JP2013032065A - 蓄電装置の搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電装置が搭載される搭載プレートの一部を曲げ加工によって蓄電装置の側に突出させておき、この突出部分の先端に蓄電装置を固定しておくと、外力を受けた突出部分の変形によって、突出部分および蓄電装置の固定部分に過度の負荷がかかってしまうおそれがある。
【解決手段】 蓄電装置の搭載構造は、充放電を行う蓄電装置（１０）と、蓄電装置が搭載される搭載プレート（２２０）と、を有する。搭載プレートは、プレート本体（２２１ａ〜２２１ｃ）と、支持部（２２２ａ，２２２ｃ）と、突起部（２２３）とを有する。支持部は、曲げ加工によってプレート本体から蓄電装置の側に突出しており、支持部の先端には、蓄電装置が固定されている。突起部は、蓄電装置が位置する側において、プレート本体および支持部にまたがって設けられており、プレート本体および支持部から突出する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、蓄電装置が搭載される構造に関するものである。

組電池をプレートに搭載するとき、プレートの一部を曲げ加工によって組電池の側に突出させておき、この突出部分の先端に組電池を固定することがある。突出部分の先端に組電池を固定することにより、組電池の周囲にスペースを形成することができる。このスペースは、組電池の冷却に用いられる空気を移動させるスペースとして用いることができる。

特開２００７−２５３９３３号公報 特開平０７−０５２８３５号公報 特開２０１０−０００８６４号公報

上述した組電池の搭載構造において、組電池に外力が作用すると、プレートの突出部分が変形してしまうことがある。突出部分の先端には、組電池が固定されているため、突出部分が変形することによって、組電池の固定部分にも過度の負荷がかかってしまうおそれがある。

本発明である蓄電装置の搭載構造は、充放電を行う蓄電装置と、蓄電装置が搭載される搭載プレートと、を有する。搭載プレートは、プレート本体と、支持部と、突起部とを有する。支持部は、曲げ加工によってプレート本体から蓄電装置の側に突出しており、支持部の先端には、蓄電装置が固定されている。突起部は、蓄電装置が位置する側において、プレート本体および支持部にまたがって設けられており、プレート本体および支持部から突出する。

本発明によれば、突起部を設けることにより、支持部の強度を向上させることができ、外力による支持部の変形を抑制することができる。支持部の先端には、蓄電装置が固定されているため、支持部の変形を抑制することにより、支持部の変形に伴って支持部および蓄電装置の固定部分に過度の負荷がかかるのを抑制することができる。

搭載プレートには、複数の突起部を設けることができる。これにより、支持部の強度を、より向上させることができる。

蓄電装置は、複数の蓄電素子で構成することができ、複数の蓄電素子は、所定方向に並んで配置することができる。複数の蓄電素子は、例えば、電気的に直列に接続することができる。このような蓄電装置の構成では、支持部を所定方向に延ばすことにより、支持部に対して蓄電装置（複数の蓄電素子）を固定することができる。ここで、蓄電素子および支持部の固定部分に対応した位置に、突起部を設けることができる。これにより、蓄電素子および支持部の固定部分における強度を向上させることもできる。

突起部は、所定方向と直交する平面内に配置することができる。支持部は、所定方向と直交する平面内で変形しやすいため、所定方向と直交する平面内に突起部を設けておくことにより、支持部の変形を阻止しやすくなる。

蓄電装置をケースに収容するとき、ケースの一部として、本発明における搭載プレートを用いることができる。ケースとしては、例えば、アッパーケースおよびロアーケースで構成することができ、ロアーケースとして、本発明における搭載プレートを用いることができる。

支持部を用いることにより、蓄電装置およびプレート本体の間には、スペースが形成される。このスペースは、蓄電装置の温度調節に用いられる熱交換媒体が移動するスペースとして用いることができる。これにより、熱交換媒体を用いて、蓄電装置の温度調節を行うことができ、温度に応じて、蓄電装置の入出力特性が劣化するのを抑制することができる。

