JP2023046945A

JP2023046945A - battery pack

Info

Publication number: JP2023046945A
Application number: JP2021155801A
Authority: JP
Inventors: 重行井上; Shigeyuki Inoue; 康太郎堀口; Kotaro Horiguchi; 泰博関谷; Yasuhiro Sekiya
Original assignee: Subaru Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Subaru Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-09-24
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2023-04-05

Abstract

To provide a battery pack capable of suppressing the input of a load when a battery module interferes with a road surface to a cooler arranged on the lower surface thereof.SOLUTION: A load inputted into a share panel 22 when interfering with a road surface is inputted into a lower cross member 28 from the share panel 22; the load inputted into the lower cross member 28 is inputted into an upper cross member 26 provided to sandwich a lower case 16; the load inputted into the upper cross member 26 is inputted into a middle mount 24 provided on the upper cross member 26; and the load inputted into the middle mount 24 is inputted into a body 2 of a vehicle through a damper 18 provided to sandwich an upper case 14. The battery pack 10 is constituted so as to connect load paths from the share panel 22 to the body 2.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、バッテリパックに関し、特に、車両のボディ下に搭載されるバッテリパックに関する。 The present invention relates to a battery pack, and more particularly to a battery pack mounted under the body of a vehicle.

特許文献１には車両のバッテリ搭載構造に関する一つの従来技術が開示されている。この従来技術では、バッテリモジュールを収容するバッテリパックは車両のフロア下に配置されている。 Patent Literature 1 discloses one prior art related to a vehicle battery mounting structure. In this prior art, a battery pack containing battery modules is arranged under the floor of the vehicle.

特開２０１７－１９３２８８号公報JP 2017-193288 A

バッテリパックには、バッテリモジュールを冷却するための冷却器が取り付けられる場合がある。バッテリモジュールの冷却方法が底面冷却である場合、冷却器は例えばバッテリパックのロワーケースの下面に取り付けられる。その場合、冷却器を路面との干渉時の入力から保護する必要がある。 A battery pack may be attached with a cooler for cooling the battery modules. When the cooling method of the battery module is bottom cooling, the cooler is attached to the lower surface of the lower case of the battery pack, for example. In that case, it is necessary to protect the cooler from the input when interfering with the road surface.

冷却器を保護する方法としては、例えばバッテリパックの下面にシェアパネルを取り付けることが考えられる。しかし、路面との干渉時にシェアパネルに入力された荷重のパスによっては、冷却器に直接荷重が入力されてしまうおそれや、バッテリモジュールの上面に荷重が入力されてしまうおそれがある。 As a method of protecting the cooler, for example, attaching a share panel to the lower surface of the battery pack is conceivable. However, depending on the path of the load input to the share panel when it interferes with the road surface, there is a risk that the load will be input directly to the cooler or the load will be input to the upper surface of the battery module.

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、路面との干渉時においてバッテリモジュール及びその下面に配置される冷却器への荷重の入力を抑制することができるバッテリパックを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems described above, and provides a battery pack capable of suppressing load input to a battery module and a cooler arranged on the lower surface thereof when the battery module interferes with a road surface. intended to

本発明のバッテリパックは、バッテリモジュール、ロワーケース、アッパーケース、アッパークロスメンバ、ロワークロスメンバ、冷却器、シェアパネル、中間マウント、及びダンパを備える。ロワーケースとアッパーケースとは複数のバッテリモジュールを収容するバッテリケースを構成する。複数のバッテリモジュールはロワーケースに並べて載置され、その上をアッパーケースが覆う。アッパークロスメンバとロワークロスメンバはロワーケースを補強する補強部材である。アッパークロスメンバは隣り合うバッテリモジュールの間に設けられロワーケースの上面に固定されている。ロワークロスメンバはアッパークロスメンバとの間でロワーケースを挟むように設けられロワーケースの下面に固定されている。冷却器は複数のバッテリモジュールのそれぞれの下面にロワーケースを挟んで取り付けられている。冷却器を保護するシェアパネルはロワーケースの下方に冷却器から隙間を空けて設けられている。中間マウントはアッパークロスメンバから上方に延びてアッパーケースを下面から支持する。ダンパはアッパーケースの中間マウントに支持された部位の上面に設けられアッパーケースとボディとの間に挟まれる。 A battery pack of the present invention comprises a battery module, a lower case, an upper case, an upper cross member, a lower cross member, a cooler, a shear panel, an intermediate mount, and a damper. The lower case and upper case constitute a battery case that accommodates a plurality of battery modules. A plurality of battery modules are placed side by side in a lower case, and an upper case covers it. The upper cross member and the lower cross member are reinforcing members that reinforce the lower case. The upper cross member is provided between adjacent battery modules and fixed to the upper surface of the lower case. The lower cross member is provided so as to sandwich the lower case with the upper cross member and is fixed to the lower surface of the lower case. The cooler is attached to the lower surface of each of the plurality of battery modules with the lower case interposed therebetween. A share panel that protects the cooler is provided below the lower case with a gap from the cooler. An intermediate mount extends upward from the upper cross member to support the upper case from below. The damper is provided on the upper surface of the portion supported by the intermediate mount of the upper case and sandwiched between the upper case and the body.

