JP2019192416A - 組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の端子の防水性を高めうる組電池を提供する。【解決手段】組電池１００は、電極１５２、１５３を有する電池セル１５０と、電極１５２、１５３と導通している端子２５０、２７０と、電池セル１５０を覆う上面３１０及び側面３２０と、端子２５０、２７０を上面３１０及び側面３２０に露出させる開口部３３０とを有するケース３００と、ケース３００に取り付けられ、開口部３３０を上面３１０及び側面３２０から覆うカバー６００とを備える。ケース３００は、上面３１０において開口部３３０を側面３２０とともに取り囲んでいる第１の溝３４０を有する。カバー６００は、第１の溝３４０に嵌合するリブ６２０を有する。リブ６２０と第１の溝３４０とは、インロー構造を形成している。【選択図】図８

Description

本発明は、組電池に関する。

従来、電池を筐体等の部材に収容した電池パックが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１２４６４号公報

電池パックに水がかかった場合、電池の端子がショートするおそれがある。電池パックにおいて電池の端子に対する防水が求められる。

かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、電池の端子の防水性を高めうる組電池を提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の観点に係る組電池は、電極を有する電池セルと、前記電極と導通している端子とを備える。前記組電池は、前記電池セルを覆う上面及び側面と、前記端子を前記上面及び前記側面に露出させる開口部とを有するケースを備える。前記組電池は、前記ケースに取り付けられ、前記開口部を前記上面及び前記側面から覆うカバーを備える。前記ケースは、前記上面において前記開口部を前記側面とともに取り囲んでいる第１の溝を有する。前記カバーは、前記第１の溝に嵌合するリブを有する。前記リブと前記第１の溝とは、インロー構造を形成している。

第１の観点に係る組電池によれば、電池の端子の防水性が高められうる。

一実施形態に係る組電池の構造の一例を示す外観斜視図である。 電池セルの構造の一例を示す外観斜視図である。 ケースに端子カバーが取り付けられる例を示す分解斜視図である。 端子カバーの構造の一例を示す外観斜視図である。 図４の端子カバーの底面図である。 ケース上面の構造の一例を示す平面図である。 図６のＡ−Ａ断面図であって、端子カバーが上部ケースに取り付けられている途中の状態を示す断面図である。 図６のＡ−Ａ断面図であって、端子カバーが上部ケースに取り付けられた状態を示す断面図である。 第３リブの形状の一例を示す平面図である。 第３リブが複数の第１部分を有する例を示す平面図である。 第３リブが複数の第２部分を有する例を示す平面図である。

以下、本開示に係る一実施形態が、図面を参照して説明される。図面は、模式的なものである。図面上の寸法又は比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。各図面における各構成部の描写は、部分的に簡略化されることがある。

図１に示されるように、一実施形態に係る組電池１００は、上部ケース３００と、下部ケース１１０と、セルホルダ１２０と、ＢＡＴケース１３０とを備える。組電池１００は、略直方体形状である。上部ケース３００は、Ｚ軸の正の方向の側に位置するケース上面３１０を有する。ケース上面３１０は、上部ケース３００の上面ともいう。上部ケース３００は、Ｘ軸の正の方向の側に位置する第１ケース側面３２１と、Ｙ軸の正の方向の側に位置する第２ケース側面３２２と、Ｘ軸の負の方向の側に位置する第３ケース側面３２３と、Ｙ軸の負の方向の側に位置する第４ケース側面３２４とを有する。第１ケース側面３２１と第２ケース側面３２２と第３ケース側面３２３と第４ケース側面３２４とは、単にケース側面３２０ともいう。ケース側面３２０は、上部ケース３００の側面ともいう。

本実施形態に係る組電池１００は、内燃機関を備えた車両、又は内燃機関と電動機との双方の動力で走行可能なハイブリッド車両等の車両に搭載されて使用されると仮定する。本実施形態に係る組電池１００は、Ｚ軸の正の方向が上に向くように車両等に搭載されると仮定する。組電池１００は、例えば、車両の座席の下に搭載されてよい。組電池１００は、例えば、車両のセンターコンソールに搭載されてよい。組電池１００は、車両用に限られず、他の用途で用いられてよい。

