(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、電池モジュールを鉛直方向に積層する場合には、鉛直方向下方に設けられる電池モジュールほど鉛直方向上方の電池モジュールの荷重が累積される。特許文献1に記載の電池モジュールを積層する場合には、セパレータに荷重が集中し、セパレータが変形するおそれがある。そして、セパレータが変形すると、電池モジュールの積層状態を維持できなくなるおそれがある。
【0005】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、積層された電池モジュールの間に設けられる支持部材の変形を抑制することができる電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決する電池パックは、複数の第1の電池セルからなる第1の電池モジュールと、複数の第2の電池セルからなる第2の電池モジュールと、前記第1の電池モジュールと前記第2の電池モジュールとの間に設けられる支持部材と、を備え、前記第2の電池モジュールが前記支持部材を介して前記第1の電池モジュールに積層された電池パックであって、前記支持部材から鉛直方向に交わる方向に突出する突起部を有し、前記支持部材及び前記突起部は、前記第2の電池モジュールを鉛直方向下方から支持し、前記第1の電池モジュールと前記突起部との間には、カバー部材が設けられることを要旨とする。
【0007】
これによれば、第2の電池モジュールの荷重は、支持部材に加わるが、支持部材に加わる荷重は、突起部にも分散される。このため、支持部材に荷重が集中しにくく、支持部材が変形することが抑制されている。また、突起部によってカバー部材が鉛直方向上方へ移動することを規制することができる。
【0008】
上記電池パックについて、前記カバー部材は、前記突起部と当接されることが好ましい。
これによれば、突起部に加わる荷重は、カバー部材にも分散される。このため、支持部材に荷重が集中することが更に抑制され、支持部材が変形することを好適に抑制することができる。
【0009】
上記電池パックについて、前記第1の電池セルを保持する第1の電池ホルダと、前記第2の電池セルを保持する第2の電池ホルダと、を備え、前記第1の電池ホルダは、前記支持部材としての一対の突出部を有し、前記突起部は、前記一対の突出部の少なくとも一方に設けられ、前記第2の電池ホルダは、一対の設置部を有し、前記一対の設置部は、前記一対の突出部及び前記突起部によって鉛直方向下方から支持されることが好ましい。
【0010】
これによれば、第1の電池セルを保持する第1の電池ホルダの突出部を支持部材として利用することができる。このため、第1の電池ホルダと支持部材を別途設ける場合に比べて、部品点数の増加が抑制されている。
【0011】
上記電池パックについて、前記突起部の鉛直方向上部には、前記突起部の鉛直方向上部から鉛直方向下部に向けて下り傾斜する第1の傾斜面が設けられ、前記設置部には、前記第1の傾斜面と面接触する第2の傾斜面が設けられることが好ましい。
【0012】
これによれば、カバー部材を一対の突出部の間に設ける場合に、カバー部材が突起部に係止しにくく、カバー部材を設けやすい。また、設置部に第1の傾斜面と面接触する第2の傾斜面を設けることで、突出部に荷重が集中することが抑制される。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、積層された電池モジュールの間に設けられる支持部材の変形を抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、電池パックの一実施形態について説明する。
図1に示すように、電池パック10は、ケース11に収容されている。電池パック10は、複数の電池モジュール20を有している。本実施形態の電池モジュール20は、鉛直方向に積層配置されている。なお、各電池モジュール20は全て同一の電池モジュールである。以下の説明において、「上」及び「下」は、鉛直方向の「上」及び「下」を示す。
【0016】
図2及び
