JP2008269895A - 電池ユニットおよびこの電池ユニットを備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの衝撃力のうち、特に、周面側からの衝撃力を十分に緩和することができる電池ユニットおよびこの電池ユニットを備えた車両を提供する
【解決手段】電池ユニット５０は、電池セルが配列して形成された電池モジュール７０Ａ、７０Ｂと、電池モジュール７０Ａ，７０Ｂを収容する収容ケース５２Ａ，５２Ｂと、収容ケース５２Ａ，５２Ｂの周面上に設けられた保護部材５３と、保護部材５３に形成され、外方に向けて突出する空洞状の膨出部とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、電池ユニットおよびこの電池ユニットを備えた車両に関し、特に、電池ユニットの側面側からの衝撃力に対して内部の電池モジュールの保護が図られた電池ユニットおよびこの電池ユニットを備えた車両に関する。

従来からケース内に収容された電池モジュールの保護が図られた電池ユニットが各種提案されている。たとえば、特開２００１−３３２２３２号公報に記載されたバッテリカバの衝撃吸収構造においては、バッテリを保護するカバーの外表面に複数の衝撃吸収用のリブが設けられている。この衝撃吸収用のリブは、樹脂材の表面を肉抜きとすること等により構成されている。すなわち、この衝撃吸収用のリブは、中実とされており、この中実状のリブが変形することで、外部からの衝撃を吸収して、内部のバッテリなどに加えられる衝撃力を低減している。
特開２００１−３３２２３２号公報 実開平５−５６５４６号公報

しかし、上記特開２００１−３３２２３２号公報に記載されたバッテリの衝撃吸収構造においては、衝撃吸収用のリブは、中実状とされているため、大きな衝撃力が加えられなければ変形しない。このため、衝撃吸収用のリブが変形しない程度の衝撃力が外部から加えられたとしても、内部に収容された電池モジュールに衝撃力が伝播して、電池モジュールが損傷するなどの弊害が生じるおそれがある。

特に、複数の電池セルが配列することで形成された電池モジュールは、周面の面積が端面の面積よりも大きいため、端面側からの衝撃よりも周面からの衝撃に弱く、周面側からの衝撃力を十分に吸収する必要がある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、外部からの衝撃力のうち、特に、周面側からの衝撃力を十分に緩和することができる電池ユニットおよびこの電池ユニットを備えた車両を提供することである。

本発明に係る電池ユニットは、複数の電池セルが配列して形成された電池モジュールと、電池モジュールを収容する収容ケースと、収容ケースの周面上に設けられた保護部材と、保護部材に形成され、外方に向けて突出し、塑性変形可能な空洞状の膨出部とを備える。

好ましくは、上記収容ケースは、幅方向よりも電池セルの配列方向に長尺に形成され、保護部材は、電池セルの配列方向に間隔を隔てて複数設けられる。

好ましくは、上記電池モジュールは、第１電池モジュールと、第１電池モジュールの上方に設けられた第２電池モジュールとを含む。そして、上記収容ケースは、第１電池モジュールを収容する第１収容ケースと、第１収容ケースの上方に設けられ、第２電池モジュールを収容する第２収容ケースとを含む。そして、上記保護部材は、第１収容ケースの側面上に設けられた第１保護部材と、第２収容ケースの周面上に設けられ、第１保護部材に接続された第２保護部材とを含む。

好ましくは、上記第１収容ケースと第２収容ケースとの間に設けられ、第１収容ケースの上面を覆うように設けられた中間保護部材をさらに備え、中間保護部材は、第１および第２電池モジュールの幅方向に延び、空洞状の中間膨出部を含む。

好ましくは、上記電池セルの配列方向に並ぶ収容ケースの端部に設けられた端面保護部をさらに備え、端面保護部は、電池モジュールの幅方向に延びる空洞状の端面膨出部を有する。

