JP5775218B2 - 電気自動車用の電力供給装置 - Google Patents

Description

本開示の実施形態は、概して、電池の技術分野、より詳細には、電気自動車用の電力供給装置に関する。

鉄バッテリは、電気自動車のエネルギー蓄積装置として、そして重要な部品として、電気自動車の性能に顕著な影響を及ぼす。電池の膨張は、バッテリの信頼性に影響を及ぼす場合がある。例えば、（１）膨張すると、電池がバッテリモジュール内で移動するようになり、電池間の接続が弱まる場合がある、（２）膨張すると、電池の大きさが大きくなり、モジュールハウジングの強度とモジュールハウジングの占める空間に対する要求が増す場合がある、（３）膨張すると、制御不能な要因により、設計する際に電池間の隙間を前以って定めるのが難しくなる場合がある、つまり、隙間が小さ過ぎると、電池をハウジング内に配置するのが難しくなったり、ハウジングが損傷したりする場合があり、隙間が大き過ぎると、電池がモジュール内で揺動する場合がある、（４）電池の不均一な膨張が原因となって、電池間の隙間が不均一になるので、バッテリの熱均一性に影響が及ぶ場合がある。

一般的なバッテリの膨張は制御できないので、バッテリの信頼性は低い。そのため、電気自動車の信頼性は低い。

本開示の実施形態は、先行技術に存在する少なくとも一つの課題を少なくともある程度解決すること、あるいは、消費者に有益な商業的選択をもたらすことを模索するものである。

本開示の実施形態によれば、電気自動車用の電力供給装置が提供される。該電力供給装置は、トレイと、帯板で前記トレイに固定された少なくとも１個のバッテリモジュールと、を含む電気自動車用の電力供給装置であって、各バッテリモジュールは、前記トレイに載置される底板と、前記底板に配置される第１乃至第４の側板と、を備える、ハウジングであって、前記第１及び第３の側板が厚さ方向において互いに向かい合い、前記第２及び第４の側板が前後方向において互いに向かい合うハウジングと、前記ハウジング内に配置され、厚さ方向に沿って配列される複数個の電池を備えるバッテリパックと、前記第１の側板と前記バッテリパックとの間、及び前記第３の側板と前記バッテリパックとの間にそれぞれ配置される、前記バッテリパックを固定するための、第１の可撓性部材と、を含む。

本開示の電気自動車用の電力供給装置によれば、バッテリモジュールは、ハウジング内にバッテリパックを固定し、帯板でトレイに固定されて形成されるので、バッテリは、帯板とハウジングの両者を用いて固定される。これにより、電池が膨張したときに、電池の大きさと位置が変化するのを防止でき、バッテリの熱均一性を保証できる。一方、バッテリパックは、揺動しないように、第１の可撓性部材によってハウジング内に配置され得るので、電気自動車用の電力供給装置の信頼性を効果的に保証できる。

本開示の実施形態の追加の態様及び利益は、以下の詳細な説明の中で、部分的に示されるか、以下の詳細な説明から部分的に明らかになるか、または本開示の実施形態を実施することにより知ることができる。

本開示の実施形態のこれら及び他の態様及び利益は、添付の図面を参照した以下の詳細な説明から明らかになり、より簡単に理解できるようになる。

本開示の一実施形態に係る電気自動車用の電力供給装置の構造を示す概略図である。 バッテリモジュールと帯板の構造の概略図である。 図２の構造の正面図である。

本開示の実施形態を詳細に参照する。図面を参照して本明細書に記載された実施形態は、説明用のものであり、例示的なものであり、本開示の概要を理解するために用いられる。実施形態は、本開示を限定するように解釈されてはならない。同一又は類似の要素及び同一又は類似の機能を有する要素は、詳細な説明の全体を通して、同様の参照番号で表示される。

