JP2022189510A - 電池ケース - Google Patents

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Abstract

【課題】電池スタックの積層方向における電池パックの体格を小型化可能にする電池ケースを提供する。【解決手段】電池ケース１００は、電池スタック２０を収納する筐体１１０と、筐体１１０の内側に筐体１１０と一体的に鋳造された突き当て壁１２０とを備える。筐体１１０に収納された電池スタック２０からの荷重は突き当て壁１２０が受ける。さらに、電池ケース１００は、突き当て壁１２０に鋳ぐるみされた、突き当て壁１２０よりも高剛性な材料でできた補強部品１３０を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電池パックを構成する電池ケースに関し、特に、積層方向に加圧された電池スタックを収納する電池ケースに関する。
特許文献１には、エンドプレートの外側面に形成された開口部に把持部材の少なくとも一部を挿入しつつ、電池スタックを把持部材で挟持して収容ケース内に搬送し、その後に把持部材をスタック側開口部から抜き取るようにした電池スタックの搭載方法が開示されている。
特許第６６８６８２３号公報
上記従来技術は、電池パックの小型化を一つの目的としているが、電池スタックの積層方向における体格の小型化において改善の余地がある。
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、電池スタックの積層方向における電池パックの体格を小型化可能にする電池ケースを提供することを目的とする。
本発明のケースは、積層方向に加圧された電池スタックを収納する筐体と、筐体の内側に筐体と一体的に鋳造された突き当て壁と、突き当て壁に鋳ぐるみされた補強部品とを備える。筐体に収納された電池スタックからの荷重は突き当て壁が受ける。補強部品は突き当て壁よりも高剛性な材料でできている。
本発明のケースにおいて、補強部品の側端は突き当て壁が接続されている筐体の側壁まで延びていてもよい。この場合、補強部品は側端にフランジを備え、フランジは側壁内に埋設されていてもよい。また、補強部品の下端は突き当て壁が接続されている筐体の底板まで延びていてもよい。さらに、補強部品は電池ケースに別部品を取り付けるためのネジ穴を備えていてもよい。
本発明の電池ケースでは、筐体に収納された電池スタックからの荷重を受ける突き当て壁に、突き当て壁よりも高剛性な材料でできた補強部品が鋳ぐるみされている。突き当て壁に加わる荷重は補強部品によって受けられるので、突き当て壁と補強部品との剛性の差の分だけ突き当て壁の壁厚を薄くすることができる。これにより、電池スタックの積層方向における電池パックの体格を小型化することが可能となる。
本発明の第１実施形態に係る電池ケースの構成を示す縦断面図と横断面図である。 図１に示す電池ケースを用いた電池パックの構成を示す縦断面図と横断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電池ケースの構成を示す縦断面図と横断面図である。
以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。ただし、以下に示す実施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、本発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施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、本発明に必ずしも必須のものではない。
１．第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る電池ケース１００の構成を示す縦断面図と横断面図である。横断面図は、縦断面図におけるＡ－Ａ線での断面図であり、縦断面図は、横断面図におけるＢ－Ｂ線での断面図である。
電池ケース１００はバスタブ型の形状を有する筐体１１０と、その内側に設けられた一対の突き当て壁（バルクヘッドともいう）１２０とを備える。突き当て壁１２０は、左右の両端を筐体１１０の側壁１１６に接続され、下端を筐体１１０の底板１１２に接続されている。電池ケース１００は、軽金属、具体的にはアルミを材料とする鋳造品、より詳しくはダイカスト製品である。筐体１１０と突き当て壁１２０とは、ダイカストによって一体的に鋳造されている。
