JP2018206687A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】パック部材の強度を向上することができる電池パックを提供する。【解決手段】電池が配置される第１パック部材と、電池を挟んで第１パック部材に組付けられる第２パック部材と、第１パック部材と第２パック部材とに設けられ第１パック部材と第２パック部材との組付状態を保持する係止部とを備えた電池パックにおいて、第１パック部材と第２パック部材とが、樹脂からなり、係止部が、撓み可能に設けられた係合部と、係合部が係合される被係合部１３とを有し、被係合部１３を、パック部材の内部に埋設部１７を介して埋め込まれた撓み不能な金属部材１５の露出する露出部１９に設け、埋設部１７を、角部２１をＲ形状に形成した。【選択図】図６

Description

本発明は、電池パックに関する。

従来、電池パックとしては、電池としての電池セルが配置された第１パック部材としての第１のケースと、電池セルを挟んで第１のケースに組付けられた第２パック部材としての第２のケースと、第１のケースと第２のケースとに設けられ第１のケースと第２のケースとの組付状態を保持する係止部とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この電池パックでは、第１のケースと第２のケースとが樹脂からなり、係止部が第１のケースに設けられた被係合部としての受け用穴と、第２のケースに設けられた係合部としての引っ掛け爪とを有し、引っ掛け爪を受け用穴に係合させることにより第１のケースと第２のケースとの組付状態が保持される。

しかしながら、上記特許文献１のような電池パックでは、係止部としての引っ掛け爪と受け用穴とが樹脂からなるので、係止部の機械的強度が低く、衝撃や振動などによって係止部の係合が外れてしまう恐れがあった。

そこで、係止部の耐衝撃性や耐振動性を向上させるために、撓み不能な金属部材の一端を樹脂からなるパック部材にインサート成形し、パック部材から露出する金属部材の他端に撓み可能な係合部が係合される被係合部を設けることが考えられる。

このような樹脂からなるパック部材の内部に金属部材をインサート成形する電池パックとしては、金属部材としてのＰ極バスバーの埋設部としての連結部がモールド樹脂内に埋め込まれ、被係合部としての外部接続端子部がモールド樹脂から露出する露出部に設けられたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

この上記特許文献２の樹脂に対する金属部材のインサート成形を特許文献１の係止部に適用することにより、係止部における被係合部の機械的強度を高めることができ、係止部の耐衝撃性や耐振動性を向上させることができる。

特開２００８−２７６１６号公報 特開２０１３−２１１３２４号公報

しかしながら、上記特許文献２のような電池パックでは、金属部材の樹脂の内部に埋め込まれる埋設部に角部があるので、インサート成形時の樹脂の流動性が悪く、パック部材の強度が低くなり、温度変化などによって樹脂と金属部材とに膨張や収縮が起こると破損が生じる恐れがあった。

そこで、この発明は、パック部材の強度を向上することができる電池パックの提供を目的としている。

請求項１記載の発明は、電池が配置される第１パック部材と、前記電池を挟んで前記第１パック部材に組付けられる第２パック部材と、前記第１パック部材と前記第２パック部材とに設けられ前記第１パック部材と前記第２パック部材との組付状態を保持する係止部とを備えた電池パックであって、前記第１パック部材と前記第２パック部材とは、樹脂からなり、前記係止部は、前記第１パック部材と前記第２パック部材とのうちいずれか一方に連続する一部材で撓み可能に設けられた係合部と、他方に設けられ前記係合部が係合される被係合部とを有し、前記被係合部は、前記第１パック部材と前記第２パック部材とのうち他方の内部に埋設部を介して埋め込まれた撓み不能な金属部材の露出する露出部に設けられ、前記埋設部は、角部がＲ形状に形成されていることを特徴とする。

この電池パックでは、埋設部の角部が、Ｒ形状に形成されているので、インサート成形時の樹脂の流動性を向上でき、パック部材の強度を向上させ、温度変化などによってパック部材と金属部材とに生じる膨張や収縮による破損を抑制することができる。