図3に示すように、電池モジュール20は、電池セル(例えば、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素蓄電池などの二次電池)としての角型電池21が並設されている。角型電池21は、電池ホルダ30に保持されている。電池モジュール20の上方には、電池ホルダ30に保持されるカバー部材50が設けられている。本実施形態のカバー部材50は、角型電池21を被覆し、角型電池21に異物が付着することを抑止している。
【0017】
カバー部材50上には、角型電池21の放電と、放電の遮断を制御するリレー61が設けられている。リレー61は、有底矩形筒状のリレー用カバー62によって覆われている。また、カバー部材50上には、角型電池21の制御を行う電池ECU63が設けられている。電池ECU63は、有底矩形筒状のECU用カバー64によって覆われている。
【0018】
角型電池21の並設方向の両端には、板状のエンドプレート22が設けられている。エンドプレート22には、ボルトBが挿通されている。ボルトBは全ての電池ホルダ30に挿通され、これにより電池ホルダ30が組み付けられている。エンドプレート22には、ケース11に電池モジュール20を固定するためのブラケット24が設けられている。
【0019】
図3に示すように、電池ホルダ30は、矩形平板状の第1の被覆部31を有している。第1の被覆部31の長手方向両端には、第1の被覆部31の厚み方向に延びる矩形平板状の第2の被覆部32及び第3の被覆部33が設けられている。第2の被覆部32の長手方向第1端部32a(第1の被覆部31が設けられる端部とは反対側の端部)と、第3の被覆部33の長手方向第1端部33a(第1の被覆部31が設けられる端部とは反対側の端部)には、各被覆部32,33の短手方向第1端部32b、33bの間で延びる矩形平板状の第4の被覆部34が設けられている。第4の被覆部34は、厚み方向が被覆部32,33の短手方向と一致し、長手方向が第2の被覆部32と第3の被覆部33の対向方向に一致する。そして、第4の被覆部34の厚み方向及び長手方向に直交する方向が、第4の被覆部34の短手方向となる。そして、第1の被覆部31、第2の被覆部32及び第3の被覆部33に囲まれる領域が、角型電池21が収容される収容部Sとなる。
【0020】
また、第4の被覆部34の長手方向両端における、第4の被覆部34の短手方向の一端面上には、U字状をなすとともに、第4の被覆部34の厚み方向に開口する端子収容部45が設けられており、各端子収容部45は、被覆部32,33と連設されている。各端子収容部45において、第4の被覆部34と接合される面と反対側の面からは、壁部材46が突設されている。
【0021】
第4の被覆部34の短手方向の一端面上には、端子収容部45と隣り合って四角柱状の柱部材47が柱部材47の軸が被覆部32,33の短手方向に延びるように設けられている。柱部材47には、ボルトBが挿通される挿通孔47aが柱部材47の軸方向に貫通して設けられている。
【0022】
第2の被覆部32の長手方向第2端部32cには、四角柱状の第1の脚部35が脚部35の軸が第2の被覆部32の短手方向に延びるように設けられている。また、第3の被覆部33の長手方向第2端部33cには、四角柱状の第2の脚部36が脚部36の軸が第3の被覆部33の短手方向に延びるように設けられている。第1の脚部35及び第2の脚部36は、第1の被覆部31の厚み方向の面のうち、収容部S側の面とは反対側の面に設けられている。
【0023】
第1の被覆部31の長手方向の縁部のうち、第2の被覆部32が設けられる側の縁部を第1の縁部31a、第3の被覆部33が設けられる側の縁部を第2の縁部31bとする。第1の脚部35と第2の脚部36は、第1の被覆部31の長手方向両端に設けられている。第1の脚部35は、第1の縁部31aから僅かに第2の縁部31b側に離間して設けられている。第2の脚部36は、第2の縁部31bから僅かに第1の縁部31a側に離間して設けられている。第1の脚部35の二つの角部のうち、第1の縁部31a側の角部には、傾斜面37が設けられている。第2の脚部36の二つの角部のうち、第2の縁部31b側の角部には、傾斜面38が設けられている。第1の脚部35の外面(第1の縁部31a側の面)から第2の脚部36の外面(第2の縁部31b側の面)までの寸法は、第2の被覆部32の外面(収容部S側の面とは反対側の面)から第3の被覆部33の外面(収容部S側の面とは反対側の面)までの寸法と比較して短い。各脚部35,36には、ボルトBが挿通される挿通孔35a,36aが設けられている。
