JP2010123412A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】ひとつ以上の電池モジュールを組み込んだ電池パックにおいて、その小型化を達成すること。
【解決手段】互いに電気的に接続され単一の複合電池を構成している複数のバッテリセルと、バッテリセルをまとめて囲うケースとを有して、全体としてほぼ直方体状の外形にされた電池モジュールと、この電池モジュールを固定、保持する保持部材と、を具備し、電池モジュールのケースが、直方体状の外形面のうちの中間の広さをもつ面上に突起を有し、該突起が、直方体状の外形の最も長い稜辺に沿う方向に、該方向に直交する断面の形状がほぼ一定となるように延びて形成されており、該断面の形状が、ケースの中間の広さをもつ面に平行の方向に広がる幅として、該中間の広さをもつ面により遠い側でより近い側より幅広の部位を有し、保持部材が、電池モジュールの突起に対応して凹部を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ひとつ以上の電池モジュールを組み込んだ電池パックに係り、特に、その小型化に資する電池パックに関する。

ＨＥＶ（hybrid electric vehicle）、ＥＶ（electric vehicle）などの車両で使われるバッテリ装置は、比較的高出力でかつ頻繁な出力変化に対応する必要がある。このようなバッテリ装置は、一般的に、必要な出力や容量に応じて、バッテリセルを複数個電気的に接続しかつ機械的にも一体化した電池モジュールを組み込んで構成されることが多い。この装置は、さらに、電池モジュールを複数用い、加えて監視などの機能を担う回路も含む装置（電池パック、組電池などとも呼ばれている）として構成される場合もある。昨今では、電池パックとしてなるべく小型に構成するニーズも強くなっている。

電池パックでは、各電池モジュールを固定、保持するための部材が必要になるが、そのため、例えばねじ止めを採用すると耐衝撃性などの点では好ましいものの、そのためのスペースを要し小型化への障害になる。なお、本願で開示する内容に類似のものとして下記特許文献１、２に記載のものがある。いずれも本願の構成やその達成される効果を想起させるものではない。
特開２００７−４８６３７号公報 特開２００５−３１４８７２号公報

本発明は、上記した事情を考慮してなされたもので、ひとつ以上の電池モジュールを組み込んだ電池パックにおいて、その小型化を達成することが可能な電池パックを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様である電池パックは、互いに電気的に接続され単一の複合電池を構成している複数のバッテリセルと、該複数のバッテリセルをまとめて囲うケースとを有して、全体としてほぼ直方体状の外形にされた電池モジュールと、前記電池モジュールを固定、保持する保持部材と、を具備し、前記電池モジュールの前記ケースが、前記直方体状の外形面のうちの中間の広さをもつ面上に突起を有し、該突起が、前記直方体状の外形の最も長い稜辺に沿う方向に、該方向に直交する断面の形状がほぼ一定となるように延びて形成されており、該断面の形状が、前記ケースの前記中間の広さをもつ面に平行の方向に広がる幅として、該中間の広さをもつ面により遠い側でより近い側より幅広の部位を有し、前記保持部材が、前記電池モジュールの前記突起に対応して、前記電池モジュールを固定、保持するための凹部を有することを特徴とする。

すなわち、この電池パックは、電池モジュールとこれを固定、保持するための保持部材との形状的な関係に特徴がある。ほぼ直方体状の電池モジュールのケースの中間の広さをもつ面に突起を設け、この突起が、その直方体の最も長い稜辺に沿う方向に、その直交する断面の形状がほぼ一定となるように延びている。この断面の形状は、ケースの中間の広さをもつ面に平行の方向に広がる幅として、この中間の広さをもつ面により遠い側でより近い側より幅広の部位を有している。そして、保持部材の側には、この突起に対応して、凹部がある。このような形状の関係によれば、保持部材に電池モジュールに固定するのに、突起を凹部に嵌め込むことになるので、特に締結ねじなどが不要であり、そのスペースの必要がなく、電池パックとして小型化ができる。

