JP2025035193A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】外部入力を電池セルに伝えにくくしつつ電池パックの固有値を上げることが可能な電池パックを提供する。
【解決手段】電池パックは、複数の電池モジュールと、電池パックケースと、複数のブラケットとを備える。複数の電池モジュールは、列方向に沿って並んで配置されている。電池パックケースは、車体に取り付けられ、複数の電池モジュールを収容する。複数のブラケットは、複数の電池モジュールを電池パックケースに固定する。列方向は、複数の電池モジュールのそれぞれの長手方向と直交する方向である。複数の電池モジュールのそれぞれは、長手方向及び列方向の双方の端に相当する位置に設けられた固定部を含む。複数のブラケットは、複数の電池モジュールの固定部に固定されている。
【選択図】図１

Description

本開示は、車両に搭載される電池パックに関する。

特許文献１は、電動車両において車体とバッテリユニットとの上下方向の共振を抑制するためのバッテリユニット取付構造を開示している。バッテリユニットは、バッテリモジュールと、１対のフロアフレームに対する取付部を有すると共に前後に延びる左右１対のサイドフレームと、少なくとも１対のサイドフレームに支持されると共にバッテリユニットの底部を形成するバッテリトレイと、１対のサイドフレームの間を連結する複数のクロスフレームと、を備える。そのうえで、サイドフレームに支持されたバッテリトレイの上下運動とバッテリモジュールの上下運動とを分離する、所謂バッテリモジュールの運動に指向性をもたせるために、バッテリモジュールは、バッテリトレイに対して上下方向変位可能にクロスフレームに取り付けられている。

特開２０２０－１９６４３４号公報

電池パックを搭載する車両では、電池パックの固有値を上げることは、車両の乗り心地性能の向上につながる。当該固有値を上げるためには、電池パックケースに収容される電池モジュールを電池パックケースにリジッドに且つ連続的に接続することが効果的である。しかしながら、その結果として、外部から車体への入力が電池モジュール内の電池セルに伝わり易くなってしまう。

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、外部入力を電池セルに伝えにくくしつつ電池パックの固有値を上げることが可能な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、複数の電池モジュールと、電池パックケースと、複数のブラケットとを備える。複数の電池モジュールは、列方向に沿って並んで配置されている。電池パックケースは、車体に取り付けられ、複数の電池モジュールを収容する。複数のブラケットは、複数の電池モジュールを電池パックケースに固定する。列方向は、複数の電池モジュールのそれぞれの長手方向と直交する方向である。複数の電池モジュールのそれぞれは、長手方向及び列方向の双方の端に相当する位置に設けられた固定部を含む。複数のブラケットは、複数の電池モジュールの固定部に固定されている。

本開示によれば、電池モジュールを電池パックケースに固定するためのブラケットは、電池モジュールにおける長手方向及び列方向の双方の端に相当する位置に設けられた固定部に固定されている。このような構造を有することにより、外部入力を電池セルに伝えにくくしつつ電池パックの固有値を上げることが可能となる。

実施の形態に係る電池パックの構成を概略的に示す図である。 図１に示すブラケットに関する構成を説明するための斜視図である。

１．電池パックの構成
図１は、実施の形態に係る電池パック１の構成を概略的に示す図である。図１に示す「ＦＲ」の方向は、電池パック１を搭載する車両の前方向に相当する。「ＲＨ」の方向は車両の右方向に相当する。図１は、車両の上方向（図２に示す「ＵＰＲ」の方向）から見下ろしたときの電池パック１の内部構造を表している。

電池パック１は、複数の電池モジュール１０と、電池パックケース（又は、単にパックケース）２０とを備える。複数の電池モジュール１０のそれぞれは、略直方体形状を有し、後述の長手方向Ｄ２に沿って積層された複数の電池セルを含んでいる。パックケース２０は、ロアケース２１とアッパーケースとを含み、複数の電池モジュール１０を収容している。図１及び後述の図２では、アッパーケースの図示は省略されている。パックケース２０は、車体１００に取り付けられている。例えば、パックケース２０は、ロアケース２１に取り付けられた連結部２２を含む。一例として、ロアケース２１は、車両の床下において連結部２２を介して車体１００に取り付けられている。

