JP2017142934A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】筐体内の構成を複雑化させずに組立工程の簡単化が図られる電池パックを提供する。【解決手段】筐体２内に電池モジュール１１を収容してなる電池パック１であって、電池モジュール１１に接続される電子部品Ｐの搭載に用いられるベース板２１を備え、電池モジュール１１は、ブラケット１３を介して筐体２の側板４に固定される固定面１１ａと、固定面１１ａと異なる面に形成された凹部１１ｂとを有し、ベース板２１は、電池モジュール１１の凹部１１ｂに嵌合する嵌合部２２と、固定面１１ａの面内方向に張り出す張出部２４とを有し、嵌合部２２に電子部品Ｐが固定された状態で、筐体２の外側から螺合されたボルト２７によって張出部２４が筐体２の側板４に固定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電池パックに関する。

従来の電池パックとして、例えば特許文献１に記載の二次電池装置がある。この従来の電池パックでは、箱状の筐体内に複数の電池モジュール列を複数段重ねた積層アッセンブリが収容されている。また、積層アッセンブリの底部には重りが設けられている。

特開２０１１−５４３５３公報

電池パックの筐体には、電池モジュールのほか、端子台やリレーなどを内蔵するジャンクションボックス、電池モジュールの充電状態の検出や制御を行うＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）といった電子部品が収容される。従来では、筐体に対して電池モジュール及び電子部品を固定するにあたり、電池モジュールを固定するためのフレーム部材と電子部品を固定するためのフレーム部材とが別々に用いられている場合があった。この場合、筐体内の部品点数が多くなり、フレーム部材の位置決め等に複数の工程を要するため、電池パックの組立工程が煩雑となることが課題となっていた。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、筐体内の構成を複雑化させずに組立工程の簡単化が図られる電池パックを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る電池パックは、筐体内に電池モジュールを収容してなる電池パックであって、電池モジュールに接続される電子部品の搭載に用いられるベース板を備え、電池モジュールは、ブラケットを介して筐体の一面に固定される固定面と、固定面と異なる面に形成された凹部とを有し、ベース板は、電池モジュールの凹部に嵌合する嵌合部と、固定面の面内方向に張り出す張出部とを有し、嵌合部に電子部品が固定された状態で、筐体の外側から螺合された締結部材によって張出部が前記筐体の一面に固定されている。

この電池パックでは、電池モジュールの凹部に嵌合部を嵌合することで、電池モジュールに対するベース板の位置決め及び固定を簡易に行うことができる。また、電池モジュールに対するベース板の位置決め及び固定を予め実施することで、ベース板を固定した電池モジュールを筐体内に配置した後で、筐体の外側から締結部材を螺合して張出部と筐体との固定を実施できる。このため、筐体に対する電池モジュール及びベース板の位置決めが簡便なものとなり、筐体内の構成を複雑化させずに組立工程の簡単化が図られる。

また、ベース板において、張出部の厚さが嵌合部の厚さよりも大きくなっていてもよい。この場合、ベース板を筐体の一面に対してしっかりと固定できる。

また、張出部は、電池モジュールの固定面と筐体の一面との間に張り出し、締結部材によってブラケットと共に筐体の一面に固定されていてもよい。この場合、ブラケットを筐体に固定する締結部材と、ベース板を筐体に固定する締結部材とを共通化できるので、部品点数を削減できる。

また、電池モジュールの固定面と筐体の一面との間にシート状の伝熱部材が介在していてもよい。この場合、伝熱部材を介して電池モジュールで発生した熱を筐体側に効率良く放熱できる。また、張出部がブラケットと筐体の一面との間に張り出しているので、伝熱部材の圧縮量を規定するスペーサとして張出部を利用できる。

本発明によれば、筐体内の構成を複雑化させずに組立工程の簡単化が図られる。

電池パックの第１実施形態を示す概略断面図である。 第１実施形態におけるベース板の斜視図である。 電池パックの第２実施形態を示す概略断面図である。 電池パックの第３実施形態を示す概略断面図である。 第３実施形態におけるベース板の斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一側面に係る電池パックの好適な実施形態について詳細に説明する。
［第１実施形態］

図１は、電池パックの第１実施形態を示す概略断面図である。電池パック１は、例えばフォークリフトなどの産業車両のバッテリとして構成されている。電池パック１は、図１に示すように、略直方体形状をなす金属製の筐体２の内部に複数の電池モジュール１１を収容して構成されている。