従って、このような電池パックでは、パック部材の強度を向上することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電池パックであって、前記埋設部には、前記被係合部が対称形状に設けられていることを特徴とする。

この電池パックでは、埋設部に、被係合部が対称形状に設けられているので、金属部材の樹脂へのインサート成形時に、金属部材の露出部側をパック部材の内部側に配置させたとしても、パック部材の埋設部側の被係合部をパック部材から露出させ、この被係合部を係合部に係合させることができる。

このため、インサート成形時における金属部材の方向性を注意する必要がなく、生産性を向上することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の電池パックであって、前記被係合部は、前記金属部材を貫通する孔で形成されていることを特徴とする。

この電池パックでは、被係合部が、金属部材を貫通する孔で形成されているので、インサート成形時に被係合部内に樹脂を流入させることができ、金属部材をパック部材に安定して保持することができる。

本発明によれば、パック部材の強度を向上することができる電池パックを提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る電池パックの分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電池パックの第１パック部材の一部を断面とした要部拡大斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電池パックの第２パック部材の要部拡大斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電池パックの一部を断面とした要部拡大斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電池パックの要部拡大断面図である。 本発明の実施の形態に係る電池パックの金属部材の正面図である。 本発明の実施の形態に係る電池パックの第２パック部材の要部拡大斜視図である。 （ａ）は角部をＲ形状としていない金属部材を樹脂にインサート成形した斜視図である。（ｂ）は角部をＲ形状とした金属部材を樹脂にインサート成形した斜視図である。 （ａ）は角部をＲ形状としていない金属部材を樹脂にインサート成形するときの斜視図である。（ｂ）は角部をＲ形状とした金属部材を樹脂にインサート成形するときの斜視図である。 （ａ）は角部をＲ形状としていない金属部材に対する樹脂のフローを示す図である。（ｂ）は角部をＲ形状とした金属部材に対する樹脂のフローを示す図である。 （ａ）は角部をＲ形状としていない金属部材を樹脂にインサート成形したときの周囲温度に対する樹脂の温度変化を示す図である。（ｂ）は角部をＲ形状とした金属部材を樹脂にインサート成形したときの周囲温度に対する樹脂の温度変化を示す図である。

図１〜図１１を用いて本発明の実施の形態に係る電池パックについて説明する。

本実施の形態に係る電池パック１は、電池が配置される第１パック部材５と、電池を挟んで第１パック部材５に組付けられる第２パック部材７と、第１パック部材５と第２パック部材７とに設けられ第１パック部材５と第２パック部材７との組付状態を保持する係止部９とを備えている。

また、第１パック部材５と第２パック部材７とは、樹脂からなり、係止部９は、第１パック部材５に連続する一部材で撓み可能に設けられた係合部１１と、第２パック部材７に設けられ係合部１１が係合される被係合部１３とを有する。

さらに、被係合部１３は、第２パック部材７の内部に埋設部１７を介して埋め込まれた撓み不能な金属部材１５の露出する露出部１９に設けられている。

そして、埋設部１７は、角部２１がＲ形状に形成されている。

また、埋設部１７には、被係合部１３が対称形状に設けられている。

さらに、被係合部１３は、金属部材１５を貫通する孔で形成されている。

図１〜図７に示すように、電池（不図示）は、充放電可能な二次電池からなり、直方体状に形成された本体内に電極エレメントが収容され、この電極エレメントに電気的に接続された正負両極の接続部がそれぞれ本体の同一面上に配置されている。

この電池は、複数（ここでは４つ）が幅方向に並列に配置された状態で、接続部と反対側の面が第１パック部材５上に配置される。

第１パック部材５は、合成樹脂などの絶縁性材料からなり、有底の筐体状に形成され、複数の電池を収容する収容部２５と、第２パック部材７が組付けられる第１組付部２７とを備えている。

収容部２５は、第１パック部材５の底部に、電池の外形形状と同様に長方形状に形成され、複数の電池の配列形状と同様に、隔壁によって複数（ここでは４つ）が区画されて配置されている。

