JP2020202147A

JP2020202147A - 電池ケース

Info

Publication number: JP2020202147A
Application number: JP2019110227A
Authority: JP
Inventors: 雄司片山; Yuji Katayama
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-06-13
Filing date: 2019-06-13
Publication date: 2020-12-17
Anticipated expiration: 2039-06-13
Also published as: JP7188284B2

Abstract

【課題】電池モジュールへ入力される荷重を低減可能な電池ケースを提供すること。【解決手段】電池ケースは、下部ケースと、補強部材２２０と、を備える。下部ケースは、底壁２１２を有する。補強部材２２０は、内側補強板２２２と、外側補強板２２４と、を有する。内側補強板２２２は、内側第１接合部２２２ａと、内側第２接合部２２２ｂと、上向き凸部２２２ｃと、を有する。外側補強板２２４は、外側第１接合部２２４ａと、外側第２接合部２２４ｂと、下向き凸部２２４ｃと、を有する。内側第１接合部２２２ａ及び外側第１接合部２２４ａからなる第１接合部対、並びに、内側第２接合部２２２ｂ及び側第２接合部２２４ｂからなる第２接合部対のいずれか一方の接合部対は、上下方向に互いに重なり合った状態で底壁２１２に接合されており、他方の接合部対は、直交方向に互いに離間した状態で底壁２１２に接合されている。【選択図】図３

Description

本開示は、電池ケースに関する。

例えば、特開２０１４−１９２０３号公報（以下、「特許文献１」という。）には、トレー本体と、クロスメンバと、インナクロスと、を備える電池パックトレーが開示されている。トレー本体には、電池モジュール（複数の電池セルが直列に連結されたもの）が載置される。クロスメンバは、車両前後方向の断面がハット型をなしている。車両前後方向におけるクロスメンバの両端部は、トレー本体の内面に接合されている。インナクロスは、車両前後方向の断面がハット型をなしている。車両前後方向におけるインナクロスの両端部は、クロスメンバの上面に接合されている。

特開２０１４−１９２０３号公報

電池モジュールを収容する電池ケースの補強構造として、特許文献１に記載されるような構造の他に、ケースの底壁の内面と外面との双方に補強板が接合された構造が考えられる。例えば、底壁の内面のうち電池モジュールと上下方向に重なる部位に接合された内側補強板は、前後方向に互いに離間した位置で底壁に接合される一対の接合部と、各接合部を連結しており、上向きに凸となる形状を有する上向き凸部と、を有している。底壁の外面に接合された外側補強板は、内側補強板の一対の接合部と上下方向に重なる位置で底壁に接合される一対の接合部と、各接合部を連結しており、下向きに凸となる形状を有する下向き凸部と、を有している。

このような構造において、外側補強板が路面に接触する等して当該外側補強板に上向きの荷重が加わった場合、その衝撃は、内側補強板を介して電池モジュールに伝わる。

本開示の目的は、電池モジュールへ入力される荷重を低減可能な電池ケースを提供することである。

本開示の一局面に従った電池ケースは、電池モジュールを収容可能な下部ケースと、前記下部ケースを補強する補強部材と、を備え、前記下部ケースは、前記電池モジュールの下方に配置される底壁を有し、前記補強部材は、前記底壁のうち前記電池モジュールと上下方向に重なる部位の内面に接合されており、上向きに凸となる形状を有する内側補強板と、前記底壁のうち前記電池モジュールと上下方向に重なる部位の外面に接合されており、下向きに凸となる形状を有する外側補強板と、を有し、前記内側補強板は、上下方向と直交する直交方向における一方側の端部に設けられており、前記底壁に接合される内側第１接合部と、前記直交方向における他方側の端部に設けられており、前記底壁に接合される内側第２接合部と、前記内側第１接合部と前記内側第２接合部とを連結しており、上向きに凸となる形状を有する上向き凸部と、を有し、前記外側補強板は、前記直交方向における一方側の端部に設けられており、前記底壁に接合される外側第１接合部と、前記直交方向における他方側の端部に設けられており、前記底壁に接合される外側第２接合部と、前記外側第１接合部と前記外側第２接合部とを連結しており、下向きに凸となる形状を有する下向き凸部と、を有し、前記内側第１接合部及び前記外側第１接合部からなる第１接合部対、並びに、前記内側第２接合部及び前記外側第２接合部からなる第２接合部対のいずれか一方の接合部対は、上下方向に互いに重なり合った状態で前記底壁に接合されており、他方の接合部対は、前記直交方向に互いに離間した状態で前記底壁に接合されている。

