JP2024035311A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】ディスコネクトスイッチの周辺の部品の搭載効率を向上させつつ、ディスコネクトスイッチを局所的に高い位置に配置させる。
【解決手段】電池パック１０は、複数の電池モジュール１００と、複数の電池モジュール１００が収容される収容空間２５０を画定する収容体２００と、収容空間２５０の少なくとも一部分に対して複数段に重なるロアブラケット３１０及びアッパブラケット３２０と、電池モジュール１００同士を電気的に接続する回路を遮断し、ロアブラケット３１０及びアッパブラケット３２０に設けられたディスコネクトスイッチ４１０と、を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、電池パックに関する。

近年、自動車等の様々な用途に用いられる電池パックが開発されている。電池パックは、複数の電池モジュールと、複数のモジュールが収容される収容体と、電池モジュール同士を電気的に接続する回路を遮断するためのディスコネクトスイッチと、を備えている。ディスコネクトスイッチは、概して、例えば、サービスディスコネクトスイッチ（ＳＤ／ＳＷ）又はサービスプラグとも称されることがある。

特許文献１には、電池パックの一例について記載されている。この電池パックでは、収容部材に固定された支持部材によってサービスプラグが支持されている。

特許文献２には、電池パックの一例について記載されている。この電池パックでは、電池モジュールの上方にミドルベースが設けられている。ミドルベースには、ＳＤ／ＳＷ及び他の電子部品が設置されている。

特開２０２１－１７４６６３号公報 国際公開第２０１３／１８６８７８号

例えば特許文献１に記載の電池パックでは、サービスプラグが配置される領域において支持部材が局所的に配置されている。しかしながら、この場合、支持部材の面積が比較的小さくなっている。このため、支持部材にサービスプラグ以外の部品を搭載することが難しいことがある。よって、サービスプラグの周辺の部品の搭載効率を向上させることが難しいことがある。例えば特許文献２に記載の電池パックでは、ミドルベース上にＳＤ／ＳＷ及び他の電子部品が搭載されている。しかしながら、この場合、ＳＤ／ＳＷを他の電子部品よりも高い位置に配置させることが難しいことがある。

本発明の目的の一例は、ディスコネクトスイッチの周辺の部品の搭載効率を向上させつつ、ディスコネクトスイッチを局所的に高い位置に配置させることにある。本発明の他の目的は、本明細書の記載から明らかになるであろう。

本発明の一態様は、以下のとおりである。
［１］
複数の電池モジュールと、
前記複数の電池モジュールが収容される収容空間を画定する収容体と、
前記収容空間の少なくとも一部分に対して複数段に重なる複数のブラケットと、
前記電池モジュール同士を電気的に接続する回路を遮断し、前記複数のブラケットに設けられたディスコネクトスイッチと、
を備える電池パック。
［２］
前記複数のブラケットのうちの少なくとも一つに設けられ、前記複数の電池モジュールを制御する電子部品をさらに備える、［１］に記載の電池パック。
［３］
前記収容空間の内部の空気及び前記収容空間の外部の空気が通過可能なブリーザをさらに備え、
前記ディスコネクトスイッチ及び前記ブリーザが前記複数のブラケットの互いに反対側に配置されている、［１］又は［２］に記載の電池パック。

本発明の上記態様によれば、ディスコネクトスイッチの周辺の部品の搭載効率を向上させることができるとともに、ディスコネクトスイッチを局所的に高い位置に配置させることができる。

実施形態に係る電池パックの斜視図である。 実施形態に係る電池パックからアッパケースが取り外された状態の平面図である。 図２からロアブラケット及びアッパブラケットが取り外された状態の平面図である。 図２のＡ－Ａ断面をフロアパネルとともに示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、実施形態に係る電池パック１０の斜視図である。図２は、実施形態に係る電池パック１０からアッパケース２２０が取り外された状態の平面図である。図３は、図２からロアブラケット３１０及びアッパブラケット３２０が取り外された状態の平面図である。図４は、図２のＡ－Ａ断面をフロアパネル５０とともに示す図である。

実施形態において、電池パック１０は、自動車に搭載されている。具体的には、図４に示すように、電池パック１０は、自動車の前輪及び後輪の間においてフロアパネル５０の下方に搭載されている。以下、特に断りがない限り、電池パック１０がフロアパネル５０の下方に搭載されているものとして説明する。ただし、電池パック１０は、自動車以外の用途にも適用可能である。

各図には、説明のため、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向が示されている。Ｘ方向は、電池パック１０の前後方向を示している。Ｙ方向は、Ｘ方向に直交している。Ｙ方向は、電池パック１０の左右方向を示している。Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向の双方に直交している。Ｚ方向は、電池パック１０の上下方向を示している。Ｘ方向を指し示す矢印、Ｙ方向を指し示す及びＺ方向を指し示す矢印は、それぞれ、電池パック１０の前方向、左方向及び上方向を示している。図２及び図３において、Ｚ方向を示す黒点付き白丸は、Ｚ方向を指し示す矢印が紙面の奥から手前に向けて延びていることを示している。図４において、Ｙ方向を示す黒点付き白丸は、Ｙ方向を指し示す矢印が紙面の奥から手前に向けて延びていることを示している。ただし、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向と、電池パック１０の前後方向、左右方向及び上下方向と、の関係はこの例に限定されない。

