JP2017197012A - 電池パック及び産業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】一部の電池モジュールに代えて重量調整部材を使用する際に、電池パックの重心位置が電池モジュールの並設方向にずれることを防止できる電池パックを提供する。【解決手段】電池パック１４は、筐体１５内に収容された複数の電池モジュール１６と、筐体１５内に収容され、電池モジュール１６と同じ重量を有する重量調整部材１７とを備え、電池モジュール１６は、複数列に並設されるように筐体１５の側壁１８，１９に固定されており、複数列の何れかの列における電池モジュール１６の段数は、複数列の他の列における電池モジュール１６の段数と異なっており、複数列における電池モジュール１６の段数が等しく且つ筐体１５内に重量調整部材１７が収容されていない場合と重心位置が電池モジュール１６の並設方向に対して同じになるように、重量調整部材１７が電池モジュール１６の段数が少ない列に対応する位置に配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、電池パック及び産業車両に関する。

従来の電池パックとしては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の電池パックは、複数の角型電池が並設された複数の電池モジュールと、熱容量を持ち自発熱しないダミーモジュールとを有し、これらの電池モジュール及びダミーモジュールは、筐体内の収容部に収容されている。

特開２０１４−１３５２３６号公報

ところで、電池モジュールが筐体の対向する２つの側壁に複数段ずつ固定された電池パックが存在する。このような電池パックでは、電池モジュールが筐体の上下方向に対して垂直な方向に並設されることになる。ここで、ユーザが小容量の電池パックを要求する場合には、電池パックの重量調整のために、一部の電池モジュールが同じ重量のダミーモジュール（重量調整部材）に置き換えられる。しかし、電池モジュールがダミーモジュールに置き換えられると、電池パックの重心位置が電池モジュールの並設方向にずれることがある。例えば電池パックが産業車両の一つであるフォークリフトに搭載されている場合には、電池モジュールがダミーモジュールに置き換えられることで、電池パックの重心位置がフォークリフトの前後方向にずれると、フォークリフトが不安定になってしまう。

本発明の目的は、一部の電池モジュールに代えて重量調整部材を使用する際に、電池パックの重心位置が電池モジュールの並設方向にずれることを防止できる電池パック及び産業車両を提供することである。

本発明の一態様の電池パックは、筐体と、筐体内に収容された複数の電池モジュールと、筐体内に収容され、電池モジュールと同じ重量を有する重量調整部材とを備え、電池モジュールは、筐体の上下方向に対して垂直な方向に複数列に並設されるように筐体の側壁に固定されており、複数列の何れかの列における電池モジュールの段数は、複数列の他の列における電池モジュールの段数と異なっており、複数列における電池モジュールの段数が等しく且つ筐体内に重量調整部材が収容されていない場合と重心位置が電池モジュールの並設方向に対して同じになるように、重量調整部材が電池モジュールの段数が少ない列に対応する位置に配置されていることを特徴とする。

このように本発明に係る電池パックにおいては、複数列における電池モジュールの段数が等しく且つ筐体内に重量調整部材が収容されていない場合と電池パックの重心位置が電池モジュールの並設方向に対して同じになるように、電池モジュールと同じ重量を有する重量調整部材が電池モジュールの段数が少ない列に対応する位置に配置されている。これにより、一部の電池モジュールに代えて重量調整部材を使用する際に、電池パックの重心位置が電池モジュールの並設方向にずれることが防止される。

重量調整部材は、筐体の底壁の内壁面における電池モジュールの段数が少ない列に対応する位置に載置されていてもよい。この場合には、電池パックの重心が低くなるため、電池パックの安定性が良くなる。

筐体の底壁の内壁面には、重量調整部材を収容する複数の部材収容領域を画成する隔壁が立設されており、重量調整部材は、電池モジュールの段数が少ない列に対応する位置の部材収容領域に収容されていてもよい。この場合には、重量調整部材を筐体の底壁にボルト等で固定しなくて済む。従って、電池パックの組み付け工数を低減することができる。

重量調整部材は、電池モジュールと同じ重量及び比重を有すると共に、電池モジュールの段数が少ない列に対応する側壁における電池モジュールが配置されていない領域に固定されていてもよい。この場合には、一部の電池モジュールが当該電池モジュールと同じ重量及び比重を有する重量調整部材に置き換えられることになるため、電池パックの重心位置を変えないようにすることができる。

