电源装置的保护结构的制作方法

专利名称：电源装置的保护结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过由多个框架包围搭载于车辆的电源装置，对抗来自外部的冲击 而保护电源装置的保护结构。
背景技术：
以往，存在将二次电池搭载于车辆并使用二次电池的输出使车辆行驶，或用 车辆的再生能源对二次电池进行充电的车辆(例如参照专利文献1、2)。在这样的车辆 中，在车辆因冲突受到了外力时，必须抑制对二次电池施加过度的负载，防止二次电池 的破损。因此，在专利文献1中，通过使地板变形容易，来吸收冲击，使外力不会作用 于蓄电池。另外，在专利文献2中，将与电池组连接的托架做成为可旋转的构成，在对 车辆施加了冲击时，使托架旋转，从而吸收冲击。专利文献1 日本特开2001-113959号公报(第0013段)专利文献2 日本特开2007-253933号公报(图1、7、8)

发明内容
但是，在专利文献1中，为仅将蓄电池固定于地板的构成，因此，取决于施加 在车辆的外力的大小，外力也有可能作用于蓄电池。另外，在专利文献2中，为使用螺 栓将电池组固定在地板的构成，因此，取决于施加在车辆的外力的大小，外力也有可能 作用于电池组。因此，本发明的目的在于提供一种电源装置的保护结构，其可以在车辆受到 冲击时抑制外力对电源装置的作用。本发明的电源装置的保护结构，其特征在于，具有框架单元和抵接部件，该框 架单元中多个框架相互连接、包围搭载于车辆的电源装置，该抵接部件连接于框架单 元，向与车辆本体抵接的方向延伸。在此，可以以向对车辆作用预定方向的外力的方向延伸的方式配置抵接部件。 而且，与由外力所导致的框架单元的变位相对应，可以使抵接部件与车辆本体抵接。另 外，也可以做成为使抵接部件处于已抵接于车辆本体的状态的构成。框架单元可以通过固定部件固定在车辆本体。在本发明的保护结构中，通过抵 接部件和车辆本体的抵接，可以吸收外力，因此，没有必要使由固定部件实现的固定变 得牢固。即，可以使固定部件的构成简单化。另外，电源装置可以配置在车辆的后部。另外，电源装置可以包括二次电池。
具体来说，电源装置可以包括组电池和收纳组电池的外壳，该组电池包括多个单电池
(二次电池)。另外，作为与抵接部件抵接的车辆本体，为向车辆的左右方向延伸的横 M
TTC。另一方面，另一发明，一种框架单元，其中多个框架相互连接并包围搭载于车辆的电源装置，其特征在于多个框架中的沿电源装置的下面配置的框架和沿电源装置 的侧面配置的框架一体形成。另外，另一发明，一种框架单元，其中多个框架相互连接并包围搭载于车辆的 电源装置，其特征在于，多个框架包括沿电源装置的侧面配置并向相互正交的方向延伸 的2个框架。而且，2个框架中的一个框架具有与另一个框架抵接而阻止框架变形的凸 部。根据本发明，由用多个框架所构成的框架单元包围着电源装置，因此，即使对 车辆施加外力，也可抑制该外力直接作用于电源装置。另外，通过使向与车辆本体抵接 的方向延伸的抵接部件与框架单元连接，可以将施加于框架单元的外力通过抵接部件传 递到车辆本体。由此，可以抑制外力通过框架单元作用于电源装置。


图1是表示本发明的实施例1中的车辆的一部分的构成的外观立体图。图2是表示电池组的构成的概略图。图3是表示实施例1中的保护框架的构成的外观立体图。图4是表示实施例1中的保护框架的一部分的构成的俯视图。图5是表示实施例1中的保护框架的构成的侧视图。图6是表示本发明的实施例2中的保护框架的构成的侧视图。图7是表示实施例2的比较例中的保护框架的构成的侧视图。图8是表示本发明的实施例3中的保护框架的构成的侧视图。图9是表示本发明的实施例4中的保护框架的构成的侧视图。
