JP6155672B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、電池モジュールを鉛直方向に積層配置した電池パックに関する。

鉛直方向に積層配置された電池モジュールを有する電池パックとしては、例えば、特許文献１に記載の二次電池装置が挙げられる。特許文献１に記載の二次電池装置は、複数の電池積層アッセンブリを備えている。電池積層アッセンブリは、床板と、床板から立設された背面板と、床板上に固定されたベース板とを有している。ベース板上には、電池モジュールが載置されている。電池モジュールは、背面板に当接している。ベース板の縁部には、電池モジュールを挟むように側面板が立設されている。電池モジュール上には、パッキンを介してベース板が設けられ、このベース板上に電池モジュールが載置されることで、電池モジュールが積層配置されている。電池積層アッセンブリは、水平方向に並べて２つ配置されている。そして、隣り合う側面板同士は、連結金具により連結されている。

特開２０１１−５４３５３号公報

ところで、二次電池装置に振動が生じると、電池モジュールが鉛直方向上方に向けて移動するおそれがある。電池モジュールが鉛直方向上方に向けて移動すると、電池モジュールの積層状態を維持できなくなるおそれがある。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池モジュールの積層状態を維持することができる電池パックを提供することにある。

上記課題を解決する電池パックは、鉛直方向に積層配置された複数の電池モジュールと、前記電池モジュールの鉛直方向への移動を規制する移動規制部材と、鉛直方向に立設された１つの板状部材と、を備え、前記複数の電池モジュールの各々は、前記板状部材の厚さ方向において、一方の端部のみが前記板状部材にブラケットを介して固定されており、前記移動規制部材は、前記複数の電池モジュールのうち最も鉛直方向上方に位置する電池モジュールの少なくとも一部分を鉛直方向上方から覆う被覆部と、前記被覆部から鉛直方向下方に延びる複数の支持部と、前記支持部の前記被覆部とは反対側の端部に設けられる固定部とを備え、前記固定部は、前記複数の電池モジュールとは異なる部材に固定されていることを要旨とする。

これによれば、電池モジュールが鉛直方向上方に移動しようとすると、電池モジュールが被覆部と当接して電池モジュールの鉛直方向上方への移動が規制される。このとき、移動規制部材には、鉛直方向上方に向かう荷重が加わるが、被覆部から鉛直方向下方に延設された支持部が固定部を介して電池モジュールとは異なる部材に固定されることで、移動規制部材は適切に支持されている。したがって、電池モジュールの鉛直方向上方への移動は規制され、電池モジュールの積層状態が維持されやすい。

上記電池パックについて、前記複数の電池モジュールとは異なる部材は、底部を有し、前記複数の電池モジュールは、前記底部上に配設されることが好ましい。
これによれば、底部によって電池モジュールを支持することができる、
上記電池パックについて、前記支持部は、前記底部と接触することが好ましい。

これによれば、支持部に加わる荷重を底部にも分散させることができる。したがって、移動規制部材に荷重が加わったときに、荷重が分散され、移動規制部材が変形することが抑制される。

上記電池パックについて、前記固定部は、前記底部と接合されることが好ましい。
これによれば、支持部に加わる荷重が更に底部に分散され、支持部が変形することを更に適切に抑制することができる。

上記電池パックについて、前記複数の電池モジュールとは異なる部材は、産業車両に搭載されるカウンタウェイトであることが好ましい。
これによれば、産業車両に搭載されているカウンタウェイトを、移動規制部材を固定する部材として兼用することができる。このため、カウンタウェイトとは別体として移動規制部材を固定する部材を設ける場合に比べ、部品点数が増加することを抑制することができる。

本発明によれば、電池モジュールの積層状態を維持することができる。

実施形態のフォークリフトを示す概略側面図。 実施形態の電池パックを示す斜視図。 実施形態の電池モジュールを示す斜視図。 実施形態の電池モジュールを示す図３の４−４線断面図。 実施形態の電池パックの一部を拡大して示す断面図。 実施形態の電池パックの一部を拡大して示す正面図。

以下、電池パックをフォークリフトに搭載される電池パックに具体化した一実施形態について説明する。以下の説明において「前」「後」「左」「右」「上」「下」は、フォークリフトの運転者がフォークリフトの前方を向いた状態を基準とした場合の「前」「後」「左」「右」「上」「下」を示すものとする。

