JP7456322B2 - 蓄電装置の取付構造 - Google Patents

Description

本開示は、蓄電装置の取付構造に関する。

従来の蓄電装置の取付構造として、例えば特許文献１に記載のバッテリ搭載構造がある。この従来のバッテリ搭載構造では、車両のフロアパネルの下側に複数のバッテリからなるバッテリユニットと、バッテリユニットに関する電気的接続を制御する接続制御機器とが配置されている。バッテリユニットは、スペースを挟んで配列されたバッテリ群を有し、接続制御装置は、スペースの内側に配置されている。

国際公開第２０１０／０９８４１８号

上述した従来のバッテリ搭載構造では、車両のフロアパネル、サイドメンバ、及びクロスメンバで囲まれた収容凹部にバッテリユニットの搭載フレームが配置されている。このため、バッテリ搭載構造の適用先の車種が変わる場合には、収容凹部の形状がその都度変わることとなり、バッテリユニットの配列の変更や搭載フレームの設計変更などが必要となる。

本開示は、車種によらずに蓄電装置を汎用的に取り付けることが可能な蓄電装置の取付構造を提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る蓄電装置の取付構造は、蓄電装置が収容された筐体を車両の下部に取り付けた蓄電装置の取付構造であって、筐体は、一面が開口する有底箱型の本体部と、本体部の一面を塞ぐ蓋部とを備え、蓋部は、車両における左右一対のリブ部材間にわたって延在する車両のパネル部材によって構成され、本体部は、パネル部材及び一対のリブ部材の下方において一対のリブ部材から垂下した状態で一対のリブ部材に対して固定されている。

この蓄電装置の取付構造では、本体部は、パネル部材の下方において一対のリブ部材に対して固定されている。これにより、車両の低背化を図ることができる。また、本体部は、一対のリブ部材から垂下した状態で一対のリブ部材に対して固定されている。つまり、本体部は、一対のリブ部材間の空間には配置されていない。そのため、取り付け先の車両が変わる場合であって一対のリブ部材間の空間の形状がその都度変わる場合においても、本体部の設計を変更することなく、本体部を車両に取り付けることができる。したがって、この蓄電装置の取付構造によれば、車種によらずに蓄電装置を汎用的に取り付けることが可能となる。

蓄電装置は、筐体内において車両の高さ方向に積層された複数の蓄電モジュールを含み、蓄電モジュールの積層体には、パネル部材と筐体における本体部の底面部とによって拘束荷重が付与されていてもよい。この場合、蓄電モジュールの積層体によって車両の剛性を向上できる。

蓄電モジュールの積層体は、車両の幅方向に対して単体に配置され、且つ車両の幅方向の中心線と重なるように筐体内に配置されていてもよい。この場合、車両の高さ方向から見た場合の面積が相対的に大きい蓄電モジュールの積層体を用いることで、車両の剛性をより一層向上できる。

蓄電モジュールの積層体と筐体の内面との間には、内容物の充填に応じて膨張可能なパッケージと、パッケージ内に充填された衝撃吸収材とによって構成されたダンパ部材が配置されていてもよい。この場合、蓄電モジュールの積層体の表面と筐体の内面との間にパッケージを萎ませた状態で配置した後に、パッケージ内に衝撃吸収材を充填し、パッケージを膨張させることによって、蓄電モジュールの積層体の表面と筐体の内面との間にダンパ部材を隙間なく配置できる。したがって、蓄電モジュールの積層体への振動又は車両側のうねりの影響をダンパ部材によって十分に緩和できる。

底面部は、車両における別のパネル部材によって構成されていてもよい。この場合、車両における２つのパネル部材によって、蓄電モジュールの積層体に拘束荷重を付与することができ、蓄電モジュールの積層体によって車両の剛性を更に向上できる。

筐体内は、大気圧に対して減圧されていてもよい。この場合、筐体の内圧と大気圧との差圧によって、蓄電装置が車両と離れることを抑制できる。これにより、筐体と地面との距離が小さくなることを抑制でき、車両の低背化を図ることができる。

筐体における本体部は、面内方向にバネ性を有するシート状部材を介してリブ部材に対して固定されていてもよい。この場合、シート状部材が変形し易くなるため、蓄電装置に対するシート状部材の追従性、及びシート状部材による緩衝吸収性を向上できる。

本開示によれば、車種によらずに蓄電装置を汎用的に取り付けることが可能な蓄電装置の取付構造を提供できる。

蓄電装置の取付構造の一実施形態を示す概略的な断面図である。 蓄電モジュールの層構成を示す概略的な断面図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る蓄電装置の取付構造の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、蓄電装置の取付構造の一実施形態を示す概略的な断面図である。図１に示す蓄電装置の取付構造（以下、単に「取付構造」という）２は、蓄電装置３が収容された筐体２０を車両１の下部に取付けるための構造である。まず、車両１の構成について説明する。車両１は、例えば、フォークリフト、ハイブリッド自動車又は電気自動車等である。図１に示すように、車両１は、一対のサイドメンバ（リブ部材）１１と、フロアパネル（パネル部材）１２と、ロアケース（別のパネル部材）１３とを備えている。

