特許 6790596 電池パックの配置構造

(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】6790596

(24)【登録日】2020年11月9日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】電池パックの配置構造

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/10 20060101AFI20201116BHJP

   B60R 16/04 20060101ALI20201116BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 S

   B60R16/04 K

   B60L50/60

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-167993(P2016-167993)

(22)【出願日】2016年8月30日

(65)【公開番号】特開2018-37207(P2018-37207A)

(43)【公開日】2018年3月8日

【審査請求日】2019年5月14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】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(72)【発明者】

【氏名】酒井 崇

(72)【発明者】

【氏名】植田 浩生

(72)【発明者】

【氏名】秋山 泰有

【審査官】 高木 康晴

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−３３８４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０６８７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０３１８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０６７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１１３９０２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｂ６０Ｒ １６／０４

Ｂ６０Ｋ １／０４

Ｂ６０Ｌ ５０／６０

Ｂ６０Ｌ ５０／６４

Ｅ０２Ｆ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に設けられた収容空間内に電池パックを配置してなる電池パックの配置構造であって、
前記収容空間を画成すると共に、前記電池パックの挿抜口となる開口部を有するフレームと、
前記収容空間内において前記電池パックの上方から垂下する車両側ハーネスと、を備え、
前記電池パックは、
一又は複数の電池モジュールが収容された筐体と、
前記電池モジュールと出力端子とを結ぶ回路上に配置されたリレーと、
前記筐体から外方に延びる電池側ハーネスと、
前記開口部から見通せる位置に配置され、前記車両側ハーネスと前記電池側ハーネスとを接続するコネクタと、
前記コネクタの接続状態を検知し、前記コネクタが非接続である場合に前記リレーをオフにする制御部と、を備え、
前記筐体は、外部からの充電ケーブルが接続される差込口を有し、
前記電池パックは、前記差込口が前記開口部側を向くように前記収容空間内に配置され、
前記コネクタは、前記差込口よりも前記開口部側に配置されている電池パックの配置構造。

【請求項2】

前記車両側ハーネス及び前記電池側ハーネスは、電力用ハーネスと、通信用ハーネスと、によって構成され、
前記制御部は、前記通信用ハーネスの前記コネクタの接続状態を検知し、前記コネクタが非接続である場合に前記リレーをオフにする請求項１記載の電池パックの配置構造。

【請求項3】

前記コネクタは、前記差込口よりも上側に配置されている請求項１又は２記載の電池パックの配置構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池パックの配置構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の電池パックとして、例えば特許文献１に記載の二次電池装置がある。この従来の二次電池装置は、電池セルを配列してなる電池モジュールを複数段に重ねた電池積層アッセンブリを箱状の筐体内に収容することによって構成されている。このような電池パックは、例えばフォークリフト等の車両の機台に設けられた収容空間内に配置され、当該車両のバッテリとして用いられる。

【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】

車両に搭載される電池パックは、定期的にメンテナンスを行うことが好ましい。収容空間内の電池パックと車両側の機器との間には、例えば電池パックから車両側の機器への電力供給に用いられる電力用ワイヤーハーネス、或いは車両側の機器と電池パックとの間での情報通信に用いられる通信用ワイヤーハーネスなどが接続されている。したがって、メンテナンスの際にはハーネスの接続を解除して電池パックを収容空間から取り出す必要があり、作業性及び安全性の双方を十分に確保することが求められている。

【0005】

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、メンテナンスの作業性及び安全性の双方を十分に確保できる電池パックの配置構造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の配置構造は、車両に設けられた収容空間内に電池パックを配置してなる電池パックの配置構造であって、収容空間を画成すると共に、電池パックの挿抜口となる開口部を有するフレームと、収容空間内において電池パックの上方から垂下する車両側ハーネスと、を備え、電池パックは、一又は複数の電池モジュールが収容された筐体と、電池モジュールと出力端子とを結ぶ回路上に配置されたリレーと、筐体から外方に延びる電池側ハーネスと、開口部から見通せる位置に配置され、車両側ハーネスと電池側ハーネスとを接続するコネクタと、コネクタの接続状態を検知し、コネクタが非接続である場合にリレーをオフにする制御部と、を備える。

