JP6888045B2 - バッテリパック - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献1に記載の技術にあっては、誤組を防止するためのカバー等が設けられることにより、複数のバッテリモジュールからなるバッテリモジュール群が大型化しやすい。よって、従来よりもバッテリモジュールを小型化する点で課題があった。また、構造の簡素化及び部品点数の削減という点においても改善の余地があった。
ケースと、バッテリモジュールと、接続部材と、にそれぞれ第一干渉部と、第二干渉部と、第三干渉部と、が設けられることによりバッテリモジュール及び接続部材の誤組が防止されるので、別途カバー部材等を設けることにより誤組を防止する従来技術と比較して、バッテリパックの構成を簡素化し、部品点数を削減できる。これにより、バッテリパックを軽量化するとともに、ケース内におけるバッテリパックの占める割合を向上し、ケース内の空間を有効に使うことができる。
したがって、小型かつ簡素な構成によりバッテリモジュール及び接続部材の誤組を確実に防止できるバッテリパックを提供できる。
バッテリモジュールは、ケースの底壁とバッテリモジュール本体との間に設けられる板状部材を有するので、例えば板状部材を介してケースの底壁にバッテリモジュールを固定することができる。また、第二干渉部はこの板状部材の面方向に沿って形成されるので、板状部材がバッテリモジュールの固定と第二干渉部との2つの役割を兼ねることができる。よって、バッテリモジュールの部品点数を削減できる。また、バッテリモジュールは、ケースの底壁とバッテリモジュール本体との間に設けられるので、第二干渉部をケースの底壁に近接して配置できる。したがって、ケースの開口側に空間を確保し、この空間に接続部材等の部品を配置することができる。よって、ケース内の空間を有効に使用し、ケース内におけるバッテリパックの占める割合を向上できる。
第二干渉部は、板状部材の第一方向における両端部に設けられるとともに、第二方向において板状部材の中間部からずれた位置に配置されているので、例えばバッテリパックを第一配置状態から平面視で180°反転させた状態(第二配置状態)で配置しようとすると、ケースに対する第二干渉部の位置が変化する。この構成によれば、ケースに対してバッテリパックを第二配置状態で配置するのを確実に防止できる。よって、簡素な構成によりバッテリモジュールの誤組を確実に防止したバッテリパックとすることができる。
特に、第一干渉部を有するケースが金属材料により形成された場合、絶縁材料により形成されたバスバーカバーに第三干渉部が設けられることにより、第一干渉部と第三干渉部とが干渉した際のケースと接続部材との絶縁を確保できる。よって、安全性を向上したバッテリパックとすることができる。
(蓄電装置)
図1は、実施形態に係る蓄電装置10の分解図である。
蓄電装置10は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載され、車両の電源として使用されている。
蓄電装置10は、第一バッテリパック1と、第二バッテリパック2と、を備える。第一バッテリパック1及び第二バッテリパック2は、複数のバッテリセル71(図8参照)が積層されて形成されるバッテリモジュール4,24をそれぞれ備える。さらに、詳細は後述するが、第一バッテリパック1は、バッテリセル71の積層方向と直交する方向に複数並んで配置されている。
以下の説明において第一バッテリパック1内に収容されたバッテリモジュール4におけるバッテリセル71の積層方向に沿う方向を第一方向D1といい、第一方向D1に直交し複数のバッテリモジュール4が並ぶ方向を第二方向D2といい、第一方向D1及び第二方向D2に直交する方向を第三方向D3という。また、第一バッテリパック1を単にバッテリパック1ということがある。
バッテリパック1(第一バッテリパック1)は、ケース3と、複数のバッテリモジュール4と、接続部材8と、カバー5と、を備える。