一対のサイドメンバ１１は、車両１の骨格となるシャシの一部である。一対のサイドメンバ１１は、車両１の車室Ｓに対して下方に設けられている。一対のサイドメンバ１１は、車両１の幅方向（左右方向、Ｘ軸方向）において車両１における両サイドに設けられている。一対のサイドメンバ１１は、車両１の前後方向（Ｙ軸方向）に沿って延びている。

フロアパネル１２は、車両１のボディの一部である。フロアパネル１２は、車両１の車室Ｓに対して下方に設けられている。フロアパネル１２は、一対のサイドメンバ１１に対して下方に設けられている。フロアパネル１２は、水平方向（ＸＹ面）において広がっている板状部材である。フロアパネル１２は、左右一対のサイドメンバ１１間にわたって延在する部分を含んでいる。ロアケース１３は、フロアパネル１２とは別のパネル部材であって、車両１のボディの一部である。ロアケース１３は、フロアパネル１２に対して下方に設けられている。ロアケース１３は、車両１の高さ方向（Ｚ軸方向）においてフロアパネル１２から離れている。ロアケース１３は、水平方向において広がっている板状部材である。

取付構造２は、筐体２０を備えている。筐体２０の内部空間Ｓ１には、蓄電装置３が収容されている。蓄電装置３は、積層体３０と、ダンパ部材６０と、周辺機器７０と、供給管８０とを有している。積層体３０は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して単体に配置されている。つまり、蓄電装置３は、１つの積層体３０のみを有している。積層体３０は、Ｚ軸方向から見た場合に、車両１のＸ軸方向の中心線Ｌと重なるように筐体２０内に配置されている。具体的には、一対のサイドメンバ１１のＸ軸方向の中心線及び内部空間Ｓ１のＸ軸方向の中心線のそれぞれは、車両１の中心線Ｌと一致している。積層体３０は、Ｚ軸方向から見た場合に、内部空間Ｓ１の中央に配置されている。Ｚ軸方向から見た場合に、積層体３０のＸ軸方向の中心線及びＹ軸方向の中心線のそれぞれは、内部空間Ｓ１のＸ軸方向の中心線及びＹ軸方向の中心線のそれぞれと一致している。

積層体３０は、Ｚ軸方向に積層された複数の蓄電モジュール４０と、複数の熱交換器５０とを含んで構成されている。ここでは、積層体３０は、２体の蓄電モジュール４０と、３体の熱交換器５０とを有しており、熱交換器５０間に蓄電モジュール４０が挟まれるように熱交換器５０と蓄電モジュール４０とがＺ軸方向において交互に配置されている。蓄電モジュール４０及び熱交換器５０の配置数は、図１の例に限られず、より多数の蓄電モジュール４０及び熱交換器５０を交互に配置してもよい。

Ｚ軸方向から見た場合における蓄電モジュール４０の面積（ここでは、積層体３０の面積）は、蓄電モジュール４０の厚さよりも大きい。Ｚ軸方向から見た場合における蓄電モジュール４０の面積は、例えば１ｍ^２以上である。Ｚ軸方向から見た場合に、蓄電モジュール４０の面積は、所定値よりも大きい。Ｚ軸方向から見た場合に、蓄電モジュール４０の面積は、例えば内部空間Ｓ１の面積の１／２よりも大きい。Ｚ軸方向から見た場合に、Ｘ軸方向における蓄電モジュール４０の幅は、所定値よりも大きい。Ｚ軸方向から見た場合に、Ｘ軸方向における蓄電モジュール４０の幅は、例えば一対のサイドメンバ１１間の距離の１／２又はＸ軸方向における内部空間Ｓ１の幅の１／２よりも大きい。Ｚ軸方向から見た場合に、Ｙ軸方向における蓄電モジュール４０の幅は、所定値よりも大きい。Ｚ軸方向から見た場合に、Ｙ軸方向における蓄電モジュール４０の幅は、例えば一対のサイドメンバ１１間の距離の１／２又はＹ軸方向における内部空間Ｓ１の幅の１／２よりも大きい。

蓄電モジュール４０は、例えばニッケル水素二次電池又はリチウムイオン二次電池等の二次電池である。蓄電モジュール４０は、電気二重層キャパシタであってもよいし、全固体電池であってもよい。本実施形態では、蓄電モジュール４０がリチウムイオン二次電池である場合を例示する。

図２に示されるように、蓄電モジュール４０は、複数の蓄電セル４が積層方向（Ｚ軸方向）にスタック（積層）されたセルスタック５を含んで構成されている。各蓄電セル４は、正極４１と、負極４２と、セパレータ４３と、スペーサ４４とを備える。正極４１は、集電体５１と、集電体５１の第１面５１ａに設けられた正極活物質層５２とを備える。正極４１は、例えば矩形状の電極である。負極４２は、集電体５１と、集電体５１の第１面５１ａに設けられた負極活物質層５３とを備える。負極４２は、例えば矩形状の電極である。負極４２は、負極活物質層５３が正極活物質層５２と対向するように配置されている。本実施形態では、正極活物質層５２及び負極活物質層５３は、いずれも矩形状に形成されている。負極活物質層５３は、正極活物質層５２よりも一回り大きく形成されており、積層方向から見た平面視において、正極活物質層５２の形成領域の全体が負極活物質層５３の形成領域内に位置している。

