(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、鉛直方向に延びる部材に電池モジュールを設置すると、電池モジュールは、重力の影響によって鉛直方向下方に傾くおそれがある。電池モジュールが、鉛直方向下方に傾くと、その一部が背面板から離れてしまうおそれがある。
【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、鉛直方向に延びる部材に設置された電池モジュールの鉛直方向下方への傾き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、鉛直方向に延びる壁部材と、前記壁部材に設置される電池モジュールと、前記電池モジュールと前記壁部材との間に設けられる弾性部材と
、前記弾性部材における前記電池モジュールと前記壁部材との間に挟まれる介在部
とを備え、前記介在部は、前記電池モジュールを前記壁部材に設置する前において、前記介在部を鉛直方向の中心で二分割したときの鉛直方向下部の体積が鉛直方向上部の体積よりも大き
く、前記電池モジュールを前記壁部材に設置した後において、前記電池モジュールからの圧力によって、厚み方向に潰された状態で前記電池モジュールと前記壁部材との間に保持されていることを要旨とする。
【0007】
これによれば、弾性部材を介して壁部材に設置された電池モジュールが鉛直方向下方に傾こうとすると、介在部の鉛直方向下部に荷重がかかる。そして、この荷重によって介在部の鉛直方向下部が潰される。鉛直方向下部の体積は、鉛直方向上部の体積に比べて大きいため、電池モジュールによって潰されても、鉛直方向下部と鉛直方向上部の厚みに偏りが生じにくい。すなわち、荷重がかかりやすい部分の体積を大きくすることで、電池モジュールを壁部材に固定したときの弾性部材の厚みの偏りを少なくしている。このため、壁部材に設置された電池モジュールが鉛直方向下方に傾くことを抑制することができる。
【0008】
また、前記弾性部材は、熱伝導部材であることが好ましい。
これによれば、電池モジュールで発した熱を壁部材に放熱させやすい。このため、電池モジュールを効率よく冷却することができる。
【0009】
また、前記壁部材は、産業車両に搭載されるカウンタウェイトであることが好ましい。
これによれば、産業車両に設けられるカウンタウェイトを壁部材として利用することができる。産業車両に元から備わっているカウンタウェイトを壁部材として利用することで、壁部材を別途用意する必要がなく、部品点数の増加が抑制されている。
【0010】
上記課題を解決する電池パックは、鉛直方向に延びる壁部材と、前記壁部材に設置される電池モジュールと、前記電池モジュールと前記壁部材との間に設けられるとともに、前記壁部材と前記電池モジュールに接合された弾性部材と、を備え、前記弾性部材における前記電池モジュールと前記壁部材との間に挟まれる介在部は、該介在部を鉛直方向の中心で二分割したときの鉛直方向下部の体積密度が鉛直方向上部の体積密度よりも大きいことを要旨とする。
【0011】
これによれば、荷重がかかりやすい鉛直方向下部の体積密度を鉛直方向上部よりも大きくすることで、弾性部材の厚みの偏りが少なくなり、電池モジュールが鉛直方向下方へ傾くことを抑制することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、鉛直方向に延びる部材に設置された電池モジュールの鉛直方向下方への傾きを抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、電池パックをフォークリフトに搭載される電池パックに具体化した一実施形態について説明する。以下の説明において「前」「後」「左」「右」「上」「下」は、フォークリフトの運転者がフォークリフトの前方を向いた状態を基準とした場合の「前」「後」「左」「右」「上」「下」を示すものとする。
【0015】