【0024】
第2の被覆部32の長手方向第1端部32aには、第2の被覆部32と連設され、第2の被覆部32の長手方向に延びる矩形平板状の第1の突出部41が設けられている。第3の被覆部33の長手方向第1端部33aには、第3の被覆部33と連設され、第3の被覆部33の長手方向に延びる第2の突出部42が設けられている。第1の突出部41の第2の突出部42との対向面と、第2の突出部42の第1の突出部41との対向面との離間距離は、第1の脚部35の外面から第2の脚部36の外面までの寸法よりも長く、かつ、第2の被覆部32の外面から第3の被覆部33の外面までの寸法よりも短い。各突出部41,42は、収容部Sよりも上方に突出し、これにより、角型電池21よりも上方に突出する。
【0025】
第1の突出部41の第2の突出部42との対向面及び第2の突出部42の第1の突出部41との対向面には、各突出部41,42の厚み方向(鉛直方向及び各突出部41,42の短手方向と直交する方向)に突出する突起部43が設けられている。突起部43の上面は傾斜面44となっており、上部から下部に向けて下り傾斜している。
【0026】
図2に示すように、カバー部材50は、矩形平板状をなす基部51を有している。基部51の短手方向両端には、基部51の厚み方向に延びる矩形平板状の延設部52が設けられている。基部51の長手方向及び延設部52の長手方向は同一方向であり、この方向は、角型電池21の並設方向と一致する。したがって、カバー部材50は、角型電池21の並設方向に延びている。カバー部材50は、柱部材47及び壁部材46に支持されて、第1の突出部41と第2の突出部42の間に設けられる。カバー部材50の延設部52は、各突出部41,42に沿うように設けられている。延設部52の先端(上面)は、突起部43の下面に当接している。したがって、カバー部材50は、電池モジュール20と突起部43との間に設けられている。
【0027】
図4(a)及び(b)に示すように、積層された電池モジュール20のうち、鉛直方向下方の電池モジュール20を第1の電池モジュール20Aとし、第1の電池モジュール20Aに積層される電池モジュール20を第2の電池モジュール20Bとする。そして、第1の電池モジュール20Aの電池ホルダ30、角型電池21をそれぞれ、第1の電池ホルダ30A、第1の角型電池21Aとし、第2の電池モジュール20Bの電池ホルダ30、角型電池21をそれぞれ第2の電池ホルダ30B、第2の角型電池21Bとする。
【0028】
第2の角型電池21Bを保持する第2の電池ホルダ30Bの各脚部35,36は、第1の角型電池21Aを保持する第1の電池ホルダ30Aの第1の突出部41と第2の突出部42との間に嵌め合わされている。第2の電池ホルダ30Bの各脚部35,36の傾斜面37,38は、第1の電池ホルダ30Aの各突起部43の傾斜面44と面接触している。これにより、第2の電池ホルダ30Bの各脚部35,36が突出部41,42及び各突起部43と係止しあい、第2の電池ホルダ30B(第2の電池モジュール20B)が突出部41,42及び突起部43に支持されている。したがって、本実施形態において、第1の脚部35及び第2の脚部36が一対の突出部(第1の突出部41及び第2の突出部42)に支持される一対の設置部となる。また、第1の突出部41及び第2の突出部42が支持部材となる。なお、第1の電池ホルダ30Aの突起部43の傾斜面44が第1の傾斜面となり、この傾斜面と面接触する第2の電池ホルダ30Bの各脚部35,36の傾斜面37,38が第2の傾斜面となる。
【0029】
第1の電池ホルダ30Aの第1の突出部41の先端面(上面)は、第2の電池ホルダ30Bの第2の被覆部32に当接している。第1の電池ホルダ30Aの第2の突出部42の先端面(上面)は、第2の電池ホルダ30Bの第3の被覆部33に当接している。
【0030】
第1の電池ホルダ30Aの第1の突出部41と第2の突出部42との間には、収容スペースAが区画され、この収容スペースAにリレー61や電池ECU63が収容されている。
【0031】
次に、本実施形態の電池パック10の作用について説明する。
第2の電池モジュール20Bを第1の電池モジュール20Aに積層するときには、第2の電池ホルダ30Bの各脚部35,36を第1の電池ホルダ30Aの各突出部41,42の間に嵌め合わせる。これにより、第2の電池モジュール20Bの位置決めが行われ、更に、第2の電池モジュール20Bの鉛直方向及び角型電池21の幅方向への位置ずれが抑制される。
