JP2019021473A - 車載用電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図ることができると共に、車両衝突時の電池セルの変形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】電池ケース３１内には、車幅方向に一対の電池モジュール５０Ａ，５０Ｂが近接して並設されていると共に、各電池モジュール５０Ａ，５０Ｂが備えるモジュールケース５１が、電池トレー３２が備えるトレークロスメンバ３４に固定され、一対の電池モジュール５０Ａ，５０Ｂ上に架け渡され、電池モジュール５０Ａ，５０Ｂの並設方向の両端部が電池トレー３２の固定部３５に固定されて一対の電池モジュール５０Ａ，５０Ｂを保持するアッパーホルダ７０を備えている構成とする。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両に搭載される車載用電池パックに関する。

電動車両には、走行用モータを駆動させるための電池パックが搭載されている。車載用電池パックは、例えば、複数の電池セルを備える電池モジュールが、電池トレー及び電池カバーとからなる電池ケース内に収容されて構成されている。近年、車載用電池パックは大容量化が進んでおり、それに伴って様々な構造のものが提案されている。例えば、電池トレー内に収容され、車幅方向に並設する二つの電池モジュールをアッパーホルダによって電池パックトレーに固定するようにしたものがある（特許文献１参照）。

特開２０１４−２２１５７号公報

特許文献１に記載のような構成とすることで、車載用電池パックの小型化を図ることはできるが、さらなる小型化が望まれている。

また特許文献１に記載の構成では、例えば、車両の側面衝突が生じた場合、構造上、衝突時の入力の多くがアッパーホルダに伝達されてアッパーホルダが変形し、それに伴い電池セルが変形してしまう虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、小型化を図ることができると共に、車両衝突時の電池セルの変形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、複数の電池セルと、これら複数の電池セルが内部に収容されるモジュールケースと、を備える電池モジュールと、複数の前記電池モジュールが収容される電池トレーと、該電池トレーを塞ぐ電池カバーとを備え、車幅方向の両端部が電動車両の車体フレームに固定される電池ケースと、前記電池トレーの下面に設けられて車幅方向に延設されるトレークロスメンバと、を備える車載用電池パックであって、前記電池ケース内には、車幅方向に一対の前記電池モジュールが近接して並設されていると共に、各電池モジュールが備えるモジュールケースが、前記電池トレーが備える前記トレークロスメンバに固定され、一対の前記電池モジュール上に架け渡され、当該電池モジュールの並設方向の両端部が前記電池トレーの固定部に固定されて一対の前記電池モジュールを保持するアッパーホルダを備えていることを特徴とする車載用電池パックにある。

ここで、前記アッパーホルダは、前記電池モジュールの外側に向かって突出するフランジ部を備え、該フランジ部が前記固定部に固定されており、且つ前記フランジ部は、一対の前記電池モジュールの周囲に亘って連続して設けられていることが好ましい。

さらに、前記フランジ部は、前記電池モジュールの端面に対応して設けられて前記固定部に固定される固定フランジ部と、両固定フランジ部を連結する連結フランジ部と、を備え、前記連結フランジ部は、前記固定フランジ部からそれぞれ上方側に傾斜して延設されていることが好ましい。具体的には、前記連結フランジ部は、前記固定フランジ部からそれぞれ上方側に傾斜して延設される延設フランジ部と、前記電池モジュールの上面に平行して延設され前記延設フランジ部同士を繋ぐ平行フランジ部と、で構成されていることが好ましい。

また前記固定フランジ部と前記平行フランジ部との間隔が、前記固定フランジ部と前記トレークロスメンバとの間隔と、同等であることが好ましい。

また車幅方向で並設された一対の前記電池モジュールを構成するモジュールケース同士が連結部材を介して連結されていることが好ましい。

また車幅方向で並設される一対の前記電池モジュール同士が密着して配置されていることが好ましい。

かかる本発明によれば、車載用電池パックの小型化を図ることができる。さらに、車両衝突時に、電池モジュール上に架け渡されるアッパーホルダの変形を抑制することができ、それに伴い、電池モジュール内に保持されている各電池セルの変形を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る電動車両の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電池パックにおける電池モジュールの固定構造を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電池パックにおける電池モジュールの固定構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電池モジュールの固定構造の変形例を示す上面図及び正面図である。 本発明の一実施形態に係る電池モジュールの固定構造の変形例を示す上面図及び正面図である。