各集電体５１は、第１面５１ａとは反対側の面である第２面５１ｂを有する。正極４１の集電体５１の第２面５１ｂには、正極活物質層５２が形成されていない。負極４２の集電体５１の第２面５１ｂには、負極活物質層５３が形成されていない。正極４１の集電体５１の第２面５１ｂと負極４２の集電体５１の第２面５１ｂとが互いに接するように、蓄電セル４がスタックされることによって、セルスタック５が構成される。これにより、複数の蓄電セル４が電気的に直列に接続される。セルスタック５では、積層方向に隣り合う蓄電セル４，４により、互いに接する正極４１の集電体５１及び負極４２の集電体５１を電極体とする疑似的なバイポーラ電極が形成される。すなわち、１つのバイポーラ電極は、互いに隣接する２つの集電体５１，５１、正極活物質層５２及び負極活物質層５３を含む。積層方向の一端には、終端電極として正極４１の集電体５１が配置される。積層方向の他端には、終端電極として負極４２の集電体５１が配置される。

集電体５１は、リチウムイオン二次電池の放電又は充電の間、正極活物質層５２及び負極活物質層５３に電流を流し続けるための化学的に不活性な電気伝導体である。集電体５１を構成する材料としては、例えば、金属材料、導電性樹脂材料、導電性無機材料等を用いることができる。導電性樹脂材料としては、例えば、導電性高分子材料又は非導電性高分子材料に必要に応じて導電性フィラーが添加された樹脂等が挙げられる。集電体５１は、前述した金属材料又は導電性樹脂材料を含む１以上の層を含む複数層を備えてもよい。集電体５１の表面に、メッキ処理又はスプレーコート等の公知の方法により被覆層を形成してもよい。集電体５１は、例えば、板状、箔状、シート状、フィルム状、メッシュ状等の形態に形成されていてもよい。集電体５１を金属箔とする場合、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、チタン箔又はステンレス鋼箔等を用いることができる。集電体５１としてステンレス鋼箔（例えばＪＩＳ Ｇ ４３０５：２０１５にて規定されるＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等）を用いた場合、集電体５１の機械的強度を確保することができる。集電体５１は、上記金属の合金箔又はクラッド箔であってもよい。本実施形態において、正極４１の集電体５１はアルミニウム箔であり、負極４２の集電体５１は銅箔である。箔状の集電体５１を用いる場合、その厚みは、例えば、１μｍ～１００μｍとしてよい。

正極活物質層５２は、リチウムイオン等の電荷担体を吸蔵及び放出し得る正極活物質を含む。正極活物質としては、層状岩塩構造を有するリチウム複合金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物、ポリアニオン系化合物など、リチウムイオン二次電池の正極活物質として使用可能なものを採用すればよい。また、２種以上の正極活物質を併用してもよい。本実施形態において、正極活物質層５２は複合酸化物としてのオリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）を含む。

負極活物質層５３は、リチウムイオンなどの電荷担体を吸蔵及び放出可能である単体、合金又は化合物であれば特に限定はなく使用可能である。例えば、負極活物質としてＬｉ、又は、炭素、金属化合物、リチウムと合金化可能な元素もしくはその化合物等が挙げられる。炭素としては天然黒鉛、人造黒鉛、あるいはハードカーボン（難黒鉛化性炭素）又はソフトカーボン（易黒鉛化性炭素）を挙げることができる。人造黒鉛としては、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ等が挙げられる。リチウムと合金化可能な元素の例としては、シリコン（ケイ素）及びスズが挙げられる。本実施形態において、負極活物質層５３は炭素系材料としての黒鉛を含む。

正極活物質層５２及び負極活物質層５３のそれぞれ（以下、単に「活物質層」ともいう）は、必要に応じて電気伝導性を高めるための導電助剤、結着剤、電解質（ポリマーマトリクス、イオン伝導性ポリマー、電解液等）、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩（リチウム塩）等をさらに含み得る。活物質層に含まれる成分又は当該成分の配合比及び活物質層の厚さは特に限定されず、リチウムイオン二次電池についての従来公知の知見が適宜参照され得る。活物質層の厚みは、例えば２～１５０μｍである。集電体５１の表面に活物質層を形成させるには、ロールコート法等の従来から公知の方法を用いてもよい。正極４１又は負極４２の熱安定性を向上させるために、集電体５１の表面（片面又は両面）又は活物質層の表面に耐熱層を設けてもよい。耐熱層は、例えば、無機粒子と結着剤とを含み、その他に増粘剤等の添加剤を含んでもよい。

導電助剤は、正極４１又は負極４２の導電性を高めるために添加される。導電助剤は、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等である。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、ポリ（メタ）アクリル酸等のアクリル系樹脂、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム等のアルギン酸塩、水溶性セルロースエステル架橋体、デンプン－アクリル酸グラフト重合体を例示することができる。これらの結着剤は、単独で又は複数で用いられ得る。溶媒には、例えば、水、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）等が用いられる。

