JP2013122821A - Fixing structure of battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のバッテリセルを積層したバッテリモジュールを、内部に冷媒通路が形成された支持部材に固定すべく、前記バッテリモジュールに設けた第1固定部材と前記支持部材に設けた第2固定部材とを締結部材で締結するバッテリモジュールの固定構造に関する。 The present invention provides a first fixing member provided in the battery module and a second fixing provided in the support member in order to fix the battery module in which a plurality of battery cells are stacked to the support member in which a refrigerant passage is formed. The present invention relates to a battery module fixing structure that fastens a member with a fastening member.
箱状の区画壁の上面開口部を覆うヒートシンクの上面に単電池セル群を支持し、区画壁の内部の冷却通路に冷却空気を流すことで、発熱した単電池セル群を冷却空気で冷却するものが、下記特許文献1により公知である。 The single battery cell group is supported on the upper surface of the heat sink covering the upper surface opening of the box-shaped partition wall, and the heated single battery cell group is cooled with the cooling air by flowing cooling air through the cooling passage inside the partition wall. This is known from the following patent document 1.
ところで、冷媒が流れる冷媒通路が形成されたバッテリモジュール支持部材にバッテリモジュールを支持して冷却する場合、バッテリモジュール支持部材にバッテリモジュールを固定することが必要になる。このとき、バッテリモジュールを固定するための固定部材をバッテリモジュール支持部材にボルトやナットを用いて固定すると、そのボルトやナットが冷媒通路内に突出して冷媒の流れを阻害し、バッテリモジュールの冷却性能が低下する可能性がある。 By the way, when cooling by supporting a battery module on the battery module support member in which the refrigerant passage through which the refrigerant flows is formed, it is necessary to fix the battery module to the battery module support member. At this time, if the fixing member for fixing the battery module is fixed to the battery module support member using a bolt or nut, the bolt or nut protrudes into the refrigerant passage to obstruct the flow of the refrigerant, and the cooling performance of the battery module May be reduced.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、支持部材に形成した冷媒通路内の冷媒の流れを阻害しないように支持部材にバッテリモジュールを固定することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to fix a battery module to a support member so as not to hinder the flow of refrigerant in a refrigerant passage formed in the support member.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、複数のバッテリセルを積層したバッテリモジュールを、内部に冷媒通路が形成された支持部材に固定すべく、前記バッテリモジュールに設けた第1固定部材と前記支持部材に設けた第2固定部材とを締結部材で締結するバッテリモジュールの固定構造であって、前記第2固定部材を前記支持部材の表面に溶接あるいは接着で固定することを特徴とするバッテリモジュールの固定構造が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a battery module in which a plurality of battery cells are stacked is attached to the battery module so as to be fixed to a support member having a refrigerant passage formed therein. A battery module fixing structure in which a first fixing member provided and a second fixing member provided on the support member are fastened by a fastening member, wherein the second fixing member is fixed to the surface of the support member by welding or bonding. A structure for fixing a battery module is proposed.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記第1固定部材は、2個の前記バッテリモジュールを一体化すべく該2個のバッテリモジュール間に挟持される部材であることを特徴とするバッテリモジュールの固定構造が提案される。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the first fixing member is sandwiched between the two battery modules so as to integrate the two battery modules. A battery module fixing structure characterized by being a member is proposed.
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記第1固定部材は複数の前記第2固定部材に締結されることを特徴とするバッテリモジュールの固定構造が提案される。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the first fixing member is fastened to the plurality of second fixing members. A fixed structure is proposed.
また請求項4に記載された発明によれば、請求項1〜請求項3の何れか1項の構成に加えて、前記第2固定部材は前記支持部材および前記第1固定部材間に設けられることを特徴とするバッテリモジュールの固定構造が提案される。 According to the invention described in claim 4, in addition to the structure of any one of claims 1 to 3, the second fixing member is provided between the support member and the first fixing member. A structure for fixing the battery module is proposed.
