JP7111013B2 - 電池パック - Google Patents

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Description

本明細書に記載の開示は、電池を有する電池パックに関するものである。
特許文献1に示されるように、組電池モジュールを備える電池ユニットが知られている。組電池モジュールは、複数の単電池、複数の単電池を収納するケース、および、隣り合う2つの単電池を接続するバスバーを有する。
特開2014-13725号公報
特許文献1では、複数の単電池がケースに収納されることで、複数の単電池の相対位置の変動が抑制されている。しかしながら単電池は経年劣化によって膨張する。これによってケースの形状が変化し、複数の単電池の相対位置が変動する虞がある。この変動によって単電池(電池セル)とバスバー(直列接続端子)との接続部位に応力が作用し、電池セルと直列接続端子とに電気的な接続不良が生じる虞がある。
そこで本明細書に記載の開示物は、電池セルと直列接続端子とに電気的な接続不良が生じることの抑制された電池パックを提供することを目的とする。
開示の1つは、複数の電池セル(11~15)、複数の電池セルを直列接続する直列接続端子(72~75)、および、複数の電池セルを収納して、複数の電池セルの相対位置を固定するケース(60)を備える電池モジュール(1)と、
電池モジュールの搭載される内底面(88a)を備える筐体(87)と、
電池モジュールを介して内底面と対向配置されるとともに、筐体に固定される対向板(97)と、を有し、
ケースは、内底面に沿う方向に開口する筒形状の第1ケース(61)と第2ケース(62)、および、第1ケースの中空を構成する環状の第1側壁(64)の先端と第2ケースの中空を構成する環状の第2側壁(67)の先端とが互いに近づく態様で、第1ケースと第2ケースを連結する連結部(60b)を有し、
第1側壁の先端には第1ケースの中空から離間する方向に突起した第1突起部(65)が形成され、
第2側壁の先端には第2ケースの中空から離間する方向に突起した第2突起部(68)が形成され、
対向板には、電池モジュールとの対向面(95a)からその裏側の裏面(95b)に向かって凹む第1凹部(95c)が形成され、
筐体には、内底面からその裏側の外底面(88c)に向かって凹む第2凹部(92,93)が形成され、
第1突起部と第2突起部は、第1凹部と第2凹部それぞれに位置するとともに、対向面における第1凹部を区画する壁面、および、内底面における第2凹部を区画する壁面それぞれと、第1ケースと第2ケースの開口する方向で対向している。
これによれば、例えば電池セル(11~15)の膨張によって第1ケース(61)と第2ケース(62)とが離反するように動くと、第1突起部(65)と第2突起部(68)が第1凹部(95c)および第2凹部(92,93)を区画する壁面に接触する。
これにより第1ケース(61)と第2ケース(62)の離反が抑制される。ケース(60)内における複数の電池セル(11~15)の相対位置の変化が抑制される。この結果、電池セル(11~15)と直列接続端子(72~75)との接続部位への応力の作用が抑制される。電池セル(11~15)と直列接続端子(72~75)とに電気的な接続不良の生じることが抑制される。
なお、上記の括弧内の参照番号は、後述の実施形態に記載の構成との対応関係を示すものに過ぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。
電源システムを説明するための回路図である。 電池パックを説明するための分解斜視図である。 電池パックを説明するための斜視図である。 電池モジュールを説明するための斜視図である。 電池モジュールを説明するための分解斜視図である。 電池ケースを説明するための図表である。 電池ケースを説明するための図表である。 配線ケースを説明するための図表である。 配線ケースを説明するための図表である。 電池モジュールと回路基板の配置を説明するための斜視図である。 筐体を示す上面図である。 電池パックを説明するための上面図である。 図12に示すXIII-XIII線に沿う断面図である。 図13に示す破線で囲った領域Aの拡大図である。 電池ケースと配線ケースの離間抑制を説明するための図表である。 電池モジュールの変形例を示す図表である。 図6の(a)欄に示す電池ケースの拡大斜視図である。 図7の(b)欄に示す電池ケースを部分的に拡大した上面図である。 図12に示す電池パックの上面図を部分的に拡大した上面図である。
以下、実施形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1~図15に基づいて本実施形態に係る電池パック100、および、それを含む電源システム200を説明する。
<電源システムの概要>
電源システム200は車両に搭載される。電源システム200は車両に搭載された複数の車載機器と電池パック100とによって構成されている。車載機器の1つとして鉛蓄電池110がある。電池パック100は組電池10を有している。電源システム200はこれら鉛蓄電池110と組電池10とによって2電源システムを構築している。
他の車載機器としてエンジン140がある。電源システム200を搭載する車両は、所定の停止条件が満たされるとエンジン140を停止し、所定の始動条件が満たされるとエンジン140を再始動するアイドルストップ機能を有する。
図1に示すように電源システム200は、上記した鉛蓄電池110とエンジン140の他に、スタータモータ120、回転電機130、電気負荷150、上位ECU160、および、MGECU170を有する。鉛蓄電池110、スタータモータ120、および、電気負荷150それぞれは、第1ワイヤハーネス210を介して電池パック100と電気的に接続されている。回転電機130は第2ワイヤハーネス220を介して電池パック100と電気的に接続されている。
上位ECU160とMGECU170は図示しない配線を介して鉛蓄電池110と電池パック100それぞれと電気的に接続されている。同様にして、車両に搭載された他の各種ECUも図示しない配線を介して鉛蓄電池110と電池パック100それぞれと電気的に接続されている。
以上に示したように電源システム200は、鉛蓄電池110と電池パック100(組電池10)の2つを電源とする2電源システムを構築している。
<電源システムの構成要素>
鉛蓄電池110は化学反応によって起電圧を生成する。鉛蓄電池110は組電池10よりも蓄電容量が多い性質を有する。
スタータモータ120はエンジン140を始動する。スタータモータ120はエンジン140の始動時にエンジン140と機械的に連結される。スタータモータ120の回転によってエンジン140のクランクシャフトが回転される。エンジン140のクランクシャフトの回転数が所定回転数を超えると、燃料噴射弁から燃焼室に霧状の燃料が噴射される。この際に点火プラグで火花が生成される。これにより燃料が爆発し、エンジン140が自律回転し始める。このエンジン140の動力によって車両の推進力が得られる。エンジン140が自律回転し始めると、スタータモータ120とエンジン140との機械的な連結が解除される。
回転電機130は力行と発電を行う。回転電機130には図示しないインバータが接続されている。このインバータが第2ワイヤハーネス220に電気的に接続されている。
インバータは鉛蓄電池110および電池パック100の組電池10のうちの少なくとも一方から供給された直流電圧を交流電圧に変換する。この交流電圧が回転電機130に供給される。これにより回転電機130は力行する。
回転電機130はエンジン140と連結されている。回転電機130とエンジン140とは、ベルトなどを介して相互に回転エネルギーを伝達可能になっている。回転電機130の力行によって生じた回転エネルギーはエンジン140に伝達される。これによりエンジン140の回転が促進される。この結果、車両走行がアシストされる。上記したように電源システム200を搭載する車両はアイドルストップ機能を有する。回転電機130は車両走行のアシストだけではなく、エンジン140の再始動時においてクランクシャフトを回転させる機能も果たす。
回転電機130はエンジン140の回転エネルギー、および、車両の車輪の回転エネルギーの少なくとも一方によって発電する機能も有する。回転電機130は発電によって交流電圧を生成する。この交流電圧がインバータによって直流電圧に変換される。この直流電圧が、電池パック100、鉛蓄電池110、および、電気負荷150それぞれに供給される。
エンジン140は燃料を燃焼駆動することで車両の推進力を生成する。上記したようにエンジン140の始動時においては、スタータモータ120によってクランクシャフトが回転される。しかしながらアイドルストップによってエンジン140が一度停止した後に再び始動する際に、上記の所定の始動条件が満たされる場合、回転電機130によってクランクシャフトが回転される。
電気負荷150は一般負荷151と保護負荷152を有する。一般負荷151には、シートヒータ、送風ファン、電動コンプレッサ、ルームライト、および、ヘッドライトなどの供給電力が一定でなくともよい車載機器が含まれる。保護負荷152には、電動シフトポジション、電動パワーステアリング(EPS)、ブレーキ(ABS)、ドアロック、ナビゲーションシステム、および、オーディオなどの供給電力が一定であることが求められる車載機器が含まれる。ここに例示した保護負荷152は供給電圧がリセット閾値を下回るとオン状態からオフ状態へと切り換わる性質を有する。保護負荷152には一般負荷151よりも車両走行に関連性の高い車載機器が含まれる。
なお、上記した各種車載機器が一般負荷151と保護負荷152に含まれる構成は一例に過ぎない。車載システムの変更などに応じて、各種車載機器を一般負荷151と保護負荷152に適宜振り分けることができる。例えば一般負荷151にEPSやABSが含まれる構成を採用することができる。
上位ECU160とMGECU170は車両に搭載された各種ECUのうちの1つである。これら各種ECUはバス配線161を介して互いに電気的に接続され、車載ネットワークを構築している。各種ECUが協調制御することで、エンジン140の燃焼および回転電機130の力行や発電などが制御される。上位ECU160は電池パック100を制御し、MGECU170は回転電機130を制御する。
また図示しないが、電源システム200は、上記した各車載機器の他に、各種電圧や電流などの物理量、および、アクセルペダルの踏み込み量やスロットルバルブ開度などの車両情報を測定するためのセンサを有している。これら各種センサの検出した検出信号は、各種ECUに入力される。
なお、ECUはelectronic control unitの略である。ECUは、少なくとも1つの演算処理装置(CPU)と、プログラムおよびデータを記憶する記憶媒体としての少なくとも1つのメモリ装置(MMR)と、を有する。ECUはコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体はコンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供され得る。
<電池パックの概要>
図1に示すように電池パック100は、組電池10、回路基板20、スイッチ30、センサ部40、および、給電バスバー50を有する。また図2~図4に示すように電池パック100はモジュールケース60、連結バスバー70、パックケース80、および、抑制板95を有する。なお図2および図3においては回路基板20と給電バスバー50の図示を省略している。
組電池10は鉛蓄電池110よりも体格が小さく、重量が軽くなっている。組電池10は鉛蓄電池110よりもエネルギー密度が高い性質を有する。
回路基板20は配線基板21とBMU22を有する。配線基板21にはスイッチ30の一部とBMU22が搭載されている。そして回路基板20にスイッチ30の残りと組電池10とが給電バスバー50を介して電気的に接続されている。これにより電池パック100の電気回路が構成されている。この電気回路にセンサ部40が電気的に接続されている。
電池パック100の電気回路は図1において二重丸で示す外部接続端子と電気的に接続されている。この外部接続端子としては、第1外部接続端子100a、第2外部接続端子100b、第3外部接続端子100c、第4外部接続端子100d、および、第5外部接続端子100eがある。
