(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】
筐体を構成する部材のうち、特許文献1に示されるような電池モジュールが固定された部材は、電池モジュールを当該部材に固定するためのボルト又はネジ等をねじ込むための厚みが必要であるため、ある程度の厚みが必要となる。しかしながら、溶接による部材同士の接合は、厚みがあるほど溶接時間が長くなり、また、接合部の品質に差が生じ易い。
【0005】
そこで、本発明の目的は、溶接時間が長くなることを抑制する共に、溶接による接合部の品質の差が生じにくい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】
本発明の電池パックは、複数の電池セルからなる電池モジュールを備える電池パックであって、複数の平板状の第1部材が溶接により接合されてなる有底筒状の第1部品と、第1部品の開口部を覆う第2部品と、第1部材よりも厚みが大きい平板状の第2部材の一方の主面に電池モジュールが固定されている第3部品と、を備え、第3部品は、第1部品と第1部品に接合される第2部品とにより形成される筐体の内部空間に収容されている。
【0007】
この構成の電池パックでは、第1部品を形成する第1部材よりも厚みが大きい第2部材に電池モジュールが固定された第3部品を、第1部品と第2部品との接合により形成される筐体の内部空間に収容している。これにより、第1部品を形成する第1部材の厚みを、電池モジュールが固定される第2部材の厚みと比べて小さく(薄く)することができる。このため、電池モジュールが固定される部材同士を溶接接合することによって筐体を形成する場合と比べて、溶接時間が長くなることを抑制すると共に、溶接による接合部の品質の差を生じ難くすることができる。
【0008】
本発明の電池パックは、第1部材の厚みは、20mm以下としてもよい。
【0009】
この構成の電池パックによれば、溶接時間が長くなることを抑制すると共に、溶接による接合部の品質の差を生じ難くすることができる。
【0010】
本発明の電池パックでは、第2部品は、第2部材よりも厚みが小さい部材により形成されていてもよい。
【0011】
この構成の電池パックによれば、第2部品を複数の部材を溶接接合することによって形成する場合であっても、また、第1部品と第2部品とを溶接によって接合する場合であっても、溶接時間が抑制できると共に、溶接による接合部の品質の差を生じ難くすることができる。
【0012】
本発明の電池パックでは、第1部品は、第1底部と、第1底部から立設する第1筒部と、を有し、第2部材の他方の主面は、第1筒部に固定されていてもよい。
【0013】
この構成の電池パックでは、第1部品と第2部品とによって形成される筐体の外側から、第1部品と第3部品における第2部材とが締結部材によって締結される。第2部材は、厚み方向にネジ等の締結部材をねじ込む長さを確保することができるので、第1部品に対して第3部品を確実に固定できる。
【0014】
本発明の電池パックでは、第1底部には、第1底部の厚み方向に貫通する貫通孔が形成されており、貫通孔は、第3部品における第2部材の下方に配置されていてもよい。
【0015】
この構成の電池パックでは、第1部品と第2部品との接合部から筐体内に水が侵入する可能性がある。仮に、このように水が侵入したとしても、第1底部に貫通孔が形成されている上記構成では、第1底部に形成された貫通孔から排出される。また、貫通孔は、第3部品における第2部材の下方に配置されていることから、第1部品と第2部品との接合部から侵入した水が、筐体内の電池モジュールが配置される領域まで到達することを防止できる。
【0016】
本発明の電池パックでは、第2部品は、第2底部と、第2底部から立設する第2筒部と、を有し、第2筒部は、第1筒部に外挿されており、第2筒部と第2部材とは、第1筒部を挟んだ状態で締結部材によって締結されていてもよい。
【0017】
この構成の電池パックによれば、第2筒部が第1筒部に外挿されることにより、筐体内への進入路が長く確保される。これにより、筐体内部の防水性を高めることができる。
【0018】
本発明の電池パックでは、第2部品は、第2底部と、第2底部から立設する第2筒部と、を有し、第1部品と第2部品とは、第1筒部の厚み部分と第2筒部の厚み部分とが接合するように配置されていてもよい。
【0019】
この構成の電池パックによれば、第1部品と第2部品とが厚み方向に重ならないので、第2部品が厚み方向に飛び出すことを回避できる。
【0020】
本発明の電池パックでは、第1筒部の厚み部分と第2筒部の厚み部分とは、シール部材を介して接合されていてもよい。
