JP4748010B2

JP4748010B2 - 電源装置

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Publication number: JP4748010B2
Application number: JP2006252896A
Authority: JP
Inventors: 好志中村; 敦史室田
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Current assignee: Toyota Motor Corp
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Filing date: 2006-09-19
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Description

本発明は、電源装置に関する。

電動機を駆動源として走行する電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などが知られている。このような車両においては、電動機にエネルギである電気を供給するための電池が搭載される。

ハイブリッド自動車や電気自動車等の大容量電源として、高エネルギ密度、高出力密度を達成できるリチウム二次イオン電池が開発され使用されている。リチウム二次イオン電池をハイブリッド自動車や電気自動車等に用いる場合には、大出力を確保するために複数の単位電池（電池セル）が直列に接続される。接続部材を介して電池を接続すると接続部材の電気抵抗によって電池の出力が低下する。さらに電池全体の体積に対して接続部材が占有する体積の割合が大きくなるほど電池の出力密度やエネルギ密度が低下する。

バイポーラ電池はこのような問題を解決可能な電池の１つであり、電池セル間の抵抗を低減することを可能にするともに小型化を可能にする。バイポーラ電池は一般的に電解質を介して複数のバイポーラ電極を積層した構造を有する。ここで、バイポーラ電極とは、たとえばシート状に形成された集電部材の一方の面に正極活物質層が形成され、集電部材の他方の面に負極活物質層が形成された電極のことを意味するものとする。バイポーラ電池の形状は様々であるが、一例を示すとたとえば薄板状である。

特開２００５−５１６３号公報においては、正極と負極の組合せの直列構成が１以上存在し、検知タブを有するバイポーラ構造の電池において、電池要素の外部が少なくとも１以上の樹脂群によって被覆されているバイポーラ電池が開示されている。このバイポーラ電池は、防水性に加え、車両に搭載可能な電源として、新たに気密性を有し、さらに防振性、耐衝撃性を具備すると開示されている。

特開２００３−３００４１９号公報においては、フロアパネルとフロアパネル上に配置されたフロントシートと、フロントシート下に配置された車両用バッテリパックとを備える車両用バッテリ搭載構造が開示されている。この車両用バッテリ搭載構造においては、車両用バッテリパックは、車両用バッテリパックを冷却した気体を排気する排気口を有する。排気口は、車両左側部に向かい合うように、車両室内に配置されている。車両用バッテリパックは、フロントシート下で車両中央側にオフセット配置されることが開示されている。この車両用バッテリ搭載構造によれば、構造を簡略化することができると開示されている。

特開２００３−３４１３７３号公報においては、助手席および運転席下に電源装置を配置し、助手席および運転席を電源装置内のサービスプラグを取外すことができる位置までスライド可能とした電源装置搭載構造が開示されている。この電源装置搭載構造によれば、助手席または運転席を取外さなくても、助手席または運転席をスライドさせるだけでサービスプラグを取外すことができると開示されている。
特開２００５−５１６３号公報特開２００３−３００４１９号公報特開２００３−３４１３７３号公報

電動機を駆動源として走行する電気自動車などに搭載される電源装置は、たとえば、トランクルームの内部やトランクルームの下側などに配置されていた。トランクルームの内部に電源装置が配置されるとトランクルームが狭くなる。トランクルームを広くしようとすると、人などが居住する車室が狭くなる。トランクルームの下側に電源装置を配置する場合においてもトランクルームの底が高い位置になり、トランクルームが狭くなってしまう。このように人の居るための空間を小さくしたり、荷物を搭載するための空間を小さくしたりすることにより電源装置を搭載していた。

電池パックのうち、たとえばバイポーラ電池は、小型化が可能であり、自動車に搭載するための空間が小さいという特長を有する。このような小型化が可能な電池パックは、上記の特開２００３−３００４１９号公報や、特開２００３−３４１３７３号公報に開示されているように、座席の下側に電池パックを配置することが検討されている。

しかし、座席の下側の空間は小さく、座席の下側に電池パックを配置するためには効率よく電池パックを冷却する必要性がある。また、座席の下側に電池パックを配置した場合においては、たとえばドアから近い位置に電池パックを配置するために、外部から大きな衝撃が加わったときに損傷を抑制するための構成が望まれていた。

