JP6318862B2 - 電池モジュール及び電池パック - Google Patents

Description

本発明は、複数の電池セルを有する電池モジュール及び電池パックに関する。

複数の電池セルを有する電池モジュールには、電力の伝送などを行うために伝送線が設けられている。例えば、特許文献１では、電池セルと、電池セルの充放電を制御する制御部とを伝送線によって接続している。

特開２００４−３１９２３２号公報

ところで、電池モジュールは、車両などに搭載される関係上、なるべく小型化することが望まれている。
本発明の目的は、小型化を図ることができる電池モジュール及び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モジュールは、並設された複数の電池セルを備えた電池モジュールであって、前記電池モジュールに接続される伝送線と、前記複数の電池セルを前記電池セルの並設方向の両側から挟持するとともに前記電池モジュールを被固定部材に固定するためのブラケットとを有し、前記ブラケットは、前記複数の電池セルを挟持する挟持部と、前記挟持部から前記電池セルの並設方向に突出するとともに前記被固定部材に固定される取付部と、前記取付部の前記挟持部からの突出方向の端部よりも前記挟持部に寄って設けられるとともに前記伝送線が固定される固定部とを有する。

これによれば、伝送線は、取付部の挟持部からの突出方向の端部よりも挟持部に寄った固定部に設けられるため、取付部の挟持部からの突出方向の端部よりも突出した位置に伝送線を設ける場合に比べて、伝送線のブラケットからの突出量が少ない。このため、電池モジュールの小型化が図られる。

上記電池モジュールについて、前記固定部は、前記伝送線を保持する固定具が取り付けられる固定孔を有し、前記伝送線は、前記固定具によって前記固定部に固定されていることが好ましい。

これによれば、固定具によって伝送線を固定することができるため、伝送線の固定が容易となる。
上記電池モジュールについて、前記ブラケットは、前記挟持部から前記電池セルの並設方向に突出するリブを備え、前記固定部は、前記リブに固定されていることが好ましい。

これによれば、固定部はリブに固定されることで強度が増す。したがって、振動や衝撃などによって固定部が破損することが抑制される。
上記電池モジュールについて、前記リブを複数備え、前記固定部は、複数の前記リブに固定されていることが好ましい。

これによれば、固定部の強度が更に増し、振動や衝撃によって固定部が破損することが更に抑制される。
上記課題を解決する電池パックは、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に電池モジュールを複数備えた電池パックであって、前記電池モジュールは、前記固定部に固定された伝送線同士が向かい合うように設けられている。

これによれば、伝送線を電池モジュールの間の領域を利用して設けることができるため、電池パックの小型化が図られる。

本発明によれば、小型化を図ることができる。

実施形態の電池パックを示す断面図。 実施形態の電池モジュールを示す分解斜視図。 実施形態のブラケット示す斜視図。 実施形態のブラケットを示す断面図。 実施形態の電池パックを示す断面図。 変形例のブラケットを示す斜視図。 変形例のブラケットを示す斜視図。 変形例のブラケットを示す斜視図。

以下、電池モジュール及び電池パックの一実施形態について説明する。
図１に示すように、電池パック１０は、被固定部材としての筐体１１を有している。筐体１１には、複数の電池モジュール１２を積層した第１電池列Ｌ１と、複数の電池モジュール１３を積層した第２電池列Ｌ２が隣り合って収容されている。電池モジュール１２と、電池モジュール１３とは同一の電池モジュールであるが、説明の便宜上、第１電池列Ｌ１を構成する電池モジュール１２を第１電池モジュール１２、第２電池列Ｌ２を構成する電池モジュール１３を第２電池モジュール１３として説明を行う。

本実施形態において、第１電池列Ｌ１は、３個の第１電池モジュール１２を積層したものであり、第２電池列Ｌ２は、２個の第２電池モジュール１３を積層したものである。筐体１１には、ジャンクションボックス１４が収容されている。また、筐体１１には、制御ＥＣＵ１５が収容されている。

