JP2022154883A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造を利用して延伸方向からの衝撃荷重の電池セルへの直接的な入力を低減できる構造を有する電池パックを提供する。【解決手段】電池パックは、車両に搭載されている。電池パックは、積層された複数の電池セルと、中間プレートと、を備える。中間プレートは、複数の電池セルに含まれる少なくとも一対の隣り合う電池セルの間に配置されている。複数の電池セル、及び中間プレートは、電池パックのケースに収容されている。複数の電池セルの積層方向に直交する延伸方向において、中間プレートは、複数の電池セルより長い。【選択図】図１

Description

本開示は、車両に搭載された電池パックに関する。

特許文献１には、車両の一対のサイドシル（骨格部材）の間に配置された電池パックが開示されている。この電池パックは、車幅方向に並んだ２つのバッテリモジュール（電池スタック）の間に配置され、中空部を有する荷重伝達部材を備えている。この荷重伝達部材は、サイドシルに衝撃荷重が入力された時に車幅方向に変形して衝突エネルギを吸収し、車幅方向における衝撃荷重の入力側の反対側に位置するバッテリモジュールに作用する荷重を緩和する。

特開２０１７－１９７０４７号公報

特許文献１に記載の電池パック構造で用いられる荷重伝達部材では、バッテリモジュールの積層方向に直交する方向である延伸方向からの衝撃荷重がケースに入力された際に、バッテリモジュール（複数の電池セル）への直接的な入力を低減することは難しいと考えられる。

本開示は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構造を利用して上記延伸方向からの衝撃荷重の電池セルへの直接的な入力を低減できる構造を有する電池パックを提供することを目的とする。

本開示に係る電池パックは、車両に搭載されている。電池パックは、積層された複数の電池セルと、中間プレートと、を備える。
中間プレートは、複数の電池セルに含まれる少なくとも一対の隣り合う電池セルの間に配置されている。複数の電池セル、及び中間プレートは、電池パックのケースに収容されている。
複数の電池セルの積層方向に直交する延伸方向において、中間プレートは、複数の電池セルより長い。

電池パックは、ケース内において、積層方向における複数の電池セルの両端に配置された一対のエンドプレートをさらに備えてもよい。そして、延伸方向において、中間プレートは、一対のエンドプレートと同じ又は実質的に同じ長さを有してもよい。

中間プレートは、積層方向における複数の電池セルの略中央に配置されていてもよい。

中間プレートは、複数であって、積層方向において複数の電池セルの間に均等に間隔を空けて配置されていてもよい。

複数の電池セルは、積層方向に積層された複数の電池セルの積層体である電池積層体を複数備えていてもよい。複数の電池積層体は、延伸方向に間隔を空けて配置されていてもよい。中間プレートは、複数の電池積層体のそれぞれに、少なくとも１つずつ配置されていてもよい。そして、一対のエンドプレートは、複数の電池積層体のそれぞれに対して配置されていてもよい。

ケースは、複数の電池積層体に含まれる少なくとも一対の隣り合う電池積層体の間に配置され、積層方向に沿って延びてケースの骨格を形成する骨格構造部材を含んでもよい。そして、中間プレート及び一対のエンドプレートは、延伸方向において骨格構造部材と対向していてもよい。

中間プレートは、ケースに接合されていてもよい。

積層方向は、車両の車幅方向であってもよい。そして、延伸方向は、車両の前後方向であってもよい。

本開示に係る電池パックは、上述のように、複数の電池セルに含まれる少なくとも一対の隣り合う電池セルの間に配置された中間プレートを備える。そして、延伸方向において、中間プレートは、複数の電池セルより長い。このような構造によれば、延伸方向から受けた衝撃荷重を複数の電池セルよりも先に中間プレートによって受け止めることができるようになる。このため、簡易な構造を利用して延伸方向からの衝撃荷重の電池セルへの直接的な入力を低減できる。

実施の形態に係る電池パックの構造を概略的に示す図である。 実施の形態に係る電池パックの構造の効果を説明するための図である。 実施の形態の変形例に係る中間プレートの配置例を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本開示の実施の形態について説明する。以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、本開示に係る技術思想が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、本開示に係る技術思想に必ずしも必須のものではない。