本発明の他の態様は、車体と、車体に搭載された電池パックとを備えた産業車両において、電池パックは、筐体と、筐体内に収容された複数の電池モジュールと、筐体内に収容され、電池モジュールと同じ重量を有する重量調整部材とを備え、筐体の上下方向は、車体の上下方向と一致しており、電池モジュールは、筐体の上下方向に対して垂直な方向に複数列に並設されるように筐体の側壁に固定されており、複数列の何れかの列における電池モジュールの段数は、複数列の他の列における電池モジュールの段数と異なっており、複数列における電池モジュールの段数が等しく且つ筐体内に重量調整部材が収容されていない場合と電池パックの重心位置が電池モジュールの並設方向に対して同じになるように、重量調整部材が電池モジュールの段数が少ない列に対応する位置に配置されていることを特徴とする。

このように本発明に係る産業車両においては、複数列における電池モジュールの段数が等しく且つ筐体内に重量調整部材が収容されていない場合と電池パックの重心位置が電池モジュールの並設方向に対して同じになるように、電池モジュールと同じ重量を有する重量調整部材が電池モジュールの段数が少ない列に対応する位置に配置されている。これにより、一部の電池モジュールに代えて重量調整部材を使用する際に、電池パックの重心位置が電池モジュールの並設方向にずれることが防止される。

本発明によれば、一部の電池モジュールに代えて重量調整部材を使用する際に、電池パックの重心位置が電池モジュールの並設方向にずれることを防止できる電池パック及び産業車両が提供される。

本発明の実施形態に係る電池パックを備えたフォークリフトを示す側面図である。 本発明の第１実施形態に係る電池パックを示す側断面図である。 図２に示された電池パックの底部を示す拡大断面図である。 比較例として、筐体の側壁に重量調整部材が固定された状態を示す側断面図である。 図３に示された電池パックの変形例を示す拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電池パックを示す側断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る電池パックを備えたフォークリフトを示す側面図である。図１において、本実施形態に係るフォークリフト１（産業車両）は、カウンタバランス式のフォークリフトである。

フォークリフト１は、車体２と、この車体２の前部に配置された１対の駆動輪３と、車体２の後部に配置された１対の操舵輪４と、車体２の前側に配置された荷役装置５とを備えている。車体２の後部には、車体２の前後方向の釣り合いを取るためのカウンタウェイト６が搭載されている。荷役装置５は、車体２の前端部に立設されたマスト７と、このマスト７にリフトブラケット８を介して取り付けられ、積荷Ｗが積載される１対のフォーク９と、このフォーク９を昇降させるリフトシリンダ１０と、フォーク９を傾動させるティルトシリンダ１１とを有している。

また、フォークリフト１は、駆動輪３を回転駆動させる走行モータ１２と、リフトシリンダ１０及びティルトシリンダ１１に作動油を供給する油圧ポンプ（図示せず）を回転駆動させる荷役モータ１３とを備えている。車体２の中央部には、走行モータ１２及び荷役モータ１３への電力供給源である電池パック１４が搭載されている。

図２は、本発明の第１実施形態に係る電池パックを示す側断面図である。図２において、本実施形態の電池パック１４は、直方体形状の筐体１５と、この筐体１５内に収容された複数（ここでは３つ）の電池モジュール１６と、筐体１５内に収容された重量調整部材１７とを備えている。なお、電池パック１４の上下方向（Ｚ軸方向）は、車体２の上下方向と一致している。

筐体１５は、互いに対向する２つの側壁１８，１９と、各側壁１８，１９の下端同士をつなぐ底壁２０と、各側壁１８，１９の上端同士をつなぐ天壁２１とを有している。筐体１５は、金属（例えば鉄）で形成されている。

電池モジュール１６は、特に詳述はしないが、一方向（Ｙ軸方向）に配列された複数のリチウムイオン二次電池等の電池を有している。電池モジュール１６は、筐体１５の上下方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な側壁１８，１９の対向方向（Ｘ軸方向）に複数列（ここでは２列）に並設されるように、側壁１８，１９にそれぞれボルト（図示せず）で固定されている。電池モジュール１６の並設方向（Ｘ軸方向）は、車体２の前後方向と一致している。