第1外部接続端子100a、第4外部接続端子100d、および、第5外部接続端子100eは第1ワイヤハーネス210を介して鉛蓄電池110、スタータモータ120、および、電気負荷150それぞれと電気的に接続されている。第2外部接続端子100bは第2ワイヤハーネス220を介して回転電機130と電気的に接続されている。第3外部接続端子100cは車両のボディにボルト止めされている。この第3外部接続端子100cに挿入されるボルトが、電池パック100と車両のボディとを接続する機能を果たす。これにより電池パック100はボディアースされている。
なお図1に示すように第1ワイヤハーネス210は、鉛蓄電池110、スタータモータ120、および、一般負荷151を接続するものと、保護負荷152を接続するものとに分けられている。この鉛蓄電池110、スタータモータ120、および、一般負荷151を接続する第1ワイヤハーネス210の端部は二又に分かれている。二又に分かれた端部の一方が第1外部接続端子100aに接続され、他方が第5外部接続端子100eに接続される。保護負荷152を接続する第1ワイヤハーネス210の端部は第4外部接続端子100dに接続される。
図4および図5に示すようにモジュールケース60は電池ケース61と配線ケース62を有する。電池ケース61に組電池10が収納される。そしてこの電池ケース61に配線ケース62が連結される。これにより電池ケース61と配線ケース62の中に組電池10が収納される。また組電池10を構成する複数の電池セルの電極端子が図4および図5に示す連結バスバー70を介して電気的に直列接続される。
図2に示すようにモジュールケース60は電池ケース61と配線ケース62の他に絶縁ケース69を有する。絶縁ケース69は連結バスバー70を覆う態様で配線ケース62に連結される。これにより電池モジュール1が構成されている。図4および図5においては、配線ケース62や給電バスバー50を説明するために、絶縁ケース69の図示を省略している。
図2および図3に示すようにパックケース80は筐体87を有する。またパックケース80は図示しないカバーを有する。この筐体87とカバーとによって収納空間が構成されている。この収納空間に、組電池10、回路基板20、スイッチ30、センサ部40、給電バスバー50、モジュールケース60、連結バスバー70、および、抑制板95それぞれが収納されている。
図2および図3に示すように抑制板95は筐体87にボルト95dを介して固定される。抑制板95が筐体87に固定された状態において、抑制板95と筐体87との間にモジュールケース60が位置する。抑制板95と筐体87とによって、電池モジュール1の高さ方向への変位や膨張が抑制されている。また、後述するように抑制板95と筐体87とによって電池モジュール1の縦方向の変位も抑制されている。
<電池パックの構成要素>
組電池10は複数の電池セルを有する。この電池セルは具体的にはリチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池は化学反応によって起電圧を生成する。起電圧の生成により電池セルに電流が流れる。これにより電池セルは発熱してガスを発生する。そのために電池セルは膨張する。なお電池セルとしては上記例に限定されない。例えば電池セルとしては、ニッケル水素二次電池、有機ラジカル電池などの二次電池を採用することができる。
上記したように回路基板20は配線基板21とBMU22を有する。配線基板21は絶縁基板に導電材料からなる配線パターンの形成されたプリント基板である。絶縁基板の表面および内部の少なくとも一方に、配線パターンとして第1給電線23、第2給電線24、および、第3給電線25が形成されている。図10に示すように配線基板21(回路基板20)はモジュールケース60と対向配置される。
配線基板21には図示しない導電プレートが固定されている。この導電プレートにボルト孔が形成されている。この導電プレートのボルト孔にボルトが通される。ボルトが筐体87に固定される。これにより配線基板21は筐体87と機械的および電気的に接続されている。
後述するように筐体87はグランド電位に接続される。そのために配線基板21の導電プレートはグランド電位に接続される。配線基板21に搭載されたBMU22はこの導電プレートの電位を基準電位としている。
配線基板21には配線パターンと電気的に接続される端子が形成されている。この端子としては、第1内部端子26a、第2内部端子26b、第3内部端子26c、および、第4内部端子26dがある。また配線基板21には上記の第5外部接続端子100eが設けられている。第5外部接続端子100eはコネクタである。この第5外部接続端子100eも配線パターンと電気的に接続されている。これら配線パターンと内部端子および第5外部接続端子100eそれぞれの電気的な接続の説明は、後の電池パック100の回路構成の説明の際に行う。
スイッチ30は、第1スイッチ31、第2スイッチ32、第3スイッチ33、第4スイッチ34、第5スイッチ35、および、第6スイッチ36を有する。第1スイッチ31と第2スイッチ32は筐体87に搭載される。第3スイッチ33と第4スイッチ34、および、第5スイッチ35と第6スイッチ36それぞれは配線基板21に搭載される。
第1スイッチ31~第4スイッチ34それぞれは半導体スイッチを有する。この半導体スイッチは具体的にはNチャネル型MOSFETである。したがって第1スイッチ31~第4スイッチ34それぞれはハイレベルの制御信号の入力によって閉状態になる。第1スイッチ31~第4スイッチ34それぞれはローレベルの制御信号の入力によって開状態になる。
この第1スイッチ31~第4スイッチ34の有する半導体スイッチとしてはIGBTなどを採用することもできる。この場合、IGBTにはダイオードが並列接続される。
第5スイッチ35と第6スイッチ36それぞれはメカニカルリレーである。詳しく言えば第5スイッチ35と第6スイッチ36それぞれはノーマリクローズ式の電磁リレーである。したがって第5スイッチ35と第6スイッチ36それぞれはハイレベルの制御信号の入力によって開状態になる。第5スイッチ35と第6スイッチ36それぞれはローレベルの制御信号の入力によって閉状態になる。換言すれば、第5スイッチ35と第6スイッチ36それぞれはハイレベルの制御信号の入力が途絶えると閉状態になる。
第1スイッチ31~第4スイッチ34それぞれは、2つのMOSFETが直列接続されてなる開閉部を少なくとも1つ有する。これら2つのMOSFETはソース電極同士が連結されている。2つのMOSFETのゲート電極は電気的に独立している。MOSFETは寄生ダイオードを有する。2つのMOSFETの寄生ダイオードは互いにアノード電極同士が連結されている。上記のゲート電極は図示しない内部導電部材を介して回路基板20と電気的に接続される。
第1スイッチ31と第2スイッチ32は複数の開閉部を有する。複数の開閉部は並列接続されている。複数の開閉部それぞれのソース電極は互いに電気的に接続されている。
第3スイッチ33は1つの開閉部を有する。第4スイッチ34は複数の開閉部を有する。第4スイッチ34の有する複数の開閉部は直列接続されている。
図1では第1スイッチ31と第2スイッチ32それぞれの並列接続された開閉部を2つ示している。第4スイッチ34の有する直列接続された開閉部を2つ示している。これら開閉部の数は電流量や冗長性などに応じて適宜定めることができる。
後述するように第1スイッチ31と第2スイッチ32には、第3スイッチ33~第6スイッチ36と比べて、時間平均的にみると多くの電流が流れる。そのため、上記したように第1スイッチ31と第2スイッチ32は複数の開閉部が並列接続された構成となっている。
上記したように電気回路にセンサ部40が電気的に接続されている。このセンサ部40は、組電池10とスイッチ30それぞれの状態を検出するセンサ素子を有する。センサ部40はセンサ素子として、温度センサ、電流センサ、および、電圧センサを有する。
センサ部40は組電池10の温度、電流、および、電圧を検出する。センサ部40はそれを組電池10の状態信号としてBMU22に出力する。またセンサ部40はスイッチ30の温度、電流、および、電圧を検出する。センサ部40はそれをスイッチ30の状態信号としてBMU22に出力する。
図1では、これら複数のセンサの代表として、組電池10の電圧を検出する電圧センサ41と、組電池10の温度を検出する温度センサ42を明示している。
またセンサ部40は上記の各種センサの他に水没センサ43を有する。水没センサ43は水などによって抵抗値が変化する。水没センサ43はこの抵抗値の変化をBMU22が検出する。BMU22は抵抗の変化が所定時間継続されるか否かに基づいて、電池パック100の水没を検出する。
BMU22はセンサ部40の状態信号、および、上位ECU160からの指令信号の少なくとも一方に基づいてスイッチ30を制御する。BMUはbattery management unitの略である。
上記したように第1スイッチ31~第4スイッチ34それぞれは複数の半導体スイッチを有する。BMU22は例えば第1スイッチ31の開閉を制御する場合、第1スイッチ31の有する全ての半導体スイッチを同時に閉状態、若しくは、同時に開状態に制御する。すなわちBMU22は、第1スイッチ31の有する全ての半導体スイッチのゲート電極にハイレベルの制御信号、若しくは、ローレベルの制御信号を同時に出力する。
なおBMU22は、半導体スイッチを閉状態にする期間において、ハイレベルの制御信号を間断的に出力することで半導体スイッチの閉時間を調整してもよい。簡単に言えば、BMU22は半導体スイッチをパルス幅制御してもよい。
BMU22はセンサ部40の状態信号に基づいて組電池10の充電状態(SOC)やスイッチ30の異常を判定する。SOCはstate of chargeの略である。BMU22はこれらSOCや異常を判定した信号(判定情報)を上位ECU160に出力する。
上位ECU160はBMU22から入力された判定情報、および、他の各種ECUから入力された車両情報に基づいてスイッチ30の制御を決定する。そして上位ECU160はその決定したスイッチ30の制御を含む指令信号をBMU22に出力する。
BMU22は上位ECU160からの指令信号に基づいてスイッチ30を制御する。なお、BMU22は水没センサの状態信号により電池パック100が水没したと判断した場合、スイッチ30への制御信号の出力の停止を独断で実行する。これにより組電池10の電気的な接続が遮断される。
またBMU22はスイッチ30が高温になると、スイッチ30の駆動を制限する。例えばBMU22がスイッチ30の半導体スイッチをパルス幅制御していた場合、BMU22はそのデューティ比を低める。これにより半導体スイッチの通電時間が短くなる。この結果、半導体スイッチの発熱が抑制される。
給電バスバー50はアルミニウムや銅などの導電材料から成る。給電バスバー50は例えば以下に列挙する方法で製造することができる。給電バスバー50は1枚の平板を屈曲加工することで製造することができる。給電バスバー50は複数の平板が一体的に連結されることで製造することができる。給電バスバー50は複数の平板を溶接することで製造することができる。給電バスバー50は鋳型に溶融状態の導電材料を流し込むことで製造することができる。以上に列挙した製造方法とは異なる製造方法によっても給電バスバー50を製造することができる。給電バスバー50の製造方法としては特に限定されない。さらに言えば、給電バスバー50としては、例えば絶縁電線を採用することもできる。
電池パック100は給電バスバー50として、第1給電バスバー51、第2給電バスバー52、第3給電バスバー53、および、第4給電バスバー54を有する。これら複数の給電バスバーによって回路基板20と組電池10、および、回路基板20と外部接続端子とが電気的に接続されている。図1ではこれら給電バスバーそれぞれを配線基板21の給電線よりも太くして図示している。これら給電バスバーは図示しない絶縁性の樹脂台に設けられている。樹脂台は配線ケース62と後述の縦方向で対向配置される。
上記したようにモジュールケース60は電池ケース61、配線ケース62、および、絶縁ケース69を有する。これら3つのケースそれぞれは絶縁性の樹脂材料からなる。3つのケースそれぞれの比熱は空気よりも高くなっている。
連結バスバー70は給電バスバー50と同等の製造方法によって形成される。連結バスバー70は配線ケース62に設けられる。連結バスバー70は組電池10の有する複数の電池セルを電気的および機械的に連結する。
