JP5360039B2 - 電池モジュール保護構造 - Google Patents

Description

電池セルの変形を抑制するようにした電池モジュール保護構造に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車等の車両では、限られたスペースに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、これら複数の電池モジュールをトレーに収納するようにしている。また、電池セルは重量物であるため、これらをモジュール化した電池モジュールも相当な重量を有することになり、電池モジュール単体でも、強固に固定する必要がある。このような、電池モジュール取付構造は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開平１０−６７８５号公報

一方、近年の車両においては、衝突時の衝突エネルギを吸収して、乗員の保護を図るようにした衝突エネルギ吸収構造を採用するものが多くなっている。更に、このような衝突エネルギ吸収構造では、衝突エネルギを効率良く吸収するために、所定値以上の衝突エネルギが作用すると、各車体部材が変形し易くなっている。

しかしながら、上述したように、車両衝突時に車体部材が変形すると、電池モジュール取付構造によっては、その変形した車体部材が電池セルに当接するおそれがある。特に、電池セルの中でも、長側面（長手方向の側面）は他の部位よりも剛性が低いため、この長側面に、変形した車体部材が当接すると、その変形量は大きなものとなり、車両の駆動力に悪影響を与えるおそれがある。即ち、上記従来の電池モジュール取付構造においては、車両衝突時における電池セルの保護が十分に図られてはいなかった。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、衝突エネルギによる電池セルの変形を抑制することができる電池モジュール保護構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る電池モジュール保護構造は、
車両に搭載され、電池セルにより構成される直方体状の電池モジュールと、
前記電池モジュールの下面を支持する下面支持部、及び、前記下面支持部から上方向に延びると共に前記電池モジュールの側面を覆う第１側面保護部とを有するロアホルダと、
前記電池モジュールの上面を保護する上面保護部、及び、前記上面保護部から下方向に延びると共に前記電池モジュールの側面を覆う第２側面保護部とを有するアッパホルダとを備えた電池モジュール保護構造において、
前記第１側面保護部と前記第２側面保護部とは、前記電池モジュールの側面に沿うように重ね合わされ、
前記ロアホルダの前記第１側面保護部は、前記電池モジュールの外側に向けて突出する突出部を有し、
前記アッパホルダの前記第２側面保護部は、前記突出部が貫通可能な貫通孔を有し、前記ロアホルダの前記第１側面保護部が前記電池モジュールの側面を押圧するように、当該ロアホルダの前記第１側面保護部を覆う
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る電池モジュール保護構造は、
車両に搭載され、電池セルにより構成される直方体状の電池モジュールと、
前記電池モジュールの下面を支持する下面支持部、及び、前記下面支持部から上方向に延びると共に前記電池モジュールの側面を覆う第１側面保護部とを有するロアホルダと、
前記電池モジュールの上面を保護する上面保護部、及び、前記上面保護部から下方向に延びると共に前記電池モジュールの側面を覆う第２側面保護部とを有するアッパホルダとを備えた電池モジュール保護構造において、
前記第１側面保護部と前記第２側面保護部とは、前記電池モジュールの側面に沿うように重ね合わされ、
前記アッパホルダの前記第２側面保護部は、前記電池モジュールの外側に向けて突出する突出部を有し、
前記ロアホルダの前記第１側面保護部は、前記突出部が貫通可能な貫通孔を有し、前記アッパホルダの前記第２側面保護部が前記電池モジュールの側面を押圧するように、当該アッパホルダの前記第２側面保護部を覆う
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る電池モジュール保護構造は、
複数の前記電池モジュールを区画して収納する仕切り部を有するトレーと、
前記第１側面保護部または前記第２側面保護部から前記電池モジュールの外側に向けて屈曲して延設し、前記仕切り部に取り付けられる取付部とを備え、
前記突出部は、前記取付部の直上に配置される
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る電池モジュール保護構造は、
前記第１側面保護部及び前記第２側面保護部は、前記電池モジュールの外側に向けて膨出する膨出部を有し、
前記突出部は、前記膨出部の外面よりも外側に突出する
ことを特徴とする。

従って、本発明に係る電池モジュール保護構造によれば、電池モジュールをロアホルダ及びアッパホルダを介して車両に搭載するときに、電池モジュールの側面に対して、ロアホルダの第１側面保護部とアッパホルダの第２側面保護部とを、重ね合わせて覆うようにしたことにより、電池モジュールの側面に向けて衝撃エネルギが作用しても、第１側面保護部及び第２側面保護部によって、その衝突エネルギを吸収することができるので、電池セルの変形を抑制することができる。

