JP6057093B2 - 車両用電池パック - Google Patents

Description

本発明は、電池モジュールがケースに収容された車両用の電池パックに関する。

環境へ排出される排ガスを削減するため、電気自動車が種々開発されている。電気自動車は、モータの駆動により動力を得ているため、電源となる電池セルを搭載している。電気自動車では、限られたスペースに多くの電池セルを搭載する必要があるため、複数の電池セルを積層して電池モジュールを形成し、多数の電池モジュールをフロア下等のバッテリケースに収納している。

電池モジュールをバッテリーケースに収納する場合、バッテリーケースに対しフランジ（ブラケット）を介して電池モジュールを固定することが従来から提案されている。バッテリーケースとしてのバッテリーカバーと電池モジュールにフランジを設け、フランジ同士を固定することでバッテリーカバーと電池モジュールを固定する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１の技術を適用することにより、バッテリーケースとして、トレイ状のケースが用いられた場合でも、トレイ状のケースに電池モジュールを固定することができる。即ち、ケースと電池モジュールとの間にブラケットを介在させ、ブラケットをケースと電池モジュールのそれぞれに固定することにより、ケースに電池モジュールを固定することができる。

ブラケットを介してバッテリーケースと電池モジュールを固定することにより、バッテリーケースに電池モジュールを嵌めこんで固定するための枠部等を形成する必要がなく、バッテリーケースの形状の制約が少なくなる。このため、バッテリーケースの配置の自由度が向上し、種々の車両に対して搭載が容易になる。

ブラケットを介してバッテリーケースに電池モジュールを固定した場合、車両の状況によっては、バッテリーケースに対して電池モジュールが相対的に移動することが考えられる。電池モジュールが相対的に移動することにより、ブラケットが電池モジュール等に干渉する虞があるため、ブラケットによる影響を最小限に抑えることが望まれている。

特許第３８９６６０７号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ブラケットを介して電池モジュールがバッテリーケースに固定された構造で、電池モジュールが相対的に移動した場合であっても、ブラケットによる電池モジュールへの干渉の影響を最小限に抑制することができる車両用電池パックを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の車両用電池パックは、複数の電池セルで構成される電池モジュールと、上面に前記電池モジュールが載置されるトレイと、前記電池モジュールを覆うカバーとを有するバッテリーケースと、前記電池モジュールの壁面に沿った第１の面、及び、前記トレイの面に沿った第２の面からなり、前記第１の面が前記電池モジュールに固定されると共に、前記第２の面が前記トレイに固定されるブラケットと、前記ブラケットの前記第１の面、及び、前記第２の面の境界部位を含む領域と前記電池モジュールとの間に配され、前記電池モジュールの壁面に沿った面部を有する当て板材と、前記当て板材に対して対向して配され、前記電池モジュールの壁面に固定され、衝撃が加わった場合に、前記当て板材との間で面接触の状態を維持するモジュール当て板材とを備えたことを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、電池モジュールの壁面に沿った面部を有する当て板材を備えたことにより、電池モジュールが相対的に移動して、ブラケットの第１の面と第２の面との境界部位が電池モジュールの壁面に当接しても、当て板材により電池モジュールの壁面への接触面積が確保される。

また、当て板材がブラケットの第１の面に固定されているので、ブラケットの変形方向に拘わらず電池モジュールの壁面に対するブラケットの接触面積を確実に確保することができる。

また、当て板材が電池モジュールの壁面に固定されているので、電池モジュールの所望の位置に対するブラケットの干渉の影響を抑制することができる。

また、当て板材をモジュール当て板材、及び、ケース当て板材で構成したので、当て板材としてのトータルの板厚を十分に確保することができる。このため、モジュール当て板材、及び、ケース当て板材の取り付き性を悪化させることなく当て板材の厚板化を図ることができる。

また、当て板材として必要な板厚を当て板材と当て板材で分担することができ、当て板材の板厚を薄くして溶接による取り付き性能を向上させることができ、一方で、当て板材としてのトータルの板厚を厚くすることができ、ブラケットの屈曲部で、面接触の状態を維持することができる。

このため、ブラケットを介して電池モジュールがバッテリーケースに固定された構造で、電池モジュールが相対的に移動した場合であっても、ブラケットによる電池モジュールへの干渉の影響を最小限に抑制することができる。

そして、請求項２に係る本発明の車両用電池パックは、請求項１に記載の車両用電池パックにおいて、前記ブラケットは、前記第１の面が前記第２の面に連続して形成されると共に、前記第１の面と前記第２の面とで前記境界部位となる屈曲部が形成され、前記当て板材は、前記ブラケットの前記屈曲部を含む領域と前記電池モジュールとの間に配されることを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、ブラケットの屈曲部が電池モジュールの壁面に当接しても、当て板材により電池モジュールの壁面への接触面積が確保される。

