JP6593005B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、電池パックに関する。

特許文献１に記載されているように、複数の電池セルが配列された電池モジュールと、電池モジュールを収容する筐体と、を備える電池パックがある。このような電池パックでは、電池モジュールが筐体に固定される。特許文献２には、ケース部材（筐体）の外側から電池モジュールとケース部材とを締結し、電池モジュールを筐体に固定する構成が記載されている。

特開２０１４−２２２５９１号公報 特開２００８−２７７０４９号公報

特許文献１に記載の電池パックにおいて、特許文献２に記載の電池パックのように、筐体の外側から電池モジュールを筐体に固定する構成を採用した場合、電池モジュールの配置精度及び筐体の寸法精度等に応じて、電池モジュールと筐体の取付面との距離が大きくなることがある。このように電池モジュールと筐体の取付面とが離れている状態で、電池モジュールと筐体とを締結すると、電池モジュールが傾き、転倒するおそれがある。

本発明は、筐体の外側から電池モジュールを筐体に固定する場合でも、電池モジュールを筐体に確実に固定可能な電池パックを提供する。

本発明の一側面に係る電池パックは、電池モジュールと、電池モジュールが取り付けられる取付面を有し、電池モジュールを収容する筐体と、筐体の外側から電池モジュールを取付面に固定するための固定部材と、取付面に向かって電池モジュールを摺動可能とするスライド機構と、を備える。

この電池パックによれば、スライド機構によって、電池モジュールを取付面に向かって摺動させることができる。このため、電池モジュールの配置精度及び筐体の寸法精度等に起因して、電池モジュールと筐体の取付面とが離れていたとしても、筐体の外側から筐体の取付面に電池モジュールを固定する際に、電池モジュールを取付面に近づけることができる。これにより、電池モジュールを取付面に固定する際に、電池モジュールの傾きを低減することができ、電池モジュールの転倒を防止できる。その結果、電池モジュールを筐体に確実に固定することが可能となる。

筐体は、スライド機構を介して電池モジュールを支持する支持面をさらに有してもよく、スライド機構は、電池モジュールと支持面との間に設けられてもよい。筐体の支持面に電池モジュールを直接載置した場合には、電池モジュールと支持面と間に生じる摩擦力によって、電池モジュールを取付面に向かって摺動させることが妨げられる。このため、スライド機構を電池モジュールと支持面との間に設けることによって、電池モジュールと支持面との間の摩擦力を低減することができ、電池モジュールを取付面に向かって摺動させることを容易化できる。

スライド機構は、電池モジュールを載置する載置台と、載置台と支持面との間に設けられ、スライド機構と支持面との摩擦力を低減する摩擦低減部と、を有してもよい。この場合、スライド機構と支持面との摩擦力が低減されるので、電池モジュールを載置台に載せた状態で、電池モジュールを取付面に向かって摺動させることを容易化できる。

筐体は、スライド機構の摺動方向を規定する一対のガイド部をさらに有し、一対のガイド部は、載置台を挟むように設けられてもよい。この場合、一対のガイド部によって、スライド機構（載置台）の摺動方向が規定されるので、載置台がガイド部に沿って移動する。このため、スライド機構による電池モジュールの摺動方向を安定化することができる。

本発明によれば、筐体の外側から電池モジュールを筐体に固定する場合でも、電池モジュールを筐体に確実に固定できる。

本実施形態に係る電池パックの斜視図である。 図１の電池パックの分解斜視図である。 図１の電池パックのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿っての断面図である。 変形例の電池パックの斜視図である。 図４の電池パックの分解斜視図である。 図４の電池パックのＶＩ−ＶＩ線に沿っての断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態を詳細に説明する。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る電池パックの斜視図である。図２は、図１の電池パックの分解斜視図である。図３は、図１の電池パックのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿っての断面図である。図１〜図３に示されるように、電池パック１は、筐体２と、複数の電池モジュール３と、固定部材４と、スライド機構５と、を備えている。電池パック１は、例えばローリフトトラックといったフォークリフト等の機台のバッテリーとして用いられる装置であり、所定のバッテリー収容部に収容される。なお、図１〜図３では、配線及び制御機器等の他の部材は省略されている。

