DE112007002525T5

DE112007002525T5 - Leistungsspeichereinheit

Info

Publication number: DE112007002525T5
Application number: DE112007002525T
Authority: DE
Inventors: Tomohiko Shishido; Yoshinori Noritake; Kiyoshi Matsumoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2027-11-08
Also published as: CN101573809A; JP2008123846A; JP5173182B2; CN101573809B; DE112007002525B4; WO2008059853A1; US20100119931A1; US9005796B2

Abstract

Leistungsspeichereinheit, die zwischen Sitzen angeordnet ist, die in einer Querrichtung (Richtung X) eines bewegbaren Transportmittels benachbart zueinander sind, mit:
einem Batteriegehäuse (120); und
einem Batteriemodul (110), das in dem Batteriegehäuse (120) aufgenommen ist,
wobei das Batteriemodul (110) Verstärkungsbauteile (130) hat, die eine Festigkeit haben, die höher als eine Festigkeit einer Komponente des Batteriemoduls (110) ist, und
die Verstärkungsbauteile (130) in einem vorbestimmten Abstand in einer Richtung (Richtung Y) angeordnet sind, die die Querrichtung kreuzt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsspeichereinheit und insbesondere Verbesserungen eines Aufbaus einer Leistungsspeichereinheit.
Stand der Technik
In den vergangenen Jahren sind als typische Beispiele von bewegbaren Transportmitteln elektrische Fahrzeuge, die Elektromotoren als Antriebsquellen verwenden, und sogenannte Hybridfahrzeuge mit mehreren Arten von Antriebsquellen, wie Elektromotoren und Benzinmaschinen, praktisch umgesetzt worden. Diese elektrischen Fahrzeuge und dergleichen sind mit einer Leistungsspeichereinheit wie Batterien oder Kondensatoren zur Leistungsspeicherung zum Zuführen von Elektrizität als Energie zu den Elektromotoren oder dergleichen ausgestattet. Beispielsweise werden Sekundärbatterien, die wiederholt aufgeladen und entladen werden können, wie Nickel-Cadmium-Batterien (Ni-Cd-Batterien), Nickelhybridbatterien oder Lithiumionenbatterien als Batterien verwendet.
In dem Fall, in dem Sekundärbatterien als Leistungsspeicher verwendet werden, ist an einem Fahrzeug eine Leistungsspeichereinheit mit einem Batteriemodul montiert, das eine Vielzahl von gestapelten Batteriezellen hat, und das Batteriemodul ist in einem Batteriegehäuse aufgenommen. Das Batteriegehäuse und das Batteriemodul und andere interne Komponenten, die in dem Batteriegehäuse aufgenommen sind, werden zusammengefasst als eine Leistungsspeichereinheit bezeichnet.
7 ist eine schematische Ansicht eines Zustands, in dem eine mit Sekundärbatterien realisierte Leistungsspeichereinheit 500 gemäß dem Stand der Technik, die an einem Fahrzeug montiert ist. Ein Konsolengehäuse (nicht gezeigt) ist zwischen einem Fahrersitz (einem Sitz 600 in 7) und einem Vorderinsassensitz (nicht gezeigt) angeordnet, die in einer Querrichtung (Richtung X) zueinander benachbart sind. Die Leistungsspeichereinheit 500 ist in diesem Konsolengehäuse aufgenommen. Ein Batteriemodul 510 in der Leistungsspeichereinheit 500 hat eine Vielzahl von Batteriezellen, die in der Richtung gestapelt sind (Richtung Y: Fahrrichtung eines bewegbaren Transportmittels), die die Querrichtung kreuzt.
In dem in 7 gezeigten Fahrzeug sind eine Vielzahl von Sitzstäben 620, die als Rahmenbauteile dienen und sich in der Querrichtung erstrecken, in einem Sitzabschnitt 610 des Sitzes 600 vorgesehen. Diese Sitzstäbe 620 weisen jeweils einen Stab 622, der sich in der Querrichtung erstreckt, und eine Endplatte 621 auf, die an beiden Seiten des Stabs 622 angeordnet ist. Diese Sitzstäbe 620 sind vorgesehen, um zu verhindern, dass der Sitz 600 in dem Fall eines Seitenaufpralls des Fahrzeugs zusammengequetscht wird. Dasselbe trifft auf den nicht gezeigten Vorderinsassensitz zu.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-90693 offenbart ein Fahrzeug, das mit einer Leistungsspeichereinheit zwischen dem Fahrersitz und dem Vorderinsassensitz ausgestattet ist. Die japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 09-199094 und Nr. 06-029041 offenbaren beispielsweise jeweils einen Aufbau einer Leistungsspeichereinheit.
