特開 2022-187816 蓄電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022187816

(43)【公開日】2022-12-20

(54)【発明の名称】蓄電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/251 20210101AFI20221213BHJP

   H01M 50/209 20210101ALN20221213BHJP

【ＦＩ】

H01M50/251

H01M50/209

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021096008

(22)【出願日】2021-06-08

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2021-12-08

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115738

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲頭 光宏

(74)【代理人】

【識別番号】100121681

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 和文

(72)【発明者】

【氏名】森田 秀世

(72)【発明者】

【氏名】上原 雄司

【テーマコード（参考）】

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H040AA02

5H040AY05

5H040CC13

5H040CC20

5H040CC34

5H040CC35

5H040JJ03

5H040LL01

(57)【要約】

【課題】バッテリケースにバッテリモジュールが収容された構造を有する改良された蓄電池システムを提供する。
【解決手段】蓄電池システム１は、下部ケース１０と下部ケース１０に収容されたバッテリモジュールＢ１，Ｂ２とを備える。下部ケース１０は、バッテリモジュールＢ１，Ｂ２が載置される底板１３と、側面Ｓ１，Ｓ２と、底板１３に固定された固定部品７１とを有する。バッテリモジュールＢ１，Ｂ２は、側面Ｓ３に固定され固定部品７１と嵌合する固定部品８１と、側面Ｓ４に固定され底板１３にネジ止めされる固定部品８２とを含む。これにより、固定部品７１，８１をネジ止めする必要がないことから、側面Ｓ１，Ｓ３間に作業スペースを確保する必要がない。一方、側面Ｓ２，Ｓ４間には電動工具などを挿入するための作業スペースが確保される。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリケースと、
前記バッテリケースに収容されたバッテリモジュールと、を備える蓄電池システムであって、
前記バッテリケースは、前記バッテリモジュールが載置される底板と、前記底板に対して垂直であり、互いに平行な第１及び第２の側面と、前記底板に固定された第１の固定部品とを有し、
前記バッテリモジュールは、前記バッテリケースの前記第１の側面と向かい合う第３の側面と、前記バッテリケースの前記第２の側面と向かい合う第４の側面と、前記第３の側面に固定され、前記第１の固定部品と嵌合する第２の固定部品と、前記第４の側面に固定され、前記底板にネジ止めされる第３の固定部品とを含み、
前記第１の側面と前記第３の側面の距離よりも、前記第２の側面と前記第４の側面の距離の方が広いことを特徴とする蓄電池システム。

【請求項2】

前記バッテリケースは、前記第１及び第２の側面を含む筐体を有し、
前記筐体は、一枚の長方形板状部材の互いに平行な二辺を付き合わせて固定した構造を有していることを特徴とする請求項１に記載の蓄電池システム。

【請求項3】

前記第１の固定部品は、前記第１の側面と平行に延在し、一方の端部が前記底板に固定された垂直部と、前記垂直部の他方の端部から前記バッテリモジュールに向かって突出する水平部とを有するＬ字型構造を有し、
前記第２の固定部品は、前記第３の側面に固定された垂直部と、前記垂直部の端部から前記第１の側面に向かって突出する水平部とを有するＬ字型構造を有し、
前記第１の固定部品と前記第２の固定部品は、前記底板と前記第１の固定部品の前記水平部の間に前記第２の固定部品の前記水平部が挿入されるよう嵌合することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は蓄電池システムに関し、特に、バッテリケースにバッテリモジュールが収容された構造を有する蓄電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１及び２に示すように、蓄電池システムは、バッテリモジュールや制御ボックスなどの各種モジュールがバッテリケースに収容された構成を有している。バッテリモジュールは比較的重量が大きいことから、バッテリケースに対して強固に固定する必要がある。バッテリモジュールをバッテリケースに強固に固定するためには、バッテリモジュールを複数箇所でバッテリケースに固定する必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－１０５７２３号公報

【特許文献2】特開２０１５－２２５７０３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、バッテリモジュールを複数箇所でバッテリケースに固定するためには、バッテリケース内に電動工具などを挿入するための作業スペースが複数必要となり、バッテリケースが大型化するという問題があった。このような問題は、バッテリケースの筐体が一体構造を有する筒状体である場合には、筐体を分解できないことから特に問題となる。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッテリケースにバッテリモジュールが収容された構造を有する改良された蓄電池システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明による蓄電池システムは、バッテリケースと、バッテリケースに収容されたバッテリモジュールとを備える蓄電池システムであって、バッテリケースは、バッテリモジュールが載置される底板と、底板に対して垂直であり、互いに平行な第１及び第２の側面と、底板に固定された第１の固定部品とを有し、バッテリモジュールは、バッテリケースの第１の側面と向かい合う第３の側面と、バッテリケースの第２の側面と向かい合う第４の側面と、第３の側面に固定され、第１の固定部品と嵌合する第２の固定部品と、第４の側面に固定され、底板にネジ止めされる第３の固定部品とを含み、第１の側面と第３の側面の距離よりも、第２の側面と第４の側面の距離の方が広いことを特徴とする。

