(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】
上記蓋は、例えば複数のボルトにより筐体に固定される。その際、複数の位置決めピンを用いて蓋と筐体との位置決めを行った後、複数のボルトにより蓋を筐体に固定することがある。その場合、各位置決めピンと対応する穴部との間のクリアランスに起因して、筐体に対して蓋が大きくがたつくおそれがある。
【0005】
本発明の一側面は、筐体に対して蓋を組み付ける際の蓋のがたつきを抑制することができる電池パックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一側面に係る電池パックは、開口部を有する筐体と、前記開口部を塞ぐと共に、複数の締結部材によって前記筐体に固定される蓋と、前記筐体内に収容される電池モジュールと、を備え、前記筐体が、前記複数の締結部材がそれぞれ挿入される複数の第1の穴部を有しており、前記筐体及び前記蓋のいずれか一方が、前記筐体と前記蓋との位置決めのための複数の位置決め部を有しており、前記筐体及び前記蓋の他方が、前記複数の位置決め部のそれぞれが挿入される第2の穴部を有しており、前記複数の位置決め部のうち第1の位置決め部と、前記第1の位置決め部が挿入される前記第2の穴部との間のクリアランスが、前記複数の位置決め部のうち第2の位置決め部と、前記第2の位置決め部が挿入される前記第2の穴部との間のクリアランスよりも小さい。
【0007】
この電池パックでは、複数の位置決め部のそれぞれを第2の穴部に挿入することによって、筐体と蓋との位置決めを行う。その後、複数の締結部材をそれぞれ複数の第1の穴部に挿入することによって蓋を筐体に固定する。この電池パックでは、クリアランスの小さい第1の位置決め部を基準にすることによって、筐体に対して蓋を組み付ける際の蓋のがたつきを抑制することができる。
【0008】
前記筐体が隅肉溶接部を有しており、前記第1の位置決め部が、前記第2の位置決め部に比べて、前記隅肉溶接部に最も近い前記第1の穴部の近くに位置してもよい。
【0009】
隅肉溶接部を形成する場合、溶接の歪みにより筐体が変形する。筐体の変形量は、隅肉溶接部に最も近い第1の穴部において比較的大きくなるので、隅肉溶接部に最も近い第1の穴部とそれに挿入される締結部材との位置ずれ量は比較的大きくなる。隅肉溶接部から離れるに連れて第1の穴部とそれに挿入される締結部材との位置ずれ量は小さくなる。一方、第1の位置決め部における筐体と蓋との間の位置ずれ量は比較的小さくなる。第1の位置決め部から離れるに連れて筐体と蓋との間の位置ずれ量は大きくなる。したがって、隅肉溶接部に最も近い第1の穴部に近い位置決め部のクリアランスを小さくすると、第1の穴部と締結部材との位置ずれ量と筐体と蓋との間の位置ずれ量との合計値を均一化し、全体的に小さくすることができる。
【0010】
前記複数の位置決め部の径のうちの最小値が、前記複数の締結部材の径のうちの最大値よりも大きくてもよい。
【0011】
この場合、径方向に加わる力により複数の締結部材が破壊されることが、複数の位置決め部によって抑制される。
【発明の効果】
【0012】
本発明の一側面によれば、筐体に対して蓋を組み付ける際の蓋のがたつきを抑制することができる電池パックが提供され得る。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。
【0015】
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る電池パックを模式的に示す斜視図である。
図2は、第1実施形態に係る電池パックを模式的に示す分解斜視図である。
図3は、第1実施形態に係る電池パックが備える電池モジュールの一例を模式的に示す斜視図である。
図1及び
図2に示される電池パック10は、例えばフォークリフト等の産業車両のバッテリーとして使用され得る。
【0016】