図1に示すように、産業車両としてのフォークリフト10の車体11の前下部には駆動輪12が設けられているとともに、車体11の後下部には操舵輪13が設けられている。また、車体11の前部には、荷役装置が設けられている。荷役装置を構成するマスト14は、車体11の前部に立設されているとともに、当該マスト14にはリフトブラケット15を介して左右一対のフォーク16が設けられている。そして、フォーク16は、マスト14に連結されたリフトシリンダ17の駆動により、リフトブラケット15とともに昇降される。また、フォーク16は、マスト14に連結されたティルトシリンダ18の駆動により、マスト14とともに傾動される。フォーク16には、積荷19が搭載される。車体11には、駆動輪12の駆動源となる走行用モータM1と、フォーク16の駆動源となる荷役用モータM2が搭載されている。
【0016】
また、車体11の中央には、運転室20が設けられている。運転室20には、作業者(運転者)が着座可能な運転シート21が設けられている。運転シート21の前方にはハンドル22が設けられている。運転室20の下部には、電池パック30が搭載されている。以下、電池パック30について詳細に説明を行う。
【0017】
図2に示すように、電池パック30は、フォーク16に搭載される積荷19とつりあいをとるためのカウンタウェイト31を備えている。カウンタウェイト31は、直方体状をなすウェイト部32と、ウェイト部32の短手方向一端32aからウェイト部32の厚み方向に立設されるとともに、ウェイト部32の長手方向一端32cから長手方向他端32dに亘って延びる矩形板状のウェイト本体33とからなる。換言すれば、ウェイト部32は、ウェイト本体33の基端からウェイト本体33の厚み方向に立設されている。ウェイト本体33は、鉛直方向に延びており、壁部材に相当する。ウェイト本体33の先端(ウェイト本体33の基端とは反対側の端部)には、ウェイト本体33を該ウェイト本体33の厚み方向に切り欠いた切欠部35が形成されている。本実施形態において、カウンタウェイト31は、例えば、鉄などの金属材料から形成されている。
【0018】
ウェイト部32の短手方向他端32bには、ウェイト本体33から離間して設けられる逆U字状のフレーム41がウェイト部32から立設されている。フレーム41は、ウェイト部32の上面における短手方向他端32bの2つの角部から立設された第1の柱部43及び第2の柱部44と、第1の柱部43及び第2の柱部44の上端部(ウェイト部32と接合される端部と反対側の端部)を繋ぐ基部42と、からなる。つまり、電池パック30は、ウェイト部32の短手方向他端32b側に、ウェイト部32とフレーム41によって囲まれた正面開口部30aを有する。なお、電池パック30において、この正面開口部30aは、矩形板状をなす蓋部材46によって閉塞されている。
【0019】
各柱部43,44の立設方向への長さ(各柱部43,44の長手方向の長さ)は、ウェイト部32の上面から、ウェイト本体33の先端面までの最短の長さと同一となっており、フレーム41の上面とウェイト本体33の上面には、天板47が支持されている。この天板47によって、ウェイト本体33とフレーム41との間の開口部(図示せず)が閉塞されている。更に、電池パック30は、ウェイト部32の長手方向一端32c側に、ウェイト本体33と、ウェイト部32と、第1の柱部43と、天板47によって囲まれた一端側開口部30bを有する。また、電池パック30は、ウェイト部32の長手方向他端32d側に、ウェイト本体33と、ウェイト部32と、第2の柱部44と、天板47によって囲まれた他端側開口部30cを有する。なお、一端側開口部30b及び他端側開口部30cは、矩形板状の蓋部材45によって閉塞されている。
【0020】
ウェイト本体33の厚み方向一端面は電池モジュール60が設置される設置面33aとされている。設置面33aには、電池モジュール60が複数設けられている。電池モジュール60は、ウェイト本体33の長手方向に間隔を空けて2組設けられるとともに、各組は、それぞれ、ウェイト本体33の短手方向に電池モジュール60を3個並べて構成されている。
【0021】
切欠部35には、矩形平板状をなす載置板36が固定されている。載置板36上には、電池モジュール60の制御を行う制御機器が収容される収容ケース37及びリレーや配線などが収容されるジャンクションボックス38が配設されている。
【0022】
図3に示すように、電池モジュール60は、角型電池61が、電池ホルダ62に保持された状態で並設されるとともに、隣り合う角型電池61の間に伝熱プレート63が介装されている。電池モジュール60において、角型電池61の並設方向両端にはエンドプレート64が設けられている。
【0023】
