JP6330590B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、電池パックに関する。

従来の電池パックとして、例えば特許文献１に記載の二次電池装置がある。この従来の二次電池装置は、電池セルを配列してなる電池モジュールを複数段に重ねた電池積層アッセンブリを箱状の筐体内に収容することによって構成されている。

特開２０１１−５４３５３号公報

上述した電池パックでは、電池モジュールを筐体の内壁に取り付けるブラケットや、電池モジュール周りに配線されるハーネスを接続する端子台といった各種の筐体内部材が筐体の内壁に固定されている。また、充電コネクタやＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を行う通信機器のカバーといった筐体外部材が筐体の外壁に固定されている。従来、筐体内部材及び筐体外部材との筐体の壁部との固定構造においては、加工コストを低減する観点から、筐体の壁部を貫通するネジ孔を形成し、ネジ孔にネジ部材を螺合して筐体内部材及び筐体外部材と筐体の壁部とを固定していた。

一方、電池パックの筐体には、防錆などを目的とした塗装がなされている。塗装の際、筐体の壁部に形成したネジ孔をマスキングすると加工コストが増大してしまうため、ネジ孔のマスキングをせずに筐体を塗装することがある。この場合、ネジ孔の内壁が塗装されることとなるが、ネジ孔の内壁が塗装されていると、ネジ部材をネジ孔に締結する際に塗装が剥がれ、塗装屑が生じてしまうことがある。塗装屑が筐体内の電池モジュールや電子部品等に付着すると、短絡や誤作動の要因となるおそれがある。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、加工コストを抑えつつ、筐体内への塗装屑の侵入を防止できる電池パックを提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明の一側面に係る電池パックは、筐体内に電池モジュールを収容してなる電池パックであって、筐体の壁部を貫通するようにネジ溝付き貫通孔が形成され、筐体の外側から第１のネジ溝付き貫通孔に螺合された第１のネジ部材によって、筐体外に配置された筐体外部材が筐体の壁部に固定され、筐体の壁部の表面は、塗装材料によって塗装されている一方、第１のネジ溝付き貫通孔の内壁は、少なくとも第１のネジ部材が螺合している部分が非塗装となっている。

この電池パックでは、第１のネジ溝付き貫通孔の内壁が非塗装となっていることにより、第１のネジ部材の螺合の際に塗装屑が発生せず、塗装屑が筐体内に侵入することがない。これにより、塗装屑の付着を原因とする短絡や誤作動の発生を防止できる。また、第１のネジ溝付き貫通孔は、例えば筐体の壁部を構成する部材を複数重ねて加工することにより、複数の部材に対して一度に形成できる。さらに、筐体の塗装時は、第１のネジ溝付き貫通孔をマスキングすればよい。したがって、加工コストを好適に低減できる。

また、筐体の内側から第２のネジ溝付き貫通孔に螺合された第２のネジ部材によって、筐体内に配置された筐体内部材が筐体の壁部に固定され、第２のネジ溝付き貫通孔の内壁は、塗装材料によって塗装されていてもよい。筐体の内側から第２のネジ部材が螺合される第２のネジ溝付き貫通孔については、内壁が塗装されていたとしても第２のネジ部材の螺合の際に発生する塗装屑を筐体の外部に排出できる。したがって、筐体の塗装時に第２のネジ溝付き貫通孔のマスキングは不要となり、加工コストを十分に低減できる。

本発明によれば、加工コストを抑えつつ、筐体内への塗装屑の侵入を防止できる。

本発明に係る電池パックの一実施形態に適用される電池モジュールの一例を示す斜視図である。 本発明に係る電池パックの一実施形態を示す断面図である。 ブラケットと筐体との固定構造を示す要部拡大断面図である。 コネクタと筐体との固定構造を示す要部拡大断面図である。 塗装時のネジ溝付き貫通孔のマスキングの様子を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る電池パックの好適な実施形態について詳細に説明する。
［電池モジュールの構成］

電池パックの説明に先立ち、まず、電池パックに用いる電池モジュールについて説明する。図１は、本発明に係る電池パックの一実施形態に適用される電池モジュールの一例を示す斜視図である。同図に示すように、電池モジュール１０は、複数の電池セル１１を互いに電気的に接続することによって構成されている。