図１に示すように、産業車両としてのフォークリフト１０の車体１１の前下部には駆動輪１２が設けられているとともに、車体１１の後下部には操舵輪１３が設けられている。また、車体１１の前部には、荷役装置が設けられている。荷役装置を構成するマスト１４は、車体１１の前部に立設されているとともに、当該マスト１４にはリフトブラケット１５を介して左右一対のフォーク１６が設けられている。そして、フォーク１６は、マスト１４に連結されたリフトシリンダ１７の駆動により、リフトブラケット１５とともに昇降される。また、フォーク１６は、マスト１４に連結されたティルトシリンダ１８の駆動により、マスト１４とともに傾動される。フォーク１６には、積荷１９が搭載される。車体１１には、駆動輪１２の駆動源となる走行用モータＭ１と、フォーク１６の駆動源となる荷役用モータＭ２が搭載されている。

また、車体１１の中央には、運転室２０が設けられている。運転室２０には、作業者（運転者）が着座可能な運転シート２１が設けられている。運転シート２１の前方にはハンドル２２が設けられている。運転室２０の下部には、電池パック３０が搭載されている。以下、電池パック３０について詳細に説明を行う。

図２に示すように、電池パック３０は、ケース３１に収容されている。ケース３１は、フォーク１６に搭載される積荷１９とつりあいをとるためのカウンタウェイト３２を備えている。カウンタウェイト３２は、直方体状をなすウェイト部３３と、ウェイト部３３の短手方向一端３３ａからウェイト部３３の厚み方向に立設されるとともに、ウェイト部３３の長手方向一端３３ｃから長手方向他端３３ｄに亘って延びる矩形板状のウェイト本体３４とからなる。換言すれば、ウェイト部３３は、ウェイト本体３４の基端からウェイト本体３４の厚み方向に立設されている。本実施形態において、ウェイト本体３４は、鉛直方向に立設されている。ウェイト本体３４の先端（ウェイト本体３４の基端とは反対側の端部）には、ウェイト本体３４を該ウェイト本体３４の厚み方向に切り欠いた切欠部３５が形成されている。

ウェイト部３３の短手方向他端３３ｂには、ウェイト本体３４から離間して設けられる逆Ｕ字状のフレーム４０がウェイト部３３から立設されている。フレーム４０は、ウェイト部３３の上面における短手方向他端３３ｂの縁部の２つの角部から立設された第１の柱部４１及び第２の柱部４２と、第１の柱部４１及び第２の柱部４２の上端部（ウェイト部３３と接合される端部と反対側の端部）を繋ぐ基部４３と、からなる。つまり、ケース３１は、ウェイト部３３の短手方向他端３３ｂ側に、ウェイト部３３とフレーム４０によって囲まれた正面開口部３０ａを有する。なお、ケース３１において、この正面開口部３０ａは、矩形板状をなす蓋部材４４によって閉塞されている。

各柱部４１，４２の立設方向への長さ（各柱部４１，４２の長手方向の長さ）は、ウェイト部３３の上面から、ウェイト本体３４の先端面までの最短の長さと同一となっており、フレーム４０の上面とウェイト本体３４の上面には、天板４５が支持されている。この天板４５によって、ウェイト本体３４とフレーム４０との間の開口部（図示せず）が閉塞されている。更に、ケース３１は、ウェイト部３３の長手方向一端３３ｃ側に、ウェイト本体３４と、ウェイト部３３と、第１の柱部４１と、天板４５によって囲まれた一端側開口部３０ｂを有する。また、ケース３１は、ウェイト部３３の長手方向他端３３ｄ側に、ウェイト本体３４と、ウェイト部３３と、第２の柱部４２と、天板４５によって囲まれた他端側開口部３０ｃを有する。なお、一端側開口部３０ｂは、一端側蓋部材４６によって閉塞され、他端側開口部３０ｃは、他端側蓋部材４７によって閉塞されている。そして、カウンタウェイト３２、フレーム４０、天板４５及びそれぞれの蓋部材４４，４６，４７でケース３１が形成されている。

