WO2022230345A1 - 車載電池ケース用強度部材 - Google Patents

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滋 二塚
雄太 高波
岳文 久々江
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アイシン軽金属株式会社
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a strength member used to mount a battery module on a vehicle, and particularly when the battery module is housed in a battery case and mounted on the vehicle, it is excellent in protecting the battery module and effective in making the battery case compact. is.
  • Electric vehicles, hybrid vehicles, and the like are equipped with a battery module (also referred to as a battery pack or battery module) made up of a secondary battery as a drive source. In that case, it is necessary to protect the battery module against the input load from the outside.
  • a battery module also referred to as a battery pack or battery module
  • Patent Literature 1 discloses a bracket for fixing battery modules so as to form a space between battery modules adjacent to each other in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the bracket is attached to the bottom of the lower case so that there is a gap between the end of the bracket and the side wall of the battery case to allow the battery module to move forward and backward.
  • the load from the side wall is not directly transmitted to the bracket, but is transmitted through the attachment member to the lower case, so the strength of this attachment member and the space for attachment are required.
  • An object of the present invention is to provide a strength member for an in-vehicle battery case that has a high effect of protecting the battery module against an input load from the outside and that allows the battery case to be downsized.
  • a strength member according to the present invention is a strength member for holding a battery module in a battery case used for housing the battery module and mounted on a vehicle, the strength member comprising a protective part and a a pair of terminal parts respectively connected to both ends of the battery case, the protective part having a fixing part for fixing and holding the battery module, and the pair of terminal parts respectively being inside the side wall of the battery case. It is characterized by having a fastening portion for fastening to the battery case so as to be located at the position of the battery case.
  • the battery case is for housing a so-called secondary battery that can be repeatedly charged and used, a control device for the same, and the like, and is mounted, for example, under the floor of the vehicle.
  • the battery case can be manufactured, for example, by closing at least one opening of a frame body formed by a front wall, a rear wall and side walls (left wall and right wall) with a panel body, but the present invention is not limited to this. .
  • the strength member in the present invention consists of a protection part for fixing and holding the battery module, and a pair of terminal parts connected to the ends on both sides of the protection part. An input load applied to the sidewall from the outside is transmitted to the protection component via the transmission component. In this way, while the input load is distributed by the terminal parts, the battery module is held by the protective parts, which is compact.
  • the terminal component may have an insertion portion with an inner opening, and the end portion of the protection component may be fitted and connected to the insertion portion.
  • connection methods include friction stir welding and welding, but are not limited to these.
  • the inner and outer sides are based on the battery case, and the inner side means the inner direction of the battery case, for example.
  • an input load applied to the battery case from the outside is transmitted to the end surface of the protective component via the side wall of the battery case and the terminal component, and the position of the end surface of the protective component is , the terminal component may be positioned outside a fastening portion to be fastened to the battery case.
  • the end face of the protective component serves as a transmission surface through which the load is transmitted from the terminal component.
  • the protection part and the terminal part are made of an extruded material having a hollow cross-sectional shape, the deformation of the hollow part can absorb the input load from the outside.
  • a hollow cross-sectional shape can be easily manufactured, for example, from an aluminum extrusion.