In dem Fahrzeug mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau, da der Sitz 600 eine Vielzahl von Sitzstäben 620 hat, die in einem vorbestimmten Abstand (212) angeordnet sind, wie vorstehend beschrieben ist, wird der Sitz in dem Fall eines Seitenaufpralls des Fahrzeugs nicht zusammengequetscht, was die Insassensicherheit gewährleistet. In dem Fall eines Aufpralls werden die Sitzstäbe 620 jedoch gedrückt und so wie sie sind zur Seite bewegt. Die Sitzstäbe 620 stoßen gegen die Leistungsspeichereinheit 500, die an der Seite des Sitzes 600 angeordnet ist, was eine Beschädigung der Leistungsspeichereinheit 500 verursachen kann.
Es sei angemerkt, dass ein ähnliches Problem wie das Vorstehende nicht nur in einem Fahrzeug auftritt, sondern auch in einem bewegbaren Transportmittel mit einer Leistungsspeichereinheit, die in gleicher Weise angeordnet und aufgebaut ist.
Offenbarung der Erfindung
Das Problem, das durch die vorliegende Erfindung gelöst werden soll, besteht darin, dass in einem bewegbaren Transportmittel mit einer Leistungsspeichereinheit die Leistungsspeichereinheit durch die Bewegung von Rahmenbauteilen, die in den Sitzen vorgesehen sind, in dem Fall eines Unfalls des bewegbaren Transportmittels beschädigt werden können.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Leistungsspeichereinheit mit einem Aufbau vorzusehen, der eine Beschädigung der Leistungsspeichereinheit, die zwischen in der Querrichtung zueinander benachbarten Sitzen angeordnet ist, selbst dann verhindern kann, wenn die in den Sitzen vorgesehenen Rahmenbauteile in dem Fall eines Unfalls des bewegbaren Transportmittels bewegt werden.
Eine Leistungsspeichereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf eine Leistungsspeichereinheit gerichtet, die zwischen in einer Querrichtung eines bewegbaren Transportmittels zueinander benachbarten Sitzen angeordnet ist und ein Batteriegehäuse und ein Batteriemodul hat, das in dem Batteriegehäuse aufgenommen ist. Das Batteriemodul hat Verstärkungsbauteile mit einer Festigkeit, die höher als die Festigkeit von Komponenten des Batteriemoduls ist. Die Verstärkungsbauteile sind in einem vorbestimmten Abstand in einer Richtung angeordnet, die die Querrichtung kreuzt.
Bei der Leistungsspeichereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung hat das Batteriemodul die Verstärkungsbauteile, die eine Festigkeit haben, die höher als die Festigkeit der Komponenten des Batteriemoduls ist, und die in einem vorbestimmten Abstand in der Richtung angeordnet sind, die die Querrichtung kreuzt. Sogar wenn die Rahmenbauteile, die in den Sitzen vorgesehen sind, in dem Fall eines Unfalls bzw. Aufpralls des bewegbaren Fahrzeugs bewegt werden, können auf diese Weise die Verstärkungsbauteile gegen die Rahmenbauteile stoßen.
Dadurch, dass das Batteriegehäuse der Leistungsspeichervorrichtung aufgebaut ist, um gegen die Verstärkungsbauteile zu stoßen, kann eine weitere Verformung des Batteriegehäuses in Richtung zu den Batteriezellen sogar dann verhindert werden, wenn die Batteriegehäuseeinheit aufgrund des Anstoßens der Rahmenbauteile nach innen verformt wird. Als Folge kann dies eine Beschädigung der Leistungsspeichereinheit verhindern, die durch die Rahmenbauteile verursacht werden kann, und genauer gesagt eine Beschädigung des Batteriemoduls, die durch die Rahmenbauteile verursacht werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Schnittansicht eines inneren Aufbaus einer Leistungsspeichereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht entlang Linie II-II in 1.
3 ist eine schematische Ansicht eines Batteriegehäuses der Leistungsspeichereinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn das Batteriegehäuse nach innen verformt ist.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften spezifischen Aufbaus eines Batteriemoduls zur Verwendung in der Leistungsspeichereinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines äußeren Erscheinungsbilds von Verstärkungsrahmen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Schnittansicht einer Leistungsspeichereinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine schematische Ansicht eines Zustands, in der eine mit Sekundärbatterien realisierte Leistungsspeichereinheit gemäß dem Stand der Technik an einem Fahrzeug montiert ist.