尚、実施の形態の冷却空気通路28aは本発明の冷媒通路に対応し、実施の形態の第1エンドプレート37は本発明の第1固定部材に対応し、実施の形態の固定部材44は本発明の第2固定部材に対応し、実施の形態の第2ボルト47は本発明の締結部材に対応する。
The
請求項1の構成によれば、バッテリモジュールに設けた第1固定部材と支持部材に設けた第2固定部材とを締結部材で締結することでバッテリモジュールが支持部材に固定され、支持部材の内部に形成された冷媒通路を流れる冷媒によってバッテリモジュールが冷却される。このとき、第2固定部材を支持部材の表面に溶接あるいは接着で固定したので、第2固定部材を設けたことで支持部材の冷媒通路における冷媒の流れが影響を受けることが防止され、バッテリモジュールの冷却性能が確保される。 According to the configuration of the first aspect, the battery module is fixed to the support member by fastening the first fixing member provided in the battery module and the second fixing member provided in the support member with the fastening member, and the inside of the support member. The battery module is cooled by the refrigerant flowing through the refrigerant passage formed in the. At this time, since the second fixing member is fixed to the surface of the support member by welding or adhesion, the provision of the second fixing member prevents the refrigerant flow in the refrigerant passage of the support member from being affected, and the battery module. The cooling performance is ensured.
また請求項2の構成によれば、第1固定部材は、2個のバッテリモジュールを一体化すべく該2個のバッテリモジュール間に挟持される部材であるので、特別の第1固定部材を設ける必要をなくして部品点数を削減できるだけでなく、1個の第1固定部材で2個のバッテリモジュールを固定することが可能になって部品点数を削減することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the first fixing member is a member that is sandwiched between the two battery modules so as to integrate the two battery modules, it is necessary to provide a special first fixing member. In addition to reducing the number of parts, it is possible to fix two battery modules with a single first fixing member, thereby reducing the number of parts.
また請求項3の構成によれば、第1固定部材を複数の第2固定部材に締結するので、バッテリモジュールを安定した姿勢で強固に固定することができる。 According to the configuration of the third aspect, since the first fixing member is fastened to the plurality of second fixing members, the battery module can be firmly fixed in a stable posture.
また請求項4の構成によれば、第2固定部材を支持部材および第1固定部材間に設けたので、第2固定部材を設けたことによるバッテリモジュールの固定部の大型化を回避することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the second fixing member is provided between the support member and the first fixing member, it is possible to avoid an increase in the size of the fixing portion of the battery module due to the provision of the second fixing member. it can.
以下、図1〜図6に基づいて本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、電気自動車のバッテリパック11は、金属製のバッテリトレー12の上面に合成樹脂製のバッテリカバー13を結合してボルト14…で締結したバッテリケース15を備えており、バッテリトレー12の上面に複数のバッテリモジュール16…が搭載される。
As shown in FIG. 1, a