本明細書において、特に明記又は限定がない限り、「前」、「後ろ」、「内部」、「外部」、「上方」、「上部」、「底部」などの相対的な語のみならず、それらの派生語（例えば、「水平方向に」、「下方に」、「上方に」など）は、以下の議論において、図中で説明される、又は示されるような方向を意味するように解釈される必要がある。これらの相対的な語は、記載の便宜のためのものであり、本開示が特定の方向で構成されたり、操作されたりすることを必要とするものではない。

本開示の一実施形態に係る電気自動車用の電力供給装置は、トレイと、帯板で前記トレイに固定された少なくとも１個のバッテリモジュールと、を含み、各バッテリモジュールは、前記トレイに載置される底板と、前記底板に配置される第１乃至第４の側板と、を備える、ハウジングであって、前記第１及び第３の側板が厚さ方向において互いに向かい合い、前記第２及び第４の側板が前後方向において互いに向かい合うハウジングと、前記ハウジング内に配置され、厚さ方向に沿って配列される複数個の電池を備えるバッテリパックと、前記第１の側板と前記バッテリパックとの間、及び前記第３の側板と前記バッテリパックの間にそれぞれ配置される、前記バッテリパックを固定するための、第１の可撓性部材と、を含む。

本開示の実施形態に係る電気自動車用の電力供給装置に関して、バッテリモジュールは、バッテリパックをハウジング内に固定して形成され、帯板でトレイに固定される。このように、帯板とハウジングとを協同させてバッテリモジュールを固定する。これにより、電池が膨張している間、電池の大きさと位置の変化を防止し、電池の熱均一性を保証できる。一方で、バッテリパックは、第１の可撓性部材で揺動しないようにハウジング内に配置できるので、電気自動車用の電力供給装置の信頼性を効果的に保証できる。

本開示の更なる実施形態では、ハウジングは、バッテリパックを固定するための少なくとも１つの支持棒を、さらに含む。

特に、支持棒は、１乃至６つの支持棒を含んでいて、第１及び第４の支持棒は、前後方向において、第１の側板の両端にそれぞれ配置され、第２及び第３の支持棒は、前後方向において、第３の側板の両端にそれぞれ配置され、第５の支持棒は第１及び第２の支持棒の間に接続され、第６の支持棒は第３及び第４の支持棒の間に接続される。

本開示のある実施形態では、帯板は帯状の形態であり、その一端はトレイに固定され、他端は、第１の側板、バッテリモジュールの上面、及び第３の側板を順に通って、最後にトレイに固定される。

代案として、２個の帯板が配置される。さらに、２個の帯板は互いに平行である。

本開示の更なる実施形態では、それぞれ傾斜面を備える突出部は、第１及び第３の側板の外表面にそれぞれ配置され、帯板の他端は、第１の側板の傾斜面を備える突出部、バッテリモジュールの上面、及び第３の側板の傾斜面を備える突出部を順に通って、最後にトレイに固定される。

第１及び第３の側板は金属材料で作られているのが好ましい。

また、第２及び第４の側板はプラスチック材料で作られている。

帯板の両端は、ネジで、それぞれトレイに固定される。

電力供給装置は、第２の側板とバッテリパックの間、及び第４の側板とバッテリパックの間に載置された、電池のタブを保護するための、第２の可撓性部材を、さらに含む。

第１及び第２の可撓性部材は、熱可塑性エラストマーで作られている。

第１及び第２の可撓性部材は、エチレンプロピレンジエンモノマー、シリカゲル、又はこれらの組み合わせで作られている。

本開示の実施形態に係る電気自動車用の電力供給装置は、図１〜３を参照して、以下で詳細に説明される。一例として、１個のバッテリモジュールがトレイに配置されたものを以下で説明する。

図１に示したように、本開示の実施形態に係る電気自動車用の電力供給装置は、トレイ１６、及び帯板２でトレイに固定される少なくとも１個のバッテリモジュール２００を含む。

各バッテリモジュール２００は、ハウジングとハウジング内に配置されるバッテリパック５を含む。バッテリパック５は、厚さ方向に沿って配列された複数の電池を備える。本開示において、厚さ方向とは、図２に示したように、Ａ−Ｂで示される方向である。

