JP2017182998A

JP2017182998A - 電池パック

Info

Publication number: JP2017182998A
Application number: JP2016066303A
Authority: JP
Inventors: 拓井上; Hiroshi Inoue; 加藤　崇行; Takayuki Kato; 崇行加藤; 浩生植田; Hiromi Ueda
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-10-05
Also published as: WO2017169443A1

Abstract

【課題】筐体の組立てが容易な電池パックを提供する。【解決手段】電池パック１００の筐体Ｈは、電池モジュールＭを収容すると共に、一面に開口１３が設けられ、開口１３を囲むように環状に延びる端面１２ａを有する本体部１０と、本体部１０の一面を覆うように設けられ、開口１３を塞ぐ蓋部２０と、端面１２ａと蓋部２０との間に設けられ、本体部１０と蓋部２０との間を密閉するシール部材３０と、を備える。端面１２ａは、本体部１０の内部側から外部側にかけて幅を有しており、シール部材３０は、端面１２ａの幅方向における外部側の第１領域１２ａ１に配置され、蓋部２０は、シール部材３０を押圧する第１周縁部２１ａを有する第１板部２１と、第１板部２１の第１周縁部２１ａを除く中央部に設けられると共に、端面１２ａの幅方向における内部側の第２領域１２ａ２に当接する第２周縁部２２ａを有する第２板部２２と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、電池パックに関する。

従来、電気自動車又はフォークリフトなどといった車両のバッテリーとして使用される電池パックが知られている。電池パックは、複数の電池モジュールと、これらの電池モジュールを収容する筐体と、を備えている。筐体は、例えば特許文献１に記載されるように、シール部材と、シール部材の圧縮量を規定するスペーサとを含むシール構造を有している。

特開２００４−２８６２１５号公報

上記の筐体の組立てにおいては、シール部材とスペーサとを個別に配置する必要があり、組立て作業が煩雑であった。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、筐体の組立てが容易な電池パックを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電池パックは、箱状の筐体内に電池モジュールが収容された電池パックであって、筐体は、電池モジュールを収容すると共に、一面に開口が設けられ、開口を囲むように環状に延びる端面を有する本体部と、本体部の一面を覆うように設けられ、本体部の端面に対面して開口を塞ぐ蓋部と、端面と蓋部との間に設けられ、端面に沿って環状に延び、蓋部によって押圧されることで本体部と蓋部との間を密閉するシール部材と、を備え、本体部の端面は、本体部の内部側から外部側にかけて幅を有しており、シール部材は、端面の幅方向における外部側の第１領域に配置されており、蓋部は、本体部の一面を覆うと共に、シール部材を押圧する第１周縁部を有する第１板部と、第１板部の本体部側に配置されて、第１板部の第１周縁部を除く中央部に設けられると共に、端面の幅方向における内部側の第２領域に当接する第２周縁部を有する第２板部と、を有する。

一態様に係る電池パックでは、蓋部において、第２板部は、第１板部の第１周縁部を除く中央部に設けられるので、第１板部よりも一回り小さい。筐体の端面には、シール部材が幅方向外部側の第１領域に配置されている。このシール部材には第１板部の第１周縁部が当接し、端面の幅方向内部側の第２領域には、第２板部の第２周縁部が当接する。第１板部と端面との距離は第２板部の厚さによって規定され、第１板部の第１周縁部によってシール部材が圧縮される。即ち、第２板部の厚さによって、第１周縁部がシール部材を圧縮する量が規定される。このように、第２板部は、スペーサと同等の役割を有する。本体部と蓋部とを組立てる際、第２板部を端面の第２領域に合わせて設置し、第１板部をシール部材に押し当てることで、シール部材による密閉がなされる。したがって、個別にスペーサを配置する必要が無く、筐体の組立てを容易に行うことができる。また、所定の強度に応じた蓋部の厚みを保ちつつ、その厚さの範囲内にシール部材が収まる。よって、電池パックの小型化を図ることができる。

いくつかの態様において、第１板部と第２板部とは、別個の板状部材である。この構成によれば、上述した蓋部を容易に形成することができる。

いくつかの態様において、第２板部は、複数の板状部材から形成されている。この構成によれば、板状部材の数を変更することによってシール部材の圧縮量を容易に調節することが可能である。

