特開 2023-180768 電池パックおよび車両

(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】P2023180768

(43)【公開日】2023-12-21

(54)【発明の名称】電池パックおよび車両

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/209 20210101AFI20231214BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20231214BHJP

   H01M 50/588 20210101ALI20231214BHJP

   H01M 50/593 20210101ALI20231214BHJP

   H01M 50/103 20210101ALI20231214BHJP

   H01M 50/121 20210101ALI20231214BHJP

   H01M 50/133 20210101ALI20231214BHJP

   H01M 50/293 20210101ALI20231214BHJP

   H01M 50/289 20210101ALI20231214BHJP

   H01M 50/505 20210101ALI20231214BHJP

【ＦＩ】

H01M50/209

H01M50/249

H01M50/588 101

H01M50/593

H01M50/103

H01M50/121

H01M50/133

H01M50/293

H01M50/289

H01M50/505

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022094334

(22)【出願日】2022-06-10

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加茂 吉朗

【テーマコード（参考）】

5H011

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H011AA03

5H011AA13

5H011BB04

5H011CC02

5H011CC06

5H011EE01

5H011KK01

5H040AA18

5H040AS07

5H040AY05

5H040AY08

5H043AA04

5H043AA13

5H043CA05

5H043FA04

5H043KA01D

5H043KA22D

5H043KA45D

5H043LA02D

(57)【要約】

【課題】積層体の活電部が露出するのを抑制することが可能な電池パックを提供する。
【解決手段】電池パック１００は、Ｚ方向（第１方向）に互いに積層される複数の金属箔１１（金属板）を各々が含み、Ｚ方向に互いに積層される複数の電池モジュール１０（積層体）を備える。また、電池パック１００は、複数の電池モジュール１０の周縁部１０ｂに接合される樹脂部５０と、複数の電池モジュール１０を収容するケース６０とを備える。また、電池パック１００は、ケース６０内において樹脂部５０と対向するように配置されるストッパ７０（規制部）を備える。そして、樹脂部５０とストッパ７０とが対向する方向において、樹脂部５０の幅Ｗ１は、樹脂部５０とストッパ７０との間の距離Ｄ以上である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に互いに積層される複数の金属板を各々が含み、前記第１方向に互いに積層される複数の積層体と、
前記複数の積層体の周縁部に接合される樹脂部と、
前記複数の積層体を収容するケースと、
前記ケース内において前記第１方向と直交する第２方向に前記樹脂部と対向するように配置され、前記複数の積層体の各々の移動を規制する規制部と、を備え、
前記第２方向において、前記樹脂部の幅は、前記樹脂部と前記規制部との間の距離以上である、電池パック。

【請求項2】

前記第１方向において前記複数の積層体の少なくとも１つと隣接することにより前記少なくとも１つの積層体と電気的に接続される導電板をさらに備え、
前記導電板は、前記第１方向において前記樹脂部と重なるように設けられる重なり部分を有し、
前記第２方向において、前記重なり部分の幅は、前記樹脂部と前記規制部との間の距離以上である、請求項１に記載の電池パック。

【請求項3】

前記樹脂部が接合される前記複数の積層体の前記周縁部は、前記複数の積層体の全周に亘って設けられており、
前記規制部は、前記第１方向に沿って見て、前記樹脂部の全周を取り囲むように設けられており、
前記樹脂部は、全周に亘って、前記規制部と対向する前記第２方向における幅が、前記第２方向における前記樹脂部と前記規制部との間の距離以上となるように形成されている、請求項１または２に記載の電池パック。

【請求項4】

前記第２方向における前記樹脂部の幅は、前記第１方向における前記複数の金属板の各々の厚みよりも大きい、請求項１または２に記載の電池パック。

【請求項5】

前記規制部は、絶縁性の樹脂により形成されている、請求項１または２に記載の電池パック。

【請求項6】

請求項１に記載の電池パックを備える、車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電池パックおよび車両に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０２１－１７４６３２号公報（特許文献１）には、複数の蓄電モジュールが積層されている蓄電装置が開示されている。複数の蓄電モジュールの各々は、他の蓄電モジュールと電気的に接続されるために、積層方向の端面に電気的な接続面（活電部）が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１７４６３２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、特許文献１では、振動等に起因して複数の蓄電モジュールのうちいずれかが横滑りした場合に、蓄電モジュールの電気的な接続面（活電部）が露出する場合がある。したがって、蓄電モジュール（積層体）の活電部が露出するのを抑制することが望まれている。

【0005】

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、積層体の活電部が露出するのを抑制することが可能な電池パックおよび車両を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の第１の局面に係る電池パックは、第１方向に互いに積層される複数の金属板を各々が含み、第１方向に互いに積層される複数の積層体と、複数の積層体の周縁部に接合される樹脂部と、複数の積層体を収容するケースと、ケース内において第１方向と直交する第２方向に樹脂部と対向するように配置され、複数の積層体の各々の移動を規制する規制部と、を備える。第２方向において、樹脂部の幅は、樹脂部と規制部との間の距離以上である。