Beste Formen zum Ausführen der Erfindung
In dem Folgenden wird eine Leistungsspeichereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder entsprechende Teile in der vorstehenden Beschreibung des Stands der Technik und der nachstehenden Ausführungsform, und die gleiche Beschreibung wird nicht wiederholt.
Zuerst wird mit Bezug auf 1 bis 3 eine Leistungsspeichereinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Mit Bezug auf 1 und 2 ist es beabsichtigt, dass eine Leistungsspeichereinheit 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Konsolengehäuse aufgenommen ist, das zwischen dem Fahrersitz (siehe 7) und dem Vorderinsassensitz angeordnet ist, die in der Querrichtung (Richtung X) eines Fahrzeugs, das ein bewegbares Transportmittel ist, benachbart sind, wie in dem Stand der Technik beschrieben ist. Die Leistungsspeichereinheit 100 hat ein Batteriemodul 110, das in einem Batteriegehäuse 120 aufgenommen ist.
Dieses Batteriemodul 110 hat als Komponenten eine Vielzahl von Batteriezellen 111, die in einer Richtung (Richtung Y: eine Fahrrichtung des Fahrzeugs, das ein bewegbares Transportmittel ist), die die Querrichtung kreuzt, gestapelt und angeordnet sind. Zwischen den Batteriezellen 111 sind Verstärkungsbauteile 130 vorgesehen, die in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind. Diese Verstärkungsbauteile 130 sind größer als die äußere Form der Batteriezellen 111 ausgebildet, wie in 2 gezeigt ist, und aus einem Material gemacht, das eine höhere Festigkeit als die Batteriezellen 111 hat. Im Speziellen wird verstärktes Harz oder dergleichen mit Glasfasern verwendet.
3 zeigt nun schematisch einen Zustand, in dem eine äußere Kraft F von außen auf die Leistungsspeichereinheit 100 aufgebracht wird. Die äußere Kraft F umfasst ein Stoßen von Rahmenbauteilen, die in den Sitzen vorgesehen sind, gegen die Leistungsspeichereinheit 100, das durch die Bewegung der Rahmenbauteile in dem Fall eines Seitenaufpralls des Fahrzeugs verursacht werden kann. Selbst wenn die äußere Kraft F von außen auf die Leistungsspeichereinheit 100 aufgebracht wird, wie in 3 gezeigt ist, wird ein Batteriegehäuse 120 in Richtung zu den Batteriezellen 111 gebogen, während ein Kontakt an Anstoßstellen mit den Verstärkungsbauteilen 130 bewirkt wird, die in einem Abstand P1 angeordnet sind, was eine Absorption der äußeren Kraft F gestattet.
Indem bewirkt wird, dass das Batteriegehäuse 120 gegen die Verstärkungsbauteile stößt, kann auf diese Weise eine weitere Verformung des Batteriegehäuses 120 in Richtung zu den Batteriezellen 111 verhindert werden. Als Folge kann dies eine Beschädigung der Leistungsspeichereinheit 100 verhindern, die durch die Bewegung der Rahmenbauteile verursacht werden kann, und genauer gesagt eine Beschädigung der Batteriezellen 111, die durch die Rahmenbauteile verursacht werden kann.
Jeder von Sitzstäben 620, die als die Rahmenbauteile dienen, ist gewöhnlich durch einen Stab 622 und eine Endplatte 621 gebildet, wie in 7 gezeigt ist. Demzufolge gestattet ein Anordnen der Verstärkungsbauteile 130 in einem Abstand 21, der kleiner als eine Länge P11 (siehe 7) der Platte 621 in der Richtung (Richtung Y) ist, die die Querrichtung (Richtung X) kreuzt, dass die Platte 621 gegen die Verstärkungsbauteile 130 stößt, wenn die Sitzbauteile 620 bewegt werden. Als Folge kann dies eine Verformung des Batteriegehäuses 120 in Richtung zu den Batteriezellen 111 verhindern. Die Form der Endplatte 621 ist nicht auf eine ovale Form begrenzt, wie sie dargestellt ist, sondern kann eine von verschiedenen anderen Formen sein, wie bspw. ein Kreis oder ein Polygon.
Darüber hinaus, wenn jeder der Sitzstäbe 620, die als die Rahmenbauteile dienen, durch einen Stab 622 und eine Endplatte 621 gebildet ist, wie vorstehend beschrieben ist, müssen die Verstärkungsbauteile 130 nicht notwendigerweise größer als die Kontur der Batteriezellen 111 ausgebildet sein, wie in 2 gezeigt ist. Verstärkungsbauteile 130 mit denselben äußeren Abmessungen wie die Kontur der Batteriezellen 111 können auch eine Kraft an den Anstoßstellen zwischen der Platte 621 und den Verstärkungsbauteilen 130 aufnehmen.
