JP7302470B2 - 車両用リチウムイオンバッテリ装置 - Google Patents
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Description
[車両の概略構成]
図1は、本発明の第1実施形態にかかるリチウムイオンバッテリ装置1が適用された車両の概略構成を示す図である。本図に示すように、当実施形態の車両は、リチウムイオンバッテリ装置1(以下、単にバッテリ装置1ともいう)を搭載した四輪自動車であり、車体2と、車体2を支持する複数(4つ)の車輪3と、車輪3を回転駆動する(換言すれば車両を走行させる)動力源として搭載された4サイクルの内燃機関等からなるエンジン4と、エンジン4の回転を変速しつつ車輪3に伝達する変速機5と、エンジン4に導入される冷却水を外気との熱交換により冷却するラジエータ6とを備えている。
図2は、バッテリ装置1の外観を示す斜視図であり、図3は、バッテリ装置1の構造を示す分解斜視図であり、図4は、バッテリ装置1の内部を示す平面断面図である。本図に示すように、バッテリ装置1は、ハウジング11と、複数のバッテリーセル12と、複数のセル間板13と、基板14と、複数の縦リブ15と、一対の外部端子16A,16Bとを備えている。バッテリーセル12、セル間板13、基板14、および縦リブ15は、いずれもハウジング11の内部に収容されている。なお、当実施形態において、外部端子16Aはプラス側の端子であり、外部端子16Bはマイナス側の端子である。以下、両者を区別して指す場合には、外部端子16Aのことを外部正極端子16Aと称し、かつ外部端子16Bのことを外部負極端子16Bと称することがある。
図5は、バッテリーセル12の外観を示す斜視図である。この図5および先の図4に示すように、バッテリーセル12のセルケース25は、前面25a、後面25b、底面25e、上面25f、および一対の側面25c,25dを有している。前面25aおよび後面25bは、前面25aが後面25bよりも車両前側に位置する関係で車両前後方向に相対向するように形成されている。底面25eおよび上面25fは、上面25fが底面25eよりも上側に位置する関係で上下方向に相対向するように形成されている。一対の側面25c,25dは、車幅方向に相対向するように形成されている。
以上説明したとおり、第1実施形態にかかるバッテリ装置1は、車両前後方向に並ぶ状態でハウジング11内に配設された複数のバッテリーセル12を備えるとともに、各バッテリーセル12のセルケース25の後面25bとこれに隣接する部材(セル間板13もしくはハウジング本体21の後面21b)との間に、各バッテリーセル12の端子間方向に互いに離間した一対の縦リブ15がそれぞれ配設されている。このような構成によれば、バッテリーセル12に荷重が入力された場合の電極体30の損傷を抑制できるという利点がある。
本願発明者等は、上述した第1実施形態の効果を確認するためのシミュレーションを行った。具体的には、図10に示すように、一対の縦リブ15どうしの端子間方向に沿った離間距離(両リブ15の中心間距離)であるリブ間隔Lrと、セルケース25の前面25aの凹溝27の幅寸法である溝幅Lbとを種々変更し、それぞれのケースにおいてセルケース25の前面25aの中央に規定の荷重を入力するシミュレーションを行った。そして、各ケースにおいて電極体30に作用する応力(以下、電極体応力ともいう)を特定した。なお、シミュレーションでは、縦リブ15の前後方向の寸法である厚みHを2mmで一定とした。
上記第1実施形態では、車体2の前部に形成されたエンジンルームRにバッテリ装置1を配置するとともに、車両の前突時等にバッテリ装置1に作用する前方からの入力荷重に対する対策として、各バッテリーセル12の後側にそれぞれ一対の縦リブ15を設けたが、バッテリ装置は車体2の後部に配置されることもあり得る。この場合は、車両の後突時等にバッテリ装置に作用する後方からの入力荷重に対する対策を採ることが望まれる。以下では、このように車両後方からの入力荷重に対する対策が施されたバッテリ装置の一例を本発明の第2実施形態として説明する。
バッテリ装置は、車体の側面に近接して配置されることもある。このような場合は、車両の側突時等にバッテリ装置に作用する車幅方向外側からの入力荷重に対する対策を採ることが望まれる。以下では、このように車幅方向外側からの入力荷重に対する対策が施されたバッテリ装置の一例を本発明の第3実施形態として説明する。
上記第1実施形態では、複数のバッテリーセル12を車両前後方向に並べて配置するとともに、各バッテリーセル12の直ぐ後側にそれぞれ同一形状の縦リブ15を配置したが、バッテリーセル12によって縦リブ15の形状(厚み)を変更してもよい。以下、その一例を第4実施形態として説明する。
上記第1実施形態では、バッテリーセル12のセルケース25の前面25aにのみ凹溝27を形成したが、セルケース25の前面25aおよび後面25bの双方に凹溝を形成してもよい。
11 ハウジング
12 バッテリーセル
13 セル間板(隣接部材)
15 縦リブ(隙間形成部)
25 セルケース
25a 前面(第1主面)
25b 後面(第2主面)
26A,26B 端子
27 凹溝
30 電極体
33,34 集電体
1A リチウムイオンバッテリ装置
112 バッテリーセル
125 セルケース
125a 前面(第2主面)
125b 後面(第1主面)
126A,126B 端子
127 凹溝
1B リチウムイオンバッテリ装置
111 ハウジング
212 バッテリーセル
225 セルケース
225a 外側面(第1主面)
225b 内側面(第2主面)
226A,226B 端子
227 凹溝
1C リチウムイオンバッテリ装置
115A~115C 縦リブ(隙間形成部)
215 L型部材(隙間形成部)
315 円形部材(隙間形成部)
