JP2013008521A

JP2013008521A - バッテリーパック

Info

Publication number: JP2013008521A
Application number: JP2011139572A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kano; 宏明加納; Takashi Nogami; 貴司野上; Hiroyasu Hayakawa; 博康早川; Takao Yoshikawa; 隆夫吉川
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2013-01-10
Anticipated expiration: 2031-06-23
Also published as: JP5549647B2

Abstract

【課題】耐久性の向上を図る上で有利なバッテリーパックを提供する。
【解決手段】バッテリーパック１０は、複数の電池モジュール１２と、電池モジュール１２のそれぞれを保持するホルダー２０と、フレーム１４とを含んで構成されている。電池モジュール１２は、電池セル積層体１６と、電池セル積層体列１８と、２つのモジュール端子部２２とを含んで構成されている。電池セル積層体１６は、電池セル２６の複数が重ねて構成されたものである。２つのモジュール端子部２２はホルダー２０の外方へ露出している。モジュール端子部２２のそれぞれは、電池モジュール１２の間を通り車両の前後方向に延在する仮想線Ｌに向かって配列されるとともに電池モジュール１２間を電気的に接続する配線部材が接続されている。仮想線Ｌを境に対向し合う電池モジュール端子部２２は、車幅方向から透視した際に互いの輪郭が離間するように設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されるバッテリーパックに関する。

モータを駆動源とした電気自動車やハイブリッド自動車においてモータに電力を供給するバッテリーパックが使用されている。
バッテリーパックは、高圧の直流電力をモータに供給することから複数の電池セルを直列に接続した電池モジュール（電池ブロック）をさらに複数個直列に接続して構成されている（特許文献１参照）。
各電池モジュールには、モジュール端子部が設けられており、隣接する電池モジュールのモジュール端子部を接続することで電池モジュールが直列接続されている。

特開２０１０−８０３５３号公報

上記従来技術では、バッテリーパックは、該バッテリーパックが車両に取り付けられた状態で、各モジュール端子部が同一方向を向くように構成されている。
このように各モジュール端子部が同一方向を向いていると、バッテリーパックの外部からモジュール端子部に物がぶつかるなどして外力が加わることが考えられ、モジュール端子部が変形するなどして耐久性を確保する上で不利がある。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、耐久性の向上を図る上で有利なバッテリーパックを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、車両に搭載され、複数の電池セルで構成されるとともに前記車両の車幅方向に複数配列された電池モジュールと、前記電池モジュールのそれぞれを保持するホルダーとを備えたバッテリーパックであって、前記電池モジュールは、前記電池セルの電極に接続されて前記ホルダーの外方へ露出するモジュール端子部を有し、前記モジュール端子部のそれぞれは、前記電池モジュールの間を通り前記車両の前後方向に延在する仮想線に向かって配列されるとともに前記電池モジュール間を電気的に接続する配線部材が接続されて、前記仮想線を境に対向し合う前記電池モジュール端子部は、車幅方向から透視した際に互いの輪郭が離間するように設けられていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、バッテリーパックの車幅方向外側を向いたモジュール端子部が無く、全ての電池モジュールのモジュール端子部がバッテリーパックの車幅方向内側を向いているため、バッテリーパックの外部に物がぶつかるなどして外力が加わったとしても、外力がモジュール端子部に直接加わることを防止できるため、モジュール端子部の劣化を抑制しバッテリーパックの耐久性を確保する上で有利となる。
また、仮想線を境に対向し合う電池モジュール端子部は、車幅方向から透視したときの輪郭が離間するように構成されているため、バッテリーパックの組み立て作業時あるいは保守作業において、モジュール端子部同士を誤って接触させることを抑制することができ、モジュール端子部の変形や劣化を防ぐことができる。
請求項２記載の発明によれば、仮想線を境に対向し合う、車幅方向から透視したときの輪郭が離間するように構成された電池モジュール端子部は、互いに異なる電位であるため、短絡による電池モジュールの劣化を回避する上で有利となる。
請求項３記載の発明によれば、車幅方向に配列された電池モジュールのうち、車幅方向の一端部に位置する電池モジュールのみが、他の電池モジュールに対してモジュール端子部の向いた方向が反転された構成となる。そのため、バッテリーパックの最外周縁部に配置される全ての電池モジュールのモジュール端子部がバッテリーパックの車幅方向内側を向いた構成としながらも、配線部材の種別を最小限に抑えることができる。このことから、バッテリーパックの組み立て作業時に誤組を低減でき、組み立て作業効率の向上を図る上で有利となる。
請求項４記載の発明によれば、電池モジュールを構成する電池セルの電極とモジュール端子部とを接続する配線部材の構成の簡素化を図れ、部品コストの低減を図り作業効率の向上を図る上で有利となる。