電池パック10は、開口部2aを有する筐体2と、開口部2aを塞ぐと共に、複数の締結部材B(例えばボルト等のネジ)によって筐体2に固定される蓋4と、筐体2内に収容される複数(例えば8つ)の電池モジュールMとを備える。
図2では電池モジュールMが省略されている。
【0017】
各電池モジュールMは、
図3に示されるように、一方向に配列された複数の電池セル61を有する。各電池セル61は、枠体をなす電池ホルダ62によって保持されている。電池セル61は、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り、ケース内に電極組立体を収容している。電池セル61には、正極端子及び負極端子が設けられている。
【0018】
各電池セル61は、極性の異なる端子が隣り合うように配列されており、バスバー63によって電気的に直列に接続されている。電池セル61の配列端には、複数の電池セル61を配列方向に拘束可能な一対のエンドプレート64がそれぞれ設けられている。各エンドプレート64には、電池モジュールMを筐体2又は蓋4に固定するためのブラケット65が設けられている。電池モジュールMは、例えばボルト等の締結部材により、ブラケット65を介して筐体2又は蓋4に固定される。各ブラケット65は、各エンドプレート64と一体でもよい。
【0019】
以下、
図1、
図2、
図4及び
図5を参照して、電池パック10について詳述する。
図4は、第1実施形態に係る電池パックの筐体を模式的に示す平面図である。
図5は、第1実施形態に係る電池パックを模式的に示す図である。
図1、
図2、
図4及び
図5には、XYZ直交座標系が示されている。
【0020】
上述のように、電池パック10は、開口部2aを有する筐体2と、開口部2aを塞ぐ蓋4とを備える。開口部2aは例えば矩形形状を有する。筐体2は例えば有底筒状である。電池パック10は、開口部2aと蓋4との間に配置されるシール部材を備えてもよい。シール部材は、例えば開口部2aを取り囲むリング形状を有する。シール部材は、例えば発泡体からなる。
【0021】
筐体2は、底壁20と複数の側壁22,24,26,28とを備え得る。底壁20は開口部2aに対向配置される。側壁22,24は互いに対向配置される。側壁26,28は互いに対向配置される。側壁22,24,26,28の開口部2a側の縁(底壁20に接続される縁とは反対側の縁)には、開口部2aを画成するフランジ部2eが設けられてもよい。底壁20、側壁22,24,26,28及びフランジ部2eのそれぞれは、例えば鉄板等の金属板である。すなわち、筐体2は、例えば金属製の筐体である。本実施形態において、複数の電池モジュールMは底壁20に固定されているが、側壁22,24,26,28のいずれかに固定されてもよい。
【0022】
底壁20と各側壁22,24,26,28との間は溶接により接続される。隣り合う側壁22,24,26,28同士も溶接により接続される。側壁22,24,26,28とフランジ部2eとの間も溶接により接続される。側壁22は、本体部22bから突出する突出部22aを有している。本体部22bは、例えば互いに離間した2つの板状部材を有する。突出部22aはそれらの2つの板状部材間に配置される。突出部22aは、互いに対向配置されYZ平面に沿った2つの板状部材と、それらの2つの板状部材の間に配置されXY平面に沿った板状部材とを有する。突出部22aと本体部22bとの間は溶接により接続される。突出部22aと本体部22bとの間には、隅肉溶接部w1が設けられる。隅肉溶接部w1は、例えば開口部2aから底壁20に向かう方向(例えばY軸方向)に沿って線状に延びる。突出部22aと底壁20との間にも、隅肉溶接部w2が設けられる。隅肉溶接部w2は、突出部22aの突出方向(例えばZ軸方向)に沿って線状に延びる。本体部22bと底壁20との間には、隅肉溶接部w3が設けられている。突出部22aと底壁20との間には、隅肉溶接部w3が設けられていない。隅肉溶接部w3は、隅肉溶接部w1の延在方向(例えばY軸方向)及び隅肉溶接部w2の延在方向(例えばZ軸方向)の両方と交差する方向(例えばX軸方向)に沿って線状に延びる。このように、筐体2は、隅肉溶接部w1〜w3を有している。