組電池１００は、図２に例示される電池セル１５０を備える。電池セル１５０は、下部ケース１１０とセルホルダ１２０とＢＡＴケース１３０とによって取り囲まれた状態で、組電池１００に設けられている。電池セル１５０が下部ケース１１０とセルホルダ１２０とＢＡＴケース１３０とによって取り囲まれている構成は、電池モジュールともいう。上部ケース３００は、電池モジュールのＺ軸正方向側から電池モジュールに覆い被さっている。上部ケース３００は、単にケースともいう。下部ケース１１０と、セルホルダ１２０と、ＢＡＴケース１３０と、上部ケース３００とは、例えば、ＰＢＴ（Poly-Butylene Terephthalate）等の樹脂で構成されてよい。

図２に示されているように、電池セル１５０は、６つの面を有する略直方体形状である。電池セル１５０の６つの面のうち２つの面は、他の４つの面よりも大きい面積を有する。電池セル１５０の面のうち比較的面積の大きい２つの面は、扁平面ともいう。電池セル１５０は、扁平面がＺ軸の正の方向の側及び負の方向の側に位置するように配置される。言い換えれば、電池セル１５０は、扁平面がケース上面３１０に略平行となるように配置される。

本実施形態に係る組電池１００において、電池セル１５０は、２段と３段とに分けてＺ軸方向に積層されるものとする。２段に積層された電池セル１５０は、Ｙ軸の正の方向の側に配置されるものとする。３段に積層された電池セル１５０は、Ｙ軸の負の方向の側に配置されるものとする。電池セル１５０が積層される数量は、組電池１００に収容される電池セル１５０の数量に応じて、適宜変更されうる。電池セル１５０の配置は、これらの例に限られず、適宜変更されうる。

電池セル１５０のＸ軸の正の方向の側の面は、キャップ面１５１ともいう。電池セル１５０は、キャップ面１５１が第１ケース側面３２１の側に向くように配置される。電池セル１５０は、キャップ面１５１に、正電極１５２と、負電極１５３とを備える。キャップ面１５１は、長辺と短辺とを有する略長方形状である。正電極１５２及び負電極１５３は、キャップ面１５１の長辺方向の両端付近に設けられる。正電極１５２及び負電極１５３は、電池セル１５０から電力を出力する電極である。正電極１５２及び負電極１５３をまとめて電極ともいう。

電池セル１５０は、Ｘ軸の負の方向に向けて下部ケース１１０に収容されている。電池セル１５０は、キャップ面１５１の側でセルホルダ１２０に保持されている。セルホルダ１２０は、例えば接着剤等によって電池セル１５０と接合している。セルホルダ１２０は、正電極１５２及び負電極１５３それぞれに電気的に接続するバスバを、電池セル１５０とあわせて保持している。バスバは、セルホルダ１２０が電池セル１５０を保持している部分よりもＸ軸の正の方向の側に突出している。ＢＡＴケース１３０は、セルホルダ１２０のＸ軸正方向側の面からセルホルダ１２０に取り付けられ、バスバを覆っている。

上部ケース３００は、ケース上面３１０と第１ケース側面３２１とが接続する辺の一部に、開口部３３１を有する。上部ケース３００は、ケース上面３１０と第２ケース側面３２２とが接続する辺の一部に、開口部３３２を有する。開口部３３１及び３３２は、互いに区別されない場合、開口部３３０ともいう。組電池１００は、開口部３３１に負極端子２７０を備える。組電池１００は、開口部３３２に正極端子２５０を備える。正極端子２５０及び負極端子２７０は、単に端子ともいう。端子は、バスバ等によって電極と導通している。端子と外部機器とがハーネスで接続されることによって、組電池１００は、外部機器に電力を供給しうる。開口部３３０に位置する端子は、ケース上面３１０の側とケース側面３２０の側とから見えている。つまり、開口部３３０は、端子をケース上面３１０の側及びケース側面３２０の側に露出させている。開口部３３０は、ケース上面３１０がＺ軸の負の方向にへこむことによって形成されている構造で囲まれている。

