特許 6103192 電池パック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6103192

(24)【登録日】2017年3月10日

(45)【発行日】2017年3月29日

(54)【発明の名称】電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/10 20060101AFI20170316BHJP

   B66F 9/075 20060101ALI20170316BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 K

   H01M2/10 S

   B66F9/075 C

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-286279(P2012-286279)

(22)【出願日】2012年12月27日

(65)【公開番号】特開2014-127465(P2014-127465A)

(43)【公開日】2014年7月7日

【審査請求日】2015年1月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(72)【発明者】

【氏名】植田 浩生

(72)【発明者】

【氏名】加藤 崇行

(72)【発明者】

【氏名】渡▲辺▼ 慎太郎

(72)【発明者】

【氏名】大石 英史

(72)【発明者】

【氏名】酒井 崇

(72)【発明者】

【氏名】守作 直人

(72)【発明者】

【氏名】前田 和樹

(72)【発明者】

【氏名】山口 敦

【審査官】 ▲高▼橋 真由

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２０２０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１６３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００３９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７２５２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉛直方向に積層配置された複数の電池モジュールと、
鉛直方向に立設され、ブラケットを介して前記複数の電池モジュールの各々が固定される１つの板状部材と、
前記電池モジュールの鉛直方向上方への移動を規制する移動規制部材と、を備え、
前記移動規制部材は、一端が前記複数の電池モジュールのうち最も鉛直方向上方に位置する電池モジュールと接合されるとともに、前記一端より鉛直方向下方に位置する他端が前記複数の電池モジュールとは異なる部材に固定されており、
前記複数の電池モジュールとは異なる部材は、底部を有し、
前記複数の電池モジュールは、前記底部上に配設され、
前記移動規制部材の前記他端は、前記底部と接合されていることを特徴とする電池パック。

【請求項2】

前記移動規制部材は、前記複数の電池モジュールのうち最も鉛直方向上方に位置する電池モジュールのみと接合され、それより鉛直方向下方に位置する電池モジュールとは接合されていない請求項１に記載の電池パック。

【請求項3】

前記電池モジュールは、角型電池がその厚み方向に並設されてなり、
前記移動規制部材の前記一端は、前記複数の電池モジュールのうち最も鉛直方向上方に位置する電池モジュールにおける前記角型電池の並設方向の端面と接合される請求項１又は請求項２に記載の電池パック。

【請求項4】

前記複数の電池モジュールとは異なる部材は、産業車両に搭載されるカウンタウェイトであることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池モジュールを鉛直方向に積層配置した電池パックに関する。

【背景技術】

【0002】

鉛直方向に積層配置された電池モジュールを有する電池パックとしては、例えば、特許文献１に記載の二次電池装置が挙げられる。特許文献１に記載の二次電池装置は、複数の電池積層アッセンブリを備えている。電池積層アッセンブリは、床板と、床板から立設された背面板と、床板上に固定されたベース板とを有している。ベース板上には、電池モジュールが載置されている。電池モジュールは、背面板に当接している。ベース板の縁部には、電池モジュールを挟むように側面板が立設されている。電池モジュール上には、パッキンを介してベース板、側面板、背面板が設けられ、このベース板上に電池モジュールが載置されることで、電池モジュールが積層配置されている。電池積層アッセンブリは、水平方向に並べて２つ配置されている。そして、隣り合う側面板同士は、連結金具により連結されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−５４３５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、二次電池装置に振動が生じると、電池モジュールが鉛直方向上方に向けて移動するおそれがある。電池モジュールが鉛直方向上方に向けて移動すると、電池モジュールに衝撃が加わる。このため、電池モジュールの鉛直方向上方への移動を規制することが望まれている。

【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、電池モジュールの鉛直方向上方への移動を規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、鉛直方向に積層配置された複数の電池モジュールと、鉛直方向に立設され、ブラケットを介して前記複数の電池モジュールの各々が固定される１つの板状部材と、前記電池モジュールの鉛直方向上方への移動を規制する移動規制部材と、を備え、前記移動規制部材は、一端が前記複数の電池モジュールのうち最も鉛直方向上方に位置する電池モジュールと接合されるとともに、前記一端より鉛直方向下方に位置する他端が前記複数の電池モジュールとは異なる部材に固定されており、前記複数の電池モジュールとは異なる部材は、底部を有し、前記複数の電池モジュールは、前記底部上に配設され、前記移動規制部材の前記他端は、前記底部と接合されていることを要旨とする。