【0023】
蓋4は、例えば鉄板等の金属板である。蓋4には複数の電池モジュールMが固定されている。蓋4は、各締結部材Bを挿通させるための穴部4hを有する。穴部4hは蓋4を貫通している。筐体2は、複数の締結部材Bがそれぞれ挿入される複数の第1の穴部2hを有する。各締結部材Bは、蓋4の穴部4hを挿通した状態で筐体2の第1の穴部2hに螺合され得る。締結部材Bは例えば円柱状の金属軸部を有する。穴部4h及び第1の穴部2hは例えば円柱形状を有する。第1の穴部2hは例えばフランジ部2eに設けられる。第1の穴部2hは有底の穴部であってもよいし、フランジ部2eを貫通してもよい。第1の穴部2hがフランジ部2eを貫通している場合には、第1の穴部2hと締結部材Bとの間にシール材を充填してもよい。
【0024】
筐体2は、筐体2と蓋4との位置決めのための複数の位置決めピン2p(位置決め部)を有している。位置決めピン2pに代えて他の位置決め部を用いてもよい。複数の位置決めピン2pは、例えばフランジ部2eに設けられる。複数の位置決めピン2pは、第1〜第4の位置決めピン2p1〜2p4を含む。各位置決めピン2p1〜2p4は、例えば矩形形状を有する開口部2aの角部に設けられる。各位置決めピン2p1〜2p4は、例えば円柱状の金属部材である。蓋4は、複数の位置決めピン2pのそれぞれが挿入される第2の穴部4pを有している。第2の穴部4pは有底の穴部であってもよいし、蓋4を貫通してもよい。第2の穴部4pは、例えば円柱形状を有する。
【0025】
第1の位置決めピン2p1(第1の位置決め部)と、第1の位置決めピン2p1が挿入される第2の穴部4pとの間のクリアランスC1は、第2の位置決めピン2p2(第2の位置決め部)と、第2の位置決めピン2p2が挿入される第2の穴部4pとの間のクリアランスC2よりも小さい(
図5参照)。例えば、第1の位置決めピン2p1の径D1は第2の位置決めピン2p2の径D2よりも大きく、第1の位置決めピン2p1及び第2の位置決めピン2p2が挿入される第2の穴部4pの径D10は同じである。第1の位置決めピン2p1におけるクリアランスC1は(D10−D1)/2であり、第2の位置決めピン2p2におけるクリアランスC2は(D10−D2)/2である。第1の位置決めピン2p1の径D1と第2の位置決めピン2p2の径D2とを同じにして、第1の位置決めピン2p1が挿入される第2の穴部4pの径D10を、第2の位置決めピン2p2が挿入される第2の穴部4pの径D10よりも小さくしてもよい。クリアランスC1は、例えば0.1〜0.5mmである。クリアランスC2は、例えば0.6〜1.0mmである。クリアランスC1とクリアランスC2との差は、例えば0.1〜0.9mmである。
【0026】
第3の位置決めピン2p3と、第3の位置決めピン2p3が挿入される第2の穴部4pとの間のクリアランスC3及び第4の位置決めピン2p4と、第4の位置決めピン2p4が挿入される第2の穴部4pとの間のクリアランスC4は、第2の位置決めピン2p2におけるクリアランスC2と同じであってもよいし、異なってもよい。
【0027】
第1の位置決めピン2p1は、第2の位置決めピン2p2に比べて、複数の第1の穴部2hのうち隅肉溶接部w1〜w3に最も近い第1の穴部2h(以下、第1の穴部2h1ともいう)の近くに位置してもよい。すなわち、第1の穴部2h1と第1の位置決めピン2p1との間の距離(筐体2の表面に沿った距離)は、第1の穴部2h1と第2の位置決めピン2p2との間の距離(筐体2の表面に沿った距離)よりも短くてもよい。例えば、第1の位置決めピン2p1は、第1の穴部2h1と位置決めピン2pとの間の距離(筐体2の表面に沿った距離)が最短となるような位置決めピン2pであってもよい。第1の穴部2h1は、隅肉溶接部w1〜w3と第1の穴部2hとの間の距離(筐体2の表面に沿った距離)が最短となるような第1の穴部2hである。