バッテリパック11の後部に設けられた冷却装置17は、車幅方向中央部に配置された吸入ダクト18と、吸入ダクト18の車幅方向両側に配置された左右一対の排出ダクト19,19とを備える。吸入ダクト18の上部前面には、その内部にバッテリパック11の外部の空気を冷却空気として吸入するための冷却空気吸入口18aが前向きに開口する。また排出ダクト19,19の内部にはそれぞれ電動の冷却ファン20,20が収納されており、熱交換後の冷却空気を排出するための冷却空気排出口19a,19aが、各冷却ファン20,20の外周に臨むように後向きに形成される。
The
従って、冷却ファン20,20を駆動すると、吸入ダクト18の冷却空気吸入口18aから吸入された冷却空気はバッテリトレー12の内部に供給され、バッテリトレー12の内部の冷却通路を流れる間にバッテリモジュー16…との間で熱交換を行った後、排出ダクト19,19の冷却ファン20,20を通過して冷却空気排出口19a,19aから排出される。
Therefore, when the
バッテリパック11の前部には手動スイッチを収納したメインスイッチ21が設けられ、バッテリパック11の後部にはコンタクタやヒューズを収納したジャンクションボード22が設けられる。バッテリモジュール16…から延びる高圧ケーブル23はメインスイッチ21およびジャンクションボード22を経由してバッテリパック11の左前部に設けられた高圧コネクタ24に接続される。またバッテリパック11の右前部に設けられた低圧コネクタ25から制御信号を伝送するための低圧ケーブル26が延びており、この低圧ケーブル26はジャンクションボード22やバッテリモジュール16…のサーミスタ等に接続される。
A
バッテリトレー12上に載置されるバッテリモジュール16…は、2個ずつが並列に一体化されてバッテリモジュールユニット31…を構成する。但し、バッテリトレー12の後部に左右一対の支持脚27,27を介して架設された板状の支持部材28の上面に載置された1個のバッテリモジュールユニット31は、2個のバッテリモジュール16,16の長手方向の端面どうしが対向するように直列に一体化されている。
Two
引き抜き材で構成された支持部材28は内部には平行に延びる多数の冷却空気通路28a…(図2および図5参照)が形成されており、この冷却空気通路28a…は左右の支持脚27,27の内部に形成した冷却空気通路27a,27a(図2参照)を介してバッテリトレー12の内部に形成した冷却空気通路に連通する。
A plurality of
次に、図2〜図6に基づいてバッテリモジュールユニット31の構造と、その支持構造を説明する。
Next, the structure of the
本実施の形態のバッテリモジュールユニット31は支持部材28の上面に載置されるもので、2個のバッテリモジュール16,16を、それらの長手方向の端面どうしが対向するように一体化したものである。バッテリモジュール16は、例えば12個のバッテリセル32…を積層したもので、それらの間には水平断面がH字状の11個の第1ホルダ33…が挟持されるとともに、両端の2個のバッテリセル32,32の外側には水平断面がコ字状の2個の第2ホルダ34,34が当接する。そしてバッテリセル32…、第1ホルダ33…および第2ホルダ34,34の上面を覆うカバー35が、2個の第2ホルダ34,34にボルト36,36で固定される。
The
長手方向の端面どうしが対向するよう配置された2個のバッテリモジュール16,16は、それらの間に挟持された第1エンドプレート37と、2個のバッテリモジュール16,16の長手方向両端部に配置された一対の第2エンドプレート38,38と、各第2エンドプレート38に一端を固定されて第1エンドプレート37に向けて延びる2本の連結部材39,39とによって一体化され、バッテリモジュールユニット31を構成する。2個の第2エンドプレート38,38から共通の第1エンドプレート37に向けて延びる合計4本の連結部材39…は共通の公差吸収手段41(図2および図4参照)を介して第1エンドプレート37に結合される。
The two
第1エンドプレート37は長辺37a,37aおよび短辺37b,37bを有する矩形状断面のアルミニウム製引き抜き材で構成され、その内部には円形をなす2個の第1ボス部37c,37cと、三角形および円形を組み合わせた形状をなす2個の第2ボス部37d,37dと、各ボス部37c,37c,37d,37dから長辺37a,37aに向かって延びる各2本のリブ37e,37eとを備える(図6参照)。
The
各第2エンドプレート38は板状の部材であって、その下端には一対の取付ブラケット38a,38aが設けられ、その上端には2個の押さえ突起38b,38bが設けられる。一方の第2エンドプレート38は取付ブラケット38a,38aを貫通する2本のボルト42,42によって一方の支持脚27の上部に設けた固定部27bに固定される。同様に他方の第2エンドプレート38は取付ブラケット38a,38aを貫通する2本のボルト42,42によって他方の支持脚27の上部に設けた固定部27bに固定される。
Each
一方の第2エンドプレート38に一端を固定された2本の帯状の連結部材39,39の他端には、それぞれ長孔39a,39aが形成されており、その長孔39a,39aを貫通する2本の第1ボルト43A,43Aが、第1エンドプレート37の二つの第2ボス部37d,37dにそれぞれ螺合する。同様に、他方の第2エンドプレート38に一端を固定された2本の帯状の連結部材39,39の他端には、それぞれ長孔39a,39aが形成されており、その長孔39a,39aを貫通する2本の第1ボルト43B,43Bが、第1エンドプレート37の二つの第2ボス部37d,37dにそれぞれ螺合する。一方の第2エンドプレート38から延びる2本の連結部材39,39の高さと、他方の第2エンドプレート38から延びる2本の連結部材39,39との高さとは、それらが相互に干渉しないように異なっている。
