JP5552156B2 - パワーバッテリモジュール - Google Patents

Description

本発明は、バッテリアッセンブリに関する。より詳細には、特に電動車両用のパワーバッテリモジュールに関する。

生活水準が向上するにつれて、電動自動車などの電動車両に対する要求が高まっている。その一方で、地球規模での環境汚染と石油の枯渇の問題は悪化している。石油やガスなどの従来のエネルギーは、早晩使い尽くされる。上述の背景に鑑みて、ＨＥＶ／ＥＶ（ハイブリッド自動車／電気自動車）が発明された。ＨＥＶ／ＥＶの主動力として用いられる動力源は、リチウムイオン電池や他の新たなグリーンエネルギーである。グリーンエネルギーは、地球規模での環境汚染と石油の枯渇の問題を緩和するのに役立つ。しかしながら、バッテリモジュールの設計には、多くの考慮すべき要素がある。バッテリモジュールの性能が自動車の要求を満足することを保証するだけでなく、電池の安全性と信頼性の保証を考慮する必要がある。さらに、パワーバッテリモジュールと自動車を適合させるには、自動車全体の容積と重量を減少させることを考慮する必要がある。このことは、パワーバッテリモジュールの構造に密接に関連する。

図１は、従来のパワーバッテリモジュールの構造を示している。パワーモジュールは、複数個のセル４’を含み、該セル４’は互いに接続されている。仕切り板５’は、隣接する２個のセルの間に配置される。バッテリモジュールは、バッフル板１’と引張棒２’で固定される。図１を参照すると、バッテリモジュールは、図１に示すようにＸ軸方向とＺ軸方向に強固に固定される構造である。しかしながら、バッテリパックは、Ｙ軸方向には固定されない。自動車の内部に固定されたバッテリモジュールは、多方向から多くの衝撃を受けるので、セルはＹ軸方向に緩むようになる。したがって、従来技術では、バッテリモジュールを強固に固定できないので、バッテリモジュールの信頼性と安全性が低下する。

上記実情に鑑みて、本発明は、少なくとも１つの従来技術の問題を解決することを目的とする。そのために、構成が簡単で、パワーバッテリモジュール中において、バッテリパックを、３次元方向の全てに強固に固定できるパワーバッテリモジュールが提供される必要がある。

本発明の一実施形態によれば、パワーバッテリモジュールが提供される。該パワーバッテリモジュールは、直列または並列に接続された複数個のセルを含むバッテリパックと、上部ケースと、上部ケースと結合してチャンバを形成するように作られて、該チャンバにバッテリパックを配置して、該バッテリパックを高さ方向に強固に保持する下部ケースと、下部ケースと上部ケースの間にあるバッテリパックの側面において、長さ方向に配置されて、バッテリパックを幅方向に固定する少なくとも１枚のバッフル板と、前記バッテリパックの長さ方向において、下部ケースの底部の内表面と上部ケースの頂部の内表面の少なくとも一面に形成されて、バッテリパックを長さ方向に固定する少なくとも１個のボスと、を含む。

本発明によれば、パワーバッテリモジュール中のバッテリパックは、上部ケース、下部ケース、および上部ケースと下部ケースの内部構造の設計によって、３方向に強固に固定されるので、パワーバッテリモジュールの信頼性を改善し、バッテリパックの寿命を延ばすことができる。さらに、自動車のパワーバッテリパックの容積を低減し、パワーバッテリモジュールを簡単に組み立てることができるので、生産とメンテナンスが簡単になる。

本発明の上述の特徴と利点および他の特徴と利点は、添付の図面を参照すると、本発明の好適な実施形態についての以下の詳細な説明から、より明確に理解できる。

従来技術のパワーバッテリモジュールを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパワーバッテリモジュールを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパワーバッテリモジュールをＹ−Ｚ平面に沿って示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るパワーバッテリモジュールをＸ−Ｚ平面に沿って示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るパワーバッテリモジュールを示す平面図である。