【0028】
複数の位置決めピン2pの径D1〜D4のうちの最小値が、複数の締結部材Bの径D20のうちの最大値よりも大きくてもよい。例えば、第2〜第4の位置決めピン2p2〜2p4の径D2〜D4が同じである場合、複数の位置決めピン2pの径D1〜D4のうちの最小値は径D2〜D4となる。一方、例えば、複数の締結部材Bの径D20が同じである場合、複数の締結部材Bの径D20のうちの最大値は径D20となる。この場合、径D2〜D4は径D20より大きくてもよい。複数の位置決めピン2pの径D1〜D4のうちの最小値は、例えば12〜20mmである。複数の締結部材Bの径D20のうちの最大値は、例えば6〜12mmである。
【0029】
本実施形態の電池パック10では、複数の位置決めピン2pのそれぞれを第2の穴部4pに挿入することによって、筐体2と蓋4との位置決めを行う。その後、複数の締結部材Bをそれぞれ複数の第1の穴部2hに挿入することによって蓋4を筐体2に固定する。電池パック10では、クリアランスの小さい第1の位置決めピン2p1を基準にすることによって、筐体2に対して蓋4を組み付ける際の蓋4のがたつきを抑制することができる。3つ以上の位置決めピン2pのうち1つの位置決めピン2p(第1の位置決めピン2p1)のみを基準にすると、2つ以上の位置決めピン2pを基準にする場合に比べて、筐体2に対して蓋4を組み付け易くなる。すなわち、最初に第1の位置決めピン2p1を第2の穴部4pに挿入し、その後第2〜第4の位置決めピン2p2〜2p4のそれぞれを第2の穴部4pに挿入する。第1の位置決めピン2p1におけるクリアランスが小さいので、第2〜第4の位置決めピン2p2〜2p4のがたつき(可動範囲)を小さくできる。その結果、筐体2と蓋4との位置決めを早く行うことができる。
【0030】
筐体2が隅肉溶接部w1〜w3を有しており、第1の位置決めピン2p1が、第2の位置決めピン2p2に比べて、隅肉溶接部w1〜w3に最も近い第1の穴部2h1の近くに位置してもよい。隅肉溶接部w1〜w3を形成する場合、溶接の歪みにより筐体2が変形する。筐体2の変形量は、隅肉溶接部w1〜w3に最も近い第1の穴部2h1において比較的大きくなるので、隅肉溶接部w1〜w3に最も近い第1の穴部2h1とそれに挿入される締結部材Bとの位置ずれ量は比較的大きくなる。隅肉溶接部w1〜w3から離れるに連れて第1の穴部2hとそれに挿入される締結部材Bとの位置ずれ量は小さくなる。一方、第1の位置決めピン2p1における筐体2と蓋4との間の位置ずれ量は比較的小さくなる。第1の位置決めピン2p1から離れるに連れて筐体2と蓋4との間の位置ずれ量は大きくなる。したがって、隅肉溶接部w1〜w3に最も近い第1の穴部2h1に近い位置決めピン2p(第1の位置決めピン2p1)のクリアランスを小さくすると、隅肉溶接部w1〜w3に最も近い第1の穴部2h1と締結部材Bとの位置ずれ量と第1の位置決めピン2p1における筐体2と蓋4との間の位置ずれ量との合計値を均一化し、全体的に小さくすることができる。その結果、筐体2に対する蓋4の組み付け性が更に向上する。
【0031】
複数の位置決めピン2pの径D1〜D4のうちの最小値が、複数の締結部材Bの径D20のうちの最大値よりも大きい場合、径方向に加わる力により複数の締結部材Bが破壊されることが、複数の位置決めピン2pによって抑制される。
【0032】
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態に係る電池パックを模式的に示す分解斜視図である。
図6に示される電池パック110は、筐体2及び蓋4に代えて筐体102及び蓋104を備えること以外は電池パック10と同じ構成を備える。
図6では筐体102に収容される電池モジュールが省略されている。
【0033】