実施形態において、電池パック１０の前後方向、左右方向及び上下方向は、電池パック１０が搭載される自動車によって決定されている。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、それぞれ、自動車の前後方向、左右方向及び上下方向を示している。Ｘ方向を指し示す矢印、Ｙ方向を指し示す矢印及びＺ方向を指し示す矢印は、それぞれ、自動車の前方向、左方向及び上方向を示している。ただし、電池パック１０の前後方向、左右方向及び上下方向と、自動車の前後方向、左右方向及び上下方向と、の関係はこの例に限定されない。

以下、必要に応じて、Ｚ方向に垂直な方向を水平方向という。

電池パック１０は、４つの電池モジュール１００、収容体２００、ロアブラケット３１０、アッパブラケット３２０、ディスコネクトスイッチ４１０及びブリーザ４２０を備えている。４つの電池モジュール１００は、Ｘ方向に並ぶ左側の一対の電池モジュール１００と、Ｘ方向に並ぶ右側の一対の電池モジュール１００と、を含んでいる。ディスコネクトスイッチ４１０は、概して、例えば、サービスディスコネクトスイッチ又はサービスプラグとも称されることがある。収容体２００は、ロアケース２１０及びアッパケース２２０を有している。ロアケース２１０は、概して、例えば、トレイ又は本体部とも称されることがある。ロアケース２１０は、ロアプレート２１２及びサイドフレーム２１４を含んでいる。アッパケース２２０は、概して、例えば、カバー又は蓋部とも称されることがある。

各電池モジュール１００は、水平方向に積層された複数の電池セルを有している。例えば、各電池モジュール１００では、並列に接続された複数の電池セルを含む電池セル群が複数直列に接続されている。或いは、単一の電池セルが複数直列に接続されていてもよい。

サイドフレーム２１４の前方には、一対のターミナル１１０が設けられている。一対のターミナル１１０は、Ｙ方向に略平行に並んでいる。各ターミナル１１０の前端部は、サイドフレーム２１４の前面から前方に向けて突出している。電気的な経路において、一対のターミナル１１０の間において、４つの電池モジュール１００は直列に接続されている。

電池モジュール１００の数及び配置は、実施形態に係る例に限定されない。例えば、電池モジュール１００の数は２つのみ、３つのみ又は５つ以上であってもよい。すなわち、電池パック１０は、複数の電池モジュール１００を備えることができる。

ロアケース２１０及びアッパケース２２０は、シール材２３０を介して互いに取り付けられている。ロアケース２１０、アッパケース２２０及びシール材２３０は、収容空間２５０を形成している。収容空間２５０には、４つの電池モジュール１００、ディスコネクトスイッチ４１０、ロアブラケット３１０及びアッパブラケット３２０が収容されている。

ロアプレート２１２は、収容空間２５０の底部を画定している。サイドフレーム２１４は、収容空間２５０の側方部を画定している。具体的には、Ｚ方向から見て、サイドフレーム２１４は、ロアプレート２１２の最外周に沿って設けられている。アッパケース２２０は、収容空間２５０の頂部を画定している。

シール材２３０は、例えば、ゴム等の弾性材である。Ｚ方向から見て、シール材２３０は、サイドフレーム２１４の全周に亘って設けられている。これによって、Ｚ方向から見て、シール材２３０は、収容空間２５０を囲んでいる。したがって、シール材２３０によって収容空間２５０を収容体２００の外部の空間から封止することができる。

ロアブラケット３１０及びアッパブラケット３２０は、収容空間２５０に対して２段に重なっている。具体的には、ロアケース２１０の下端は、不図示のボルト等の締結具によってロアプレート２１２に固定されている。ロアケース２１０は、少なくとも一部の電池モジュール１００を覆っている。アッパブラケット３２０の下端は、不図示のボルト等の締結具によってロアブラケット３１０の上面に固定されている。アッパブラケット３２０は、ロアブラケット３１０の上面から上方に向けて突出している。

ディスコネクトスイッチ４１０は、電池モジュール１００同士を電気的に接続する回路を遮断する機能を有している。一部の電池モジュール１００同士は、ディスコネクトスイッチ４１０を介して互いに電気的に接続されている。実施形態において、電池モジュール１００同士を電気的に接続する回路は、高電圧回路となっていることがある。このため、電池パック１０のメンテナンス作業、電池パック１０の緊急停止等の所定の条件下では、電池パック１０の作業者の安全性を確保するため、電池モジュール１００同士を電気的に接続する回路を遮断する必要がある。実施形態では、ディスコネクトスイッチ４１０を動作させることで、電池モジュール１００同士を接続する回路を遮断することができる。