上記したようにパックケース80は筐体87とカバーを有する。筐体87はアルミダイカストで製造することができる。また筐体87は鉄やステンレスをプレス加工することによっても製造することができる。カバーは樹脂製若しくは金属製である。
筐体87は、底壁88と、底壁88の内底面88aから起立した側壁89と、を有する。側壁89によって開口部が構成されている。この開口部がカバーによって覆われる。これにより収納空間が構成される。
本実施形態のパックケース80(電池パック100)は車両の座席下方に設けられる。しかしながら電池パック100の配置としてはこれに限定されない。電池パック100は、例えば後部座席とトランクルームとの間の空間、および、運転席と助手席の間の空間などに配置することもできる。筐体87については後でより詳細に説明する。
上記したように抑制板95は筐体87にボルト95dによって固定される。抑制板95については、筐体87を詳説した後に説明する。
<電池パックの回路構成>
次に、電池パック100の回路構成を説明する。以下に示す各給電バスバーと各スイッチとの接続はTIG溶接によって行われる。各給電バスバーと外部接続端子との接続はボルト締めによって行われる。そして各給電バスバーと回路基板20との接続はろう接によって行われる。なお、各給電バスバーと各スイッチとはレーザ溶接によって接続してもよい。
図1に示すように第1外部接続端子100aと第1スイッチ31の一端とが第1給電バスバー51を介して電気的に接続されている。この第1給電バスバー51から一部が分岐している。この第1給電バスバー51の分岐部位51aが配線基板21の第1内部端子26aと電気的に接続されている。
第1スイッチ31の他端と第2外部接続端子100bとが第2給電バスバー52を介して電気的に接続されている。この第2給電バスバー52から一部が分岐している。この第2給電バスバー52の分岐部位52aが第2スイッチ32の一端と電気的に接続されている。
また第2給電バスバー52における第1スイッチ31の他端と分岐部位52aとの連結部位との間から一部が分岐している。この分岐部位52bが配線基板21の第4内部端子26dと電気的に接続されている。
第2スイッチ32の他端と組電池10の正極とが第3給電バスバー53を介して電気的に接続されている。この第3給電バスバー53から一部が分岐している。この第3給電バスバー53の分岐部位53aが配線基板21の第2内部端子26bと電気的に接続されている。なお組電池10の負極は第3外部接続端子100cと電気的に接続されている。
配線基板21の第1内部端子26aと第2内部端子26bとは第1給電線23を介して電気的に接続されている。この第1給電線23に、第1内部端子26aから第2内部端子26bに向かって順に第3スイッチ33と第4スイッチ34とが直列接続されている。
配線基板21の第3内部端子26cと第4内部端子26dとは第2給電線24を介して電気的に接続されている。そして第3内部端子26cは第4給電バスバー54を介して第4外部接続端子100dと電気的に接続されている。
第2給電線24には第6スイッチ36が設けられている。そして第2給電線24における第3内部端子26cと第6スイッチ36との間の中点が、第1給電線23における第3スイッチ33と第4スイッチ34との間の中点と連結されている。これにより第6スイッチ36は第3スイッチ33と並列接続されている。
また第2給電線24における第4内部端子26dと第6スイッチ36との間の中点が、第3給電線25を介して第5外部接続端子100eと電気的に接続されている。この第3給電線25に第5スイッチ35が設けられている。これにより第5スイッチ35は第1スイッチ31と並列接続されている。
以上により、第1スイッチ31、第2スイッチ32、第4スイッチ34、および、第3スイッチ33が順に環状に接続されている。第1スイッチ31と第2スイッチ32の中点が第2外部接続端子100bに接続されている。第2スイッチ32と第4スイッチ34の中点が組電池10に接続されている。第4スイッチ34と第3スイッチ33の中点が第4外部接続端子100dに接続されている。第3スイッチ33と第1スイッチ31の中点が第1外部接続端子100aに接続されている。
また、第1スイッチ31と第2スイッチ32の中点が第6スイッチ36を介して第4スイッチ34と第3スイッチ33の中点に接続されている。第1スイッチ31と第2スイッチ32の中点が第5スイッチ35を介して第5外部接続端子100eに接続されている。
以上の電気的な接続構成により、第1スイッチ31を開閉制御することで第1外部接続端子100aと第2外部接続端子100bとの電気的な接続が制御される。換言すれば、第1スイッチ31を開閉制御することで鉛蓄電池110と回転電機130との電気的な接続が制御される。
第2スイッチ32を開閉制御することで第2外部接続端子100bと組電池10との電気的な接続が制御される。換言すれば、第2スイッチ32を開閉制御することで回転電機130と組電池10との電気的な接続が制御される。
第4スイッチ34を開閉制御することで第2内部端子26bと第3内部端子26cとの電気的な接続が制御される。換言すれば、第4スイッチ34を開閉制御することで組電池10と保護負荷152との電気的な接続が制御される。
第3スイッチ33を開閉制御することで第1内部端子26aと第3内部端子26cとの電気的な接続が制御される。換言すれば、第3スイッチ33を開閉制御することで鉛蓄電池110と保護負荷152との電気的な接続が制御される。
また、第6スイッチ36を開閉制御することで第4内部端子26dと第3内部端子26cとの電気的な接続が制御される。換言すれば、第6スイッチ36を開閉制御することで回転電機130と保護負荷152との電気的な接続が制御される。
第5スイッチ35を開閉制御することで第4内部端子26dと第5外部接続端子100eとの電気的な接続が制御される。換言すれば、第5スイッチ35を開閉制御することで回転電機130と鉛蓄電池110との電気的な接続が制御される。
さらに言えば、第5スイッチ35と第6スイッチ36を同時に開閉制御することで第3内部端子26cと第5外部接続端子100eとの電気的な接続が制御される。換言すれば、第5スイッチ35と第6スイッチ36を同時に開閉制御することで保護負荷152と鉛蓄電池110との電気的な接続が制御される。
<電池パックの構成>
以下においては互いに直交の関係にある3方向を、横方向、縦方向、および、高さ方向と示す。横方向は車両の左右方向に沿っている。高さ方向は車両の天地方向に沿っている。車両が水平面に停車している場合、高さ方向は鉛直方向に沿う。横方向と縦方向は水平方向に沿う。
<組電池>
上記したように組電池10は複数の電池セルを有する。この電池セルは直方体形状を成している。そのために電池セルは6面を有する。図5に示すように電池セルは高さ方向に面する第1主面10aと第2主面10bを有する。電池セルは横方向に面する第1側面10cと第2側面10dを有する。電池セルは縦方向に面する上端面10eを有する。また図12に示すように電池セルは縦方向に面する下端面10fを有する。これら6面のうち第1主面10aと第2主面10bは他の4面よりも面積が大きくなっている。そして電池セルは第1主面10aと第2主面10bとの間の長さ(厚さ)の薄い扁平形状を成している。
電池セルの上端面10eに電極端子としての正極端子10gと負極端子10hが形成されている。正極端子10gと負極端子10hは直方体形状を成している。正極端子10gと負極端子10hは電池セルから離れるように上端面10eから縦方向に沿って突起している。
正極端子10gと負極端子10hは横方向に離間して並んでいる。正極端子10gは第1側面10c側に位置する。負極端子10hは第2側面10d側に位置する。
図5に示すように上端面10eにおける正極端子10gと負極端子10hとの間には、局所的に剛性の低い安全弁10iが形成されている。上記したように電池セルはガスの生成によって膨張する。ガスの生成によって電池セルの内圧が上昇すると、安全弁10iに亀裂が生じる。これにより電池セルのガスが安全弁10iを介して外に排出される。
上端面10eにおける正極端子10g、負極端子10h、および、安全弁10iそれぞれの非形成領域にパッキン10jが設けられる。パッキン10jはゴムなどの弾性材料から成る。パッキン10jは縦方向に開口する環状を成す。パッキン10jは正極端子10gおよび負極端子10hそれぞれよりも縦方向の長さが長くなっている。パッキン10jは電池ケース61と配線ケース62との連結によって、電池セルと配線ケース62との間で挟持される。
本実施形態の組電池10は第1電池セル11、第2電池セル12、第3電池セル13、第4電池セル14、および、第5電池セル15を有する。これら複数の電池セルが並ぶことで電池スタックが構成されている。これら複数の電池セルが電気的に直列接続される。第1電池セル11が最低電位の電池セルになる。第5電池セル15が最高電位の電池セルになる。
本実施形態では上記の電池スタックとして第1電池スタック10lと第2電池スタック10mが構成されている。第1電池スタック10lに5つの電池セルのうちの第1電池セル11、第4電池セル14、および、第5電池セル15が分配されている。第2電池スタック10mには残りの第2電池セル12と第3電池セル13が分配されている。
第1電池スタック10lでは第1電池セル11、第4電池セル14、および、第5電池セル15が高さ方向で順に並んでいる。第2電池スタック10mでは第2電池セル12と第3電池セル13が高さ方向で並んでいる。これら電池スタックが電池ケース61に収納される。
<電池ケース>
次に図6および図7に基づいて電池ケース61を説明する。図6の(a)欄は電池ケースの斜視図を示している。図6の(b)欄は電池ケースの正面図を示している。図7の(a)欄は電池ケースの背面図を示している。図7の(b)欄は電池ケースの上面図を示している。
図6および図7に示すように電池ケース61は縦方向に開口する箱形状を成している。電池ケース61は縦方向に面する底壁63、底壁63の内面61aから縦方向に環状に起立した周壁64を有する。底壁63には内面61aとその裏側の外面61bとを縦方向に貫通する開口窓63aが形成されている。この開口窓63aによって電池ケース61(モジュールケース60)の中とその外とが連通されている。
周壁64は高さ方向に並ぶ上壁64aと下壁64b、および、横方向に並ぶ左壁64cと右壁64dを有する。縦方向まわりの周方向で、上壁64a、右壁64d、下壁64b、および、左壁64cが順に連結されて環状を成している。
また電池ケース61は環状の周壁64によって囲まれた領域を横方向で2つに分ける第1区画壁64eを有する。この第1区画壁64eによって、電池ケース61の周壁64によって囲まれた領域は、第1電池スタック10lを収納する第1スタック収納空間64fと、第2電池スタック10mを収納する第2スタック収納空間64gと、に分けられている。
さらに電池ケース61は、スタック収納空間を各電池セルに応じた個別の収納空間に分けるための第2区画壁64hを有する。第1スタック収納空間64fには2つの第2区画壁64hが設けられている。これら2つの第2区画壁64hは、第1スタック収納空間64f内において高さ方向で離間して並んでいる。そしてこれら2つの第2区画壁64hは第1区画壁64eと右壁64dとを連結している。これにより第1スタック収納空間64fは高さ方向において下壁64bから上壁64a側に向かって順に並ぶ第1収納空間64i、第4収納空間64l、および、第5収納空間64mに区画されている。
第2スタック収納空間64gには1つの第2区画壁64hが設けられている。この1つの第2区画壁64hは、第2スタック収納空間64g内において上壁64aと下壁64bとの間に位置している。そしてこの1つの第2区画壁64hは左壁64cと第1区画壁64eとを連結している。これにより第2スタック収納空間64gは高さ方向において下壁64bから上壁64a側に向かって順に並ぶ第2収納空間64jと第3収納空間64kに区画されている。
以上に示したように第1スタック収納空間64fは3つの収納空間を有する。これに対して第2スタック収納空間64gは2つの収納空間を有する。そのために第1スタック収納空間64fは第2スタック収納空間64gよりも高さ方向の長さが長くなっている。
図6の(b)欄に示すように、2つのスタック収納空間それぞれの一部を区画する下壁64bは横方向に延びた形状を成している。そのために下壁64bにおける第1スタック収納空間64fを区画する部位の高さ方向の位置と、第2スタック収納空間64gを区画する部位の高さ方向の位置とが等しくなっている。