【0007】

本発明によれば、第１の固定部品と第２の固定部品をネジ止めする必要がないことから、第１の側面と第３の側面の間に電動工具などを挿入するための作業スペースを確保する必要がない。一方、第２の側面と第４の側面の間には電動工具などを挿入するための作業スペースが確保されていることから、第３の固定部品を底板に容易にネジ止めすることが可能となる。

【0008】

本発明において、バッテリケースは第１及び第２の側面を含む筐体を有し、筐体は、一枚の長方形板状部材の互いに平行な二辺を付き合わせて固定した構造を有していても構わない。このような構造を有する筐体は分解することができず、上部開口部から作業する必要があるところ、第１の側面と第３の側面の間の作業スペースが不要となることから、筐体を小型化することできる。

【0009】

本発明において、第１の固定部品は、第１の側面と平行に延在し、一方の端部が底板に固定された垂直部と、垂直部の他方の端部からバッテリモジュールに向かって突出する水平部とを有するＬ字型構造を有し、第２の固定部品は、第３の側面に固定された垂直部と、垂直部の端部から第１の側面に向かって突出する水平部とを有するＬ字型構造を有し、第１の固定部品と第２の固定部品は、底板と第１の固定部品の水平部の間に第２の固定部品の水平部が挿入されるよう嵌合するものであっても構わない。これによれば、バッテリモジュールを水平にスライドさせることによって、容易に嵌合させることができる。

【発明の効果】

【0010】

このように、本発明によれば、作業スペースを１箇所確保するだけでバッテリモジュールを確実に固定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の一実施形態による蓄電池システム１の外観を示す略斜視図である。

【図2】図２は、蓄電池システム１の外観を示す略斜視図である。

【図3】図３は、蓄電池システム１の略透視斜視図である。

【図4】図４は、蓄電池システム１の略透視斜視図である。

【図5】図５は、蓄電池システム１に電線管カバー５０を装着した状態を示す略透視側面図である。

【図6】図６は、下部ケース１０に上部ケース２０を積層する前の状態を示す略透視斜視図である。

【図7】図７は、連結部材６０による下部ケース１０と上部ケース２０の連結方法を説明するための略斜視図である。

【図8】図８は、連結部材６０による下部ケース１０と上部ケース２０の連結方法を説明するための略断面図である。

【図9】図９は、バッテリモジュールＢ１，Ｂ２を下部ケース１０に固定する方法を説明するためのＹ方向から見た略透視正面図である。

【図10】図１０は、バッテリモジュールＢ１，Ｂ２を下部ケース１０に固定する方法を説明するためのＸ方向から見た略透視側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

【0013】

図１及び図２は本発明の一実施形態による蓄電池システム１の外観を示す略斜視図である。また、図３及び図４は蓄電池システム１の略透視斜視図であり、図５は蓄電池システム１に電線管カバー５０を装着した状態を示す略透視側面図である。

【0014】

図１～図５に示すように、本発明の第１の実施形態による蓄電池システム１は、下部ケース１０及び上部ケース２０からなるバッテリケースと、下部ケース１０に収容されたバッテリモジュールＢ１，Ｂ２と、上部ケース２０に収容されたバッテリモジュールＢ３、制御ボックスＨ及びコンバータ回路Ｄとを有している。下部ケース１０に２つのバッテリモジュールＢ１，Ｂ２を収容しているのは、バッテリモジュールＢ１，Ｂ２の重量が大きいからであり、上部ケース２０に制御ボックスＨ及びコンバータ回路Ｄを収容しているのは、制御ボックスＨ及びコンバータ回路Ｄの発熱が大きいからである。下部ケース１０は、土台に固定するための固定金具１４を有している。上部ケース２０は下部ケース１０に積み重ねられるとともに、２つの連結部材６０を用いて下部ケース１０に固定されている。図３に示すように、バッテリモジュールＢ１～Ｂ３はＸ方向にオフセットして収容されており、これにより下部ケース１０及び上部ケース２０の内部には、スペースＳが形成される。スペースＳは、後述する作業スペースとして用いられるとともに、動力線や信号線などのケーブルを通す収容スペースとしても用いられる。