本発明のバッテリパックによれば、路面との干渉時にシェアパネルに入力された荷重はシェアパネルからロワークロスメンバに入力される。ロワークロスメンバに入力された荷重はロワーケースを挟んで設けられたアッパークロスメンバに入力される。アッパークロスメンバに入力された荷重はアッパークロスメンバの上に設けられた中間マウントに入力される。中間マウントに入力された荷重はアッパーケースを挟んで設けられたダンパを介して車両のボディに入力される。つまり、本実施形態のバッテリパックはシェアパネルからボディまで荷重のパスが繋がるように構成されている。これにより、路面との干渉時においてバッテリモジュール及びその下面に配置される冷却器への荷重の入力を抑制することができる。 According to the battery pack of the present invention, the load input to the share panel at the time of interference with the road surface is input from the share panel to the lower cross member. The load input to the lower cross member is input to the upper cross member provided across the lower case. A load input to the upper cross member is input to an intermediate mount provided on the upper cross member. The load input to the intermediate mount is input to the vehicle body through dampers provided across the upper case. In other words, the battery pack of this embodiment is configured such that a load path is connected from the share panel to the body. As a result, it is possible to suppress the load input to the battery module and the cooler arranged on the lower surface thereof when the vehicle interferes with the road surface.

本発明の実施形態に係るバッテリパックの構成を示す部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view showing the configuration of a battery pack according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態に係るバッテリパックにおいて路面との干渉時に入力される荷重のパスを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing paths of loads input when the battery pack according to the embodiment of the present invention interferes with a road surface;

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。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. However, when referring to numbers such as the number, quantity, amount, range, etc. of each element in the embodiments shown below, unless otherwise specified or clearly specified by the number in principle, the reference The number is not intended to limit the invention. Also, the structures and the like described in the embodiments shown below are not necessarily essential to the present invention, unless otherwise specified or clearly specified in principle.

１．構成
図１は、本発明の実施形態に係るバッテリパック１０の構成を示す部分断面図である。バッテリパック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。本実施形態に係るバッテリパック１０は、車両のボディ２の下（詳しくはボディ２を構成するフロアパネルの下）に搭載される。 1. Configuration FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the configuration of a battery pack 10 according to an embodiment of the present invention. The battery pack 10 is used, for example, as a power source for electric vehicles including BEV, PHEV, and HEV. A battery pack 10 according to the present embodiment is mounted under a vehicle body 2 (more specifically, under a floor panel that constitutes the body 2).

バッテリパック１０には複数のバッテリモジュール１２が収容されている。バッテリモジュール１２は、例えば多数の電池セルが積層されてなる電池スタック、電池スタックを収容する金属ケース、電池スタックの上に配置された各種の電気部品などから構成されている。電池セル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。金属ケースは、例えばアルミなどの軽金属製である。 A plurality of battery modules 12 are accommodated in the battery pack 10 . The battery module 12 includes, for example, a battery stack formed by stacking a large number of battery cells, a metal case that accommodates the battery stack, various electrical components arranged on the battery stack, and the like. The battery cells are rechargeable secondary batteries such as lithium ion secondary batteries. The metal case is made of light metal such as aluminum.