具体实施例方式以下，对本发明的实施例进行说明。实施例1使用图1，对本发明的实施例1中的车辆进行说明。在此，图1是表示本实施例 的车辆的一部分的构成的外观立体图。在图1中，X轴、Y轴和Z轴为相互正交的轴。 X轴相当于车辆的行进方向，所谓行进方向为车辆前进和后退的方向。另外，Y轴相当 于车辆的横向方向，Z轴相当于重力方向。本实施例的车辆为搭载有电池组(电源装置)的车辆。作为该车辆，有混合动 力车和电动车。所谓混合动力车为除了具备电池组之外，还具备输出用于车辆的行驶 的能量的内燃机或燃料电池这样的其他的动力源的车。另外，电动车为仅使用电池组的 输出来行驶的车辆。本实施例的电池组，通过放电输出用于车辆的行驶的能量，接受车 辆制动时所产生的能量或来自车辆的外部的电力供给而进行充电。车辆本体1具有沿X方向延伸的一对侧梁10、沿Y方向延伸且连接到一对侧 梁10的横梁12和固定在一对侧梁10的地板11。在此，侧梁10和横梁12构成车辆本体 1的骨架。在地板11形成有用于收纳备用轮胎的收纳部11a。另外，也可不形成收纳部 11a。在地板11中的收纳部Ila的上方配置有保护框架(保护结构)20。保护框架20被设置用来保护搭载于车辆的电池组。即，保护框架20为包覆电池组的周围的结构，阻止 外力直接作用于电池组。对于保护框架20的具体构成将在后面介绍。保护框架20，如图1所示，配置在 车辆本体1的后方。例如，可以在车辆的行李室配置保护框架20 (电池组)。电池组30，如图2所示，具有组电池31和收纳组电池31的外壳32。在此， 组电池31由螺栓这样的紧固部件固定于外壳32，外壳32通过螺栓这样的紧固部件固定于 保护框架20。组电池31是通过汇流排(busbar)电串联连接多个单电池而构成的。作为 单电池可以使用镍氢电池或锂离子电池这样的二次电池。另外，还可以使用双电层电容 器(电容器)代替二次电池。另外，作为单电池的形状，也可以是任何形状，例如，有圆筒形或方形这样的 形状。另外，可以对外壳32的内部供给用于调节组电池31的温度的气体。具体来说， 通过供给冷却用的气体，可以抑制组电池31的温度上升。另外，通过供给升温用的气 体，可以抑制组电池31的温度降低。另一方面，在外壳32的内部也可不收纳气体而收 纳液体。具体来说，可以收纳绝缘性的液体，可以促进组电池31和外壳32之间的热传 递。作为绝缘性的液体，可以使用具有绝缘性的油或含氟惰性液体。如图1所示，保护框架20通过多个固定部件13、14、15，固定在侧梁10和地板 11。在保护框架20中的位于车辆的后方的部分连接有一对第1固定部件13。第1固 定部件13由螺栓这样的紧固部件固定在对应的侧梁10。另外，在保护框架20中的位于 车辆的前方的部分连接有一对第2固定部件14和一对第3固定部件15。第2固定部件 14由螺栓这样的紧固部件固定在对应的侧梁10。另外，第3固定部件15在Y方向上位 于一对第2固定部件14之间，由螺栓这样的紧固部件固定于地板11。接着，使用图3和图4，对保护框架20的构成进行说明。在此，图3是保护框 架20的外观立体图。另外，图4是从上方(Z方向)观察保护框架20所见的图，表示了 保护框架20的一部分的构成。第1框架21a位于车辆的后方侧，沿Y方向延伸。第2框架21b相对于第1框 架21a位于重力方向(下方)，沿Y方向延伸。第1框架21a和第2框架21b在Y-Z平 面内大致平行地配置。而且，Y方向上的第1框架21a和第2框架21b的长度比Y方向 上的电池组30的长度长。另外，在第2框架21b的两端连接有第1固定部件13。在第1框架21a和第2框架21b连接有沿Z方向延伸的4个第2框架21c。第 3框架21c也为比电池组30的Z方向的长度长。另外，4个第3框架21c在Y方向上等 间隔地配置。另外，在本实施例中，设置有4个第3框架21c，但不限于此，第3框架 21c的数量和/或间隔可以适当设定。即，可以考虑保护框架20的强度等来设定第3框 架21c的数量等。第4框架2Id位于车辆的前方，沿Y方向延伸。第4框架2Id与其他框架不同， 与框架的长度方向正交的截面的形状为三角形。第5框架21e相对于第4框架21d位于 重力方向(下方)，沿Y方向延伸。而且，在第5框架21e的两端连接有第2固定部件 14。另外，在第5框架21e的中央部分连接有第3固定部件15。