本発明に係る車両は、上記電池ユニットと、電池ユニットの両側に位置し、電池ユニットの幅方向に配列する第１座席および第２座席とを備える。

本発明に係る電池ユニットおよびこの電池ユニットを備えた車両においては、電池ユニットの周面側から衝撃力が加えられたとしても、周面上に設けられた中空状の膨出部が塑性変形することで、内部に収容された電池ユニットに伝播する衝撃力を低減することができる。

本実施の形態に係る電池ユニットおよび車両について、図１から図１０を用いて説明する。なお、同一の構成または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。図１は、本実施の形態における車室の概略斜視図であり、図２は、実施の形態に係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、第１座席としての運転席１１および第２座席としての助手席１２を備える。

本実施の形態における車両は、複数列の座席を備える。運転席１１および助手席１２は、最も前側の列に配置されている。運転席１１および助手席１２は、矢印１０２に示す車両の幅方向に並んで配置されている。運転席１１の前側には、ハンドル３２が配置されている。運転席１１および助手席１２の前側には、ダッシュボード３１が形成されている。

運転席１１と助手席１２との間には、コンソールボックス２１が配置されている。コンソールボックス２１は、たとえば、車室１９内のインテリア性を向上させたり、飲料容器を載置するためのカップホルダを設けたり、小物を入れておいたりするための箱部材である。本実施の形態におけるコンソールボックス２１は、略直方体形状を有する。コンソールボックス２１は、車体の前後方向に延びるように形成されている。このコンソールボックス２１内には、電池ユニット５０が収容されている。

本実施の形態における車両は、車室１９の床面を構成する床部材としてのフロア部材１５を備える。フロア部材１５は、板状に形成されている。運転席１１および助手席１２は、フロア部材１５に固定されている。運転席１１および助手席１２は、それぞれが脚部１３を有する。脚部１３は、フロア部材１５に固定されている。そして、コンソールボックス２１内には、電池ユニット５０が収容されており、この電池ユニット５０内には、電池モジュール７０Ａ，７０Ｂが収容されている。

図３は、電池モジュール７０Ａ，７０Ｂの内部構成を示す模式図である。この図３に示すように、電池モジュール７０Ａ，７０Ｂは、複数の電池セル１１１が一方向、たとえば、車両の前後方向に向けて配列することで構成されている。

図４は、本実施の形態に係る電池ユニット５０の斜視図であり、図５は、図４のＶ−Ｖ線における断面図である。図４に示すように、本実施の形態に係る電池ユニット５０は、一方向に長尺に形成されている。

そして、図５に示すように、複数の電池モジュール７０Ａ，７０Ｂと、この電池モジュール７０Ａ，７０Ｂを収容する筐体５１とを備えている。

筐体５１は、電池モジュール７０Ａ，７０Ｂの周囲を覆うように設けられた収容ケース５２Ａ，５２Ｂと、この収容ケース５２Ａ，５２Ｂの外周上に設けられ、収容ケース５２Ａ，５２Ｂおよび電池モジュール７０Ａ，７０Ｂを保護する保護部材５３とを備えている。

ここで、保護部材５３は、電池モジュール７０Ａの周囲に設けられた収容ケース５２Ａの周面上に設けられた保護部材５３Ａと、電池モジュール７０Ｂの周囲に設けられた収容ケース５２Ｂの周面上に設けられた保護部材５３Ｂとを備えている。

図６は、電池モジュール７０Ａの周囲を覆う収容ケース５２Ａおよびこの収容ケース５２Ａの外表面上に位置する保護部材５３Ａを示す分解斜視図である。図７は、電池モジュール７０Ｂの周囲を覆う収容ケース５２Ｂと、この収容ケース５２Ｂの外周面上に配設される保護部材５３Ｂを示す分解斜視図である。