バッテリパック１０の外殻となるバッテリケースはアッパーケース１４とロワーケース１６とで構成されている。図１には全体の形状は示されていないがアッパーケース１４はバスタブを逆さにしたような形状を有し、同じく図１には全体の形状は示されていないがロワーケース１６はバスタブのような形状を有している。アッパーケース１４は、例えば軽金属又は樹脂製或いは鋼板製である。ロワーケース１６は、例えば鋼板製である。 A battery case serving as an outer shell of the battery pack 10 is composed of an upper case 14 and a lower case 16 . Although the overall shape is not shown in FIG. 1, the upper case 14 has a shape like an inverted bathtub, and the lower case 16 is like a bathtub, although the overall shape is not shown in FIG. It has a nice shape. The upper case 14 is made of light metal, resin, or steel plate, for example. The lower case 16 is made of steel, for example.

バッテリモジュール１２はロワーケース１６の上に一定の間隔を空けて一方向に並べて載置されている。アッパーケース１４はロワーケース１６の上に並べられたバッテリモジュール１２の上面を覆っている。アッパーケース１４がロワーケース１６に固定されたとき、アッパーケース１４の下面とバッテリモジュール１２の上面との間には隙間ができるようになっている。 The battery modules 12 are arranged in one direction on the lower case 16 at regular intervals. The upper case 14 covers the upper surfaces of the battery modules 12 arranged on the lower case 16 . When upper case 14 is fixed to lower case 16 , a gap is formed between the lower surface of upper case 14 and the upper surface of battery module 12 .

ロワーケース１６の上面にはアッパークロスメンバ２６が取り付けられている。アッパークロスメンバ２６は例えば鋼板で作製されている。アッパークロスメンバ２６は隣り合うバッテリモジュール１２の各隙間に配置され、バッテリモジュール１２の長手方向に延びている。アッパークロスメンバ２６は下方に向いて開いたハット形の断面形状を有している。 An upper cross member 26 is attached to the upper surface of the lower case 16 . The upper cross member 26 is made of steel, for example. The upper cross member 26 is arranged in each gap between adjacent battery modules 12 and extends in the longitudinal direction of the battery modules 12 . The upper cross member 26 has a hat-shaped cross-sectional shape that opens downward.

ロワーケース１６の下面にはロワークロスメンバ２８が取り付けられている。ロワークロスメンバ２８は例えば鋼板で作製されている。ロワークロスメンバ２８はバッテリモジュール１２の長手方向に延び、アッパークロスメンバ２６との間でロワーケース１６を挟むように設けられている。ロワークロスメンバ２８は上方に向いて開いたハット形の断面形状を有している。ロワークロスメンバ２８はアッパークロスメンバ２６と一緒にロワーケース１６に溶接されている。ロワークロスメンバ２８はアッパークロスメンバ２６とともにロワーケース１６を補強する補強部材を構成する。 A lower cross member 28 is attached to the lower surface of the lower case 16 . The lower cross member 28 is made of steel, for example. Lower cross member 28 extends in the longitudinal direction of battery module 12 and is provided so as to sandwich lower case 16 with upper cross member 26 . The lower cross member 28 has a hat-shaped cross section that opens upward. A lower cross member 28 is welded to the lower case 16 together with the upper cross member 26 . The lower cross member 28 constitutes a reinforcing member that reinforces the lower case 16 together with the upper cross member 26 .

各バッテリモジュール１２の下面にはロワーケース１６を挟んで冷却器２０が取り付けられている。冷却器２０は内部に複数の流路が形成された板状の装置である。冷却器２０の流路はバッテリモジュール１２の長手方向に延び、その内部を冷却水が流れている。冷却器２０を流れる冷却水によってバッテリモジュール１２はその底面から冷却される。 A cooler 20 is attached to the lower surface of each battery module 12 with a lower case 16 interposed therebetween. The cooler 20 is a plate-like device in which a plurality of flow paths are formed. The flow path of the cooler 20 extends in the longitudinal direction of the battery module 12, and cooling water flows through its interior. Battery module 12 is cooled from its bottom surface by cooling water flowing through cooler 20 .