いくつかの態様において、蓋部は、第２板部の第２周縁部を除く中央部に設けられ、本体部の開口内に嵌入される嵌入部を更に有する。この構成によれば、第２板部と嵌入部との間に段差が形成されるので、蓋部と本体部の位置決めを容易に行うことができる。

いくつかの態様において、本体部の内部に面する蓋部の一方の面には、電池モジュール、又は、筐体内に収容される電池モジュールとは別の部品が固定されている。この構成によれば、筐体内に電池モジュール又は別の部品を容易に組付けることができる。

本発明によれば、電池パックの製造において、筐体の組立てを容易に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る電池パックを示す斜視図である。（ａ）は図１の電池パックの蓋部を示す斜視図、（ｂ）は蓋部を裏面側から見た図、（ｃ）は蓋部の側面図である。図１の電池パックを示す断面図である。（ａ）は図１の電池パックの蓋部と本体部を組立てる前の状態を示す断面図、（ｂ）は図１の電池パックの蓋部と本体部を組立てた状態を示す断面図である。第１変形例に係る電池パックの筐体の断面図である。第２変形例に係る電池パックの筐体の断面図である。第３変形例に係る電池パックを示す断面図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。

図１を参照して、本実施形態に係る電池パック１００の構成について説明する。電池パック１００は、例えば、電気自動車又はフォークリフトなどといった車両のバッテリーとして使用される。図１に示すように、電池パック１００は、一又は複数の電池モジュールＭと、当該電池モジュールＭを収容する箱状の筐体Ｈとを備えている。

電池パック１００の筐体Ｈは本体部１０と蓋部２０から構成され、全体として略直方体状を呈している。本体部１０は、ベース板１１と、ベース板１１の４辺にそれぞれ設けられた側板１２とを有しており、ベース板１１と対向する面には開口１３が形成されている。ベース板１１及び側板１２は、それぞれ矩形の平板部材である。本体部１０は、例えば、ベース板１１の縁部に側板１２を溶接することによって形成される。蓋部２０は、例えば、ボルトなどの固定部材によって側板１２における開口１３側の端面１２ａに固定され、開口１３を塞いでいる。本体部１０及び蓋部２０を形成する材料としては、例えば、鉄、又はアルミ等の金属材料を用いることができる。

本体部１０の端面１２ａは、第１領域１２ａ１及び第２板部の第２領域１２ａ２を有している（図３及び図４参照）。第１領域１２ａ１は、端面１２ａの幅方向における外部側の環状の領域であり、第２領域１２ａ２は、端面１２ａの幅方向における内部側の環状の領域である。ここで、幅方向とは、本体部１０の内部側から外部側への方向をいう。

シール部材３０は全体として環状を呈しており、その断面は矩形を呈している。シール部材３０は本体部１０と蓋部２０との間に配置され、接着剤などによって側板１２の端面１２ａに固定される。シール部材３０は弾性を有し、蓋部２０に押圧されることにより本体部１０と蓋部２０との間を密閉する。シール部材３０は、例えば、ＥＰＤＭなどといった樹脂材料から形成されている。シール部材３０の厚さｔ３０は、その材料が有する硬さ、又は、圧縮量に対する反力等に基づいて定められ得る。

続いて、図２を参照して、蓋部２０の形状について詳細に説明する。図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態では、蓋部２０は、第１板部２１及び第２板部２２を有する。第１板部２１及び第２板部２２は、それぞれ矩形の平板部材である。第１板部２１及び第２板部２２は、それぞれの中心が一致し、各辺が略平行となるように重ね合わせた状態で接合されている。第２板部２２は、第１板部２１の本体部１０側に配置される。第１板部２１と第２板部２２との間には、第２板部２２の厚さに等しい段差２３が形成されている。なお、蓋部２０は別個の平板部材ではなく、単一の平板部材から形成されていてもよい。

第１板部２１のＸ方向及びＹ方向における寸法は、図１の本体部１０のＸ方向及びＹ方向における寸法とそれぞれ同じである。第２板部２２のＸ方向及びＹ方向における寸法は、第１板部２１のＸ方向及びＹ平面方向の寸法より小さく、本体部１０の開口１３の寸法より大きい。言い換えれば、第２板部２２は、第１板部２１よりも一回り小さい。第１板部２１は、第２板部２２が接合された中央部を除く部分において、シール部材３０を押圧する第１周縁部２１ａを有している。第２板部２２は、本体部１０の開口１３に対向する一面において、本体部１０の端面１２ａに当接する第２周縁部２２ａを有している。