収容ケース５２Ａは、断面形状がコ字状とされており、収容ケース５２Ａの周面は、天板部１５３Ａと、この天板部１５３Ａの側辺部に形成され、天板部１５３の側辺部から垂下する側壁部１５２Ａとから規定されている。この収容ケース５２Ａの幅方向の長さよりも、図３に示す電池セル１１１の配列方向に長くなるように形成されている。そして、収容ケース５２Ａの長手方向に配列する収容ケース５２Ａの端部は、天板部１５３Ａおよび側壁部１５２Ａによって開口部が規定されている。

そして、保護部材５３Ａは、天板部１５３Ａと、側壁部１５２Ａとによって規定される収容ケース５２Ａの周面を覆うようにコ字状に形成された上部保護部材６１と、収容ケース５２Ａの両端部に位置する開口部を閉塞する閉塞部材５５Ａを備えている。上部保護部材６１は、収容ケース５２Ａの長手方向に間隔をあけて等間隔に配列している。

上部保護部材６１は、天板部１５３Ａ上に位置する天板保護部１６１Ａと、この天板保護部１６１Ａの端部に連設され、収容ケース５２Ａの側壁部１５２Ａ上に位置する側壁保護部１６１Ｂとを備えている。

この上部保護部材６１の表面には、外方に向けて膨出するように形成された中空状の膨出部８２が形成されている。この膨出部８２は、天板保護部１６１Ａに形成され、収容ケース５２Ａの幅方向に延びる天板膨出部８２Ａと、側壁保護部１６１Ｂに形成され、天板保護部１６１Ａの端部から垂下する側壁膨出部８２Ｂとを備えている。そして、上部保護部材６１のうち、天板膨出部８２Ａと側壁膨出部８２Ｂとに対して隣り合う位置する部分には、平坦面状の平坦部９６が形成されている。そして、上部保護部材６１は、側壁膨出部８２Ｂの端部に対して下方に位置する部分に平坦部を有し、この平坦部には貫通孔６１ａが形成されている。

閉塞部材５５Ａは、正面部９５Ｃと、この正面部９５Ｃの側辺部に形成され、正面部９５Ｃに対して屈曲するように形成された側辺部９５Ａとを備えている。正面部９５Ｃの表面には、外方に向けて膨出する端面膨出部８５Ａが形成されている。端面膨出部８５Ａは、収容ケース５２Ａの幅方向に延在しており、収容ケース５２Ａの高さ方向に複数間隔を隔てて設けられている。

また、図７に示すように、収容ケース５２Ｂの周面は、天板部１５３Ｂと、この天板部１５３Ｂの側辺部から垂下する側壁部１５２Ｂとによって規定されている。この収容ケース５２Ｂも、図３に示す電池セル１１１の配列方向に長尺に形成されている。そして、この収容ケース５２Ｂの長手方向の両端部には、天板部１５３Ｂと側壁部１５２Ｂとによって規定された開口部が形成されている。

そして、保護部材５３Ｂは、収容ケース５２Ｂの側面を規定する側壁部１５２Ｂ上に配設された側壁保護部材６３と、天板部１５３Ｂ上に配設された天板保護部材６４と、収容ケース５２Ｂの両端部に位置する開口部を閉塞する閉塞部材５５Ｂを備えている。この閉塞部材５５Ｂは、正面部９５Ｄと、この正面部９５Ｄの側辺部に形成され、正面部９５Ｄに対して、屈曲するように設けられた側辺部９５Ｂとを備えている。

側壁保護部材６３は、収容ケース５２Ｂの長手方向に間隔をあけて複数設けられており、側壁保護部材６３は、収容ケース５２Ｂの幅方向に配列する側壁部１５２Ｂ上に、互いに対向するように設けられている。

側壁保護部材６３は、収容ケース５２Ｂの側壁部１５２Ｂに沿うように立ち上がる立上り部１６３Ａと、この立上り部１６３Ａに対して屈曲するように形成された屈曲部１６３Ｂとを備えている。

側壁保護部材６３の表面には、外方に向けて膨出する空洞状の側壁膨出部８３と、この側壁膨出部８３に対して隣り合う位置に形成された平坦面状の平坦部９３とを備えている。そして、立上り部１６３Ａの上端部には、貫通孔６３ａが形成されており、屈曲部１６３Ｂの端部側にも貫通孔６３ｃが形成されている。