実施の形態に係るバッテリーパック１０の平面図である。実施の形態に係るバッテリーパック１０のうちホルダー２０を省略して示した電池セル積層体列１８の配置を示す説明図である。実施の形態に係るバッテリーパック１０の第１、第２の電池モジュール１２Ａ、１２Ｂを説明する説明図である。車両の左右方向から第１、第２の電池モジュール１２Ａ、１２Ｂのモジュール端子部２２を透視した状態を示す説明図である。第１、第２の電池モジュール１２Ａ、１２Ｂが直列接続された状態を示す説明図である。（ａ）は全ての電池モジュール端子部が同じ向きで配列された電池モジュールの状態を示す説明図、（ｂ）は一端部に位置する電池モジュールのみ電池モジュール端子部の向きが反転されて配列された電池モジュールの状態を示す説明図、（ｃ）は一端部に位置する電池モジュールとそれに隣接する電池モジュールとの電池モジュール端子部の向きが反転されて配列された電池モジュールの状態を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態のバッテリーパック１０は、複数の電池モジュール１２と、ホルダー２０と、フレーム１４とを含んで構成されている。
フレーム１４は、平面視長方形状を呈するフレーム本体１４０２と、フレーム本体１４０２の周囲から外方に向けて突設された複数の取り付け部１４０４とを備えている。
フレーム１４は、フレーム本体１４０２の長さ方向を車両の前後方向に合致させ、フレーム本体１２０２の幅方向を車幅方向に合致させた状態で各取り付け部１４０４を介して車体の下部に取着される。

複数の電池モジュール１２はフレーム本体１４０２上に配置されている。
電池モジュール１２は、電池セル積層体１６と、電池セル積層体列１８と、２つのモジュール端子部２２とを含んで構成されている。

電池セル積層体１６は、図２に示すように、電池セル２６の複数が重ねて構成されたものである。
本実施の形態では、電池セル２６は、扁平な矩形板状を呈し、正負の電極２６０２、２６０４が４つの側面のうちの１つの側面２６１０に配置されている。
電池セル積層体１６は、複数の電池セル２６がそれらの正負の電極２６０２、２６０４が配置された側面２６１０が同じ向きになるように上下方向に積み重ねられて構成されている。
電池セル積層体１６は、上下に隣接する電池セル２６の正負の電極２６０２、２６０４が不図示の配線部材を介して直列に接続されている。そして、電池セル積層体１６の上端または下端に位置する電池セル２６の正極が、１つの電池セル積層体１６の正の電極を構成し、電池セル積層体１６の下端または上端に位置する電池セル２６の負極が、１つの電池セル積層体１６の負の電極を構成している。

図２に示すように、電池セル積層体列１８は、電池セル積層体１６を構成する各電池セル２６の正負の電極２６０２、２６０４が配置された側面２６１０が同一面上に位置するように電池セル積層体１６の複数が車両の前後方向に並べられて構成されている。
電池セル積層体列１８を構成する各電池セル２６の正負の電極２６０２、２６０４が配置された側面２６１０は、車幅方向において正側および負側の２つのモジュール端子部２２が設けられた向きと同じ向きで設けられている。
言い換えると、電池モジュール１２を構成する電池セル２６の電極が配置された側面２６１０は、車幅方向においてモジュール端子部２２が設けられた向きと同じ向きで設けられている。
電池セル積層体列１８は、車両の前後方向において隣接する電池セル積層体１６の正負の電極が不図示の配線部材を介して直列に接続されている。そして、車両の前方または後方の端部に位置する電池セル積層体１６の前記正の電極が１つの電池セル積層体列１８の正の電極を構成し、車両の後方または前方の端部に位置する電池セル積層体１６の前記負の電極が１つの電池セル積層体列１８の負の電極を構成している。
電池セル積層体列１８の正の電極は、２つのモジュール端子部２２のうちの一方の端子部に接続され、電池セル積層体列１８の負の電極は、２つのモジュール端子部２２のうちの他方の端子部に接続されている。

