibatterie, eine Lithium-Ionen-Batterie und eine Nickel-Metallhydrid-Batterie sein, ist aber nicht speziell auf diese beschränkt. Im Folgenden ist eine Sekundärbatterie (Nickel-Metallhydrid-Batterie) vorgesehen.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 besitzt ein Fahrzeug 10 eine Batteriebaugruppe 100A, die an der Oberfläche des Kofferraumbodens hinter einem Rücksitz 12 montiert ist, oder eine Batteriebaugruppe 100B, die an der Oberfläche der Bodenplatte unter einem vorderen Sitz montiert ist. Es kann eine der Batteriebaugruppen 100A und 100B oder es können beide Batteriebaugruppen 100A und 100B montiert sein.
Die Batteriebaugruppe 100A/100B speichert ein Bündel von Batterien, das aus einer Vielzahl von Batteriemodulen ausgebildet ist. Jedes Modul ist aus einer Vielzahl von Batteriezellen ausgebildet. Zum Beispiel bilden 6 Zellen 1 Modul und 30 Module bilden ein Bündel von Batterien.
Die 3 ist eine perspektivische Ansicht der Batteriebaugruppe 100A, die an der Oberfläche des Kofferraumbodens hinter dem Rücksitz 12 montiert ist. Die Batteriebaugruppe 100A besitzt einen Anker 100A1, der als ein Halteelement bezeichnet wird, um die Batteriebaugruppe 100A an dem Kofferraumboden zu halten. Unter Verwendung des Ankers 100A1 wird die Batteriebaugruppe durch eine Schraube oder desgleichen so befestigt, dass sie an dem Kofferraumboden gesichert ist.
Der vordere Abschnitt der Batteriebaugruppe 100A ist in der Längsrichtung des Fahrzeugs der entlang der Neigung einer Trennplatte geneigt, die zu der Rückseite des Fahrzeugs hin geneigt ist und sich hinter dem Rücksitz 12 befindet. Ein Reserveradaufnahmeabteil 112 ist hinter der Batteriebaugruppe 100A vorgesehen.
Die 4 ist eine perspektivische Ansicht des Batteriemoduls 130, das ein Bündel von Batterien bildet, das in der Batteriebaugruppe 100A und 100B der 3 angeordnet ist. Die 5 ist eine perspektivische Ansicht des Batteriemoduls der 4.
Die 4 zeigt einen Aufbau, bei dem das Bündel von Batterien in einem Gehäuse untergebracht ist, das aus einer Batterieabdeckung und einem unteren Gehäuse ausgebildet ist. Wie dies im Folgenden beschrieben ist, ist der Querschnitt des Gehäuses, das aus der Batterieabdeckung und dem unteren Gehäuse ausgebildet ist, bei einer Betrachtung von der Seite des Fahrzeugs in etwa ein Parallelogramm. Eine Vielzahl von Batteriemodulen 130 ist in der Richtung der Breite des Fahrzeugs so gestapelt, dass ein Bündel von Batterien gebildet ist. Das Batteriemodul 130 kann eine Sekundärbatterie wie beispielsweise eine Nickel-Metallhydrid-Batterie verwenden, wie dies vorstehend dargelegt ist. Das Batteriemodul 130 besitzt das so genannte blockartige Scheibenprofil.
Das Batteriemodul 130 besitzt eine Vielzahl von Batteriezellen. Insbesondere besitzt das Batteriemodul 130, wie dies in der 5 gezeigt ist, eine einstückige blockartige Zelle 138, die als das Modulaußenelement bezeichnet wird, und sechs Batteriezellen 140 bis 150, die durch entsprechende Wände in blockartige Zellen 138 unterteilt sind. Ein Anschluss 128 ist an einer Endfläche der blockartigen Zelle 138 in der Längsrichtung ausgebildet. An der Seitenfläche der blockartigen Zelle 138 ist ein Vorsprung 152 so ausgebildet, dass er einen Spalt als einen Kühlluftströmungskanal zwischen den Batteriemodulen 130 schafft. In dem Bündel von Batterien mit einem Stapel von Batteriemodulen 130 ist ein Spalt zwischen benachbarten Batteriemodulen durch die Anlage zwischen entsprechenden Vorsprüngen 152 der benachbarten Batteriemodule 130 und/oder durch die Anlage zwischen dem Vorsprung 152 und der Wand des Batteriemoduls 130 ausgebildet. In der 5 ist ein Abgasanschluss 126 nicht gezeigt und ein Teil der blockartigen Zelle 138 wurde entfernt, um die Batteriezellen 140 bis 150 besser beschreiben zu können.