パックケース２０の内部では、複数本の電池モジュール１０が列方向Ｄ１に沿って並んで配置されている。図１に示すように電池パック１を上方から見下ろしたとき、列方向Ｄ１は、複数の電池モジュール１０のそれぞれの長手方向Ｄ２と直交する方向である。また、この例では、電池モジュール１０の各列において、２つの電池モジュール１０が長手方向Ｄ２に沿って連結された状態で配置されている。付け加えると、この例では、列方向Ｄ１は車両前後方向と平行であり、長手方向Ｄ２は車両左右方向（車幅方向）と平行である。

パックケース２０は、パックケース２０（ロアケース２１）の骨格を形成する骨格構造体の部材として、サイドリインフォース２３とクロスメンバ２４とを含む。サイドリインフォース２３及びクロスメンバ２４は、複数の電池モジュール１０を取り囲むようにロアケース２１の本体２５に取り付けられている。より詳細には、図１に示すように、サイドリインフォース２３は、長手方向Ｄ２（車幅方向）における電池モジュール１０の各端の外側にそれぞれ配置され、列方向Ｄ１（車両前後方向）に沿って延びている。また、クロスメンバ２４は、列方向Ｄ１において互いに隣接する２つの電池モジュール１０の間の空間のそれぞれに配置され、長手方向Ｄ２に沿って延びている。そして、各クロスメンバ２４の両端は、２つのサイドリインフォース２３にそれぞれ接続されている。パックケース２０は、このように形成されたサイドリインフォース２３及びクロスメンバ２４を用いて、外部からパックケース２０に作用する荷重を分散させる構造を備えている。

さらに、電池パック１は、複数の電池モジュール１０をパックケース２０に固定する複数のブラケット３０を備える。以下、図１とともに図２を追加的に参照して、ブラケット３０に関する構成について説明される。図２は、図１に示すブラケット３０に関する構成を説明するための斜視図である。図２は、図１中に記号Ａを付して示す部位を拡大して示している。

図１に示すように、複数の電池モジュール１０のそれぞれは、ブラケット３０に結合される固定部１１を有する。ブラケット３０は、例えば、ボルト等の締結具３１（図２参照）を介した締結によって固定部１１に固定される。なお、図１では、ブラケット３０は、１か所のみ例示的に図示されているが、他の固定部１１に対しても同様に設けられている。

固定部１１は、長手方向Ｄ２及び列方向Ｄ１の双方における電池モジュール１０の端に相当する位置に設けられている。図１及び図２に示す例では、１つの電池モジュール１０の一端につき、２つの固定部１１が設けられている。より詳細には、一例として、当該２つの固定部１１は、電池モジュール１０のケース本体１２と別体であってケース本体１２に取り付けられる部材１３に形成されている。なお、１つの電池モジュール１０が有する固定部は１つであってもよい。

より具体的には、図１及び図２に示す例では、列方向Ｄ１において互いに隣接する２つの電池モジュール（第１及び第２の電池モジュール）１０に着目したとき、ブラケット３０は、第１の電池モジュール１０の固定部１１と第２の電池モジュール１０の固定部１１の双方に固定されるように形成されている（ただし、列方向Ｄ１における電池パック１の端に位置する固定部１１に固定されるブラケットを除く）。換言すると、ブラケット３０は、第１及び第２の電池モジュール１０をまたぐように形成されている。より詳細には、各ブラケット３０は、第１の電池モジュール１０の２つの固定部１１のうちで第２の電池モジュール１０に近い方の固定部１１に固定されている。同様に、各ブラケット３０は、第２の電池モジュール１０の２つの固定部１１のうちで第１の電池モジュール１０に近い方の固定部１１に固定されている。

また、ロアケース２１の側の各ブラケット３０に関し、図１及び図２に示す一例では、各ブラケット３０は、ロアケース２１のサイドリインフォース２３に固定されている。この固定も、例えば、ボルト等の締結具３２を介した締結によって行われる。

２．効果
電池パックを搭載する車両では、電池パックの固有値を上げることは、車両の乗り心地性能の向上（より詳細には、例えば、マス効果によるフロア振動レベルの低減）につながる。当該固有値を上げるためには、電池パックケースに収容される電池モジュール（高剛性部材）を電池パックケースにリジッドに且つ連続的に接続（固定）することが効果的である。具体的には、電池モジュールの長手方向Ｄ２の端部を列方向Ｄ１に沿って連続的（全体的）に固定することが効果的である。付け加えると、図１に示す電池パック１の例でも採用されているように、ロアケース２１の骨格を形成する骨格構造体の部材の１つであるサイドリインフォース２３に対してブラケット３０を介して電池モジュール１０を固定することも、固定値を上げるうえで効果的である。