本発明は、冷却性能に優れ、外部から衝撃が加わった場合の電池パックの損傷を抑制できる電源装置を提供することを目的とする。

本発明に基づく電源装置は、車両前部から車両後部へ延び、上側に向かって盛り上がるセンタートンネルが形成された車両のフロアパネルに搭載される電源装置であって、電池パックを備える。上記電池パックは、鉛直方向に積層されている複数の電池セル含む積層体と、積層体の上面に配置された第１集電板と、積層体の下面に配置された第２集電板とを含む。上記電池パックは、フロアパネルの上面のうち、センタートンネルによって仕切られた第１領域と第２領域との少なくとも一方に位置すると共に、座席の下側に配置されている。第１集電板の上側と座席の下側との間に、空気が流通可能な空間が形成され、電池パックの側面には、電池パックを外部の電気回路と電気的に接続するための電気補機が配置される。上記電池パックは、上記車両の幅方向において、車両中央側にオフセットして配置されている。この構成により、冷却性能に優れ、外部から衝撃が加わった場合の上記電池パックの損傷を抑制する電源装置を提供することができる。

上記発明において好ましくは、上記電気補機は、上記電池パックの車両外側に配置されている。この構成により、上記電池パックの冷却効果をさらに高くすることができる。また、上記電気補機が、上記電池パックの外側に配置されているため、大きな衝撃が加わった場合などにおいては、上記電気補機が衝撃を吸収して、上記電池パックの損傷をさらに抑制することができる。

上記発明において好ましくは、上記電気補機は、機器収容ケースと、上記機器収容ケースから露出するように配置されている安全プラグとを含む。上記安全プラグは、上記機器収容ケースから取り外すことにより上記電池パックからの電気の出力が遮断されるように形成されている。上記安全プラグは、上記機器収容ケースの車両外側に配置されている。この構成により、上記安全プラグを容易に引抜くことができる。

上記発明において好ましくは、上記電池パックは、バイポーラ電池を含む。上記バイポーラ電池は、エネルギ密度が高く小型化を図ることができる。また、積層可能な電池である。このため、本発明を容易に適用することができる。

本発明によれば、冷却性能に優れ、外部から衝撃が加わった場合の電池パックの損傷を抑制することができる電源装置を提供することができる。

図１から図９を参照して、本発明に基づく実施の形態における電源装置について説明する。本実施の形態における電源装置は、車両に搭載されている。

図１は、本実施の形態における車両の概略断面図である。本実施の形態における車両は、いわゆるセダンタイプの車両である。矢印３００に示す向きが鉛直方向の上向きであり、矢印３０１に示す向きが車両の前側を示す向きである。車両６０は、人が乗るための空間として車室５０を備える。車両６０は、車体を構成するフロアパネル１０を備える。車両６０は、前側座席１２０と後側座席１２５とを備える。前側座席１２０は、脚部材１２４を介してフロアパネル１０に固定されている。

本実施の形態における車両は、電源装置１を備える。電源装置１は、車室５０の内部に配置されている。本実施の形態における電源装置１は、前側座席１２０の下側に配置されている。電源装置１は、電池パック２を含む。

本実施の形態における電池パック２は、バイポーラ電池である。バイポーラ電池は、小型かつ高容量の二次電池である。バイポーラ電池は一般的に電解質を介して複数のバイポーラ電極が積層された構造を有する。バイポーラ電池は、電池セルが積層された構造を有する。本実施の形態における電池セルは、薄板状に形成されている。電池パック２の構造については、詳細に後述する。

図２は、本実施の形態における車両の概略断面図である。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に関する矢視断面図である。本実施の形態における車両は一対の前側座席１２０，１２２を備える。前側座席１２０は助手席であり、前側座席１２２は運転席である。本実施の形態における電源装置１は、助手席の下側に配置されている。

フロアパネル１０は、板状に形成されている。フロアパネル１０は、車両左側部１０ａ、車両右側部１０ｂ、車両前部１０ｃおよび車両後部１０ｄを有する。フロアパネル１０は、車両前部１０ｃから車両後部１０ｄへ延びるように形成されたセンタートンネル１１を有する。センタートンネル１１は、フロアパネル１０の強度を増す役割を果たす。さらに、センタートンネル１１の下側には、凹となる部分が形成され、この凹となる部分の内部に排気系部品や各種ケーブル等が収容される。