【0021】
この構成の電池パックによれば、第1筒部の厚み部分と第2筒部の厚み部分との接合部から水が進入することを抑制することができる。
【0022】
本発明の電池パックでは、第2部品は、締結部材によって、第3部品における第2部材の厚み部分に締結されてもよい。
【0023】
この構成の電池パックによれば、第2部品が第1部品における第1筒部の厚み方向に飛び出すことを回避できる。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、溶接時間が長くなることを抑制すると共に、溶接による接合部の品質の差が生じに難くなる。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、図面を参照して一実施形態に係る電池パック1について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。また、説明中、「上」、「下」などの方向を示す語は、図面に示された状態に基づいた便宜的な語である。
【0027】
図1及び
図2に示されるように、電池パック1は、有底筒状の箱状部品(第1部品)3と、箱状部品3の開口部3aを覆うように接合される蓋部品(第2部品)6とからなる筐体10と、筐体10の内部空間S1に収容される、電池モジュール20が固定されたサブアセンブリ(第3部品)7と、を備えている。なお、
図1等、本実施形態の説明に用いられる図面では、筐体10の内部空間S1に収容される電池モジュール20が固定されるサブアセンブリ7のみを図示しており、配線及び制御機器等の他の部材を省略している。
【0028】
箱状部品3は、四角板状の底板(第1部材・第1底部)4aと、底板4aの周縁から立設される四角板状の前板(第1部材・第1筒部)4b、後板(第1部材・第1筒部)4c及び一対の側板(第1部材・第1筒部)4dと、を有している。底板4a、前板4b、後板4c及び4dは、厚みが、例えば1mm〜20mm(好ましくは、1mm〜10mm)の薄板であり、互いに溶接によって接合されることにより、有底筒状に形成されている。本実施形態の底板4a、前板4b、後板4c及び4dの厚みは、6.0mmである。箱状部品3を形成する薄板の材料は、例えば、SS400等の鋼材である。
【0029】
蓋部品6は、四角板状の蓋板(第1部材・第2底部)6aと、蓋板6aの周縁から立設される4枚の四角板状の側板(第1部材・第2筒部)6bと、を有している。蓋板6a及び側板6bは、箱状部品3に用いられる薄板と同じ、厚みが、例えば1mm〜20mm(好ましくは、1mm〜10mm)の薄板であり、互いに溶接により接合されることにより、有底筒状に形成されている。本実施形態の蓋板6a及び側板6bの厚みは、箱状部品3を形成する部材と同じ6.0mmである。
【0030】
サブアセンブリ7は、複数(本実施形態では4つ)の電池モジュール20と、電池モジュール20が固定されるベース板(第2部材)8と、を有している。筐体10の内部空間S1には、当該サブアセンブリ7が2つ収容されている。ベース板8は、箱状部品3及び蓋部品6を形成する部材よりも厚い厚板であり、その厚みは、例えば10mm以上とすることができる。本実施形態のベース板の厚みは、20.0mmである。箱状部品3を形成する薄板の材料は、例えば、SS400等の鋼材か鋳鉄である。電池モジュール20は、ベース板8の一方の主面8aに固定されている。
【0031】
サブアセンブリ7は、ベース板8の他方の主面8bが箱状部品3に固定されている。具体的には、箱状部品3の側板4d,4dには、ネジ(締結部材)9aを挿通させるための2つの挿通孔5bと、ネジ(締結部材)9bを挿通させるための8つの挿通孔5bとが、それぞれ複数設けられている。また、ベース板8には、ネジ9aを螺合可能なネジ溝が形成された2つのネジ孔(雌ネジ)8cと、ネジ9bを螺合可能なネジ溝が形成された8つのネジ孔(雌ネジ)8cと、が形成されている。また、蓋部品6において互い対向する一対の側板6b,6bには、ネジ9aを挿通させるための2つの挿通孔6cが形成されている。
【0032】
ベース板8は、箱状部品3における一対の側板4d,4dの外側から挿通孔5bに挿通されたネジ9bが、ベース板8の他方の主面8bに形成されたネジ孔8cに螺合されることによって固定される。また、ベース板8は、蓋部品6における一対の側板6b,6bの外側から挿通孔6cに挿通されたネジ9aが、側板4dの挿通孔5bに挿通され、ベース板8の他方の主面8bに形成されたネジ孔8cに螺合されることによって固定される。
【0033】
箱状部品3は、四角板状の底板4aには、
