JP2018197079A - 車載用電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】電動車両で側面衝突が生じた場合でも、電池セル等の破損を抑制することができる車載用電池パックを提供する。【解決手段】電池セル１２が収容される収容部１６が並設されたトレイ部材１４と、トレイ部材１４に固定されて収容部１６を塞ぐカバー部材１５とを備え、収容部１６間には、隣接する収容部を仕切る壁部１７が設けられてトレイ部材１４とカバー部材１５とが接触しており、トレイ部材１４及びカバー部材１５は、車体フレーム１２０を構成するサイドメンバ１２１には固定されることなく、壁部１７にて車体フレーム１２０を構成するクロスメンバ１２２に固定されるようになっている。【選択図】図４

Description

本発明は、電気自動車、ハイブリッド自動車等の電動車両に搭載される車載用電池パックの構造に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両には、走行用モータに電力を供給するための電池パックが搭載されている。電池パックは、複数の電池セルを備え、これら複数の電池セルは、トレー部材とカバー部材とで形成される空間である収容部内に収容されている。このような大容量の電池パックは、比較的重量もあるため、車体フレームに対して強固に取付けられている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の電池パックは、トレイ（トレイ部材）とカバー（カバー部材）とを備えて構成され、電池が収容されたトレイがカバーによって塞がれている。また電池パックは、トレイの下方域車幅方向にクロスメンバを備え、このクロスメンバが、ブラケットを介して電動車両に設けられたサイドメンバに固定されている。

このようにブラケットを介して電動車両のサイドメンバに電池パックを固定することで、電池パックを車体フレームであるサイドメンバに対して強固に取付けることができる。

特開２０１５−１７０４５２号公報

しかしながら、上述の構成では、電動車両で側面衝突（側突）が生じると、ブラケットやトレイ部材の下方域に設けられたクロスメンバによって、電池パックを構成するトレイ部材やカバー部材が破損する虞があり、さらには、トレイ部材及びカバー部材の内部に収容されている電池セルが破損してしまう虞もある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電動車両で側面衝突が生じた場合でも、電池セル等の破損を抑制することができる車載用電池パックを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一つの態様は、電動車両の車体フレームの下側に取付けられる車載用電池パックであって、複数個の電池セルが収容される収容部が並設されたトレイ部材と、前記トレイ部材に固定されて前記収容部を塞ぐカバー部材とを備え、前記収容部間には、隣接する前記収容部を仕切る壁部が設けられて前記トレイ部材と前記カバー部材とが接触しており、前記トレイ部材及び前記カバー部材は、前記車体フレームを構成するサイドメンバには固定されることなく、前記壁部にて前記車体フレームを構成するクロスメンバに固定されるようになっていることを特徴とする車載用電池パックにある。

かかる本発明によれば、電池パックが車体フレームに強固に取付けられる一方で、サイドメンバに固定するためのブラケット等が必要がなくなる。したがって、電動車両で側面衝突が生じた場合でも、ブラケット等による電池パックの破損が抑制され、電池パック内に収容されている電池セルの破損も抑制される。

ここで、前記トレイ部材及び前記カバー部材の少なくとも何れか一方の部材が、他方の部材側に突出して前記壁部を構成する突出部を備えていることが好ましい。これにより、電池パックが車体フレーム（クロスメンバ）により強固に取付けられる。

さらに前記突出部が、少なくとも前記カバー部材に車幅方向に亘って設けられていると共に、当該カバー部材の前記突出部の外側には、前記トレイ部材側に窪んだ溝部が設けられ、前記トレイ部材及び前記カバー部材は、前記溝部に係合させた前記クロスメンバに対して固定されるようになっていることが好ましい。これにより、電池パックが車体フレーム（クロスメンバ）により強固に取付けられると共に、電池パックの取付けスペースが削減される。

また前記突出部が、前記トレイ部材及び前記カバー部材のそれぞれに設けられ、前記トレイ部材の前記突出部と前記カバー部材の前記突出部とが接触して前記壁部が構成されていることが好ましい。これにより、電池パック自体の剛性が向上し、電池パックが車体フレーム（クロスメンバ）にさらに強固に取付けられる。

また前記トレイ部材の前記突出部には、隣接する前記収容部を連通する連通部が設けられていることが好ましい。これにより、収容部内の電池セルを冷却するための冷却パイプや、隣接する収容部に収容されている電池セル同士を接続するためのケーブル等の配索が容易となる。

