特許 7600943 バッテリパック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】バッテリパック

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6556 20140101AFI20241210BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20241210BHJP

   H01M 10/6567 20140101ALI20241210BHJP

   H01M 50/242 20210101ALI20241210BHJP

   H01M 10/6554 20140101ALN20241210BHJP

   H01M 10/625 20140101ALN20241210BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6556

H01M10/613

H01M10/6567

H01M50/242

H01M10/6554

H01M10/625

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021155147

(22)【出願日】2021-09-24

(65)【公開番号】P2023046518

(43)【公開日】2023-04-05

【審査請求日】2023-05-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 伸一郎

【審査官】柳下 勝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１２３４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１１７６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０８２９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２３３４６７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６５５６

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ １０／６５６７

Ｈ０１Ｍ ５０／２４２

Ｈ０１Ｍ １０／６５５４

Ｈ０１Ｍ １０／６２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

配列方向に間隔をあけて配置された複数のバッテリスタックと、
前記複数のバッテリスタックを収容するバッテリケースと、
前記バッテリケースの底面に配置された冷却器と、
緩衝部材と、
を備え、
前記冷却器は、前記配列方向に間隔をあけて配置された複数の冷却モジュールと、前記配列方向に隣り合う前記冷却モジュールを接続する接続部とを含み、
前記冷却モジュール内には、冷媒が流通する冷媒通路が形成されており、
前記緩衝部材は、前記接続部と、前記冷却器の下方に配置された保護板との間に配置されており、
前記接続部のうち、前記緩衝部材が配置される部分には、脆弱部が形成された、バッテリパック。

【請求項2】

前記脆弱部は、けがき線である、請求項１に記載のバッテリパック。

【請求項3】

前記脆弱部は、前記冷却モジュールと前記接続部との接合部位よりも、前記接続部および前記緩衝部材の接触部分側に位置している、請求項１または請求項２に記載のバッテリパック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、バッテリパックに関する。

【背景技術】

【0002】

従来からバッテリ装置と、バッテリ装置を冷却する冷却器とを備えたバッテリパックについて各種提案されている。

【0003】

たとえば、特開２０２０－８２９８３号公報に記載されたバッテリパックは、車両のフロアパネルの下面に配置されており、バッテリパックはバッテリケースと、バッテリケースの下面に配置された冷却器とを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－８２９８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のようなバッテリ装置において、バッテリケース内には、複数のバッテリスタックが間隔をあけて配置されている場合がある。

【0006】

そこで、本願発明者は、冷却器においても、バッテリスタックごとに冷却モジュールを配置すると共に、各冷却モジュールを接続部で接続する接続部を設けることを検討した。

【0007】

その一方で、バッテリパックのようにフロアパネルの下面側にバッテリパックを配置すると、走行中の車両によって跳ね飛ばされた異物がバッテリパックに衝撃力を加える場合がある。そこで、バッテリケースの底面よりも下方に保護板を配置すると共に、保護板および接続部の間に緩衝部材を配置したバッテリパックを本願発明者は検討した。

【0008】

上記のようなバッテリパックにおいて、保護板に衝撃力が加えられた場合において、保護板および緩衝部材を通して、接続部に衝撃力が加えられる。その結果、接続部に加えられた衝撃力が冷却モジュールに伝達され、冷却モジュールが損傷することを発明者等は見出した。

【0009】

本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、保護板および接続部の間に配置された緩衝部材とを備えたバッテリパックにおいて、保護板に衝撃力が加えられた際に、冷却モジュールが損傷することが抑制されたバッテリパックを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示に係るバッテリパックは、配列方向に間隔をあけて配置された複数のバッテリスタックと、複数のバッテリスタックを収容するバッテリケースと、バッテリケースの底面に配置された冷却器と、緩衝部材と、を備え、冷却器は、配列方向に間隔をあけて配置された複数の冷却モジュールと、配列方向に隣り合う冷却モジュールを接続する接続部とを含み、冷却モジュール内には、冷媒が流通する冷媒通路が形成されており、緩衝部材は、接続部と、冷却器の下方に配置された保護板との間に配置されており、接続部のうち、緩衝部材が配置される部分には、脆弱部が形成されている。