図３に示されるように、組電池１００は、端子カバー６００をさらに備える。端子カバー６００は、Ｚ軸の負の方向に向けて上部ケース３００に取り付けられる。端子カバー６００は、開口部３３０をケース上面３１０及びケース側面３２０それぞれの側から覆う。端子カバー６００は、単にカバーともいう。

図３に示されるように、端子カバー６００は、ケース上面３１０に沿うカバー上面６７０と、ケース側面３２０に沿うカバー側面６５０とを備える。端子カバー６００は、カバー側面６５０からＸ軸の正の方向に突出するカバー凸部６６０をさらに備える。カバー側面６５０がカバー凸部６６０を有することによって、カバー側面６５０の剛性が高められうる。

カバー上面６７０は、Ｚ軸の負の方向に突出する第１リブ６２０を備える。第１リブ６２０は、カバー上面６７０の端部から突出してよい。一方、上部ケース３００は、ケース上面３１０において開口部３３０を取り囲んでいる溝３４０を備える。溝３４０は、ケース上面３１０において開口部３３０をケース側面３２０とともに取り囲んでいるともいえる。第１リブ６２０は、溝３４０と嵌合する。第１リブ６２０と溝３４０とは、嵌合している状態で、インロー構造を形成する。第１リブ６２０は、単にリブともいう。

カバー側面６５０は、Ｚ軸の負の方向に向けて突出する係合部６１０を有する。係合部６１０は、係合孔６１２を有する。一方、上部ケース３００は、ケース側面３２０に係合爪３５０を備える。係合孔６１２と係合爪３５０とが互いに係合することによって、端子カバー６００は、Ｚ軸の正の方向に向けて外れにくくなる。係合部６１０は、弾性を有してよい。端子カバー６００が上部ケース３００に取り付けられる場合において、係合部６１０は、ケース側面３２０を弾性によって押圧してよい。係合部６１０がケース側面３２０を押圧することによって、係合孔６１２と係合爪３５０とは外れにくくなる。カバー側面６５０の剛性が高い場合、係合孔６１２と係合爪３５０とはさらに外れにくくなる。

図４及び図５に示されるように、端子カバー６００は、カバー上面６７０の、ケース上面３１０に対向する側に、Ｚ軸の負の方向に突出する第１リブ６２０と、第２リブ６３０と、第３リブ６４０とを有する。端子カバー６００は、カバー側面６５０の、Ｚ軸の負の方向の側の端部に、Ｚ軸の負の方向に突出する係合部６１０を有する。係合部６１０は、係合孔６１２を有する。端子カバー６００は、カバー側面６５０からＸ軸の正の方向に突出するカバー凸部６６０を備える。カバー凸部６６０は、Ｚ軸の負の方向の側の端部にカバー底部６６２を有する。カバー凸部６６０は、ケース側面３２０との間に、負極端子２７０に接続されるハーネスを通す空間を形成している。カバー底部６６２は、底部開口６６４を形成している。底部開口６６４は、負極端子２７０に接続されるハーネスを、組電池１００の外部に通しうる。

図６に示されるように、ケース上面３１０は、端子カバー６００が取り付けられるための種々の構造を有する。上部ケース３００は、ケース上面３１０において開口部３３０を取り囲む溝３４０を備える。上部ケース３００は、溝３４０よりも開口部３３０の近くに位置し、ケース上面３１０において開口部３３０を取り囲む溝３６０を備えてよい。溝３６０は、溝３４０より内側に位置するともいえる。溝３４０及び溝３６０はそれぞれ、第１の溝及び第２の溝ともいう。溝３４０及び溝３６０の端部は、ケース側面３２０に面している。ケース上面３１０において、溝３４０と溝３６０との間に位置する面は、第１面３１１ともいう。ケース上面３１０において、溝３６０と開口部３３０との間に位置する面は、第２面３１２ともいう。上部ケース３００は、第１凹部３７０と第２凹部３８０とをさらに備えてよい。第１凹部３７０は、溝３４０と開口部３３０との間に位置してよい。つまり、第１凹部３７０は、溝３４０の内側に位置してよい。第２凹部３８０は、ケース上面３１０において、溝３４０と開口部３３０との間でケース側面３２０の近傍に位置してよい。