【0007】

これによれば、移動規制部材によって、電池モジュールの鉛直方向上方への移動が規制される。移動規制部材は、電池モジュールとは異なる部材に固定されるため、電池モジュールが鉛直方向上方に移動しようとしたときに、移動規制部材に鉛直方向上方への荷重がかかっても、移動規制部材がこの荷重によって鉛直方向上方に移動することが規制されている。したがって、電池モジュールの鉛直方向上方への移動を規制できる。

【0008】

また、これによれば、電池モジュールとは異なる部材の底部に電池モジュールを配設することができる。

【0010】

また、これによれば、移動規制部材の他端が底部と接合されることで、移動規制部材の鉛直方向への移動が規制される。
上記電池パックについて、前記移動規制部材は、前記複数の電池モジュールのうち最も鉛直方向上方に位置する電池モジュールのみと接合され、それより鉛直方向下方に位置する電池モジュールとは接合されていない。
これによれば、電池モジュールに移動規制部材を固定する工程が少なくなり、また、移動規制部材を電池モジュールに固定するための部材（例えば、ボルト）の増加を抑制することができる。
上記電池パックについて、前記電池モジュールは、角型電池がその厚み方向に並設されてなり、前記移動規制部材の前記一端は、前記複数の電池モジュールのうち最も鉛直方向上方に位置する電池モジュールにおける前記角型電池の並設方向の端面と接合される。

【0011】

上記電池パックについて、前記複数の電池モジュールとは異なる部材は、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、産業車両に搭載されているカウンタウェイトを、移動規制部材を固定するための部材として兼用することができる。このため、カウンタウェイトとは別体として移動規制部材を固定するための部材を設ける場合に比べ、部品点数が増加する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、電池モジュールの鉛直方向上方への移動を規制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態のフォークリフトを示す概略側面図。

【図2】実施形態の電池パックを示す斜視図。

【図3】実施形態の電池モジュールを示す斜視図。

【図4】実施形態の電池モジュールを示す図３の４−４線断面図。

【図5】実施形態の電池パックを示す断面図。

【図6】実施形態の電池パックを示す正面図。

【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、ケース３１に収容されている。ケース３１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３２を備えている。カウンタウェイト３２は、直方体状をなすウェイト部３３と、ウェイト部３３の短手方向一端３３ａからウェイト部３３の厚み方向に立設されるとともに、ウェイト部３３の長手方向一端３３ｃから長手方向他端３３ｄに亘って延びる矩形板状のウェイト本体３４とからなる。換言すれば、ウェイト部３３は、ウェイト本体３４の基端からウェイト本体３４の厚み方向に立設されている。本実施形態において、ウェイト本体３４は、鉛直方向に立設されている。ウェイト本体３４の先端（ウェイト本体３４の基端とは反対側の端部）には、ウェイト本体３４を該ウェイト本体３４の厚み方向に切り欠いた切欠部３５が形成されている。

【0018】

ウェイト部３３の短手方向他端３３ｂには、ウェイト本体３４から離間して設けられる逆Ｕ字状のフレーム４０がウェイト部３３から立設されている。フレーム４０は、ウェイト部３３の上面における短手方向他端３３ｂの縁部の２つの角部から立設された第１の柱部４１及び第２の柱部４２と、第１の柱部４１及び第２の柱部４２の上端部（ウェイト部３３と接合される端部と反対側の端部）を繋ぐ基部４３と、からなる。つまり、ケース３１は、ウェイト部３３の短手方向他端３３ｂ側に、ウェイト部３３とフレーム４０によって囲まれた正面開口部３０ａを有する。なお、ケース３１において、この正面開口部３０ａは、矩形板状をなす蓋部材４４によって閉塞されている。

