特開 2018-181746 バッテリーケース

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-181746(P2018-181746A)

(43)【公開日】2018年11月15日

(54)【発明の名称】バッテリーケース

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/10 20060101AFI20181019BHJP

   H01M 2/02 20060101ALI20181019BHJP

   B60K 1/04 20060101ALI20181019BHJP

   H01M 10/613 20140101ALN20181019BHJP

   H01M 10/625 20140101ALN20181019BHJP

   H01M 10/647 20140101ALN20181019BHJP

   H01M 10/6554 20140101ALN20181019BHJP

   H01M 10/6567 20140101ALN20181019BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 K

   H01M2/02 L

   H01M2/10 S

   B60K1/04 Z

   H01M10/613

   H01M10/625

   H01M10/647

   H01M10/6554

   H01M10/6567

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-83320(P2017-83320)

(22)【出願日】2017年4月20日

(71)【出願人】

【識別番号】308039414

【氏名又は名称】株式会社ＦＴＳ

(74)【代理人】

【識別番号】110000497

【氏名又は名称】特許業務法人グランダム特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 吉則

(72)【発明者】

【氏名】梶川 勝弘

【テーマコード（参考）】

3D235

5H011

5H031

5H040

【Ｆターム（参考）】

3D235AA01

3D235BB05

3D235BB25

3D235CC15

3D235DD35

3D235EE64

3D235FF12

3D235HH42

3D235HH44

3D235HH52

5H011AA01

5H011BB04

5H011CC02

5H011CC06

5H011DD01

5H031AA09

5H031KK08

5H040AA14

5H040AA19

5H040AA28

5H040AS07

5H040AT02

5H040AT06

5H040AY05

5H040AY10

5H040CC01

5H040CC13

5H040CC35

5H040DD04

5H040NN03

(57)【要約】

【課題】バッテリーモジュールの変形を抑制する。
【解決手段】バッテリーケース１１は、バッテリーモジュール２７を収容し、車両ボディ４０に対しその下面４０Ｌと対向するように取り付けられるものであって、バッテリーケース１１を構成する上壁部２１の内面２１Ｌに設けられ、バッテリーモジュール２７の上面２７Ｕに当接するケース内押圧部２４と、上壁部２１の外面２１Ｕに設けられ、車両ボディ４０の下面４０Ｌに当接可能なケース外押圧部２５を備えている。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリーモジュールを収容し、車両ボディに対しその下面と対向するように取り付けられるバッテリーケースであって、
前記バッテリーケースを構成する上壁部の内面に形成され、前記バッテリーモジュールの上面に当接するケース内押圧部と、
前記上壁部の外面に形成され、前記車両ボディの前記下面に当接可能なケース外押圧部を備えていることを特徴とするバッテリーケース。

【請求項2】

複数の前記バッテリーモジュールが近接して配されており、
１つの前記ケース内押圧部が前記複数のバッテリーモジュールの前記上面に当接していることを特徴とする請求項１記載のバッテリーケース。

【請求項3】

前記ケース内押圧部と前記ケース外押圧部が平面視において重なるように配されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のバッテリーケース。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリーケースに関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、バッテリーモジュールを収容するためのバッテリーケースが開示されている。このバッテリーケースは、バッテリーモジュールを支持するロアケースと、ロアケースに載置したバッテリーモジュールを覆うカバーとからなる。ロアケースは、合成樹脂製のトレイと、トレイの外周に固定された金属製のフレームとを備え、フレームにはカバーの外周縁が固定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−１２４１０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のバッテリーケースは、ロアケースのうちバッテリーモジュールを載置しているトレイの材料は、金属に比べて強度の低い合成樹脂製である。そのため、バッテリーケースを車両の床下に取り付けた場合に、走行中の飛び石等により、トレイが変形することが懸念される。

