WO2022201748A1 - 電池パック - Google Patents

Abstract

電池パックは、電池セルを収容する。電池パックは、電池セルが配置される電池ケースと、電池ケースの上部開口を塞ぐ蓋部材を備えている。蓋部材は、電池支持部材に固定されるとともに、電池支持部材の振動が電池ケースに伝達することを低減する弾性体で形成されている。

Description

電池パック

　本出願は、２０２１年３月２２日に出願された日本国特許出願第２０２１－０４７２１１号に基づく優先権を主張する。その出願の全ての内容は、この明細書中に参照により援用されている。本明細書は、電池セルを収容する電池パックに関する技術を開示する。

　特表２０１８－５３８６６２号公報（以下、特許文献１と称する）に、車両等に搭載する電池に関する技術が開示されている。特許文献１では、電池パック内に電池セルを固定し、その電池パックを車両等に搭載する。

　特許文献１の電池パックは、複数の電池セルを収容した状態で車両等の他部材に固定される。しかしながら、特許文献１の電池パックは、他部材で生じる振動が電池パックに伝わり易く、結果として電池セルに他部材で生じた振動が伝わる。電池（電池セル）の耐久性、安全性を向上させるため、電池セルに他部材の振動が伝わることを抑制することが必要である。本明細書は、他部材で生じた振動が電池セルに伝わることを抑制し得る電池パックを実現する技術を提供する。

　本明細書で開示する第１技術は、電池セルを収容する電池パックである。この電池パックは、電池セルが配置される電池ケースと、電池ケースの上部開口を塞ぐ蓋部材を備えていてよい。また、この電池パックでは、蓋部材は、電池支持部材に固定されるとともに、電池支持部材の振動が電池ケースに伝達することを低減する弾性体で形成されていてよい。

　本明細書で開示する第２技術は、上記第１技術の電池パックであって、蓋部材は、電池ケースを電池支持部材に固定したときに、蓋部材と収容部材の固定面が、蓋部材と電池支持部材の固定面と同一平面に含まれるように形成されていてよい。

　本明細書で開示する第３技術は、上記第１または第２技術の電池パックであって、電池セルを押圧する押圧部が、蓋部材に設けられていてよい。

　本明細書で開示する第４技術は、上記第３技術の電池パックであって、電池ケースの底部は、蓋部材よりも高剛性の材料で形成されており、内面が平面状に形成されていてよい。

　本明細書で開示する第５技術は、上記第１から第４技術のいずれかの電池パックであって、電池ケースの底部の外面に、底部を補強するための補強部材が設けられていてよい。

　本明細書で開示する第６技術は、上記第１から第５技術のいずれかの電池パックであって、電池ケースは、底部の外面が電池支持部材と非接触になるように蓋部材によって吊るされていてよい。

　本明細書で開示する第７技術は、上記第６技術の電池パックであって、電池ケースの底部の外面が、電池ケースと電池支持部材の間に配置される衝撃緩衝材に接触してよい。

　本明細書で開示する第８技術は、上記第６または第７技術の電池パックであって、電池ケースの底部の一部が、電池ケースと電池支持部材の間に配置されて電池ケースの上下変位を抑制する規制部材に対向してよい。

　第１技術によると、電池パックが搭載される機器（例えば、有人又は無人航空機、車両等の移動体）の振動が蓋部材によって低減され、電池ケースが振動することを抑制することができる。電池ケースの振動を抑制することにより、電池ケース内の電池セルに異常が生じることを抑制することができる。

　第２技術によると、電池パックの組み立て（蓋部材と電池ケースの固定）、及び、電池パックを電池支持部材（電池パックが搭載される機器に設けられている支持部材）に固定する際の作業性が向上する。また、電池パックを電池支持部材に固定すると、電池支持部材の基部に対する電池パックの位置を位置決めすることができる。

　第３技術によると、蓋部材を電池ケースに固定することにより、電池ケース内で電池セルが移動することを抑制することができる。電池セルの移動を抑制することにより、電池セルに接続されている配線等に負荷が加わることが抑制され、電池パックの耐久性が向上する。また、押圧部によって電池セルの膨張を抑制することもできる。第３技術によると、蓋部材を電池ケースに固定する（電池パックを組み立てる）だけで、電池ケース内における電池セルの移動、及び、電池セルの膨張を抑制することができる。

　第４技術によると、蓋部材が変形して電池ケースに加わる振動を抑制しつつ、電池セルの変形を抑制することができる。その結果、電池セルの劣化を抑制することができる。

　第５技術によると、電池ケースの底部の強度がさらに増し、電池セルの変形をさらに抑制することができる。

　第６技術によると、電池ケースが電池支持部材に接触して電池ケースに衝撃が加わることを抑制することができる。その結果、電池ケース内の電池セルに異常が生じることを抑制することができる。