ハウジングは、底板１４、底板１４に配置される第１乃至第４の側板、及びバッテリパックを固定するための少なくとも１つの支持棒を備える。第１乃至第４の側板は、１０、１７、３、及び１５でそれぞれ示される。第１の側板１０及び第３の側板３は、Ａ−Ｂ方向で互いに向かい合い、バッテリパック５の両端にそれぞれ配置される。第２の側板１７と第４の側板１５は、前後方向、実質的にはＡ−Ｂ方向に垂直に互いに向かい合う。したがって、図２に示したように、第１乃至第４の側板は、上部カバーのない平行六面体のハウジングを形成する。バッテリパック５は、ハウジング内に定められた空間に収容される。底板１４は、トレイ１６に載置される。

実施形態において、第２の側板１７が配置される端部は、バッテリモジュール２００の前端部と呼ばれるのに対し、第４の側板１５が配置される端部は、バッテリモジュール２００の後端部と呼ばれる。

本開示の実施形態では、第１の可撓性部材１１は、第１の側板１０とバッテリパック５の間、及び第３の側板１３とバッテリパック５の間にそれぞれ配置される。第１の可撓性部材１１は、バッテリパックを固定し、帯板２を用いてバッテリパック５を固定している間にハウジングを締め付けることによる変形からバッテリパック５を保護するために、弾性を有する。一方、第１の可撓性部材により、寸法の許容差をなくすことができると共に、バッテリパックを据え付けている間に生じる不確かな隙間を防ぐことができる。

第１乃至第４の側板を底板１４に固定するために、複数の支持棒が使用されるので、ハウジングの大きさは限定される。そうでなければ、電池が膨張する間に、電池の大きさと電池の移動距離が著しく変化する場合がある。特に、複数の支持棒には、第１の支持棒９、第２の支持棒６、第３の支持棒１、第４の支持棒１３、第５の支持棒８、及び第６の支持棒１２が含まれる。

第１の支持棒９と第４の支持棒１３は、前後方向において、第１の側板１０の両端にそれぞれ配置され、第２の支持棒６と第３の支持棒１は、前後方向において、第３の側板３の両端にそれぞれ配置される。第５の支持棒８は、第１の支持棒９と第２の支持棒６との間に接続され、第６の支持棒１２は、第３の支持棒１と第４の支持棒１３との間に接続される。

第５の支持棒８が第１の支持棒９と第２の支持棒６との間に接続されることにより、第１乃至第３の側板１０、１７、及び３は、第１の支持棒９、第２の支持棒６、及び第５の支持棒８によってさらに固定される。つまり、バッテリモジュール２００の前端部は確保され、ハウジングは、帯板２がハウジングに力を及ぼすときに、変形から防止される。

同様に、第６の支持棒１２が第３の支持棒１と第４の支持棒１３との間に接続されることにより、第１の側板１０、第４の側板１５、及び第３の側板３は、第３の支持棒１、第４の支持棒１３、及び第６の支持棒１２によってさらに固定される。つまり、バッテリモジュール２００の後端部は確保され、ハウジングは、帯板２がハウジングに力を及ぼすときに、変形から防止される。

バッテリパック５は、第１乃至第６の支持棒、底板、及び第１乃至第４の側板で固定されるように、バッテリモジュール２００の大きさが決定される。この大きさにより、電池間の接続の信頼性は保証され、電池が膨張する間に生じる変形からハウジングは保護される。

本開示の実施形態では、第１の側板１０と第３の側板３は、金属材料で作られるのが好ましい。特に、第１の側板１０と第３の側板３は、帯板２の固定する力を直接担い、該力をハウジング内のバッテリパック５に伝達するので、第１の側板１０と第３の側板３によって、電池は厚さ方向に沿って互いに逆向きに押圧される。また、第２及び第４の側板はプラスチック材料で作られている。