これに対して、上壁64aにおける第1スタック収納空間64fの一部を区画する部位は、第2スタック収納空間64gの一部を区画する部位よりも、高さ方向において下壁64bから離間している。そして上壁64aにおける第1スタック収納空間64fの一部を区画する部位と、第2スタック収納空間64gの一部を区画する部位との間の部位は、高さ方向に沿って延びている。これにより上壁64aは高さ方向と横方向とによって規定される平面においてクランク形状を成している。
以上に示した下壁64bと上壁64aの形状のために、第1収納空間64iと第2収納空間64jは横方向で並んでいる。第4収納空間64lと第3収納空間64kは横方向で並んでいる。第5収納空間64mの横方向における第3収納空間64k側に、1つの収納空間分の空き空間が構成されている。
図10に示すように、この空き空間に回路基板20の一部が設けられる。回路基板20の有する配線基板21は高さ方向の厚さの薄い平板形状を成している。この配線基板21の縦方向に沿う側部が第5収納空間64mと横方向で並んでいる。
上記した5つの個別の収納空間はそれぞれ縦方向に開口している。これら収納空間の開口からその中側へと電池セルが挿入される。各電池セルは、対応する収納空間に対して、電池セルの下端面10fが電池ケース61の底壁63の内面61aと接触するまで挿入される。この挿入状態で、各電池セルの正極端子10gと負極端子10hが収納空間の外に飛び出している。また電池セルの第1主面10a、第2主面10b、第1側面10c、および、第2側面10dそれぞれの上端面10e側も電池ケース61の外に飛び出している。
第1スタック収納空間64fでは、第1電池セル11と第4電池セル14それぞれの第2主面10bが高さ方向で対向している。第4電池セル14と第5電池セル15それぞれの第1主面10aが高さ方向で互いに対向している。これにより正極端子10gと負極端子10hが高さ方向で交互に並んでいる。
第2スタック収納空間64gでは、第2電池セル12と第3電池セル13それぞれの第2主面10bが高さ方向で互いに対向している。これにより正極端子10gと負極端子10hが高さ方向で交互に並んでいる。
そして第1電池セル11の正極端子10gと第2電池セル12の負極端子10hが横方向に並んでいる。第4電池セル14の負極端子10hと第3電池セル13の正極端子10gが横方向に並んでいる。
電池ケース61は上記した底壁63と周壁64の他に、周壁64の先端から横方向と高さ方向とによって規定される平面に沿って電池ケース61の中心から外に離れる方向に延びる第1フランジ部65を有する。第1フランジ部65は周壁64の上壁64a、右壁64d、下壁64b、および、左壁64cそれぞれに形成されて環状を成している。
第1フランジ部65における右壁64dと左壁64cそれぞれに形成された部位には、縦方向に沿う複数の第1ねじ孔61cが形成されている。第1区画壁64eにも第1ねじ孔61cが形成されている。また第1フランジ部65における上壁64aに形成された部位にも第1ねじ孔61cが形成されている。この第1フランジ部65に形成された第1ねじ孔61cは第1区画壁64eに形成された第1ねじ孔61cと高さ方向で並んでいる。これら複数の第1ねじ孔61cそれぞれは電池ケース61の内面61aに開口している。
<配線ケース>
次に図8および図9に基づいて配線ケース62を説明する。図8の(a)欄は配線ケースの斜視図を示している。図8の(b)欄は配線ケースの正面図を示している。図9の(a)欄は配線ケースの背面図を示している。図9の(b)欄は配線ケースの上面図を示している。
図8および図9に示すように配線ケース62は横方向に延びた形状を成している。配線ケース62の電池セルとの対向部位は縦方向において電池ケース61から離れる方向に凹んでいる。これにより配線ケース62は縦方向に開口する箱形状を成している。
具体的には、配線ケース62は縦方向に面する蓋壁66、および、蓋壁66から環状に起立した環状壁67を有する。蓋壁66は縦方向において電池セルと対向配置される。環状壁67は蓋壁66における電池ケース61側の面(内面62a)の縁部から電池セル側に起立している。
環状壁67は高さ方向に並ぶ上壁67aと下壁67b、および、横方向に並ぶ左壁67cと右壁67dを有する。縦方向まわりの周方向で、上壁67a、右壁67d、下壁67b、および、左壁67cが順に連結されて環状を成している。横方向と高さ方向によって規定される平面において、環状壁67は電池ケース61の周壁64と類似の形状を成している。
そのために環状壁67の上壁67aは、周壁64の上壁64aと同様にして、第1スタック収納空間64f側の部位が第2スタック収納空間64g側の部位よりも、高さ方向において下壁64bから離間している。そして上壁67aにおける第1スタック収納空間64fと第2スタック収納空間64gとの間の部位は、高さ方向に沿って延びている。これにより上壁67aは高さ方向と横方向とによって規定される平面においてクランク形状を成している。
図8および図9に示すように配線ケース62は、これら蓋壁66と環状壁67の他に、環状壁67の先端から横方向と高さ方向によって規定される平面に沿って配線ケース62の中心から離れる方向に延びる第2フランジ部68を有する。第2フランジ部68は環状壁67の上壁67a、右壁67d、下壁67b、および、左壁67cそれぞれに形成されて環状を成している。
第2フランジ部68における右壁67dと左壁67cそれぞれに形成された部位には、縦方向に沿う複数の第2ねじ孔62cが形成されている。蓋壁66における第1区画壁64eとの対向部位に第2ねじ孔62cが形成されている。また第2フランジ部68における上壁67aに形成された部位にも第2ねじ孔62cが形成されている。この第2フランジ部68に形成された第2ねじ孔62cは蓋壁66における第1区画壁64eとの対向部位に形成された第2ねじ孔62cと高さ方向で並んでいる。これら複数の第2ねじ孔62cそれぞれは配線ケース62の内面62aとその裏側の外面62bそれぞれに開口している。
配線ケース62は、電池ケース61の収納空間の開口部を閉塞するとともに、電池セルにおける電池ケース61の開口から外に飛び出した部位を覆うように、電池ケース61に設けられる。この配線ケース62の電池ケース61への配置により、電池ケース61の第1ねじ孔61cの開口する内面61aと、配線ケース62の第2ねじ孔62cの開口する内面62aとが縦方向で対向する。
これらねじ孔の開口する電池ケース61の内面61aと配線ケース62の内面62aとの間には図示しないカラーが設けられる。カラーは縦方向の長さ(厚さ)の薄い扁平形状を成している。カラーはギャップを有する環状を成している。カラーの環状を成す部位は縦方向に開口している。このカラーの開口が、第1ねじ孔61cの内面61a側の開口と第2ねじ孔62cの内面62a側の開口との間に位置する。
これら第2ねじ孔62c、カラー、および、第1ねじ孔61cが縦方向に並ぶことで構成される複数の合成ねじ孔それぞれに、図4および図5に示すねじ部材60bが締結される。これにより電池ケース61と配線ケース62とが互いに縦方向に近づく態様で機械的に接続(連結)される。この連結状態において、電池ケース61は配線ケース62の縦方向への投影面内に収められている。また第1フランジ部65と第2フランジ部68とが縦方向で並んでいる。
電池ケース61が第1ケースに相当する。配線ケース62が第2ケースに相当する。周壁64が第1側壁に相当する。環状壁67が第2側壁に相当する。第1フランジ部65が第1突起部に相当する。第2フランジ部68が第2突起部に相当する。
なお第1ねじ孔61cと第2ねじ孔62cの少なくとも一方にねじ溝が形成されていればよい。そして第1ねじ孔61cが電池ケース61の外面61b側で開口し、ねじ部材60bのねじ軸の先端がそこから外に突出している場合、そのねじ軸の先端にナットが締結される。
上記の電池ケース61と配線ケース62の連結により、電池セルの上端面10eに設けられたパッキン10jは、電池セルと配線ケース62との間で縦方向に圧縮される。これにより縦方向に沿ってパッキン10jから離れる方向に向かう復元力がパッキン10jに発生する。この復元力により電池セルが縦方向に押圧される。電池セルはパッキン10jと電池ケース61の底壁63との間で挟持される。これにより第1電池セル11~第5電池セル15のモジュールケース60内での相対位置の変動が抑制される。また第1電池セル11~第5電池セル15の縦方向の変位と膨張が抑制される。
上記したように電池セルは高さ方向に面する第1主面10aと第2主面10bを有する。これら第1主面10aと第2主面10bは他の4面よりも面積が大きくなっている。そのために電池セルは高さ方向に膨張しやすくなっている。この電池セルの高さ方向の膨張によってモジュールケース60も高さ方向に膨張する。後述するようにこのモジュールケース60の高さ方向の膨張は抑制板95によって抑制される。
図8および図9に示すように、配線ケース62の蓋壁66には第1電池セル11~第5電池セル15と連結バスバー70とを電気的に接続するための複数の開口部が形成されている。これら複数の開口部は、縦方向に沿って蓋壁66を貫通している。開口部は蓋壁66の内面62aと外面62bとに開口している。
蓋壁66には開口部として、第1開口部66a、第2開口部66b、第3開口部66c、第4開口部66d、第5開口部66e、および、第6開口部66fが形成されている。第1開口部66aと第6開口部66fは、組電池10の出力としての機能を果たす正極端子10gと負極端子10hに対応して蓋壁66に形成されている。第2開口部66b~第5開口部66eは、複数の電池セルの電気的な直列接続に関連する正極端子10gと負極端子10hに対応して蓋壁66に形成されている。
電池ケース61に配線ケース62が連結された状態において、第1開口部66aは、蓋壁66における第1電池セル11の負極端子10hと縦方向で対向する部位に形成されている。第2開口部66bは、蓋壁66における第1電池セル11の正極端子10gと縦方向で対向する部位、および、第2電池セル12の負極端子10hと縦方向で対向する部位それぞれに形成されている。
第3開口部66cは、蓋壁66における第2電池セル12の正極端子10gと縦方向で対向する部位、および、第3電池セル13の負極端子10hと縦方向で対向する部位それぞれに形成されている。第4開口部66dは、蓋壁66における第3電池セル13の正極端子10gと縦方向で対向する部位、および、第4電池セル14の負極端子10hと縦方向で対向する部位それぞれに形成されている。
第5開口部66eは、蓋壁66における第4電池セル14の正極端子10gと縦方向で対向する部位、および、第5電池セル15の負極端子10hと縦方向で対向する部位それぞれに形成されている。第6開口部66fは、蓋壁66における第5電池セル15の正極端子10gと縦方向で対向する部位に形成されている。
以上により、配線ケース62における第1スタック収納空間64f側では、第1開口部66aと第5開口部66eとが高さ方向で並んでいる。そしてこれらと横方向で離間して、第2開口部66b、第4開口部66d、および、第6開口部66fが高さ方向で並んでいる。これにより配線ケース62における第1スタック収納空間64f側では、第1開口部66aおよび第5開口部66eと、第2開口部66b、第4開口部66d、および、第6開口部66fとの間にスペースが構成されている。このスペースは後述の第1スペースに相当する。
また配線ケース62における第2スタック収納空間64g側では、第2開口部66bと第4開口部66dとが高さ方向で並んでいる。そしてこれらと横方向で離間して、第3開口部66cが位置している。これにより配線ケース62における第2スタック収納空間64g側では、第2開口部66bおよび第4開口部66dと、第3開口部66cとの間にスペースが構成されている。このスペースは後述の第2スペースに相当する。
<連結バスバー>
連結バスバー70は、第1連結バスバー71、第2連結バスバー72、第3連結バスバー73、第4連結バスバー74、第5連結バスバー75、および、第6連結バスバー76を有する。これら第1連結バスバー71~第6連結バスバー76は、図4および図5に示すように蓋壁66の外面62bに設けられる。そしてその一部が対応する開口部に設けられる。第2連結バスバー72~第5連結バスバー75が直列接続端子に相当する。
