特開 2024-117496 車両用の電池パック

(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】P2024117496

(43)【公開日】2024-08-29

(54)【発明の名称】車両用の電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/244 20210101AFI20240822BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20240822BHJP

   H01M 50/271 20210101ALI20240822BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20240822BHJP

   H01M 50/242 20210101ALI20240822BHJP

   B60K 1/04 20190101ALI20240822BHJP

【ＦＩ】

H01M50/244 A

H01M50/249

H01M50/271 B

H01M50/291

H01M50/242

B60K1/04 Z

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023023627

(22)【出願日】2023-02-17

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井上 重行

(72)【発明者】

【氏名】犬飼 聡

(72)【発明者】

【氏名】関谷 泰博

【テーマコード（参考）】

3D235

5H040

【Ｆターム（参考）】

3D235BB05

3D235BB07

3D235CC15

3D235DD35

3D235EE63

3D235EE64

3D235FF07

3D235FF09

3D235FF12

3D235HH26

5H040AA01

5H040AA06

5H040AS07

5H040AT06

5H040AY04

5H040AY10

5H040CC05

5H040CC59

(57)【要約】

【課題】電池パックに対する荷重入力の低減をＥＡ材にのみに依拠しないで実現する技術を提供する。
【解決手段】車両用の電池パック２が提供される。電池パック２は、電池モジュール４を収容するロアケース１２とアッパケース１４とを備え、ロアケース１２の車両幅方向外側の側壁部１６の内面から離間して対向するように側壁部１６の内側に固定されたインナブラケット２０と、側壁部１５の外面から離間して対向するように側壁部１６の外側に固定されたアウタブラケット３０と、備える。こうすることで、電池パック２の車両幅方向外側における曲げ剛性が向上され、効果的に荷重入力が低減される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両用の電池パックであって、
電池モジュールを収容するロアケースとアッパケースとを備え、
前記ロアケースの車両幅方向外側の側壁部の内面から離間して対向するように前記側壁部の内側に固定されたインナブラケットと、前記側壁部の外面から離間して対向するように前記側壁部の外側に固定されたアウタブラケットと、備える、電池パック。

【請求項2】

前記インナブラケット及び前記アウタブラケットは、前記側壁部に沿って車両前後方向に延びる細長い形状を有している、請求項１に記載の電池パック。

【請求項3】

前記ロアケースは、車両前後方向に沿う少なくとも一部において、車両幅方向外側に、前記側壁部と前記インナブラケットとの間で規定される内側閉空間と、前記側壁部と前記アウタブラケットとの間で規定される外側閉空間と、を備える、請求項２に記載の電池パック。

【請求項4】

前記アウタブラケットは、前記ロアケースの底部外側に当接する基部と、前記側壁部に対向する外壁部と、前記外壁部の上端縁から車両幅方向外側に延在するアウタフランジ部と、を備え、
前記アウタフランジ部は、エネルギー吸収材を前記外壁部の外面に沿って固定するための固定部位を備える、請求項３に記載の電池パック。

【請求項5】

前記アウタブラケットの前記アウタフランジ部は、車両前後方向に沿って車両上下方向に上下するコルゲート形状を有する、請求項４に記載の電池パック。

【請求項6】

前記コルゲート形状の最低部位は、前記固定部位を含む、請求項５に記載の電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、電池パックに関する。

【背景技術】

【0002】

車両のフロア下に配置される電池パックの車両の左右側には、側面からの外部エネルギーを吸収するためのエネルギー吸収材（以下、単に、ＥＡ材ともいう。）が配置されている。例えば、電池パックのロアケースの底部から車両左右側に張り出したフランジ部にＥＡ材が連結されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－６３０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

こうした構造体において、安全上などの要請に応じて電池パックへの荷重入力を低減させるには、ＥＡ材を大きくすることなどが考えられる。ＥＡ材の大型化は、電池パックの搭載構造の大型化に繋がる場合がある。

【0005】

本明細書は、電池パックに対する荷重入力の低減をＥＡ材にのみに依拠しないで実現する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書が開示する技術は、車両用の電池パックに具現化される。この電池パックは、電池モジュールを収容するロアケースとアッパケースとを備えている。電池パックは、ロアケースの車両幅方向外側の側壁部の内側に側壁部の内面から離間して対向するように固定されたインナブラケットと、側壁部の外側に前記側壁部の外面から離間して対向するように固定されたアウタブラケットと、備える。