【0007】

この電池パックの配置構造では、車両側ハーネスと電池側ハーネスとを接続するコネクタがフレームの開口部から見通せる位置に配置されている。このため、電池パックのメンテナンスを行う場合に開口部から容易にコネクタにアクセスでき、車両側ハーネスと電池側ハーネスとの接続を簡単に解除できるので、メンテナンスの作業性を十分に確保できる。一方、この電池パックの配置構造では、車両側ハーネスと電池側ハーネスとの接続を解除しない場合には、ハーネスが開口部に干渉して電池パックを開口部から取り出せず、かつ車両側ハーネスと電池側ハーネスとが非接続となった場合には、制御部によって電池モジュールと出力端子とを結ぶ回路上のリレーがオフとなる。したがって、電池パックからの出力が停止した状態に限って開口部からの電池パックの取出しが許容されるため、メンテナンスの安全性を十分に確保できる。

【0008】

また、筐体は、外部からの充電ケーブルが接続される差込口を有し、電池パックは、差込口が開口部側を向くように収容空間内に配置され、コネクタは、差込口よりも上側に配置されていてもよい。この場合、差込口に触れずに車両側ハーネスと電池側ハーネスとの接続及び解除を行うことができる。したがって、メンテナンスの作業性を更に向上できる。また、車両側ハーネスと電池側ハーネスとの接続を解除しない場合に、ハーネスを開口部により確実に干渉させることが可能となる。したがって、メンテナンスの安全性を一層十分に確保できる。

【0009】

また、コネクタは、差込口よりも開口部側に配置されていてもよい。この場合、差込口に触れずに車両側ハーネスと電池側ハーネスとの接続及び解除を行うことができる。したがって、メンテナンスの作業性を更に向上できる。また、車両側ハーネスと電池側ハーネスとの接続を解除しない場合に、ハーネスを開口部により確実に干渉させることが可能となる。したがって、メンテナンスの安全性を一層十分に確保できる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、メンテナンスの作業性及び安全性の双方を十分に確保できる電池パックの配置構造を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】電池パックの配置構造の一実施形態を示す斜視図である。

【図2】図１に示した電池パックの配置構造の正面図である。

【図3】電池パックの内部構造を示す概略断面図である。

【図4】電池モジュールと出力端子とを結ぶ回路の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しながら、本発明の一側面に係る電池パックの配置構造の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0013】

図１は、電池パックの配置構造の一実施形態を示す斜視図である。また、図２は、その正面図である。この電池パックの配置構造１は、車両に設けられた収容空間Ｓ内に配置された電池パック１１に適用される構造である。電池パック１１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車などの各種車両のバッテリとして搭載される蓄電装置である。本実施形態では、フォークリフトの機台に設けられた収容空間Ｓ内に対する電池パック１１の配置構造を例示する。

【0014】

図１及び図２に示すように、電池パック１１の収容空間Ｓは、例えば機台側に設けられたフレーム２によって画成されている。フレーム２は、例えば金属製の板状部材であり、当該フレーム２の内部に例えば略直方体形状の収容空間Ｓが形成されている。フレーム２の一面側には、設置時及びメンテナンス時の電池パック１１の挿抜口となる断面矩形の開口部３が設けられている。図示しないが、開口部３に開閉扉などが設けられていてもよい。

【0015】

収容空間Ｓ内には、電池パック１１の配置領域の上方から車両側ハーネス４が垂下している。本実施形態では、車両側ハーネス４は、電池パック１１から出力される電力を車両側の機器に供給する電力用ハーネス５Ａと、電池パック１１と車両側の機器との間の情報通信に用いられる通信用ハーネス６Ａとによって構成されている。電力用ハーネス５Ａは、正極用及び負極用の２本のハーネスによって構成されている。通信用ハーネス６Ａは、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）通信などの通信方式によって車両側の機器と電池パック１１とを相互に通信可能に接続する。

【0016】

電力用ハーネス５Ａ及び通信用ハーネス６Ａは、収容空間Ｓにおいて、いずれも開口部３付近に互いに略平行に垂下した状態となっている。電力用ハーネス５Ａの下端には、電池側の電力用ハーネス５Ｂとの接続に用いられるコネクタ７Ａが設けられている。同様に、通信用ハーネス６Ａの下端には、電池側の通信用ハーネス６Ｂとの接続に用いられるコネクタ８Ａが設けられている。

【0017】

電池パック１１は、筐体１２と、筐体１２内に収容された一又は複数の電池モジュール１３（図３参照）とを備えて構成されている。筐体１２は、例えば金属によって略直方体形状の箱型に構成されている。筐体１２の前面上部の一側（図１の手前側）には、電池パック１１の充電の際に外部装置からの充電ケーブル（不図示）が接続される充電口１４が設けられている。