突起部は、上述した熱交換媒体の移動スペースに配置することができる。熱交換媒体の移動スペースを用いることにより、突起部を配置しやすくなる。

蓄電装置（又は蓄電素子）の内部には、充放電を行う発電要素と、電解液とが収容されている。本発明によれば、蓄電装置および支持部の固定部分に過度の負荷がかかるのを抑制することができるため、蓄電装置の内部に、発電要素および電解液を収容したままの状態に維持することができる。

実施例１において、電池パックが搭載された車両の外観図である。 実施例１である電池パックの分解図である。 実施例１である電池パックの内部構造と、車両への搭載構造を示す図である。 実施例１において、ロアーケースおよびリインフォースの斜視図である。 実施例１において、ロアーケースおよびリインフォースの斜視図である。 実施例１において、ロアーケースおよびリインフォースの側面図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１における車両について、図１を用いて説明する。図１において、矢印ＦＲで示す方向は、車両１００の前進する方向であり、矢印ＵＰで示す方向は、車両の上方向である。本実施例の車両１００は、電池パック１を有しており、電池パック１は、車両１００を走行させるためのエネルギを出力する。

車両１００としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両１００を走行させるための動力源として、電池パック１に加えて、内燃機関や燃料電池といった他の動力源を備えた車両である。電気自動車は、車両１００の動力源として、電池パック１だけを備えた車両である。

電池パック１は、モータ・ジェネレータと接続されており、モータ・ジェネレータは、電池パック１から供給された電気エネルギを運動エネルギに変換する。モータ・ジェネレータによって生成された運動エネルギは、車輪に伝達され、車両１００を走行させることができる。

電池パック１およびモータ・ジェネレータの間の電流経路には、インバータや昇圧回路を配置することができる。インバータは、電池パック１からの直流電力を交流電力に変換するため、モータ・ジェネレータとして、交流モータを用いることができる。昇圧回路は、電池パック１の出力電圧を昇圧することができる。

車両１００が減速したり、停止したりするとき、モータ・ジェネレータは、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギに変換する。モータ・ジェネレータによって生成された電気エネルギは、回生電力として、電池パック１に蓄えることができる。

本実施例において、電池パック１は、車両１００のラゲッジルームＬＲに配置されている。言い換えれば、電池パック１は、車両１００に搭載されたリアシートよりも、車両１００の後方に配置されている。ラゲッジルームＬＲに対して電池パック１を配置する位置は、適宜設定することができる。

次に、電池パック１の構造について、図２を用いて説明する。図２は、電池パック１の分解斜視図である。図２において、矢印ＬＨは、車両１００の前進方向を向いたときの左側の方向を示している。また、矢印ＬＨの方向と逆の方向を、矢印ＲＨとしている。

電池パック１は、電池スタック（蓄電装置に相当する）１０と、電池スタック１０を収容するパックケース２０とを有する。電池スタック１０は、一方向に並んで配置された複数の電池モジュール（蓄電素子に相当する）１１を有する。複数の電池モジュール１１は、車両１００の横方向（矢印ＬＨ又は矢印ＲＨの方向）において並んでおり、電気的に直列に接続されている。電池スタック１０を構成する電池モジュール１１の数は、電池パック１の要求出力などを考慮して、適宜設定することができる。

複数の電池モジュール１１に対しては、複数の電池モジュール１１の配列方向に作用する拘束力を与えることができる。具体的には、電池モジュール１１の配列方向において電池スタック１０を挟む位置に一対のエンドプレートを配置するとともに、電池モジュール１１の配列方向に延びるバンドの両端を一対のエンドプレートに連結することができる。これにより、一対のエンドプレートが電池スタック１０を狭持することになり、電池モジュール１１に対して拘束力を与えることができる。

