JP2020083297A - 電池の車両搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の搭載スペースの省スペース化を図るのに有効で、保護効果が高く、温調機能を付与することも可能な電池の車両搭載構造の提供を目的とする。【解決手段】電池と、当該電池の底面又は／及び側面に配置した保護部材からなる電池モジュール体を有し、複数の前記電池モジュール体をケース体に連続的に配列してあることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、電気自動車，ハイブリッド自動車等の駆動源として搭載する電池の搭載構造に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車の分野においては、駆動用の二次電池が搭載されている。
一回の充電で走行可能な距離を伸ばすには電池の搭載量が多くなる。
その一方で車両の軽量化も要求されている。

例えば特許文献１には、複数の閉断面部を連設したバッテリトレイを車両の骨格部材に仮止め可能にした電気自動車のバッテリ搭載構造を開示する。
しかし、これではバッテリの搭載部位やスペースが車両の骨格に制限されるとともに、バッテリの搭載スペースが広くなる恐れがある。

特許文献２には、複数の冷却流路を内部に有する冷却器の上にバッテリセルを積層したバッテリ冷却システムを開示するが、バッテリセルの外部からの保護が不充分となる。

特開平７−３２３７３６号公報 特開２０１８−１２７０８７号公報

本発明は、電池の搭載スペースの省スペース化を図るのに有効で、保護効果が高く、温調機能を付与することも可能な電池の車両搭載構造の提供を目的とする。

本発明は、電池の車両搭載構造であって、電池と、当該電池の底面又は／及び側面に配置した保護部材からなる電池モジュール体を有し、複数の前記電池モジュール体をケース体に連続的に配列してあることを特徴とする。

ここで電池とは、充電により繰り返し使用可能な二次電池をいい、複数の電池セルを積層した略直方体の電池パックが使用されている。
本発明において、電池モジュール体とは、この電池と底面又は／及び側面に配置した保護部材とを合せて一体化したものをいう。

このように予め、電池と保護部材とを一体化した電池モジュール体にしてあると、複数の電池モジュール体をケース体の内側に敷き詰めるように、連続的に配置できる。
これにより、ケース体の内側に効率よく配列できるとともに、搭載の省スペース化を図ることができ、外部からの衝撃も保護部材を介して吸収しやすい。

保護部材の形状としては、電池の底面全体あるいは側面部のみでもよいが、下側からの外力と左右方向の外力との両方から保護するには、保護部材は、前記電池の底面と側面に位置する断面略Ｌ字形状又は断面略凹部形状であるのが好ましい。

また、本発明において、保護部材を中空断面形状にすると、電池の保護効果が向上するのみならず、この中空部を利用して冷媒を流したり、熱交換器を挿入することで温調機能を付与することもできる。
本発明において保護部材は、放熱フィン部を有していてもよい。

本発明において、ケース体はその内側に複数の電池モジュール体を配列するためのものである。
ケース体は、複数の電池モジュール体を連続的に敷き詰めるように並べることができれば、各種構造を採用することができるが、車両のフロア等に搭載する場合には、ケース体の底部側が車外に露出する態様も考えられる。
そのような場合には、ケース体は、底部材と当該底部材から立設した枠状の側壁部とを備えた収容部を有し、前記収容部に複数の前記電池モジュール体を配列してあるのが好ましい。
ここで、側壁部を形成する枠の形状に制限はないが、略直方体の電池モジュール体を収容しやすい形状としては、フロント部材とリア部材の両端部を左右のサイド部材で連結した矩形形状であってもよい。

枠を矩形形状にすると、ケース体の側壁部に沿って外部からの衝撃を吸収するための補強部材をケース体の前後，左右、必要な部位にのみ配置することができ、ケース体の内側にこの収容部を仕切るように補強部材を配置することもできる。

本発明に係る電池を車両に搭載するための構造にあっては、予め電池とその保護部材とを一体化してあるので、ケース体に複数個並べるように配列することができ、省スペース化を図ることができる。
保護部材に中空部を設けると、その部分に流体を通すことで温調機能を付与することもでき、放熱フィンを設けてもよい。
ケース体の必要な部位に補強部材を配置することもできる。
例えば、ケース体を底部材と、これから立設した枠状の側壁部とで形成すると、外部からの水密性を確保しやすく、底部や側壁部から加わる外力に対する保護効果が高い。

