JP2018113153A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載可能な電池パックにおいて、より確実に電池モジュールを衝撃から保護する。
【解決手段】電池パック１０であって、複数の電池モジュール２０と、複数の電池モジュール２０を収容する電池ケース３０とを備える。電池ケース３０は、フロントフレーム３１と、フロントフレーム３１との間に複数の電池モジュール３０を挟むように設けられたリヤフレーム３２と、フロントフレーム３１とリヤフレーム３２とを連結する延在部５３，５４とを含む。リヤフレーム３２には、フロントフレーム３１からリヤフレーム３２に向かう方向に突出する突出部５２が設けられる。
【選択図】図３

Description

本開示は、電池パックに関し、より特定的には、車両に搭載可能な電池パックに関する。

一般に、車両に搭載される電池パックは、複数の電池モジュールを含んで構成される。車両衝突時には衝撃が電池パックに加わる可能性があるため、電池パック内の電池モジュールを衝撃から保護するための構成が提案されている。たとえば特開２００７−２７３１８０号公報（特許文献１）に開示された電池パックには、衝撃で弾性的に変形して衝撃のエネルギーを吸収する弾性バネが設けられている。

特開２００７−２７３１８０号公報

特許文献１に開示された電池パックには、前後左右の全方向からの衝撃を吸収可能なように、電池モジュールを収容する略直方体形状の電池ケースの全周（４面）に弾性バネが設けられている。しかしながら、弾性バネと電池ケースとが接触しているので、弾性バネおよび電池ケースを介して衝撃が電池モジュールへと伝達され、電池モジュールを衝撃から適切に保護できない可能性がある。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両に搭載される電池パックにおいて、より確実に電池モジュールを衝撃から保護することが可能な技術を提供することである。

本開示のある局面に従う電池パックは、車両に搭載可能である。電池パックは、複数の電池モジュールと、複数の電池モジュールを収容する電池ケースとを備える。電池ケースは、第１のフレーム（たとえばフロントフレーム）と、第１のフレームとの間に複数の電池モジュールを挟むように設けられた第２のフレーム（たとえばリヤフレーム）と、第１のフレームと第２のフレームとを連結する連結部とを含む。第２のフレームには、第１のフレームから第２のフレームに向かう方向に突出する突出部が設けられる。

上記構成によれば、第２のフレームの方向（たとえば車両後方）からの衝撃により車両の構成部品が物理的に変形し電池パックに接触した場合に、第２のフレームから突出した突出部が最初に接触することになる。そのため、電池パックに局所的に形成されたクラッシャブルゾーンとして突出部が機能し、衝撃を吸収する。さらに、突出部が受けた衝撃のうち吸収し切れなかったものは、連結部により第２のフレームから第１のフレームに向かう方向（たとえば車両後方から車両前方に向かう方向）に伝達されるため、電池ケース内部の電池モジュールへの衝撃の伝達が抑制される。これにより、電池ケース内部の構造体の損傷を防止することができるので、より確実に電池モジュールを保護することができる。

ある実施の形態において、突出部は、電池ケースの下方部分に設けられる。電池ケースは、電池ケースの下方部分において電池ケースを車両のボディに固定することが可能に構成された固定部をさらに含む。

上記構成によれば、電池パックは、その下方部分でボディに固定され、突出部は、電池パックの下方部分に設けられる。つまり、電池パックの固定と衝撃の吸収とが、いずれも電池パックの下方部分で行なわれることになる。このように、固定部と突出部との距離を短くすることにより、たとえば電池パックの固定を電池パックの上方部分で行なう場合と比べて、衝撃印加時に電池ケースを歪ませるモーメントが小さくなり、電池ケースの歪みが生じにくくなる。したがって、一層確実に電池モジュールを保護することができる。

ある実施の形態において、固定部には、電池ケースをボディにボルトにより締結するための複数の貫通孔が形成される。第１のフレームが車両の前方側を向き、かつ第２のフレームが車両の後方側を向くように電池パックが車両の後方に搭載された場合に、車両の前方側に形成された貫通孔の数は、車両の後方側に形成された貫通孔の数よりも多い。