車両は、クロスメンバ１２を備える。クロスメンバ１２は、フロアパネル１０上に、センタートンネル１１の延びる方向とほぼ直交するように形成されている。クロスメンバ１２は、車両左側部１０ａから車両右側部１０ｂに向かって延びるように形成されている。車両は、センターピラー（Ｂピラー）１３を備える。センターピラー１３は、フロアパネル１０の車両左側部１０ａおよび車両右側部１０ｂに形成されている。センターピラー１３は、ほぼ鉛直方向に延びるように形成されている。

図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に関する矢視断面図である。センタートンネル１１は、上側に向かって突出するように盛り上がっている。本実施の形態におけるセンタートンネル１１は、断面形状が円弧状に形成されている。それぞれの前側座席１２０，１２２は、シートレール１２１を有する。シートレール１２１は、車両の前後方向に延びるように配置されている。

図４は、本実施の形態における電源装置の部分の概略斜視図である。図１から図４を参照して、フロアパネル１０に固定された前側座席１２０の脚部材１２４は、側方から見たときに湾曲するように形成されている。脚部材１２４の上面には、ガイドレール１２３が固定されている。ガイドレール１２３は、前側座席１２０に取り付けられたシートレール１２１と係合するように形成されている。ガイドレール１２３に対してシートレール１２１が車両の前後方向に移動することにより、前側座席１２０が移動するように形成されている。

本実施の形態における電源装置１は、４個の脚部材１２４に囲まれる空間に配置されている。電源装置１は、前側座席１２０とフロアパネル１０とに挟まれる空間に配置されている。

本実施の形態における電源装置１は、電池パック２を備える。電池パック２は、後述するように鉛直方向に積層されている複数の電池セルを含む。電池パック２は、フロアパネル１０に固定されている。電池パック２は、位置決め部材４に挟まれることによって位置が定められている。位置決め部材４は、車両の幅方向に延びるように形成されている。

電池パック２は、車両の幅方向において車両中央側にオフセットして配置されている。電池パック２は、平面的に見たときに、前側座席１２０の下側の領域のうち、車両の中央寄りの領域に配置されている。電池パック２は、センタートンネル１１で仕切られた運転席側の領域と助手席側の領域とのうち、一方の領域において、フロアパネルの側端部よりもセンタートンネルの方が近くなるように配置されている。本実施の形態においては、電池パック２は、フロアパネル１０の車両左側部１０ａよりもセンタートンネル１１の方が近くなるように配置されている。電池パック２の上面には機器が載置されず、電池パック２と前側座席１２０との間に空間が形成されている。

本実施の形態における電源装置１は、電池パック２を外部の電気回路と電気的に接続するための電気補機３を備える。電気補機３は、電池パック２の車両外側に配置されている。電気補機３は、フロアパネル１０に固定されている。電気補機３は、位置決め部材４に挟まれることによって位置が定められている。電池パック２と電気補機３とは、車両の幅方向に並べて配置されている。

電気補機３は、電池パック２と外部の電気回路を接続するための電気部品を含む。電気補機３は、機器収容ケース３ａを含み、電気部品は、機器収容ケース３ａの内部に配置されている。電気補機３は、電気部品として、後述するリレーやヒューズなどを含む。電気補機３は、安全プラグ１６０を含む。安全プラグ１６０は、機器収容ケース３ａから露出するように配置されている。本実施の形態における安全プラグ１６０は、電気補機３の機器収容ケース３ａの車両外側に配置されている。安全プラグ１６０は、機器収容ケース３ａの表面のうち、車両の外側に向かう表面に配置されている。

図５は、本実施の形態における電池パックおよび電気補機の回路を説明するブロック図である。本実施の形態における電気補機３は、ヒューズ１６１、安全プラグ１６０およびシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２を含む。

電池パック２は、複数の電池セルＣ１が直列に接続されて構成されている。直列接続された電池セルＣ１のうち、互いに隣り合う電池セルＣｍ，Ｃｎの間にヒューズ１６１と安全プラグ１６０とが電気的に接続されている。ヒューズ１６１の一方端は、電池セルＣｍの負極に接続されている。ヒューズ１６１の他方端と電池セルＣｎの正極との間には、安全プラグ１６０が接続されている。