電池と保護部材とを一体化した電池モジュール体をケース体に収容した構造例を（ａ）に示し、（ｂ）は電池と保護部材とを分離した状態を示す。 図１のＡ−Ａ線断面図を示す。 図１のＢ−Ｂ線断面図を示す。 電池と保護部材との位置関係を示した断面図であり、（ａ）は分離状態、（ｂ）は連結状態を示す。 補強部材の部分の断面図を示す。 ケース体の構造例を示す。 ケース体の分解図を示す。 （ａ），（ｂ）は冷却構造の例を示す。 電池の底部に直接熱交換部材を配置した例を示す。 保護部材の実施例２を示す。 実施例２の断面図を示す。 電池と保護部材との連結例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図を示す。 保護部材とカバーとの関係を示す。

電池を車両に搭載するためのケース体及び電池モジュール体の構成例を以下、図に基づいて説明する。
図１（ａ）は、ケース体２０の内側の収容部に複数の電池モジュール体１０を配列した状態を示す。
図１（ｂ）は、電池１１と保護部材１２との一体化の例を示す。
本実施例の保護部材１２は、アルミニウム合金の押出材で製作してあり、外形略Ｌ字形状の中空断面形状になっている。
保護部材１２は、電池１１の底面に当接する基底部１２ａと、この基底部１２ａから折り曲げるように立設した側部１２ｂからなっているが、基底部１２ａと側部１２ｂとは別部材でもよく、本実施例のようにＬ字形状に一体化したものでもよい。
また、基底部１２ａの両側の側辺部から対向して一対の側部１２ｂを立設した略凹部形状でもよい。

電池１１は、複数の電池セルが積層連結されたものや、これを容器に収容したパック状のもの等その構造に制限はないが、本発明においてはこの電池１１と保護部材１２とを予め連結することで、一体化した点にある。

ケース体２０は、図６，７に示すように板状の底部材２１と、その上に図５に示したように溶接２７等にて連結した枠部材からなる。
枠部材は、底部材２１から側壁部を枠状に立設したことにより、この底部材２１と側壁部を水密状態に接合でき、内側に電池モジュールを収容した場合に外部からの雨水等の浸入を防止する。
枠部材は、フロント部材２２とリア部材２３を対向配置し、それぞれの端部間をサイド部材２４，２５にて連結した例になっている。
本実施例では、図６に示すようにケース体２０の収容部を２つのエリアに仕切るように、中央部に中空断面形状からなる補強部材３３をセンター部材として配置してある。

本実施例では、図２にＡ−Ａ線断面図，図３にＢ−Ｂ線断面図を示すように、フロント部材２２，リア部材２３，サイド部材２４，２５のいずれも断面略コ字形状からなり、底辺部（２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ）、側辺部（２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ）及び上片部（２２ｃ，２３ｃ，２４ｃ，２５ｃ）からなっている。
これにより、フロント部材２２，リア部材２３，サイド部材２４，２５のいずれの外側にも補強部材を配置することができる。
フロント部材は車両の前方側としたが、配置方向に制限はない。
この場合に、電池を車両に搭載した際に衝撃を吸収する必要がある方向の側面に、補強部材を配設することができる。
本実施例は、図７に示すように両側のサイド部材２４，２５の外側に沿って、日字断面形状の補強部材３１，３２を配設した例になっている。
枠部材及び補強部材は、アルミニウム合金の押出材で製作することができる。

電池モジュール体１０は、図１に示すようにケース体２０の収容部に図２に示すように、連続的に詰め込むように配列してある。
電池１１と保護部材１２とを一体化した電池モジュール体１０となっているので、ケース体の収容部に順次並べるだけで、電池モジュール体１０同士が順次当接するように配列されるので、省スペース化と保護効果向上の両方を図ることができる。
本実施例では、さらに一方の保護部材の基底部１２ａの端部１１２ａと、他方の保護部材の基底部１２ａの端部２１２ａとが、部分的に重なり合うように、または相互に当接するように配列した例になっている。