【0005】

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、バッテリーモジュールの変形を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、
バッテリーモジュールを収容し、車両ボディに対しその下面と対向するように取り付けられるバッテリーケースであって、
前記バッテリーケースを構成する上壁部の内面に設けられ、前記バッテリーモジュールの上面に当接するケース内押圧部と、
前記上壁部の外面に設けられ、前記車両ボディの前記下面に当接可能なケース外押圧部を備えているところに特徴を有する。

【発明の効果】

【0007】

バッテリーケースの底部に上向きの押圧力が付与されると、その押圧力は、バッテリーモジュールとケース内押圧部とケース側押圧部を介して車両ボディの下面で受け止められるので、バッテリーケースの底部に不正な変形が生じることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１のバッテリーパックにおいてバッテリーケースをブラケットで支えている状態をあらわす斜視図

【図2】バッテリーケースを構成するロアケースにバッテリーモジュールを取り付けた状態の斜視図

【図3】バッテリーケースを構成するカバーの斜視図

【図4】ロアケースの斜視図

【図5】冷却器の斜視図

【図6】バッテリーモジュールと、バッテリーモジュールをロアケースに固定するための固定バーを分離した状態の斜視図

【図7】バッテリーモジュールの分解斜視図

【図8】バッテリーケースを車両ボディに取り付けた状態の断面図

【図9】ケース内押圧部とバッテリーモジュール（電極を省略）との位置関係をあらわす概略平面図

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明は、複数の前記バッテリーモジュールが近接して配されており、１つの前記ケース内押圧部が前記複数のバッテリーモジュールの前記上面に当接していてもよい。この構成によれば、ケース内押圧部の数を少なくして、バッテリーケースの内面形状を簡素化することができる。

【0010】

本発明は、前記ケース内押圧部と前記ケース外押圧部が平面視において重なるように配されていてもよい。この構成によれば、ケース内押圧部に作用する上向きの押圧力が、ケース外押圧部に直接、作用するので、上壁部の不正な変形を防止できる。

【0011】

＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１〜図９を参照して説明する。尚、以下の説明において、上下の方向については、図１〜８にあらわれる向きを、そのまま上方、下方と定義する。前後の後方については、図１〜７における斜め左下方を前方、斜め右上方を後方と定義する。

【0012】

本実施例１では、バッテリーケース１１（バッテリーパック１０）をブラケット３９によって車両ボディ４０の下面４０Ｌ（床下の外面）に取り付けるための取付け構造について説明する。バッテリーパック１０は、バッテリーケース１１と、バッテリーケース１１内に収容される複数の冷却器２６と、バッテリーケース１１内に収容される複数のバッテリーモジュール２７とを備えて構成されている。

【0013】

バッテリーケース１１は、略水平な板状をなすロアケース１２（図４を参照）と、ロアケース１２に対し上から覆うように組み付けられた合成樹脂製のカバー２０（図３を参照）とを備えている。ロアケース１２は、金属製のトレイ１３と、合成樹脂製の絶縁層１６と、合成樹脂製の保護層１９とを備えて構成されている。

【0014】

図８に示すように、トレイ１３は、水平な平板状をなすロアプレート１４と、ロアプレート１４とは別体部品のフレーム１５とからなる。フレーム１５は、内部が中空の角筒材を溶接等により方形に組み付けたものであり、ロアプレート１４の上面外周縁に導通可能に固着されている。ロアプレート１４の材料とフレーム１５の材料は、電食対策のため同一種類の金属である。

【0015】

絶縁層１６は、トレイ１３の内面と上面を、その全領域に亘り且つ隙間なく覆うように密着している。換言すると、絶縁層１６は、ロアプレート１４の上面の全領域と、フレーム１５の内周面の全領域と、フレーム１５の上面の全領域を覆っている。更に、絶縁層１６の外周縁部１６Ｅは、その全周に亘り、フレーム１５の外周面よりも外方へ水平なフランジ状に張り出している。

【0016】

また、絶縁層１６のうちロアプレート１４の上面を覆う水平領域には、前後方向に細長い複数本のリブ１７が突出形成されている。複数本のリブ１７のうち左右両端に位置する一対のリブ１７は、トレイ１３の左右両側縁部の内面から張り出した形態である。トレイ１３（ロアケース１２）の上面には、リブ１７によって区画されることで、前後方向に細長く延び且つ左右方向に並列した複数の収容凹部１８が形成されている。