筐体２は、矩形平板状の底板３と、底板３の周縁に立設する側板４と、側板４によって画成される開口を塞ぐ天板５とを有している。筐体２の内部は、気密性及び水密性を有する収容空間となっている。本実施形態では、この収容空間に上下２段で電池モジュール１１が配置されている。

側板４の内面において、電池モジュール１１が固定される領域（電池モジュール１１と対面する領域）には、シート状の伝熱部材６が設けられている。伝熱部材６は、例えば液状の伝熱材料（ＴＩＭ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を硬化させることによって形成されている。伝熱部材６を構成する伝熱材料としては、例えばシリコーンゴム、アクリルゴムなどが挙げられる。伝熱部材６は、一定の体積及びシート形状を保持するものであれば、ゲル状であってもよく、接着性を有していてもよい。

電池モジュール１１は、複数の電池セル１２を含む配列体と、配列体に対して電池セルの配列方向に拘束荷重を付加する拘束部材とを備えて構成されている。本実施形態の配列体では、図１における奥行方向に電池セル１２が配列されている。配列体には、ミドルプレート、弾性体、伝熱プレートなどが含まれていてもよい。拘束部材は、配列体を配列方向に挟む一対のエンドプレート、及びこれらのエンドプレート同士を締結するボルト−ナットなどを含んで構成されている。

一対のエンドプレートの外面側には、ブラケット１３が設けられている。ブラケット１３は、略Ｌ字状をなし、互いに直交する２つの平板部分１３ａ，１３ｂを有している。平板部分１３ａ，１３ｂには、締結用のボルト孔（不図示）がそれぞれ設けられている。ブラケット１３は、一方の平板部分１３ａが電池モジュール１１の幅方向の一方の側面（以下、「固定面１１ａ」と称す）側を向き、他方の平板部分１３ｂがエンドプレートに沿うように配置されている。ブラケット１３は、ボルト（不図示）によって他方の平板部分１３ｂをエンドプレートに固定することにより、電池モジュール１１に対して固定されている。

ブラケット１３の一方の平板部分１３ａは、電池モジュール１１と側板４との間に伝熱部材６を介在させる場合には、電池モジュール１１の固定面１１ａよりも僅かに（例えば１ｍｍ程度）突出していてもよい。この平板部分１３ａには、側板４の外側からボルト１４が螺合されている。ボルト１４の先端には、ブラケット１３側からナット１５が締結されている。これにより、電池モジュール１１が側板４の内面に対して固定されている。

電池セル１２は、例えばリチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。電池セル１２は、非水系の電解液が注入されたケース内に電極組立体を収容して構成されている。電極組立体は、正極、負極、及びセパレータを所定の順序で積層したものである。本実施形態では、袋状のセパレータ内にシート状の正極が収容されており、正極が収容された袋状のセパレータとシート状の負極とが交互に積層されている。

電池セル１２のそれぞれは、セルホルダ１６によって保持されている。セルホルダ１６は、電池セル１２の底部及び幅方向の側部を覆う枠体１７を有している。枠体１７における側部１８の先端部分１８ａは、電池セル１２の頂面よりも上方（ここでは天板５側）に延びている。また、枠体１７の底部１９には、側部１８の先端部分１８ａの厚さ程度だけ側部１８よりも内側となる位置に脚部２０が設けられている。上段の電池モジュール１１と下段の電池モジュール１１とは、下段側の各セルホルダ１６の側部１８，１８間に上段側の各セルホルダ１６の脚部２０，２０を嵌合させることによって積層されている。

また、筐体２内には、電池モジュール１１に電気的に接続される電子部品Ｐが収容されている。電子部品Ｐは、例えば端子台やリレーなどを内蔵するジャンクションボックス、電池モジュールの充電状態の検出や制御を行うＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）などである。電子部品Ｐは、ワイヤーハーネスなどにより各電池モジュール１１に対して電気的に接続されている。

電池モジュール１１及び筐体２への電子部品Ｐの固定にあたっては、ベース板２１が用いられている。ベース板２１は、例えば金属板をプレス加工することによって成形されている。ベース板２１における長手方向の長さは、電池モジュール１１における電池セル１２の配列方向の長さ（ここでは、配列体と一対のエンドプレートとを合わせた長さ）と略一致している。ベース板２１は、図２に示すように、嵌合部２２と、フランジ部２３と、張出部２４とを有している。

