特許 6348075 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】6348075

(24)【登録日】2018年6月8日

(45)【発行日】2018年6月27日

(54)【発明の名称】電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/10 20060101AFI20180618BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 A

   H01M2/10 S

【請求項の数】1

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-33828(P2015-33828)

(22)【出願日】2015年2月24日

(65)【公開番号】特開2016-157560(P2016-157560A)

(43)【公開日】2016年9月1日

【審査請求日】2017年5月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】308013436

【氏名又は名称】小島プレス工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】特許業務法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡本 陽平

(72)【発明者】

【氏名】江川 太一

(72)【発明者】

【氏名】長峰 浩一

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 尚憲

(72)【発明者】

【氏名】中津留 義樹

【審査官】 小森 重樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１０９８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８６５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１５１８６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−０９６０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８４３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１６４５７７（ＵＳ，Ａ１）

(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】

ロアケースと、
ロアケースに組み付けられる電池スタックと、
電池スタックを覆うようにロアケースに組み付けられるアッパカバーと、から構成されている電池パックであって、
ロアケースは、ロアケース本体からリア壁と左右のサイド壁とがリア側からの水の浸入を防止するように絞り加工によって形成されており、
左右のサイド壁は、略直角三角形状に形成されており、
電池スタックは、ロアケース本体の内面に溶接されたブラケットを介して組み付けられており、
ロアケースの左右のサイド壁とアッパカバーとの接合部位より、登坂時の水入りラインの方が下に位置するように設定されている電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池パックに関し、詳しくは、ロアケースと、ロアケースに組み付けられる電池スタックとから構成されている電池パックに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、セダンタイプのハイブリッド車として、リアシートの下に電池パックが搭載されているものが既に知られている。この電池パック１１０は、例えば、特許文献１に示すように、ロアケース１２０と、このロアケース１２０に組み付けられる電池スタック１３０と、この電池スタック１３０を覆うようにロアケース１２０に組み付けられるアッパカバー１８０とから構成されている（図１２〜１３参照）。これにより、電池スタック１３０の電池１３２に発電した電気を蓄えることができ、この蓄えた電気によってモータ（図示しない）を駆動させて自動車を動かすことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−７５３４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述した特許文献１の技術では、ロアケース１２０とアッパカバー１８０との締結部位からの雨水や洗車水等の水の浸入を防ぐためにシール材ｓが必要となっている。そのため、電池パック１１０の部品点数の増加や電池パック１１０の構造が複雑になってしまうという問題が発生していた。

【0005】

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、部品点数の増加や構造を複雑にすることなく、防水性を備えた電池パックを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記の目的を達成するためのものであって、以下のように構成されている。
請求項１に記載の発明は、ロアケースと、ロアケースに組み付けられる電池スタックと、
電池スタックを覆うようにロアケースに組み付けられるアッパカバーと、から構成されている電池パックである。ロアケースは、ロアケース本体からリア壁と左右のサイド壁とがリア側からの水の浸入を防止するように絞り加工によって形成されている。左右のサイド壁は、略直角三角形状に形成されている。電池スタックは、ロアケース本体の内面に溶接されたブラケットを介して組み付けられている。ロアケースの左右のサイド壁とアッパカバーとの接合部位より、登坂時の水入りラインの方が下に位置するように設定されている。

【0007】

請求項１の発明によれば、絞り加工が施されているため、これらロアケース本体とリア壁と左右のサイド壁との間に隙間が形成されることがない。したがって、ロアケース本体の内部に水が浸入することを防ぐことができる。すなわち、電池パックに防水性を持たせることができる。また、ブラケットを介して電池スタックが組み付けられていると、ロアケース本体に例えば、ボルト等を貫通させる孔等を設ける必要がない。したがって、ロアケース本体の底から水の浸入の恐れがないため、電池パックに防水性を持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施例に係る電池パックを搭載した自動車の概略図である。