ホルダー２０は、図１に示すように、電池セル積層体列１８を保持するものであり、言い換えると、ホルダー２０は、電池モジュール１２のそれぞれを保持するものである。ホルダー２０の材料として合成樹脂など従来公知の様々な材料が使用可能である。
本実施の形態では、ホルダー２０は、図３に示すように、車両の前後方向における電池セル積層体列１８の前部および後部を覆う２つの第１の側壁２００２と、車幅方向における電池セル積層体列１８の側部をそれぞれ覆う２つの第２の側壁２００４と、これら第１、第２の側壁２００２、２００４の下端に接続され電池セル積層体列１８の下部を覆う底壁２００６と、第１、第２の側壁２００２、２００４の上端に接続され電池セル積層体列１８の上部を覆う上壁２００８とを備えている。
そして、ホルダー２０の底壁２００６がフレーム本体１４０２に載置されて取着されることにより、電池モジュール１２がフレーム１４に取着される。

図３に示すように、２つのモジュール端子部２２は、ホルダー２０の２つの第２の側壁２００４のうちの一方に設けられ、ホルダー２０の外方へ露出している。
２つのモジュール端子部２２は、ホルダー２０に保持された電池セル積層体列１８の正極および負極（電池セル積層体列１８を構成する電池セル２６の正極および負極）にそれぞれ直列に接続された正側のモジュール端子部および負側のモジュール端子部で構成されている。
車幅方向において隣接する電池モジュール１２は、２つのモジュール端子部２２（図３）と図示しない配線部材とを介して互いに直列接続され、直列接続された複数の電池モジュール１２から出力される直流電力がバッテリーパック１０としての出力電力となる。

本実施の形態では、図１に示すように、電池モジュール１２が車幅方向に並べられて電池モジュール群１００が形成され、この電池モジュール群１００は、フレーム１４の前部と後部にそれぞれ設けられている。

本実施の形態では、図１、図３に示すように、各電池モジュール群１００において、車幅方向に並べられた電池モジュール１２の間を通り車両の前後方向に延在する仮想線Ｌを境にして、仮想線Ｌよりも車幅方向の一方側に位置する電池モジュール１２と他方側に位置する電池モジュール１２とは、正側および負側の２つのモジュール端子部２２が車幅方向において互いに向かい合う向きで配置されている。
仮想線Ｌは、図１、図２に示すように、車幅方向において端部に位置する電池セル積層体列１８と、この電池セル積層体列１８に対向する電池セル積層体列１８との間に位置している。
すなわち、モジュール端子部２２のそれぞれは、電池モジュール１２の間を通り車両の前後方向に延在する仮想線Ｌに向かって配列されるとともに電池モジュール１２間を電気的に接続する配線部材が接続されている。

ここで、図１、図３に示すように、仮想線Ｌを挟んで車幅方向において対向する２つの電池モジュール１２を第１の電池モジュール１２Ａおよび第２の電池モジュール１２Ｂとする。
第１の電池モジュール１２Ａと第２の電池モジュール１２Ｂとは隣接しており、したがって、第１の電池モジュール１２Ａと第２の電池モジュール１２Ｂとは、２つのモジュール端子部２２を介して互いに直列接続される。
そのため、図５に示すように、第１の電池モジュール１２Ａの２つのモジュール端子部２２のうちの一方のモジュール端子部２２−１は、第２の電池モジュール１２Ｂの２つのモジュール端子部２２のうちの一方のモジュール端子部２２−３と同電位となる。
これに対して、第１の電池モジュール１２Ａの他方のモジュール端子部２２−２は、第２の電池モジュール１２Ｂの他方のモジュール端子部２２−４と異なる電位となる。
図４に示すように、第１の電池モジュール１２Ａの他方のモジュール端子部２２−２と第２の電池モジュール１２Ｂの他方のモジュール端子部２２−４とは、車幅方向から透視したときの輪郭が離間するように構成されている。
言い換えると、仮想線Ｌを境に対向し合う電池モジュール端子部２２は、車幅方向から透視した際に互いの輪郭が離間するように設けられている。

