JP7427968B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される二次電池の電池パックに関する。

従来、車両に搭載される二次電池（バッテリー）の電池パックにおいて、端子（バッテリー端子）の周囲にカバー部材を配置したものが知られている。カバー部材は、電池パックの本体やその周辺部品に固定される。このようなカバー部材を用いることで、車両衝突時に端子と他の部品との接触や干渉が防止することができ、端子の保護性を向上させることができる（特許文献１，２参照）。

特開2017-091757号公報 特開2013-026111号公報

電池パックの点検時や二次電池の交換作業時には、端子に接続されたワイヤーハーネスを切り離すために、端子カバーが取り外されることがある。この取り外し作業に際し、端子カバーの取付構造が複雑であるほど、取り外しにかかる手間や時間が増加し、作業性が低下してしまう。一方、端子カバーの取付構造が単純すぎれば、車体振動や外力によって端子カバーが外れ、あるいは誤操作によって意図せず端子カバーを外してしまうおそれがあり、端子の保護性が低下する。このように、従来の電池パックにおいては、端子カバーの着脱作業性と端子の保護性とをともに改善することが難しいという課題がある。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、電池パックにおける端子カバーの着脱作業性と端子の保護性とをともに改善することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。

ここで開示するのは、車両に搭載される二次電池の電池パックであって、凹部，複数の端子，端子カバー，留め具，固定具を備える。凹部は、二次電池が内蔵される容器の上面に凹設される。複数の端子は、凹部にて容器の内外を貫通し、二次電池の電極に接続される。端子カバーは、凹部の上を被覆した状態で容器に対して着脱可能に固定され、複数の端子を保護する。留め具は、容器の上面に設けられ、容器の上面に沿った方向に挿入される端子カバーの上端部を容器との間に挟み込んで固定する。固定具は、容器と端子カバーの下端部との当接面に差し込まれて固定される。

端子カバーの上端部を留め具に挟み込み、下端部を固定具で固定することで、端子カバーの取り付けや取り外しの作業性を向上させることができる。また、端子カバーの上端部と下端部とに異なる固定構造を適用することで、誤操作による端子カバーの外れや脱落を防止することができ、端子の保護性を高めることができる。したがって、電池パックにおける端子カバーの着脱作業性と端子の保護性とをともに改善することができる。

実施形態としての電池パックの分解斜視図である。 端子カバーの分解斜視図である。 端子カバー（図２の裏側）の分解斜視図である。 (A)は端子カバーの上面図、(B)は正面図、(C)は側面図である。 (A)，(B)は端子カバーが取り付けられた電池パックの断面図である。

［１．構成］
図１は、車両に搭載される二次電池の電池パック１の分解斜視図である。電池パック１の容器２０の内部には、二次電池（鉛蓄電池，リチウムイオン二次電池など）やこれに付随する各種装置（電子制御回路，DC-DCコンバーター，コンタクターなど）が内蔵される。図中の前後左右上下は、電池パック１が搭載される車両の運転者を基準にして定められる方向を表す。電池パック１は、ブラケット２を介して車体（サイドメンバー，クロスメンバー，フロアパネルなど）に固定される。

電池パック１の容器２０は、電池パックトレイ３（トレイ）と電池パックカバー４（カバー）とを接合させた構造を持つ。電池パックトレイ３は、上方に向かって開放された開口部を有する器状に形成された部材であり、電池パックカバー４は、電池パックトレイ３の上に積み重ねられて固定される部材であり、下方に向かって開放された開口部を有する器状に形成される。電池パックトレイ３は、二次電池や各種装置が固定されるトレイ本体部２１と、開口端から外側に向かって平面状に延設された第一フランジ部２２とを有する。同様に、電池パックカバー４は、トレイ本体部２１に対応する形状に形成されたカバー本体部２３と、開口端から外側に向かって平面状に延設された第二フランジ部２４とを有する。

