JP7242687B2 - 複合バッテリ筐体 - Google Patents
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Description
図1及び2A~Dは、バッテリ筐体の下部構造の例示的な実施形態を示す。
図1及び3A-Dは、バッテリ筐体のカバー材の例示的実施形態を示す。いくつかの実施態様では、カバー材200は、車両動力システムを構成する個々のバッテリを受領するための「セル」の輪郭を画定し、「セル」を形成する複数の軸方向及び横方向の表面機構210を有する一体成形として形成することができる。このような表面機構210の存在は、接合面の適切な位置合わせを介して、各セル内でのバッテリの適切な設置の触覚的及び視覚的確認を提供することによって、組み立てを容易にする。
例えば、液体圧縮成形(LCM)プロセスを、カバー及び基材を製造するために採用することができる。更に、高圧樹脂転写成形(HP-RTM)を用いて、プレスと樹脂をツールに注入する前に、樹脂を部品の上にロボットで層状にすることができる。いくつかの例では、LCM技術が次のような利点(対HP-RTM)を提供することができる。
・樹脂がモールドの外側に適用されるのでサイクルタイムがより速い
・複雑なツーリングがより少ない
・予備成形が不要であり、従って、無駄がより少ない。
更に、所与のセル内への有害事象の封じ込めを容易にするために、カバー材200及び/又は基材100は部材の構造的完全性を損なうことなく(例えば、反り、薄化、孔の形成などなしに)、600℃の耐熱性を1時間示す材料から形成することができる。
図1及び4A-Dは、バッテリ筐体の格子支持構造300の例示的実施形態を示す。
図示の例示的な実施形態では、格子支持構造300がカバー材200の上面のスロット内、すなわち、表面機構210cによって形成された凹部内に適合するように寸法が決められ、形状が決められている。図4は、格子支持構造300と筐体の組み立てられたカバー材200及び基材100との一体化を示す。この例示的な実施形態では、格子支持構造300は、カバー材200内に成形された軸方向チャネル及び横方向チャネル、及びカバー材フランジ220の上面と完全に係合する、軸方向及び横方向に組み立てられた支持部材310、312を含み、カバー材が取り付けられた堅固な構造を提供する。この構成では、格子支持構造300が横方向の衝撃(支持部材312に沿った)又は正面/背面の衝撃(支持部材310に沿った)の場合に、剛性フレーム及び直接荷重経路を提供する。このように、バッテリ筐体を車両シャーシに組み付けて設置すると、カバー材及び格子支持構造体が車両の耐荷重床を形成する。
アクセスポイントは、筐体の水平軸に沿ってスライドさせることによって、又は筐体内に形成されたヒンジを中心に旋回させることによって、又は筐体の残りの部分から取り外すことによって開くことができる、密閉可能なパネルとして形成することができる。いくつかの実施形態では、アクセスポイント(及びその下にある交換可能な機器)がバッテリを含むセルから隔離された(すなわち、開いていない、又はそれと流体連通していない)区画内に配置される。この構成により、バッテリと周囲の空気との間で常に(つまりアクセスパネルが開いている場合でも)気密シールが維持される。
例えば、複合材料は第1の積層体層を有し、カーボンナノチューブ濃縮(例えば、グラフェン)複合プライの層(又は複数の層)を有し、接地面として作用する導電性表面を作製し、更に、電磁遮蔽機能を提供することができる。加えて、フェノール基複合材料の層を筐体の内部に形成して、破局的な故障を防止するとともにバッテリの熱暴走から保護する熱バリアを提供することができる。更に、アラミド、結晶性ポリエチレン、又はDyneemaから構成される外装層を組み込んで、局所的な衝撃(浸透)保護などを提供することができる。
Claims (20)
- 上面及び下面を有し、前記上面に、各セルの輪郭を画定する、複数の***した表面機構を有し、各セルが少なくとも1つのバッテリを受け入れるように構成された基材と、
上面及び下面を有するカバー材であって、各セルの輪郭を画定する、複数の従属的な表面機構をその下面に有し、その表面機構は、前記基材の前記表面機構に位置合わせされ、その上面に形成される少なくとも1つのチャネルを有し、そのチャネルは、前記下面に配置された従属的な表面機構と位置合わせされ、その長さに沿って延在する、カバー材と、
軸方向に延在する複数の支持部材と、横方向に延在する複数の支持部材とを含む格子支持構造と
