JP2018037185A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】水などの液体がケース内に侵入して電池モジュールに付着することを抑制することが可能な電池パックを提供する。【解決手段】電池パック１は、電池モジュール１０と、電池モジュール１０を収容するケース２０であり、上下方向に延在する開口部２４を有する本体２２及び本体２２の開口部２４を塞ぐ蓋２８を有するケース２０と、ケース２０の本体２２と蓋２８との間に設けられ開口部２４を囲むように延在するシール部材３０と、を備える。シール部材３０は、第１の端部３１１及び第２の端部３２１を有しており、第１の端部３１１及び第２の端部３２１は、電池モジュール１０よりも下方の位置で互いに接触している。【選択図】図１

Description

本発明は、電池パックに関する。

従来より、複数の電池セルを含む電池モジュールと、電池モジュールを収容するケースとを備える電池パックが知られている（例えば特許文献１参照）。ケースは、開口部を有するケース本体と、ケース本体の開口部を塞ぐ蓋とを有する。

特開２００８−２５１３５２号公報

水などの液体がケース内に侵入し、電池モジュールに付着すると、電池セル同士が短絡する等の問題が生じるおそれがある。液体のケース内への侵入を防ぐために、ケース本体と蓋との間にシール部材を設けることが考えられる。例えば、ケース本体の開口部を囲むように長尺状のシール部材を設けることで、開口部の形状に合わせてシール部材を柔軟に配置できる。しかしこの場合、シール部材の端部同士の接触部分におけるシール性能が、シール部材の他の部分におけるシール性能よりも低くなりやすいので、接触部分を介して液体がケース内に侵入してしまう可能性がある。

本発明の一側面は、水などの液体がケース内に侵入して電池モジュールに付着することを抑制することが可能な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、電池モジュールと、電池モジュールを収容するケースであり、上下方向に延在する開口部を有する本体及び本体の開口部を塞ぐ蓋を有するケースと、ケースの本体と蓋との間に設けられ開口部を囲むように延在するシール部材と、を備え、シール部材は、第１の端部及び第２の端部を有しており、第１の端部及び第２の端部は、電池モジュールよりも下方の位置で互いに接触している。

上記の電池パックは、ケースの本体と蓋との間に設けられ開口部を囲むように延在するシール部材を備えているので、水などの液体がケース内に侵入することを抑制できる。ここで、シール部材の第１の端部及び第２の端部の接触部分を介して液体がケース内に侵入する可能性があるが、上記電池パックでは、シール部材の第１の端部及び第２の端部は、電池モジュールよりも下方の位置で互いに接触している。そのため、仮に液体が接触部分を介してケース内に侵入したとしても、液体は、ケース内における電池モジュールよりも下方の領域に留まり、電池モジュールには到達しない。よって、水などの液体がケース内に侵入して電池モジュールに付着することを抑制することができる。

第１の端部は、上方から下方に向かって延在しており、第１の端部は、第２の端部に対して開口部の反対側に位置しており、第１の端部及び第２の端部は、互いに面接触していてもよい。このように第１の端部と第２の端部とが互いに面接触していることによって、接触部分でのシール性能を高めることができる。また、例えば、ケース外において上方から下方に向かって流れてきた液体は、第２の端部に対して開口部の反対側（すなわち開口部の外側）に位置する第１の端部の延在方向に沿って流れることになるので、液体がケース内に侵入しにくくなる。さらに、仮にケース内に液体が侵入した場合でも、ケース内の液体が第１の端部に沿って上方から下方に流れ、液体がケース外に排出される可能性もある。

第２の端部は、下方から上方に向かって延在していてもよい。あるいは、第２の端部は、上方から下方に向かって延在していてもよい。このように第２の端部も上方又は下方に延在することによって、第１の端部及び第２の端部の接触面積が確保しやすくなる。

電池パックは、ケース内において電池モジュールよりも下方に配置された重量調整用部材を更に備えてもよい。これにより、ケース内における電池モジュールの下方のスペースを活用しつつ、電池パックの重量を調整することができる。

ケースは、下方に向かって凹む凹部をケースの上部に有していてもよい。これにより、ケースの凹部に溜まった水などの液体がケース外において上方から下方に向かって流れてきた場合でも、上述の原理により、液体がケース内に侵入して電池モジュールに付着することを抑制することができる。

