JP2014107270A - 自動車用バッテリ - Google Patents

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Abstract

【課題】十分な冷却と十分な機械的強度を有する自動車用バッテリの提供。
【解決手段】バッテリモジュール（１１、１２）またはバッテリモジュール（１１、１２）は、複数の電池（１３、１４）を有し、複数の電池（１３、１４）は並べて配置され、それぞれのバッテリモジュール（１１、１２）の両端面で第１の壁（１５）によって挟まれ、かつそれぞれのバッテリモジュール（１１、１２）の両長手面で第２の壁（１６）によって挟まれ、バッテリモジュール（１１、１２）または各バッテリモジュール（１１、１２）の電池（１３、１４）が、電池（１３、１４）の底面（１７）で冷却プレート（１８）に当接する、自動車用バッテリ。
【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載の自動車用バッテリに関する。
ハイブリッド車または電気車両において、エネルギ貯蔵器またはトラクションバッテリとして使用されるなど、通例から公知の自動車用バッテリは、例えば、通常複数のバッテリモジュールを有し、各バッテリモジュールは複数の電池を有する。それぞれのバッテリモジュールの電池は、それぞれのバッテリモジュールの両端面にある第１の壁によって、および、それぞれのバッテリモジュールの両長手面にある第２の壁によって挟まれている。それぞれのバッテリモジュールの電池は、電池の底面で冷却プレートに当接し、電池の接続電極が電池の上面に形成されるのは通例から公知である。冷却剤は冷却プレートを流れるのが好ましい。
上記タイプの自動車用バッテリのバッテリモジュールは、可能な限り多くの電池を含むことを目的としている。バッテリモジュールを形成するために結合される電池の数量が多くなるほど、バッテリモジュールに十分な機械的頑強度を付与すること、および、バッテリモジュールの個々の電池が、十分な程度まで確実に冷却されるようにすることが難しくなる。現在まで、バッテリモジュールが多数の電池を含む場合に、バッテリモジュール、ひいては自動車用バッテリの十分に高い機械的頑強度と、第２に、バッテリモジュールの個々の電池の良好な冷却とを共に保証することができるどのような問題解決策も開示されてはいない。
上記を出発点とし、本発明は、新規の自動車用バッテリを提供するという目的に基づくものである。上記目的は、請求項１に記載の自動車用バッテリによって達成される。本発明によれば、当該バッテリモジュールまたは各バッテリモジュールの電池同士は、それぞれのバッテリモジュールの両端面に配置された第１の壁間で、第１の方向に、具体的には、それぞれのバッテリモジュールの長手方向に押圧される。さらに、それぞれのバッテリモジュールのほぼ中間で、当該バッテリモジュールまたは各バッテリモジュールの２つの隣接する電池間にダミー電池が配置される。締め付けボルトが前記ダミー電池を貫通する。それぞれのバッテリモジュールの電池は、前記締め付けボルトによって、第１の方向に対して垂直に延びる第２の方向で、冷却プレートに押圧される。
それぞれのバッテリモジュールの電池同士が、それぞれのバッテリモジュールの両端面に配置された第１の壁間で、それぞれのバッテリモジュールの長手方向に押圧されることにより、バッテリモジュールを形成するのに多数の電池が結合された場合であっても、それぞれのバッテリモジュールに高い機械的頑強度を付与することができる。それぞれのバッテリモジュールのダミー電池を貫通し、さらに、第１の方向に対して垂直に延びる第２の方向に、それぞれのバッテリモジュールの電池同士を押圧する付属の締め付けボルトを各バッテリモジュールが有することで、第１に、各バッテリモジュール、従って、最終的には自動車用バッテリの機械頑強度をさらに高めることができ、第２に、それぞれのバッテリモジュールの電池の冷却を向上させることができる。その理由は、前記電池同士を第２の方向に押圧することにより、各バッテリモジュールの電池が、冷却プレートに押圧されるからである。これにより、バッテリモジュールのすべての電池が、定められた方式で、電池の底面で冷却プレートに確実に当接するようになる。