  • the strength member for a vehicle battery case according to the present invention, an input load from the outside is directly transmitted to the strength member. It is compact because it does not require parts, does not require space for it, and does not require mounting strength. In addition, the effect of directly protecting the battery module with the protective component is also excellent.
  • Example 1 shows a structural example of a strength member according to the present invention
  • An example of the state before connecting the components is shown.
  • An example of a state in which components are connected is shown.
  • Example 2 is shown.
  • Example 3 is shown.
  • An example of fastening to a battery case is shown.
  • An example of fixing a battery module is shown.
  • FIG. 1 to 3 show the strength member 20 of Example 1.
  • FIG. The strength member 20 has a protection component 24 extending in the left-right direction and a pair of terminal components 21, 21 connected to both left and right ends of the protection component 24, respectively.
  • the protective component 24 is made of an aluminum extrusion material having a plurality of hollow portions 24a, and is positioned inside the end portion 24b that fits with the terminal component 21 for fixing and holding the battery module 100. It has a fixing part 25 .
  • the terminal part 21 is an extruded aluminum material having a hollow portion 21a, and has a fastening portion 22 fastened to the side wall of the battery case 10 described later, and a substantially U-shaped insertion portion 23 opening inward.
  • the insertion portion 23 is composed of a front surface 23a, a rear surface 23b, and side surfaces 23c, and the fastening portions 22 are provided inside the hollow portions 21a located near the front and rear sides of the side surface 23c.
  • the terminal part 21 is connected as shown in FIG. At this time, the front and rear surfaces 23a and 23b constituting the insertion portion 23 sandwich the end portion 24b, and the side surface 23c and the end surface 24c of the protective component 24 face each other, but the end surface 24c is disposed outside the fastening portion 22. . With this configuration, an input load from the side wall of the battery case that receives an external impact is transmitted to the end surface 24c of the protective component 24 via the side surface 23c of the terminal component 21. As shown in FIG.
  • the terminal part and the protection part of the present embodiment are examples of being made of an extruded aluminum material, they are not limited to this.
  • the strength member 20 of the present embodiment has a symmetrical shape of the terminal part 21 in the front-rear direction, the terminal part 21 may have an asymmetrical shape as in the second embodiment shown in FIG. . Further, like the strength member 20 of Example 3 shown in FIG. The position and the number of fixing parts and fastening parts may be selected as appropriate.
  • the material and structure of the battery case are not limited.
  • the frame body that constitutes the battery case 10 is formed using a left wall 11, a right wall 12, a front wall 13 and a rear wall 14, which are aluminum frames, and a panel body 15 is attached so as to close the opening. installed.
  • the structure of the left and right walls 11 and 12 is not limited as long as it can be fastened to the fastening portion 22 of the terminal component 21 .
  • fastened portions 11c may be provided at predetermined intervals on ribs 11b extending inward from the lower side of the inner wall 11a of the left wall 11 .
  • the fastening portion 22 penetrating through the terminal component 21 in the vertical direction and the fastening portion 11c of the left wall 11 can be fastened using bolts and nuts.
  • a bracket 17 may be provided on the panel body 15, and the fastening portion 27 between the bracket 17 and the strength member 20 may be bolted.
  • the battery module 100 may have guard members 101 provided at the ends of a plurality of battery cells and an intermediate guard member 102 provided in the middle.
  • the fixing portions 25 and 26 of the protective component 24 of the strength member 20 can be fixed with bolts.
  • the guard members 101, 101 of the two battery modules 100, 100 can be alternately fixed to the two fixing portions 25, 25 provided on the left side of one protective component 24 from the front-rear direction.
  • the strength member for an in-vehicle battery case according to the present invention is useful for enhancing the protection of the battery when the battery is mounted on the vehicle.