加えて、ケースの突起は、電池モジュールの最も長い稜辺に沿って、ケースの中間の広さをもつ面上に設けられているので、保持部材に電池モジュールを固定、保持した状態として非常に安定している。

本発明によれば、ひとつ以上の電池モジュールを組み込んだ電池パックにおいて、その小型化を達成することができる。

本発明の実施態様として、前記電池モジュールの前記ケースが、前記突起を含むように一体成形された樹脂である、とすることができる。一体成形のメリットとして、生産性の向上、突起部分の機械的な剛性の確保の容易さなどが挙げられる。

また、実施態様として、前記突起の前記幅広の部位の幅が、同方向に見た前記電池モジュールの幅より狭い、とすることができる。これによれば、この方向に電池モジュールを並べて配置する場合に、突起どうしが互いに干渉することがなく、電池モジュールの配置効率が向上する。

また、実施態様として、前記突起が、前記電池モジュールの前記ケースにひとつのみ形成されている、とすることができる。複数設けるよりひとつのみの方が内部応力の発生する可能性が小さく信頼性維持に好ましい。

以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電池パックの要部構成を説明する斜視図である。図２は、図１に示すようにして構成された電池パックを正面から見た図である。これらの図において互いに対応する構成要素には同一符号を付してある。図示するように、この電池パックは、電池モジュール１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、保持部材２０を有する。

電池モジュール１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、それぞれ、そのケース内に複数のバッテリセル１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが収められ、全体としてほぼ直方体の形状になっている。また、電池モジュール１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、これらを保持部材２０に固定、保持するための突起１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを有している。

複数のバッテリセル１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、それぞれがほぼ直方体状の形状になっており、その最も広い面どうしが隣り合うような配置で、電池モジュール１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの各ケース内に並べられ収容されている。また、複数のバッテリセル１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの各最も狭い面の一方には、各バッテリセルとしての正負電極が配置されている。これらの正負電極は電気的な接続部材（不図示）により所定に互いに接続され、これにより、電池モジュール１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、それぞれ、単一の複合電池として構成されている。

なお、バッテリセル１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、それぞれ、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池のような２次電池である。電池モジュール１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃそれぞれにおけるバッテリセル１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの数は、必要とされるバッテリ容量や出力電圧に応じて決めることができる。

電池モジュール１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの各ケースは、例えば、ポリカーボネート樹脂のような樹脂を用いて金型成形により形成することができる。ポリカーボネート樹脂以外では、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂やＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）樹脂も採用し得る。適宜、樹脂中に補強材を含有させるようにして剛性を増すようにしてもよい。

電池モジュール１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの各ケースに設けられた突起１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、電池モジュール１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの直方体状の外形のうちの中間の広さをもつ面上に存在する。そして、突起１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、電池モジュール１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃそれぞれの直方体形状の最も長い稜辺に沿う方向に、その直交する断面の形状がほぼ一定となるように延びている。この断面の形状は、各ケースの突起１１Ａ等が設けられた面に平行の方向に広がる幅として、この面により遠い側でより近い側より幅広の部位を有している（図示の場合断面形状はＴ字。これ以外に例えば台形の断面形状でもよい）。

なお、このような形状の突起１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、電池モジュール１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの各ケースの一部として一体形成することができる。一体形成で設ければ、生産性の向上や、突起部分の機械的な剛性の確保が容易に実現する。突起１１Ａ等は、ひとつの電池モジュール１０Ａ等について２つ以上平行に設けることもできる。

電池モジュール１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを、その有する突起１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを介して固定、保持するための保持部材２０には、突起１１Ａ等に対応して凹部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが設けられている。凹部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの凹形状は、電池モジュール１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの突起１１Ａ等の外形に沿った形状になっている。突起１１Ａ等と凹部２０Ａ等のこのような形状の関係によれば、保持部材２０に電池モジュール１０Ａ等を固定するのに、スライドさせるようにして突起１１Ａ等を凹部２０Ａに嵌め込むことになるので、特に締結ねじなどが不要であり、そのスペースの必要がなく、電池パックとしての小型化が寄与できる。

