JP7504827B2 - バッテリモジュール、車両用バッテリパック、及び電動車両 - Google Patents
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Description
本件は、上記のような課題に鑑み創案されたものであり、バッテリモジュールの剛性を高めつつ、エネルギー密度の低下を抑制することを目的の一つとする。
(1)本適用例に係るバッテリモジュールは、複数のバッテリセルが所定の積層方向に積層されたセル積層体と、前記セル積層体の前記積層方向の両端面に配置された一対のエンドプレートと、前記セル積層体の前記積層方向の中間部に配置され、前記バッテリセルに対向する一対の主面と前記主面の外縁どうしを繋ぐ複数の側面とを有する中間プレートと、を含み、前記中間プレートは、複数の前記側面の少なくとも一つにおいて前記積層方向と交差する交差方向に延びる凹部を有することを特徴としている。
また、中間プレートの側面の少なくとも一つに凹部が設けられるため、凹部を他部材の収容スペースとして利用できる。例えば、エンドプレートと中間プレートとの間に積層された複数のバッテリセルを積層方向の両側から挟持するベルト(後述の第一ベルト)の一部を凹部に配置すれば、エンドプレートと中間プレートとの間に積層されたバッテリセルを積層方向の両側からベルトで挟持できる。この場合には、バッテリモジュールの剛性を更に高められる。
さらに、第一ベルトの内帯部が中間プレートの凹部に配置されることで、第一ベルトの内帯部を配置するためのスペースを別途確保する必要がなくなるため、省スペース化を実現できる。よって、エネルギー密度の低下を更に抑制できる。
この場合には、交差方向を押出方向として、中間プレートを押出成形により容易に製造できる。よって、中間プレートの製造容易性を高められるとともに、中空部により中間プレートの軽量化を図れる。
また、第一補強プレートが中間プレートの凹部に収容されることで、第一補強プレートを配置するためのスペースをハウジング内に別途確保する必要がなくなることから、省スペース化を実現できる。したがって、ハウジングの剛性を高めつつも、車両用バッテリパックの大型化や高重量化を回避しながら出力を高めることが可能となるため、エネルギー密度の低下を抑制できる。
このような締結構造が設けられれば、第一補強プレートに対する中間プレートの変位を防止できる。このため、ハウジング内におけるバッテリモジュールの位置を安定化できるとともに、中間プレートの位置が安定化することでバッテリモジュール自体の変形を更に抑制できる。よって、車両用バッテリパックの信頼性を高められる。
また、中間プレートが第一補強プレートに締結されれば、中間プレートを底プレートに締結しなくても済むため、底プレートに締結代を設ける必要がなくなり、底プレートの薄肉化を実現できる。
このような電動車両によれば、上記のとおり車両用バッテリパックにおいてハウジングの剛性が高められるとともにエネルギー密度の低下が抑制されることから、衝突時であっても車両用バッテリパックの保護性能を確保できるとともに、良好な航続距離を実現できる。
図1に示すように、本実施形態に係る電動車両20は、駆動用のバッテリパック(車両用バッテリパック)10を備え、バッテリパック10に蓄えられた電力で図示しない電動モータを駆動することにより走行する電気自動車又はハイブリッド自動車である。ここでは、電動車両20として、キャブ21及び荷箱22を備えたトラックを例示する。なお、図1では、キャブ21及び荷箱22を二点鎖線で示す。
本実施形態の凹部4dは、一方(図4では下側)の横面4bにおいて幅方向Dw(積層方向Doと交差する交差方向)に延びている。凹部4dは、略直方体形状の空間をなし、各縦面4cにおいて略矩形状に開口する。
第二ベルト6は、一対のエンドプレート3よりも積層方向Doの外側にそれぞれ配置される一対の第二外帯部6aを有する。本実施形態の第二外帯部6aはいずれも、幅方向Dwに延びている。一対の第二外帯部6aは、一対のエンドプレート3にそれぞれ当接配置される。なお、第二ベルト6において、一対の第二外帯部6aの両端部どうしを繋ぐ第二中間部6cはいずれも、積層方向Doに延びており、加温ホイル11の幅方向Dwの外側に配置される。
ハウジング30は、バッテリモジュール1が載置される底プレート31と、底プレート31の外縁から立設されてバッテリモジュール1を囲む筒状をなす枠体32とを有する。ここでは、矩形状をなす底プレート31と、底プレート31の外縁に対応する四辺から立設されて四角筒状をなす枠体32とを例示する。底プレート31は、枠体32や後述の第一補強プレート7及び第二補強プレート8よりも薄く(厚みが小さく)形成されている。なお、ハウジング30には、底プレート31及び枠体32で囲まれる空間を上方から閉鎖する蓋プレート(図示略)が設けられる。
一方、二つの第二補強プレート8は、互いに車長方向D1に離隔して設けられ、隣接するバッテリモジュール1どうしの間に配置される。すなわち、各々の第二補強プレート8は、隣接するバッテリモジュール1どうしの間で車幅方向D2に沿って延設されている。
本実施形態では、第二補強プレート8も、アルミの押出成形品であって、車幅方向D2に延在する中空部(図示略)を有する。第二補強プレート8の各中空部は、車幅方向D2から視て、例えば第一補強プレート7の中空部7aと同様の矩形状をなす。なお、第二補強プレート8にも、車高方向D3に並ぶ複数の中空部が設けられてもよい。