【図2】図１の側面模式図である。

【図3】図２の主要部の拡大図である。

【図4】図１の電池ユニットの拡大図である。

【図5】図４の分解図である。

【図6】図５のバスモジュールを組み付ける前の電池スタックの一部を分解した図である。

【図7】図６の絶縁部材の拡大図である。

【図8】図４の縦断面図である。

【図9】自動車のボデーに組み付けたロアケースに電池スタックを組み付ける作業を説明する図である。

【図10】図２において、登坂時を示す図である。

【図11】図１０の主要部の拡大図である。

【図12】従来技術に係る電池パックの斜視図である。

【図13】図１２の分解図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明を実施するための形態を、図１〜１１を用いて説明する。なお、以下の説明にあたって、上、下、前、後、左、右とは、上述した図に記載した、上、下、前、後、左、右の方向、すなわち、図１に示すように、セダンタイプのハイブリッド車（以下、単に、「自動車」と記す）１のボデー２に電池パック１０を組み付けた状態を基準にしたときの上、下、前、後、左、右の方向を示している。

【0010】

この自動車１には、リアシート３の下に電池パック１０が組み付けられている（図１〜３参照）。この電池パック１０について詳述すると、この電池パック１０は、ロアケース２０と、このロアケース２０に組み付けられる電池スタック３０と、この電池スタック３０を覆うようにロアケース２０に組み付けられるアッパカバー８０とから構成されている（図４〜５参照）。以下に、これらロアケース２０と電池スタック３０とアッパカバー８０とを個別に説明していく。

【0011】

はじめに、ロアケース２０から説明していく（図５参照）。ロアケース２０は、後述する電池スタック３０を組み付けるためのものであり、パネル状に形成された矩形のロアケース本体２２と、このロアケース本体２２の後縁から起こされたリア壁２４と、このロアケース本体２２の左右の縁からそれぞれ起こされたサイド壁２６、２８とから構成されている。

【0012】

このロアケース本体２２の内面には、一対のブラケット２２ａが溶接されている。このブラケット２２ａには、複数本（この例では、４本）のボルトＢ１がそれぞれ形成されている。このボルトＢ１は、後述するエンドプレート６４のブラケット６６の取付孔６６ａに挿し込み可能に形成されている。なお、これらリア壁２４と左右のサイド壁２６、２８とは、ロアケース本体２２に対して絞り加工によって（絞り状に）鉄製の部材から一体的に形成されている。なお、左右のサイド壁２６、２８は、側面視において、略直角三角形状に形成されている。ロアケース２０は、このように構成されている。

【0013】

次に、電池スタック３０を説明する（図５〜８参照）。電池スタック３０は、主として、２列に配置されセル状に形成された公知の複数の電池３２と、この複数の電池３２の間に介在される複数の絶縁部材４０と、この複数の電池３２を外部機器（図示しない）に対して電気的に接続させる公知のバスモジュール７０とから構成されている。

【0014】

ここで、絶縁部材４０について詳述すると、この絶縁部材４０は、第１の絶縁部材４２と、この第１の絶縁部材４２に隣り合う第２の絶縁部材４４とから構成されている（図７参照）。なお、これら第１の絶縁部材４２と第２の絶縁部材４４とは、同一のものであるため、第１の絶縁部材４２の説明をすることで、第２の絶縁部材４４の説明は省略することとする。この第１の絶縁部材４２は、電池３２の表面３４のサイズに対応する矩形状の仕切壁５０と、この仕切壁５０の四辺の縁から張り出す枠体５４とから構成されている。このように枠体５４が張り出すことで、仕切壁５０の両側に凹部５２を形成できる。

【0015】

この枠体５４のロアケース２０側（下側）の表面５４ａには、一対の収容体５６ａが形成されている。この一対の収容体５６ａは、後述するように絶縁部材４０を介在させて複数の電池３２を２列に配置させて電池スタック３０を組み立て、この組み立てた電池スタック３０をロアケース２０に組み付けると、第１の絶縁部材４２の枠体５４のロアケース２０側の表面５４ａと一対の収容体５６ａ自身とロアケース２０とによって断面が矩形の吸気ダクトＤ１を成すように形成されている（図８参照）。

