JP2018073542A - バッテリモジュール固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト及び重量の増加を回避しつつ、バッテリモジュールをモジュール固定プレートに固定可能なバッテリモジュール固定構造を提供する。【解決手段】バッテリモジュール１と、該バッテリモジュール１が搭載されるモジュール固定プレート５とを固定するバッテリモジュール固定構造であって、サイドプレート４は、サイドプレート本体４１と、該サイドプレート本体４１から屈曲してエンドプレート３の外側面に延設され、エンドプレートに固定される第１固定片４２と、該サイドプレート本体４１から屈曲してセル積層体２の下面に延設され、セル積層体２を支持する下側支持部４４と、下側支持部４４からエンドプレート３の外側面よりも前後方向で外側に延設され、モジュール固定プレート５に固定される第２固定片４５と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリモジュールとモジュール固定プレートとを固定するバッテリモジュール固定構造に関する。

従来より電動車両などにはバッテリモジュールが搭載されている。例えば、特許文献１〜３には、前後方向に複数のセルを積層して構成され、前面、後面、左面、右面、上面、及び下面を有するセル積層体と、該セル積層体の前面及び後面に配置されるエンドプレートと、該セル積層体の左面及び右面に配置されるサイドプレートと、を有するバッテリモジュールが開示されている。この種のバッテリモジュールを電動車両に搭載する場合は、通常走行時の振動だけでなく、衝突時の衝撃にも耐えうるように、バッテリモジュールと、該バッテリモジュールが搭載されるモジュール固定プレートとを固定することが要求される。

特開２００９−２６７０３号公報 特開２０１１−２３３０２号公報 特開２０１６−１４９２４４号公報

この種のバッテリモジュールでは、温度変化や経年劣化によるセルの変形（特に、膨張）に起因し、セル積層方向の荷重（セル反力）が増加する可能性がある。バッテリモジュール内部でセルの変形を吸収する場合には、単純にバッテリモジュールとモジュール固定プレートとをボルトで締結しておけばよいが、バッテリモジュール内部でセルの変形を吸収しない場合には、単純にバッテリモジュールとモジュール固定プレートとをボルトで締結すると、ボルト及びその周辺部品において、セル積層方向の荷重の増加に耐えうるだけの剛性と強度が必要になり、コスト及び重量の増加の要因となる。

そこで、バッテリモジュールのセル積層方向の荷重変動を吸収する専用の固定部材を介してバッテリモジュールをモジュール固定部材に固定することが考えられるが、専用の固定部材を用いると、部品点数が増加し、コスト及び重量の増加の要因となる。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コスト及び重量の増加を回避しつつ、バッテリモジュールをモジュール固定プレートに固定可能なバッテリモジュール固定構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
前後方向に複数のセル（例えば、後述の実施形態のセル２１）を積層して構成され、前面、後面、左面、右面、上面、及び下面を有するセル積層体（例えば、後述の実施形態のセル積層体２）と、該セル積層体の前記前面及び前記後面に配置されるエンドプレート（例えば、後述の実施形態のエンドプレート３）と、該セル積層体の前記左面及び前記右面に配置されるサイドプレート（例えば、後述の実施形態のサイドプレート４）と、を有するバッテリモジュール（例えば、後述の実施形態のバッテリモジュール１）と、該バッテリモジュールが搭載されるモジュール固定プレート（例えば、後述の実施形態のモジュール固定プレート５）とを固定するバッテリモジュール固定構造であって、
前記サイドプレートは、
サイドプレート本体（例えば、後述の実施形態のサイドプレート本体４１）と、
該サイドプレート本体から屈曲して前記エンドプレートの外側面に延設され、前記エンドプレートに固定される第１固定片（例えば、後述の実施形態の第１固定片４２）と、
該サイドプレート本体から屈曲して前記セル積層体の前記下面に延設され、前記セル積層体を支持する支持部（例えば、後述の実施形態の下側支持部４４）と、
前記支持部から前記エンドプレートの前記外側面よりも前後方向で外側に延設され、前記モジュール固定プレートに固定される第２固定片（例えば、後述の実施形態の第２固定片４５）と、を備える。

請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
前記サイドプレート本体と前記第１固定片とを繋ぐ屈曲部（例えば、後述の実施形態の屈曲部４６）は、前記エンドプレートの前後方向の移動を許容する。

請求項３に記載の発明は、
請求項２に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
前記サイドプレート本体には、前記屈曲部と前記第２固定片との間に、前後方向に延びる切込部（例えば、後述の実施形態の切込部４７）が形成されている。

請求項４に記載の発明は、
請求項２又は３に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
前記サイドプレートは、金属製の板材から構成され、
前記サイドプレート本体、前記第１固定片、前記支持部、及び前記第２固定片を展開した状態において、前記第２固定片は、前後方向において前記第１固定片の端部よりも内側、且つ、前記屈曲部よりも外側に位置する。