以上のように、かかる本発明の車載用電池パックによれば、電池パックを車体フレームを構成するクロスメンバに強固に取付けることができると共に、電動車両で側面衝突が生じた場合でも、電池パック（電池セル）の破損を抑制することができ、安全性が向上する。

本発明に係る電池パックが搭載される電動車両の構造の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電池パックの概略構成を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電池パックの車体フレームへの取付け構造を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る電池パックの車体フレームへの取付け構造を示す断面図であり、図３のＡ−Ａ′断面図である。 本発明の一実施形態に係る電池パックが取付けられるクロスメンバのキックアップ部を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る電池パックの変形例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電池パックの変形例を模式的に示す部分斜視図である。

以下に本発明の一実施形態に係る電池パックの構造について、図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、例えば、電気自動車である電動車両１００は、車体１１０の下部の骨格をなす車体フレーム１２０を備えフロア（車室）下に備え、この車体フレーム１２０には、例えば、走行用モータ（図示なし）等に電力を供給するための電池パック（バッテリユニット）１０が取付けられている。

車体フレーム１２０は、電動車両１００の前後方向に延設される一対のサイドメンバ１２１と、電動車両１００の左右方向（車幅方向）に延設される複数本のクロスメンバ１２２とを備えている。各クロスメンバ１２２は、サイドメンバ１２１の所定位置に溶接によって固定されている。例えば、本実施形態では、車体フレーム１２０は、電池パック１０に対応する部分に、４本のクロスメンバ１２２ａ〜１２２ｄを備え、電池パック１０の前端部（車両前方側の端部）付近に位置するクロスメンバ１２２ａ及び電池パック１０の後端部（車両後方側の端部）に位置するクロスメンバ１２２ｄは、サイドメンバ１２１の上部に固定され、電池パック１０の中央部に位置するクロスメンバ１２２ｂ，１２２ｃは、サイドメンバ１２１の側部に固定されている。勿論、車体フレーム１２０の構造は、特に限定されるものではなく、例えば、クロスメンバ１２２ｂ，１１２ｃも、サイドメンバ１２１の上部に固定されていてもよい。

そして、以下に詳述するように、本発明に係る電池パック（車載用電池パック）１０は、このような車体フレーム１２０を構成するクロスメンバ１２２に対してボルト等によって固定されるようになっている。

図２〜図４に示すように、電池パック１０は、バッテリケース１１を備えている。バッテリケース１１内には電動車両１００に搭載されている走行用モータ（図示なし）に電力を供給するための複数の電池セル１２が収容されている。なお電池セル１２は、複数個を一組とする電池モジュール１３として構成され、この電池モジュール１３がバッテリケース１１内に複数収容されている。

バッテリケース１１は、例えば、下側に位置して電池セルが載置されるバッテリトレイ（トレイ部材）１４と、バッテリトレイ１４の上側に位置してバッテリトレイ１４を塞ぐバッテリカバー（カバー部材）１５と、を備えている。これらバッテリトレイ１４及びバッテリカバー１５は、例えば、繊維によって強化された合成樹脂の一体成形品からなる。

バッテリトレイ１４には、複数個の電池セル１２（電池モジュール１３）が収容される空間である複数（例えば、３つ）の収容部１６が並設されている。各収容部１６の間には、収容部１６間を仕切る壁部１７が設けられている。すなわち、各収容部１６は、壁部１７によってそれぞれ分離されている。これらの壁部１７は、車体フレーム１２０のクロスメンバ１２２ｂ，１２２ｃに対応する位置に設けられている。言い換えれば、車体フレーム１２０のクロスメンバ１２２ｂ，１２２ｃは、電池パック１０が備える各壁部１７に対応する位置に配置されている。

これらの壁部１７は、本実施形態では、バッテリトレイ１４及びバッテリカバー１５に形成された突出部１８によって構成されている。詳しくは、バッテリトレイ１４の収容部１６間に対応する領域には、バッテリトレイ１４の底面部１４ａをバッテリカバー１５側に突出させた第１の突出部１８Ａが形成されている。一方、バッテリカバー１５の収容部１６間に対応する領域には、バッテリカバー１５の上面部１５ａをバッテリトレイ１４側に突出させた第２の突出部１８Ｂが形成されている。

これら第１の突出部１８Ａと第２の突出部１８Ｂとは、収容部１６の深さの半分程度の高さを有し、収容部１６の深さ方向の中央部付近で接触している。すなわち第１の突出部１８Ａ及び第２の突出部１８Ｂの先端部は、両部材が面接触する接触部１９となっている（図４参照）。つまり、バッテリトレイ１４をバッテリカバー１５で塞ぐ際、第１の突出部１８Ａと第２の突出部１８Ｂとが接触部１９で接触することで、収容部１６の深さ方向に亘って連続し収容部１６間を仕切る壁部１７が形成される。