【0016】

この収容体５６ａには、バンド６２（連結部材）を挿し込み可能な貫通孔５６ｂが形成されている。また、この収容体５６ａには、その貫通孔５６ｂの一方側が他方側より狭まる格好を成す挿込部５６ｄが形成されている。そのため、絶縁部材４０の第１の絶縁部材４２における収容体５６ａの挿込部５６ｄを隣の絶縁部材４０の第１の絶縁部材４２における収容体５６ａの貫通孔５６ｂの他方側に挿し込むことができる。これにより隣り合う第１の絶縁部材４２を連結できる。

【0017】

これと同様に、この枠体５４のアッパカバー８０側（上側）の表面５４ａには、一対の収容体５８ａが形成されている。この一対の収容体５８ａも、後述するように絶縁部材４０を介在させて複数の電池３２を２列に配置させて電池スタック３０を組み立て、この組み立てた電池スタック３０をロアケース２０に組み付けると、第１の絶縁部材４２の枠体５４のアッパカバー８０側の表面５４ｂと一対の収容体５８ａ自身とアッパカバー８０とによって断面が矩形の排気ダクトＤ２を成すように形成されている（図８参照）。

【0018】

この収容体５８ａにも、バンド６２（連結部材）を挿し込み可能な貫通孔５８ｂが形成されている。また、この収容体５８ａには、その貫通孔５８ｂの一方側が他方側より狭まる格好を成す挿込部５８ｄが形成されている。そのため、絶縁部材４０の第１の絶縁部材４２における収容体５８ａの挿込部５８ｄを隣の絶縁部材４０の第１の絶縁部材４２における収容体５８ａの貫通孔５８ｂの他方側に挿し込むことができる。これにより、隣り合う第１の絶縁部材４２を連結できる。なお、これら第１の絶縁部材４２と、第２の絶縁部材４４とは、剛性を有する合成樹脂（例えば、ＰＰ等）によってそれぞれ一体的に成形されている。絶縁部材４０は、このように構成されている。

【0019】

次に、上述した複数の電池３２と、複数の絶縁部材４０と、バスモジュール７０とから構成されている電池スタック３０を組み立てる手順の一例を説明する。まず、２列に配置させた複数の電池３２の間に複数の絶縁部材４０（複数の第１の絶縁部材４２、複数の第２の絶縁部材４４）を配置させる第１の作業を行う。次に、この配置させた複数の絶縁部材４０の第１の絶縁部材４２の凹部５２と第２の絶縁部材４４の凹部５２とに隣り合う電池３２の表面３４を嵌め込む第２の作業を行う。

【0020】

このとき、絶縁部材４０（第１の絶縁部材４２、第２の絶縁部材４４）おける各収容体５６ａ、５８ａの挿込部５６ｄ、５８ｄを隣の絶縁部材４０（第１の絶縁部材４２、第２の絶縁部材４４）における各収容体５６ａ、５８ａの貫通孔５６ｂ、５８ｂの他方側に挿し込む第３の作業も行う。これにより、隣り合う第１の絶縁部材４２を連結できると共に、隣り合う第２の絶縁部材４４も連結できる。次に、複数の絶縁部材４０の各収容体５６ａ、５８ａの貫通孔５６ｂ、５８ｂにバンド６２を挿し込む第４の作業を行う。

【0021】

次に、バンド６２の両端をエンドプレート６４で固定する第５の作業を行う。これにより、複数の電池３２に対して拘束力を与えることができる。したがって、絶縁部材４０を介在させて複数の電池３２を２列に積層させることができる。最後に、２列に積層させた複数の電池３２にバスモジュール７０を電気的に接続させる第６の作業を行う。このようにして、電池スタック３０を組み立てることができる。

