(57)【要約】【課題】簡易な構成で、バッテリスタックの振動を効果的に抑制するバッテリスタックの固定構造、を提供する。【解決手段】バッテリスタックの固定構造は、バッテリスタック２１と、バッテリスタック２１の周囲を取り囲むように設けられるケースフレーム３１とを備える。ケースフレーム３１は、互いに一体に連結される上フレーム３２および下フレーム３３を有する。ケースフレーム３１は、上フレーム３２とバッテリスタック２１との間に設けられ、バッテリスタック２１の頂部を下フレーム３３に向けて押し付ける固定用フレーム４１をさらに有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるバッテリスタックの固定構造であって、
頂部を有するバッテリスタックと、
互いに一体に連結される上枠体および下枠体を有し、前記バッテリスタックの周囲を取り囲むように設けられるケースフレームとを備え、
前記ケースフレームは、前記上枠体と前記バッテリスタックとの間に設けられ、前記頂部を前記下枠体に向けて押し付ける固定用枠体をさらに有する、バッテリスタックの固定構造。
【請求項２】
車両に搭載されるバッテリスタックの固定構造であって、
側部を有するバッテリスタックと、
互いに組み合わされるアッパケースおよびロアケースを有し、前記バッテリスタックを収容するバッテリケースと、
前記側部に対向する位置に設けられ、前記アッパケースと前記ロアケースとを互いに締結する締結部材とを備え、
前記バッテリスタックは、前記締結部材による締結力により、前記アッパケースと前記ロアケースとの間に挟持された状態で固定される、バッテリスタックの固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、バッテリスタックの固定構造に関し、より特定的には、走行用の電源として車両に搭載されるバッテリスタックの固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のバッテリスタックの固定構造に関して、たとえば、特開平５−８２１５７号公報には、車両の発進、停止、走行に伴う揺れ、振動の影響を緩和して、十分な耐振効果を得ることを目的とした車両搭載型の燃料電池の支持構造が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された燃料電池の支持構造においては、セルスタック、上下締め付け板、マニホールドの組み立て体からなる燃料電池に対して、その周域に補強枠が構築されている。燃料電池の上締め付け板は、補強枠によって拘束支持されている。
【０００３】
また、特開２００６−２３６８２６号公報には、ボルト等による組み付け工程を少なくすることにより、締結作業効率を向上させることを目的とした電池パックが開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示された電池パックにおいては、電池集合体の両側に、側方に向けて張り出す電池モジュールフランジ部が設けられている。この電池モジュールフランジ部は、アッパケースフランジ部とロアケースフランジ部との間に挟み込まれ、ボルトにより同時締結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−８２１５７号公報
【特許文献２】特開２００６−２３６８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献に開示されるように、走行用の電源として、車両にバッテリスタックが搭載される構造が知られている。しかしながら、車両本体に対するバッテリスタックの固定の強度が十分でない場合、車両の走行に伴ってバッテリスタックが大きく振動するおそれが生じる。このバッテリスタックの振動を抑えるために強固な支持ブラケットを使用する方法も考えられるが、固定ブラケットが大型、大重量となり、車両への搭載上、好ましくない。
【０００６】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、簡易な構成で、バッテリスタックの振動を効果的に抑制するバッテリスタックの固定構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の１つの局面に従ったバッテリスタックの固定構造は、車両に搭載されるバッテリスタックの固定構造である。バッテリスタックの固定構造は、頂部を有するバッテリスタックと、バッテリスタックの周囲を取り囲むように設けられるケースフレームとを備える。ケースフレームは、互いに一体に連結される上枠体および下枠体を有する。ケースフレームは、上枠体とバッテリスタックとの間に設けられ、頂部を下枠体に向けて押し付ける固定用枠体をさらに有する。
【０００８】
このように構成されたバッテリスタックの固定構造によれば、ケースフレームに上枠体とバッテリスタックとの間に配置される固定用枠体を設けることにより、バッテリスタックを固定用枠体と下枠体との間で強固に支持する。これにより、簡易な構成で、バッテリスタックの振動を効果的に抑制することができる。
【０００９】