トレイ本体部２１の底面の外側は、ほぼ平面状に形成される。同様に、カバー本体部２３の上面の外側もほぼ平面状に形成される。一方、トレイ本体部２１の底面の内側には、二次電池のセルや各種装置の外形に対応する形状のリブが格子状に形成される。二次電池のセルや各種装置は、各々の格子枠の中にはめ込まれて整然と配置される。また、第一フランジ部２２には、締結具５が挿通される複数の第一穴２５が穿孔される。同様に、第二フランジ部２４には、締結具５が挿通される複数の第二穴２６が穿孔される。ここでいう締結具５には、ボルト，リベット，差し込みクリップなどが含まれる。

第二フランジ部２４の形状は、第一フランジ部２２に対応する形状とされる。第二フランジ部２４の下面は、第一フランジ部２２の上面と当接（面接触）するように形成される。また、第二穴２６の位置は、第一穴２５に対応するように設定される。例えば、第一フランジ部２２の上面と第二フランジ部２４の下面とを面接触させた状態で、第一穴２５と第二穴２６とにボルトを挿通させて締め付けることで、容器２０の内部が密閉状態となる。なお、第一フランジ部２２の上面と第二フランジ部２４の下面との間にガスケット，パッキン，シール部材などを介装させてもよい。

容器２０の上面をなす電池パックカバー４には、凹部６が設けられる。凹部６は、少なくとも容器２０の上面を下方に向かって凹ませた形状に形成される。本実施形態の凹部６は、図１に示すように、カバー本体部２３の上面を第二フランジ部２４と同じ高さまで凹ませて形状に形成される。また、凹部６の内側には複数の端子７が突設される。端子７は、二次電池の電極に接続される部材であり、容器２０の内外を貫通して設けられる。

端子７の具体例としては、高電圧バッテリー（例えば電気自動車やハイブリッド自動車の走行用バッテリー）の正極端子及び負極端子，低電圧バッテリー（例えば鉛蓄電池）の正極端子及び負極端子，中電圧バッテリー（例えばマイルドハイブリッド自動車の48Vバッテリー）の正極端子及び負極端子などが挙げられる。なお、電圧の異なる複数系統の端子７が電池パック１に設けられる場合もある。したがって、端子７の数は少なくとも二つ以上であって、三つ以上にもなりうる。

図１に示すように、凹部６には端子７を保護するための端子カバー１０が取り付けられる。端子カバー１０は、容器２０に対して着脱可能に固定される部材であり、凹部６の上を被覆した状態で固定される。凹部６の周囲には、端子カバー１０が載置される支持部２７が設けられる。支持部２７と容器２０の上面との間の段差寸法は、端子カバー１０の厚みに対応する大きさに設定される。また、端子カバー１０の概形は、カバー本体部２３における凹部６のまわりの形状に適合する形状に設定される。図１に示す例では端子カバー１０が、凹部６を挟んで車幅方向左側（または車幅方向右側）のカバー本体部２３の断面形状とほぼ同一の断面形状を持つ。これにより、車幅方向についての電池パック１の輪郭形状がほぼ一定となる。

図２，図３は、端子カバー１０の分解斜視図であり、図４(A)～(C)は端子カバー１０の三面図（上面図，正面図，側面図）である。端子カバー１０には、平面部１１，開口部１５，傾斜部１６，固定穴部１７，シール部材１９が設けられる。平面部１１は、容器２０の上面に固定される平面状の部位であり、端子カバー１０が凹部６に取り付けられたときに、カバー本体部２３の上面と同一平面をなすように配置される。また、開口部１５は平面部１１の下方で凹部６を水平方向外側に開放する部位である。開口部１５を通じて、端子７に接続されるワイヤーハーネス（不図示）を電池パック１の外側から凹部６の内側へと配索できるようになっている。

