JP2023003549A - バッテリパック構造 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を実現でき、かつバッテリモジュールの変形を抑制できる、バッテリパック構造を提供する。【解決手段】バッテリパック構造は、第１のバッテリモジュール５と、第１のバッテリモジュール５に横方向に隣り合うように配置された第２のバッテリモジュール６と、第１のバッテリモジュール５および第２のバッテリモジュール６の下方に配置されたロアケース３と、ロアケース３の下方に配置されロアケース３を補強するリインフォースメントとを備えている。リインフォースメントによって補強されたロアケース３は、第１のバッテリモジュール５の直下の第１部分と、第２のバッテリモジュール６の直下の第２部分とを有し、さらに、第１部分と第２部分との間に、第１部分および第２部分よりも容易に変形可能な変形容易部分を有している。【選択図】図１

Description

本開示は、バッテリパック構造に関する。

特開２０１０－９８０９号公報（特許文献１）には、電源装置が記載されている。電源装置は、少なくとも１つの電源素子を含み、所定方向に配列される複数の電源部を備えている。電源装置は、上記所定方向において隣接する複数の電源部間に連結されたガイド部材を備えている。ガイド部材は、少なくとも一部が、外力により変形し易い構造に形成されている。

特開２０１０－９８０９号公報

上記文献に記載の構成では、隣り合う電源部の間にガイド部材を配置するための空間体積が必要であり、電源装置が大型化する。電源部の配列方向の荷重が電源装置に入力された場合に、入力荷重がガイド部材に伝わると隣の電源部にも力が伝わってしまい、電源部の変形に至る可能性がある。

本開示では、小型化を実現でき、かつバッテリモジュールの変形を抑制できる、バッテリパック構造が提案される。

本開示に従ったバッテリパック構造は、第１のバッテリモジュールと、第１のバッテリモジュールに横方向に隣り合うように配置された第２のバッテリモジュールと、第１のバッテリモジュールおよび第２のバッテリモジュールの下方に配置されたロアケースと、ロアケースの下方に配置されロアケースを補強するリインフォースメントとを備えている。リインフォースメントによって補強されたロアケースは、第１のバッテリモジュールの直下の第１部分と、第２のバッテリモジュールの直下の第２部分とを有し、さらに、第１部分と第２部分との間に、第１部分および第２部分よりも容易に変形可能な変形容易部分を有している。

第１のバッテリモジュールと第２のバッテリモジュールとの間に他の部材を配置するためのスペースを必要としないので、バッテリパックを小型化することができる。バッテリパックの側方から荷重が加わったときに、第１のバッテリモジュールの直下の第１部分と第２のバッテリモジュールの直下の第２部分との間の変形容易部分で、ロアケースが下方向に曲がる。このとき、第１のバッテリモジュールと第２のバッテリモジュールとが互いに斜め下方向に移動することで、第１のバッテリモジュールと第２のバッテリモジュールとの接触を回避できる。したがって、第１および第２のバッテリモジュールの変形を抑制することができる。

本開示に係るバッテリパック構造によれば、小型化を実現でき、かつバッテリモジュールの変形を抑制することができる。

実施形態に係るバッテリパック構造の概略構成を示す模式図である。 バッテリパックに負荷が加わったときの挙動を示す模式図である。 バッテリモジュールの移動を示す模式図である。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

図１は、実施形態に係るバッテリパック構造の概略構成を示す模式図である。実施形態に係るバッテリパック１は、車両に搭載される。車両は、モータとエンジンとの少なくとも一方の動力を用いて走行可能なハイブリッド車両、または、電気エネルギによって得られた駆動力で走行する電動車両である。

図１に示される矢印Ｆｒ方向が車両の前進方向に相当し、その反対方向が車両の後進方向に相当する。図１に示される矢印ＵＰＲ方向が上方向に相当し、その反対方向が下方向に相当する。図１においては、図中の左右方向が車両の前後方向であり、図中の上下方向が車両の上下方向であり、紙面垂直方向が車両の左右方向（幅方向）である。

図１に示されるように、バッテリパック１は、アッパーケース２と、ロアケース３とを備えている。下方に向けて開口するアッパーケース２と、上方に向けて開口するロアケース３とが組み合わされることで、略矩形箱状のバッテリパック１の外形が形成されている。図１および後続の図２においては、バッテリパック１の天井板部、底壁部および側壁部が、平板状であるように図示されているが、窪みまたは突起を有する形状であってもよい。