Y方向上的第4框架21d和第5框架2Ie的长度比Y方向上的电池组30的长度长。另外，在第4框架21d和第5框架21e连接有4个第6框架21f。第6框架21f以 相对于Y-Z平面倾斜的状态沿Z方向延伸。即，第6框架21f中的与第5框架21e连接 的端部位于比与第4框架21d连接的端部靠车辆的前方的位置。另外，4个第6框架21f 在Y方向上等间隔地配置。另外，在本实施例中，使第6框架21f相对于Y-Z平面倾斜，但不限于此。艮口， 也可以与第3框架21c同样地，沿Z方向配置第6框架21f。另外，在本实施例中，设置 有4个第6框架21f，但不限于此，第6框架的数量和/或间隔可以适当设定。S卩，可以 考虑保护框架20的强度等来设定第6框架21f的数量等。另一方面，在第1框架21a和第4框架21d连接有沿X方向延伸的5个第7框 架21g。而且，第1框架21a、第4框架21d和第7框架21g位于同一平面内(X_Y平面 内)，构成保护架20的上面。在此，第7框架21g的数量和/或间隔可以适当设定。在第2框架21b和第5框架21e连接有沿X方向延伸的4个第8框架21h。而 且，第2框架21b、第5框架21e和第8框架21h位于同一平面内(X_Y平面内)，构成 保护框架20的下面。在此，保护框架20的上面和下面之间的间隔比Z方向上的电池组 30的长度长。另外，X方向上的第8框架21h和第7框架21g的长度比X方向上的电池 组30的长度长。另外，第8框架21h的数量和/或间隔可以适当设定。另一方面，在第2框架21b的两端连接有朝向横梁12延伸的抵接框架(抵接部 件)22。抵接框架22和4个第8框架21h位于同一平面内(X-Y平面内)，抵接框架22 以相对于第8框架21h倾斜的状态配置。抵接框架22如图4所示，相对于横梁12位于 车辆的后方，横梁12的一部分和抵接框架22位于同一平面内(X-Y平面内)。抵接框架22的顶端部的区域通过支撑框架23连接到第8框架21h。支撑框架 23被设置用来支撑抵接框架22的顶端侧的区域。另外，也可不设置支撑框架23。在横梁12的两端部形成有向Z方向突出的突起部12a。而且，突起部12a具有 与抵接框架22的顶端部22a相对的面。在此，在突起部12a与抵接框架22的顶端部22a 之间，设置有预定的间隙。该间隙被设置用来在将保护框架20安装于车辆本体1时， 防止抵接框架22的顶端部22a与横梁12的突起部12a发生干涉。另外，只要能够确保 相对于车辆本体1的保护框架20的安装精度，也可事先使抵接框架22的顶端部22a与横 梁12的突起部12a接触。另外，构成保护框架20的框架21a 21h、22、23既可以通过焊接相互连接， 也可以使用螺栓这样的紧固部件连接。接着，使用图5，对本实施例的保护框架20的功能进行说明。在此，图5是表 示保护框架20的构成的侧视图。在由车辆的冲突等对车辆的后部施加过度的负载(外力)时，地板11中的位于 车辆的后方的部分会变形。这样，通过使地板11变形，可以吸收外力。在此，取决于 地板11的变形量，外力也会施加于保护框架20。在此，图5中所示的箭头示出了作用于 保护框架20的外力F。在此，例如，外力F超过第1固定部件13的屈服点的情况下，保护框架20向外 力F作用的方向移动，由此，使得抵接框架22的顶端部22a抵接于横梁12的突起部12a。 由此，作用于保护框架20的外力F通过抵接框架22传递到横梁12。而且，横梁12因通过抵接框架22承受外力F而变形，吸收外力F。另外，横梁12为构成车辆本体1的骨架的部件，因此，通过抵接框架22传递到 横梁12的外力F转换为使车辆前进的力。通过这样使车辆前进，可以吸收外力F。在此，为了防止由作用于保护框架20的外力F使保护框架20从车辆本体1脱 卸，因此，可以考虑使保护框架20和车辆本体1的接触部分成为牢固的结构。但是，在 这种情况下，用于连接部分的部件的数量将增加。另外，在仅以机械方式固定保护框架 20和车辆本体1的构成中，对于外力F存在限度，取决于外力F的大小，保护框架20有 可能从车辆本体1脱卸。