嵌合部２２は、電子部品Ｐが固定される底部２５と、底部２５の幅方向の両縁部において底部２５に対して略直角に設けられた側部２６とを有している。底部２５に対する電子部品Ｐの固定には、ネジ止め、溶接、接着等などが適宜用いられる。フランジ部２３は、側部２６の先端において側部２６から外側に向けて略直角に設けられている。底部２５、側部２６、及びフランジ部２３の厚さは、例えば互いに等厚となっている。

張出部２４は、一方のフランジ部２３の先端においてフランジ部２３に略直角に設けられ、側部２６と反対側に張り出している。張出部２４の厚さは、底部２５、側部２６、及びフランジ部２３の厚さよりも大きくなっている。張出部２４の厚さは、例えばブラケット１３の厚さと等厚であってもよい。また、張出部２４の長手方向の両端部側には、後述のボルト２７が螺合するボルト孔２４ａがそれぞれ設けられている。

ベース板２１は、図１に示すように、嵌合部２２を電池モジュール１１の凹部１１ｂに嵌合させることにより、電池モジュール１１に対して固定されている。本実施形態では、電池モジュール１１において、各電池セル１２の頂面と、各電池セル１２を保持するセルホルダ１６の側部１８の先端部分１８ａとによって凹部１１ｂが画成されている。ベース板２１は、凹部１１ｂに嵌合部２２が嵌合することによって、フランジ部２３がセルホルダ１６の側部１８の頂部に係合した状態で、上段の電池モジュール１１に対して固定されている。嵌合部２２と上段の電池モジュール１１における電池セル１２の頂面との間には、一定の間隔が設けられている。

また、張出部２４は、凹部１１ｂに嵌合部２２が嵌合した状態において、電池モジュール１１の固定面１１ａの面内方向に沿って上段の電池モジュール１１と反対側に張り出すと共に、筐体２における側板４の内面に当接している。張出部２４は、側板４の外側から螺合されたボルト（締結部材）２７の先端にベース板２１側からナット２８を締結することによって側板４に固定されている。これにより、ベース板２１が側板４の内面に対して固定されている。

以上説明したように、電池パック１では、電池モジュール１１の凹部１１ｂに嵌合部２２を嵌合することで、電池モジュール１１に対するベース板２１の位置決め及び固定を簡易に行うことができる。また、電池モジュール１１に対するベース板２１の位置決め及び固定を予め実施することで、ベース板２１を固定した電池モジュール１１を筐体２内に配置した後で、筐体２の外側からボルト２７を螺合して張出部２４と筐体２との固定を実施できる。このため、筐体２に対する電池モジュール１１及びベース板２１の位置決めが簡便なものとなり、筐体２内の構成を複雑化させずに組立工程の簡単化が図られる。

また、電池パック１では、ベース板２１において、張出部２４の厚さが嵌合部２２の厚さよりも大きくなっている。例えば張出部２４の厚さがブラケット１３の厚さと同等程度となっていることにより、張出部２４の剛性を十分に確保でき、ベース板２１を筐体２の側板４に対してしっかりと固定できる。
［第２実施形態］

図３は、電池パックの第２実施形態を示す概略断面図である。同図に示すように、第２実施形態に係る電池パック１Ａは、ベース板２１における他方のフランジ部２３の先端に屈曲部２９が設けられている点で第１実施形態と異なっている。

より具体的には、屈曲部２９は、他方のフランジ部２３の先端においてフランジ部２３に略直角に設けられ、側部２６側に張り出している。屈曲部２９の厚さは、例えば底部２５、側部２６、及びフランジ部２３の厚さと等厚となっている。ベース板２１は、凹部１１ｂに嵌合部２２が嵌合することに加え、屈曲部２９がカシメによってセルホルダ１６の側部１８の先端部分１８ａに固定されることによって、フランジ部２３がセルホルダ１６の側部１８の頂部に係合した状態で、上段の電池モジュール１１に対して固定されている。

このような形態においても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。これに加え、電池パック１Ａでは、屈曲部２９がカシメによってセルホルダ１６の側部１８の先端部分１８ａに固定されることで、ベース板２１を電池モジュール１１に対してより強固に固定できる。
［第３実施形態］

図４は、電池パックの第３実施形態を示す概略断面図である。同図に示すように、第３実施形態に係る電池パック１Ｂは、ベース板３１における張出部３４の構成が第１実施形態と異なっている。

