CN106356483B - 车辆用电池单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆用电池单元，其能够抑制电池模块与前部横梁和后部横梁的相对移位，并且对电池模块的保护性能优良。车辆用电池单元具有：电池模块(11)；前部横梁(21)和后部横梁(22)，它们悬吊保持电池模块(11)；以及框架部件(23C)，其连结前部横梁(21)与后部横梁(22)。框架部件(23C)位于假想线(L1)上，该假想线(L1)连结前部横梁(21)上的与电池模块(11)的紧固点(C1)和后部横梁(22)上的与电池模块(11)的紧固点(C2)。

Description

车辆用电池单元

技术领域

本发明涉及设置于电动车辆、混合动力车辆等车辆的车辆用电池单元。

背景技术

在以马达作为驱动源的电动车辆、混合动力车辆等车辆中，通常设置了收纳有电池模块的电池单元。例如，专利文献1、2中，电池模块以被悬吊于前侧横梁和后侧横梁的方式支承在一对后侧框架间，该一对后侧框架沿着车辆的前后方向延伸且配置成在车宽方向上隔开规定间隔，所述前侧横梁和后侧横梁被架设于这一对后侧框架上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-193611号公报

专利文献2：日本特开2012-6519号公报

发明内容

然而，如专利文献1、2所示被支承的电池模块在被施加了使得电池模块移动那样较大的冲击时，无法维持前侧横梁与后侧横梁的间隔，还会存在发生电池模块与前部横梁和后部横梁的相对移位的可能性，在电池模块的保护方面还存在改善的余地。

本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种能够抑制电池模块与前部横梁和后部横梁的相对移位，并且电池模块的保护性能优良的车辆用电池单元。

为了达成上述目的，本发明第一方面提供一种车辆用电池单元(例如，后述的实施方式的电池单元100)，其具有：电池模块(例如，后述的实施方式的电池模块11)；

前部横梁(例如，后述的实施方式的前部横梁21)和后部横梁(例如，后述的实施方式的后部横梁22)，它们悬吊保持所述电池模块；以及

框架部件(例如，后述的实施方式的荷重传递构件23)，其连结前部横梁与后部横梁，

所述框架部件位于这样的假想线(例如，后述的实施方式的假想线L1、L2)上：该假想线连结所述前部横梁上的所述电池模块的紧固点(例如，后述的实施方式的紧固点C1、C3)与所述后部横梁上的所述电池模块的紧固点(例如，后述的实施方式的紧固点C2、C4)。

本发明第二方面基于第一方面所述的车辆用电池单元，其中，

在所述框架部件上安装有所述电池模块的维护检修用插头(例如，后述的实施方式的维护检修用插头80)，

所述维护检修用插头在高度方向上与所述前部横梁和所述后部横梁重叠。

本发明第三方面基于第二方面所述的车辆用电池单元，其中，

所述前部横梁和所述后部横梁紧固于在前后方向上延伸的左右一对车辆骨架部件(例如，后述的实施方式的底部框架8)，

所述维护检修用插头配置于由所述框架部件、所述前部横梁、所述后部横梁和一个所述车辆骨架部件形成的空间内。

本发明第四方面基于第二或第三方面所述的车辆用电池单元，其中，

所述维护检修用插头的上表面(例如，后述的实施方式的上表面80u)与所述前部横梁和所述后部横梁的上表面(例如，后述的实施方式的上表面21u、22u)处于同一个面。

本发明第五方面基于第二至第四方面中的任意一个方面所述的车辆用电池单元，其中，

所述维护检修用插头与所述电池模块经由母线(例如，后述的实施方式的母线82)而连接。

本发明第六方面基于第二至第四方面中的任意一个方面所述的车辆用电池单元，其中，

在所述电池模块上的所述前部横梁与所述后部横梁之间的部分，设置有电气设备(例如，后述的实施方式的电池ECU70)、与该电气设备连接的低电压配线(例如，后述的实施方式的低电压配线72)、以及与所述电池模块连接的高电压配线(例如，后述的实施方式的高电压配线74)，

所述低电压配线和所述高电压配线分区(例如，后述的实施方式的区域Y、X)配置。

本发明第七方面基于第六方面所述的车辆用电池单元，其中，

所述电气设备配置于所述维护检修用插头的侧方，并且安装于保持所述维护检修用插头的所述框架部件(例如，后述的实施方式的右侧荷重传递构件23C)。

发明的效果

根据本发明第一方面，将框架部件设置成连结支承电池模块的前部横梁和后部横梁的紧固点，因此能够提高电池模块的支承刚性。此外，可抑制被输入冲击时的电池模块与前部横梁和后部横梁的相对移位，能够有效地保护电池模块。

