(57)【要約】【課題】電池に対する衝撃緩和能力を向上させること。【解決手段】車載電池モジュール１０は、直方体状のケース１１の内部に電池としての電池１２を収容してなる電池パック１３に電池１２の温度調節を行う温度調節装置としての熱電変換モジュール２１を設けることで構成されている。熱電変換モジュール２１は、複数（本実施形態では２個）のブラケット２２によって電池パック１３のケース１１に取り付けられている。熱電変換モジュール２１は、ケース１１から離間した状態で取り付けられている。そして、ブラケット２２は、衝撃緩和部材として機能している。【選択図】図２
2013222680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池をケースに収容してなる電池パックと、前記電池の温度調節を行う温度調節装置と、を備えた車載電池モジュールであって、
前記温度調節装置を前記ケースから離間して設け、
前記温度調節装置と前記ケースの間に、前記電池に対する衝撃を緩和する衝撃緩和部材を設けたことを特徴とする車載電池モジュール。
【請求項２】
前記温度調節装置は、通電の極性に応じて吸熱と放熱の相反する作用を行う第１面及び第２面を有する熱電変換モジュールを含み、前記第１面及び前記第２面のうち、少なくともいずれか一方には、前記熱電変換モジュールと熱交換を行った熱媒体が流通するダクトが設けられることを特徴とする請求項１に記載の車載電池モジュール。
【請求項３】
前記衝撃緩和部材は、前記温度調節装置を前記ケースに取り付けるためのブラケットを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車載電池モジュール。
【請求項４】
前記ケースにおいて前記熱電変換モジュールと対向する面は、その全面に前記熱電変換モジュールの第１面が対向することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車載電池モジュール。
【請求項５】
モジュール全体が車両の前方に搭載されることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか１項に記載の車載電池モジュール。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のうちいずれか１項に記載の車載電池モジュールを搭載したことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池をケースに収容してなる電池パックと、電池の温度調節を行う温度調節装置と、を備えた車載電池モジュール及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の衝突時など、車両に搭載される電池に衝撃が加わると、内部短絡や外部短絡などが発生するおそれがある。そして、短絡が発生すると、電池の放電が行われないため、車両を走行させることや、補機を駆動させることができなくなる。
【０００３】
特許文献１では、複数の電池モジュールを積層することで二次電池を形成している。各電池モジュールの間には、スペーサが設けられており、このスペーサによって冷却風が流通する冷却風通路が形成されている。電池モジュールの積層方向と直交する方向には、冷却風通路に冷却風を流通させる吸気ダクトと、冷却風通路を流通した冷却風が排出される排気ダクトが対向するように設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２４０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、電気自動車やハイブリッド自動車などの普及に伴い、電池に対する衝撃を更に緩和することが要求されている。
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池に対する衝撃緩和能力を向上させることができる車載電池モジュール及び車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、電池をケースに収容してなる電池パックと、前記電池の温度調節を行う温度調節装置と、を備えた車載電池モジュールであって、前記温度調節装置を前記ケースから離間して設け、前記温度調節装置と前記ケースの間に、前記電池に対する衝撃を緩和する衝撃緩和部材を設けたことを要旨とする。
【０００７】
これによれば、車両の衝突時など、車載電池モジュールに衝撃が加わった際に、ケースと温度調節装置の間に設けられた衝撃緩和部材によって電池への衝撃が緩和される。また、温度調節装置によっても衝撃が緩和される。したがって、温度調節装置を衝撃緩和部材として兼用することができる。このため、電池に対する衝撃緩和能力が向上され、衝撃によって電池の放電が行われなくなることが抑制される。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載電池モジュールであって、前記温度調節装置は、通電の極性に応じて吸熱と放熱の相反する作用を行う第１面及び第２面を有する熱電変換モジュールを含み、前記第１面及び前記第２面のうち、少なくともいずれか一方には、前記熱電変換モジュールと熱交換を行った熱媒体が流通するダクトが設けられることを要旨とする。
