JP6237284B2 - 電池ユニット - Google Patents

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Description

本発明は、収容体の収容部に電池パックを収容した電池ユニットに関する。
電池セルを密閉ケースに収容した電池パックにおいては、密閉ケースの内圧が高まったときに密閉ケースの内圧を低下させる必要がある。
特許文献１では、ハウジング（密閉ケース）の内部に複数の二次電池（電池セル）が収容されている。二次電池には、設定された圧力で開放されうる排気部材が設置されている。ハウジングには、排気ホールが形成されている。排気ホールには、排気ホールを塞ぐようにバルブ部材が設けられている。バルブ部材は、ハウジングの内圧が設定された圧力になると開放される。
特開２０１２−１０４４７１号公報
ところで、電池パックには、電池パックと外部機器とを接続するためのケーブルが接続される。バルブ部材が開放されて、ハウジングから気体が排出されたときに、この気体がケーブルに向けて排出されると、ケーブルが破損する原因となる。ケーブルが破損すると、電池パックの充放電が阻害されるため、ケーブルの破損を抑制することが望まれている。
本発明の目的は、ケーブルの破損を抑制することができる電池ユニットを提供することにある。
上記課題を解決する電池ユニットは、複数の電池セルからなる電池モジュールと、前記電池モジュールを複数収容する密閉ケースと、前記密閉ケースに設けられ、前記電池モジュールに電力を供給するケーブルが接続されるコネクタと、を有する電池パックを、収容体に設けられた収容部に収容した電池ユニットであって、前記収容体は、前記収容部の内部と外部とを連通する連通孔を有し、前記ケーブルは、前記コネクタから前記連通孔に向けて延びていて、前記密閉ケースは、該密閉ケース内の圧力を開放する開放部を有するとともに、該開放部は前記収容体の壁部に対向し前記連通孔に対向してなく、前記開放部は、第１の開放部と第２の開放部とを有し、前記第１の開放部から前記ケーブルまでの距離と前記第２の開放部から前記ケーブルまでの距離とは異なることを要旨とする。
これによれば、開放部が開放すると、密閉ケースから排出される気体は、収容体の壁部に向けて排出される。ケーブルは、コネクタと接続されるものであり、コネクタから連通孔に向けて延びるように設けられる。開放部が連通孔と対向しないため、密閉ケースから排出される気体にケーブルが直接晒されることが抑制されている。このため、密閉ケースから排出された気体によってケーブルが破損することが抑制される。
上記電池ユニットについて、前記壁部は、前記連通孔が設けられた壁部と、前記連通孔が設けられていない壁部と、を含み、前記開放部は、前記連通孔が設けられていない壁部と対向していることが好ましい。
上記電池ユニットについて、前記開放部は、前記収容体における前記連通孔が設けられた壁部とは反対側の壁部と対向していることが好ましい。
これによれば、ケーブルとは反対方向に気体を排出することができるため、ケーブルの破損をより抑制することができる。
上記電池ユニットについて、前記開放部は、前記密閉ケース内の圧力を前記収容部内に開放することが好ましい。
上記電池ユニットについて、前記開放部が開放されたときの圧力の排出方向に前記収容体の前記連通孔が設けられていない壁部が位置することが好ましい。
本発明によれば、ケーブルの破損を抑制することができる。
実施形態のフォークリフトを示す概略側面図。 実施形態の充電プラグと接続部を示す斜視図。 実施形態の電池ユニットを示す断面図。 実施形態の電池パックの一部を破断して示す斜視図。 実施形態の電池セルを示す断面図。 変形例の電池ユニットを示す断面図。 変形例の電池ユニットを示す断面図。