筐体２は、例えば鉄等の金属によって構成されており、バッテリー収容部の形状に応じた直方体形状を呈している。筐体２は、筐体２の内部に形成された収容空間Ｓに複数の電池モジュール３、スライド機構５、配線、及び制御機器等を収容する。筐体２は、本体部２１と底部２２とを備えている。収容空間Ｓ内の密閉性が保たれるように、シール部材を介して底部２２に本体部２１が覆い被されて取り付けられている。

本体部２１は、底部２２と対向する一端が開口をなす箱型形状を呈している。本体部２１は、上板２３、側板２４及びフランジ部２５を有している。矩形状の上板２３の周縁に沿って４つの側板２４が立設されており、側板２４の上板２３とは反対側の端部によって開口が形成されている。Ｘ軸方向において対向する一対の側板２４の内面２４ａ（取付面）には、電池モジュール３が取り付けられ、Ｘ軸方向において対向する一対の側板２４には、電池モジュール３の固定に用いる固定部材４を挿通するための貫通孔２４ｈが所定の位置に設けられている。フランジ部２５は、Ｙ軸方向において対向する一対の側板２４の上板２３とは反対側の端部に設けられている。フランジ部２５は、側板２４の外面２４ｂから突出しており、Ｘ軸方向に延びている。フランジ部２５には、底部２２に本体部２１を固定するボルト等の固定部材６を挿通するための貫通孔２５ｈが所定の位置に設けられている。Ｘ軸方向において対向する一対の側板２４は、Ｙ軸方向において対向する一対の側板２４よりも、底部２２に向かって延びている。

底部２２は、Ｘ軸方向と直交する断面Ｕ字形状を呈している。底部２２は、底板２６及び一対のガイド部２７を有している。底板２６の支持面２６ａは、スライド機構５を介して電池モジュール３を支持する。一対のガイド部２７は、支持面２６ａに設けられ、Ｙ軸方向において互いに離間し、Ｘ軸方向にそれぞれ延びている。具体的には、一対のガイド部２７は、支持面２６ａのＹ軸方向における両端に位置している。電池パック１が組み立てられた状態において、一対のガイド部２７は、後述の載置台５１を挟むように設けられ、一対のガイド部２７の離間距離は、載置台５１のＹ軸方向に沿った長さと同じか僅かに大きい。このため、一対のガイド部２７は、スライド機構５の摺動方向を規定する。ガイド部２７の頂面には、底部２２に本体部２１を固定するボルト等の固定部材６を締結するためのネジ穴２７ｈが所定の位置に設けられている。フランジ部２５の貫通孔２５ｈに固定部材６が挿通され、ガイド部２７のネジ穴２７ｈに螺合されて、本体部２１は底部２２に固定されている。

電池モジュール３は、複数の電池セル３１を配列した配列体３２と、電池セル３１の配列方向に配列体３２に拘束荷重を付加する拘束部材３３と、電池モジュール３を筐体２に取り付けるためのブラケット３４と、を備えている。電池セル３１は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池である。配列体３２において隣り合う電池セル３１は、正極端子と負極端子とをバスバー部材等で接続することにより、電気的に直列に接続されている。電池モジュール３は、ブラケット３４の締結孔３４ｈを介して筐体２の側板２４の内面２４ａに固定されている。締結孔３４ｈの内面には、ネジ溝が設けられている。この例では、Ｘ軸方向に２つの電池モジュール３が配置され、各電池モジュール３の上にさらに電池モジュール３が積み上げられている。電池モジュール３の数及び配置はこれに限られない。