セパレータ４３は、正極４１の正極活物質層５２と負極４２の負極活物質層５３との間に配置されて、正極４１と負極４２とを隔離することで両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオン等の電荷担体を通過させる部材である。セパレータ４３は、蓄電セル４をスタックした際に隣り合うバイポーラ電極間の短絡を防止する。

セパレータ４３は、基材層５５と、基材層５５の第１面５５ａに設けられた第１接着層５６と、基材層５５の第２面５５ｂに設けられた第２接着層５７とを有する。第１接着層５６は、第１面５５ａの全面に設けられている。第１接着層５６は、負極活物質層５３と基材層５５との間に配置されている。第１接着層５６は、負極活物質層５３と基材層５５とを接着している。第１接着層５６は、負極４２と基材層５５との間の位置ずれを防止する。第２接着層５７は、第２面５５ｂの全面に設けられている。第２接着層５７は、正極活物質層５２と基材層５５との間に配置されている。第２接着層５７は、正極活物質層５２と基材層５５とを接着している。第２接着層５７は、正極４１と基材層５５との間の位置ずれを防止する。

基材層５５は、例えば、電解質を吸収保持するポリマーを含む多孔性シート又は不織布であってもよい。基材層５５を構成する材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリオレフィン、ポリエステルなどが挙げられる。基材層５５は、単層構造又は多層構造を有してもよい。多層構造は、例えば、接着層、耐熱層としてのセラミック層等を有してもよい。基材層５５には、電解質が含浸されてもよく、基材層５５自体を高分子電解質又は無機型電解質等の電解質で構成してもよい。

基材層５５に含浸される電解質としては、例えば、非水溶媒と非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む液体電解質（電解液）、又はポリマーマトリクス中に保持された電解質を含む高分子ゲル電解質などが挙げられる。

基材層５５に電解液が含浸される場合、その電解質塩として、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２等の公知のリチウム塩を使用できる。また、非水溶媒として、環状カーボネート類、環状エステル類、鎖状カーボネート類、鎖状エステル類、エーテル類等の公知の溶媒を使用できる。なお、これら公知の溶媒材料を二種以上組合せて用いてもよい。

第１接着層５６及び第２接着層５７のそれぞれは、熱硬化性接着剤又は熱可塑性接着剤を含んでもよいし、例えば電解液等の水分と反応して固化する接着剤（液湿気硬化型接着剤）を含んでもよい。液湿気硬化型接着剤は、例えば蓄電モジュール４０の使用温度（例えば常温）よりも高い温度で固化してもよい。エステル系電解液が使用される場合、液湿気硬化型接着剤は８０℃以下で固化してもよい。熱硬化性接着剤は、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等を含んでもよい。熱可塑性接着剤は、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤を含んでもよい。第１接着層５６及び第２接着層５７のそれぞれは、接着剤を塗布することによって形成されてもよい。

スペーサ４４は、正極４１の集電体５１と負極４２の集電体５１との間に形成され、正極４１の集電体５１及び負極４２の集電体５１の少なくとも一方（例えば正極４１の集電体５１及び負極４２の集電体５１の両方、又は正極４１の集電体５１及び負極４２の集電体５１のいずれか一方のみ）に接合又は固定される。スペーサ４４は、絶縁材料を含み、正極４１の集電体５１と負極４２の集電体５１との間を絶縁することによって、それら両集電体間の短絡を防止する。スペーサ４４を構成する材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、変性ポリプロピレン（変性ＰＰ）、アクリロニトリルスチレン（ＡＳ）樹脂などの種々の樹脂材料が用いられる。

本実施形態において、スペーサ４４は、集電体５１の縁部５１ｅに沿って延在し、平面視で矩形状に形成された正極活物質層５２又は負極活物質層５３の周囲を取り囲むように、平面視で矩形の枠状に形成されている。スペーサ４４に、セパレータ４３の縁部４３ａが埋設されていてもよい。

本実施形態では、各蓄電セル４に配置されるスペーサ４４は、一対の集電体５１間に配置される部分と集電体５１の縁部５１ｅよりも外側に延びる部分とを有しており、セルスタック５の積層方向に隣り合うスペーサ４４の外側に延びる部分同士が接合されて一体化している。複数のスペーサ４４が一体化されて封止体４４ａを形成している。スペーサ４４、正極４１及び負極４２によって囲まれた空間Ｓ２には、セパレータ４３及び電解質（電解液）が収容されている。平面視において矩形の枠状をなすスペーサ４４は、集電体５１の縁部５１ｅに接合固定されている。複数のスペーサ４４が一体化されてなる封止体４４ａは、セルスタック５の積層方向の一端に配置された集電体５１から積層方向の他端に配置された集電体５１まで積層方向に延在する筒状部分を有している。隣り合うスペーサ４４同士を接合する方法としては、例えば、熱溶着、超音波溶着又は赤外線溶着など、公知の溶着方法が用いられる。

本実施形態において、スペーサ４４は、正極４１及び負極４２との間の空間Ｓ２を封止する封止部としても機能しており、空間Ｓ２に収容された電解質の外部への透過を防止し得る。また、スペーサ４４は、蓄電モジュール４０の外部から空間Ｓ２内への水分の侵入を防止し得る。さらに、スペーサ４４は、例えば充放電反応等により正極４１又は負極４２から発生したガスが蓄電モジュール４０の外部に漏れることを防止し得る。

