CN112787019A - 车辆用电池单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够适当地保护电池模块的车辆用电池单元。车辆用电池单元(10)具备：电池模块(M)，其在车宽方向上层叠有多个电池单元(BC)；及模块壳体(MC)，其收容电池模块(M)。模块壳体(MC)具备：一对侧板(45)，它们保持电池模块(M)的侧面；底部板(46)，其连结一对侧板(45)的下端部；及一对端块(47)，它们在电池模块(M)的层叠方向上配置于电池模块(M)的两端部，并连结一对侧板(45)。端块(47)通过紧固螺栓(BL2)紧固在层叠方向上的侧板(45)的端面，端块(47)的厚度(T1)比侧板(45)的厚度(T2)厚。

Description

车辆用电池单元
本申请是申请日为2018年12月11日、申请号为201811514644.7、发明名称为“车辆用电池单元”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种搭载于车辆上的车辆用电池单元。
背景技术
一直以来，在电动车辆等中搭载有电池模块。例如，在专利文献1中公开了一种电池模块，该电池模块具备电池模块及收容电池模块的模块壳体(例如，专利文献1)。
在先技术文献
专利文献1：美国专利申请公开第2014/0342195号说明书
在这种电池模块中，因由温度变化和随时间劣化引起的单电池的膨胀，发生电池模块的单电池层叠方向上的负荷(以下，适当地称为单电池厚度约束反作用力。)。近年来，随着单电池的高容量化和高能量密度化，处于在单电池内装入更多的活性物质的方向上，因此单电池厚度约束反作用力呈增加的趋势。
另外，搭载在车辆上的电池单元需要保护电池模块免受碰撞等冲击。
发明内容
本发明提供一种能够适当地保护电池模块的车辆用电池单元。
本发明涉及一种车辆用电池单元，其具备：
电池模块，其在车宽方向上层叠有多个电池单元；及
模块壳体，其收容该电池模块，
在所述车辆用电池单元中，
所述模块壳体具备：
一对侧板，它们保持所述电池模块的侧面；
底部板，其连结该一对侧板的下端部；及
一对端块，它们在所述电池模块的层叠方向上配置于所述电池模块的两端部，并连结所述一对侧板，
所述端块通过紧固螺栓紧固在所述层叠方向上的所述侧板的端面，
所述端块的厚度比所述侧板的厚度厚。
发明效果
根据本发明，端块通过紧固螺栓紧固在层叠方向上的侧板的端面。因此，侧板为了保持紧固螺栓而具有规定厚度，但由于端块的厚度比该侧板的厚度厚，因此电池模块由侧板及端块牢固地保持。因此，由端块接受单电池厚度约束反作用力。另外，即使在从外部向端块输入负荷的情况下，也由端块接受该负荷，进而将端块及侧板用作负载路径部件，由此能够适当地保护电池模块。
附图说明
图1是图1的车辆用电池单元的立体图。
图2是图1的车辆用电池单元的内部的立体图。
图3是图2的A部分的主要部分立体图。
图4是图3的2个电池模块的主要部分立体图。
图5是紧固在电池壳体上的模块壳体的立体剖视图。
附图标记说明：
10 车辆用电池单元
11 电池壳体
11F 前框架(骨架部件)
11u 前框架的上表面(骨架部件的上表面)
14 横梁(骨架部件)
14u 横梁的上表面(骨架部件的上表面)
45 侧板
46 底部板
47 端块
74 制冷剂配管配置部
80 制冷剂配管
BC 电池单元
BL2 紧固螺栓
BL3 紧固部件
M 电池模块
T1 端块的厚度
T2 侧板的厚度
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施方式的车辆用电池单元(以下，称为电池单元。)进行说明。附图中，将电池单元的前方表示为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。
如图1及图2所示，电池单元10具备电池模块M、收容电池模块M的模块壳体MC、收纳模块壳体MC的电池壳体11及设置于电池壳体11上的连接器部C1、C2，并且所述电池单元10配置在车辆的底板下方。
