(57)【要約】【課題】衝突等によって電池スタック間の隙間に荷重がかかった場合においても、当該荷重を電池スタックで受け止めることが可能な、車両のバッテリ搭載構造を開示する。【解決手段】一対の骨格部材１と、一対の骨格部材１の間に骨格部材１の延伸方向に沿って隙間３を介して複数配置された電池スタック２と、骨格部材１と電池スタック２との間に配置された伝達部材４と、を備え、電池スタック２における積層方向が骨格部材１の延伸方向と直交しており、伝達部材４が隙間３を跨いで一の電池スタック２から他の電池スタック２へと延伸している、車両のバッテリ搭載構造１０とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の骨格部材と、
前記一対の骨格部材の間に、前記骨格部材の延伸方向に沿って、隙間を介して複数配置された電池スタックと、
前記骨格部材と前記電池スタックとの間に配置された伝達部材と、
を備え、
前記電池スタックにおける積層方向が、前記骨格部材の延伸方向と直交しており、
前記伝達部材が、前記隙間を跨いで一の前記電池スタックから他の前記電池スタックへと延伸している、
車両のバッテリ搭載構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は車両のバッテリ搭載構造を開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜３には、一対の骨格部材の間に電池スタックを備える車両のバッテリ搭載構造が開示されている。特許文献１においては、車体の剛性維持のために、骨格部材の内部に伝達部材を設けて、骨格部材からの荷重を電池スタックに伝達させるようにしている。特許文献２においては、衝突荷重に対する剛性を高めるために、車幅方向に複数配置された電池スタック（積層体）の間の隙間に伝達部材を設けている。特許文献３においては、衝突荷重を分散して伝達するために、車両の前後方向及び左右方向に複数配置された電池スタック（積層体）の十字形状の隙間に、十字形状の詰め部材を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１９３２８９号公報
【特許文献２】特開２０１７−１９７０４７号公報
【特許文献３】特開２０１７−１９６９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両のバッテリ搭載構造においては、一対の骨格部材の間に、骨格部材の延伸方向に沿って、隙間を介して電池スタックを複数配置する場合がある。この場合、骨格部材から電池スタックの当該隙間部分に荷重がかかった場合、当該荷重を電池スタックで受けることができないという課題がある（図４参照）。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願は、上記課題を解決するための手段の一つとして、一対の骨格部材と、前記一対の骨格部材の間に、前記骨格部材の延伸方向に沿って、隙間を介して複数配置された電池スタックと、前記骨格部材と前記電池スタックとの間に配置された伝達部材と、を備え、前記電池スタックにおける積層方向が、前記骨格部材の延伸方向と直交しており、前記伝達部材が、前記隙間を跨いで一の前記電池スタックから他の前記電池スタックへと延伸している、車両のバッテリ搭載構造を開示する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の車両のバッテリ搭載構造によれば、骨格部材から電池スタックの隙間部分に荷重がかかった場合でも、伝達部材を介して当該荷重を電池スタックへと伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】車両のバッテリ搭載構造１０の構成を説明するための概略図である。（Ａ）が平面概略図であり、（Ｂ）がＩＢ−ＩＢ断面概略図である。
【図２】車両のバッテリ搭載構造１０のうち伝達部材４の近傍を拡大して示す概略図である。
【図３】車両のバッテリ搭載構造１０のうち伝達部材４の近傍を拡大して示す概略図である。
【図４】従来技術の課題について説明するための概略図である。
【図５】車両のバッテリ搭載構造１０による効果について説明するための概略図である。
【図６】車両のバッテリ搭載構造２０の構成を説明するための概略図である。（Ａ）が平面概略図であり、（Ｂ）がＶＩＢ−ＶＩＢ断面概略図であり、（Ｃ）が車両のバッテリ搭載構造２０による効果について説明するための概略図である。
【図７】車両のバッテリ搭載構造３０の構成を説明するための概略図である。（Ａ）が平面概略図であり、（Ｂ）がＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ断面概略図であり、（Ｃ）が車両のバッテリ搭載構造３０による効果について説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
１．車両のバッテリ搭載構造１０