電池モジュール体１０は、図１（ｂ）に示すように基底部１２ａの端部に設けた取付孔１２ｅを介して、図５に示すようにサイド部材２５等の取付部２５ｄと、図６に示すように中央部の補強部材（センター部材）３３の底部側に設けた取付片３３ｄの間に掛け渡すように配置し、ボルト２６等にて固定してもよい。

保護部材を中空断面形状にしたことにより、図８（ａ）に示すように１つの中空部１２ｃの両側端部付近に、パイプ材４０と塞ぎ部材４１にて冷媒流路を形成したり、図８（ｂ）に示すようにパイプ部４２と熱交換器４３からなる冷却管を中空部に配設してもよい。
また、図９に示すように電池１１の底面に直接的に接するように熱交換部材１３を配置してもよい。

図１０，１１に本発明に係る保護部材１２の実施例２を示す。
図１０は斜視図で、図１１は断面図である。
本実施例２も複数の電池モジュール体１０を配列したものであるが、本実施例は保護部材１２に各種温調機能を付与した例になっている。
まず、基底部１２ａの上面にヒートシンク１４を取り付けた例となっている。
ヒートシンク１４は、中空部１２ｃに流れる温調流体と電池１１の底部との間にて、相互の熱交換がしやすいようにしたものである。
基底部１２ａの上面にヒートシンク１４の取付用リブ１２ｆ，１２ｆと、ヒートシンク１４の位置決めリブ１２ｇを設けた例になっている。
ヒートシンク１４の上面と電池１１の底面との間に熱伝導性シート１５を介在させた例になっている。
熱伝導性シート１５は、図１２に示すように電池１１の取付時の締結力で密着されている。

本実施例２では、側部１２ｂにも温調機能を付与した例になっている。
側部１２ｂの外側の面に複数の放熱フィン部１２ｉを形成した例になっている。
また、側部１２ｂの内側の面にはヒーターや消火剤１６の取付片１２ｈ，１２ｈを設けてあり、必要に応じてシート状の消火剤を取り付けたり、ヒーター等のプレート材を取り付けることもできる。
例えば消化剤を取り付けると、他の電池モジュール体１０への広がりを抑えることができる。

図１２（ａ）は電池１１の取付端部の平面図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ線断面図を示す。
電池１１の端部には取付ブラケット１１ｂを有し、この取付ブラケット１１ｂは略Ｌ字断面になっていて、Ｌ字状に折り曲げた下部と基底部１２ａとの間にヒートシンク１４を挟み込むようにして、ボルト１７等にて締結した例になっている。
なお、保護部材１２とケース体とは、ボルト１８にて締結されている。

本実施例２は図１３に示すように、電池１１の端部の下部には樹脂製の枠材１１ａを取り付けてあり、この枠材１１ａを側部１２ｂに設けた最下段の放熱フィン部１２ｊで上側から押え付けるようにしてある。
このようにすると、カバー部材１９等の上部側から荷重が負荷された場合に、その荷重が枠材１１ａを介して基底部１２ａ側に伝達されるので、電池の保護効果が高い。
このように放熱フィン部に電池の押え機能を付与すると、電池モジュール体１０の振動抑制と温調機能を同時に有するようになり、部品点数の低減と省スペース化を図ることができる。

１０ 電池モジュール体
１１ 電池
１２ 保護部材
２０ ケース体
２１ 底部材
２２ フロント部材
２３ リア部材
２４ サイド部材
２５ サイド部材
３１ 補強部材

Claims (6)

1. 電池と、当該電池の底面又は／及び側面に配置した保護部材からなる電池モジュール体を有し、
   複数の前記電池モジュール体をケース体に連続的に配列してあることを特徴とする電池の車両搭載構造。
2. 前記保護部材は、前記電池の底面と側面に位置する断面略Ｌ字形状又は断面略凹部形状であることを特徴とする請求項１記載の電池の車両搭載構造。
3. 前記保護部材は、中空断面形状からなり、温調機能を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の電池の車両搭載構造。
4. 前記保護部材は、放熱フィン部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電池の車両搭載構造。
5. 前記ケース体は、底部材と当該底部材から立設した枠状の側壁部とを備えた収容部を有し、
   前記収容部に複数の前記電池モジュール体を配列してあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電池の車両搭載構造。
6. 前記ケース体は、外部からの衝撃を吸収するための補強部材を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電池の車両搭載構造。

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