电池壳体11在具有大致矩形形状的底部板11B(参照图5)上具备在左右方向(车宽方向)上对置的左侧框架11LS和右侧框架11RS、及在前后方向上对置的前框架11F和后框架11R，由左侧框架11LS、右侧框架11RS、前框架11F及后框架11R包围的空间构成电池收容部13。
电池收容部13设置于前框架11F与后框架11R之间，并由沿车辆的左右方向延伸并与左侧框架11LS和右侧框架11RS连接的3条横梁14(14A、14B、14C)分成4个电池收容部13F、13CF、13CR、13R。
关于电池模块M，在前后方向上设置10排，且从最前排开始依次排列配置有第1模块M1、第2模块M2、第3模块M3、……、第10模块M10。在各模块M1～M10中，在左右方向上层叠多个电池单元BC。
关于模块壳体MC，在前后方向上设置有4个，且从最前排开始依次排列配置有第1模块壳体41、第2模块壳体42、第3模块壳体43、第4模块壳体44。
第1模块M1及第2模块M2在由第1模块壳体41保持的状态下被收容在位于最前方的电池收容部13F，第3模块M3～第5模块M5在由第2模块壳体42保持的状态下被收容在位于电池收容部13F的后方的电池收容部13CF，第6模块M6～第8模块M8在由第3模块壳体43保持的状态下被收容在位于电池收容部13CF的后方的电池收容部13CR，第9模块M9及第10模块M10在由第4模块壳体44保持的状态下被收容在位于电池收容部13CR的后方的电池收容部13R。需要说明的是，图2中，模块壳体41～44被简化。关于模块壳体MC的具体结构，以第1模块壳体41为例，利用图3～图5在后面进行说明。
另外，在电池壳体11上设置有沿车辆的前后方向延伸并与前框架11F和后框架11R连接的框架部件15。框架部件15通过立起部20F、20R配置在比电池模块M及横梁14更高的位置。
构成电池壳体11的左侧框架11LS、右侧框架11RS、前框架11F、后框架11R、横梁14及框架部件15均为金属制结构部件。需要说明的是，结构部件是指形成电池单元10作为结构物的骨料，并且为形成用于保护电池模块M免受冲击的负载路径的部件。框架部件15作为提高对车辆俯仰的刚性的结构部件发挥作用。因此，收容在电池壳体11中的电池模块M等电气零件受到保护免受由于车辆的碰撞等而产生的冲击。
电池壳体11被金属制罩17覆盖。通过将螺栓BL1紧固到固定在横梁14上的螺母12来固定罩17，并且通过焊接等接合于左侧框架11LS、右侧框架11RS、前框架11F及后框架11R。在罩17的左右方向中央部设置有根据框架部件15的形状沿前后方向延伸的隆起部17a。需要说明的是，该罩17的隆起部17a收容于在底板上形成的中央通路。第1连接器部C1从隆起部17a的前部暴露，第2连接器部C2从隆起部17a的后部暴露。
以下，参照图3～图5对本发明的模块壳体MC进行详细说明。
模块壳体MC具备：保持电池模块M的侧面的一对侧板45；连结该一对侧板45的下端部的底部板46；及在电池模块M的层叠方向上配置在电池模块M的两端部，并连结一对侧板45的一对端块47。需要说明的是，在收容多排电池模块M的模块壳体MC中，至少一个侧板45可以兼做支承一侧的列的一对侧板45和支承另一侧的列的一对侧板45。
需要说明的是，在以下说明中，以第1模块壳体41为例进行说明，但第2模块壳体42～第4模块壳体44也具有相同或同等的结构。另外，第1模块壳体41在左右具有相同或同等的结构，因此，在以下说明中仅对第1模块壳体41的左侧的结构进行说明。
在收容第1模块M1及第2模块M2的第1模块壳体41中，从前方依次配置在左右方向上彼此平行地延伸的前面板45A、中间板45B及后面板45C，前面板45A和中间板45B成对而形成收容第1模块M1的空间，中间板45B和后面板45C成对而形成收容第2模块M2的空间。中间板45B兼做支承第1模块M1的一对侧板45及支承第2模块M2的一对侧板45。
通过由底部板46一体成形而形成前面板45A、中间板45B及后面板45C的下端部，制冷剂沿左右方向穿过的水套WJ一体地形成在底部板46上。
中间板45B及后面板45C在左右方向上比前面板45A长，在中间板45B的前表面45Bf形成有凹陷部60。凹陷部60从中间板45B的左端面形成到在左右方向上与前面板45A的左端面相同的位置。因此，在中间板45B的前表面45Bf，抵接面形成在与前面板45A的左端面相同的位置。
