JP2016058158A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減すること。
【解決手段】電池パック１０は、ハウジングを有している。ハウジングには、複数の電池モジュール３０が収容されている。ハウジングの天板１７は、底板１３との対向方向の高さが異なる第１天部２１及び第２天部２２とを有している。第２天部２２は、底板１３との対向方向に第１天部２１よりも離間している。第１天部２１と第２天部２２とは、連設部２３によって繋がれている。各電池モジュール３０に接続された第１ハーネス３６は、第１集合部５１に接続されている。各電池モジュール３０に接続された第２ハーネス３７は、第２集合部５２に接続されている。各集合部５１，５２は、連設部２３と第２天部２２とで囲まれる領域に配設されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハウジングに電池モジュールを収容した電池パックに関する。

複数の電池モジュールをハウジングに収容した電池パックとしては、例えば、特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載の電池パックは、ハウジングの内部に複数の電池モジュールが収容されている。各電池モジュールは、集合部によって電気的に接続されている。具体的にいえば、各電池モジュールには、ハーネスが接続されており、このハーネスを集合部に接続することで、各電池モジュールが直列接続又は並列接続されている。集合部は、ジャンクションボックスに収容されている。

特開２０１３−９０４８４号公報

ところで、電池パックにおいては、部品点数を削減することが望まれている。
本発明の目的は、部品点数を削減することができる電池パックを提供することにある。

上記課題を解決する電池パックは、電池セルを有する複数の電池モジュールと、各電池モジュールに接続されたハーネスと、前記電池モジュールよりも鉛直方向上方に配置されるとともに、前記ハーネス同士を接続する集合部と、前記電池モジュール、前記ハーネス及び前記集合部が収容されるハウジングと、を備え、前記ハウジングは、底板と、前記底板の周縁から立設された側板と、前記底板と対向して前記側板に囲まれる空間を覆う天板と、を有し、前記天板は、第１対向部と、前記底板との対向方向に前記第１対向部より離間した第２対向部と、前記第１対向部と前記第２対向部とを繋ぐ壁部と、を有し、前記集合部は、前記ハウジング内に露出した状態で前記壁部と前記第２対向部とで囲まれる領域に配設されている。

ハウジングの外部から天板に衝撃が加わった場合、天板が平坦な場合に比べて、底板との対向方向への高さが異なる第１対向部及び第２対向部を有している場合のほうが天板の撓みが少なく、天板の強度が向上する。

このため、電池パックに振動や衝撃が加わっても、天板が破損しにくく、集合部を保護することができる。したがって、ジャンクションボックスに集合部を収容しなくても集合部を保護することができ、ハウジング内に集合部を露出させた状態で設けることができる。ジャンクションボックスを設けることで集合部を保護する場合に比べて、部品点数の削減が図られる。

上記電池パックについて、前記側板は、前記天板に沿って前記壁部から突出する突出部を有することが好ましい。
これによれば、天板に振動や衝撃が加わろうとすると、突出部によって天板への振動や衝撃が緩和される。したがって、天板が破損することが抑制され、集合部を保護することができる。

上記電池パックについて、前記壁部には、前記電池モジュールと、前記ハウジング外に設けられた外部機器とを接続するコネクタが設けられていることが好ましい。
第１対向部と第２対向部を天板に設けると、第１対向部と第２対向部によって段差ができるため、壁部と第１対向部によってハウジングの外部に凹部が区画される。壁部にコネクタを設けると、コネクタは凹部に突出する。このため、凹部を、コネクタを収容する領域として利用することができ、電池パックの小型化が図られる。

本発明によれば、部品点数を削減することができる。

第１実施形態の電池パックを示す分解斜視図。 第１実施形態の電池パックを示す正面図。 （ａ）は比較例の天板に衝撃が加わったときの天板の撓み量を示す図、（ｂ）は第１実施形態の天板に衝撃が加わったときの天板の撓み量を示す図。 第１実施形態の電池モジュールを示す斜視図。 第２実施形態の電池パックを示す斜視図。 第２実施形態の電池パックを示す図５の６−６線断面図。 第２実施形態の電池パックを示す図５の７−７線断面図。