筐体102は、例えば矩形形状の開口部102aを有する。筐体102は、底壁120と4つの側壁122とを備え得る。底壁120及び側壁122のそれぞれは、例えば矩形形状を有し、例えば鉄板等の金属板である。すなわち、筐体102は、例えば金属製の筐体である。底壁120は開口部102aに対向配置される。側壁122の開口部102a側の縁(底壁120に接続される縁とは反対側の縁)には、開口部102aを画成するフランジ部102eが設けられてもよい。フランジ部102eは、例えば環状形状を有し、例えば鉄板等の金属板である。
【0034】
底壁120と各側壁122との間は溶接により接続される。隣り合う側壁122同士も溶接により接続される。側壁122は、フランジ部102eから突出する突出部122aを有している。突出部122aとフランジ部102eとの間は溶接により接続される。突出部122aとフランジ部102eとの間には、隅肉溶接部w101が設けられる。隅肉溶接部w101は、例えば開口部102aに沿って環状に延びる。このように、筐体102は、隅肉溶接部w101を有している。
【0035】
蓋104は、例えば矩形形状を有し、例えば鉄板等の金属板である。蓋104は、各締結部材Bを挿通させるための穴部104hを有する。穴部104hは蓋104を貫通している。筐体102は、複数の締結部材Bがそれぞれ挿入される複数の第1の穴部102hを有する。各締結部材Bは、蓋104の穴部104hを挿通した状態で筐体102の第1の穴部102hに螺合され得る。穴部104h及び第1の穴部102hは例えば円柱形状を有する。第1の穴部102hは例えばフランジ部102eに設けられる。第1の穴部102hは有底の穴部であってもよいし、フランジ部102eを貫通してもよい。第1の穴部102hがフランジ部102eを貫通している場合には、第1の穴部102hと締結部材Bとの間にシール材を充填してもよい。
【0036】
筐体102は、筐体102と蓋104との位置決めのための複数の位置決めピン102p(位置決め部)を有している。複数の位置決めピン102pは、例えばフランジ部102eに設けられる。複数の位置決めピン102pは、第1及び第2の位置決めピン102p1及び102p2を含む。各位置決めピン102pは、例えば円柱状の金属部材である。蓋104は、複数の位置決めピン102pのそれぞれが挿入される第2の穴部104pを有している。第2の穴部104pは有底の穴部であってもよいし、蓋104を貫通してもよい。第2の穴部104pは、例えば円柱形状を有する。
【0037】
第1の位置決めピン102p1と、第1の位置決めピン102p1が挿入される第2の穴部104pとの間のクリアランスC101は、第2の位置決めピン102p2と、第2の位置決めピン102p2が挿入される第2の穴部104pとの間のクリアランスC102よりも小さい。
【0038】
本実施形態の電池パック110では、複数の位置決めピン102pのそれぞれを第2の穴部104pに挿入することによって、筐体102と蓋104との位置決めを行う。その後、複数の締結部材Bをそれぞれ複数の第1の穴部102hに挿入することによって蓋104を筐体102に固定する。電池パック110では、クリアランスの小さい第1の位置決めピン102p1を基準にすることによって、筐体102に対して蓋104を組み付ける際の蓋104のがたつきを抑制することができる。
【0039】
本実施形態では、筐体102が隅肉溶接部w101を有しており、全ての第1の穴部102hと隅肉溶接部w101との間の距離(筐体102の表面に沿った距離)が同じである。また、第1の位置決めピン102p1及び第2の位置決めピン102p2と第1の穴部102hとの間の距離(筐体102の表面に沿った距離)も同じである。
【0040】
(第3実施形態)
図7は、第3実施形態に係る電池パックを模式的に示す分解斜視図である。
図7に示される電池パック210は、筐体102及び蓋104に代えて筐体202及び蓋204を備えること以外は電池パック110と同じ構成を備える。