安全プラグ１６０を電気補機３に取り付けた場合には、端子Ｔ１，Ｔ２の間が安全プラグ１６０によって電気的に接続される。これにより電池パック２の内部の複数の電池セルＣ１は直列に接続され、ケーブル２１０に電気が出力される。安全プラグ１６０を取外した場合には端子Ｔ１，Ｔ２の間は電気的に非接続となる。電池パック２に接続されるケーブル２１０には電気は出力されない。

システムメインリレーＳＭＲ１は、電池パック２の正極端子とケーブル２１０の電気経路の途中に配置されている。システムメインリレーＳＭＲ２は、電池パック２の負極端子とケーブル２１０の電気経路の途中に配置されている。パワースイッチ（メインスイッチ）１６２のオン時には、リレー制御回路１６３によってシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がオンの状態になる。これにより電池パック２とケーブル２１０とが接続される。一方で、パワースイッチ１６２のオフ時には、リレー制御回路１６３によってシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がオフの状態になる。これにより電池パック２からケーブル２１０への出力経路が遮断される。

パワースイッチ１６２は車室内に設けられ、たとえば運転者によって操作される。本実施の形態においては、電池パック２の出力経路を乗員の手動操作によって遮断可能な装置として、パワースイッチ１６２の他に安全プラグ１６０が車室内に配置されている。仮に車両の異常時において、リレー制御回路１６３が故障したためにパワースイッチ１６２の操作では電池パック２の出力経路を遮断できない状態が生じたとしても、乗員は安全プラグ１６０を引抜くことで電池パック２の出力経路を容易に遮断できる。

次に、図６から図８を参照して、本実施の形態における電池パックとしてのバイポーラ電池についてより詳細に説明する。

図６は、本実施の形態における電池パックの概略斜視図である。本実施の形態における電池パック２は、積層体３１、負極集電板２１および正極集電板２３を備える。積層体３１は、負極集電板２１および正極集電板２３に挟持されている。負極集電板２１および正極集電板２３は、固定部材３５によって互いに固定されている。負極集電板２１および正極集電板２３のそれぞれの集電板の表面には、絶縁フィルム２４が配置されている。絶縁フィルム２４により、車体と電池パック２との絶縁が形成される。

矢印３００は、鉛直方向の上向きを示す。本実施の形態における電池パック２は、負極集電板２１が上側に配置され、正極集電板２３が下側に配置されている。

図７に、本実施の形態における積層体の部分の拡大概略断面図を示す。積層体３１は、複数の電池セル２５を含む。本実施の形態における電池セル２５は、矢印３００に示す鉛直方向に積層されている。電池セル２５は、正極をなす正極活物質層２８と、負極をなす負極活物質層２６と、正極活物質層２８と負極活物質層２６との間に介在する電解質層２７とから構成されている。

電解質層２７は、イオン伝導性を示す材料から形成される層である。電解質層２７は、固体電解質であっても良いし、ゲル状電解質であっても良い。電解質層２７を介在させることによって、正極活物質層２８および負極活物質層２６間のイオン伝導がスムーズになり、バイポーラ電池の出力を向上させることができる。

複数の電池セル２５は、積層方向に隣り合う位置で正極活物質層２８と負極活物質層２６とが対向するように積層されている。複数の電池セル２５同士の間には、それぞれシート状の集電箔２９が設けられている。集電箔２９の一方の面２９ｂに正極活物質層２８が配置され、集電箔２９の他方の面２９ａに負極活物質層２６が配置されている。正極活物質層２８および負極活物質層２６は、たとえばスパッタリングにより集電箔２９の表面上に形成されている。

バイポーラ電極３０は、電池セル２５の積層方向に隣り合う電解質層２７同士の間に配置された正極活物質層２８、集電箔２９および負極活物質層２６の組により構成されている。バイポーラ電池では、１つのバイポーラ電極３０には、正極をなす正極活物質層２８と負極をなす負極活物質層２６との双方を含む。

複数の電池セル２５は、負極集電板２１に最も近い側に配置される電池セル２５ｊと、正極集電板２３に最も近い側に配置される電池セル２５ｋとを含む。電池セル２５ｊは、負極集電板２１側の端に負極活物質層２６が配置されるように設けられている。電池セル２５ｋは、正極集電板２３側の端に正極活物質層２８が配置されるように設けられている。これにより電池セル２５ｊの負極活物質層２６に負極集電板２１が接触して、電池セル２５ｋの正極活物質層２８に正極集電板２３が接触する。