ケース3は、長方形状の底壁37と、底壁37の4つの辺から第三方向D3の一方側に向かって起立する第一側壁38a,第二側壁38b,第三側壁38c,第四側壁38dと、各側壁38a,38b,38c,38dのうち底壁37と反対側の端部に設けられた開口30と、を有する箱状に形成されている。第一側壁38aは、第一方向D1に面しており、第一方向D1の一方側に配置されている。第二側壁38bは、第一側壁38aと対向し、第一方向D1の他方側に配置されている。第三側壁38cは、第二方向D2に面しており、第二方向D2の一方側に配置されている。第四側壁38dは、第三側壁38cと対向し、第二方向D2の他方側に配置されている。ケース3は、例えばアルミダイキャストにより形成されている。
図2は、実施形態に係るバッテリパック1の第三方向D3の一方側から見た平面図である。図2では説明のためカバー5の図示を省略している。
ケース3は、複数(本実施形態では4個)のケース側干渉部31(請求項の第一干渉部)を有する。各ケース側干渉部31は、ケース3の第一側壁38aからケース3の内方へ向かって突出している。ケース側干渉部31はケース3と一体形成されている。4個のケース側干渉部31は、それぞれ第二方向D2の一方側から他方側に向かって順に、第一ケース側干渉部32、第二ケース側干渉部33、第三ケース側干渉部34及び第四ケース側干渉部35とされている。
図3に示すように、第一ケース側干渉部32は、第三方向D3の一方側から見た平面視においてケース3の内方に凸となる半円形状に形成されている。図4に示すように、第一ケース側干渉部32の内部には、ボルト孔15が形成されている。ボルト孔15はケース3の外壁39から内方に向かって形成されている。換言すれば、ボルト孔15を形成する際にケース3の内方に突出するボス14が第一ケース側干渉部32とされている。ボルト孔15にはボルト16が固定されている。ケース3の外壁39には、ボルト孔15に固定されたボルト16を介して電装部品61が取り付けられている。電装部品61は、例えばハーネス64(図5も参照)である。本実施形態では、ケース3の外壁39にボルト16を介してハーネスステー63が取り付けられ、ハーネスステー63にハーネス64が保持されることにより、ケース3の外壁39にハーネス64が取り付けられている。
図6は、図2のVI部拡大図である。
第三ケース側干渉部34は、平面視においてケース3の内方に凸となるとともに、第二ケース側干渉部33よりも第二方向D2に沿う幅寸法が小さい細長形状に形成されている。
第四ケース側干渉部35の形状は、第二ケース側干渉部33の形状と同じとされている。
図2に戻って、バッテリモジュール4は、ケース3に収容されている。バッテリモジュール4は、第一方向を長手方向とする直方体形状に形成されている。バッテリモジュール4は複数設けられている。複数のバッテリモジュール4はいずれも同等の構成とされ、ケース3に収容される際の配置がそれぞれ異なる。
図8に示すように、バッテリモジュール4は、複数のバッテリセル71が積層されることにより形成されている。具体的に、バッテリモジュール4は、バッテリモジュール本体70(図7参照)と、ロアプレート78(請求項の板状部材)と、を有する。
バッテリモジュール本体70は、まず、矩形板状に形成されるとともに主面が互いに対向して並ぶ16個のバッテリセル71と、各バッテリセル71間に配置されるとともに合成樹脂で構成された矩形板状の15個のセパレータ72と、が交互に重ね合わされて積層され、両端の2個のバッテリセル71,71の外側に合成樹脂で構成された一対の矩形板状のエンドセパレータ73,73が重ね合わされ、更にその外側に一対の金属製のエンドプレート74,74が重ね合わされている。16個のバッテリセル71は互換可能な同一形状の部材であり、一対のエンドセパレータ73,73は15個のセパレータ72とは形状が異なる部材である。
このとき、バッテリセル71、セパレータ72及びバインドバー75との間には、結露水によってバッテリセル71とバインドバー75とが液絡するのを防止するための合成樹脂製のインシュレータ79が配置されている。
トップカバー77は、バスバープレート76の一部を覆っている。具体的に、トップカバー77は、中央部にバスバープレート76の一部を露出させるための窓を有する枠状に形成されている。トップカバー77が取り付けられることにより、バッテリモジュール本体70が組み立てられる。
モジュール側干渉部92は、ロアプレート78の第一方向D1における両端部に形成されている。モジュール側干渉部92は、ロアプレート78の面方向に沿って第一方向D1の外方へ突出して形成されている。図9に示すように、モジュール側干渉部92は、第二方向D2において、ロアプレート78の中間部からオフセットされた位置に設けられている。具体的に、モジュール側干渉部92は、第二方向D2において一対の端子台90,90と同じ方向にずれて配置されている。