電池モジュール１１は、電気的に直列に接続された複数の発電要素（図示せず）を有しており、複数の発電要素は、電池モジュール１１の外装を構成するモジュールケースに収容されている。モジュールケースの内部は、各発電要素を収容するために仕切られており、各発電要素を収容するスペースには、電解液も充填されている。モジュールケースは、例えば、樹脂で形成することができる。

発電要素は、充放電を行う要素であり、正極素子と、負極素子と、正極素子および負極素子の間に配置されるセパレータとで構成されている。正極素子は、集電板と、集電板の表面に形成された正極活物質層とを有する。負極素子は、集電板と、集電板の表面に形成された負極活物質層とを有する。セパレータおよび活物質層には、電解液が含有されている。

発電要素の構成部材としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池で用いられる部材を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることができる。なお、本実施例では、複数の電池モジュール１１を一方向に並べているが、これに限るものではない。例えば、１つの発電要素を収容した単電池（蓄電素子に相当する）を用意しておき、複数の単電池を一方向に並べることもできる。

電池モジュール１１は、正極端子（電極端子ともいう）１１ａおよび負極端子（電極端子ともいう）１１ｂを有する。電極端子１１ａ，１１ｂは、電池モジュール１１のうち、車両１００の前方側および後方側を向く２つの側面にそれぞれ設けられている。本実施例では、電池モジュール１１における２つの側面に、正極端子１１ａおよび負極端子１１ｂをそれぞれ配置しているが、電極端子１１ａ，１１ｂを配置する位置は適宜設定することができる。例えば、電池モジュール１１の上面に電極端子１１ａ，１１ｂを配置することができる。

複数の電池モジュール１１は、２つのバスバーモジュール３０によって電気的に直列に接続されている。一方のバスバーモジュール３０は、電池スタック１０に対して車両１００の前方側に配置されており、他方のバスバーモジュール３０は、電池スタック１０に対して車両１００の後方側に配置されている。

バスバーモジュール３０は、複数のバスバー（図示せず）と、複数のバスバーを保持するホルダとを有する。バスバーモジュール３０のホルダは、樹脂などの絶縁材料で形成されており、バスバーは、導電性材料で形成されている。バスバーは、隣り合って配置された２つの電池モジュール１１のうち、一方の電池モジュール１１の正極端子１１ａと、他方の電池モジュール１１の負極端子１１ｂとに接続される。これにより、複数の電池モジュール１１が電気的に直列に接続される。

パックケース２０は、アッパーケース２１０およびロアーケース（搭載プレートに相当する）２２０を有する。アッパーケース２１０は、電池スタック１０の上面と対向する領域２１１と、電池スタック１０のうち、電極端子１１ａ，１１ｂが設けられた面と対向する領域２１２とを有する。ロアーケース２２０は、電池スタック１０の底面と対向している。

アッパーケース２１０は、フランジ部２１３を有しており、フランジ部２１３は、ロアーケース２２０に対して固定される。図３に示すように、電池スタック１０の上面およびアッパーケース２１０の領域２１１の間には、スペースＳ１が形成されている。スペースＳ１は、電池モジュール１１の温度調節に用いられる熱交換媒体が移動するスペースである。

図３に示すように、電池モジュール１１の底面およびロアーケース２２０の間には、スペースＳ２が形成されている。スペースＳ２は、電池モジュール１１の温度調節に用いられる熱交換媒体が移動するスペースである。熱交換媒体としては、例えば、空気や、空気とは異なる成分の気体を用いることができる。スペースＳ１，Ｓ２の一方は、電池モジュール１１に熱交換媒体を供給する通路（供給通路）として用いることができ、他方は、電池モジュール１１からの熱交換媒体を排出する通路（排出通路）として用いることができる。

