JP6477366B2 - Battery pack - Google Patents
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Description
本発明は、電動車両に搭載される電池パックに関する。 The present invention relates to a battery pack mounted on an electric vehicle.
従来から、ハイブリッド車両や電気自動車等の電動車両に搭載される電池パックが知られている。電池パックは、1以上の電池スタックをバッテリケース内に収容してパック化したものである。また、電池スタックは、二次電池である電池セルと、樹脂枠と、を交互に複数積層して構成される。 Conventionally, battery packs mounted on electric vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles are known. The battery pack is a pack in which one or more battery stacks are accommodated in a battery case. The battery stack is configured by alternately stacking a plurality of battery cells, which are secondary batteries, and resin frames.
近年、こうした電池パックを、車室内、例えば、座席シートの下部に設置することが提案されている。かかる構成とすることで、車両のスペースを有効活用できる一方で、車室内にこぼれた水分や、車室内の異物が、バッテリケース内に侵入し、電池セルに接触する恐れがあった。このように水分や、異物がバッテリケース内の電池セルに接触すると、電池セルの破損等を招く恐れがあった。もちろん、こうした問題は、バッテリケースの隙間を極力小さくすることで解決できる。しかし、通常、バッテリケースは、一部材ではなく、複数部材で構成されている。そのため、部材と部材との繋ぎ目周辺等は、どうしても、隙間が生じやすかった。 In recent years, it has been proposed to install such a battery pack in a vehicle interior, for example, below a seat. With such a configuration, while the space of the vehicle can be effectively used, moisture spilled into the vehicle interior or foreign matter in the vehicle interior may enter the battery case and come into contact with the battery cell. As described above, when moisture or foreign matter comes into contact with the battery cell in the battery case, the battery cell may be damaged. Of course, these problems can be solved by making the gap between the battery cases as small as possible. However, the battery case is usually composed of a plurality of members instead of a single member. For this reason, gaps are apt to be generated around the joints between the members.
なお、特許文献1には、バスバーケース内への異物侵入を防止する技術が開示されている。すなわち、電池スタックを構成する複数の電池セルは、複数のバスバーにより電気的に直列接続されている。そして、複数のバスバーは、バスバー用のケース(バスバーケース)に収容され、さらに、バスバー用のカバーで覆われる。特許文献1には、このバスバーケース内への異物侵入を防止するために、バスバーケースの先端に、バスバーの収容空間の方向に折れ曲がった係止爪を設け、カバーに当該係止爪が係止する係止孔を設けることが開示されている。かかる技術によれば、バスバーケース内への異物侵入が効果的に防止される。しかし、この特許文献1の技術は、あくまで、バスバーケースに関する技術であり、バッテリケースへの適用は困難であった。 Patent Document 1 discloses a technique for preventing foreign matter from entering a bus bar case. That is, the plurality of battery cells constituting the battery stack are electrically connected in series by the plurality of bus bars. The plurality of bus bars are accommodated in a bus bar case (bus bar case) and further covered with a bus bar cover. In Patent Document 1, in order to prevent the entry of foreign matter into the bus bar case, a locking claw that is bent in the direction of the accommodating space of the bus bar is provided at the front end of the bus bar case, and the locking claw is locked to the cover. It is disclosed that a locking hole is provided. According to such a technique, entry of foreign matter into the bus bar case is effectively prevented. However, the technique of Patent Document 1 is a technique related to a bus bar case to the last, and is difficult to apply to a battery case.
そこで、本発明では、バッテリケース内の電池セルへの異物や水の接触をより確実に防止できる電池パックを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a battery pack that can more reliably prevent contact of foreign matter and water with battery cells in a battery case.
本発明の電池パックは、電動車両に搭載される電池パックであって、複数の電池セルおよび樹脂枠を交互に積層した1以上の電池スタックと、前記1以上の電池スタックを収容するバッテリケースと、を備え、前記バッテリケースは、前記1以上の電池スタックが載置される下側ケースと、前記下側ケースに取り付けられ、前記1以上の電池スタックの上方および前方を覆う上側カバーと、前記上側カバーの前端面と前記下側ケースの前端面との間隙と、前記複数の電池セルと、を結ぶ経路を横断し、前記間隙からの異物侵入を阻害するブラケットと、を備えており、前記下側ケースの前端面は、補強部材が配されていない非補強部分と、補強部材が厚み方向に重なっている補強部分と、が左右方向に並んでおり、前記ブラケットは、前記非補強部分と前記補強部分との繋ぎ目と重畳する箇所に設けられている、ことを特徴とする。 The battery pack of the present invention is a battery pack mounted on an electric vehicle, and includes at least one battery stack in which a plurality of battery cells and a resin frame are alternately stacked, and a battery case that houses the at least one battery stack. The battery case includes: a lower case on which the one or more battery stacks are placed; an upper cover that is attached to the lower case and covers an upper side and a front side of the one or more battery stacks; A bracket that crosses a path connecting the gap between the front end face of the upper cover and the front end face of the lower case, and the plurality of battery cells, and prevents foreign matter from entering through the gap, and The front end surface of the lower case has a non-reinforcing portion where no reinforcing member is arranged and a reinforcing portion where the reinforcing member overlaps in the thickness direction arranged in the left-right direction. It is provided at a position overlapping with the joint of a strong portion and the reinforcing portion, characterized in that.
本発明によれば、上側カバーの前端面と下側ケースの前端面との間隙と、前記複数の電池セルと、を結ぶ経路を横断するブラケットを備えることにより、前記間隙からの異物侵入が阻害される。結果として、バッテリケース内の電池セルへの異物や水の接触をより確実に防止できる。 According to the present invention, by providing the bracket that crosses the path connecting the gap between the front end face of the upper cover and the front end face of the lower case and the plurality of battery cells, entry of foreign matter from the gap is inhibited. Is done. As a result, it is possible to more reliably prevent foreign matter and water from contacting the battery cells in the battery case.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態である電池パック10の概略的な構成を示す分解斜視図である。この電池パック10は、ハイブリッド車両や電気自動車等の電動車両に搭載され、車両の駆動等に必要な電力を出力する。こうした電池パック10は、車両内であれば、どこに設置されてもよいが、本実施形態の電池パック10は、車室内、例えば、座席シートの下部等に設置するのに特に適した構成となっている。以下では、電池セルの積層方向が車両左右方向、二つの電池スタック30の配設方向が車両前後方向となるように設置された電池パック10を例に挙げて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a
電池パック10は、電池スタック30等の部品を、バッテリケース12に収容してパック化したものである。バッテリケース12に収容される部品としては、複数の電池スタック30の他、複数の電池セルを電気的に接続するためのバスバーモジュールや、バッテリケース12の内外に連通するダクト、多数の配線をまとめて保持する配線プロテクタ、電池スタック30をバッテリケース12に締結したりバッテリケース12を車体に締結したりするための締結具等がある。図1では、発明の理解を容易にするために、バッテリケース12に収容する部品として電池スタック30のみを図示している。
The
本実施形態では、二つの電池スタック30を平行に並べて配置している。図1において、二つの電池スタック30の配設方向が車体の前後方向(図1における左下方向が前方)であり、電池スタック30の長尺方向が車体の左右方向(図1における左上方向が右方)である。各電池スタック30は、複数の電池セルと樹脂枠とを交互に積層して構成される。図2は、この電池セル32と樹脂枠40とを積層した状態を示す斜視図である。
In the present embodiment, two
電池セル32は、充放電可能な二次電池であり、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等である。電池セル32は、略直方体状の電池ケース34を有しており、電池ケース34の上端面からは一対のセル端子36が突出している。各セル端子36には、金属板であるバスバー(図示せず)が接続されており、このバスバーを介して、複数の電池セル32が電気的に直列に接続される。また、電池ケース34の上端面のうち一対のセル端子36の間には、電池ケース34内で発生したガスを放出するためのガス放出口38も形成されている。このガス放出口38は、例えば、電池ケース34の上端面に形成された開口を、金属薄膜で塞ぐことで構成される。
The
樹脂枠40は、絶縁性を有した樹脂からなる部材である。この樹脂枠40は、電池セル32間に配される枠本体42と、当該枠本体42の幅方向両端に接続された側壁44と、枠本体42の上端面および下端面から突出する連結部46と、を備えている。枠本体42の表面には、複数の溝(図示せず)が形成されており、この溝が冷却風流路となる。この冷却風流路の一端は、枠本体42の下端に、他端は枠本体42の幅方向端部に接続されており、枠本体42の下端から流れ込んだ冷却風は、当該冷却風流路に沿って流れた後、枠本体42の幅方向両端からスタック外部に流出する。冷却風は、冷却風流路に沿って流れる過程で、電池セル32から熱を奪う。
The
連結部46は、枠本体42の上端面および下端面に、一対ずつ、合計二対設けられている。一対の連結部46は、幅方向に間隔を開けて並んでいる。各連結部46は、樹脂枠40の厚み方向に張り出しており、図2に示すように、隣接する樹脂枠40の連結部46に接して連なるような厚みに設定されている。この連結部46には、厚み方向に貫通する貫通孔が形成されており、当該貫通孔には、複数の電池セル32および樹脂枠40を拘束する拘束バンドが挿通される。
Two pairs of connecting
また、連結部46の高さは、バッテリケース12の天面または底面に接触できる高さとなっている。そのため、電池スタック30をバッテリケース12内に収容したときには、電池スタック30の上側には、一対の連結部46、バッテリケース12の天面、電池ケース34の天面で囲まれ、積層方向に延びる通路が形成されることになる。この通路は、電池ケース34から放出されたガス(排煙)が通る排煙通路となる。同様に、電池スタック30の下側には、一対の連結部46、バッテリケース12の底面、電池ケース34の底面で囲まれ、積層方向に延びる通路が形成されることになる。この通路は、電池セル32を冷却するための冷却風が通る冷却風通路となる。
Further, the height of the connecting
次に、再び図1を参照して、バッテリケース12の構成について説明する。バッテリケース12は、左右両端が開口された箱状部材で、左右両端の開口部分には、バッテリケース12の内外に連通するダクトや、配線通路等が配される。こうしたバッテリケース12は、下側ケース14と、当該下側ケース14に着脱自在に取り付けられる上側カバー16と、で構成される。
Next, the configuration of the
下側ケース14は、さらに、ケース本体18と、当該ケース本体18に取り付けられた複数の補強部材20と、を備えている。ケース本体18は、金属板等を折り曲げて形成された板金部材である。このケース本体18は、複数の電池スタック30等が載置される本体底板18bと、本体底板18bの後端から立脚する本体後壁18rと、本体底板18bの前端から立脚する本体前壁18fと、を備えている。本体後壁18rは、電池スタック30とほぼ同じ高さを有しており、その先端には、上側カバー16と締結される締結部が設けられている。
The
本体前壁18fは、電池スタック30よりも十分に低い壁である。本体前壁18fを低くしているのは、電池スタック30等の組み付け作業時の作業性を確保するためである。すなわち、電池スタック30等を組み付けする際、作業者は、バッテリケース12の前方側からバッテリケース12内にアクセスする。このとき、本体前壁18fが過度に高いと、視線が遮られたり、手腕の動きの邪魔になったりする。そのため、本実施形態では、本体前壁18fを低くし、前方側からケース内部へのアクセスを容易にしている。ただし、後述するように、バッテリケース12内への異物や水の侵入を防止するためには、本体前壁18fは、後述するカバー前壁16fと、高さ方向に重複しなければならない。そのため、本体前壁18fは、カバー前壁16fと高さ方向に重複できる程度の高さは、有しているが、これについては、後に詳説する。
The main
補強部材20は、ケース本体18の外側に取り付けられ、ケース本体18を部分的に補強する部材である。本実施形態では、ケース本体18の左右両端付近に補強部材20を設けている。かかる左右両端付近には、電池スタック30をバッテリケース12に取り付ける締結部や、バッテリケース12を車体に取り付ける締結部等が位置する。そして、締結部は、他の箇所に比べて大きな荷重がかかることが多いため、本実施形態では、補強部材20を配し、ケース本体18を補強している。
The reinforcing
補強部材20は、ケース本体18よりも肉厚な金属板を折り曲げて形成される板金部材である。前方側に配される補強部材20は、本体底板18bと重ねて配される補強底板20bと、当該補強底板20bの前端から立脚する補強前壁20fと、を備えた断面略L字形となっている。この補強前壁20fは、図1に示すように、本体前壁18fより前方側に位置する。つまり、補強部材20が配される箇所においては、補強前壁20fの前面が、下側ケース14の前端面となり、その他の箇所では、本体前壁18fの前面が下側ケース14の前端面となる。別の見方をすれば、下側ケース14の前端面は、左右両端近傍において前方に飛びだしていると言える。
The reinforcing
補強前壁20fは、基本的に本体前壁18fと同程度の高さを有しているが、左右方向内側端部(図1における部分21)においては、本体前壁18fよりも十分に低くなっている。かかる構成とするのは、上側カバー16との干渉を避けるためであるが、これについては、後に詳説する。
The reinforcing
上側カバー16も、金属板を折り曲げて形成された板金部材であり、電池スタック30の上側を覆う天板16tと、当該天板16tの前端から垂れ下がるカバー前壁16fと、とを備えた断面略L字形状となっている。電池スタック30等の組み付け作業は、この上側カバー16を取り外した状態で行われる。そして、上側カバー16は、組み付け作業完了後に、下側ケース14に取り付けられる。
The
カバー前壁16fは、本体前壁18fや補強前壁20fと協働して、バッテリケース12の前面を覆い、異物や水のケース内への侵入を防止する壁である。特に、導電性部材が、電池セル32に接触すると、電池パック10の電気的・機械的な損傷を招く恐れがある。そのため、カバー前壁16fは、本体前壁18fや補強前壁20fと協働して、導電性の異物が電池セル32に接触すること防止する。カバー前壁16fは、バッテリケース12の下端近傍まで垂れ下がっている。そして、上側カバー16を下側ケース14に取り付けた際、カバー前壁16fは、原則として、本体前壁18fまたは補強前壁20fと高さ方向に重複するようになっている。
The cover
このカバー前壁16fは、異物の侵入を許容する隙間が、下側ケース14の前端面との間にできないように、下側ケース14の前端面に近接して配置されている。ここで、既述した通り、下側ケース14の前端面は、左右両端近傍、具体的には、補強部材20の配置箇所において前側に飛びだしている。そのため、カバー前壁16fも、この下側ケース14の前端面にあわせて、左右両端近傍において、前側に膨らんで飛びだしている。このようにカバー前壁16fを、下側ケース14の前端面に合わせて前方に膨らませることで、カバー前壁16fと補強前壁20fとの干渉を防ぎつつも、異物の侵入を防止できる。
The cover
ただし、カバー前壁16fのうち、本体前壁18fに近接する部分と、補強前壁20fに近接する部分との繋ぎ目部分(図1における部分17、以下「遷移部分17」という)においては、異物侵入を防止しつつ補強前壁20fとの干渉を防ぐのは困難であった。そこで、この遷移部分17においては、補強前壁20fの高さを低減し、補強前壁20fと本体前壁18fとが高さ方向において重複しないようにしている。この場合、補強前壁20fと本体前壁18fとの干渉は、防止できるものの、異物の侵入が防止できないおそれがあった。
However, in the joint portion of the cover
そこで、本実施形態では、本体前壁18fの内面のうち、この遷移部分17に異物の侵入を防止するブラケット22を設けた。以下、これについて、図3、図4を参照して説明する。図3は、左右方向略中央位置、すなわち本体前壁18fが下側ケース14の前端面となる箇所における電池パック10の概略断面図である。また、図4は、遷移部分17における電池パック10の概略断面図である。なお、図3、図4において符号28は、連結部46とバッテリケース12とを気密にシールするシール部材である。
Therefore, in the present embodiment, the
図3に示す通り、この場合、カバー前壁16fは、本体前壁18fのすぐ前側に位置しており、カバー前壁16fと本体前壁18fとの間には、極小さな隙間しか開いていない。また、カバー前壁16fは、本体前壁18fの上端より下側まで延びている。換言すれば、カバー前壁16fと、下側ケース14の前端面とは、高さ方向に重複した状態となっている。このように、カバー前壁16fと本体前壁18fとの隙間が小さいため、殆どの異物は、ケース内に侵入できない。
As shown in FIG. 3, in this case, the cover
もちろん、針金のように、ごく細長いものであれば、カバー前壁16fと本体前壁18fとの間の隙間に差し入れることができるかもしれない。しかし、針金状物100を、下方から、当該隙間に差し入れたとしても、その進行方向は、ほぼ真上に限定されるため、当該針金状物が電池セル32に当接する恐れは殆どない。
Of course, if it is very long like a wire, it may be inserted into the gap between the cover
一方、遷移部分17では、既述した通り、カバー前壁16fの前後方向位置が、本体前壁18fに近接する位置と補強前壁20fに近接する位置との間で変化している。かかる遷移部分17において、カバー前壁16fと補強前壁20fとを高さ方向に重複させると両者が干渉するおそれがある。そこで、本実施形態では、図4に示す通り、遷移部分17(下側ケース14の部分21)では、補強前壁20fを、その上端が、カバー前壁16fの下端より低くなるような高さにし、補強前壁20fとカバー前壁16fとが高さ方向に重複しないようにしている。かかる構成とした場合、補強前壁20fとカバー前壁16fとの干渉が防止できる一方で、カバー前壁16fと、本体前壁18fおよび補強前壁20fと、の隙間から異物が侵入し、電池セル32に接触する恐れがあった。
On the other hand, in the
図5は、接近度検査用プローブ102を用いた検査の様子を示す図である。接近度検査用プローブ102は、指や手が電源の一次側の部品、例えば、電池セル32等に触れるか否かを検査するためのもので、柔軟に屈曲する針金状の接触子104を有している。図5に示すように、遷移部分17においては、本体前壁18fと補強前壁20fとの間に上下方向の隙間が生じるため、この隙間から接触子104を差し入れることができる。そして、後述するブラケット22が無ければ、角度によっては、接触子104を屈曲させなくても、接触子104が、電池セル32に接触できることが分かる。また、カバー前壁16fの端部を支点として接触子104を屈曲させれば、電池セル32の上端近傍、すなわち、セル端子36や各種配線が位置する箇所にも接触子104が到達できることが分かる。
FIG. 5 is a diagram showing a state of inspection using the
このように、針金状の異物が、電池セル32や、電池セル32に接続された配線等に接触すると電池パック10の電気的、機械的な損傷を招く。特に、本実施形態では、既述した通り、電池スタック30の上側および下側に排煙通路50および冷却風通路52を設けている。そのため、電池スタック30の前側に、別途、流体通路を設ける必要がない。この場合、電池パック10の前後幅を低減できるというメリットがある一方で、前方側から侵入した針金状物が、電池セル32に到達しやすいというデメリットがあった。
As described above, when the wire-like foreign matter comes into contact with the
そこで、本実施形態では、こうした針金状物の電池セル32への接触を防止するために、遷移部分17に、上側カバー16と下側ケース14との隙間と、電池セル32とを結ぶ経路を横断して異物の侵入を阻害するブラケット22を設けている。このブラケット22は、カバー前壁16fの内面に固着されるベース板22bと、当該ベース板22bの下端から後方(電池スタック30側)に突出する突出板22pと、を有する略L字状部材である。本実施形態では、このブラケット22を、補強前壁20fの上端と電池セル32の下端とを結ぶ直線L1(図4参照)と、カバー前壁16fの下端と電池セル32の上端とを結ぶ直線L2と、で囲まれる領域を横断する大きさとしている。
Therefore, in the present embodiment, in order to prevent such a wire-like material from contacting the
かかるブラケット22を設けた場合、上側カバー16と下側ケース14との隙間から侵入した針金状異物は、図5に示す通り、電池セル32に到達する前に当該ブラケット22に当接し、更なる侵入が阻害される。結果として、針金状異物の電池セル32への接触が確実に防止される。
When such a
なお、本実施形態では、カバー前壁16fにL字状ブラケット22を設けているが、上側カバー16と下側ケース14との隙間と、電池セル32とを結ぶ経路を横断できるのであれば、他の箇所に他の形状のブラケット22を設けてもよい。例えば、図6に示すように、本体前壁18fに、上方に延びる平板状ブラケット22を取り付けるようにしてもよい。ただし、上方に突出した平板状ブラケット22があると、電池スタック30等の組み付け作業の邪魔になることが予想される。そのため、平板状ブラケット22を利用する場合には、当該平板状ブラケット22は、全ての組み付け作業が終わってから本体ケースに取り付けられる後付け構成とすることが望ましい。また、異物侵入を阻害するブラケット22を設けるのであれば、電池ケース34全体を覆う絶縁性樹脂フィルムは、省略されてもよい。これにより、電池パック10の更なるコスト削減が可能となる。
In the present embodiment, the L-shaped
10 電池パック、12 バッテリケース、14 下側ケース、16 上側カバー、16f カバー前壁、16t 天板、17 遷移部分、18 ケース本体、18b 本体底板、18f 本体前壁、18r 本体後壁、20 補強部材、20b 補強底板、22 ブラケット、30 電池スタック、32 電池セル、34 電池ケース、36 セル端子、38 ガス放出口、40 樹脂枠、42 枠本体、44 側壁、46 連結部、50 排煙通路、52 冷却風通路、100 針金状物、102 接近度検査用プローブ、104 接触子。 10 Battery pack, 12 Battery case, 14 Lower case, 16 Upper cover, 16f Cover front wall, 16t Top plate, 17 Transition part, 18 Case body, 18b Body bottom plate, 18f Body front wall, 18r Body rear wall, 20 Reinforcement Member, 20b Reinforced bottom plate, 22 Bracket, 30 Battery stack, 32 Battery cell, 34 Battery case, 36 Cell terminal, 38 Gas outlet, 40 Resin frame, 42 Frame body, 44 Side wall, 46 Connecting part, 50 Smoke exhaust passage, 52 Cooling air passage, 100 wire-like object, 102 proximity inspection probe, 104 contactor.
Claims (1)
複数の電池セルおよび樹脂枠を交互に積層した1以上の電池スタックと、
前記1以上の電池スタックを収容するバッテリケースと、
を備え、
前記バッテリケースは、
前記1以上の電池スタックが載置される下側ケースと、
前記下側ケースに取り付けられ、前記1以上の電池スタックの上方および前方を覆う上側カバーと、
前記上側カバーの前端面と前記下側ケースの前端面との間隙と、前記複数の電池セルと、を結ぶ経路を横断し、前記間隙からの異物侵入を阻害するブラケットと、
を備えており、
前記下側ケースの前端面は、補強部材が配されていない非補強部分と、補強部材が厚み方向に重なっている補強部分と、が左右方向に並んでおり、
前記ブラケットは、前記非補強部分と前記補強部分との繋ぎ目と重畳する箇所に設けられている、
ことを特徴とする電池パック。 A battery pack mounted on an electric vehicle,
One or more battery stacks in which a plurality of battery cells and resin frames are alternately stacked;
A battery case that houses the one or more battery stacks;
With
The battery case is
A lower case on which the one or more battery stacks are placed;
An upper cover attached to the lower case and covering the top and front of the one or more battery stacks;
A bracket that crosses a path connecting the gap between the front end face of the upper cover and the front end face of the lower case, and the plurality of battery cells, and inhibits foreign matter intrusion from the gap;
With
The front end surface of the lower case has a non-reinforcing portion where no reinforcing member is arranged and a reinforcing portion where the reinforcing member overlaps in the thickness direction, arranged in the left-right direction,
The bracket is provided at a location overlapping with a joint between the non-reinforcing portion and the reinforcing portion.
A battery pack characterized by that.
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