本発明の一実施例に係る電池モジュール保護構造の斜視図である。 本発明の一実施例に係る電池モジュール保護構造の平面図である。 図２のＡ−Ａ矢視断面図である。 図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。 電池モジュールを固定するためのアッパホルダ及びロアホルダの分解斜視図である。

以下、本発明に係る電池モジュール保護構造について、図面を用いて詳細に説明する。

図１乃至図５に示すように、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両（図示省略）には、電池パック１０が搭載されている。そして、電池パック１０内には、車両を駆動させるための電動機に電力を供給するための複数の電池セル３０が接続されている。

なお、詳細は後述するが、電池パック１０においては、複数の電池セル３０を積層して直方体状にモジュール化した電池モジュール２０を、板金加工されたアッパホルダ４０及びロアホルダ５０によって上下方向から覆った状態で、収納するようにしている。

図１乃至図４に示すように、電池パック１０は、フロアパネル６１上に搭載されており、当該フロアパネル６１の上面に取り付けられるトレー１１と、このトレー１１を上方から覆うカバー１２とを有している。なお、トレー１１及びカバー１２は、樹脂により形成されている。

トレー１１は、フロアパネル６１に固定される底板１１ｆと、この底板１１ｆの外周部に沿うように立設する前壁１１ａ、後壁１１ｂ、側壁１１ｃ，１１ｄと、各壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄで囲まれた底板１１ｆにおいて立設する格子状の仕切り壁１１ｅとを有している。なお、前壁１１ａ、後壁１１ｂ、側壁１１ｃ，１１ｄ、仕切り壁１１ｅは、仕切り部を構成するものである。

側壁１１ｃ，１１ｄには、車両前後方向に延設するサイドメンバ６２がそれぞれ接続されており、各サイドメンバ６２の車幅方向外側は、複数のブラケット６３により支持されている。また、仕切り壁１１ｆは、車両前後方向及び車幅方向で格子状に形成されることで、各壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと接続しており、その高さは、当該各壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの高さよりも低くなるように形成されている。

更に、各壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと仕切り壁１１ｅとによって区画形成された各底板１１ｆには、電池モジュール２０がアッパホルダ４０及びロアホルダ５０を介してそれぞれ固定されている。そして、このように、複数の電池モジュール２０をトレー１１に固定した後、カバー１２をトレー１１に取り付けることにより、電池パック１０が構成されることになる。

ここで、図３乃至図５に示すように、電池モジュール２０は、複数の電池セル３０を、その長側面（長手方向の側面）３１同士が対接するように積層した状態で、樹脂製のモジュールケース２１に収納することにより構成されるものである。そして、トレー１１に固定された電池モジュール２０は、電池セル３０の長側面３１が車幅方向に向くように配置されており、モジュールケース２１の内側面２１ｃ及び外側面２１ｄは、電池セル３０の長側面３１と対向している。

即ち、電池モジュール２０は、複数の電池セル３０を、その長側面３１が車幅方向に向くように積層した状態で、モジュールケース２１に収納したものとなっている。このとき、電池セル３０の積層方向は車幅方向と一致している。なお、電池セル３０は、その上面に端子が設けられている。

ロアホルダ５０は、電池モジュール２０の下部に取り付けられるものであって、モジュールケース２１の前面２１ａ及び後面２１ｂの下部を覆う前壁５１及び後壁５２と、モジュールケース２１の内側面２１ｃ及び外側面２１ｄを覆う内側壁５３及び外側壁５４と、モジュールケース２１の下面２１ｆを支持する底板（下面支持部）５７とを有している。そして、前壁５１、後壁５２、内側壁５３、外側壁５４は、矩形の底板５７の各外周部において、上方に延びるように形成されている。なお、内側壁５３及び外側壁５４は、第１側面保護部を構成するものである。

また、内側壁５３及び外側壁５４は、車幅方向外側に向けて膨出する膨出部５３ａ，５４ａを有しており、これら膨出部５３ａ，５４ａには、前後一対の連結用ボルト（突出部）５５が車幅方向外側に向けて突出するように取り付けられている。なお、連結用ボルト５５には、連結用ナット５６が締付可能となっている。

