JP7243561B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本開示は、電池パックに関する。

例えば、特開２０１５－２２９０９号公報には、一方向に沿って並ぶ複数の単セルと、複数の単セルを収容する外装ケースと、を備える二次電池パックが開示されている。外装ケースは、ケース本体と蓋体とを有している。ケース本体は、底板と４枚の側板とにより構成されている。このため、ケース本体は、上方に開口している。複数の単セルは、前記一方向における両側に設けられた側板から内向きの荷重を受けた状態でケース本体に収容されている。蓋体は、ケース本体の開口を閉塞している。蓋体には、外装ケースに対して単セルを固定するための固定具が設けられている。固定具は、単セルの上面と蓋体の下面との間に配置されている。これにより、各単セルの外装ケース内での上下方向の動きが制限されている。

特開２０１５－２２９０９号公報

特開２０１５－２２９０９号公報に記載されるような電池パックでは、上方に開口する形状を有するロアケースのうち複数の蓄電セルの並び方向における両側に設けられた一対の側壁の剛性が互いに異なる場合がある。この場合において、ロアケースに振動が加わると、複数の蓄電セルを含む蓄電スタックの外形が変形する場合がある。

本開示の目的は、蓄電スタックの両側に設けられた一対の側壁の剛性が互いに異なり、かつ、ロアケースが振動した場合における蓄電スタックの変形を抑制可能な電池パックを提供することである。

本開示の一局面に従った電池パックは、一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルを含む蓄電スタックと、前記蓄電スタックを収容するロアケースと、前記蓄電スタックの上方に配置されたアッパーケースと、前記蓄電スタックと前記アッパーケースとの間に配置されたダンパーと、を備え、前記ロアケースは、前記一方向における前記蓄電スタックの一方側に設けられた第１側壁と、前記一方向における前記蓄電スタックの他方側に設けられた第２側壁と、を有し、前記蓄電スタックは、前記第１側壁及び前記第２側壁間において前記一方向における両側から挟持された状態で配置されており、前記第２側壁は、前記第１側壁の剛性よりも小さな剛性を有しており、前記ダンパーは、前記一方向における前記蓄電スタックの中央部から前記第２側壁側に偏倚した位置に配置されている。

この電池パックでは、第２側壁の剛性が第１側壁の剛性よりも小さいため、ロアケースに振動が加わった場合、蓄電スタックは、当該蓄電スタックのうち一方向における中央部から第２側壁側に偏倚した部位が上向きに凸となるように変形しようとするものの、前記部位とアッパーケースとの間にダンパーが配置されているため、蓄電スタックの変形が抑制される。

また、前記ダンパーは、前記一方向における前記第１側壁側に形成された第１端部と、前記一方向における前記第２側壁側に形成された第２端部と、を有し、前記第１端部は、前記一方向における前記蓄電スタックの前記中央部から前記第２側壁側に離間した位置に配置されていることが好ましい。

また、前記電池パックにおいて、前記蓄電スタックの上方に配置されており、配線パターンが形成されたプリント基板をさらに備えていてもよい。この場合において、前記プリント基板は、前記配線パターンの密度が高い高密度領域と、前記配線パターンの密度が低い低密度領域と、を有し、前記高密度領域は、前記第１側壁側に形成されており、前記低密度領域は、前記第２側壁側に形成されており、前記プリント基板の前記低密度領域のうち前記配線パターンが形成されていない部位に、前記ダンパーを回避する回避孔が設けられていることが好ましい。

この態様では、プリント基板に荷重が作用するのが抑制されつつプリント基板が蓄電スタックの上方に配置される。

また、前記電池パックにおいて、前記アッパーケースのうち前記ダンパーと上下方向に重なる部位を補強する補強部材をさらに備えることが好ましい。

このようにすれば、蓄電スタックの変形がより確実に抑制される。

また、前記電池パックにおいて、前記蓄電スタックを前記ロアケースに向けて押し付ける押付け部材をさらに備えていてもよい。この場合において、前記ロアケースは、前記蓄電スタックを支持する底壁をさらに有し、前記押付け部材は、前記蓄電スタックを前記底壁に向けて押し付けることが好ましい。

このようにすれば、蓄電スタックの上向きに凸となるような変形が抑制される。

以上に説明したように、本開示によれば、蓄電スタックの両側に設けられた一対の側壁の剛性が互いに異なり、かつ、ロアケースが振動した場合における蓄電スタックの変形を抑制可能な電池パックを提供することができる。

本開示の一実施形態の電池パックを概略的に示す斜視図である。 図１に示される電池パックからアッパーケースが取り外された状態の平面図である。 図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線での断面図である。

本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、本開示の一実施形態の電池パックを概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示される電池パックからアッパーケースが取り外された状態の平面図である。図３は、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線での断面図である。この電池パック１は、例えば、車両に搭載される。

