JP2025035196A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】外部から車体に作用する荷重を電池モジュールに伝達しにくい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、１又は複数の電池モジュールと、電池パックケースと、を備える。電池パックケースは、１又は複数の電池モジュールを収容する。電池パックケースは、電池パックケースに作用する荷重を分散する骨格を形成する枠状の骨格構造体と、骨格構造体の外側において電池パックケースの本体に固定された連結部と、を含む。電池パックケースの本体は、連結部を介して車体に取り付けられている。１又は複数の電池モジュールのそれぞれは、骨格構造体の内側において電池パックケースにブラケットを介して固定されている。ブラケットは、骨格構造体には接続されていない。
【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、電池パックを搭載する車両を開示している。

特開２０２２－１３７８３０号公報

車両に搭載される電池パックは、外部から車体に作用する荷重が電池パック内の電池モジュールに伝達されにくい構造を有することが求められる。

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、外部から車体に作用する荷重を電池モジュールに伝達しにくい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、１又は複数の電池モジュールと、電池パックケースと、を備える。電池パックケースは、１又は複数の電池モジュールを収容する。電池パックケースは、電池パックケースに作用する荷重を分散する骨格を形成する枠状の骨格構造体と、骨格構造体の外側において電池パックケースの本体に固定された連結部と、を含む。電池パックケースの本体は、連結部を介して車体に取り付けられている。１又は複数の電池モジュールのそれぞれは、骨格構造体の内側において電池パックケースにブラケットを介して固定されている。ブラケットは、骨格構造体には接続されていない。

本開示に係る電池パックによれば、外部から車体に作用する荷重を電池モジュールに伝達しにくい構造を実現できる。

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中のＡ－Ａ線断面図である。 長手方向Ｄ１における電池モジュール間の連結構造について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、電池モジュール１０の長手方向Ｄ１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２２（図２参照）とを含み、複数の電池モジュール１０を収容している。図１では、アッパーケース２２の図示は省略されている。なお、電池パック１に収容される電池モジュール１０の数は、基本的には複数であるが１つであってもよい。

パックケース２０は、車体１００に取り付けられている。具体的には、パックケース２０は、枠状の骨格構造体２３と、連結部２４とを含む。骨格構造体２３は、パックケース２０に作用する荷重を分散する骨格を形成している。連結部２４は、枠状の骨格構造体２３の外側においてパックケース２０の本体２５に固定されている。すなわち、本体２５は、連結部２４を介して車体１００に取り付けられている。一例として、ロアケース２１は、車両の床下において連結部２４を介して車体１００に取り付けられている。付け加えると、連結部２４は、例えば、ＥＡ（Energy Absorption）材によって構成されている。ＥＡ材は、外部から車体１００を介して電池パック１に作用する衝撃を吸収する構造を有する。

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Ｄ２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Ｄ２は、複数の電池モジュール１０のそれぞれの長手方向Ｄ１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、詳細は後述されるように２つの電池モジュール１０が長手方向Ｄ１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、長手方向Ｄ１は車両左右方向（車幅方向）と平行であり、列方向Ｄ２は車両前後方向と平行である。

骨格構造体２３は、サイドリインフォース２６とクロスメンバ２７とを含む。サイドリインフォース２６及びクロスメンバ２７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２６は、長手方向Ｄ１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Ｄ２（車両前後方向）に沿って延びている。また、クロスメンバ２７は、列方向Ｄ２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Ｄ１に沿って延びている。そして、各クロスメンバ２７の両端は、２つのサイドリインフォース２６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２６及びクロスメンバ２７を含む骨格構造体２３を、外部からパックケース２０に作用する荷重を分散させる荷重分散骨格として備えている。図１には、車両左右方向からの外部入力に基づく荷重が連結部２４から骨格構造体２３に作用する様子が矢印によって表されている。各クロスメンバ２７上に示された矢印の長さは、各クロスメンバ２７に作用する荷重の大きさに比例している。このように、骨格構造体２３によれば、特定の部位に集中的に作用しないように、電池パック１に作用する荷重を分散させることができる。

さらに、電池パック１は、複数の電池モジュール１０のそれぞれをパックケース２０に固定するブラケット２８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２８を用いた電池モジュール１０の固定構造について説明される。図２は、図１中のＡ－Ａ線断面図である。

