JP5833967B2 - 電池モジュールの固定構造体 - Google Patents

Description

本発明は電池モジュールを車両に搭載する際に固定するための構造体に関する。

電気自動車、ハイブリッド自動車（内燃機関と二次電池の組み合せ）等の車両においては、走行用駆動源として繰り返し充放電可能な二次電池を搭載する必要がある。
この種の二次電池としては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等が用いられており、走行用駆動源に使用するには従来のガソリン車やディーゼル車用のバッテリーよりも高電圧（数百Ｖ）であり、容量も大きなものが必要になり、複数の電池セルを直列に積層した電池モジュールが使用されている。
このような電池モジュールを車両に搭載するには、車両の走行に伴う振動や車両の衝突に対して保護できる固定構造が要求される。
また、電池モジュールの充放電時、特に充電時に発熱しやすく、冷却することも必要になる場合がある。
そこで、従来一般的に採用されている構造例として、例えば図８に示したような固定構造がある。
電池モジュール１０１の側部に取り付けた略Ｌ字形状のブラケット１１４にて車両側に固定する例である。
このような構造では電池モジュールの固定強度を確保するのにブラケット１１４の強度を上げる必要があり、それに伴って重量が重くなる。
また、冷却用のダクトを別部材として取り付ける必要があることから、部品点数が増えるだけでなく、さらに組付け工数が増える。
また、車両衝突時に電池モジュールを充分に保護できない問題もあった。

そこで特許文献１に示すように、電池モジュールの頂部を下フレームに向けて押し付けるための固定用フレームを上フレームと電池モジュールとの間に設けた例や、ロアーケースに電池モジュールを収容し、アッパーケースで電池モジュールの頂部を押え付けるようにして、このロアーケースにアッパーケースを締結したものが提案されている。
本発明は、特許文献１に対してさらに製作が容易で組み付け作業が簡単な構造に改善したものである。

特開２０１０−２４４８７６号公報

本発明は、簡単な構造でありながら電池モジュールの固定強度に優れ、車両衝突時の保護作用が高く、冷却性能も付与しやすい電池モジュールの固定構造体の提供を目的とする。

本発明は、電池モジュールを固定するための構造体であって、前記電池モジュールは側方に突出したつば部を有し、前記構造体はベースフレームと、当該ベースフレームから立設したフランジ部を有し、前記フランジ部は上部側に前記つば部に当接するつば係止部を有し、前記電池モジュールのつば部で前記フランジ部のつば係止部を上から押え付けるように当該電池モジュールをベースフレームに固定するものであることを特徴とする。

このように電池モジュール側に側方に突出したつば部を形成し、固定構造体のベースフレームから立設したフランジ部の上部側につば係止部を設けたことにより、電池モジュール側のつば部がフランジ部側のつば係止部を上から押え付けるように、この電池モジュールをベースフレームに例えばブラケット等を用いて固定しようとすると、フランジ部のつば係止部が電池モジュールのつば部の押圧により撓むように固定される。
これにより、フランジ部の撓みにより発生する反力に対抗した状態で電池モジュールが固定されるので固定強度が高い。

本発明は、ベースフレームの両側にフランジ部を立設し、この両側のフランジ部の間に収まるように電池モジュールを収容し、例えば片側のフランジ部を壁にして反対側のフランジ部だけを用いて上記のように電池モジュール側のつば部とフランジ部側のつば係止部とで係止固定する構造であってもよい。
好ましくは、電池モジュールは側面であって、上部側に相互に対向配置した一対のつば部を有し、ベースフレームは電池モジュールの両側の側面に沿って立設した一対のフランジ部を有し、電池モジュールの両側一対のつば部がそれぞれ、一対のフランジ部のつば係止部を上から押え付けるように電池モジュールをベースフレームに固定するものがよい。
電池モジュールの両側の側面を双方から固定することでさらに安定した固定構造になるからである。
この場合に、つば部は下面が外側に向けて斜め下方に傾斜した傾斜面を有し、フランジ部は外側に向けて膨出した膨出部と、当該膨出部の上部側に前記つば係止部と、下部側に押え部を有し、電池モジュールのつば部でフランジ部のつば係止部を上から押え付けるように当該電池モジュールをベースフレームに固定すると、フランジ部が内側に撓むことで押え部が電池モジュールの側面を押圧支持するものであって良い。
このようにすると電池モジュールの両側面であって、且つ、それぞれ上下２ヶ所の合計４ヶ所で固定することになり、さらに走行振動を押えるように固定できる。

