JP6310990B1 - バッテリモジュール固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト及び重量の増加を回避しつつ、バッテリモジュールのセル積層方向の荷重の増加に対応可能なバッテリモジュール固定構造を提供する。【解決手段】バッテリモジュール１と、該バッテリモジュール１が搭載されるモジュール固定プレート６とを固定するバッテリモジュール固定構造であって、バッテリモジュール１は、４つ隅部に配置された支持部材９を介してモジュール固定プレート６に締結され、該支持部材９は、エンドプレート４にボルト８で締結される第１固定部９１と、モジュール固定プレート６に固定される第２固定部９２と、第１固定部９１と第２固定部９２とを連結する連結部９３と、を有し、連結部９３は、第１固定部９１と第２固定部９２とを相対移動可能に連結する。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリモジュールとモジュール固定プレートとを固定するバッテリモジュール固定構造に関する。

従来より電動車両などにはバッテリモジュールが搭載されている。例えば、特許文献１〜３には、前後方向に複数のセルを積層して構成され、前面、後面、左面、右面、上面、及び下面を有するセル積層体と、該セル積層体の前面及び後面に配置されるエンドプレートと、該セル積層体の左面及び右面に配置されるサイドプレートと、を有するバッテリモジュールが開示されている。この種のバッテリモジュールを電動車両に搭載する場合は、通常走行時の振動だけでなく、衝突時の衝撃にも耐えうるように、バッテリモジュールと、該バッテリモジュールが搭載されるモジュール固定プレートとを固定することが要求される。

特開２００９−２６７０３号公報 特開２０１１−２３３０２号公報 特開２０１６−１４９２４４号公報

この種のバッテリモジュールでは、温度変化や経年劣化によるセルの変形（特に、膨張）に起因し、セル積層方向の荷重（セル反力）が増加する可能性がある。バッテリモジュール内部でセルの変形を吸収する場合には、単純にバッテリモジュールとモジュール固定プレートとをボルトで締結しておけばよいが、バッテリモジュール内部でセルの変形を吸収しない場合には、単純にバッテリモジュールとモジュール固定プレートとをボルトで締結すると、ボルト及びその周辺部品において、セル積層方向の荷重の増加に耐えうるだけの剛性と強度が必要になり、コスト及び重量の増加の要因となる。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コスト及び重量の増加を回避しつつ、バッテリモジュールのセル積層方向の荷重の増加に対応可能なバッテリモジュール固定構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
前後方向に複数のセル（例えば、後述の実施形態のセル２１）を積層して構成され、前面、後面、左面、右面、上面、及び下面を有するセル積層体（例えば、後述の実施形態のセル積層体２）と、該セル積層体の前記前面及び前記後面に配置されるエンドプレート（例えば、後述の実施形態のエンドプレート４）と、該セル積層体の前記左面及び前記右面に配置されるサイドプレート（例えば、後述の実施形態のサイドプレート５）と、を有するバッテリモジュール（例えば、後述の実施形態のバッテリモジュール１）と、該バッテリモジュールが搭載されるモジュール固定プレート（例えば、後述の実施形態のモジュール固定プレート６）とを固定するバッテリモジュール固定構造であって、
前記バッテリモジュールは、４つの隅部に配置された支持部材（例えば、後述の実施形態の支持部材９）を介して前記モジュール固定プレートに締結され、
該支持部材は、
前記エンドプレートにボルト（例えば、後述の実施形態のボルト７）で締結される第１固定部（例えば、後述の実施形態の第１固定部９１）と、
前記モジュール固定プレートに固定される第２固定部（例えば、後述の実施形態の第２固定部９２）と、
前記第１固定部と前記第２固定部とを連結する連結部（例えば、後述の実施形態の連結部９３）と、を有し、
前記連結部は、前記第１固定部と前記第２固定部とを相対移動可能に連結する。