【0011】

上記脆弱部は、けがき線である。上記脆弱部は、冷却モジュールと接続部との接合部位よりも、接合部および緩衝部材の接触部分側に位置している。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、冷却モジュールおよび接続部を含む冷却器と、冷却器の下方に配置された保護板と、保護板および接続部の間に配置された緩衝部材とを備えたバッテリパックにおいて、保護板に衝撃力が加えられた際に、冷却モジュールが損傷すること抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】バッテリパック１０が登載された車両１を模式的に示す模式図である。

【図2】バッテリパック１０を示す分解斜視図である。

【図3】冷却器１２を示す斜視図である。

【図4】図３におけるＩＶ－ＩＶ線における断面図である。

【図5】緩衝部材１３の上端部およびその周囲の構成を示す断面図である。

【図6】緩衝部材１３と、接続部４７と、けがき線１６，１７とを示す平面図である。

【図7】保護板１４に衝撃力が加えられた際における断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１から図７を用いて、本実施の形態に係るバッテリパックについて説明する。図１から図７示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

【0015】

図１は、バッテリパック１０が登載された車両１を模式的に示す模式図である。車両１は、フロアパネル２を備える。フロアパネル２は、車両１の底面を形成する金属製の板状部材である。

【0016】

バッテリパック１０は、フロアパネル２の下面に配置されている。バッテリパック１０は、バッテリ装置１１と、冷却器１２と、緩衝部材１３とを含む。

【0017】

バッテリ装置１１はフロアパネル２の下面側に配置されている。冷却器１２はバッテリ装置１１の下面に配置されている。保護板１４はバッテリ装置１１の下方に間隔をあけて配置されている。緩衝部材１３は保護板１４およびバッテリ装置１１の間に間隔をあけて配置されている。

【0018】

図２は、バッテリパック１０を示す分解斜視図である。

【0019】

バッテリ装置１１は、複数のバッテリスタック２０と、複数のバッテリスタック２０を収容するバッテリケース２１とを備える。

【0020】

バッテリスタック２０は車幅方向Ｗに長尺に形成されている。バッテリスタック２０は、車幅方向Ｗに配列する複数のバッテリセル２３を含む。各バッテリスタック２０は、前後方向（配列方向）Ｌに間隔をあけて配置されている。

【0021】

バッテリケース２１は、アッパーケース２４およびロアケース２５を含む。アッパーケース２４は複数のバッテリスタック２０を上方から覆うように設けられている。ロアケース２５は複数のバッテリスタック２０を下方から覆うように設けられている。なお、アッパーケース２４およびロアケース２５はアルミニウム合金などの金属によって形成されている。

【0022】

ロアケース２５は、底板２６と、周壁２７とを含む。周壁２７は底板２６の外周縁部に形成されており、底板２６の外周縁部から上方に立ち上がるように形成されている。

【0023】

バッテリパック１０は、底板２６の上面に配置された内側熱伝導層３０と、底板２６の下面に配置された外側熱伝導層３１とを含む。

【0024】

内側熱伝導層３０は複数の熱伝導部３３を含み、各熱伝導部３３は、バッテリスタック２０および底板２６の間に配置されている。各熱伝導部３３は車幅方向Ｗに長尺に形成されている。

【0025】

内側熱伝導層３０は、たとえば、ウレタン系樹脂によって形成されている。なお、内側熱伝導層３０は、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、または、エポキシ樹脂等を含む接着剤によって形成されていてもよい。

【0026】

内側熱伝導層３０は、各バッテリスタック２０の熱を冷却器１２に伝達する部材である。内側熱伝導層３０は、各バッテリスタック２０を底板２６に固定する接着剤としても機能している。

【0027】

外側熱伝導層３１は、底板２６および冷却器１２の間に配置されている。外側熱伝導層３１は、環状に形成された外枠部４０と、複数の熱伝導部４１とを含む。

【0028】

各熱伝導部４１はバッテリスタック２０の下方に位置している。熱伝導部４１は車幅方向Ｗに長尺に形成されている。熱伝導部４１の各両端は外枠部４０に接続されている。

【0029】

外側熱伝導層３１は、たとえば、ウレタン系樹脂によって形成されている。なお、外側熱伝導層３１は、リコーン系樹脂、アクリル系樹脂、または、エポキシ樹脂等を含む接着剤などによって形成されていてもよい。外側熱伝導層３１は、冷却器１２および底板２６を接着させる接着剤としても機能している。