複数列の何れかの列における電池モジュール１６の段数は、複数列の他の列における電池モジュール１６の段数と異なっている。具体的には、側壁１８には、電池モジュール１６が上下２段に固定されている。側壁１９には、電池モジュール１６が１つ固定されている。このとき、側壁１９に固定された電池モジュール１６は、側壁１８の下段に固定された電池モジュール１６と同じ高さ位置に配置されている。側壁１８，１９に固定された電池モジュール１６の正面同士は、対面している。

重量調整部材１７は、電池パック１４の重量バランスを調整するための部材である。重量調整部材１７は、金属（例えば鉄）で形成されている。重量調整部材１７は、平板状を呈している。重量調整部材１７の形状を平板状とすることにより、重量調整部材１７の構造が簡単になり、重量調整部材１７の製作コストが抑えられる。

重量調整部材１７は、電池モジュール１６と同じ重量を有している。なお、ここでいう同じ重量とは、完全に同じ重量だけでなく、重量の違いが僅か（例えば電池モジュール１６の重量の数％程度）というほぼ同じ重量も含んでいる。重量調整部材１７の体積は、電池モジュール１６の体積よりも小さい。従って、重量調整部材１７の密度及び比重は、電池モジュール１６の密度及び比重よりも大きい。

重量調整部材１７は、筐体１５内における電池モジュール１６の段数が少ない列に対応する位置（側壁１９側の位置）の底部に配置されている。具体的には、重量調整部材１７は、図３に示されるように、筐体１５の底壁２０の内壁面２０ａにおける電池モジュール１６の段数が少ない列に対応する位置に載置された状態で、複数のボルト２２により底壁２０に固定されている。重量調整部材１７には、重量調整部材１７の厚さ方向に貫通した複数の貫通孔２３が設けられている。底壁２０には、ボルト２２がねじ込まれる複数のボルト穴２４が設けられている。複数のボルト２２が貫通孔２３を通ってボルト穴２４にねじ込まれることで、重量調整部材１７が底壁２０に固定される。

この時の電池パック１４の重心位置Ｐ（図２参照）は、側壁１８，１９に固定された複数列における電池モジュール１６の段数が２段と等しく且つ筐体１５内に重量調整部材１７が収容されていない場合の電池パック１４の重心位置Ｑ（図２参照）よりも低い。このとき、電池パック１４の重心位置Ｐは、電池モジュール１６の並設方向（車体２の前後方向）に対しては電池パック１４の重心位置Ｑと同じである。なお、ここでいう同じ重心位置とは、完全に同じ重心位置だけでなく、ほぼ同じ重心位置も含んでいる。

図４は、比較例として、筐体の側壁に重量調整部材が固定された状態を示す側断面図である。図４に示される電池パック５０では、重量調整部材１７は、側壁１８，１９のうち電池モジュール１６の段数が少ない列に対応する位置に存在する側壁１９における電池モジュール１６が配置されていない上側領域にボルト（図示せず）で固定されている。従って、側壁１９には、一つの電池モジュール１６の代わりに重量調整部材１７が固定されることとなる。

この時の電池パック５０の重心位置Ｒは、側壁１８，１９に固定された複数列における電池モジュール１６の段数が２段と等しく且つ筐体１５内に重量調整部材１７が収容されていない場合の電池パック５０の重心位置Ｑよりも重量調整部材１７側となる。重量調整部材１７の重量が電池モジュール１６の重量と同じであるにも関わらず、電池パック５０の重心位置が重量調整部材１７側にずれる理由は、重量調整部材１７と電池モジュール１６とで形状及び比重が異なっているためである。フォークリフト１に電池パック５０が搭載されている場合、電池パック５０の重心位置が電池モジュール１６の並設方向（車体２の前後方向）にずれると、フォークリフト１が不安定になってしまう。

これに対し本実施形態では、筐体１５の側壁１８，１９に固定された複数列における電池モジュール１６の段数が等しく且つ筐体１５内に重量調整部材１７が収容されていない場合と電池パック１４の重心位置が電池モジュール１６の並設方向に対して同じになるように、電池モジュール１６と同じ重量を有する重量調整部材１７が電池モジュール１６の段数が少ない列に対応する位置に配置されている。これにより、一部の電池モジュール１６に代えて重量調整部材１７を使用する際に、電池パック１４の重心位置が電池モジュール１６の並設方向にずれることが防止される。その結果、フォークリフト１を安定化させることができる。