【0018】

充電口１４では、図１に示すように、筐体１２の前面側を向く壁部１５Ａと、筐体１２の片側の側面側を向く壁部１５Ｂと、筐体１２の頂面側を向く壁部１５Ｃとによって、筐体１２の角部が窪んだ形状となっている。充電口１４には、充電ケーブルの差込口１６（図３参照）が設けられ、筐体１２は、差込口１６が開口部３側を向くように収容空間Ｓ内に配置されている。電池パック１１の非充電時には、差込口１６にはジャンパ１７が取り付けられ、差込口１６が保護されるようになっている。また、筐体１２の前面上部の他側（図１の奥側）は、平坦部分２ａとなっており、平坦部分２ａにおける充電口１４側の縁には、後述する通信用ハーネス６Ｂを支持するブラケット１８が固定されている。

【0019】

筐体１２の頂部には、充電口１４よりも奥となる位置にカバー部材２１が取り付けられている。本実施形態では、電池側ハーネス２２が着脱自在に接続される第１出力端子２３及び第２出力端子２４がカバー部材２１の前面側の壁部に設けられている。本実施形態では、電池側ハーネス２２は、車両側の電力用ハーネス５Ａに接続される電力用ハーネス５Ｂと、車両側の通信用ハーネス６Ａに接続される通信用ハーネス６Ｂとによって構成されている。

【0020】

第１出力端子２３は、正極端子となる第１出力端子２３Ａと、負極端子となる第１出力端子２３Ｂとを有している。電力用ハーネス５Ｂは、電力用ハーネス５Ａと同様に、正極用及び負極用の２本のハーネスによって構成されている。正極用のハーネスの基端は、第１出力端子２３Ａに接続され、負極用のハーネスの基端は、第２出力端子２４Ｂに接続されている。第２出力端子２４には、通信用ハーネス６Ｂの基端が接続されている。

【0021】

電力用ハーネス５Ｂの先端には、車両側の電力用ハーネス５Ａとの接続に用いられるコネクタ７Ｂが設けられている。同様に、通信用ハーネス６Ｂの先端には、車両側の通信用ハーネス６Ａとの接続に用いられるコネクタ８Ｂが設けられている。電力用ハーネス５Ｂは、筐体１２の頂部の平坦部分２ａ上に延在し、電力用ハーネス５Ｂの先端は、上方に延びて電力用ハーネス５Ａと接続されている。また、通信用ハーネス６Ｂは、筐体１２の頂部の平坦部分２ａ上で電力用ハーネス５Ｂの下側を通って電力用ハーネス５Ｂと交差し、その先端側でブラケット１８によって支持されている。通信用ハーネス６Ｂの先端は、ブラケット１８による支持位置よりも先端側で上方に延びて通信用ハーネス６Ｂと接続されている。

【0022】

接続状態において、電力用ハーネス５Ａと電力用ハーネス５Ｂとを接続するコネクタ７Ａ及びコネクタ７Ｂの位置、及び通信用ハーネス６Ａと通信用ハーネス６Ｂとを接続するコネクタ８Ａ及びコネクタ８Ｂの位置は、図２に示すように、いずれも開口部３から見通せる位置となっている。すなわち、コネクタ７Ａ及びコネクタ７Ｂの接続位置、及びコネクタ８Ａ及びコネクタ８Ｂの接続位置は、いずれも開口部３の上縁よりも低くなっており、開口部３と正対した状態において視認可能となっている。

【0023】

また、コネクタ７Ａ及びコネクタ７Ｂの接続位置、及びコネクタ８Ａ及びコネクタ８Ｂの接続位置は、図１に示すように、筐体１２の頂部における前面側の縁の上方に位置している。すなわち、コネクタ７Ａ及びコネクタ７Ｂの接続位置、及びコネクタ８Ａ及びコネクタ８Ｂの接続位置は、いずれも差込口１６よりも上側であり、かつ差込口１６よりも開口部３側となっている。なお、本実施形態では、コネクタ８Ａ及びコネクタ８Ｂの接続位置がコネクタ７Ａ及びコネクタ７Ｂの接続位置よりも開口部３側に位置している。

【0024】

筐体１２の内部には、図３に示すように、複数の電池モジュール１３と、ジャンクションボックス３１とが収容されている。電池モジュール１３は、例えばブラケットを介して筐体１２の内壁に固定されている。電池モジュール１３は、例えばリチウムイオン二次電池などの蓄電モジュールであり、複数の電池セルを配列してなる配列体と、配列体の配列方向に拘束荷重を付加する拘束部材などを含んで構成されている。筐体１２内の各電池モジュール１３は、ハーネスＫによってジャンクションボックス３１に接続されている。