蓄電モジュール４０は、セルスタック５の積層方向においてセルスタック５を挟むように配置された一対の通電体（正極通電板４６及び負極通電板４７）を備える。正極通電板４６及び負極通電板４７のそれぞれは、良導電性材料で構成される。正極通電板４６及び負極通電板４７のそれぞれを構成する材料としては、集電体５１を構成する材料と同じ材料を用いることができる。正極通電板４６及び負極通電板４７のそれぞれは、セルスタック５に用いられた集電体５１よりも厚い金属板で構成してもよい。正極通電板４６は、積層方向の一端において最も外側に配置された正極４１の集電体５１に電気的に接続される。負極通電板４７は、積層方向の他端において最も外側に配置された負極４２の集電体５１に電気的に接続される。正極通電板４６及び負極通電板４７のそれぞれに設けられた端子を通じて蓄電モジュール４０の充放電が行われる。

セルスタック５の積層方向において最も外側に配置された集電体５１と正極通電板４６又は負極通電板４７との間には、両部材間の導電接触を良好にする目的で、導電層４５が更に配置されてもよい。この場合、導電層４５は、集電体５１の第２面５１ｂに密着してもよい。

導電層４５は、例えば集電体５１の硬度よりも低い硬度を有する。導電層４５は、アセチレンブラック又はグラファイト等のカーボンを含む層であってもよく、Ａｕを含むメッキ層であってもよい。

再び、図１を参照する。図１に示されるように、熱交換器５０は、蓄電モジュール４０の冷却を行う部分である。熱交換器５０は、例えば内部に冷却用流体が通る流路を有する板状部材である。Ｚ軸方向から見た場合に、熱交換器５０の外縁は、蓄電モジュール４０の外縁よりも内側に位置している。流路は、板状部材を面内方向に貫通する貫通孔によって構成されている。流路には、本体部２１を通した供給管８０が接続され、本体部２１の外部との間で冷却用流体の循環が行われる。冷却用流体としては、例えば空気、水、油などが用いられる。冷却用流体は、電気絶縁性を有するものであってもよい。冷却用流体が導電性を有するものである場合、熱交換器５０は、冷却用流体に対して絶縁されていることが好ましい。

ダンパ部材６０は、積層体３０に振動が加わった場合に、積層体３０への振動の影響を緩和する部材である。ダンパ部材６０は、積層体３０と共に筐体２０内に配置されている。ダンパ部材６０は、筐体２０の内面と積層体３０との間に配置されている。具体的には、ダンパ部材６０は、積層体３０における積層方向（Ｚ軸方向）の両端にそれぞれ配置されている。ダンパ部材６０は、後述する本体部２１の底面部２１ｂと積層体３０との間及び後述するシート状部材２２の平板部２２ａと積層体３０との間にそれぞれ位置している。Ｚ軸方向から見た場合に、ダンパ部材６０の外縁は、熱交換器５０の外縁よりも外側に位置している。

ダンパ部材６０は、パッケージ６１と、パッケージ６１内に充填された衝撃吸収材６２とによって構成されている。パッケージ６１は、内容物（すなわち、衝撃吸収材６２）が充填されていない場合には萎み、内容物の充填に応じて膨張可能な材料によって構成されている。また、パッケージ６１は、電気絶縁性を有する材料によって構成されている。パッケージ６１の構成材料としては、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。

パッケージ６１は、衝撃吸収材６２の充填により、充填前に比べて膨張した状態となっている。これにより、ダンパ部材６０は、筐体２０の内面と積層体３０との間に介在している。衝撃吸収材６２としては、気体、液体、ゲルからなる材料を用いることができる。衝撃吸収材６２は、粉末状、粒子状といった固体の材料を用いることもできる。衝撃吸収材６２は、これらの混合物からなる材料であってもよい。材料の一例としては、例えば使用環境において凍結及び気化しないオイル、クーラントで使用される不凍液（ＬＣＣ：Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）などが挙げられる。

また、パッケージ６１内には、衝撃吸収材６２と共に発火抑制剤６３が充填されていてもよい。発火抑制剤６３は、消火剤或いは難燃剤といった発火を抑制する材料である。発火抑制剤６３は、気体、液体、固体（粉末）のいずれであってもよい。発火抑制剤６３の一例としては、例えば無機系の粉末のリン酸二水素アンモニウム（化学式：ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４、ＡＢＣ粉末消火剤の主成分）などが挙げられる。

発火抑制剤６３を充填する場合、パッケージ６１は、蓄電モジュール４０の劣化時或いは異常時に蓄電モジュール４０から生じる気体によって破断可能な材料によって構成されていることが好ましい。この場合、パッケージ６１の材料としては、例えば天然高分子（コラーゲンやゼラチンなどのタンパク質、セルロースやデンプンなどの多糖類、天然ゴム等及びゼラチン－アラビアゴム、ゼラチン－ゲランゴム等の混合物）、及び合成高分子（ポリスチレン、ポリビニルアルコール，カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン等）などを用いることができる。