本発明の、上述およびその他の特徴と利点、および追加的な特徴と利点は、図面を参照すると、以下の実施形態の詳細な説明から、さらに明確に理解できる。

以下では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向は、パワーバッテリモジュールの方向を示すのに用いられる。もっとも、該表現は、限定するものではなく、説明の目的で使用される。説明のために、高さ方向、長さ方向および幅方向のような他の用語を使用できるのは、当業者にとって明らかであり、これらの用語はそれぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向と等価である。

本発明の一実施形態によれば、パワーバッテリモジュール１００が提供される。パワーバッテリモジュール１００は、バッテリパック９、上部ケース６、下部ケース７を含む。バッテリパック９は、直列または並列に接続された複数個のセル９１を含む。下部ケース７は、上部ケース６と結合してチャンバを形成するように作られて、該チャンバにバッテリパック９を配置して、バッテリパック９のＺ軸方向にバッテリパック９を強固に保持する。少なくとも１枚のバッフル板８は、下部ケース７と上部ケース６の間にあるバッテリパック９の側面において、長さ方向に配置されて、バッテリパック９をＺ−Ｘ平面内に固定する。少なくとも１個のボスは、バッテリパック９のＹ軸方向において、下部ケース７の底部の内表面と上部ケース６の頂部の内表面の少なくとも一面に形成されて、バッテリパック９をＹ軸方向に固定する。

以下では、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施形態に係るパワーバッテリモジュールの分解斜視図を示している。図２において、一対のバッフル板８が、セル９１の２個の最外端のそれぞれに沿って長さ方向に配置され、下部ケース７と上部ケース６の間に置かれる。図７に示すように、複数個のボス７６、例えば、２個のボスが、バッテリパック９の底部の表面と平行をなす下部ケース７の底部に配置されてもよい。もっとも、本発明の一実施形態によれば、ボス７６は、バッテリパック９の頂部表面と平行をなす上部ケース６の頂部の内表面に形成されてもよい。上部ケース６と下部ケース７は、バッテリパック９をＺ軸方向に強固に配置するように構成されてもよい。バッフル板８は、バッテリパック９をＹ軸方向に強固に配置するように構成され、図７に示すように、ボス（７６）は、バッテリパック９をＸ軸方向に強固に配置するように構成されてもよい。

本発明のある実施形態では、ボス７６は、下部ケース７の底部の内表面に配置され、図２に示すように、バッテリパック９の前面と平行をなしているので、バッテリパック９をＸ軸方向に配置できる。バッテリパック９をＸ軸方向により信頼性高く配置するために、ボス７６は、下部ケース７の底部の内表面と上部ケース６の頂部の内表面に配置されると好ましい。前記ボスは、図２に示すように、バッテリパック９の前面と平行をなしている。

本発明のある実施形態では、バッフル板８の材料はプラスチックであってもよい。該プラスチックは、適度な機械強度、熱変形温度、低温脆化特性、および化学的腐食に対する耐性などを備える絶縁体である。バッフル板８は、バッフル板８の側面に突起部８１を有して形成されてもよく、係合溝７５は、下部ケース７の側面に形成されて、バッフル板８を固定してもよい。これに代えて、上部ケースの側面に、係合溝７５を形成してもよい。バッフル板８は、台形状の断面を有する、厚さが約１．５−１０ｍｍの板として構成されてもよい。

隣接するセル９１の間の接触を避けるために、隣接するセルの間に仕切り板を挿入してもよい。該仕切り板は、バッテリパック９の要求に合致する機械強度、耐摩耗性、低温脆化特性、および化学腐食に対する耐性を有する絶縁性のプラスチック材料で形成される。

パワーバッテリモジュール１００が損傷すると、パワーバッテリモジュール１００内の液体が漏洩する。その場合、電動車両が水雰囲気中を走行する、例えば、ハイブリッド車が水浸しの道路を通ると、パワーバッテリモジュール１００は、通常通りに作動し続ける。液体の漏洩を避けたり、パワーバッテリモジュール１００の信頼性を保証するために、本発明のある実施形態では、上部ケース６と下部ケース７の少なくとも一方に、シール材をさらに備えてもよく、該シール材は、上部ケース６または／および下部ケース７の係合表面に配置されてもよい。シール効果を改善するために、上部ケース６と下部ケース７の少なくとも一方に、シール溝７４をさらに備えてもよく、該シール溝は、上部ケース６または／および下部ケース７の一方に形成される。シール材は、シール溝７４中に配置される。シール材１０の材料には、適度な歪み特性と化学的腐食に対する耐性を有するゴムが選ばれてもよい。