図2に示されるように、底板4aの厚み方向(Z軸方向)に貫通する水抜き用の貫通孔5aが形成されている。貫通孔5aは、サブアセンブリ7におけるベース板8の下方に配置されている。言い換えれば、サブアセンブリ7が筐体10に収容された状態で、ベース板8を底板4aに接触させた場合に、厚み部分8dの接触位置(或いは投影位置)からベース板8が取り付けられる側板4dまでの間に形成されていればよい。なお、貫通孔5aの配置位置は、X軸方向においては特に限定されない。貫通孔5aの数は、例えば、筐体10の強度及び水抜き機能を考慮して決定される。
【0034】
次に、サブアセンブリ7に固定される電池モジュール20について説明する。
図3に示されるように、電池モジュール20は、電池セル11がセルホルダ21に保持された状態で複数配列されてなる配列体15と、配列体15の配列方向(X軸方向)の一方側に配置された弾性部材31(
図5参照)と、配列体15及び弾性部材31に対して配列方向の両側に配置された一対のブラケット41,41と、一対のブラケット41,41同士を連結する複数のボルト51と、配列体15と弾性部材31との間に配置されたミドルプレート61(
図5参照)と、を備えている。
【0035】
図4(a)に示される電池セル11は、矩形箱状のケース内に電極組立体を収容してなる電池であり、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。
図3に示されるように、本実施形態では、電池セル11は、7つ配列されている。電池セル11は、セルホルダ21に保持された状態で配列されている。隣り合う電池セル11同士は、伝熱プレート(図示せず)を介して密着している。隣り合う電池セル11の電極端子13は、バスバー14によって互いに電気的に接続されており、これにより、隣り合う電池セル11が電気的に直列に接続されている。これら電池セル11、セルホルダ21、伝熱プレート、及びバスバー14によって配列体15が構成されている。
【0036】
セルホルダ21は、樹脂により形成されている。
図4(a)及び
図4(b)に示されるように、セルホルダ21は、枠体部22と、仕切部23と、を有している。枠体部22は、底板24と、底板24の両端から起立する一対の側板25,25と、を含んで構成されている。底板24の両端部の各々には、底板24の厚み方向に突出する突出部24aが設けられており、突出部24aの各々には、配列方向に貫通する挿通孔24bが設けられている。これらの挿通孔24bのそれぞれに、ボルト51(
図3参照)が挿通される。
【0037】
仕切部23は、一対の側板25,25同士を接続している。仕切部23上には、一対の端子収容部26,26が設けられている。一対の端子収容部26,26のそれぞれは、電極端子13を囲う円形の内壁を有している。さらに、仕切部23上には、四角柱状の一対の柱部27,27が設けられている。一対の柱部27,27のそれぞれには、配列方向に貫通する挿通孔27aが設けられている。挿通孔27aの径は、例えば挿通孔24bの径と同一となっている。これらの挿通孔27aのそれぞれに、ボルト51(
図3参照)が挿通される。
【0038】
セルホルダ21では、枠体部22及び仕切部23によって収容空間S2が形成されている。この収容空間S2に電池セル11が収容されることにより、セルホルダ21に電池セル11が保持される。また、セルホルダ21では、枠体部22と、仕切部23の下端面とによって矩形状の開口部28が形成されている。開口部28は、図示しない伝熱プレートの配置に供される。
【0039】
弾性部材31は、例えばゴムにより平板状に形成されている。
図5に示されるように、弾性部材31は、ミドルプレート61とブラケット41との間に配置されている。一対のブラケット41は、配列体15と弾性部材31とミドルプレート61とを配列方向の両側から挟んでおり、サブアセンブリ7のベース板8に対して電池モジュール20を固定する。
【0040】
ブラケット41は、金属材料からなる板状部材が折り曲げられて形成されている。ブラケット41は、折曲部41aを挟んで挟持部42と固定部43とが形成されている。また、ブラケット41には、強度を高めるためのリブ44が形成されている。
【0041】
挟持部42は、弾性部材31及びミドルプレート61を介して配列体15を挟み込む部分である。挟持部42には、ボルト51を挿通するための複数の(この例では、4つ)挿通孔42aが設けられている。固定部43は、サブアセンブリ7のベース板8に固定される部分であり、例えば、ネジ55によってベース板8に固定される。固定部43には、ネジ55を挿通するための複数の(この例では、4つ)挿通孔43aが設けられている。