例えば、１つの電池モジュール１０につき、１つのブラケット２８が設けられている。図１に示すように、各ブラケット２８は、枠状の骨格構造体２３の内側（より詳細には、サイドリインフォース２６の内側）に配置されている。各ブラケット２８は、例えば、溶接等の固定手法によりロアケース２１の本体２５に固定されている。そして、電池モジュール１０のそれぞれは、骨格構造体２３の内側においてパックケース２０（ロアケース２１）にブラケット２８を介して固定されている。すなわち、ブラケット２８は、骨格構造体２３には接続されていない。

より具体的には、図１に示すように、各電池モジュール１０は、ブラケット２８に結合される固定部１１を長手方向Ｄ１の端に有する。各電池モジュール１０の固定部１１は、ボルト及びナット等の締結具２９（図２参照）を介した締結によってブラケット２８に固定される。この締結は、図２に示すようにブラケット２８の下面を利用して行われている。付け加えると、図１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。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に取り付けられる固定部材１３に形成されている。なお、図１では、ブラケット２８を図示できるようにするために、固定部材１３は、１か所のみ例示的に図示されているが、他のブラケット２８に対しても同様に設けられている。

次に、図３は、長手方向Ｄ１における電池モジュール１０間の連結構造について説明するための斜視図である。ここでは、説明の便宜上、列方向Ｄ２の各列において長手方向Ｄ１に沿って互いに隣接する２つの電池モジュール１０は、第１及び第２の電池モジュール１０Ａ及び１０Ｂと称される。図３に示すように、長手方向Ｄ１における第１の電池モジュール１０Ａの一端は、長手方向Ｄ１における第２の電池モジュール１０Ｂの一端と連結されている。

具体的には、図３に示す例では、上記の連結は、一対の連結部材３０Ａ及び３０Ｂを用いて行われている。連結部材３０Ａは第１の電池モジュール１０Ａの上記一端に固定され、連結部材３０Ｂは第２の電池モジュール１０Ｂの上記一端に固定されている。図３に表されるように、一対の連結部材３０Ａ及び３０Ｂは、互い違いの形状を有している。換言すると、一対の連結部材３０Ａ及び３０Ｂは、同一の外形を有し、且つ、上下逆の向きで第１及び第２の電池モジュール１０Ａ及び１０Ｂにそれぞれ固定されている。連結部材３０Ａと連結部材３０Ｂとは、例えば図示省略される締結具を用いて固定される。このような構成によれば、長手方向Ｄ１の長さを効果的に短縮しつつ２つの電池モジュール１０Ａ及び１０Ｂを連結させることができる。

上述のように連結された第１及び第２の電池モジュール１０Ａ及び１０Ｂは、次のようにパックケース２０に固定されている。すなわち、図１に示すように、一方の電池モジュール１０（第１の電池モジュール１０Ａ）は、長手方向Ｄ１の他端においてブラケット２８を介してパックケース２０（ロアケース２１）に固定されている。同様に、もう一方の電池モジュール１０（第２の電池モジュール１０Ｂ）は、長手方向Ｄ１の他端においてブラケット２８を介してパックケース２０（ロアケース２１）に固定されている。

そして、上述のように構成された電池パック１では、第１及び第２の電池モジュール１０Ａ及び１０Ｂは、長手方向Ｄ１（車両左右方向）の両端に位置する骨格構造体２３の部材（すなわち、サイドリインフォース２６）に対して車両左右方向の内側に寄せて配置されている。換言すると、第１及び第２の電池モジュール１０Ａ及び１０Ｂは、車両左右方向における電池パック１の中央に寄せて配置されている。

２．効果
本実施形態に係る電池パック１によれば、各電池モジュール１０は、骨格構造体２３の内側においてパックケース２０（例えば、ロアケース２１の本体２５）にブラケット２８を介して固定されている。そして、ブラケット２８は、骨格構造体２３（サイドリインフォース２６及びクロスメンバ２７）には接続されていない。つまり、ブラケット２８は、車体１００からの荷重の伝達経路（ロードパス）から分離されている。このため、電池モジュール１０がブラケットを介して骨格構造体２３に固定される第１の比較例との比較において、車体１００から骨格構造体２３に伝達された荷重を各電池モジュール１０に伝えにくくすることができる。