図３、図４において、符号２８、３０は配線部材としてのバスバーを示す。
一方のバスバー２８は、その一端２８０２が第１の電池モジュール１２Ａの他方のモジュール端子部２２−２に接続され、他端２８０４が第１の電池モジュール１２Ａのホルダー２０に設けられた中継用の端子部３２に接続されている。端子部３２は、不図示の配線部材を介して第２の電池モジュール１２Ｂと反対側に隣接する他の電池モジュール１２のモジュール端子部２２に接続されている。
他方のバスバー３０は、その一端３００２が第２の電池モジュール１２Ｂの他方のモジュール端子部２２−４に接続され、他端３００４が第２の電池モジュール１２Ｂのホルダー２０に設けられた中継用の端子部３４に接続されている。端子部３４は、不図示の配線部材を介して、バッテリーパック１０の不図示の出力端子に接続されている。

以上説明したように本実施の形態によれば、図１に示すように、仮想線Ｌを境にして、仮想線Ｌよりも車幅方向の一方側に位置する電池モジュール１２と他方側に位置する電池モジュール１２とは、正側および負側の２つのモジュール端子部２２が車幅方向において互いに向かい合う向きで配置されている。
したがって、バッテリーパック１０の車幅方向外側を向いたモジュール端子部２２が無く、全ての電池モジュール１２のモジュール端子部２２がバッテリーパック１０の車幅方向内側を向いているため、バッテリーパック１０の外部に物がぶつかるなどして外力が加わったとしても、外力がモジュール端子部２２に直接加わることを防止できるため、モジュール端子部２２の劣化を抑制しバッテリーパック１０の耐久性を確保する上で有利となる。

また、図４に示すように、仮想線Ｌを挟んで車幅方向において対向する２つの電池モジュール１２を第１の電池モジュール１２Ａおよび第２の電池モジュール１２Ｂとしたとき、第１の電池モジュール１２Ａの他方のモジュール端子部２２−２と第２の電池モジュール１２Ｂの他方のモジュール端子部２２−４とは、車幅方向から透視したときの輪郭が離間するように構成されている。
そのため、バッテリーパック１０の組み立て作業時あるいは保守作業において、第１の電池モジュール１２Ａの他方のモジュール端子部２２−２と第２の電池モジュール１２Ｂの他方のモジュール端子部２２−４とを誤って接触させることを抑制することができる。
したがって、モジュール端子部２２の変形や劣化を防ぐことができ、また、短絡による電池モジュール（電池セル）の劣化を回避する上で有利となる。

なお、本実施の形態では、図４に示すように、バスバー２８、３０のうち、ホルダー１４の第２の側壁２００４に沿って延在する部分は、車幅方向において互いに向かい合う向きで配置されており、これらバスバー２８、３０の部分も、図４に示すように、車幅方向から透視したときの輪郭が離間するように構成されている。
したがって、これらバスバー２８、３０の部分においても、上記と同様にバッテリーパック１０の組み立て作業時あるいは保守作業において、バスバー２８、３０の部分を誤って接触させることを抑制することができ、短絡による電池モジュール（電池セル）の劣化を回避する上で有利となっている。

また、図２に示すように、電池セル積層体列１８を構成する各電池セル２６の正負の電極２６０２、２６０４が配置された側面２６１０は、車幅方向において正側および負側の２つのモジュール端子部２２が設けられた向きと同じ向きで設けられている。
したがって、電池セル積層体列１８を構成する電池セル２６の正負の電極と２つのモジュール端子部２２とを接続する配線部材の構成の簡素化を図れ、部品コストの低減を図り作業効率の向上を図る上で有利となる。