根据本发明第二方面，维护检修用插头固定于连结前部横梁与后部横梁的框架部件，并且被保持为与前部横梁和后部横梁在高度方向上重叠，因此能够可靠地保护维护检修用插头。

根据本发明第三方面，维护检修用插头配置于由框架部件、前部横梁、后部横梁和一个车辆骨架部件形成的空间内，因此能够更可靠地保护维护检修用插头。

根据本发明第四方面，维护检修用插头的上表面与前部横梁和后部横梁的上表面处于同一个面，因此即使将维护检修用插头固定在框架部件上也能够抑制对其他部件和后备箱的影响。

根据本发明第五方面，通过使用母线而能够缩短布线路径，能够提升组装性。

根据本发明第六方面，电气设备、低电压配线和高电压配线配置于前部横梁与后部横梁之间，因此在输入了冲击时能够保护电气设备、低电压配线和高电压配线不受冲击的影响。此外，低电压配线和高电压配线分区配置，因此能够防止错误组装，能够提升组装性。

根据本发明第七方面，在被输入冲击时能够使电池模块、电气设备和维护检修用插头的移位形成为相同相位，能够避免各自的缓冲。

附图说明

图1是表示配置有本发明一个实施方式的车辆用电池单元的车辆的车厢后部和后备箱下方的立体图。

图2是连接有外部进气管道的电池单元的分解立体图。

图3是壳体内的电池模块单元和内部进气管道的分解立体图。

图4是电池模块单元的分解立体图。

图5是电池模块单元的俯视图。

图6是局部放大表示电池模块单元的局部俯视图。

图7是局部放大表示电池模块单元的局部立体图。

图8是电池模块单元的侧视图。

标号说明

1：车辆，8：底部框架(车辆骨架部件)，11：电池模块，21：前部横梁，21u：前部横梁的上表面，22：后部横梁，22u：后部横梁的上表面，23：荷重传递构件(框架部件)，23A：左侧荷重传递构件(框架部件)，23B：中央荷重传递构件(框架部件)，23C：右侧荷重传递构件(框架部件)，70：电池ECU(电气设备)，72：低电压配线，74：高电压配线，80：维护检修用插头，80u：维护检修用插头的上表面，82：母线，100：电池单元(车辆用电池单元)，C1～C4：紧固点，L1、L2：假想线，X：区域，Y：区域。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的车辆用电池单元(以下，称作电池单元)的一个实施方式进行说明。另外，附图是按照标号的走向来看的，在以下的说明中，作为前后、左右、上下，按照从驾驶员观察到的方向，将附图中车辆的前方表示为Fr，后方表示为Rr，左侧表示为L，右侧表示为R，上方表示为U，下方表示为D。

[1.车辆]

图1是表示配置有本实施方式的电池单元100的车辆1的车厢6的后部和后备箱3的下方的立体图。

车辆1在配置于车厢6的后部坐席2的后方具有后备箱3。在后备箱3的下方，在收纳左右后轮的左右一对车轮罩WH间设置有电池收纳部5。电池收纳部5通过将底部面板7弯折为凹状而形成，在电池收纳部5中配置有电池单元100。在底部面板7的下方且在电池收纳部5的两旁，1对底部框架8在车辆1的前后方向延伸。后备箱3被覆盖电池单元100的行李板、侧饰板的延出部等而从后备箱下空间10中划分出来。图1中的标号9是后备箱3的底板面。图1中仅示出右侧的车轮罩WH，省略了左侧的车轮罩WH的图示。

[2.电池单元]

如图2～图4所示，电池单元100具有：电池模块单元200，其通过将具有多个电池11a的电池模块11和汇流管道112保持于电池框架14上而构成；内部进气管道210，其向电池模块单元200供给车厢内的空气；壳体15，其收纳电池模块单元200和内部进气管道210；以及罩16，其覆盖壳体15的上部开口。由壳体15和罩16包围的空间构成电池收容空间，电池模块单元200和内部进气管道210收纳于电池收容空间内。此外，如图1所示，电池单元100通过将从壳体15向左右突出的电池框架14的固定部14a经由底部面板7固定于底部框架8，而被配置于电池收纳部5中，该电池收纳部5在比后备箱3的底板面9靠下侧的位置构成后备箱下空间10的一部分。此外，电池单元100上连接有外部进气管道230。

[3.电池模块单元]