また、この場合、突起１１Ａ等は、電池モジュール１０Ａ等の最も長い稜辺に沿って、ケースの外形のうちの中間の広さをもつ面上に設けられているので、保持部材２０に電池モジュール１０Ａ等を固定、保持した状態として非常に安定している。

なお、保持部材２０は、電池パックとしてのケースの一部部位としてよい。このような電池パックでは、図示するように、保持部材２０に凹部２０Ａ等を設けるピッチにより、電池モジュール１０Ａ等どうしの配置間隔が決まる。この間隔は、放熱性を考慮して適当に決めることができる。特に、突起１１Ａ等の幅広の部位の幅を、電池モジュール１０Ａの幅より狭く設定すれば、図示するように電池モジュール１０Ａ等を並べて配置する場合に、突起１１Ａどうしが互いに干渉することがなく、好ましい。

保持部材２０に電池モジュール１０Ａ等を固定、保持した後に、これらが不要に変位することを防止するためには、例えば、スライド方向に直交するように設けられた面を有する部材（不図示）を電池モジュール１０Ａ等に突き当てる構成とすればよい。または、突起１１Ａ等を凹部２０Ａにスライドして嵌め込む機構としてストッパ（不図示）を設けるようにしてもよい。このように保持部材２０に電池モジュール１０Ａ等を固定、保持した後、電池モジュール１０Ａ等を所定に互いに電気的に接続することでひとつの電池パックが完成する。

保持部材２０は、電池モジュール１０Ａ等のケースと同様に、例えば、ポリカーボネート樹脂のような樹脂を用いて金型成形により形成することができる。ポリカーボネート樹脂以外では、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂やＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）樹脂も採用し得る。適宜、樹脂中に補強材を含有させるようにして剛性を増すようにしてもよい。

保持部材２０と電池モジュール１０Ａ等のケースとは異なる材質であってもよい。この場合、それらの熱膨張率が異なるため、図示するように、ひとつの電池モジュール１０Ａ等にひとつの突起１１Ａ等を設ける方が好ましい。突起１１Ａ等を２つ以上平行に設けている場合には、それらの間隔を伸縮するように突起１１Ａ等に応力が発生する。ひとつの電池モジュール１０Ａ等にひとつの突起１１Ａ等を設ける場合、このような応力は発生せず信頼性の向上になる。

本発明の一実施形態に係る電池パックの要部構成を説明する斜視図。 図１に示すようにして構成された電池パックを正面から見た図。

符号の説明

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…電池モジュール、１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…突起、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…バッテリセル、２０…保持部材、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…凹部。

Claims (4)

1. 互いに電気的に接続され単一の複合電池を構成している複数のバッテリセルと、該複数のバッテリセルをまとめて囲うケースとを有して、全体としてほぼ直方体状の外形にされた電池モジュールと、
   前記電池モジュールを固定、保持する保持部材と、を具備し、
   前記電池モジュールの前記ケースが、前記直方体状の外形面のうちの中間の広さをもつ面上に突起を有し、該突起が、前記直方体状の外形の最も長い稜辺に沿う方向に、該方向に直交する断面の形状がほぼ一定となるように延びて形成されており、該断面の形状が、前記ケースの前記中間の広さをもつ面に平行の方向に広がる幅として、該中間の広さをもつ面により遠い側でより近い側より幅広の部位を有し、
   前記保持部材が、前記電池モジュールの前記突起に対応して、前記電池モジュールを固定、保持するための凹部を有すること
   を特徴とする電池パック。
2. 前記電池モジュールの前記ケースが、前記突起を含むように一体成形された樹脂であることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
3. 前記突起の前記幅広の部位の幅が、同方向に見た前記電池モジュールの幅より狭いことを特徴とする請求項１記載の電池パック。
4. 前記突起が、前記電池モジュールの前記ケースにひとつのみ形成されていることを特徴とする請求項１記載の電池パック。

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