第１板部２１の厚さｔ２１及び第２板部２２の厚さｔ２２は、例えば、それぞれベース板１１の半分の厚さとし、第１板部２１及び第２板部２２を接合した状態でベース板１１と同じ厚さとなるように形成することができる。ただし、第１板部２１の厚さｔ２１及び第２板部２２の厚さｔ２１は、蓋部として十分な強度を有する範囲内で任意に変更することができる。また、第１板部２１の厚さｔ２１及び第２板部２２の厚さｔ２２は異なっていてもよい。

蓋部２０は、例えば、第１板部２１と第２板部２２とを溶接により一体に接合することによって作製される。また、第１板部２１及び第２板部２２は、ボルトなどの締結部材によって一体に接合されてもよい。本体部１０と蓋部２０とを組立てる際には、第２板部２２を端面１２ａの第２領域１２ａ２に合わせて設置し、第１板部２１をシール部材３０に押し当てた状態で、本体部１０に蓋部２０を固定する。蓋部２０の固定には、例えばボルトなどの締結部材が用いられる。

図３は、本体部１０と蓋部２０を組立てた状態の電池パック１００の断面図である。図３に示すように本体部１０の端面１２ａの第１領域１２ａ１には、シール部材３０が配置されている。本体部１０と蓋部２０とを組立てた際、シール部材３０には第１板部２１の第１周縁部２１ａが当接し、端面１２ａの第２領域１２ａ２には、第２板部２２の第２周縁部２２ａが当接する。

第１周縁部２１ａと第２周縁部２２ａとの間には段差２３が形成されている。第１板部２１と端面１２ａとの間の距離は、第２板部２２の厚さｔ２２によって規定される。即ち、第２板部２２の厚さｔ２２によって、第１周縁部２１ａがシール部材３０を圧縮する量が規定される。このように、第２板部２２はスペーサと同等の役割を有するので、個別にスペーサを配置する必要が無く、筐体Ｈの組立てを容易に行うことができる。

また、図４（ａ）に示すように、本体部１０と蓋部２０との間をシール部材３０によって適切に密閉するために、シール部材３０の厚さｔ３０は、第２板部２２の厚さｔ２２より大きくなっている。本体部１０と蓋部２０を組立てた状態においては、図４（ｂ）に示すように、シール部材３０の厚さｔ３０は、第１板部２１によって、第２板部２２の厚さｔ２２まで圧縮される。このように、蓋部２０の厚さの範囲内にシール部材３０が収まるので、所定の強度に応じた蓋部２０の厚みを保ちつつ、電池パック１００の小型化を図ることができる。

次に、図５を参照して、本実施形態の第１変形例に係る電池パック２００について説明する。図５は、電池パック２００の筐体Ｈの断面図である。電池パック２００が電池パック１００と相違する点は、蓋部２０に代えて、複数の板状部材から形成された第２板部２２を有する蓋部２２０を備えた点である。蓋部２２０は、蓋部２０と同様に、第１板部２１と第２板部２２の少なくとも第１板部２１側の１枚を溶接して一体に接合することによって作製することができる。また、ボルトなどの締結部材によって一体に接合されてもよい。

蓋部２２０の第２板部２２は、複数の（例えば２枚の）板状部材から形成されている。このように第２板部２２を構成することにより、第２板部２２における板状部材の枚数を変更することで、第２板部２２の厚さｔ２２を変更することができる。したがって、シール部材３０の圧縮量を容易に調節することが可能である。蓋部２２０のその他の作用効果は蓋部２０の作用効果と同様であるので、その説明を省略する。

続いて、図６を参照して、本実施形態の第２変形例に係る電池パック３００について説明する。図６は、電池パック３００の筐体Ｈの断面図である。電池パック３００が電池パック１００と相違する点は、蓋部２０に代えて、嵌入部２４を有する蓋部３２０を備えた点である。