請求項１の発明によれば、サイドプレートの支持部が、モジュール固定プレートに固定される第２固定片を備えるので、バッテリモジュールとモジュール固定プレートとを固定する専用の固定部材が不要となり、部品点数を削減できる。また、セル積層体の下面を支持するサイドプレートの支持部は、バッテリモジュールのセル積層方向の荷重変動の影響を受けにくいので、固定部の高強度化や、それに伴うコスト及び重量の増加も回避できる。

請求項２の発明によれば、サイドプレート本体と第１固定片とを繋ぐ屈曲部は、エンドプレートの前後方向の移動を許容するので、サイドプレートの高剛性化を回避し、コスト及び重量の増加をさらに抑制できる。

請求項３の発明によれば、サイドプレート本体と第１固定片とを繋ぐ屈曲部と第２固定片との間には、前後方向に延びる切込部が形成されているので、バッテリモジュールのセル積層方向の荷重が増加してエンドプレートが移動し、エンドプレートに固定された第１固定片がエンドプレートの移動に追従したとしても、第２固定片が第１固定片の移動を阻害しないだけでなく、第２固定片が第１固定片の移動に追従して破損することも防止できる。

請求項４の発明によれば、サイドプレートは、金属製の板材から構成され、サイドプレート本体、第１固定片、支持部、及び第２固定片を展開した状態において、第２固定片は、前後方向において第１固定片の端部よりも内側、且つ、屈曲部よりも外側に位置するので、サイドプレートを構成する板材を可及的に小さくできるだけでなく、板材の廃棄部分を少なくできる。

本発明の一実施形態に係るバッテリモジュール固定構造を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るエンドプレート及びサイドプレートの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るサイドプレートの展開状態を示す平面図である。

以下、本発明のバッテリモジュール固定構造の一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係るバッテリモジュール固定構造は、バッテリモジュール１と、該バッテリモジュール１が搭載されるモジュール固定プレート５とを固定するための構造であり、バッテリモジュール１は、セル積層体２と、エンドプレート３と、サイドプレート４と、トップカバー８と、を備える。

図１に示すように、セル積層体２は、前後方向に複数のセル２１を積層して構成され、前面、後面、左面、右面、上面、及び下面を有する。なお、「前後方向」とは、セル２１の積層方向を前後方向と定義したものであり、バッテリモジュール１が搭載される製品の前後方向とは無関係である。即ち、バッテリモジュール１が車両に搭載される場合、セル積層体２の積層方向は、車両の前後方向に一致してもよく、車両の上下方向、左右方向であってもよく、これらの方向から傾斜した方向であってもよい。

セル積層体２は、温度変化や経年劣化によるセル２１の変形に起因し、形状が変化する。特に、セル２１が積層される前後方向においては、セル２１の変形量（特に、膨張量）が蓄積されるので、セル積層体２を支持するための荷重（セル反力）が大幅に増加する可能性がある。

セル積層体２の上面には、複数のセル２１を電気的に接続するバスバー（図示せず）や、該バスバーなどを上方から覆うトップカバー８が配置される。また、セル積層体２の前面及び後面には、それぞれエンドプレート３が配置され、セル積層体２の左面及び右面には、それぞれサイドプレート４が配置される。

図１及び図２に示すように、サイドプレート４は、金属製の板材から構成されており、サイドプレート本体４１と、第１固定片４２と、上側支持部４３と、下側支持部４４と、第２固定片４５と、を備える。

サイドプレート本体４１は、セル積層体２の左面又は右面に沿い、絶縁シート（図示せず）を介してセル積層体２の左面又は右面を支持する。

第１固定片４２は、サイドプレート本体４１の前端及び後端から屈曲してエンドプレート３の外側面に延設され、複数のボルト６を介してエンドプレート３に締結される。サイドプレート本体４１と第１固定片４２とを繋ぐ屈曲部４６は、セル積層方向の荷重の増加に伴うエンドプレート３の前後方向の移動を許容する。本実施形態では、サイドプレート４を構成する板材の剛性を抑え、所定の荷重で屈曲部４６を拡開方向に変形させることで、エンドプレート３の前後方向の移動を許容している。

上側支持部４３は、サイドプレート本体４１の上端から屈曲してセル積層体２の上面に沿って延設され、セル積層体２の上面を支持し、下側支持部４４は、サイドプレート本体４１の下端から屈曲してセル積層体２の下面に沿って延設され、セル積層体２の下面を支持する。下側支持部４４は、セル積層体２に固定されることなく、セル積層体２の下面を当接状態で支持しており、セル積層方向の荷重変動の影響を受けにくい。

第２固定片４５は、下側支持部４４の前端及び後端からエンドプレート３の外側面よりも前後方向で外側まで延設され、ボルト７を介して板状のモジュール固定プレート５に固定される。このような第２固定片４５によれば、専用の固定部材を用いることなく、バッテリモジュール１をボルト７でモジュール固定プレート５に直接固定できるだけでなく、セル積層方向の荷重変動の影響を受けにくい下側支持部４４に設けることで、固定部の高強度化が不要になる。