如图3和图4所示，电池模块单元200具有电池模块11、汇流管道112和电池框架14，电池模块11和汇流管道112保持在电池框架14上。此外，如后所述，电池框架14具有框架组装体20、下侧刚体30、左右一对侧板40和后部保护部件50。另外，汇流管道112与上述的外部进气管道230(图1)和内部进气管道210一起构成冷却机构。关于冷却机构省略详细说明，但是其利用外部进气管道230的上游侧进气管道118的进气口(未图示)而从车辆1的车厢6吸入空气，从进气口吸入的空气经由冷却风扇117、下游侧进气管道122、电池单元100内部的内部进气管道210(前侧内部进气管道111、后侧内部进气管道113)、电池模块11、汇流管道112和下侧刚体30而从形成于壳体15的后部侧的排气部119(图2)被排出到壳体15外部的电池收纳部5，并从电池收纳部5逐渐返回到车厢6内。

[3-1.电池模块]

电池模块单元200中沿前后方向(车辆长度方向)并排配置有2个电池模块11。电池模块11为矩形状，其以长度方向沿着左右方向(车宽方向)的方式配置于电池收容空间。

[3-2.电池框架]

如上所述，电池框架14具有：框架组装体20，其配置于电池模块11的上方；下侧刚体30，其配置于电池模块11的下方；左右一对侧板40，其连结下侧刚体30与框架组装体20；以及后部保护部件50，其配置于电池模块11的后方。

后部保护部件50是用于在车辆后部碰撞时保护电池单元100的后部，并且将车辆后部碰撞时的冲击传递给框架组装体20和下侧刚体30的部件。如图4所示，在后部保护部件50上，在上端部设置有固定于框架组装体20的后部横梁22的多个上侧固定部51，而在下端部设置有固定于下侧刚体30的多个下侧固定部52。

框架组装体20是俯视观察时呈梯子形状的框状框架，其具有：前部横梁21和后部横梁22，它们平行于电池模块11的长度方向即左右方向地延伸；以及荷重传递构件23，其将前部横梁21和后部横梁22在前后方向连结起来。荷重传递构件23由左侧荷重传递构件23A、中央荷重传递构件23B和右侧荷重传递构件23C构成。前部横梁21、后部横梁22和3个荷重传递构件23A、23B、23C都经过金属板材的冲压和弯曲加工而形成，构成了刚体。

下侧刚体30是构成电池单元100的底部的板状的刚体，如图2和图4所示，其与侧板40的下端部连结，并经由该侧板40而以悬吊状态保持于框架组装体20。在下侧刚体30的下表面部形成有肋群31。此外，在下侧刚体30的上表面部固定安装有4个支承垫33，在电池模块11的下方形成有相当于支承垫33的厚度的间隙，从而构成空气流路。

如图4所示，侧板40在其上端部设置有固定在框架组装体20上的前后一对上侧固定部41，而在其下端部设置有螺栓紧固至下侧刚体30上的前后一对下侧固定部42。4个上侧固定部41上固定设置有向上方垂直突出的螺钉部95a、95b、95c、95d，螺钉部95a、95b、95c、95d从下方贯通构成框架组装体20的前部横梁21的紧固孔21a、21b、后部横梁22的紧固孔22a、22b，并且被螺母61a、61b、61c、61d紧固，从而将左右一对侧板40固定于框架组装体20。此外，在侧板40的上下中间部形成有电池安装部43a、43b、43c、43d，在电池模块11的左右端部形成的螺钉部11c、11d、11e、11f从左右方向贯通该电池安装部43a、43b、43c、43d，并且被螺母62a、62b、62c、62d紧固，从而电池模块11经由侧板40以悬吊状态保持于框架组装体20。

一并参照图5，通过螺钉部95a、紧固孔21a和螺母61a，构成前部横梁21与电池模块11相紧固的紧固点C1，并且通过螺钉部95c、紧固孔22a和螺母61c，构成后部横梁22与电池模块11相紧固的紧固点C2。此外，通过螺钉部95b、紧固孔21b和螺母61b，构成前部横梁21与电池模块11相紧固的紧固点C3，并且通过螺钉部95d、紧固孔22b和螺母61d，构成后部横梁22与电池模块11相紧固的紧固点C4。这里，如图5所示，在俯视观察时，连结紧固点C1与紧固点C2的假想线L1配置为与右侧荷重传递构件23C重叠，并且连结紧固点C3与紧固点C4的假想线L2配置为与左侧荷重传递构件23A重叠。

相对于平行延伸的前部横梁21和后部横梁22，两条假想线L1、L2以垂直于前部横梁21和后部横梁22且彼此平行的方式在车辆前后方向上延伸。因此，前部横梁21、后部横梁22、左侧荷重传递构件23A和右侧荷重传递构件23C构成以紧固点C1、C2、C3、C4作为顶点的长方形。通过采用这种连结结构，就算有冲击作用于车辆，也能够维持前部横梁21与后部横梁22之间的间隔，能够提升电池模块11的支承刚性。