バッテリパック１内に、第１のバッテリモジュール５と第２のバッテリモジュール６とが収容されている。アッパーケース２は、第１のバッテリモジュール５と第２のバッテリモジュール６とを上方から覆う。ロアケース３は、第１のバッテリモジュール５および第２のバッテリモジュール６の下方に配置されている。ロアケース３が、第１のバッテリモジュール５および第２のバッテリモジュール６の少なくとも下部を収容している。

第１のバッテリモジュール５と第２のバッテリモジュール６とは、車両の前後方向に互いに並んで配置されている。第１のバッテリモジュール５と第２のバッテリモジュール６とは、横方向に互いに隣り合うように配置されている。第１のバッテリモジュール５と第２のバッテリモジュール６との間に、第１の間隙８が形成されている。第１の間隙８は、第１のバッテリモジュール５に対して車両後方側にあり、第２のバッテリモジュール６に対して車両前方側にある。第１のバッテリモジュール５と第２のバッテリモジュール６とは、間隔を空けて配置されており、第１のバッテリモジュール５と第２のバッテリモジュール６との間に他の部材または機器は配置されない構成とされている。第１のバッテリモジュール５と第２のバッテリモジュール６との間に他の部材を配置するためのスペースを必要としないので、バッテリパック１が小型化されている。

第１のバッテリモジュール５と第２のバッテリモジュール６とはいずれも、複数の電池セルと、一対のエンドプレートとを有している。複数の電池セルが一方向（たとえば、図１の紙面垂直方向、すなわち車両の左右方向）に積層され、電池セルの積層体の両端にエンドプレートが配置されてエンドプレートが積層体に拘束荷重を負荷し、各電池セルが不図示のバスバーを介して相互に電気的に接続されて、各バッテリモジュールが形成されている。

フロアパネル１０は、板状に形成された金属部材であり、車室の床面を形成する。シートクッション１２は、フロアパネル１０の上面に配置されている。シートクッション１２は、たとえば車室内に設けられた２列目のシートのシートクッションである。

フロアパネル１０がシートクッション１２の設置面から折れ曲がり下方に延びる角部における、フロアパネル１０の下面に、フロントクロスメンバー１４が固定されている。フロントクロスメンバー１４に対して車両の後方の位置における、フロアパネル１０の下面に、リアクロスメンバー１６が固定されている。フロントクロスメンバー１４とリアクロスメンバー１６とは、車両の左右方向に延びている。フロントクロスメンバー１４とリアクロスメンバー１６とは、車両の前後方向において間隔をあけて配置されており，略平行に延びている。

バッテリパック１は、フロアパネル１０の下方に配置されている。バッテリパック１は、シートクッション１２の下方に配置されている。バッテリパック１は、フロントクロスメンバー１４の後方に配置されている。バッテリパック１は、リアクロスメンバー１６の前方に配置されている。

フロントブラケット２１は、バッテリパック１に対して車両前方側に配置されている。フロントブラケット２１は、フロント側取付点２２において、フロントクロスメンバー１４に取り付けられている。フロントブラケット２１は、フロントクロスメンバー１４から下方に延びかつ後方に延びるように配置されている。フロントブラケット２１は、その上端部において、フロントクロスメンバー１４に固定されている。

リアブラケット２５は、バッテリパック１に対して車両後方側に配置されている。リアブラケット２５は、リア側取付点２６において、リアクロスメンバー１６に取り付けられている。リアブラケット２５は、リアクロスメンバー１６から下方に延びかつ前方に延びるように配置されている。リアブラケット２５は、その上端部において、リアクロスメンバー１６に固定されている。

バッテリパック１の下面に、路面からの入力に対するバッテリパック１の保護を目的とした、リインフォースメントが設定されている。リインフォースメントは、ロアケース３の下方に配置されており、ロアケース３を補強する。リインフォースメントは、第１のアンダーブラケット３１と、第２のアンダーブラケット３２とを含んでいる。第１のアンダーブラケット３１は、第１のバッテリモジュール５の下方に配置されている。第２のアンダーブラケット３２は、第２のバッテリモジュール６の下方に配置されている。１つのバッテリモジュールの直下に、１つのアンダーブラケットが設定されている。

