(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】P2023173146
(43)【公開日】2023-12-07
(54)【発明の名称】電池パック
(51)【国際特許分類】
H01M 50/209 20210101AFI20231130BHJP
H01M 50/507 20210101ALI20231130BHJP
H01M 50/569 20210101ALI20231130BHJP
H01M 50/35 20210101ALI20231130BHJP
H01M 50/271 20210101ALI20231130BHJP
H01M 50/296 20210101ALI20231130BHJP
H01M 50/50 20210101ALI20231130BHJP
H01M 50/367 20210101ALI20231130BHJP
【FI】
H01M50/209
H01M50/507
H01M50/569
H01M50/35 201
H01M50/271 S
H01M50/296
H01M50/50 101
H01M50/367
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022085192
(22)【出願日】2022-05-25
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.FRAM
(71)【出願人】
【識別番号】395011665
【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所
(71)【出願人】
【識別番号】000183406
【氏名又は名称】住友電装株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001036
【氏名又は名称】弁理士法人暁合同特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊佐治 優介
(72)【発明者】
【氏名】久保木 秀幸
【テーマコード(参考)】
5H012
5H040
5H043
【Fターム(参考)】
5H012AA03
5H012BB08
5H012CC10
5H040AA01
5H040AA03
5H040AS07
5H040AT02
5H040AT06
5H040AY04
5H040AY05
5H040CC05
5H040CC20
5H040DD02
5H040DD08
5H040DD26
5H043AA19
5H043BA11
5H043CA04
5H043DA02
5H043DA09
5H043FA04
5H043FA32
5H043GA22
(57)【要約】
【課題】電池パックを小型化して電池パックのエネルギー密度を向上する。
【解決手段】本開示の電池パック10は、組電池30と、ロアーケース21と、アッパーケース22と、バスバーモジュール40と、を備え、バスバーモジュール40は、外部接続正極端子45Pと、外部接続負極端子45Nと、を備え、アッパーケース22の側壁22Bには、外部接続コネクタ50が予め取り付けられており、外部接続コネクタ50は、一端が外部接続正極端子45Pに締結される外部接続正極バスバー52と、一端が外部接続負極端子45Nに締結される外部接続負極バスバー53と、を備え、外部接続正極バスバー52の一端と外部接続正極端子45Pとが締結可能に配置され、外部接続負極バスバー53の一端と外部接続負極端子45Nとが締結可能に配置されるようにアッパーケース22がロアーケース21に取り付けられる、電池パック10である。
【選択図】
図17
【特許請求の範囲】
【請求項1】
正極および負極の電極端子を有する単電池が積層されてなる組電池と、
平面状をなし、前記組電池が上面に載置されるロアーケースと、
下方に開口する箱状をなし、前記ロアーケースに上方から取り付けられて前記ロアーケースとともに前記組電池を内部に収容するアッパーケースと、
前記組電池の上面に取り付けられて前記正極の電極端子と前記負極の電極端子とを接続する内部接続バスバーが複数収容されたバスバーモジュールと、を備え、
前記バスバーモジュールは、前記正極の電極端子に接続された外部接続正極端子と、前記負極の電極端子に接続された外部接続負極端子と、を備え、
前記アッパーケースの側壁には、外部接続コネクタが予め取り付けられており、
前記外部接続コネクタは、一端が前記外部接続正極端子に締結される外部接続正極バスバーと、一端が前記外部接続負極端子に締結される外部接続負極バスバーと、を備え、
前記アッパーケースの上壁には、前記外部接続正極バスバーの一端と前記外部接続負極バスバーの一端とを外部に露出させる開口が形成されており、
前記外部接続正極バスバーの一端と前記外部接続正極端子とが締結可能に配置され、前記外部接続負極バスバーの一端と前記外部接続負極端子とが締結可能に配置されるように前記アッパーケースが前記ロアーケースに取り付けられる、電池パック。
【請求項2】
前記バスバーモジュールは、複数の前記内部接続バスバーを保持するプロテクタを備え、