図８は、この側壁保護部材６３の断面図である。この図８に示すように、側壁膨出部８３は、収容ケース５２Ｂの側壁部１５２Ｂの表面上から立ち上がるように形成され、間隔を隔てて形成された壁部８３ｂと、この壁部８３ｂの上端部に設けられた天面部８３ａとを備えている。

図７において、天板保護部材６４は、収容ケース５２Ｂの長手方向に長尺に形成されており、天板部１５３Ｂの上面上を覆うように設けられている。この天板保護部材６４は、天面部１６４Ａと、この天面部１６４Ａの側辺部に連設され、下方に向けて垂下する側壁部１６４Ｂとを備えている。

側壁部１６４Ｂには、収容ケース５２Ｂの長手方向に間隔を隔てて形成された貫通孔６４ａが形成されている。

天面部１６４Ａには、上方に向けて膨出するように形成され、幅方向に延びる空洞状の天板膨出部８４が形成されている。この天板膨出部８４は、収容ケース５２Ｂの長手方向に間隔を隔てて複数形成されている。

すなわち、天面部１６４Ａの上面上には、複数の天板膨出部８４と、この天板膨出部８４間に形成された溝部９４とが交互に形成されている。図９は、天板保護部材６４の断面図である。この図９に示すように、天板膨出部８４の天板部１５３Ｂの上面から上方に向けて立ち上がり、間隔を隔てて形成された壁部８４ｂと、この壁部８４ｂの上端部に形成された天面部８４ａとを備えている。なお、本実施の形態においては、天板保護部材６４は、収容ケース５２Ｂの天板部１５３Ｂの上面側に設けられているが、天板部１５３Ｂの下面側に配置してもよい。

そして、図６において、接続部材６２は、収容ケース５２Ａの長手方向に長尺に形成されており、収容ケース５２Ａの長手方向に延びる平板部９２Ａと、この平板部９２Ａに間隔を隔てて形成された突出平板部９２Ｂとを備えている。そして、突出平板部９２Ｂには、それぞれ、貫通孔６２ａが形成されている。

そして、図５において、電池モジュール７０Ｂは、収容ケース５２Ｂ内に収容されている。この収容ケース５２Ｂの底面には、底板６６Ｂが設けられている。そして、収容ケース５２Ｂの側壁部１５２Ｂ上には、側壁保護部材６３が配設されている。

そして、収容ケース５２Ｂの下端部側に形成された貫通孔と、側壁保護部材６３の屈曲部１６３Ｂに形成された貫通孔６３ｃと、底板６６Ｂに形成された貫通孔とが一致され、各貫通孔を通るように、ボルト（締結手段）１６５が挿入されている。このボトル１６５と図示されないナットとによって、底板６６Ｂと収容ケース５２Ｂと、側壁保護部材６３とが一体に固定されている。

そして、収容ケース５２Ｂの天板部１５３Ｂを覆うように、天板保護部材６４が設けられている。

そして、側壁保護部材６３は、収容ケース５２Ｂの長手方向に間隔を隔てて設けられている。そして、図７において、天板保護部材６４に形成された貫通孔６４ａのうち、間隔を隔てて位置する貫通孔６４ａ１と、側壁保護部材６３の貫通孔６３ａとが一致するように配置されている。

そして、この貫通孔６４ａ１と貫通孔６３ａとに挿入された、図示されないボルトによって、側壁保護部材６３と天板保護部材６４とが連結される。

図７において、側壁保護部材６３の平坦部９３は、溶接部６３ｂにて、収容ケース５２Ｂにスポット溶接されており、また、天板保護部材６４のうち、溝部９４が位置する部分と、収容ケース５２Ｂの天板部１５３Ｂとが溶接されている。さらに、天板保護部材６４の側壁部１６４Ｂも、溶接部６４ｂにて、収容ケース５２Ｂの側面にスポット溶接されている。閉塞部材５５Ｂの側辺部９５は、溶接部１５５ｂにて、側壁部１５２Ｂに溶接されている。