周辺機器７０は、各種電源及び供給管８０における冷却用流体を循環させるためのポンプ等によって構成されている。周辺機器７０は、端子３１，３２によって積層体３０と電気的に接続されている。周辺機器７０は、複数の端子３３によってそれぞれの蓄電モジュール４０と電気的に接続されている。周辺機器７０は、複数の端子７１によって蓄電装置３の外部と電気的に接続されている。

筐体２０には、減圧ポンプ２４が設けられている。この減圧ポンプ２４は、筐体２０の内部空間Ｓ１の気体を吸引することによって筐体２０の内圧を大気圧に対して減圧された状態を維持する。筐体２０の内部空間Ｓ１には、ガス及び水分を吸着する吸着部材２５が設けられている。吸着部材２５は、例えば、蓄電モジュール４０からガス及び水分が内部空間Ｓ１内に排出された場合、当該ガス及び水分は、吸着部材２５によって吸着される。吸着部材２５は、例えばシリカゲル、活性アルミナ、活性炭などによって形成されていてもよい。吸着部材２５によって、内部空間Ｓ１内のガスが吸着されることで、内部空間Ｓ１の内圧の変動を抑制できる。

筐体２０には、圧力開放弁２６が設けられていてもよい。この圧力開放弁２６は、蓄電モジュール４０の劣化時或いは異常時に発生する高温の気体によって筐体２０の内圧が上昇した場合に作動する弁である。圧力開放弁２６の作動により、筐体２０の内部空間Ｓ１の気体が筐体２０の外部に放出されることで、筐体２０の内圧が所定値を上回らないように圧力緩和が行われる。圧力開放弁２６の種類には、特に制限はないが、例えば圧力が所定の閾値を超えたときに破断する破断タイプの弁であってもよく、温度が所定の閾値を超えたときに溶融する溶栓タイプの弁であってもよい。

次に、取付構造２について詳細に説明する。図１に示されるように、筐体２０は、本体部２１と、シート状部材２２と、蓋部としてのフロアパネル１２とを有している。本体部２１は、例えばステンレスといった金属によって形成され、直方体形状をなしている。本体部２１は、車両１に対向する一面側に開口部２１ｄが設けられた有底箱型をなしている。本体部２１は、底面部２１ｂと、底面部２１ｂの四辺の縁にそれぞれ立設された側壁部２１ａとを有している。本体部２１の開口部２１ｄ回りには、フランジ２１ｃが設けられている。

本体部２１は、一対のサイドメンバ１１の間の空間には、配置されておらず、フロアパネル１２における車室Ｓとは反対側の平坦面に対して下方に配置されている。本体部２１は、フロアパネル１２とロアケース１３との間に配置されている。Ｚ軸方向から見た場合に、Ｘ軸方向における本体部２１の幅は、一対のサイドメンバ１１間の距離（一対のサイドメンバ１１の互いに対向するそれぞれの内面間の距離）よりも大きい。Ｘ軸方向における本体部２１の両側のフランジ２１ｃは、フロアパネル１２を介して一対のサイドメンバ１１の下方に配置されている。

本体部２１は、フロアパネル１２及び一対のサイドメンバ１１の下方において一対のサイドメンバ１１から垂下した状態で一対のサイドメンバ１１に対して固定されている。具体的には、本体部２１は、一対のサイドメンバ１１の下側から一対のサイドメンバ１１に対して固定されている。本体部２１は、一対のサイドメンバ１１から吊り下がっている。本体部２１のフランジ２１ｃは、例えば複数のボルト（図示省略）及びナット（図示省略）等によって一対のサイドメンバ１１に締結されている。これにより、蓄電装置３は、一対のサイドメンバ１１及びフロアパネル１２の下方において、本体部２１に収容された状態で車両１に取付けられている。なお、複数のボルトは、フランジ２１ｃに対してサイドメンバ１１とは反対側から、フランジ２１ｃ及びサイドメンバ１１に挿入されてもよいし、サイドメンバ１１に対してフランジ２１ｃとは反対側から、サイドメンバ１１及びフランジ２１ｃに挿入されてもよい。

車両１における左右一対のサイドメンバ１１間にわたって延在するフロアパネル１２は、本体部２１の一面を塞ぐ蓋部として機能する。すなわち、蓋部は、フロアパネル１２によって構成されている。本体部２１が一対のサイドメンバ１１に対して固定されると、本体部２１の開口部２１ｄがフロアパネル１２によって塞がれ、積層体３０には、フロアパネル１２と筐体２０における本体部２１の底面部２１ｂとによって拘束荷重が付与されている。具体的には、本体部２１は、本体部２１内に収容された積層体３０がダンパ部材６０を介してフロアパネル１２に対して押圧されるように、一対のサイドメンバ１１に対して固定されている。換言すると、積層体３０は、Ｚ軸方向においてフロアパネル１２及び底面部２１ｂによって挟み込まれている。これにより、積層体３０及びフロアパネル１２が一体的な構造となっている。なお、本体部２１は、ロアケース１３によって支持されていてもよい。