ここで、連結用ボルト５５は、ロアホルダ５０をトレー１１に固定したときには、サイドメンバ６２及びブラケット６３よりも上方に配置されるようになっている。更に、膨出部５３ａにおける前後一対の連結用ボルト５５と、膨出部５４ａにおける前後一対の連結用ボルト５５とは、車両前後方向においてずれて配置されている。

アッパホルダ４０は、電池モジュール２０の上部に取り付けられるものであって、モジュールケース２１の前面２１ａ及び後面２１ｂの上部を覆う前壁４１及び後壁４２と、モジュールケース２１の内側面２１ｃ及び外側面２１ｄとロアホルダ５０の内側壁５３及び外側壁５４とを覆う内側壁４３及び外側壁４４と、モジュールケース２１の上面２１ｅを保護する上板（上面保護部）４６とを有している。そして、前壁４１、後壁４２、内側壁４３、外側壁４４は、矩形の上板４６の各外周部において、下方に延びるように形成されている。なお、内側壁４３及び外側壁４４は、第２側面保護部を構成するものである。

また、内側壁４３は、車幅方向外側に向けて膨出する膨出部４３ａと、この膨出部４３ａの下端における車両前後方向一側部から車幅方向外側に向けて屈曲して延設するフランジ部（取付部）４３ｂとを有している。

内側壁４３には、前後一対の連結用ボルト長孔（貫通孔）４３ｃ，４３ｄが、長径が上下方向に配置されるように形成されている。そして、前後一対の連結用ボルト長孔４３ｃ４３ｄには、内側壁５３における前後一対の連結用ボルト５５が挿入可能となっており、このうち、連結用ボルト長孔４３ｃは、膨出部４３ａの下端を切り欠くように開口される一方、連結用ボルト長孔４３ｄは、膨出部４３ａとフランジ部４３ｂとを跨ぐように開口されている。これにより、フランジ部４３ｂの直上には、連結用ボルト５５が配置されることになる。

更に、フランジ部４３ｂには、固定用ボルト孔４３ｅが形成されている。この固定用孔ボルト４３ｅは、連結用ボルト長孔４３ｄと車両前後方向においてずれて配置されており、固定用ボルト４５が挿入可能となっている。

一方、外側壁４４は、車幅方向外側に向けて膨出する膨出部４４ａと、この膨出部４４ａの下端から車幅方向外側に向けて屈曲して延設するフランジ部（取付部）４４ｂとを有している。

外側壁４４には、前後一対の連結用ボルト長孔（貫通孔）４４ｃ，４４ｄが、長径が上下方向に配置されるように形成されている。そして、前後一対の連結用ボルト長孔４４ｃ，４４ｄには、外側壁５４における前後一対の連結用ボルト５５が挿入可能となっており、これら連結用ボルト長孔４４ｃ，４４ｄは、膨出部４４ａとフランジ部４４ｂとを跨ぐように開口されている。これにより、フランジ部４４ｂの直上には、連結用ボルト５５が配置されることになる。

更に、フランジ部４４ｂには、固定用ボルト孔４４ｅが形成されている。これら固定用ボルト孔４４ｅは、連結用ボルト長孔４４ｃ，４４ｄと車両前後方向においてずれて配置されており、固定用ボルト４５が挿入可能となっている。

従って、電池セル３０を車両に搭載する場合には、図５に示すように、先ず、複数の電池セル３０を、その長側面３１同士が対接するように積層した状態で、モジュールケース２１に収納して、電池モジュール２０を形成する。

次いで、電池モジュール２０（モジュールケース２１）の上部及び下部にアッパホルダ４０及びロアホルダ５０を取り付けると共に、ロアホルダ５０の連結用ボルト５５をアッパホルダ４０の連結用ボルト長孔４３ｃ，４３ｄ，４４ｃ，４４ｄに挿入させた後、当該連結用ボルト５５に連結用ナット５６を締め付ける。

これにより、アッパホルダ４０とロアホルダ５０とが連結されると同時に、電池セル３０の長側面３１と対向するモジュールケース２１の内側面２１ｃ及び外側面２１ｄに沿うように、アッパホルダの内側壁４３及び外側壁４４と、ロアホルダ５０の内側壁５３及び外側壁５４とが重なり合うことになる。この結果、モジュールケース２１の内側面２１ｃ及び外側面２１ｄは、アッパホルダの内側壁４３及び外側壁４４と、ロアホルダ５０の内側壁５３及び外側壁５４とにより保護されることになる。