また、本実施形態では、重量調整部材１７は、筐体１５の底壁２０の内壁面２０ａにおける電池モジュール１６の段数が少ない列に対応する位置に載置されている。従って、電池パック１４の重心が低くなるため、電池パック１４の安定性が良くなる。

図５は、図３に示された電池パックの変形例を示す拡大断面図である。図５において、筐体１５の底壁２０の内壁面２０ａにおける電池モジュール１６の並設方向の中央部には、重量調整部材１７を収容する複数（ここでは２つ）の部材収容領域３１を画成する隔壁３２が立設されている。隔壁３２は、例えば２つの重量調整部材１７を重ねて部材収容領域３１に収容することが可能な高さ寸法を有している。このとき、隔壁３２の高さ寸法は、重量調整部材１７の厚さの２倍程度である。なお、隔壁３２の高さ寸法としては、特にそれには限られない。

重量調整部材１７は、電池モジュール１６の段数が少ない列に対応する位置の部材収容領域３１に収容されている。重量調整部材１７は、底壁２０の内壁面２０ａに載置されている。このとき、重量調整部材１７は、側壁１９及び隔壁３２により位置決めされ、底壁２０には固定されない。このため、重量調整部材１７には、上記の貫通孔２３は設けられていない。

このように本変形例においては、隔壁３２により画成された部材収容領域３１に重量調整部材１７を収容することにより、重量調整部材１７を筐体１５の底壁２０にボルト等で固定しなくて済む。従って、重量調整部材１７の穴開け加工及び底壁２０のネジ加工が不要となるため、電池パック１４の製造コストを削減することができる。また、電池パック１４の組み付け工数を低減することができる。

図６は、本発明の第２実施形態に係る電池パックを示す側断面図である。図６において、本実施形態の電池パック１４は、上記の重量調整部材１７に代えて、重量調整部材４０を備えている。重量調整部材４０は、上記の重量調整部材１７と同様の金属で形成されている。重量調整部材４０は、角筒状を呈している。重量調整部材４０は、電池モジュール１６と同じ重量及び比重を有している。なお、ここでいう同じ比重とは、完全に同じ比重だけでなく、ほぼ同じ比重も含んでいる。

重量調整部材４０は、側壁１８，１９のうち電池モジュール１６の段数が少ない列に対応する側壁１９における電池モジュール１６が配置されていない上側領域にボルト（図示せず）で固定されている。従って、側壁１９には、一つの電池モジュール１６の代わりに重量調整部材４０が固定されることとなる。

この時の電池パック１４の重心位置Ｐは、側壁１８，１９に固定された複数列における電池モジュール１６の段数が２段と等しく且つ筐体１５内に重量調整部材４０が収容されていない場合の電池パック１４の重心位置と同じである。

本実施形態においても、筐体１５の側壁１８，１９に固定された複数列における電池モジュール１６の段数が等しく且つ筐体１５内に重量調整部材４０が収容されていない場合と電池パック１４の重心位置が電池モジュール１６の並設方向に対して同じになるように、電池モジュール１６と同じ重量を有する重量調整部材４０が電池モジュール１６の段数が少ない列に対応する位置に配置されている。これにより、一部の電池モジュール１６に代えて重量調整部材４０を使用する際に、電池パック１４の重心位置が電池モジュール１６の並設方向にずれることが防止される。

また、本実施形態では、重量調整部材４０は、電池モジュール１６と同じ重量及び比重を有すると共に、筐体１５の側壁１８，１９のうち電池モジュール１６の段数が少ない列に対応する側壁１９における電池モジュール１６が配置されていない領域に固定されている。従って、一部の電池モジュール１６が当該電池モジュール１６と同じ重量及び比重を有する重量調整部材４０に置き換えられることになるため、電池パック１４の重心位置を変えないようにすることができる。

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記第１実施形態では、平板状の重量調整部材１７が使用されているが、特にその形態には限られず、電池モジュール１６と同じ重量を有するのであれば、重量調整部材１７の形状としてはブロック状等であってもよい。また、上記第２実施形態では、角筒状の重量調整部材４０が使用されているが、特にその形態には限られず、電池モジュール１６と同じ重量及び比重を有するのであれば、重量調整部材４０の形状としてはブロック状等であってもよい。