図５及び図６を参照して、端子カバー６００が上部ケース３００に取り付けられる場合における、端子カバー６００の構造と上部ケース３００の構造との対応が説明される。端子カバー６００の第１リブ６２０は、上部ケース３００の溝３４０と嵌合し、インロー構造を形成する。端子カバー６００の第２リブ６３０は、上部ケース３００の第１凹部３７０と嵌合する。第２リブ６３０は、第１凹部３７０に圧入されてよい。第２リブ６３０が第１凹部３７０に圧入されることによって、端子カバー６００の端部が浮き上がりにくくなる。結果として、第１リブ６２０と溝３４０とが形成しているインロー構造が維持されやすい。第２リブ６３０は、圧入リブともいう。第１凹部３７０は、圧入穴ともいう。

端子カバー６００の第３リブ６４０は、上部ケース３００の第２凹部３８０と嵌合する。図７に示されるように、端子カバー６００が上部ケース３００にＺ軸の負の方向に向けて取り付けられている途中の状態において、端子カバー６００の他の構造よりも先にケース上面３１０に接触してよい。第３リブ６４０が端子カバー６００の構造の中で最も早くケース上面３１０に接触することによって、端子カバー６００は、第３リブ６４０と第２凹部３８０との位置関係に基づいて、上部ケース３００に位置合わせされうる。つまり、第３リブ６４０は、端子カバー６００が上部ケース３００に取り付けられる際に、端子カバー６００をガイドしうる。第３リブ６４０は、ガイドリブともいう。第２凹部３８０は、ガイド穴ともいう。

図８に示されるように、端子カバー６００が上部ケース３００に取り付けられた状態において、第１リブ６２０と溝３４０とが嵌合する。第１リブ６２０と溝３４０とが嵌合している構造は、第１構造６８０ともいう。第１構造６８０は、インロー構造を形成している。第１構造６８０は、互いに嵌合する部材の隙間が狭くされている構造であってよい。第１構造６８０は、隙間に水が侵入しにくい構造であってよい。第１構造６８０は、第２リブ６３０と第１凹部３７０とが嵌合している構造を含んでよい。第３リブ６４０と第２凹部３８０とが位置合わせされた状態で端子カバー６００が上部ケース３００に取り付けられることによって、第１リブ６２０と溝３４０とが容易に嵌合されうる。また、第２リブ６３０と第１凹部３７０とが容易に嵌合されうる。

一実施形態に係る組電池１００において、開口部３３０を覆う端子カバー６００がインロー構造で上部ケース３００に取り付けられることによって、開口部３３０に水が侵入しにくくなる。結果として、開口部３３０において露出している端子の防水性が高められうる。また、組電池１００がＺ軸の正の方向を上向きにして車両等に搭載されている場合、端子カバー６００がＺ軸の負の方向に向けて取り付けられていることによって、組電池１００の上面からの水掛かりに対する防水性が高められうる。

一実施形態に係る組電池１００において、上部ケース３００は、溝３４０と溝３６０の間に位置する第１面３１１で、カバー上面６７０と当接する。このようにすることで、仮に溝３４０におけるインロー構造に水が侵入したとしても、第１面３１１とカバー上面６７０とが当接することによって、水が開口部３３０に到達しにくい。さらに、上部ケース３００は、溝３４０より内側に位置する溝３６０を有する。このようにすることで、仮に水が第１面３１１とカバー上面６７０との当接面を通過できたとしても、水は、溝３６０を通じてケース側面３２０の側に排出されることによって、開口部３３０に到達しにくい。結果として、組電池１００の防水性が高められうる。