前記プロテクタは、前記外部接続正極端子の周囲に形成された正極端子絶縁壁と、前記外部接続負極端子の周囲に形成された負極端子絶縁壁と、を備え、
前記アッパーケースが前記ロアーケースに取り付けられると、前記外部接続正極バスバーの一端が前記正極端子絶縁壁内に適合して収容され、前記外部接続負極バスバーの一端が前記負極端子絶縁壁内に適合して収容される、請求項1に記載の電池パック。
【請求項3】
前記バスバーモジュールは、制御基板と、複数の前記内部接続バスバーと前記制御基板とを接続する複数の電圧検知線と、を備える、請求項1または請求項2に記載の電池パック。
【請求項4】
前記プロテクタと前記組電池の間には、前記単電池内部で発生したガスを外部に排出するガス流路が形成されている、請求項1または請求項2に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電池パックに関する。
【背景技術】
【0002】
自動車用の電池パックとして、例えば特開2020-87913号公報(下記特許文献1)に記載の電池パックが知られている。この電池パックは、筐体と、蓋体と、電池集合体と、端部アセンブリと、を備える。筐体は第1収容室を有し、蓋体は筐体をカバーし、蓋体は第2収容室を有している。電池集合体は、第1収容室と第2収容室とで構成される密閉空間に収容されている。端部アセンブリは、パネルと、パネルに固定される2つ以上のコネクタと、を備える。電池集合体はコネクタにより密閉空間の外部の装置、例えば、別の電池パックまたは高圧ボックスに電気的に接続されている。パネルは筐体または蓋体に密封接続され、ブラケットを介して筐体に接続されている。
【0003】
電池パックの組み立てに際しては、電池集合体を筐体に固定し、端部アセンブリをブラケットを介して筐体に取り付けた後、端部アセンブリにおけるコネクタが蓋体の窓部を通過してから、蓋体を筐体にカバーし、締結具、密封リングにより両者を密封接続した後、端部アセンブリのパネルと蓋体を密封接続し、例えば、窓部とパネルとの間に密封リングを設けて、密封接着剤などを塗布する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記の電池パックではブラケットが蓋体に覆われているため、その分だけ蓋体が大きくなり、電池パックの小型化の妨げとなっている。電池パックを小型化するにはブラケットをなくして端部アセンブリを蓋体に直接固定することが考えられる。しかしながら、端部アセンブリを蓋体に固定した後、蓋体を筐体に取り付けると、端部アセンブリと電池集合体の接続作業が困難になる。その理由は、端部アセンブリと電池集合体は、通常バスバーなどの金属板材を用いて接続され、これらを接続するには別途締結作業が必要になるからである。
【0006】
仮に端部アセンブリ取付用の窓部とは別に締結作業用の開口を蓋体に設けたとしても、バスバーが端部アセンブリから開口に向かうように端部アッセンブリを蓋体に組み付けるには、蓋体の内部に組み付けスペースが必要になる。さらにバスバーの一端が電池集合体と接続できるように端部アッセンブリを蓋体に組み付ける必要がある等、バスバーの一端と電池集合体との締結作業を可能にするには様々な課題が残されている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の電池パックは、正極および負極の電極端子を有する単電池が積層されてなる組電池と、平面状をなし、前記組電池が上面に載置されるロアーケースと、下方に開口する箱状をなし、前記ロアーケースに上方から取り付けられて前記ロアーケースとともに前記組電池を内部に収容するアッパーケースと、前記組電池の上面に取り付けられて前記正極の電極端子と前記負極の電極端子とを接続する内部接続バスバーが複数収容されたバスバーモジュールと、を備え、前記バスバーモジュールは、前記正極の電極端子に接続された外部接続正極端子と、前記負極の電極端子に接続された外部接続負極端子と、を備え、前記アッパーケースの側壁には、外部接続コネクタが予め取り付けられており、前記外部接続コネクタは、一端が前記外部接続正極端子に締結される外部接続正極バスバーと、一端が前記外部接続負極端子に締結される外部接続負極バスバーと、を備え、前記アッパーケースの上壁には、前記外部接続正極バスバーの一端と前記外部接続負極バスバーの一端とを外部に露出させる開口が形成されており、前記外部接続正極バスバーの一端と前記外部接続正極端子とが締結可能に配置され、前記外部接続負極バスバーの一端と前記外部接続負極端子とが締結可能に配置されるように前記アッパーケースが前記ロアーケースに取り付けられる、電池パックである。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、電池パックを小型化して電池パックのエネルギー密度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】
図1は、電池パックを斜め前上方から見た斜視図である。
【
図2】
図2は、電池パックを斜め後下方から見た斜視図である。
【
図4】
図4は、ロアーケースの上面に組電池が載置された状態を示した斜視図である。
【
図5】
図5は、組電池の上面にバスバーモジュールが取り付けられた状態を示した斜視図である。