Batteriemodul 210
Als ein Beispiel eines bestimmten Aufbaus des vorstehend beschriebenen Batteriemoduls 110 wird nun ein Batteriemodul 210 mit einer Vielzahl von Batteriebündeln, die in diesem aufgenommen sind, mit Bezug auf 4 und 5 beschrieben. Eine Vielzahl von Batterierahmen 211, die die Batteriebündel von ihren beiden Seiten halten, sind in der Richtung Y gestapelt und angeordnet, und die Batteriebündel sind zwischen den jeweiligen Batterierahmen 211 angeordnet. Im äußeren Erscheinungsbild bildet der Batterierahmen 211 eine Batteriezelle. Ein Stapeln von rechteckigen Batteriezellen, von denen jede in sich ein mit Harz abgedichtetes Batteriebündel hat, bietet auch ein ähnliches Erscheinungsbild wie der in 4 gezeigte Aufbau.
Dieses Batteriemodul 210 hat eine Vielzahl von Verstärkungsrahmen 230, die in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind und als Verstärkungsbauteile dienen, die ein ähnliches Erscheinungsbild und eine ähnliche Form wie diejenigen der Batterierahmen 211 zeigen. Die Batterierahmen 211 und die Verstärkungsrahmen 230 werden durch Endplatten 240, die an den beiden Enden angeordnet sind, und eine Vielzahl von Haltebändern 250 in dem gestapelten Zustand gehalten.
5 ist eine perspektivische Ansicht des Erscheinungsbilds der vorstehend genannten Verstärkungsrahmen 230. Diese Verstärkungsrahmen 230 sind aus Harz gemacht, das eine höhere Festigkeit als die Batterierahmen 211 hat, und es wird beispielsweise verstärktes Harz mit Glasfaserverstärkung verwendet.
Jeder der Verstärkungsrahmen 230 hat einen Körperrahmen 231 und rechteckige Hohlräume 231a zum Einschließen der Batteriebündel an zwei Positionen an jeder Seitenfläche. Darüber hinaus sind Kältemittelanschlüsse 232 an Endflächen zum Ableiten von Wärme von den Batteriebündeln vorgesehen, und Luftdurchgänge 234, die mit den Kältemittelanschlüssen 232 in Verbindung stehen, sind in Hohlräumen 231a an den beiden Seitenflächen vorgesehen.
An der oberen Fläche des Verstärkungsrahmens 230 sind gekerbte Nuten 235, in denen sich die Haltebänder 250 erstrecken, Öffnungen 237 für eine Gasemission, Drahtführungsnuten 236 für Spannungserfassungsdrähte für Thermistoren und dergleichen ausgebildet. An der Seitenfläche des Verstärkungsrahmens 230 sind ausgesparte Regionen 238 zum Verhindern eines Einfallens und eines Ausbeulens, was während eines Harzformens auftreten kann, und zum Halten der Formabmessungsgenauigkeit des Verstärkungsrahmens 230 ausgebildet.
In dem Batteriemodul 210 des vorstehend beschriebenen Aufbaus dienen die Verstärkungsrahmen 230, in gleicher Weise wie die vorstehend genannten Verstärkungsbauteile 130, als Batterierahmen 211 und können eine Beschädigung der Batteriezellen verhindern, die durch die Bewegung der Rahmenbauteile in den Sitzen in dem Fall eines Seitenaufpralls des Fahrzeugs verursacht werden können.
Während die Leistungsspeichereinheit 100, die vorstehend beschrieben ist, so dargestellt ist, dass sie ein Batteriemodul 110 hat, das in einem einzelnen Stapel angeordnet ist, ist die Idee der vorliegenden Erfindung auch auf einen Aufbau anwendbar, in dem Batteriemodule 310U und 310D in zwei übereinanderliegenden Stapeln angeordnet sind, wie in 6 gezeigt ist.