【0032】
このとき、第2の電池モジュール20Bは、第1の電池ホルダ30Aの突出部41,42及び突起部43によって支持される。第2の電池モジュール20Bの荷重が突出部41,42に集中すると、突出部41,42の変形や破損を招くおそれがある。突出部41,42に加え、突起部43でも第2の電池モジュール20Bを支持することで、第2の電池モジュール20Bの荷重は、突出部41,42と突起部43に分散される。本実施形態において、突起部43の下面には、カバー部材50の延設部52の上面が当接している。このため、突起部43に加わる荷重は、カバー部材50にも分散される。そして、カバー部材50は第1の電池ホルダ30Aの壁部材46及び柱部材47に支持されているため、カバー部材50に加わる荷重は、壁部材46及び柱部材47にも分散される。
【0033】
カバー部材50を電池ホルダ30の第1の突出部41と第2の突出部42との間に設ける際には、第1の突出部41及び第2の突出部42の延設方向からカバー部材50を第1の突出部41と第2の突出部42の間に挿入する。このとき、突起部43の上面を傾斜面44とすることで、カバー部材50と突起部43が係止しにくく、カバー部材50を容易に取り付けることができる。また、突起部43に支持される各脚部35,36に突起部43の傾斜面44と面接触する傾斜面37,38を設けることで、第1の突出部41と第2の突出部42に荷重が集中することを抑制している。
【0034】
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)積層配置される電池モジュール20のうち、鉛直方向上方に配置される電池モジュール20は、鉛直方向下方に配置される電池モジュール20の電池ホルダ30の第1の突出部41、第2の突出部42及び各突出部41,42に設けられた突起部43によって鉛直方向下方から支持されている。このため、鉛直方向上方に配置される電池モジュール20の荷重は、第1の突出部41及び第2の突出部42に加え、突起部43にも分散されるため、突出部41,42が変形したり破損したりすることが抑制されている。したがって、電池モジュール20の積層状態が維持されやすい。また、突起部43によって、カバー部材50が鉛直方向上方に移動することを規制することができる。
【0035】
(2)突起部43の下面には、カバー部材50の延設部52の上面が当接している。このため、突起部43に加わる荷重は、カバー部材50にも分散されている。したがって、突出部41,42が変形したり破損したりすることが更に抑制されている。
【0036】
(3)支持部材として、電池ホルダ30に設けられる突出部41,42を用いている。このため、角型電池21を保持する電池ホルダ30と、支持部材を別途設ける場合に比べて、部品点数の増加が抑制されている。
【0037】
(4)電池ホルダ30の突起部43の上面は、傾斜面44となっているため、カバー部材50が突起部43の上面と係止しにくく、カバー部材50を突起部43と電池ホルダ30との間に取り付けやすい。また、電池ホルダ30の脚部35,36には、突起部43の傾斜面44と面接触する傾斜面37,38が設けられているため、突出部41,42に荷重が集中することが抑制されている。したがって、突出部41,42が変形することが好適に抑制される。
【0038】
(5)積層される電池モジュール20の荷重によって突起部43が変形しないように、突起部43そのものの大きさを大きくして、突起部43の変形を抑制することも考えられる。本実施形態では、突起部43がカバー部材50によって下方から支持される構成であるため、突起部43にかかる荷重をカバー部材50によって分散させることができる。したがって、突起部43そのものを大型化する必要がない。
【0039】
(6)鉛直方向下方に配置される電池ホルダ30は、第1の突出部41及び第2の突出部42に設けられる突起部43によって鉛直方向上方に配置される電池モジュール20を支持している。このため、第1の突出部41と第2の突出部42の間に、リレー61や電池ECU63を収容するための収容スペースAを確保することができる。このため、電池パック10の小型化が図られる。
【0040】