を備え、
前記格子支持構造は、前記カバー材の前記チャネル内に少なくとも部分的に配置され、車両シャーシに取り付けられるように構成され、
前記格子支持構造の上面は前記カバー材の上面と面一である、車両シャーシ用のバッテリ筐体。 - 前記格子支持構造の支持部材は中空ビームを含む、請求項1に記載のバッテリ筐体。
- 前記格子支持構造は金属で構成される、請求項1に記載のバッテリ筐体。
- 前記格子支持構造は、各層において、前記支持部材の主軸と整列した少なくとも60%の補強ファイバを有する、連続したファイバ補強材の複数の層からなる、請求項1に記載のバッテリ筐体。
- 前記格子支持構造の上面は、前記車両シャーシに連結されている、請求項1に記載のバッテリ筐体。
- 前記格子支持構造の境界エッジは、前記車両シャーシのロッカーパネル間に配置される、請求項5に記載のバッテリ筐体。
- 各セルは、複数の対称セルを含む、請求項1に記載のバッテリ筐体。
- 前記格子支持構造は、
共通の断面を有する第1及び第2の軸方向支持部材と、
異なる断面を有する第3の軸方向支持部材と
を含む、請求項1に記載のバッテリ筐体。 - 前記カバー材の少なくとも1つの従属的な表面機構は、前記基材の少なくとも1つの***した表面機構よりも大きい距離だけ延在する、請求項1に記載のバッテリ筐体。
- 前記カバー材の前記表面機構は、前記基材の前記表面機構と係合して、少なくとも1つの閉じた容積のセルを形成する、請求項1に記載のバッテリ筐体。
- 前記カバー材は、その外周の周りに延在するフランジを有し、
前記格子支持構造の底面は、前記カバー材の前記フランジの前記上面と係合する、請求項1に記載のバッテリ筐体。 - 前記カバー材及び格子支持構造は、車両の荷重支持床を形成する、請求項1に記載のバッテリ筐体。
- 前記カバー材及び前記基材の少なくとも一方が、一体成形品として形成される、請求項1に記載のバッテリ筐体。
- 前記カバー材及び前記基材の少なくとも一方が、樹脂内に配置された強化ファイバで形成されている、請求項13に記載のバッテリ筐体。
- ファイバが、少なくとも1つのカーボンファイバ、グラスファイバ、アラミドファイバ、ポリエチレン又はポリプロピレンファイバを含む、請求項13に記載のバッテリ筐体。
- 樹脂が、エポキシ、不飽和イソフタル酸ポリエステル、ビニルエステル、メチルメタクリレート、又はフェノール樹脂のうちの少なくとも1つを含む液体熱硬化性樹脂である、請求項13に記載のバッテリ筐体。
- 樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、アクリル、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、又はポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂のうちの少なくとも1つを含む熱可塑性樹脂を含む、請求項13に記載のバッテリ筐体。
- 前記カバー材及び基材の少なくとも1つが、各層において、車両の軸方向に対するファイバの角度が+/-20°より大きく、+/-70°未満であるクロスプライ方式で整列された連続ファイバ強化材の複数の層を含む、請求項13に記載のバッテリ筐体。
- 前記カバー材及び基材の少なくとも1つが、各層が不規則に配向された不連続強化ファイバを有する複数の層を含む、請求項13に記載のバッテリ筐体。
- 車両シャーシ用のバッテリ筐体であって、
上面及び下面を有し、前記上面に、各セルの輪郭を画定する、複数の***した表面機構を有し、各セルが少なくとも1つのバッテリを受け入れるように構成された基材と、
上面及び下面を有するカバー材であって、各セルの輪郭を画定する、複数の従属的な表面機構をその下面に有し、その表面機構は、前記基材の前記表面機構に位置合わせされ、その上面に形成される少なくとも1つのチャネルを有し、そのチャネルは、前記下面に配置された従属的な表面機構と位置合わせされ、その長さに沿って延在する、カバー材と、
軸方向に延在する複数の支持部材と、横方向に延在する複数の支持部材とを含み、筐体内に含まれる各セルを囲う格子支持構造と
を含み、
前記格子支持構造の上面及び下面は厚さを規定し、前記格子支持構造の厚さは、該カバー材内のチャネルの深さと等しく、
前記格子支持構造の上面は前記カバー材の上面と面一である、バッテリ筐体。
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