上記構成によれば、車両の前方側に形成された貫通孔を多くすることで、電池ケースをボディに強固に締結しつつ、車両の後方側に形成された貫通穴を少なくすることで、車両後方からの衝撃に備えて車両の後方側に突出部を設けるためのスペースを確保することができる。

ある実施の形態において、連結部と突出部とは、同一水平面上において互いに連結するように設けられる。

上記構成によれば、突出部と連結部とが同一水平面上において互いに直接連結されているため、突出部が受けた衝撃を、より効率的に連結部に伝達させることができる。

本開示によれば、車両に搭載可能な電池パックにおいて、より確実に電池モジュールを衝撃から保護することができる。

本実施の形態に係る電池パックが搭載された車両の構成を示す図である。 図１に示した電池パックの搭載位置を車両上面から見た図である。 本実施の形態に係る電池パックを左側面から見た図である。 図３に示したＩＶ−ＩＶ線に沿う電池ケースの断面図である。 図３に示したケースのリヤフレームの下方部分の拡大図である。 図３に示したケースのフロントフレームの下方部分の拡大図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本実施の形態に係る電池パックが搭載された車両の構成を示す図である。車両１は、電池パック１０（図１では破線で示す）が搭載された電動車両である。電動車両とは、ハイブリッド車（プラグインハイブリッド車を含む）、電気自動車または燃料電池車を意味する。

以下では、車両１の前方をＦＲ方向とも記載し、車両１の幅方向（車両１の前方に向かって右方向）をＲＨ方向とも記載し、車両１の高さ方向をＵＰ方向とも記載する。なお、図１には、いわゆるセダンタイプの電動車両のリヤシート１１付近の斜視図が示されているが、車両１の車体（ボディ）の形状は特に限定されるものではない。

電池パック１０は、車両１の後方に搭載される。図１に示す例では、車室１２の後方に設けられたラゲージルーム１３下方に電池パック１０が配置された例が示されている。ただし、電池パック１０の搭載位置は、電池パック１０の少なくとも一部が車両１の後方（車両１を前後方向に２分割する図示しない分割線よりも後方）であればよい。そのため、たとえば車室外（たとえばフロアパネルの下）に電池パックを搭載してもよい。

図２は、図１に示した電池パック１０の搭載位置を車両上面から見た図である。図１には、後輪１４の間に搭載された電池パック１０が示されている。なお、図２では、図面が煩雑になるのを防ぐため、リヤシート１１（図１参照）の図示を省略している。

電池パック１０は、複数（図２の例では６つ）の電池モジュール２０と、複数の電池モジュール２０を収容する電池ケース（筐体）３０とを備える。

複数の電池モジュール２０間は、ワイヤハーネス（図示せず）により接続されている。各電池モジュール２０は、直列または並列に接続された複数のセルを含んで構成される。各セルは、リチウムイオン二次電池またはニッケル水素電池等の二次電池である。

電池ケース３０は、アルミニウムにより形成された略直方体形状のフレームであって、フロントフレーム３１と、リヤフレーム３２と、サイドフレーム（右側のサイドフレーム）３３と、サイドフレーム（左側のサイドフレーム）３４とを含む。なお、各フレームの材料は、適宜に選択することができ、たとえば鉄であってもよい。なお、フロントフレーム３１は、本開示に係る「第１のフレーム」に相当し、リヤフレーム３２は、本開示に係る「第２のフレーム」に相当する。

車両１には、ボディの一部を構成し、電池ケース３０を支持するように板状に形成されたフロアパネル１５が設けられている。フロアパネル１５には、マウント１６１，１６２（図３参照）が固定されている。電池ケース３０のフロントフレーム３１（より詳細には後述するフランジ６１）は、複数のボルト４１によりマウント１６１に締結されている。また、リヤフレーム３２（より詳細には後述するフランジ６２）は、複数のボルト４２によりマウント１６２に締結されている。

車両１が他の車両等と衝突した場合には、衝撃（圧縮荷重）が電池パック１０に加わる可能性がある。より具体的には、衝撃により電池ケース３０が変形することで、電池ケース３０と電池モジュール２０との干渉が生じ得る。あるいは、電池モジュール２０間を接続するワイヤハーネス（図示せず）と電池ケース３０との干渉が生じる可能性がある。このような損傷が生じないように、電池ケース３０内部の構造体（電池モジュール２０およびワイヤハーネス等）を衝撃から保護することが求められる。