請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
前記サイドプレートは、サイドプレート本体（例えば、後述の実施形態のサイドプレート本体５１）と、該サイドプレート本体から屈曲して前記エンドプレートの外側面に延設される固定片（例えば、後述の実施形態の固定片５２）と、を有し、
前記サイドプレート本体と前記固定片とを繋ぐ屈曲部（例えば、後述の実施形態の屈曲部５３）は、前記エンドプレートの前後方向の移動を許容する。

請求項３に記載の発明は、
請求項１又は請求項２に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
前記第１固定部は、前記エンドプレートの下面に沿う延設され、
前記第２固定部は、前記モジュール固定プレートの上面に沿う延設され、
前記連結部は、前記第１固定部及び前記第２固定部に対し垂直に延設される。

請求項４に記載の発明は、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
前記支持部材は、金属製の板材から構成され、
前記第１固定部、前記第２固定部、及び前記連結部は、前後方向及び左右方向から見てコ字形状を有する。

請求項５に記載の発明は、
請求項４に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
前記連結部は、平面視で曲線部（例えば、後述の実施形態の曲線部９４）を有する。

請求項６に記載の発明は、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
前記第１固定部には、ナット（例えば、後述の実施形態のナット１２）が溶接されている。

請求項７に記載の発明は、
請求項１〜６のいずれか１項に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
前記支持部材は、平面視で前記バッテリモジュールの前記隅部と略同形状を有する。

請求項８に記載の発明は、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
前記第１固定部の固定点（例えば、後述の実施形態の固定孔９１ａ）と前記第２固定部の固定点（例えば、後述の実施形態の固定孔９２ａ）とは、平面視でオフセットしている。

請求項１の発明によれば、バッテリモジュールは、４つの隅部に配置された支持部材を介してモジュール固定プレートに締結され、該支持部材は、バッテリモジュールのエンドプレートにボルトで締結される第１固定部と、モジュール固定プレートに固定される第２固定部と、第１固定部と第２固定部とを相対移動可能に連結する連結部と、を備えるので、バッテリモジュールのセル積層方向の荷重が増加してエンドプレートが移動しても、支持部材の第１固定部と第２固定部との相対移動によりエンドプレートの移動を吸収できる。これにより、ボルトの周辺部品の高強度化を抑制しつつ、バッテリモジュールを支持することが可能となる。

請求項２の発明によれば、バッテリモジュールのサイドプレートは、サイドプレート本体と、該サイドプレート本体から屈曲してエンドプレートの外側面に延設される固定片と、サイドプレート本体と固定片とを繋ぎ、エンドプレートの前後方向（セル積層方向）の移動を許容する屈曲部と、を備えるので、サイドプレートの高剛性化を回避し、コスト及び重量の増加をさらに抑制できる。

請求項３の発明によれば、支持部材の連結部は、第１固定部及び第２固定部に対し垂直に延設されるので、第１固定部と第２固定部との相対移動を許容しつつ、鉛直方向の耐荷重を確保できる。

請求項４の発明によれば、支持部材は、金属製の板材から構成され、第１固定部、第２固定部、及び連結部は、前後方向及び左右方向から見てコ字形状を有するので、金属製板材のねじれ変形によりエンドプレートの移動を吸収できる。

請求項５の発明によれば、連結部は平面視で曲線部を有するので、生技性がよい。

請求項６の発明によれば、第１固定部には、ナットが溶接されているので、ボルトを介したエンドプレートとの締結が容易になる。また、一枚の薄板から支持部材を構成することができる。

請求項７の発明によれば、支持部材は、平面視でバッテリモジュールの隅部と略同形状を有するので、平面視で支持部材がバッテリモジュールから張り出すことを回避し、バッテリモジュール同士の近接配置が可能になる。

請求項８の発明によれば、第１固定部の固定点と第２固定部の固定点とは平面視でオフセットしているので、締結作業時の作業性がよい。

本発明の一実施形態に係るバッテリモジュール固定構造を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリモジュール固定構造を示す要部断面図である。 本発明の一実施形態に係る支持部材の平面図である。 本発明の一実施形態に係る支持部材の側面図である。