以下に本発明の一実施形態について、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１０は、車体１１の下部の骨格をなす車体フレーム２０と、この車体フレーム２０に固定された電池パック（車載用電池パック）３０とをフロア（車室）下に備えている。車体フレーム２０は、電動車両１０の前後方向に延設される一対のサイドメンバ２１と、電動車両１０の車幅方向（左右方向）に延設される複数本のクロスメンバ２２とを備えている。

電池パック３０は、このような構成の車体フレーム２０に下方側から脱着可能に固定されている。電池パック３０は、電池ケース３１を備えている。

電池ケース３１は、例えば、下側に位置する電池トレー３２と、上側に位置して電池トレー３２を塞ぐ電池カバー３３と、を備えている。電池カバー３３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。一方、電池トレー３２は、例えば、金属プレートからなる補強用のトレークロスメンバ３４を備えている。なお電池トレー３２が備えるトレークロスメンバ３４は、それぞれ独立する複数個が所定間隔で配置されていてもよいし、電池トレー３２の下面に連続して設けられていてもよい。

このような電池ケース３１内には、図２及び図３に示すように、電動車両１０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個の電池モジュール５０が収容されている。具体的には、電池ケース３１内には、一対の電池モジュール５０（５０Ａ，５０Ｂ）が車幅方向に並設され、これら一対の（二個の）電池モジュール５０が電動車両１０の前後方向で複数並設されている。

また、このように電池ケース３１内に収容された各電池モジュール５０は、モジュールケース５１を備え、このモジュールケース５１内に複数個（例えば、４個）の電池セル４０が収容されている。

モジュールケース５１は、例えば、板金で形成され、その各面には開口部５２が形成されている。言い換えれば、モジュールケース５１は、内部に収容される複数の電池セル４０の縁部を覆うように設けられている。なお本実施形態では、電池セル４０は、車幅方向に一列で配置されているが、電池セル４０の配置は特に限定されるものではない。

ここで、車幅方向で並設される一対の電池モジュール５０Ａ，５０Ｂは、モジュールケース５１同士が密着するように配置されている。さらに、各モジュールケース５１は、それぞれ電池ケース３１に固定されている。

具体的には、モジュールケース５１は、電池トレー３２のトレークロスメンバ３４に対してそれぞれ固定されている。各モジュールケース５１の前端面５１ａ及び後端面５１ｂ（電動車両１０の前後方向を向く面）の下端部には、電池トレー３２の表面に沿って突出する複数（例えば、４つ）の固定突出部５３が設けられている。これら各固定突出部５３が、例えば、ねじ等の締結部材６０によってトレークロスメンバ３４に固定されている。

また、車幅方向で並設された一対の電池モジュール５０Ａ，５０Ｂには、アッパーホルダ７０が架け渡されて、その両端部が電池ケース３１に固定されている。本実施形態では、電池トレー３２には、車幅方向の両端部に固定部としてのリブ３５が立設されており、アッパーホルダ７０の両端部は、このリブ３５に固定されている。すなわち、一対の電池モジュール５０Ａ，５０Ｂは、アッパーホルダ７０を介して電池トレー３２のリブ３５に固定されている。これにより、一対の電池モジュール５０Ａ，５０Ｂは実質的に一体化されている。

アッパーホルダ７０は、例えば、板金で形成され、一対の電池モジュール５０Ａ，５０Ｂの上部を覆って設けられている。このアッパーホルダ７０は、一方側が開口する凹部７１を形成し、この凹部７１内に電池モジュール５０の上方側の一部が収容されている。なお本実施形態では、アッパーホルダ７０の上面（凹部７１の底面）には、複数の開口部７２が形成されている。

またアッパーホルダ７０の凹部７１の開口縁部には、電池モジュール５０の外側に向かって突出するフランジ部７３が、一対の電池モジュール５０Ａ，５０Ｂの周囲に亘って設けられており、このフランジ部７３が、電池トレー３２のリブ３５に固定されている。

より詳細には、フランジ部７３は、車幅方向におけるモジュールケース５１の側端面５１ｃ，５１ｄに対応してそれぞれ設けられてリブ３５に固定される固定フランジ部７４と、これらの固定フランジ部７４を連結する連結フランジ部７５と、で構成されている。