図２に示すように、電池モジュール１２，１３は、並設された複数の電池セル２１を有している。各電池セル２１は、個別の電池ホルダ２２に保持されている。複数の電池セル２１は、電池セル２１の並設方向の両側に設けられた第１ブラケット３１と、第２ブラケット３２とによって挟持されている。

複数の電池セル２１のうち、第１ブラケット３１に隣り合う電池セル２１には、第１ハーネス２３が接続されている。また、複数の電池セル２１のうち、第２ブラケット３２に隣り合う電池セル２１には、第２ハーネス２４が接続されている。第１ハーネス２３及び第２ハーネス２４は、電池モジュール１２，１３のプラス側端子から引き出されるプラスハーネス及びマイナス端子から引き出されるマイナスハーネスであり、電池セル２１の電力を伝送する。

また、電池モジュール１２，１３は、複数の電池ホルダ２２に保持されるカバー２５を有している。カバー２５には、複数の電池セル２１の監視を行う監視ＥＣＵ２６が載置されている。監視ＥＣＵ２６は、電池セル２１に設けられた図示しないセンサから電池セル２１の電圧や温度などの情報を取得している。監視ＥＣＵ２６には、取得した情報を他の電池モジュール１２，１３の監視ＥＣＵ２６や、制御ＥＣＵ１５に出力したり、他の電池モジュール１２，１３の監視ＥＣＵ２６からの情報を入力するための信号線２７が設けられている。本実施形態では、第１ハーネス２３、第２ハーネス２４及び信号線２７が伝送線となる。

図３及び図４に示すように、ブラケット３１，３２は、板状の挟持部３３を有している。本実施形態では、挟持部３３は矩形状である。挟持部３３からは、挟持部３３の厚み方向の面に沿う方向に突出する挿通部３４，３５が設けられている。挟持部３３の短手方向の一方の端部からは第１挿通部３４が挟持部３３の長手方向に間隔を空けて２つ突出しており、挟持部３３の短手方向の他方の端部からは第２挿通部３５が挟持部３３の長手方向に間隔を空けて２つ突出している。各挿通部３４，３５には、挿通孔３６が厚み方向に貫通して設けられている。

挟持部３３の長手方向の端部には、挟持部３３の厚み方向に突出する板状の取付部３７が設けられている。挟持部３３には、取付部３７から、挟持部３３の長手方向に向けて延びる板状のリブ３８が挟持部３３の短手方向に並んで複数設けられている。リブ３８は、取付部３７と固定される第１補強部３９と、第１補強部３９から挟持部３３の長手方向に延びる矩形状の第２補強部４０とを有している。第１補強部３９は、第２補強部４０に近付くに従い、挟持部３３からの突出長が短くなっていく。第１補強部３９は、取付部３７よりも挟持部３３からの突出長が短い。

取付部３７には、複数の貫通孔４１が取付部３７の厚み方向に貫通して設けられている。取付部３７の貫通孔４１は、リブ３８の間に１つずつ設けられている。ブラケット３１，３２は、取付部３７に固定される固定部材５１を有している。固定部材５１は、金属板をＬ字状に屈曲したものであり、取付部３７に重ね合わせて設けられる板状の重合部５２と、重合部５２から直角に延びる板状の固定部５３とを有している。重合部５２には、貫通孔５４が重合部５２の厚み方向に貫通して設けられている。固定部５３には、固定孔５５が固定部５３の厚み方向に貫通して設けられている。

図５に示すように、固定部材５１は、重合部５２の貫通孔５４と、取付部３７の貫通孔４１が連通するように設けられ、重合部５２の貫通孔５４と取付部３７の貫通孔４１とを挿通したボルトＢ１が筐体１１に螺合されることで、取付部３７に固定される。