【０００９】
これによれば、熱電変換モジュールに加え、ダクトによっても衝撃が緩和される。したがって、電池に加わる衝撃を更に緩和することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車載電池モジュールであって、前記衝撃緩和部材は、前記温度調節装置を前記ケースに取り付けるためのブラケットを含むことを要旨とする。
【００１０】
これによれば、ブラケットを衝撃緩和部材として兼用することができる。このため、電池に対する衝撃を更に緩和することができる。
請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の車載電池モジュールであって、前記ケースにおいて前記熱電変換モジュールと対向する面は、その全面に前記熱電変換モジュールの第１面が対向することを要旨とする。
【００１１】
これによれば、ケースにおいて、熱電変換モジュールの第１面と対向する面は、全面が熱電変換モジュールによって覆われる。したがって、電池に対する衝撃を更に緩和することができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうちいずれか１項に記載の車載電池モジュールであって、モジュール全体が車両の前方に搭載されることを要旨とする。
これによれば、車両前方からの衝撃を適切に緩和することができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、車両であって、請求項１〜請求項５のうちいずれか１項に記載の車載電池モジュールを搭載したことを要旨とする。
これによれば、車両に搭載される電池に対する衝撃は、衝撃緩和部材によって緩和される。したがって、衝撃によって電池の放電が行われなくなることが抑制される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電池に対する衝撃緩和能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態における車両を示す概略平面図。
【図２】実施形態における車載電池モジュールを示す概略断面図。
【図３】別例における車載電池モジュールを示す概略断面図。
【図４】別例における車載電池モジュールを示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。なお、以下の説明において、「前後上下」とは車両における「前後上下」を示すものとする。
図１に示すように、車両１の前方には、車載電池モジュール１０が搭載されている。具体的にいえば、運転席の下部にモジュール全体１０ａが搭載されている。車載電池モジュール１０は、車両１の動力源となり得るモータＭへの電力源となっている。
【００１７】
図２に示すように、車載電池モジュール１０は、直方体状のケース１１の内部に複数の電池１２を収容してなる電池パック１３に、電池１２の温度調節を行う温度調節装置としての熱電変換モジュール２１を設けることで構成されている。熱電変換モジュール２１は複数の熱電素子２３を直列接続することで構成されている。熱電変換モジュール２１は、複数（本実施形態では２個）のブラケット２２によって電池パック１３のケース１１に取り付けられている。ブラケット２２は、板状部材２２ａにおける対向する両端部に第１フランジ部２２ｂ及び第２フランジ部２２ｃを形成することで構成されている。そして、第１フランジ部２２ｂとケース１１における前側の側壁が接合されている。同様に、第２フランジ部２２ｃと熱電変換モジュール２１とが接合されている。これにより、熱電変換モジュール２１は、ケース１１から離間した状態でケース１１における前側の側壁に取り付けられている。また、熱電変換モジュール２１は、電池パック１３からも離間して設けられている。熱電変換モジュール２１は、通電の極性に応じて吸熱と放熱の相反する作用を行う第１面２１ａ及び第２面２１ｂを有している。
【００１８】
電池パック１３のケース１１は、前後方向の大きさに比べて、左右方向の大きさが大きくなるように形成されている。これにより電池パック１３全体も左右方向に大きくなるようになっている。同様に、熱電変換モジュール２１は、前後方向の大きさに比べて、左右方向の大きさが大きくなるように形成されている。熱電変換モジュール２１の左右方向の大きさは、ケース１１の左右方向の大きさよりも若干大きくなっている。また、熱電変換モジュール２１の上下方向の大きさは、ケース１１の上下方向の大きさよりも若干大きくなっている。そして、ケース１１における前側の側壁は、熱電変換モジュール２１の第１面２１ａに対してその全面が対向している。