(7)カバー部材50を電池ホルダ30に保持させる突起部43を、電池モジュール20を支持する部材として兼用している。このため、カバー部材50を電池ホルダ30に保持させる部材と、電池モジュール20を支持する部材を別々に設ける必要がない。
【0041】
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、カバー部材として角型電池21を被覆するカバー部材50を用いたが、これに限られない。例えば、リレー61(電子部品)を覆うリレー用カバー62や、電池ECU63(電子部品)を覆うECU用カバー64であってもよい。この場合、リレー用カバー62や、ECU用カバー64が突起部43の下面に当接するようにする。
【0042】
○ 実施形態において、突起部43は、第1の突出部41又は第2の突出部42のいずれかにのみ設けられていてもよい。
○ 実施形態において、カバー部材50は、突起部43と当接していなくてもよい。すなわち、カバー部材50と突起部43が離間して設けられていてもよい。この場合、カバー部材50が鉛直方向上方に移動したときに、突起部43にカバー部材50が
○ 実施形態において、支持部材は、電池ホルダ30と別体でもよい。
【0043】
○ 実施形態において、角型電池21は、電池ホルダ30に保持されていなくてもよい(電池ホルダ30が設けられていなくてもよい)。この場合、積層配置される電池モジュール20の各角型電池21同士の間には、支持部材が設けられる。
【0044】
○ 実施形態において、支持部材の形状は、柱状など、電池モジュール20を支持できる形状であれば、どのような形状であってもよい。
○ 実施形態において、一対の支持部材(第1の突出部41及び第2の突出部42)を用いたが、第1の突出部41又は第2の突出部42のいずれかのみが設けられていてもよい。この場合、第1の突出部41(ケース11側の突出部)を設けず、第2の突出部42のみを設けることが好ましい。電池モジュール20において、第1の突出部41が設けられる側は、ブラケット24によってケース11に固定されるため、第2の突出部42に比べて電池モジュール20の荷重がかかりにくい。このため、荷重のかかりやすい第2の突出部42を設けることで、電池モジュール20を適切に支持することができる。
【0045】
○ 実施形態において、突起部43は、鉛直方向と直交する方向に突出させたが、鉛直方向と交わる方向に突出していればよく、電池モジュール20の荷重を受圧でき、かつ、カバー部材50の鉛直方向上方への移動を規制できる範囲内で突出方向を変更してもよい。すなわち、突起部43は、突出部41,42におけるカバー部材50が設けられる側の面に設けられる。
【0046】
○ 実施形態において、最も鉛直方向上方に配置される電池モジュール20の電池ホルダ30には、突起部43が設けられなくてもよい。
○ 実施形態において、カバー部材50の延設部52は、突起部43から若干離間していてもよい。そして、第2の電池モジュール20Bの荷重によって突起部43が変形し、この変形によってカバー部材50の延設部52に当接してもよい。すなわち、突起部43は、電池モジュール20の故障などに影響を与えない範囲内で変形が許容されており、許容された変形量を超えて変形することを抑止できればよく、許容された変形量を超える前の段階で、突起部43とカバー部材50が接すればよい。
【0047】
○ 実施形態において、各脚部35,36は、突起部43と直接接していなくてもよく、各脚部35,36と突起部43との間に緩衝材や両突起部43間に延びる板材などが設けられていてもよい。
【0048】
○ 実施形態において、カバー部材50の延設部52は、突起部43と直接接していなくてもよく、延設部52と突起部43との間に緩衝材や両突起部43間に延びる板材などが設けられていてもよい。
【0049】
○ 実施形態において、電池セルは、円筒型電池や、ラミネート型の電池であってもよい。
○ 実施形態において、突起部43の上面は平坦面であってもよい。この場合、カバー部材50を容易に取り付けられるような機構を別途設けることが好ましい。
【0050】
○ 実施形態において、電池ホルダ30の各突出部41,42及び突起部43は、一部の電池ホルダ30にのみ設けられていてもよい。例えば、各突出部41,42及び突起部43を有する電池ホルダ30と、各突出部41,42及び突起部43を有さない電池ホルダ30が交互に配置されてもよい。