【0017】

図８に示すように、保護層１９は、トレイ１３の外面（下面）と外周面を、その全領域に亘り且つ隙間なく覆うように密着している。換言すると、保護層１９は、ロアプレート１４の下面の全領域と、フレーム１５の外周面の全領域を覆っている。更に、保護層１９の外周縁部１９Ｅは、その全周に亘り、フレーム１５の外周面よりも外方へ水平なフランジ状に張り出して、絶縁層１６の外周縁部１６Ｅの下面に対し面接触状態で積層するように固着されている。絶縁層１６の外周縁部１６Ｅの下面と保護層１９の外周縁部１９Ｅの上面とが接触する領域は、溶着、ガスケット、シール部材等のシール手段（図示省略）により液密状にシールされた状態となっている。

【0018】

ロアケース１２を製造する際には、シートブロー成形やホットプレス成形によって、絶縁層１６と保護層１９をトレイ１３と一体化させる。リブ１７は、絶縁層１６をトレイ１３と一体化させる工程で一体形成する。トレイ１３と絶縁層１６と保護層１９を一体化させた状態では、絶縁層１６の外周縁部１６Ｅと保護層１９の外周縁部１９Ｅが全周に亘って液密状に密着するとともに、トレイ１３の外面の全領域が絶縁層１６と保護層１９とによって液密状に覆われる。したがって、ロアケース１２の外部の液体が金属製のトレイ１３に付着する虞はない。

【0019】

図３，８に示すように、カバー２０は、合成樹脂材料からなり、水平な上壁部２１と、上壁部２１の外周縁から全周に亘って下方へ延出した周壁部２２と、周壁部２２の下端縁から全周に亘って外方へ水平に張り出したフランジ部２３とを備えた単一部品である。カバー２０は、そのフランジ部２３を絶縁層１６の外周縁部１６Ｅの上面に面当たり状態で積層するようにして、ロアケース１２に取り付けられている。

【0020】

カバー２０のフランジ部２３の下面と絶縁層１６の外周縁部１６Ｅの上面とが接触する領域は、溶着、ガスケット、シール部材等のシール手段（図示省略）により液密状にシールされた状態となっている。尚、シール手段は、インサート等によってカバー２０のフランジ部２３と一体化させてもよい。

【0021】

カバー２０を構成する上壁部２１の下面２１Ｌ（バッテリーモジュール２７の上面２７Ｕと対向する内面）には、複数のケース内押圧部２４が一体に形成されている。各ケース内押圧部２４は、上壁部２１から軸線を上下方向に向けた円筒状をなして下向きに突出している。上壁部２１の上面２１Ｕ（バッテリーケース１１を車両ボディ４０に取り付けた状態で車両ボディ４０の下面４０Ｌと対向する外面）には、複数のケース外押圧部２５が一体に形成されている。各ケース外押圧部２５は、上壁部２１から軸線を上下方向に向けた円筒状をなして上向きに突出している。平面視において、ケース内押圧部２４とケース外押圧部２５は同じ位置に配置されている。また、ケース内押圧部２４の外径とケース外押圧部２５の外径は同じ寸法である。

【0022】

ロアケース１２の上面に形成された各収容凹部１８内には、夫々、冷却器２６が収容されている。冷却器２６は、前後方向に細長く且つ上下寸法の小さい偏平な板状をなす。冷却器２６の内部には、バッテリーの熱をバッテリーパック１０（バッテリーケース１１）の外部へ排出するための冷却液（図示省略）が流動するようになっている。冷却器２６は、熱伝導率の高い材料（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金など）からなる。

