JP6450966B2

JP6450966B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP6450966B2
Application number: JP2014214994A
Authority: JP
Inventors: 健次柳; 弘孝前川
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2019-01-16
Anticipated expiration: 2034-10-22
Also published as: JP2016081857A

Description

本発明は、電池パックに関する。

従来の電動車両には、電池モジュール及び該電池モジュールを支持するトレイが設けられている。そして、電池モジュールがトレイの底面に直接置かれているため、トレイは底面において電池モジュールの全ての重量及び負荷を受けている。

特開２０１４−１９２０３号公報

従来の電動車両は、悪路走行等によって上下加速度を受けた場合、トレイ自体の曲げ剛性が低いと、下向きの負荷が発生した際にトレイの底面が大きく撓む。これによって、電池モジュールの車体に対する相対変位量が大きくなり、電池モジュールのバスバーの変形や固定ボルトの緩みが発生する等の悪影響を及ぼす可能性があり、最悪の場合、断線や漏電が発生することもあり得る。

上記特許文献１では、トレイにサイドフレーム等を設けることにより、補強する技術が開示されている。しかしながら、該技術を用いても、悪路走行等による上下加速度が大きくなると、トレイの底面の撓みが発生してしまい、やはり上記悪影響を及ぼす可能性がある。

したがって、本発明では、電動車両が上下加速度を受けた際の負荷による、電池モジュールのバスバー変形及び固定ボルト緩み等を、より低減する、電池パックを提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る電池パックは、
電池を収納し、車両の車体フレームに取り付けられる電池パックであって、
前記電池パックは、
前記電池を収容するトレイと、
前記電池と前記トレイとの間で前記電池を支持するロアホルダと、
前記トレイの側面の内側に取り付けられ、前記トレイの側面の延在方向と同一方向に延在し、前記ロアホルダが固定された第１のフレームとを備え、
前記ロアホルダは、
前記電池を支持する底面と、
前記電池を仕切り、前記第１のフレームの延在方向と交差する方向に延在する仕切板と、
前記第１のフレームに固定されるフランジ部が設けられたブラケットとを有し、
前記ブラケットは、前記仕切板の端部に対向して配設される
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る電池パックは、
上記第１の発明に係る電池パックにおいて、
前記第１のフレームは、前記トレイの対向する一対の側面の内側にそれぞれ取り付けられ、
前記電池パックは、
前記トレイの内側で前記第１のフレーム同士を連結する第２のフレームと、
前記電池を上方から狭装するアッパホルダとを備え、
前記アッパホルダは、前記第２のフレームに固定される
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る電池パックは、
上記第１又は２の発明に係る電池パックにおいて、
前記電池パックは、
前記トレイの側面の外側に取り付けられ、前記第１のフレームと同一方向に延在する第３のフレームを備え、
前記第１のフレームは、前記トレイの底面の内側に取り付けられ、
前記第３のフレームは、前記トレイの底面の外側に取り付けられ、
前記第１のフレーム及び前記第３のフレームの前記トレイの底面に取り付けられる部分は、前記車両の平面視において重なっている
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る電池パックは、
上記第３の発明に係る電池パックにおいて、
前記第３のフレームの側面に、前記車体フレームに固定される固定部を備える
ことを特徴とする。

本発明に係る電池パックによれば、電動車両が上下加速度を受けた際の負荷による、電池モジュールのバスバー変形及び固定ボルト緩み等を、より低減することができる。

本発明の実施例１に係る電池パックを分解した状態を示す斜視図である。本発明の実施例１に係る電池パックを示す斜視図である。本発明の実施例１における電池モジュール及びホルダの斜視図である。図２のＡ‐Ａ矢視図である。

以下、本発明に係る電池パックを実施例にて図面を用いて説明する。

［実施例１］
本発明の実施例１に係る電池パックは、電動車両に備わる電池モジュールをトレイにより支持する電池パックである。以下、本発明の実施例１に係る電池パックについて、図１〜４を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る電池パックを分解した状態を示す斜視図である。また、図２は、本発明の実施例１に係る電池パックを示す斜視図である（ただし、図１で表しているカバー１５については、図２では省略してある）。なお、図１，２中の白抜き矢印Ｆｒは車両前方の方向を表している。また、図３は、本発明の実施例１における電池モジュール及びホルダの斜視図である。さらに、図４は、図２のＡ‐Ａ矢視図である。

本発明の実施例１に係る電池パックは、車両走行用の電池を収納し、車両の車体フレーム（サイドメンバ又はクロスメンバ）に取り付けられる電池パックである。なお、本発明の実施例１に係る電池パックは、少なくとも２つのサイドメンバに取り付けられていればよく、クロスメンバに取り付けられてもよい。そして、本発明の実施例１に係る電池パックは、図１，２に示すように、トレイ１１、ロアホルダ１２、電池モジュール１３、アッパホルダ１４、及び、カバー１５を備える。