フロントブラケット２１の下端部は、後方に向かって延びている。その下端部の上面に、バッテリパック１（ロアケース３）が搭載されており、下面に、第１のアンダーブラケット３１が取り付けられている。前方接合部３５において、バッテリパック１（ロアケース３）の底面と、フロントブラケット２１と、第１のアンダーブラケット３１とが接合されており、これによりバッテリパック１とフロントブラケット２１との接合点の変形が抑制されている。第１のアンダーブラケット３１は、その車両前方側の縁部において、フロントブラケット２１に固定されている。

リアブラケット２５の下端部は、前方に向かって延びている。その下端部の上面に、第２のアンダーブラケット３２が取り付けられている。第２のアンダーブラケット３２の上面に、バッテリパック１（ロアケース３）が搭載されている。後方接合部３６において、バッテリパック１（ロアケース３）の底面と、リアブラケット２５と、第２のアンダーブラケット３２とが接合されており、これによりバッテリパック１とリアブラケット２５との接合点の変形が抑制されている。第２のアンダーブラケット３２は、その車両後方側の縁部において、リアブラケット２５に固定されている。

第１のアンダーブラケット３１は、その車両後方側の縁部の第１中間接合部３８において、バッテリパック１（ロアケース３）の底面と接合されている。第２のアンダーブラケット３２は、その車両前方側の縁部の第２中間接合部３９において、バッテリパック１（ロアケース３）の底面と接合されている。

第１のアンダーブラケット３１と第２のアンダーブラケット３２とは、バッテリパック１（ロアケース３）の底面よりも、大きい板厚を有している。第１のアンダーブラケット３１と第２のアンダーブラケット３２とは、バッテリパック１（ロアケース３）の底面よりも、高い剛性を有している。

バッテリパック１（ロアケース３）の底面が、フロントブラケット２１の下端部、リアブラケット２５の下端部、第１のアンダーブラケット３１および第２のアンダーブラケット３２により支持されている。バッテリパック１は、第１のアンダーブラケット３１、フロントブラケット２１およびフロントクロスメンバー１４を介して、フロアパネル１０に支持されている。バッテリパック１は、第２のアンダーブラケット３２、リアブラケット２５およびリアクロスメンバー１６を介して、フロアパネル１０に支持されている。

第１のアンダーブラケット３１と第２のアンダーブラケット３２とは、車両の前後方向において間隔を空けて配置されている。第１のアンダーブラケット３１と第２のアンダーブラケット３２とは、互いに離れている。第１のアンダーブラケット３１は、第１のバッテリモジュール５の直下に配置されている。第２のアンダーブラケット３２は、第２のバッテリモジュール６の直下に配置されている。

第１のアンダーブラケット３１と第２のアンダーブラケット３２との間に、第２の間隙３３が形成されている。第２の間隙３３は、第１のバッテリモジュール５と第２のバッテリモジュール６との間の第１の間隙８の直下に配置されている。前後方向における、第１の間隙８の位置と第２の間隙３３の位置とが、互いに一致している。

以上の構成を備えている実施形態のバッテリパック１に負荷が加わったときの挙動について、以下に説明する。図２は、バッテリパック１に負荷が加わったときの挙動を示す模式図である。

図２に示されるように、後方からの衝撃を受けて負荷Ｌが加わると、リアブラケット２５およびリアクロスメンバー１６がバッテリパック１に近づく方向に移動する。このとき、フロントクロスメンバー１４とリアクロスメンバー１６との間のフロアパネル１０が、矢印Ａ２に示されるように、下方向に変形し、バッテリパック１と接触して、バッテリパック１に下向きの力を作用する可能性がある。加えて、矢印Ａ１に示されるように、リアブラケット２５が後方からバッテリパック１に接触して、バッテリパック１に前向きの力を作用する可能性がある。

図３は、第１のバッテリモジュール５および第２のバッテリモジュール６の移動を示す模式図である。図１を参照して説明したように、第１のアンダーブラケット３１と第２のアンダーブラケット３２との間に、第２の間隙３３が形成されている。第１のバッテリモジュール５と第２のバッテリモジュール６との間の第１の間隙８の直下には、第１のアンダーブラケット３１と第２のアンダーブラケット３２とのいずれも設けられていない。バッテリパック１（ロアケース３）の底面は、第１のバッテリモジュール５と第２のバッテリモジュール６との間の第１の間隙８の直下において、最も剛性が低くなっている。