Jede der Batteriezellen 140 bis 150 besitzt im Wesentlichen denselben Aufbau. Eine erste Batteriezelle 140, die für diese repräsentativ ist, besitzt eine geschichtete Elektrodeneinheit 154, die aus einer Vielzahl von Elektrodenelementblättern gebildet ist, die aneinander in einem isolierenden Zustand mit einem Separator zwischen ihnen gestapelt sind, und ein paar von Kollektorplatten 156, die so angeordnet sind, dass sie die geschichtete Elektrodeneinheit 154 zwischen sich haben. Die geschichtete Elektrodeneinheit 154 ist in ein Elektrolyt eingetaucht oder mit einem Elektrolyt gefüllt.
Die geschichtete Elektrodeneinheit 154 besitzt eine Vielzahl von Elektrodenelementen, die als die Kathode bezeichnet werden, und eine Vielzahl von Elektrodenelementen, die als die Anode bezeichnet wird, die abwechselnd geschichtet sind. Alle Enden der Elektrodenelemente, die als die Kathode bezeichnet werden, sind mit einer Kollektorplatte 156 verbunden. Alle Enden der Elektrodenelemente, die als die Anode bezeichnet werden, sind mit der anderen Kollektorplatte (nicht gezeigt) verbunden. Folglich sind alte Elektrodenelemente, die der Kathode entsprechen, elektrisch mit der Kollektorplatte 156 verbunden, wohingegen alle Elektrodenelemente, die der Anode entsprechen, mit der anderen Kollektorplatte elektrisch verbunden. Die Batteriezellen 140 bis 150 in dem Batteriemodul 130 sind elektrisch in Reihe verbunden. Wenn die Nennspannung jeder Batteriezelle 140 bis 150 zum Beispiel 1,2 V ist, beträgt die Gesamt-Nennspannung der Batteriemodule 130 7,2 V. Die Ausbildung der Batteriezellen 140 bis 150 ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausbildung beschränkt und es kann auch ein anderer Aufbau verwendet werden.
Eine Halteplatte ist an beiden Enden des Bündels von Batterien angeordnet. Die Halteplatten sind durch ein Halterohr miteinander verbunden und aneinander gesichert. Die Halteplatte ist an dem unteren Gehäuse gesichert, an dem jedes der Batteriemodule 130 befestigt ist. Es wird angemerkt, dass das Batteriemodul 130 in einer geneigten Weise in Bezug auf das untere Gehäuse fixiert ist, wie dies im Folgenden beschrieben ist.
An der Seitenfläche (Endfläche) jedes Batteriemoduls 130, das das Bündel von Batterien bildet, ist ein Anschluss 128 zum Eingeben/Abgeben von Strom in Bezug auf das Batteriemodul 130 ausgebildet, wie dies vorstehend beschrieben ist. Ein Stromanschlussmodul ist an der Seitenfläche des Bündels von Batterien für das Verbinden der Anschlüsse 128 der Batteriemodule 130 miteinander angeordnet. Durch die Verbindung des Stromanschlussmoduls mit den Anschlüssen 128 jedes Batteriemoduls 130, sind die Batteriemodule 130 elektrisch in Reihe in dem Bündel von Batterien verbunden.
An der Oberfläche des Bündels von Batterien ist ein Abgasanschluss 126 mit einem eingebauten Sicherheitsventil ausgebildet, um zu einem gegebenen Zeitpunkt Wasserstoffgas und desgleichen auszustoßen, das von dem Batteriemodul 130 abgegeben wird. Ein Abgasschlauch ist an den Abgasanschluss 126 angeordnet. Der Abgasschlauch ist mit dem Abgasanschluss 126 so verbunden, dass Wasserstoff und desgleichen, das von dem Batteriemodul 130 abgegeben wird, zur Außenseite der Batteriebaugruppe 100A und 100B ausgestoßen wird. Ein Temperatursensor und Verkabelung zum Messen der Temperatur des Bündels von Batterien sind an der Bodenfläche des Bündels von Batterien angeordnet. Kühlluft wird von dem Inneren des Fahrzeugs zu dem Bündel von Batterien durch einen Ventilator so zugeführt, dass die Temperatur des Bündels von Batterien in einem vorbestimmten Bereich gemäß Ausgabe des Temperatursensors gehalten wird.