【0025】

ジャンクションボックス３１には、リレー、ケーブル、及び電池パック１１の制御を行う制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）などが収容されている。ジャンクションボックス３１は、例えばブラケットを介して筐体１２の内壁に固定されている。ジャンクションボックス３１は、電池モジュール１３と第１出力端子２３との間を通電可能に接続すると共に、各電池モジュール１３の温度を監視するサーミスタと第２出力端子２４（図１参照）との間を通信可能に接続する。ジャンクションボックス３１は、各電池モジュール１３からの電力及び各サーミスタから送信される温度情報を第２出力端子２４に出力する。

【0026】

図４は、電池モジュール１３と出力端子とを結ぶ回路の一例を示す図である。同図に示すように、本実施形態では、各電池モジュール１３が並列に接続されており、各電池モジュール１３の負極側と、電池パック１１の負極端子となる第１出力端子２３Ｂとの間にリレー３２が配置されている。リレー３２のオン・オフの切り替えは、制御ＥＣＵ（制御部）３３によって制御される。

【0027】

制御ＥＣＵ３３は、車両側ハーネス４及び電池側ハーネス２２のコネクタの接続状態を検知し、検知結果に基づいてリレー３２のオン・オフを切り替える。本実施形態では、制御ＥＣＵ３３は、通信用ハーネス６Ａのコネクタ８Ａと通信用ハーネス６Ｂのコネクタ８Ｂとの接続状態を監視する。接続状態の監視方法は、コネクタ８Ａ，８Ｂの接触検知であってもよく、通信用ハーネス６Ａ，６Ｂ間の電流検知であってもよい。

【0028】

制御ＥＣＵ３３は、コネクタ８Ａ，８Ｂが接続状態であると判断した場合には、回路のリレー３２をオンにする。この場合、電力用ハーネス５Ａ，５Ｂを介し、電池パック１１から車両側の機器への電力供給が可能な状態となる。一方、制御ＥＣＵ３３は、コネクタ８Ａ，８Ｂが非接続状態であると判断した場合には、回路のリレー３２をオフにする。この場合、電池パック１１から車両側の機器への電力供給が不可能な状態となる。

【0029】

以上説明したように、電池パックの配置構造１では、車両側ハーネス４と電池側ハーネス２２とを接続するコネクタ７Ａ，７Ｂ及びコネクタ８Ａ，８Ｂがフレーム２の開口部３から見通せる位置に配置されている。このため、電池パック１１のメンテナンスを行う場合に開口部３から容易にコネクタ７Ａ，７Ｂ及びコネクタ８Ａ，８Ｂにアクセスでき、車両側ハーネス４と電池側ハーネス２２との接続を簡単に解除できる。したがって、メンテナンスの作業性を十分に確保できる。

【0030】

一方、電池パックの配置構造１では、車両側ハーネス４と電池側ハーネス２２との接続を解除しない場合には、これらのハーネスが開口部３に干渉して電池パック１１を開口部３から取り出せず、かつ車両側ハーネス４と電池側ハーネス２２とが非接続となった場合には、制御ＥＣＵ３３によって電池モジュール１３と第１出力端子２３とを結ぶ回路上のリレー３２がオフとなる。したがって、電池パック１１からの出力が停止した状態に限って開口部３からの電池パック１１の取出しが許容されるため、メンテナンスの安全性を十分に確保できる。

【0031】

また、電池パックの配置構造１では、外部からの充電ケーブルが接続される差込口１６が筐体１２に設けられ、電池パック１１は、差込口１６が開口部３側を向くように収容空間Ｓ内に配置されている。そして、コネクタ７Ａ，７Ｂ及びコネクタ８Ａ，８Ｂの接続位置は、差込口１６よりも上側かつ開口部３側となっている。このような構成により、差込口１６に触れずに車両側ハーネス４と電池側ハーネス２２との接続及び解除を行うことができる。したがって、メンテナンスの作業性を更に向上できる。また、車両側ハーネス４と電池側ハーネス２２との接続を解除しない場合に、車両側ハーネス４及び電池側ハーネス２２を開口部３により確実に干渉させることが可能となる。したがって、メンテナンスの安全性を一層十分に確保できる。

【符号の説明】

【0032】

１…電池パックの配置構造、２…フレーム、３…開口部、４…車両側ハーネス、７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ…コネクタ、１１…電池パック、１２…筐体、１３…電池モジュール、１６…差込口、２２…電池側ハーネス、２３…第１出力端子（出力端子）、３２…リレー、３３…制御ＥＣＵ（制御部）、Ｓ…収容空間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】