本発明は、フランジ部の内側にダクト部が形成されることから、フランジ部に冷却フィンを設けてもよく、またベースフレームに中空部を形成すると、この中空部を冷却ダクトとして活用できるのみならず、ベースフレームの剛性が向上する。

本発明に係る電池モジュールの固定構造にあっては、電池モジュールのつば部でフランジ部側のつば係止部を上から押え付けるように固定するだけでよいので、組付性に優れ、固定強度も高い。

本発明に係る電池モジュールの固定構造体の例を示す。（ａ）は外観斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図を示す。 （ａ）は固定構造体の端部拡大図を示し、（ｂ）は断面拡大図を示す。 （ａ）は電池モジュールをベースフレームに固定する前の状態を示し、（ｂ）はその断面図を示す。 つば部及びフランジ部の変形例（ａ）〜（ｃ）を示す。 つば部の下面に斜め方向に傾斜した傾斜面を形成した例を示す。（ａ）は外観斜視図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図を示す。 （ａ）は電池モジュールの固定前、（ｂ）は固定後の断面図を示す。 固定構造体の変形例を示し、（ａ）はフランジ部にフィンを形成した例、（ｂ）はベースフレームに中空部を形成した例を示す。 従来の電池モジュールの固定構造を示す。

本発明に係る電池モジュールの固定構造体の例を以下図面に基づいて説明する。
図３に示すように固定構造体１０は、ベースフレーム１１の長手方向両側に立設した両側一対のフランジ部１２，１３の間に電池モジュール１（ホルダー２）を収納するように固定する。
ベースフレーム１１と両側に立設したフランジ部１２，１３とは、このベースフレーム１１に別体のフランジ部１２，１３を取り付けてもよい。
なお、アルミニウム合金等の押出形材を用いて製作すると、ベースフレーム１１と両側のフランジ部１２，１３を一体的に成形でき、生産性に優れる。
図１（ｂ）に示すように、ベースフレーム１１の両側から立設した一対のフランジ部１２，１３は、外側に向けて膨出した膨出部１２ｃ，１３ｃを有し、本実施例では断面略コ字形状になっている。
なお、断面円弧形状や凹凸形状であってもよい。
フランジ部１２，１３の上部側に内側に折り曲げた、つば係止部１２ａ，１３ａを有し、樹脂材料、ゴム材料等の弾性体からなる緩衝部材１２ｂを取り付けてある。
また、緩衝部材１２ｂ，１３ｂが取り付けやすいように突条部１２ｄ，１３ｄを形成した例になっている。

電池モジュール１は、図示を省略した複数の電池セルを直列に積層し、略直方体のホルダー２に納められている。
ホルダー２は、樹脂材料等で成形されていて、長手方向の両側の側面であって上部側（頂面側）につば部２ａを形成してある。
このつば部は、片側の側面だけに設けても良いが、両側に設けることで、電池モジュールを両側から安定して固定できる。
つば部２ａは、側方に突出している。
なお、本実施例では、ホルダー２の長手方向に沿ってヒレ状に外側に突出した、つば形状になっているが、電池モジュール１をベースフレーム１１側に固定する際に、このつば部２ａの下面がフランジ部１２，１３の上部に設けたつば係止部１２ａ，１３ａを力ｆ_１で押圧し、このフランジ部１２，１３に、内外方向の撓む力が生じるように作用するものであれば、つば部の形状に制限はない。
また、つば部はホルダー２に一体的に形成しても別体を取り付けてもよい。
図３に示すように、ホルダー２をベースフレーム１１の両側から立設したフランジ部１２，１３の間に挿入し、ブラケット１４を用いてホルダー２の端部とベースフレーム１１とを締結固定すると、ホルダー２側のつば部２ａの下面がフランジ部１２，１３の上部のつば係止部１２ａ，１３ａを下方に押し付けるように固定される。
この際にフランジ部１２，１３が内外方向に撓みやすいように、このフランジ部１２，１３は膨出部１２ｃ，１３ｃを形成してある。
これにより、電池モジュール１は、固定構造体１０のフランジ部１２，１３の反発力にて安定的に固定される。
また、この膨出部１２ｃ，１３ｃの内側に形成された空洞部１２ｅ，１３ｅは、冷却ダクトとして使用可能である。
なお、ブラケット１４は、予めホルダー２又はベースフレーム１１のどちらか一方に固定してあってもよい。
本実施例では、略Ｌ字形状に折り曲げたブラケット１４の垂直片をホルダー２の端面に締結部材１４ｂで予め固定してあり、水平片をベースフレーム１１に設けたスタットボルト１１ａに締結部材１４ａで締結固定した例になっている。