【0030】

外側熱伝導層３１は、内側熱伝導層３０と、底板２６とを通して伝達されたバッテリスタック２０からの熱を冷却器１２に伝達する。

【0031】

図３は、冷却器１２を示す斜視図である。冷却器１２は、冷却ユニット４４と、保持枠４６と、供給パイプ４８と、排出パイプ４９と、補強部５０とを含む。

【0032】

保持枠４６は、環状に形成されている。保持枠４６は、前梁５１と、後梁５２と、側梁５３と、側梁５４とを含む。

【0033】

前梁５１は前端に設けられており、車幅方向Ｗに延びるように形成されている。後梁５２は後端に設けられており、車幅方向Ｗに延びるように形成されている。

【0034】

側梁５３は車両の左側に設けられており、前後方向Ｌ延びるように形成されている。側梁５４は車両の右側に設けられており、前後方向Ｌに延びるように形成されている。

【0035】

供給パイプ４８および排出パイプ４９は、前梁５１に設けられている。供給パイプ４８から冷媒Ｃが供給される。供給された冷媒Ｃは、各冷却ユニット４４に供給される。冷却ユニット４４を流通した冷媒Ｃは排出パイプ４９から外部に排出される。

【0036】

冷却ユニット４４は、複数設けられている。この図３に示す例においては、４つ設けられている。冷却ユニット４４は、複数の冷却モジュール４５と、複数の接続部４７とを含む。この図３に示す例においては、冷却ユニット４４は２つの冷却モジュール４５を含む。各冷却モジュール４５内には、冷媒Ｃが流通する冷却通路が形成されている。

【0037】

冷却ユニット４４は、車幅方向Ｗに延びるように形成されている。車両の左側において、冷却ユニット４４の一端は側梁５３に支持されており、冷却ユニット４４の他端は側梁５４に支持されている。

【0038】

各冷却モジュール４５は前後方向Ｌに間隔をあけて配置されている。そして、接続部４７は隣り合う冷却モジュール４５を接続するように設けられている。各接続部４７は前後方向Ｌに延びるように形成されている。複数の接続部４７は、車幅方向Ｗに間隔をあけて配置されている。緩衝部材１３は、接続部４７の下面に配置されている。

【0039】

そして、補強部５０は、前後方向Ｌに隣り合う冷却ユニット４４を接続するように設けられている。なお、車幅方向Ｗに配列する接続部４７の数は、車幅方向Ｗに配列する補強部５０の数よりも多い。

【0040】

図４は、図３におけるＩＶ－ＩＶ線における断面図である。

【0041】

図４において、冷却モジュール４５Ａ，４５Ｂは、冷却板６０Ａ，６０Ｂと、冷却板６１Ａ，６１Ｂと、を含む。冷却板６１Ａ，６１Ｂは車幅方向Ｗに延びる溝部が複数形成されている。そして、冷却板６１Ａ，６１Ｂが冷却板６０にＡ，６０Ｂ溶接などされることで、冷却板６０および冷却板６１Ａ，６１Ｂの間に複数の冷媒通路６２が形成されている。

【0042】

冷却板６０Ａ，６０Ｂの上面には、外側熱伝導層３１が形成されており、外側熱伝導層３１の上面にはロアケース２５の底板２６が配置されている。底板２６の上面には内側熱伝導層３０が形成されている。この図４においては、図示されていないが、内側熱伝導層３０の上面にはバッテリスタック２０が配置されている。

【0043】

そして、バッテリスタック２０の熱は、内側熱伝導層３０と、底板２６と、外側熱伝導層３１とを順次通って、冷却器１２に放熱される。

【0044】

接続部４７は冷却板６１Ａおよび冷却板６１Ｂを接続するように形成されている。接続部４７は、冷却板６１Ａおよび冷却板６１Ｂに一体的に形成されている。

【0045】

保護板１４は、冷却器１２の下方に位置している。保護板１４は、図示されていない固定部材によって、ロアケース２５に固定されている。緩衝部材１３は、保護板１４および接続部４７の間に配置されている。

【0046】

図５は、緩衝部材１３の上端部およびその周囲の構成を示す断面図である。図５において、接続部４７の下面４３には、けがき線１６，１７が形成されている。図６は、緩衝部材１３と、接続部４７と、けがき線１６，１７とを示す平面図である。