ところで、第１の突出部１８Ａは、バッテリトレイ１４の底面部１４ａをバッテリケース１１の内側に窪ませることによって形成されている。その結果、バッテリトレイ１４の第１の突出部１８Ａの外側には溝部２０Ａが車幅方向に亘って形成されている。同様に、バッテリカバー１５の第２の突出部１８Ｂも、バッテリカバー１５の上面部１５ａをバッテリケース１１の内側に窪ませることによって形成されており、バッテリカバー１５の第２の突出部１８Ｂの外側には溝部２０Ｂが車幅方向に亘って形成されている。

そしてバッテリケース１１は、バッテリカバー１５の溝部２０Ｂに係合されたクロスメンバ１２２ｂ，１２２ｃにボルト等によって固定されている。すなわち、バッテリトレイ１４及びバッテリカバー１５は、両者が面接触する接触部１９においてクロスメンバ１２２ｂ，１２２ｃに固定されている。

このように本実施形態では、電池パック１０は、壁部１７にて車体フレーム１２０のクロスメンバ１２２ｂ，１２２ｃに固定され、車体フレーム１２０のサイドメンバ１２１には固定されていない。このため、電池パック１０とサイドメンバ１２１とを繋ぐブラケット等の部材が存在していない。したがって、電動車両１００で側面衝突が起きた場合でも、ブラケット等の部材による電池パック１０の破損を抑制することができる。

また本実施形態では、バッテリカバー１５に設けられた溝部２０Ｂに係合された状態のクロスメンバ１２２ｂ，１２２ｃに対してバッテリトレイ１４及びバッテリカバー１５が固定されているため、電動車両１００で側面衝突が衝突した際、クロスメンバ１２２ｂ，１２２ｃ自体の変形が抑制され、クロスメンバ１２２ｂ，１２２ｃの変形に伴う電池パック１０の破損も抑制される。

詳しくは、図５に示すように、クロスメンバ１２２の両端部近傍には、クロスメンバ１２２の車幅方向中央部が両端部よりも上方に位置するように傾斜するキックアップ部１２３が設けられている。このようなキックアップ部１２３を設けることで、クロスメンバ１２２の下側に電池パック１０を配置するスペースが形成されている。

そして、電動車両１００で側面衝突が生じた際には、これらのキックアップ部は１２３はクロスメンバ１２２の他の部分（直線部分）に比べて変形が生じ易い。クロスメンバ１２２が変形すると、その変形に伴って車体フレーム１２０が電池パック１０に接触して電池パック１０が破損してしまう虞がある。

ただし本実施形態では、バッテリカバー１５に溝部２０Ｂが設けられ、溝部２０Ｂに係合されたクロスメンバ１２２ｂ，１２２ｃに電池パック１０が固定されているため、クロスメンバ１２２のキックアップ部１２３の高さｈを比較的低く設定することができる（図４、図５参照）。したがって、電動車両１００で側面衝突が生じた際、キックアップ部１２３でのクロスメンバ１２２の変形を抑制することができ、この変形に伴う電池パック１０の破損も抑制することができる。

なお本実施形態では、電池パック１０の前端部（車両前方側の端部）も、クロスメンバ１２２ａにボルト等によって固定されており、電池パック１０の後端部（車両後方側の端部）もクロスメンバ１２２ｄにボルト等によって固定されている（図４参照）。これにより、電池パック１０を車体フレーム１２０を構成するクロスメンバ１２２に強固に取付けることができる。勿論、電池パック１０の壁部１７にてクロスメンバ１２２ｂ，１２２ｃに固定することで十分な強度が得られれば、電池パック１０の前端部及び後端部は、必ずしもクロスメンバ１２２に固定されていなくてもよい。

また上述の実施形態では、バッテリトレイ１４及びバッテリカバー１５のそれぞれに突出部１８（第１の突出部１８Ａ，第２の突出部１８Ｂ）を設け、これらの突出部１８で壁部１７が構成されるようにしたが、突出部１８はバッテリトレイ１４及びバッテリカバー１５の何れか一方に設けられていてもよい。例えば、図６に示すように、バッテリトレイ１４のみが、バッテリカバー１５に接触する高さの突出部１８を備え、この突出部１８によって壁部１７が構成されるようにしてもよい。