トレイ１１は、電池モジュール１３を収容するものである。また、トレイ１１は、長手方向が車両前後方向を向くように車載され、クロスフレーム２１（第２のフレーム）、底部部材２２、サイドインナフレーム２３（第１のフレーム）、及び、サイドアウタフレーム２４（第３のフレーム）を備え、ロアホルダ１２を支持する。

サイドインナフレーム２３は、トレイ１１の車幅方向に対向する一対の側面の内側にそれぞれ取り付けられ、図４に示すように、それぞれ該側面内側との間に空隙を有するようにして、車両前後方向（トレイ１１の側面の延在方向と同一方向）に延在している。また、サイドインナフレーム２３は、フランジ部２３ａを有する。

また、サイドインナフレーム２３は、トレイ１１の底面（の車幅方向両端部）の内側に、スポット溶接で固定されることで、取り付けられる（図４中のａ‐１で示す部分）。なお、この部分は、後述のサイドアウタフレーム２４の下面も、トレイ１１の底面の下方から重なって固定されているため、曲げ剛性が特に高くなっている。

フランジ部２３ａは、図４に示すように、サイドインナフレーム２３の車幅方向端部において、トレイ１１の底面より上方に離間した位置に、車幅方向外側に向けて延設され、トレイ１１の側面内側に接しており、スポット溶接で固定されている（図４中のａ‐２で示す部分）。

図１に示すように、クロスフレーム２１は、トレイ１１の内側において、車両前後方向に複数並び、それぞれ、車幅方向に延在しサイドインナフレーム２３同士を連結する。また、底部部材２２は、車両前後方向に複数並び、それぞれ、トレイ１１の底面において車幅方向に延在する。

サイドアウタフレーム２４は、トレイ１１の車幅方向に対向する一対の側面の外側において、それぞれ車両前後方向（サイドインナフレーム２３と同一方向）に延在している。また、サイドアウタフレーム２４は、トレイ１１の底面（の車幅方向両端部）の外側に取り付けられる（図４中のａ‐１で示す部分の下方）。

つまり、図４に示すように、サイドインナフレーム２３及びサイドアウタフレーム２４のトレイ１１の底面に取り付けられる部分は、車両の平面視において重なっている。

また、サイドアウタフレーム２４の側面には、車体フレームに固定される複数の固定部２７が接続されている。

ロアホルダ１２は、図１〜４に示すように、仕切板２５及びブラケット２６を備え、電池モジュール１３とトレイ１１との間で電池モジュール１３を支持する。また、ロアホルダ１２は、図４に示すように、底面の一部が底部部材２２（トレイ１１の底面）に接するように曲げられている（図４中ｂ）。また、底面の厚さを一定とし、底面全体が底部部材２２に接するようにしてもよい。あるいは、ロアホルダ１２の底面が底部部材２２に接しないようにしてもよい。

なお、電池モジュール１３は、車両前後方向に複数並び、長手方向が車幅方向を向くようにして、ロアホルダ１２に収納される。

仕切板２５は、車両前後方向に複数並び、それぞれ、車幅方向（サイドインナフレーム２３の延在方向と交差する方向）に延在し、ロアホルダ１２の車幅方向に対向する一対の側面を連結する。そして、仕切板２５間のスペース毎に電池モジュール１３が収められる。

また、ブラケット２６は、車両前後方向に複数並び、ロアホルダ１２の車幅方向に対向する一対の側面に対し、外側からボルト締結により固定されている。特に、図３に示すように、この一対の側面において、仕切板２５の配置に対応する位置に、仕切板２５の端部に対向するように、外側から固定されるものとするのが好ましい。また、ブラケット２６には、下端に車幅方向外側に延設されるフランジ部２６ａが配される。

フランジ部２６ａは、サイドインナフレーム２３のフランジ部２３ａに対し、上方からボルト３１及びウェルドナット３２によって固定される。

なお、上述において、フランジ部２６ａは、複数のブラケット２６にそれぞれ配されるものとして説明したが、フランジ部２６ａは、直にロアホルダ１２に配されるものとしてもよい。

ただし、ロアホルダ１２の仕切板２５が配設される側面は曲げ剛性が高くなるため、フランジ部２６ａは、ロアホルダ１２の車幅方向に対向する一対の側面において、それぞれ仕切板２５の配置に対応する位置に配されるものとする方がより好ましい。

すなわち、ロアホルダ１２は、フランジ部２６ａを有し、底面の少なくとも一部がトレイ１１底面の底部部材２２に、フランジ部２６ａがサイドインナフレーム２３のフランジ部２３ａに、それぞれ支持されるものである。換言すれば、ロアホルダ１２は、トレイ１１の底面及びサイドインナフレーム２３に固定され、支持されるものである。

アッパホルダ１４は、図１，２に示すように、電池モジュール１３の上面に配設され、複数の電池モジュール１３を上方から纏めて狭装する。図１，２では、一例として、全８個の電池モジュール１３に対し全４個のアッパホルダ１４を設け、１個のアッパホルダ１４が４個の電池モジュール１３の車幅方向端部を纏めて狭装するものとしている。