この電池ケースでは、第１接合部対及び第２接合部対のいずれか一方の接合部対は、上下方向に互いに重なり合った状態で底壁に接合されており、他方の接合部対は、直交方向に互いに離間した状態で底壁に接合されているため、外側補強板に対して上向きの荷重が加わった際、底壁のうち他方の接合部対間に位置する部位が変形することによって前記荷重を吸収する。よって、外側補強板に上向きの荷重が加わった場合に電池モジュールへ入力される荷重が低減される。

また、前記直交方向における前記内側補強板の長さは、前記直交方向における前記外側補強板の長さよりも小さくてもよい。

具体的に、前記内側第１接合部及び前記外側第１接合部は、上下方向に互いに重なり合った状態で前記底壁に接合されており、前記内側第２接合部及び前記外側第２接合部は、前記直交方向に互いに離間した状態で前記底壁に接合されていることが好ましい。

また、前記下部ケースは、前記底壁の縁部から起立するとともに前記電池モジュールを取り囲む形状を有する周壁をさらに有し、前記直交方向及び上下方向の双方と直交する第１方向における前記内側補強板の両端部は、前記周壁から離間していることが好ましい。

この態様では、内側補強板が周壁に接合されることによって底壁のうち内側補強板の近傍の部位の剛性が高まる場合に比べて、外側補強板に上向きの荷重が加わった場合における底壁の変形量が大きくなる。よって、外側補強板に上向きの荷重が加わった場合に電池モジュールへ入力される荷重がより確実に低減される。

また、本開示の一局面に従った電池パックは、前記電池ケースと、前記電池ケースに収容された前記電池モジュールと、を備え、前記電池モジュールは、上下方向に前記内側補強板と重なる位置で前記一方向に沿って並ぶように配置された複数の電池セルを含む。

以上に説明したように、本開示によれば、電池モジュールへ入力される荷重を低減可能な電池ケースを提供することができる。

本開示の一実施形態の電池パックの構成を概略的に示す平面図である。図１に示される電池ケースの斜視図である。図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。

本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、本開示の一実施形態の電池パックの構成を概略的に示す平面図である。この電池パック１は、例えば、車両の下部に搭載される。図１に示されるように、本実施形態の電池パック１は、電池モジュール１００と、電池ケース２００と、を備えている。

電池モジュール１００は、複数の電池セル１１０を有している。複数の電池セル１１０は、一方向に沿って並ぶように配置されている。本実施形態では、図１に示されるように、前記一方向は、車幅方向と平行に設定されている。複数の電池セル１１０は、バスバー（図示略）によって電気的に直列に接続されている。なお、互いに隣接する電池セル１１０間には、スペーサ（図示略）が配置されている。

電池ケース２００は、電池モジュール１００を収容している。電池ケース２００は、下部ケース２１０と、上部ケース（図示略）と、補強部材２２０と、を有している。

下部ケース２１０は、電池モジュール１００の下部を収容している。下部ケース２１０は、底壁２１２と、周壁２１４と、を有している。

底壁２１２は、電池モジュール１００の下方に配置されている。

周壁２１４は、底壁２１２の縁部から起立するとともに電池モジュール１００の下部を取り囲む形状を有している。

上部ケースは、下部ケース２１０とともに電池モジュール１００を収容する形状を有している。

補強部材２２０は、下部ケース２１０を補強する部材である。補強部材２２０は、底壁２１２に接合されている。図３に示されるように、補強部材２２０は、内側補強板２２２と、外側補強板２２４と、を有している。内側補強板２２２及び外側補強板２２４は、金属からなる。