【0042】
ボルト51は、例えば比較的強度が高い鉄系の金属により形成されている。ボルト51は、複数(この例では、4本)設けられ、配列方向に延在して一対のブラケット41,41同士を連結している。複数のボルト51のそれぞれは、一対のブラケット41,41に形成された4つの挿通孔42aにそれぞれ挿通されると共に、セルホルダ21の挿通孔24b又は挿通孔27aに挿通されている。そして、一方のブラケット41の外側でナット53により締結されている。この締結によって配列体15及び弾性部材31に拘束荷重が付加されている。
【0043】
次に、
図6を参照しながら、電池パック1の組み立て方の一例について説明する。まず、
図6に示されるような有底筒状の箱状部品3と、箱状部品3の開口部3aを覆うように接合される蓋部品6と、ベース板8に固定された電池モジュール20からなるサブアセンブリ7と、を準備する。そして、箱状部品3の開口部3aからサブアセンブリ7を挿入する。
【0044】
次に、箱状部品3における側板4dの外側から挿通孔5bにネジ9bを挿通させ、ベース板8の他方の主面8bに形成されたネジ孔8cに当該ネジ9bを螺合させる。次に、蓋部品6の側板6bを、箱状部品3において底板4aの周縁から立設される前板4b、後板4c及び一対の側板4dに外挿する。そして、蓋部品6における側板6bの外側から挿通孔6c及び箱状部品3における側板4dの挿通孔5bにネジ9aを挿通させ、ベース板8の他方の主面8bに形成されたネジ孔8cに当該ネジ9aを螺合させる。
【0045】
以上に説明した工程により、箱状部品3にサブアセンブリ7が固定される。また、箱状部品3の開口部3a覆う蓋部品6が、箱状部品3に固定される。これにより、箱状部品3と、箱状部品3の開口部3aを覆うように接合される蓋部品6とからなる筐体10の内部空間S1に、電池モジュール20が固定されたサブアセンブリ7が収容される。
【0046】
次に、上記実施形態の電池パック1の作用効果について説明する。上記実施形態の電池パック1では、箱状部品3を形成する底板4a、前板4b、後板4c及び一対の側板4dよりも厚みが大きいベース板8に電池モジュール20が固定されたサブアセンブリ7を、箱状部品3と蓋部品6との接合により形成される筐体10の内部空間S1に収容している。これにより、箱状部品3を形成する底板4a、前板4b、後板4c及び一対の側板4dの厚みを、電池モジュール20が固定されるベース板8の厚みと比べて小さく(薄く)することができる。このため、電池モジュール20が固定される部材同士を溶接接合することによって筐体を形成する場合と比べて、溶接時間が長くなることを抑制すると共に、溶接による接合部の品質の差を生じ難くすることができる。すなわち、溶接部の品質を一定に維持し易くなる。
【0047】
また、一般的に薄い部材ほど、鋼材の表面に酸化皮膜が付着していないため塗装後の塗膜の密着性が高くなる。一方、厚い鋼板は酸化皮膜が厚く、母材と酸化皮膜の密着性が低いため、その上から塗装しても塗膜の密着性は低くなる。このため、薄板を用いることで、酸化皮膜除去等の特別な処理を施さずとも塗膜の密着性を確保できる。本実施形態の電池パック1では、箱状部品3と蓋部品6とからなる筐体10を相対的に薄い材料から形成することができるので、塗膜の密着性を確保でき、質を高めることができる。
【0048】
また、上記実施形態の電池パック1では、蓋部品6も、ベース板8よりも厚みが小さい部材により形成されている。したがって、蓋板6aと側板6bとを溶接接合することによって形成する場合において、溶接時間が長くなることを抑制すると共に、溶接による接合部の品質の差を生じ難くすることができる。
【0049】
また、上記実施形態の電池パック1では、サブアセンブリ7におけるベース板8の他方の主面8bは、箱状部品3の側板4dに固定されている。これにより、筐体10の外側から、ネジ9a,9bによって箱状部品3とサブアセンブリ7におけるベース板8とが締結される。ベース板8は、厚み方向にネジ9a,9bをねじ込む長さを確保することができるので、箱状部品3に対してサブアセンブリ7を確実に固定できる。
【0050】
また、上記実施形態の電池パック1では、箱状部品3の底板4aには、底板4aの厚み方向に貫通する貫通孔5aが形成されている。これにより、筐体10の内部に水が侵入したとしても、当該水は、底板4aに形成された貫通孔5aから排出される。また、貫通孔5aは、ベース板8の下方に配置されていることから、箱状部品3と蓋部品6との接合部から侵入した水が、筐体10内の電池モジュール20が配置される領域まで到達することを防止できる。