上述のように、電池パック１０は車両１の後方に搭載されている。そのため、車両１の前方からの衝撃は、車両１のフロントコンパートメント（図示せず）等が、いわゆるクラッシャブルゾーンとして機能することで吸収される。よって、車両１の前方からの衝撃は、直接的には電池パック１０に伝達されにくい。一方、電池パック１０の後方（車両１の後方側）には、フロントコンパートメントのように衝撃を吸収可能な領域はない（あるいは不十分にしか存在しない）。

そこで、本実施の形態においては、車両１の後方からの衝撃（矢印ＡＲ参照）を想定し、車両１の後方から衝撃を受け、車体の前方へと伝達するための構成を設けることによって、電池ケース３０内部の構造体を保護する。この構成について、図３〜図６を参照しながら詳細に説明する。

図３は、本実施の形態に係る電池パック１０を左側面から見た図である。図４は、図３に示したＩＶ−ＩＶ線に沿う電池ケース３０の断面図である。図２〜図４を参照して、電池ケース３０のサイドフレーム３４付近には、車両１の前後方向に延在する延在部５４が設けられている。延在部５４は、フロントフレーム３１とリヤフレーム３２とを連結する。

図３および図４では、電池ケース３０の左側のサイドフレーム３４の構成のみが示されているが、右側のサイドフレーム３３にも同様に、車両１の前後方向に延在する延在部５３が設けられている。延在部５３も、フロントフレーム３１とリヤフレーム３２とを連結する。複数の電池モジュール２０（図２参照）は、延在部５３と延在部５４との間に挟まれるように配置されている（図２参照）。

ここでは、延在部５４とサイドフレーム３４とが別々に形成された例を示すが、これらを一体的に形成してもよい。延在部５４とサイドフレーム３４とについても同様である。なお、延在部５３，５４は、本開示に係る「連結部」に相当する。

図５は、電池ケース３０のリヤフレーム３２の下方部分の拡大図である。図３および図５を参照して、リヤフレーム３２の下方部分には、突出部５２が設けられている。また、電池ケース３０は、リヤフレーム３２の下方部分において電池ケース３０を車両１のボディに固定するためのフランジ６２をさらに含む。

突出部５２は、リヤフレーム３２の本体部分（車両１の高さ方向に延在する部分）よりもＤだけ車両１の後方側に向けて突出する。突出部５２は、中空部５２１および中空部５２２と、中空部５２１と中空部５２２との間を区切る壁体５２３とを含む。壁体５２３と延在部５４とは、同一水平面（Ｐで示す）上において、互いを連結するように一体的に形成されていることが望ましい。

フランジ６２には、貫通孔が形成されている。この貫通孔にボルト４２を通し、ナットを締め付けることにより、リヤフレーム３２がマウント１６２を介してフロアパネル１５に締結される。図２に示したように、ボルト４２の数は、たとえば２本である。

図６は、電池ケース３０のフロントフレーム３１の下方部分の拡大図である。図３および図６を参照して、電池ケース３０は、フロントフレーム３１の下方部分において車両１のボディに固定するためのフランジ６１をさらに含む。電池パック１０は、フロアパネル１５が略垂直に立ち上がる立壁部１７にフランジ６１の先端が接触するように配置される。

フランジ６１にも、貫通孔が形成されている。この貫通孔にボルト４１を通し、ナットを締め付けることにより、フロントフレーム３１がマウント１６１を介してフロアパネル１５に締結される。図２に示したように、ボルト４１の数は、たとえば６本である。なお、フランジ６１，６２は、本開示に係る「固定部」に相当する。なお、フランジ６１とフロントフレーム３１とを別々に形成し、ボルト等により互いに連結してもよい。フランジ６２およびリヤフレーム３２についても同様である。

以上のように構成された電池パック１０において、たとえば車両１の後方からの他の車両（図示せず）の衝突により、車両１の構成部品（図３ではＳで示す）が物理的に変形し電池パック１０に接触した場合、電池パック１０の各構成要素のうち、リヤフレーム３２から突出した突出部５２が最初に衝撃を受ける。突出部５２には、中空部５２１，５２２が設けられている。そのため、突出部５２は、電池パック１０に局所的に形成されたクラッシャブルゾーンとして機能し、衝撃を吸収する。