(1)バッテリモジュール1のセル積層体2に対し、一対のエンドプレート3に加えて中間プレート4が配置されるため、セル積層体2の積層方向Doの両端面をエンドプレート3で支持できるうえに、セル積層体2の積層方向Doの中間部を中間プレート4で支持できる。これにより、セル積層体2の積層方向Doの両端面だけでなく中間部においても剛性を高められる。よって、バッテリモジュール1の剛性を高められる。
また、中間プレート4が第一補強プレート7に締結されることで、中間プレート4を底プレート31に締結しなくても済むため、底プレート31に締結代を設ける必要がなくなり、底プレート31の薄肉化を実現できる。
さらに、互いに交差する第一補強プレート7及び第二補強プレート8によれば、互いに異なる二方向においてハウジング30の剛性を高められる。このため、電動車両20の衝突時にも、ハウジング30の変形を効果的に抑制できる。よって、バッテリパック10の保護性能を確保できる。
中間プレート4の凹部4dは、積層方向Doと交差する交差方向に延びていればよく、例えば、幅方向Dwに対してやや傾斜する方向に延びていてもよい。また、凹部4dは、例えば上記の縦面4cに設けられる場合には、高さ方向Dhに延びていてもよい。
一方、上記の実施形態のように凹部4dが一つのみ設けられた中間プレート4によれば、複数の凹部4dが設けられる場合と比べて、剛性が確保されやすくなるため、セル積層体2の変形をより抑えられる。
上記の締結構造9は一例である。締結構造9としては、中間プレート4と第一補強プレート7とを互いに締結する種々の構造を適用しうる。なお、締結構造9もバッテリパック10から省略可能である。
2 セル積層体
2a バッテリセル2B 第一グループ
2C 第二グループ
3 エンドプレート
4 中間プレート
4a 主面
4b 横面(側面)
4c 縦面(側面)
4d 凹部
4e 中空部
4f 脚部
5 第一ベルト
5a 第一外帯部
5b 内帯部
5c 第一中間部
6 第二ベルト
6a 第二外帯部
6c 第二中間部
7 第一補強プレート
7a 中空部
8 第二補強プレート
9 締結構造
9a 貫通孔
9b ネジ穴
9c ボルト
10 バッテリパック
11 加温ホイル
20 電動車両
21 キャブ
22 荷箱
23 サイドレール
30 ハウジング
31 底プレート
32 枠体
D1 車長方向
D2 車幅方向
D3 車高方向
Dh 高さ方向
Do 積層方向
Dw 幅方向(交差方向)
G 隙間
Claims (7)
- 複数のバッテリセルが所定の積層方向に積層されたセル積層体と、
前記セル積層体の前記積層方向の両端面に配置された一対のエンドプレートと、
前記セル積層体の前記積層方向の中間部に配置され、前記バッテリセルに対向する一対の主面と前記主面の外縁どうしを繋ぐ複数の側面と複数の前記側面の少なくとも一つにおいて前記積層方向と交差する交差方向に延びる凹部とを有する中間プレートと、
無端ベルト状に形成され、前記エンドプレートよりも前記積層方向の外側に配置される第一外帯部と前記凹部に配置される内帯部とを有し、前記エンドプレートと前記中間プレートとの間に積層された複数の前記バッテリセルを前記積層方向の両側から挟持する第一ベルトと、を含む
ことを特徴とする、バッテリモジュール。 - 前記中間プレートの前記積層方向の両側にそれぞれ設けられた一対の前記第一ベルトと、
無端ベルト状に形成され、一対の前記エンドプレートよりも前記積層方向の外側にそれぞれ配置される一対の第二外帯部を有し、前記セル積層体を前記積層方向の両側から挟持する第二ベルトと、を含む
ことを特徴とする、請求項1に記載のバッテリモジュール。 - 前記中間プレートは、アルミの押出成形品であって、前記交差方向に延在する中空部を有する
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載のバッテリモジュール。 - 請求項1~3のいずれか一項に記載のバッテリモジュールと、
前記バッテリモジュールが載置される底プレートと前記底プレートの外縁から立設されて前記バッテリモジュールを囲む筒状をなす枠体とを有し、前記バッテリモジュールを収容するハウジングと、
前記底プレート及び前記枠体の少なくとも一方に固定されるとともに前記中間プレートの前記凹部に収容される第一補強プレートと、を含む
ことを特徴とする、車両用バッテリパック。 - 前記中間プレートと前記第一補強プレートとを互いに締結する締結構造を含む
ことを特徴とする、請求項4に記載の車両用バッテリパック。 - 前記積層方向が互いに平行となる姿勢で並列配置された複数の前記バッテリモジュールと、
隣接する前記バッテリモジュールどうしの間で前記積層方向に沿って延設され、前記底プレート上に配置された第二補強プレートと、を含み、
前記第一補強プレートは、前記交差方向に沿って延設され、前記底プレート上に配置されて前記第二補強プレートと交差する
ことを特徴とする、請求項4又は5に記載の車両用バッテリパック。 - 請求項4~6のいずれか一項に記載の車両用バッテリパックを備えた
ことを特徴とする、電動車両。
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