　第７技術によると、電池パックが搭載される機器の振動を、蓋部材と衝撃緩衝材の双方で低減することができる。電池ケースに加わる振動がさらに抑制され、電池セルに異常が生じることをさらに抑制することができる。

　第８技術によると、電池パックが搭載される機器が激しく振動し、蓋部材が大きく変形しても、電池パックの変位量を制限することができる。その結果、電池パックに接続されている配線等が損傷することを抑制することができる。

第１実施例の電池パック支持構造の断面図を示す。 第２実施例の電池パック支持構造の断面図を示す。

（第１実施例）
　図１を参照し、電池パック支持構造１００について説明する。図１は、電池パック１０を、車両、有人・無人航空機等の移動体に設けられた電池支持部材３０に固定した状態を示している。電池支持部材３０は、移動体の電池取付部（図示省略）に固定される基部３４と、基部３４から重力方向（鉛直方向）上方に向けて伸びる柱部３２を備えている。

　電池パック１０は、電池ケース８と蓋部材２を備えている。電池ケース８は、一面（上部）が開口した箱型であり、底部６と側壁部４を備えている。底部６及び側壁部４は、金属製の薄板で形成されている。なお、底部６の内面（電池ケース８の内側の面）は、平面状である。すなわち、底部６の内面には凹凸が形成されていない。また、電池ケース８の外面に、補強部材１８が固定されている。補強部材１８は、底部６の一部と側壁部４の一部に固定されている。補強部材１８によって、電池ケース８は、特に底部６が補強されている。その結果、電池ケース８の底部６の強度がさらに増し、電池セル１６の変形をさらに抑制することができる。

　複数の電池セル１６と複数の放熱板１４が、電池ケース８内に配置されている。電池セル１６及び放熱板１４は、上下方向（底部６と上部の開口を結ぶ方向）に交互に積層されている。図示は省略するが、各電池セル１６は、外装から突出する電極タブを備えている。電池パック１０では、全ての電池セル１６が直列に接続されるように、各電池セル１６の電極タブ同士が接続されている。電池セル１６同士の接続形態については、公知のため説明を省略する。

　蓋部材２は、電池ケース８の上部開口を塞いでいる。蓋部材２は、樹脂製の薄板で形成されている。蓋部材２は、弾性体であり、電池ケース８と比較して弾性係数が低い。そのため、蓋部材２は、電池ケース８と比較して弱い力で変形することができる。換言すると、蓋部材２は、電池ケース８が変形しない力であっても変形することができる。電池ケース８の底部６は、蓋部材２よりも高剛性の材料で形成されている。そのため、蓋部材２が変形しても電池セル１６の変形は抑制されるので、電池セル１６の劣化を抑制することができる。蓋部材２には、第１固定部２ａと第２固定部２ｂが設けられている。第１固定部２ａは電池ケース８に固定され、第２固定部２ｂは電池支持部材３０（柱部３２）に固定される。図示は省略するが、第１固定部２ａと電池ケース８、及び、第２固定部２ｂと電池支持部材３０は、各々ボルトによって固定されている。蓋部材２は板状なので、電池パック１０を電池支持部材３０に固定すると、蓋部材２（第１固定部２ａ）と電池ケース８（側壁部４）の固定面は、蓋部材２（第２固定部２ｂ）と電池支持部材３０（柱部３２）の固定面と同一平面に含まれる。そのため、電池パック１０を電池支持部材３０（柱部３２）に固定すると、電池支持部材３０の基部３４に対する電池パック１０の位置（基部３４からの高さ）が位置決めされる。

　電池パック支持構造１００では、電池パック１０を電池支持部材３０に固定すると、電池パック１０は、電池ケース８の底部６の外面６ａが電池支持部材３０の基部３４の表面３４ａと非接触になるように、蓋部材２によって吊るされた格好となる。上述したように、蓋部材２は、弾性体であり、比較的弱い力で変形することができる。そのため、電池パック１０を搭載した移動体の振動（より正確には、電池支持部材３０の振動）が、蓋部材２によって減衰し、電池ケース８に伝達することを低減することができる。電池ケース８の振動を抑制することにより、電池ケース８内の電池セル１６に異常が生じることを抑制することができる。

　なお、蓋部材２には、樹脂製の押圧部１２が設けられている。押圧部１２は、板状であり、蓋部材２の一部（中央部）に設けられている。蓋部材２を電池ケース８に固定すると、押圧部１２は、電池ケース８内に位置する。蓋部材２を電池ケース８に固定すると、押圧部１２は、電池セル１６に接触し、電池セル１６に力を加える。換言すると、蓋部材２を電池ケース８に固定すると、電池セル１６は、押圧部１２と電池ケース８の底部６によって挟まれ、圧縮力が加わる。押圧部１２は、電池ケース８内で電池セル１６が移動したり、電池セル１６が膨張したりすることを抑制することができる。電池セル１６の移動を抑制することにより、電池セル１６に接続されている配線等に負荷が加わることが抑制され、電池パック１０の耐久性が向上する。