図６に示す閉塞部材５５Ａの側辺部９５Ａは、収容ケース５２Ａの側壁部１５２Ａに溶接部１５６ｂにて溶接されており、閉塞部材５５Ａは、収容ケース５２Ａに固定されている。

そして、天板保護部材６４の貫通孔６４ａのうち、側壁保護部材６３間に位置する貫通孔６４ａ２と、図６に示す接続部材６２の貫通孔６２ａとが一致するように接続部材６２が配列され、図５に示すボルト６５によって、天板保護部材６４と側壁保護部材６３が連結されている。ここで、突出平板部９２Ｂ間に位置する部分に、側壁保護部材６３が配置されている。

そして、図５において、電池モジュール７０Ａは、収容ケース５２Ａ内に収容されており、この収容ケース５２Ａの上部保護部材６１の下方に位置する開口部には、収容ケース５２Ａの開口部を閉塞するように設けられた底板６６Ａが設けられている。収容ケース５２Ａの側壁部１５２Ａの下端部の内周面側に、接続部材６２の平板部９２Ａが位置している。

そして、この収容ケース５２Ａの側壁部１５２Ａ上には、間隔を隔てて上部保護部材６１が設けられている。図１０は、上部保護部材６１と側壁保護部材６３を接続させた状態を示す斜視図である。この図１０に示すように、上部保護部材６１の側壁保護部１６１Ｂに形成された貫通孔６１ａと、側壁保護部材６３の貫通孔６３ａとが一致している。なお、この側壁保護部材６３と上部保護部材６１の内側には、図７に示す天板保護部材６４が位置しており、貫通孔６１ａと貫通孔６３ａと、図７に示す貫通孔６４ａ１とが一致するように配置されている。

そして、貫通孔６３ａと貫通孔６１ａと貫通孔６４ａ１に連通するボルトと、このボルトに対応するナットとで、上部保護部材６１と、側壁保護部材６３と、天板保護部材６４とを一体に接続する。

そして、上部保護部材６１の上面は、収容ケース５２Ａに溶接部６１ｂにてスポット溶接されている。

図４において、電池ユニット５０の外周面上には、上部保護部材６１と、側壁保護部材６３とが、電池ユニット５０の長手方向に間隔を隔てて設けられている。そして、各上部保護部材６１の表面上には、膨出部８２が形成されており、各側壁保護部材６３にも、側壁膨出部８３が形成されている。

このため、車両の衝突時に、電池ユニット５０が運転席１１と助手席１２とによって挟まれたとしても、膨出部８２と側壁膨出部８３とが、運転席１１または助手席１２の側面と接触する。この際、膨出部８２と側壁膨出部８３とは、空洞状に形成されているため、運転席１１および助手席１２から加えられる押圧力によって容易に塑性変形する。

このため、運転席１１や助手席１２からの衝撃力が膨出部８２と側壁膨出部８３との変形に費やされて、電池モジュール７０Ａ，７０Ｂに伝達される衝撃力の低減を図ることができる。

さらに、上部保護部材６１の天板保護部１６１Ａには、天板膨出部８２Ａが形成されているため、電池ユニット５０の幅方向における天板保護部１６１Ａの剛性は、同じ厚みの平板部材の幅方向の剛性よりも高くなっている。

さらに、各閉塞部材５５Ａ，５５Ｂにも、電池ユニット５０の幅方向に端面膨出部８５Ａ，８５Ｂが形成されている。このため、電池ユニット５０の幅方向における閉塞部材５５Ａ，５５Ｂの剛性も高くなっている。

さらに、天板保護部材６４にも、電池ユニット５０の幅方向に延びる天板膨出部８４が複数間隔を隔てて形成されているため、電池ユニット５０の幅方向における天板保護部材６４の剛性も高く確保されている。