（第１実施形態）
以下、電池パックの第１実施形態について説明する。
図１及び図２に示すように、電池パック１０は、ハウジング１１を有している。ハウジング１１には、複数の電池モジュール３０が収容されている。

ハウジング１１は、ハウジング本体１２を有している。ハウジング本体１２は、底板１３を有している。底板１３からは、複数の側板１４，１５，１６が立設している。底板１３は、矩形板状であり、４辺のうち、３辺のそれぞれから、第１側板１４、第２側板１５及び第３側板１６が立設している。第１側板１４と第２側板１５とは対向している。第３側板１６は、第１側板１４と第２側板１５との間で延びている。

また、ハウジング本体１２は、底板１３と対向して設けられた天板１７を有している。天板１７は、第１側板１４、第２側板１５及び第３側板１６に支持されている。すなわち、各側板１４，１５，１６は底板１３と天板１７との間で延びている。

各側板１４，１５，１６と、天板１７とで区画される開口部１８は、蓋体１９によって閉塞されている。蓋体１９は、ハウジング本体１２に固定されることで、底板１３の周縁から立設する側板の一つを構成している。そして、天板１７によって各側板１４，１５，１６及び蓋体１９に囲まれる空間が覆われている。

底板１３は、全体に亘って平坦な矩形板状である。第１側板１４及び第２側板１５は、ともに矩形状である。第１側板１４の底板１３からの立設方向の寸法は、第２側板１５の底板１３からの立設方向の寸法に比べて短い。

天板１７は、底板１３との対向方向の高さが異なる第１天部２１及び第２天部２２を有している。第２天部２２は、底板１３との対向方向に第１天部２１よりも離間している。第１天部２１と第２天部２２とは、連設部２３によって繋がれている。

本実施形態では、第１天部２１が第１対向部、第２天部２２が第２対向部、連設部２３が第１対向部と第２対向部を繋ぐ壁部として機能している。
天板１７の第１天部２１は、第１側板１４と連設されている。第１天部２１は、第１側板１４から連設部２３に向かうにつれて、底板１３から離間するように傾斜している。連設部２３は、第２側板１５と対向して設けられており、第２側板１５と平行である。第２天部２２は、第２側板１５と連設されている。第２天部２２は、底板１３と平行である。第１天部２１と第２天部２２によって天板１７には、段差が設けられている。

天板１７に段差を設けることで、ハウジング１１の外部には、連設部２３と第１天部２１によってハウジング１１の内部に向けて凹むように凹部２４が設けられている。連設部２３には、電池モジュール３０を充電する際に充電プラグが接続されるコネクタ２５が設けられており、このコネクタ２５は凹部２４に突出している。

底板１３には、複数の電池モジュール３０が載置されている。本実施形態では、電池モジュール３０は、２箇所に別れて積層されており、二つの電池モジュール３０を積層した第１電池列３１と、三つの電池モジュール３０を積層した第２電池列３２とがハウジング１１に収容されている。第１側板１４と第２側板１５との対向方向において、第１電池列３１は第１側板１４側に設けられており、第２電池列３２は第１電池列３１よりも第２側板１５側に設けられている。

図４に示すように、電池モジュール３０は、複数の電池セル３３を有している。電池セル３３のそれぞれは、個別の電池ホルダ３４に保持された状態で並設されている。隣り合う電池セル３３同士は、バスバー３５によって接続されており、これにより、各電池セル３３同士は直列接続されている。電池セル３３の並設方向の両端に位置する電池セル３３には、第１ハーネス３６及び第２ハーネス３７が接続されている。第１ハーネス３６及び第２ハーネス３７は、一方がマイナスハーネスであり、他方がプラスハーネスである。