図３及び図４に示すように、固定部５３は、挟持部３３の長手方向に沿って延びるように設けられている。固定部５３は、挟持部３３から離間して設けられており、固定部５３と挟持部３３との間には、空間が区画されている。固定部５３は、取付部３７の挟持部３３からの突出方向の端部３７ａ、すなわち取付部３７の短手方向の端部のうち、挟持部３３とは反対側の端部よりも挟持部３３に寄って設けられている。

固定部５３に設けられた固定孔５５には、固定具としての結束バンド６１が設けられている。結束バンド６１は、伝送線を保持する環状のバンド部６２と、バンド部６２から突出するとともに突出端に返し部６３を有する挿入部６４とを有している。挿入部６４は、固定部５３に設けられた固定孔５５に挿入されている。第１ブラケット３１と第２ブラケット３２とは、取付部３７及びリブ３８が突出する方向が反対側となっている。すなわち、第１ブラケット３１と第２ブラケット３２は、挟持部３３の厚み方向の異なる面に取付部３７及びリブ３８が設けられている。

図５に示すように、第１ブラケット３１と、第２ブラケット３２とは、複数の電池セル２１を挟持するとともに、第１挿通部３４及び第２挿通部３５にボルトＢ２が挿通される。ボルトＢ２は、第１ブラケット３１から第２ブラケット３２に向けて挿通されるとともに第２ブラケット３２を挿通した位置でナットＮに螺合されている。これにより、複数の電池セル２１は、第１ブラケット３１及び第２ブラケット３２によって拘束されている。第１ブラケット３１及び第２ブラケット３２は、挟持部３３の厚み方向と電池セル２１の並設方向とが同一方向になるように設けられている。これにより、リブ３８の突出方向は、電池セル２１の並設方向と同一方向となる。

各電池モジュール１２，１３は、取付部３７に設けられた貫通孔４１を挿通したボルトＢ１が、筐体１１に螺合されることで固定されている。各電池モジュール１２，１３は、第１電池モジュール１２の第１ブラケット３１と第２電池モジュール１３の第２ブラケット３２とが向かい合うように固定されている。

各電池モジュール１２，１３の第２ハーネス２４は、第１電池モジュール１２の第１ブラケット３１に固定された結束バンド６１によって束ねられている。各電池モジュール１２，１３の第１ハーネス２３は、第２電池モジュール１３の第２ブラケット３２に固定された結束バンド６１によって束ねられている。また、第１電池モジュール１２の信号線２７は、第１電池モジュール１２の第２ブラケット３２に固定された結束バンド６１によって括り付けられている。

各電池モジュール１２，１３の第１ハーネス２３及び第２ハーネス２４は、第１電池モジュール１２と第２電池モジュール１３との間を通って、ジャンクションボックス１４に接続されている。このため、積層方向上側の各電池モジュール１２，１３に設けられた結束バンド６１ほど多くの数のハーネス２３，２４を束ねている。ジャンクションボックス１４は、コネクタなどを介して電池セル２１外の機器としての図示しない負荷と接続される。したがって、第１ハーネス２３及び第２ハーネス２４は、電池セル２１と負荷とをジャンクションボックス１４を介して接続する。

各電池モジュール１２，１３の信号線２７は、電池セル２１外の機器としての監視ＥＣＵ２６と接続されている。積層方向に隣り合う第１電池モジュール１２同士の監視ＥＣＵ２６及び積層方向に隣り合う第２電池モジュール１３同士の監視ＥＣＵ２６は信号線２７で接続されている。また、１つの第１電池モジュール１２の監視ＥＣＵ２６と、１つの第２電池モジュール１３の監視ＥＣＵ２６とは信号線２７によって接続されている。更に、第２電池モジュール１３の監視ＥＣＵ２６と電池セル２１外の機器としての制御ＥＣＵ１５とは信号線２７によって接続されている。