在本实施例中，由保护框架20包围电池盒30，因此，即使在对车辆施加了冲击 的情况下，也可以抑制外力直接作用在电池组30。S卩，使得外力，在到达电池组30之 前，先到达保护框架20，因此，可以阻止对电池组30施加过度的负载。在此，也可以通过增强电池组30，来确保电池组30的强度，但使用本实施例的 保护框架20的构成的一方可做成简单的构成。S卩，在增强电池组30的情况下，增强结构 变得复杂，而本实施例的保护框架20中仅组合多个框架，因此，可以做成简单的结构。另外，在本实施例中，如上所述，通过使作用于保护框架20的外力F通过抵接 框架22传递到横梁12，从而吸收外力F。由此，可以将用于将保护框架20固定在车辆 本体1的结构做成简单的结构，可以抑制相对于车辆本体1固定保护框架20的固定结构 的成本上升。而且，在本实施例中，在外力F作用于保护框架20时，在第1固定部件13从侧 梁10脱卸之前，抵接框架22的顶端部22a与横梁12抵接。由此，可以在从外力F作用 于保护框架20起的比较早的阶段，将外力F传递到横梁12，可以降低对于保护框架20的负载。另外，在本实施例中，在使电池组30大型化了的情况下，容易得到上述的效 果。即，在使电池组30大型化了的情况下，使保护框架20位于车辆的后部的附近。在 此，在使用了多个组电池31或增加了构成组电池31的单电池的数量的情况下，电池组30
变得大型化。在这样的情况下，施加于车辆的外力变得容易作用于保护框架20。因此，通过 使用本实施例的保护框架20，可以高效率地将施加在保护框架20的外力通过抵接框架22 传递到横梁12。另外，在本实施例中，使抵接框架22的顶端部22a与横梁12抵接，但不限于 此。即，只要使抵接框架22的顶端部22a抵接于构成车辆本体1的骨架的部件，就可得 到与本实施例同样的效果。在此，作为构成车辆本体1的骨架的部件，除了横梁12之 外，还有例如用于连接车辆的框架时的增强的增强部件(角撑板)。另外，在本实施例中，将抵接框架22连接到第2框架21b，但不限于此。例如， 也可以将抵接框架22连接到第3框架21c。在这种情况下，也可以将施加在保护框架20 的外力F通过抵接框架22传递到横梁12。而且，只要抵接框架22朝横梁12的突起部 12a延伸即可，就对于抵接框架22的具体的形状而言，可以适当设定。即，在本实施例 中，将抵接框架22做成中空形状，但也可以做成中空形状以外的形状。实施例2
7
使用图6，对本发明的实施例2中的车辆进行说明。在此，图6是表示本实施例 中的保护框架的构成的侧视图。在本实施例中，对具有与在实施例1中说明了的部件相 同的功能的部件，使用相同的附图标记，省略详细说明。以下，对与实施例1不同的方 面进行说明。在实施例1的保护框架20中，设置有与横梁12抵接的抵接框架22，但在本实施 例中，没有设置抵接框架22和支撑框架23。在本实施例的保护框架20中，在第1框架21a的侧面固定有沿第1框架21a延 伸的连接部件24。另外，在第1框架21a通过焊接固定有第7框架21g。另一方面，在第3框架21c的顶端固定有能与连接部件24连接的连接部件25。 通过由螺栓这样的紧固部件对连接部件24、25进行连接，相对于第3框架21c固定第1 框架21a。在此，在图6中，示出了将第1框架21a固定于第3框架21c之前的状态，在 将第1框架21a固定在第3框架21c的情况下，使第1框架21a沿箭头A方向移动。第3框架21c与第8框架21h—体形成。例如，既可以通过模具成形一体形成 第3框架21c和第8框架21h，也可以通过焊接一体形成第3框架21c和第8框架21h。 在此，本实施例的第3框架21c与在实施例1中说明了的第3框架21c不同。S卩，在实 施例1中，第3框架21c连接于沿Y方向延伸的第2框架21b，但在本实施例中，第3框 架21c连接于第8框架21h。另外，在第3框架21c和第8框架21h—体形成而得的框架 的角部设置有固定部件13。本实施例中的第3框架21c在Y方向上配置有多个，在Y方向上相邻的第3框 架21c之间设置有用于连接这些第3框架21c的框架。