隣り合って配置される２つの電池モジュール１１の間には、スペースが形成されており、このスペースには、供給通路（スペースＳ１又はＳ２）からの熱交換媒体が進入する。ここで、２つの電池モジュール１１における互いに向かい合う側面に突起を形成しておけば、２つの電池モジュール１１の間にスペースを形成することができる。２つの電池モジュール１１の間に形成されたスペースに進入した熱交換媒体は、排出通路（スペースＳ２又はＳ１）に向かって移動する。このとき、熱交換媒体は、電池モジュール１１との間で熱交換を行うことによって、電池モジュール１１の温度を調節することができる。

電池モジュール１１が発熱しているときには、冷却用の熱交換媒体（冷やされた熱交換媒体）を用いることにより、電池モジュール１１の温度上昇を抑制することができる。また、電池モジュール１１が過度に冷えているときには、加温用の熱交換媒体（温められた熱交換媒体）を用いることにより、電池モジュール１１の温度低下を抑制することができる。

図２に示すように、ロアーケース２２０は、３つの平坦部（プレート本体に相当する）２２１ａ〜２２１ｃと、一対の支持部２２２ａ，２２２ｂとを有する。本実施例において、平坦部２２１ａ〜２２１ｃは、平坦な面で構成されているが、凹凸形状が含まれていてもよい。

平坦部２２１ａ〜２２１ｃおよび支持部２２２ａ，２２２ｂは、一体的に形成されており、支持部２２２ａ，２２２ｂは、ロアーケース２２０の一部を曲げ加工することによって構成されている。支持部２２２ａ，２２２ｂは、車両１００の左右方向（矢印ＬＨ又は矢印ＲＨの方向）に延びている。また、支持部２２２ａ，２２２ｂは、平坦部２２１ａ〜２２１ｃから電池スタック１０の側（すなわち、上方）に突出しており、電池スタック１０を支持するために用いられる。

支持部２２２ａは、支持部２２２ｂよりも車両１００の前方に位置している。平坦部２２１ａは、支持部２２２ａよりも、車両１００の前方に位置している。平坦部２２１ｂは、一対の支持部２２２ａ，２２２ｂの間に位置している。平坦部２２１ｃは、支持部２２２ｂよりも、車両１００の後方側に位置している。

支持部２２２ａ，２２２ｂの上面は、電池モジュール１１の底面と接触しており、支持部２２２ａ，２２２ｂおよび電池モジュール１１は、図３に示す締結位置Ｐ１，Ｐ２において、締結部材によって互いに固定される。締結位置Ｐ１，Ｐ２は、複数設けられており、複数の締結位置Ｐ１，Ｐ２は、支持部２２２ａ，２２２ｂの長手方向に沿って配置されている。

支持部２２２ａ，２２２ｂおよび電池モジュール１１の締結構造としては、例えば、電池モジュール１１の底面にネジ溝が形成されているとともに、支持部２２２ａ，２２２ｂの上面に開口部が形成されている。ボルトは、支持部２２２ａ，２２２ｂの開口部を通過して、電池モジュール１１のネジ溝と係合する。これにより、電池モジュール１１がロアーケース２２０（支持部２２２ａ，２２２ｂ）に固定される。

電池スタック１０を構成する各電池モジュール１１を支持部２２２ａ，２２２ｂに固定することができる。また、上述したように、電池スタック１０に拘束力を与えた構造では、特定の電池モジュール１１だけを支持部２２２ａ，２２２ｂに固定することもできる。

ロアーケース２２０の底面には、一対のリインフォース４０が固定されている。例えば、リインフォース４０およびロアーケース２２０は、溶接によって固定することができる。リインフォース４０は、車両１００の前後方向に延びている。リインフォース４０のうち、車両１００の後方側に位置する端部は、傾斜面４１を有している。

ロアーケース２２０の平坦部２２１ａおよびリインフォース４０は、締結位置Ｐ３において、締結部材によってブラケット５０に固定されている。また、ブラケット５０は、締結位置Ｐ４において、締結部材によってクロスメンバ６０に固定されている。クロスメンバ６０は、車両１００の横方向に延びており、フロアパネル７０と接続されている。ブラケット５０は、クロスメンバ６０の上面と接触している。図３に示すように、電池スタック１０の一部は、クロスメンバ６０よりも車両１００の前方に位置している。