本発明の一側面によれば、水などの液体がケース内に侵入して電池モジュールに付着することを抑制することが可能になる。

実施形態に係る電池パックの分解斜視図である。 電池パックのケース本体の開口部の正面図である。 変形例に係る電池パックのケース本体の開口部の正面図である。 別の変形例に係る電池パックのケース本体の開口部の正面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。図には、ＸＹＺ直交座標系が示される。Ｚ軸正方向は鉛直上方向を示し、Ｚ軸負方向は鉛直下方向を示す。以下の説明において、「上」は鉛直上方を示し、「下」は鉛直下方を示すものとする。

図１は、実施形態に係る電池パックの分解斜視図である。図２は、図１に示す電池パックのケース本体の開口部の正面図である。

電池パック１は、複数の電池モジュール１０と、ケース２０と、シール部材３０と、重量調整用部材４０とを備えている。電池モジュール１０の数はとくに限定されない。電池パック１は、例えば、フォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両に搭載される。その場合、電池パック１は、図１及び図２に示される方向に配置された状態で使用され得る。

電池モジュール１０は、複数の電池セル１２を含んでいる。電池セル１２は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池であってよい。電池モジュール１０では、それら複数の電池セル１２同士が電気的に接続されている。

ケース２０は、第１の収容部２２１及び第２の収容部２２２を含んでいる。第１の収容部２２１の収容部は、電池モジュール１０及び重量調整用部材４０を収容する部分である。第２の収容部２２２は、例えば図示しない制御装置等を収容する部分である。制御装置は、電池モジュール１０の温度及び／又は電圧を監視するための監視ＥＣＵ（Electronic Control Unit）、及びＦＥＴリレー等の電子部品を含み得る。第２の収容部２２２の大きさは、第１の収容部２２１よりも小さい。第２の収容部２２２は、第１の収容部２２１の上方に突設されている。ケース２０の材質の例は金属であり、例えば鉄である。

具体的に、ケース２０は、本体２２と、蓋２８とを有している。本体２２は、上下方向に（より具体的にはＸＹ平面に）延在する開口部２４をする。本体２２は、開口部２４の開口面に対向する側壁部２２ａも有している。側壁部２２ａは、蓋２８に対向する部分とも言える。各電池モジュール１０は、例えば本体２２の側壁部２２ａ上に固定されている。蓋２８は、本体２２の開口部２４を塞ぐように本体２２に取り付けられる。

本体２２は、本体２２の側壁部２２ａの各縁部から蓋２８側（Ｘ軸正方向）に延在する側壁部を更に有している。これら側壁部のうち一部の側壁部を、側壁部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｈと称し図示する。上述の第１の収容部２２１は、ケース２０に後述の切欠部２５が設けられている点を除き、全体として概ね直方体形状を有しており、側壁部２２ａの一部と、側壁部２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅと、蓋２８の一部とによって構成される。側壁部２２ｂ及び側壁部２２ｃは、互いに対向するように水平方向（ＸＹ平面）に延在している。側壁部２２ｂ及び側壁部２２ｃのうち、側壁部２２ｂは下方に位置し、側壁部２２ｃは上方に位置している。側壁部２２ｃは、Ｙ軸方向において２つの部分に分離しており、２つの部分の間に、第２の収容部２２２が突設されている。側壁部２２ｄ及び側壁部２２ｅは、ＸＺ平面に延在している。側壁部２２ｂ及び側壁部２２ｃは、側壁部２２ｄと、側壁部２２ｅ及び切欠部２５とによって繋がっている。

第２の収容部２２２は、側壁部２２ａの一部と、側壁部２２ｆ、２２ｇ及び２２ｈと、蓋２８の一部とによって構成される。第２の収容部２２２は、Ｙ軸方向において、第１の収容部２２１のほぼ中央に位置している。側壁部２２ｆ及び側壁部２２ｈは、上述のように分離した側壁部２２ｃの２つの部分の各端部から、上方に突出するように設けられる。側壁部２２ｆ及び側壁部２２ｈは対向するようにＸＺ平面に延在している。側壁部２２ｇは、ＸＹ平面に延在し、側壁部２２ｆ及び側壁部２２ｈにおける側壁部２２ｃとは反対側の端部同士を繋いでいる。

切欠部２５は、側壁部２２ｃと側壁部２２ｅとの間に設けられる。切欠部２５には、コネクタ２５ａが設けられる。コネクタ２５ａは、例えば充電コネクタであり、各電池モジュール１０と電気的に接続される。

電池パック１は、凹部２６及び凹部２７を更に備えていてもよい。凹部２６及び凹部２７は、ケース２０の上部に設けられ、下方に向かって凹んでいる。凹部２６及び凹部２７は、Ｙ軸方向において、第２の収容部２２２の両側にそれぞれ位置する。凹部２６及び凹部２７は、Ｙ軸方向でみたときに、例えばＵ次形状を有する。