[4.维护检修用插头]

如图6和图7所示，在右侧荷重传递构件23C一体形成有前后一对臂部23d。臂部23d具有：基部23e，其从右侧荷重传递构件23C水平地向车宽方向外侧(右侧)突出；倾斜部23f，其从该基部23e向斜下方延伸；以及保持部23g，其从该倾斜部23f的下端部起进一步水平地向车宽方向外侧(右侧)延伸。前后的保持部23g位于同一高度，并且利用螺钉88而固定有电池模块11的维护检修用插头80。维护检修用插头80是在进行电池模块单元200的维护时，用于切断与电池模块11之间的电路以安全进行作业的装置。

如图8所示，维护检修用插头80配置为与前部横梁21和后部横梁22在高度方向上重叠。由此，能够利用前部横梁21和后部横梁22针对前后方向的冲击进行保护。此外，维护检修用插头80的上表面80u与前部横梁21和后部横梁22两者的上表面21u、22u为相同高度、即处于同一个面。通过这样使维护检修用插头80的上表面80u与前部横梁21和后部横梁22两者的上表面21u、22u处于同一个面，从而即使在右侧荷重传递构件23C上固定维护检修用插头80，也能够抑制对于其他部件的影响和对于后备箱3的影响。

维护检修用插头80通过母线82而与电池模块11电连接。由此，既能够缩短布线路径，又能够提升组装性。

[5.电池ECU]

在安装有维护检修用插头80的右侧荷重传递构件23C的车宽方向内侧(左侧)，在与中央荷重传递构件23B之间设置有电池ECU(电子控制控制单元)70。在中央荷重传递构件23B和右侧荷重传递构件23C上固定设置有垂直向上方突出的螺钉部23h、23i，螺钉部23h、23i从下方贯通电池ECU70的紧固孔70a、70b，并被螺母63a、63b紧固，从而使得电池ECU70被固定于中央荷重传递构件23B和右侧荷重传递构件23C。即，电池ECU70在前部横梁21与后部横梁22之间配设于电池模块11的上方。与电池ECU70同样地，与电池ECU70连接的低电压配线72和与电池模块11连接的高电压配线74也被布线于前部横梁21与后部横梁22之间且位于电池模块11的上方。如图5所示，高电压配线74配置于位于电池ECU70的前方的区域X中，低电压配线72分开地布线于区域X以外的区域Y中。另外图3和图4中省略了配线类。

这样，电池ECU70、与电池ECU70连接的低电压配线72和与电池模块11连接的高电压配线74配设于前部横梁21与后部横梁22之间，从而即使作用有冲击，也能够被框架组装体20保护。此外，通过将低电压配线72和高电压配线74布线于不同区域X、Y，从而可防止错误组装，能够提升组装性。

此外，隔着右侧荷重传递构件23C，在车宽方向外侧(右侧)配置维护检修用插头80，并且在车宽方向内侧(左侧)配置电池ECU70，因此即使冲击作用于车辆，也能够使电池模块11的移位、电池ECU70的移位和维护检修用插头80的移位都完全相同，能够避免各自的冲击。另外，电池ECU70的上表面70u处于与维护检修用插头80的上表面80u的上表面、前部横梁21和后部横梁22两者的上表面21u、22u大致相同的高度。

[6.电池单元的安装]

如上构成的电池单元100作为单元而被预先组装，并且经底部面板7而将电池框架14的固定部14a紧固于底部框架8，从而电池单元100在如上所述沿着前后方向延伸的左右一对底部框架8之间，安装于在车辆1的后备箱3下方的后备箱下空间10设置的电池收纳部5中。

此外，如图3所示，电池框架14的固定部14a具有紧固于底部框架8的固定点14b、以及从固定点14b朝向电池模块11向斜上方倾斜的上升部14c，利用该上升部14c规定电池单元100的安装高度。电池单元100在前后方向的安装位置被规定为，使得至少电池模块11配置于收纳左右后轮的左右一对车轮罩WH之间。

为了避免对后备箱3的容量的影响，上游侧进气管道118、电池ECU70和维护检修用插头80配置为最上表面在上升部14c的最上表面、换言之是前部横梁21和后部横梁22两者的上表面21u、22u以下。