一対の電極出口６２は、下部ケース７の両側面に配置される。該下部ケースは、セル９１のアノードおよびカソードと接続されるように構成される。さらに、電池の温度を調節するために、ガス通過口が下部ケース７に形成されてもよい。

上部ケース６は、スナップフィット方式で下部ケース７に接続されてもよい。これに代えて、上部ケース６と下部ケース７は、上部ケース６と下部ケース７の４つの側面に配置される複数個の接続孔を有してもよい。上部ケース６にある接続孔は、下部ケース７にある接続孔と対向している。スタッドボルトなどの接続材が、接続孔を貫通して、上部ケース６と下部ケース７を適宜接続してもよい。そのため、バッテリパック９は、Ｚ軸方向に強固に配置される。

上部ケース６と下部ケース７は、上部ケースと下部ケースの外表面に補強リブを備えて形成することもできる。補強リブによって、パワーバッテリモジュール１００の機械強度が高められ、パワーバッテリモジュールが、衝突時に損傷することを防止できる。補強リブは、上部ケース６と下部ケース７が受ける応力に応じて、上部ケース６と下部ケース７の外表面に対して、垂直または水平にそれぞれ配置されてもよい。上部ケース６と下部ケース７の厚さは約３−５ｍｍ、補強リブの厚さは約５−１２ｍｍであってもよい。上部ケース６と下部ケース７の材料は、適度な機械強度、熱変形温度、低温脆化特性、および化学的腐食に対する耐性を有するプラスチックであってもよい。プラスチック製のバッフル板８、上部ケース６および下部ケース７によって、パワーバッテリモジュール１００の重量は低減され、それに伴って、電動車両全体の重量も低減される。

以下では、図面について詳細に説明する。図２は、本発明の一実施形態に係るパワーバッテリモジュール１００の分解斜視図を示している。図２において、上部ケース６は、上部ケース６の側面に配置された複数個のねじ状の接続穴６３を有している。下部ケース７は、下部ケース７に形成された複数個のねじ状の接続穴７３を有している。上部ケース６のねじ状の接続穴６３は、下部ケース７のねじ状の接続穴７３に対向している。上部ケース６は、ボルトまたはネジによって下部ケース７に接続される。また、バッテリパック９は、Ｚ軸方向に強固に配置される。つまり、バッテリパック９は、バッテリパック９の幅方向に配置される。

図３を参照すると、下部ケース７は、下部ケース７の係合表面に形成されたシール溝７４をさらに含み、シール材１０を収容している。本発明のある実施形態では、上部ケース６は、上部ケース６の係合表面に形成されたシール溝をさらに含む。優れたシール効果を得るために、シール材１０は、シール溝７４内に配置されると好ましく、それにより、衝突によるバッテリ液の漏洩が原因となる短絡を避けることができる。

上部ケース６の材料は、ポリフェニレンオキシドである。上部ケース６の強度を保証するために、補強リブ６１は、一体注入成形によって、上部ケース６に接して形成される。下部ケース７の材料は、ポリフェニレンオキシドと１０％のグラスファイバーからなるものである。補強リブ７１は、下部ケース７に形成され、下部ケース７の強度を保証している。

図３は、本発明の一実施形態に係るパワーバッテリモジュール１００のＹ−Ｚ平面に沿った断面図を示している。図２と３を参照すると、バッフル板８は、バッテリパック９の２個の最外端のセルにそれぞれ配置される。図１に示すように、バッフル板８は突起部８１を含む。下部ケースは係合溝７５を含む。バッフル板８は下部ケース７に合わせられ、バッテリパック９は、バッフル板８によって相応に固定される。そのため、バッテリパック９は、Ｙ軸方向に配置される、つまり、バッテリパック９は、バッテリパック９の厚さ方向に配置される。本発明のある実施形態では、上部ケース６も係合溝７５を含む。バッフル板８は、下部ケース７と上部ケース６にそれぞれ取り付けられる。