各エンドプレート64の外面(電池モジュール60と対向する面と反対側の面)には、ブラケット65が固定されている。そして、ブラケット65を挿通したボルトBが、ウェイト本体33に螺合されることで、電池モジュール60は、ウェイト本体33に接合されている。
【0024】
図3及び
図4に示すように、各電池モジュール60と、ウェイト本体33との間には、熱伝導部材70が設けられている。熱伝導部材70は、矩形状をなすシートである。熱伝導部材70は、長手方向及び短手方向が、ウェイト本体33の長手方向及び短手方向と一致するようにウェイト本体33と電池モジュール60に挟まれている。熱伝導部材70は、全体がウェイト本体33と各電池モジュール60との間に挟まれており、熱伝導部材70全体がウェイト本体33と電池モジュール60との間に挟まれる介在部となっている。熱伝導部材70は、弾性力を有する弾性部材であり、また、熱伝導率の良好な部材(thermal interface material:TIM)である。例えば、シリコンゴムなどに、熱伝導率の良好なフィラーなどを混合させたものである。
【0025】
熱伝導部材70は、電池モジュール60がウェイト本体33に固定されることで、ウェイト本体33に向けて押しつけられている。これにより、熱伝導部材70は、電池モジュール60からの圧力によって、熱伝導部材70の厚み方向に潰されるとともに、ウェイト本体33と電池モジュール60(電池モジュール60においてウェイト本体33と対向する部分)に密着している。すなわち、熱伝導部材70は、ウェイト本体33及び電池モジュール60に接合されている。
【0026】
次に、電池モジュール60をウェイト本体33に取り付ける工程について説明する。
図5(a)に示すように、まず、ウェイト本体33と電池モジュール60の間に、熱伝導部材70を配設する。熱伝導部材70は、例えば、ウェイト本体33に設けられていてもよいし、電池モジュール60に設けられていてもよい。
【0027】
電池モジュール60がウェイト本体33に取り付けられる前において、熱伝導部材70の厚みは、短手方向に向けて徐々に厚くなっている。そして、熱伝導部材70は、熱伝導部材70の厚みが鉛直方向下方に向けて厚くなっていくように(熱伝導部材70の短手方向と鉛直方向が一致するように)設けられる。熱伝導部材70を鉛直方向の中心Cで二分割すると、鉛直方向下部71は、鉛直方向上部72よりも平均の厚みが厚くなっている。鉛直方向下部71及び鉛直方向上部72の長手方向及び短手方向の寸法は同一であるため、鉛直方向下部71の体積は、鉛直方向上部72の体積よりも大きくなっている。
【0028】
図5(b)に示すように、電池モジュール60がウェイト本体33に固定されると(ブラケット65を介してボルトBがウェイト本体33に螺合されると)、熱伝導部材70は、ウェイト本体33に押しつけられる。このとき、電池モジュール60には、重力によって鉛直方向下方に向けた力が作用する。電池モジュール60がウェイト本体33に固定されていることで、この力は、熱伝導部材70に作用する。具体的にいえば、電池モジュール60は、鉛直方向下部71がウェイト本体33に向けて近づこうとし、鉛直方向上部72がウェイト本体33から離れようとする。すなわち、熱伝導部材70は、鉛直方向上部72に比べて、鉛直方向下部71が電池モジュール60から強く押しつけられている。鉛直方向下部71は、電池モジュール60によって潰されるが、鉛直方向下部71の体積は、鉛直方向上部72よりも大きいため、電池モジュール60によって潰されても、所定の厚みが確保される。この所定の厚みは、鉛直方向下部71の体積や、厚みによって異なるものであるが、鉛直方向下部71の体積が、鉛直方向上部72の体積以下の場合に比べて厚くなっている。
【0029】
図5(c)に示すように、熱伝導部材70は、鉛直方向下部71が鉛直方向上部72よりも潰されることで、鉛直方向下部71と鉛直方向上部72の厚みが均一となる。そして、鉛直方向下部71が鉛直方向上部72よりも潰されることで、鉛直方向下部71の体積密度が、鉛直方向上部72の体積密度よりも大きくなっている。なお、体積密度が大きいほうが重量も重くなり、鉛直方向下部71の重量は、鉛直方向上部72の重量よりも重くなっている。
【0030】
次に、本実施形態における電池パック30の作用について説明する。