図１に示したように、帯板２は帯状の形態であり、帯板２の一端はトレイ１６上に固定され、その他端は第１の側板１０、バッテリモジュール２００の上面、及び第３の側板３を順に通って、最後にトレイ１６に固定される。

複数個の帯板が備えられると好ましい。図１及び２に示したように、２個の帯板が、互いに平行をなして配置されるとより好ましい。

本開示の実施形態では、帯板２は、第１の側板１０と第３の側板３に力を及ぼすので、第１の側板１０と第３の側板３は、バッテリパック５にそれぞれ当接している。その結果、第１の側板１０と第３の側板３によってバッテリパックは締め付けられている。したがって、帯板は、ステンレス鋼又はＳＰＣＣ（Ｓｔｅｅｌ Ｐｌａｔｅ Ｃｏｌｄ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ、冷間圧延鋼板）などの高強度を有する材料で作られてもよい。

本開示の好適な実施形態では、図３に示したように、それぞれ傾斜面を備える突出部が、第１の側板１０及び第３の側板３の外表面に、それぞれ配置される。帯板２の他端は、第１の側板１０の突出部７、バッテリモジュール２００の上面、及び第３の側板３の突出部１８を順に通って、最後にトレイ１６に固定される。帯板２の両端は、ネジでトレイ１６にそれぞれ固定される。したがって、第１の側板１０と第３の側板３は、帯板２をトレイ１６に固定することにより、バッテリパック５にさらに締め付けられる。同時に、突出部がそれぞれ傾斜面を備えることにより、帯板２によって生じる力は、第１の側板１０と第３の側板３に伝達され、第１の側板１０と第３の側板３は、電池を互いに逆方向に押圧する。その結果、バッテリパック５は固定される。

本開示の別の好適な実施形態では、電力供給装置は、第２の側板１７とバッテリパック５との間、及び第４の側板１５とバッテリパック５との間にそれぞれ配置される、電池のタブを保護するための、第２の可撓性部材を、さらに含む。

本開示の実施形態に係る電気自動車用の電力供給装置の組み立て方法は、図１〜３を参照して以下に詳細に説明する。

第１に、第１の側板１０と第３の側板３の内表面に、可撓性部材４をそれぞれ取り付けた後、バッテリパック５が第１及び第３の側板１０、１３に取り付けられた可撓性部材４で締め付けられるように、厚さ方向に沿って複数個の電池を配列して形成されたバッテリパック５を第１の側板１０と第３の側板３の間に配置する。次に、バッテリパック５、並びに第１及び第３の側板を底板１４に配置する。

第２に、前後方向において第１の側板１０の両端に、第１の支持棒９と第４の支持棒１３とをそれぞれ載置し、前後方向において第３の側板３の両端、第２の支持棒６と第３の支持棒１とをそれぞれ載置する。その後、第１の支持棒９と第２の支持棒６との間に第５の支持棒８を接続し、第３の支持棒１と第４の支持棒１３との間に第６の支持棒１２を接続する。次に、溶接により、バッテリパック５の電池を直列又は並列に互いに接続する。最後に、第１の支持棒９、第２の支持棒６、及び第５の支持棒８に、第２の側板１７をネジでそれぞれ接続し、第４の支持棒１３、第３の支持棒１、及び第６の支持棒１２に、第４の側板１５をネジでそれぞれ接続する。これにより、バッテリモジュール２００が形成される。

第３に、バッテリモジュール２００をトレイ１６に配置する。帯板２の一端はトレイ１６に固定され、他端は第１の側板１０の突出部７、バッテリモジュール２００の上面、及び第３の側板３の突出部１８を順に通って、最後に、ネジでトレイ１６に固定される。これにより、本開示の実施形態に係る電気自動車用の電力供給装置が形成される。