傾斜部１６は、平面部１１から下り勾配の傾斜面状に形成された部位であり、開口部１５の正面視において開口部１５の左右に配置される。図２に示す例では、平面部１１の右端部において車両前方に向かう下り勾配の傾斜部１６が形成されるとともに、平面部１１の左端部においても同様の傾斜部１６が形成されている。ここで、端子カバー１０の上面視において車幅方向中心を通り、車両前後方向に延在する中心線を含む鉛直面を想定すれば、左右の傾斜部１６はその鉛直面について鏡面対称形状とされる。

固定穴部１７は、傾斜部１６の下端に形成される平面状の部位である。固定穴部１７は、左右の傾斜部１６の各々に設けられる。二つの固定穴部１７は同一平面上に配置されるとともに、平面部１１に対して平行に配置される。容器２０と端子カバー１０（固定穴部１７）との当接面は、容器２０の上面に沿った方向に広がる平面上に形成される。固定穴部１７の下面は、少なくとも容器２０に対して固定される。各々の固定穴部１７には、固定具９が挿通される大きさの固定穴１８が穿孔される。

ここでいう固定具９には、ボルト，リベット，差し込みクリップなどが含まれる。あるいは固定穴部１７の下面側に突起を設け、これを容器２０の第一穴２５，第二穴２６に差し込むことで固定する構造にしてもよい。図２に示す固定穴部１７は、容器２０（電池パックカバー４の第二フランジ部２４）に対して面接触した状態で、容器２０と固定穴部１７との当接面に固定具９が差し込まれて固定されている。図５(A)に示すように、固定具９は第一穴２５と第二穴２６と固定穴１８とに差し込まれて固定される。

シール部材１９は、端子カバー１０と容器２０との接触箇所に介装される封止部材であり、平面部１１から傾斜部１６にかけての下面に取り付けられる。シール部材１９は、上面視で端子カバー１０の外縁に沿ってコ字状に配置される。開口部１５の周囲には、ワイヤーハーネスが挿入されることからシール部材１９が配されないが、何らかの蓋部材を開口部１５に取り付けてシール部材１９を繋いでもよい。少なくとも端子カバー１０の平面部１１及び傾斜部１６の下面にシール部材１９を取り付けることで、カバー本体部２３の上面側から水滴が流れ落ちて凹部６に進入することが防止され、端子７への被水が防止される。

平面部１１には、突条１２，取付穴１３，壁部１４が設けられる。突条１２は、平面部１１の板面から上方向に向かって突設された畝状の部位である。突条１２の位置は、平面部１１の上面側であって、車両後方側の端辺よりもやや内側（車両前方側）に設定される。突条１２の延在方向は、図２に示すように、車幅方向（車両左右方向）に設定される。突条１２には、後述する留め具８の先端が当接するようになっている。

取付穴１３は、端子７に対する二次電池の接続状態を遮断するための信号線のコネクター（不図示）が取り付けられる穴である。信号線は、容器２０の上面を車両前後方向に配索される。信号線の一端は車両後端部側から容器２０の内部に挿入され、他端は電子制御装置に接続される。コネクターは、着脱自在の二部材から構成され、信号線の中途に介装される。コネクターによる接続を解除することで、端子７に対する二次電池の接続状態が遮断され、端子７に触れても二次電池に蓄えられている電気は流れなくなる。また、コネクターを繋いで信号線を再接続することで、端子７に対する二次電池の接続状態が確保され、二次電池に蓄えられている電気を端子７から取り出せる状態になる。

壁部１４は、平面部１１の下面から下方に向かって突設されるたれ壁状の部位である。壁部１４は、複数の端子７の間に配置されて凹部６の内部を区画する機能を持つ。端子７の数が二個である場合、それらの端子７を二分する位置に平面状の壁部１４を設ければよい。端子７の数が三個以上である場合、個々の端子７が独立するように複数の壁部１４を設けてもよいし、端子７の種類毎に凹部６の内部が区画されるように壁部１４を設けてもよい。また、電圧の異なる複数系統の端子７が設けられた電池パック１において、複数の端子７をその系統毎に壁部１４で区画してもよい。例えば、低電圧バッテリーの端子（12Vハーネスが接続される端子）と中電圧バッテリーの端子（48Vバッテリーが接続される端子）との間に壁部１４を配置してもよい。