リインフォース４０の傾斜面４１および台座８０は、締結位置Ｐ５において、締結部材によって互いに固定されている。ここで、傾斜面４１は、台座８０の傾斜面に沿って配置されている。台座８０は、フロアパネル７０と接続されている。図３に示すように、電池スタック１０は、台座８０よりも車両１００の前方に配置されている。

図４および図５は、ロアーケース２２０およびリインフォース４０を互いに異なる方向から見たときの斜視図である。図６は、図４の矢印Ａで示す方向から見たときの図である。

ロアーケース２２０には、複数の補強ビード（突起部に相当する）２２３が形成されている。具体的には、各補強ビード２２３は、ロアーケース２２０の上面、言い換えれば、電池スタック１０と対向するロアーケース２２０の面に形成されている。また、補強ビード２２３は、各支持部２２２ａ，２２２ｂの側面と平坦部２２１ｂとに、またがって形成されており、支持部２２２ａ，２２２ｂおよび平坦部２２１ｂから突出している。

補強ビード２２３は、支持部２２２ａ，２２２ｂが延びる方向（矢印ＬＨ又はＲＨの方向）と直交する平面内に配置されている。具体的には、補強ビード２２３のうち、支持部２２２ａ，２２２ｂに形成された部分は、車両１００の上下方向に延びており、補強ビード２２３のうち、平坦部２２１ｂに形成された部分は、車両１００の前後方向に延びている。ここで、本実施例では、支持部２２２ａ，２２２ｂが延びる方向と直交する平面内に、補強ビード２２３を配置しているが、これに限るものではない。具体的には、補強ビード２２３は、支持部２２２ａ，２２２ｂが延びる方向と直交する平面に対して傾いていてもよい。

複数の補強ビード２２３は、支持部２２２ａ，２２２ｂが延びる方向に並んでおり、一対の支持部２２２ａ，２２２ｂの間に位置している。図６に示すように、補強ビード２２３は、支持部２２２ａ，２２２ｂや平坦部２２１ｂから、電池スタック１０の側に向かって突出している。

ロアーケース２２０の支持部２２２ａ，２２２ｂは、電池スタック１０の側に向かって凸となるように曲げ加工されているため、外力を受けたときに変形してしまうことがある。また、支持部２２２ａ，２２２ｂには電池スタック１０が固定されているため、支持部２２２ａ，２２２ｂの変形によって、支持部２２２ａ，２２２ｂおよび電池スタック１０の固定部分に過度の負荷がかかってしまうおそれがある。

本実施例では、電池パック１がラゲッジルームＬＲに配置されているため、車両１００の後部が衝突したときに、電池パック１が外力を受けるおそれがある。このとき、電池パック１は、車両１００の後方からの外力を受けて、車両１００の前方に向かって変位することがある。

電池パック１が車両１００の前方に向かって変位すると、支持部２２２ａ，２２２ｂの変形によって、支持部２２２ａ，２２２ｂが倒れてしまうことがある。支持部２２２ａ，２２２ｂが倒れることによって、電池スタック１０およびロアーケース２２０の間に形成されたスペースＳ２が減少することになる。このような支持部２２２ａ，２２２ｂの変形によって、支持部２２２ａ，２２２ｂおよび電池モジュール１１の締結部分（締結位置Ｐ１，Ｐ２の部分）に、過度の負荷がかかってしまうことがある。

そこで、本実施例では、ロアーケース２２０に補強ビード２２３を設けることにより、支持部２２２ａ，２２２ｂの強度を向上させ、外力を受けた支持部２２２ａ，２２２ｂを変形し難くしている。すなわち、支持部２２２ａ，２２２ｂが変形しやすい部分（平坦部２２１ｂとの接続部分）に関して、補強ビード２２３を用いてロアーケース２２０の厚さを確保しておくことにより、支持部２２２ａ，２２２ｂの変形を抑制することができる。