【0007】

この電池パックによれば、ロアケースの側壁部の内側及び外側で側壁部に対する曲げ剛性を向上させることができる。この結果、電池パックの搭載構造の大型化を抑制又は回避して、電池パックへの荷重入力を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の電池パックの正面図（Ａ）と平面図（Ｂ）とを示す図である。

【図2】図１におけるII-II線断面のうち、アッパケースを除く部分を示す図である。ＥＡ材を仮想線で示す。

【図3】図１におけるIII-III線断面図のうち、アッパケースを除く部分を示す図である。ＥＡ材を仮想線で示す。

【図4】アウタブラケットを車両幅方向外側から見た側面図である。ＥＡ材を仮想線で示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本明細書が開示する実施形態は、電池モジュールを収容するロアケースとアッパケースとを備え、ロアケースの車両幅方向外側の側壁部の内面から離間して対向するように側壁部の内側に固定されたインナブラケットと、側壁部の外面から離間して対向するように側壁部の外側に固定されたアウタブラケットと、備える。

【0010】

本開示の一実施形態では、インナブラケット及びアウタブラケットは、側壁部に沿って車両前後方向に延びる細長い形状を有していてもよい。こうすることで、側壁部に沿う所定の範囲において電池パックの曲げ剛性が向上され、荷重入力を効果的に低減できる。

【0011】

本開示の一実施形態では、ロアケースは、車両前後方向に沿う少なくとも一部において、車両幅方向外側に、側壁部とインナブラケットとの間で規定される内側閉空間と、側壁部とアウタブラケットとの間で規定される外側閉空間と、を備えていてもよい。内側閉空間と外側閉空間を備える部分では、側壁部における曲げ剛性をさらに増大させることができ、荷重入力を一層低減できる。

【0012】

本開示の一実施形態では、アウタブラケットは、ロアケースの底部外側に当接する基部と、側壁部に対向する外壁部と、外壁部の上端縁から車両幅方向外側に延在するアウタフランジ部と、を備えていてもよい。さらに、アウタフランジ部には、ＥＡ材を外壁部の外面に沿って固定するための固定部位を備えていてもよい。こうしてＥＡ材が固定可能に構成されることで、ＥＡ材によって電池パックに対する衝撃を低減させることができる。また、ＥＡ材も、アウタブラケットによって強固に保持される。

【0013】

本開示の一実施形態では、アウタブラケットのアウタフランジ部は、車両前後方向に沿って車両上下方向に上下するコルゲート形状を有していてもよい。こうすることで、アウタブラケットの曲げ剛性を一層高めることができ、車両幅方向外側からの荷重入力を一層低減できる。

【0014】

本開示の一実施形態では、アウタブラケットのアウタフランジ部のコルゲート形状の最低部位は、ＥＡ材の固定部位を含んでいてもよい。こうすることで、アウタブラケットの曲げ剛性を向上させつつＥＡ材を容易に固定することができる。

【0015】

以下、本明細書に開示される車両用の電池パックの実施形態について、適宜図面を参照して説明する。本明細書において、単に前方、後方、前後方向といった記載は、車両における前方、後方、前後方向をそれぞれ意味するものとする。同様に、単に左方、右方、幅方向といった記載は、車両における左方、右方、車幅方向をそれぞれ意味し、単に上方、下方、高さ方向といった記載は、車両における上方、下方、高さ方向を意味する。

【0016】

ここで、図面における方向ＦＲは、車両前後方向における前方を示し、方向ＲＲは車両の前後方向における後方を示す。また、方向ＬＨは車両幅方向における左方を示し、方向ＲＨは車両幅方向における右方を示す。また、方向ＵＰは車両上下方向における上方を示し、方向ＤＷは車両の上下方向における下方を示す。