【0015】

下部ケース１０は、上下（Ｚ方向）に開口部を有する四角柱筒状の第１筐体１１と、第１筐体１１の上部開口部を閉塞する第１天板１２と、第１筐体１１の下部開口部を閉塞する第１底板１３とを含む。同様に、上部ケース２０は、上下（Ｚ方向）に開口部を有する四角柱筒状の第２筐体２１と、第２筐体２１の上部開口部を閉塞する第２天板２２と、第２筐体２１の下部開口部を閉塞する第２底板２３とを含む。第１筐体１１及び第２筐体２１はいずれも、一枚の長方形板状部材、例えばカラー鋼板と呼ばれる先塗装材が折り曲げ加工された部材であり、長方形板状部材の互いに平行な二辺を付き合わせて固定した構造を有し、Ｚ方向に延在する巻締め部１１ａ，２１ａにおいて巻締め加工されることにより、全体として上下に開口部を有し内部空洞で四面を有する四角柱筒状を有している。

【0016】

このように、本実施形態によるバッテリケースは、一枚の金属板が筒状に折り曲げ加工されてなる第１筐体１１及び第２筐体２１を用いていることから、巻締め部１１ａ，２１ａ以外につなぎ目が存在せず、高い防水性を得ることが可能となる。しかも、一枚の金属板が筒状に加工されていることから、比較的厚みの薄い金属板を用いた場合であっても、Ｚ方向における十分な機械的強度を得ることが可能となる。ここで、第１筐体１１及び第２筐体２１の四面は、ＸＺ面を構成する正面及び背面と、ＹＺ面を構成する両側面からなる。ＸＺ面を構成する正面及び背面は、ＹＺ面を構成する両側面よりも面積が大きい。つまり、Ｘ方向が長辺、Ｙ方向が短辺である。

【0017】

３つのバッテリモジュールＢ１～Ｂ３は、制御ボックスＨを介してコンバータ回路Ｄに接続されている。コンバータ回路Ｄは、直流電圧を一定に保つためのＤＣＤＣコンバータであり、動作によって大きな熱を発生させる。コンバータ回路Ｄが発生する熱は、上部ケース２０の背面に設けられたヒートシンク４１によって放熱される。また、上部ケース２０の内部においては、コンバータ回路Ｄを熱分離壁４２で覆うことにより、バッテリモジュールＢ３や制御ボックスＨへの熱伝導が抑制される。

【0018】

図５に示すように、下部ケース１０を構成する第１筐体１１の背面には、電線管５１を通すためのグロメット３１が設けられている。また、上部ケース２０を構成する第２筐体２１の背面には、電線管５１～５３を通すためのグロメット３２～３４が設けられている。電線管５１の内部には、バッテリモジュールＢ１，Ｂ２と制御ボックスＨを接続する動力線及び信号線が収容される。また、電線管５２，５３の内部には、コンバータ回路Ｄと外部のパワーコンディショナーを接続する動力線及び信号線がそれぞれ収容される。これらグロメット３１～３４及び電線管５１～５３は、第１及び第２筐体１１，２１の背面に設けられた電線管カバー５０によって覆われる。これにより、下部ケース１０と上部ケース２０を積み重ねた後に、両者を配線によって接続することができ、施工性が向上する。また、電線管カバー５０によって簡易的に防水されることから、信頼性や耐久性が向上するだけでなく、デザイン性も高められる。

【0019】

図６は、下部ケース１０に上部ケース２０を積層する前の状態を示す略透視斜視図である。

【0020】

図６に示すように、下部ケース１０を構成する第１天板１２には、Ｙ方向に延在する両短辺に連結部材６０が固定されている。連結部材６０は、ＸＺ断面がＬ字型構造を有する金属部品であり、図７及び図８に示すように、ＸＹ面を有する水平部６１と、ＹＺ面を有する垂直部６２を有している。ここで、第２底板２３は、Ｙ方向に延在する短辺から第１天板１２に向かってＺ方向に突出する突出部２３ａと、突出部２３ａの先端をＸ方向における内側に折り返した折り返し部２３ｂとを有しており、一対の連結部材６０の内側に突出部２３ａ及び折り返し部２３ｂを嵌合させることにより、上部ケース２０が位置決めされる。これにより、連結部材６０の水平部６１は、第１天板１２と折り返し部２３ｂの間に位置し、連結部材６０の垂直部６２は、突出部２３ａとＸ方向に重なる。そして、第１天板１２と連結部材６０は、第１天板１２と水平部６１をネジ６４によって連結することにより互いに固定され、第２底板２３と連結部材６０は、突出部２３ａと垂直部６２をネジ６３によって連結することにより互いに固定される。また、第１天板１２と水平部６１は、ネジ６４に代えて或いはネジ６４に加えて、防水両面テープ６５によって固定しても構わない。