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Abstract

【課題】外部からの入力荷重に対して電池モジュールの保護効果が高く、電池ケースの小型化が可能な車載電池ケース用強度部材の提供を目的とする。 【解決手段】電池モジュールを収容し車両に搭載するために用いられる電池ケースにおいて前記電池モジュールを保持するための強度部材であって、前記強度部材は保護部品と、前記保護部品の両側の端部にそれぞれ連結された一対の端末部品とを備え、前記保護部品は前記電池モジュールを固定保持するための固定部を有し、前記一対の端末部品はそれぞれ、前記電池ケースの側壁内側に位置するように該電池ケースに締結されるための締結部を有していることを特徴とする。

Description

車載電池ケース用強度部材
　本発明は、電池モジュールを車両に搭載するのに用いられる強度部材に関し、特に電池モジュールを電池ケースに収容して車両に搭載する場合に、電池モジュールの保護に優れるとともに電池ケースのコンパクト化に有効である。
　電気自動車や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（電池パックやバッテリーモジュールとも称される）が搭載される。
　その場合に電池モジュールを外部からの入力荷重に対して保護する必要がある。
　例えば特許文献１には、車両の前後方向に隣り合う電池モジュールの間に空間部を形成するように電池モジュールを固定するブラケットを開示する。
　この場合、電池モジュールが前後方向に移動するのを許容するために、ブラケットの端部と電池ケースの側壁との間に隙間を有するように、このブラケットがロアケースの底部に取り付けられている。
　これでは側壁からの荷重がブラケットには直接伝達されず、ロアケースとの取付部材を介して伝達されるため、この取付部材の強度や取付けのためのスペースが必要となる。
日本国特許第６７９８３１０号公報
　本発明は、外部からの入力荷重に対して電池モジュールの保護効果が高く、電池ケースの小型化が可能な車載電池ケース用強度部材の提供を目的とする。
　本発明に係る強度部材は、電池モジュールを収容し車両に搭載するために用いられる電池ケースにおいて前記電池モジュールを保持するための強度部材であって、前記強度部材は保護部品と、前記保護部品の両側の端部にそれぞれ連結された一対の端末部品とを備え、前記保護部品は前記電池モジュールを固定保持するための固定部を有し、前記一対の端末部品はそれぞれ、前記電池ケースの側壁内側に位置するように該電池ケースに締結されるための締結部を有していることを特徴とする。
　ここで電池ケースとは、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するものであり、例えば車両のフロア下に搭載される。
　電池ケースは、例えば前壁、後壁及び側壁（左壁、右壁）で形成される枠体の少なくとも一方の開口部をパネル体で塞ぐことで製作できるが、これに限定されるわけではない。
　本発明における強度部材は、電池モジュールを固定保持する保護部品と、その両側の端部にそれぞれ連結した一対の端末部品からなり、端末部品を電池ケースの側壁内側に位置させたので、電池ケースの側壁に加わる外部からの入力荷重は伝達部品を介して保護部品に伝達される。
　このように入力荷重を端末部品にて分散させつつ、保護部品にて電池モジュールを保持することになり、コンパクトである。
　本発明において、前記端末部品は内側が開口した挿入部を有し、前記保護部品の端部は前記挿入部に嵌合連結してあってもよい。
　このように端末部品が保護部品の端部を加え込むと、両者を連結しやすく、また入力荷重の伝達も安定する。
　連結方法としては、例えば摩擦攪拌接合や溶接等が挙げられるが、これに限定されるわけではない。
　なお、内外側は電池ケースを基準とし、例えば内側とは電池ケースの内側方向をいう。
　また、本発明において、前記電池ケースに外部から入力された入力荷重は該電池ケースの側壁及び前記端末部品を介して保護部品の端面に伝達されるものであり、前記保護部品の端面の位置が、前記端末部品が電池ケースに締結される締結部よりも外側に位置している構造であってもよい。
　保護部品の端面は、端末部品から荷重が伝達される伝達面となる。
　このように伝達面が位置することで、電池ケースの側壁からの入力荷重が端末部品に伝達され、この端末部品と電池ケースとの締結部やこの端末部品と保護部品との連結部に分散入力されることで、これらの締結部や連結部に仮にずれが生じたとしても、入力荷重は保護部品にも確実に伝達される。
　本発明において、前記保護部品と端末部品とは中空断面形状からなる押出材で製作してあれば、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。
　このような中空断面形状は、例えばアルミニウム押出材により容易に製作することができる。
　本発明に係る車載電池ケース用の強度部材にあっては、外部からの入力荷重が強度部材に直接的に伝達されるので、従来における電池モジュールを固定するブラケットをさらに電池ケースに取り付けるための別部品が不要で、そのためのスペースや取付強度を問題にする必要がなく、コンパクトである。
　また、保護部品にて電池モジュールを直接保護する効果にも優れる。