【
図6】
図6は、外部接続コネクタが予め取り付けられたアッパーケースがロアーケースに上方から取り付けられた状態を示した斜視図である。
【
図7】
図7は、
図6の一部を拡大して上方から見た一部拡大平面図である。
【
図9】
図9は、外部接続コネクタが予め取り付けられたアッパーケースを斜め上方から見た斜視図である。
【
図10】
図10は、外部接続コネクタが予め取り付けられたアッパーケースを斜め下方から見た斜視図である。
【
図11】
図11は、
図9の外部接続コネクタの一部を拡大して上方から見た一部拡大平面図である。
【
図12】
図12は、
図9の外部接続コネクタの一部を拡大して前方から見た一部拡大正面図である。
【
図13】
図13は、
図9の外部接続コネクタの一部を拡大して後方から見た一部拡大背面図である。
【
図14】
図14は、組電池の上面にバスバーモジュールが取り付けられた状態を示した平面図である。
【
図16】
図16は、電池パックの内部構造を示した断面図である。
【
図17】
図17は、外部接続正極バスバーの第2接続部と外部接続正極端子との締結構造を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
(1)本開示の電池パックは、正極および負極の電極端子を有する単電池が積層されてなる組電池と、平面状をなし、前記組電池が上面に載置されるロアーケースと、下方に開口する箱状をなし、前記ロアーケースに上方から取り付けられて前記ロアーケースとともに前記組電池を内部に収容するアッパーケースと、前記組電池の上面に取り付けられて前記正極の電極端子と前記負極の電極端子とを接続する内部接続バスバーが複数収容されたバスバーモジュールと、を備え、前記バスバーモジュールは、前記正極の電極端子に接続された外部接続正極端子と、前記負極の電極端子に接続された外部接続負極端子と、を備え、前記アッパーケースの側壁には、外部接続コネクタが予め取り付けられており、前記外部接続コネクタは、一端が前記外部接続正極端子に締結される外部接続正極バスバーと、一端が前記外部接続負極端子に締結される外部接続負極バスバーと、を備え、前記アッパーケースの上壁には、前記外部接続正極バスバーの一端と前記外部接続負極バスバーの一端とを外部に露出させる開口が形成されており、前記外部接続正極バスバーの一端と前記外部接続正極端子とが締結可能に配置され、前記外部接続負極バスバーの一端と前記外部接続負極端子とが締結可能に配置されるように前記アッパーケースが前記ロアーケースに取り付けられる、電池パックである。
【0011】
上記の電池パックによると、外部接続コネクタがブラケットを介してアッパーケースに取り付けられておらず、アッパーケースに直接固定されているから、ブラケットの分だけ電池パックを小型化でき、電池パックのエネルギー密度を向上できる。また、外部接続コネクタは予めアッパーケースに取り付けられており、外部接続正極バスバーの一端と外部接続正極端子とが締結可能に配置され、外部接続負極バスバーの一端と外部接続負極端子とが締結可能に配置されるようにアッパーケースがロアーケースに取り付けられるから、アッパーケースの内部に組み付けスペースが不要になり、さらに電池パックを小型化できる。
【0012】
(2)前記バスバーモジュールは、複数の前記内部接続バスバーを保持するプロテクタを備え、前記プロテクタは、前記外部接続正極端子の周囲に形成された正極端子絶縁壁と、前記外部接続負極端子の周囲に形成された負極端子絶縁壁と、を備え、前記アッパーケースが前記ロアーケースに取り付けられると、前記外部接続正極バスバーの一端が前記正極端子絶縁壁内に適合して収容され、前記外部接続負極バスバーの一端が前記負極端子絶縁壁内に適合して収容されることが好ましい。
アッパーケースをロアーケースに取り付ける際に、外部接続正極バスバーの一端が正極端子絶縁壁内に適合して収容されることで外部接続正極バスバーの一端が外部接続正極端子と締結可能に位置決めされ、外部接続負極バスバーの一端が負極端子絶縁壁内に適合して収容されることで外部接続負極バスバーの一端が外部接続負極端子と締結可能に位置決めされる。
【0013】
(3)前記バスバーモジュールは、制御基板と、複数の前記内部接続バスバーと前記制御基板とを接続する複数の電圧検知線と、を備えることが好ましい。
複数の電圧検知線によって制御基板に入力された電圧に関する信号を集約できるため、集約された電圧に関する信号を1本の電線で電池パックの外部に出力できる。
【0014】
(4)前記プロテクタと前記組電池の間には、前記単電池内部で発生したガスを外部に排出するガス流路が形成されていることが好ましい。
バスバーモジュールを組電池の上面に取り付けることでガス流路が形成されるようになっているため、バスバーモジュールとは別にガス流路を形成しなくてもよい。
【0015】
[本開示の実施形態の詳細]
本開示のコネクタの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0016】
<実施形態>
本開示の実施形態を
図1から