電池セル１１は、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池といった蓄電池、或いは電気二重層キャパシタなどである。電池セル１１は、例えば電解液が注入されたケース１２内に、負極とセパレータと正極とを積層してなる電極組立体１３を収容することによって構成されている。電極組立体１３の負極及び正極は、ケース１２に絶縁された状態で固定され、ケース１２から突出する一対の電極端子１４Ａ，１４Ｂにそれぞれ電気的に接続されている。一対の電極端子１４Ａ，１４Ｂの一方は、負極端子として機能し、他方は正極端子として機能する。

隣接する電池セル１１の電極端子１４Ａ，１４Ｂは、バスバーといった導電性を有する接続部材１５によって接続されている。これにより、複数の電池セル１１は、電気的に直列に接続されている。また、複数の電池セル１１は、拘束具１６によって一体化されている。拘束具１６は、例えば複数の電池セル１１を並設方向から挟み込む一対のエンドプレート１７と、電池セル１１の側方に配置されると共に一対のエンドプレート１７を連結する棒状の連結部材１８と、複数の電池セル１１をエンドプレート１７によって挟み込んだ状態でエンドプレート１７に連結部材１８を固定するボルト１９とによって構成されている。この拘束具１６により、複数の電池セル１１に対して拘束荷重が付加されている。

次に、電池モジュール１０を用いた電池パックについて説明する。図２は、本発明に係る電池パックの一実施形態を示す断面図である。同図に示すように、電池パック１は、筐体２内に上述した電池モジュール１０を収容してなり、例えば車両のバッテリーとして機能する。筐体２は、有底の本体部３と、本体部３の開口部分３ａを塞ぐ蓋部４とを有し、全体として略直方体形状の箱体をなしている。筐体２の内部は、電池モジュール１０や制御用基板（不図示）などが収容される収容空間Ｓとなっている。

筐体２を形成する材料としては、例えば鉄（ＳＳ４００）などの金属材料が挙げられる。筐体２の表面（内面及び外面）には、防錆等を目的として塗装材料による塗装膜９（図３等参照）が形成されている。塗装材料としては、例えばエポキシ樹脂などが挙げられる。

本体部３は、ベース板５と、ベース板５の縁部に立設された複数の側板６とを有している。ベース板５と側板６とは、それぞれ矩形の平板部材からなり、ベース板５の縁部と側板６の縁部とを溶接することによって本体部３が形成されている。蓋部４は、ベース板５と同形状をなす矩形の平板部材からなる。蓋部４は、ボルト等の締結部材によって側板６の開口部分３ａ側の縁部に固定され、開口部分３ａを塞いでいる。本実施形態では、電池モジュール１０がブラケット（筐体内部材）７を介してベース板５に固定され、電池モジュール１０に電池的に接続された配線と電池パック１の外部の装置とを接続するコネクタ（筐体外部材）８が側板６に固定されている。

図３は、ブラケット７と筐体２との固定構造２１を示す要部拡大断面図である。同図に示すように、固定構造２１の形成にあたって、電池モジュール１０におけるエンドプレート１７には、ネジ孔２２が形成されている。また、筐体２のベース板５には、ネジ溝付き貫通孔（第２のネジ溝付き貫通孔）２３が形成されている。

ネジ溝付き貫通孔２３は、ベース板５の内壁面５ａから外壁面５ｂに至るようにベース板５の厚さ方向に貫通して形成されている。ネジ溝付き貫通孔２３の内壁には、内壁面５ａ側の端部２３ａから外壁面５ｂ側の端部２３ｂまでの全体にわたってネジ溝２４が形成されている。また、ベース板５の塗装膜９は、ベース板５の内壁面５ａ及び外壁面５ｂの全面を覆うと共に、ネジ溝付き貫通孔２３の内壁の全体を覆うように形成されている。このような塗装膜９は、例えばベース板５を塗装材料に浸漬する浸漬塗装によって形成される。

ブラケット７は、例えば鉄などの金属材料によって略Ｌ字状に形成されている。ブラケット７は、第１の平板部２５と、第１の平板部２５の一縁部において当該第１の平板部２５に直交するように形成された第２の平板部２６とを有している。第１の平板部２５には、エンドプレート１７側のネジ孔２２の内径と略同径又は僅かに大きい径の内径を有する貫通孔７ａが形成されている。また、第２の平板部２６には、ベース板５側のネジ溝付き貫通孔２３の内径と略同径又は僅かに大きい径の内径を有する貫通孔７ｂが形成されている。