また、電池モジュール３０は、各電池セル３３を電池セル３３の並設方向の両側から挟持するエンドプレート３８を有している。エンドプレート３８は、各電池セル３３を挟持する挟持部３９と、挟持部３９から屈曲して設けられた取付部４０を有している。取付部４０には、貫通孔４１が設けられている。

図２及び図４に示すように、電池モジュール３０は、エンドプレート３８の取付部４０に設けられた貫通孔４１を挿通したボルト４２が第３側板１６に螺合されることで固定されている。

また、第３側板１６には、第１集合部５１及び第２集合部５２が固定されている。第１集合部５１及び第２集合部５２は、ハウジング１１内に露出した状態で設けられている。すなわち、第１集合部５１及び第２集合部５２は、ジャンクションボックスに収容されていない。第１集合部５１及び第２集合部５２は、連設部２３と第２天部２２に囲まれる領域に配設されている。具体的にいえば、連設部２３、第２天部２２、第１電池列３１の最も積層方向上方の電池モジュール３０、第２電池列３２の最も積層方向上方の電池モジュール３０に囲まれる領域に設けられている。

第１集合部５１及び第２集合部５２は、絶縁性の台座５３に導体５４を設けた端子台である。第１集合部５１には、各電池モジュール３０の第１ハーネス３６が接続されている。各電池モジュール３０の第１ハーネス３６は、第１集合部５１によって電気的に接続されている。第２集合部５２には、各電池モジュール３０の第２ハーネス３７が接続されている。各電池モジュール３０の第２ハーネス３７は、第２集合部５２によって電気的に接続されている。第１ハーネス３６と、第２ハーネス３７とは、コネクタ２５に接続されている。

上記した電池パック１０は、例えば、モータの電力源として産業車両に搭載される。この際、電池パック１０は、底板１３が鉛直方向下方に位置し、天板１７が鉛直方向上方に位置するように配置される。すなわち、各電池モジュール３０の積層方向と鉛直方向とが同一となり、各集合部５１，５２は、第１電池列３１よりも鉛直方向上方に位置する。以下、「鉛直方向上方」を「上方」、「鉛直方向下方」を「下方」と記載して説明を行う。

電池パック１０は、搭載の安定性や、産業車両のカウンタウェイトとして機能させるために、重心を極力低くすることが好ましい。このため、電池モジュール３０よりも重量の軽い各集合部５１，５２を、電池モジュール３０よりも上方に位置させている。

各集合部５１，５２は、第１電池列３１の最も上方の電池モジュール３０よりも上方に位置していないが、各集合部５１，５２の直下に位置する第２電池列３２の最も上方の電池モジュール３０よりも上方に位置している。電池モジュールが複数の電池列に別れて積層されているときには、集合部の直下に位置する電池列よりも集合部が上方に設けられていれば、電池パックの重心が高くなりやすい。詳細にいえば、電池パックの重心が高くなるのは、集合部を設けることで、電池モジュールと底板との間に集合部が位置する場合、換言すれば、集合部と天板との間に電池モジュールが位置する場合なので、集合部と天板との間に電池モジュールが位置しなければよい。したがって、「集合部が電池モジュールよりも鉛直方向上方に設けられている状態」とは、集合部と天板との間に電池モジュールが介在されていない状態を示す。

次に、本実施形態の電池パック１０の作用について説明する。
各集合部５１，５２は、ハウジング１１内に露出している。すなわち、ジャンクションボックスに覆われることなくハウジング１１内に配設されている。第１集合部５１及び第２集合部５２には、各電池モジュール３０の各ハーネス３６，３７が集約されているため、各集合部５１，５２が破損すると、電池セル３３の適切な充放電を阻害するおそれがある。このため、各集合部５１，５２は、外部から保護する必要があり、一般にジャンクションボックスによって各集合部５１，５２を保護している。本実施形態では、各集合部５１，５２をジャンクションボックスに収容するのに換えて、天板１７の強度を向上させることで各集合部５１，５２を保護している。以下、詳細に説明する。

