JP2017010835A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】衝突等の車両に大きな衝撃が作用した場合に積層された電池セルへの衝撃を低減することが可能な電池パックの提供を目的とする。【解決手段】平積みされた複数の電池セル１５を有し、各電池セル１５はその一方の面側に凸部２０を有すると共に他方の面側に凸部２０が係合可能な係合部２１を有する電池パック１１。【選択図】図３

Description

本発明は、車両の電池パックに関する。

従来、電池パックを備えたハイブリッド自動車や電気自動車等が知られている。自動車用に用いられる電池パックは、エネルギ容量が大きくかつ急速充放電が可能であることが求められることから、リチウムイオン電池等が採用されている。このような電池パックとしては電極を巻成するタイプと電極を積層するタイプとがあるが、急速充放電に優れた２次電池を構成するためには積層タイプの電池パックが用いられる。

このような積層タイプの電池パックにおいて、組立作業性を向上すべく、複数枚の電池セル間に配置されるスタック部材を備え、スタック部材は電気的に非接続関係にある隣接した外部端子間の接触を防止する第１絶縁部と、電気的に接続関係にある隣接した外部端子間に位置してこれらを支持する第２絶縁部とを有し、第２絶縁部には固定凹部が形成されると共に外部端子には導電金属製のＬ型接続端子が溶接され、Ｌ型接続端子は互いの一部を重ね合わせて配置されると共に、重なり合った部位が固定凹部に固定されたナット板にねじ止めされた電池パックが提案されている（例えば「特許文献１」参照）。

特許第５３９８２７３号公報

「特許文献１」に開示された技術では、衝突等の車両に大きな衝撃が作用した場合に、積層された電池セルが衝撃によってずれてしまい電池パックが破壊されてしまうという問題点がある。これを防止する方法として、積層された各電池セルの四隅に貫通穴を設け、各電池セルの四隅を四本の長尺ボルトによって支持する構成が考えられるが、長尺のボルトでは大きな衝撃が作用した場合に折れてしまうという問題点がある。
本発明は上述の問題点を解決し、衝突等の車両に大きな衝撃が作用した場合に積層された電池セルへの衝撃を低減することが可能な電池パックの提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、平積みされた複数の電池を有し、前記電池はその一方の面側に凸部を有すると共に他方の面側に前記凸部が係合可能な係合部を有することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電池パックにおいて、さらに前記複数の電池が上下方向に移動することを規制する移動規制部材を有することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の電池パックにおいて、さらに前記移動規制部材はボルトであることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一つに記載の電池パックにおいて、さらに前記凸部がフランジを有し、前記係合部は前記フランジを受ける当接部を有することを特徴とする。

本発明によれば、各電池の移動時における衝撃を各凸部で受けることができ、仮に衝突時に各凸部が変形もしくは破損したとしても、その弱まった衝撃を各ボルトで受けることができ、衝撃力を分散することによって電池への衝撃を低減することができる。

従来の電池パックの問題点を説明する概略断面図である。 従来の電池パックの問題点を説明する概略斜視図である。 本発明の一実施形態を適用した電池パックの概略図である。 本発明の一実施形態を適用した電池セルを説明する概略図である。 本発明の一実施形態における凸部と孔部との状態を説明する概略図である。 本発明の一実施形態を適用した電池パックの外力作用時を説明する概略斜視図である。

図１（ａ）は、従来用いられている車両の電池パックを示している。同図において電池パック１は、車両の車体底部であって前輪と後輪との間の部位に配設されている。電池パック１は、その外側を鉄板からなるカバー２及びトレイ３によって構成され、トレイ３の内部には２次電池をなす複数個（本形態では４個）の電池としての電池モジュール５が台座となる固定部材４に積層されて収容されている。電池モジュール５は、図示しない板状の電池セルが複数層積層されて構成される。電池モジュール５の四隅にはそれぞれ貫通孔が形成されており、図２（ａ）に示すように、各貫通孔を通して４本のボルト６が配設されている。各ボルト６は、それぞれ固定部材４に設けられた図示しないねじ穴に螺合され、各電池モジュール５を上下方向において移動しないように締結している。この締結により、各電池モジュール５の左右方向への移動も抑制される。

ここで、従来技術の問題点について説明する。上述した構成において、電池パック１に対して図１（ａ）における右方から衝突等の大きな衝撃が矢印のように作用した場合には、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように各電池モジュール５が横方向にずれ、電池モジュール５がカバー２に接触する虞がある。単に各電池モジュール５の横移動を抑えるだけであれば、各ボルト６とこれが貫通している貫通孔とのクリアランスを小さくすればよい。しかし、従来の電池モジュール構造ではボルト６の４箇所のみで衝撃を受けるため、電池モジュールもしくは電池セルへの衝撃が大きくなる。この問題点の発生を防止した本発明の構成を以下に説明する。