【0047】

図５および図６において、けがき線１６，１７は、車幅方向Ｗに延びている。

【0048】

そして、けがき線１６およびけがき線１７は、接続部４７のうち緩衝部材１３が配置される部分に形成されている。ここで、接続部４７のうち緩衝部材１３が配置される部分とは、緩衝部材１３の上端部が接続部４７の下面と接触する部分に限られず、その周囲に位置する部分を含む。そのため、図５および図６に示す例においては、けがき線１６，１７は、緩衝部材１３の上端部から前後方向Ｌに離れた位置に形成されている。

【0049】

換言すれば、接続部４７が延びる方向において、接続部４７および緩衝部材１３の接触部分は、けがき線１６およびけがき線１７の間に位置している。

【0050】

なお、けがき線１６は、冷却板６１Ａおよび接続部４７の接続部位よりも、前後方向Ｌにおいて接続部４７の中央部側に位置している。なお、前後方向Ｌの中央部には、緩衝部材１３および接続部４７の接触部分が位置している。同様に、けがき線１７は、冷却板６１Ｂおよび接続部４７の接続部位よりも、前後方向Ｌにおいて接続部４７の中央側に位置している。

【0051】

なお、バッテリパック１０の組み立て工程は、接続部４７の下面の所定位置に緩衝部材１３を配置する工程を含む。この配置工程においては、けがき線１６，１７を目印と利用することができ、緩衝部材１３の貼り付け位置を確認しやすく、品質確認の容易化を図ることができる。

【0052】

上記のように構成されたバッテリパック１０において、車両１が走行している過程において、路上の異物がタイヤなどによって跳ね飛ばされて、保護板１４に衝突する場合がある。また、車両１が路上の落下物などに乗り上げたり、路面干渉したりする場合がある。このような場合には、保護板１４には上方に向けて衝撃力が加えられる。

【0053】

図７は、保護板１４に衝撃力が加えられた際における断面図である。

【0054】

保護板１４は、衝撃力によって上方に向けて膨らむように変形している。保護板１４が上方に膨らむように変形することで、緩衝部材１３は縮むように変形すると共に接続部４７を上方に押圧する。

【0055】

ここで、接続部４７の下面４３には、けがき線１６，１７が形成されている。そのため、緩衝部材１３から上方に向けて荷重が加えられると、けがき線１６，１７を起点として、緩衝部材１３が湾曲する。

【0056】

換言すれば、緩衝部材１３および接続部４７の接触部位おいて、接続部４７に衝撃力が加えられたとしても、冷却板６１Ａおよび接続部４７の接続部位と、冷却板６１Ｂおよび接続部４７の接続部位とに、荷重が伝達されることを抑制することができる。

【0057】

これにより、冷却器１２に荷重が伝達されることを抑制することができ、冷却器１２が損傷することを抑制することができる。

【0058】

たとえば、冷却器１２に衝撃力が加えられると、冷却板６１Ａ，６１Ｂと、冷却板６０とが離れ、冷媒Ｃが外部に漏れるなどの弊害が生じる。本実施の形態においては、このような弊害が生じることを抑制することができる。

【0059】

このように、本実施の形態においては、けがき線１６，１７が「脆弱部」として機能している。その一方で、脆弱部としては、各種の構成を採用することができる。たとえば、けがき線１６，１７の部分を薄肉部としたり、腐食させておくなどの方法を採用することができる。

【0060】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0061】

１ 車両、２ フロアパネル、１０ バッテリパック、１１ バッテリ装置、１２ 冷却器、１３ 緩衝部材、１４ 保護板、１６，１７ がき線、２０ バッテリスタック、２１ バッテリケース、２３ バッテリセル、２４ アッパーケース、２５ ロアケース、２６ 底板、２７ 周壁、３０ 内側熱伝導層、３１ 外側熱伝導層、３３，４１ 熱伝導部、４０ 外枠部、４３ 下面、４４ 冷却ユニット、４５，４５Ａ，４５Ｂ 冷却モジュール、４６ 保持枠、４７ 接続部、４８ 供給パイプ、４９ 排出パイプ、５０ 補強部、５１ 前梁、５２ 後梁、５３，５４ 側梁、６０，６０Ａ，６０Ｂ，６１Ａ，６１Ｂ 冷却板、６２ 冷媒通路、Ｃ 冷媒、Ｌ 前後方向、Ｗ 車幅方向。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】