第２ハーネス２４は、第１電池モジュール１２の第１ブラケット３１の固定部５３と対向して設けられている。第１ハーネス２３は、第２電池モジュール１３の第２ブラケット３２の固定部５３と対向して設けられている。信号線２７は、第１電池モジュール１２の第２ブラケット３２の固定部５３と対向して設けられている。

次に、本実施形態の各電池モジュール１２，１３及び電池パック１０の作用について説明する。
固定部５３が取付部３７の端部３７ａよりも挟持部３３に寄って設けられるとともに、この固定部５３に結束バンド６１を固定することで、ハーネス２３，２４及び信号線２７としての伝送線を固定部５３と対向して設けることができる。すなわち、取付部３７の端部３７ａと固定部５３との間の領域を利用して伝送線を設けることができるため、伝送線のブラケット３１，３２からの突出量が少なくなる。

また、第１ハーネス２３と第２ハーネス２４は、第１電池モジュール１２と第２電池モジュール１３との間に設けられている。すなわち、第１ハーネス２３と第２ハーネス２４とを各電池モジュール１２，１３間の領域を利用して集約しているため、電池パック１０の小型化が図られる。

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）取付部３７の端部３７ａよりも挟持部３３に寄って設けられた固定部５３に結束バンド６１を固定して、伝送線を固定部５３と対向して設けているため、伝送線のブラケット３１，３２からの突出量が少ない。このため、伝送線が取付部３７の端部３７ａよりも突出した位置で固定されている場合に比べて、電池モジュール１２，１３の小型化が図られる。

（２）第１ハーネス２３と第２ハーネス２４とは、第１電池モジュール１２と第２電池モジュール１３との間に設けられている。第１電池モジュール１２と第２電池モジュール１３との間の領域を利用して第１ハーネス２３と第２ハーネス２４とを設けることができるため、電池パック１０の小型化が図られる。

（３）また、第１ハーネス２３と第２ハーネス２４とを集約して設けることができるため、筐体１１内での第１ハーネス２３と第２ハーネス２４との配索を行いやすい。
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、リブ３８の第２補強部４０に第２補強部４０の厚み方向に貫通する固定孔７１が設けられていてもよい。そして、結束バンド６１の挿入部６４がこの固定孔７１に挿入されることで、結束バンド６１は第２補強部４０に固定され、結束バンド６１によって伝送線が保持される。したがって、第２補強部４０が固定部５３として機能する。なお、固定孔７１は、全てのリブ３８に設けられていてもよいし、一部のリブ３８に設けられていてもよい。

○図７に示すように、複数のリブ３８の第２補強部４０に固定部材８１を固定してもよい。固定部材８１は、矩形平板状の固定部８２と固定部８２の対向する両端部から固定部８２の厚み方向に延びる延設部８３とを有している。延設部８３には、延設部８３の厚み方向に貫通する貫通孔８４が設けられている。固定部８２には、固定孔８５が固定部８２の厚み方向に貫通して設けられている。各延設部８３は、隣り合う２つのリブ３８を挟持するように第２補強部４０と重ね合わせて設けられている。延設部８３の貫通孔８４には、ボルトやリベットなどの締結部材が挿入される。締結部材がボルトであれば、第２補強部４０にボルトを螺合したり、延設部８３及び第２補強部４０を貫通したボルトをナットに螺合したりすることで固定部材８１がリブ３８の第２補強部４０に固定される。締結部材がリベットであれば、延設部８３及び第２補強部４０を挿通したリベットをかしめることで、固定部材８１がリブ３８の第２補強部４０に固定される。これにより、固定部８２は、取付部３７の端部３７ａよりも挟持部３３に寄った位置で、隣り合う２つのリブ３８に跨って設けられる。そして、固定部８２の固定孔８５には、結束バンド６１の挿入部６４が挿入されることで、結束バンド６１が固定され、結束バンド６１によって伝送線が保持される。これによれば、固定部８２がリブ３８に固定されているため、固定部８２の強度が増し、固定部８２の破損が抑制されている。特に、複数のリブ３８に固定部８２を固定することで、固定部８２の破損をより抑制することができる。なお、固定部８２は、単一のリブ３８に固定されていてもよい。