図17を参照しつつ説明する。以下の説明においては、矢線Xの示す方向を前後方向、矢線Yの示す方向を左右方向、矢線Zの示す方向を上下方向として説明する。また、複数の同一部材については、一部の部材にのみ符号を付し、他の部材の符号を省略する場合がある。
【0017】
[電池パック]
本実施形態の電池パック10は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関と充放電可能なバッテリから電力供給されるモータとを動力源とするハイブリッド自動車、外部充電が可能なプラグインハイブリッド自動車、もしくは電気自動車などの車両に搭載されている。電池パック10は、これらの車両の駆動用電源として設けられている。
【0018】
[筐体]
電池パック10は、
図1および
図2に示すように、平面状をなすロアーケース21と、下方に開口する箱状をなすアッパーケース22と、からなる筐体20を備えている。筐体20は、略直方体形状のブロック形状を有している。筐体20の内部には、
図4に示す組電池30と、
図5に示すバスバーモジュール40と、が積層状態で収容されている。
【0019】
図2に示すように、アッパーケース22の後面には安全弁23が取り付けられている。安全弁23は、後述するガス流路49Aに接続されており、組電池30の内圧が所定の圧力に達したときに、組電池30内のガスを筐体20外に逃がすように構成されている。
【0020】
図3および
図4に示すように、ロアーケース21は、組電池30が載置される上面21Aと、上面21Aから上方に突出する角筒部21Bと、上面21Aにおける角筒部21Bの周囲に形成された複数の取付孔21Cと、一対の位置決め突起21Dと、を有している。
【0021】
一対の位置決め突起21Dは、
図3に示すように、ロアーケース21の4つの角部のうち対角をなす一対の角部に形成されている。一方、アッパーケース22において一対の位置決め突起21Dと対応する位置には、一対の位置決め孔22Dが貫通して形成されている。一対の位置決め突起21Dが一対の位置決め孔22Dに挿入されることでロアーケース21とアッパーケース22が正規に位置決めされた状態で組み付けられる。
【0022】
ロアーケース21の上面21Aにおいて、角筒部21Bと各取付孔21Cとの間には、正方形の環状をなすシールリング24が装着されている。アッパーケース22において各取付孔21Cと対応する位置には、取付ボルトB1を挿通する挿通孔22C(
図6参照)が形成されている。
【0023】
ロアーケース21に上方からアッパーケース22を取り付けて各取付ボルトB1を各挿通孔22Cに挿通し、各取付孔21Cに締結することにより、シールリング24がロアーケース21とアッパーケース22の間に挟持される。これにより、ロアーケース21とアッパーケース22の間がシールされた状態で、ロアーケース21とアッパーケース22が固定される。
【0024】
[組電池]
電池パック10は、組電池30をさらに備える。組電池30は、
図4に示すように、複数の単電池31が積層されたものである。単電池31は、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池等のバッテリー(二次電池)から構成されている。複数の単電池31は、前後方向(
図4中の矢線Xの示す方向。以下「単電池31の積層方向」ともいう。)に積層されている。
【0025】
単電池31は、略直方体形状の薄板形状を有する。複数の単電池31は、その積層方向に隣り合う単電池31間において、単電池31の外観をなす複数の側面のうち最も大きい面積を有する側面同士が向かい合わせとなるように積層されている。複数の単電池31は、各単電池31の厚み方向が単電池31の積層方向と平行となるように積層されている。
【0026】
組電池30は、直方体形状の外観をなしている。組電池30を上方から見た場合に、組電池30の長辺がのびる方向と単電池31の積層方向とが平行関係となり、組電池30の短辺がのびる左右方向(
図4中の矢線Yの示す方向)と単電池31の積層方向とが直交関係となる。
【0027】
組電池30は、上面32と、複数の電極端子33と、を有する。上面32は、組電池30の上部をなす平面である。複数の電極端子33は、上面32から突出している。複数の電極端子33は、単電池31の積層方向に2列に並んで設けられている。
【0028】
より具体的には、単電池31は、電極端子33を構成する正極端子33Pおよび負極端子33Nを有する。各単電池31において、正極端子33Pおよび負極端子33Nは、左右方向に離れて配置されている。組電池30において、正極端子33Pおよび負極端子33Nは、単電池31の積層方向において交互に並んで設けられている。単電池31の積層方向において隣り合う正極端子33Pおよび負極端子33Nは、後述する内部接続バスバー41により接続されている。複数の単電池31は、電気的に直列に接続されている。
【0029】
単電池31は、開放弁34をさらに有する。開放弁34は、単電池31の上面32において、正極端子33Pおよび負極端子33Nの間に設けられている。開放弁34は、単電池31内部で発生したガスの圧力が上昇した場合に開弁し、単電池31内部の圧力を解放させる。各開放弁34は、後述するガス流路49Aに接続されている。これにより、単電池31内部で発生したガスがガス流路49Aに排出され、ガス流路49Aから安全弁23を介して筐体20の外部に排出される。