容器２０の上面には、留め具８が設けられる。留め具８は、容器２０の上面に沿った方向に挿入される端子カバー１０の上端部を容器２０との間に挟み込んで固定する部材である。図１に示す例では、二つの留め具８が平面部１１の端辺（車両後方側の端辺）を挟み込む位置に配置される。図５(A)，(B)に示すように、端子カバー１０の上端は、留め具８と容器２０の上面との間にほぼ水平に挿入される。端子カバー１０の上端は、留め具８と支持部２７とで上下に挟み込まれた状態で弾性的に固定される。また、留め具８の先端を突条１２に当接させたときに、端子カバー１０の固定穴１８が第一穴２５の一つ、及び、第二穴２６の一つに重なるようになっている。固定具９は、第一穴２５と第二穴２６と固定穴１８との三つに差し込まれて固定され、端子カバー１０の取り付けが完了する。

［２．作用・効果］
（１）上記の電池パック１では、容器２０の上面に凹設される凹部６に複数の端子７が配置されるとともに、端子カバー１０によって凹部６が被覆される。端子カバー１０の上端部は、留め具８に挟み込まれて固定される。一方、端子カバー１０の下端部は、固定具９を差し込まれて固定される。このような固定構造により、例えばボルト締結のみで固定する構造と比較して、端子カバー１０の取り付けや取り外しの作業性を向上させることができる。また、端子カバー１０の上端部と下端部とに異なる固定構造を適用することで、誤操作による端子カバー１０の外れや脱落を防止することができ、端子７の保護性を高めることができる。したがって、電池パック１における端子カバー１０の着脱作業性と端子７の保護性とをともに改善することができる。

（２）上記の電池パック１では、固定穴部１７が平面部１１に対して平行に設けられ、固定穴部１７の下面（容器２０と端子カバー１０の下端部との当接面）が容器２０の上面に沿った方向に広がる平面状に形成される。つまり、容器２０と端子カバー１０の下端部との当接面が、端子カバー１０を留め具８に挟み込むときの移動方向に沿った形状に形成される。これにより、端子カバー１０をスライド移動させて留め具８に挟み込ませつつ、固定具９による固定位置を調節することができ、容易に正しい位置に端子カバー１０を取り付けることができる。したがって、端子カバー１０の着脱作業性をさらに向上させることができる。また、端子カバー１０をスライド移動させることで、端子カバー１０を端子７に誤って接触させてしまうことが防止される。したがって、端子７の保護性をさらに向上させることができる。

（３）上記の電池パック１では、図５(A)に示すように、固定具９が電池パックトレイ３の第一穴２５と電池パックカバー４の第二穴２６と端子カバー１０の固定穴１８とに差し込まれて固定される。これにより、端子カバー１０を容器２０に対してしっかりと固定することができ、固定状態を安定させることができる。したがって、端子７の保護性をさらに向上させることができる。また、固定具９を電池パックトレイ３と電池パックカバー４との位置決め部材として機能させることができ、電池パック１の組付け精度を向上させることができる。

（４）上記の端子カバー１０には、壁部１４が設けられ、複数の端子７が凹部６の中で壁部１４によって区画される。これにより、複数の端子７間の短絡やワイヤーハーネス同士の接触を確実に防止することができ、端子７の保護性をさらに向上させることができる。また、端子カバー１０の着脱作業時における電気的な安全性を高めることができ、作業性をさらに向上させることができる。