また、本実施形態に係る電池パック１によれば、２つの電池モジュール１０（第１及び第２の電池モジュール１０Ａ及び１０Ｂ）が長手方向Ｄ１に沿って連結されている。これにより、当該２つの電池モジュール１０を両者の間に隙間を設けつつ別々にパックケース２０に固定する第２の比較例との比較において、長手方向Ｄ１の長さを短縮しつつ２つの電池モジュール１０を長手方向Ｄ１に沿って配置することが可能となる。これにより、各電池モジュール１０内の電池セルの数を維持しつつ、２つの電池モジュール１０の合計の長さを良好に短縮できるようになる。

また、車両に搭載される電池パックでは、外部から車体に荷重が作用した際に、衝突エネルギを吸収しつつ（すなわち、電池パック内の電池モジュールへの入力を抑制しつつ）電池セルの搭載量を確保することが求められる。より詳細には、電池パック１もそうであるように、車両では、電池パックは車両の床下に搭載されることが一般的である。そして、一般的に、床下は、車室空間と同様に、前方又は後方からの衝突からは守られ易く、側突に対しては弱い場所であるといえる。このため、電池パックでは、「側突」エネルギを吸収して電池セルを保護できることが求められる。側突エネルギを吸収するためには、クラッシュストロークを長く確保することが必要である。しかしながら、クラッシュストロークを確保すること自体は、電池セルの搭載量の減少、すなわち、航続距離の低下につながる。この点に関し、本実施形態に係る電池パック１によれば、第１及び第２の電池モジュール１０Ａ及び１０Ｂが上述のように連結されている。これにより、上記第２の比較例との比較において、電池セルの搭載量を維持しながら第１及び第２の電池モジュール１０Ａ及び１０Ｂを車両左右方向の両端に位置する骨格構造体２３の部材（サイドリインフォース２６）に対して車両左右方向の内側に寄せて配置することができる。このことは、各電池モジュール１０内の電池セルの数を維持しつつクラッシュストローク（図２参照）を良好に確保できることを意味する。したがって、側突エネルギを吸収しつつ電池セルの搭載量を良好に確保可能な構造を有する電池パック１を提供できるようになる。

１ 電池パック、 １０ 電池モジュール、 １１ 固定部、 １３ 固定部材、 ２０ 電池パックケース、 ２１ ロアケース、 ２２ アッパーケース、 ２３ 骨格構造体、 ２４ 連結部、 ２５ ロアケースの本体、 ２６ サイドリインフォース、２７ クロスメンバ、 ２８ ブラケット、 ２９ 締結具、 ３０Ａ、３０Ｂ 連結部材、 １００ 車体

Claims (3)

1. １又は複数の電池モジュールと、
   前記１又は複数の電池モジュールを収容する電池パックケースと、
   を備え、
   前記電池パックケースは、
   前記電池パックケースに作用する荷重を分散する骨格を形成する枠状の骨格構造体と、
   前記骨格構造体の外側において前記電池パックケースの本体に固定された連結部と、
   を含み、
   前記電池パックケースの前記本体は、前記連結部を介して車体に取り付けられ、
   前記１又は複数の電池モジュールのそれぞれは、前記骨格構造体の内側において前記電池パックケースにブラケットを介して固定されており、
   前記ブラケットは、前記骨格構造体には接続されていない
   ことを特徴とする電池パック。
2. 前記１又は複数の電池モジュールは、第１及び第２の電池モジュールを含み、
   長手方向における前記第１の電池モジュールの一端は、前記長手方向における前記第２の電池モジュールの一端と連結されており、
   前記第１の電池モジュールは前記長手方向の他端において前記ブラケットを介して前記電池パックケースに固定され、前記第２の電池モジュールは前記長手方向の他端において前記ブラケットを介して前記電池パックケースに固定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記長手方向は、前記車体を備える車両の左右方向と平行であり、
   前記第１及び第２の電池モジュールは、前記左右方向の両端に位置する前記骨格構造体の部材に対して前記左右方向の内側に寄せて配置されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の電池パック。

Images