１．電池パックの構造
図１は、実施の形態に係る電池パック１０の構造を概略的に示す図である。電池パック１０は、複数の電池セル１２と、ケース１４とを備えている。ケース１４は、電池セル１２を後述の中間プレート１８及びエンドプレート２０とともに収容している。ケース１４は、例えば、略直方体形状を有する。電池パック１０は、車両に搭載され、車両走行用の電動モータに電力を供給する。ケース１４は、車両の構造部材に固定されている。図１は、車両の上方向から見下ろしたときの電池パック１０の内部構造を表している。

電池パック１０内において、複数の電池セル１２は、板状に形成され、積層方向Ｄ１に沿って積層して配置されている。図１に示す一例では、積層方向Ｄ１は、車幅方向（車両左右方向）と平行である。

具体的には、複数の電池セル１２は、積層方向Ｄ１に積層された複数の電池セル１２の積層体である電池積層体１６を複数備えている。このような電池積層体は電池スタックとも呼ばれる。図１に示す一例では、各電池積層体１６は、１０個の電池セル１２の積層体である。そして、そのような電池積層体１６が４つ配置されている。これらの電池積層体１６は、延伸方向Ｄ２に間隔を空けて配置されている。延伸方向Ｄ２は、中間プレート１８の延伸方向であり、積層方向Ｄ１に直交している。図１に示す例では、延伸方向Ｄ２は、車両前後方向に相当している。

各電池積層体１６は、中間プレート１８及び一対のエンドプレート２０とともに一列に並んで配置されている。各電池積層体１６において、中間プレート１８は、隣り合う電池セル１２の間に配置されている。一例として、中間プレート１８は、４つの電池積層体１６のそれぞれに１つずつ配置されている（介在している）。そして、図１に示すように、中間プレート１８は、積層方向Ｄ１における複数の電池セル１２の略中央に配置されている。４つの電池積層体１６は、電気的に直列に接続されている。

また、各電池積層体１６において、一対のエンドプレート２０は、積層方向Ｄ１における複数の電池セル１２の両端に配置されている。すなわち、一対のエンドプレート２０は、電池積層体１６を積層方向Ｄ１の両側から挟むように対向している。一対のエンドプレート２０は、４つの電池積層体１６のそれぞれに対して配置されている。

電池積層体１６をケース１４に安定して固定するために、中間プレート１８が介在する電池積層体１６と一対のエンドプレート２０とは、拘束バンド２２によって結束されている。拘束バンド２２は金属製のプレートである。各電池積層体１６において、拘束バンド２２は、一例として車両前後方向の両側に配置されている。各拘束バンド２２の両端は、締結具（図示省略）を介して一対のエンドプレート２０にそれぞれ締結されている。より詳細には、各拘束バンド２２は、図１に示すように、中間プレート１８及び一対のエンドプレート２０のそれぞれと接触しているが、各拘束バンド２２と各電池セル１２との間には、一例として隙間が設けられている。

一対のエンドプレート２０は、締結具（図示省略）を介してケース１４に締結されている。その結果として、拘束バンド２２によって一対のエンドプレート２０と結束された電池積層体１６及び中間プレート１８がケース１４に固定されている。より詳細には、ケース１４は、電池積層体１６に対して一対のエンドプレート２０の外側に位置し、車両前後方向（延伸方向Ｄ２）に平行に延びる一対の壁部１４ａを有する。一対のエンドプレート２０は、この一対の壁部１４ａに締結部を介して締結されてもよい。あるいは、一対のエンドプレート２０は、図１において図示されない車両上下方向の両側に位置するケース１４の壁部の一方に締結されてもよい。

上述のように、本実施形態の電池パック１０は、中間プレート１８が介在する電池積層体１６を備えている。そのうえで、図１に示すように、延伸方向Ｄ２（車両前後方向）において、中間プレート１８は、各電池セル１２より長くなるように形成されている。さらに、延伸方向Ｄ２において、中間プレート１８は、一対のエンドプレート２０と同じ長さを有している。なお、中間プレート１８は、必ずしも厳密に一対のエンドプレート２０と同じ長さを有していなくてもよく、一対のエンドプレート２０と実質的に同じ長さを有していてもよい。

さらに、電池パック１０のケース１４は、隣り合う電池積層体１６の間に配置された骨格構造部材２４を備えている。骨格構造部材２４は、積層方向Ｄ１（車幅方向）に沿って延び、一対の壁部１４ａの間をつないでいる。すなわち、骨格構造部材２４は、ケース１４の骨格を形成している。そして、中間プレート１８及び一対のエンドプレート２０は、延伸方向Ｄ２（車両前後方向）において骨格構造部材２４と対向している。