このような構成としても、壁部１７にてバッテリトレイ１４とバッテリカバー１５とをクロスメンバ１２２に固定することで、上述した実施形態と同様、側面衝突時の電池パック１０の破損を抑制することができる。

また上述の実施形態では、各収容部１６が壁部１７によって完全に分離されている構成を例示したが、壁部１７の一部に、隣接する収容部１６を連通する連通部２１が設けられていてもよい。例えば、図７に示すように、壁部１７を構成するバッテリトレイ１４の第１の突出部１８Ａに、隣接する収容部１６を連通する連通部２１を設けるようにしてもよい。この連通部２１には、例えば、電池セル１２を冷却するための冷却媒体が供給される冷却パイプ２２や、隣接する収容部１６に収容されている電池セル１２同士を接続するためのケーブル２３等が配置される。

このとき、連通部２１内の冷却パイプ２２やケーブル２３以外の空間は、例えば、ゴム等の弾性部材や樹脂材料等で形成されるシール部材２４で塞がれていることが好ましい。このような構成とする場合、シール部材２４に冷却パイプ２２やケーブル２３を予め組付けておくことで、電池パック１０を製造する際、バッテリケース１１内での冷却パイプ２２やケーブル２３等の配索を容易に行うことができる。

また上述の実施形態では、壁部１７がバッテリトレイ１４やバッテリカバー１５に一体的に形成された突出部１８で構成された例を説明したが、壁部１７は、バッテリトレイ１４及びバッテリカバー１５とは別部材で形成されていてもよい。例えば、バッテリトレイ１４及びバッテリカバー１５で構成されるバッテリケース１１内に壁部１７となる部材が別途設けられていてもよい。

その場合でも、バッテリトレイ１４及びバッテリカバー１５は、壁部１７において上記別部材を介して接触しているため、バッテリトレイ１４及びバッテリカバー１５を壁部１７にて車体フレーム１２０を構成するクロスメンバ１２２に固定することで、上述の実施形態と同様に、電池パック１０をクロスメンバ１２２に強固に取付けることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。

１０ 電池パック
１１ バッテリケース
１２ 電池セル
１３ 電池モジュール
１４ バッテリトレイ
１４ａ 底面部
１５ バッテリカバー
１５ａ 上面部
１６ 収容部
１７ 壁部
１８ 突出部
１９ 接触部
２０ 溝部
２１ 連通部
２２ 冷却パイプ
２３ ケーブル
２４ シール部材
１００ 電動車両
１１０ 車体
１２０ 車体フレーム
１２１ サイドメンバ
１２２ クロスメンバ
１２３ キックアップ部

Claims (5)

1. 電動車両の車体フレームの下側に取付けられる車載用電池パックであって、
   複数個の電池セルが収容される収容部が並設されたトレイ部材と、前記トレイ部材に固定されて前記収容部を塞ぐカバー部材とを備え、
   前記収容部間には、隣接する前記収容部を仕切る壁部が設けられて前記トレイ部材と前記カバー部材とが接触しており、
   前記トレイ部材及び前記カバー部材は、前記車体フレームを構成するサイドメンバには固定されることなく、前記壁部にて前記車体フレームを構成するクロスメンバに固定されるようになっている
   ことを特徴とする車載用電池パック。
2. 請求項１に記載の車載用電池パックであって、
   前記トレイ部材及び前記カバー部材の少なくとも何れか一方の部材が、他方の部材側に突出して前記壁部を構成する突出部を備えている
   ことを特徴とする車載用電池パック。
3. 請求項２に記載の車載用電池パックであって、
   前記突出部が、少なくとも前記カバー部材に車幅方向に亘って設けられていると共に、当該カバー部材の前記突出部の外側には、前記トレイ部材側に窪んだ溝部が設けられ、
   前記トレイ部材及び前記カバー部材は、前記溝部に係合させた前記クロスメンバに対して固定されるようになっている
   ことを特徴とする車載用電池パック。
4. 請求項２又は３に記載の車載用電池パックであって、
   前記突出部が、前記トレイ部材及び前記カバー部材のそれぞれに設けられ、
   前記トレイ部材の前記突出部と前記カバー部材の前記突出部とが接触して前記壁部が構成されている
   ことを特徴とする車載用電池パック。
5. 請求項４に記載の車載用電池パックであって、
   前記トレイ部材の前記突出部には、隣接する前記収容部を連通する連通部が設けられている
   ことを特徴とする車載用電池パック。
   

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