【0017】

なお、本明細書において、車両とは、いわゆる電動車に属するものであり、ハイブリッド車、燃料電池車、ソーラーカーを含みうる。車両は、典型的には、自動車である。

【0018】

図１に示すように、電池パック２は、電池モジュール４と、電池モジュール４を収容するケース１０とを備えている、電池モジュール４は、リチウムイオン二次電池セルを多数個モジュール化したものである。電池パック２は、こうした電池モジュール４を、例えば、４個を整列して収容している。

【0019】

ケース１０は、ロアケース１２と、アッパケース１４と、を備えている。ロアケース１２は、下方に凹状に形成されており、電池モジュール４の下方側を収容可能に形成されている。アッパケース１４は、電池モジュール４の上方側を覆ってロアケース１２に対して封止されて、電池モジュール４を収容する。なお、こうしたケース１０は、高強度鋼板や、少なくともフレーム部分が高強度鋼板であり他がＦＲＧＰで構成された複合体で構成されている。電池パック２は、例えば、車両の乗員を乗せる車室下に配置されるフロアパネルの下側に配置されている。

【0020】

図１に示すように、電池パック２の車両幅方向外側の両側には、それぞれ、インナブラケット２０とアウタブラケット３０とを備えている。インナブラケット２０及びアウタブラケット３０は、例えば、金属製の細長状部材として形成されている。

【0021】

図２には、図１における電池パック２のII-II線断面図を示す。II-II線断面図は、電池モジュール４の車両幅方向外側（左側）に位置される側壁部１６近傍の一例を示す。なお、図２においては、車両左側の側壁部１６のみを示すが、車両右側においても同様の構造を備えている。図２において、ＥＡ材を仮想線で示す。

【0022】

図２に示すように、インナブラケット２０は、ロアケース１２の車両幅方向の側壁部１６の内面に沿って、車両前後方向に延在している。インナブラケット２０は、側壁部１６の内面に対して離間するとともに対向するように固定されている。インナブラケット２０は、ロアケース１２の内側底部に固定される基部２２と、基部２２から立ち上がる内壁部２４と、ロアケース１２のフランジ部１２ａの上面に固定されるインナフランジ部２６と、を備えている。

【0023】

図２に示すように、インナブラケット２０の基部２２は、ロアケース１２の底部内側の左側端縁に沿って固定されている。固定方法は特に限定されないが、例えば、被固定個所が鋼板等の場合には溶接等により固定される。基部２２から立ち上がる内壁部２４は、側壁部１６の内面とは距離をおいて、上方に延びている。内壁部２４の上端縁は、ロアケース１２のフランジ部１２ａの高さに到達している。インナフランジ部２６は、内壁部２５から車両幅方向外側（左側）に向かって延在して、ロアケース１２のフランジ部１２ａの上面に固定されている。固定方法は特に限定されないが、例えば、被固定個所が鋼板等の場合には、溶接等により固定される。

【0024】

図２に示すように、ロアケース１２の側壁部１６とインナブラケット２０との間には、閉空間２８が形成されている。閉空間２８は、インナブラケット２０の内壁部２４の外面２４ａと、インナフランジ部２６の下面２６ａと、ロアケース１２の側壁部１６の内面１６ａとに囲まれて形成されている。電池パック２においては、電池モジュール４が配置されている個所の側壁部１６の車両前後方向に沿う範囲においては、概ね、インナブラケット２０と側壁部１６との間に閉空間が延在している。閉空間２８は、本明細書に開示される内側閉空間の一例である。

【0025】

図２に示すように、アウタブラケット３０は、ロアケース１２の車両幅方向の側壁部１６の外面１６ｂに沿って、車両前後方向に延在している。アウタブラケット３０は、側壁部１６の外面１６ｂに対して離間するとともに対向するように固定されている。アウタブラケット３０は、ロアケース１２の底部外側に固定される基部３２と、基部３２から立ち上がる外壁部３４と、ロアケース１２のフランジ部１２ａの下面に固定されるアウタフランジ部３６と、を備えている。

【0026】

図２に示すように、アウタブラケット３０の基部３２は、ロアケース１２の底部外側の左側端縁に沿って固定されている。固定方法は特に限定されないが、例えば、溶接等により固定される。基部３２から立ち上がる外壁部３４は、側壁部１６の外面１６ｂとは距離をおいて、上方に延びている。外壁部３４の上端縁は、ロアケース１２のフランジ部１２ａの下面の高さに応じた高さＨ１に到達している。アウタフランジ部３６は、外壁部３４から車両幅方向外側（左側）に向かって延在して、ロアケース１２のフランジ部１２ａの下面に固定されている。固定方法は特に限定されないが、例えば、溶接等により固定される。