締め付けレールは、当該バッテリモジュールまたは各バッテリモジュールの電池の上面で、具体的には、それぞれのバッテリモジュールの両端面に配置された第１の壁間で、第１の方向に延びるのが好ましい。締め付けレールは、第１の壁に確実に接続される。それぞれの締め付けボルトは、締め付けレールと係合し、締め付けレールによって、第２の方向に押圧しあう力をそれぞれのバッテリモジュールの電池に加える。それぞれのバッテリモジュールの電池と冷却プレートとの押圧は、それぞれのバッテリモジュールの締め付けボルトが係合する締め付けレールによってさらに向上させることができる。それぞれの締め付けボルトによって付与される、第２の方向に押圧しあう力は、それぞれのバッテリモジュールの電池の上面で長手方向に延びる締め付けレールによって、定められた方式で、それぞれのバッテリモジュールのすべての電池に加えることができる。
本発明の有利な一発展形態によれば、少なくとも１つのそれぞれのバッテリモジュールが冷却プレートの両側に配置される。少なくとも１つのそれぞれの締め付けボルトは、それぞれの締め付けボルトが冷却プレートに対して互いに反対に位置するバッテリモジュールの電池を電池の底面で冷却プレートに押圧するように、冷却プレートに対して互いに反対側に位置するバッテリモジュールのダミー電池を貫通し、冷却プレートの凹部を貫通する。結果として、冷却プレートの異なる側に配置され、冷却プレートに対して互いに反対に位置するバッテリモジュール同士を、締め付けボルトによって第２の方向に押圧することができる。これにより、定められた方式で、バッテリモジュールを電池の底面で冷却プレートに当接させることができる。
本発明のさらに有利な発展形態によれば、留め具が、両端面で電池を挟む第１の壁と係合する。前記留め具はさらに、冷却プレートに対して互いに反対に位置するバッテリモジュールと冷却プレートとを互いに第２の方向に押圧する。結果として、冷却プレートに対して互いに反対に位置する２つのバッテリモジュール同士の第２の方向の押圧をさらに向上させることができる。
本発明の好ましい発展形態は、独立請求項および以下の説明から分かる。本発明の例示的な実施形態が、図面を参照して詳細に説明されるが、本発明が前記例示的実施形態に限定されることはない。
本発明による自動車用バッテリの例示的な実施形態の、冷却プレートに対して互いに反対に位置する２つのバッテリモジュールの領域の細部斜視図を示す。 図１による自動車用バッテリの第１の断面図を示す。 図２に対して９０°回転した、図１による自動車用バッテリの第２の断面図を示す。 図３のＩＶ部の詳細図を示す。 図３のＶ部の詳細図を示す。 図３のＶＩ部の詳細図を示す。
本発明は、ハイブリッド車または電気車両においてトラクションバッテリまたは電気エネルギ貯蔵器として使用される自動車用バッテリに関する。自動車用バッテリは、自動車の電気機械がモータモードで動作する場合に、比較的大量に放電することができ、電気機械が発電機モードで動作する場合に、比較的大量に充電することができる。
図１は、本発明による自動車用バッテリ１０の、２つのバッテリモジュール１１、１２の領域の細部を示す。各バッテリモジュール１１、１２はそれぞれ、並べて配置された多数の電池１３、１４を含む。
バッテリモジュール１１の電池１３およびバッテリモジュール１２の電池１４は、両端面において第１の壁１５によって、両長手面において第２の壁１６によって挟まれている。図２は、第２の壁１６に対して平行な長手方向における図１の装置の第１の断面を示す。図３は、第１の壁１５に対して平行な、図１の装置の第２の断面を示す。
図示の好ましい例示的な実施形態では、冷却プレート１８は、２つのバッテリモジュール１１、１２間に配置される。バッテリモジュール１１は、冷却プレート１８の第１の側に配置される。第１のバッテリモジュール１１の電池１３は、電池の底面１７で冷却プレート１８に当接する。バッテリモジュール１２は、冷却プレート１８の反対側に配置される。バッテリモジュール１２の電池１４も、同様に電池の底面１７で冷却プレート１８に当接する。詳細に示していない、電池１３、１４の接続電極は、バッテリモジュール１１、１２の電池１３、１４の上面１９に形成される。
バッテリモジュール１１の電池１３、およびバッテリモジュール１２の電池１４は、それぞれのバッテリモジュール１１、１２の両端面に配置された第１の壁１５間で、第１の方向２０に、具体的には、それぞれのバッテリモジュール１１、１２同士が長手方向に押圧される。