ブラケット７は、貫通孔７ａとネジ孔２２とを位置合わせし、かつ貫通孔７ｂとネジ溝付き貫通孔２３とを位置合わせした状態で、第１の平板部２５がエンドプレート１７の主面（電池セル１１の並設方向の面）１７ａに沿うと共に、第２の平板部２６がベース板５の内壁面５ａが沿うようにして配置されている。そして、貫通孔７ａを通してネジ孔２２にネジ部材２７が螺合され、貫通孔７ｂを通して筐体２の内側からネジ溝付き貫通孔２３にネジ部材（第２のネジ部材）２８が螺合されることにより、電池モジュール１０がブラケット７を介して筐体２のベース板５に強固に固定されている。

図３の例では、ネジ部材２８における軸部２９は、貫通孔７ｂを通ってネジ溝付き貫通孔２３の一端側（内壁面５ａ側）でネジ溝２４に螺合され、軸部２９の先端面２９ａは、ネジ溝付き貫通孔２３の中間部分に位置している。ネジ溝付き貫通孔２３の他端側には封止部材を設けてもよく、軸部２９の長さを代えて先端面２９ａと外壁面５ｂとを面一にしてもよい。

図４は、コネクタ８と筐体２との固定構造３１を示す要部拡大断面図である。同図に示すように、固定構造３１の形成にあたって、筐体２の側板６には、ネジ溝付き貫通孔（第１のネジ溝付き貫通孔）３２が形成されている。ネジ溝付き貫通孔３２は、側板６の内壁面６ａから外壁面６ｂに至るように側板６の厚さ方向に貫通して形成されている。ネジ溝付き貫通孔３２の内壁には、内壁面６ａ側の端部３２ａから外壁面６ｂ側の端部３２ｂまでの全体にわたってネジ溝３３が形成されている。

また、側板６の塗装膜９は、側板６の内壁面６ａ及び外壁面６ｂの全面を覆うように形成されている一方で、ネジ溝付き貫通孔３２の内壁には形成されていない。すなわち、ネジ溝付き貫通孔３２の内壁は、全体にわたって非塗装となっており、側板６の母材が露出した状態となっている。

コネクタ８の本体部３６には、側板６側のネジ溝付き貫通孔３２の内径と略同径又は僅かに大きい径の内径を有する貫通孔８ａが形成されている。コネクタ８は、貫通孔８ａとネジ溝付き貫通孔３２とを位置合わせした状態で、本体部３６が側板６の外壁面６ｂに沿うようにして配置されている。そして、貫通孔８ａを通して筐体２の外側からネジ溝付き貫通孔３２のネジ溝３３にネジ部材（第１のネジ部材）３４が螺合されることにより、コネクタ８が筐体２の側板６に強固に固定されている。

図４の例では、ネジ部材３４における軸部３５は、貫通孔７ｂを通ってネジ溝付き貫通孔３２の他端（内壁面６ａ側の端）に達し、軸部３５の先端面３５ａは、内壁面６ａと面一になっている。軸部２９の長さを代えて先端面３５ａをネジ溝付き貫通孔３２内に位置させるようにしてもよい。

側板６の塗装膜９は、例えば図５に示すように、マスキング用のネジ部材４１を用いて形成することができる。同図の例では、ネジ部材４１として頭部の無いネジを用いている。ネジ部材４１の長さは、側板６の厚さ、すなわち、ネジ溝付き貫通孔３２の長さと一致している。また、ネジ部材４１の一端面４１ａ及び他端面４１ｂには、例えばシリコーン系のシール材４２が設けられている。

塗装時において、ネジ部材４１は、一端面４１ａが内壁面６ａと面一となり、かつ他端面４１ｂが外壁面６ｂと面一になるように、ネジ溝付き貫通孔３２に螺合される。この状態で、例えば側板６を塗装材料に浸漬する浸漬塗装を行った後、ネジ部材４１をネジ溝付き貫通孔３２から外すことにより、内壁面６ａ及び外壁面６ｂに塗装膜９が形成される一方、ネジ溝付き貫通孔３２の内壁を非塗装とした側板６が得られる。

以上説明したように、電池パック１では、筐体２の外側からネジ部材３４が螺合されるネジ溝付き貫通孔３２の内壁が非塗装となっている。このため、ネジ部材３４の螺合の際に塗装屑が発生せず、塗装屑が筐体２内に侵入することがない。したがって、塗装屑の付着を原因とする短絡や誤作動の発生を防止できる。また、ネジ溝付き貫通孔３２は、例えば筐体２の側板６を構成する部材を複数重ねて加工することにより、複数の部材に対して一度に形成できる。さらに、側板６の塗装時にネジ溝付き貫通孔３２を選択的にマスキングすればよい。したがって、加工コストを好適に低減できる。

また、電池パック１では、筐体２の内側からネジ部材２８が螺合されたネジ溝付き貫通孔２３の内壁が塗装材料によって塗装されている。筐体２の内側からネジ部材２８が螺合されるネジ溝付き貫通孔２３については、内壁が塗装されていたとしてもネジ部材２８の螺合の際に発生する塗装屑を筐体２の外部に排出できる。したがって、ベース板５の塗装時にネジ溝付き貫通孔２３のマスキングは不要となり、製造工程の簡単化によって加工コストを十分に低減できる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、筐体内部材として電池モジュール１０をベース板５に固定するブラケット７を例示し、筐体外部材として電池モジュール１０に電池的に接続された配線と電池パック１の外部の装置とを接続するコネクタを例示したが、筐体内部材及び筐体外部材はこれに限られない。他の筐体内部材としては、例えば電池モジュール１０を側板６に固定するブラケットや、電池モジュール１０周りに配線されるハーネスを接続する端子台などが挙げられる。また、他の筐体外部材としては、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を行う通信機器のカバーなどが挙げられる。

また、上記実施形態では、筐体内部材であるブラケット７を固定する固定構造２１をベース板５に設け、筐体外部材であるコネクタ８を固定する固定構造３１を側板６に設けているが、固定構造の位置は特に限定されるものではない。すなわち、固定構造２１を側板６に設けてもよく、固定構造３１をベース板５に設けてもよい。また、ベース板５又は側板６に固定構造２１，３１の双方を設けてもよい。

また、ネジ溝付き貫通孔３２の内壁は、少なくともネジ部材３４が螺合している部分が非塗装となっていればよい。上記実施形態では、ネジ部材３４における軸部３５の先端面３５ａが側板６の内壁面６ａと面一になっているが、軸部３５の長さを短くして先端面３５ａがネジ溝付き貫通孔３２内に位置している場合には、ネジ溝付き貫通孔３２の内壁のうち、先端面３５ａよりも筐体２の内側となる部分には塗装膜９が形成されていてもよい。なお、筐体２には、ネジ溝付き貫通孔２３，３２の他に、ネジ溝の無い貫通孔が設けられていてもよい。この場合、ネジ溝の無い貫通孔の内壁については、塗装材料による塗装がなされていてもよい。

１…電池パック、２…筐体、５…ベース板（壁部）、６…側板（壁部）、７…ブラケット（筐体内部材）、８…コネクタ（筐体外部材）、９…塗装膜、１０…電池モジュール、２３…ネジ溝付き貫通孔（第２のネジ溝付き貫通孔）、２８…ネジ部材（第２のネジ部材）、３２…ネジ溝付き貫通孔（第１のネジ溝付き貫通孔）、３４…ネジ部材（第１のネジ部材）。

Claims (2)

1. 筐体内に電池モジュールを収容してなる電池パックであって、
   前記筐体の壁部を貫通するようにネジ溝付き貫通孔が形成され、
   前記筐体の外側から第１のネジ溝付き貫通孔に螺合された第１のネジ部材によって、前記筐体外に配置された筐体外部材が前記筐体の壁部に固定され、
   前記筐体の壁部の表面は、塗装材料によって塗装されている一方、前記第１のネジ溝付き貫通孔の内壁は、少なくとも前記第１のネジ部材が螺合している部分が非塗装となっている電池パック。
2. 前記筐体の内側から第２のネジ溝付き貫通孔に螺合された第２のネジ部材によって、前記筐体内に配置された筐体内部材が前記筐体の壁部に固定され、
   前記第２のネジ溝付き貫通孔の内壁は、前記塗装材料によって塗装されている請求項１記載の電池パック。

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