以下、本発明のバッテリモジュール固定構造の一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係るバッテリモジュール固定構造は、バッテリモジュール１と、該バッテリモジュール１が搭載されるモジュール固定プレート６とを固定するための構造であり、バッテリモジュール１は、セル積層体２と、トップカバー３と、エンドプレート４と、サイドプレート５と、を備える。

セル積層体２は、前後方向に複数のセル２１を積層して構成され、前面、後面、左面、右面、上面、及び下面を有する。なお、「前後方向」とは、セル２１の積層方向を前後方向と定義したものであり、バッテリモジュール１が搭載される製品の前後方向とは無関係である。即ち、バッテリモジュール１が車両に搭載される場合、セル積層体２の積層方向は、車両の前後方向に一致してもよく、車両の上下方向、左右方向であってもよく、これらの方向から傾斜した方向であってもよい。

セル積層体２は、温度変化や経年劣化によるセル２１の変形に起因し、形状が変化する。特に、セル２１が積層される前後方向においては、セル２１の変形量（特に、膨張量）が蓄積されるので、セル積層体２を支持するための荷重（セル反力）が大幅に増加する可能性がある。

セル積層体２の上面には、複数のセル２１を電気的に接続するバスバー（図示せず）や、該バスバーなどを上方から覆うトップカバー３が配置される。また、セル積層体２の前面及び後面には、それぞれエンドプレート４が配置され、セル積層体２の左面及び右面には、それぞれサイドプレート５が配置される。

エンドプレート４は、セル積層体２の前面と後面とに当接し、セル積層体２のセル積層方向の荷重を受け止める。エンドプレート４の左右両端部には、上下方向に貫通するボルト挿通孔４１（図１では、前面側のエンドプレート４のみ表示）が形成されており、該ボルト挿通孔４１には、バッテリモジュール１をモジュール固定プレート６に固定するためのボルト７が挿通される。

サイドプレート５は、金属製の板材から構成されており、セル積層体２の左面又は右面に沿い、絶縁シート（図示せず）を介してセル積層体２の左面又は右面を支持するサイドプレート本体５１と、サイドプレート本体５１の前端及び後端から屈曲してエンドプレート４の外側面に延設され、複数のボルト８を介してエンドプレート４に締結される固定片５２と、を備える。

サイドプレート本体５１と固定片５２とを繋ぐ屈曲部５３は、セル積層体２のセル積層方向の荷重の増加に伴うエンドプレート４の前後方向の移動を許容する。本実施形態では、サイドプレート５を構成する板材の剛性を抑え、所定の荷重で屈曲部５３を拡開方向に変形させることで、エンドプレート４の前後方向の移動を許容している。

つぎに、本発明の一実施形態に係るバッテリモジュール固定構造について、図１及び図２を参照して説明する。

バッテリモジュール１は、４つ隅部に配置された支持部材９を介して板状のモジュール固定プレート６に締結される。支持部材９は、エンドプレート４にボルト７で締結される第１固定部９１と、モジュール固定プレート６に固定される第２固定部９２と、第１固定部９１と第２固定部９２とを連結する連結部９３と、を有する。本実施形態の第２固定部９２は、ボルト１０及びナット１１を介してモジュール固定プレート６に固定されるが、モジュール固定プレート６に対する第２固定部９２の固定方法はこれに限定されない。

連結部９３は、第１固定部９１と第２固定部９２とを相対移動可能に連結する。具体的には、セル積層体２のセル積層方向の荷重の増加に伴うエンドプレート４の前後方向の移動を許容するために、第２固定部９２に対する第１固定部９１の水平方向の相対移動を可能にしている。