【0023】

図７に示すように、１つのバッテリーモジュール２７は、前後方向に積層した複数のバッテリーセル２８と、複数のバッテリーセル２８を収容するモジュールケース２９とを備えている。バッテリーセル２８は、前後方向の寸法が、高さ寸法（上下寸法）及び幅寸法（左右寸法）に比べて小さい厚板状をなす。各バッテリーセル２８の上端面には（＋）電極３０と（−）電極３１が設けられており、複数のバッテリーセル２８は、（＋）電極３０と（−）電極３１を繋ぐバスバー３２によって直列接続されている。

【0024】

モジュールケース２９は、上面に複数の位置決め溝３４が並列して形成された概ね水平板状をなす合成樹脂製又は金属製の底板部材３３と、底板部材３３の外周縁に取り付けた合成樹脂製又は金属製のケース本体３５とを備えて構成されている。モジュールケース２９の内部には、複数のバッテリーセル２８が位置決め溝３４に嵌合して位置決めされた状態で収容されている。ケース本体３５の上面の開口縁部のうち前後方向に沿った左右両側縁部には、バッテリーセル２８の浮き上がりを抑えるための板状の押え部３６が形成されている。

【0025】

バッテリーセル２８の上端面のうち左右両端部を除いた大部分の領域と、（＋）電極３０及び（−）電極３１は、ケース本体３５の上面の開口領域においてモジュールケース２９の外部（上方）に露出している。ケース本体３５の前端部下端縁と後端部下端縁には、夫々、前方へ板状に突出した形態の左右一対の固定片３７が形成されている。

【0026】

バッテリーパック１０を組み付ける際には、ロアケース１２の上面に形成されている複数の収容凹部１８に、夫々、冷却器２６を収容し、その後、バッテリーモジュール２７をロアケース１２にセットする。このとき、各冷却器２６の上面を、前後方向に間隔を空けて並べた複数（本実施例１では４つ）のバッテリーモジュール２７で覆うようにする。バッテリーモジュール２７は冷却器２６の上面に面当たり状態で載置されるか、若しくはバッテリーモジュール２７の左右両側縁がリブ１７の上面に載置された状態となる。

【0027】

また、前側のバッテリーモジュール２７と後側のバッテリーモジュール２７との間に、二対の固定片３７が左右に並ぶように配置する。最前端のバッテリーモジュール２７の前方には一対の固定片３７が配され、最後端のバッテリーモジュール２７の後方にも一対の固定片３７が配される。また、左右に隣り合うバッテリーモジュール２７は、殆ど隙間を空けずに接近した状態、又は互いに当接した状態となっている。

【0028】

次に、左右方向に細長い固定バー３８（図６を参照）を、前側のバッテリーモジュール２７と後側のバッテリーモジュール２７との隙間に落とし込むように収容して、二対の固定片３７の上面に載せる。同様に、最前端のバッテリーモジュール２７の前方の固定片３７の上面と、最後端のバッテリーモジュール２７の後方の固定片３７の上面にも、固定バー３８を載せる。そして、各固定バー３８に貫通したボルト（図示省略）を、リブ１７にネジ込んで締め付ける。ボルトの締付けにより、図２に示すように、複数のバッテリーモジュール２７が、冷却器２６の上面を覆った状態でロアケース１２に固定される。

【0029】

複数のバッテリーモジュール２７をロアケース１２に固定した後、バッテリーモジュール２７を上から覆い隠すようにカバー２０を被せ、被せたカバー２０を溶着等によってロアケース１２に固定する。これにより、バッテリーケース１１が構成されるとともに、バッテリーケース１１内に複数のバッテリーモジュール２７と複数の冷却器２６が固定された状態で収容される。以上により、バッテリーパック１０の組付けが完了する。

【0030】

バッテリーパック１０を組み付けてバッテリーケース１１内にバッテリーモジュール２７を収容した状態では、ケース内押圧部２４の下端面がバッテリーモジュール２７の上面２７Ｕに面当たり状態で当接する。このとき、図９に示すように、１つのケース内押圧部２４が、前後左右に隣り合う４つのバッテリーモジュール２７の上面２７Ｕの角部に、同時に、当接する。詳細には、モジュールケース２９の押え部３６の上面に当接する。ケース内押圧部２４が当接することにより、バッテリーモジュール２７の上方への浮き上がりが抑制又は規制されている。