第１組付部２７は、収容部２５の外周に位置され、第１パック部材５の底部から立設された外周壁２９の上面を開口するように凹状に複数（ここでは６つ）設けられている。

この第１組付部２７には、第２パック部材７の第２組付部３３が挿入され、第１パック部材５に第２パック部材７が組付けられる。

第２パック部材７は、合成樹脂などの絶縁性材料からなり、複数の電池の接続部側から複数の電池を挟むように第１パック部材５に組付けられ、複数の電池の接続部側に配置される配置部３１と、第１パック部材５の第１組付部２７に組付けられる第２組付部３３とを備えている。

配置部３１は、第１パック部材５と第２パック部材７とが組付けられた状態で、複数の電池の接続部側に配置され、接続される接続部に対応して複数に区画されている。

この配置部３１には、複数の電池の接続部を接続させる複数のバスバ（不図示）と、電池の状況やバスバの温度などを検出するセンサに接続された電線（不図示）と、電池パック１と外部に配置された装置とを電気的に接続する外部接続部（不図示）などが設けられている。

第２組付部３３は、第２パック部材７の外周の第１組付部２７と対応する位置に、配置部３１の第１パック部材５と対向する面から角柱状に複数（ここでは６つ）立設されている。

この第２組付部３３の先端には、第１組付部２７内に挿入される金属部材１５が露出されており、この金属部材１５には被係合部１３が形成され、第１組付部２７内に形成された係合部１１とで係止部９を構成している。

係止部９は、第１パック部材５の第１組付部２７内に設けられた係合部１１と、第２パック部材７の第２組付部３３の先端に設けられた被係合部１３とからなる。

係合部１１は、第１パック部材５の第１組付部２７内において、外周壁２９と連続する一部材で撓み可能に形成され、第１組付部２７の内部に突設されている。

この係合部１１は、第１パック部材５と第２パック部材７とを組付けるときに、第１組付部２７内に挿入される第２組付部３３の先端に設けられた金属部材１５と当接することによって撓まされ、第１組付部２７内に完全に金属部材１５が挿入されると、復元されて金属部材１５に設けられた被係合部１３に係合される。

金属部材１５は、係合部１１と当接したときに撓まない程度の剛性を有するように板状に形成され、第２組付部３３の先端から第１組付部２７内に挿入可能な長さを有するように第２組付部３３の樹脂部分より長く形成され、埋設部１７と、露出部１９とを備えている。

埋設部１７は、金属部材１５の一端側に設けられ、第２パック部材７の第２組付部３３の樹脂部分内に埋め込まれるように、第２パック部材７にインサート成形されて第２パック部材７と一体に設けられている。

露出部１９は、金属部材１５の他端側に設けられ、埋設部１７が第２組付部３３内に埋め込まれた状態で、第２組付部３３の先端から第２パック部材７の外部に露出される。

このの第２組付部３３の先端から露出する露出部１９には、被係合部１３が設けられている。

被係合部１３は、金属部材１５を板厚方向に貫通した孔からなり、この被係合部１３の孔の深さ、すなわち金属部材１５の板厚は、係合部１１の突出高さと同等に設定されている。

この被係合部１３には、第１パック部材５と第２パック部材７とが組付けられた状態で、係合部１１が挿入されて係合され、第１パック部材５と第２パック部材７との組付状態が保持される。

このように係止部９の被係合部１３を金属部材１５に設けることにより、係合部１１と被係合部１３との係合が樹脂と金属との係合になり、係止部９における機械的強度を大幅に高めることができる。

ここで、金属部材１５の埋設部１７は、第２パック部材７の内部にインサート成形されている。

樹脂からなる第２パック部材７と金属部材１５とでは、膨張係数が異なるので、外部環境の温度変化などによって第２パック部材７と金属部材１５とに膨張や収縮が生じると、第２パック部材７内で応力を生じる。

このような第２パック部材７内に応力が生じると、その応力により、第２パック部材７にクラックや割れが生じる恐れがあるが、その起点は第２パック部材７のウェルド部から発生し易い。