図１、２に車両のバッテリ搭載構造１０の構成を概略的に示す。図１、２に示すように、車両のバッテリ搭載構造１０は、一対の骨格部材１と、一対の骨格部材１の間に、骨格部材１の延伸方向に沿って、隙間３を介して複数配置された電池スタック２と、骨格部材１と電池スタック２との間に配置された伝達部材４と、を備えており、電池スタック２における積層方向が、骨格部材１の延伸方向と直交しており、伝達部材４が、隙間３を跨いで一の電池スタック２から他の電池スタック２へと延伸している。
【０００９】
１．１．一対の骨格部材１
骨格部材１は、例えば、内部が中空構造で所定方向を延伸方向（長手方向）とする部材である。車両における骨格部材１の向きは特に限定されるものではない。骨格部材１の延伸方向を車幅方向と一致させてもよいし、車両の前後方向に一致させてもよい。特に、車両の側面衝突荷重（側突荷重）に対する剛性を高める観点等から、骨格部材１の延伸方向を車の前後方向に一致させることが好ましい。図１に示すように、一対の骨格部材１、１は延伸方向が互いに略平行となるように配置されることが好ましい。骨格部材１そのものの構成については従来と同様でよく、自明であることから、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１０】
１．２．電池スタック２
電池スタック２は複数の単電池を一方向に積層したものである。電池スタック２は、その積層方向（電池スタック２において複数の単電池が積層された方向）が骨格部材１の延伸方向と直交するように配置される。電池スタック２は特に積層方向に対する剛性が高いことから、電池スタック２における積層方向を骨格部材１の延伸方向と直交させることで、骨格部材１からの荷重を電池スタック２で適切に受けることができる。特に全固体電池の場合、圧縮荷重に対する剛性が高く、電池スタックそのものを車両の骨格としてより好適に機能させることができる。すなわち、電池スタック２は、全固体電池スタックであることが好ましい。具体的には、電池スタック２は、正極集電体層と正極活物質層と固体電解質層と負極活物質層と負極集電体層とが積層された単電池が、積層方向に複数積層されたものであることが好ましい。電池スタック２は、複数の単電池を固定して積層状態を適切に維持するために、骨格部材１側にエンドプレート２ａを備えることが好ましい。この場合、図２に示すように、骨格部材１とエンドプレート２ａとの間に伝達部材４が配置されることとなる。電池スタック２そのものの構成については従来と同様でよく、自明であることから、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１１】
１．３．隙間３
電池スタック２は、骨格部材１の延伸方向に沿って、隙間３を介して複数配置されている。すなわち、一の電池スタック２と他の電池スタック２とは隙間３によって骨格部材１の延伸方向において互いに分断されている。隙間３は、電池スタック２の組み付け性の観点等から設けられるもので、例えば、電池スタック２の端子や配線を設置するための空間として機能する。隙間３の幅は特に限定されるものではなく、電池スタック２の形態等に合わせて適宜決定すればよい。
【００１２】
１．４．伝達部材４
伝達部材４は、骨格部材１からの荷重を電池スタック２へと伝達する部材である。伝達部材４は、骨格部材１と電池スタック２との間に配置されており、且つ、複数の電池スタック２の間の隙間３を跨いで一の電池スタック２から他の電池スタック２へと延伸している。すなわち、図３に示すように、伝達部材４は、一の電池スタック２及び他の電池スタック２の間の隙間３と対向する隙間対向面４ａと、一の電池スタック２及び他の電池スタック２と対向するスタック対向面４ｂとを備え、隙間対向面４ａとスタック対向面４ｂとが一体とされている。伝達部材４の形状は、骨格部材１と電池スタック２との間に設置可能で、且つ、骨格部材１からの荷重を電池スタック２へと伝達可能な形状であればよく、棒状、板状、中空状等、種々の形状を採用できる。伝達部材４は複数の部材が組み合わされて構成されたものであってもよい。伝達部材４の材質は特に限定されるものではなく、骨格部材１からの荷重を電池スタック２へと伝達可能な剛性を有するものであればよい。伝達部材４の骨格部材１の延伸方向に沿った長さは特に限定されず、電池スタック２や隙間３の大きさ等に合わせて適宜決定すればよい。骨格部材１と電池スタック２との間の一部に端子や配線等を配置する場合は、当該端子や配線等の配置を阻害しないように伝達部材４の長さを決定することもできる。車両のバッテリ搭載構造１０において伝達部材４を固定する箇所は特に限定されるものではない。特に、伝達部材４は、骨格部材１、電池スタック２及び後述の外装体５のうちの少なくとも一つに固定されていることが好ましい。
【００１３】
伝達部材４は、通常時に骨格部材１や電池スタック２と直接接触している必要はない。骨格部材１に荷重がかかった場合にのみ、骨格部材１や電池スタック２と接触して、電池スタック２に当該荷重を伝達するような形態であってもよい。
【００１４】