図８に本実施の形態における電池パックの端部の概略断面図を示す。電池パックの端部においては、リング形状を有するシール部材３７が配置されている。シール部材３７は、電池セル２５の積層方向に隣り合う集電箔２９同士の間に配置されている。シール部材３７は、電解質層２７が設けられた空間と固定部材３５との間を遮蔽している。

シール部材３７が配置されることにより、電解質層２７が漏出することを防止できる。なお、電解質層２７が固体電解質から形成されている場合には、シール部材３７が設けられなくても良い。または、積層体３１がケースに密封されていていもよい。シール部材３７に代えて、積層体３１の周りに絶縁性物質が配置されていても構わない。たとえば、積層体３１の外周が樹脂封止されていても構わない。

次に、バイポーラ電池を構成する各部材について詳細な説明を行なう。集電箔２９は、たとえばアルミニウムから形成されている。この場合、集電箔２９の表面に設けられる活物質層が固体高分子電解質を含んでいる場合においても、集電箔２９の機械的強度を十分に確保することができる。集電箔２９は、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）もしくはこれらの合金等、アルミニウム以外の金属の表面にアルミニウムを被膜することによって形成されても良い。

正極活物質層２８は、正極活物質および固体高分子電解質を含む。正極活物質層２８は、イオン伝導性を高めるための支持塩（リチウム塩）、電子伝導性を高めるための導電助剤、スラリー粘度の調整溶媒としてのＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、重合開始剤としてのＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）等を含んでも良い。

正極活物質としては、リチウムイオン二次電池で一般的に用いられる、リチウムと遷移金属との複合酸化物を使用することができる。正極活物質として、たとえば、ＬｉＣｏＯ_２等のＬｉ・Ｃｏ系複合酸化物、ＬｉＮｉＯ_２等のＬｉ・Ｎｉ系複合酸化物、スピネルＬｉＭｎ_２Ｏ_４等のＬｉ・Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＦｅＯ_２等のＬｉ・Ｆｅ系複合酸化物などが挙げられる。その他、ＬｉＦｅＰＯ_４等の遷移金属とリチウムとのリン酸化合物や硫酸化合物；Ｖ_２Ｏ_５、ＭｎＯ_２、ＴｉＳ_２、ＭｏＳ_２、ＭｏＯ_３等の遷移金属酸化物や硫化物；ＰｂＯ_２、ＡｇＯ、ＮｉＯＯＨ等が挙げられる。

固体高分子電解質は、イオン伝導性を示す高分子であれば、特に限定されず、たとえば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体などが挙げられる。このようなポリアルキレンオキシド系高分子は、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２等のリチウム塩を容易に溶解する。固体高分子電解質は、正極活物質層２８および負極活物質層２６の少なくとも一方に含まれる。より好ましくは、固体高分子電解質は、正極活物質層２８および負極活物質層２６の双方に含まれる。

支持塩としては、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２、もしくはこれらの混合物等を使用することができる。導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等を使用することができる。

負極活物質層２６は、負極活物質および固体高分子電解質を含む。負極活物質層は、イオン伝導性を高めるための支持塩（リチウム塩）、電子伝導性を高めるための導電助剤、スラリー粘度の調整溶媒としてのＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、重合開始剤としてのＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）等を含んでも良い。

負極活物質としては、リチウムイオン二次電池で一般的に用いられる材料を使用することができる。但し、固体電解質を使用する場合、負極活物質として、カーボンもしくはリチウムと金属酸化物もしくは金属との複合酸化物を用いることが好ましい。より好ましくは、負極活物質は、カーボンもしくはリチウムと遷移金属との複合酸化物である。さらに好ましくは、遷移金属はチタンである。つまり、負極活物質は、チタン酸化物もしくはチタンとリチウムとの複合酸化物であることがさらに好ましい。

電解質層２７を形成する固体電解質としては、たとえば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体等、固体高分子電解質を使用することができる。固体電解質は、イオン伝導性を確保するための支持塩（リチウム塩）を含む。支持塩としては、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２、もしくはこれらの混合物等を使用することができる。

さらに、正極活物質層２８、負極活物質層２６および電解質層２７を形成する材料の具体例を表１から表３に示す。表１は、電解質層２７が有機系固体電解質である場合の具体例を示し、表２は、電解質層２７が無機系固体電解質である場合の具体例を示し、表３は、電解質層２７がゲル状電解質である場合の具体例を示す。