なお、蓋壁66には連結バスバー70に対応して電池ケース61側に局所的に凹んだ複数のバスバー凹部84が形成されている。バスバー凹部84は縦方向において蓋壁66の外面62bから内面62aに向かって局所的に凹んで形成されている。複数のバスバー凹部84それぞれの底部に、第1開口部66a~第6開口部66fが形成されている。
バスバー凹部84の底部の縦方向の長さは、正極端子10gと負極端子10hそれぞれの縦方向の長さよりも短くなっている。そのために各開口部の縦方向の長さも正極端子10gと負極端子10hそれぞれの縦方向の長さよりも短くなっている。各開口部を介して正極端子10gと負極端子10hそれぞれがモジュールケース60の外に突出している。
第1連結バスバー71は第1開口部66aを閉塞する態様でバスバー凹部84の外面62b側に設けられる。この第1連結バスバー71における第1開口部66aに設けられた部位が第1電池セル11の負極端子10hとレーザ溶接などによって機械的および電気的に接続される。
第1連結バスバー71には第1電池セル11から離れる態様で縦方向に延びるマイナス接続端子71aが形成されている。このマイナス接続端子71aが組電池10のマイナスの出力端子としての機能を果たす。またこのマイナス接続端子71aは図示しないヒューズを介して筐体87に電気的に接続される。これにより第1連結バスバー71はグランド電位になっている。
第2連結バスバー72は第2開口部66bを閉塞する態様でバスバー凹部84の外面62b側に設けられる。第2連結バスバー72は横方向に延びた形状を成している。この第2連結バスバー72における第2開口部66bに設けられた部位が第1電池セル11の正極端子10gおよび第2電池セル12の負極端子10hそれぞれとレーザ溶接などによって機械的および電気的に接続される。これにより第1電池セル11と第2電池セル12とが第2連結バスバー72を介して直列接続される。
第3連結バスバー73は第3開口部66cを閉塞する態様でバスバー凹部84の外面62b側に設けられる。第3連結バスバー73は高さ方向に延びた形状を成している。この第3連結バスバー73における第3開口部66cに設けられた部位が第2電池セル12の正極端子10gおよび第3電池セル13の負極端子10hそれぞれとレーザ溶接などによって機械的および電気的に接続される。これにより第2電池セル12と第3電池セル13とが第3連結バスバー73を介して直列接続される。
第4連結バスバー74は第4開口部66dを閉塞する態様でバスバー凹部84の外面62b側に設けられる。第4連結バスバー74は横方向に延びた形状を成している。この第4連結バスバー74における第4開口部66dに設けられた部位が第3電池セル13の正極端子10gおよび第4電池セル14の負極端子10hそれぞれとレーザ溶接などによって機械的および電気的に接続される。これにより第3電池セル13と第4電池セル14とが第4連結バスバー74を介して直列接続される。
第5連結バスバー75は第5開口部66eを閉塞する態様でバスバー凹部84の外面62b側に設けられる。第5連結バスバー75は高さ方向に延びた形状を成している。この第5連結バスバー75における第5開口部66eに設けられた部位が第4電池セル14の正極端子10gおよび第5電池セル15の負極端子10hそれぞれとレーザ溶接などによって機械的および電気的に接続される。これにより第4電池セル14と第5電池セル15とが第5連結バスバー75を介して直列接続される。
第6連結バスバー76は第6開口部66fを閉塞する態様でバスバー凹部84の外面62b側に設けられる。この第6連結バスバー76における第6開口部66fに設けられた部位が第5電池セル15の正極端子10gとレーザ溶接などによって機械的および電気的に接続される。
第6連結バスバー76には第5電池セル15から離れる態様で縦方向に延びるプラス接続端子76aが形成されている。このプラス接続端子76aが組電池10のプラスの出力端子としての機能を果たす。
以上により、図4および図5に示すように第1連結バスバー71および第5連結バスバー75は蓋壁66の右壁67d側に位置している。第2連結バスバー72、第4連結バスバー74、および、第6連結バスバー76は横方向における蓋壁66の中央側に位置している。これにより蓋壁66の右壁67d側と中央側との間にスペースが形成されている。以下においてはこのスペースを第1スペースと示す。
また、第3連結バスバー73および第4連結バスバー74は蓋壁66の左壁67c側に位置している。これにより蓋壁66における左壁67c側と中央側との間にスペースが形成されている。以下においてはこのスペースを第2スペースと示す。
さらに以下においては、説明の都合上、上記した上壁67aにおける第1スタック収納空間64f側の部位を第1上壁81と示す。上壁67aにおける第2スタック収納空間64g側の部位を第2上壁82と示す。そして上壁67aにおける第1スタック収納空間64fと第2スタック収納空間64gとの間の部位を第3上壁83と示す。
上記したように第1上壁81は第2上壁82よりも高さ方向において下壁64bから離間している。そのために第3上壁83は高さ方向に沿って延びている。
<センサ部>
次に、図4および図5に基づいてセンサ部40を説明する。
上記したように連結バスバー70としては第1連結バスバー71~第6連結バスバー76がある。電圧センサ41はこれら第1連結バスバー71~第6連結バスバー76それぞれに独立して一端が電気的に接続される6つの電圧配線41aを有する。6つの電圧配線41aそれぞれの他端はBMU22に接続される。これにより6つの電圧配線41aで検出された電圧がBMU22に入力される。電圧配線41aは絶縁電線である。
第1連結バスバー71、第4連結バスバー74、第5連結バスバー75、および、第6連結バスバー76それぞれに連結される4つの電圧配線41aの一端は蓋壁66の第1スペースに設けられる。そしてこれら4つの電圧配線41aの一端は、対応する連結バスバーの第1スペース側の部位にボルト止めされている。これら4つの電圧配線41aは、対応する連結バスバーから第1上壁81に向かって延びている。
第2連結バスバー72と第3連結バスバー73それぞれに連結される2つの電圧配線41aは蓋壁66の第2スペースに設けられる。そしてこれら2つの電圧配線41aの一端は、対応する連結バスバーの第2スペース側の部位にボルト止めされている。これら2つの電圧配線41aは、対応する連結バスバーから第2上壁82に向かって延びた後、第3上壁83を介して第1上壁81に延びている。これら2つの電圧配線は、第1上壁81において、第1スペースから第1上壁81に向かって延びた4つの電圧配線と合流している。
温度センサ42は第1サーミスタ42aと第2サーミスタ42bを有する。また温度センサ42は第1サーミスタ42aと第2サーミスタ42bに一端の接続された2つの温度配線42cを有する。これら2つの温度配線42cそれぞれの他端はBMU22に接続される。これにより第1サーミスタ42aと第2サーミスタ42bで検出された温度がBMU22に入力される。なお温度配線42cは絶縁電線である。温度配線42cは電気的に独立した2つの電線が絶縁被膜によって覆われて成る。
上記したように第1電池スタック10lでは3つの電池セルが高さ方向に並んでいる。第2電池スタック10mでは2つの電池セルが高さ方向に並んでいる。並ぶ電池セルの数が多いほどに、電池スタックの発熱量が高まる。逆に、並ぶ電池セルの数が少ないほどに、電池スタックの発熱量が低まる。そのために第1電池スタック10lは第2電池スタック10mよりも高温になりやすくなっている。
第1電池スタック10lにおいて第4電池セル14は第1電池セル11と第5電池セル15の間に位置している。そのために第4電池セル14は第1電池セル11と第5電池セル15よりも放熱しがたく、温度が上昇しやすくなっている。
第2電池スタック10mにおいて第2電池セル12は第3電池セル13と高さ方向で並んでいる。これにより第2電池セル12と第3電池セル13は放熱しやすくなっている。
しかしながら第2電池セル12は横方向で第1電池セル11と並んでいる。第4電池セル14は横方向で第3電池セル13と並んでいる。そのために第3電池セル13には第4電池セル14の熱が伝達されやすくなっている。第2電池セル12には第4電池セル14の熱が伝達されがたくなっている。これにより第2電池セル12は第3電池セル13よりも温度が上昇しがたくなっている。
以上に示した構成により、第4電池セル14は他の4つの電池セルよりも温度が上昇しやすくなっている。第2電池セル12は他の4つの電池セルよりも温度が上昇しがたくなっている。
したがって第4電池セル14の温度を検出することで、組電池10を構成する複数の電池セルのうちの最も高い温度(最高温度)を検出できることが期待される。第2電池セル12の温度を検出することで、組電池10を構成する複数の電池セルのうちの最も低い温度(最低温度)を検出できることが期待される。
第1サーミスタ42aは第4電池セル14に設けられる。これにより第1サーミスタ42aによって最高温度を検出できることが期待される。第2サーミスタ42bは第2電池セル12に設けられる。これにより第2サーミスタ42bによって最低温度を検出できることが期待される。
第2電池セル12と第4電池セル14以外の電池セルの温度は、第1サーミスタ42aと第2サーミスタ42bによって検出される最高温度と最低温度の間であることが期待される。そのためにBMU22はこれら最高温度と最低温度とに基づいて他の電池セルの温度を推定することができる。
第4電池セル14の温度を検出する第1サーミスタ42aに一端の連結された温度配線42cは第1スペースに設けられる。この温度配線42cは第1サーミスタ42aから第1上壁81に向かって延びている。第2サーミスタ42bに一端の連結された温度配線42cは第2スペースに設けられる。この温度配線42cは第2サーミスタ42bから第2上壁82に向かって延びた後、第3上壁83を介して第1上壁81に延びている。2つの温度配線42cは第1上壁81において6つの電圧配線と合流している。
水没センサ43は第1対向電極43aと第2対向電極43bを有する。そして水没センサ43は第1対向電極43aと第2対向電極43bに一端の連結された2つの水没配線43cを有する。これら2つの水没配線43cそれぞれの他端はBMU22に接続される。水没配線43cは絶縁電線である。
第1対向電極43aと第2対向電極43bは第1スペースに設けられる。第1対向電極43aと第2対向電極43bは第1スペースにおいて横方向で離間して対向している。第1対向電極43aと第2対向電極43bとの間に不純物を含む水などの液体があると、両者が導通する。それによって第1対向電極43aと第2対向電極43bとの間の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化が2つの水没配線43cを介してBMU22に入力される。
図2に示すように、配線ケース62の外面62b側には、上記の連結バスバー70などを覆うための絶縁ケース69が設けられる。第1対向電極43aと第2対向電極43bそれぞれの一端は絶縁ケース69によって覆われる。しかしながら第1対向電極43aと第2対向電極43bそれぞれの他端は絶縁ケース69の外に露出される。第1対向電極43aと第2対向電極43bそれぞれの他端は配線ケース62から離れるように屈曲している。
2つの水没配線43cは第1スペースに設けられる。2つ水没配線43cは第1対向電極43aと第2対向電極43bの一端から第1上壁81に向かって延びている。2つの水没配線43cは第1上壁81において6つの電圧配線および2つの温度配線と合流している。以上により、第1上壁81において10本の配線が合流している。以下においてはこれら合流した配線をセンサ配線と示す。
これら第1上壁81で合流した10本のセンサ配線はテープ85によって1つに束ねられる。またこれら10本のセンサ配線は結束バンド86によって第1上壁81の上面81aに固定される。10本のセンサ配線は、図4および図5に示すように結束バンド86によって固定された部位から横方向に沿って右壁67d側に延びた後、折り返して、左壁67c側に近づくように延びている。そのために10本のセンサ配線は上面81a上においてU字形状を成している。これら10本のセンサ配線の他端が第1コネクタ48によってまとめられている。
図10に示すように配線基板21には、第1コネクタ48と連結される第2コネクタ27が設けられている。配線基板21の高さ方向に面する一面はモジュールケース60と高さ方向で離間して対向している。第2コネクタ27はこの一面の裏側の裏面21bに搭載されている。配線基板21が筐体に固定された状態において、裏面21bと上面81aとは横方向で並んでいる。これにより第1コネクタ48と第2コネクタ27とが横方向で対向配置される。