図７に示されるように、端子カバー６００が上部ケース３００にＺ軸の負の方向に向けて取り付けられている途中の状態において、端子カバー６００の係合部６１０は、上部ケース３００の係合爪３５０によって、Ｘ軸の正の方向に押圧される。係合部６１０は、弾性を有することによって、Ｘ軸の正の方向に向けて撓む。図８に示されるように、端子カバー６００が上部ケース３００に取り付けられた状態において、係合爪３５０が係合孔６１２の中に入ることによって、係合部６１０は、弾性力によって撓み始める前の形状に戻る。その結果、係合部６１０の端部は、Ｘ軸の負の方向に移動し、係合爪３５０の底部に引っ掛かる。係合部６１０の端部が係合爪３５０の底部に引っ掛かっている状態において、端子カバー６００は、Ｚ軸の正の方向に抜けにくくなっている。

端子カバー６００が上部ケース３００に取り付けられる際に、係合部６１０で生じる弾性力が大きいほど、係合部６１０の端部が係合爪３５０の底部に引っ掛かりやすくなる。つまり、端子カバー６００が上部ケース３００に取り付けられる際に、カバー側面６５０を第１ケース側面３２１に近づけることによって、端子カバー６００が外れにくくなりうる。

図９〜図１１に例示されるように、第３リブ６４０を平面視した場合の形状は、種々の形状でありうる。図９〜図１１に例示されている形状は、第３リブ６４０をＺ軸の負の方向の側から平面視した形状を表している。図９〜図１１に例示されている形状は、第３リブ６４０をケース上面３１０から平面視した形状であるともいえる。二点鎖線の仮想線は、ケース上面３１０の、第１ケース側面３２１の側の端部を表している。二点鎖線の仮想線は、第１ケース側面３２１の位置を表しているともいえる。ケース上面３１０は、仮想線よりもＸ軸の負の方向の側に延在している。第３リブ６４０は、ケース上面３１０が延在している側に位置している。上部ケース３００の第２凹部３８０の形状は、図９〜図１１それぞれに示されている第３リブ６４０の形状に対応しているものとする。

図９に例示されている第３リブ６４０は、第１部分６４１と、第２部分６４２とを有する。第１部分６４１は、第１ケース側面３２１に沿っている。第２部分６４２は、第１部分６４１から第１ケース側面３２１に向かって突出している。第２部分６４２は、第１ケース側面３２１に交差する方向に沿っているともいえる。

第１部分６４１は、第２凹部３８０に嵌合することによって、カバー側面６５０と第１ケース側面３２１との間の距離を決定しうる。言い換えれば、第１部分６４１は、端子カバー６００をＸ軸方向に沿って位置合わせしうる。カバー側面６５０と第１ケース側面３２１との間の距離が決定されることによって、端子カバー６００が上部ケース３００に取り付けられる際に、係合部６１０の端部が係合爪３５０の底部に引っ掛かりやすくなる。結果として、端子カバー６００が外れにくくなりうる。

第２部分６４２は、第１部分６４１と交差することによって、第１部分６４１のＸ軸方向の剛性を高めうる。また、第２部分６４２は、端子カバー６００をＹ軸方向に沿って位置合わせしうる。

図９に例示されている第３リブ６４０の形状は、平面視においてＬ字状であるともいえる。第１部分６４１は、第２部分６４２からＹ軸の負の方向に突出しているが、Ｙ軸の正の方向に突出してもよいし、Ｙ軸の両方向に突出してもよい。第２部分６４２は、第１部分６４１からＸ軸の正の方向に突出しているが、Ｘ軸の負の方向に突出してもよいし、Ｘ軸の両方向に突出してもよい。