図１～図３に示されるように、本実施形態の電池パック１は、蓄電スタック１０と、ロアケース２０と、シム３２と、押付け部材３４と、アッパーケース４０と、ダンパー５０と、補強部材６０と、プリント基板７０と、を備えている。

蓄電スタック１０は、複数の蓄電セル１２と、複数のバスバー１４と、一対のエンドプレート１６と、を有している。

複数の蓄電セル１２は、一方向に並ぶように配置されている。各蓄電セル１２は、筐体１２ａと、一対の外部端子１２ｂと、を有している。

筐体１２ａは、直方体形状に形成されている。筐体１２ａは、扁平に形成されている。つまり、筐体１２ａは、相対的に大きな面積を有する第１側面と、第１側面の面積よりも小さな面積を有する第２側面と、を有している。複数の蓄電セル１２は、各筐体１２ａの第１側面同士が前記一方向に互いに対向するように配置されている。換言すれば、複数の筐体１２ａは、各筐体１２ａの厚さ方向が前記一方向と平行となるように配置されている。各筐体１２ａには、電極等が収容されている。

一対の外部端子１２ｂは、筐体１２ａの上面から上方に向かって突出する形状を有している。一対の外部端子１２ｂの一方は、正極端子であり、他方は、負極端子である。

各バスバー１４は、一方向に沿って並ぶ複数の蓄電セル１２同士が直列に接続されるように外部端子１２ｂに電気的に接続されている。

一対のエンドプレート１６は、前記一方向における複数の蓄電セル１２の両端に配置されている。各エンドプレート１６は、直方体形状に形成されている。各エンドプレート１６は、当該エンドプレート１６の側面が筐体１２ａの第１側面と前記一方向に対向する姿勢で配置されている。

ロアケース２０は、蓄電スタック１０を収容している。ロアケース２０は、上方に開口する形状を有している。具体的に、ロアケース２０は、底壁２２（図３を参照）と、周壁２４と、を有している。ロアケース２０は、例えば、アルミニウムの鋳造によって形成されている。

底壁２２は、蓄電セル１２を支持している。底壁２２には、冷却媒体を流すための流路が形成されている。

周壁２４は、蓄電スタック１０の周囲を囲む形状を有している。本実施形態では、周壁２４は、四角筒状に形成されている。周壁２４には、固定部２５が設けられている。周壁２４は、第１側壁２４ａと、第２側壁２４ｂと、を有している。

第１側壁２４ａは、前記一方向における蓄電スタック１０の一方側に設けられている。第１側壁２４ａは、エンドプレート１６と対向している。

第２側壁２４ｂは、前記一方向における蓄電スタック１０の他方側に設けられている。第２側壁２４ｂは、第１側壁２４ａの剛性よりも小さな剛性を有している。本実施形態では、第２側壁２４ｂを前記一方向に貫通する貫通孔が当該第２側壁２４ｂに形成されていることにより、第２側壁２４ｂの剛性が第１側壁２４ａのそれよりも小さくなっている。なお、第２側壁２４ｂの厚みが第１側壁２４ａの厚みよりも小さく設定されていてもよい。

本実施形態では、図２に示されるように、ロアケース２０は、第１側壁２４ａと第２側壁２４ｂとを接続する仕切壁２６を有している。仕切壁２６により、ロアケース２０内には２つの収容室が形成されている。これら２つの収容室のそれぞれに、蓄電スタック１０が収容されている。

図２及び図３に示されるように、シム３２は、蓄電スタック１０と第２側壁２４ｂとの間に配置されている。シム３２は、蓄電スタック１０及びロアケース２０間の隙間を調整する部材である。シム３２は、蓄電スタック１０と第２側壁２４ｂとの間に圧入されている。これにより、第１側壁２４ａ及び第２側壁２４ｂ間に、蓄電スタック１０が一方向における両側から挟持（拘束）された状態で配置されている。換言すれば、蓄電スタック１０は、一方向における内向きの荷重が当該蓄電スタック１０に作用した状態で第１側壁２４ａ及び第２側壁２４ｂ間に配置されている。

押付け部材３４は、蓄電スタック１０をロアケース２０に押し付ける部材である。具体的に、押付け部材３４は、蓄電スタック１０を底壁２２に向けて押し付けている。押付け部材３４は、第１側壁２４ａ及び第２側壁２４ｂのそれぞれに固定されている。

アッパーケース４０は、蓄電スタック１０の上方に配置されている。アッパーケース４０は、ロアケース２０の開口を塞ぐ形状を有している。アッパーケース４０は、ボルト等によってロアケース２０の固定部２５に固定されている。

ダンパー５０は、複数の蓄電セル１２とアッパーケース４０との間に配置されている。ダンパー５０は、例えば、弾性材料からなる。ダンパー５０は、前記一方向に長い形状を有している。ダンパー５０は、前記一方向における第１側壁２４ａ側に形成された第１端部５１と、前記一方向における第２側壁２４ｂ側に形成された第２端部５２と、を有している。第１端部５１は、一方向における蓄電スタック１０の中央部Ｃ（図３を参照）から第２側壁２４ｂ側に離間した位置に配置されている。