第三バッテリモジュール43と第二バッテリモジュール42との間には、ジャンクションボード66が設けられている。ジャンクションボード66には、例えば第三バッテリモジュール43及び第二バッテリモジュール42間を接続する中央バスバー83や、バッテリモジュール4の状態を検知するセンサ等(不図示)が配置されている。
接続部材8は、バッテリモジュール4の第一方向D1におけるケース側干渉部31とは反対側に位置する端子95(図7参照)において、所定の端子95同士を電気的に接続している。具体的に、接続部材8は、第一接続部材81と、第二接続部材82と、を有する。
第一接続部材81は、第一バッテリモジュール41の高電位側(+側)の端子95と、第二バッテリモジュール42の低電位側(−側)の端子95と、を接続している。
第二接続部材82は、第三バッテリモジュール43の高電位側(+側)の端子95と、第四バッテリモジュール44の低電位側(−側)の端子95と、を接続している。
第一接続部材81及び第二接続部材82は同等の構成とされている。
図10に示すように、接続部材8は、本体部86と、第三干渉部87と、を有する。
本体部86は帯状に形成されている。本体部86は、バッテリモジュール4の端子台90よりもケース3の開口30側に配置されている(図12も参照)。本体部86は、凹状部86aと、凸状部86bと、延在部86cと、を有する。
凹状部86aは、接続部材8がバッテリモジュール4に取り付けられた取付状態において、ケース3の底壁37側に凹んでいる。
凸状部86b,86bは、凹状部86aの長手方向の両端部に接続され、ケース3の開口30側に凸となるように形成されている。
延在部86c,86cは、各凸状部86b,86bの端部から長手方向の外側に向かって延びている。延在部86cの先端部には接続孔18が形成されている。接続孔18は、延在部86cを厚み方向に貫通している。接続孔18にバッテリモジュール4の端子95が装着されることにより、端子95と接続部材8とが接続されている。
バスバー88は、金属等の導電材料により形成されている。バスバー88は、例えば銅等の板金にプレス加工を施すことにより形成されている。
バスバーカバー89は、絶縁材料により形成され、バスバー88の一部を覆っている。具体的に、バスバーカバー89は、延在部86cにおける接続孔18近傍の領域を除くバスバー88のほぼ全体を覆っている。換言すれば、延在部86cにおける接続孔18近傍の領域において、バスバー88は外部に露出している。図12に示すように、接続部材8がバッテリモジュール4の端子95に接続された状態において、バスバー88は端子台カバー91により覆われている。これにより、取付状態において導電性のバスバー88が外部に露出するのを抑制し、他部品と接触した場合の他部品及びバスバー88間の絶縁が確保されている。
ここで、図13は、実施形態に係るケース側干渉部31と第三干渉部87との関係を示す斜視図(図6のXIII矢視図)である。
仮に作業者が接続部材8を所定の端子95とは異なる他の端子95(第一方向D1のケース側干渉部31側に位置する端子95)に接続しようとした場合、接続部材8の第三干渉部87がケース3のケース側干渉部31に干渉する。これにより、接続部材8は所定の端子95とは異なる他の端子95への取り付けが不能とされているので、接続部材8の誤組が防止される。
第一バッテリモジュール41の低電位側(−側)の端子95は、第二方向D2の一方側に配置された側部バスバー84を介して、第二バッテリパック2の第二のバッテリモジュール24(図1参照)に接続されている。
第四バッテリモジュール44の高電位側(+側)の端子95は、第二方向D2の他方側に配置された側部バスバー84を介して、第二バッテリパック2の第二のバッテリモジュール24(図1参照)に接続されている。
図1に戻って、カバー5は、ケース3の開口30を覆っている。カバー5は、不図示のボルト等の締結部材によりケース3に締結固定されている。カバー5の外方を向く面には、第二バッテリパック取付部51が設けられている。