（５）上記の端子カバー１０には、信号線のコネクター用の取付穴１３が設けられる。これにより、端子カバー１０の着脱作業時に作業者がコネクターの接続状態を容易に確認することができる。例えば、端子カバー１０を取り外すときに、コネクターの接続状態が解除されていないことに直ちに気付くことができ、取付穴１３からコネクターを取り外して接続状態を解除することができる。また、端子カバー１０を取り付けるときには、コネクターの接続状態を再接続した上で取付穴１３にコネクターを取り付けることが容易である。このように、信号線のコネクター用の取付穴１３を端子カバー１０に設けることで、端子カバー１０の着脱作業時における電気的な安全性を高めることができ、作業性をさらに向上させることができる。

（６）上記の端子カバー１０では、平面部１１の下方に開口部１５が設けられ、その左右両側に傾斜部１６が設けられ、各々の傾斜部１６の下端に固定穴部１７が設けられる。このような構造により、端子カバー１０の固定状態を安定させることができ、端子７の保護性をさらに向上させることができる。また、図１に示すように、車幅方向についての電池パック１の輪郭形状をほぼ一定にすることができ、電池パック１の車両搭載性を向上させることができる。

［３．変形例］
上記の実施形態はあくまでも例示に過ぎず、本実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。例えば、図１，図５(A)では、差し込みクリップ型の固定具９が示されているが、代わりにボルト，溶接ボルト，リベットなどを使用してもよい。少なくとも、端子カバー１０の上端部を留め具８に挟み込み固定するとともに、端子カバー１０の下端部に固定具９を差し込み固定することで、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。

１ 電池パック
２ ブラケット
３ 電池パックトレイ（トレイ）
４ 電池パックカバー（カバー）
５ 締結具
６ 凹部
７ 端子
８ 留め具
９ 固定具
１０ 端子カバー
１１ 平面部
１２ 突条
１３ 取付穴
１４ 壁部
１５ 開口部
１６ 傾斜部
１７ 固定穴部
１８ 固定穴
１９ シール部材
２０ 容器
２１ トレイ本体部
２２ 第一フランジ部
２３ カバー本体部
２４ 第二フランジ部
２５ 第一穴
２６ 第二穴
２７ 支持部

Claims (6)

1. 車両に搭載される二次電池の電池パックであって、
   前記二次電池が内蔵される容器の上面に凹設される凹部と、
   前記凹部にて前記容器の内外を貫通し、前記二次電池の電極に接続される複数の端子と、
   前記凹部の上を被覆した状態で前記容器に対して着脱可能に固定され、前記複数の端子を保護する端子カバーと、
   前記容器の上面に設けられ、前記容器の上面に沿った方向に挿入される前記端子カバーの上端部を前記容器との間に挟み込んで固定する留め具と、
   前記容器と前記端子カバーの下端部との当接面に差し込まれて固定される固定具とを備える
   ことを特徴とする、電池パック。
2. 前記当接面が、前記容器の上面に沿った方向に広がる平面状に形成される
   ことを特徴とする、請求項１記載の電池パック。
3. 前記容器が、第一穴を有する第一フランジが設けられたトレイと、第二穴を有し前記第一フランジに当接する第二フランジが設けられたカバーとを有し、
   前記固定具が、前記第一穴と前記第二穴と前記端子カバーの固定穴とに差し込まれて固定される
   ことを特徴とする、請求項１または２記載の電池パック。
4. 前記端子カバーが、前記複数の端子の間に配置されて前記凹部の内部を区画する壁部を有する
   ことを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の電池パック。
5. 前記端子カバーが、前記端子に対する前記二次電池の接続状態を遮断するための信号線のコネクターが取り付けられる取付穴を有する
   ことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の電池パック。
6. 前記端子カバーが、
   前記容器の上面に固定される平面部と、
   前記平面部の下方で前記凹部を水平方向外側に開放する開口部と、
   前記開口部の正面視において前記開口部の左右に配置され、前記平面部から下り勾配に形成された傾斜部と、
   前記傾斜部の下端に形成されて前記容器に固定される固定穴部とを有する
   ことを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の電池パック。
   

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