JP7423398B2

JP7423398B2 - 電池モジュールの保護構造

Info

Publication number: JP7423398B2
Application number: JP2020073740A
Authority: JP
Inventors: 雄太高波; 聡川口; 大輔坂本
Original assignee: Aisin Keikinzoku Co Ltd
Current assignee: Aisin Keikinzoku Co Ltd
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2020-04-17
Publication date: 2024-01-29
Anticipated expiration: 2040-04-17
Also published as: JP2020183222A; CN111864131A

Description

本発明は、電気自動車，ハイブリッド自動車等に電池モジュールを駆動源として搭載する際の保護構造に関し、特に車両のフロアの下側に電池モジュールを搭載する際の保護構造に係る。

電気自動車，ハイブリッド自動車等には、駆動源として二次電池からなる電池モジュールが搭載されている。
電池モジュールは、バッテリーモジュール，電池パック等とも称されている。
電池モジュールを車両に搭載する構造には、車両のリア側，フロント側等、車体空間部に搭載する構造の他に、近年は車体のフロアの下部に搭載する構造も検討されている。

例えば特許文献１には、バッテリーケースを車両ボディの下面に対向して取り付ける構造において、バッテリーモジュールを下面側のリブと上面側のケース内押圧部にて支持する構造を開示する。
これでは路面の凹凸や走行中の飛石等により、下側から上方に向けて荷重が負荷された場合に、下面側のリブを介してバッテリーモジュールに直接的に負荷が加わり、このバッテリーモジュールが破損する恐れがある。
また、同公報には、バッテリーモジュールの下部側に冷却器を配設した例になっているが、この冷却器にも底部からの入力がそのまま加わる構造になっているので、冷却器の保護も不充分である。

特許文献２には、フロアパネルの下側にバッテリーモジュールを配置する際に、平板状のガード部材に骨格部材を設け、この骨格部材にバッテリーモジュールを取り付けることで、ガード部材とバッテリーモジュールの下面の間に、空隙Ｓを形成した構造を開示する。
しかし、この場合もガード部材の下側から入力された荷重は、ガード部材から骨格部材を介して、直接的にバッテリーモジュールに加わる技術的課題がある。

特開２０１８－１８１７４６号公報特開２０１８－１１４９１１号公報

本発明は、車体のフロアの下側に電池モジュールを搭載する際に、外部からの入力荷重に対しての保護効果が高く、軽量化を図るのにも有効な電池モジュールの保護構造の提供を目的とする。

本発明に係る電池モジュールの保護構造は、車両のフロア下に搭載される電池モジュールの保護構造であって、電池モジュールを収容したケース体と、前記ケース体の下部側に配設したガード部材からなり、前記ケース体と前記ガード部材との間に所定のクリアランスからなる隙間部を有し、前記ガード部材は中空断面形状からなることを特徴とする。

ここで、電池モジュールを収容したケース体とは、繰り返し充電使用可能な、いわゆる二次電池及びその制御機器等を収容したものである。
本発明において、ケース体とガード部材の間に設けた隙間部のクリアランスは、ガード部材に下側外部から荷重が負荷された場合に所定以上に変形しないと、ガード部材がケース体の底部と接触しないようにした隙間部の寸法をいう。
また、ケース体の底部下面に冷却や加温のための温調部材、例えばヒートシンク等を取り付けた場合には、この温調部材とガード部材との間に所定のクリアランスからなる隙間部を設けることになる。

本発明においては、ガード部材を中空断面形状からなるパネル材等にしたので、中空部の変形により外部からの入力荷重を吸収することができるので、保護強度の向上と軽量化の両立を図ることができる。
このような中空断面形状のガード部材は、例えばアルミニウム合金の押出材により容易に製作することができる。
ガード部材は一枚のパネル体でもよいが、押出加工の生産性等を考慮すると、ガード部材は複数のパネル材からなり、前記複数のパネル材は相互に嵌合連結してあってもよい。

本発明において、ガード部材は両端部に、上方及び外側に向けて略Ｌ字形状に折り返した締結部を有し、前記ケース体は前記ガード部材の両側の締結部に跨がって取り付けてあり、前記ガード部材は車体側に対して前記両側の締結部にて締結されていてもよい。