好ましい例示的な実施形態では、上記は、それぞれのバッテリモジュール１１、１２の両端面に配置された第１の壁１５が、それぞれのバッテリモジュール１１、１２の両長手面に配置された第２の壁１６に、前記壁１５、１６の隣接縁部２１の領域で溶接されることで保証される。壁１５、１６の幾何学寸法を、バッテリモジュール１１、１２を形成するために結合される電池１３、１４の幾何学寸法に適切に合わせることにより、定められた方式で、長手方向２０の上記押圧を調整することができる。
自動車用バッテリ１０の各バッテリモジュール１１、１２において、ダミー電池２２が、それぞれのバッテリモジュール１１、１２の２つの隣接する電池１３間およびバッテリモジュール１２の２つの隣接する電池１４間に、長手方向２０に見て、それぞれのバッテリモジュール１１、１２のほぼ中間に配置される。上記タイプのダミー電池２２の寸法は、電池１３、１４の寸法と同じであるのが好ましい。ダミー電池２２も同様に、底面１７で冷却プレート１８に当接する。ダミー電池２２の上面１９は、それぞれのバッテリモジュール１１、１２の電池１３、１４の上面１９と同一面にある。ダミー電池２２は、電気エネルギを貯蔵するためには使用されない。締め付けボルト２３は、それぞれのバッテリモジュール１１またはバッテリモジュール１２のダミー電池２２を貫通し、バッテリモジュール１１の電池１３およびバッテリモジュール１２の電池１４は、締め付けボルト２３によって、長手方向２０に対して垂直に延びる第２の方向２４に、冷却プレート１８に押圧される。バッテリモジュール１１の電池１３およびバッテリモジュール１２の電池１４と冷却プレート１８とを互いに第２の方向２４に押圧することにより、自動車用バッテリ１０のバッテリモジュール１１、１２の機械的頑強性が向上するだけでなく、さらに、それぞれの電池１３、１４のすべてが、定められた方式で、電池の底面１７で冷却プレート１８に確実に当接するようになり、その結果、すべての電池１３、１４を効果的に冷却することができる。
１つのそれぞれの締め付けレール２５は、バッテリモジュール１１、１２の電池１３、１４の上面１９上において延びている。前記締め付けレール２５は、それぞれのバッテリモジュール１１、１２の両端面に配置された第１の壁１５間で長手方向２０に延び、かつそれぞれのバッテリモジュール１１、１２の両長手面に配置された第２の壁１６間のほぼ中間で第２の壁１６に対して平行に延びる。長手方向２０に延びる締め付けレール２５は、隣接縁部２６の領域で、バッテリモジュール１１、１２の両端面に配置された第１の壁１５に、特に、溶接によって確実に接続される。
図示の好ましい例示的な実施形態において、冷却プレート１８に対して互いに反対に位置するバッテリモジュール１１、１２のダミー電池２２を貫通する締め付けボルト２３は、バッテリモジュール１１、１２の締め付けレール２５と係合する。上記締め付けレール２５は、冷却プレート１８に対して互いに反対に位置し、第２の方向２４に、バッテリモジュール１１、１２のすべての電池１３、１４同士を押圧する力を加える。その結果として、冷却プレート１８に対して互いに反対に位置するバッテリモジュール１１、１２のすべての電池１３、１４が、定められた方式で、電池の底面１７で冷却プレート１８に当接するようになる。この点で、バッテリモジュール１１、１２のすべての電池１３、１４が確実に効果的に冷却されるようにすることができる。
当然のことながら、冷却プレート１８に対して互いに反対に位置するバッテリモジュール１１、１２のダミー電池２２は、長手方向２０に見て、それぞれのバッテリモジュール１１、１２の同一地点に配置される。その結果として、締め付けボルト２３は、冷却プレート１８に対して互いに反対に位置するバッテリモジュール１１、１２のダミー電池２２を貫通することができる。
ここで、締め付けボルト２３は、バッテリモジュール１１、１２のダミー電池２２を貫通するだけでなく、図３および図５で最も明瞭に見ることができるように、冷却プレート１８の凹部２７も貫通する。
締め付けボルト２３は、第１の締め付けねじ２９によって、図３の底部にある、バッテリモジュール１２の締め付けレール２５と係合する。締め付けボルト２３は、第２の締め付けねじ２９と、さらにスプリング要素２８とによって、図３の上部にある、バッテリモジュール１１の締め付けレール２５と係合する。第２の締め付けねじ２９が、スプリング要素２８によって付与されたスプリング力に抗して締め付けられることにより、締め付けボルト２３によって締め付けレール２５に加えられる力、従って、最終的には、バッテリモジュール１１、１２の電池１３、１４を冷却プレート１８へ第２の方向２４に押圧する力が調整される。
