(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】
【0005】
水などの異物がケース内に侵入し、制御装置のコネクタに付着すると、例えば信号線同士が短絡する等の問題が生じるおそれがある。防水用コネクタを用いることも考えられるが、その分構成が複雑になり、コストも掛かる。
【0006】
本発明の一側面は、簡易な構成で、水などの異物がコネクタに付着することを抑制することが可能な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】
【0007】
本発明の一側面に係る電池パックは、開口部を有する本体及び本体の開口部を塞ぐ蓋を有するケースと、ケースに収容される電池モジュールと、を備え、電池モジュールは、複数の電池セルと、複数の電池セルを互いに電気的に接続するバスバーと、バスバーを覆うバスバーカバーと、複数の電池セルに関する信号を伝送する複数の信号線と、バスバーカバー上に設けられ、複数の信号線からの信号を受信する制御装置と、を含み、制御装置は、複数の信号線が互いに電気的に分離された状態で接続されるコネクタを有し、バスバーカバーは、バスバーを覆うとともに制御装置を支持する本体部と、コネクタと開口部との間に位置し、複数の信号線とコネクタとの接続部分を覆うように、本体部から延在する延在部と、を有する。
【0008】
上記の電池パックでは、開口部を有する本体及び本体の開口部を塞ぐ蓋を有するケースに、電池モジュールが収容される。ここで、例えば、ケースの蓋をケースの本体から取り外し、本体の開口部が上方を向いた状態で、電池パックの製造またはメンテナンス等を行う場合があり得る。その際、水などの異物が落下する等によって、開口部を介して異物がケース内に侵入し、複数の信号線と制御装置のコネクタとの接続部分に付着する可能性がある。上記の電池パックでは、バスバーカバーが、バスバーを覆うとともに制御装置を支持する本体部と、コネクタと開口部との間に位置し、複数の信号線とコネクタとの接続部分を覆うように、本体部から延在する延在部と、を有する。そのため、仮に異物が開口部を介してケース内に侵入したとしても、異物は、バスバーカバーの延在部に付着するだけで、複数の信号線とコネクタとの接続部分には到達しない。よって、水などの異物がコネクタに付着することを抑制することができる。また、バスバーカバーが延在部を有する構成とするだけでよいので、例えば防水用コネクタを用いる場合よりも、構成を簡素化することができる。
【0009】
信号は、複数の電池セルのそれぞれの電圧を監視するための信号であってもよい。この場合、コネクタに異物が付着して複数の信号線同士が短絡すると、複数の電池セル同士が信号線を介して電気的に接続され、大電流が流れてしまう可能性がある。上述の電池パックによれば、このような問題が生じることを抑制できる。
【0010】
コネクタは、制御装置の端面に設けられ、制御装置の端面を正面からみたときに、延在部の先端は、端面の縁と接続部分側との間に位置していてもよい。これにより、延在部で接続部分を覆いつつ、延在部の長さが必要以上に長くなることを防ぐことができる。
【0011】
延在部は、本体部に接続され、コネクタと開口部との間に延在する第1の部分と、第1の部分に接続され、コネクタ側に向かって延在する第2の部分と、を含んでもよい。このように延在部が第1の部分及び第2の部分の2つの部分で複数の信号線とコネクタとの接続部分を覆うことによって、異物のコネクタへの付着の抑制効果を高めることができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明の一側面によれば、簡易な構成で、水などの異物がコネクタに付着することを抑制することが可能な電池パックが提供される。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。図には、XYZ直交座標系が示される。例えば、Z軸正方向は鉛直上方向を示し、Z軸負方向は鉛直下方向を示していてよい。以下の説明では、「上」は鉛直上方を示し、「下」は鉛直下方を示すものとする。
【0015】
図1は、実施形態に係る電池パックの概略構成を示す斜視図である。電池パック1は、複数の電池モジュール10と、ケース20とを備えている。電池モジュールの数はとくに限定されない。電池パック1は、例えば、フォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両に搭載される。