図３においては、伝達部材４が１つの隙間を跨いで２つの電池スタックのみに対向する形態（対向面４ｂを２つ備える形態）について示したが、伝達部材４は２つ以上の隙間を跨いで、３つ以上の電池スタックに対向していてもよい。ただし、最小限の大きさで十分な効果を発揮させる観点、部品の固定締結点数を減らして組立の工数を減らす観点等からは、図１〜３に示すように、伝達部材４は１つの隙間を跨いで２つの電池スタックのみに対向することが好ましい。
【００１５】
１．５．その他の部材
図２に示すように、電池スタック２は外装体５に収容されて電池パックとされていてもよい。これにより電池スタック内への水の侵入等をより適切に防ぐことができる。この場合、外装体５内には複数の電池スタック２が収容されることが好ましい。すなわち、電池スタック２は、外装体５内において、骨格部材１の延伸方向に沿って、隙間３を介して複数配置されることが好ましい。電池スタック２を外装体５に収容して電池パックとする場合、伝達部材４は、電池パック内に収容されていてもよいし、電池パック外に設置されていてもよい。外装体５そのものの構成については従来と同様でよく、自明であることから、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１６】
図２に示すように、電池スタック２は、パネルやブラケット等で構成されるバッテリ搭載面６に設置・固定されることが好ましい。バッテリ搭載面６は、例えば、骨格部材１に固定することができる。バッテリ搭載面６そのものの構成については従来と同様でよく、自明であることから、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１７】
１．６．効果
図４に示すように、従来技術においては、骨格部材から電池スタックの隙間部分に荷重がかかった場合、当該荷重を電池スタックで受けることができないという課題があった。これに対し、図５に示すように、車両のバッテリ搭載構造１０によれば、骨格部材１から電池スタック２の隙間３部分に荷重がかかった場合でも、伝達部材４によって当該荷重を電池スタック２へと伝達することができる。
【００１８】
２．補足
図１〜５においては、骨格部材１の延伸方向とは直交する方向（電池スタック２の積層方向）に対して、電池スタック２が隙間を介さずに連続的に配置される形態について説明した。骨格部材１の延伸方向とは直交する方向に対して電池スタック２を隙間なく連続的に配置することで、骨格部材１からの圧縮荷重に対してより強固な構造とすることができ、電池スタック２を車両の骨格としてより効果的に機能させることができる。しかしながら、骨格部材１の延伸方向とは直交する方向に、隙間を介して複数の電池スタック２が配置される場合もある。この場合、一の電池スタック２に伝達された荷重が、他の複数の電池スタック２に分散されるように、当該隙間に伝達部材を配置することが好ましい。例えば、以下に説明する車両のバッテリ搭載構造２０、３０のような形態である。
【００１９】
２．１．車両のバッテリ搭載構造２０
図６に車両のバッテリ搭載構造２０の構成を概略的に示す。図６において、車両のバッテリ搭載構造１０と同様の部材については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図６に示すように、車両のバッテリ搭載構造２０は、一対の骨格部材１と、一対の骨格部材１の間に、骨格部材１の延伸方向に沿って、隙間３を介して複数配置された電池スタック２とを備えている。電池スタック２における積層方向は、骨格部材１の延伸方向と直交している。電池スタック２は、骨格部材１の延伸方向だけでなく、当該延伸方向とは直交する方向（電池スタック２の積層方向）にも隙間１３を介して複数配置されている。当該延伸方向と直交する方向における隙間１３には伝達部材１４が設けられている。伝達部材１４は、当該延伸方向における隙間３を跨いで一の電池スタック２から他の電池スタック２へと延伸している。
【００２０】
伝達部材１４の形状や材質は特に限定されるものではなく、荷重を伝達可能なものであればよい。図６に示すように、伝達部材１４は、骨格部材１の延伸方向に沿って、隙間３を複数跨ぐように連続的に延伸していることが好ましい。図６（Ｃ）に示すように、車両のバッテリ搭載構造２０においては、電池スタック２の積層方向に存在する隙間１３に伝達部材１４が設けられ、且つ、伝達部材１４が隙間３を跨いで一の電池スタック２から他の電池スタック２へと延伸していることで、骨格部材１から一の電池スタック２に荷重が伝達された場合、当該電池スタック２から伝達部材１４を介して他の複数の電池スタック２へと荷重を分散させることができる。これにより、１つの電池スタック２に荷重が集中することを防ぐことができ、電池スタック２の大きな破損を防ぐことができる。
【００２１】
２．２．車両のバッテリ搭載構造３０
図６においては、伝達部材１４が骨格部材１の延伸方向に沿って、隙間３を複数跨ぐように連続的に延伸している形態について示した。これにより、一の電池スタック２からの荷重を伝達部材１４を介して他の複数の電池スタック２に「直接的」に伝達して分散させることができる。しかしながら、一の電池スタック２からの荷重を伝達部材を介して他の複数の電池スタック２に「間接的」に伝達して分散させることも考えられる。