【0027】

図２に示すように、ロアケース１２の側壁部１６の外側には、閉空間３８が形成されている。閉空間３８は、アウタブラケット３０の外壁部３４の内面３４ａと、フランジ部１２ａの下面と、ロアケース１２の側壁部１６の外面１６ｂとに囲まれて形成されている。閉空間３８は、閉空間２８よりも車両幅方向における幅は小さく形成されている。電池パック２においては、電池モジュール４が配置されている個所の側壁部１６の車両前後方向に沿う範囲においては、概ね、アウタブラケット３０と側壁部１６との間に閉空間が延在している。閉空間３８は、本明細書に開示される外側閉空間の一例である。

【0028】

図３には、図１における電池モジュール４のIII-III線断面図を示す。III-III線断面図は、II-II線断面図と同様、側壁部１６近傍の一例を示す。図３は、アウタブラケット３０がＥＡ材５０を固定するための固定部位３９を備える個所に対応している。図３においても、車両左側の側壁部１６のみを示すが、車両右側においても同様の構造を備えている。図３において、ＥＡ材を仮想線で示す。

【0029】

図３に示すように、アウタブラケット３０の基部３２は、上記と同様、ロアケース１２の底部外側の左側端縁に沿って固定されている。基部３２から立ち上がる外壁部３５は、側壁部１６の外面１６ｂとは距離をおいて、上方に延びている。外壁部３５は、固定が予定されるＥＡ材５０の固定高さに応じた高さＨ２に到達している。

【0030】

アウタフランジ部３７は、外壁部３５から固定しようとするＥＡ材５０の上面に当接ないし近接する高さＨ２で車両幅方向外側（左側）に延在している。アウタフランジ部３７は、ＥＡ材５０をアウタフランジ部３７に固定して電池パック２と一体化するための固定部位３９を備えている。固定部位３９は、ＥＡ材５０の電池パック２側の端部を外壁部３５に近接させてアウタフランジ部３７の下方に固定可能に構成されている。ＥＡ材５０の固定方法は、特に限定するものではないが、例えば、ボルトでのＥＡ材５０の固定が可能な貫通孔である。ＥＡ材５０は、固定部位３９において、電池パック２の下方に配置されるロアパネルないしクロスメンバなどの電池パックの保持要素６０に対して固定されている。

【0031】

図２及び図３に示すように、アウタブラケット３０は、ＥＡ材５０の固定部位３９を有しない個所においては、ロアケース１２のフランジ部１２ａの上面に到達する高さＨ１を有するアウタフランジ部３６を有している。また、アウタブラケット３０は、ＥＡ材５０の固定部位３９を有する個所においては、ロアケース１２のフランジ部１２ａよりも低いＥＡ材５０の上面高さに到達する高さＨ２を有するアウタフランジ部３７を有している。

【0032】

アウタブラケット３０は、こうしたアウタフランジ部３６、３７を備えるため、図４に示すように、結果として、ＥＡ材５０の固定部位近傍においては、必要に応じて、車両前後方向に沿って、上下方向に高さが変化するコルゲート形状を有する。コルゲート形状の最高部位がアウタフランジ部３６に対応し、最低部位がアウタフランジ部３７に対応する。

【0033】

図３に示すように、アウタブラケット３０のＥＡ材５０を固定する固定部位３９を備える個所においては、側壁部１６の外側において閉空間３８は形成されない。

【0034】

なお、ＥＡ材５０は、車両前後方向に沿って一定の断面を有して延在する中空部材である。ＥＡ材５０は、車幅方向に関して互いに対称に設けられている。ＥＡ材５０は、車両に側面衝突が生じたときに、圧縮変形することによって衝突エネルギーを吸収する。ＥＡ材５０は、特に限定するものではないが、例えばアルミニウムといった金属で構成されている。