リインフォースメントによって補強されたロアケース３は、第１のバッテリモジュール５の直下に第１部分を有し、第２のバッテリモジュール６の直下に第２部分を有している。第１部分は第１のアンダーブラケット３１によって補強され、第２部分は第２のアンダーブラケット３２によって補強されており、したがって変形が抑制されている。ロアケース３はさらに、上記の第１部分と第２部分との間に、変形容易部分を有している。第１の間隙８の直下に、すなわち第２の間隙３３の直上に、変形容易部分が設けられている。変形容易部分には、第１のアンダーブラケット３１および第２のアンダーブラケット３２のいずれも設けられておらず、したがって変形容易部分は、第１部分および第２部分よりも容易に変形可能とされている。

バッテリパック１の側方（この場合は後方）から図２に示される負荷Ｌが加わって、矢印Ａ１，Ａ２に示される力がバッテリパック１に作用するときに、バッテリパック１の底面は、最も剛性が低く変形が容易な変形容易部分で、下方向に曲がる。このとき、図３中の矢印Ａ３に示されるように、第１のバッテリモジュール５は後方斜め下方向に移動し、第２のバッテリモジュール６は前方斜め下方向に移動する。

このように、第１のバッテリモジュール５と第２のバッテリモジュール６とを、前後方向に沿った直線移動ではなく、斜め下方向に移動させることで、第１のバッテリモジュール５と第２のバッテリモジュール６との接触を抑制することができる。したがって、第１のバッテリモジュール５と第２のバッテリモジュール６との変形を抑制することができる。

実施形態で説明された構成では、前方接合部３５において、バッテリパック１がフロントブラケット２１の上面に搭載され、第１のアンダーブラケット３１がフロントブラケット２１の下面に取り付けられている。後方接合部３６において、リアブラケット２５の上面に第２のアンダーブラケット３２が固定されて、バッテリパック１が第２のアンダーブラケット３２に搭載されている。この構成に限られず、前方接合部３５において、フロントブラケット２１の上面に第１のアンダーブラケット３１が固定されてバッテリパック１が第１のアンダーブラケット３１に搭載されてもよい。後方接合部３６において、リアブラケット２５の上面にバッテリパック１が搭載され第２のアンダーブラケット３２がリアブラケット２５の下面に取り付けられてもよい。

上記の実施形態では、第１のアンダーブラケット３１と第２のアンダーブラケット３２とは別部材である例について説明した。この例に限られず、ロアケース３の底面の下方に、第１のバッテリモジュール５の直下から第２のバッテリモジュール６の直下にまで亘ってロアケース３の底面を広く覆う一体物のリインフォースメントを備える構成としてもよい。

この場合、たとえば、第１のバッテリモジュール５の直下の第１部分におけるロアケース３とリインフォースメントとの接合部の数よりも、第１部分と第２部分との間の変形容易部分におけるロアケース３とリインフォースメントとの接合部の数を少なくする。また第２のバッテリモジュール６の直下の第２部分におけるロアケース３とリインフォースメントとの接合部の数よりも、変形容易部分におけるロアケース３とリインフォースメントとの接合部の数を少なくする。このようにすれば、変形容易部分を、第１部分および第２部分よりも容易に変形可能なように構成することができる。

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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。

１ バッテリパック、２ アッパーケース、３ ロアケース、５ 第１のバッテリモジュール、６ 第２のバッテリモジュール、８ 第１の間隙、１０ フロアパネル、１２ シートクッション、１４ フロントクロスメンバー、１６ リアクロスメンバー、２１ フロントブラケット、２２ フロント側取付点、２５ リアブラケット、２６ リア側取付点、３１ 第１のアンダーブラケット、３２ 第２のアンダーブラケット、３３ 第２の間隙、３５ 前方接合部、３６ 後方接合部、３８ 第１中間接合部、３９ 第２中間接合部、Ａ１，Ａ２，Ａ３ 矢印、Ｌ 負荷。

Claims (1)

1. 第１のバッテリモジュールと、
   前記第１のバッテリモジュールに横方向に隣り合うように配置された第２のバッテリモジュールと、
   前記第１のバッテリモジュールおよび前記第２のバッテリモジュールの下方に配置されたロアケースと、
   前記ロアケースの下方に配置され前記ロアケースを補強するリインフォースメントとを備え、
   前記リインフォースメントによって補強された前記ロアケースは、前記第１のバッテリモジュールの直下の第１部分と、前記第２のバッテリモジュールの直下の第２部分とを有し、さらに、前記第１部分と前記第２部分との間に、前記第１部分および前記第２部分よりも容易に変形可能な変形容易部分を有する、バッテリパック構造。
   

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