また、上記実施形態では、筐体１５の一方の側壁１８に電池モジュール１６が上下２段に固定され、筐体１５の他方の側壁１９に電池モジュール１６が１つ固定されているが、側壁１８，１９に固定される電池モジュール１６の段数としては、特にそれに限られず、側壁１８に固定された電池モジュール１６の段数と側壁１９に固定された電池モジュール１６の段数とが異なっていればよい。このとき、例えば側壁１８に固定された電池モジュール１６の段数と側壁１９に固定された電池モジュール１６の段数との差が２段である場合には、重量調整部材１７または重量調整部材４０が電池モジュール１６の段数が少ない列に対応する位置に存在する側壁に上下２段で配置されることになる。

また、上記実施形態では、電池モジュール１６が側壁１８，１９の対向方向（Ｘ軸方向）に複数列に並設されているが、特にその形態には限られず、電池モジュール１６が電池の配列方向（Ｙ軸方向）に複数列に並設されていてもよい。この場合でも、重量調整部材１７は、筐体１５内における電池モジュール１６の段数が少ない列に対応する位置に配置される。これにより、電池パック１４の重心位置が電池モジュール１６の並設方向にずれることが防止される。

さらに、上記実施形態では、電池パック１４がフォークリフト１に搭載されているが、特にその形態には限られず、フォークリフト以外の産業車両に電池パック１４を搭載してもよい。また、本発明は、そのような産業車両以外にも、電池パック１４の重心位置が電池モジュール１６の並設方向に対してずれると不都合が生じるような車両及び設備等であれば、適用可能である。

１…フォークリフト（産業車両）、２…車体、１４…電池パック、１５…筐体、１６…電池モジュール、１７…重量調整部材、１８，１９…側壁、２０…底壁、２０ａ…内壁面、３１…部材収容領域、３２…隔壁、４０…重量調整部材、Ｐ…重心位置。

Claims (5)

1. 筐体と、
   前記筐体内に収容された複数の電池モジュールと、
   前記筐体内に収容され、前記電池モジュールと同じ重量を有する重量調整部材とを備え、
   前記電池モジュールは、前記筐体の上下方向に対して垂直な方向に複数列に並設されるように前記筐体の側壁に固定されており、
   前記複数列の何れかの列における前記電池モジュールの段数は、前記複数列の他の列における前記電池モジュールの段数と異なっており、
   前記複数列における前記電池モジュールの段数が等しく且つ前記筐体内に前記重量調整部材が収容されていない場合と重心位置が前記電池モジュールの並設方向に対して同じになるように、前記重量調整部材が前記電池モジュールの段数が少ない列に対応する位置に配置されていることを特徴とする電池パック。
2. 前記重量調整部材は、前記筐体の底壁の内壁面における前記電池モジュールの段数が少ない列に対応する位置に載置されていることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
3. 前記筐体の底壁の内壁面には、前記重量調整部材を収容する複数の部材収容領域を画成する隔壁が立設されており、
   前記重量調整部材は、前記電池モジュールの段数が少ない列に対応する位置の前記部材収容領域に収容されていることを特徴とする請求項２記載の電池パック。
4. 前記重量調整部材は、前記電池モジュールと同じ重量及び比重を有すると共に、前記電池モジュールの段数が少ない列に対応する前記側壁における前記電池モジュールが配置されていない領域に固定されていることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
5. 車体と、前記車体に搭載された電池パックとを備えた産業車両において、
   前記電池パックは、筐体と、前記筐体内に収容された複数の電池モジュールと、前記筐体内に収容され、前記電池モジュールと同じ重量を有する重量調整部材とを備え、
   前記筐体の上下方向は、前記車体の上下方向と一致しており、
   前記電池モジュールは、前記筐体の上下方向に対して垂直な方向に複数列に並設されるように前記筐体の側壁に固定されており、
   前記複数列の何れかの列における前記電池モジュールの段数は、前記複数列の他の列における前記電池モジュールの段数と異なっており、
   前記複数列における前記電池モジュールの段数が等しく且つ前記筐体内に前記重量調整部材が収容されていない場合と前記電池パックの重心位置が前記電池モジュールの並設方向に対して同じになるように、前記重量調整部材が前記電池モジュールの段数が少ない列に対応する位置に配置されていることを特徴とする産業車両。

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