また、請求項３に係る本発明の車両用電池パックは、請求項２に記載の車両用電池パックにおいて、前記当て板材の前記面部は、前記ブラケットの前記屈曲部よりも下側に配されていることを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、ブラケットの屈曲部よりも下側に当て板材が配されているので、トレイ状のケースに載置された電池モジュールの壁面に対するブラケットの接触を確実に面で接触させることができる。

また、参考例としての車両用電池パックとしては、請求項１に記載の車両用電池パックにおいて、前記電池モジュールの前記壁面に凹部を形成し、前記モジュール当て板材を、前記電池モジュールの前記壁面の前記凹部に固定し、前記壁面の前記ブラケットとの対向面を面一状態に形成することができる。

これにより、モジュール当て板を壁面の凹部に固定して、ブラケットとの対向面の壁面を面一状態にするので、壁面に凹部が形成されていても（段部が存在していても）、当て板材により接触面積を確保した状態が維持される。

本発明の車両用電池パックは、ブラケットを介して電池モジュールがバッテリーケースに固定された構造で、電池モジュールが相対的に移動した場合であっても、ブラケットによる電池モジュールへの干渉の影響を最小限に抑制することが可能になる。

本発明の参考例に係る車両用電池パックを備えた電気自動車の外観図である。 本発明の参考例に係る車両用電池パックの分解斜視図である。 ブラケットが取り付けられた部位の要部外観図である。 図３の断面図である。 ブラケットが変形した場合の断面図である。 他の参考例の断面図である。 本発明の実施例の断面図である。

図１から図５に基づいて本発明の参考例に係る車両用電池パックを説明する。

図１には参考例に係る車両用電池パックを備えた電気自動車の外観を表す分解斜視、図２には車両用電池パックの分解斜視、図３にはブラケットが取り付けられた部位を説明する要部外観、図４にはブラケットが取り付けられた部位の断面を示してある。また、図５には電池モジュールが移動した場合の断面を示してある。

図１に示すように、電気自動車１のフレーム（図示省略）には車両用電池パック（電池パック）２が取り付けられている。電池パック２は、バッテリーケースとしてのトレイ３及びカバー１０で構成され、トレイ３に複数の電池モジュールが固定され、電池モジュールがカバー１０に覆われている。

図２に示すように、トレイ３には複数の電池モジュール４がブラケット５を介して固定されている。電池モジュール４は複数の電池セル４ａから構成されている。複数の電池セル４ａが接続されることにより、走行駆動用等の動力源となる高電圧回路が形成される。

図２から図４に示すように、トレイ３の車両の前側と複数の電池モジュール４との間には板金で作製されたブラケット５が設けられ、ブラケット５がトレイ３、及び、電池モジュール４に固定されることで、トレイ３に電池モジュール４が固定される。ブラケット５は、Ｌ字型のブラケット５であり、ブラケット５の屈曲部６を含む部位には板金で作製された当て板材７が溶接固定されている。

Ｌ字型のブラケット５は、電池モジュール４の壁面に沿った、例えば、上下方向の面であるモジュール面（第１の面）１１と、モジュール面１１の下側に連続して形成される、例えば、水平方向の面であるトレイ面（第２の面）１２とから構成されている。モジュール面１１とトレイ面１２の境界部位が屈曲部６とされてＬ字型のブラケット５が形成されている。

Ｌ字型のブラケット５のモジュール面１１が電池モジュール４の壁面に形成されたボス部８にねじ部材を介して固定され、ブラケット５のトレイ面１２がトレイ３の底面に形成されたボス部９にねじ部材を介して固定されている。これにより、トレイ３に電池モジュール４がブラケット５を介して固定された状態になっている。

当て板材７は、Ｌ字型のブラケット５の屈曲部６を含む領域と電池モジュール４との間に配され、ブラケット５のモジュール面１１に溶接により固定されている。そして、当て板材７は、Ｌ字型のブラケット５の屈曲部６から下側に（下側に延びて）配されている。当て板材７は、ブラケット５の金属よりも硬い金属の板金で作製されている。尚、屈曲部６は角部であってもよいし、湾曲部であってもよい。

電池モジュール４は重量物であると共に、振動や衝撃等を考慮して、トレイ３を含めて剛性が高い部材で構成されている。このため、衝突時等、大きな衝撃が加わった場合、電池モジュール４がトレイ３に対し相対的に前方に移動する可能性も否めない。

図５に基づいて電池モジュール４が相対的に前方側に移動した場合の状況を説明する。

図に示すように、重量物で剛性が高い電池モジュール４が相対的に前方側（図中左側）に移動すると、Ｌ字型のブラケット５が変形して屈曲部６が電池モジュール４の壁面に干渉する状態になる。ブラケット５のモジュール面１１には、電池モジュール４の壁面に沿った面部を有する当て板材７が固定されているため、屈曲部６が壁面に直接当接せずに当て板材７が電池モジュール４の壁面に干渉する。

これにより、当て板材７により電池モジュール４の壁面への接触面積が確保される。従って、屈曲部６を有するブラケット５を介して電池モジュール４がバッテリーケースであるトレイ３に固定された構造で、電池モジュール４が相対的に前方に移動した場合であっても、ブラケット５の屈曲部６による電池モジュール４の壁面への干渉の影響を最小限に抑制することができる。