切欠部３５の上面には、矩形平板状をなす載置板３６が固定されている。載置板３６上には、後述する電池モジュール５１，５２，５３の制御を行う制御機器が収容される収容ケース３７及びリレーや配線などが収容されるジャンクションボックス３８が配設されている。

ウェイト本体３４の厚み方向の一面（ケース３１の内面）は電池モジュール５１，５２，５３が設置される設置面３４ａとされている。設置面３４ａには、ウェイト本体３４の短手方向に第１の電池モジュール５１、第２の電池モジュール５２及び第３の電池モジュール５３が並べられた電池列が、ウェイト本体３４の長手方向に二組設けられている。第１の電池モジュール５１は、最も鉛直方向下方に設けられており、底部としてのウェイト部３３の上面に載置されている。第２の電池モジュール５２は、第１の電池モジュール５１に載置されており、最も鉛直方向上方に設けられる第３の電池モジュール５３は、第２の電池モジュール５２に載置されている。これにより、各電池モジュール５１，５２，５３は、鉛直方向に積層配置されている。

図３及び図４に示すように、各電池モジュール５１，５２，５３は、電池ホルダ５４に保持された角型電池５５が角型電池５５の厚み方向に並設されている。各角型電池５５の間には、角型電池５５の発する熱をカウンタウェイト３２に伝導させる伝熱プレート５６が設けられている。電池モジュール５１，５２，５３において、角型電池５５の並設方向の両端には、エンドプレート５７が設けられている。エンドプレート５７には、ブラケット５８が固定され、このブラケット５８がウェイト本体３４に固定されることで、電池モジュール５１，５２，５３は、ウェイト本体３４に固定されている。

電池ホルダ５４には、対向して設けられる一対の保持部５４ａが設けられている。保持部５４ａは平板状をなしている。一対の保持部５４ａの間には、断面形状がＵ字状の載置板５９が支持されている。載置板５９には、リレーが収容されるリレー用ケース６０及びＥＣＵが収容されるＥＣＵ用ケース６１が載置されている。

図５及び図６に示すように、各電池モジュール５１，５２，５３は、移動規制部材としての逆Ｕ字状の固定部材７０によって覆われている。固定部材７０は、矩形状の板部材を折り曲げて形成されている。固定部材７０は、矩形平板状をなす被覆部７１を有している。被覆部７１の長手方向両端には、被覆部７１から垂下する矩形平板状の支持部７２，７３が設けられている。支持部７２，７３の長手方向第１端部７２ａ，７３ａ（被覆部７１とは反対側の端部）には、支持部７２，７３の厚み方向に屈曲する固定部７４，７５が設けられている。

固定部材７０の被覆部７１は、最も鉛直方向上方に位置する第３の電池モジュール５３の鉛直方向上部の一部分を鉛直方向上方から覆っている。被覆部７１は、角型電池５５の並設方向に延びている。支持部７２，７３は、電池モジュール５１，５２，５３の積層方向（鉛直方向）に延びており、被覆部７１からウェイト部３３に向けて延びている。支持部７２，７３は、電池モジュール５１，５２，５３において、角型電池５５の並設方向の両端に設けられたエンドプレート５７に沿ってウェイト部３３まで延びている。したがって、電池モジュール５１，５２，５３は、角型電池５５の並設方向の両側が、支持部７２，７３によって挟まれている。

支持部７２，７３の長手方向第１端部７２ａ，７３ａに設けられた固定部７４，７５は、ウェイト部３３の上面と面接触している。そして、固定部７４，７５に挿通されたボルトＢ１がウェイト部３３に螺合されることで、固定部材７０は、ウェイト部３３に固定されている。これにより、支持部７２，７３は、電池モジュール５１，５２，５３とは異なる部材であるウェイト部３３に接触するとともに、固定部７４，７５はウェイト部３３に固定されている。なお、「電池モジュールとは異なる部材」とは、固定部７４，７５（固定部材７０）を固定することによって、電池モジュールの移動を規制できればよく、例えば、ケース３１、カウンタウェイト３２、フォークリフト１０の車体１１などであってもよい。