上述のとおり、図１は、自動車用バッテリ１０からの細部だけを示す。複数のそれぞれのバッテリモジュール１１、１２は、冷却プレート１８の両側に配置される。それぞれ反対側のバッテリモジュール１１、１２同士は、上記の方法で、第１に、長手方向２０に、第２に、第２の方向２４に、締め付けボルト２３によって押圧される。複数の電池を含む少なくとも１つのバッテリモジュールが、冷却プレート１８の片側だけに配置される場合も、当然、本発明を使用できることを指摘しておく。
図示の例示的な実施形態の有利な発展形態によれば、さらなるそれぞれの留め具３０が、２つの端面の領域において、冷却プレート１８に対して互いに反対に位置するバッテリモジュール１１、１２の両端面の領域に配置された第１の壁１５と係合する。前記留め具３０により、冷却プレート１８に対して互いに反対に位置するバッテリモジュール１１、１２と冷却プレート１８とが互いに、第２の方向２４に、さらに押圧される。
上記各留め具３０は、締め付けねじ３２が貫通する複数の穴を有するプレート状基部３１を有する。締め付けねじ３２を締め付けることで、バッテリモジュール１１、１２の両端面に配置された第１の壁１５によって、第２の方向２４に押圧しあう力を、バッテリモジュール１１、１２の両端面の領域でバッテリモジュール１１、１２にさらに加えることができる。結果として、締め付けボルト２３によってすでに生じている、バッテリモジュール１１、１２の電池１３、１４と冷却プレート１８との押圧が助長され、さらに向上する。
留め具３０のプレート状基部３１から突出する支持ボルト３３は、自動車用バッテリ１０を自動車の本体構造物に固定する働きをする。
本発明による自動車用バッテリ１０の好ましい例示的な実施形態は、従って、並べて配置された複数の電池１３、１４を有する複数のバッテリモジュール１１、１２を有する。少なくとも１つのそれぞれのバッテリモジュール１１、１２は、バッテリモジュール１１、１２の電池１３、１４を冷却するように機能する冷却プレート１８の両側に配置される。冷却プレート１８に対して互いに正反対に位置するバッテリモジュール１１、１２は、両側のバッテリモジュール１１、１２のダミー電池２２を貫通する締め付けボルト２３によって、冷却プレート１８に押圧される。前記ダミー電池２２は、バッテリモジュール１１、１２の長手方向２０に見て、バッテリモジュール１１、１２のほぼ中間で、２つの隣接する電池１３間および２つの隣接する電池１４間に配置される。
締め付けボルト２３は、冷却プレート１８を貫通する。締め付けボルト２３は、前記バッテリモジュールの長手方向に、それぞれのバッテリモジュール１１、１２の電池１３、１４の上面１９の領域に延びる締め付けレール２５と相互作用する。締め付けボルト２３によって第２の方向２４に加えられる締め付け力は、締め付けレール２５によって、バッテリモジュール１１、１２のすべての電池１３、１４に加えられる。その結果として、冷却プレート１８を用いた効果的な冷却をすべての電池１３、１４に対して保証することができる。
締め付けボルト２３によって予め保証された、バッテリモジュール１１、１２の電池１３、１４と冷却プレート１８との締め付けは、バッテリモジュール１１、１２の両端面の領域に配置された第１の壁１５と係合する留め具３０によってさらに向上させることができる。
バッテリモジュール１１、１２を形成するために、多数の電池１３、１４が並べて結合される場合であっても、バッテリモジュール１１、１２の電池１３、１４の高い機械的頑強度と高い冷却度とを保証することができる。
１０ 自動車用バッテリ
１１ バッテリモジュール
１２ バッテリモジュール
１３ 電池
１４ 電池
１５ 第１の壁
１６ 第２の壁
１７ 底面
１８ 冷却プレート
１９ 上面
２０ 第１の方向
２１ 隣接縁部
２２ ダミー電池
２３ 締め付けボルト
２４ 第２の方向
２５ 締め付けレール
２６ 隣接縁部
２７ 凹部
２８ スプリング要素
２９ 締め付けねじ
３０ 留め具
３１ プレート状基部
３２ 締め付けねじ
３３ 支持ボルト

Claims (8)