【0022】

なお、連結された第１の絶縁部材４２の各収容体５６ａの下端とロアケース２０との間には、シール材Ｓ１が設けられている。これにより、吸気ダクトＤ１のシール性を高めることができる。これと同様に、連結された第１の絶縁部材４２の各収容体５８ａの上端とアッパカバー８０との間には、シール材Ｓ２が設けられている。これにより、排気ダクトＤ２のシール性を高めることができる。電池スタック３０は、このように構成されている。

【0023】

最後に、アッパカバー８０を説明する（図４〜５参照）。アッパカバー８０は、電池スタック３０を組み付けたロアケース２０を覆うためのものであり、フロント壁８４を有する矩形のアッパカバー本体８２と、このアッパカバー本体８２の左右のサイド壁８６、８８とから構成されている。これらアッパカバー本体８２、左右のサイド壁８６、８８は、鉄製の部材から形成されている。なお、これら左右のサイド壁８６、８８は、溶接やボルトとナットとによる螺合等によってアッパカバー本体８２に対して一体を成すように接合されている。アッパカバー８０は、このように構成されている。

【0024】

続いて、上述したロアケース２０と電池スタック３０とアッパカバー８０とから電池パック１０を組み立てる手順の一例を説明する（図５〜８参照）。まず、電池スタック３０のエンドプレート６４に接合されているブラケット６６の８箇所の取付孔６６ａにロアケース２０の一対のブラケット２２ａの８本のボルトＢ１を挿し込む第７の作業を行う。次に、挿し込んだ８本のボルトＢ１に８個のナットＮ１を螺合させる第８の作業を行う。

【0025】

これにより、ロアケース２０に電池スタック３０が組み付けられる。このように組み付けられると、絶縁部材４０（第１の絶縁部材４２、第２の絶縁部材４４）の枠体５４のロアケース２０側の表面５４ａと一対の収容体５６ａとロアケース２０とによって断面が矩形の吸気ダクトＤ１が２本形成されることとなる（図８参照）。次に、吸気ファン９０と電池スタック３０の２本の吸気ダクトＤ１とを連通させる入口ダクト９２を接続する第９の作業を行う。

【0026】

次に、アッパカバー８０に形成されている７箇所の取付孔８０ａにロアケース２０に形成されている７本のボルトＢ２を挿し込む第１０の作業を行う。次に、挿し込んだ７本のボルトＢ２に７個のナットＮ２を螺合させる第１１の作業を行う。次に、アッパカバー８０に形成されている７箇所の取付孔８０ｂに７本のボルトＢ３を挿し込む第１２の作業を行う。

【0027】

次に、挿し込んだ７本のボルトＢ３をロアケース２０の７箇所の取付孔２０ａに挿し込み、この挿し込んだ７本のボルトＢ３をこの７箇所の取付孔２０ａの裏側にそれぞれ溶接されているナットＮ３に螺合させる第１３の作業を行う。これらの螺合により、ロアケース２０にアッパカバー８０が組み付けられる。

【0028】

このように組み付けられると、絶縁部材４０（第１の絶縁部材４２、第２の絶縁部材４４）の枠体５４のアッパカバー８０側の表面５４ｂと一対の収容体５８ａとアッパカバー８０とによって断面が矩形の排気ダクトＤ２が２本形成されることとなる（図８参照）。最後に、電池スタック３０の２本の排気ダクトＤ２と車外とを連通させる第１の出口ダクト９４と第２の出口ダクト９６とを接続する第１４の作業を行う。このようにして電池パック１０を組み立てることができる（図４参照）。電池パック１０は、このように構成されている。