ディスコネクトスイッチ４１０は、アッパブラケット３２０の上端前部に設けられている。したがって、ディスコネクトスイッチ４１０を局所的に高い位置に配置させることができる。実施形態において、ディスコネクトスイッチ４１０は、前方斜め上に向けられている。図１に示すように、ディスコネクトスイッチ４１０の前面は、アッパケース２２０から露出されている。したがって、電池パック１０の作業者は、フロアパネル５０に設けられたリッド５２を開いて、電池パック１０の前方からディスコネクトスイッチ４１０を操作することができる。

収容空間２５０の内部の空気及び収容空間２５０の外部の空気は、ブリーザ４２０を通過可能になっている。具体的には、ブリーザ４２０は、収容空間２５０の内部の圧力と収容空間２５０の外部の圧力との差を均一化するための通気膜を有している。このため、収容空間２５０の外部の圧力が収容空間２５０の内部の圧力より高い場合、ブリーザ４２０は、収容空間２５０の外部の空気を収容空間２５０の内部に入れる。これに対して、収容空間２５０の内部の圧力が収容空間２５０の外部の圧力より高い場合、ブリーザ４２０は、収容空間２５０の内部の空気を収容空間２５０の外部に排出する。また、ブリーザ４２０は、水、埃等の異物を遮蔽可能になっている。したがって、収容空間２５０の外部の空間から収容空間２５０の内部の空間に向けて、水、埃等の異物が入り込むことを抑制することができる。

ブリーザ４２０は、アッパブラケット３２０の上端後部に設けられている。したがって、ブリーザ４２０を局所的に高い位置に配置させることができる。実施形態において、ディスコネクトスイッチ４１０及びブリーザ４２０は、Ｘ方向においてアッパブラケット３２０の互いに反対側に配置されている。これによって、ブリーザ４２０は、アッパブラケット３２０のリッド５２に対向する側の反対側に配置されている。このため、フロアパネル５０の前方から流れ込んだ水がブリーザ４２０に直接噴射されないようにすることができる。

ロアブラケット３１０には、少なくとも１つの電子部品３１２が設けられている。図２に示す例では、上方から見て、２つの電子部品３１２がアッパブラケット３２０のＹ方向の両側に配置されている。ただし、ロアブラケット３１０の数及び配置は、図２に示す例に限定されない。各電子部品３１２は、複数の電池モジュール１００を制御している。実施形態において、電子部品３１２は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）である。例えば、電子部品３１２は、複数の電池モジュール１００の充放電を管理及び制御している。

実施形態において、各電子部品３１２は、ディスコネクトスイッチ４１０及びブリーザ４２０が設けられるアッパブラケット３２０と異なるロアブラケット３１０に設けられている。上方から見て、ロアブラケット３１０の面積は、アッパブラケット３２０の面積より大きくなっている。各電子部品３１２は、ロアブラケット３１０のアッパブラケット３２０とＺ方向と重ならない部分に設けられている。したがって、ディスコネクトスイッチ４１０の周辺の部品の搭載効率を向上させることができる。

ディスコネクトスイッチ４１０及びブリーザ４２０が設けられる複数のブラケットの構造は、実施形態に係るロアブラケット３１０及びアッパブラケット３２０に限定されない。例えば、ディスコネクトスイッチ４１０及びブリーザ４２０は、収容空間２５０に対して３段以上に重なる３つ以上の複数のブラケットに設けられていてもよい。この例において、ディスコネクトスイッチ４１０及びブリーザ４２０は、最上段のブラケットに設けることができる。電子部品３１２は、最上段のブラケットより下段のブラケットに設けることができる。この場合、電子部品３１２は、最上段のブラケットとＺ方向に重ならない領域に配置させることができる。これによって、ディスコネクトスイッチ４１０の周辺の部品の搭載効率を向上させつつ、ディスコネクトスイッチ４１０及びブリーザ４２０を局所的に高い位置に配置させることにある。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０ 電池パック
５０ フロアパネル
５２ リッド
１００ 電池モジュール
１１０ ターミナル
２００ 収容体
２１０ ロアケース
２１２ ロアプレート
２１４ サイドフレーム
２２０ アッパケース
２３０ シール材
２５０ 収容空間
３１０ ロアブラケット
３１２ 電子部品
３２０ アッパブラケット
４１０ ディスコネクトスイッチ
４２０ ブリーザ

Claims (3)

1. 複数の電池モジュールと、
   前記複数の電池モジュールが収容される収容空間を画定する収容体と、
   前記収容空間の少なくとも一部分に対して複数段に重なる複数のブラケットと、
   前記電池モジュール同士を電気的に接続する回路を遮断し、前記複数のブラケットに設けられたディスコネクトスイッチと、
   を備える電池パック。
2. 前記複数のブラケットのうちの少なくとも一つに設けられ、前記複数の電池モジュールを制御する電子部品をさらに備える、請求項１に記載の電池パック。
3. 前記収容空間の内部の空気及び前記収容空間の外部の空気が通過可能なブリーザをさらに備え、
   前記ディスコネクトスイッチ及び前記ブリーザが前記複数のブラケットの互いに反対側に配置されている、請求項１又は２に記載の電池パック。

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