第二バッテリパック2は、第一バッテリパック1(バッテリパック1)の第三方向D3の一方側に設けられている。第二バッテリパック2の第一方向D1における長さ寸法は、第一バッテリパック1の第一方向D1における長さ寸法よりも小さく、第二バッテリパック2の第二方向D2における長さ寸法は、第一バッテリパック1の第二方向D2における長さ寸法と同等とされている。
第二バッテリパック2は、第二のケース22と、第二のバッテリモジュール24と、第二のカバー26と、を備える。
第二のバッテリモジュール24は、第二のケース22に配置されている。第二のバッテリモジュール24は複数設けられている。各第二のバッテリモジュール24の構成は、第一バッテリパック1におけるバッテリモジュール4の構成と同等とされている。なお、第二のバッテリモジュール24の構成は、第一バッテリパック1におけるバッテリモジュール4の構成と異なっていてもよい。
第二のカバー26は、第二のケース22及び第二のバッテリモジュール24を第三方向D3の一方側から覆っている。これにより、第二のケース22と第二のカバー26とにより囲まれた空間の内部に第二のバッテリモジュール24が収容されている。
次に、バッテリパック1の作用、効果について説明する。
本実施形態のバッテリパック1によれば、ケース3はケース側干渉部31を有し、バッテリモジュール4はモジュール側干渉部92を有し、バッテリモジュール4を第一配置状態とは異なる第二配置状態でケース3に収容しようとした場合にケース側干渉部31とモジュール側干渉部92とが干渉する。この構成によれば、ケース3に対してバッテリモジュール4を誤って第二配置状態で組み付けようとしても組み付けが不能となるため、バッテリモジュール4の誤組を防止できる。また、接続部材8は第三干渉部87を有し、接続部材8を所定の端子95とは異なる他の端子95に接続しようとした場合にケース側干渉部31と第三干渉部87とが干渉する。この構成によれば、ケース3に対して接続部材8を誤って他の端子95に組み付けようとしても組み付けが不能となるため、接続部材8の誤組を防止できる。
ケース3と、バッテリモジュール4と、接続部材8と、にそれぞれケース側干渉部31と、モジュール側干渉部92と、第三干渉部87と、が設けられることによりバッテリモジュール4及び接続部材8の誤組が防止されるので、別途カバー部材等を設けることにより誤組を防止する従来技術と比較して、バッテリパック1の構成を簡素化し、部品点数を削減できる。これにより、バッテリパック1を軽量化するとともに、ケース3内におけるバッテリパック1の占める割合を向上し、ケース3内の空間を有効に使うことができる。
したがって、小型かつ簡素な構成によりバッテリモジュール4及び接続部材8の誤組を確実に防止できるバッテリパック1を提供できる。
特に、ケース側干渉部31を有するケース3が金属材料により形成された場合、絶縁材料により形成されたバスバーカバー89に第三干渉部87が設けられることにより、ケース側干渉部31と第三干渉部87とが干渉した際のケース3と接続部材8との絶縁を確保できる。よって、安全性を向上したバッテリパック1とすることができる。
例えば、モジュール側干渉部92は、ロアプレート78と別体で形成されてもよい。
ロアプレート78には、バッテリモジュール4を冷却するための冷却管等が設けられてもよい。第一バッテリパック1のカバー5と第二バッテリパック2における第二のケース22との間に冷却管等が設けられてもよい。
ケース3の外壁39に取り付けられる電装部品61は、例えばコネクタやセンサ等、ハーネス以外の電装部品61であってもよい。また、例えば緩衝部材や冷却管等、電装部品61以外の部品が取り付けられもよい。
ケース側干渉部31は、ケース3の第一方向D1における他方側に設けられてもよい。この場合、バッテリモジュール4の第一方向D1における一方側の端子95を所定の端子95とし、第一方向D1の一方側に接続部材8が取り付けられるのが望ましい。
ケース側干渉部31は、ケース3と別体で形成されてもよい。
本実施形態において、蓄電装置10は、第一バッテリパック1及び第二バッテリパック2を備えた2層構造とされたが、これに限らない。第二バッテリパック2は無くてもよい。すなわち、蓄電装置10は、第一バッテリパック1のみを備える1層構造であってもよい。また、3個以上のバッテリパックを備えていてもよい。
3 ケース
4 バッテリモジュール
5 カバー
8 接続部材
15 ボルト孔