このとき、アッパホルダの内側壁４３及び外側壁４４が、ロアホルダ５０の内側壁５３及び外側壁５４を、モジュールケース２１の内側面２１ｃ側及び外側面２１ｄ側に押圧するように覆うようになっているので、アッパホルダ４０及びロアホルダ５０を容易に連結して組み付けることができる。

また、内側壁４３の膨出部４３ａと内側壁５３の膨出部５３ａとを連結させると共に、外側壁４４の膨出部４４ａと外側壁５４の膨出部５４ａとを連結させることになるが、内側の膨出部５３ａ，５４ａは、車幅方向外側に膨出しているため、モジュールケース２１の内側面２１ｃ及び外側面２１ｄから離間した状態となっている。更に、連結用ボルト長孔４３ｃ，４３ｄ，４４ｃ，４４ｄは、上下方向に長い長孔となっている。これにより、樹脂製のモジュールケース２１に加工誤差（成形誤差）が生じても、アッパホルダ４０及びロアホルダ５０の加工誤差に関わらず、その加工誤差を上記構成により吸収することができる。

そして、図３及び図４に示すように、アッパホルダ４０及びロアホルダ５０が取り付けられた電池モジュール２０を、フロアパネル６１及びサイドメンバ６２に支持されたトレー１１に固定する。即ち、アッパホルダ４０のフランジ部４３ｂ，４４ｂを、トレー１１の側壁１１ｃ，１１ｄ及び仕切り壁１１ｅの上面に位置決めした後、固定用ボルト４５を、フランジ部４３ｂ，４４ｂの固定用ボルト孔４３ｅ，４４ｅを介して、トレー１１の側壁１１ｃ，１１ｄ及び仕切り壁１１ｅの上部に締め付ける。

このとき、固定用ボルト４５の締付位置と連結用ボルト５５の連結位置とが車両前後方向においてずれているので、固定用ボルト４５による電池モジュール２０の固定を容易に行うことができる。

次いで、各壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと仕切り壁１１ｅとによって区画形成された各底板１１ｆに、電池モジュール２０をアッパホルダ４０及びロアホルダ５０を介してそれぞれ固定した後、トレー１１にカバー１２を被せる。これにより、電池パック１０が完成され、電池セル３０の搭載が完了したことになる。

従って、本発明に係る電池モジュール保護構造によれば、電池セル３０の長側面３１と対向するモジュールケース２１の内側面２１ｃ及び外側面２１ｄに対して、アッパホルダ４０の内側壁４３及び外側壁４４と、ロアホルダ５０の内側壁５３及び外側壁５４とを、重ね合わせて覆うようにしたことにより、車両側突時において、電池セル３０の長側面３１に向けて衝突エネルギが作用しても、アッパホルダ４０の内側壁４３及び外側壁４４と、ロアホルダ５０の内側壁５３及び外側壁５４とによって、その衝撃エネルギを吸収することができる。これにより、電池セル３０中でも最も剛性が低い長側面３１の変形を抑制することができる。

また、車両の側面衝突によって、サイドメンバ６２やブラケット６３が車幅方向内側に向けて変形しても、アッパホルダ４０とロアホルダ５０との間の連結部分となる連結用ボルト長孔４３ｃ，４３ｄ，４４ｃ，４４ｄ及び連結用ボルト５５が、サイドメンバ６２やブラケット６３よりも上方に配置されるので、アッパホルダ４０とロアホルダ５０との間の連結を維持することができる。

また、膨出部４３ａ，５３ａ同士及び膨出部４４ａ，５４ａ同士を連結させると共に、
膨出部４３ａ，４４ａに連結用ボルト長孔４３ｃ，４３ｄ，４４ｃ，４４ｄを形成する一方、膨出部５３ａ，５４ａに連結用ボルト５５を設けることにより、モジュールケース２１、アッパホルダ４０、ロアホルダ５０に加工誤差が生じても、連結ボルト５５の軸力を低下させることなく、アッパホルダ４０とロアホルダ５０とを連結させることができる。

更に、固定用ボルト４５の締付位置と連結用ボルト５５の連結位置とを車両前後方向においてずらすことにより、電池モジュール２０をトレー１１に容易に固定することができる。