【0031】

バッテリーケース１１内では複数のバッテリーモジュール２７が前後左右に整列しているのであるが、各ケース内押圧部２４は、前後左右に隣り合う４つのバッテリーモジュール２７に対して、それらの集合部分に位置する４つの角部と対応する位置のみに配置されている。したがって、バッテリーケース１１内の最前端、最後端、左端及び右端に配置されているバッテリーモジュール２７については、１つのバッテリーモジュール２７に当接するケース内押圧部２４の数が１つ又は２つだけである。また、バッテリーケース１１内の最前端、最後端、左端及び右端以外に配置されているバッテリーモジュール２７については、各バッテリーモジュール２７の４つの角部に、４つのケース内押圧部２４の一部が当接する。

【0032】

バッテリーパック１０を車両ボディ４０の下面４０Ｌに取り付ける際には、複数のブラケット３９を、左右方向に向けてバッテリーパック１０（バッテリーケース１１）の下面に潜り込ませ、図示しない固定手段によって固定する。次に、バッテリーパック１０とブラケット３９を車両ボディ４０の下に潜り込ませ、各ブラケット３９の左右両端部を車両ボディ４０の下面４０Ｌに対し図示しない固定手段によって固定する。これにより、バッテリーパック１０が車両ボディ４０の下面４０Ｌに固定される。

【0033】

バッテリーパック１０（バッテリーケース１１）を車両ボディ４０に固定した状態では、複数のケース外押圧部２５の上端面が、車両ボディ４０の下面４０Ｌに対し直接的に面当たり状態で当接する。換言すると、バッテリーモジュール２７の上面２７Ｕと車両ボディ４０の下面４０Ｌとの間にカバー２０の上壁部２１、ケース内押圧部２４及びケース外押圧部２５が、隙間なく介在した状態となる。そして、ブラケット３９、ロアケース１２、バッテリーモジュール２７、カバー２０及び車両ボディ４０が１つの剛体となる。

【0034】

本実施例のバッテリーケース１１の取付け構造では、バッテリーケース１１の下面とブラケット３９の下面が、下方へ露出していて、路面（図示省略）に対し他部材を介在させない状態で対向している。そのため、走行中に飛び石や縁石等がロアケース１２の下面に衝突し、その衝撃によってロアケース１２が変形し、ロアケース１２の変形に伴って冷却器２６とモジュールケース２９の底板部材３３も変形する虞がある。

【0035】

底板部材３３が変形すると、モジュールケース２９内に収容されている複数のバッテリーセル２８が上下方向に位置ずれするため、隣り合うバッテリーセル２８間を連結しているバスバー３２が変形したり、電極３０，３１が変形したりする等の不具合を生じることが懸念される。

【0036】

しかし、本実施例のバッテリーパック１０の取付け構造は、ロアケース１２、バッテリーモジュール２７、カバー２０及び車両ボディ４０が１つの剛体となっているため、ロアケース１２の下面が受けた衝撃は、バッテリーモジュール２７とケース内押圧部２４と上壁部２１とケース外押圧部２５を介して、剛性の高い車両ボディ４０に伝わり、車両ボディ４０で受け止められる。

【0037】

また、ロアケース１２は、金属製のトレイ１３を有していて面剛性が高いので、変形を生じ難くなっている。特に、ロアケース１２のうちケース内押圧部２４及びケース外押圧部２５が配置されている領域が衝撃を受けた場合は、その衝撃が直接、車両ボディ４０で受け止められる。

【0038】

衝撃が車両ボディ４０で受け止められることにより、ロアケース１２やモジュールケース２９の底板部材３３が変形を生じる虞がなくなるので、隣り合うバッテリーセル２８同士が上下方向に位置ずれする虞もない。したがって、バスバー３２が変形したり、電極３０，３１が変形したりすることを防止することができる。