しかしながら、上述のように固定値を上げるための構成を採用すると、外部から車体への入力が電池モジュール内の電池セルに伝わり易くなってしまう。より詳細には、図１に示す例では、車両左右方向からの車体１００への入力（側突時の入力）が、ブラケット３０を介して電池モジュール１０内の電池セルに伝わり易くなってしまう。

上記の課題に鑑み、本実施形態に係る電池パック１では、ブラケット３０を介して各電池モジュール１０をパックケース２０（ロアケース２１）に固定するための固定部１１が、長手方向Ｄ２及び列方向Ｄ１の双方における電池モジュール１０の端に相当する位置に設けられている。換言すると、電池パック１では、各電池モジュール１０における長手方向Ｄ２の端には、列方向Ｄ１の端部以外の部位（すなわち、図２中においてハッチングされた電池モジュール１０の弱点部位Ｂである電池モジュール１０の腹面中央部）には、ブラケット３０を固定するための固定部１１は設けられていない。これにより、図２中に矢印Ｃを付して示すように、ブラケット３０の締結点を介した外部からの入力は、電池モジュール１０の構造部材（ケース本体１２の側壁１２ａ等）に伝達されるようになる。このため、電池セル及び接続部品等の電池モジュール１０の内部部品を保護できるようになる。付け加えると、ここでいう弱点部位Ｂとは、上記の電池モジュール１０の構造部材から離れているため、外部入力が作用すると、電池セル等の内部部品に入力が作用し易くなる部位である。

上述のように、本実施形態に係る電池パック１によれば、外部入力を電池セルに伝えにくくしつつ電池パック１の固有値を上げることが可能となる。

また、本実施形態では、複数のブラケット３０のそれぞれは、列方向Ｄ１において互いに隣接する２つの電池モジュール１０の一方である第１の電池モジュール１０の固定部１１と、その他方である第２の電池モジュール１０の固定部１１の双方に固定されるように形成されている。これにより、第１及び第２の電池モジュール１０のそれぞれの固定部１１を対して個別にブラケット３０を設定する比較例と比べて、部品点数及び組み付け工数を減らしつつ効率良くブラケット３０を設定できる。また、外部入力の作用の仕方によっては、上記比較例と比べて当該外部入力を２つの電池モジュール１０に良好に分散させる効果も期待できる。

また、本実施形態では、パックケース２０（ロアケース２１）は、列方向Ｄ１において互いに隣接する２つの電池モジュール１０の間の空間において長手方向Ｄ２に沿って延びるクロスメンバ２４を含む。このように電池モジュール１０間にクロスメンバ２４が配置されていることにより、外部からブラケット３０を介してそれぞれの固定部１１に伝わる入力をクロスメンバ２４によって効果的に軽減できるようになる。

１ 電池パック、 １０ 電池モジュール、 １１ 固定部、 ２０ 電池パックケース、 ２４ クロスメンバ、 ３０ ブラケット、 １００ 車体

Claims (3)

1. 列方向に沿って並んで配置された複数の電池モジュールと、
   車体に取り付けられ、前記複数の電池モジュールを収容する電池パックケースと、
   前記複数の電池モジュールを前記電池パックケースに固定する複数のブラケットと、
   を備え、
   前記列方向は、前記複数の電池モジュールのそれぞれの長手方向と直交する方向であって、
   前記複数の電池モジュールのそれぞれは、前記長手方向及び前記列方向の双方の端に相当する位置に設けられた固定部を含み、
   前記複数のブラケットは、前記複数の電池モジュールの前記固定部に固定されている
   ことを特徴とする電池パック。
2. 前記複数の電池モジュールは、前記列方向において互いに隣接する第１及び第２の電池モジュールを含み、
   前記複数のブラケットの少なくとも１つは、前記第１の電池モジュールの前記固定部と前記第２の電池モジュールの前記固定部の双方に固定されるように形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記電池パックケースは、前記電池パックケースの骨格を形成する骨格構造体の部材として、前記複数の電池モジュールのうちで前記列方向において互いに隣接する２つの電池モジュールの間の空間において前記長手方向に沿って延びるクロスメンバを含む
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック。

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