Das Vorsehen des Vorsprungs 152 an dem Batteriemodul 130 ermöglicht es, dass eine Lücke zwischen den Batteriemodulen 130 mit Hilfe der Vorsprünge 152 zwischen sich ausgebildet wird, wenn die Batteriemodule 130 wie in der 4 gezeigt angeordnet sind. Durch diesen Spalt wird ein Kühlluftstrom von der oberen Seite zu der unteren Seite des Batteriemoduls 130 geleitet (Abwärtsströmungssystem). Das Batteriemodul 130 wird durch diese Kühlluft gekühlt.
Eine vorbestimmte Anzahl von Batteriemodulen 130 mit einer annähernd rechtwinkligen Parallelepipedausbildung ist in der Breitenrichtung des Fahrzeugs im Inneren der Batterieabdeckung der Batteriebaugruppe 100A/100B gestapelt.
Die 6 ist eine Schnittansicht einer Batteriebaugruppe 100A/100B gemäß der vorliegenden Erfindung. Da das Batteriemodul 130 mit der Ausnahme des Vorsprungs des Anschlusses 128 im Wesentlichen eine rechtwinklige Parallelepipedform besitzt, ist der Querschnitt des Batteriemoduls 130 im Wesentlichen ein Rechteck. Die Batterieabdeckung und das untere Gehäuse, die als das Gehäuse der Batteriebaugruppe 100A/100B bezeichnet werden, besitzen annähernd einen Querschnitt von einem Parallelogramm. Die Neigung des Gehäuses zur Vorderseite des Fahrzeugs ist entlang der Neigung der Trennplatte eingestellt, die hinter dem Rücksitz vorgesehen ist.
Da das Gehäuse einen Querschnitt von im Wesentlichen einem Parallelogramm besitzt und das Batteriemodul 130 einen Aufbau von im Wesentlichen einem Rechteck besitzt, ist jeweils ein Spalt in Richtung Vorderseite und Rückseite des Fahrzeugs ausgebildet. Eine erste Kammer 102 (in Richtung Vorderseite des Fahrzeugs) und eine zweite Kammer 104 (in Richtung Rückseite des Fahrzeugs), die aus Harz ausgebildet sind, sind in diesen Spalten eingebaut. Die erste und die zweite Kammer 102 und 104 sind senkrecht zur Papierebene der Zeichnung ausgerichtet, so dass ein Luftstrom in diese Richtung ermöglicht wird. Die Luft, die in die zweite Kammer 104 strömt, wird oberhalb des Batteriemoduls 130 durch einen Kühlventilator oder desgleichen so zugeführt, dass sie durch die Spalte zwischen dem Batteriemodul 130 in einer abwärts strömenden Weise läuft, so dass sie in eine erste Kammer 102 von dem Boden des Batteriemoduls 130 eintritt, und wird dann in das Innere oder zu dem Äußeren des Fahrzeugs abgegeben. Diese Richtung der Strömung ist nur exemplarisch und eine dazu entgegengesetzte Richtung der Strömung kann eingestellt werden.
Das Batteriemodul 130 mit einem Querschnitt von annähernd einem Rechteck ist in einer geneigten Weise in dem Gehäuse fixiert, das einen Querschnitt von annähernd einem Parallelogramm besitzt. Daher sind entsprechende Spalte oberhalb und unterhalb des Batteriemoduls 130 in dem Gehäuse ausgebildet. Diese Spalte fungieren als ein Kanal für Kühlluft. Wie dies in der 6 gezeigt ist, sind die Batteriebaugruppe 100A/100B und das Batteriemodul 130 derart angeordnet, dass das Batteriemodul 130 geneigt ist. Insbesondere werden die zwei Enden des Batteriemoduls 130 (das Ende zur Vorderseite des Fahrzeugs und das Ende zur Rückseite des Fahrzeugs) in Kontakt mit der Innenwand der Oberseite und des Bodens der Batteriebaugruppe 100A/100B gebracht. Bei dem Beispiel der 6 bildet ein Ende an der Oberseite des Batteriemoduls 130 den Kontakt mit der Innenwand an der Oberseite der Batteriebaugruppe 100A/100B an der vorderen Position des Fahrzeugs, wohingegen ein Ende an dem Boden des Batteriemoduls 130 einen Kontakt mit der Innenwand des Bodens der Batteriebaugruppe 100A/100B an der hinteren Position des Fahrzeugs bildet. Eine dazu entgegengesetzte Ausbildung ist ebenso möglich.