さらに、アッパホルダ１４は、車両前後方向両端部において、下端に車両前後方向外側に延設されるフランジ部１４ａを有する（図１では、一部のアッパホルダ１４の車両前方側端部のフランジ部１４ａしか表されていないが、車両後方側端部もフランジ部１４ａを有している）。フランジ部１４ａは、トレイ１１のクロスフレーム２１に対し、それぞれボルト締結により固定される。すなわち、アッパホルダ１４は、車両前後方向両端部において、トレイ１１に固定される。

なお、カバー１５は、アッパホルダ１４の上方から、ロアホルダ１２、電池モジュール１３、及び、アッパホルダ１４を覆うようにして、トレイ１１に固定される。

本発明の実施例１に係る電池パックは、上記構成とすることで、電動車両が上下加速度を受けた際に発生する負荷のうち、特に下向きの負荷については、従来トレイ１１の底面のみで受けていたものが、トレイ１１の底面とサイドインナフレーム２３（フランジ部２３ａ）とに分散される。これにより、本発明の実施例１に係る電池パックは、電動車両が上下加速度を受けた際の負荷に対する変形を抑えることができる。よって電池モジュール１３の変位量も抑えることができる。

また、上述したように、ロアホルダ１２の仕切板２５が配設される側面は曲げ剛性が高くなるため、フランジ部２６ａは、ロアホルダ１２の車幅方向に対向する一対の側面において、それぞれ仕切板２５の配置に対応する位置に配されるものとすると、より変形を抑えることができる。

特に、トレイ１１の底面の車幅方向両端部は、サイドインナフレーム２３及びサイドアウタフレーム２４の下面と重なっている（図４中ａ周辺）ため、曲げ剛性が高い。下向きの負荷は、この曲げ剛性が高い部分の上方に位置するフランジ部２３ａに対して加わるため、より変形を抑えることができる。

また、電動車両が上下加速度を受けた際に発生する負荷のうち、上向きの負荷については、トレイ１１のクロスフレーム２１に固定される、アッパホルダ１４のフランジ部１４ａによって受けることで、よって電池モジュール１３の変位量を抑えることができる。

本発明の実施例１に係る電池パックは、トレイの底面のみで電池モジュールを支持する従来構造に比べ、車両が上下加速度を受けた場合の変形量が４割減少することが確認された。このように、本発明の実施例１に係る電池パックは、変形量及び電池モジュールの変位量を低減することができるため、バスバーの変形及びボルトの緩み等の発生を防ぐことができるものである。

よって、本発明の実施例１に係る電池パックは、電動車両が上下加速度を受けた際の負荷による、電池モジュールのバスバー変形及び固定ボルト緩み等を、より低減することができる。

本発明は、電池パックとして好適である。

１１トレイ
１２ロアホルダ
１３電池モジュール
１４アッパホルダ
１４ａフランジ部（第３フランジ部）
１５カバー
２１クロスフレーム（第２のフレーム）
２２底部部材
２３サイドインナフレーム（第１のフレーム）
２３ａフランジ部（第２フランジ部）
２４サイドアウタフレーム
２５仕切板
２６ブラケット
２６ａフランジ部（第１フランジ部）
２７固定部
３１ボルト
３２ウェルドナット

Claims

電池を収納し、車両の車体フレームに取り付けられる電池パックであって、
前記電池パックは、
前記電池を収容するトレイと、
前記電池と前記トレイとの間で前記電池を支持するロアホルダと、
前記トレイの側面の内側に取り付けられ、前記トレイの側面の延在方向と同一方向に延在し、前記ロアホルダが固定された第１のフレームとを備え、
前記ロアホルダは、
前記電池を支持する底面と、
前記電池を仕切り、前記第１のフレームの延在方向と交差する方向に延在する仕切板と、
前記第１のフレームに固定されるフランジ部が設けられたブラケットとを有し、
前記ブラケットは、前記仕切板の端部に対向して配設される
ことを特徴とする、電池パック。
前記第１のフレームは、前記トレイの対向する一対の側面の内側にそれぞれ取り付けられ、
前記電池パックは、
前記トレイの内側で前記第１のフレーム同士を連結する第２のフレームと、
前記電池を上方から狭装するアッパホルダとを備え、
前記アッパホルダは、前記第２のフレームに固定される
ことを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
前記電池パックは、
前記トレイの側面の外側に取り付けられ、前記第１のフレームと同一方向に延在する第３のフレームを備え、
前記第１のフレームは、前記トレイの底面の内側に取り付けられ、
前記第３のフレームは、前記トレイの底面の外側に取り付けられ、
前記第１のフレーム及び前記第３のフレームの前記トレイの底面に取り付けられる部分は、前記車両の平面視において重なっている
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電池パック。
前記第３のフレームの側面に、前記車体フレームに固定される固定部を備える
ことを特徴とする、請求項３に記載の電池パック。