以下、フォークリフトに搭載される電池ユニットの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及び図２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が設けられている。本実施形態のフォークリフト１０は、車体１１に搭載された電池パック３０を電力源として走行用モータＭ１及び荷役用モータＭ２を駆動させるバッテリ式のフォークリフトである。電池パック３０は、外部機器としての充電スタンドＳと接続される。車体１１には、接続部２３が備えられている。そして、充電スタンドＳと電池パック３０は、充電プラグＰによって接続される。充電スタンドＳと、充電プラグＰは、ケーブルＣによって接続されている。
図３に示すように、収容体としての車体１１は、電池パック３０を収容する収容部３１を有している。本実施形態では、車体１１と電池パック３０から電池ユニットＵが構成されている。収容部３１は、四角状をなしており、６つの壁部によって囲まれている。本実施形態では、電池パック３０が載置される底壁部３２と、底壁部３２に対向する上壁部３３と、４つの側壁部３４が収容体の壁部となる。側壁部３４の一つには、収容部３１の外部と内部とを連通させる連通孔３５が形成されている。連通孔３５には、接続部２３が挿入されている。
図３及び図４に示すように、電池パック３０は、密閉ケース４１を有し、密閉ケース４１には複数の電池セル６１からなる電池モジュールＭが収容されている。密閉ケース４１は、開口を有する有底矩形筒状のケース本体４２に矩形平板状の蓋体４３を固定することで構成されている。詳細にいえば、開口を形成する（囲む）開口縁部４４には、ボルトＢが螺合される螺合穴４５が形成されており、蓋体４３を貫通したボルトＢが螺合穴４５に螺合されている。以下の説明において、蓋体４３の４つの端部５１〜５４のうち、対向する一対の端部（対向する一辺）を第１の端部５１、第２の端部５２とし、第１の端部５１と第２の端部５２とは異なる端部を第３の端部５３、第４の端部５４とする。
ボルトＢは、蓋体４３の４つの端部５１〜５４のうち、第１の端部５１及び第２の端部５２に設けられている。ボルトＢは、第１の端部５１と第２の端部５２の一部に設けられており、蓋体４３の角部近傍（第１の端部５１における第３の端部５３側又は第４の端部５４側、第２の端部５２における第３の端部５３側又は第４の端部５４側）には設けられていない。ボルトＢは、第３の端部５３と第４の端部５４の対向方向（第３の端部５３から第４の端部５４へ向かう方向）に並設されている。第３の端部５３と第４の端部５４にはボルトＢが設けられていない。
第１の端部５１に設けられた複数のボルトＢのうち、最も第３の端部５３に近いボルトＢにおける第３の端部５３に最も近い部分と、第２の端部５２に設けられた複数のボルトＢのうち、最も第３の端部５３に近いボルトＢにおける第３の端部５３に最も近い部分と、を結ぶ仮想線を第１仮想線Ｌ１とする。そして、第１仮想線Ｌ１よりも第３の端部５３側の領域を第１の開放部５５とする。
また、第１の端部５１に設けられた複数のボルトＢのうち、最も第４の端部５４に近いボルトＢにおける第４の端部５４に最も近い部分と、第２の端部５２に設けられた複数のボルトＢのうち、最も第４の端部５４に近いボルトＢにおける第４の端部５４に最も近い部分と、を結ぶ仮想線を第２仮想線Ｌ２とする。そして、第２仮想線Ｌ２よりも第４の端部５４側の領域を第２の開放部５６とする。
密閉ケース４１の内圧が上昇した場合には、第１の開放部５５及び第２の開放部５６が、開口縁部４４から離れる方向に変形して、開口縁部４４との間に隙間を形成する。密閉ケース４１内の気体は、この隙間から排出される。すなわち、蓋体４３の一部を弁として機能させ、密閉ケース４１の圧力開放を行えるように構成している。
密閉ケース４１は、その外部にコネクタ４７を有している。コネクタ４７には、密閉ケース４１の内部に収容された電池セル６１が電気的に接続されている。コネクタ４７には、複数の配線４８が接続されており、配線４８はコネクタ４７を介して電池セル６１に接続されている。配線４８は、コネクタ４７から連通孔３５にまで延びて、連通孔３５に挿入されており、連通孔３５に設けられた接続部２３に接続されている。これにより、接続部２３に充電プラグＰが接続されると、接続部２３、配線４８及びコネクタ４７を介して、電池セル６１と充電スタンドＳとが電気的に接続されるように構成されている。したがって、本実施形態において、電池モジュールＭに電力を供給するケーブルとは、接続部２３とコネクタ４７とを接続する配線４８となる。