より詳細には、骨格構造部材２４は、一例として、三対の（すなわち、すべての）隣り合う電池積層体１６の間にそれぞれ配置されている。このような例に代え、骨格構造部材２４は、一対又は二対の電池積層体１６の間にのみ配置されていてもよい。また、図１に示す例では、中間プレート１８とこれに対向する骨格構造部材２４との間には隙間が設けられている。

２．効果
図２は、実施の形態に係る電池パック１０の構造の効果を説明するための図である。より詳細には、図２は、電池パック１０に含まれる１本の電池積層体１６とその周囲に位置する２つの骨格構造部材２４のみを図示している。図２（Ａ）に示すように、延伸方向Ｄ２（車両前後方向）の一方からケース１４に衝撃荷重が加わると、その衝撃荷重は、図２（Ｂ）に示すようにケース１４を延伸方向Ｄ２に押しつぶすように作用する。

本実施形態の電池パック１０は、上述のように、中間プレート１８が介在する電池積層体１６を備えている。そして、延伸方向Ｄ２において、中間プレート１８は、各電池セル１２より長く、かつ、一対のエンドプレート２０と同じ長さを有する。このため、図２（Ｂ）に示すように衝撃荷重がケース１４を延伸方向Ｄ２に押しつぶすように作用した際に、電池セル１２よりも先に中間プレート１８と一対のエンドプレート２０とが（拘束バンド２２を介して）ケース１４（骨格構造部材２４）と接触するようになる。そして、中間プレート１８及び一対のエンドプレート２０は、当該接触荷重に対して反力を生じさせる。

以上のように、本実施形態の電池パック１０の構造によれば、延伸方向Ｄ２から受けた衝撃荷重を「面」で（すなわち、中間プレート１８と一対のエンドプレート２０とによって）受け止めることができるようになる。このため、電池セル１２への衝撃荷重の直接的な入力を大幅に低減できる。つまり、電池セル１２に作用する衝撃荷重を良好に緩和できる。このことは、図２中に示される電池積層体１６だけでなく、図示省略された残りの電池積層体１６についても同様である。

また、本実施形態の電池パック１０によれば、中間プレート１８は、積層方向Ｄ１（車幅方向）における複数の電池セル１２（電池積層体１６）の略中央に配置されている。この点に関し、電池セル１２に作用する衝撃荷重を緩和する効果は、中間プレート１８が必ずしも積層方向Ｄ１の略中央に配置されていなくても得られる。このため、中間プレート１８は、電池積層体１６に含まれる任意の隣り合う電池セル１２の間に配置されていてもよい。そのうえで、中間プレート１８が積層方向Ｄ１の略中央に配置されていることで、中間プレート１８と一対のエンドプレート２０とによって衝撃荷重を均等に受け止めることが可能となる。このため、衝撃荷重を緩和する効果を高められる。

さらに、本実施形態の電池パック１０は、隣り合う電池積層体１６の間に配置され、かつ、積層方向Ｄ１に沿って延びてケース１４の骨格を形成する骨格構造部材２４を備えている。これにより、上述の延伸方向Ｄ２からの衝撃荷重を受けた際に、骨格構造部材２４を利用して中間プレート１８と一対のエンドプレート２０とによって衝撃荷重を「面」で受けることが可能となる。

そして、本実施形態では、延伸方向Ｄ２は車両前後方向と平行である。このため、電池パック１０によれば、車両前後方向から電池パック１０に作用した衝撃荷重を良好に緩和できる電池パック構造が得られる。

３．変形例
上述した実施の形態に係る中間プレート１８は、ケース１４に接合されていてもよい。より具体的には、中間プレート１８は、例えば、車両上下方向の両側に位置するケース１４の壁部（図示省略）の一方に接合されていてもよい。ここでいう接合は、締結又は溶接などの任意の手法で行うことができる。このように中間プレート１８がケース１４に接合されていると、車両走行中のケース１４の振動を抑制する効果も得られる。

また、上述した図１に示す例とは異なり、電池パック１０は、必ずしも骨格構造部材２４を備えていなくてもよい。骨格構造部材２４を備えていない場合、例えば、図１に示すような拘束バンド２２を備えていれば、拘束バンド２２を利用して中間プレート１８と一対のエンドプレート２０とによって衝撃荷重を「面」で受けることが可能となる。また、骨格構造部材２４を備えておらず、かつ、図１に示すような位置に拘束バンドを備えていない場合であっても、延伸方向Ｄ２から衝撃荷重が加わると、延伸方向Ｄ２の端に位置するケース１４の壁を利用して中間プレート１８と一対のエンドプレート２０とによって衝撃荷重を「面」で受けることも可能である。

