JP7272234B2

JP7272234B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP7272234B2
Application number: JP2019197502A
Authority: JP
Inventors: 厚志沖
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2039-10-30
Also published as: JP2021072200A

Description

本開示は、電池パックに関する。

特開２０１８－０１４３０１号公報（特許文献１）には、電池セルと、電池セルの電圧を監視する機器（監視ＥＣＵ）と、カバーとを備えた電池モジュールが開示されている。特許文献１に開示された電池モジュールでは、電池モジュールの上方にカバーが配置されており、監視ＥＣＵはカバー上に載置されている。

特開２０１７－０３７７５５号公報（特許文献２）、特開２００７－１０３３４４号公報（特許文献３）、特開２００４－１３９９３４号公報（特許文献４）および特許第６３９０５５０号（特許文献５）には、補強用の梁が開示されている。

特開２０１８－０１４３０１号公報特開２０１７－０３７７５５号公報特開２００７－１０３３４４号公報特開２００４－１３９９３４号公報特許第６３９０５５０号

特許文献１に開示された電池モジュールの構造では、電池モジュールの上方にカバーが配置されており、監視ＥＣＵなどの機器がカバー上に取り付けられている。電池モジュールに横方向から荷重が加えられたとき、電池モジュールの上方に配置されたカバーや機器ケースは、耐荷重性を向上させ得る部材としては機能しにくい。

本開示は、耐荷重性を向上可能な構成を備えた電池パックを提供することである。

電池パックは、電池スタックと、上記電池スタックに横方向に隣接して配置される機器ケースと、上記機器ケース内に収容される機器と、を備え、上記機器ケースは、上記横方向に延在する梁状部を含み、上記機器は、上記梁状部に取り付けられている。

上記の構成によれば、機器は機器ケース内に収容されており、機器ケースに設けられる梁状部に取り付けられているため、電池パックに横方向から荷重が加えられたときに梁状部が衝撃を緩和し、ひいては電池パックとしての耐荷重性を向上可能となる。

本開示によれば、耐荷重性を向上可能となる。

本実施の形態に係る電池スタック２、機器４および梁状部５を模式的に示す斜視図である。本実施の形態１に係る電池パック１を模式的に示す断面図である。本実施の形態２に係る電池パック１を模式的に示す断面図である。本実施の形態３に係る電池パック１を模式的に示す断面図である。本実施の形態４に係る電池パック１を模式的に示す断面図である。本実施の形態５に係る電池パック１を模式的に示す断面図である。

図１から図６を用いて、本実施の形態に係る電池パックについて説明する。図１から図６に示す構成のうち、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。

（電池パック１）
図１は、本実施の形態に係る電池スタック２、機器４および梁状部５を模式的に示す斜視図である。図２～図６は、各々、本実施の形態１～５に係る電池パック１を模式的に示す断面図である。

電池パック１は、電池スタック２と、電池スタック２に横方向に隣接して配置される機器ケース３と、機器ケース３内に収容される機器４と、を備える。

機器４には、たとえば、ジャンクションブロックＡＳＳＹ、ヒューズボックス、監視ユニット、電池ＥＣＵが含まれる。機器４には、保護すべき部品として、電気配線が含まれてもよい。

ジャンクションブロックＡＳＳＹは、電池パックの電源機能を有する。ジャンクションブロックＡＳＳＹには、高電圧ケーブルが接続され得る。ジャンクションボックスＡＳＳＹ内には、たとえば、複数のリレーが設けられて、ＰＣＵおよび電池モジュールの間の電気的な接続状態を切り替える。具体的には、高電圧ケーブルに設けられたリレーのＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

ヒューズボックスは、電気回路のフェールセーフ機能を有する。ヒューズボックスは、たとえば、積層された複数の電池の正極端子と組電池の正極端子との間に電気的に接続される。ヒューズボックスは、自身の定格電流を超える電流が流れた場合に、電流経路を遮断するように構成される。

監視ユニットは、Ｎｉ電池パックにおいて、電圧などの電池情報を集約し、車両ＰＣＵへ伝達する機能を有する。監視ユニットは、たとえば、電圧センサと、温度センサとを含む。電圧センサは、組電池であるバッテリに含まれる各セルの電圧を検出する。温度センサは、セル毎の温度を検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵに出力する。

電池ＥＣＵは、Ｌｉ電池パックにおいて、電圧などの電池情報を集約し、電池制御する機能を有する。電池ＥＣＵには、たとえば、信号線などを含む低電圧ケーブルが接続されている。低電圧ケーブルは、電池ＥＣＵおよびＥＣＵを電気的に接続する。電池ＥＣＵは、電池モジュールに設けられた温度センサ、電流センサおよび電圧センサから送信される信号を受信し、たとえば、電池モジュールのＳＯＣなどを算出する。電池ＥＣＵは、算出したＳＯＣなどの情報を、低電圧ケーブルを通してＥＣＵに送信する。