上記したように、熱伝導部材70は、電池モジュール60をウェイト本体33に取り付ける前において、鉛直方向下部71の厚みが、鉛直方向上部72の厚みよりも厚くなっている。これにより、鉛直方向下部71の体積は、鉛直方向上部72の体積よりも大きくなっている。このため、電池モジュール60がウェイト本体33に固定されると、熱伝導部材70の厚みは均一になり、熱伝導部材70の厚みが不均一になることによる電池モジュール60の鉛直方向下方への傾きが抑制されている。
【0031】
走行用モータM1や、荷役用モータM2を駆動するときや、角型電池61を充電するときには、角型電池61が発熱する。この熱は、伝熱プレート63及び電池ホルダ62を介してウェイト本体33に伝導する。このとき、電池モジュール60及びウェイト本体33の間には、熱伝導部材70が設けられているため、電池モジュール60からウェイト本体33に熱が伝わりやすい。
【0032】
なお、熱伝導部材70には、継続的に荷重が加わるため、経年に伴い、電池モジュール60をウェイト本体33から取り外しても、元の形状に復元せず、均一な厚みの状態に維持される場合がある。このような場合であっても、熱伝導部材70においては、鉛直方向下部71に鉛直方向上部72よりも荷重がかかるため、熱伝導部材70の劣化具合を調べることで、電池モジュール60をウェイト本体33に取り付ける前に、どのような形状であったかを判断することができる。
【0033】
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)ウェイト本体33と電池モジュール60の間には、熱伝導部材70が設けられている。電池モジュール60がウェイト本体33に取り付けられる前において、熱伝導部材70は、鉛直方向下部71の体積が、鉛直方向上部72の体積よりも大きい。このため、電池モジュール60によって鉛直方向下部71に、鉛直方向上部72よりも荷重がかかることで、鉛直方向下部71の厚みと、鉛直方向上部72の厚みの差は小さくなる。したがって、電池モジュール60がウェイト本体33に取り付けられている状態で、熱伝導部材70の厚みは均一となり、熱伝導部材70の厚みが偏ることによる電池モジュール60の鉛直方向下方への傾きが抑制されている。そして、電池モジュール60の鉛直方向下方への傾きが抑制されることで、電池モジュール60の鉛直方向上部と、熱伝導部材70の鉛直方向上部72とが剥離することが抑制されている。したがって、電池モジュール60で発した熱が、ウェイト本体33に伝導しやすく、電池モジュール60を冷却しやすい。
【0034】
(2)また、本実施形態のように、電池モジュール60を積層配置した場合、鉛直方向上方の電池モジュール60が鉛直方向下方に傾くと、鉛直方向下方に傾いた電池モジュール60の鉛直方向下方に位置する電池モジュール60を押圧し、荷重がかかる。この結果、電池モジュール60全体が傾いて、配線が分断されたりするおそれがある。電池モジュール60の鉛直方向下方への傾きを抑制することで、積層配置された電池モジュール60のうち、鉛直方向上方に位置する電池モジュール60が鉛直方向下方に位置する電池モジュール60を押圧することを抑制している。これにより、鉛直方向下方に位置する電池モジュール60に荷重がかかることが抑制されている。
【0035】
(3)電池モジュール60とウェイト本体33の間に設けられる弾性部材として、熱伝導部材70を用いている。このため、電池モジュール60(角型電池61)の発熱時には、電池モジュール60で発した熱が、ウェイト本体33に伝わりやすく、電池モジュール60(角型電池61)で発した熱を放熱させやすい。このため、角型電池61を効率よく冷却することができる。
【0036】
(4)鉛直方向に延びる壁部材として、ウェイト本体33(カウンタウェイト31の一部)を用いている。カウンタウェイト31は、フォークリフト10に元から備わっている部材であり、このカウンタウェイト31の一部を壁部材として利用することで、壁部材を別途設ける必要がない。このため、部品点数が増加することが抑制されている。
【0037】
(5)鉛直方向下部71の体積密度が、鉛直方向上部72の体積密度よりも大きくなっている。このため、電池モジュール60がウェイト本体33に取り付けられた状態で、熱伝導部材70の厚みが偏りにくく、電池モジュール60が鉛直方向下方に傾くことが抑制されている。
【0038】
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