以上、本発明の一実施例に係る電池モジュール保護構造を説明したが、勿論、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、その目的を逸脱しない範囲において、適宜変更することができる。上述した実施形態では、フロアパネル６１の上方に、トレー１１を介して、複数の電池モジュール２０を配置するようにしたが、フロアパネル６１の下方で、且つ、クロスメンバの上方に、トレー１１を介して、複数の電池モジュール２０を配置するようにしても構わない。そして、このような構成を採用する場合には、クロスメンバとサイドメンバ６２とをブラケットで接続するようにすれば、トレー１１の取付剛性を向上させることができる。

本発明は、電池セルのモジュール化にあたり、電池セルの位置決めを容易に行えるようにした電池モジュール保持構造に適用可能である。

１０ 電池パック
１１ トレー
１２ カバー
２０ 電池モジュール
２１ モジュールケース
２１ｃ 内側面
２１ｄ 外側面
２１ｅ 上面
２１ｆ 下面
３０ 電池セル
３１ 長側面
４０ アッパホルダ
４３ 内側壁
４４ 外側壁
４３ａ，４４ａ 膨出部
４３ｂ，４４ｂ フランジ部
４３ｃ，４３ｄ，４４ｃ，４４ｄ 連結用ボルト長孔
４３ｅ，４４ｅ 固定用ボルト孔
４５ 固定用ボルト
４６ 上板
５０ ロアホルダ
５３ 内側壁
５４ 外側壁
５３ａ，５４ａ 膨出部
５５ 連結用ボルト
５６ 連結用ナット
５７ 底板

Claims (4)

1. 車両に搭載され、電池セルにより構成される直方体状の電池モジュールと、
   前記電池モジュールの下面を支持する下面支持部、及び、前記下面支持部から上方向に延びると共に前記電池モジュールの側面を覆う第１側面保護部とを有するロアホルダと、
   前記電池モジュールの上面を保護する上面保護部、及び、前記上面保護部から下方向に延びると共に前記電池モジュールの側面を覆う第２側面保護部とを有するアッパホルダとを備えた電池モジュール保護構造において、
   前記第１側面保護部と前記第２側面保護部とは、前記電池モジュールの側面に沿うように重ね合わされ、
   前記ロアホルダの前記第１側面保護部は、前記電池モジュールの外側に向けて突出する突出部を有し、
   前記アッパホルダの前記第２側面保護部は、前記突出部が貫通可能な貫通孔を有し、前記ロアホルダの前記第１側面保護部が前記電池モジュールの側面を押圧するように、当該ロアホルダの前記第１側面保護部を覆う
   ことを特徴とする電池モジュール保護構造。
2. 車両に搭載され、電池セルにより構成される直方体状の電池モジュールと、
   前記電池モジュールの下面を支持する下面支持部、及び、前記下面支持部から上方向に延びると共に前記電池モジュールの側面を覆う第１側面保護部とを有するロアホルダと、
   前記電池モジュールの上面を保護する上面保護部、及び、前記上面保護部から下方向に延びると共に前記電池モジュールの側面を覆う第２側面保護部とを有するアッパホルダとを備えた電池モジュール保護構造において、
   前記第１側面保護部と前記第２側面保護部とは、前記電池モジュールの側面に沿うように重ね合わされ、
   前記アッパホルダの前記第２側面保護部は、前記電池モジュールの外側に向けて突出する突出部を有し、
   前記ロアホルダの前記第１側面保護部は、前記突出部が貫通可能な貫通孔を有し、前記アッパホルダの前記第２側面保護部が前記電池モジュールの側面を押圧するように、当該アッパホルダの前記第２側面保護部を覆う
   ことを特徴とする電池モジュール保護構造。
3. 請求項１または２に記載の電池モジュール保護構造において、
   複数の前記電池モジュールを区画して収納する仕切り部を有するトレーと、
   前記第１側面保護部または前記第２側面保護部から前記電池モジュールの外側に向けて屈曲して延設し、前記仕切り部に取り付けられる取付部とを備え、
   前記突出部は、前記取付部の直上に配置される
   ことを特徴とする電池モジュール保護構造。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の電池モジュール保護構造において、
   前記第１側面保護部及び前記第２側面保護部は、前記電池モジュールの外側に向けて膨出する膨出部を有し、
   前記突出部は、前記膨出部の外面よりも外側に突出する
   ことを特徴とする電池モジュール保護構造。

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