なお、本実施の形態では、仮想線Ｌは、図１、図２に示すように、車幅方向において端部に位置する電池セル積層体列１８と、この電池セル積層体列１８に対向する電池セル積層体列１８との間に位置している。
言い換えると、仮想線Ｌは、車幅方向の一端部に位置する電池モジュール（端部側電池モジュール）と、この電池モジュールに隣接する端部側隣接電池モジュール（端部側隣接電池モジュール）との間に位置している。
つまり、車幅方向の一端部に位置する電池モジュール（端部側電池モジュール）のみが、他の電池モジュールに対してモジュール端子部２２の向いた方向が反転された構成となる。
図６（ａ）に示すように、全てのモジュール端子部２２が車幅方向に同じ向きを向いて配列された場合、電池モジュールＡのモジュール端子部２２は、配線部材ｏ、ｐ、ｑの３種類の配線部材により接続される。
一方、図６（ｂ）に示すように、車幅方向の一端部に位置する電池モジュールＢのみ電池モジュール端子部２２の向きを反転させると、接続する配線部材は、配線部材ｏ、ｐに加え、反転しない電池モジュールＡと反転された電池モジュールＢを接続する配線部材ｒと、反転された電池モジュールＢに接続する配線部材ｓとが新たに必要となり、４種類の配線部材でモジュール端子部２２間が接続された構成となる。
図６（ｃ）に示すように、車幅方向の一端部に位置する電池モジュールＢに加え、隣接する電池モジュール（端部側隣接電池モジュール）も反転させると、配線部材ｏ、ｐ、ｒ、ｓに加え、反転された電池モジュールＢ間を接続する配線部材ｔが新たに必要となり、５種類の配線部材でモジュール端子部２２間が接続された構成となる。
つまり、モジュール端子部２２の向きを反転させた電池モジュールＢの数を増やすと、接続部材の種別が増えてしまうことになる。
したがって、車幅方向に配列された電池モジュールのうち、車幅方向の一端部に位置する電池モジュールのみ他の電池モジュールに対してモジュール端子部の向いた方向が反転された構成とすることで、全ての電池モジュールのモジュール端子部がバッテリーパックの車幅方向内側を向いた構成としながらも、配線部材の種別を最小限に抑えることができるため、バッテリーパックの組み立て作業時に誤組を低減でき、組み立て作業効率の向上を図る上で有利となる。
なお、仮想線Ｌは、上記以外の箇所、例えば、車幅方向の中間に位置する電池セル積層体列１８と、この電池セル積層体列１８に対向する電池セル積層体列１８との間に位置しても良い。
ただし、本実施の形態のようにすると、バッテリーパックの組み立て作業効率の向上を図る上でより有利となる。

１０……バッテリーパック、１２……電池モジュール、１２Ａ……第１の電池モジュール、１２Ｂ……第２の電池モジュール、１４……フレーム、１６……電池セル積層体、１８……電池セル積層体列、２０……ホルダー、２２（２２−１、２２−２、２２−３、２２−４）……モジュール端子部、２６……電池セル、２６０２、２６０４……電極、２６１０……側面、Ｌ……仮想線。

Claims

車両に搭載され、複数の電池セルで構成されるとともに前記車両の車幅方向に複数配列された電池モジュールと、前記電池モジュールのそれぞれを保持するホルダーとを備えたバッテリーパックであって、
前記電池モジュールは、前記電池セルの電極に接続されて前記ホルダーの外方へ露出するモジュール端子部を有し、
前記モジュール端子部のそれぞれは、前記電池モジュールの間を通り前記車両の前後方向に延在する仮想線に向かって配列されるとともに前記電池モジュール間を電気的に接続する配線部材が接続されて、
前記仮想線を境に対向し合う前記電池モジュール端子部は、車幅方向から透視した際に互いの輪郭が離間するように設けられている、
ことを特徴とするバッテリーパック。
前記モジュール端子部は、前記電池セルの前記電極のうち正極に接続された正側モジュール端子部と、前記電池セルの前記電極のうち負極に接続された負側モジュール端子部とで構成され、
前記仮想線を境に対向し合う前記電池モジュール端子部は、互いに異なる電位である、
ことを特徴とする請求項１記載のバッテリーパック。
前記仮想線は、前記電池モジュールのうち、車幅方向において一端部に位置する端部側電池モジュールと、前記端部側電池モジュールに隣接する端部側隣接電池モジュールとの間に位置している、
ことを特徴とする請求項１または２記載のバッテリーパック。
前記電池モジュールを構成する前記電池セルの前記電極が配置された側面は、車幅方向において前記モジュール端子部が設けられた向きと同じ向きで設けられている、
ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載のバッテリーパック。