○
図6に示すように、鉛直方向の全体にわたって厚みが均一な第1の熱伝導部材81の鉛直方向下部に、鉛直方向の全体にわたって厚みが均一な第2の熱伝導部材82を重ねてもよい。この場合、第1の熱伝導部材81と、第2の熱伝導部材82を含む全体が一つの熱伝導部材80となる。そして、熱伝導部材80においては、第2の熱伝導部材82が重ねられた鉛直方向下部の体積が、鉛直方向上部の体積よりも大きくなる。
【0039】
○
図7に示すように、熱伝導部材90は、凸部91と凹部92が交互に形成されるとともに、凸部91の体積が、鉛直方向下部に位置する凸部91の体積ほど大きくなってもよい。
【0040】
○ 実施形態において、電池モジュール60がウェイト本体33に取り付けられた後の厚みは、鉛直方向にわたって均一の厚みとなっているが、これに限られない。鉛直方向下部71の厚みが鉛直方向上部72の厚みに比べて若干厚くてもよいし、若干薄くてもよい。すなわち、熱伝導部材70として、電池モジュール60が接合される前の状態で、鉛直方向の全体にわたって厚みが均一なものを用いる場合に比較して、電池モジュール60をウェイト本体33に接合した後の熱伝導部材70の厚みの偏りが抑制されていればよい。
【0041】
○ 実施形態において、熱伝導部材70として、シート状のものを用いたが、液状で、硬化性の熱伝導部材を用いてもよい。
○ 実施形態において、弾性部材として、熱伝導部材以外を用いてもよい。例えば、フィラーなどが混合されていないゴムなどを用いてもよい。
【0042】
○ 実施形態において、電池モジュール60をウェイト本体33に設置する前において、鉛直方向下部71と鉛直方向上部72の厚みが同じで、鉛直方向下部71の体積密度が鉛直方向上部72の体積密度よりも大きい熱伝導部材を用いてもよい。例えば、鉛直方向下部71と鉛直方向上部72を異なる体積密度の材料(熱伝導部材)から形成してもよい。すなわち、鉛直方向下部71を形成する材料(熱伝導部材)として、鉛直方向上部72を形成する材料(熱伝導部材)よりも体積密度が大きい材料を用いればよい。
【0043】
○ 実施形態において、熱伝導部材70の一部を介在部としてもよい。熱伝導部材70の一部が介在部となる場合には、電池モジュール60をウェイト本体33に設置する前において、介在部を鉛直方向の中心で二分割したときの鉛直方向下部の体積が鉛直方向上部の体積よりも大きくなる。
【0044】
○ 実施形態において、壁部材としてカウンタウェイト31のウェイト本体33以外を用いてもよい。例えば、筐体に電池モジュール60を固定して電池パック30を構成する場合には、鉛直方向に延びる筐体の側壁が壁部材となる。
【0045】
○ 実施形態において、ウェイト部32の形状は、どのような形状であってもよい。同様に、ウェイト本体33の形状も、どのような形状であってもよい。例えば、平面視円形状や、三角形状や四角形状などの多角形状であってもよい。
【0046】
○ 実施形態において、電池モジュール60は、円筒型電池や、ラミネート型の電池を並設した電池モジュールであってもよい。
○ 実施形態において、角型電池61は、電池ホルダ62に保持されていなくてもよい。すなわち、電池モジュール60は、電池ホルダ62を備えていなくてもよい。また、電池モジュール60は、伝熱プレート63を備えていなくてもよい。
【0047】
○ 実施形態において、カウンタウェイト31は、ウェイト本体33のみから構成されていてもよい。
○ パワーショベル(産業車両)に設けられるカウンタウェイトを壁部材としてもよい。
【0048】
○ 実施形態において、蓋部材46に支持部を設けて、電池モジュール60を支持してもよい。これによれば、電池モジュール60を挟持して支持できるので、より適切に電池モジュール60が鉛直方向下方に傾くことを抑制することができる。
【0049】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)鉛直方向に延びる壁部材と、前記壁部材に接合される電池モジュールと、前記電池モジュールと前記壁部材との間に設けられる弾性部材とを備え、前記弾性部材は、鉛直方向の中心で二分割したときの鉛直方向下部の体積が鉛直方向上部の体積よりも大きい介在部を有し、前記介在部を、前記壁部材と前記弾性部材の間に介在させた後に前記電池モジュールを前記壁部材に接合したことを特徴とする電池パック。