連結フランジ部７５は、例えば、電動車両１０の前後方向におけるモジュールケース５１の前端面５１ａ及び後端面５１ｂに対応してそれぞれ設けられ、これらの連結フランジ部７５によって、リブ３５に固定される固定フランジ部７４が連結されている。

また連結フランジ部７５は、固定フランジ部７４からそれぞれ上方側に傾斜して延設されている。例えば、本実施形態では、連結フランジ部７５は、平行フランジ部７６と、延設フランジ部７７と、で構成されている。

平行フランジ部７６は、固定フランジ部７４よりも上方、つまり固定フランジ部７４に対してトレークロスメンバ３４とは反対側に配置され、電池モジュール５０の上面に平行して設けられている。延設フランジ部７７は、各固定フランジ部７４側から上方側に傾斜して延設され、各固定フランジ部７４と平行フランジ部７６とを接続する。なお、固定フランジ部７４及び平行フランジ部７６と、延設フランジ部７７との接続部分は、例えば、曲面として、極力なめらかに形成することが好ましい。

また固定フランジ部７４と平行フランジ部７６との間隔ｄ１は、固定フランジ部７４とトレークロスメンバ３４との間隔ｄ２と同等であることが好ましい。すなわち、固定フランジ部７４と平行フランジ部７６との間隔ｄ１が、固定フランジ部７４とトレークロスメンバ３４との間隔ｄ２と実質的に一致していることが望ましい。

以上説明したように、電池パック３０をこのような構成とすることで、各電池モジュール５０を電池ケース３１に対して強固に固定することができる。例えば、一対の電池モジュール５０Ａ，５０Ｂが密着して配置されると共に、その下側がトレークロスメンバ３４に固定され、さらに、その上方側がアッパーホルダ７０によって固定されている。これにより、従来、電池ケース内の電池モジュール間に設けられていたクロスメンバを設けることなく、各電池モジュール５０を強固に固定することができる。したがって、電動車両１０の前後方向における電池モジュール５０間の隙間を狭めることができ、電池パック３０の小型化を図ることができる。

さらに、電池モジュール５０が電池ケース３１に対して強固に固定されているため、電動車両１０の側面衝突が生じた際に、電池セル４０の破損を抑制することができる。特に、アッパーホルダ７０の周囲に亘ってフランジ部７３が設けられていることで、アッパーホルダ７０の剛性を向上することができる。その結果、電池モジュール５０の剛性が向上すると共に、電動車両１０の側面衝突が生じた際に、その入力を分散させて電池セル４０の破損を抑制することができる。

例えば、図３中に矢印で示すように、側面衝突に伴う入力は、電池ケース３１のリブ３５からトレークロスメンバ３４に伝達されると共に、リブ３５からアッパーホルダ７０のフランジ部７３に伝達される。すなわち側面衝突時の入力は、リブ３５から二方向に分散される。これにより側面衝突による入力が弱められ、電池モジュール５０の変形が抑制される。したがって、各電池モジュール５０が備える電池セル４０の破損を抑制することができる。

さらに本実施形態では、固定フランジ部７４と平行フランジ部７６との間隔ｄ１が、固定フランジ部７４とトレークロスメンバ３４との間隔ｄ２と同等であるようにしているため、側面衝突時の入力をより確実に分散させることができる。

なお本実施形態では、車幅方向で並設される一対の電池モジュール５０Ａ，５０Ｂを密着して配置するようにしたが、これら一対の電池モジュール５０Ａ，５０Ｂは必ずしも密着して設けられていなくてもよい。ただし、図４に示すように、一対の電池モジュール５０Ａ，５０Ｂは、近接して配置されていることが好ましく、さらに、例えば、金属板等からなる連結部材８０によってモジュールケース５１同士を連結することが望ましい。この例では、連結部材８０は、モジュールケース５１の前端面５１ａ及び後端面５１ｂに設けられ、各モジュールケース５１に対して、例えば、溶接等により接合されている。これにより、一対の電池モジュール５０Ａ，５０Ｂが密着して配置されている場合と同様に、側面衝突が生じた際に、その入力を分散して電池セル４０の破損を抑制することができる。