このため、第２パック部材７内にインサート成形された埋設部１７に角部がある場合、第２パック部材７を成形する際の樹脂の流動性が悪く、ウェルドラインが大きくなり、第２パック部材７の強度が低下する恐れがあった。

そこで、金属部材１５の埋設部１７は、角部２１がＲ形状に形成されている。

このように埋設部１７の角部２１をＲ形状とすることにより、金属部材１５を第２パック部材７にインサート成形する際に、樹脂の流動性を向上させることができ、ウェルドラインを小さくして第２パック部材７の強度を向上することができる。

このため、外部環境の温度変化などによって第２パック部材７と金属部材１５とに膨張や収縮が生じても、破損の起点となるウェルドラインが小さいので、第２パック部材７に破損が生じることを大幅に抑制することができる。

ここで、図８〜図１１に示すように、埋設部１７ａの角部２１ａをＲ形状としていない金属部材１５ａと、埋設部１７の角部２１をＲ形状にした金属部材１５とのインサート成形における樹脂３５の流動解析を行った。

なお、金属部材１５ａと金属部材１５とは、金型３７内に配置され、ゲート３９から樹脂３５を金型３７内に流動させることによってインサート成形される。また、図１１における樹脂３５の色の濃淡は、周囲温度に対する樹脂３５の温度変化を示すものであり、色の淡い部分が温度変化の大きい部分を示している。

角部２１ａをＲ形状としていない金属部材１５ａでは、図１０（ａ）に示すように、樹脂３５を金型３７内に充填した際に、樹脂３５のフローにおいて、金属部材１５ａの外側を流動する外側樹脂３５ａと、金属部材１５ａの内側を流動する内側樹脂３５ｂとで大きな差が生じている。

このため、金属部材１５ａでは、図１１（ａ）に示すように、成形後の樹脂３５に大きなウェルドライン４１が生じており、成形後の樹脂３５の周囲温度に対する温度変化も大きくなっている。

加えて、金属部材１５ａのウェルドライン４１は、角部２１ａが位置する樹脂３５の端部を起点としており、この角部２１ａはＲ形状とされていない。

従って、第２パック部材７（樹脂３５）内に応力が生じた際に発生するクラックや割れはウェルドライン４１が起点となるので、大きなウェルドライン４１が生じる金属部材１５ａでは第２パック部材７にクラックや割れが生じ易くなることがわかる。

一方、角部２１をＲ形状とした金属部材１５では、図１０（ｂ）に示すように、樹脂３５のフローにおいて、金属部材１５ａに比較して、外側樹脂３５ａと内側樹脂３５ｂとに大きな差が生じていない。

このため、金属部材１５では、図１１（ｂ）に示すように、成形後の樹脂３５に大きなウェルドライン４１が生じておらず、成形後の樹脂３５の周囲温度に対する温度変化も小さい。

加えて、金属部材１５のウェルドライン４１は、角部２１が位置する樹脂３５の端部を起点としておらず、この角部２１はＲ形状とされている。

従って、金属部材１５では、クラックや割れの起点となるウェルドライン４１が小さくなっているので、第２パック部材７のクラックや割れを生じ難くし、第２パック部材７の強度を向上させることができることがわかる。

このように流動解析の結果からも、埋設部１７の角部２１をＲ形状とすることにより、インサート成形時における樹脂の流動性が向上され、第２パック部材７の強度が向上されることがわかる。

ここで、金属部材１５は、第２パック部材７の第２組付部３３の先端から露出部１９が露出され、この露出部１９に被係合部１３が設けられているが、金属部材１５を第２パック部材７にインサート成形する際に、誤って金属部材１５の露出部１９側を第２パック部材７の内部側に配置させる恐れがあった。

金属部材１５の埋設部１７側に何も設けられていない場合には、金属部材１５の露出部１９を第２パック部材７の内部に埋め込んでしまうと、係合部１１と係合する部分がなく、第２パック部材７として使用することができない。

このようにインサート成形時における金属部材１５の配置の方向性が決められている場合には、金属部材１５の方向性を注意しながら作業を行わなければならず、生産性が低下していた。