補強部材６０は、アッパーケース４０のうちダンパー５０と上下方向に重なる部位を補強する。補強部材６０は、被覆部６２と、接続部６４と、を有している。

被覆部６２は、アッパーケース４０のうちダンパー５０と上下方向に重なる部位を被覆している。一方向における被覆部６２の長さは、同方向におけるダンパー５０の長さよりも大きく設定されている。被覆部６２は、前記一方向及び当該被覆部６２の厚み方向の双方と直交する直交方向におけるアッパーケース４０の一端から他端に至るように延びる形状を有している。被覆部６２は、複数の平板部６２ａと、少なくとも１つの隆起部６２ｂと、を有している。

各平板部６２ａは、アッパーケース４０の上面に沿うように配置されている。各平板部６２ａは、一方向に互いに離間した位置に配置されている。本実施形態では、被覆部６２は、３つの平板部６２ａを有している。

隆起部６２ｂは、平板部６２ａから上方に隆起する形状を有している。本実施形態では、被覆部６２は、２つの隆起部６２ｂを有している。各隆起部６２ｂは、一方向に互いに対向する平板部６２ａ間に形成されている。

接続部６４は、被覆部６２をアッパーケース４０に接続するための部位である。接続部６４は、前記直交方向における被覆部６２の端部に接続されている。接続部６４は、ボルト等によってアッパーケース４０とともにロアケース２０の固定部２５に固定されている。

プリント基板７０は、複数の蓄電セル１２の上方に配置されている。本実施形態では、プリント基板７０として、フレキシブルプリント基板が用いられている。プリント基板７０は、基材７２と、基材７２に形成された配線パターン７４と、を有している。図２に示されるように、配線パターン７４は、バスバー１４に接続されている。

基材７２は、樹脂等からなり、可撓性を有している。図２に示されるように、基材７２は、高密度領域７２Ａと、低密度領域７２Ｂと、を有している。

高密度領域７２Ａは、配線パターン７４の密度が相対的に高い領域である。高密度領域７２Ａは、第１側壁２４ａ側に形成されている。高密度領域７２Ａにおける第１側壁２４ａ側の端部には、集約コネクタ７６が接続されている。

低密度領域７２Ｂは、配線パターン７４の密度が相対的に低い領域である。低密度領域７２Ｂは、第２側壁２４ｂ側に形成されている。図２及び図３に示されるように、低密度領域７２Ｂのうち配線パターン７４が形成されていない部位に、ダンパー５０を回避する回避孔７２ｈが設けられている。

以上に説明したように、本実施形態の電池パック１では、第２側壁２４ｂの剛性が第１側壁２４ａの剛性よりも小さいため、ロアケース２０に振動が加わった場合、蓄電スタック１０は、当該蓄電スタック１０のうち一方向における中央部Ｃから第２側壁２４ｂ側に偏倚した部位が上向きに凸となるように変形しようとするものの、前記部位とアッパーケース４０との間にダンパー５０が配置されているため、蓄電スタック１０の変形が抑制される。

また、上記電池パック１は、補強部材６０を備えているため、蓄電スタック１０の変形がより確実に抑制される。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ 電池パック、１０ 蓄電スタック、１２ 蓄電セル、１２ａ 筐体、１２ｂ 外部端子、１４ バスバー、１６ エンドプレート、２０ ロアケース、２２ 底壁、２４ 周壁、２４ａ 第１側壁、２４ｂ 第２側壁、２５ 固定部、３２ シム、３４ 押付け部材、４０ アッパーケース、５０ ダンパー、５１ 第１端部、５２ 第２端部、６０ 補強部材、６２ 被覆部、６２ａ 平板部、６２ｂ 隆起部、６４ 接続部、７０ プリント基板、７２ 基材、７２Ａ 高密度領域、７２Ｂ 低密度領域、７２ｈ 回避孔、７４ 配線パターン、７６ 集約コネクタ、Ｃ 中央部。

Claims (1)

1. 一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルを含む蓄電スタックと、
   前記蓄電スタックを収容するロアケースと、
   前記蓄電スタックの上方に配置されたアッパーケースと、
   前記蓄電スタックと前記アッパーケースとの間に配置されたダンパーと、を備え、
   前記ロアケースは、
   前記一方向における前記蓄電スタックの一方側に設けられた第１側壁と、
   前記一方向における前記蓄電スタックの他方側に設けられた第２側壁と、を有し、
   前記蓄電スタックは、前記第１側壁及び前記第２側壁間によって前記一方向における両側から挟持された状態で配置されており、
   前記第２側壁は、前記第１側壁の剛性よりも小さな剛性を有しており、
   前記ダンパーは、前記一方向における前記蓄電スタックの中央部から前記第２側壁側に偏倚した位置に配置されている、電池パック。

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