さらに、突出部５２が受けた衝撃のうち突出部５２により吸収し切れなかった分（残りの衝撃）は、延在部５３，５４を車両１の前方に向けて伝達する。延在部５３，５４を伝達した衝撃は、フロントフレーム３１に形成されたフランジ６１を介して、フロアパネル１５および立壁部１７へと伝達される。つまり、残りの衝撃は、最終的には車両１のボディ（フロアパネル１５および立壁部１７）へと逃げることになる。これにより、電池ケース３０内部の構造体の損傷を防止し、より確実に電池モジュール２０を保護することができる。

また、本実施の形態では、突出部５２と延在部５３，５４とが、同一水平面Ｐ内において互いに連結するように設けられている。そのため、突出部５２が受けた衝撃（吸収し切れなかった分）を、より効率的に延在部５３，５４に伝達させることができる。

さらに、本実施の形態では、電池パック１０は、その下方部分でボディ（フロアパネル１５）に固定されている。また、突出部５２および延在部５３，５４は、いずれも電池パック１０の下方部分に設けられている。すなわち、電池パック１０の固定と衝撃の吸収および伝達とが、いずれも電池パック１０の下方部分で行なわれる。これにより、電池パック１０の固定を電池パック１０の上方部分で行なう構成、あるいは、突出部５２および延在部５３，５４を電池パック１０の上方部分に設け、衝撃の吸収および伝達を電池パック１０の上方部分で行なう構成と比べて、衝撃印加時に電池ケース３０を歪ませるモーメントが小さくなり、電池ケース３０の歪み（たわみ、ひねり）が生じにくくなる。その結果、一層確実に電池モジュール２０を保護することができる。

また、図２に示したように、電池パック１０の前方側に設けられ、フロントフレーム３１をフロアパネル１５に固定するボルト４１の数（＝貫通孔の数、図２では６本）の方が、電池パック１０の後方側に設けられ、リヤフレーム３２をフロアパネル１５に固定するボルト４２の数（＝貫通孔の数、図２では２本）よりも多い。これにより、電池パック１０の前方側にて電池パック１０をフロアパネル１５に強固に固定しつつ、電池パック１０の後方に突出部５２を設けるためのスペースを確保することが可能になる。

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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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。

１ 車両、１０ 電池パック、１１ リヤシート、１２ 車室、１３ ラゲージルーム、１４ 後輪、１５ フロアパネル、１６１，１６２ マウント、１７ 立壁部、２０ 電池モジュール、３０ 電池ケース、３１ フロントフレーム、３２ リヤフレーム、４１，４２ ボルト、５２ 突出部、５２１，５２２ 中空部、５２３ 壁体、５３，５４ 延在部、６１，６２ フランジ。

Claims (4)

1. 車両に搭載可能な電池パックであって、
   複数の電池モジュールと、
   前記複数の電池モジュールを収容する電池ケースとを備え、
   前記電池ケースは、
   第１のフレームと、
   前記第１のフレームとの間に前記複数の電池モジュールを挟むように設けられた第２のフレームと、
   前記第１のフレームと前記第２のフレームとを連結する連結部とを含み、
   前記第２のフレームには、前記第１のフレームから前記第２のフレームに向かう方向に突出する突出部が設けられる、電池パック。
2. 前記突出部は、前記電池ケースの下方部分に設けられ、
   前記電池ケースは、前記電池ケースの下方部分において前記電池ケースを前記車両のボディに固定することが可能に構成された固定部をさらに含む、請求項１に記載の電池パック。
3. 前記固定部には、前記電池ケースを前記ボディにボルトにより締結するための複数の貫通孔が形成され、
   前記第１のフレームが前記車両の前方側を向き、かつ前記第２のフレームが前記車両の後方側を向くように前記電池パックが前記車両の後方に搭載された場合に、前記車両の前方側に形成された貫通孔の数は、前記車両の後方側に形成された貫通孔の数よりも多い、請求項２に記載の電池パック。
4. 前記突出部と前記連結部とは、同一水平面上において互いに連結するように設けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池パック。

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