図３は、本発明の一実施形態を適用した電池パックを示している。同図において電池パック１１は、鉄板からなるカバー１２及びトレイ１３から構成され、トレイ１３の内部には、２次電池をなす複数の（本形態では４個）の電池モジュール１５が固定台座となる固定部材１４に積層されて収容されている。電池モジュール１５は、板状の電池セル１７が複数層積層されて構成される。電池モジュール１５の四隅にはそれぞれ貫通孔１８が形成され、各貫通孔１８には４本の移動規制部材としてのボルト１６が挿通されている。各ボルト１６は、それぞれ固定部材１４に設けられた図示しないねじ穴に螺合され、各電池モジュール１５を上下方向において移動しないように締結している。この締結により、各電池モジュール１５の左右方向への移動も抑制される。

図３及び図４に示すように、最下段以外の電池モジュール１５（本実施形態では上から１段目及び２段目及び３段目）は、その外側を構成する板金ケースの底面１５ａに４箇所の凸部２０を有している。各凸部２０は金属で構成された段付きの円柱状を呈しており、同様に金属から構成された電池モジュール１５の板金ケースの底面１５ａに溶接やねじ止め等の方法によってその小径側端部を強固に固定されている。各凸部２０の大径側端部によりフランジ２０ａが形成されている。

最上段以外の電池モジュール１５（本実施形態では上から２段目及び３段目及び４段目）は、その上面側に各凸部２０が係合可能な係合部としての４箇所の孔部２１を有している。各孔部２１は電池モジュール１５の板金ケースの上面１５ｂに形成されており、その直径はフランジ２０ａの直径よりもわずかに大きくなるように形成されている。また、各凸部２０が各孔部２１に係合したとき、各凸部２０の小径部と各孔部２１の縁部である上面１５ｂとの間隔Ｓ（図５（ａ）参照）は、ボルト１６と貫通孔１８とのクリアランスよりも小さくなるように構成されている。

上述した構成において、電池パック１と同様の外力が図３における右方から電池パック１１に作用すると、図６に示すように各電池モジュール１５が横方向にずれる。このとき、図５（ｂ）に示すように各凸部２０が各孔部２１の縁部である上面１５ｂにそれぞれ衝突するが、各凸部２０は強固に板金ケースの底面１５ａに固定されていることから、各凸部２０の破損は生じない。そして、間隔Ｓがボルト１６と貫通孔１８とのクリアランスよりも小さく設定されていることから、衝突時に、先に各凸部２０が各孔部２１の縁部に衝突し、場合によっては各孔部２１の縁部が変形し、その後各ボルト１６が貫通孔１８に接触することで衝撃が分散される。これにより、各電池モジュール１５の移動時における衝撃を各凸部２０で受けることができ、仮に衝突時に各凸部２０が破損したとしても、その弱まった衝撃を各ボルト１６で受けることができ、衝撃力を分散することによって各ボルト１６の破損及び各電池モジュール１５の衝撃を緩和することができる。また、間隔Ｓをボルト１６と貫通孔１８とのクリアランスと同等とすることによっても衝撃等の外力を各ボルト１６と各凸部２０とで分散して吸収することができ、各ボルト１６の破損及び各電池モジュール１５の破損を防止することができる。

上記実施形態では、各電池モジュール１５の四隅を各ボルト１６で固定することにより各電池モジュール１５が上下動しない構成としたが、各ボルト１６を用いない構成としてもよい。この場合には、各電池モジュール１５が上下動した際に、各フランジ２０ａの上面が上面１５ｂの裏面側である当接部に当たることによって各電池モジュール１５の上下動が抑制される。また、各ボルト１６を使用する構成とする場合には、各凸部２０には必ずしもフランジ２０ａを形成しなくてもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、本実施形態では電池として電池モジュールを用いた例を説明したが、電池としてはこれに限られず、例えば電池セルであってもよい。本発明の実施の形態に記載された効果は本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１１・・・電池パック、１５・・・電池（電池モジュール）、１６・・・移動規制部材（ボルト）、２０・・・凸部、２０ａ・・・フランジ、２１・・・係合部（孔部）

Claims (4)

1. 平積みされた複数の電池を有し、前記電池はその一方の面側に凸部を有すると共に他方の面側に前記凸部が係合可能な係合部を有する電池パック。
2. 請求項１記載の電池パックにおいて、
   前記複数の電池が上下方向に移動することを規制する移動規制部材を有することを特徴とする電池パック。
3. 請求項２記載の電池パックにおいて、
   前記移動規制部材はボルトであることを特徴とする電池パック。
4. 請求項１ないし３の何れか一つに記載の電池パックにおいて、
   前記凸部がフランジを有し、前記係合部は前記フランジを受ける当接部を有することを特徴とする電池パック。

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