サイドプレート本体４１には、屈曲部４６と第２固定片４５との間に、前後方向に延びる切込部４７が形成されている。切込部４７は、第１固定片４２（屈曲部４６）と第２固定片４５との間の荷重伝達を抑制するためのものであり、セル積層方向の荷重変動に応じてエンドプレート３が移動する際、第２固定片４５が第１固定片４２の移動を阻害したり、逆に、第２固定片４５が第１固定片４２の移動に追従することを回避する。

図３に示すように、本実施形態のサイドプレート４は、一枚の金属製板材から打ち抜き加工及び曲げ加工を経て形成される。なお、図３の仮想線（２点鎖線）は、曲げ加工位置を示している。

図３に示すように、サイドプレート本体４１、第１固定片４２、上側支持部４３、下側支持部４４、及び第２固定片４５を展開した状態において、第２固定片４５は、前後方向において第１固定片４２の端部よりも内側、且つ、屈曲部４６よりも外側に位置する。これにより、下側支持部４４に第２固定片４５を延設しても、サイドプレート４を構成する板材が大きくなることを回避できるだけでなく、第２固定片４５を延設しない場合に比べて板材の廃棄部分を減らすことが可能になる。

以上説明したように、本実施形態のバッテリモジュール固定構造によれば、サイドプレート４の下側支持部４４が、モジュール固定プレート５に固定される第２固定片４５を備えるので、バッテリモジュール１とモジュール固定プレート５とを固定する専用の固定部材が不要となり、部品点数を削減できる。また、セル積層体２の下面を支持するサイドプレート４の下側支持部４４は、バッテリモジュール１のセル積層方向の荷重変動の影響を受けにくいので、固定部の高強度化や、それに伴うコスト及び重量の増加も回避できる。

また、サイドプレート本体４１と第１固定片４２とを繋ぐ屈曲部４６は、エンドプレート３の前後方向の移動を許容するので、サイドプレート４の高剛性化を回避し、コスト及び重量の増加をさらに抑制できる。

また、サイドプレート本体４１と第１固定片４２とを繋ぐ屈曲部４６と第２固定片４５との間には、前後方向に延びる切込部４７が形成されているので、バッテリモジュール１のセル積層方向の荷重が増加してエンドプレート３が移動し、エンドプレート３に固定された第１固定片４２がエンドプレート３の移動に追従したとしても、第２固定片４５が第１固定片４２の移動を阻害しないだけでなく、第２固定片４５が第１固定片４２の移動に追従して破損することも防止できる。

また、サイドプレート４は、金属製の板材から構成され、サイドプレート本体４１、第１固定片４２、下側支持部４４、及び第２固定片４５を展開した状態において、第２固定片４５は、前後方向において第１固定片４２の端部よりも内側、且つ、屈曲部４６よりも外側に位置するので、サイドプレート４を構成する板材を可及的に小さくできるだけでなく、板材の廃棄部分を少なくできる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、サイドプレート４のサイドプレート本体４１には、複数の肉抜き部が設けられていてもよい。

１ バッテリモジュール
２ セル積層体
２１ セル
３ エンドプレート
４ サイドプレート
４１ サイドプレート本体
４２ 第１固定片
４４ 下側支持部（支持部）
４５ 第２固定片
４６ 屈曲部
４７ 切込部
５ モジュール固定プレート

Claims (4)

1. 前後方向に複数のセルを積層して構成され、前面、後面、左面、右面、上面、及び下面を有するセル積層体と、該セル積層体の前記前面及び前記後面に配置されるエンドプレートと、該セル積層体の前記左面及び前記右面に配置されるサイドプレートと、を有するバッテリモジュールと、該バッテリモジュールが搭載されるモジュール固定プレートとを固定するバッテリモジュール固定構造であって、
   前記サイドプレートは、
   サイドプレート本体と、
   該サイドプレート本体から屈曲して前記エンドプレートの外側面に延設され、前記エンドプレートに固定される第１固定片と、
   該サイドプレート本体から屈曲して前記セル積層体の前記下面に延設され、前記セル積層体を支持する支持部と、
   前記支持部から前記エンドプレートの前記外側面よりも前後方向で外側に延設され、前記モジュール固定プレートに固定される第２固定片と、を備える、バッテリモジュール固定構造。
2. 請求項１に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
   前記サイドプレート本体と前記第１固定片とを繋ぐ屈曲部は、前記エンドプレートの前後方向の移動を許容する、バッテリモジュール固定構造。
3. 請求項２に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
   前記サイドプレート本体には、前記屈曲部と前記第２固定片との間に、前後方向に延びる切込部が形成されている、バッテリモジュール固定構造。
4. 請求項２又は３に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
   前記サイドプレートは、金属製の板材から構成され、
   前記サイドプレート本体、前記第１固定片、前記支持部、及び前記第２固定片を展開した状態において、前記第２固定片は、前後方向において前記第１固定片の端部よりも内側、且つ、前記屈曲部よりも外側に位置する、バッテリモジュール固定構造。

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