この発明の別の局面に従ったバッテリスタックの固定構造は、車両に搭載されるバッテリスタックの固定構造である。バッテリスタックの固定構造は、側部を有するバッテリスタックと、バッテリスタックを収容するバッテリケースと、締結部材とを備える。バッテリケースは、互いに組み合わされるアッパケースおよびロアケースを有する。締結部材は、側部に対向する位置に設けられ、アッパケースとロアケースとを互いに締結する。バッテリスタックは、締結部材による締結力により、アッパケースとロアケースとの間に挟持された状態で固定される。
【００１０】
このように構成されたバッテリスタックの固定構造によれば、アッパケースおよびロアケースを互いに締結する締結部材の締結力を利用して、バッテリスタックをアッパケースとロアケースとの間で強固に支持する。これにより、簡易な構成で、バッテリスタックの振動を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上に説明したように、この発明に従えば、簡易な構成で、バッテリスタックの振動を効果的に抑制するバッテリスタックの固定構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１におけるバッテリスタックの固定構造が適用されるバッテリパックを模式的に表わす斜視図である。
【図２】図１中の矢印ＩＩに示す方向から見たバッテリパックを示す側面図である。
【図３】図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿ったバッテリパックを示す断面図である。
【図４】図２中のバッテリスタックに作用する力を模式的に表わした断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２におけるバッテリスタックの固定構造を示す斜視図である。
【図６】図５中のＶＩ−ＶＩ線上に沿ったバッテリスタックを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１におけるバッテリスタックの固定構造が適用されるバッテリパックを模式的に表わす斜視図である。図２は、図１中の矢印ＩＩに示す方向から見たバッテリパックを示す側面図である。
【００１５】
図１および図２を参照して、バッテリパック１０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能なバッテリ（２次電池）から電力供給されるモータとを動力源とするハイブリッド自動車に搭載されている。
【００１６】
まず、バッテリパック１０の全体構成について説明すると、バッテリパック１０は、複数のバッテリスタック２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ（以下、特に区別しない場合は、バッテリスタック２１という）を有する。各バッテリスタック２１は、矢印１０１に示す一方向（以下、バッテリセル２２の積層方向という）に積層された複数のバッテリセル２２から構成されている。
【００１７】
バッテリセル２２は、略直方体形状の薄板形状を有する。複数のバッテリセル２２は、その外観をなす側面のうちで最も大きい面積を有する側面が隣り合うバッテリセル２２間で互いに向かい合わせとなるように、積層されている。複数のバッテリセル２２は、その積層方向に延び、両端で固定支持された拘束部材（金属製のベルトやバーなど）により、一体に拘束されている。複数のバッテリセル２２は、互いに電気的に直列に接続されている。
【００１８】
なお、バッテリセル２２は、充放電可能な２次電池であれば特に限定されず、たとえば、ニッケル水素電池であってもよいし、リチウムイオン電池であってもよい。
【００１９】
バッテリスタック２１Ａ、バッテリスタック２１Ｂおよびバッテリスタック２１Ｃは、バッテリセル２２の積層方向に直交する方向に、挙げた順に並ぶように配置されている。バッテリスタック２１は、略直方体の外観を有する。
【００２０】
図３は、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿ったバッテリパックを示す断面図である。
図１から図３を参照して、バッテリセル２２は、樹脂製のバッテリホルダ２３によって覆われている。
【００２１】
バッテリパック１０は、ケースフレーム３１をさらに有する。ケースフレーム３１は、バッテリスタック２１の周囲を取り囲む枠体（フレーム）構造を有する。その枠体構造は、略直方体の外形を有するように形成されている。
【００２２】
ケースフレーム３１の形状についてより具体的に説明すると、ケースフレーム３１は、互いに組み合わされることによって枠体を構成する上フレーム３２、下フレーム３３および側方フレーム３４を有する。上フレーム３２は、バッテリスタック２１の上方に配置され、下フレーム３３は、バッテリスタック２１の下方に配置されている。上フレーム３２と下フレーム３３とは、バッテリスタック２１を挟んで互いに上下方向に対向するように配置されている。側方フレーム３４は、上フレーム３２と下フレーム３３との間で、バッテリスタック２１の側面に沿って延びるように形成されている。上フレーム３２と下フレーム３３とは、側方フレーム３４によって互いに一体に連結されている。
