JP7834089B2 - 車載電池ケース用強度部材及びその取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、電池モジュールを電池ケース内に収容して車両に搭載される場合に、この電池モジュールを電池ケース内に固定保持するための強度部材及びその取付構造に関する。

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が搭載される。
電池モジュールは、電池パックやバッテリーモジュールとも称される。
例えば電池モジュールを車両のフロア下に搭載するような場合、外部からの衝撃に対して電池モジュールを保護する必要がある。

例えば特許文献１には、ブラケットとロアケースに設けた取付部材との間に電池モジュールを挟み込むように共締め固定した電池パックを開示する。
しかし、このような構造ではブラケットに負荷された入力荷重がそのまま電池モジュールに伝わる虞がある。
また、ロアケースに設けた取付部材の強度や取付スペースも問題になる。

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を保護し、電池ケースに電池モジュールを固定するための強度部材であって、電池モジュールへの負荷が分散されることで保護効果に優れ、電池ケースの小型化を図るのにも有効な車載電池ケース用強度部材及びその取付構造の提供を目的とする。

本発明に係る強度部材は、枠体と該枠体の底部に配置した底面パネルからなる電池ケース内に電池モジュールを収容して車両に搭載する場合に、前記電池ケース内に電池モジュールを固定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ている一対の端末部品とを有し、前記一対の端末部品は前記枠体の左右の側壁の内側にそれぞれ配置されるものであり、前記保護部品は電池モジュールを固定保持するものであって、複数の保護部材を連結部品にて連結してあり、前記連結部品は前記底面パネルに締結するための締結部と、電池モジュールを固定保持するための固定部とを有す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。
また、左右方向とは外部からの衝撃を受けやすい方向をいう。
電池ケースは、例えば前壁、後壁及び側壁（左壁、右壁）からなる枠体と、枠体の底部に配設する底面パネルとを有する。
本発明は、外部からの入力荷重が連結部品と底面パネルとの締結部を介して電池ケース全体に分散される。
また、複数の保護部材のそれぞれにも電池モジュールの固定部と底面パネルとの締結部を設け、保護部材を介しても電池ケース全体に荷重を分散させてもよい。

本発明における強度部材は、前記連結部品は複数の保護部材を左右方向に延在させるものであって、前記連結部品に設けた前記底面パネルとの締結部よりも内側に前記電池モジュールの固定部を配置してあってもよい。
強度部材が受けた外部からの入力荷重は、外側から内側に伝達され、連結部品に伝達される。
この際、連結部品が外側に底面パネルとの締結部を、内側に電池モジュールの固定部を有することで、固定部に伝達される前に入力荷重を底面パネルへ逃がすことができ、電池モジュールに伝わる力が抑制される。

本発明においては、端末部品は枠体の側壁の内側に位置するように、この枠体に締結するのが好ましい。
このように、強度部材（端末部品）が直接左右壁に締結することで、外部からの入力荷重が効果的に強度部材に伝達され、その入力荷重が底面パネルとの締結部を介して電池ケース全体に分散される。
強度部材は複数の部品、部材で構成されることで、荷重を吸収しやすい。
なお、構成部品、部材の連結方法に限定はなく、例えば摩擦攪拌接合や溶接等で連結してもよい。

本発明において、前記強度部材を構成する複数の部品及び／又は部材は、それぞれ中空断面形状からなる押出材で製作してあってもよい。
中空部の変形によっても、入力荷重を吸収することができる。

本発明に係る強度部材の取付構造は、車両に搭載する電池ケース内に電池モジュールを固定保持するために用いられる強度部材の取付構造であって、前記電池ケースは枠体と、前記枠体の底部に底面パネルを連結してあり、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した一対の端末部品とを有し、前記一対の端末部品は前記枠体の左右の側壁の内側に位置するように該枠体に固定され、前記保護部品は複数の保護部材を連結部品にて連結してあり、前記連結部品は底面パネルに締結してあるとともに、前記電池モジュールの固定部を有していることを特徴とする。
このような取付構造を採用することで電池ケース全体がコンパクトになる。

本発明に係る車載電池ケース用強度部材は、連結部品を含んだ複数の部品及び部材から構成されるので外部荷重を吸収しやすく、少なくとも連結部品を介して荷重を底面パネルに分散させることができ、その結果として電池モジュールの保護効果が向上する。

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。 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。 図４におけるＡ領域の拡大図を示す。 実施例２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及びその取付構造を、以下図に基づいて説明する。
本発明における強度部材２０は、例えば車両のフロア下に搭載する電池ケース１０内に締結し、電池モジュール１００を固定するものである。
電池ケースの構造や材質に制限はなく、例えば図３に示すように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からなる枠体と、枠体の開口部を塞ぐように底面パネル１５が取り付けてあってもよい。
なお、便宜上、左右方向を外部からの衝撃を受けやすい方向とし、内外側は電池ケースを基準とする。