機器ケース３は、梁状部５を備える。梁状部５は、横方向に延在する。換言すれば、梁状部５は、電池スタック２と機器ケース３とが隣接する面に対して垂直方向に延在する。機器４は、梁状部５に取り付けられている。機器ケース３への梁状部５の固定方法は、たとえば、溶接または締結である。

（作用および効果）
たとえば中国では、圧壊試験を行うことが規則により定められている。圧壊試験は、車両に衝撃を加えたときに、電池モジュールなどが圧壊しないかどうかを確認するための試験である。特段の対策が施されていない場合、車両に対して荷重が加えられたとき、車両内部の電池モジュールなどは衝撃を受け、電池モジュールなどが圧壊する場合がある。

実施の形態の電池パック１では、機器４は機器ケース３内に収容され、電池スタック２に横方向に隣接して配置される機器ケース３が梁状部５を備え、機器４は梁状部５に取り付けられているため、梁状部５の存在によって横方向からの荷重に対する耐荷重性を向上可能となる。実施の形態の電池パック１は、車室内に搭載される機器ケース内に設けられる機器部品の取付構造であるとともに、電池スタック２のための圧壊対策構造としても機能し得る。

実施の形態１の電池パック１では、梁状部５は、機器ケース３内部に配置される。梁状部５の一端は電池スタック２と機器ケース３とが隣接する面に固定され、他端は該面に対向する面に固定される。機器４は、梁状部５の上面に取り付けられている。

たとえば図１の矢印１０で示すように、荷重が、機器ケース３に対して、機器ケース３から電池スタック２へ向かう方向に加えられたとき、衝撃は矢印１１の方向に梁状部５上を伝達し、矢印１２の方向に電池スタック２に伝達し得る。梁状部５は強度部材としての機能を有するため、機器ケース３に荷重が加えられたときに機器ケース３内に収容される機器４が損傷することを抑制する。さらに、機器ケース３に荷重が加えられた場合であっても梁状部５の存在により、その荷重が電池スタック２に直接的に伝達することが抑制され、ひいては電池スタック２のための圧壊対策構造が実現される。

実施の形態２の電池パック１（図３）では、機器４は、梁状部５の下面に取り付けられている。この場合でも、上記の実施の形態の電池パックと同様に、耐荷重性を向上可能となる。

実施の形態３の電池パック１（図４）では、機器４に取り付けられる梁状部５ｂに加え、機器ケース３の上面および底面が梁状部として機能する。この場合でも、梁状部５ａ，５ｂ，５ｃは強度部材として機能するため、上記の実施の形態の電池パックと同様に、耐荷重性を向上可能となる。

実施の形態４の電池パック１（図５）では、梁状部５は、機器ケース３の底面に固定されている。機器ケース３内には、電池スタック２と機器ケース３とが隣接する面と機器４との間に、空間（圧縮ストロークスペース）が設けられる。確保されるべき圧縮ストロークスペースは、たとえばバッテリケース体格の３０％分である。この場合でも、梁状部５は強度部材として機能するため、上記の実施の形態の電池パックと同様に、耐荷重性を向上可能となる。

実施の形態５の電池パック１（図６）では、梁状部５が機器ケース３の底面に固定されるとともに、機器ケース３外、たとえば機器ケース３の上面に追加補強材６が設けられている。この場合でも、梁状部５は強度部材として機能するため、上記の実施の形態の電池パックと同様に、耐荷重性を向上可能となる。

実施の形態１～３および５の電池パック１では、圧縮ストロークスペースがほとんど設けられないため、実施の形態４の電池パック１と比較して、機器ケース３は小型化される。これにより、駆動用バッテリケース体格を低減し、ひいては車室内空間を拡大することが可能である。

実施の形態１～４の電池パック１では、追加補強材を設定するためのスペースを確保する必要がないため、実施の形態５の電池パック１と比較して、部品点数は低減され、ひいては原価を低減することが可能である。

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。本発明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。

１電池パック、２電池スタック、３機器ケース、４機器、５，５ａ，５ｂ，５ｃ梁状部、６追加補強材、１０，１１，１２矢印。

Claims

電池スタックと、
上面および底面を有し、前記電池スタックに横方向に隣接して配置される機器ケースと、
前記機器ケース内に収容される機器と、を備え、
前記機器ケースは、前記横方向に延在する梁状部を含み、
前記機器は、前記梁状部に取り付けられており、
前記梁状部は、前記機器ケースの前記底面に固定され、
前記機器ケースの前記上面には、追加補強材が設けられている、
電池パック。