図４は、つば部２ａ及びつば係止部１２ａ，１３ａの変形例を示す。
フランジ部１２，１３に撓み力が発生するものであれば、つば部２ａの下面に対応し、つば係止部１２ａ，１３ａの形状は、図４（ａ）に示すように内側斜めに折り曲がったもの、図４（ｂ）に示すように外側斜めに折り曲がったもの、図４（ｃ）に示すように略Ｔ字形状に形成したもの等、形状に制限はない。

次に第２群の実施例を図５及び図６に示す。
本実施例は、つば部２ａの形状として下面が外側に向けて斜め下方に傾斜した傾斜面を有する。
一方、フランジ部１２，１３側のつば係止部１２ａ，１３ａは、内側斜め上方に傾斜させた。
また、フランジ部１２，１３の膨出部１２ｃ，１３ｃの下部側に立設片状の押え部１２ｆ，１３ｆを形成した例である。
これにより、図６（ｂ）に示すように、電池モジュール１（ホルダー２）を一対のフランジ部１２，１３の間に上から挿入すると図５（ｂ）に示すように、つば部２ａがつば係止部１２ａを上から押圧する際に、つば部２ａの下面が傾斜面になっているので、フランジ部１２，１３が分力ｆ１により、相互に内側方向に撓み、これにより、フランジ部の下部に設けた押え部１２ｆ，１３ｆが内側方向に移動する。
左右の押え部１２ｆ，１３ｆの当初の間隔（電池モジュールを収容する前の間隔）は、ホルダー２の幅寸法に近似させてあり、押え部が内側に移動する作用力ｆ２により、ホルダー２を両側面で、押圧固定保持する。
ここで、左右の押え部１２ｆ，１３ｆの当初の間隔が、ホルダー２の幅寸法に近似しているとは、ホルダー２の下部が左右の押え部の間に挿入でき、且つ、ホルダー２のつば部が、つば係止部を押圧すると押え部によりホルダー２の下部を側面から押圧できる寸法であることをいう。
本実施例では、押え部１２ｆ，１３ｆにも弾性材からなる緩衝部材１２ｇ，１３ｇを設けてある。
また、フランジ部１２，１３の内側にシールされた閉断面の空洞部１２ｅ，１３ｅが形成されるので、この空洞部を冷却ダクトとして活用できる。
固定構造体１０を車両に搭載する際には、固定方法には制限がない。
本実施例では、ベースフレーム１１に固定孔１１ｂを設けた。

図７（ａ）は、ダクトを形成したフランジ部１２，１３に冷却フィン１２ｈ，１３ｈを複数形成した例を示し、図７（ｂ）にベースフレーム１１に中空部１１ｃを形成し、この中空部１１ｃをダクトとして活用できる例を示す。
ベースフレーム１１を中空断面形状にすると剛性が向上する効果もあり、アルミ押出形材で容易に製作できる。

１ 電池モジュール
２ ホルダー
２ａ つば部
１０ 固定構造体
１１ ベースフレーム
１２ フランジ部
１２ａ つば係止部
１３ フランジ部

Claims (2)

1. 電池モジュールを固定するための構造体であって、
   前記電池モジュールは側方に突出したつば部を有し、
   前記構造体はベースフレームと、当該ベースフレームから立設したフランジ部を有し、
   前記フランジ部は上部側に前記つば部に当接するつば係止部を有し、
   前記電池モジュールのつば部で前記フランジ部のつば係止部を上から押え付けるように当該電池モジュールをベースフレームに固定するものであり、
   前記電池モジュールは側面であって、上部側に相互に対向配置した一対のつば部を有し、
   前記ベースフレームは前記電池モジュールの両側の側面に沿って立設した一対のフランジ部を有し、
   前記電池モジュールの両側一対のつば部がそれぞれ前記一対のフランジ部のつば係止部を上から押え付けるように電池モジュールをベースフレームに固定するものであることを特徴とする電池モジュールの固定構造体。
2. 前記つば部は下面が外側に向けて斜め下方に傾斜した傾斜面を有し、
   前記フランジ部は外側に向けて膨出した膨出部と、当該膨出部の上部側に前記つば係止部と、下部側に押え部を有し、
   前記電池モジュールのつば部でフランジ部のつば係止部を上から押え付けるように当該電池モジュールをベースフレームに固定すると、フランジ部が内側に撓むことで前記押え部が電池モジュールの側面を押圧支持するものであることを特徴とする請求項１記載の電池モジュールの固定構造体。

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