第1コネクタ48を第2コネクタ27に対して近づくように横方向に移動させる。これにより、例えば図10に示すように第2コネクタ27に第1コネクタ48が挿入される。センサ部40で検出された信号(状態信号)がBMU22に入力可能となる。
<筐体>
次に筐体87を詳説する。上記したように筐体87は底壁88と側壁89を有する。底壁88の内底面88aは高さ方向に面している。側壁89は内底面88aの縁部から高さ方向に起立している。
側壁89は横方向で離間して対向する左側壁89aと右側壁89b、および、両者の間に位置する上側壁89cを有する。左側壁89aと右側壁89bはそれぞれ縦方向に延びている。上側壁89cは横方向に延びて左側壁89aと右側壁89bを一体的に連結している。左側壁89aは右側壁89bよりも縦方向の長さが短くなっている。そのために横方向において右側壁89bの一部が左側壁89aと対向している。
筐体87は横方向で離間して並ぶ第1リブ群90a、第2リブ群90b、および、第3リブ群90cを有する。これら3つのリブ群それぞれは、内底面88aから高さ方向に延びるリブを複数有する。リブは円柱形状を成している。リブの先端面にはボルト孔が開口している。
第1リブ群90aは2つのリブを有する。これら2つのリブは縦方向に並んでいる。そしてこれら2つのリブは左側壁89aに一体的に連結されている。
第2リブ群90bは5つのリブを有する。これら5つのリブは縦方向に並んでいる。そしてこれら5つのリブは内底面88aからz方向に延びている。縦方向に並ぶ5つのリブのうちの真ん中に位置するリブは、他の4つのリブと比べて高さ方向の長さが短くなっている。
縦方向に並ぶ5つのリブのうちの真ん中に位置するリブの高さ方向の長さは、第2スタック収納空間64gの高さ方向の長さに応じて決定される。他の4つのリブの高さ方向の長さは、第1電池スタック10lを収納する第1スタック収納空間64fの高さ方向の長さに応じて決定される。
第3リブ群90cは2つのリブを有する。これら2つのリブは縦方向に並んでいる。そしてこれら2つのリブは右側壁89bに一体的に連結されている。
以上により、内底面88aにおける横方向での左側壁89aと右側壁89bとの間の領域は、上記の3つのリブ群によって概略的に2つの領域に区画されている。すなわち内底面88aにおける横方向での左側壁89aと右側壁89bとの間の領域は、第1リブ群90aと第2リブ群90bとの間の領域と、第2リブ群90bと第3リブ群90cとの間の領域とに区画されている。これら2つの領域それぞれの横方向の長さは電池スタック(電池セル)の横方向の長さに応じて決定される。
ところで、図4および図7に示すように電池ケース61の左壁64cには外方に突起する2つの突起部64nが形成されている。右壁64dにも同様の2つの突起部64nが形成されている。これら2つの突起部64nは縦方向に離間して並んでいる。左壁64cに形成された突起部64nと右壁64dに形成された突起部64nは横方向に並んでいる。そしてこれら4つの突起部64nそれぞれには、高さ方向に開口するボルト孔64oが形成されている。
また図7に示すように第1区画壁64eには、高さ方向に開口する5つの貫通孔64pが形成されている。これら5つの貫通孔64pは縦方向に並んでいる。5つの貫通孔64pの開口面積は一律に同一とはなっていない。縦方向に並ぶ5つの貫通孔64pのうちの真ん中に位置する貫通孔64pは、他の4つの貫通孔64pと比べて開口面積が狭くなっている。
図3に示すように電池モジュール1を筐体87に収納した際、電池ケース61の左壁64cに形成された2つの突起部64nのボルト孔64oと、第1リブ群90aの有する2つのリブのボルト孔とが高さ方向で並ぶ。同様にして、電池ケース61の右壁64dに形成された2つの突起部64nのボルト孔64oと、第3リブ群90cの有する2つのリブのボルト孔とが高さ方向で並ぶ。また第2リブ群90bの有する5つのリブが第1区画壁64eに形成された5つの貫通孔64pを通る。
この状態において、突起部64nのボルト孔64oとリブのボルト孔とにボルトの軸部が締結される。また貫通孔64pを通った縦方向に並ぶ5つのリブのうちの真ん中のリブのボルト孔にボルトの軸部が締結される。ボルト孔64oとリブのボルト孔とに通されたボルトの頭部が突起部64nと高さ方向で接触する。貫通孔64pを通ったリブのボルト孔に締結されたボルトの頭部が第1区画壁64eと高さ方向で接触する。これにより電池ケース61がボルトの頭部と筐体87の底壁88との間で挟持される。この結果、電池モジュール1が筐体87に固定される。
以上に示したように、内底面88aにおける横方向で並ぶ左側壁89aと右側壁89bとの間の領域に電池ケース61が搭載される。内底面88aにおける横方向で並ぶ左側壁89aと右側壁89bとの間の以外の領域には、配線ケース62、絶縁ケース69、および、センサ部40が配置される。またこの領域には、上記した給電バスバー50を収納する樹脂台やヒューズ、および、第1スイッチ31と第2スイッチ32などが設けられる。
以下においては、内底面88aにおける横方向で並ぶ左側壁89aと右側壁89bとの間の領域を電池領域と示す。内底面88aにおける電池領域以外の領域を素子領域と示す。素子領域と電池領域は縦方向に並んでいる。
上記の電池領域における第1リブ群90aと第2リブ群90bとの間の領域に第2電池スタック10mにおける電池ケース61に収納された部位が搭載される。電池領域における第2リブ群90bと第3リブ群90cとの間の領域に第1電池スタック10lにおける電池ケース61に収納された部位が搭載される。
したがって以下においては、電池領域における第2リブ群90bと第3リブ群90cとの間の領域を第1電池領域と示す。電池領域における第1リブ群90aと第2リブ群90bとの間の領域を第2電池領域と示す。そして素子領域における縦方向で第1電池領域と並ぶ領域を第1素子領域と示す。素子領域における縦方向で第2電池領域と並ぶ領域を第2素子領域と示す。
底壁88の第1素子領域には、高さ方向に開口するグランド孔88bが開口している。このグランド孔88bに挿入されるボルトを介して、底壁88は車両のボディと機械的および電気的に接続されている。これにより筐体87はグランド電位になっている。グランド孔88bが上記の第3外部接続端子100cに相当する。
底壁88の第2素子領域は、電池領域や第1素子領域とは高さ方向の位置が異なっている。第2素子領域は他の領域よりも側壁89によって構成される開口部側に位置している。そのために第2素子領域と第2電池領域との間、および、第2素子領域と第1素子領域との間それぞれに段差が形成されている。
この第2素子領域には高さ方向において開口部側に突起した放熱部91が形成されている。本実施形態の放熱部91は、横方向に離間して並ぶ第1放熱部91aと第2放熱部91bを有する。第1放熱部91aに第1スイッチ31が搭載される。第2放熱部91bに第2スイッチ32が搭載される。したがって第1スイッチ31で発生した熱は第1放熱部91aに熱伝導される。第2スイッチ32で発生した熱は第2放熱部91bに熱伝導される。
底壁88の第1素子領域と第1電池領域との境には、横方向に延びる第1溝部92が形成されている。底壁88の第2素子領域と第2電池領域との境には、横方向に延びる第2溝部93が形成されている。第1溝部92と第2溝部93それぞれは、底壁88の内底面88aがその裏側の外底面88cに向かって局所的に凹んでなる。第1溝部92と第2溝部93は横方向に離間して並んでいる。
筐体87に電池モジュール1が収納された状態において、第1溝部92と第2溝部93それぞれの中空に第1フランジ部65および第2フランジ部68それぞれの一部が設けられる。そのために内底面88aにおける第1溝部92と第2溝部93それぞれを区画する壁面は、第1フランジ部65および第2フランジ部68それぞれと高さ方向および縦方向で対向する。縦方向における溝を区画する壁面との接触によって、第1フランジ部65と第2フランジ部68が縦方向に離間することが抑制されている。第1溝部92と第2溝部93が第2凹部に相当する。
底壁88には車両のボディと連結するための複数のボディフランジ部94が一体的に連結されている。このボディフランジ部94と車両のボディとがボルトを介して機械的および熱的に連結される。これにより電池パック100が車両に固定される。
図11および図12に示すように複数のボディフランジ部94は縦方向において底壁88から離れる態様で底壁88に一体的に連結されている。本実施形態では複数のボディフランジ部94として第1ボディフランジ部94a、第2ボディフランジ部94b、第3ボディフランジ部94c、および、第4ボディフランジ部94dが底壁88に一体的に連結されている。
<抑制板>
次に抑制板95を詳説する。抑制板95は第1抑制板96と第2抑制板97を有する。第1抑制板96と第2抑制板97は展延性と伝熱性を備える材料から成る。具体的に言えば第1抑制板96と第2抑制板97は銅などの金属材料から成る。第1抑制板96と第2抑制板97はモジュールケース60よりも線膨張係数が低くなっている。
第1抑制板96と第2抑制板97それぞれは高さ方向の厚さの薄い平板形状を成している。そのために第1抑制板96と第2抑制板97それぞれは高さ方向に弾性変形しやすくなっている。ただし、第1抑制板96と第2抑制板97それぞれの高さ方向の長さ(厚さ)は、熱抵抗を低めるために、上記のボディフランジ部94の高さ方向の長さ(厚さ)よりも厚くなっている。
第1抑制板96と第2抑制板97は同一の形状を成している。第1抑制板96と第2抑制板97はそれぞれ高さ方向に面する第1主面95aと第2主面95bを有する。これら2つの主面は他の面よりも面積が大きくなっている。
また第1抑制板96と第2抑制板97はそれぞれ高さ方向に直交する方向に延びた形状を成している。この延びる方向における第1抑制板96と第2抑制板97それぞれの中央部の横幅は一定となっている。この延びる方向における第1抑制板96と第2抑制板97それぞれの両端部の横幅は、中央部の横幅よりも狭くなっている。この延びる方向において、第1抑制板96と第2抑制板97それぞれの両端部は、中央側から端側に向かうにしたがって徐々に横幅の狭まる形状に成っている。
第1抑制板96と第2抑制板97それぞれの中央には、第1主面95aが第2主面95bに向かって局所的に屈曲した屈曲部95cが形成されている。この屈曲部95cは第1抑制板96と第2抑制板97それぞれの横幅に沿う方向に形成されている。
上記したように第1抑制板96と第2抑制板97は同一の形状を成している。しかしながら第1抑制板96と第2抑制板97それぞれの筐体87への配置形態が異なる。そのために第1抑制板96と第2抑制板97の延びる方向は、筐体87に配置された状態で異なっている。筐体87に配置された状態で、第1抑制板96は横方向に延びている。第2抑制板97は縦方向に延びている。
図3に示すように第1抑制板96はモジュールケース60における第1電池スタック10lを収納する部位と高さ方向で対向配置される。より具体的に言えば第1抑制板96の主面は電池ケース61における第1電池スタック10lを収納する部位と高さ方向で対向配置される。
そして第2抑制板97の主面は電池ケース61と配線ケース62それぞれにおける第2電池スタック10mを収納する部位、および、絶縁ケース69における第2電池スタック10mと縦方向で並ぶ部位それぞれと高さ方向で対向配置される。第2抑制板97は高さ方向において電池モジュール1と回路基板20との間に位置する。第2抑制板97が対向板に相当する。第2抑制板97の第1主面95aが対向面に相当する。第2抑制板97の第2主面95bが裏面に相当する。
図2および図11に示すように筐体87の右側壁89bには2つの第1連結リブ93aが一体的に形成されている。これら2つの第1連結リブ93aは上記した第3リブ群90cが有する2つのリブの間に位置している。
また、これら2つの第1連結リブ93aは、第2リブ群90bの有する5つのリブのうちの縦方向並びの2番目と4番目のリブと横方向で並んでいる。第1連結リブ93a、および、第1連結リブ93aと横方向で並ぶ第2リブ群90bのリブそれぞれの先端面の内底面88aとの高さ方向の離間距離は、第1電池スタック10lを収納する第1スタック収納空間64fの高さ方向の長さに応じて決定される。