図５に示すように、下部ケース７は、下部ケース７の右側に配置された一対の電極出口６２をさらに含む。該一対の電極出口は、セルのアノードとカソードを接続するように構成される。図３に示すように、バッテリパック９の温度を調節するガス通過口７１は、下部ケース７の右壁に形成される。

図４は、本発明の一実施形態に係るパワーバッテリモジュール１００のＸ−Ｚ平面に沿った断面図を示している。図４に示すように、ボス７６は、下部ケース７の底部の内表面に形成され、ボス７６は、バッテリパック９の端部（図４中に図示せず）と平行をなしている。バッテリパック９が下部ケース７内に配置されると、バッテリパック９は、ボスによって固定される。このように、バッテリパック９は、Ｘ軸方向に強固に固定される。

上述の記載は、説明のためのものであり、特定の実施形態を参照して記載されている。もっとも、上記の例示的な議論は、本発明を包括することや、本発明を開示された正確な形態に限定することを意図したものではない。上記の教示を考慮すると、多くの修正および変形が可能である。本発明の原理とその実用例を最良に説明し、他の当業者が、本発明と、意図される特別な用途に合致するように種々の修正を伴った種々の実施形態とを最良に使用できるように、本願の実施形態は選択され記載されている。

（関連出願の相互参照）
本願は、中華人民共和国国家知識産権局に２００９年４月３０日に出願された、中国特許出願第２００９２０１３１２７２．Ｘ号についての優先権の利益を主張し、その内容の全ては、ここに参照されて包含される。

Claims (10)

1. 直列または並列に接続された複数個のセルを含むバッテリパックと、
   上部ケースと、
   前記上部ケースと結合してチャンバを形成するように作られて、前記チャンバに前記バッテリパックを配置して、前記バッテリパックを高さ方向に強固に保持する下部ケースと、
   前記下部ケースと前記上部ケースの間にある前記バッテリパックの側面において、前記セルの２個の最外端のそれぞれに沿って長さ方向に配置されて、前記バッテリパックを幅方向に固定する一対のバッフル板と、
   前記バッテリパックの長さ方向において、前記下部ケースの底部の内表面と前記上部ケースの頂部の内表面の少なくとも一面に形成されて、前記バッテリパックを長さ方向に固定する少なくとも１個のボスと、
   前記バッフル板の幅方向に形成された突起部と、
   前記上部ケースおよび／または前記下部ケースの側面に形成されて、前記バッフル板を固定する係合溝と、を含む、
   パワーバッテリモジュール。
2. 前記バッフル板は、台形状の断面を有する板として構成される、
   請求項１に記載のパワーバッテリモジュール。
3. 前記バッフル板の厚さは、１．５−１０ｍｍである、
   請求項１に記載のパワーバッテリモジュール。
4. さらに、隣接するセルの間に挿入される少なくとも１枚の仕切り板を含む、
   請求項１に記載のパワーバッテリモジュール。
5. さらに、前記上部ケースと前記下部ケースの係合表面の間に備えられるシール材を含む、
   請求項１に記載のパワーバッテリモジュール。
6. 前記上部ケースと前記下部ケースの少なくとも一方は、前記シール材が配置されたシール溝を備えて形成される、
   請求項５に記載のパワーバッテリモジュール。
7. 前記上部ケースと前記下部ケースは、対向する接続孔を備えて形成され、
   前記上部ケースと前記下部ケースは、前記接続孔を貫通する接続材によって固定される、
   請求項１に記載のパワーバッテリモジュール。
8. 前記上部ケースと前記下部ケースは、前記上部ケースと前記下部ケースの外表面にそれぞれ補強リブを備えて形成される、
   請求項１に記載のパワーバッテリモジュール。
9. 前記上部ケースと前記下部ケースの厚さは３−５ｍｍであり、前記補強リブの厚さは５−１２ｍｍである、
   請求項８に記載のパワーバッテリモジュール。
10. 一対の前記バッフル板は、前記バッテリパックの両側面において、長さ方向に配置される、
    請求項１に記載のパワーバッテリモジュール。

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