　電池ケース８の底部６と電池支持部材３０の基部３４の間に、規制部材４０が配置されている。より正確には、規制部材４０は、電池支持部材３０の柱部３２に固定されており、基部３４と電池ケース８の底部６の間の空間に向けて突出している。そのため、電池ケース８の底部６の一部は、規制部材４０に対向している。規制部材４０は、電池ケース８（電池パック１０）の上下変位が所定量を越えないように抑制する。すなわち、電池支持部材３０が大きく振動し、蓋部材２が大きく変形しても、電池ケース８の上下変位を所定量以下に抑制することができる。その結果、電池パック１０に接続されている配線等が損傷することを抑制することができる。

（第２実施例）
　図２を参照し、電池パック支持構造１００ａについて説明する。電池パック支持構造１００ａは、電池パック支持構造１００の変形例であり、電池パック支持構造１００に設けられている規制部材４０に代えて、電池ケース８の底部６と基部３４の間に、衝撃緩衝材５０が設けられている点が異なる。電池パック支持構造１００ａについて、電池パック支持構造１００と同一の構造については、電池パック支持構造１００に付した参照番号と同一の参照番号を付すことにより、説明を省略する。なお、電池パック１０の構造は、電池パック支持構造１００，１００ａともに同一である。

　電池ケース８の底部６（より正確には、底部６を補強している補強部材１８）は、衝撃緩衝材５０に接している。そのため、電池支持部材３０から電池ケース８に伝達する振動は、蓋部材２と衝撃緩衝材５０の双方で低減される。その結果、電池支持部材３０の振動が、電池ケース８に伝達することをさらに低減することができる。また、衝撃緩衝材５０によって、電池ケース８の上下変位を所定量以下に抑制することもできる。その結果、電池セル１６に異常が生じることをさらに抑制することができる。

（他の実施形態）
　上記実施例では、電池ケースの底部と電池支持部材の基部の間に規制部材が設けられている形態、及び、電池ケースの底部と電池支持部材の基部の間に衝撃緩衝材が設けられている形態について説明した。しかしながら、規制部材及び衝撃緩衝材は必須ではなく、必要に応じて省略することもできる。あるいは、必要に応じて、電池ケースの底部と電池支持部材の基部の間に、規制部材と衝撃緩衝材の双方を設けてもよい。

　蓋部材は、電池支持部材に固定され、電池支持部材の振動が電池ケースに伝達することを低減する弾性体で形成されていればよく、電池パックを電池支持部材に固定したときに、蓋部材と電池ケースの固定面が、必ずしも蓋部材と電池支持部材の固定面と同一平面に含まれていなくてもよい。また、押圧部は蓋部材に設けられていなくてもよい。例えば、蓋部材と電池セルの間に、両者とは別体の押圧部材を配置し、蓋部材を電池ケースに固定したときに、押圧部材が電池セルを押圧してもよい。また、電池ケースの底部の厚みを厚く確保することにより、補強部材を削除してもよい。

　以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

Claims (8)

1. 　電池セルを収容する電池パックであって、
   　電池パックは、電池セルが配置される電池ケースと、電池ケースの上部開口を塞ぐ蓋部材と、を備えており、
   　蓋部材は、電池支持部材に固定されるとともに、電池支持部材の振動が電池ケースに伝達することを低減する弾性体で形成されている、電池パック。
2. 　請求項１に記載の電池パックであって、
   　蓋部材は、電池パックを電池支持部材に固定したときに、蓋部材と電池ケースの固定面が、蓋部材と電池支持部材の固定面と同一平面に含まれるように形成されている、電池パック。
3. 　請求項１または２に記載の電池パックであって、
   　電池セルを押圧する押圧部が、蓋部材に設けられている、電池パック。
4. 　請求項３に記載の電池パックであって、
   　電池ケースの底部は、蓋部材よりも高剛性の材料で形成されており、内面が平面状に形成されている、電池パック。
5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の電池パックであって、
   　電池ケースの底部の外面に、底部を補強するための補強部材が設けられている、電池パック。
6. 　請求項１から５のいずれか一項に記載の電池パックであって、
   　電池ケースは、底部の外面が電池支持部材と非接触になるように蓋部材によって吊るされている、電池パック。
7. 　請求項６に記載の電池パックであって、
   　電池ケースの底部の外面が、電池ケースと電池支持部材の間に配置される衝撃緩衝材に接触する、電池パック。
8. 　請求項６または７に記載の電池パックであって、
   　電池ケースの底部の一部が、電池ケースと電池支持部材の間に配置されて電池ケースの上下変位を抑制する規制部材に対向する、電池パック。

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