【００１９】
ケース１１における前側の側面には、ケース１１の内部に熱媒体を流通させるための第１ダクト３１が、熱電変換モジュール２１の第１面２１ａと密着した状態で配設されている。ケース１１における前側の側面には、第１ダクト３１の内部とケース１１の内部とを連通させる連通孔１１ａ，１１ｂが形成されている。そして、第１ダクト３１の第１端部３１ａは、連通孔１１ａに取り付けられている。第１ダクト３１の第２端部３１ｂは、連通孔１１ｂに取り付けられている。そして、熱電変換モジュール２１の第１面２１ａが吸熱を行うことで第１ダクト３１の内部の熱媒体が冷却され、熱電変換モジュール２１の第１面２１ａが放熱を行うことで第１ダクト３１の内部の熱媒体が加熱されるようになっている。ケース１１の内部には、第１ダクト３１の第１端部３１ａに向けて送風を行う送風機４１が配設されている。本実施形態では、熱電変換モジュール２１とケース１１における前側の側面の間には、ブラケット２２及び第１ダクト３１が配設されている。
【００２０】
また、第１ダクト３１よりも前側には、熱電変換モジュール２１の第２面２１ｂに密着した状態で第２ダクト３２が配設されている。熱電変換モジュール２１の第２面２１ｂが吸熱を行うことで第２ダクト３２の内部の熱媒体が冷却され、熱電変換モジュール２１の第２面２１ｂが放熱を行うことで第２ダクト３２の内部の熱媒体が加熱されるようになっている。
【００２１】
上記のように構成された車載電池モジュール１０は、送風機４１が第１ダクト３１の第１端部３１ａに送風を行うことで、第１ダクト３１の内部を熱媒体が流通する。そして、第１ダクト３１の内部で熱電変換モジュール２１の第１面２１ａによって加熱又は冷却された熱媒体が、第１ダクト３１の第２端部３１ｂからケース１１の内部に供給されることで、電池１２の温度調節が行われる。
【００２２】
次に、本実施形態の車載電池モジュール１０の作用について説明する。
電池１２が放電を行うことで、モータＭが駆動する。そして、車両１は、モータＭの駆動に伴い走行する。車両１が他の車両に衝突した場合や、車両１が他の車両に衝突された場合などに、車載電池モジュール１０に衝撃が加わる。車載電池モジュール１０の前方から衝撃が加わった場合、衝撃は、第２ダクト３２、熱電変換モジュール２１、第１ダクト３１及びブラケット２２によって緩和される。すなわち、本実施形態において、温度調節装置（熱電変換モジュール２１）及び温度調節装置の周辺部品となる温調関連部品が、衝撃緩和部材として兼用されている。
【００２３】
したがって、上記実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）熱電変換モジュール２１とケース１１の間には、第１ダクト３１及びブラケット２２が配設されている。車載電池モジュール１０に衝撃が加わると、第１ダクト３１及びブラケット２２によって衝撃が緩和される。このため、電池パック１３に加わる衝撃は、第１ダクト３１及びブラケット２２を配設しない場合に比べて低減する。このため、ケース１１内に収容される電池１２に対する衝撃緩和能力が向上され、電池１２に衝撃が加わることで、電池１２の放電が行われなくなることが抑制される。
【００２４】
（２）車載電池モジュール１０は、車両１の前方に搭載されている。また、熱電変換モジュール２１は、ケース１１における前側の側面に取り付けられている。車両１の外郭から車載電池モジュール１０までの離間距離は、車両１の前方から車載電池モジュール１０までの距離に比べて、車両１の後方から車載電池モジュール１０までの距離のほうが離れている。したがって、車両１に同じ強さの衝撃が加わる場合、車両１の前方からの衝撃に比べて、車両１後方からの衝撃のほうが車載電池モジュール１０に加わる衝撃が小さい。したがって、大きな衝撃が加わる車両１の前方に衝撃緩和部材を配設することで、電池パック１３に加わる衝撃を適切に緩和することができる。
【００２５】
（３）また、熱電変換モジュール２１の第１面２１ａと第２面２１ｂとは、温度差が大きくなるにしたがい熱電変換効率が低下する。このため、第１面２１ａ及び第２面２１ｂには、ダクト３１，３２が取り付けられ、ダクト３１，３２を流通する熱媒体によって、第１面２１ａと第２面２１ｂの温度差を小さくしている。車載電池モジュール１０に衝撃が加わった際には、第１ダクト３１及び第２ダクト３２によって衝撃が緩和される。このため、電池１２に加わる衝撃を更に緩和することができる。
【００２６】
（４）また、車両１の前方から衝撃が加わった際には、熱電変換モジュール２１によって衝撃が緩和されることから、電池１２に加わる衝撃を更に緩和することができる。
（５）ケース１１における前側の側面は、熱電変換モジュール２１の第１面２１ａに対してその全面が対向している。すなわち、車両１の前方から車載電池モジュール１０を観たときに、ケース１１における前側の側面は、その全面が熱電変換モジュール２１によって覆われている。したがって、車両１の前方から衝撃が加わったときに、電池１２に加わる衝撃は適切に緩和される。