【0035】

次に、こうした電池パック２の作用について説明する。電池パック２は、インナブラケット２０及びアウタブラケット３０を備えることにより、ロアケース１２の側壁部１６の内側に閉空間２８を備え、側壁部１６の外側には、閉空間３８を備えることができる。また、ＥＡ材５０の固定部位３９を有する個所には、閉空間３８はなくても、アウタブラケット３０の外壁部３５とアウタフランジ部３７でＥＡ材５０を固定している。さらにまた、アウタブラケット３０のアウタフランジ部３６、３７がコルゲート形状を有する。

【0036】

以上のことから、車両幅方向外側において高い曲げ剛性を備えており、車両幅方向外側から電池パック２への荷重入力の低減に優れている。

【0037】

また、電池パック２は、電池パック２自体において、車両幅方向からの外力に対して優れた曲げ剛性を備えることができる。すなわち、電池パック２自体で、向上された荷重入の低減能を担うことができる。このため、側面衝突時の荷重入力を低減することに関して、ＥＡ材５０への依拠を低減又は回避できる。また、ＥＡ材５０の取り付けの有無、ＥＡ材５０の大きさなど、ＥＡ材５０の使用に関する自由度が向上される。

【0038】

さらにまた、上記した実施形態によれば、インナブラケット２０、アウタブラケット３０は、溶接でロアケース１２に固定されている。このため、閉空間２８、３８が強固に維持されて、意図した荷重入力の低減能を発揮させることができる。

【0039】

なお、以上の実施形態では、電池パック２は、アウタフランジ部３７でＥＡ材５０を備えるものとしたが、これに限定するものではない。閉空間３８を備えた状態で、ＥＡ材５０を備えていてもよい。また、電池パック２は、ＥＡ材５０を備えるものとしたが、これに限定するものではない。ＥＡ材５０を備えない場合には、車両前後方向の全体において、側壁部１６の内側及び外側にそれぞれ閉空間２８、３８を備えるようすることもできる。

【0040】

なお、以上の実施形態では、電池パック２は、閉空間２８よりも小さい閉空間３８を備えるものとしたが、これに限定するものではない。閉空間２８、３８の車両幅方向における幅を適宜設定することができる。

【0041】

本明細書は、以下の構成を含むことができる。
［１］車両用の電池パックであって、
電池モジュールを収容するロアケースとアッパケースとを備え、
前記ロアケースの車両幅方向外側の側壁部の内面から離間して対向するように前記側壁部の内側に固定されたインナブラケットと、前記側壁部の外面から離間して対向するように前記側壁部の外側に固定されたアウタブラケットと、備える、電池パック。
［２］前記インナブラケット及び前記アウタブラケットは、前記側壁部に沿って車両前後方向に延びる細長い形状を有している、［１］に記載の電池パック。
［３］前記ロアケースは、車両前後方向に沿う少なくとも一部において、車両幅方向外側に、前記側壁部と前記インナブラケットとの間で規定される内側閉空間と、前記側壁部と前記アウタブラケットとの間で規定される外側閉空間と、を備える、［１］又は［２］に記載の電池パック。
［４］前記アウタブラケットは、前記ロアケースの底部外側に当接する基部と、前記側壁部に対向する外壁部と、前記外壁部の上端縁から車両幅方向外側に延在するアウタフランジ部と、を備え、
前記アウタフランジ部は、エネルギー吸収材を前記外壁部の外面に沿って固定するための固定部位を備える、［１］～［３］のいずれかに記載の電池パック。
［５］前記アウタブラケットの前記アウタフランジ部は、車両前後方向に沿って車両上下方向に上下するコルゲート形状を有する、［４］に記載の電池パック。
［６］前記コルゲート形状の最低部位は、前記固定部位を含む、［５］に記載の電池パック。

【0042】

以上、いくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは組み合わせによって技術的有用性を発揮するものである。

【符号の説明】

【0043】

２：電池パック、４：電池モジュール、１０：ケース、１２：ロアケース、１４：アッパケース、１６：側壁部、２０：インナブラケット、２２：基部、２４：内壁部、２６：インナフランジ部、２８：閉空間、３０：アウタブラケット、３２：基部、３４：外壁部、３６：アウタフランジ部、３８：閉空間、５０：ＥＡ材（エネルギー吸収材）、６０：電池パックの固定要素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】