また、本実施例において、補強ビード２２３は、電池モジュール１１および支持部２２２ａ，２２２ｂの締結部分（締結位置Ｐ１，Ｐ２の部分）に対応した位置に設けられている。具体的には、補強ビード２２３および締結部分は、支持部２２２ａ，２２２ｂが延びる方向と直交する面内において、並んで配置されている。このように補強ビード２２３を配置することにより、電池モジュール１１および支持部２２２ａ，２２２ｂの締結部分における強度を確保することができる。

本実施例では、ロアーケース２２０および電池スタック１０の間にスペースＳ２を形成しているが、このスペースＳ２を利用して、補強ビード２２３を設けている。このため、補強ビード２２３を配置するためのスペースを確保しやすくなる。

本実施例では、補強ビード２２３を用いているが、これに限るものではなく、補強ビード２２３と同様の機能を発揮できるものを用いることができる。例えば、補強ビード２２３の代わりに、支持部２２２ａ，２２２ｂの側面および平坦部２２１ｂに沿って配置される補強板（突起部に相当する）を用いることもできる。補強板は、支持部２２２ａ，２２２ｂおよび平坦部２２１ｂに対して固定される。また、補強板は、支持部２２２ａ，２２２ｂが延びる方向と直交する平面に沿って配置することができる。

本実施例では、支持部２２２ａ，２２２ｂの一側面および平坦部２２１ｂに、補強ビード２２３を設けているが、これに限るものではない。すなわち、支持部２２２ａ，２２２ｂおよび平坦部２２１ａ〜２２１ｃをまたぐ位置に、補強ビード２２３が設けられていればよい。例えば、支持部２２２ａの側面および平坦部２２１ａにまたがる位置に補強ビード２２３を設けたり、支持部２２２ｂの側面および平坦部２２１ｃにまたがる位置に補強ビード２２３を設けたりすることができる。上述した点を考慮して、補強ビード２２３を設ける位置を適宜設定することができる。

１：電池パック １０：電池スタック（蓄電装置）
１１：電池モジュール（蓄電素子） ２０：パックケース
２１０：アッパーケース ２２０：ロアーケース（搭載プレート）
２２１ａ〜２２１ｃ：平坦部（プレート本体） ２２２ａ，２２２ｂ：支持部
２２３：補強ビード（突起部） ３０：バスバーモジュール
４０：リインフォース

Claims (8)

1. 充放電を行う蓄電装置と、
   前記蓄電装置が搭載される搭載プレートと、を有しており、
   前記搭載プレートは、
   プレート本体と、
   曲げ加工によって前記プレート本体から前記蓄電装置の側に突出しており、先端に前記蓄電装置が固定される支持部と、
   前記蓄電装置が位置する側において、前記プレート本体および前記支持部にまたがって設けられ、前記プレート本体および前記支持部から突出する突起部と、
   を有することを特徴とする蓄電装置の搭載構造。
2. 前記搭載プレートは、複数の前記突起部を有することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置の搭載構造。
3. 前記蓄電装置は、所定方向に並んで配置された複数の蓄電素子を有しており、
   前記支持部は、前記所定方向に延びていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電装置の搭載構造。
4. 前記突起部は、前記所定方向と直交する平面内に位置していることを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置の搭載構造。
5. 前記搭載プレートは、前記蓄電装置を収容するケースの一部であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の蓄電装置の搭載構造。
6. 前記支持部によって前記蓄電装置および前記プレート本体の間に形成されたスペースは、前記蓄電装置の温度調節に用いられる熱交換媒体が移動するスペースであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄電装置の搭載構造。
7. 前記突起部は、前記スペース内に位置していることを特徴とする請求項６に記載の蓄電装置の搭載構造。
8. 前記蓄電装置の内部には、充放電を行う発電要素および電解液が収容されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の蓄電装置の搭載構造。
   

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