また一対の電池モジュール５０Ａ，５０Ｂを連結部材８０によって連結する場合、例えば、図５に示すように、連結部材８０を一方の電池モジュール５０Ａのモジュールケース５１のみに接合し、他方の電池モジュール５０Ｂのモジュールケース５１の連結部材８０に対応する位置に、連結部材８０側に突出する凸部５５を設けるようにしてもよい。このような構成では、側面衝突が生じた際に、モジュールケース５１がわずかに変形（移動）するものの、モジュールケース５１同士が当接することで、また連結部材８０が凸部５５に当接することで、衝突時の入力が隣接する電池モジュール５０に伝達されて分散される。したがって、このような構成としても、電池セル４０の破損を抑制することができる。

なお本実施形態では、電動車両１０の前後方向で隣接する各電池モジュール５０を保持するアッパーホルダ７０は、それぞれ同じ高さにフランジ部７３を備えるようにしたが、隣接するアッパーホルダ７０のフランジ部７３は、それぞれ異なる高さに設けるようにしてもよい。これにより、電動車両１０の前後方向において、フランジ部７３同士が重なる位置まで電池モジュール５０を近づけることができ、電池パック３０のさらなる小型化を図ることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。

また、本発明は、電気自動車に搭載される電池パックだけでなく、例えば、ハイブリッド車両等、他の電動車両に搭載される電池パックにも、勿論、適用することができるものである。

１０ 電動車両
１１ 車体
２０ 車体フレーム
２１ サイドメンバ
２２ クロスメンバ
３０ 電池パック
３１ 電池ケース
３２ 電池トレー
３３ 電池カバー
３４ トレークロスメンバ
３５ リブ
４０ 電池セル
５０ 電池モジュール
５１ モジュールケース
５２ 開口部
５３ 固定突出部
５５ 凸部
６０ 締結部材
７０ アッパーホルダ
７１ 凹部
７２ 開口部
７３ フランジ部
７４ 固定フランジ部
７５ 連結フランジ部
７６ 平行フランジ部
７７ 延設フランジ部
８０ 連結部材

Claims (7)

1. 複数の電池セルと、これら複数の電池セルが内部に収容されるモジュールケースと、を備える電池モジュールと、
   複数の前記電池モジュールが収容される電池トレーと、該電池トレーを塞ぐ電池カバーとを備え、車幅方向の両端部が電動車両の車体フレームに固定される電池ケースと、
   前記電池トレーの下面に設けられて車幅方向に延設されるトレークロスメンバと、
   を備える車載用電池パックであって、
   前記電池ケース内には、車幅方向に一対の前記電池モジュールが近接して並設されていると共に、各電池モジュールが備えるモジュールケースが、前記電池トレーが備える前記トレークロスメンバに固定され、
   一対の前記電池モジュール上に架け渡され、当該電池モジュールの並設方向の両端部が前記電池トレーの固定部に固定されて一対の前記電池モジュールを保持するアッパーホルダを備えている
   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、
   前記アッパーホルダは、前記電池モジュールの外側に向かって突出するフランジ部を備え、該フランジ部が前記固定部に固定されており、
   且つ前記フランジ部は、一対の前記電池モジュールの周囲に亘って連続して設けられている
   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、
   前記フランジ部は、前記電池モジュールの端面に対応して設けられて前記固定部に固定される固定フランジ部と、両固定フランジ部を連結する連結フランジ部と、を備え、
   前記連結フランジ部は、前記固定フランジ部からそれぞれ上方側に傾斜して延設されている
   ことを特徴とする車載用電池パック。
4. 請求項３に記載の車載用電池パックであって、
   前記連結フランジ部は、前記固定フランジ部からそれぞれ上方側に傾斜して延設される延設フランジ部と、前記電池モジュールの上面に平行して延設され前記延設フランジ部同士を繋ぐ平行フランジ部と、で構成されている
   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、
   前記固定フランジ部と前記平行フランジ部との間隔が、前記固定フランジ部と前記トレークロスメンバとの間隔と、同等である
   ことを特徴とする車載用電池パック。
6. 請求項１から５の何れか一項に記載の車載用電池パックであって、
   車幅方向で並設された一対の前記電池モジュールを構成するモジュールケース同士が連結部材を介して連結されている
   ことを特徴とする車載用電池パック。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の車載用電池パックであって、
   車幅方向で並設される一対の前記電池モジュール同士が密着して配置されている
   ことを特徴とする車載用電池パック。
   

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