固定部材４は、筐体２の外側から電池モジュール３を側板２４の内面２４ａに固定するための部材である。固定部材４は、例えばボルトである。

スライド機構５は、側板２４の内面２４ａに向かって電池モジュール３を摺動可能とするための機構である。具体的には、スライド機構５は、Ｘ軸方向に電池モジュール３を摺動可能とする。スライド機構５は、電池モジュール３と支持面２６ａとの間に設けられる。この例では、２つのスライド機構５がＸ軸方向に並設されている。スライド機構５は、載置台５１と、摩擦低減部５２と、を備えている。載置台５１は、電池モジュール３を載置するための板状部材である。載置台５１は、一対のガイド部２７に挟まれている。内面２４ａと載置台５１の端縁との距離は、当該内面２４ａと電池モジュール３のブラケット３４との距離と同じか、大きい。つまり、Ｘ軸方向において、ブラケット３４が載置台５１の内面２４ａに対向する端縁と同じ位置か、当該端縁よりも内面２４ａに向かって突出している。載置台５１と電池モジュール３との位置決めは、例えば、載置台５１の載置面に設けられた凹部と、電池モジュール３に設けられた凸部とが嵌合することによって行われてもよい。

摩擦低減部５２は、スライド機構５と支持面２６ａとの摩擦力を低減する部分である。摩擦低減部５２は、載置台５１と支持面２６ａとの間に設けられている。摩擦低減部５２は、例えば、ボール、ローラ、スライドレール等である。摩擦低減部５２は、スライド機構５と支持面２６ａとの間の摩擦力を、少なくとも電池モジュール３とスライド機構５との間の摩擦力よりも低減する。

次に、電池パック１の組み立て方法を説明する。まず、底部２２を準備し、底部２２のガイド部２７間にスライド機構５を載置する。ここでは、Ｘ軸方向に２つのスライド機構５を並べて載置する。そして、各スライド機構５の載置台５１上に電池モジュール３を積み上げる。このとき、Ｘ軸方向において、電池モジュール３のブラケット３４が載置台５１の内面２４ａ側の端縁よりも内面２４ａに向かって突出するように、電池モジュール３を載置台５１上に配置する。Ｙ軸方向については、予め定められた位置に電池モジュール３を配置する。

続いて、本体部２１を覆い被せ、本体部２１のフランジ部２５を底部２２のガイド部２７の頂面に位置合わせする。そして、固定部材６を貫通孔２５ｈに挿通してガイド部２７のネジ穴２７ｈに螺合することによって、本体部２１を底部２２に固定する。続いて、底部２２のＸ軸方向の一端よりも他端が高くなるように他端を持ち上げることにより、底部２２を傾けてスライド機構５を一端側に滑らせ、一端側のスライド機構５に載置されている電池モジュール３を一端側の側板２４の内面２４ａに当接させる。そして、一端側の側板２４の外面２４ｂから固定部材４を貫通孔２４ｈに挿通し、電池モジュール３のブラケット３４の締結孔３４ｈに螺合して、電池モジュール３を内面２４ａに固定する。

同様に、底部２２のＸ軸方向の他端よりも一端が高くなるように一端を持ち上げることにより、底部２２を傾けてスライド機構５を他端側に滑らせ、他端側のスライド機構５に載置されている電池モジュール３を他端側の側板２４の内面２４ａに当接させる。そして、他端側の側板２４の外面２４ｂから固定部材４を貫通孔２４ｈに挿通し、電池モジュール３のブラケット３４の締結孔３４ｈに螺合して、電池モジュール３を内面２４ａに固定する。以上のようにして、電池パック１が組み立てられる。