また、本開示に係る「中間プレート」は、例えば、次のように配置されてもよい。図３は、実施の形態の変形例に係る中間プレートの配置例を説明するための図である。図３に示す電池パック３０は、電池積層体３２のそれぞれに対し、２つの中間プレート３４を備えている。この例のように、１つの電池積層体に対して配置される「中間プレート」は、複数であってもよく、２対以上の複数対の隣り合う電池セルの間に配置されてもよい。

そして、図３に示す例では、２つの中間プレート３４は、積層方向Ｄ１において複数の電池セル１２の間に均等に間隔を空けて配置されている。このような構成によれば、複数の中間プレート３４を一対のエンドプレート２０とともに利用して衝撃荷重を均等に受け止めることが可能となる。このため、衝撃荷重を緩和する効果をさらに高められる。

付け加えると、本開示に係る「電池パック」において、「積層方向」は車幅方向に限られず、したがって「延伸方向」も車両前後方向に限られない。また、「電池パック」が備える「電池積層体」の数は、基本的には複数であるが、１つであってもよい。

ところで、本開示に係る「電池パック」は、必ずしも「一対のエンドプレート」を備えていなくてもよい。すなわち、電池パックは、エンドプレートを持たずにケースの骨格をエンドプレートとして利用するＣＴＰ（セル・トゥー・パック）構造を有するものであってもよい。このようなＣＴＰ構造の電池パックにおいても、「中間プレート」を備えることにより、複数の電池セルよりも先に中間プレートが延伸方向からの衝撃荷重を受け止める構造が得られる。なお、このような電池パックでは、複数の電池セル（電池積層体）は、例えば、上記拘束バンド２２と同様の拘束バンドによって中間プレートとともに結束され、当該拘束バンドを介してケースに取り付けられていてもよい。

１０、３０ 電池パック
１２ 電池セル
１４ 電池パックのケース
１６、３２ 電池積層体
１８、３４ 中間プレート
２０ エンドプレート
２２ 拘束バンド
２４ 骨格構造部材

Claims (8)

1. 車両に搭載される電池パックであって、
   積層された複数の電池セルと、
   前記複数の電池セルに含まれる少なくとも一対の隣り合う電池セルの間に配置された中間プレートと、
   を備え、
   前記複数の電池セル、及び前記中間プレートは、前記電池パックのケースに収容されており、
   前記複数の電池セルの積層方向に直交する延伸方向において、前記中間プレートは、前記複数の電池セルより長い
   ことを特徴とする電池パック。
2. 前記電池パックは、前記ケース内において、前記積層方向における前記複数の電池セルの両端に配置された一対のエンドプレートをさらに備え、
   前記延伸方向において、前記中間プレートは、前記一対のエンドプレートと同じ又は実質的に同じ長さを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記中間プレートは、前記積層方向における前記複数の電池セルの略中央に配置されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック。
4. 前記中間プレートは、複数であって、前記積層方向において前記複数の電池セルの間に均等に間隔を空けて配置されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック。
5. 前記複数の電池セルは、前記積層方向に積層された複数の電池セルの積層体である電池積層体を複数備え、
   前記複数の電池積層体は、前記延伸方向に間隔を空けて配置され、
   前記中間プレートは、前記複数の電池積層体のそれぞれに、少なくとも１つずつ配置され、
   前記一対のエンドプレートは、前記複数の電池積層体のそれぞれに対して配置されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
6. 前記ケースは、前記複数の電池積層体に含まれる少なくとも一対の隣り合う電池積層体の間に配置され、前記積層方向に沿って延びて前記ケースの骨格を形成する骨格構造部材を含み、
   前記中間プレート及び前記一対のエンドプレートは、前記延伸方向において前記骨格構造部材と対向している
   ことを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
7. 前記中間プレートは、前記ケースに接合されている
   ことを特徴とする請求項１～６の何れか１つに記載の電池パック。
8. 前記積層方向は、前記車両の車幅方向であり、
   前記延伸方向は、前記車両の前後方向である
   ことを特徴とする請求項１～７の何れか１つに記載の電池パック。

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