ロワーケース１６の下方には、冷却器２０を保護するシェアパネル２２が冷却器２０から隙間を空けて設けられている。シェアパネル２２は、例えば軽金属又は樹脂製或いは鋼板製である。シェアパネル２２はロワークロスメンバ２８にボルト３０で取り付けられている。ロワークロスメンバ２８の内側には、ボルト３０と締結されるウェルドナット３２が溶接されている。 A share panel 22 that protects the cooler 20 is provided below the lower case 16 with a gap from the cooler 20 . The share panel 22 is made of light metal, resin, or steel plate, for example. The share panel 22 is attached to the lower cross member 28 with bolts 30 . A weld nut 32 fastened with a bolt 30 is welded to the inner side of the lower cross member 28 .

バッテリケースの内側の隣り合うバッテリモジュール１２の各隙間には、中間マウント２４が配置されている。中間マウント２４はアッパークロスメンバ２６の頂部によって支持され、隣り合うバッテリモジュール１２の隙間を通って上方に延びている。中間マウント２４の高さは、アッパーケース１４がロワーケース１６に固定されたとき、中間マウント２４の頂部がアッパーケース１４の下面に当たる高さに設計されている。つまり、中間マウント２４はアッパーケース１４を下面から支持するように構成されている。中間マウント２４は、例えば樹脂製である。中間マウント２４とアッパークロスメンバ２６とは、例えば嵌合によって接続されている。 An intermediate mount 24 is arranged in each gap between adjacent battery modules 12 inside the battery case. Intermediate mounts 24 are supported by the top of upper cross members 26 and extend upwardly through the gaps between adjacent battery modules 12 . The height of the intermediate mount 24 is designed so that the top of the intermediate mount 24 hits the lower surface of the upper case 14 when the upper case 14 is fixed to the lower case 16 . That is, the intermediate mount 24 is configured to support the upper case 14 from below. The intermediate mount 24 is made of resin, for example. The intermediate mount 24 and the upper cross member 26 are connected by fitting, for example.

アッパーケース１４の中間マウント２４に支持された部位の上面には、衝撃吸収部材としてのダンパ１８が設けられている。ダンパ１８は、例えばゴム、スポンジ、バネなどの弾性部材で作製されている。ダンパ１８はアッパーケース１４の上面に接着剤などによって接合されている。バッテリパック１０がボディ２の下に搭載されたとき、ダンパ１８はアッパーケース１４とボディ２との間に挟まれる。 A damper 18 as a shock absorbing member is provided on the upper surface of the portion of the upper case 14 supported by the intermediate mount 24 . The damper 18 is made of an elastic member such as rubber, sponge, or spring. The damper 18 is bonded to the upper surface of the upper case 14 with an adhesive or the like. The damper 18 is sandwiched between the upper case 14 and the body 2 when the battery pack 10 is mounted under the body 2 .

２．作用及び効果
図２は上述のように構成されたバッテリパック１０において路面との干渉時に入力される荷重のパスを示す図である。図２において矢印線が荷重のパスを示している。 2. Action and Effect FIG. 2 is a diagram showing the path of the load that is input when the battery pack 10 configured as described above interferes with the road surface. Arrow lines in FIG. 2 indicate the path of the load.

路面との干渉時、荷重はシェアパネル２２に入力される。シェアパネル２２はロワークロスメンバ２８にボルト３０とウェルドナット３２とを用いて取り付けられている。このため、シェアパネル２２に入力された荷重はシェアパネル２２からロワークロスメンバ２８に入力される。 The load is input to the share panel 22 at the time of interference with the road surface. The share panel 22 is attached to the lower cross member 28 using bolts 30 and weld nuts 32 . Therefore, the load input to the share panel 22 is input from the share panel 22 to the lower cross member 28 .

ロワークロスメンバ２８はロワーケース１６を挟んでアッパークロスメンバ２６に溶接されている。このため、ロワークロスメンバ２８に入力された荷重はアッパークロスメンバ２６に入力される。アッパークロスメンバ２６はロワークロスメンバ２８の真上に位置しているので、ロワークロスメンバ２８から伝達される荷重によってロワーケース１６に曲げモーメントが作用することは抑えられる。 The lower cross member 28 is welded to the upper cross member 26 with the lower case 16 interposed therebetween. Therefore, the load input to the lower cross member 28 is input to the upper cross member 26 . Since the upper cross member 26 is positioned directly above the lower cross member 28, the bending moment acting on the lower case 16 due to the load transmitted from the lower cross member 28 is suppressed.