図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１側板１４から第２側板１５に至るまで平坦な天板１０１と、本実施形態の天板１７の第２天部２２とで、鉛直方向上方から衝撃が加わったときの撓みを比較すると、比較例の天板１０１の方が、撓み量が大きい。天板１０１に衝撃が加わると、天板１０１を支持している第１側板１４及び第２側板１５によって天板１０１の撓みが抑制される。このとき、天板１０１を支持している第１側板１４と第２側板１５との距離が離間しているほど、撓みが抑制されにくい。

天板１７に段差を設ける場合、連設部２３が第２天部２２を支持する側板として機能し、第１側板１４と第２側板１５との離間距離に比べて、連設部２３と第２側板１５との離間距離が短くなる。

このため、天板１７に第１天部２１と、第１天部２１に対して離間した第２天部２２と、を設けることで、衝撃が加わったときの天板１７の撓み量を小さくして、天板１７の強度を向上させている。なお、上記の説明において、天板１０１及び天板１７の撓みを抑制する側板として、説明の便宜上、第１側板１４及び第２側板１５のみを記載したが、第３側板１６及び蓋体１９によっても天板１０１及び天板１７の撓みは規制される。

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）天板１７に第１天部２１と、第１天部２１に対して離間した第２天部２２とを設けることで、天板１７の強度を向上させるとともに、各集合部５１，５２を天板１７の第２天部２２と連設部２３に囲まれる領域に設けることで、各集合部５１，５２を保護することができる。このため、ジャンクションボックスを削減しても、各集合部５１，５２の破損を抑制することができる。したがって、ジャンクションボックス、を設けることなく、各集合部５１，５２をハウジング１１に設けることができ、部品点数の削減が図られている。

（２）第１天部２１、第２天部２２、及び連設部２３によって、天板１７に段差を設けることで、ハウジング１１の外部には、凹部２４が区画される。コネクタ２５をこの凹部２４に突出するように設けることで、ハウジング１１の小型化が図られている。

（第２実施形態）
以下、電池パックの第２実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同様の部分は、第１実施形態と同一の符号を付すことでその説明を省略する。

図５〜図７に示すように、電池パック６０は、ハウジング６１を有している。ハウジング６１は、底板６２を有している。底板６２の周縁からは、複数の側板６３，６４，６５，６６が立設している。底板６２は、矩形状であり、四辺から第１側板６３、第２側板６４、第３側板６５及び第４側板６６が立設している。第１側板６３と第２側板６４とが対向しており、第３側板６５と第４側板６６とが対向している。第３側板６５と第４側板６６とのそれぞれには、電池モジュール３０が複数固定されている。

また、ハウジング１１は、底板６２と対向して設けられた天板７０を有している。本実施形態では、天板７０は、底板６２との対向方向への高さが異なる第１天部７１、第２天部７２及び第３天部７３を有している。本実施形態では、第１天部７１を挟んで両側に第２天部７２が設けられている。第１天部７１と各第２天部７２とは、第１連設部７４によって連設されている。第１天部７１及び第２天部７２は、それぞれ、底板６２と平行に設けられている。ハウジング１１の外部には、第１連設部７４と第２天部７２とによって第１凹部７５が区画されている。本実施形態では、第１天部７１を挟んで両側に第１凹部７５が設けられている。

二つの第２天部７２のうちの一方は、第２天部７２の一部を底板６２に向けて凹ませるように設けられた第２凹部７６を有している。第２凹部７６は、第２天部７２よりも底板６２に近接して設けられた第３天部７３と、第３天部７３と第２天部７２とを繋ぐ第２連設部７７とによって区画されている。第２連設部７７には、コネクタ２５が設けられている。

第３側板６５は、第１連設部７４よりも第１連設部７４の厚み方向に向けて突出した突出部８１を有している。突出部８１は、第２天部７２と第１連設部７４とによって区画された第１凹部７５と対向するように設けられている。また、第３側板６５の突出部８１は、充電プラグのコネクタ２５への接続を阻害しないように、第２凹部７６と対向しないように設けられている。