【0016】
電池モジュール10は、複数の電池セル11(後述の
図2、3参照)を含む。電池セル11は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池であってよい。電池モジュール10では、それら複数の電池セル11同士が後述のバスバー15によって電気的に接続されている。本実施形態では、各電池モジュール10に含まれる電池セル11の数は6個である。ただし、電池モジュール10に含まれる電池セル11の数はこれに限定されない。
【0017】
ケース20は、電池モジュール10を収容する。具体的に、ケース20は、本体22と、蓋28とを有している。本体22は上部に開口部24を有しており、蓋28は、開口部24を塞いでいる。
図1に示される例では、蓋28は、水平方向(XY平面)に延在している。本体22は、蓋28に対向する側壁部22aを有している。各電池モジュール10は、例えば本体22の側壁部22a上に固定されている。側壁部22aから見て、開口部24は、上方(Z軸正方向)に位置している。
【0018】
本体22は、本体22の側壁部22aの縁部から上方向に延在する側壁部22b、22c、22d、22eを更に有している。側壁部22b及び側壁部22cは、互いに対向するようにXZ平面に延在している。側壁部22d及び側壁部22eは、互いに対向するようにYZ平面に延在している。側壁部22d及び側壁部22eは、側壁部22b及び側壁部22cを繋いでいる。ケース20は、全体として概ね直方体状の外形形状を有している。ケース20の材質の例は金属であり、例えば鉄である。
【0019】
図2は、電池モジュールの概略構成を示す分解斜視図である。この電池モジュールは、
図1に示される6個の電池モジュール10のうちの、側壁部22bと側壁部22eとのコーナー部分に設けられた電池モジュール10である。
図3は、電池モジュールの概略構成を示す図であり、バスバーカバー18(後述)が取り付けられた状態を模式的に示す。
【0020】
電池モジュール10は、複数の電池セルユニット12と、バスバー15と、バスバーカバー18と、複数の信号線L1〜L6と、制御装置Eとを含んでいる。
【0021】
複数の電池セルユニット12は並設されており、各電池セルユニット12は、電池セル11と、電池セル11を保持するセルホルダ13と、一対の端子14、14とを有している。複数の電池セルユニット12は、一対のエンドプレート16、16により拘束されている。一対のエンドプレート16、16には、一方のエンドプレート16から他方のエンドプレート16に向かって延びる4本のボルト16a、16b、16c、16dが挿通され、他方のエンドプレート16においてナットに螺合されている。一対のエンドプレート16、16の各々は、固定部材17によって、例えば本体22の側壁部22aに固定される。
【0022】
セルホルダ13は、例えば樹脂製の枠体である。セルホルダ13は、対応する電池セル11の側面のうち、複数の電池セル11の並設方向(Y軸方向)に対して交差する側面(XZ平面に延在する側面)が露出するように、電池セル11を保持する。セルホルダ13は、底壁部131と、側壁部132と、側壁部133とを有している。底壁部131は、電池セル11を挟んで一対の端子14、14及びバスバー15等とは反対側から、電池セル11を支持する。側壁部132及び側壁部133は、互いに電池セル11を挟み込むように、底壁部131の両縁部からそれぞれ延在する一対の側壁部である。側壁部132及び側壁部133のうち、側壁部133は上方(開口部24側)に位置し、側壁部132は下方(側壁部22a側)に位置している。
【0023】
側壁部132及び側壁部133の延在方向(X軸方向)の長さは、電池セル11の長さよりも長い。側壁部132の先端部分には、突起部132aが設けられている。突起部132aは、セルホルダ13の内側(上方向)に向かって突出している。同様に、側壁部133の先端部分には、突起部133aが設けられている。突起部133aは、セルホルダ13の内側(下方向)に向かって突出している。
【0024】
一対の端子14、14は、電池セル11の電力を電池セルユニット12の外部に取り出すための端子である。一対の端子14、14のうち、一方の端子14は正極端子であり、他方の端子14は負極端子である。
【0025】