Claims (9)
- 車両に搭載されるリチウムイオンバッテリ装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に収容されたバッテリーセルと、
前記バッテリーセルに対し車両後側に隣接する隣接部材とを備え、
前記バッテリーセルは、セルケースと、セルケースの内部に収容された電極体と、セルケースの一面に設けられた一対の端子とを有し、
前記セルケースは、前記一対の端子が設けられる面よりも大きい面積を有しかつ車両前後方向に相対向する第1主面および第2主面を含み、
前記第2主面は前記第1主面よりも車両後側に配置され、
前記第2主面と前記隣接部材との間に、前記第2主面よりも小さい面積を有しかつ車両前後方向に所定の厚みを有する少なくとも2つの隙間形成部が配置され、
前記2つの隙間形成部は、前記バッテリーセルの端子間方向に間隔をあけて配置され、
前記セルケースの第1主面は、前記2つの隙間形成部の間に位置しかつ前記端子間方向と直交する方向に延びる凹溝を有する、ことを特徴とする車両用リチウムイオンバッテリ装置。 - 請求項1に記載の車両用リチウムイオンバッテリ装置において、
前記バッテリーセルは、前記セルケースの内部において前記電極体と前記各端子とを接続する一対の集電体をさらに有し、
前記2つの隙間形成部は、車両前後方向視で前記一対の集電体と重複しない位置に配置されている、ことを特徴とする車両用リチウムイオンバッテリ装置。 - 請求項1または2に記載の車両用リチウムイオンバッテリ装置において、
前記バッテリーセルの車両後側に配置された追加バッテリーセルと、
前記追加バッテリーセルに対し車両後側に隣接する追加隣接部材とをさらに備え、
前記追加バッテリーセルと前記追加隣接部材との間に、前記隙間形成部よりも車両前後方向の厚みが小さい追加隙間形成部が配置されている、ことを特徴とする車両用リチウムイオンバッテリ装置。 - 車両に搭載されるリチウムイオンバッテリ装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に収容されたバッテリーセルと、
前記バッテリーセルに対し車両前側に隣接する隣接部材とを備え、
前記バッテリーセルは、セルケースと、セルケースの内部に収容された電極体と、セルケースの一面に設けられた一対の端子とを有し、
前記セルケースは、前記一対の端子が設けられる面よりも大きい面積を有しかつ車両前後方向に相対向する第1主面および第2主面を含み、
前記第2主面は前記第1主面よりも車両前側に配置され、
前記第2主面と前記隣接部材との間に、前記第2主面よりも小さい面積を有しかつ車両前後方向に所定の厚みを有する少なくとも2つの隙間形成部が配置され、
前記2つの隙間形成部は、前記バッテリーセルの端子間方向に間隔をあけて配置され、
前記セルケースの第1主面は、前記2つの隙間形成部の間に位置しかつ前記端子間方向と直交する方向に延びる凹溝を有する、ことを特徴とする車両用リチウムイオンバッテリ装置。 - 請求項4に記載の車両用リチウムイオンバッテリ装置において、
前記バッテリーセルは、前記セルケースの内部において前記電極体と前記各端子とを接続する一対の集電体をさらに有し、
前記2つの隙間形成部は、車両前後方向視で前記一対の集電体と重複しない位置に配置されている、ことを特徴とする車両用リチウムイオンバッテリ装置。 - 請求項4または5に記載の車両用リチウムイオンバッテリ装置において、
前記バッテリーセルの車両前側に配置された追加バッテリーセルと、
前記追加バッテリーセルに対し車両前側に隣接する追加隣接部材とをさらに備え、
前記追加バッテリーセルと前記追加隣接部材との間に、前記隙間形成部よりも車両前後方向の厚みが小さい追加隙間形成部が配置されている、ことを特徴とする車両用リチウムイオンバッテリ装置。 - 車両に搭載されるリチウムイオンバッテリ装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に収容されたバッテリーセルと、
前記バッテリーセルに対し車幅方向内側に隣接する隣接部材とを備え、
前記バッテリーセルは、セルケースと、セルケースの内部に収容された電極体と、セルケースの一面に設けられた一対の端子とを有し、
前記セルケースは、前記一対の端子が設けられる面よりも大きい面積を有しかつ車幅方向に相対向する第1主面および第2主面を含み、
前記第2主面は前記第1主面よりも車幅方向内側に配置され、
前記第2主面と前記隣接部材との間に、前記第2主面よりも小さい面積を有しかつ車幅方向に所定の厚みを有する少なくとも2つの隙間形成部が配置され、
前記2つの隙間形成部は、前記バッテリーセルの端子間方向に間隔をあけて配置され、
前記セルケースの第1主面は、前記2つの隙間形成部の間に位置しかつ前記端子間方向と直交する方向に延びる凹溝を有する、ことを特徴とする車両用リチウムイオンバッテリ装置。 - 請求項7に記載の車両用リチウムイオンバッテリ装置において、
前記バッテリーセルは、前記セルケースの内部において前記電極体と前記各端子とを接続する一対の集電体をさらに有し、
前記2つの隙間形成部は、車幅方向視で前記一対の集電体と重複しない位置に配置されている、ことを特徴とする車両用リチウムイオンバッテリ装置。 - 請求項7または8に記載の車両用リチウムイオンバッテリ装置において、
前記バッテリーセルの車幅方向内側に配置された追加バッテリーセルと、
前記追加バッテリーセルに対し車幅方向内側に隣接する追加隣接部材とをさらに備え、
前記追加バッテリーセルと前記追加隣接部材との間に、前記隙間形成部よりも車幅方向の厚みが小さい追加隙間形成部が配置されている、ことを特徴とする車両用リチウムイオンバッテリ装置。
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