また上側壁89cには横方向に並ぶ2つの第2連結リブ93bが一体的に形成されている。より具体的に言えば、第2連結リブ93bは上側壁89cの外面側に一体的に形成されている。
第1放熱部91aには横方向に並ぶ2つの第3連結リブ93cが一体的に形成されている。第1放熱部91aの外面形状は、第2素子領域上において直方体形状を成している。この第1放熱部91aの電池モジュール1と横方向で離間して対向する面に第3連結リブ93cが一体的に形成されている。
これら第2連結リブ93bと第3連結リブ93cは縦方向で離間して並んでいる。第2連結リブ93bと第3連結リブ93cそれぞれの先端面の内底面88aとの高さ方向の離間距離は、第2電池スタック10mを収納する第2スタック収納空間64gの高さ方向の長さに応じて決定される。
上記したように第1抑制板96は横方向に延びている。この第1抑制板96の横方向の両端部それぞれに、2つの切欠き95eが形成されている。また第2抑制板97は縦方向に延びている。この第2抑制板97の縦方向の両端部それぞれに、2つの切欠き95eが形成されている。これら計8つの切欠き95eそれぞれにボルト95dが設けられる。なお、本実施形態の第1抑制板96および第2抑制板97それぞれの両端部には、上記の2つの切欠き95eの間に、さらにもう一つの切欠きが形成されている。
第1抑制板96と第2抑制板97は、筐体87に電池モジュール1がボルト止めされた後、筐体87に設けられる。第1抑制板96の横方向の両端部のうちの一方に形成された2つの切欠き95eと2つの第1連結リブ93aのボルト孔とを高さ方向で並ばせる。それとともに、第1抑制板96の横方向の両端部のうちの他方に形成された2つの切欠き95eと第2リブ群90bの有する5つのリブのうちの2番目と4番目のリブのボルト孔とを高さ方向で並ばせる。
この状態において、第1抑制板96の横方向の両端部のうちの一方の2つの切欠き95eと2つの第1連結リブ93aのボルト孔にボルト95dの軸部を締結する。第1抑制板96の横方向の両端部のうちの他方の2つの切欠き95eと2つの第2リブ群90bの有する縦方向で並ぶ5つのリブのうちの2番目と4番目のリブのボルト孔にボルト95dの軸部を締結する。ボルト95dの頭部を第1抑制板96に接触させる。これにより第1抑制板96がボルト95dの頭部とリブのボルト孔の開口する先端面との間で挟持される。
同様にして、第2抑制板97の縦方向の両端部のうちの一方に形成された2つの切欠き95eと2つの第2連結リブ93bのボルト孔とを高さ方向で並ばせる。それとともに、第2抑制板97の縦方向の両端部のうちの他方に形成された2つの切欠き95eと2つの第3連結リブ93cのボルト孔とを高さ方向で並ばせる。
この状態において、第2抑制板97の縦方向の両端部のうちの一方の2つの切欠き95eと2つの第2連結リブ93bのボルト孔にボルト95dの軸部を締結する。第2抑制板97の縦方向の両端部のうちの他方の2つの切欠き95eと2つの第3連結リブ93cのボルト孔にボルト95dの軸部を締結する。ボルト95dの頭部を第2抑制板97に接触させる。これにより第2抑制板97がボルト95dの頭部とリブのボルト孔の開口する先端面との間で挟持される。
以上に示した第2抑制板97の筐体87に対する固定状態において、図13に示すように第2抑制板97の屈曲部95cの中空に第1フランジ部65および第2フランジ部68それぞれの一部が位置する。第1主面95aにおける屈曲部95cを区画する壁面が高さ方向および横方向で第1フランジ部65および第2フランジ部68それぞれと対向する。屈曲部95cを区画する壁面と第1フランジ部65および第2フランジ部68との縦方向での接触によって、第1フランジ部65と第2フランジ部68が縦方向に離間することが抑制されている。第2抑制板97の屈曲部95cが第1凹部に相当する。
なお、第2抑制板97の屈曲部95cと第2溝部93とは電池モジュール1を介して高さ方向で並んでいる。屈曲部95cの縦方向の幅と、第2溝部93および第1溝部92の縦方向の幅とは同等になっている。
以上に示した筐体87に対する電池モジュール1、第1抑制板96、および、第2抑制板97の固定形態において、第1抑制板96および第2抑制板97それぞれと電池モジュール1(モジュールケース60)との間には空隙が構成される。したがって第1抑制板96と第2抑制板97それぞれはモジュールケース60と非接触となっている。なお、第1抑制板96および第2抑制板97それぞれとモジュールケース60との間に空隙が構成されず、両者が接触した構成を採用することもできる。
<電池セルの膨張>
上記したように電池セルの高さ方向の膨張のために、モジュールケース60は高さ方向に膨張しやすくなっている。モジュールケース60が高さ方向に膨張すると、モジュールケース60が第1抑制板96と第2抑制板97の少なくとも一方と接触する。
モジュールケース60に接触した第1抑制板96と第2抑制板97の少なくとも一方は高さ方向に弾性変形し、その復元力をモジュールケース60に作用する。これによりモジュールケース60の高さ方向の膨張が抑制される。モジュールケース60は底壁88と第1抑制板96および第2抑制板97との間で支持される。
<作用効果>
次に、本実施形態に係る電池パック100の作用効果を説明する。
上記したようにモジュールケース60は電池ケース61と配線ケース62を有する。電池ケース61と配線ケース62とは互いに縦方向に近づく態様で固定されている。したがって電池セルの膨張によって電池ケース61と配線ケース62とは縦方向で互いに離間するように変位する虞がある。電池ケース61と配線ケース62とはそれぞれの開口方向で互いに離間するように変位する虞がある。
電池ケース61と配線ケース62の連結状態が不安定になると、モジュールケース60内における複数の電池セルの相対位置が変位する。これにより複数の電池セルの電極端子と連結バスバー70との接続部位に応力が作用する。この結果、電極端子と連結バスバー70とに電気的な接続不良が生じる虞がある。
これに対して、上記したように電池ケース61は第1フランジ部65を有する。配線ケース62は第2フランジ部68を有する。図14に拡大して示すように、これら第1フランジ部65と第2フランジ部68は縦方向で対向している。そしてこれら第1フランジ部65と第2フランジ部68それぞれの一部が、筐体87の第1溝部92と第2溝部93、および、第2抑制板97の屈曲部95cそれぞれの中空に設けられる。
したがって、電池ケース61と配線ケース62とが縦方向に離間することにともなって、第1フランジ部65と第2フランジ部68とが縦方向に離間した場合、これらフランジ部が第1溝部92と第2溝部93および屈曲部95cを区画する壁面と接触する。例えば図15の(a)欄に模式的に示すように、第1フランジ部65と第2フランジ部68それぞれが第1主面95aにおける屈曲部95cを区画する壁面と接触する。図15の(b)欄に示すように、第1フランジ部65と第2フランジ部68それぞれが内底面88aにおける第2溝部93を区画する壁面と接触する。
これにより第1フランジ部65と第2フランジ部68が縦方向に離間することが抑制される。すなわち、電池ケース61と配線ケース62が縦方向に離間することが抑制される。この結果、電池セルと連結バスバー70との接続部位に応力が作用することが抑制される。電池セルと連結バスバー70とに電気的な接続不良の生じることが抑制される。
第1溝部92と第2溝部93は非連結で、横方向に離間して並んでいる。このように複数の溝部が底壁88に断続的に形成されている。これによれば、複数の溝が底壁88に連続的に形成された構成と比べて、筐体87の剛性の低下が抑制される。
上記したように第2抑制板97は、電池ケース61だけではなく配線ケース62および絶縁ケース69とも高さ方向で対向配置される。そして第2抑制板97は、絶縁ケース69と縦方向で並んで配置される第3連結リブ93cに連結される。
このような構成が実現されるのは、上記したように、配線ケース62の第2スペース側に設けられる2つの電圧配線41aと1つの温度配線42cを配線ケース62の第1スペース側に延ばしているからである。第1スペース側において、これら第2スペース側から延びてきた3本の配線と、第1スペース側に設けられていた7本の配線とを10本のセンサ配線としてまとめているからである。10本のセンサ配線を配線基板21に対して横方向で接続可能としているからである。
以上に示したセンサ配線の配回しとセンサ配線の接続方向の規定を行っているために、センサ配線と第2抑制板97との干渉を回避しつつ、第2抑制板97を第3連結リブ93cに連結可能としている。また第2抑制板97の形状を、センサ配線との干渉を回避するために特別な形状にしなくともよくなっている。第1抑制板96と第2抑制板97の形状を異ならせなくともよくなっている。この結果、部品点数の増大が抑制されている。
以上、本開示物の好ましい実施形態について説明したが、本開示物は上記した実施形態になんら制限されることなく、本開示物の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
(第1の変形例)
本実施形態では、電池ケース61と配線ケース62とを連結した際における第1フランジ部65と第2フランジ部68との接触状態を特に説明していなかった。この接触状態としては特に限定されない。例えば図16の(a)欄に示すように、第1フランジ部65と第2フランジ部68とが縦方向に離間して非接触の形態を採用することができる。図16の(b)欄に示すように、第1フランジ部65と第2フランジ部68とが接触している形態を採用することができる。
(第2の変形例)
本実施形態では、特に第1溝部92と第2溝部93および屈曲部95cそれぞれの延長方向に面する断面形状について特に説明していなかった。しかしながらこれら第1溝部92と第2溝部93および屈曲部95cそれぞれの断面形状は特に限定されない。
例えば図16の(a)欄および(b)欄に示すように、屈曲部95cの延長方向(横方向)に面する断面形状が半円形状を採用することができる。図16の(c)欄に示すように、屈曲部95cの断面形状が矩形を採用することもできる。このような断面形状は、もちろん、第1溝部92と第2溝部93それぞれに適用可能である。
ただし、例えば図16の(c)欄に示すように、第1溝部92と第2溝部93および屈曲部95cそれぞれを区画する壁面と、第1フランジ部65および第2フランジ部68との縦方向の離間距離は一定の構成が好ましい。これによれば第1溝部92と第2溝部93および屈曲部95cそれぞれを区画する壁面と、第1フランジ部65および第2フランジ部68との接触面積が増大する。第1溝部92と第2溝部93および屈曲部95cそれぞれを区画する壁面に対して、第1フランジ部65および第2フランジ部68が高さ方向などに滑ることが抑制される。この結果、電池ケース61と配線ケース62が縦方向に離間することが抑制される。
(第3の変形例)
本実施形態では、屈曲部95cの縦方向の幅と、第2溝部93および第1溝部92の縦方向の幅とが同等である例を示した。しかしながら、概して、筐体87のほうが第2抑制板97よりも剛性が高い。この剛性に応じて、屈曲部95cの縦方向の幅と、第2溝部93および第1溝部92の縦方向の幅とが異なる構成を採用することもできる。例えば、屈曲部95cの縦方向の幅が、第2溝部93および第1溝部92の縦方向の幅よりも狭い構成を採用することもできる。
この場合、先ず、第1主面95aにおける屈曲部95cを区画する壁面と第1フランジ部65および第2フランジ部68との縦方向での接触によって、第1フランジ部65と第2フランジ部68が縦方向に離間することが抑制される。次いで、第1フランジ部65と第2フランジ部68が縦方向にさらに離間すると、縦方向における第1溝部92と第2溝部93それぞれを区画する壁面との接触によって、第1フランジ部65と第2フランジ部68が縦方向に離間することが抑制される。
このように、第1フランジ部65と第2フランジ部68とが縦方向にそれほど離間していない場合、筐体87よりも剛性の低い第2抑制板97の屈曲部95cとの接触によって、第1フランジ部65と第2フランジ部68との縦方向の離間が抑制される。これにより、壁面との接触による第1フランジ部65と第2フランジ部68に作用する応力の増大が抑制される。第1フランジ部65と第2フランジ部68に損傷が生じることが抑制される。