本発明に係る強度部材の構造例を示す。 構成部品を連結する前の状態例を示す。 構成部品を連結した状態例を示す。 実施例２を示す。 実施例３を示す。 電池ケースへの締結例を示す。 電池モジュールの固定例を示す。
　本発明に係る車載電池ケース用強度部材の構造例を、以下図に基づいて説明する。
　説明の便宜上、左右方向を外部からの衝撃を受けやすい方向とする。
　図１～図３に、実施例１の強度部材２０を示す。
　強度部材２０は左右方向に延在する保護部品２４と、保護部品２４の左右両側の端部にそれぞれ連結された一対の端末部品２１，２１を有する。
　図２に示すように、保護部品２４は複数の中空部２４ａを有するアルミニウム押出材で製作してあり、端末部品２１と嵌合する端部２４ｂよりも内側に電池モジュール１００を固定保持するための固定部２５を有する。
　端末部品２１は、中空部２１ａを有するアルミニウム押出材であり、後述する電池ケース１０の側壁に締結される締結部２２と、内側に開口した略コ字状の挿入部２３を有する。
　挿入部２３は前面２３ａ、後面２３ｂ及び側面２３ｃで構成され、側面２３ｃの前後近傍に位置する中空部２１ａよりも内側に締結部２２が設けてある。
　端末部品２１は、その挿入部２３に保護部品２４の端部２４ｂを加え込んだ状態で、図３に示すように連結する。
　この際、挿入部２３を構成する前後面２３ａ、２３ｂが端部２４ｂを狭持し、側面２３ｃと保護部品２４の端面２４ｃが対向するが、締結部２２よりも外側に端面２４ｃを配設する。
　このようにすると、外部衝撃を受ける電池ケースの側壁からの入力荷重が端末部品２１の側面２３ｃを介して、保護部品２４の端面２４ｃに伝達される。
　なお、本実施例の端末部品や保護部品は、アルミニウム押出材で製作された例であるが、これに限定するわけではない。
　また、本実施例の強度部材２０は、その端末部品２１が前後方向に対称的な形状であるが、図４に示す実施例２のように、端末部品２１が非対称な形状であってもよい。
　さらに、図５に示す実施例３の強度部材２０のように、保護部品２４の中間等に別途電池モジュール１００を固定保持する固定部２６や、電池ケース（パネル体）と締結する締結部２７を有してもよく、固定部や締結部の位置や数は適宜選択してもよい。
　図６，７に、実施例３の強度部材２０を用いて、電池ケース１０内に電池モジュール１００を固定する例を示す。
　本発明において、電池ケースの材質や構造に制限はない。
　例えば、電池ケース１０を構成する枠体は、アルミ製のフレームである左壁１１、右壁１２、前壁１３及び後壁１４を用いて形成され、その開口部を塞ぐようにパネル体１５を取り付けてある。
　左右壁１１，１２は、端末部品２１の締結部２２と締結できれば、その構造に限定はない。
　例えば図６に示すように、左壁１１の内壁１１ａ下側から内側に向かうリブ１１ｂに、所定の間隔で被締結部１１ｃを設けてあってもよい。
　これにより、端末部品２１を上下方向に貫通する締結部２２と左壁１１の被締結部１１ｃとを、ボルトやナットを用いて締結できる。
　また、パネル体１５にブラケット１７を設け、ブラケット１７と強度部材２０の締結部２７をボルト締結してもよい。
　本発明において、電池モジュールの構造に制限はない。
　例えば図７に示すように、電池モジュール１００は複数の電池セルの端部に設けたガード部材１０１、１０１や、中間に設けた中間ガード部材１０２を有してもよい。
　ガード部材１０１、１０２に被固定部を設けることで、強度部材２０の保護部品２４が有する固定部２５，２６とボルト固定できる。
　例えば、１つの保護部品２４の左側に有する２つ固定部２５，２５には、それぞれ前後方向から２つの電池モジュール１００、１００のガード部材１０１、１０１を左右互い違えに固定可能である。
　本発明に係る車載電池ケース用強度部材は、車両に電池を搭載する際に、この電池の保護を強化するのに有用である。
２０　　　強度部材
２１　　　端末部品
２２　　　締結部
２４　　　保護部品
２４ｂ　　端部
２５　　　固定部

Claims (4)

  1. 　電池モジュールを収容し車両に搭載するために用いられる電池ケースにおいて前記電池モジュールを保持するための強度部材であって、
    前記強度部材は保護部品と、前記保護部品の両側の端部にそれぞれ連結された一対の端末部品とを備え、
    前記保護部品は前記電池モジュールを固定保持するための固定部を有し、
    前記一対の端末部品はそれぞれ、前記電池ケースの側壁内側に位置するように該電池ケースに締結されるための締結部を有していることを特徴とする車載電池ケース用強度部材。
  2. 　前記端末部品は内側が開口した挿入部を有し、
    前記保護部品の端部は前記挿入部に嵌合連結してあることを特徴とする請求項１に記載の車載電池ケース用強度部材。
  3. 　前記電池ケースに外部から入力された入力荷重は該電池ケースの側壁及び前記端末部品を介して保護部品の端面に伝達されるものであり、
    前記保護部品の端面の位置が、前記端末部品が電池ケースに締結される締結部よりも外側に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の車載電池ケース用強度部材。
  4. 　前記保護部品と端末部品とは中空断面形状からなる押出材で製作してあることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の車載電池ケース用強度部材。
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