次に、電池パック３０の作用について説明する。
フォークリフト１０が走行すると、走行に伴いフォークリフト１０が振動する。この振動により、電池パック３０も振動する。電池パック３０が振動すると、各電池モジュール５１，５２，５３が移動しようとする。

固定部材７０の被覆部７１は、最も鉛直方向上方に位置する第３の電池モジュール５３の上部を鉛直方向上方から覆っている。このため、第３の電池モジュール５３が鉛直方向上方に移動しようとすると、第３の電池モジュール５３が被覆部７１と当接して、第３の電池モジュール５３が鉛直方向上方に移動することが規制される。被覆部７１は、複数の支持部７２，７３によってウェイト部３３に固定されているため、被覆部７１に鉛直方向上方に向かう荷重が加わっても、固定部材７０がウェイト部３３から外れにくい。

また、鉛直方向に隣り合う電池モジュール５１，５２，５３同士が互いに接していることで、第３の電池モジュール５３によって、電池モジュール５１，５２が鉛直方向下方に押さえつけられている。このため、第１の電池モジュール５１や、第２の電池モジュール５２が鉛直方向上方へ移動しようとしても、第３の電池モジュール５３によって鉛直方向上方への移動が規制される。したがって、固定部材７０は、第３の電池モジュール５３の鉛直方向上方への移動を規制することで、各電池モジュール５１，５２，５３の鉛直方向上方への移動を規制している。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）最も鉛直方向上方の第３の電池モジュール５３は、固定部材７０の被覆部７１によって上部が覆われている。このため、被覆部７１によって第３の電池モジュール５３の鉛直方向上方への移動が規制されている。被覆部７１は、支持部７２，７３によってウェイト部３３に固定されているため、被覆部７１に鉛直方向上方に向かう荷重が加わっても固定部材７０がウェイト部３３から外れにくく、第３の電池モジュール５３の鉛直方向上方への移動を適切に規制することができる。したがって、電池モジュール５１，５２，５３の積層状態が維持されやすい。

（２）カウンタウェイト３２はウェイト部３３を有しているため、このウェイト部３３に第１の電池モジュール５１を載置することができ、ウェイト部３３によって第１の電池モジュール５１を支持することができる。

（３）支持部７２，７３は、ウェイト部３３と接触している。このため、支持部７２，７３に荷重が加わると、この荷重はウェイト部３３にも分散され、支持部７２，７３が変形しにくい。このため、被覆部７１の支持状態を維持することができる。

（４）固定部７４，７５はウェイト部３３に接合されているため、支持部７２，７３に加わる荷重は更に分散され、支持部７２，７３が変形することを更に適切に抑制することができる。

（５）固定部材７０は、固定部７４，７５がウェイト部３３に固定されることで、各電池モジュール５１，５２，５３の移動を規制している。このため、各電池モジュール５１，５２，５３に固定部材７０を固定する必要がなく、電池モジュール５１，５２，５３に固定部材７０を固定する工程が少なくなり、また、固定部材７０を電池モジュール５１，５２，５３に固定するための部材（例えば、ボルト）の増加を抑制することができる。

（６）固定部材７０を固定する部材（電池モジュールとは異なる部材）として、カウンタウェイト３２を用いている。フォークリフト１０に搭載されているカウンタウェイト３２を、固定部材７０を固定する部材として兼用することで、カウンタウェイト３２と別体として固定部材７０を固定するための部材を用いる場合に比べ、部品点数が削減される。

なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、各電池モジュール５１，５２，５３同士が直接接していなくてもよい。例えば、各電池モジュール５１，５２，５３同士の間に緩衝材などを介在させてもよい。

○ 実施形態において、電池モジュール５１，５２，５３は、ウェイト部３３上に直接載置されているが、ウェイト部３３上に電池モジュール５１，５２，５３を支持する支持部などが設けられ、この支持部を介して電池モジュール５１，５２，５３がウェイト部３３上に載置されていてもよい。すなわち、電池モジュール５１，５２，５３がウェイト部３３上に配設されるとは、ウェイト部３３が電池モジュール５１，５２，５３の荷重を受けることができるように電池モジュール５１，５２，５３が配設されていることを示す。

○ 実施形態において、積層配置される各電池モジュール５１，５２，５３同士は、間隔をあけて配置されていてもよい。この場合、ボルトなどによって、各電池モジュール５１，５２，５３のエンドプレート５７と固定部材７０（支持部７２，７３）が固定される。