【0039】

本実施例のバッテリーケース１１は、バッテリーモジュール２７を収容し、車両ボディ４０に対しその下面４０Ｌと対向するように取り付けられるものである。バッテリーケース１１を構成する上壁部２１の内面（下面２１Ｌ）には、バッテリーモジュール２７の上面２７Ｕに当接するケース内押圧部２４が設けられている。上壁部２１の外面（上面２１Ｕ）には、車両ボディ４０の下面４０Ｌに当接可能なケース外押圧部２５が設けられている。

【0040】

この構成によれば、バッテリーケース１１の底部（ロアケース１２）に上向きの押圧力が付与されると、その押圧力は、バッテリーモジュール２７とケース内押圧部２４とケース側押圧部を介して車両ボディ４０の下面４０Ｌで受け止められるので、バッテリーケース１１の底部（底板部材３３）に不正な変形が生じることを防止できる。

【0041】

また、バッテリーケース１１内では複数のバッテリーモジュール２７が近接して配されており、１つのケース内押圧部２４が複数のバッテリーモジュール２７の上面２７Ｕに当接している。この構成によれば、ケース内押圧部２４の数を少なくして、バッテリーケース１１の内面形状を簡素化することができる。また、ケース内押圧部２４とケース外押圧部２５は、平面視において重なるように配されている。この構成によれば、ケース内押圧部２４に作用する上向きの押圧力が、ケース外押圧部２５に直接、作用するので、上壁部２１の不正な変形を防止できる。

【0042】

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例では、１つのケース内押圧部が、４つのバッテリーモジュールの上面に当接するようにしたが、１つのケース内押圧部が当接するバッテリーもの数は、３つ以下でもよく、５つ以上でもよい。
（２）上記実施例では、１つのバッテリーモジュールの上面に対し１つのケース内押圧部、２つのストッパ内押圧部又は４つのケース内押圧部が当接するが、１つのバッテリーモジュールに当接するケース内押圧部の数は、３つでもよくも５つ以上でもよい。
（３）上記実施例では、ケース内押圧部とケース外押圧部が平面視において重なるように配されているが、ケース内押圧部とケース外押圧部は、平面視において重ならない位置関係で配されていてもよい。
（４）上記実施例では、ケース内押圧部が上壁部から円柱形に突出した形態であるが、ケース内押圧部は細長いリブ状に突出した形態であってもよい。この場合、１本のケース内押圧部が当接するバッテリーモジュールの数は、１つだけでもよく、複数でもよい。
（５）上記実施例では、ケース外押圧部が上壁部から円柱形に突出した形態であるが、ケース外押圧部は細長いリブ状に突出した形態であってもよい。
（６）上記実施例では、ケース外押圧部をバッテリーケースの上壁部に一体に形成したが、ケース外押圧部は、バッテリーケースとは別体に製造した部品を上壁部に取り形成したものであってもよい。
（７）上記実施例では、ケース内押圧部をバッテリーケースの上壁部に一体に形成したが、ケース内押圧部は、バッテリーケースとは別体に製造した部品を上壁部に取り形成したものであってもよい。
（８）上記実施例では、ケース外押圧部が、車両ボディの下面に直接当接するようになっているが、ケース外押圧部は、パッキンを介して押圧するようにしてもよい。
（９）上記実施例では、カバーを合成樹脂製としたが、カバーは、金属製の板材からなるものでもよく、金属製の板材と合成樹脂製の板材とを積層したものであってもよい。カバーを構成する金属板材の外周縁部と、ロアケースを構成する金属製のトレイの外周縁部とを接続すれば、バッテリーモジュールを包囲して電磁波シールド機能を発揮するシールドシェルを構成することがてきる。

【符号の説明】

【0043】

１１…バッテリーケース
２１…上壁部
２４…ケース内押圧部
２５…ケース外押圧部
２７…バッテリーモジュール
２７Ｕ…バッテリーモジュールの上面
４０…車両ボディ
４０Ｌ…車両ボディの下面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】