【００２７】
（６）ケース１１における前側の側面には、熱電変換モジュール２１をケース１１と離間した状態で取り付けるためのブラケット２２が取り付けられている。そして、車両１の前方から衝撃が加わった際には、ブラケット２２は衝撃緩和部材として機能する。したがって、電池１２に加わる衝撃を更に緩和することができる。
【００２８】
（７）車両１に搭載される電池１２に加わる衝撃は適切に緩和され、電池１２の放電が行われなくなることが抑制される。
なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
【００２９】
○  図３に示すように、第１ダクト３１の第１端部３１ａと第２端部３１ｂを、ケース１１において左右方向両側面に取り付けてもよい。この場合、連通孔１１ａ，１１ｂは、ケース１１の左右方向両面に形成される。この場合、第１ダクト３１は、左右方向における衝撃も緩和することができる。また、第１ダクト３１の第１端部３１ａと第２端部３１ｂを他の側面に取り付けてもよい。
【００３０】
○  図４に示すように、熱電変換モジュール２１の第１面２１ａ及び第２面２１ｂに、熱交換部材５１を接合してもよい。熱交換部材５１は、第１面２１ａ及び第２面２１ｂに接合される基部５２と、基部５２から立設する複数のフィン５３と、から形成されている。基部５２は、第１ダクト３１及び第２ダクト３２の一部を形成している。フィン５３は、ダクト３１，３２の内部に突出することで、ダクト３１，３２の内部を流通する熱媒体と、熱電変換モジュール２１との熱交換を促進する。これによれば、ブラケット２２、熱電変換モジュール２１及び第１ダクト３１に加え、熱交換部材５１も衝撃緩和部材として機能するため、電池１２に対する衝撃を更に緩和することができる。なお、熱電変換モジュール２１の第１面２１ａ又は熱電変換モジュール２１の第２面２１ｂのどちらかにのみ熱交換部材５１を接合してもよい。
【００３１】
○  実施形態において、温度調節装置として、ヒータや冷却装置などを用いてもよい。すなわち、熱媒体の加熱及び冷却の少なくともいずれか一方を行える装置であればよい。
○  実施形態において、ケース１１の全ての側面にブラケット２２、熱電変換モジュール２１及び第１ダクト３１を設けてもよい。また、ブラケット２２、熱電変換モジュール２１及び第１ダクト３１が設けられる側面を変更してもよい。すなわち、熱電変換モジュール２１が取り付けられる側面は、任意に変更することができる。この場合、ブラケット２２、熱電変換モジュール２１及び第１ダクト３１が設けられる側面の方向からの衝撃が緩和される。
【００３２】
○  実施形態において、第２ダクト３２を設けず、送風機の送風によって熱電変換モジュール２１の第２面２１ｂに直接熱媒体を供給してもよい。
○  実施形態において、車載電池モジュール１０を車両１の後方や、車両１の前後方向中央に搭載してもよい。車載電池モジュール１０を車両１の後方に搭載する場合は、後方からの衝撃が強くなるため、ブラケット２２、熱電変換モジュール２１及び第１ダクト３１などの衝撃緩和部材は、ケース１１後側側面に配設することが好ましい。すなわち、車載電池モジュール１０の搭載位置に応じて衝撃緩和部材の配設位置を変更することで、適切に衝撃を緩和することができる。
【００３３】
○  実施形態において、ブラケット２２の数を増やしてもよい。
○  実施形態において、ブラケット２２の形状は、直方体状の部材や板状の部材をＬ字状に折り曲げた部材など、熱電変換モジュール２１をケース１１と離間した状態でケース１１に取り付けることができればどのような形状であってもよい。
【００３４】
○  ケース１１の前側の側面は、熱電変換モジュール２１の第１面２１ａに対してその一部が対向していてもよい。
○  実施形態において、ケース１１と熱電変換モジュール２１を、ボルトによって締結することで接合してもよい。また、溶接して接合してもよい。
【００３５】
○  実施形態において、液状の熱媒体を用いてもよい。この場合、送風機４１に代えて、ポンプが用いられる。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
【００３６】
（イ）前記衝撃緩和部材には、温度調節装置及び前記温度調節装置に関連する部品である温調関連部品を含むことを特徴とする請求項１〜請求項５のうちいずれか１項に記載の車載電池モジュール。
【符号の説明】
【００３７】
１…車両、１０…車載電池モジュール、１０ａ…モジュール全体、１１…ケース、１２…電池、１３…電池パック、２１…熱電変換モジュール、２１ａ…第１面、２１ｂ…第２面、２２…ブラケット、３１…第１ダクト、３２…第２ダクト、５１…熱交換部材。
【図１】
2013222680.tif 000003
【図２】
2013222680.tif 000004
【図３】
2013222680.tif 000005
【図４】
2013222680.tif 000006