これにより、電池ユニット５０が、運転席１１および助手席１２によって、挟まれたり押圧されたりしても電池ユニット５０が変形することを抑制することができ、内部に収容された電池モジュール７０Ａ，７０Ｂの保護を図ることができる。なお、天板保護部材６４を天板部１５３Ｂの下面側に配置した場合においても、同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態においては、電池ユニット５０の両側面側に運転席１１および助手席１１とが設けられた例について説明したが、これに限られない。一般に、電池ユニット５０は、電池セル１１１の配列方向に長尺に形成されているため、電池ユニット５０は、側面側から衝撃力を受けやすく、本実施の形態に係る電池ユニット５０においては、側面側からの衝撃力を緩和することができる。以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された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と考えられるべきである。本発明の範囲は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が含まれることが意図される。

本発明は、電池ユニットおよびこの電池ユニットを有する車両に好適である。

本実施の形態における車室の概略斜視図である。 実施の形態における車両の概略断面図である。 電池モジュールの内部構成を示す模式図である。 本実施の形態に係る電池ユニットの斜視図である。 図４のＶ−Ｖ線における断面図である。 電池モジュールの周囲を覆う収容ケースおよびこの収容ケースの外表面上に位置する保護部材を示す分解斜視図である。 電池モジュールの周囲を覆う収容ケースと、この収容ケースの外周面上に配設される保護部材を示す分解斜視図である。 側壁保護部材の断面図である。 天板保護部材の断面図である。 上部保護部材と側壁保護部材を接続させた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１１ 運転席、１２ 助手席、１５ フロア部材、１９ 車室、２１ コンソールボックス、５０ 電池ユニット、５１ 筐体、５２Ａ，５２Ｂ 収容ケース、５３Ａ，５３Ｂ 保護部材、５５Ａ，５５Ｂ 閉塞部材、６３ 側壁保護部材、６４ 天板保護部材、７０Ａ，７０Ｂ 電池モジュール、８２ 膨出部、８３ 側壁膨出部、８４ 天板膨出部。

Claims (6)

1. 複数の電池セルが配列して形成された電池モジュールと、
   前記電池モジュールを収容する収容ケースと、
   前記収容ケースの周面上に設けられた保護部材と、
   前記保護部材に形成され、外方に向けて突出し、塑性変形可能な空洞状の膨出部と、
   を備えた電池ユニット。
2. 前記収容ケースは、幅方向よりも前記電池セルの配列方向に長尺に形成され、前記保護部材は、前記電池セルの配列方向に間隔を隔てて複数設けられた、請求項１に記載の電池ユニット。
3. 前記電池モジュールは、第１電池モジュールと、前記第１電池モジュールの上方に設けられた第２電池モジュールとを含み、
   前記収容ケースは、前記第１電池モジュールを収容する第１収容ケースと、前記第１収容ケースの上方に設けられ、前記第２電池モジュールを収容する第２収容ケースとを含み、
   前記保護部材は、前記第１収容ケースの側面上に設けられた第１保護部材と、前記第２収容ケースの周面上に設けられ、前記第１保護部材に接続された第２保護部材とを含む、請求項１または請求項２に記載の電池ユニット。
4. 前記第１収容ケースと前記第２収容ケースとの間に設けられ、前記第１収容ケースの上面を覆うように設けられた中間保護部材をさらに備え、
   前記中間保護部材は、前記第１および前記第２電池モジュールの幅方向に延び、空洞状の中間膨出部を含む、請求項３に記載の電池ユニット。
5. 前記電池セルの配列方向に並ぶ前記収容ケースの端部に設けられた端面保護部をさらに備え、
   前記端面保護部は、前記電池モジュールの幅方向に延びる空洞状の端面膨出部を有する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の電池ユニット。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の電池ユニットと、
   前記電池ユニットの両側に位置し、前記電池ユニットの幅方向に配列する第１座席および第２座席とを備えた車両。

Images