【００２２】
図７に車両のバッテリ搭載構造３０の構成を概略的に示す。図７において、車両のバッテリ搭載構造１０と同様の部材については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図７に示すように、車両のバッテリ搭載構造３０は、一対の骨格部材１と、一対の骨格部材１の間に、骨格部材１の延伸方向に沿って、隙間３を介して複数配置された電池スタック２とを備えている。電池スタック２における積層方向は、骨格部材１の延伸方向と直交している。電池スタック２は、骨格部材１の延伸方向だけでなく、当該延伸方向とは直交する方向（電池スタック２の積層方向）にも隙間２３を介して複数配置されている。当該延伸方向と直交する方向における隙間２３には伝達部材２４が設けられている。伝達部材２４は、固定部材２４ａ等を介して外装体５（電池パックの上蓋）に固定され、且つ、固定部材２４ｂ等を介して外装体５（電池パックの下蓋）及び／又はバッテリ搭載面６に固定されている。すなわち、伝達部材２４は、電池スタック２を固定する部材に固定されており、伝達部材２４から電池スタック２へと荷重を間接的に伝達可能とされている。
【００２３】
伝達部材２４の形状や材質及び伝達手段２４の固定手段の形態は特に限定されるものではなく、伝達部材２４から電池スタック２へと荷重を間接的に伝達可能なものであればよい。図７（Ｃ）に示すように、車両のバッテリ搭載構造３０においては、電池スタック２の積層方向に存在する隙間２３に伝達部材２４が設けられ、且つ、伝達部材２４が外装体５やバッテリ搭載面６に固定されていることで、骨格部材１から一の電池スタック２に荷重が伝達された場合、当該電池スタック２から伝達部材２４を介して外装体５やパネル６へと荷重が伝達され、外装体５やパネル６を介して他の電池スタック２、２へと荷重を分散させることができる。これにより、１つの電池スタック２に荷重が集中することを防ぐことができ、電池スタック２の大きな破損を防ぐことができる。
【００２４】
図６、７に示す車両のバッテリ搭載構造２０及び３０においては、骨格部材１の延伸方向とは直交する方向に、隙間１３、２３を介して２つの電池スタック２が配置される形態（骨格部材１の延伸方向とは直交する方向において、隙間１３、２３が１つだけ備えられる形態）について示したが、骨格部材１の延伸方向とは直交する方向における電池スタック２の数はこれに限定されない。複数の隙間１３、２３を介して、３つ以上の電池スタック２が配置されていてもよい。この場合、複数の隙間１３、２３のそれぞれに伝達部材１４、２４が備えられることが好ましい。
【００２５】
図６、７に示す車両のバッテリ搭載構造２０及び３０においては、伝達部材４の有無について特に明記していないが、車両のバッテリ搭載構造２０及び３０においても、伝達部材４が備えられることが好ましい。
【００２６】
３．本開示の技術思想
特開２０１２−１３１４８６号公報等に開示されているように、車両に電池を搭載するにあたっては、車両の前後方向及び車幅方向に強固な骨格部材を設けて高い剛性を確保しつつ、その中に電池を収容していた。すなわち、車両衝突時等において電池スタックそのものにできるだけ荷重がかからないように設計していた。しかしながら、このようした場合、バッテリ搭載構造に占める骨格部材の体積が大きくなり、電池を収容できるスペースが小さくなるという課題があった。当該課題を解決するためには、電池スタックが備える剛性を利用して、電池スタックそのものを骨格としても機能させることが有効と考えられる。特に、全固体電池は、実質的に電池全体が固体からなり、圧縮荷重に対して非常に強いことから、電池スタック自体を骨格として機能させ易い。このように、本開示の技術は、電池スタックそのものを車両の骨格として機能させ、車両の衝突時等において、電池スタックそのもので荷重を受けることに一つの特徴がある。この場合、荷重を電池スタックに如何にして伝達させるか、一の電池スタックに伝達された荷重を他の電池スタックに如何にして分散させるかが課題となる。本開示の技術によれば、上述したような所定の伝達部材４、１４、２４を配置することで、当該課題を解決することができる。また、本開示の技術によれば、骨格部材を削減することができ、その分多くの電池を搭載することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  骨格部材
２  電池スタック
３、１３、２３  隙間
４、１４、２４  伝達部材
５  外装体
６  バッテリ搭載面
１０、２０、３０  車両のバッテリ搭載構造
【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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【図７】
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