【0051】
また、上記実施形態の電池パック1では、蓋部品6の側板6bが、箱状部品3において底板4aの周縁から立設される前板4b、後板4c及び一対の側板4dに外挿され、側板6bとベース板8とは、側板4dを挟んだ状態でネジ9aによって締結されている。これにより、筐体10の内部への進入路が長く確保されるので、筐体10内部の防水性を高めることができる。
【0052】
以上、一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0053】
<変形例1>
上記実施形態の電池パック1では、蓋部品6の側板6bが、箱状部品3において底板4aの周縁から立設される前板4b、後板4c及び一対の側板4dに外挿される例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、
図7に示されるように、箱状部品3において底板4aの周縁から立設される前板4b、後板4c及び一対の側板4dにおける厚み部分4eと、蓋部品6において蓋板6aの周縁から立設される4枚の四角板状の側板6bにおける厚み部分6dとが、シール部材70を介して接合されている構成の電池パック101としてもよい。
【0054】
変形例1に係る電池パック101では、箱状部品3における側板4dの外側から挿通孔5bにネジ9bを挿通させ、ベース板8の他方の主面8bに形成されたネジ孔8cに当該ネジ9bを螺合させる。次に、蓋部品6の側板6bをサブアセンブリ7のベース板8に外挿する。そして、蓋部品6における側板6bの外側から挿通孔6c及び箱状部品3における側板4dの挿通孔5bにネジ9aを挿通させ、ベース板8の他方の主面8bに形成されたネジ孔8cに当該ネジ9aを螺合させる。
【0055】
上記変形例1の電池パック101によれば、箱状部品3における底板4aの周縁から立設される前板4b、後板4c及び一対の側板4dと、蓋部品6における側板6bとが厚み方向に重ならない。このため、蓋部品6が、厚み方向に飛び出すことを回避できる。また、箱状部品3と蓋部品6との接合部には、シール部材70が配置されるので、当該接合部から水が進入することを抑制できる。
【0056】
<変形例2>
上記実施形態及び上記変形例では、蓋部品6は、蓋板6aと蓋板6aの周縁から立設される4枚の側板6bとからなる例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、
図8に示されるように、上記実施形態でいう蓋板6aのみからなる平板状の蓋部品206が、サブアセンブリ7におけるベース板8の厚み部分8dに固定される構成の電池パック201としてもよい。
【0057】
具体的には、蓋部品206の蓋板206aには、ネジ9aを挿通させるための挿通孔206cが形成されている。ベース板8の厚み部分8dには、ネジ9aを螺合可能なネジ溝が形成されたネジ孔(雌ネジ)8cが形成されている。蓋部品206は、蓋板206aの外側から挿通孔206cに挿通されたネジ9aが、ベース板8の厚み部分8dに形成されたネジ孔8cに螺合されることによって固定される。また、蓋部品206は、箱状部品3において底板4aの周縁から立設される前板4b、後板4c及び一対の側板4dにおける厚み部分4eと接触し、箱状部品3に対して溶接接合されてもよい。
【0058】
上記変形例2の電池パック201によれば、蓋部品6が、箱状部品3における底板4aの周縁から立設される前板4b、後板4c及び一対の側板4dにおける厚み方向に飛び出すことを回避できる。
【0059】
<その他の変形例>
上記実施形態及び上記変形例では、箱状部品3と蓋部品6(206)とは、ネジ9aによって接合される例を挙げて説明したが、リベット等の締結部品によって接合されてもよいし、溶接等によって接合されてもよい。
【0060】
上記実施形態及び上記変形例では、サブアセンブリ7に4つの電池モジュール20が固定されている例を挙げて説明したが、例えば、4個未満、又は5個以上の電池モジュール20が固定されてもよい。また、サブアセンブリ7には、電池モジュール20に代えて及び/又は加えて、電池モジュールと質量の近いダミーモジュールを固定してもよい。
【0061】
上記実施形態及び上記変形例では、箱状部品3における底板4aの厚み方向に貫通する水抜き用の貫通孔5aが形成されている例を挙げて説明したが、この貫通孔5aは設けられなくてもよい
【0062】
上記実施形態及び上記変形例では、電池モジュール20が固定されるサブアセンブリ7,7が第1部品における側板4d,4dに固定される例を挙げて説明したが、側板4d,4dに代えて、第1部品における前板4及び後板4cに固定されてもよい。