Mit der vorstehend beschriebenen Neigung und dem vorstehend beschriebenen Kontakt wird das Batteriemodul 130 in der Batteriebaugruppe 100A/100B untergebracht. Bei einer Betrachtung von der Seite des Fahrzeugs, wie dies in der 6 gezeigt ist, ist ein Spalt, der sich von der Vorderseite zu der Rückseite des Fahrzeugs allmählich vergrößert, an dem oberen Bereich der Batteriebaugruppe 100A/100B ausgebildet, wohingegen ein Spalt, der sich von der Rückseite des Fahrzeugs zu der Vorderseite des Fahrzeugs allmählich vergrößert, an dem unteren Bereich der Batteriebaugruppe 100A/100B ausgebildet ist. An den Spalten, die als die Leitung verwendet werden, um die Kühlluftströmung nach unten oder nach oben in dem Bündel von Batterien an dem oberen Bereich und dem unteren Bereich der Batteriebaugruppe 100A/100B zu leiten, vergrößert sich die Querschnittsfläche der Leitung allmählich. Wenn eine Kühlluftströmung in der Richtung der Pfeile in der 6 geleitet wird, kann ein hoher Luftdruck durch die kleine Querschnittsfläche der Leitungen an der stromaufwärtigen Seite realisiert werden, so dass es möglich ist, dass das Batteriemodul 130 mit einer hohen Effizienz gekühlt wird. An der stromabwärtigen Seite, an der die Querschnittsfläche der Leitung größer wird, wird ein Druckverlust so unterdrückt, dass eine ausreichende Menge von Kühlluft sogar an der stromabwärtigen Seite sichergestellt wird.
Wie dies in der 6 gezeigt ist, liegt der Anschluss 128 an der ersten Kammer 102 oder der zweiten Kammer 104 an, oder befindet sich dort in der Nähe, die aus Harz ausgebildet sind. Der Anschluss 128 ist durch die Harzkammer sogar dann geschützt, wenn eine Spannung in der Längsrichtung des Fahrzeugs durch eine Kollision des Fahrzeugs erzeugt wird. Die Spannung, die an dem Batteriemodul 130 erzeugt wird, wird zum Beispiel durch die Verformung der Kammer absorbiert. Daher tritt kein Kurzschluss auf, der durch die Verformung des Anschlusses 128 oder den Kontakt mit dem Gehäuse erzeugt wird.
Die 7 ist eine Seitenansicht der Batteriebaugruppe 100A, die in dem Kofferraum montiert ist. Die Neigung der Batteriebaugruppe 100A an der vorderen Position entspricht der Neigung der Trennplatte 14. Daher kann die Batteriebaugruppe 100A weiter vorne in dem Fahrzeug im Vergleich zu dem Fall angeordnet werden, in dem die Batteriebaugruppe 100A eine rechtwinklige Parallelepipedausbildung annimmt. Zudem behindert die Batteriebaugruppe 100A nicht das Entladen eines Reserverads 100 (kann ein Ersatzreifen sein) aus dem Reserverad-Unterbringungsabteil 112 mit Hilfe der Neigung der Batteriebaugruppe 100A an der Rückseite. Daher kann ein Reserverad entladen werden, ohne dass die Batteriebaugruppe ein Hindernis darstellt, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Batteriebaugruppe 100A eine rechtwinklige Parallelepipedausbildung annimmt.
Die 8 ist eine Seitenansicht der Batteriebaugruppe 100B, die unter dem vorderen Sitz montiert ist. Wenn ein Insasse auf dem Rücksitz sitzt, gibt es einen Raum um die Zehen des Insassen mit Hilfe der Neigung der Batteriebaugruppe 100B an der Rückseite in dem Fahrzeug. Daher kann der Insasse auf dem Rücksitz seine/ihre Füße mit Hilfe der Neigung der Batteriebaugruppe 100B komfortabler ablegen. Somit wird die Batteriebaugruppe 100B kein Hindernis für den Insassen auf dem Rücksitz darstellen, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Batteriebaugruppe 100B eine rechtwinklige Parallelepipedausbildung annimmt.