より具体的には、この形態では、図５に示すように、ベース板３１における長手方向の長さが第１実施形態よりも長くなっており、電池モジュール１１における配列体、一対のエンドプレート、及びエンドプレートからのブラケット１３の第１の平板部分１３ａの突出長さを合わせた長さと略一致している。ベース板３１の張出部３４は、ブラケット１３の第１の平板部分１３ａの位置に対応して、一方のフランジ部２３の先端から側部２６側に帯状に張り出している。張出部３４の先端側には、ブラケット１３の第１の平板部分１３ａにおけるボルト孔に対応する貫通孔３４ａがそれぞれ設けられている。

ベース板３１は、図４に示すように、凹部１１ｂに嵌合部２２が嵌合することによって、フランジ部２３がセルホルダ１６の側部１８の頂部に係合した状態で、上段の電池モジュール１１に対して固定されている。また、張出部３４は、凹部１１ｂに嵌合部２２が嵌合した状態において、電池モジュール１１の固定面１１ａの面内方向に沿って上段の電池モジュール１１側に張り出している。

張出部３４の先端側は、上段側の電池モジュール１１におけるブラケット１３と側板４との間に延び、ブラケット１３の第１の平板部分１３と側板４の内面とにそれぞれ当接している。伝熱部材６は、ベース板３１の長手方向について張出部３４，３４間に位置し、電池モジュール１１の固定面１１ａと側板４ａの内面との間に介在している。張出部３４は、側板４の外側から螺合されたボルト（締結部材）１４の先端にブラケット１３側からナット１５を締結することによって、ブラケットと共に側板４に固定されている。

このような形態においても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。これに加え、電池パック１Ｂでは、張出部３４が電池モジュール１１の固定面１１ａと筐体２の側板４との間に張り出し、ボルト１４によってブラケット１３と共に筐体２の側面に固定されている。これにより、ボルト２７（図１参照）が不要となり、ブラケット１３を筐体２に固定するボルトと、ベース板３１を筐体２に固定するボルトとをボルト１４によって共通化できるので、部品点数を削減できる。

また、電池パック１Ｂでは、張出部３４がブラケット１３と電池モジュール１１の固定面１１ａとの間に張り出しているので、伝熱部材６の圧縮量を規定するスペーサとして張出部３４を利用できる。すなわち、張出部３４の厚さを最終的な伝熱部材６の厚さと等厚に設定することにより、張出部３４をブラケット１３と共に筐体２に締結した際に、張出部３４の厚さによって伝熱部材６の厚さを規定できる。

なお、第３実施形態においても、第２実施形態と同様に、ベース板３１における他方のフランジ部２３の先端に屈曲部２９が設けられていてもよい。屈曲部２９がカシメによってセルホルダ１６の側部１８の先端部分１８ａに固定されることで、ベース板３１を電池モジュール１１に対してより強固に固定できる。

１，１Ａ，１Ｂ…電池パック、２…筐体、４…側板（一面）、６…伝熱部材、１１…電池モジュール、１１ａ…固定面、１１ｂ…凹部、１３…ブラケット、２１，３１…ベース板、２２…嵌合部、２４，３４…張出部、１４，２７…ボルト（締結部材）、Ｐ…電子部品。

Claims (4)

1. 筐体内に電池モジュールを収容してなる電池パックであって、
   前記電池モジュールに接続される電子部品の搭載に用いられるベース板を備え、
   前記電池モジュールは、ブラケットを介して前記筐体の一面に固定される固定面と、前記固定面と異なる面に形成された凹部とを有し、
   前記ベース板は、前記電池モジュールの前記凹部に嵌合する嵌合部と、前記固定面の面内方向に張り出す張出部とを有し、
   前記嵌合部に前記電子部品が固定された状態で、前記筐体の外側から螺合された締結部材によって前記張出部が前記筐体の一面に固定されている電池パック。
2. 前記ベース板において、前記張出部の厚さが前記嵌合部の厚さよりも大きくなっている請求項１記載の電池パック。
3. 前記張出部は、前記電池モジュールの前記固定面と前記筐体の一面との間に張り出し、前記締結部材によって前記ブラケットと共に前記筐体の一面に固定されている請求項１又は２記載の電池パック。
4. 前記電池モジュールの前記固定面と前記筐体の一面との間にシート状の伝熱部材が介在している請求項３記載の電池パック。

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