前端块47F抵接于前面板45A的左端面及中间板45B的碰撞面并通过紧固螺栓BL2而固定，后端块47R抵接于中间板45B的左端面及后面板45C的左端面并通过紧固螺栓BL2而固定。这样，端块47(47F、47R)通过紧固螺栓BL2紧固在侧板45(45A、45B、45C)的端面及碰撞面，因此侧板45(45A、45B、45C)具有规定的厚度，以便满足保持紧固螺栓BL2所需的刚性。
在此，端块47(47F、47R)的厚度T1变得比侧板45(45A、45B、45C)的厚度T2厚。需要说明的是，端块47(47F、47R)的厚度T1是指端块47(47F、47R)的左右方向上的最大宽度，侧板45(45A、45B、45C)的厚度T2是指侧板45(45A、45B、45C)的前后方向上的最大宽度。
前端块47F具备与第1模块M1的左侧面对置的均匀厚度的板部71及向板部71的外侧隆起的块部72，后端块47R也具备与第2模块M2的左侧面对置的均匀厚度的板部71及向板部71的外侧隆起的块部72。因此，本实施方式中的端块47(47F、47R)的厚度T1是指将端块47(47F、47R)的板部71和块部72相加而得的长度。
这样，电池模块M(M1、M2)由侧板45(45A、45B、45C)及端块47(47F、47R)牢固地保持。因此，即使单电池厚度约束反作用力因由温度变化和随时间劣化而引起的单电池的膨胀而增加，也由端块47(47F、47R)接受单电池厚度约束反作用力。另外，即使向端块47(47F、47R)输入侧面碰撞负荷的情况下，也由端块47(47F、47R)接受侧面碰撞负荷，进而将端块47(47F、47R)及侧板45(45A、45B、45C)用作负载路径部件，由此能够适当地保护电池模块M(M1、M2)。端块47(47F、47R)的厚度T1优选为侧板45(45A、45B、45C)的厚度T2的2倍以上。
另外，前端块47F的后部外侧及后端块47R的前部外侧成为未形成块部72的连接部配置空间73，以便避开向水套WJ供给制冷剂的制冷剂配管80的连接部81。将后端块47R的块部72的高度设定得比板部71低，块部72的上部成为配置制冷剂配管80的制冷剂配管配置部74。制冷剂配管配置部74设置于比后端块47R的外侧端面更靠内侧的位置。由此，即使在输入侧面碰撞负荷的情况下，也能够抑制制冷剂从制冷剂配管80泄漏。
另外，模块壳体MC以悬挂于在前后方向上相邻的骨架部件的上表面的方式通过紧固部件紧固。若再次以第1模块壳体41为例进行进一步具体说明，则在收容第1模块M1及第2模块M2的第1模块壳体41中，前凸缘48f沿左右方向延伸设置在前面板45A的前表面45Af，并且，后凸缘48r沿左右方向延伸设置在后面板45C的后表面45Cr。在前凸缘48f及后凸缘48r以规定的间隔设置有螺栓孔49，经由该螺栓孔49，前凸缘48f固定在前框架11F的上表面11u，且后凸缘48r固定在横梁14A的上表面14u。因此，能够容易地从上方将第1模块壳体41组装于电池壳体11。另外，当第1模块壳体41相对于前框架11F及横梁14A相对移动时，能够通过断开螺栓BL3来吸收侧面碰撞负荷。
需要说明的是，本发明不限定于上述实施方式，能够适当地进行变形、改良等。
另外，本说明书中至少记载了以下事项。需要说明的是，括号内示出了在上述实施方式中相对应的构成要件等，但并不限定于此。
(1)一种车辆用电池单元(10)，其具备：
电池模块(M)，其在车宽方向上层叠有多个电池单元(BC)；及
模块壳体(MC)，其收容该电池模块，
在所述车辆用电池单元中，
所述模块壳体具备：
一对侧板(45)，它们保持所述电池模块的侧面；
底部板(46)，其连结该一对侧板的下端部；及
一对端块(47)，它们在所述电池模块的层叠方向上配置于所述电池模块的两端部，并连结所述一对侧板，
所述端块通过紧固螺栓(BL2)紧固在所述层叠方向上的所述侧板的端面，
所述端块的厚度(T1)比所述侧板的厚度(T2)厚。