凹部２６及び凹部２７を設けることによって、例えば、凹部２６及び凹部２７に外部部品を配置することができる。外部部品は、電池パック１の外部に露出して配置される部品である。外部部品の例は、電池パック１の外部との接続に用いられるコネクタ、当該コネクタに接続されるハーネス、及び制御用ランプである。また、凹部２６及び凹部２７を設けることによって、電池パック１において、第２の収容部２２２が設けられていない部分の高さと、第２の収容部２２２が設けられた部分の高さとを揃えることができる。

具体的に、凹部２６は、側壁部２２ｃと、側壁部２２ｃの両縁部からそれぞれ上方に延在する側壁部２６ｂ及び側壁部２６ｃとによって構成される。側壁部２６ｃは、蓋２８の一部であってよい。凹部２６において、側壁部２６ｂ及び側壁部２６ｃは互いに対向しており、側壁部２２ｃが側壁部２６ｂ及び側壁部２６ｃを繋いでいる。Ｚ軸方向において、側壁部２６ｂ及び側壁部２６ｃの上端の位置は、側壁部２２ｇの上面の位置と同じであってもよい。凹部２７は、第２の収容部２２２を挟んで凹部２６とは反対側に位置している。凹部２７は、側壁部２２ｃと、側壁部２２ｃの両縁部からそれぞれ上方に延在する側壁部２７ｂ及び側壁部２７ｃとによって構成される。側壁部２７ｃは、蓋２８の一部であってよい。凹部２７において、側壁部２７ｂ及び側壁部２７ｃは互いに対向しており、側壁部２２ｃが側壁部２７ｂ及び側壁部２７ｃを繋いでいる。Ｚ軸方向において、側壁部２７ｂ及び側壁部２７ｃの上端の位置は、側壁部２２ｇの上面の位置と同じであってもよい。

シール部材３０は、ケース２０を密閉するために用いられる。シール部材３０は例えば長尺状の棒材で構成される。棒材の延在方向でみたときに、シール部材３０は、例えば略矩形形状の断面を有する。シール部材３０は、ケース２０の本体２２と、蓋２８との間に設けられ、開口部２４を囲むように延在する。具体的に、シール部材３０は、側壁部２２ａの各縁部からＸ軸正方向に延在する側壁部（側壁部２２ａ〜２２ｇ等）の先端の端面上に配置されている。これにより、各端面と蓋２８との隙間がシール部材３０によってシールされる。例えば各端面上に、シール部材３０の位置決めを行うためのガイド部材（不図示）が設けられており、シール部材３０は、当該ガイド部材に沿って配置され得る。シール部材３０の材質の例は、ゴムまたは樹脂である。

図１及び図２に示される例では、シール部材３０は、二つの長尺状の棒材で構成される。一方の棒材を、上方部分３１と称し図示する。他方の棒材を、下方部分３２と称し図示する。上方部分３１の先端及び基端におけるそれぞれの端部を、第１の端部３１１と称し図示する。下方部分３２の先端及び基端におけるそれぞれの端部を、第２の端部３２１と称し図示する。シール部材３０において、第１の端部３１１と、第２の端部３２１とは、互いに接触している。本実施形態では、第１の端部３１１及び第２の端部３２１は、電池モジュール１０よりも下方の位置（Ｚ軸負方向側の位置）で互いに接触している。本実施形態のように複数の電池モジュール１０がケース２０に収容されている場合には、第１の端部３１１及び第２の端部３２１は、いずれの電池モジュール１０よりも下方の位置で互いに接触している。図１及び図２に示される例では、第１の端部３１１及び第２の端部３２１は、側壁部２２ｂ及び側壁部２２ｄの接続部分（コーナー部分）の近くと、側壁部２２ｂ及び側壁部２２ｅの接続部分（コーナー部分）の近くとにおいて、それぞれ互いに接触している。

図１及び図２に示される例では、第１の端部３１１は、上方から下方に向かって延在しており、第２の端部３２１の端部は、下方から上方に向かって延在している。第１の端部３１１は、第２の端部３２１に対して開口部２４の反対側に位置している。第１の端部３１１及び第２の端部３２１は、互いに面接触している。具体的に、図２に示されるように、第１の端部３１１は、開口部２４を正面から見たときに（Ｘ軸方向で見たときに）、第２の端部３２１に接触する接触面３１１ａを第１の端部３１１の内側（開口部２４側）に有している。第２の端部３２１は、第１の端部３１１に接触する接触面３２１ａを第２の端部３２１の外側（開口部２４とは反対側）に有している。そして、接触面３１１ａと接触面３２１ａとが互いに接触している。