○図８に示すように、固定部材９１は、リブ３８に加えて、取付部３７に固定されてもよい。固定部材９１は、矩形平板状の固定部８２と固定部８２の対向する両端部から固定部８２の厚み方向に延びる延設部８３とを有している。この固定部８２及び延設部８３は、図７の固定部材８１の固定部８２及び延設部８３と同一の部材である。固定部材９１は、延設部８３と直角に交わり、延設部８３の厚み方向の面に沿う方向に突出する突出部９２を有している。突出部９２の先端には、突出部９２と直角に交わる重合部９３が設けられている。重合部９３には、厚み方向に貫通する貫通孔９４が設けられている。固定部材９１は、重合部９３が取付部３７と重なり合い、突出部９２が挟持部３３に重なり合うように設けられている。そして、重合部９３及び取付部３７を挿通したボルトＢ１が筐体１１に螺合されることで、重合部９３は取付部３７に固定され、延設部８３及び第２補強部４０を挿通した締結部材によって延設部８３と第２補強部４０とが固定される。これによれば、固定部材９１が、取付部３７とリブ３８とに固定されるため、固定部材９１の強度が増し、固定部材９１が破損することが抑制される。

○固定部材５１は、溶接によって取付部３７や挟持部３３に固定されていてもよい。
○結束バンド６１に挿入部６４を設けず、伝送線を保持した結束バンド６１のバンド部６２を固定孔５５に挿通することで、伝送線を固定部５３に括り付けてもよい。

○リブ３８に固定部材５１を固定しない場合、ブラケット３１，３２にリブ３８を設けなくてもよい。
○各伝送線は、一部がブラケット３１，３２の取付部３７の端部３７ａから突出してもよいし、突出していなくてもよい。

○実施形態では、第１ブラケット３１及び第２ブラケット３２の両方に固定部材５１を設けたが、いずれか一方のブラケットにのみ固定部材５１が設けられていてもよい。
○被固定部材は、産業車両に搭載されるカウンタウェイトなどであってもよい。

１０…電池パック、１１…筐体、１２，１３…電池モジュール、２１…電池セル、２３…第１ハーネス、２４…第２ハーネス、２７…信号線、３１…第１ブラケット、３２…第２ブラケット、３３…挟持部、３７…取付部、３７ａ…端部、３８…リブ、５３，８２…固定部、５５，７１，８５…固定孔、６１…結束バンド。

Claims (5)

1. 並設された複数の電池セルを備えた電池モジュールであって、
   前記電池モジュールに接続される伝送線と、
   前記複数の電池セルを前記電池セルの並設方向の両側から挟持するとともに前記電池モジュールを被固定部材に固定するためのブラケットとを有し、
   前記ブラケットは、
   前記複数の電池セルを挟持する挟持部と、
   前記挟持部から前記電池セルの並設方向に突出するとともに前記被固定部材に固定される取付部と、
   前記取付部の前記挟持部からの突出方向の端部よりも前記挟持部に寄って設けられるとともに前記伝送線が固定される固定部とを有する電池モジュール。
2. 前記固定部は、前記伝送線を保持する固定具が取り付けられる固定孔を有し、
   前記伝送線は、前記固定具によって前記固定部に固定されている請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記ブラケットは、前記挟持部から前記電池セルの並設方向に突出するリブを備え、
   前記固定部は、前記リブに固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電池モジュール。
4. 前記リブを複数備え、
   前記固定部は、複数の前記リブに固定されている請求項３に記載の電池モジュール。
5. 請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に電池モジュールを複数備えた電池パックであって、
   前記電池モジュールは、前記固定部に固定された伝送線同士が向かい合うように設けられている電池パック。