Durch das Verwenden eines Gehäuses mit einem Querschnitt eines Parallelogramms zum Aufnehmen eines Bündels von Batterien, sogar wenn dieses eine rechtwinklige Parallelepipedausbildung besitzt, das im Bezug auf das Gehäuse geneigt ist, sind Harzkammern an dem Vorderseiten- und dem Hinterseitenspalt des Fahrzeugs sowie Kanäle für die Kühlluft an dem oberen Bereich und dem unteren Bereich des Gehäuses vorgesehen. In dem Fall, in dem die Batteriebaugruppe in dem Gepäckfach hinter dem Rücksitz montiert ist, kann sie dementsprechend weiter vorne in dem Fahrzeug im Vergleich zu dem herkömmlichen Fall montiert werden und wird das Entladen eines Reserverades mit Hilfe der Neigung an der Vorderseite des Gehäuses nicht behindern. In dem Fall, in dem die Batteriebaugruppe unter dem vorderen Sitz montiert ist, kann der Insasse auf dem Rücksitz seine/ihre Füße mit Hilfe der Neigung des Gehäuses an der Rückseite des Fahrzeugs komfortabel mit mehr Raum ablegen.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben und veranschaulicht ist, ist es klar, dass dies nur der Veranschaulichung dient und die Erfindung nicht beschränkt. Der Umfang der Erfindung ist nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt.

Claims

Montageaufbau einer elektrischen Ausrüstung (100A, 100B) an einem Fahrzeug (10) mit: einem Gehäuse mit mindestens sechs Flächen für das Unterbringen der elektrischen Ausrüstung (100A, 100B), und einer Halteeinheit (100A1) für das Halten eines Bodens des Gehäuses an einer Bodenplatte des Fahrzeugs (10), wobei die elektrische Ausrüstung (100A, 100B) einen Aufbau von einer annähernd rechtwinkligen Parallelepipedform besitzt, und das Gehäuse einen Aufbau besitzt, bei dem sich eine obere Seite des Gehäuses an einer hinteren Position weiter als die Bodenseite erstreckt, und das Gehäuse einen Aufbau hat, bei dem sich die Bodenseite des Gehäuses an einer vorderen Position, die der hinteren Position entgegengesetzt ist, weiter als die obere Seite erstreckt, ein Querschnitt des Gehäuses bei einer Betrachtung von einer Seite annähernd ein Parallelogramm mit einer horizontalen Basis ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Ausrüstung (100A, 100B) in dem Gehäuse derart angeordnet ist, dass der Boden der elektrischen Ausrüstung (100A, 100B) nicht parallel zu dem Boden des Gehäuses verläuft, wodurch Spalte jeweils zwischen der oberen und unteren Seite des Gehäuses und der elektrischen Ausrüstung (100A, 100B) für die Kühlluftzufuhr ausgebildet sind, und Spalte, in denen Kammern (102, 104) ebenfalls zum Kühlen der elektrischen Ausrüstung (100A, 100B) angeordnet sind, jeweils zwischen der elektrischen Ausrüstung (100A, 100B) und einer von zwei in der Längsrichtung entgegengesetzt liegenden Seiten des Gehäuses und der elektrischen Ausrüstung ausgebildet sind, und die elektrische Ausrüstung Anschlüsse (128) zur Eingabe und Ausgabe von elektrischem Strom hat, wobei die Anschlüsse an den Kammern (102, 104) anliegen.
Montageaufbau gemäß Anspruch 1, wobei die Kammern (102, 104) aus Harz ausgebildet sind.
Montageaufbau gemäß Anspruch 1, wobei die elektrische Ausrüstung (100A, 100B) in dem Gehäuse derart untergebracht ist, dass bei einer Betrachtung von einer Seite ein Ende an einer Oberseite der elektrischen Ausrüstung (100A, 100B) in Kontakt mit einer Endseite des Gehäuses an der Oberseite steht und ein Ende des Bodens der elektrischen Ausrüstung (100A, 100B) in Kontakt mit der anderen Endseite des Gehäusebodens steht.
Montageaufbau gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrische Ausrüstung (100A, 100B) entweder eine Sekundärbatterie, einen Kondensator oder eine Brennstoffzelle umfasst.
Fahrzeug mit einem Montageaufbau gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die elektrische Ausrüstung (100A, 100B) in einem Kofferraum und/oder unter einem vorderen Sitz (11) montiert ist.