【００２３】
続いて、バッテリスタック２１の固定構造について説明する。
図２を参照して、バッテリパック１０は、支持ブラケット５６をさらに有する。支持ブラケット５６は、バッテリセル２２の積層方向におけるバッテリスタック２１の両端にそれぞれ設けられている。バッテリスタック２１は、支持ブラケット５６によってケースフレーム３１に対して固定されている。
【００２４】
図３を参照して、下フレーム３３は、その構成部位として、梁部３６を有する。梁部３６は、隣接するバッテリスタック２１間（すなわち、バッテリスタック２１Ａとバッテリスタック２１Ｂとの間、およびバッテリスタック２１Ｂとバッテリスタック２１Ｃとの間）の直下に配置されている。梁部３６は、バッテリセル２２の積層方向に延びている。バッテリスタック２１は、梁部３６上に載置されている。
【００２５】
ケースフレーム３１は、ヒレ状部３７およびフランジ部３８をさらに有する。本実施の形態では、ヒレ状部３７およびフランジ部３８は、梁部３６と一体に形成されている。
【００２６】
ヒレ状部３７は、梁部３６から、隣接するバッテリスタック２１間を通り、直線状に延伸する断面形状を有する。フランジ部３８は、その直線状に延伸するヒレ状部３７の先端に形成されている。ヒレ状部３７およびフランジ部３８は、一体となって、略Ｔ字状の断面形状を有し、バッテリセル２２の積層方向に連続して延びている。
【００２７】
ケースフレーム３１は、固定用フレーム４１をさらに有する。固定用フレーム４１は、バッテリスタック２１と上フレーム３２との間に配置されている。固定用フレーム４１は、隣接するバッテリスタック２１間（すなわち、バッテリスタック２１Ａとバッテリスタック２１Ｂとの間、およびバッテリスタック２１Ｂとバッテリスタック２１Ｃとの間）の直上に配置されている。固定用フレーム４１と梁部３６とは、互いに対向し、平行に延びている。固定用フレーム４１は、バッテリセル２２の積層方向における上フレーム３２および下フレーム３３と同程度の長さを有する棒状部材である。
【００２８】
バッテリスタック２１は、頂部２６を有する。頂部２６は、ケースフレーム３１の内側で、上フレーム３２に対向する位置に配置されている。
【００２９】
本実施の形態では、支持ブラケット５６による固定に加えて、固定用フレーム４１がバッテリスタック２１の頂部２６を下フレーム３３に向けて押し付ける力を利用することにより、バッテリスタック２１がケースフレーム３１に対して固定されている。
【００３０】
より具体的に説明すると、固定用フレーム４１は、バッテリスタック２１の頂部２６上に設けられている。フランジ部３８には、固定用フレーム４１に向けて延びるスタッドボルト５１が溶接固定されている。固定用フレーム４１は、スタッドボルト５１と、スタッドボルト５１に螺合されるナット５２とを用いて、下フレーム３３に対して締結されている。この際、固定用フレーム４１を梁部３６に向けて引っ張る力が生じ、このスタッドボルト５１およびナット５２による締結力によって、固定用フレーム４１は、バッテリスタック２１の頂部２６を梁部３６に向けて押し付けている。
【００３１】
図４は、図２中のバッテリスタックに作用する力を模式的に表わした断面図である。図４を参照して、本実施の形態におけるバッテリスタック２１の固定構造においては、固定用フレーム４１をバッテリスタック２１の頂部２６に当接する位置に配置し、その固定用フレーム４１にスタッドボルト５１による締結力を作用させる。これにより、バッテリスタック２１は、固定用フレーム４１と梁部３６との間に支持されることとなる。結果、支持ブラケット５６による固定と相まって、バッテリスタック２１をケースフレーム３１に対して強固に固定することができる。
【００３２】
以上に説明した、この発明の実施の形態１におけるバッテリスタックの固定構造の構成についてまとめて説明すると、バッテリスタックの固定構造は、頂部２６を有するバッテリスタック２１と、バッテリスタック２１の周囲を取り囲むように設けられるケースフレーム３１とを備える。ケースフレーム３１は、互いに一体に連結される上枠体としての上フレーム３２および下枠体としての下フレーム３３を有する。ケースフレーム３１は、上フレーム３２とバッテリスタック２１との間に設けられ、頂部２６を下フレーム３３に向けて押し付ける固定用枠体としての固定用フレーム４１をさらに有する。
【００３３】
このように構成された、この発明の実施の形態１におけるバッテリスタックの固定構造によれば、ケースフレーム３１の固定用フレーム４１にバッテリスタック２１を固定する機能を持たせることによって、ハイブリッド自動車の振動や衝撃がバッテリパック１０に入力される場合であっても、バッテリスタック２１が上下に振動することを効果的に抑制できる。また、固定用フレーム４１によるバッテリスタック２１の固定によって、支持ブラケット５６に対する負荷が減るため、支持ブラケット５６が大型、大重量となることを防止できる。
【００３４】
（実施の形態２）
図５は、この発明の実施の形態２におけるバッテリスタックの固定構造を示す斜視図である。図６は、図５中のＶＩ−ＶＩ線上に沿ったバッテリスタックを示す断面図である。本実施の形態におけるバッテリスタックの固定構造は、実施の形態１におけるバッテリスタックの固定構造と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。