【0021】

かかる構成により、下部ケース１０と上部ケース２０を容易に固定することができるため、バッテリモジュールＢ１，Ｂ２が収容された下部ケース１０と、バッテリモジュールＢ３、制御ボックスＨ及びコンバータ回路Ｄが収容された上部ケース２０を用意し、両者を積み重ねることによって、蓄電池システム１を設置することが可能となる。しかも、連結部材６０を用いて下部ケース１０と上部ケース２０を連結すると、第１天板１２と第２底板２３の間には、垂直部６２の高さに相当する空間が形成される。このため、主にコンバータ回路Ｄから発生する熱が下部ケース１０に伝達にしにくくなるとともに、Ｘ方向に延在する長辺側から空気が流通することから、放熱効果が高められる。

【0022】

図９及び図１０は、バッテリモジュールＢ１，Ｂ２を下部ケース１０に固定する方法を説明するための図であり、図９はＹ方向から見た略透視正面図、図１０はＸ方向から見た略透視側面図である。

【0023】

図９に示すように、下部ケース１０を構成する第１底面１３には、金属などからなる固定部品７１，７２が固定されている。固定部品７１は、ＸＺ断面がＬ字型構造を有し、Ｙ方向に延在している。固定部品７１は、Ｙ方向から見てＺ方向に延在する垂直部の一方の端部（下端）が第１底面１３に固定され、垂直部の他方の端部（上端）からＸ方向に延在する水平部は、バッテリモジュールＢ１，Ｂ２に向かって突出している。固定部品７２は、Ｙ方向に延在する板状体であり、スペースＳに配置されている。固定部品７２は、ＸＹ面が第１底面１３に固定されている。

【0024】

一方、バッテリモジュールＢ１，Ｂ２の一方のＹＺ側面Ｓ３の下部には、金属などからなる固定部品８１，８２が固定されている。固定部品８１は、ＹＺ側面Ｓ３の下部に固定されており、ＸＺ断面がＬ字型構造を有し、Ｙ方向に延在している。固定部品８１は、Ｚ方向に延在する垂直部のＹＺ面がバッテリモジュールＢ１，Ｂ２のＹＺ側面Ｓ３に固定され、垂直部の端部から第１筐体１１の一方の側面Ｓ１に向かってＸ方向に突出する水平部が固定部品７１と嵌合する。固定部品８２は、バッテリモジュールＢ１，Ｂ２の他方のＹＺ側面Ｓ４の下部に固定されており、ＸＺ断面がＬ字型を有し、Ｙ方向に延在している。固定部品８２は、ＹＺ面がバッテリモジュールＢ１，Ｂ２のＹＺ側面Ｓ４に固定され、Ｘ方向に突出する部分が固定部品７２にネジ止めされ、これにより第１底面１３に固定される。固定部品８２のネジ止めは、固定部品７２及び第１底面１３の両方に対して行うことにより、固定部品８２と第１底面１３を直接的に固定しても構わないし、固定部品７２に対して行うことにより、固定部品８２と第１底面１３を間接的に固定しても構わない。

【0025】

そして、下部ケース１０の内部にバッテリモジュールＢ１，Ｂ２を収容する際には、バッテリモジュールＢ１，Ｂ２の一方のＹＺ側面Ｓ３が第１筐体１１の一方のＹＺ側面Ｓ１と向かい合い、バッテリモジュールＢ１，Ｂ２の他方のＹＺ側面Ｓ４が第１筐体１１の他方のＹＺ側面Ｓ２と向かい合うよう収容した後、バッテリモジュールＢ１，Ｂ２をＸ方向にスライドさせる。これにより、第１底面１３と固定部品７１の水平部の間に固定部品８１の水平部が挿入され、Ｌ字型の固定部品８１がＬ字型の固定部品７１に嵌合する。その後、スペースＳに電動工具９０を入れて固定部品７２，８２をネジ止めする。これにより、バッテリモジュールＢ１，Ｂ２は、下部ケース１０の内部に確実に固定される。このように、バッテリモジュールＢ１，Ｂ２の一方のＹＺ側面については、ネジ止めを行うことなく固定部品７１，８１の嵌合により位置決めし、バッテリモジュールＢ１，Ｂ２の他方のＹＺ側面については、ネジ止めによって固定を行っていることから、電動工具９０を用いた片側からの作業によってバッテリモジュールＢ１，Ｂ２の固定が完了する。このため、第１筐体１１のＹＺ側面Ｓ１とバッテリモジュールＢ１，Ｂ２の側面Ｓ３のＸ方向における距離Ｗ１を、第１筐体１１のＹＺ側面Ｓ２とバッテリモジュールＢ１，Ｂ２の側面Ｓ４のＸ方向における距離Ｗ２よりも十分に狭くすることができ、小型化が図られる。上部ケース２０におけるバッテリモジュールＢ３の固定についても同様に行うことができる。