本発明において、前記ガード部材は中空断面形状の中空端部側に整流部材を有していてもよい。
ここで整流部材は、車両の走行中にエアーの流れの向きを変えることで走行抵抗低減や異音が発生するのを抑えることができる。

本発明に係る電池モジュールの保護構造にあっては、電池モジュールを収容したケース体とガード部材との間に、所定のクリアランスからなる隙間部を形成するとともに、ガード部材を中空断面形状にしたので、外部からの入力荷重を中空部の変形で吸収しつつ、ガード部材とケース体との間に設けた隙間部にて所定以上に大きく変形しないと、このガード部材がケース体に当接しないので、電池モジュールの保護効果が高い。

本発明に係る電池モジュールの保護構造例を示す。（ａ）はガード部材に整流部材を取り付けた斜視図を示し、（ｂ）は整流部材の側面視を示す。

本発明に係る車両に搭載する電池モジュールの保護構造の例を以下、図に基づいて説明する。
図１に電池モジュールの車両搭載部分の断面図を示す。
車両の駆動電源となる複数の電池モジュール３は、ケース体１０の内部に収容されている。
ケース体１０の構造に特に制限はないが、車体のフロアライン１の下側に搭載する場合には、外部から水が浸入しないようになっているのが好ましい。
本実施例は、板状の底部１１から枠状の側壁部１２を立設し、上部はカバー部材１３で覆う構造例になっている。
底部１１は、側壁部１２よりも外側に延在させた取付部１１ａを有し、この取付部１１ａにてガード部材２０とケース体１０を固定するようになっている。

ガード部材２０は、アルミニウム合金の押出材で製作した例になっていて、両端部側の第１パネル２１，第２パネル２２と、その間を連結した中間パネル２３で構成した例になっている。
図１は、中間パネル２３を一枚のみ表示したが、複数の中間パネルが相互に連結されていてもよい。

各パネルは、上面部と下面部との間をつなぐ複数のリブ２１ｂ，２２ｂ，２３ｂを有し、その間に複数の中空部２１ｃ，２２ｃ，２３ｃを形成した例になっている。
中間パネル２３の端部には、嵌合凸部２３ａを形成し、第１パネル２１と第２パネル２２の端部にそれぞれ形成した嵌合凹部２１ｄ，２２ｄの内側に嵌合連結されている。
嵌合連結すると連結強度が高いとともに、嵌合凸部２３ａの先端部と嵌合凹部２１ｄ，２２ｄとの間の隙間２２ｅにて熱変形量を吸収することができる。
なお、嵌合凸部を第１パネル２１又は第２パネル２２に設けて、それに対応する嵌合凹部を中間パネル側に設けてもよい。

第１パネル２１と第２パネル２２の外側端部は、上方及び外側方向に折り曲げて略Ｌ字形状に延在させ、この両端部に締結部２１ａ，２２ａを形成し、この部分にて車体フレーム２と締結部材２４を用いて締結固定してある。
ケース体１０は、両側の取付部１１ａにてガード部材２０の両側の締結部２１ａ，２２ａ間に架け渡すように、このガード部材２０に固定されている。
ケース体１０の底部１１の両側に設けた取付部１１ａは、電池モジュール３の収容部よりも外側に位置しているので、ガード部材の下側から受けた荷重は枠状の側壁部１２に伝播され、電池モジュール３に直接荷重が伝わるのを防ぐ。
なお、図１はガード部材２０の締結部２１ａ，２２ａであって、車体フレーム２との締結部材２４よりも内側に単独でケース体１０を固定した例になっているが、ケース体１０の底部の取付部１１ａとガード部材２０の締結部とを重ねるようにして、車体フレーム２に締結してもよい。