根据(1)的车辆用电池单元，端块通过紧固螺栓紧固在层叠方向上的侧板的端面。因此，侧板为了保持紧固螺栓而具有规定厚度，但是由于端块的厚度比该侧板的厚度厚，因此，电池模块由侧板及端块牢固地保持。因此，由端块接受单电池厚度约束反作用力。另外，即使在从外部向端块输入负荷的情况下，也由端块接受该负荷，进而将端块及侧板用作负载路径部件，由此能够适当地保护电池模块。
(2)根据(1)所述的车辆用电池单元，其中，
所述端块的厚度为所述侧板的2倍以上的厚度。
根据(2)的车辆用电池单元，即使在向端块输入侧面碰撞负荷的情况下，也能够更适当地保护电池模块。
(3)根据(1)或(2)所述的车辆用电池单元，其中，
在所述端块上设置有配置制冷剂配管的制冷剂配管配置部(74)，该制冷剂配管配置部设置于所述端块的在所述层叠方向上比所述端块的端面更靠内侧的位置。
根据(3)的车辆用电池单元，由于在比刚性高的端块的端面更靠层叠方向内侧设置配置制冷剂配管的制冷剂配管配置部，因此即使在输入侧面碰撞负荷的情况下也能够抑制制冷剂从制冷剂配管泄漏。
(4)根据(3)所述的车辆用电池单元，其中，
与所述制冷剂配管连接并冷却所述电池模块的夹套部(WJ)一体形成于所述底部板上。
根据(4)的车辆用电池单元，由于在载置有配置在比刚性高的端块的端面更靠层叠方向内侧的电池模块的底部板一体形成有夹套部，因此，即使在输入侧面碰撞负荷的情况下，也能够抑制制冷剂从夹套部泄漏。
(5)根据(4)所述的车辆用电池单元，其中，
所述底部板及所述一对侧板通过一体成形而形成。
根据(5)的车辆用电池单元，作为负载路径部件的侧板是与底部板一体成形的产品，因此能够进一步提高刚性。
(6)根据(1)～(5)中任一项所述的车辆用电池单元，其中，
所述车辆用电池单元还具备收纳由所述模块壳体保持的所述电池模块的电池壳体(11)，
在所述电池壳体上设置有沿车辆的左右方向延伸的多个骨架部件(11F、14)，
所述模块壳体通过紧固部件(BL3)紧固于在前后方向上相邻的所述骨架部件上。
根据(6)的车辆用电池单元，由于模块壳体通过紧固部件紧固在结构部件上，因此当模块壳体相对于骨架部件相对移动时，能够通过断开紧固部件来吸收侧面碰撞负荷。
(7)根据(6)所述的车辆用电池单元，其中，
所述模块壳体以悬挂于在前后方向上相邻的所述骨架部件的上表面(11u、14u)的方式通过所述紧固部件紧固。
根据(7)的车辆用电池单元，模块壳体以悬挂于在前后方向上相邻的骨架部件的上表面的方式通过紧固部件紧固，因此能够容易地从上方将模块壳体组装于电池壳体。

Claims (9)

1.一种车辆用电池单元，其具备：
电池模块；及
电池壳体，其收容所述电池模块，
其特征在于，
所述车辆用电池单元具备配置于所述电池模块的电池单元的层叠方向上的两端的一对板部，
在所述板部与所述电池壳体之间，制冷剂配管与第一块部在与所述层叠方向正交的方向上重叠设置，
所述第一块部的所述层叠方向上的长度比所述制冷剂配管的所述层叠方向上的长度长，
所述制冷剂配管设置于比所述第一块部的外侧端面靠内侧的位置。
2.根据权利要求1所述的车辆用电池单元，其中，
所述板部与所述第一块部为一体化的设计。
3.根据权利要求1所述的车辆用电池单元，其中，
所述车辆用电池单元包括保持所述电池模块的侧面的一对侧板，所述侧板与所述板部连接。
4.根据权利要求1所述的车辆用电池单元，其中，
所述第一块部的上部为所述制冷剂配管的制冷剂配管配置部。
5.根据权利要求4所述的车辆用电池单元，其中，
所述第一块部的外侧的端面的高度比所述制冷剂配管配置部的上表面的高度高。
6.根据权利要求1所述的车辆用电池单元，其中，
所述第一块部的高度比所述板部的高度低。
7.根据权利要求1所述的车辆用电池单元，其中，
所述车辆用电池单元具备底部板和通过一体成形而形成于所述底部板的夹套部，所述夹套部经由连接部与所述制冷剂配管连接，在车辆前后方向上，所述第一块部与所述连接部隔开间隔设置。
8.根据权利要求7所述的车辆用电池单元，其中，
所述车辆用电池单元具备第二块部，所述连接部位于所述第一块部与所述第二块部之间。
9.根据权利要求1所述的车辆用电池单元，其中，
所述第一块部具备中空结构。
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