そこで、金属部材１５の埋設部１７には、被係合部１３が露出部１９に設けられた被係合部１３と対称形状に設けられている。

このように埋設部１７に被係合部１３を対称形状に設けることにより、金属部材１５を第２パック部材７にインサート成形する際に、露出部１９側を第２パック部材７の内部側に配置させたとしても、埋設部１７が第２パック部材７から露出し、埋設部１７の被係合部１３を係合部１１に係合させることができる。

このため、金属部材１５の配置の方向性がなくなり、インサート成形時における金属部材１５の方向性を注意しながら作業を行う必要がなく、生産性を向上することができる。

加えて、露出部１９と埋設部１７とに設けられた被係合部１３は、金属部材１５を貫通する孔で形成されているので、インサート成形時に樹脂が被係合部１３内に流入され、金属部材１５を第２パック部材７の内部に安定して保持することができる。

なお、金属部材１５の配置の方向性がなく、露出部１９が第２パック部材７の内部に埋め込まれる可能性があるので、露出部１９の角部２１もＲ形状に形成されており、露出部１９が第２パック部材７の内部側に配置された場合であっても、樹脂の流動性が向上され、第２パック部材７の強度を向上することができる。

このような電池パック１では、埋設部１７の角部２１が、Ｒ形状に形成されているので、インサート成形時の樹脂の流動性を向上でき、第２パック部材７の強度を向上させ、温度変化などによって第２パック部材７と金属部材１５とに生じる膨張や収縮による破損を抑制することができる。

従って、このような電池パック１では、第２パック部材７の強度を向上することができる。

また、埋設部１７には、被係合部１３が対称形状に設けられているので、金属部材１５の樹脂へのインサート成形時に、金属部材１５の露出部１９側を第２パック部材７の内部側に配置させたとしても、第２パック部材７の埋設部１７側の被係合部１３を第２パック部材７から露出させ、この被係合部１３を係合部１１に係合させることができる。

このため、インサート成形時における金属部材１５の方向性を注意する必要がなく、生産性を向上することができる。

さらに、被係合部１３は、金属部材１５を貫通する孔で形成されているので、インサート成形時に被係合部１３内に樹脂を流入させることができ、金属部材１５を第２パック部材７に安定して保持することができる。

なお、本発明の実施の形態に係る電池パックでは、内部に収容される電池が４つとなっているが、これに限らず、４つ以上、或いは４つ以下の電池を内部に収容してもよい。

また、係合部が第１パック部材に設けられ、被係合部が第２パック部材に設けられているが、これに限らず、係合部を第２パック部材に設け、被係合部を第１パック部材に設けてもよい。

１…電池パック
５…第１パック部材
７…第２パック部材
９…係止部
１１…係合部
１３…被係合部
１５…金属部材
１７…埋設部
１９…露出部
２１…角部

Claims (3)

1. 電池が配置される第１パック部材と、前記電池を挟んで前記第１パック部材に組付けられる第２パック部材と、前記第１パック部材と前記第２パック部材とに設けられ前記第１パック部材と前記第２パック部材との組付状態を保持する係止部とを備えた電池パックであって、
   前記第１パック部材と前記第２パック部材とは、樹脂からなり、
   前記係止部は、前記第１パック部材と前記第２パック部材とのうちいずれか一方に連続する一部材で撓み可能に設けられた係合部と、他方に設けられ前記係合部が係合される被係合部とを有し、
   前記被係合部は、前記第１パック部材と前記第２パック部材とのうち他方の内部に埋設部を介して埋め込まれた撓み不能な金属部材の露出する露出部に設けられ、
   前記埋設部は、角部がＲ形状に形成されていることを特徴とする電池パック。
2. 請求項１記載の電池パックであって、
   前記埋設部には、前記被係合部が対称形状に設けられていることを特徴とする電池パック。
3. 請求項１又は２記載の電池パックであって、
   前記被係合部は、前記金属部材を貫通する孔で形成されていることを特徴とする電池パック。