【0030】
[バスバーモジュール]
電池パック10は、バスバーモジュール40をさらに備える。バスバーモジュール40は、
図5に示すように、組電池30の上面32に取り付けられている。ハスバーモジュール40は、
図15に示すように、複数の内部接続バスバー41を有する。複数の内部接続バスバー41は、矢線Xの示す前後方向に並んで2列に設けられている。複数の内部接続バスバー41の並び方向は、単電池31の積層方向と平行である。
【0031】
内部接続バスバー41は、単電池31の積層方向において隣り合う正極端子33Pおよび負極端子33Nに接続されている。図示左側の内部接続バスバー41と図示右側の内部接続バスバー41とは、単電池31の積層方向に千鳥状に並んで設けられている。
【0032】
バスバーモジュール40は、複数の電圧検知線42をさらに有する。電圧検知線42は、組電池30の状態を検出するための電線である。電圧検知線42は、組電池30の電圧を検出する。複数の電圧検知線42の一端は、それぞれ、複数の内部接続バスバー41に接続されている。
【0033】
バスバーモジュール40は、樹脂製のプロテクタ43をさらに有する。プロテクタ43は、上方に開口する箱状のプロテクタ本体43Aと、プロテクタ本体43Aを上方から覆う一対のカバー43Bと、を有する。一対のカバー43Bは、プロテクタ本体43Aの左右両側にヒンジを介して連結されている。
【0034】
プロテクタ本体43Aは、複数の内部接続バスバー41と、制御基板44と、を保持している。各内部接続バスバー41は、各電極端子33に接続可能な位置に保持されている。これにより、バスバーモジュール40が組電池30の上面32に取り付けられると、各内部接続バスバー41が対応する各電極端子33の位置に配される。
【0035】
複数の電圧検知線42の他端は、制御基板44に接続されている。制御基板44には、複数のリレー44A、FRAM44B、出力コネクタ44Cなどが実装されている。各電圧検知線42から制御基板44に入力された電圧に関する信号は集約され、出力コネクタ44Cから1本の電線で外部機器に出力される。
【0036】
図15において図示左側の電極端子33のうち最も上側に位置する電極端子33は正極端子33Pであり、内部接続バスバー41には接続されていない総正極端子33P1である。また、図示右側の電極端子33のうち最も下側に位置する電極端子33は負極端子33Nであり、内部接続バスバー41には接続されていない総負極端子33N1である。
【0037】
プロテクタ本体43Aの図示下端には、外部接続正極端子45Pと外部接続負極端子45Nとが配置されている。外部接続正極端子45Pは外部接続負極端子45Nよりも左側に配置されている。外部接続正極端子45Pは、正極端子第3中継バスバー46P3の右端部によって構成されている。外部接続負極端子45Nは、負極端子中継バスバー46Nの左端部によって構成されている。外部接続正極端子45Pは、後述する外部接続正極バスバー52の一端に接続され、外部接続負極端子45Nは、後述する外部接続負極バスバー53の一端に接続される。
【0038】
総正極端子33P1は、正極端子第1中継バスバー46P1、制御基板44、正極端子第2中継バスバー46P2、ヒューズ47、正極端子第3中継バスバー46P3を介して外部接続正極バスバー52の一端に接続される。総負極端子33Nは、負極端子中継バスバー46Nを介して外部接続負極バスバー53の一端に接続される。
【0039】
プロテクタ本体43Aの左右方向中央部には、前後方向にのびるガス流路構成部49が設けられている。
図16に示すように、ガス流路構成部49と組電池30の上面32との間には、単電池31内部で発生したガスを外部に排出するガス流路49Aが形成されている。ガス流路49Aには、各単電池31の開放弁34が接続されている。ガス流路49Aは前後方向にのびる形態をなし、ガス流路49Aの下流側端部は安全弁23に接続されている。
【0040】
図14に示すように、プロテクタ43の一対のカバー43Bには、正極端子絶縁壁48Pと負極端子絶縁壁48Nが形成されている。各絶縁壁48P、48Nは、一対のカバー43Bの図示下端部に配されている。正極端子絶縁壁48Pは外部接続正極端子45Pの周囲に形成され、負極端子絶縁壁48Nは外部接続負極端子45Nの周囲に形成されている。各絶縁壁48P、48Nは、一対のカバー43Bの一部を開口することで形成され、図示下方に開口する門形状とされている。
【0041】
[外部接続コネクタ]
図8および
図9に示すように、アッパーケース22の側壁22Bには、外部接続コネクタ50が貫通して配置される貫通孔25が形成されている。アッパーケース22の側壁22Bにおいて貫通孔25の周囲には複数の挿通孔25Aが形成されている。外部接続コネクタ50は、樹脂製のハウジング51と、外部接続正極バスバー52と、外部接続負極バスバー53と、を備える。
【0042】
ハウジング51は、