该框架与在实施例1中说明了的 第2框架21b同样沿Y方向延伸。在本实施例中，第3框架21c与第8框架21h—体形成，因此，即使对保护框架 20施加外力F，也可抑制第3框架21c变形。在此，也可考虑将保护框架20做成如图7所示的构成。但是，在这种情况下， 在保护框架20承受了外力F时，第3框架21c变形，第3框架21c对电池组30施加过度 的负载。以下，对如图7所示的构成，具体说明。在图7所示的构成中，第3框架21c的一端固定在第1框架21a，并且在第3框 架21c的另一端设置有连接部件26。另外，在第二框架21b设置有能与连接部件26连接 的连接部件27。而且，连接部件26、27具有在Z方向相对的凸缘部26a、27a。在此，通过由螺栓等紧固部件连接凸缘部26a、27a,相对于第2框架21b固定第 3框架21c。另外，在图7中，示出了将第3框架21c固定在第2框架21b之前的状态， 在将第3框架21c固定于第2框架21b的情况下，使第3框架21c沿箭头A方向移动。在图7中所示的保护框架20的构成中，在施加了外力F时，第3框架21c有可能 如图7的点划线所示地变形。而且，若第3框架21c如图7的点划线所示地变形，则第3 框架21c的端部会对电池组30施加过度的负载。在此，第3框架21c和第2框架21b仅 由连接部件26、27的连接来固定，因此，若不提高连接部件26、27的连接部分的刚性， 则第3框架21c就变得容易从第2框架21b脱卸。另一方面，在图6所示的本实施例的构成中，第3框架21c和第8框架2Ih—体 形成，并且，第3框架21c的顶端部夹着连接部件24，与第1框架21a的侧面邻接配置。因此，即使第3框架21c受到外力F，也可抑制第3框架21c的端部如图7的点划线所示 地变形。由此，可以对抗来自车辆的后方的冲击，提高保护框架20的强度。另外，在本实施例中，没有设置在实施例1中说明了的抵接框架22和支撑框架 23，但也可与实施例1同样地设置抵接框架22和支撑框架23。由此，可以高效果地抑制 对电池组30施加过度的负载。实施例3使用图8，对本发明的实施例3中的车辆进行说明。在此，图8是表示本实施例 中的保护框架的构成的侧视图。在本实施例是相对于实施例1变更了保护框架而得的构 成。另外，对具有与在实施例1中说明了的部件相同的功能的部件，使用相同的附图标记。在实施例1的保护框架20中，设置有与横梁12抵接的抵接框架22，但在本实施 例中，没有设置抵接框架22和支撑框架23。在本实施例的保护框架20中，在第1框架21a的侧面通过焊接固定有第3框架 21c。另外，在第3框架21c的端部，安装有连接部件26，并且，形成有凹部21cl。在第2框架21b的侧面，安装有连接部件27。连接部件27通过螺栓等紧固部件 与连接部件26连接。S卩，通过由螺栓等紧固部件连接设置在连接部件26、27的凸缘部 26a、27a，从而相对于第2框架21b固定第3框架21c。另外，在第2框架21b中的与第3框架21c的端部相对的侧面，一体形成有进入 第3框架21c的凹部21cl的凸部21bl。在本实施例中，相对于第2框架21b使第3框架 21c向箭头A方向移动，使凸部21bl进入第3框架21c的凹部21cl，并且，由紧固构件 固定连接部件26、27，由此，构成保护框架20。在本实施例中，通过凸部21bl和凹部 21cl的卡合和连接部件26、27的连接，来确保保护框架20的强度。在本实施例中，与图7所示的构成相比较，可以提高保护框架20的强度。而 且，即使保护框架20受到外力F，也可抑制第3框架21c如图7的点划线所示地变形。 另外，在本实施例中，通过凸部21bl和凹部21cl的抵接，提高第3框架21c和第2框架 21b的连接部分的强度。因此，可以将连接部件26、27的构成做成简单的构成。S卩，只 要将连接部件26、27的连接结构做成使凸部21bl不能从凹部21cl拔出即可。另外，在本实施例中，做成使凸部21bl进入凹部21cl的构成，但不限于此。