6 ist eine vertikale Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Leistungsspeichereinheit 300, die in zwei übereinanderliegenden Stapeln angeordnet ist, in einem Konsolengehäuse 400 aufgenommen ist, das zwischen dem Fahrersitz und dem Vorderinsassensitz eines Fahrzeugs angeordnet ist. Ein gemeinsamer Verstärkungsrahmen 301, der sich vertikal erstreckt, ist für die Batteriemodule 310U und 310D vorgesehen, die in zwei übereinanderliegenden Stapeln gelegen sind. Ausgesparte Regionen 301a zum Führen von Spannungserfassungsdrähten für Thermistoren und dergleichen sind in Regionen vorgesehen, die zwischen dem oberen Batteriemodul 310U und dem unteren Batteriemodul 310D vorgesehen sind. Jedes der Batteriemodule 310U und 310D kann aus Zellen gebildet sein, die ein Batteriebündel von beiden Seiten sandwichartig umgeben, oder kann aus einer Zelle gebildet sein, in der sich ein mit Harz abgedichtetes Batteriebündel befindet.
Auf diese Weise kann, in gleicher Weise wie die vorstehend genannten jeweiligen Verstärkungsbauteile, der Zweistapelaufbau der Batteriemodule 310U und 310D auch eine Beschädigung der Batteriezellen verhindern, die durch die Bewegung der Rahmenbauteile, die in den Sitzen vorgesehen sind, in dem Fall eines Seitenaufpralls des Fahrzeugs verursacht werden kann.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Batteriebündel nicht auf eine rechteckige Form beschränkt. Die Idee der vorliegenden Erfindung ist auch auf die Batteriebündel einer Büchsen- oder Zylinderart anwendbar. Des Weiteren kann ein gleicher Aufbau auch verwendet werden, wenn statt Sekundärbatterien oder Kondensatoren Brennstoffzellen als Leistungsspeicher verwendet werden.
Deshalb sollte es zu verstehen sein, dass die hier offenbarten Ausführungsformen in jeder Hinsicht beispielhaft und nicht beschränkend sind. Der technische Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und es ist beabsichtigt, jede Modifikation innerhalb der Bedeutung und des Umfangs zu umfassen, der äquivalent im Sinne der Ansprüche ist.
Zusammenfassung
Eine Leistungsspeichereinheit (100) hat ein Batteriemodul (110), das in einem Batteriegehäuse (120) aufgenommen ist. Das Batteriemodul (110) hat als Komponenten eine Vielzahl von Batteriezellen (111), die in einer Richtung (Richtung Y) gestapelt und angeordnet sind, die eine Querrichtung kreuzt. Verstärkungsbauteile (130), die in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind, sind zwischen den Batteriezellen (111) vorgesehen. Die Leistungsspeichereinheit dieses Aufbaus kann eine Beschädigung der Leistungsspeichereinheit verhindern, die zwischen Sitzen angeordnet ist, die in der Querrichtung zueinander benachbart sind, wenn in den Sitzen vorgesehene Rahmenbauteile in dem Fall eines Aufpralls eines bewegbaren Transportmittels in der Querrichtung bewegt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-90693 [0006]
- JP 09-199094 [0006]
- JP 06-029041 [0006]

Claims

Leistungsspeichereinheit, die zwischen Sitzen angeordnet ist, die in einer Querrichtung (Richtung X) eines bewegbaren Transportmittels benachbart zueinander sind, mit: einem Batteriegehäuse (120); und einem Batteriemodul (110), das in dem Batteriegehäuse (120) aufgenommen ist, wobei das Batteriemodul (110) Verstärkungsbauteile (130) hat, die eine Festigkeit haben, die höher als eine Festigkeit einer Komponente des Batteriemoduls (110) ist, und die Verstärkungsbauteile (130) in einem vorbestimmten Abstand in einer Richtung (Richtung Y) angeordnet sind, die die Querrichtung kreuzt.
Leistungsspeichereinheit nach Anspruch 1, wobei die Sitze jeweils ein Rahmenbauteil haben, das sich in der Querrichtung erstreckt und eine Endplatte an jeder Seite hat, und die Verstärkungsbauteile (130) in einem Abstand (P1) angeordnet sind, der kleiner als eine Länge (P11) der Endplatte in der Richtung (Richtung Y) ist, die die Querrichtung kreuzt.
Leistungsspeichereinheit nach Anspruch 1, wobei das Batteriemodul (110) eine Vielzahl von Batteriezellen (111) hat, die in einem gestapelten Zustand in der Richtung (Richtung Y) gehalten sind, die die Querrichtung kreuzt, die Verstärkungsbauteile (130) in einem gestapelten Zustand in dem Batteriemodul (110) zusammen mit der Vielzahl von Batteriezellen (111) gehalten sind, und die Verstärkungsbauteile (130) eine Abmessung in der Querrichtung haben, die gleich wie oder größer als eine Kontur der Batteriezellen (111) ist.
Leistungsspeichereinheit nach Anspruch 1, wobei die Verstärkungsbauteile aus glasfaserverstärktem Harz gemacht sind.