本実施例では、ケース体１０の底部１１の下面に冷却又は加温用の温調部材１４を密着配置した例になっていて、この温調部材１４の下面とガード部材２０の上面との間に、所定のクリアランスからなる隙間部ｄを形成してある。
これにより、ガード部材２０が下側からの入力荷重により変形しても、直に温調部材１４に当接するのを防ぐ。
また、この温調部材１４は必ずしも必要ではなく、その場合にはケース体１０の下面とガード部材２０の上面との間に、所定のクリアランスからなる隙間部ｄが形成される。

ガード部材２０の下側から外部入力が加わると、ガード部材の中空部の変形と、ガード部材２０の全体の上方への撓みにて、衝撃を吸収することができる。

本発明において、ガード部材２０の車体フレームへの締結方向は、車両の前後方向でも左右方向でも、その方向に制限はない。
例えば、車両の前後方向に配置されているメンバー等の車体フレームにあっては、車両の前後方向に沿って、等ピッチに締結部材２４を配置することで、ガード部材２０に受けた変形荷重を両側の車体フレーム２全体に伝播させることもできる。

本発明において、ケース体１０の配置方向や配置の大きさに制限はなく、車体の設計に応じて取り付け方が決定される。
図１は、車両の前後方向に配置されているメンバ等の左右一対の車体フレーム２にガード部材２０が取り付けられた例になっている。
第１パネル２１，中間パネル２３，第２パネル２２の中空部２１ｃ～２３ｃが車両の前後方向に配置されるように、それぞれのパネルは車幅方向に連結された例になっている。
上記ガード部材２０を部品として、上方から斜めに見た図を図２（ａ）に示し、整流部材２５の側面視を図２（ｂ）に示す。
図２（ａ）に示した図では、車両の前後方向のフロント側を（ＦＲ），上方を（ＵＰ），走行方向に向かって右側を（ＲＨ）で、それぞれ示す。
このようにガード部材２０を車両フロアの下側に取り付けると、車両の走行中はパネルの中空断面形状の中空端部にエアーが当たることになる。
この際に端部が中空形状であると空気抵抗が大きく、異音が発生する恐れもある。
そこで図２に示した実施例では、ガード部材２０のフロント側（ＦＲ）の中空端部を塞ぐように整流部材２５を取り付けた。
整流部材２５はアルミニウム合金の押出材で製作した例になっていて、上壁部２５ａと下壁部２５ｂとの車両の前後方向のフロント側にエアーの流れを、車両フロアーの下側に向けて誘導する斜壁２５ｃを形成した例になっている。
整流部材２５の後壁部２５ｆは、パネルの中空端部を塞ぐように配置され、取付片部２５ｅでパネルに連結されている。
整流部材２５も中空断面形状としたことで、ガード部材２０の剛性が向上し、保護効果も大きくなる。

１フロアライン
２車体フレーム
３電池モジュール
１０ケース体
１１底部
１２側壁部
１３カバー部材
１４温調部材
２０ガード部材
２１第１パネル
２１ａ締結部
２１ｂリブ
２１ｃ中空部
２１ｄ嵌合凹部
２２第２パネル
２２ａ締結部
２２ｂリブ
２２ｃ中空部
２３中間パネル
２３ａ嵌合凸部
２３ｂリブ
２３ｃ中空部
ｄ隙間部
２５整流部材

Claims

車両のフロア下に搭載される電池モジュールの保護構造であって、
電池モジュールを収容したケース体と、前記ケース体の下部側に配設したガード部材からなり、
前記ケース体と前記ガード部材との間に所定のクリアランスからなる隙間部を有し、
前記ガード部材は中空断面形状からなり、
前記ガード部材は両端部に、上方及び外側に向けて略Ｌ字形状に折り返した締結部を有し、
前記ケース体は前記ガード部材の両側の締結部に跨がって取り付けてあり、
前記ガード部材は車体側に対して前記両側の締結部にて締結されていることを特徴とする電池モジュールの保護構造。
前記ガード部材は複数のパネル材からなり、前記複数のパネル材は相互に嵌合連結して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保護構造。
前記ガード部材はアルミニウム合金製であることを特徴とする請求項１又は２記載の電池モジュールの保護構造。
前記ガード部材は中空断面形状の中空端部側に整流部材を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の電池モジュールの保護構造。