図９は、本実施の形態における比較例の電源装置の概略斜視図である。比較例としての電源装置５は、電池パック６と、電気補機７とを備える。電源装置５は、前側座席の脚部材１２４に挟まれる領域に配置されている。電源装置５は、フロアパネル１０と前側座席とに挟まれる空間に配置されている。

比較例の電源装置５の電池パック６は、平面視したときの面積が大きく形成され、高さが低く形成されている。電池パック６の出力電圧と、本実施の形態における電池パック２との出力電圧とは同じである。また、比較例の電池パック６の容量は、本実施の形態における電池パック２の容量と同じである。

比較例における電池パック６は、水平方向に拡がるように形成され、平面視したときの面積が大きくなるように形成されている。比較例の電池パック６においては、平面視したときに、センタートンネル１１の側方の領域において、車両幅方向のほぼ全体にわたるように形成されている。比較例の電源装置５は、電気補機７が電池パック６の上面に載置されている。電気補機７は、薄型に形成されている。

比較例としての電源装置５は、電池パック６の下面がフロアパネル１０に接触している。電池パック６の下面においては、フロアパネル１０に対して放熱を行なうことができる。しかしながら、空気は矢印３０２に示すように電気補機７と前側座席との間を流れ、電池パック６の上面には、流れる空気がほとんど接触しない。または、電気補機７が電池パック６の上面に載置されているために、電池パック６の放熱が妨げられる。電池パック６の上面においては、冷却性能が悪いという問題がある。

図１から図４を参照して、本実施の形態における電源装置は、電池パック２を備え、電池パックは、車両中央側にオフセットして配置されている。電池パック２は、鉛直方向に電池セルが積層されることにより、平面視したときの面積が小さく形成され、高さが高くなっている。電池パック２の車両外側の側方には、大きな空間が形成され、この空間に電気補機３が配置されている。

図４を参照して、本実施の形態における電池パック２においては、下面からフロアパネル１０に対して放熱が行なわれることにより効果的に冷却することができる。電池パック２の上側には空間が形成されているため、矢印３０２に示すように電池パック２の上面に沿って空気が流れる。電池パック２は、上面が流れる空気が接触する。電池パック２の上面が冷却される。すなわち、電池パック２と前側座席１２０との間に空間が形成されているため、この空間を空気が流れることにより、電池パック２の上面を効率的に冷却することができる。このように、電池パック２を効果的に冷却することができる。

また、図１から図４を参照して、車両左側部１０ａから車などが衝突したり、車両左側部１０ａから建造物に衝突したりして、電池パック２の近傍の車体に大きな衝撃が加わる場合がある。本実施の形態においては、電池パック２が車両中央側にオフセットして配置されているため、電池パック２の側方に大きな空間が形成され、この空間がクラッシャブルゾーンになる。このために、側方から大きな衝撃などがあった場合においても、電池パック２の損傷を抑制することができる。

また、本実施の形態における電源装置は、電気補機が、電池パックの車両外側に配置されている。電気補機は、クラッシャブルゾーンに配置されている。側方からの大きな衝撃があった場合には、電池パックの前に電気補機に対して衝撃が加わる。このため、電気補機において、衝突エネルギを吸収することができ、電池パックに加わる衝撃を小さくすることができる。この結果、電池パックの損傷を抑制することができる。電池パックに電気的に接続される電気補機は、複数の高電圧の部品を含む場合があり、この場合には高電圧の部品同士は互いに離れて配置されている。このため、電気補機の内部には、空間が多く形成されている。これらの空間により、側方から受ける衝突エネルギを効率よく吸収することができる。

また、本実施の形態においては、安全プラグが電気補機の機器収容ケースの車両外側に配置されている。この構成により、フロアパネルと前側座席との間に手を挿入して、容易に安全プラグを引抜くことができる。

本実施の形態においては、バイポーラ電池を含む電池パックを例に取り上げて説明したが、この形態に限られず、電池パックは、積層されている複数の電池セルを含めばよい。たとえば、電池パックは、全固体電池であっても構わない。

本実施の形態においては、電池パックの側方に電気補機としてヒューズやリレーなどを含む機器が配置されているが、この形態に限られず、任意の機器が配置されていても構わない。たとえば、電源装置が電池パックを冷却するための冷却装置を含み、この冷却装置が電池パックの側方に配置されていても構わない。