以上説明した電池パック１によれば、スライド機構５によって、電池モジュール３を筐体２の側板２４の内面２４ａに向かって摺動させることができる。このため、電池パック１の組み立てにおいて、本体部２１を底部２２に覆い被せた時に、電池モジュール３の配置精度及び筐体２の寸法精度等に起因して、電池モジュール３と内面２４ａとが離れていたとしても、筐体２の外側から内面２４ａに電池モジュール３を固定する際に、電池モジュール３を内面２４ａに近づけることができる。これにより、電池モジュール３を内面２４ａに固定する際に、電池モジュール３の傾きを低減することができ、電池モジュール３の転倒を防止できる。その結果、電池モジュール３を筐体２に確実に固定することが可能となる。また、電池モジュール３と内面２４ａとが密着して電池モジュール３が筐体２に固定されることにより、電池モジュール３の電池セル３１において生じた熱が筐体２に放出されやすくなるので、電池モジュール３の放熱性を向上することができる。

また、電池モジュール３を側板２４の内面２４ａに接するように配置する必要がなく、本体部２１を底部２２に覆い被せる際に電池モジュール３と側板２４とが接触することを回避することができる。このため、電池パック１の組み立ての作業性を向上することが可能となる。

筐体２の底板２６の支持面２６ａに電池モジュール３を直接載置した場合には、電池モジュール３と支持面２６ａと間に生じる摩擦力によって、電池モジュール３を内面２４ａに向かって摺動させることが妨げられる。このため、スライド機構５を電池モジュール３と支持面２６ａとの間に設けることによって、電池モジュール３と支持面２６ａとの間の摩擦力を低減することができ、電池モジュール３を内面２４ａに向かって摺動させることを容易化できる。

また、スライド機構５は、電池モジュール３を載置する載置台５１と、スライド機構５と支持面２６ａとの摩擦力を低減する摩擦低減部５２と、を有しているので、スライド機構５と支持面２６ａとの摩擦力が低減される。このため、電池モジュール３を載置台５１に載せた状態で、電池モジュール３を内面２４ａに向かって摺動させることを容易化できる。

また、一対のガイド部２７によって、スライド機構５の摺動方向が規定される。このため、載置台５１がガイド部２７に沿って移動するので、スライド機構５による電池モジュール３の摺動方向を安定化することができる。

なお、本発明に係る電池パックは上記実施形態に限定されない。例えば、底部２２は、２つのスライド機構５が衝突しないようにするための区切り部をさらに有していてもよい。区切り部は、例えば、支持面２６ａ上において、２つのスライド機構５の間に設けられＹ軸方向に延びる部分である。

また、電池モジュール３と同様に、スライド機構５は締結部材によって筐体２に固定されてもよい。例えば、電池モジュール３のブラケット３４が載置台５１の内面２４ａ側の端縁と同じ面位置となるように、電池モジュール３をスライド機構５の載置台５１に載置しておき、電池モジュール３を筐体２に固定した後に、スライド機構５を側板２４に固定してもよい。また、スライド機構５の載置台５１のガイド部２７に対向する面に締結孔を設け、さらにガイド部２７において、電池モジュール３が側板２４の内面２４ａに当接した状態でスライド機構５の締結孔と対向する位置に、貫通孔を設け、電池モジュール３を筐体２に固定した後に、スライド機構５を底部２２に固定してもよい。

配列体３２は、複数の伝熱プレートをさらに備えていてもよい。この伝熱プレートは、金属製の平板をＬ字状に折り曲げてなる部材であり、第１部分と第２部分とを有している。伝熱プレートの第１部分は、隣り合う電池セル３１の間に設けられている。伝熱プレートの第２部分は、第１部分の筐体２側の端部から、電池セル３１の筐体２側の側面を覆うように第１部分の厚さ方向に延びている。すなわち、配列体３２では、伝熱プレートの第１部分を介して、複数の電池セル３１が配列されており、伝熱プレートの第２部分は筐体２の内面２４ａに接触している。このため、電池セル３１で生じた熱は、伝熱プレートを介して、筐体１０に放出されるので、電池モジュール３の放熱性を向上できる。