本体部２１は、シート状部材２２を介して一対のサイドメンバ１１に固定されている。具体的には、シート状部材２２は、平板部２２ａと、バネ部２２ｂと、外縁部２２ｃとを含んでいる。平板部２２ａ、バネ部２２ｂ及び外縁部２２ｃは、同一の材料によって一体的に形成されている。平板部２２ａは、平板状をなしており、水平方向において広がっている。平板部２２ａは、Ｚ軸方向から見て矩形状をなしている。バネ部２２ｂは、平板部２２ａの外縁に繋がっており、Ｚ軸方向から見て矩形環状をなしている。外縁部２２ｃは、バネ部２２ｂの外縁に繋がっており、Ｚ軸方向から見て矩形環状をなしている。バネ部２２ｂは、シート状部材２２における平板部２２ａと外縁部２２ｃとの間の部分を複数回折り曲げることによって形成されている。これにより、シート状部材２２は、面内方向にバネ性を有することになっている。バネ部２２ｂの弾性係数は、平板部２２ａ及び外縁部２２ｃの弾性係数よりも小さい。

シート状部材２２は、フロアパネル１２と本体部２１との間に配置されている。Ｚ軸方向から見た場合に、平板部２２ａの外縁は、ダンパ部材６０の外縁よりも外側に位置している。Ｚ軸方向から見た場合に、バネ部２２ｂは、ダンパ部材６０を囲んでいる。外縁部２２ｃは、フロアパネル１２と本体部２１のフランジ２１ｃとの間に配置されている。外縁部２２ｃは、シール部材２３によってフランジ２１ｃに対して気密に固定されている。これにより、筐体２０には、蓄電装置３を気密に収容する内部空間Ｓ１が形成されている。

内部空間Ｓ１は、製造時に減圧された状態で気密に封止され、上述したように減圧ポンプ２４の吸引によって大気圧に対して減圧された状態が維持されている。内部空間Ｓ１の内圧は、本体部２１の外部の大気圧よりも小さい。そのため、本体部２１には本体部２１の外側から内側に向かった力が作用する。これにより、フロアパネル１２及び本体部２１の底面部２１ｂによって挟み込まれている積層体３０は、Ｚ軸方向において底面部２１ｂ及びシート状部材２２（フロアパネル１２）によって更に拘束されることになる。したがって、強い締結力を必要とせず、積層体３０及びフロアパネル１２をより確実に一体的な構造にすることができる。また、フロアパネル１２と本体部２１との締結による拘束荷重を低減できるため、フロアパネル１２にかかる応力を低減できる。

以上説明したように、取付構造２では、本体部２１が、フロアパネル１２の下方において一対のサイドメンバ１１に対して固定されている。これにより、車両１の低背化を図ることができる。具体的には、本体部２１がフロアパネル１２の下方に配置されることにより、本体部２１がフロアパネル１２の上方の車室Ｓの空間を圧迫することを抑制できる。そのため、車両１の高さを高くすることなく、本体部２１を取り付けることができる。また、本体部２１がフロアパネル１２の下方に配置されることにより、車両１の重心を下げることができる。そのため、車両１の運転性能を向上できる。また、本体部２１は、一対のサイドメンバ１１から垂下した状態で一対のサイドメンバ１１に対して固定されている。つまり、本体部２１は、一対のサイドメンバ１１間の空間には配置されていない。そのため、取り付け先の車両１が変わる場合であって一対のサイドメンバ１１間の空間の形状がその都度変わる場合（例えば、一対のサイドメンバ１１間の空間が狭くなる場合）においても、本体部２１の設計を変更することなく、本体部２１を車両１に取り付けることができる。したがって、取付構造２によれば、車種によらずに蓄電装置３を汎用的に取り付けることが可能となる。

蓄電装置３は、筐体２０内において車両１の高さ方向に積層された複数の蓄電モジュール４０を含んでいる。蓄電モジュール４０の積層体３０には、フロアパネル１２と筐体２０における本体部２１の底面部２１ｂとによって拘束荷重が付与されている。これにより、蓄電モジュール４０の積層体３０によって車両１の剛性を向上でき、車両１のねじれを抑制できる。例えば、積層体３０を一対のサイドメンバ１１間の橋渡しに必要なリインフォース（斜材）として利用することができる。また、車両１のボディの一部であるフロアパネル１２によって積層体３０を拘束しているため、積層体３０を拘束するための部材を別途用意する必用がない。これにより、部品点数を削減する共に、車両１の低背化を図ることができる。

蓄電モジュールの積層体３０は、車両１の幅方向に対して単体に配置され、且つ車両１の幅方向の中心線Ｌと重なるように筐体２０内に配置されている。これにより、車両１の高さ方向から見た場合の面積が相対的に大きい蓄電モジュール４０の積層体３０を用いることで、車両１の剛性をより一層向上できる。

蓄電モジュール４０の積層体３０と筐体２０の内面との間には、内容物の充填に応じて膨張可能なパッケージ６１と、パッケージ６１内に充填された衝撃吸収材６２とによって構成されたダンパ部材６０が配置されている。これにより、蓄電モジュール４０の積層体３０の表面と筐体２０の内面との間にパッケージ６１を萎ませた状態で配置した後に、パッケージ６１内に衝撃吸収材６２を充填し、パッケージ６１を膨張させることによって、蓄電モジュール４０の積層体３０の表面と筐体２０の内面との間にダンパ部材６０を隙間なく配置できる。したがって、蓄電モジュール４０の積層体３０への振動又は車両１側のうねりの影響をダンパ部材６０によって十分に緩和できる。