本実施形態の支持部材９では、エンドプレート４の下面に沿う第１固定部９１と、モジュール固定プレート６の上面に沿う第２固定部９２と、を上下方向に沿う連結部９３で連結し、連結部９３のねじれ変形により第１固定部９１と第２固定部９２との水平方向の相対移動を許容している。

本実施形態の支持部材９では、第１固定部９１及び第２固定部９２に対し、連結部９３が垂直に延設されている。これにより、第１固定部９１と第２固定部９２との相対移動を許容しつつ、鉛直方向の耐荷重が確保される。

つぎに、本発明の一実施形態に係る支持部材９の具体的な形状について、図１〜図４を参照して説明する。

本実施形態の支持部材９は、一枚の金属製板材から打ち抜き加工及びプレス曲げ加工を経て形成されており、１つの第１固定部９１と、２つの第２固定部９２と、これらを連結する連結部９３と、を有する。第１固定部９１には、ボルト７が挿通される固定孔９１ａが形成され、第２固定部９２には、ボルト１０が挿通される固定孔９２ａが形成されている。

図３に示すように、第１固定部９１の固定孔９１ａは、平面視において、２つの第２固定部９２の固定孔９２ａとオフセットしている。即ち、第１固定部９１の固定孔９１ａは、平面視において、２つの第２固定部９２の固定孔９２ａと重なり合うことなく、２つの第２固定部９２の固定孔９２ａとともに三角形を形成するように配置される。具体的には、２つの固定孔９２ａの中心を結ぶ直線の垂直二等分線上に固定孔９１ａの中心が位置している。これにより、第１固定部９１がバッテリモジュール１から受ける荷重を２つの第２固定部９２でバランス良く支持できる。

図１、図２及び図４に示すように、第１固定部９１、第２固定部９２、及び連結部９３は、前後方向及び左右方向から見てコ字形状を有する。これにより、第１固定部９１と第２固定部９２とを近くに配置しつつ、金属製板材のねじれ変形により第１固定部９１と第２固定部９２との相対移動を許容できる。

図１及び図３に示すように、支持部材９は、平面視でバッテリモジュール１の隅部と略同形状を有する。具体的には、バッテリモジュール１の隅部に沿うように平面視Ｌ字状に形成され、バッテリモジュール１の隅部下方に配置される。これにより、平面視で支持部材９がバッテリモジュール１から張り出すことを回避し、バッテリモジュール１同士の近接配置を可能にしている。なお、連結部９３は、生技性の観点から平面視で曲線部９４を有するように構成されている。

図１〜図４に示すように、第１固定部９１の下面には、ボルト７を締結するためのナット１２が溶接されている。これにより、ナット１２が支持部材９と別体である場合に比べ、ボルト７を介したエンドプレート４との締結が容易になる。

以上説明したように、本実施形態のバッテリモジュール固定構造によれば、バッテリモジュール１は、４つの隅部に配置された支持部材９を介してモジュール固定プレート６に締結され、該支持部材９は、バッテリモジュール１のエンドプレート４にボルト８で締結される第１固定部９１と、モジュール固定プレート６に固定される第２固定部９２と、第１固定部９１と第２固定部９２とを相対移動可能に連結する連結部９３と、を備えるので、バッテリモジュール１のセル積層方向の荷重が増加してエンドプレート４が移動しても、支持部材９の第１固定部９１と第２固定部９２との相対移動によりエンドプレート４の移動を吸収できる。これにより、ボルト８の周辺部品の高強度化を抑制しつつ、バッテリモジュール１を支持することが可能となる。

また、バッテリモジュール１のサイドプレート５は、サイドプレート本体５１と、該サイドプレート本体５１から屈曲してエンドプレート４の外側面に延設される固定片５２と、サイドプレート本体５１と固定片５２とを繋ぎ、エンドプレート４の前後方向（セル積層方向）の移動を許容する屈曲部５３と、を備えるので、サイドプレート５の高剛性化を回避し、コスト及び重量の増加をさらに抑制できる。