【0029】

このように構成されていると、例えば、電池スタック３０から一酸化炭素が排出された場合でも、この排出された一酸化炭素を車外に排出できる。そのため、電池パック１０の安全性を高めることができる。また、電池スタック３０が発熱した場合でも、この発熱した電池スタック３０に吸気ファン９０から冷却エアを送ることができる。そのため、電池スタック３０の温度上昇を抑えることができる。したがって、電池スタック３０の電池３２の劣化を抑えることができるため、この電池３２の長寿命化を図ることができる。

【0030】

なお、上述したように構成されている電池パック１０を自動車１のリアシート３の下に組み付ける場合、予め、このリアシート３の下にロアケース２０を組み付けておく。具体的には、ロアケース２０に形成されている４箇所の取付孔２０ｂとボデー２に形成されている４箇所の取付孔２ａとにそれぞれボルトＢ４を挿し込み、この挿し込んだボルトＢ４にそれぞれナットＮ４を螺合させて組み付けておく（図２〜３参照）。このようにロアケース２０を組み付けた後に、上述したように電池スタック３０とアッパカバー８０とを順に組み付けていく。このとき、電池スタック３０は治具Ｇによって把持されロアケース２０に組み付けられることとなる（図９参照）。その場合でも、ロアケース２０には前壁が存在しないため、この治具Ｇの作業スペースを確保できる。

【0031】

本発明の実施例に係る電池パック１０は、上述したように構成されている。この構成によれば、ロアケース２０のリア壁２４と左右のサイド壁２６、２８とは、ロアケース本体２２に対して絞り加工によって（絞り状に）鉄製の部材から一体的に形成されている。また、ロアケース本体２２の内面には、一対のブラケット２２ａが溶接されている。このブラケット２２ａには、複数本（この例では、４本）のボルトＢ１がそれぞれ形成されている。そして、電池スタック３０は、この複数本のボルトＢ１にナットＮ１をそれぞれ螺合させてロアケース本体２２に組み付けられている。このように絞り加工が施されていると、これらロアケース本体２２とリア壁２４と左右のサイド壁２６、２８との間に隙間が形成されることがない。したがって、ロアケース本体２２の内部に水が浸入することを防ぐことができる。すなわち、電池パック１０に防水性を持たせることができる。また、ブラケット２２ａに形成されているボルトＢ１を介して電池スタック３０が組み付けられていると、ロアケース本体２２にボルトＢ１を貫通させる孔等を設ける必要がない。したがって、ロアケース本体２２の底から水の浸入の恐れがないため、電池パック１０に防水性を持たせることができる。

【0032】

また、この構成によれば、左右のサイド壁２６、２８は、側面視において、略直角三角形状に形成されている。そのため、自動車１の登坂時（例えば、１４．５°）において、リア側から電池パック１０の内部に水が入り込むことを防止できる。なぜなら、電池パック１０において、ロアケース２０の左右のサイド壁２６、２８とアッパカバー８０との接合部位Ａより、上述した登坂時の水入りラインＣの方が下に位置するように設定されているからである。

【0033】

上述した内容は、あくまでも本発明の一実施の形態に関するものであって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。

【0034】

実施例では、ロアケース２０が鉄製である形態を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、ロアケース２０は、アルミ、マグネシウム等であれば、どのような金属であっても構わない。

【0035】

また、実施例では、絶縁部材４０（第１の絶縁部材４２、第２の絶縁部材４４）の枠体５４のロアケース２０側の表面５４ａと一対の収容体５６ａとロアケース２０とによって断面が矩形の吸気ダクトＤ１が２本形成される形態を説明した。また、絶縁部材４０（第１の絶縁部材４２、第２の絶縁部材）の枠体５４のアッパカバー８０側の表面５４ｂと一対の収容体５８ａとアッパカバー８０とによって断面が矩形の排気ダクトＤ２が２本形成される形態を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、これら吸気ダクトＤ１と排気ダクトＤ２とが逆であっても構わない。

【符号の説明】

【0036】

１０ 電池パック
２０ ロアケース
２２ ロアケース本体
２２ａ ブラケット
３０ 電池スタック

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】