突き当て壁１２０には補強部品１３０が埋め込まれている。補強部品１３０は板形状を有する中実の金属部品である。補強部品１３０は突き当て壁１２０よりも高剛性の材料、例えば鉄やＳＵＳ等の金属材料でつくられている。コスト的には補強部品１３０の材料は鉄系の材料であることが好ましい。補強部品１３０を突き当て壁１２０に埋め込む方法としては鋳ぐるみが用いられる。すなわち、予め用意された補強部品１３０の周りに、筐体１１０や突き当て壁１２０の材料である溶融した軽金属を注ぐことで、補強部品１３０が突き当て壁１２０に一体化された鋳造品が成形される。
横断面図に示すように、補強部品１３０の両方の側端１３０ｃは筐体１１０の側壁１１６まで延びている。補強部品１３０は側端１３０ｃにフランジ１３２を備えている。フランジ１３２は側壁１１６内に埋設されている。これにより、突き当て壁１２０と側壁１１６との間で高い剛性が確保される。また、補強部品１３０の側端１３０ｃは部分的に側壁１１６の表面に露出している。補強部品１３０の側壁１１６の表面に露出した部分には、縦断面図に示すようにネジ穴１３４が設けられいる。ネジ穴１３４は、電池ケース１００に別部品をボルトで締結するために用いられる。ネジ穴１３４は補強部品１３０に形成されているので、剛性の高い補強部品１３０に別部品を直接締結することができる。
また、縦断面図に示すように、補強部品１３０の下端１３０ｂは筐体１１０の底板１１２まで延びている。これにより、突き当て壁１２０と底板１１２との間の剛性が確保される。図示は省略するが、筐体１１０の底板１１２に別部品を締結する場合には、補強部品１３０の下端１３０ｂを部分的に底板１１２の表面に露出させてもよい。つまり、剛性の高い補強部品１３０に別部品を直接締結できるようにしてもよい。なお、縦断面図では補強部品１３０の上端１３０ａは突き当て壁１２０の上面に露出しているが、上端１３０ａの一部が露出しているのでもよいし、上端１３０ａは露出していなくてもよい。
上述のような補強部品１３０が設けられることで、突き当て壁１２０の剛性は向上する。補強部品１３０が設けられない場合と比較した場合、同じ剛性を得るために必要とされる突き当て壁１２０の壁厚は薄くてすむ。
図２は、本発明の第１実施形態に係る電池パック１０の構成を示す縦断面図と横断面図である。横断面図は、縦断面図におけるＡ－Ａ線での断面図であり、縦断面図は、横断面図におけるＢ－Ｂ線での断面図である。
電池パック１０は、例えば、ＢＥＶ、ＰＨＥＶ、及びＨＥＶを含む電動車の電源として用いられる。電動車の床下や座席の下などに１又は複数の電池パック１０が搭載される。電池パック１０は、上述の電池ケース１００の中に電池スタック２０を収納して構成される。
電池スタック２０は多数の電池セル２２が積層されて構成されている。電池セル２２は、充放電可能な二次電池、例えば、リチウムイオン二次電池である。図２の各断面図では、左右方向が電池スタック２０における電池セル２２の積層方向となる。電池スタック２０は、電池セル２２の積層方向の両端に一対のエンドプレート２４を備える。
電池スタック２０は電池セル２２の積層方向に加圧され、高い圧縮力を付与して長さを短縮した状態で電池ケース１００内に搬送される。このため、電池ケース１００内に搭載されたとき、電池スタック２０はその長さ方向、すなわち、電池セル２２の積層方向に伸長しようとする。しかし、電池スタック２０の長さ方向への伸長は、エンドプレート２４が突き当て壁１２０に当たることによって阻まれる。つまり、電池スタック２０はその長さ方向に位置する一対の突き当て壁１２０によって拘束される。
本実施形態に係る電池ケース１００では、筐体１１０に収納された電池スタック２０からの荷重を受ける突き当て壁１２０に、突き当て壁１２０よりも高剛性な材料でできた補強部品１３０が設けられている。このため、突き当て壁１２０に加わる荷重は剛性の高い補強部品１３０によって受けられ、電池スタック２０からの荷重による突き当て壁１２０の撓みは抑えられる。また、補強部品１３０が設けられたことで、電池スタック２０の積層方向とは垂直な方向からの荷重に対する突き当て壁１２０の座屈も抑えられる。