そして、Ｌ字型のブラケット５の屈曲部６から下側に当て板材７が配されてブラケット５に固定されているので、トレイ３に載置された電池モジュール４の壁面に対するＬ字型のブラケット５の屈曲部６の接触面積を確実に確保することができる。

更に、ブラケット５のモジュール面１１に当て板材７が固定されているので、ブラケット５の変形方向に拘わらず電池モジュール４の壁面に対するＬ字型のブラケット５の屈曲部６の接触面積を確実に確保することができる。

上述した電池パック２は、ブラケット５の屈曲部６による電池モジュール４の壁面への干渉の影響を最小限に抑制することができるので、電池モジュール４が相対的に移動しても、電池モジュール４の壁面や電池セル４ａが損傷する虞を飛躍的に少なくすることができる。

また、当て板材７は、ブラケット５の金属よりも硬い金属の板金で作製されているので、ブラケット５の電池モジュール４の壁面に対する干渉の抑制をより効果的に図れる。

図６に基づいて他の参考例を説明する。

図６には、他の参考例に係る電池パックにおいて、ブラケットが取り付けられた部位の断面を示してある。図４に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。

図６に示した参考例は、ブラケット５の屈曲部６に対応する電池モジュール４の壁面に、当て板材１５（モジュール当て板材）を溶接により固定した構造となっている。当て板材１５が電池モジュール４の壁面に固定されているので、電池モジュール４の所望の位置に対するブラケット５の干渉の影響を抑制することができる。

ブラケット５のモジュール面１１に当て板材７（ブラケット当て板材）を固定し、電池モジュール４の壁面に当て板材１５を固定することで、本発明の一実施例の構造となる。

この場合、当て板材として必要な板厚を当て板材７と当て板材１５で分担することができ、当て板材７、１５の板厚を薄くして溶接による取り付き性能を向上させることができる。一方で、当て板材としてのトータルの板厚を厚くすることができ、ブラケットの屈曲部で、面接触の状態を維持することができる。

図７には、他の実施例に係る電池パックにおいて、ブラケットが取り付けられた部位の断面を示してある。図４に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。

図７に示した実施例は、電池モジュール４の壁面に凹部としての段差部２１が形成された電池パックの例である。

図に示すように、電池モジュール４の壁面に段差部２１が形成され、段差部２１の凹部側にはモジュール当て板材２２が溶接により固定されている。また、ブラケット５のモジュール面１１には当て板材７が固定されている。段差部２１の凹部側にモジュール当て板材２２が固定されていることにより、ブラケット５の屈曲部６に対向する電池モジュール４の壁面（及びその周辺）が面一状態に形成されている。

このため、電池モジュール４の壁面に凹部が形成されていても（段差部２１が存在していても）、ブラケット５の屈曲部６（当て板材７）が面一状態の壁面に当接し、当て板材７による接触面積を確保した状態が維持される。

本発明は、電池モジュールがケースに収容された車両用の電池パックの産業分野で利用することができる。

１ 電気自動車
２ 車両用電池パック（電池パック）
３ トレイ
４ 電池モジュール
５ ブラケット
６ 屈曲部
７、１５ 当て板材
８、９ ボス部
１０ カバー
１１ モジュール面（第１の面）
１２ トレイ面（第２の面）
２１ 段差部
２２ モジュール当て板材

Claims (3)

1. 複数の電池セルで構成される電池モジュールと、
   上面に前記電池モジュールが載置されるトレイと、前記電池モジュールを覆うカバーと
   を有するバッテリーケースと、
   前記電池モジュールの壁面に沿った第１の面、及び、前記トレイの面に沿った第２の面からなり、前記第１の面が前記電池モジュールに固定されると共に、前記第２の面が前記トレイに固定されるブラケットと、
   前記ブラケットの前記第１の面、及び、前記第２の面の境界部位を含む領域と前記電池モジュールとの間に配され、前記電池モジュールの壁面に沿った面部を有する当て板材と、
   前記当て板材に対して対向して配され、前記電池モジュールの壁面に固定され、衝撃が加わった場合に、前記当て板材との間で面接触の状態を維持するモジュール当て板材とを備えた
   ことを特徴とする車両用電池パック。
2. 請求項１に記載の車両用電池パックにおいて、
   前記ブラケットは、
   前記第１の面が前記第２の面に連続して形成されると共に、前記第１の面と前記第２の面とで前記境界部位となる屈曲部が形成され、
   前記当て板材は、
   前記ブラケットの前記屈曲部を含む領域と前記電池モジュールとの間に配される
   ことを特徴とする車両用電池パック。
3. 請求項２に記載の車両用電池パックにおいて、
   前記当て板材の前記面部は、
   前記ブラケットの前記屈曲部よりも下側に配されている
   ことを特徴とする車両用電池パック。

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