合計4個の長孔39a…および合計4本の第1ボルト43A,43A,43B,43Bは前記公差吸収手段41を構成する。
A total of four
支持部材28の上面には2個のブロック状の固定部材44,44が溶接により固定される。固定部材44,44の上面に第1エンドプレート37を重ね合わせ、更に第1エンドプレート37の上面に保持部材45を重ね合わせた状態で、保持部材45を貫通する2本のボルト46,46が第1エンドプレート37の2個の第1ボス部37c,37cに螺合し、保持部材45および第1エンドプレート37の2個の第2ボス部37d,37dを貫通する2本の第2ボルト47,47が2個の固定部材44,44にそれぞれ螺合する。
Two block-shaped
保持部材45は、一方のバッテリモジュール16の上面に当接する4個の押さえ突起45a…と、他方のバッテリモジュール16の上面に当接する4個の押さえ突起45a…とを備える
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
The holding
長手方向の一方の端面どうしが第1エンドプレート37を挟んで対向するように2個のバッテリモジュール16,16を直列に配置し、それら2個のバッテリモジュール16,16の長手方向の他方の端面にそれぞれ第2エンドプレート38,38を当接させると、各第2エンドプレート38に一端を固定された2本の連結部材39,39が、バッテリモジュール16の長手方向側面に沿って延びて第1エンドプレート37の位置に達する。
Two
この状態から、一方のバッテリモジュール16の2本の連結部材39,39の長孔39a,39aを貫通する2本の第1ボルト43A,43Aを第1エンドプレート37の二つの第2ボス部37d,37dにそれぞれ螺合するとともに、他方のバッテリモジュール16の2本の連結部材39,39の長孔39a,39aを貫通する2本の第1ボルト43B,43Bを第1エンドプレート37の二つの第2ボス部37d,37dにそれぞれ螺合する。このとき、両バッテリモジュール16,16の各2本の連結部材39,39の高さが異なっているため、それらが第1エンドプレート37上で干渉することが防止される。
From this state, the two
バッテリモジュール16,16の長さには、12個のバッテリセル32…の厚さの公差が累積することで若干のバラツキが存在するが、連結部材39…の長孔39a…を貫通させた第1ボルト43A,43A,43B,43Bを第1エンドプレート37の第2ボス部37d,37dにそれぞれ螺合するときに、第1ボルト43A,43A,43B,43Bに対する長孔39a…の位置を調整することで前記長さのバラツキを吸収することができる。
The lengths of the
このようにして2個のバッテリモジュール16,16を第1エンドプレート37を挟んで一体化したバッテリモジュールユニット31は、第1エンドプレート37が厚みのある引き抜き材で構成されており、しかも公差吸収機構41によって各バッテリセル32…が緩みなく締結されることで、その剛性が高められる。
In the
続いて、保持部材45を貫通する2本のボルト46,46を第1エンドプレート37の2個の第1ボス部37c,37cに螺合するとともに、保持部材45および第1エンドプレート37の2個の第2ボス部37d,37dを貫通する2本の第2ボルト47,47を支持部材28の上面に溶接した2個の固定部材44,44に締結することで、第1エンドプレート37が支持部材28に固定される。このとき、保持部材45の8個の押さえ突起45a…が一対のバッテリモジュール16,16の上面にそれぞれ4個ずつ係合することで、バッテリモジュール16,16が支持部材28の上面に強固に固定される。
Subsequently, the two
また各バッテリモジュール16の第2エンドプレート38に設けた2個の取付ブラケット38a,38aを貫通する2本のボルト42,42を、支持部材28の支持脚27の固定部27bに締結すると、第2エンドプレート38の2個の押さえ突起38b,38bと、連結部材39,39の2個の押さえ突起39b,39bとがバッテリモジュール16の上面を押し下げることで、バッテリモジュール16が支持部材28に更に強固に固定される。
Further, when the two
以上のように、本実施の形態によれば、2個のバッテリモジュール16,16を一体化してバッテリモジュールユニット31を構成したので、2個のバッテリモジュール16,16を一体として取り扱うことが可能になって取扱性が向上する。
As described above, according to the present embodiment, since the
また2個のバッテリモジュール16,16の第1エンドプレート37を共通の一部材で構成したので、バッテリモジュールユニット31の剛性を高めて耐振性を高めることができ、しかも2個の第2エンドプレート38,38に一端を固定した連結部材39…の他端を第1エンドプレート37に公差吸収手段41を介して連結したので、バッテリセル32…の厚さの公差の累積によって各々のバッテリモジュール16,16の積層方向の長さに差が発生しても、その差を2個の第2エンドプレート38,38の位置を異ならせて吸収することができる。
In addition, since the
また公差吸収手段41を2個のバッテリモジュール16,16の間に配置したので、バッテリモジュールユニット31の両端に公差吸収手段41が突出するのを防止して該バッテリモジュールユニット31の小型化を図ることができる。