図17に示すように、貫通孔25を貫通してアッパーケース22の外部に突出する筒状のハウジング本体51Aと、ハウジング本体51Aの端部からアッパーケース22の内面に沿ってのびるフランジ51Bと、を備える。フランジ51Bには図示しないナットが収容されており、シールねじSをアッパーケース22の外部から挿通孔25Aを挿通してナットに締結することで外部接続コネクタ50がアッパーケース22に固定されている。
【0043】
アッパーケース22の内面とフランジ51Bの間には環状のシールリング54が挟持されている。シールリング54は、貫通孔25の周囲に配置されている。このため、貫通孔25からアッパーケース22の内部に水が浸入することがないように止水されている。
【0044】
外部接続正極バスバー52と外部接続負極バスバー53は同一の形状であるため、以下においては外部接続正極バスバー52を代表として説明する。また、外部接続負極バスバー53の構成のうち外部接続正極バスバー52と同じ構成については符号の数字部分を52から53に変更した符号を用いるものとする。
【0045】
外部接続正極バスバー52は、板状の金属板材を打ち抜きおよび曲げ加工することで形成されている。外部接続正極バスバー52は、
図17に示すように、ハウジング本体51A内に収容される第1接続部52Aと、第1接続部52Aの端部から上方にのびる中継接続部52Bと、中継接続部52Bの端部から第1接続部52Aと反対側にのびる第2接続部52Cと、を備える。第1接続部52Aと中継接続部52Bの間は折り曲げ部とされ、中継接続部52Bと第2接続部52Cとの間は折り曲げ部とされている。
【0046】
第1接続部52Aには、係止孔52A1が形成されている。一方、ハウジング本体51Aには、係止孔52A1に嵌まり込んで係止するランス51A1が形成されている。ランス51A1が係止孔52A1の内壁に係止することで外部接続正極バスバー52がハウジング51に保持されている。
【0047】
ハウジング本体51Aは、第1接続部52Aを収容する収容孔51A2を有している。第1接続部52Aと収容孔51A2の内壁との間にはわずかなクリアランスが設定されている。このため、第2接続部52Cを外部接続正極端子45Pに接続する際に、各部品の寸法公差や組付公差等を吸収できるようになっている。
【0048】
中継接続部52Bとフランジ51Bの離間寸法は、中継接続部52Bの板厚と同じかこれよりやや大きめの寸法とされている。また、中間接続部52Bとバスバーモジュール40のプロテクタ43の離間寸法は、中継接続部52Bの板厚よりも小さめの寸法とされている。このことから、中継接続部52Bが収容されている空間はかなり狭い領域であり、アッパーケース22の側壁22Bと組電池30およびバスバーモジュール40とが近接して配置され、電池パック10が小型化されている。
【0049】
図10および
図11に示すように、外部接続正極バスバー52の第2接続部52Cと外部接続負極バスバー53の第2接続部53Cとは、ともに開口26からアッパーケース22の外部に露出している。外部接続正極バスバー52と外部接続負極バスバー53は、いずれもハウジング51の収容孔51A2によって主に前後方向に移動可能にガイドされ、ランス51A1によって前後方向の移動が抑制されるから、ハウジング51に対して一定の位置で保持される。したがって、第2接続部52C、53Cが開口26からアッパーケース22の外部に露出する位置はほぼ一定となっている。
【0050】
アッパーケース22の側壁22Bに外部接続コネクタ50が予め取り付けられた状態で、アッパーケース22がロアーケース21に取り付けられると、
図7に示すように、外部接続正極バスバー52の第2接続部52Cと外部接続正極端子45Pとが締結可能に配置され、外部接続負極バスバー53の第2接続部53Cと外部接続負極端子45Nとが締結可能に配置される。
【0051】
各第2接続部52C、53Cは、各絶縁壁48P、48N内に適合して収容されるようになっている。これにより、
図17に示すように、各第2接続部52C、53Cのボルト孔と各端子45P、45Nのボルト孔と各端子45P、45Nの下側に配置されたナットNとが同軸に配置される。したがって、接続ボルトB2を各第2接続部52C、53Cの上方からナットNに締結可能となっている。つまり、アッパーケース22をロアーケース21に取り付けるだけで各第2接続部52C、53Cと各端子45P、45Nとが締結可能に配置される。
【0052】
開口26は、補助カバー27によって閉塞されるようになっている。開口26の周囲にはシールリング28が装着されている。補助カバー27には、開口26の取付孔26Aと対応する位置に挿通孔が形成されている。補助カバー27の挿通孔に閉塞ボルトB3を挿通して開口26の取付孔26Aに締結することで補助カバー27がアッパーケース22の上壁22Aに固定され、開口26が補助カバー27によって閉塞される。これにより、シールリング28がアッパーケース22の上壁22Aと補助カバー27との間に挟持されることで開口26から筐体20の内部に水が浸入しないように構成されている。
【0053】
[電池パックの組み立て方法]