【0019】

各柱部４１，４２の立設方向への長さ（各柱部４１，４２の長手方向の長さ）は、ウェイト部３３の上面から、ウェイト本体３４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４０の上面とウェイト本体３４の上面には、天板４５が支持されている。この天板４５によって、ウェイト本体３４とフレーム４０との間の開口部（図示せず）が閉塞されている。更に、ケース３１は、ウェイト部３３の長手方向一端３３ｃ側に、ウェイト本体３４と、ウェイト部３３と、第１の柱部４１と、天板４５によって囲まれた一端側開口部３０ｂを有する。また、ケース３１は、ウェイト部３３の長手方向他端３３ｄ側に、ウェイト本体３４と、ウェイト部３３と、第２の柱部４２と、天板４５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は、一端側蓋部材４６によって閉塞され、他端側開口部３０ｃは、他端側蓋部材４７によって閉塞されている。そして、カウンタウェイト３２、フレーム４０、天板４５及びそれぞれの蓋部材４４，４６，４７でケース３１が形成されている。

【0020】

切欠部３５の上面には、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、後述する電池モジュール５１，５２，５３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。

【0021】

ウェイト本体３４の厚み方向の一面（ケース３１の内面）は電池モジュール５１，５２，５３が設置される設置面３４ａとされている。設置面３４ａには、ウェイト本体３４の短手方向に第１の電池モジュール５１、第２の電池モジュール５２及び第３の電池モジュール５３が並べられた電池列が、ウェイト本体３４の長手方向に二組設けられている。第１の電池モジュール５１は、最も鉛直方向下方に設けられており、ウェイト部３３の上面に載置されている。第２の電池モジュール５２は、第１の電池モジュール５１に載置されており、最も鉛直方向上方に設けられる第３の電池モジュール５３は、第２の電池モジュール５２に載置されている。これにより、各電池モジュール５１，５２，５３は、鉛直方向に積層配置されている。したがって、本実施形態において、ウェイト部３３が底部となる。

【0022】

図３及び図４に示すように、各電池モジュール５１，５２，５３は、電池ホルダ５４に保持された角型電池５５が角型電池５５の厚み方向に並設されている。各角型電池５５の間には、角型電池５５の発する熱をカウンタウェイト３２に伝導させる伝熱プレート５６が設けられている。電池モジュール５１，５２，５３において、角型電池５５の並設方向の両端には、エンドプレート５７が設けられている。エンドプレート５７には、ブラケット５８が固定され、このブラケット５８がウェイト本体３４に固定されることで、電池モジュール５１，５２，５３は、ウェイト本体３４に固定されている。

【0023】

電池ホルダ５４には、対向して設けられる一対の支持部５４ａが設けられている。支持部５４ａは平板状をなしている。一対の支持部５４ａの間には、断面形状がＵ字状の載置板５９が支持されている。載置板５９には、リレーが収容されるリレー用ケース６０及びＥＣＵが収容されるＥＣＵ用ケース６１が載置されている。

【0024】

図５及び図６に示すように、各電池モジュール５１，５２，５３において、エンドプレート５７には、移動規制部材としての固定部材７０が設けられている。固定部材７０は、矩形状の板部材を折り曲げて形成されている。固定部材７０は、矩形板状の延設部７１を有している。延設部７１は、鉛直方向に延設されており、延設部７１の長手方向と、鉛直方向とは同一方向となっている。延設部７１は、各電池モジュール５１，５２，５３の配列方向に沿って延びている。延設部７１（固定部材７０）の一端７１ｂ（長手方向の一端）は、ボルトＢ１によって第３の電池モジュール５３のエンドプレート５７に固定されている。なお、延設部７１の一端７１ｂが固定部材７０の一端となる。