例 如，也可以做成如下构成使凸部21bl相对于第3框架21c中的与电池组30相对的侧面 抵接。在这种情况下，相对于图8中所示的构成，凸部21bl的位置不同。在这种构成 中，在保护框架20受到了外力F时，通过第3框架21c的侧面和凸部21bl的抵接，也可 抑制第3框架21c的端部变形。另外，在本实施例中，没有设置在实施例1中说明了的抵接框架22和支撑框架 23，但也可与实施例1同样地设置抵接框架22和支撑框架23。由此，可以高效果地抑制 对电池组30施加过度的负载。另外，在本实施例中，在第3框架21c设置有凹部21cl，在第2框架21b设置有 21bl，但不限于此。即，也可以将相当于凸部21bl的凸部设置在第3框架21c，将相 当于凹部21cl的凹部设置在第2框架21b。实施例4
使用图9，对本发明的实施例4中的车辆进行说明。在此，图9是表示本实施例 的保护框架的构成的侧视图。在本实施例中，对具有与在实施例1、2中说明了的部件相 同的功能的部件，使用相同的附图标记，省略详细说明。以下，对与实施例1、2不同的 方面进行说明。在实施例1的保护框架20中，设置有与横梁12抵接的抵接框架22，但在本实施 例中，没有设置抵接框架22和支撑框架23。另外，在实施例1的保护框架20中，相对 于第2框架21b的上面设置有第3框架21c，但在本实施例中，相对于第2框架21b的侧 面连接着第3框架21c的侧面。另外，在第3框架21c的端部设置有固定部件13。在本实施例的保护框架20中，即使在受到了外力F的情况下，也可抑制第3框 架21c的端部变形。在此，第3框架21c的一端部连接到沿Y方向延伸的第1框架21a， 第3框架21c的另一端部连接到沿Y方向延伸的第2框架21b。因此，由第1框架21a和 第2框架21b阻止第3框架21c的两端部的变形。由此，可以提高保护框架20的强度。另外，在本实施例中，没有设置在实施例1中说明了的抵接框架22和支撑框架 23，但也可与实施例1同样地设置抵接框架22和支撑框架23。由此，可以高效果地抑制 对电池组30施加过度的负载。
权利要求
1.一种电源装置的保护结构，其特征在于，具有框架单元，该框架单元中多个框架相互连接、包围搭载于车辆的电源装置；和抵接部件，其连接到所述框架单元，向与车辆本体抵接的方向延伸。
2.根据权利要求1所述的电源装置的保护结构，其特征在于，所述抵接部件向对所述 车辆作用预定方向的外力的方向延伸。
3.根据权利要求1或2所述的电源装置的保护结构，其特征在于，所述抵接部件与由 外力所导致的所述框架单元的变位相对应地，与所述车辆本体抵接。
4.根据权利要求1或2所述的电源装置的保护结构，其特征在于，所述抵接部件与所 述车辆本体抵接。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的电源装置的保护结构，其特征在于，具有用于 将所述框架单元固定在所述车辆本体的固定部件。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的电源装置的保护结构，其特征在于，所述电源 装置配置在所述车辆的后部。
7.根据权利要求1 6中任一项中所述的电源装置的保护结构，其特征在于，所述电 源装置由二次电池构成。
8.根据权利要求1 7中任一项中所述的电源装置的保护结构，其特征在于，所述车 辆本体为向所述车辆的左右方向延伸的横梁。
全文摘要
提供一种如下保护结构在车辆受到了冲击时，抑制外力作用于电源装置。具有框架单元和抵接部件(22)，该框架单元中多个框架(21a～21h)相互连接、包围搭载于车辆的电源装置(30)，该抵接部件(22)连接到框架单元，向与车辆本体抵接的方向延伸。在此，可以以向预定方向的外力作用于车辆的方向延伸的方式，配置抵接部件。
文档编号B60K6/40GK102015344SQ20098010794
公开日2011年4月13日 申请日期2009年3月27日 优先权日2008年5月16日
发明者依田武仁, 新山裕一 申请人:丰田自动车株式会社