【００３５】
図５および図６を参照して、本実施の形態におけるバッテリパック６０は、実施の形態１におけるケースフレーム３１に替えて、バッテリケース６１を有する。バッテリケース６１は、複数のバッテリスタック２１（バッテリスタック２１Ａ，バッテリスタック２１Ｂ，バッテリスタック２１Ｃ）を収容する筐体形状を有する。
【００３６】
バッテリケース６１は、アッパケース６２およびロアケース６３が組み合わさって構成されている。アッパケース６２は、バッテリスタック２１の上方に配置され、ロアケース６３は、バッテリスタック２１の下方に配置されている。
【００３７】
アッパケース６２は、その構成部位として、頂部６６および凹部６７を有する。ロアケース６３は、その構成部位として、底部６８および凹部６９を有する。
【００３８】
頂部６６は、バッテリスタック２１の直上に配置されている。凹部６７は、頂部６６から、隣接するバッテリスタック２１間の空間に凹むように形成されている。凹部６７は、同一断面形状を有しながら、バッテリセル２２の積層方向（図５中の矢印１０１に示す方向）に延びている。底部６８は、バッテリスタック２１の直下に配置されている。言い換えれば、バッテリスタック２１は、底部６８に載置されている。凹部６９は、底部６８から、隣接するバッテリスタック２１間の空間に凹むように形成されている。凹部６９は、同一断面形状を有しながら、バッテリセル２２の積層方向（図５中の矢印１０１に示す方向）に延びている。
【００３９】
バッテリスタック２１は、側部２７を有する。側部２７は、隣り合うバッテリスタック２１間で側部２７同士が向い合って配置されるように設けられている。
【００４０】
凹部６７と凹部６９とは、隣接するバッテリスタック２１間の空間で互いに突き合されている。バッテリパック６０は、ウェルドボルト７１およびナット７２をさらに有する。本実施の形態では、ウェルドボルト７１が、凹部６９に溶接固定されている。凹部６７と凹部６９とは、隣接するバッテリスタック２１間の空間、すなわちバッテリスタック２１の側部２７に対向する位置において、ウェルドボルト７１と、ウェルドボルト７１に螺合されるナット７２とによって互いに締結されている。
【００４１】
この際、ウェルドボルト７１およびナット７２による締結力がバッテリスタック２１に作用することによって、バッテリスタック２１は、アッパケース６２およびロアケース６３によって挟持された状態で支持されている。
【００４２】
以上に説明した、この発明の実施の形態２におけるバッテリスタックの固定構造の構成についてまとめて説明すると、バッテリスタックの固定構造は、側部２７を有するバッテリスタック２１と、バッテリスタック２１を収容するバッテリケース６１と、締結部材としてのウェルドボルト７１およびナット７２とを備える。バッテリケース６１は、互いに組み合わされるアッパケース６２およびロアケース６３を有する。ウェルドボルト７１およびナット７２は、側部２７に対向する位置に設けられ、アッパケース６２とロアケース６３とを互いに締結する。バッテリスタック２１は、ウェルドボルト７１およびナット７２による締結力により、アッパケース６２とロアケース６３との間に挟持された状態で固定される。
【００４３】
このように構成された、この発明の実施の形態２におけるバッテリスタックの固定構造によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。
【００４４】
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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許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。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
この発明は、主に、バッテリから電力供給されるモータを動力源として備える車両に利用される。
【符号の説明】
【００４６】
１０，６０  バッテリパック、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ  バッテリスタック、２２  バッテリセル、２３  バッテリホルダ、２４  隙間、２６  頂部、２７  側部、３１  ケースフレーム、３２  上フレーム、３３  下フレーム、３４  側方フレーム、３６  梁部、３７  ヒレ状部、３８  フランジ部、４１  固定用フレーム、５１  スタッドボルト、５２  ナット、５６  支持ブラケット、６１  バッテリケース、６２  アッパケース、６３  ロアケース、６６  頂部、６７，６９  凹部、６８  底部、７１  ウェルドボルト、７２  ナット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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