此外，维护检修用插头80位于利用前部横梁21、后部横梁22、右侧荷重传递构件23C和右侧的底部框架8而划分出的空间内，维护检修用插头80的周围被刚体包围。

在搭载有如上构成的电池单元100的车辆1中，由于后部碰撞而在电池单元100的后部保护部件50上作用有荷重的情况下，该荷重从后部保护部件50传递至框架组装体20和下侧刚体30。并且，框架组装体20和下侧刚体30将从后部保护部件50输入的荷重经由作为主要的荷重传递路径而发挥功能的框架组装体20的荷重传递构件23和下侧刚体30的肋群31向前方传递，从而保护电池模块11不受车辆后部碰撞时的冲击的影响，防止其损伤。特别地，在框架组装体20中，右侧荷重传递构件23C被设置成连结支承电池模块11的前部横梁21和后部横梁22的紧固点C1、C2彼此，并且左侧荷重传递构件23A被设置成连结紧固点C3、C4彼此，因此可提高电池模块11的支承刚性。此外，在受到冲击时，能够抑制电池模块11、前部横梁21和后部横梁22间的相对移位，能够保护电池模块11、保持于框架组装体20上的电池ECU70和维护检修用插头80不受冲击影响。

如上所述，根据本实施方式的电池单元100，以连结支承电池模块11的前部横梁21和后部横梁22的紧固点C1、C2彼此的方式设置右侧荷重传递构件23C，并且以连结紧固点C3、C4彼此的方式设置左侧荷重传递构件23A，因此能够提高电池模块11的支承刚性。此外，能够抑制被输入冲击时的电池模块11与前部横梁21和后部横梁22的相对移位，能够有效保护电池模块11。

此外，维护检修用插头80固定于将前部横梁21与后部横梁22连结起来的右侧荷重传递构件23C，并且被保持为与前部横梁21和后部横梁22在高度方向上重叠，因此能够可靠地保护维护检修用插头80。

此外，维护检修用插头80配置于由右侧荷重传递构件23C、前部横梁21、后部横梁22和右侧的底部框架8形成的空间内，因此能够更可靠地保护维护检修用插头80。

此外，维护检修用插头80的上表面80u与前部横梁21和后部横梁22的上表面21u、22u处于同一个面，因此即使将维护检修用插头80固定在右侧荷重传递构件23C上也能够抑制对其他部件带来的影响和对后备箱3的影响。

此外，维护检修用插头80与电池模块11经由母线82而连接，因此能够缩短布线路径，能够提升组装性。

此外，电池ECU70、低电压配线72和高电压配线74配置于前部横梁21与后部横梁22之间，因此在输入了冲击时能够保护电池ECU70、低电压配线72和高电压配线74不受冲击影响。此外，低电压配线72和高电压配线74分区配置，因此能够防止错误组装，能够提升组装性。

此外，电池ECU70配置于维护检修用插头80的侧方，并且安装于保持维护检修用插头80的右侧荷重传递构件23C上，因此在输入了冲击时能够使电池模块11、电池ECU70和维护检修用插头80的移位为相同相位，能够避免各自的缓冲。

另外，本发明不限于上述实施方式，可以适当进行变形和改良等。本实施方式中，电池单元100具有2个电池模块11，而电池单元100具有至少1个电池模块11即可。

Claims (5)

1.一种车辆用电池单元，其具有：

电池模块；

前部横梁和后部横梁，它们悬吊保持所述电池模块；以及

框架部件，其连结前部横梁与后部横梁，

所述框架部件位于这样的假想线上：该假想线连结所述前部横梁上的所述电池模块的紧固点与所述后部横梁上的所述电池模块的紧固点，

在所述框架部件上安装有所述电池模块的维护检修用插头，

所述维护检修用插头在高度方向上与所述前部横梁和所述后部横梁重叠，

所述前部横梁和所述后部横梁紧固于在前后方向上延伸的左右一对车辆骨架部件上，

所述维护检修用插头配置于由所述框架部件、所述前部横梁、所述后部横梁和一个所述车辆骨架部件形成的空间内。

2.根据权利要求1所述的车辆用电池单元，其中，

所述维护检修用插头的上表面与所述前部横梁和所述后部横梁的上表面处于同一个面。

3.根据权利要求2所述的车辆用电池单元，其中，

所述维护检修用插头与所述电池模块经由母线而连接。

4.根据权利要求2所述的车辆用电池单元，其中，

在所述电池模块上的所述前部横梁与所述后部横梁之间的部分，设置有电气设备、与该电气设备连接的低电压配线、以及与所述电池模块连接的高电压配线，

所述低电压配线和所述高电压配线分区配置。

5.根据权利要求4所述的车辆用电池单元，其中，

所述电气设备配置于所述维护检修用插头的侧方，并且安装于保持所述维护检修用插头的所述框架部件。