まず、電池パック10の組み立てを開始する前の下準備として、外部接続コネクタ50を接続ボルトB2でアッパーケース22に取り付けておく。また、プロテクタ43の内部に、内部接続バスバー41、制御基板44、各中継バスバー46P1、46P2、46P3、46N、ヒューズ47を組み付けるとともに、各内部接続バスバー41と制御基板44を各電圧検知線42で接続することでバスバーモジュール40を組み立てておく。
【0054】
下準備が完了した後、電池パック10の組み立てを開始する。
図4に示すように、組電池30をロアーケース21の角筒部21Bに上方から収容し、組電池30を上面21Aに載置する。組電池30は角筒部21Bによって前後方向および左右方向に位置決めされるとともに、上面21Aに載置されることによって上下方向に一定の位置に収容される。
【0055】
次に、
図5に示すように、バスバーモジュール40を組電池30の上面32に取り付ける。一対のカバー43Bを開くと、各内部接続バスバー41が対応する電極端子33の上に配置されているため、内部接続バスバー41と電極端子33の接続を行う。この接続はレーザー溶接で行ってもよいし、ボルト締結で行ってもよい。
【0056】
全ての締結接続が完了したら、一対のカバー43Bを閉じる。この状態では、正極端子第3中継バスバー46P3のうち外部接続正極端子45Pのみが正極端子絶縁壁48Pから外部に露出し、負極端子中継バスバー46Nのうち外部接続負極端子45Nのみが負極端子絶縁壁48Nから外部に露出している。また、
図11に示すように、一対の第2接続部52C、53Cが開口26に位置していることを確認する。
【0057】
次に、予め外部接続コネクタ50が取り付けられたアッパーケース22をロアーケース21に対して上方から取り付ける。このとき、各位置決め突起21Dが各位置決め孔22Dに挿入されることで、アッパーケース22がロアーケース21に対して位置決めされた状態でロアーケース21の上面21Aに載置される。この位置決めと同時に、
図7に示すように、一対の第2接続部52C、53Cが一対の絶縁壁48P、48Nの内部に収容されるようにしてアッパーケース22をロアーケース21に取り付ける。このようにして、外部接続正極バスバー52の第2接続部52Cと外部接続正極端子45Pとが締結可能に配置され、外部接続負極バスバー53の第2接続部53Cと外部接続負極端子45Nとが締結可能に配置されるようにアッパーケース22がロアーケース21に取り付けられる。
【0058】
次に、
図6に示す状態で、取付ボルトB1をアッパーケース22の挿通孔22Cに挿通し、ロアーケース21の取付孔21Cに締結する。これにより、シールリング24がロアーケース21とアッパーケース22の間に挟持され、ロアーケース21とアッパーケース22の間がシールされる。
【0059】
全ての締結作業が完了したら、外部接続正極バスバー52と外部接続正極端子45Pの接続を行う。
図7に示すように、開口26からアッパーケース22の内部を見て、外部接続正極バスバー52の第2接続部52Cが、正極端子絶縁壁48Pの内部に適合して収容されていることを確認する。同様に、外部接続負極バスバー53の第2接続部53Cが、負極端子絶縁壁48Nの内部に適合して収容されていることを確認する。
【0060】
次に、接続ボルトB2を外部接続正極バスバー52の第2接続部52Cのボルト孔と外部接続正極端子45Pのボルト孔とに挿通し、ナットNに締結することで、外部接続正極バスバー52と外部接続正極端子45Pが導通可能に接続される(
図17参照)。同様に、接続ボルトB2を外部接続負極バスバー53の第2接続部53Cのボルト孔と外部接続負極端子45Nのボルト孔とに挿通し、ナットNに締結することで、外部接続負極バスバー53と外部接続負極端子45Nが導通可能に接続される。
【0061】
次に、補助カバー27によって開口26を閉塞する。閉塞ボルトB3を補助カバー27の挿通孔に挿通し、開口26の周囲に配された取付孔26Aに締結する。これにより、シールリング28が補助カバー27とアッパーケース22の上壁22Aとの間に挟持され、補助カバー27とアッパーケース22の上壁22Aとの間がシールされる。全ての締結作業が完了したら、
図1に示す電池パック10が完成する。
【0062】
[実施形態の作用効果]
本開示の電池パック10は、正極および負極の電極端子33を有する単電池31が積層されてなる組電池30と、平面状をなし、組電池30が上面21Aに載置されるロアーケース21と、下方に開口する箱状をなし、ロアーケース21に上方から取り付けられてロアーケース21とともに組電池30を内部に収容するアッパーケース22と、組電池30の上面32に取り付けられて正極の電極端子33と負極の電極端子33とを接続する内部接続バスバー41が複数収容されたバスバーモジュール40と、を備え、バスバーモジュール40は、正極の電極端子33に接続された外部接続正極端子45Pと、負極の電極端子33に接続された外部接続負極端子45Nと、を備え、アッパーケース22の側壁22Bには、外部接続コネクタ50が予め取り付けられており、外部接続コネクタ50は、第2接続部52Cが外部接続正極端子45Pに締結される外部接続正極バスバー52と、第2接続部53Cが外部接続負極端子45Nに締結される外部接続負極バスバー53と、を備え、アッパーケース22の上壁22Aには、外部接続正極バスバー52の第2接続部52Cと外部接続負極バスバー53の第2接続部53Cとを外部に露出させる開口26が形成されており、外部接続正極バスバー52の第2接続部52Cと外部接続正極端子45Pとが締結可能に配置され、外部接続負極バスバー53の第2接続部53Cと外部接続負極端子45Nとが締結可能に配置されるようにアッパーケース22がロアーケース21に取り付けられる、電池パック10である。