【0025】

また、固定部材７０は、延設部７１の一端７１ｂより鉛直方向下方に設けられた他端７１ａ（長手方向の他端）に設けられ、延設部７１の厚み方向に延びる締結部７２を有している。そして、締結部７２は、ウェイト部３３上に設けられている。締結部７２、すなわち、延設部７１（固定部材７０）の他端７１ａは、ボルトＢ２によって電池モジュール５１，５２，５３とは異なる部材であるウェイト部３３に固定されている。これにより、締結部７２は、ウェイト部３３に接触するとともに、ウェイト部３３と接合されている。なお、延設部７１の他端７１ａ、すなわち、締結部７２が固定部材７０の他端となる。また、「電池モジュールとは異なる部材」とは、延設部７１（固定部材７０）の他端７１ａを固定することによって、電池モジュールの移動を規制できればよく、例えば、ケース３１、カウンタウェイト３２、フォークリフト１０の車体１１などであってもよい。

【0026】

次に、電池パック３０の作用について説明する。
フォークリフト１０が走行すると、走行に伴いフォークリフト１０が振動する。この振動により、電池パック３０も振動する。電池パック３０が振動すると、各電池モジュール５１，５２，５３が移動しようとする。

【0027】

固定部材７０は、一端７１ｂが最も鉛直方向上方に配置されている第３の電池モジュール５３と接合されるとともに、一端７１ｂより鉛直方向下方に位置する他端７１ａが複数の電池モジュール５１，５２，５３とは異なる部材であるウェイト部３３に固定されている。したがって、第３の電池モジュール５３の鉛直方向上方への移動が規制される。更に、鉛直方向に隣り合う電池モジュール５１，５２，５３同士が互いに接していることで、第３の電池モジュール５３によって、電池モジュール５１，５２が鉛直方向下方に押さえつけられている。このため、第１の電池モジュール５１や、第２の電池モジュール５２が鉛直方向上方へ移動しようとしても、第３の電池モジュール５３によって鉛直方向上方への移動が規制される。

【0028】

したがって、固定部材７０は、第３の電池モジュール５３の鉛直方向上方への移動を規制することで、各電池モジュール５１，５２，５３の鉛直方向上方への移動を規制している。

【0029】

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）固定部材７０によって、電池モジュール５３の鉛直方向上方への移動は規制されている。固定部材７０は、一端７１ｂが最も鉛直方向上方に配置されている第３の電池モジュール５３と接合されるとともに、一端７１ｂより鉛直方向下方に位置する他端７１ａが複数の電池モジュール５１，５２，５３とは異なる部材であるウェイト部３３に固定されている。したがって、第３の電池モジュール５３の鉛直方向上方への移動を規制することができる。

【0030】

（２）カウンタウェイト３２はウェイト部３３を有しているため、このウェイト部３３に第１の電池モジュール５１を載置することができ、ウェイト部３３によって第１の電池モジュール５１を支持することができる。

【0031】

（３）第１の電池モジュール５１は、ウェイト部３３に載置され、第３の電池モジュール５３は、固定部材７０に固定されている。また、固定部材７０は、一端７１ｂが最も鉛直方向上方に配置されている第３の電池モジュール５３と接合されるとともに、一端７１ｂより鉛直方向下方に位置する他端７１ａがウェイト部３３に固定されている。更に、各電池モジュール５１，５２，５３同士は、接している。このため、固定部材７０として、第３の電池モジュール５３の移動のみを規制する部材を用いて各電池モジュール５１，５２，５３の鉛直方向への移動を規制することができる。

【0032】

（４）固定部材７０は、ウェイト部３３と、第３の電池モジュール５３に固定されることで、各電池モジュール５１，５２，５３の移動を規制している。このため、第１の電池モジュール５１及び第２の電池モジュール５２に固定部材７０を固定する必要がなく、電池モジュールに固定部材７０を固定する工程が少なくなり、また、固定部材７０を電池モジュール５１，５２に固定するための部材（例えば、ボルト）の増加を抑制することができる。

【0033】

（５）例えば、鉛直方向に配置される電池モジュール５１，５２，５３同士を個別の固定部材で固定する場合、部品点数が多くなる。本実施形態のように、第３の電池モジュール５３のみを固定する固定部材７０を用いることで、固定部材の増加を抑制することができる。