図５に示すように、電池セル６１（例えば、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素蓄電池）は、電池ケース６２の内部に電極組立体６３及び電解液６４が収容されている。電池ケース６２は、電極組立体６３を収容する有底箱状の本体６５と、本体６５の開口を閉塞する矩形板状の蓋６６とから構成されている。蓋６６には、電池ケース６２の内圧が規定圧力を超えたときに開放される圧力開放弁６７が設けられている。なお、この「規定圧力」は、電池ケース６２の内圧が高まったときに、電池ケース６２が破損する前に圧力開放弁６７が破断するような圧力に設定される。
図３に示すように、上記のように構成された電池パック３０は、蓋体４３が、連通孔３５を有する側壁部３４とは反対側の側壁部３４側に位置するように収容されている。これにより、第１の開放部５５と第２の開放部５６とは、連通孔３５を有する側壁部３４とは反対側の側壁部３４、上壁部３３及び底壁部３２と対向している。すなわち、第１の開放部５５及び第２の開放部５６は、連通孔３５が設けられた側壁部３４とは異なる壁部と対向している。なお、「開放部が壁部と対向する」とは、開放部が開口されたときの気体の排出方向に収容体（車体１１）の壁部が位置することを意味する。すなわち、少なくとも、開口縁部４４のうち開放部が開口した際に露出する部分の開口側端部と、収容体（車体１１）の壁部の内面と、を結ぶ仮想線上にコネクタ４７に接続されるケーブル（配線４８）が配置されないようになっている。本実施形態では、蓋体４３が変形し、開口縁部４４と蓋体４３との間に隙間が形成されると、気体は、この隙間から排出される。すなわち、隙間の開口方向に壁部が位置していればよい。本実施形態では、第１の開放部５５の開口方向には、上壁部３３及び側壁部３４が位置しており、第２の開放部５６の開口方向には底壁部３２及び側壁部３４が位置している。
次に、本実施形態の作用について説明する。
電池セル６１に異常が生じると、電池ケース６２内で気体が発生し、電池ケース６２の内圧が上昇する。電池ケース６２の内圧が規定圧力を超えると、電池ケース６２に設けられた圧力開放弁６７が破断する。そして、電池ケース６２に設けられた圧力開放弁６７が破断すると、電池ケース６２内の気体が密閉ケース４１内に２３排出される。
電池セル６１から気体が排出されることで、密閉ケース４１の内圧は上昇していき、第１の開放部５５及び第２の開放部５６が開放されると、第１の開放部５５からは上壁部３３及び側壁部３４に向けて気体が排出される。また、第２の開放部５６からは底壁部３２及び側壁部３４に向けて気体が排出される。
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）第１の開放部５５は、上壁部３３及び側壁部３４に対向し、第２の開放部５６は底壁部３２及び側壁部３４に対向している。このため、密閉ケース４１の内圧が上昇し、第１の開放部５５及び第２の開放部５６から気体が排出されたときに、気体は、底壁部３２、上壁部３３及び側壁部３４に向けて排出される。したがって、配線４８が、密閉ケース４１から排出された気体に直接晒されることが抑制され、配線４８が破損しにくい。
（２）連通孔３５が設けられている側壁部３４とは反対側の側壁部３４に第１の開放部５５及び第２の開放部５６が対向するようにしている。このため、密閉ケース４１から排出された気体が配線４８に到達するまでの時間が長くなるため、排出された気体は、排出直後の温度から十分に下がった状態で配線４８に到達することとなる。したがって、配線４８の破損をより抑制することができる。また、連通孔３５を介して車体１１の外部に高温の気体が排出されるため、高温の気体によって充電スタンドＳが破損することが抑制される。
なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
○図６に示すように、開放部は、孔７２に設けられ、密閉ケース４１の内圧が上昇したときに破断して開放される弁７１であってもよい。この場合、孔７２の軸方向が気体の排出方向となり、孔７２の周縁と、収容体の壁部の内面と、を結ぶ仮想線上に連通孔３５（配線４８）が位置していなければよい。また、開放部は、配線４８と対向していなければよく、連通孔３５が設けられた側壁部３４と対向してもよい。また、密閉ケース４１に、他の部分よりも薄い薄肉部を設けて、薄肉部が破断することで開放部としてもよい。
○図７に示すように、連通孔３５には、接続部２３が設けられていなくてもよい。この場合、連通孔３５を介して収容部３１に挿入された充電プラグＰが、直接、コネクタ４７に接続される。電池モジュールＭに電力を供給するケーブルは、充電スタンドＳと、充電プラグＰとを繋ぐケーブルＣとなる。ケーブルＣは、充電プラグＰを介してコネクタ４７に接続され、コネクタ４７に接続された状態で、コネクタ４７から連通孔３５に向けて延びている。これによれば、充電プラグＰや、ケーブルＣが破損することが抑制される。
○収容部３１は、円筒状や、多角状などどのような形状であってもよい。
○収容体として、車体１１以外を用いてもよい。例えば、電池パック３０を収容する筐体を収容体としてもよい。すなわち、電池パック３０は、フォークリフト１０以外に搭載されてもよい。
○外部機器は、電池パック３０を電力源として駆動する走行用モータＭ１や、荷役用モータＭ２、すなわち、電池パック３０に接続される負荷であってもよい。収容体には、負荷と電池パック３０を接続する配線４８が挿入される連通孔３５が設けられる。
○開放部は、単数であってもよい。また、開放部を３個以上設けてもよい。
Ｓ…充電スタンド、Ｕ…電池ユニット、１１…車体、３０…電池パック、３１…収容部、３２…底壁部、３３…上壁部、３４…側壁部、３５…連通孔、４１…密閉ケース、４８…配線、５５…第１の開放部、５６…第２の開放部、６１…電池セル。

Claims (5)

  1. 複数の電池セルからなる電池モジュールと、
    前記電池モジュールを複数収容する密閉ケースと、
    前記密閉ケースに設けられ、前記電池モジュールに電力を供給するケーブルが接続されるコネクタと、を有する電池パックを、収容体に設けられた収容部に収容した電池ユニットであって、
    前記収容体は、前記収容部の内部と外部とを連通する連通孔を有し、前記ケーブルは、前記コネクタから前記連通孔に向けて延びていて、
    前記密閉ケースは、該密閉ケース内の圧力を開放する開放部を有するとともに、該開放部は前記収容体の壁部に対向し前記連通孔に対向してなく、前記開放部は、第１の開放部と第２の開放部とを有し、前記第１の開放部から前記ケーブルまでの距離と前記第２の開放部から前記ケーブルまでの距離とは異なることを特徴とする電池ユニット。
  2. 前記壁部は、前記連通孔が設けられた壁部と、前記連通孔が設けられていない壁部と、を含み、
    前記開放部は、前記連通孔が設けられていない壁部と対向していることを特徴とする請求項１に記載の電池ユニット。
  3. 前記開放部は、前記収容体における前記連通孔が設けられた壁部とは反対側の壁部と対向していることを特徴とする請求項２に記載の電池ユニット。
  4. 前記開放部は、前記密閉ケース内の圧力を前記収容部内に開放することを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の電池ユニット。
  5. 前記開放部が開放されたときの圧力の排出方向に前記収容体の前記連通孔が設けられていない壁部が位置す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ユニット。
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