○ 実施形態において、固定部材７０の形状を変更してもよい。
○ 実施形態において、固定部材７０の固定部７４，７５は、接着剤などによってウェイト部３３に固定されていてもよい。

○ 実施形態において、固定部材７０は、ウェイト部３３と接触する接触部を有していれば、ウェイト本体３４などに固定されていてもよい。例えば、実施形態の固定部７４，７５からウェイト本体３４に延設される部分を設けて、この部分をウェイト本体３４に固定してもよい。

○ 実施形態において、固定部材７０の支持部７２，７３は、ウェイト部３３に接触していなくてもよい。例えば、ウェイト部３３と接触することなくウェイト本体３４に固定されていてもよい。

○ 実施形態において、被覆部７１に二個の支持部７２，７３を設けたが、支持部の数は三個以上に変更してもよい。
○ 実施形態において、被覆部７１は、第３の電池モジュール５３の鉛直方向上部全体を覆っていてもよい。

○ 実施形態において、角型電池５５に代えて、円筒型電池や、ラミネート型の電池を用いてもよい。
○ 実施形態において、積層配置される電池モジュール５１，５２，５３の数は、２個以上であれば、増やしてもよいし、減らしてもよい。

○ 実施形態において、カウンタウェイト３２は、ウェイト部３３を有していなくてもよい。すなわち、ウェイト本体３４のみがカウンタウェイトとなってもよい。この場合、固定部材７０の支持部７２，７３は、ウェイト本体３４や、車体１１などに固定される。すなわち、電池パック３０は、電池モジュール５１，５２，５３を備えており、電池モジュール５１，５２，５３を固定部材７０によって電池モジュール５１，５２，５３とは異なる部材に固定できれば、どのような構成であってもよい。

○ 実施形態において、固定部材７０の支持部７２，７３は、直接ウェイト部３３に接していなくてもよい。例えば、固定部材７０の支持部７２，７３とウェイト部３３との間に、別部材を設けて、この別部材を介して固定部材７０の支持部７２，７３がウェイト部３３に接触していればよい。

○ 実施形態において、電池パック３０は、フォークリフト１０（産業車両）に搭載される電池パックに限られず、他の電池パックに具体化されていてもよい。
○ 実施形態において、カウンタウェイトとして、パワーショベル（産業車両）に搭載されるカウンタウェイトを用いてもよい。

○ 実施形態において、最も鉛直方向上方に位置する第３の電池モジュール５３と被覆部７１との間に若干の隙間があってもよい。この場合、第３の電池モジュール５３は隙間の範囲内で鉛直方向上方に移動するが、被覆部７１と当接することで移動が規制される。

３０…電池パック、３２…カウンタウェイト、３３…ウェイト部、３４…ウェイト本体、５１，５２，５３…電池モジュール、７０…固定部材、７１…被覆部、７２，７３…支持部、７４，７５…固定部。

Claims (5)

1. 鉛直方向に積層配置された複数の電池モジュールと、
   前記電池モジュールの鉛直方向への移動を規制する移動規制部材と、
   鉛直方向に立設された１つの板状部材と、を備え、
   前記複数の電池モジュールの各々は、前記板状部材の厚さ方向において、一方の端部のみが前記板状部材にブラケットを介して固定されており、
   前記移動規制部材は、前記複数の電池モジュールのうち最も鉛直方向上方に位置する電池モジュールの少なくとも一部分を鉛直方向上方から覆う被覆部と、前記被覆部から鉛直方向下方に延びる複数の支持部と、前記支持部の前記被覆部とは反対側の端部に設けられる固定部とを備え、
   前記固定部は、前記複数の電池モジュールとは異なる部材に固定されていることを特徴とする電池パック。
2. 前記複数の電池モジュールとは異なる部材は、底部を有し、
   前記複数の電池モジュールは、前記底部上に配設されることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記支持部は、前記底部と接触することを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
4. 前記固定部は、前記底部と接合されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電池パック。
5. 前記複数の電池モジュールとは異なる部材は、産業車両に搭載されるカウンタウェイトであることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の電池パック。