さらに、本実施形態に係る電池ケース１００では、突き当て壁１２０が補強部品１３０で補強されたことで、突き当て壁１２０と補強部品１３０との剛性の差の分だけ突き当て壁１２０の壁厚を薄くすることができる。つまり、補強部品１３０を備えることで、補強部品１３０を備えない場合よりも、突き当て壁１２０の壁厚を薄くすることができる。これにより、電池スタック２０の積層方向における電池パック１０の体格を小型化することが可能となる。
２．第２実施形態
図３は、本発明の第２実施形態に係る電池ケース１００の構成を示す縦断面図と横断面図である。横断面図は、縦断面図におけるＡ－Ａ線での断面図であり、縦断面図は、横断面図におけるＢ－Ｂ線での断面図である。
第１実施形態では厚みのある板で補強部品１３０がつくられていたが、燃費の観点からは、電池ケース１００を構成する部品は軽量であるほど好ましい。そこで、第２実施形態では、板金で形成された補強部品１４０が用いられる。板金の材料は、突き当て壁１２０を形成する軽金属よりも剛性の高い鉄やＳＵＳ等の金属材料である。補強部品１４０は鋳ぐるみによって突き当て壁１２０と一体化されている。
図３の縦断面図に示すように、補強部品１４０は波型に形成されている。この波型の形状により、補強部品１４０には十分な断面２次モーメントが確保されている。補強部品１４０による断面２次モーメントの確保により、電池スタックの積層方向からの荷重に対する突き当て壁１２０の撓みや、電池スタックの積層方向とは垂直な方向からの荷重に対する突き当て壁１２０の座屈は抑えられる。このような補強部品１４０を備えることで、補強部品１４０を備えない場合よりも、突き当て壁１２０の壁厚を薄くすることができる。これにより、電池スタックの積層方向における電池パックの体格を小型化することが可能となる。
３．その他実施形態
上述の実施形態では、１対の突き当て壁１２０の両方に補強部品１３０（或いは１４０）が設けられている。しかし、片方の突き当て壁１２０のみに補強部品１３０（或いは１４０）を設けてもよい。また、一方の突き当て壁１２０には補強部品１３０を設け、もう一方の突き当て壁１２０には補強部品１４０を設ける等、左右の突き当て壁１２０で補強部品の形状や材質を異ならせてもよい。
また、上述の実施形態では、筐体１１０の内部に１対の突き当て壁１２０が設けられている。しかし、突き当て壁１２０を１つのみ設けて筐体１１０の前端或いは後端の壁と突き当て壁１２０との間に電池スタック２０を収納するようにしてもよい。
１０ 電池パック
２０ 電池スタック
２２ 電池セル
２４ エンドプレート
１００ 電池ケース
１１０ 筐体
１２０ 突き当て壁
１３０ 補強部品
１３２ フランジ
１３４ ネジ穴
１４０ 補強部品

Claims (5)

  1. 積層方向に加圧された電池スタックを収納する電池ケースであって、
    前記電池スタックを収納する筐体と、
    前記筐体の内側に前記筐体と一体的に鋳造され、前記筐体に収納された前記電池スタックからの荷重を受ける突き当て壁と、
    前記突き当て壁に鋳ぐるみされた前記突き当て壁よりも高剛性な材料でできた補強部品と、を備える
    ことを特徴とする電池ケース。
  2. 請求項１に記載の電池ケースにおいて、
    前記補強部品の側端は前記突き当て壁が接続されている前記筐体の側壁まで延びている
    ことを特徴とする電池ケース。
  3. 請求項２に記載の電池ケースにおいて、
    前記補強部品は前記側端にフランジを備え、前記フランジは前記側壁内に埋設されている
    ことを特徴とする電池ケース。
  4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池ケースにおいて、
    前記補強部品の下端は前記突き当て壁が接続されている前記筐体の底板まで延びている
    ことを特徴とする電池ケース。
  5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電池ケースにおいて、
    前記補強部品は前記電池ケースに別部品を取り付けるためのネジ穴を備える
    ことを特徴とする電池ケース。
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