【0026】

このように、本実施形態においては、バッテリモジュールＢ１～Ｂ３の収容位置をオフセットさせることにより形成されるスペースＳを利用してバッテリモジュールＢ１～Ｂ３の固定作業を行うことが可能である。また、メンテナンス時や交換時においても、固定部品７２，８２のネジ止めを外すことにより、バッテリモジュールＢ１～Ｂ３を容易に取り外すことが可能である。

【0027】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

【0028】

例えば、上記実施形態では、下部ケース１０に２つのバッテリモジュールＢ１，Ｂ２を収容し、上部ケース２０にバッテリモジュールＢ３、制御ボックスＨ及びコンバータ回路Ｄを収容しているが、下部ケース１０及び上部ケース２０に収容するモジュールの数及び種類については特に限定されない。また、上記実施形態では２つのケース１０，２０を積み重ねているが、３つ以上のケースを積み重ねることによって蓄電池システムを構成しても構わない。

【符号の説明】

【0029】

１ 蓄電池システム
１０ 下部ケース
１１ 第１筐体
１１ａ 巻締め部
１２ 第１天板
１２ａ 開口部
１３ 第１底面
１４ 固定金具
２０ 上部ケース
２１ 第２筐体
２１ａ 巻締め部
２２ 第２天板
２３ 第２底面
２３ａ 突出部
２３ｂ 折り返し部
２３ｃ 開口部
２３ｄ 突出部
３１～３４ グロメット
４１ ヒートシンク
４２ 熱分離壁
５０ 電線管カバー
５１～５３ 電線管
６０ 連結部材
６１ 水平部
６２ 垂直部
６３，６４ ネジ
６５ 防水両面テープ
７１，７２，７１，８１ 固定部品
９０ 電動工具
Ｂ１～Ｂ３ バッテリモジュール
Ｄ コンバータ回路
Ｈ 制御ボックス
Ｓ スペース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2021-09-21

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリケースと、
前記バッテリケースに収容されたバッテリモジュールと、を備える蓄電池システムであって、
前記バッテリケースは、前記バッテリモジュールが載置される底板と、前記底板に対して垂直であり、互いに平行な第１及び第２の側面と、前記底板に固定された第１の固定部品とを有し、
前記バッテリモジュールは、前記バッテリケースの前記第１の側面と向かい合う第３の側面と、前記バッテリケースの前記第２の側面と向かい合う第４の側面と、前記第３の側面に固定され、前記第１の固定部品とネジ止めを行うことなく嵌合する第２の固定部品と、前記第４の側面に固定され、前記底板にネジ止めされる第３の固定部品とを含み、
前記第１の側面と前記第３の側面の距離よりも、前記第２の側面と前記第４の側面の距離の方が広く、前記第２の側面と前記第４の側面の間のスペースは、前記ネジ止めするための電動工具を挿入可能な作業スペースを構成することを特徴とする蓄電池システム。

【請求項2】

前記バッテリケースは、前記第１及び第２の側面を含む筐体を有し、
前記筐体は、一枚の長方形板状部材の互いに平行な二辺を付き合わせて固定した構造を有していることを特徴とする請求項１に記載の蓄電池システム。

【請求項3】

前記第１の固定部品は、前記第１の側面と平行に延在し、一方の端部が前記底板に固定された垂直部と、前記垂直部の他方の端部から前記バッテリモジュールに向かって突出する水平部とを有するＬ字型構造を有し、
前記第２の固定部品は、前記第３の側面に固定された垂直部と、前記垂直部の端部から前記第１の側面に向かって突出する水平部とを有するＬ字型構造を有し、
前記第１の固定部品と前記第２の固定部品は、前記底板と前記第１の固定部品の前記水平部の間に前記第２の固定部品の前記水平部が挿入されるよう嵌合することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電池システム。