バスバー15は、複数の電池セル11を互いに電気的に接続する導電部材である。バスバー15は、各電池セル11の端子14同士を電気的に接続している。バスバー15は、複数の電池セル11が直列接続されるように各端子14を接続してもよいし、複数の電池セル11が並列接続されるように各端子14を接続してもよい。
【0026】
バスバーカバー18は、バスバー15を覆う部材であり、並設された複数の電池セルユニット12に取り付けられる。バスバーカバー18は、セルホルダ13の内側、より具体的にはセルホルダ13の側壁部132と側壁部133との間に位置するように、各電池セルユニット12の端子14上に設けられる。例えばケース20内において複数の電池モジュール10が積層するように配置された場合、バスバーカバー18は、隣り合う電池モジュール10同士を電気的に絶縁する。バスバーカバー18の材質の例は、ポリアミド66(「66ナイロン」とも称される)である。バスバーカバー18の詳細については後述する。
【0027】
信号線L1〜L6は、複数の電池セル11に関する信号を伝送する。信号の例は、複数の電池セル11のそれぞれの電圧を監視するための信号、複数の電池セル11のそれぞれの温度を監視するための信号、またはリレー(不図示)を制御するための信号である。本実施形態では、信号線L1〜L6の各々が、対応する電池セル11の電圧を監視するための信号をそれぞれ伝送するものとする。そのような信号は、例えば、信号線L1〜L6と、対応する電池セル11を含む電池セルユニット12の端子14とを電気的に接続することによって取得される。信号線L1〜L6は、互いに電気的に分離された状態で、接続端子C1に保持されている。接続端子C1は、後述のコネクタC2に接続される。なお、信号線の数は、電池モジュール10に含まれる電池セル11の数、及び/又は信号の種類の数等に応じて適宜変更され得る。
【0028】
制御装置Eは、バスバーカバー18上に設けられ、上述の複数の信号線L1〜L6からの信号を受信する。制御装置Eは、ケース19と、基板Bと、コネクタC2とを有している。ケース19は、例えば略矩形形状の外形を有しており、基板Bを収容している。例えばコネクタC2を介して上述の信号線L1〜L6から送られる信号を処理するために、種々の電子部品等が基板Bに実装され得る。コネクタC2は、制御装置Eの端面191に設けられている。端面191は、ケース19の端面でもある。端面191は、セルホルダ13の側壁部133に対向するように(開口部24の開口面に対向するように)、XY平面に延在している。コネクタC2において、接続端子C1が接続される先端部分は、ケース19外に位置している。当該先端部分とは反対側の部分は、ケース19内に位置しており、基板Bに接続されている。つまり、コネクタC2は、基板Bに実装される部品の一つでもある。コネクタC2は、先端部分が開口部24に向かうように(側壁部133に向かうように)配置されている。コネクタC2に接続端子C1が接続されると、複数の信号線L1〜L6が、互いに電気的に分離された状態でコネクタC2に接続される。複数の信号線L1〜L6とコネクタC2との接続部分を、接続部分Pを称し図示する。
【0029】
再びバスバーカバー18について説明する。バスバーカバー18は、本体部181と、本体部181から延在する延在部182及び延在部183とを有している。本体部181は、バスバー15を覆うとともに、制御装置Eを支持する。本体部181は、例えば平板形状を有しており、電池セルユニット12の一対の端子14、14上に配置される。本体部181の両縁部は、セルホルダ13の側壁部132及び側壁部133に接触していてもよい。延在部182及び延在部183は、本体部181に接続され、本体部181の両縁部から、電池セル11とは反対側(X軸正方向)にそれぞれ延在している。延在部182は、セルホルダ13の側壁部132に接触していてもよい。延在部183は、セルホルダ13の側壁部133に接触していてもよい。延在部182の先端182aは、側壁部132の突起部132aに当接している。延在部183の先端183aは、側壁部133の突起部133aに当接している。突起部132a及び突起部133aがストッパとして機能することにより、並設された電池セルユニット12へのバスバーカバー18の取り付けが固定される。
【0030】