内側補強板２２２は、底壁２１２のうち電池モジュール１００と上下方向に重なる部位の内面に接合されている。なお、内側補強板２２２は、スポット溶接等の溶接によって底壁２１２に接合されてもよいし、ボルト等の締結部材によって底壁２１２に接合されてもよい。内側補強板２２２は、上向きに凸となりかつ第１方向に沿って延びる形状を有している。本実施形態では、第１方向が車幅方向と平行になるように下部ケース２１０が車両に取り付けられている。図１及び図２に示されるように、第１方向における内側補強板２２２の両端部は、周壁２１４から離間している。内側補強板２２２は、内側第１接合部２２２ａと、内側第２接合部２２２ｂと、上向き凸部２２２ｃと、を有している。

内側第１接合部２２２ａは、内側補強板２２２のうち上下方向と直交する直交方向における一方側の端部に設けられている。直交方向は、第１方向と直交する方向である。以下、直交方向を第２方向と表記する。すなわち、内側第１接合部２２２ａは、内側補強板２２２のうち第２方向（本実施形態では前後方向）における一方側（本実施形態では前側）の端部に設けられている。内側第１接合部２２２ａは、第１方向に沿って延びる板状に形成されており、底壁２１２の内面に接合されている。

内側第２接合部２２２ｂは、内側補強板２２２のうち第２方向における他方側の端部に設けられている。内側第２接合部２２２ｂは、第１方向に沿って延びる板状に形成されている。内側第２接合部２２２ｂは、底壁２１２のうち当該底壁２１２と内側第１接合部２２２ａとの接合部から第２方向（本実施形態では後方）に離間した部位に接合されている。

上向き凸部２２２ｃは、内側第１接合部２２２ａと内側第２接合部２２２ｂとを連結しており、上向きに凸となる形状を有している。上向き凸部２２２ｃの断面は、ハット型に形成されている。

外側補強板２２４は、底壁２１２のうち電池モジュール１００と上下方向に重なる部位の外面に接合されている。なお、外側補強板２２４は、スポット溶接等の溶接によって底壁２１２に接合されてもよいし、ボルト等の締結部材によって底壁２１２に接合されてもよい。外側補強板２２４は、下向きに凸となりかつ第１方向（内側補強板２２２の長手方向と同じ方向）に沿って延びる形状を有している。外側補強板２２４は、外側第１接合部２２４ａと、外側第２接合部２２４ｂと、下向き凸部２２４ｃと、を有している。

外側第１接合部２２４ａは、外側補強板２２４のうち第２方向における一方側（本実施形態では前側）の端部に設けられている。外側第１接合部２２４ａは、第１方向に沿って延びる板状に形成されており、底壁２１２の外面に接合されている。本実施形態では、図３に示されるように、外側第１接合部２２４ａは、底壁２１２のうち上下方向に内側第１接合部２２２ａと重なる部位の外面に接合されている。すなわち、内側第１接合部２２２ａ及び外側第１接合部２２４ａからなる第１接合部対は、上下方向に互いに重なり合った状態で底壁２１２に接合されている。

外側第２接合部２２４ｂは、外側補強板２２４のうち第２方向における他方側の端部に設けられている。外側第２接合部２２４ｂは、第１方向に沿って延びる板状に形成されている。外側第２接合部２２４ｂは、底壁２１２のうち当該底壁２１２と外側第１接合部２２４ａとの接合部から第２方向（本実施形態では後方）に離間した部位に接合されている。より詳細には、底壁２１２のうち当該底壁２１２と内側第２接合部２２２ｂとの接合部と当該底壁２１２と外側第２接合部２２４ｂとの接合部との間には、外側補強板２２４に対して上向きの荷重（図３において矢印で示される荷重）が加わった際に変形する変形部２１２ａが形成されている。すなわち、内側第２接合部２２２ｂ及び外側第２接合部２２４ｂからなる第２接合部対は、第２方向に互いに離間した状態で底壁２１２に接合されている。

下向き凸部２２４ｃは、外側第１接合部２２４ａと外側第２接合部２２４ｂとを連結しており、下向きに凸となる形状を有している。下向き凸部２２４ｃの断面は、ハット型に形成されている。図３に示されるように、第２方向における下向き凸部２２４ｃの長さは、第２方向における上向き凸部２２２ｃの長さよりも大きい。