また、底板２６の内面２４ａと対向する面に、Ｙ軸方向に沿って複数のネジ穴が設けられ、側板２４において、底板２６に設けられたネジ穴と対向する位置に貫通孔が設けられ、ネジ等の締結部材によって、側板２４が底板２６に固定されてもよい。このとき、底板２６の内面２４ａと対向する面及び内面２４ａの間にシール部材を設けてもよい。この場合、本体部２１と底部２２との気密性をさらに向上できる。さらに、底板２６の内面２４ａと対向する面及び内面２４ａの間に、シール部材に加えてスペーサが設けられてもよい。この場合、スペーサによって、底板２６と側板２４との間隔が規定されるので、シール部材の圧縮量を規定することができるとともに、シール部材が劣化することによる締結部材の締結力の低下を抑制できる。このため、本体部２１と底部２２との気密性をさらに向上できる。

また、筐体２の形状は、上記実施形態の形状と異なっていてもよい。例えば、フランジ部２５は、Ｙ軸方向において対向する一対の側板２４だけでなく、Ｘ軸方向において対向する一対の側板２４に設けられてもよい。この場合、Ｘ軸方向において対向する一対の側板２４に設けられたフランジ部２５は、底板２６の支持面２６ａに当接し、固定される。

図４は、変形例の電池パックの斜視図である。図５は、図４の電池パックの分解斜視図である。図６は、図４の電池パックのＶＩ−ＶＩ線に沿っての断面図である。図４〜図６に示されるように、変形例の電池パック１Ａは、電池パック１と比較して、本体部２１及び底部２２の形状において相違している。

本体部２１は、フランジ部２５を有しておらず、Ｙ軸方向において対向する一対の側板２４の底部２２側の端部に貫通孔２５ｈが設けられている。底板２６は、底板２６のＹ軸方向の両端が、一対のガイド部２７よりも外側に突出しており、突出部２６ｂをなしている。突出部２６ｂは、側板２４の厚さと同程度にガイド部２７よりも突出している。ガイド部２７の外面２７ａには、固定部材６を締結するためのネジ穴２７ｈが所定の位置に設けられている。この電池パック１Ａでは、側板２４の貫通孔２５ｈに固定部材６が挿通され、ガイド部２７のネジ穴２７ｈに螺合されて、本体部２１は底部２２に固定されている。

以上説明した電池パック１Ａにおいても、電池パック１と同様の効果が奏される。また、電池パック１Ａでは、ガイド部２７の外面２７ａを本体部２１の固定に利用しているので、フランジ部２５が不要となる。このため、本体部２１の形状を簡易化することができ、本体部２１の作製を容易化することが可能となる。

１，１Ａ…電池パック、２…筐体、３…電池モジュール、４…固定部材、５…スライド機構、２４ａ…内面（取付面）、２６ａ…支持面、２７…ガイド部、５１…載置台、５２…摩擦低減部。

Claims (2)

1. 電池モジュールと、
   前記電池モジュールが取り付けられる取付面を有し、前記電池モジュールを収容する筐体と、
   前記筐体の外側から前記電池モジュールを前記取付面に固定するための固定部材と、
   前記取付面に向かって前記電池モジュールを摺動可能とするスライド機構と、
   を備え、
   前記筐体は、前記スライド機構を介して前記電池モジュールを支持する支持面をさらに有し、
   前記スライド機構は、前記電池モジュールと前記支持面との間に設けられ、
   前記スライド機構は、前記電池モジュールを載置する載置台と、前記載置台と前記支持面との間に設けられ、前記スライド機構と前記支持面との摩擦力を低減する摩擦低減部と、を有する電池パック。
2. 前記筐体は、前記スライド機構の摺動方向を規定する一対のガイド部をさらに有し、
   前記一対のガイド部は、前記載置台を挟むように設けられる、請求項１に記載の電池パック。

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