延在部183は、コネクタC2と開口部24との間に位置し、複数の信号線L1〜L6とコネクタC2との接続部分Pを覆うように、本体部181から延在する。制御装置Eの端面191を正面からみたときに(Z軸負方向でみたときに)、延在部183の先端183aは、端面191の縁191aと、接続部分Pとの間に位置している。
【0031】
以上説明した電池パック1では、開口部24を有する本体22及び本体22の開口部24を塞ぐ蓋28を有するケース20に、各電池モジュール10が収容される。ここで、例えば、ケース20の蓋28をケース20の本体22から取り外し、本体22の開口部24が上方を向いた状態、つまり開口部24の開口面の面方向が水平方向(XY面方向)となっている状態で、電池パック1の製造またはメンテナンス等を行う場合があり得る。その際、水などの異物が落下する等によって、開口部24を介して異物がケース20内に侵入し、複数の信号線と制御装置のコネクタとの接続部分に付着する可能性がある。ここで、電池パック1では、バスバーカバー18が、バスバー15を覆うとともにコネクタC2を支持する本体部181と、コネクタC2と開口部24との間に位置し、複数の信号線L1〜L6とコネクタC2との接続部分Pを覆うように、本体部181から延在する延在部183と、を有する。そのため、仮に異物が開口部24を介してケース20内に侵入したとしても、異物は、バスバーカバー18の延在部183に付着するだけで、接続部分Pには到達しない。よって、水などの異物がコネクタC2に付着することを抑制することができる。なお、延在部183の外側にセルホルダ13の側壁部133も配置されているので、当該側壁部133によって異物の接続部分Pへの付着が防止されるとも考えられるが、並設された各電池セルユニット12のセルホルダ13同士の隙間を通って異物がセルホルダ13の内側に侵入する可能性がある。そのような異物があったとしても、当該異物は、上述のとおり、バスバーカバー18の延在部183に付着するだけで接続部分Pには到達しない。また、電池パック1によれば、バスバーカバー18が延在部183を有する構成とするだけでよいので、例えばコネクタC2に防水用コネクタを用いる場合よりも、構成を簡素化することができる。
【0032】
信号線L1〜L6が伝送する信号は、複数の電池セル11のそれぞれの電圧を監視するための信号であってもよい。この場合、コネクタC2に異物が付着して複数の信号線L1〜L6同士が短絡すると、複数の電池セル11同士が信号線L1〜L6を介して電気的に接続され、大電流が流れてしまう可能性がある。電池パック1によれば、このような問題が生じることを抑制することができる。ここで、信号線L1〜L6が伝送する信号が例えば複数の電池セル11のそれぞれの温度を監視するための信号である場合には、複数の信号線L1〜L6同士が短絡したとしても、各電池セル11に対応する温度監視手段(例えばサーミスタの端子)同士が短絡するだけで、大きな電流が流れることはない。このような点で、各信号が複数の電池セル11のそれぞれの電圧を監視するための信号である場合には、例えば各信号が複数の電池セル11のそれぞれの温度を監視するための信号である場合と比較して、電池パック1による異物のコネクタC2への付着の抑制効果がさらに有利なものとなる。
【0033】
コネクタC2は、制御装置Eの端面191に設けられ、制御装置Eの端面191を正面からみたときに、延在部183の先端183aは、端面191の縁191aと、接続部分Pとの間に位置していてもよい。これにより、延在部183で接続部分Pを覆いつつ、延在部183の長さが必要以上に長くなることを防ぐことができる。延在部183の長さを抑えることで、延在部183の先端183aに当接する突起部133aを有する側壁部133の長さも、必要以上に長くなることを防ぐことができる。
【0034】
以上、本発明の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定されるものではない。
【0035】
図4は、変形例に係る電池パックに含まれる電池モジュールの概略構成を示す図である。この変形例に係る電池パックに含まれる電池モジュール10Aは、電池モジュール10(
図3)と比較して、バスバーカバー18に替えてバスバーカバー18Aを含む点において相違する。電池モジュール10Aの他の部分は電池モジュール10の対応する部分と同様である。また、バスバーカバー18Aは、バスバーカバー18と比較して、延在部183に替えて延在部183Aを有する点において相違する。バスバーカバー18Aの他の部分はバスバーカバー18の対応する部分と同様である。延在部183Aは、第1の部分183A1と、第2の部分183A2とを含んでいる。第1の部分183A1は、延在部183(