  1. 少なくとも１つのバッテリモジュール（１１、１２）を有する自動車用バッテリであって、前記バッテリモジュール（１１、１２）または各バッテリモジュール（１１、１２）は、複数の電池（１３、１４）を有し、前記複数の電池（１３、１４）は、並べて配置され、それぞれの前記バッテリモジュール（１１、１２）の両端面で第１の壁（１５）によって挟まれ、かつそれぞれの前記バッテリモジュール（１１、１２）の両長手面で第２の壁（１６）によって挟まれ、前記バッテリモジュール（１１、１２）または各バッテリモジュール（１１、１２）の前記電池（１３、１４）は、前記電池（１３、１４）の底面（１７）で冷却プレート（１８）に当接する、自動車用バッテリにおいて、
    前記バッテリモジュール（１１、１２）または各バッテリモジュール（１１、１２）の前記電池（１３、１４）同士が、前記それぞれのバッテリモジュールの前記両端面に配置された前記第１の壁（１５）間で、第１の方向に、具体的には、前記それぞれのバッテリモジュール（１１、１２）の長手方向に押圧されることと、
    前記それぞれのバッテリモジュールのほぼ中間で、前記バッテリモジュール（１１、１２）または各バッテリモジュール（１１、１２）の２つの隣接する電池（１３）間および２つの隣接する電池（１４）間にダミー電池（２２）が配置され、締め付けボルト（２３）が前記ダミー電池（２２）を貫通し、前記それぞれのバッテリモジュール（１１、１２）の前記電池（１３、１４）が、前記締め付けボルト（２３）によって、前記第１の方向に対して垂直に延びる第２の方向に、前記冷却プレート（１８）に押圧されることと、
    を特徴とする自動車用バッテリ。
  2. 締め付けレール（２５）が、前記バッテリモジュール（１１、１２）または各バッテリモジュール（１１、１２）の前記電池（１３、１４）の上面（１９）上で、具体的には、前記それぞれのバッテリモジュール（１１、１２）の前記両端面に配置された前記第１の壁（１５）間で、前記第１の方向に延び、前記締め付けレール（２５）が、前記第１の壁（１５）に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車用バッテリ。
  3. 前記それぞれの締め付けボルト（２３）が前記締め付けレール（２５）と係合し、前記締め付けレール（２５）によって、前記第２の方向に押圧しあう力を前記それぞれのバッテリモジュール（１１、１２）の電池（１３、１４）に加えることを特徴とする、請求項２に記載の自動車用バッテリ。
  4. 前記第２の方向は、前記長手方向に対して垂直に延び、かつ前記それぞれのバッテリモジュール（１１、１２）の横方向に対して垂直に延びることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車用バッテリ。
  5. 少なくとも１つのそれぞれのバッテリモジュール（１１、１２）は、前記冷却プレート（１８）の両側に配置され、少なくとも１つのそれぞれの締め付けボルト（２３）は、前記冷却プレート（１８）に対して互いに反対に位置する前記バッテリモジュール（１１、１２）の前記電池（１３、１４）を前記電池（１３、１４）の前記底面（１７）で前記冷却プレート（１８）に押圧するように、前記冷却プレート（１８）に対して互いに反対に位置するバッテリモジュール（１１、１２）のダミー電池（２２）を貫通し、前記冷却プレート（１８）の凹部を貫通することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動車用バッテリ。
  6. 前記締め付けボルト（２３）は、締め付けねじ（２９）およびスプリング要素（２８）によって、第１のバッテリモジュールの前記締め付けレール（２５）と係合することを特徴とする、請求項５に記載の自動車用バッテリ。
  7. 前記締め付けボルト（２３）は、締め付けねじ（２９）によって、前記冷却プレート（１８）に対して前記第１のバッテリモジュールの反対側に位置する第２のバッテリモジュールの前記締め付けレール（２５）と係合することを特徴とする、請求項５または６に記載の自動車用バッテリ。
  8. 留め具（３０）が、前記両端面で前記電池（１３、１４）を挟む前記第１の壁（１５）と係合し、前記留め具（３０）はさらに、前記冷却プレート（１８）に対して互いに反対に位置する前記バッテリモジュール（１１、１２）と冷却プレート（１８）とを前記第２の方向に互いに押圧することを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の自動車用バッテリ。
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