重量調整用部材４０は、電池パック１の重量を調整するための部材（ウェイト）である。本実施形態では、重量調整用部材４０は、ケース２０内において、電池モジュール１０の下方に配置される。これにより、電池パック１の重心を下げることができる。重量調整用部材４０の材質は、上述のケース２０の材質と同じであってもよい。重量調整用部材４０は、例えば溶接によって、本体２２の側壁部２２ａに固定される。

以上説明した電池パック１は、ケース２０の本体２２と蓋２８との間に設けられ開口部２４を囲むように延在するシール部材３０を備えているので、水などの液体がケース２０内に侵入することを抑制できる。ここで、シール部材３０の第１の端部３１１及び第２の端部３２１の接触部分を介して液体がケース内に侵入する可能性があるが、電池パック１では、シール部材３０の第１の端部３１１及び第２の端部３２１は、電池モジュール１０よりも下方の位置で互いに接触している。そのため、仮に液体が第１の端部３１１及び第２の端部３２１の接触部分を介してケース内に侵入したとしても、液体は、ケース２０内における電池モジュール１０よりも下方の領域に留まり、電池モジュール１０には到達しない。よって、水などの液体がケース２０内に侵入して電池モジュール１０に付着することを抑制することができる。

第１の端部３１１は、上方から下方に向かって延在しており、第１の端部３１１は、第２の端部３２１に対して開口部２４の反対側に位置しており、第１の端部３１１及び第２の端部３２１は、互いに面接触していてもよい。このように第１の端部３１１と第２の端部３２１とが互いに面接触していることによって、第１の端部３１１と第２の端部３２１との接触部分でのシール性能を高めることができる。また、例えば、ケース２０外において上方から下方に向かって流れてきた液体は、第２の端部３２１に対して開口部２４の反対側（すなわち開口部２４の外側）に位置する第１の端部３１１の延在方向（Ｚ軸負方向）に沿って流れることになるので、液体がケース２０内に侵入しにくくなる。さらに、仮にケース２０内に液体が侵入した場合でも、ケース２０内の液体が第１の端部３１１に沿って上方から下方に流れ、液体がケース２０外に排出される可能性もある。

第２の端部３２１は、下方から上方に向かって延在していてもよい。このように第１の端部３１１が上方から下方に向かって延在し、第２の端部３２１が下方から上方に向かって延在することによって、第１の端部３１１及び第２の端部３２１がいずれも上下方向に向かって延在することになるので、第１の端部３１１及び第２の端部３２１の接触面積が確保しやすくなる。

電池パック１は、ケース２０内において電池モジュール１０よりも下方に配置された重量調整用部材４０を更に備えてもよい。これにより、ケース２０内における電池モジュール１０の下方のスペースを活用しつつ、電池パック１の重量を調整することができる。

ケース２０は、下方に向かって凹む凹部２６、２７をケース２０の上部に有していてもよい。この場合、ケース２０の凹部２６、２７に溜まった水などの液体がケース２０外において上方から下方に向かって流れる場合がある。例えば、凹部２６に溜まった水は、凹部２６で囲まれていない部分（側壁部２２ｆとは反対側の部分）を通り、側壁部２２ｅへ流れ落ちて行く可能性がある。凹部２７に溜まった水は、凹部２７で囲まれていない部分（側壁部２２ｈとは反対側の部分）を通り、側壁部２２ｄへ流れ落ちて行く可能性がある。このように液体が上方から下方に向かって流れる場合でも、上述の原理により、液体がケース２０内に侵入して電池モジュール１０に付着することを抑制することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、シール部材の第２の端部が下方から上方に向かって延在している例について説明したが、シール部材の第２の端部も、第１の端部と同様に上方から下方に向かって延在していてもよい。図３は、そのような変形例に係る電池パックのケース本体の開口部の正面図である。この変形例に係る電池パック１Ａは、電池パック１（図１及び図２）と比較して、シール部材３０に代えてシール部材５０を含む点において相違する。それ以外の部分については、電池パック１の対応する部分と同様である。シール部材５０は、上方部分５１と、下方部分５２との２つの長尺状の棒材で構成される。上方部分５１の先端及び基端におけるそれぞれの端部を、第１の端部５１１と称し図示する。下方部分５２の先端及び基端におけるそれぞれの端部を、第２の端部５２１と称し図示する。上方部分５１の第１の端部５１１と、下方部分５２の第２の端部５２１とは、電池モジュール１０よりも下方の位置で互いに接触している。