16 ボルト
30 開口
31 ケース側干渉部(請求項の第一干渉部)
37 底壁
39 外壁
61 電装部品
70 バッテリモジュール本体
71 バッテリセル
78 ロアプレート(請求項の板状部材)
86 本体部
87 第三干渉部
88 バスバー
89 バスバーカバー
90 端子台
92 モジュール側干渉部(請求項の第二干渉部)
95 端子
D1 第一方向
D2 第二方向
Claims (6)
- 内方へ突出する第一干渉部を有するケースと、
前記ケースの開口を覆うカバーと、
前記ケースに第一配置状態で収容され、前記ケースが位置する外方に向かって突出する第二干渉部を有する複数のバッテリモジュールと、
前記バッテリモジュールの所定の端子に対して電気的に接続されるとともに第三干渉部を有する接続部材と、
を備え、
前記第一干渉部は前記ケースと一体形成され、
前記第一干渉部及び前記第二干渉部は、前記バッテリモジュールを前記第一配置状態とは異なる第二配置状態で前記ケースに収容しようとした場合に前記第一干渉部と前記第二干渉部とが干渉することで前記バッテリモジュールが前記ケースに組み付け不能となるように構成されており、
前記第二配置状態とは、前記第一配置状態に対して、平面視において端子の高電位側と低電位側とが入れ替わるように反転して配置した状態であり、
前記第一干渉部及び前記第三干渉部は、前記接続部材を前記所定の端子とは異なる他の端子に接続しようとした場合に前記第一干渉部と前記第三干渉部とが干渉することで前記接続部材が前記他の端子に組み付け不能となるように構成され、
前記バッテリモジュールは、前記ケースの底壁とバッテリモジュール本体との間に設けられ、前記開口側から見た平面視において矩形状に形成された板状部材を有し、
前記板状部材は、面方向に沿って前記外方へ突出して形成される前記第二干渉部を有し、
前記バッテリモジュールは、複数の矩形板状のバッテリセルが対向して並ぶ第一方向に積層されることにより形成され、
前記第二干渉部は、前記板状部材の前記第一方向における両端部に設けられ、前記第一方向にそれぞれ突出するとともに、前記第一方向に直交し複数の前記バッテリモジュールが並ぶ第二方向において、前記板状部材の中間部からずれた位置に配置されていることを特徴とするバッテリパック。 - 前記第一干渉部は、前記バッテリモジュールに対して前記第一方向の一方側に設けられ、
前記バッテリモジュールは前記第一方向の両端部に前記端子をそれぞれ有し、
前記第二方向に隣り合う2つの前記バッテリモジュールは、前記第一方向の他方側に設けられた前記所定の端子同士が前記接続部材により接続されることを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック。 - 前記バッテリモジュールは、前記開口側から前記接続部材を組み付け可能な端子台を有し、
前記端子台には前記接続部材が接続される前記端子が形成され、
前記接続部材は、前記端子台よりも前記開口側に配置される本体部と、前記本体部から前記ケース側に向かって突出する前記第三干渉部と、を有し、
前記第一干渉部は、前記ケースの内壁から突出して形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のバッテリパック。 - 前記接続部材は、導電材料により形成されたバスバーと、前記バスバーの少なくとも一部を覆い絶縁材料により形成されたバスバーカバーと、を備え、
前記第三干渉部は、前記バスバーカバーに設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のバッテリパック。 - 前記ケースは金属ダイキャストであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のバッテリパック。
- 前記ケースは複数の前記第一干渉部を有し、
複数の前記第一干渉部のうち少なくともひとつの内部には、前記ケースの外壁から前記内方に向かって形成されたボルト孔が設けられ、
前記ボルト孔に固定されたボルトにより電装部品が取り付けられることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のバッテリパック。
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