Further, since the
また公差吸収手段41を、第2エンドプレート38,38に一端を固定した連結部材39…の他端に形成した長孔39a…と、それらの長孔39a…を貫通して第1エンドプレート37に螺合する第1ボルト43A,43A,43B,43Bとで構成したので、第1ボルト43A,43A,43B,43Bに対する長孔39a…の位置を調整することでバッテリセル32…の厚さの公差の累積を吸収することができるだけでなく、2個の連結部材39,39を共通のボルトで第1エンドプレート37に締結する場合に比べて、ボルトおよびその座面の小型化を図ることができる。
Further, the tolerance absorbing means 41 passes through the
また引き抜き材で構成した第1エンドプレート37に設けた共通の第2ボス37d,37dに、連結部材39…を固定する第1ボルト43A,43A,43B,43Bおよび保持部材45を締結する第2ボルト47,47とを螺合するので、第1エンドプレート37のボス部の数を最小限に抑えて軽量化を図ることができる。
The
また支持部材28の内部には冷却空気が流れる冷却空気通路28a…が形成されるため、保持部材45および第1エンドプレート37を固定するための第2ボルト47,47を支持部材28に直接螺合すると、その第2ボルト47,47が冷却空気通路28a…内に突出して冷却空気の流れを阻害する虞があるが、本実施の形態によれば、支持部材28に溶接した固定部材44,44に第2ボルト47,47を螺合したので、冷却空気のスムーズな流通を可能にしてバッテリモジュール16,16の冷却効果を確保することができる。
Further, since cooling
また一対のバッテリモジュール16,16を一体に結合するための部材である第1エンドプレート37を利用してバッテリモジュールユニット31を支持部材28に固定するので、バッテリモジュールユニット31を支持部材28に固定するための特別の部材が不要になって部品点数が削減されるだけでなく、1個の第1エンドプレート37で2個のバッテリモジュール16,16を固定することが可能になって部品点数を更に削減することができる。
Further, since the
また第1エンドプレート37を2個の固定部材44,44に締結するので、第1エンドプレート37を支持部材28に強固に固定してバッテリモジュール16,16を安定した姿勢で保持することができる。しかも固定部材44,44は支持部材28および第1固定部材37間に配置されるので、固定部材44,44を設けたことによるバッテリモジュール16,16の固定部の大型化を回避することができる。
Further, since the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、固定部材44を支持部材28に溶接により固定する代わりに、接着により固定しても良い。
For example, instead of fixing the fixing
また実施の形態では支持部材28および第1エンドプレート37を引き抜き材で構成しているが、それらを押し出し材で構成しても良い。
In the embodiment, the
また本発明の冷媒は冷却空気に限定されず、水等であっても良い。 The refrigerant of the present invention is not limited to cooling air, and may be water or the like.
また1個のバッテリモジュール16を構成するバッテリセル32…の数は12個に限定されるものではない。
Further, the number of
16 バッテリモジュール
28 支持部材
28a 冷却空気通路(冷媒通路)
32 バッテリセル
37 第1エンドプレート(第1固定部材)
44 固定部材(第2固定部材)
47 第2ボルト(締結部材)
16
32
44 fixing member (second fixing member)
47 Second bolt (fastening member)
Claims (4)
前記第2固定部材(44)を前記支持部材(28)の表面に溶接あるいは接着で固定することを特徴とするバッテリモジュールの固定構造。 A first fixing provided in the battery module (16) to fix the battery module (16) in which a plurality of battery cells (32) are stacked to a support member (28) having a refrigerant passage (28a) formed therein. A battery module fixing structure in which a member (37) and a second fixing member (44) provided on the support member (28) are fastened by a fastening member (47),
The battery module fixing structure, wherein the second fixing member (44) is fixed to the surface of the support member (28) by welding or bonding.
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