筐体２０内（内部空間Ｓ１）は、大気圧に対して減圧されている。これにより、筐体２０の内圧と大気圧との差圧によって、蓄電装置３が車両１と離れることを抑制できる。これにより、筐体２０と地面との距離が小さくなることを抑制でき、車両１の低背化を図ることができる。

筐体２０における本体部２１は、面内方向にバネ性を有するシート状部材２２を介してサイドメンバ１１に対して固定されている。この場合、シート状部材２２が変形し易くなるため、蓄電装置３（ここでは、ダンパ部材６０）に対するシート状部材２２の追従性、及びシート状部材２２による緩衝吸収性を向上できる。また、内部空間Ｓ１が減圧される場合に、シート状部材２２をダンパ部材６０に追従させることで、本体部２１の変形を抑制することができる。これにより、本体部２１の薄化を図ることができる。また、積層体３０への振動又は車両１側のうねりの影響をシート状部材２２によって吸収できる。

本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、本体部２１の底面部は、ロアケース１３によって構成されていてもよい。具体的には、ロアケース１３は、フロアパネル１２と共に、本体部２１を挟み込んでもよい。積層体３０は、フロアパネル１２及びロアケース１３によって挟み込まれていてもよい。この場合、車両１における２つのパネル部材によって、積層体３０に拘束荷重を付与することができ、積層体３０によって車両１の剛性を更に向上できる。

また、上記実施形態では、ダンパ部材６０が、本体部２１の底面部２１ｂと積層体３０との間及びシート状部材２２の平板部２２ａと積層体３０との間にそれぞれ位置しているが、ダンパ部材６０は、積層体３０の側面と本体部２１の側壁部２１ａとの間に更に配置されていてもよい。ダンパ部材６０は、内部空間Ｓ１のうち、吸着部材２５及び周辺機器７０が配置されていない空間に配置されていてもよい。また、ダンパ部材６０は、配置されていなくてもよい。

１…車両、２…取付構造、３…蓄電装置、１１…サイドメンバ（リブ部材）、１２…フロアパネル（パネル部材）、１３…ロアケース（別のパネル部材）、２０…筐体、２１…本体部、２１ｂ…底面部、２２…シート状部材、３０…積層体、４０…蓄電モジュール、６０…ダンパ部材、６１…パッケージ、６２…衝撃吸収材、Ｌ…中心線。

Claims (5)

1. 蓄電装置が収容された筐体を車両の下部に取り付けた蓄電装置の取付構造であって、
   前記筐体は、一面が開口する有底箱型の本体部と、前記本体部の前記一面を塞ぐ蓋部とを備え、
   前記蓋部は、前記車両における左右一対のリブ部材間にわたって延在する前記車両のパネル部材によって構成され、
   前記本体部は、前記パネル部材及び前記一対のリブ部材の下方において前記一対のリブ部材から垂下した状態で前記一対のリブ部材に対して固定されており、
   前記蓄電装置は、前記筐体内において前記車両の高さ方向に積層された複数の蓄電モジュールを含み、
   前記蓄電モジュールの積層体には、前記パネル部材と前記筐体における前記本体部の底面部とによって拘束荷重が付与されており、
   前記本体部は、前記パネル部材と前記車両における別のパネル部材との間に配置されている蓄電装置の取付構造。
2. 前記車両の幅方向においては前記蓄電モジュールの積層体が一つ配置され、且つ前記蓄電モジュールの積層体は前記車両の幅方向の中心線と重なるように前記筐体内に配置されている請求項１記載の蓄電装置の取付構造。
3. 前記蓄電モジュールの積層体と前記筐体の内面との間には、内容物の充填に応じて膨張可能なパッケージと、前記パッケージ内に充填された衝撃吸収材とによって構成されたダンパ部材が配置されている請求項１又は２記載の蓄電装置の取付構造。
4. 蓄電装置が収容された筐体を車両の下部に取り付けた蓄電装置の取付構造であって、
   前記筐体は、一面が開口する有底箱型の本体部と、前記本体部の前記一面を塞ぐ蓋部とを備え、
   前記蓋部は、前記車両における左右一対のリブ部材間にわたって延在する前記車両のパネル部材によって構成され、
   前記本体部は、前記パネル部材及び前記一対のリブ部材の下方において前記一対のリブ部材から垂下した状態で前記一対のリブ部材に対して固定されており、
   前記筐体内は、大気圧に対して減圧されている蓄電装置の取付構造。
5. 蓄電装置が収容された筐体を車両の下部に取り付けた蓄電装置の取付構造であって、
   前記筐体は、一面が開口する有底箱型の本体部と、前記本体部の前記一面を塞ぐ蓋部とを備え、
   前記蓋部は、前記車両における左右一対のリブ部材間にわたって延在する前記車両のパネル部材によって構成され、
   前記本体部は、前記パネル部材及び前記一対のリブ部材の下方において前記一対のリブ部材から垂下した状態で前記一対のリブ部材に対して固定されており、
   前記筐体における前記本体部は、面内方向にバネ性を有するシート状部材を介して前記リブ部材に対して固定されている蓄電装置の取付構造。

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