本実施の形態における電池パックは、それぞれの積層シートが１列に積層された積層体を例に取り上げて説明したが、この形態に限られず、たとえば、積層シートが複数列に積層されていても構わない。また、それぞれの電池セルの電気的な接続方法に制限はなく、任意の個数の電池セルが直列に接続されていても並列に接続されていても構わない。

また、本実施の形態における安全プラグは、積層されている電池セルの積層体の途中に電気回路を挿入して、導通を遮断するように形成されているが、この形態に限られず、安全プラグは、電池パックが供給する電気の導通を遮断することができるように形成されていれば構わない。

また、本実施の形態における電池パックは、負極集電板が上側になるように配置されているが、この形態に限られず、正極集電板が上側になるように配置されていても構わない。

また、本実施の形態においては、前側座席のうち助手席の下側に電源装置が配置されているが、この形態に限られず、運転席の下側に電源装置が配置されていても構わない。さらには、後側座席の下側に電源装置が配置されていても構わない。

上述のそれぞれの図において、同一または相当する部分には、同一の符号を付している。

なお、今回開示した上記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。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を含むものである。

本発明に基づく実施の形態における車両を鉛直方向に切断したときの第１の概略断面図である。本発明に基づく実施の形態における車両を水平方向に切断したときの概略断面図である。本発明に基づく実施の形態における車両を鉛直方向に切断したときの第２の概略断面図である。実施の形態における電源装置の概略斜視図である。実施の形態における電源装置の電気回路を説明するブロック図である。実施の形態における電池パックの概略斜視図である。実施の形態における電池パックの積層体の概略断面図である。実施の形態における電池パックの端部の概略断面図である。実施の形態における比較例の電源装置の概略斜視図である。

符号の説明

１，５電源装置、２，６電池パック、３，７電気補機、３ａ機器収容ケース、４位置決め部材、１０フロアパネル、１０ａ車両左側部、１０ｂ車両右側部、１０ｃ車両前部、１０ｄ車両後部、１１センタートンネル、１２クロスメンバ、１３センターピラー、２１負極集電板、２３正極集電板、２４絶縁フィルム、２５，２５ｊ，２５ｋ電池セル、２６負極活物質層、２７電解質層、２８正極活物質層、２９集電箔、２９ａ，２９ｂ面、３０バイポーラ電極、３１積層体、３５固定部材、３７シール部材、５０車室、６０車両、１２０，１２２前側座席、１２１シートレール、１２３ガイドレール、１２４脚部材、１２５後側座席、１６０安全プラグ、１６１ヒューズ、１６２パワースイッチ、１６３リレー制御回路、２１０ケーブル、３００〜３０２矢印、Ｃ１，Ｃｍ，Ｃｎ電池セル、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２システムメインリレー、Ｔ１，Ｔ２端子。

Claims

車両前部から車両後部へ延び、上側に向かって盛り上がるセンタートンネルが形成された車両のフロアパネルに搭載される電源装置であって、
電池パックを備え、
前記電池パックは、鉛直方向に積層されている複数の電池セルを含む積層体と、前記積層体の上面に配置された第１集電板と、前記積層体の下面に配置された第２集電板とを含み、
前記電池パックは、前記フロアパネルの上面のうち、前記センタートンネルによって仕切られた第１領域と第２領域との少なくとも一方に位置すると共に、座席の下側に配置され、
前記第１集電板の上側と前記座席の下側との間に、空気が流通可能な空間が形成され、
前記電池パックの側面には、前記電池パックを外部の電気回路と電気的に接続するための電気補機が配置され、
前記電池パックは、前記車両の幅方向において、車両中央側にオフセットして配置されている、電源装置。
前記電気補機は、前記電池パックの車両外側に配置されている、請求項１に記載の電源装置。
前記電気補機は、機器収容ケースと、
前記機器収容ケースから露出するように配置されている安全プラグと
を含み、
前記安全プラグは、前記機器収容ケースから取り外すことにより前記電池パックからの電気の出力が遮断されるように形成され、
前記安全プラグは、前記機器収容ケースの車両外側に配置されている、請求項２に記載の電源装置。
前記電池パックは、バイポーラ電池を含む、請求項１から３のいずれかに記載の電源装置。