【0063】
上記の電池パック10によると、外部接続コネクタ50がブラケットを介してアッパーケース22に取り付けられておらず、アッパーケース22に直接固定されているから、ブラケットの分だけ電池パック10を小型化でき、電池パック10のエネルギー密度を向上できる。また、外部接続コネクタ50は予めアッパーケース22に取り付けられており、外部接続正極バスバー52の第2接続部52Cと外部接続正極端子45Pとが締結可能に配置され、外部接続負極バスバー53の第2接続部53Cと外部接続負極端子45Nとが締結可能に配置されるようにアッパーケース22がロアーケース21に取り付けられるから、アッパーケース22の内部に組み付けスペースが不要になり、さらに電池パック10を小型化できる。
【0064】
バスバーモジュール40は、複数の内部接続バスバー41を保持するプロテクタ43を備え、プロテクタ43は、外部接続正極端子45Pの周囲に形成された正極端子絶縁壁48Pと、外部接続負極端子45Nの周囲に形成された負極端子絶縁壁48Nと、を備え、アッパーケース22がロアーケース21に取り付けられると、外部接続正極バスバー52の第2接続部52Cが正極端子絶縁壁48P内に適合して収容され、外部接続負極バスバー53の第2接続部53Cが負極端子絶縁壁48N内に適合して収容されることが好ましい。
【0065】
アッパーケース22をロアーケース21に取り付ける際に、外部接続正極バスバー52の第2接続部52Cが正極端子絶縁壁48P内に適合して収容されることで外部接続正極バスバー52の第2接続部52Cが外部接続正極端子45Pと締結可能に位置決めされ、外部接続負極バスバー53の第2接続部53Cが負極端子絶縁壁48N内に適合して収容されることで外部接続負極バスバー53の第2接続部53Cが外部接続負極端子45Nと締結可能に位置決めされる。
【0066】
バスバーモジュール40は、制御基板44と、複数の内部接続バスバー41と制御基板44とを接続する複数の電圧検知線42と、を備えることが好ましい。
複数の電圧検知線42によって制御基板44に入力された電圧に関する信号を集約できるため、集約された電圧に関する信号を1本の電線で電池パック10の外部に出力できる。
【0067】
プロテクタ43と組電池30の間には、単電池31内部で発生したガスを外部に排出するガス流路49Aが形成されていることが好ましい。
バスバーモジュール40を組電池30の上面32に取り付けることでガス流路49Aが形成されるようになっているため、バスバーモジュール40とは別にガス流路49Aを形成しなくてもよい。
【0068】
<他の実施形態>
(1)上記実施形態ではバスバーモジュール40がプロテクタ43を備えるものを例示したが、プロテクタを備えていないバスバーモジュールでもよい。
【0069】
(2)上記実施形態では電線によって電圧検知線42が構成されるものを例示したが、フレキシブルプリント基板によって電圧検知線が構成されるものでもよい。
【0070】
(3)上記実施形態ではプロテクタ43と組電池30の間にガス流路49Aが形成されているものを例示したが、プロテクタとは別の部材でガス流路を構成してもよい。
【符号の説明】
【0071】
10:電池パック
20:筐体 21:ロアーケース 21A:上面 21B:角筒部 21C:取付孔 21D:位置決め突起 22:アッパーケース 22A:上壁 22B:側壁 22C:挿通孔 22D:位置決め孔 23:安全弁 24:シールリング 25:貫通孔 25A:挿通孔 26:開口 26A:取付孔 27:補助カバー 28:シールリング
30:組電池 31:単電池 32:上面 33:電極端子 33P:正極端子 33P1:総正極端子 33N:負極端子 33N1:総負極端子 34:開放弁
40:バスバーモジュール 41:内部接続バスバー 42:電圧検知線 43:プロテクタ 43A:プロテクタ本体 43B:カバー 44:制御基板 44A:リレー 44B:FRAM 44C:出力コネクタ 45P:外部接続正極端子 45N:外部接続負極端子 46P1:正極端子第1中継バスバー 46P2:正極端子第2中継バスバー 46P3:正極端子第3中継バスバー 46N:負極端子中継バスバー 47:ヒューズ 48P:正極端子絶縁壁 48N:負極端子絶縁壁 49:ガス流路構成部 49A:ガス流路
50:外部接続コネクタ 51:ハウジング 51A:ハウジング本体 51A1:ランス 51A2:収容孔 51B:フランジ 52:外部接続正極バスバー 52A:第1接続部 52A1:係止孔 52B:中継接続部 52C:第2接続部(一端) 53:外部接続負極バスバー 53A:第1接続部 53B:中継接続部 53C:第2接続部(一端) 54:シールリング
B1:取付ボルト B2:接続ボルト B3:閉塞ボルト N:ナット S:シールねじ