図7では筐体202に収容される電池モジュールが省略されている。
【0041】
筐体202は、例えば円形の開口部202aを有する。筐体202は、底壁220と側壁222とを備え得る。底壁220は、例えば円形形状を有し、例えば鉄板等の金属板である。側壁222は、例えば円筒形状を有し、例えば鉄板等の金属板である。すなわち、筐体202は、例えば金属製の筐体である。底壁220は開口部202aに対向配置される。側壁222の開口部202a側の縁(底壁220に接続される縁とは反対側の縁)には、開口部202aを画成するフランジ部202eが設けられてもよい。フランジ部202eは、例えば環状形状を有し、例えば鉄板等の金属板である。
【0042】
底壁220と側壁222との間は溶接により接続される。側壁222は、開口部202aから底壁220に向かって延びる接続線222bを有する。1枚の金属板の両端が、接続線222bにおいて溶接されている。
【0043】
蓋204は、例えば円形形状を有し、例えば鉄板等の金属板である。蓋204は、各締結部材Bを挿通させるための穴部204hを有する。穴部204hは蓋204を貫通している。筐体202は、複数の締結部材Bがそれぞれ挿入される複数の第1の穴部202hを有する。各締結部材Bは、蓋204の穴部204hを挿通した状態で筐体202の第1の穴部202hに螺合され得る。穴部204h及び第1の穴部202hは例えば円柱形状を有する。第1の穴部202hは例えばフランジ部202eに設けられる。第1の穴部202hは有底の穴部であってもよいし、フランジ部202eを貫通してもよい。第1の穴部202hがフランジ部202eを貫通している場合には、第1の穴部202hと締結部材Bとの間にシール材を充填してもよい。
【0044】
筐体202は、筐体202と蓋204との位置決めのための複数の位置決めピン202p(位置決め部)を有している。複数の位置決めピン202pは、例えばフランジ部202eに設けられる。複数の位置決めピン202pは、第1及び第2の位置決めピン202p1及び202p2を含む。各位置決めピン202pは、例えば円柱状の金属部材である。蓋204は、複数の位置決めピン202pのそれぞれが挿入される第2の穴部204pを有している。第2の穴部204pは有底の穴部であってもよいし、蓋204を貫通してもよい。第2の穴部204pは、例えば円柱形状を有する。
【0045】
第1の位置決めピン202p1と、第1の位置決めピン202p1が挿入される第2の穴部204pとの間のクリアランスC201は、第2の位置決めピン202p2と、第2の位置決めピン202p2が挿入される第2の穴部204pとの間のクリアランスC202よりも小さい。
【0046】
本実施形態の電池パック210では、複数の位置決めピン202pのそれぞれを第2の穴部204pに挿入することによって、筐体202と蓋204との位置決めを行う。その後、複数の締結部材Bのそれぞれを第1の穴部202hに挿入することによって蓋204を筐体202に固定する。電池パック210では、クリアランスの小さい第1の位置決めピン202p1を基準にすることによって、筐体202に対して蓋204を組み付ける際の蓋204のがたつきを抑制することができる。
【0047】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記各実施形態に限定されない。
【0048】
例えば、第1実施形態において、蓋4が、筐体2と蓋4との位置決めのための複数の位置決め部を有し、筐体2が、複数の位置決め部のそれぞれが挿入される第2の穴部を有してもよい。同様に、第2実施形態において、蓋104が、筐体102と蓋104との位置決めのための複数の位置決め部を有し、筐体102が、複数の位置決め部のそれぞれが挿入される第2の穴部を有してもよい。同様に、第3実施形態において、蓋204が、筐体202と蓋204との位置決めのための複数の位置決め部を有し、筐体202が、複数の位置決め部のそれぞれが挿入される第2の穴部を有してもよい。