図3)と同様に、本体部181に接続され、コネクタC2と開口部24との間に延在する。第1の部分183A1の先端183aは、側壁部133の突起部133aに当接している。第2の部分183A2は、第1の部分183A1の先端部を基端とし、コネクタC2側に向かって延在している。第2の部分183A2は、Z軸方向に延在してもよいし、Z軸方向に対してある程度の傾きを有して延在していてもよい。第2の部分183A2は、屈曲形状を有していてもよい。第2の部分183A2の先端183A2aは、接続部分Pよりも下方(Z軸負方向)に位置していてもよい。ただし、先端183A2aの位置(第2の部分183A2の長さ)はとくに限定されない。延在部183Aは、例えば
図3に示される延在部183の先端部分を折り曲げることによって作られてもよい。
【0036】
このように延在部183Aが第1の部分183A1及び第2の部分183A2の2つの部分で接続部分Pを覆うことによって、異物のコネクタC2への付着の抑制効果を高めることができる。つまり、第1の部分183A1によって接続部分Pを上方から覆うだけでなく、第2の部分183A2によって接続部分Pを斜め上方からも覆うことができる。第2の部分183A2の先端183A2aが接続部分Pよりも下方(Z軸負方向)に位置している場合には、接続部分Pを側方から覆うこともできる。
【0037】
図5は、別の変形例に係る電池パックに含まれる電池モジュールの概略構成を示す図である。この変形例に係る電池モジュール10Bは、電池モジュール10(
図2)と比較して、バスバーカバー18に代えてバスバーカバー18B1、バスバーカバー18B2及びバスバーカバー18B3の3つのバスバーカバーを含む点において相違する。電池モジュール10Bの他の部分は電池モジュール10の対応する部分と同様である。上述の3つのバスバーカバーのうち、バスバーカバー18B1上に、制御装置Eが設けられている。バスバーカバー18B1の役割は、バスバーカバー18と同様であり、バスバー15を覆うとともに制御装置Eを支持する。バスバーカバー18B1は、本体部181B1と、本体部181B1から延在する延在部182B1及び延在部182B2を有している。本体部181B1、延在部182B1及び延在部183B1の機能は、本体部181、延在部182及び延在部183(
図3)と同様である。延在部183B2は、延在部183(
図3)と同様に、コネクタC2と開口部24との間に位置し、複数の信号線L1〜L6とコネクタC2との接続部分Pを覆うように、本体部181B1から延在している。
【0038】
バスバーカバー18B2及びバスバーカバー18B3は、バスバーカバー18B1によって覆われるバスバー15以外のバスバー15を覆う。バスバーカバー18B2及びバスバーカバー18B3は、制御装置Eが設けられていない点を除き、バスバーカバー18B1と同様の構成であってよい。ただし、電池セルユニット12の並設方向(Y軸方向)において、バスバーカバー18B1、バスバーカバー18B2及びバスバーカバー18B3の長さは、異なっていてもよい。このように複数のバスバーカバー18B1、バスバーカバー18B2及びバスバーカバー18B3を用いた場合でも、制御装置Eが設けられたバスバーカバー18B1を、バスバーカバー18と同様の構成とすることによって、水などの異物が制御装置EのコネクタC2に付着することを抑制することができる。
【0039】
なお、バスバーカバー18B1を、バスバーカバー18A(
図4)と同様に、本体部に接続されコネクタC2と開口部24との間に延在する第1の部分と、第1の部分に接続され、コネクタC2側に向かって延在する第2の部分とを含むように構成してもよい。
【0040】
上記実施形態では、制御装置Eの端面191を正面からみたときに(Z軸負方向でみたときに)、延在部183の先端183aが端面191の縁191aと接続部分Pとの間に位置している例について説明した。ただし、延在部183の先端183aは、縁191aの外側(X軸正方向側)に位置していてもよい。
【0041】
上述の電池モジュール10B(
図5)の例では、3つのバスバーカバーを用いる例、換言すればバスバーカバーが3つに分割されている例について説明したが、バスバーカバーの分割の数は2であってもよいし、4以上であってもよい。