また、支持部材９の連結部９３は、第１固定部９１及び第２固定部９２に対し垂直に延設されるので、第１固定部９１と第２固定部９２との相対移動を許容しつつ、鉛直方向の耐荷重を確保できる。

また、支持部材９は、金属製の板材から構成され、第１固定部９１、第２固定部９２、及び連結部９３は、前後方向及び左右方向から見てコ字形状を有するので、金属製板材のねじれ変形によりエンドプレート４の移動を吸収できる。

また、第１固定部９１には、ナット１２が溶接されているので、ボルト８を介したエンドプレート４との締結が容易になる。また、一枚の薄板から支持部材９を構成することができる。

また、支持部材９は、平面視でバッテリモジュール１の隅部と略同形状を有するので、平面視で支持部材９がバッテリモジュール１から張り出すことを回避し、バッテリモジュール１同士の近接配置が可能になる。

また、連結部９３は、平面視で曲線部９４を有するので生技性がよく、さらに第１固定部９１の固定孔９１ａと２つの第２固定部９２の固定孔９２ａとが平面視においてオフセットしているので、締結作業時の作業性がよい。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、サイドプレート５のサイドプレート本体５１には、複数の肉抜き部が設けられていてもよい。

１ バッテリモジュール
２ セル積層体
４ エンドプレート
５ サイドプレート
６ モジュール固定プレート
７ ボルト
９ 支持部材
１２ ナット
２１ セル
５１ サイドプレート本体
５２ 固定片
５３ 屈曲部
９１ 第１固定部
９１ａ 固定孔（固定点）
９２ 第２固定部
９２ａ 固定孔（固定点）
９３ 連結部
９４ 曲線部

Claims (8)

1. 前後方向に複数のセルを積層して構成され、前面、後面、左面、右面、上面、及び下面を有するセル積層体と、該セル積層体の前記前面及び前記後面に配置されるエンドプレートと、該セル積層体の前記左面及び前記右面に配置されるサイドプレートと、を有するバッテリモジュールと、該バッテリモジュールが搭載されるモジュール固定プレートとを固定するバッテリモジュール固定構造であって、
   前記バッテリモジュールは、４つ隅部に配置された支持部材を介して前記モジュール固定プレートに締結され、
   該支持部材は、
   前記エンドプレートにボルトで締結される第１固定部と、
   前記モジュール固定プレートに固定される第２固定部と、
   前記第１固定部と前記第２固定部とを連結する連結部と、を有し、
   前記連結部は、前記第１固定部と前記第２固定部とを相対移動可能に連結する、バッテリモジュール固定構造。
2. 請求項１に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
   前記サイドプレートは、サイドプレート本体と、該サイドプレート本体から屈曲して前記エンドプレートの外側面に延設される固定片と、を有し、
   前記サイドプレート本体と前記固定片とを繋ぐ屈曲部は、前記エンドプレートの前後方向の移動を許容する、バッテリモジュール固定構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
   前記第１固定部は、前記エンドプレートの下面に沿う延設され、
   前記第２固定部は、前記モジュール固定プレートの上面に沿う延設され、
   前記連結部は、前記第１固定部及び前記第２固定部に対し垂直に延設される、バッテリモジュール固定構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
   前記支持部材は、金属製の板材から構成され、
   前記第１固定部、前記第２固定部、及び前記連結部は、前後方向及び左右方向から見てコ字形状を有する、バッテリモジュール固定構造。
5. 請求項４に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
   前記連結部は、平面視で曲線部を有する、バッテリモジュール固定構造。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
   前記第１固定部には、ナットが溶接されている、バッテリモジュール固定構造。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
   前記支持部材は、平面視で前記バッテリモジュールの前記隅部と略同形状を有する、バッテリモジュール固定構造。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のバッテリモジュール固定構造であって、
   前記第１固定部の固定点と前記第２固定部の固定点とは、平面視でオフセットしている、バッテリモジュール固定構造。

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