【0034】

（６）固定部材７０を固定するための部材（電池モジュールとは異なる部材）として、カウンタウェイト３２を用いている。フォークリフト１０に搭載されているカウンタウェイト３２を、固定部材７０を固定するための部材として兼用することで、カウンタウェイト３２と別体として固定部材７０を固定するための部材を用いる場合に比べ、部品点数が削減される。

【0035】

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、各電池モジュール５１，５２，５３同士が直接接していなくてもよい。例えば、各電池モジュール５１，５２，５３同士の間に緩衝材などを介在させてもよい。

【0036】

○ 実施形態において、電池モジュール５１，５２，５３は、ウェイト部３３上に直接載置されているが、ウェイト部３３上に電池モジュール５１，５２，５３を支持する支持部などが設けられ、この支持部を介して電池モジュール５１，５２，５３がウェイト部３３上に載置されていてもよい。すなわち、電池モジュール５１，５２，５３がウェイト部３３上に配設されるとは、ウェイト部３３が電池モジュール５１，５２，５３の荷重を受けることができるように電池モジュール５１，５２，５３が配設されていることを示す。

【0037】

○ 実施形態において、積層配置される各電池モジュール５１，５２，５３同士は、間隔をあけて配置されていてもよい。この場合、ボルトなどによって、各電池モジュール５１，５２，５３のエンドプレート５７と固定部材７０が固定される。

【0038】

○ 実施形態において、固定部材７０は、電池ホルダ５４に固定されていてもよい。
○ 実施形態において、固定部材７０の形状を変更してもよい。
○ 実施形態において、固定部材７０は、接着剤などによって電池モジュール５１，５２，５３や、ウェイト部３３に固定されていてもよい。

【0039】

○ 実施形態において、固定部材７０は、ウェイト部３３と接触する接触部を有していれば、ウェイト本体３４などに固定されていてもよい。例えば、実施形態の締結部７２からウェイト本体３４に延設される延設部を設けて、この延設部をウェイト本体３４に固定してもよい。

【0040】

○ 実施形態において、固定部材７０は、第３の電池モジュール５３を鉛直方向下方に向けて引っ張ることで、第３の電池モジュール５３に鉛直方向下方に向けた荷重を加えてもよい。これによれば、第１の電池モジュール５１及び第２の電池モジュール５２に加わる荷重が大きくなり、電池モジュール５１，５２，５３の鉛直方向への移動が適切に規制される。

【0041】

○ 実施形態において、固定部材７０の他端７１ａはウェイト部３３に接触していなくてもよい。
○ 実施形態において、角型電池５５に代えて、円筒型電池や、ラミネート型の電池を用いてもよい。

【0042】

○ 実施形態において、積層配置される電池モジュール５１，５２，５３の数は、２個以上であれば、増やしてもよいし、減らしてもよい。
○ 実施形態において、カウンタウェイト３２は、ウェイト部３３を有していなくてもよい。すなわち、ウェイト本体３４のみがカウンタウェイトとなってもよい。この場合、固定部材７０の他端７１ａは、ウェイト本体３４や、車体１１などに固定される。すなわち、電池パック３０は、電池モジュール５１，５２，５３を備えており、電池モジュール５１，５２，５３を固定部材７０によって電池モジュール５１，５２，５３とは異なる部材に固定できれば、どのような構成であってもよい。

【0043】

○ 実施形態において、固定部材７０の他端７１ａは、直接ウェイト部３３に接していなくてもよい。例えば、固定部材７０の他端７１ａとウェイト部３３との間に、別部材を設けて、この別部材を介して固定部材７０の他端７１ａがウェイト部３３に接触していればよい。

【0044】

○ 実施形態において、電池パック３０は、フォークリフト１０（産業車両）に搭載される電池パックに限られず、他の電池パックに具体化されていてもよい。
○ 実施形態において、カウンタウェイトとして、パワーショベル（産業車両）に搭載されるカウンタウェイトを用いてもよい。

【符号の説明】

【0045】

３０…電池パック、３２…カウンタウェイト、３３…ウェイト部、３４…ウェイト本体、５１，５２，５３…電池モジュール、７０…固定部材、７１…延設部、７１ａ…他端、７１ｂ…一端、７２…締結部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】