蓋部３２０は、第１板部２１及び第２板部２２に加え、嵌入部２４を更に備えている。嵌入部２４は、第２板部２２の第２周縁部２２ａを除く中央部に設けられ、嵌入部２４と第２板部２２との間には、段差２５が形成される。嵌入部２４の寸法は、開口１３の寸法よりわずかに小さく形成されている。嵌入部２４は、例えば、板状部材から形成することができる。なお、嵌入部２４は、複数の棒状部材から形成されてもよい。蓋部３２０のその他の構成については蓋部２０と同様であるので、その説明を省略する。蓋部３２０は、第１板部２１、第２板部２２、及び嵌入部２４を溶接して一体に接合することによって作製することができる。また、ボルトなどの締結部材によって一体に接合されてもよい。

蓋部３２０では、第２板部２２の第２周縁部２２ａを除く中央部に嵌入部２４が設けられ、嵌入部２４と第２板部２２との間には、段差２５が形成される。これらの構成により、本体部１０と蓋部３２０とを組立てた際に、嵌入部２４は開口内に嵌入される。これにより、本体部１０と蓋部３２０の位置決めを容易に行うことができる。蓋部３２０のその他の作用効果は蓋部２０の作用効果と同様であるので、その説明を省略する。

次に、図７を参照して、本実施形態の第３変形例に係る電池パック４００について説明する。図７は、電池パック４００を示す断面図である。電池パック４００が電池パック１００と相違する点は、筐体Ｈに収容される電池モジュールのうちの一部の電池モジュールＭＡが固定されている点である。電池モジュールＭＡは、本体部１０の内部に面する第２板部２２の一方の面に固定される。また、電池モジュールＭに限らず、他の部品が第２板部２２に固定されてもよい。電池モジュールＭ又は他の部品の固定には、例えば、ボルトなどの締結部材を用いることができる。このような構成により、筐体Ｈの内部に電池モジュール又は別の部品を容易に組付けることが可能である。

以上、種々の実施形態について説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を採用可能である。例えば、蓋部２２０の第２板部２２に、更に嵌入部２４を形成してもよい。また、蓋部２２０の第２板部２２に電池モジュールＭ又は他の部品を固定してもよい。さらに、蓋部３２０の嵌入部２４に電池モジュールＭ又は他の部品を固定してもよい。シール部材３０の断面形状は矩形に限られず、円形であってもよい。本体部１０の端面１２ａは、筐体Ｈの外部側又は内部側に張り出したフランジ部であってもよい。

１０…本体部、１２ａ…端面、１２ａ１…第１領域、１２ａ２…第２領域、１３…開口、２０…蓋部、２１…第１板部、２１ａ…第１周縁部、２２…第２板部、２２ａ…第２周縁部、２３，２５…段差、２４…嵌入部、３０…シール部材、１００，２００，３００…電池パック、２２０，３２０…蓋部、Ｈ…筐体、Ｍ…電池モジュール。

Claims

箱状の筐体内に電池モジュールが収容された電池パックであって、
前記筐体は、
前記電池モジュールを収容すると共に、一面に開口が設けられ、前記開口を囲むように環状に延びる端面を有する本体部と、
前記本体部の前記一面を覆うように設けられ、前記本体部の前記端面に対面して前記開口を塞ぐ蓋部と、
前記端面と前記蓋部との間に設けられ、前記端面に沿って環状に延び、前記蓋部によって押圧されることで前記本体部と前記蓋部との間を密閉するシール部材と、を備え、
前記本体部の前記端面は、前記本体部の内部側から外部側にかけて幅を有しており、前記シール部材は、前記端面の幅方向における外部側の第１領域に配置されており、
前記蓋部は、
前記本体部の前記一面を覆うと共に、前記シール部材を押圧する第１周縁部を有する第１板部と、
前記第１板部の前記本体部側に配置されて、前記第１板部の前記第１周縁部を除く中央部に設けられると共に、前記端面の幅方向における内部側の第２領域に当接する第２周縁部を有する第２板部と、を有する、電池パック。
前記第１板部と前記第２板部とは、別個の板状部材である、請求項１に記載の電池パック。
前記第２板部は、複数の板状部材から形成されている、請求項１又は２に記載の電池パック。
前記蓋部は、前記第２板部の前記第２周縁部を除く中央部に設けられ、前記本体部の前記開口内に嵌入される嵌入部を更に有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池パック。
前記本体部の内部に面する前記蓋部の一方の面には、前記電池モジュール、又は、前記筐体内に収容される前記電池モジュールとは別の部品が固定されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池パック。