アッパークロスメンバ２６に入力された荷重はアッパークロスメンバ２６の真上に設置された中間マウント２４に入力される。中間マウント２４はアッパークロスメンバ２６とアッパーケース１４とに挟まれている。よって、中間マウント２４に入力された荷重はアッパーケース１４に伝達される。 A load input to the upper cross member 26 is input to the intermediate mount 24 installed directly above the upper cross member 26 . Intermediate mount 24 is sandwiched between upper cross member 26 and upper case 14 . Therefore, the load input to the intermediate mount 24 is transmitted to the upper case 14 .

アッパーケース１４に伝達された荷重はアッパーケース１４の上面に設けられたダンパ１８に入力される。ダンパ１８はアッパーケース１４の中間マウント２４に支持された部位の真上に設けられているので、中間マウント２４から伝達される荷重によってアッパーケース１４に曲げモーメントが作用することは抑えられる。 The load transmitted to the upper case 14 is input to a damper 18 provided on the upper surface of the upper case 14 . Since the damper 18 is provided directly above the portion of the upper case 14 supported by the intermediate mount 24 , the bending moment acting on the upper case 14 due to the load transmitted from the intermediate mount 24 is suppressed.

ダンパ１８はアッパーケース１４と車両のボディ２とに挟まれているので、ダンパ１８に入力された荷重はボディ２に入力される。その際、一部の荷重はダンパ１８によって吸収されるので、ボディ２に入力される荷重は路面から入力された荷重よりも低減される。 Since the damper 18 is sandwiched between the upper case 14 and the vehicle body 2 , the load applied to the damper 18 is applied to the body 2 . At that time, a part of the load is absorbed by the damper 18, so the load input to the body 2 is less than the load input from the road surface.

以上のように、本実施形態のバッテリパック１０は、シェアパネル２２からボディ２まで荷重のパスが繋がるように構成されているので、シェアパネル２２が路面から受けた荷重を一部ダンパ８で吸収しながらボディ２に逃がすことができる。これにより、路面からの荷重の入力によるシェアパネル２２の変形を抑制することができ、バッテリモジュール１２及びその下面に配置される冷却器２０への荷重の入力を抑制することができる。 As described above, the battery pack 10 of the present embodiment is configured such that a load path is connected from the share panel 22 to the body 2 , so the load received by the share panel 22 from the road surface is partially absorbed by the damper 8 . You can escape to body 2 while doing so. As a result, deformation of the share panel 22 due to load input from the road surface can be suppressed, and load input to the battery modules 12 and the coolers 20 arranged on the lower surfaces thereof can be suppressed.

２ボディ
１０バッテリパック
１２バッテリモジュール
１４アッパーケース
１６ロワーケース
１８ダンパ
２０冷却器
２２シェアパネル
２４中間マウント
２６アッパークロスメンバ
２８ロワークロスメンバ
３０ボルト
３２ウェルドナット 2 Body 10 Battery pack 12 Battery module 14 Upper case 16 Lower case 18 Damper 20 Cooler 22 Share panel 24 Intermediate mount 26 Upper cross member 28 Lower cross member 30 Bolt 32 Weld nut

Claims

A battery pack mounted under the body of a vehicle,
a plurality of battery modules;
a lower case in which the plurality of battery modules are placed side by side;
an upper case covering the plurality of battery modules;
an upper cross member provided between adjacent battery modules and fixed to the upper surface of the lower case;
a lower cross member fixed to the lower surface of the lower case so as to sandwich the lower case between itself and the upper cross member;
a cooler attached to the lower surface of each of the plurality of battery modules with the lower case interposed therebetween;
a share panel provided below the lower case with a gap from the cooler and fixed to the lower cross member;
an intermediate mount that extends upward from the upper cross member and supports the upper case from below;
a damper provided on an upper surface of a portion of the upper case supported by the intermediate mount and sandwiched between the upper case and the body;
A battery pack comprising: