JP6589618B2

JP6589618B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP6589618B2
Application number: JP2015243921A
Authority: JP
Inventors: 英史大石; 加藤　崇行; 崇行加藤
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2019-10-16
Anticipated expiration: 2035-12-15
Also published as: JP2017111898A

Description

本発明は、電池パックに関する。

従来、フォークリフトなどの車両の動力源を駆動させるための電源として、リチウムイオン二次電池などの電池モジュールを筐体内に複数収容した電池パックが用いられている。電池パックが搭載された車両では、消耗した電池を充電する際、外部の充電装置の充電ケーブルを電池パック側に引き込み、充電ケーブル側の接続端子を電池パック側の差込端子に接続する。上記特許文献１には、いずれかの端子に板状のガイド部材を取り付け、端子の摺動方向をガイド部材でガイドさせることで、端子の着脱し易さを担保している。

特開２００６−０１９１６１号公報

上記特許文献１の図１にも示されるように、フォークリフトなどの車両に対する電池パックの搭載位置は、車両の内部の比較的低い位置となっていることがある。また、電池パックは、車両の内部においてフレームなどに隣接して配置されることがある。そのため、電池パック側の差込端子が車両の外部から視認し難い場所に位置していることが多く、単純なガイド部材を設けたのでは、充電ケーブル側の接続端子がガイド部材に嵌り込むまで手探りで位置合わせする必要があり、接続に手間取ってしまうおそれがある。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、差込端子が視認し難い位置にある場合でも充電ケーブルの接続端子を差込端子に容易に接続できる電池パックを提供することを目的とする。

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が収容された電池パックであって、筐体には、外部の充電装置から延びる充電ケーブルの接続端子が接続される差込端子と、充電ケーブルの接続端子を差込端子に向けてガイドするガイド部と、が設けられ、ガイド部は、差込端子の一方側において筐体の壁部から突出するように設けられた第１のレール部材と、差込端子の他方側において筐体の壁部から突出するように設けられた第２のレール部材と、接続端子を挿通させる開口部分を有すると共に、第１のレール部材及び第２のレール部材に係合し、差込端子から離間する第１の位置と差込端子に近接する第２の位置との間で摺動するガイド板とを有している。

この電池パックでは、充電ケーブルの接続端子を第１の位置に位置するガイド板に対して大まかに位置合わせし、ガイド板の開口部分に接続端子を挿通させた状態でガイド板を接続端子と共に第２の位置まで摺動させることで、接続端子を差込端子に接続できる。これにより、差込端子が視認し難い場所に位置している場合でも、充電ケーブルの接続端子を容易に差込端子に接続できる。

また、第１のレール部材及び第２のレール部材は、突出方向に対して裾広がりとなるようにガイド板の摺動方向に対して傾斜しており、ガイド板の摺動方向に対する第２のレール部材の傾斜角度は、ガイド板の摺動方向に対する第１のレール部材の傾斜角度よりも大きくなっていてもよい。この場合、充電ケーブルの接続端子をガイド板に容易に当接させることができる。また、第２のレール部材の傾斜角度を第１のレール部材の傾斜角度よりも大きくすることで、第２のレール部材側に充電ケーブルのケーブル部分を逃がすことができ、作業性を向上できる。

また、ガイド板の一面側には、第１のレール部材側に突出するように設けられると共に、第１のレール部材側への突出長さが可変となるようにガイド板の一面側を摺動する第１の摺動部材と、第２のレール部材側に突出するように設けられると共に、第２のレール部材側への突出長さが可変となるようにガイド板の一面側を摺動する第２の摺動部材とが設けられ、ガイド板は、第１の摺動部材を介して第１のレール部材に係合し、第２の摺動部材を介して第２のレール部材に係合していてもよい。これにより、簡単な構成でガイド板をスムーズに摺動させることができる。

また、充電ケーブルには、接続端子の基端側に把持部が設けられ、筐体の壁部からの第１のレール部材及び第２のレール部材の突出長さは、差込端子に接続端子を接続した際の筐体の壁部から把持部までの長さよりも短くなっていてもよい。こうすると、接続端子を差込端子から取り外す際に把持部を把持し易くなるので、作業性を向上できる。

本発明によれば、差込端子が視認し難い位置にある場合でも充電ケーブルの接続端子を差込端子に容易に接続できる。

電池パックの一実施形態を示す斜視図である。図１に示した電池パックの側面図である。図１に示した電池パックの差込端子周辺を示す要部拡大図である。ガイド板の構成を示す正面図である。差込端子に充電ケーブルの接続端子を接続する工程を示す図である。図５の後続の工程を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一側面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。

図１は、電池パックの一実施形態を示す斜視図である。また、図２は、その側面図である。図１及び図２に示すように、電池パック１は、筐体２内に、ジャンクションボックス３と、複数の電池モジュール４とを収容して構成されている。電池パック１は、例えばフォークリフトといった車両のバッテリーとして用いられる。フォークリフトに搭載される場合、電池パック１は、例えば運転室の下部などに設けられた空間内に機台フレームＦに隣接して配置され、フォークにより支持される積荷の重量と釣り合いをとるためのカウンタウエイトとしても機能する。この場合、電池パック１には、電池モジュール４などを収容した状態の筐体２の重量と、フォークリフトにおける積荷の許容最大荷重とに応じて設定された重量の追加のウエイト部材などが設けられることもある。

筐体２は、例えば鉄などの金属材料によって箱型に形成されている。筐体２は、底板１１と、底板１１に対向する天板１２と、底板１１の周縁に立設された前板１３、後板１４、及び一対の側板１５，１５とを有している。筐体２は、車両に配置される際、底板１１側が下方を向き、かつ前板１３側が車両の外側を向くように配置される。また、筐体２の前面側（前板１３側）上部における一方の角部分には、窪み部１６が設けられている。

ジャンクションボックス３は、電池モジュール４同士を接続する配線を結合する部分である。ジャンクションボックス３は、図２に示すように、筐体２内において、窪み部１６の裏側に配置されている。ジャンクションボックス３には、配線が接続される複数の接続部が設けられると共に、端子台やリレーなどが収容されている。

電池モジュール４は、複数の電池セルの配列体及び制御装置などを備えて構成されている。電池セルは、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。各電池セルには、伝熱プレートといった放熱部材が設けられている。また、配列体の配列端にはそれぞれエンドプレートが設けられている。配列体は、エンドプレートで挟み込まれることにより、電池セルの配列方向に対して所定の拘束荷重が付加されている。各電池モジュール４は、筐体２内において複数列・複数段に配置され、配線によって直列に接続されている。

次に、筐体２の窪み部１６について説明する。筐体２の前面側（前板１３側）上部における一方の角部分には、窪み部１６が設けられている。窪み部１６は、窪み部前板１７と、窪み部底板１８と、窪み部側板１９とによって画成されている（図１参照）。窪み部前板１７は、前板１３よりも一段内側（後板１４側）の位置で前板１３と略平行に設けられている。窪み部底板１８は、天板１２よりも一段下側（底板１１側）の位置で前板１３側に向かって下方に傾斜するように設けられている。また、窪み部側板１９は、一方の側板１５よりも一段内側（他方の側板１５側）の位置で一方の側板１５と略平行に設けられている。

窪み部前板１７には、外部の充電装置（不図示）から延びる充電ケーブルＣの接続端子２１（図２参照）が接続される差込端子２０が設けられている。差込端子２０には、例えば接続端子２１の先端部分２１ａが嵌合する孔部、接続端子２１の先端部分２１ａに設けられた爪部が嵌合する凹部、充電ケーブルＣ内の導線が接続する充電端子、充電ケーブルＣ内の通信線が接続する通信端子などが設けられている。また、充電ケーブルＣのケーブル部分２１ｃは、接続端子２１の側壁側から外部に引き出されている。

また、充電ケーブルＣの接続端子２１には、差込端子２０の孔部に嵌合する先端部分２１ａ、差込端子の凹部に嵌合する爪部、充電端子に接続する導線、及び通信端子に接続する通信線などが設けられている。接続端子２１の基端側には、ハンドル（把持部）２１ｂが設けられている。ハンドル２１ｂは、作業者が接続端子２１を把持する部分であると共に、差込端子２０の凹部に対する接続端子２１の爪部をロック位置及びロック解除位置との間で操作する部分である。ハンドル２１ｂの操作により、差込端子２０に対する接続端子２１の着脱状態が切り替えられる。

窪み部１６には、充電ケーブルＣの接続をサポートするためのガイド部３１が設けられている。ガイド部３１は、充電ケーブルＣの接続端子２１を差込端子２０に向けてガイドする部分である。ガイド部３１は、図３に示すように、差込端子２０の一方側（天板１２側）において窪み部前板１７から突出するように設けられた一対の第１のレール部材３２，３２と、差込端子２０の他方側（底板１１側）において窪み部前板１７から突出するように設けられた一対の第２のレール部材３３，３３と、第１のレール部材３２及び第２のレール部材３３に摺動自在に係合するガイド板３４とによって構成されている。

第１のレール部材３２及び第２のレール部材３３は、いずれも差込端子２０側の中央部分が開口する樹脂製又は金属製の中空の棒状部材である。金属製の中空の棒状部材を用いる場合、第１のレール部材３２及び第２のレール部材３３は、溶接によって窪み部前板１７に固定されていてもよい。第１のレール部材３２及び第２のレール部材３３は、差込端子２０を囲うように矩形に配置されている。第１のレール部材３２及び第２のレール部材３３は、筐体２の側板１５側から見て、突出方向に対して裾広がりとなるようにガイド板３４の摺動方向（ここでは底板１１及び天板１２と平行な方向）Ｄに対して傾斜している。

ガイド板３４の摺動方向Ｄに対する第２のレール部材３３の傾斜角度θ２は、ガイド板３４の摺動方向Ｄに対する第１のレール部材３２の傾斜角度θ１よりも大きくなっている。本実施形態では、第１のレール部材３２の傾斜角度θ１及び第２のレール部材３３の傾斜角度θ２は、いずれも鋭角であり、傾斜角度θ１は１０°、傾斜角度θ２は２０°となっている。第２のレール部材３３の傾斜角度θ２は、窪み部底板１８の下方傾斜角度と等しくなっていてもよく、窪み部底板１８の下方傾斜角度よりも小さくなっていてもよい。

また、窪み部前板１７からの第１のレール部材３２及び第２のレール部材３３の突出長さＬ１は、差込端子２０に接続端子２１を接続した際の窪み部前板１７からハンドル２１ｂまでの長さＬ２よりも短くなっている（図６参照）。すなわち、電池パック１では、差込端子２０に接続端子２１を接続した際、第１のレール部材３２及び第２のレール部材３３で囲まれる空間よりも外側にハンドル２１ｂが位置するようになっている。

ガイド板３４は、略長方形状をなす樹脂製又は金属製の板状部材である。ガイド板３４の略中央には、図４に示すように、接続端子２１の先端部分２１ａを挿通させる矩形の開口部分３４ａが設けられている。ガイド板３４の一面側（差込端子２０側）には、第１のレール部材３２，３２側に突出するように設けられた一対の第１の摺動部材３５，３５と、第２のレール部材３３，３３側に突出するように設けられた一対の第２の摺動部材３６，３６と、第１の摺動部材３５及び第２の摺動部材３６のそれぞれの基端側を収容するポケット３７とが設けられている。

第１の摺動部材３５の先端側には、第１のレール部材３２に係合するローラ３８が軸支されている。また、第２の摺動部材３６の基端側には、ガイド板３４の一面側に当接するローラ３９が軸支されている。同様に、第２の摺動部材３６の先端側には、第２のレール部材３３に係合するローラ３８が軸支されている。また、第２の摺動部材３６の基端側には、ガイド板３４の一面側に当接するローラ３９が軸支されている。

このような構成により、第１の摺動部材３５は、ポケット３７によって長手方向にガイドされながら、第１のレール部材３２側への突出長さが可変となるようにガイド板３４の一面側を摺動可能になっている。また、第２の摺動部材３６は、ポケット３７によって長手方向にガイドされながら、第２のレール部材３３側への突出長さが可変となるようにガイド板３４の一面側を摺動可能になっている。

そして、ガイド板３４は、第１の摺動部材３５の先端側のローラ３８が第１のレール部材３２に係合し、第２の摺動部材３６の先端側のローラ３８が第２のレール部材３３に係合することにより、差込端子２０から離間する第１の位置Ｐ１（図５参照）と、差込端子２０に近接する第２の位置Ｐ２（図６参照）との間で摺動方向Ｄに沿って摺動可能になっている。

以上のような電池パック１に充電ケーブルＣを接続して充電を行う場合、外部の充電装置の充電ケーブルＣを電池パック１側に引き込み、図５に示すように、充電ケーブルＣにおける接続端子２１の先端部分２１ａを第１の位置Ｐ１に位置するガイド板３４の開口部分３４ａに挿通させる。このとき、充電ケーブルＣのケーブル部分２１ｃは、例えば一対の第２のレール部材３３，３３間に逃がしておくことが好適である。ガイド板３４の視認性が悪い場合には、始めに接続端子２１の先端部分２１ａをガイド板３４の他面側（差込端子２０の反対側）に当接させ、その状態で手探りで大まかに位置を調整することで先端部分２１ａの位置と開口部分３４ａの位置とを合わせればよい。

接続端子２１の先端部分２１ａをガイド板３４の開口部分３４ａに挿通させた後、接続端子２１を差込端子２０に向かって押し込む。これにより、接続端子２１がガイド板３４によって摺動方向Ｄに沿って第２の位置Ｐ２までガイドされ、図６に示すように、接続端子２１が差込端子２０に差し込まれる。この状態で接続端子２１の基端側のハンドル２１ｂを操作し、接続端子２１を差込端子２０に対してロックした後、電池パック１の充電を開始する。

電池パック１の充電が完了した後、再び接続端子２１のハンドルを操作し、差込端子２０に対する接続端子２１のロックを解除する。そして、接続端子２１を差込端子２０及びガイド板３４の開口部分３４ａから引き抜くことで充電の作業が終了する。本実施形態では、ガイド部３１において、底板１１側に配置された第２のレール部材３３の傾斜角度θ２が天板１２側に配置された第１のレール部材３２の傾斜角度θ１よりも大きくなっている。したがって、接続端子２１が開口部分３４ａから引き抜かれた後、ガイド板３４は自重によって第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１に復帰可能となっている。

以上説明したように、電池パック１では、差込端子２０に対してガイド部３１が設けられている。このガイド部３１により、充電ケーブルＣの接続端子２１を第１の位置Ｐ１に位置するガイド板３４に対して大まかに位置合わせし、ガイド板３４の開口部分３４ａに接続端子２１の先端部分２１ａを挿通させた状態でガイド板３４を接続端子２１と共に第２の位置Ｐ２まで摺動させることで、差込端子２０が視認し難い場所に位置している場合でも、接続端子２１を差込端子２０に容易に接続できる。したがって、接続端子２１に重量があり、電池パック１への充電が頻繁に行われるような場合でも、充電の作業性を向上できる。

また、電池パック１では、第１のレール部材３２及び第２のレール部材３３が突出方向に対して裾広がりとなるようにガイド板３４の摺動方向Ｄに対して傾斜している。そして、摺動方向Ｄに対する第２のレール部材３３の傾斜角度θ２が、摺動方向Ｄに対する第１のレール部材３２の傾斜角度θ１よりも大きくなっている。第１のレール部材３２及び第２のレール部材３３が裾広がりとなっていることで、充電ケーブルＣの接続端子２１をガイド板３４に容易に当接させることができる。また、第２のレール部材３３の傾斜角度θ２が第１のレール部材３２の傾斜角度θ１よりも大きくなっていることで、第２のレール部材３３側に充電ケーブルＣのケーブル部分２１ｃを逃がし易くなり、充電の作業性を向上できる。

また、電池パック１では、第１のレール部材３２側に突出するように設けられると共に、第１のレール部材３２側への突出長さが可変となるようにガイド板３４の一面側を摺動する第１の摺動部材３５と、第２のレール部材３３側に突出するように設けられると共に、第２のレール部材３３側への突出長さが可変となるようにガイド板３４の一面側を摺動する第２の摺動部材３６とが設けられている。そして、ガイド板３４は、第１の摺動部材３５を介して第１のレール部材３２に係合し、第２の摺動部材３６を介して第２のレール部材３３に係合している。これにより、傾斜角度が互いに異なる第１のレール部材３２及び第２のレール部材３３に沿ってガイド板３４を簡単な構成でスムーズに摺動させることができる。

また、本実施形態では、充電ケーブルＣにおいて、接続端子２１の基端側にハンドル２１ｂが設けられている。これに対し、窪み部前板１７からの第１のレール部材３２及び第２のレール部材３３の突出長さＬ１は、差込端子２０に接続端子２１を接続した際の窪み部前板１７からハンドル２１ｂまでの長さＬ２よりも短くなっている。これにより、接続端子２１を差込端子２０から取り外す際にハンドル２１ｂを把持し易くなるので、充電の作業性を更に向上できる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、ガイド板３４に矩形の開口部分３４ａを設けているが、開口部分３４ａの形状は矩形状に限られず、円形等の他の形状であってもよい。また、開口部分３４ａの形状は、接続端子２１の先端部分２１ａの端面形状に対応する形状であってもよい。また、上記実施形態では、ガイド板３４が自重によって第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１に復帰する構成を例示したが、窪み部前板１７とガイド板３４の一面側との間をバネなどの弾性部材で接続し、第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１に向かう方向にガイド板３４を付勢してもよい。これにより、充電作業の終了後、第１の位置Ｐ１にガイド板３４を速やかに復帰させることができる。

１…電池パック、２…筐体、４…電池モジュール、２０…差込端子、２１…接続端子、２１ｂ…ハンドル（把持部）、３１…ガイド部、３２…第１のレール部材、３３…第２のレール部材、３４…ガイド板、３４ａ…開口部分、３５…第１の摺動部材、３６…第２の摺動部材、Ｃ…充電ケーブル、Ｌ１…第１のレール部材及び第２のレール部材の突出長さ、Ｌ２…筐体の壁部からハンドルまでの長さ、Ｐ１…第１の位置、Ｐ２…第２の位置、θ１…第１のレール部材の傾斜角度、θ２…第２のレール部材の傾斜角度。

Claims

筐体内に電池モジュールが収容された電池パックであって、
前記筐体には、
外部の充電装置から延びる充電ケーブルの接続端子が接続される差込端子と、
前記充電ケーブルの前記接続端子を前記差込端子に向けてガイドするガイド部と、が設けられ、
前記ガイド部は、
前記差込端子の一方側において前記筐体の壁部から突出するように設けられた第１のレール部材と、
前記差込端子の他方側において前記筐体の壁部から突出するように設けられた第２のレール部材と、
前記接続端子を挿通させる開口部分を有すると共に、前記第１のレール部材及び前記第２のレール部材に係合し、前記差込端子から離間する第１の位置と前記差込端子に近接する第２の位置との間で摺動するガイド板とを有している電池パック。
前記第１のレール部材及び前記第２のレール部材は、突出方向に対して裾広がりとなるように前記ガイド板の摺動方向に対して傾斜しており、
前記ガイド板の摺動方向に対する前記第２のレール部材の傾斜角度は、前記ガイド板の摺動方向に対する前記第１のレール部材の傾斜角度よりも大きくなっている請求項１記載の電池パック。
前記ガイド板の一面側には、
前記第１のレール部材側に突出するように設けられると共に、前記第１のレール部材側への突出長さが可変となるように前記ガイド板の一面側を摺動する第１の摺動部材と、
前記第２のレール部材側に突出するように設けられると共に、前記第２のレール部材側への突出長さが可変となるように前記ガイド板の一面側を摺動する第２の摺動部材とが設けられ、
前記ガイド板は、前記第１の摺動部材を介して前記第１のレール部材に係合し、前記第２の摺動部材を介して前記第２のレール部材に係合している請求項１又は２記載の電池パック。
前記充電ケーブルには、前記接続端子の基端側に把持部が設けられ、
前記筐体の壁部からの前記第１のレール部材及び前記第２のレール部材の突出長さは、前記差込端子に前記接続端子を接続した際の前記筐体の壁部から前記把持部までの長さよりも短くなっている請求項１〜３のいずれか一項記載の電池パック。