また、第1フランジ部65と第2フランジ部68との縦方向の離間距離が増大した場合、第2抑制板97よりも剛性の高い筐体87の第1溝部92および第2溝部93との接触によって、第1フランジ部65と第2フランジ部68との縦方向の離間が抑制される。これにより、第1フランジ部65と第2フランジ部68の縦方向の離間がより効果的に抑制される。なお、屈曲部95cの縦方向の幅が、第2溝部93および第1溝部92の縦方向の幅よりも広い構成を採用することもできる。
(第4の変形例)
本実施形態では、第1溝部92と第2溝部93が非連結で、横方向に離間して並ぶ例を示した。しかしながら複数の溝部が底壁88連続的に形成された構成を採用することもできる。
(第5の変形例)
ところで、上記したように電池セルの高さ方向の膨張によって、モジュールケース60が高さ方向に膨張する。これによりモジュールケース60と第1抑制板96とが接触する。より具体的に言えば上壁64aの外上面64qが第1抑制板96の第1主面95aに接触する。これにより第1抑制板96が変形する。
この接触状態で車両に外力などが印加されると、その慣性力によって第1抑制板96が外上面64q上で滑る虞がある。これにより第1抑制板96とモジュールケース60との相対的な位置がずれる虞がある。この相対的な位置ずれのために、モジュールケース60における最も高さ方向に膨張している箇所に対する第1抑制板96の接触状態が変化する虞がある。この結果、モジュールケース60の膨張を第1抑制板96によって効果的に抑制できなくなる虞がある。
係る課題を解決するための規制部77が、例えば図6の(a)欄を拡大した図17と図7の(b)欄を部分的に拡大した図18に示すように、電池ケース61の上壁64aの外上面64qに形成されている。より場所を限定して言えば、規制部77は、上壁64aにおける第1スタック収納空間64fの一部を区画する部位の外上面64qに形成されている。
規制部77は第1突出部78と第2突出部79を有する。第1突出部78と第2突出部79それぞれは外上面64qから高さ方向に延びている。これら第1突出部78と第2突出部79それぞれの高さ方向の長さは、第1抑制板96の高さ方向の長さ(厚さ)よりも短く、なおかつ、その半分以上長くなっている。
第1突出部78は縦方向において電池ケース61の底壁63側に位置している。第2突出部79は縦方向において電池ケース61の開口側に位置している。第1突出部78と第2突出部79は縦方向で離間して並んでいる。
図12を部分的に拡大した図19に示すように、第1突出部78と第2突出部79との間に第1抑制板96の有する両端の一方側(一端側)が位置している。第1突出部78と第2突出部79それぞれは縦方向で第1抑制板96の一端側と対向している。
このように外上面64qには第1抑制板96と縦方向で対向する規制部77が形成されている。そのため、上記したようにモジュールケース60の膨張によって第1抑制板96が外上面64q上で滑ろうとした際に、第1抑制板96が規制部77に接触する。これにより第1抑制板96とモジュールケース60との相対的な位置がずれることが抑制される。モジュールケース60における最も高さ方向に膨張している箇所に対する第1抑制板96の接触状態の変化が抑制される。この結果、モジュールケース60の膨張を第1抑制板96によって効果的に抑制できなくなることが抑制される。
縦方向に離間して並ぶ第1突出部78と第2突出部79との間に第1抑制板96の一端側が位置している。これによれば、第1突出部78と第2突出部79それぞれと第1抑制板96の一端側との接触によって、第1抑制板96とモジュールケース60との縦方向の相対的な位置ずれの発生が抑制される。
本実施形態で説明したように、第1抑制板96は筐体87に配置された状態で横方向に延びた形状を成している。そして第1抑制板96の延びる横方向における中央部の横幅は一定となっているものの、両端部の横幅は、中央側から端側に向かうにしたがって徐々に狭まっている。
より具体的に言えば、第1抑制板96は横方向に延びる第1端面96cと第2端面96dを有する。これら第1端面96cと第2端面96dとの間の縦方向の長さが第1抑制板96の横幅に相当する。
第1端面96cは縦方向において電池ケース61の底壁63側に位置している。第1端面96cは中央側と端側それぞれにおいて横方向に直線的に延びている。第1抑制板96の一端側の第1端面96cが第1突出部78と縦方向で離間して対向している。
第2端面96dは縦方向において電池ケース61の開口側に位置している。第2端面96dは中央側で横方向に直線的に延びている。これに対して第2端面96dは両端側それぞれで、中央側から端側に向かうにしたがって徐々に横幅が狭まる態様で傾斜している。第2端面96dは縦方向と横方向に対して傾斜している。第1抑制板96の一端側の第2端面96dが第2突出部79と縦方向で離間して対向している。第1抑制板96の一端側の第2端面96dが傾斜面に相当する。
このように第1抑制板96の一端側の第2端面96dは、中央側から端側に向かうにしたがって徐々に横幅が狭まる態様で傾斜している。すなわち一端側の第2端面96dは縦方向と横方向それぞれに対して傾斜している。これによれば、第1抑制板96の一端側の第2端面96dと第2突出部79との接触によって、第1抑制板96とモジュールケース60との縦方向の相対的な位置ずれだけではなく、横方向の相対的な位置ずれの発生も抑制される。
第1突出部78は高さ方向に延びた角柱形状を成している。第1突出部78における第1端面96cとの対向面78aは、縦方向に面するとともに横方向に延びている。そのために対向面78aと第1端面96cとの縦方向の離間距離は、横方向において一定になっている。
第2突出部79は高さ方向に延びた角柱形状を成している。第2突出部79における第2端面96dとの対向面79aは、自身の縦方向の長さが徐々に狭まる態様で、第1抑制板96の一端側から中央側へと向かって延びている。換言すれば、対向面79aは、第1抑制板96の一端側から中央側へと向かうにしたがって、第1突出部78との縦方向の離間距離が徐々に広がる態様で延びている。
この対向面79aの横方向に対する傾斜角度と、第1抑制板96の一端側の第2端面96dの横方向に対する傾斜角度とは異なっている。対向面79aの横方向に対する傾斜角度は、第1抑制板96の一端側の第2端面96dの横方向に対する傾斜角度よりも大きくなっている。そのために対向面79aと第1抑制板96の一端側の第2端面96dとの対向間隔は、両者の最短離間距離部位から離間するにしたがって徐々に広がっている。
以上により、モジュールケース60の膨張によって第1抑制板96が外上面64q上で滑った結果、第1抑制板96の第2端面96dが第2突出部79に接触する場合、両者は面接触や線接触ではなく、点接触しやすくなる。第2端面96dと第2突出部79との接触面積が小さくなりやすくなる。そのために第1抑制板96と第2突出部79それぞれの形状の製造バラツキなどによって、第2突出部79による第1抑制板96の位置規制に精度バラツキが生じることが抑制される。
第1突出部78における第1抑制板96の一端側との対向面78aは、第1端面96cと同様にして横方向に直線的に延びている。第2突出部79における第1抑制板96の一端側との対向面79aは、第2端面96dと同様にして縦方向と横方向それぞれに傾斜して延びている。そのために第1抑制板96の外上面64qでの配置が第1突出部78と第2突出部79それぞれによって導かれやすくなる。これにより第1抑制板96の外上面64q上での配置が容易になる。
なお、突起部の形状としては特に限定されない。例えば突起部の形状としては、円柱、三角柱などを採用することができる。
(第6の変形例)
本実施形態では複数の電池スタックそれぞれに複数の抑制板が対向配置される例を示した。しかしながら、抑制板の数としては上記例に限定されない。
(第7の変形例)
本実施形態では組電池10が5つの電池セルを有する例を示した。しかしながら組電池10は2つ以上の電池セルを有すればよく、上記例に限定されない。また電池スタックの数としても1つ若しくは3つ以上を採用することもできる。
本実施形態では電池スタックの有する複数の電池セルが高さ方向に並ぶ例を示した。しかしながら電池スタックの有する複数の電池セルの並ぶ方向としては特に限定されない。電池スタックの有する複数の電池セルは縦方向や横方向に並んでもよい。
(その他の変形例)
本実施形態では電源システム200を搭載する車両がアイドルストップ機能を有する例を示した。しかしながら電源システム200を搭載する車両としては上記例に限定されない。例えばハイブリッド自動車や電気自動車を採用することができる。この場合、本実施形態で示したスタータモータ120や回転電機130は、モータジェネレータに代わる。
1…電池モジュール、11…第1電池セル、12…第2電池セル、13…第3電池セル、14…第4電池セル、15…第5電池セル、60…モジュールケース、60b…ボルト、61…電池ケース、62…配線ケース、64…周壁、64a…上壁、64q…外上面、65…第1フランジ部、67…環状壁、68…第2フランジ部、72…第2連結バスバー、73…第3連結バスバー、74…第4連結バスバー、75…第5連結バスバー、77…規制部、78…第1突出部、79…第2突出部、87…筐体、88a…内底面、88c…外底面、92…第1溝部、93…第2溝部、95a…第1主面、95b…第2主面、95c…屈曲部、96…第1抑制板、96d…第2端面、97…第2抑制板、100…電池パック、110…鉛蓄電池、200…電源システム

Claims (5)

  1. 複数の電池セル(11~15)、複数の前記電池セルを直列接続する直列接続端子(72~75)、および、複数の前記電池セルを収納して、複数の前記電池セルの相対位置を固定するケース(60)を備える電池モジュール(1)と、
    前記電池モジュールの搭載される内底面(88a)を備える筐体(87)と、
    前記電池モジュールを介して前記内底面と対向配置されるとともに、前記筐体に固定される対向板(97)と、を有し、
    前記ケースは、前記内底面に沿う方向に開口する筒形状の第1ケース(61)と第2ケース(62)、および、前記第1ケースの中空を構成する環状の第1側壁(64)の先端と前記第2ケースの中空を構成する環状の第2側壁(67)の先端とが互いに近づく態様で、前記第1ケースと前記第2ケースを連結する連結部(60b)を有し、
    前記第1側壁の先端には前記第1ケースの中空から離間する方向に突起した第1突起部(65)が形成され、
    前記第2側壁の先端には前記第2ケースの中空から離間する方向に突起した第2突起部(68)が形成され、
    前記対向板には、前記電池モジュールとの対向面(95a)からその裏側の裏面(95b)に向かって凹む第1凹部(95c)が形成され、
    前記筐体には、前記内底面からその裏側の外底面(88c)に向かって凹む第2凹部(92,93)が形成され、
    前記第1突起部と前記第2突起部は、前記第1凹部と前記第2凹部それぞれに位置するとともに、前記対向面における前記第1凹部を区画する壁面、および、前記内底面における前記第2凹部を区画する壁面それぞれと、前記第1ケースと前記第2ケースの開口する方向で対向している電池パック。
  2. 複数の前記第2凹部が前記内底面に断続的に形成されている請求項1に記載の電池パック。
  3. 前記第1ケースを介して前記内底面と対向配置されるとともに、前記筐体に固定される抑制板(96)を有し、
    前記第1ケースにおける前記抑制板側の上壁(64a)の外上面(64q)には、前記抑制板との接触によって、前記抑制板と前記第1ケースの相対的な位置を規制する規制部(77)が形成されている請求項2に記載の電池パック。
  4. 前記抑制板は前記内底面に沿い、なおかつ、前記第1ケースと前記第2ケースの開口する方向に対して直交する横方向に延びた形状を成し、
    前記抑制板は前記第1ケースと前記第2ケースの開口する方向に対して傾斜した傾斜面(96d)を有し、
    前記傾斜面が、前記第1ケースと前記第2ケースの開口する方向で前記規制部と対向している請求項3に記載の電池パック。
  5. 前記規制部は前記外上面に形成された複数の突出部(78,79)を有し、
    複数の前記突出部は前記第1ケースと前記第2ケースの開口する方向で並び、
    複数の前記突出部の間に前記抑制板が位置し、
    前記抑制板が、前記第1ケースと前記第2ケースの開口する方向で複数の前記突出部それぞれと対向している請求項3または請求項4に記載の電池パック。
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