図９に例示されている第３リブ６４０において、第１部分６４１の数、及び、第２部分６４２の数は、それぞれ１つであるが、２つ以上であってもよい。例えば、図１０に示されるように、第１部分６４１が３つあってもよい。図１０において、複数の第１部分６４１のいずれもが、Ｙ軸の負の方向に突出しているが、少なくとも１つの第１部分６４１がＹ軸の正の方向に突出していてもよい。複数の第１部分６４１の少なくとも１つが削除されてもよい。第１部分６４１が追加されてもよい。また、例えば、図１１に示されるように、第２部分６４２が３つあってもよい。図１１において、複数の第２部分６４２のいずれもが、Ｘ軸の正の方向に突出しているが、少なくとも１つの第２部分６４２がＸ軸の負の方向に突出していてもよい。複数の第２部分６４２の少なくとも１つが削除されてもよい。第２部分６４２が追加されてもよい。図１０及び図１１に例示されている第３リブ６４０の平面視における形状は、Ｅ字状であるともいえる。第３リブ６４０の平面視における形状は、Ｃ字状若しくはＵ字状、Ｆ字状、Ｔ字状、Ｈ字状、Ｘ字状、又は、他の種々の形状であってもよい。

図９〜図１１の例において、第２部分６４２は、第１部分６４１に直交しているが、第１部分６４１に所定の角度で交差していてもよい。

本開示に係る一実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段等を１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。

本開示において「第１」及び「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」及び「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１部分は、第２部分と識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。

本開示において、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、説明の便宜上設けられたものであり、互いに入れ替えられてよい。本開示に係る構成は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって構成される直交座標系を用いて説明されてきた。本開示に係る各構成の位置関係は、直交関係にあると限定されるものではない。

１００ 組電池
１１０ 下部ケース
１２０ セルホルダ
１３０ ＢＡＴケース
１５０ 電池セル
１５１ キャップ面
１５２ 正電極
１５３ 負電極
２５０ 正極端子
２７０ 負極端子
３００ 上部ケース
３１０ ケース上面
３１１ 第１面
３１２ 第２面
３２１〜３２４（３２０） 第１〜第４ケース側面（ケース側面）
３３１、３３２（３３０） 開口部
３４０ 溝
３５０ 係合爪
３６０ 溝
３７０、３８０ 第１凹部、第２凹部
６００ 端子カバー
６１０ 係合部
６１２ 係合孔
６２０、６３０、６４０ 第１リブ、第２リブ、第３リブ
６５０ カバー側面
６６０ カバー凸部
６６２ カバー底部
６６４ 底部開口
６７０ カバー上面
６８０ 第１構造

Claims (7)

1. 電極を有する電池セルと、
   前記電極と導通している端子と、
   前記電池セルを覆う上面及び側面と、前記端子を前記上面及び前記側面に露出させる開口部とを有するケースと、
   前記ケースに取り付けられ、前記開口部を前記上面及び前記側面から覆うカバーと
   を備え、
   前記ケースは、前記上面において前記開口部を前記側面とともに取り囲んでいる第１の溝を有し、
   前記カバーは、前記第１の溝に嵌合するリブを有し、
   前記リブと前記第１の溝とは、インロー構造を形成している
   組電池。
2. 前記ケースは、前記上面において前記開口部を取り囲み、前記第１の溝よりも前記開口部に近い側に位置する第２の溝を有する、請求項１に記載の組電池。
3. 前記ケースは、前記側面に係合爪を有し、
   前記カバーは、前記係合爪に係合する係合部を有する、請求項１又は２に記載の組電池。
4. 前記ケースは、前記第１の溝の内側に位置する圧入穴を有し、
   前記カバーは、前記圧入穴に圧入される圧入リブを有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の組電池。
5. 前記ケースは、前記上面からの平面視において、前記側面と前記端子との間に位置するガイド穴を有し、
   前記カバーは、前記ガイド穴に嵌合するガイドリブを有し、
   前記ガイドリブは、前記カバーが前記ケースに取り付けられる場合に、前記上面に最も早く接触するように構成されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の組電池。
6. 前記ガイドリブは、前記上面からの平面視において、前記側面に沿う第１部分と、前記第１部分から前記側面に向かって突出する第２部分とを有する、請求項５に記載の組電池。
7. 前記ガイドリブは、前記上面からの平面視において、Ｌ字状、Ｅ字状、Ｃ字状若しくはＵ字状、Ｆ字状、Ｔ字状、Ｈ字状、及びＸ字状のいずれかの形状を有する、請求項５又は６に記載の組電池。