第４側板６６は、矩形状であり、第１連設部７４よりも第１連設部７４の厚み方向に向けて突出した突出部８２を有している。すなわち、第４側板６６は、第２天部７２と第１連設部７４とによって区画された第１凹部７５と対向する突出部８２を有している。

ハウジング１１の内部には、第１集合部５１及び第２集合部５２が設けられている。本実施形態では、第１天部７１と第１連設部７４とによって区画された領域に第１集合部５１及び第２集合部５２は設けられている。第１集合部５１及び第２集合部５２は、それぞれ二つずつ設けられており、第３側板６５及び第４側板６６に固定されている。

本実施形態では、第２天部７２が第１対向部、第１天部７１が第２対向部、第１連設部７４が第１対向部と第２対向部とを繋ぐ壁部として機能している。
次に、本実施形態の電池パック６０の作用について説明する。

本実施形態では、三つ以上の天部７１，７２，７３を設けることで、天板７０には複数の段差が設けられている。このため、各天部７１，７２，７３を支持する第１連設部７４及び第２連設部７７の離間距離を短くすることができ、天板７０の強度を好適に向上させることができる。

したがって、各集合部５１，５２をハウジング１１内に露出した状態で設けても、その破損を抑制することができる。
また、天板７０に振動や衝撃が加わろうとしたときに、第３側板６５及び第４側板６６に設けられた突出部８１，８２に振動や衝撃が加わることで、天板７０への衝撃や振動を緩和することができる。

したがって、上記実施形態によれば、第１実施形態の（１），（２）の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（３）突出部８１，８２によって天板７０への振動や衝撃が緩和されるため、各集合部５１，５２の破損を抑制することができる。

なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○コネクタ２５は、側板など連設部２３以外に設けられていてもよい。
○各電池モジュール３０の電池セル３３は、並列接続されていてもよい。

○第２実施形態において、各集合部５１，５２は、第２天部７２と第２連設部７７とで囲まれる領域に設けられていてもよい。この場合、第１対向部は、第３天部７３となり、第２対向部は、第２天部７２となる。

○第１実施形態において、第１天部２１は、傾斜してなくてもよく、底板１３と平行に設けられていてもよい。同様に、第２実施形態において、第３天部７３は、底板６２と平行に設けられていてもよい。

○天板１７，７０に第１対向部と第２対向部が設けられていれば、ハウジングはどのような形状でもよい。

１０，６０…電池パック、１１，６１…ハウジング、１３，６２…底板、１４，１５，１６…側板、１７，７０…天板、１９…蓋体、２１…第１天部、２２…第２天部、２３…連設部、２５…コネクタ、３０…電池モジュール、３３…電池セル、３６…第１ハーネス、３７…第２ハーネス、５１…第１集合部、５２…第２集合部、７１…第１天部、７２…第２天部、７３…第３天部、７４…第１連設部、８１，８２…突出部。

Claims (3)

1. 電池セルを有する複数の電池モジュールと、
   各電池モジュールに接続されたハーネスと、
   前記電池モジュールよりも鉛直方向上方に配置されるとともに、前記ハーネス同士を接続する集合部と、
   前記電池モジュール、前記ハーネス及び前記集合部が収容されるハウジングと、を備え、
   前記ハウジングは、
   底板と、
   前記底板の周縁から立設された側板と、
   前記底板と対向して前記側板に囲まれる空間を覆う天板と、を有し、
   前記天板は、
   第１対向部と、
   前記底板との対向方向に前記第１対向部より離間した第２対向部と、
   前記第１対向部と前記第２対向部とを繋ぐ壁部と、を有し、
   前記集合部は、前記ハウジング内に露出した状態で前記壁部と前記第２対向部とで囲まれる領域に配設されている電池パック。
2. 前記側板は、前記天板に沿って前記壁部から突出する突出部を有する請求項１に記載の電池パック。
3. 前記壁部には、前記電池モジュールと、前記ハウジング外に設けられた外部機器とを接続するコネクタが設けられている請求項１又は請求項２に記載の電池パック。