電池パック１Ａでは、第１の端部５１１は、上方から下方に向かって延在しており、第２の端部５２１も、上方から下方に向かって延在している。第１の端部５１１は、第２の端部５２１に対して開口部２４の反対側に位置している。第１の端部５１１及び第２の端部５２１は、互いに面接触している。すなわち、第１の端部５１１は、開口部２４を正面から見たときに（Ｘ軸方向で見たときに）、内側に位置する接触面５１１ａを有している。第２の端部５２１は、外側に位置する接触面５２１ａを有している。そして、接触面５１１ａと接触面５２１ａとが互いに接触している。

このように第２の端部５２１が上方から下方に向かって延在する場合も、第１の端部５１１及び第２の端部５２１がいずれも上下方向に向かって延在することになるので、第１の端部５１１及び第２の端部５２１の接触面積が確保しやすくなる。

また、上記実施形態では、シール部材が上方部分と下方部分の２つの二つの長尺状の棒材で構成される例について説明したが、シール部材を構成する棒材の数はこれに限定されない。例えば、シール部材は、一つの長尺状の棒材で構成されてもよい。図４は、そのような変形例に係る電池パックのケース本体の開口部の正面図である。この変形例に係る電池パック１Ｂは、電池パック１（図１及び図２）と比較して、シール部材３０に代えてシール部材６０を含む点において相違する。それ以外の部分については、電池パック１の対応する部分と同様である。シール部材６０は、一つの長尺状の棒材で構成される。シール部材６０の先端及び基端におけるそれぞれの端部のうち、一方の端部を第１の端部６１と称し図示する。シール部材６０の他方の端部を第２の端部６２と称し図示する。第１の端部６１と第２の端部６２とは、電池モジュール１０よりも下方の位置で互いに接触している。図４に示される例では、第１の端部６１及び第２の端部６２は、側壁部２２ｂの中央部分において互いに接触している。

電池パック１Ｂでは、第１の端部６１及び第２の端部６２は、水平方向（Ｙ軸方向）に向かって延在している。具体的に、第１の端部６１はＹ軸負方向に向かって、第２の端部６２はＹ軸正方向に向かってそれぞれ延在している。第１の端部６１は、第２の端部６２に対して開口部２４の反対側に位置している。第１の端部６１及び第２の端部６２は、互いに面接触している。すなわち、第１の端部６１は、開口部２４を正面から見たときに（Ｘ軸方向で見たときに）、内側に位置する接触面６１ａを有している。第２の端部６２は、外側に位置する接触面６２ａを有している。そして、接触面６１ａと接触面６２ａとが互いに接触している。

また、上記実施形態では、電池パックが重量調整用部材４０を備える例について説明したが、電池パックは重量調整用部材４０を備えていなくてもよい。

１、１Ａ、１Ｂ…電池パック、１０…電池モジュール、２０…ケース、２４…開口部、２８…蓋、３０、５０、６０…シール部材、４０…重量調整用部材、３１１、５１１、６１…第１の端部、３２１、５２１、６２…第２の端部、２６、２７…凹部。

Claims (6)

1. 電池モジュールと、
   前記電池モジュールを収容するケースであり、上下方向に延在する開口部を有する本体及び前記本体の前記開口部を塞ぐ蓋を有する前記ケースと、
   前記ケースの前記本体と前記蓋との間に設けられ前記開口部を囲むように延在するシール部材と、
   を備え、
   前記シール部材は、第１の端部及び第２の端部を有しており、
   前記第１の端部及び前記第２の端部は、前記電池モジュールよりも下方の位置で互いに接触している、
   電池パック。
2. 前記第１の端部は、上方から前記下方に向かって延在しており、
   前記第１の端部は、前記第２の端部に対して前記開口部の反対側に位置しており、
   前記第１の端部及び前記第２の端部は、互いに面接触している、
   請求項１に記載の電池パック。
3. 前記第２の端部は、前記下方から前記上方に向かって延在している、
   請求項２に記載の電池パック。
4. 前記第２の端部は、前記上方から前記下方に向かって延在している、
   請求項２に記載の電池パック。
5. 前記ケース内において前記電池モジュールよりも下方に配置された重量調整用部材を更に備える、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池パック。
6. 前記ケースは、前記下方に向かって凹む凹部を前記ケースの上部に有している、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池パック。

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