以上に説明したように、本実施形態の電池ケース２００では、内側第１接合部２２２ａ及び外側第１接合部２２４ａからなる第１接合部対は、上下方向に互いに重なり合った状態で底壁２１２に接合されており、内側第２接合部２２２ｂ及び外側第２接合部２２４ｂからなる第２接合部対は、第２方向に互いに離間した状態で底壁２１２に接合されているため、外側補強板２２４に対して上向きの荷重が加わった際、底壁２１２のうち内側第２接合部２２２ｂ及び外側第２接合部２２４ｂ間に位置する変形部２１２ａが変形することによって前記荷重を吸収する。よって、外側補強板２２４に上向きの荷重が加わった場合に電池モジュール１００へ入力される荷重が低減される。

また、第１方向における内側補強板２２２の両端部が周壁２１４から離間しているため、内側補強板２２２が周壁２１４に接合されることによって底壁２１２のうち内側補強板２２２の近傍の部位の剛性が高められる場合に比べて、外側補強板２２４に上向きの荷重が加わった場合における変形部２１２ａの変形量が大きくなる。よって、外側補強板２２４に上向きの荷重が加わった場合に電池モジュール１００へ入力される荷重がより確実に低減される。

なお、今回開示された実施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。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。

例えば、内側第２接合部２２２ｂ及び外側第２接合部２２４ｂからなる第２接合部対が上下方向に互いに重なり合った状態で底壁２１２に接合されており、内側第１接合部２２２ａ及び外側第１接合部２２４ａからなる第１接合部対が第２方向に互いに離間した状態で底壁２１２に接合されていてもよい。

また、第２方向における上向き凸部２２２ｃの長さは、第２方向における下向き凸部２２４ｃの長さよりも大きくてもよい。ただし、上記実施形態のように、第２方向における下向き凸部２２４ｃの長さが同方向における上向き凸部２２２ｃの長さよりも大きく設定されることにより、前記荷重を受ける面積が大きく確保されるため、電池モジュール１００へ入力される荷重がより確実に低減される。

また、内側補強板２２２及び外側補強板２２４は、複数の電池セル１１０の並び方向と交差する方向に延びる形状を有していてもよい。

１電池パック、１００電池モジュール、１１０電池セル、２００電池ケース、２１０下部ケース、２１２底壁、２１２ａ変形部、２１４周壁、２２０補強部材、２２２内側補強板、２２２ａ内側第１接合部、２２２ｂ内側第２接合部、２２２ｃ上向き凸部、２２４外側補強板、２２４ａ外側第１接合部、２２４ｂ外側第２接合部、２２４ｃ下向き凸部。

Claims

電池モジュールを収容可能な下部ケースと、
前記下部ケースを補強する補強部材と、を備え、
前記下部ケースは、前記電池モジュールの下方に配置される底壁を有し、
前記補強部材は、
前記底壁のうち前記電池モジュールと上下方向に重なる部位の内面に接合されており、上向きに凸となる形状を有する内側補強板と、
前記底壁のうち前記電池モジュールと上下方向に重なる部位の外面に接合されており、下向きに凸となる形状を有する外側補強板と、を有し、
前記内側補強板は、
上下方向と直交する直交方向における一方側の端部に設けられており、前記底壁に接合される内側第１接合部と、
前記直交方向における他方側の端部に設けられており、前記底壁に接合される内側第２接合部と、
前記内側第１接合部と前記内側第２接合部とを連結しており、上向きに凸となる形状を有する上向き凸部と、を有し、
前記外側補強板は、
前記直交方向における一方側の端部に設けられており、前記底壁に接合される外側第１接合部と、
前記直交方向における他方側の端部に設けられており、前記底壁に接合される外側第２接合部と、
前記外側第１接合部と前記外側第２接合部とを連結しており、下向きに凸となる形状を有する下向き凸部と、を有し、
前記内側第１接合部及び前記外側第１接合部からなる第１接合部対、並びに、前記内側第２接合部及び前記外側第２接合部からなる第２接合部対のいずれか一方の接合部対は、上下方向に互いに重なり合った状態で前記底壁に接合されており、他方の接合部対は、前記直交方向に互いに離間した状態で前記底壁に接合されている、電池ケース。