本開示の実施形態では、第１及び第２の可撓性部材は、弾性を有する全ての公知の材料で作られた第１及び第２の弾性部材の一例であってもよい。例えば、第１及び第２の可撓性部材（第１及び第２の弾性部材）は、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）で作られてもよい。また、第１及び第２の弾性部材は、エチレンプロピレンジエンモノマー又はシリカゲルで作られてもよい。

本開示の実施形態に係る電気自動車用の電力供給装置では、電池の膨張をハウジングによって制限できるので、バッテリパックの性能と信頼性は保証される。一方、電力供給装置で占められる空間は小さく、電力供給装置の操作と組み立ては簡単である。

例示的な実施形態を示して説明したが、上述の実施形態は、本開示を限定するように解釈されるものではなく、本開示の精神、原理及び範囲から逸脱せずに、実施形態において、変形し、代替し、修正することができることを、当業者は理解するであろう。

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１１年７月１９日に、中華人民共和国の中華人民共和国国家知識産権局に出願された中国特許出願第２０１１２０２５５３８３．９号の優先権の利益を主張し、該出願の内容の全てはここに参照されて包含される。

Claims (11)

1. トレイと、
   帯板で前記トレイに固定された少なくとも１個のバッテリモジュールと、
   を含む電気自動車用の電力供給装置であって、
   各バッテリモジュールは、
   前記トレイに載置される底板と、前記底板に配置される第１乃至第４の側板と、を備えるハウジングであって、前記第１及び第３の側板が厚さ方向において互いに向かい合い、前記第２及び第４の側板が前後方向において互いに向かい合うハウジングと、
   前記ハウジング内に配置され、厚さ方向に沿って配列される複数個の電池を備えるバッテリパックと、
   前記第１の側板と前記バッテリパックとの間、及び前記第３の側板と前記バッテリパックの間にそれぞれ配置される、前記バッテリパックを固定するための、第１の弾性部材と、
   を含み、
   前記第１及び第３の側板の外表面に、傾斜面をそれぞれ備える突出部がそれぞれ配置され、
   前記帯板は帯状の形態であり、
   前記帯板の一端は前記トレイに固定され、前記帯板の他端は、前記第１の側板の傾斜面を備える突出部、前記バッテリモジュールの上面、及び前記第３の側板の傾斜面を備える突出部を順に通って、最後に前記トレイに固定される、
   電力供給装置。
2. 前記ハウジングは、前記バッテリパックを固定するための少なくとも１つの支持棒を、さらに含む、
   請求項１に記載の電力供給装置。
3. 前記支持棒は、第１乃至第６の支持棒を含み、
   前記第１及び第４の支持棒は、前後方向において、前記第１の側板の両端にそれぞれ配置され、
   前記第２及び第３の支持棒は、前後方向において、前記第３の側板の両端にそれぞれ配置され、
   前記第５の支持棒は、前記第１及び第２の支持棒の間に接続され、
   前記第６の支持棒は、前記第３及び第４の支持棒の間に接続される、
   請求項２に記載の電力供給装置。
4. ２個の帯板が配置される、
   請求項１に記載の電力供給装置。
5. 前記２個の帯板は互いに平行である、
   請求項４に記載の電力供給装置。
6. 前記第１及び第３の側板は、金属材料で作られている、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電力供給装置。
7. 前記第２及び第４の側板は、プラスチック材料で作られている、
   請求項６に記載の電力供給装置。
8. 前記帯板の両端は前記トレイにネジでそれぞれ固定される、
   請求項１に記載の電力供給装置。
9. 前記第２の側板と前記バッテリパックとの間、及び前記第４の側板と前記バッテリパックとの間にそれぞれ載置される、前記電池のタブを保護するための、第２の弾性部材を、さらに含む、
   請求項１に記載の電力供給装置。
10. 前記第１及び第２の弾性部材は、熱可塑性エラストマーで作られている、
    請求項９に記載の電力供給装置。
11. 前記第１及び第２の弾性部材は、エチレンプロピレンジエンモノマー、シリカゲル、又はこれらの組み合わせで作られている、
    請求項９に記載の電力供給装置。

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