図１に示すように強度部材２０は保護部品と、その両側にそれぞれ連結された端末部品２１とからなる。
保護部品はさらに複数の保護部材２９に分割され、連結部品２８を介して左右方向に延在する。
連結部品２８は底面パネル１５に締結する締結部２７と、この締結部２７よりも内側に電池モジュール１００を固定する固定部２６を有する。
図１に示す連結部品２８は左右対称的な形状であるが、２つの部品を相互に端面で突き合せて当接することで左右方向に延在する連結部品であってもよい。
本発明においては、端末部品２１が締結部２２を有して電池ケースの左右壁１１，１２と締結し、保護部材２９が端末部品２１よりも内側に固定部２５を有して電池モジュール１００を固定する例である。
なお、保護部材２９にも底面パネル１５に締結する締結部を設けてもよく、その場合にも締結部よりも内側に電池モジュールとの固定部２５を設けることが好ましい。
なお、保護部品は例えば図６に示すように、２つの連結部品２８を連結する仲介部品３０をさらに有するものであってもよく、電池モジュールの構造や搭載数、電池ケースの構造等に合せて適宜選択できる。
また、本実施例の強度部材２０は端末部品２１や連結部品２８、保護部材２９をアルミニウム押出材で製作した例であるが、これに限定されない。

図２に、連結前の連結部品２８と保護部材２９の部分拡大図を示す。
連結部品２８は、上下方向に貫通する中空部２８ａを複数有するアルミニウム押出材である。
連結部品２８は、中空部２８ａよりも内側に電池モジュールとの固定部２６を、中空部２８ａよりも外側に底面パネルとの締結部２７を有し、外側に開口した略コ字状の挿入部２８ｂを締結部２７よりも外側に設けてある。
保護部材２９は、左右方向に貫通する中空部２９ａを複数有するアルミニウム押出材であり、その内側端部を連結部品２８の挿入部２８ｂに嵌合することで、連結部品２８と連結する。
例えば、摩擦攪拌接合により連結できるが、これに限定されない。

図３，４に、本実施例の強度部材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。
図３に示すように、左右壁１１、１２がその内壁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を有することで、この被締結部１１ｃと端末部品２１が有する締結部２２を締結できる。
これにより、強度部材２０が左右壁１１、１２に締結する。
本実施例における強度部材２０は、およそ左右方向中間に連結部品２８を有する。
そのため、本実施例においては、底面パネル１５のおよそ左右方向中間にブラケット１７を設け、このブラケット１７と連結部品２８が有する締結部２７をボルト締結する。
これにより、強度部材２０が底面パネル１５に締結する。
図４に示すように、強度部材２０の連結部品２８、保護部材２９がそれぞれ有する固定部２６，２５に、電池モジュール１００を保持する保持部１０１、１０２を固定する。
なお、本実施例の電池モジュール１００は、複数の二次電池からなる電池モジュールを左右方向から狭持する保持部１０１、１０１のほかに、連結部品２８の固定部２６に対応する位置に保持部１０２を有する例であるが、これに限定されるわけではない。
１つの連結部品２８が有する２つの固定部２６，２６には、前後両側からそれぞれ電池モジュール１００、１００ａの保護部１０２、１０２ａを左右互い違えにボルト固定できる。

図５に、図４のＡ領域を拡大した斜視図を示す。
例えば左壁１１が受けた外部荷重は、これに締結する端末部品２１を介して保護部材２９に伝達される。
図５に示すように、保護部材２９は連結部品２８に荷重を伝達するが、連結部品２８の締結部２７からボルトを介してブラケット１７に、ブラケット１７から底面パネル１５に荷重を分散させる。
そのため、締結部２７よりも内側の固定部２６から、保持部１０２を介して電池モジュール１００、１００ａへ荷重が伝達されるのを抑制できる。

本発明に係る強度部材は、車両に電池を搭載する際の保護効果の向上に有用である。

２０ 強度部材
２１ 端末部品
２６ 固定部
２７ 締結部
２８ 連結部品
２９ 保護部材

Claims (2)

1. 枠体と該枠体の底部に配置した底面パネルからなる電池ケース内に電池モジュールを収容して車両に搭載する場合に、前記電池ケース内に電池モジュールを固定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ている一対の端末部品とを有し、前記一対の端末部品は前記枠体の左右の側壁の内側にそれぞれ配置されるものであり、
   前記保護部品は電池モジュールを固定保持するものであって、複数の保護部材を連結部品にて連結してあり、前記連結部品は前記底面パネルに締結するための締結部と、電池モジュールを固定保持するための固定部とを有し、前記締結部よりも内側に前記固定部を配置してあることを特徴とする車載電池ケース用強度部材。
2. 車両に搭載する電池ケース内に電池モジュールを固定保持するために用いられる強度部材の取付構造であって、
   前記電池ケースは枠体と、前記枠体の底部に底面パネルを連結してあり、
   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した一対の端末部品とを有し、前記一対の端末部品は前記枠体の左右の側壁の内側に位置するように該枠体に固定され、
   前記保護部品は複数の保護部材を連結部品にて連結してあり、前記連結部品は底面パネルに締結してあるとともに、前記電池モジュールの固定部を有し、前記締結よりも内側に前記固定部を配置してあることを特徴とする強度部材の取付構造。