【0007】

本開示の第１の局面に係る電池パックでは、上記のように、樹脂部と規制部とが対向する第２方向において、樹脂部の幅は、樹脂部と規制部との間の距離以上である。これにより、複数の積層体のうち一の積層体が横滑りして上記一の積層体に接合されている樹脂部が規制部に接触した場合にも、上記一の積層体が他の積層体に対して規制部側にはみ出すのを抑制することができる。その結果、上記一の積層体において積層方向の端部に設けられる金属板（活電部）が露出するのを抑制することができる。

【0008】

上記第１の局面に係る電池パックにおいて、好ましくは、第１方向において複数の積層体の少なくとも１つと隣接することにより少なくとも１つの積層体と電気的に接続される導電板が備えられる。導電板は、第１方向において樹脂部と重なるように設けられる重なり部分を有する。第２方向において、重なり部分の幅は、樹脂部と規制部との間の距離以上である。このように構成すれば、複数の積層体のうち一の積層体が横滑りして上記一の積層体に接合される樹脂部が規制部に接触した場合に、上記一の積層体の樹脂部と導電板との重なりが維持される（重なり部分が残る）ので、上記活電部が導電板から規制部側にはみ出すのを抑制することができる。その結果、活電部が露出するのをより抑制することができる。

【0009】

上記第１の局面に係る電池パックにおいて、好ましくは、樹脂部が接合される複数の積層体の周縁部は、複数の積層体の全周に亘って設けられている。規制部は、第１方向に沿って見て、樹脂部の全周を取り囲むように設けられている。樹脂部は、全周に亘って、規制部と対向する第２方向における幅が、第２方向における樹脂部と規制部との間の距離以上となるように形成されている。このように構成すれば、積層体がいずれの方向に横滑りしても、活電部が露出するのを抑制することができる。

【0010】

上記第１の局面に係る電池パックにおいて、好ましくは、第２方向における樹脂部の幅は、第１方向における複数の金属板の各々の厚みよりも大きい。このように構成すれば、樹脂部の機械的強度を比較的大きくすることができるので、積層体が横滑りして規制部に接触（衝突）した場合に、積層体（金属板）をより確実に保護することができる。

【0011】

上記第１の局面に係る電池パックにおいて、好ましくは、規制部は、絶縁性の樹脂により形成されている。このように構成すれば、積層体が横滑りして規制部に接触した場合にも、規制部と積層体との間の絶縁性を確保することができる。

【0012】

本開示の第２の局面に係る車両は、上記第１の局面に係る電池パックが搭載されている。これにより、積層体の活電部が露出するのを抑制することが可能な車両を提供することができる。

【発明の効果】

【0013】

本開示によれば、積層体の活電部が露出するのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態による電池パックが搭載されている電動車両を示す図である。

【図2】一実施形態による電池パックの構成を示す断面図である。

【図3】図２の樹脂部とストッパとの間の隙間近傍の部分拡大図である。

【図4】一実施形態の電池パックの平面図である。

【図5】一実施形態の電池パックにおける一の電池モジュールが横滑りした状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0016】

図１は、本実施形態に係る電池パック１００が搭載されている電動車両１を示す図である。なお、電動車両１は、本開示の「車両」の一例である。

【0017】

図２に示すように、電池パック１００は、Ｚ方向に互いに積層される複数の電池モジュール１０を備える。図２に示す例では、４つの電池モジュール１０が互いに積層されている。なお、電池モジュール１０およびＺ方向は、それぞれ、本開示の「積層体」および「第１方向」の一例である。

【0018】

また、電池パック１００は、一対の拘束板２０を備える。一対の拘束板２０は、図示しない治具を用いて上記の４つの電池モジュール１０をＺ方向に挟み込むことによって、電池モジュール１０を固定している。

【0019】

図３に示すように、電池モジュール１０には、金属箔１１と、負極１２と、接着セパレータ１３と、正極１４とにより構成されるブロック１０ａが複数設けられている。複数のブロック１０ａの各々では、金属箔１１、負極１２、接着セパレータ１３、正極１４の順にＺ２側から積層されている。

【0020】

電池モジュール１０では、複数の（たとえば３０個の）ブロック１０ａがＺ方向に積層されている。また、複数の電池モジュール１０の各々の最もＺ１側には、金属箔１１が配置されている。すなわち、電池モジュール１０は、複数のブロック１０ａのＺ１側に金属箔１１が配置されるように構成されている。したがって、複数の電池モジュール１０の各々は、Ｚ方向において金属箔１１に挟まれるように設けられている。最もＺ１側および最もＺ２側の各々の金属箔１１は、後述の冷却板３０および導電板４０を介してＺ方向に互いに積層される電池モジュール１０と導通するための活電部として機能する。なお、電流は、Ｚ１側の電池モジュール１０からＺ２側の電池モジュール１０に流れる。

【0021】

金属箔１１は、たとえばアルミニウム箔を含む。なお、アルミニウム箔のＺ１側の表面には、銅メッキが施されている。また、接着セパレータ１３は、正極１４と負極１２とを隔離するとともに、正極１４と負極１２とを互いに接着させる機能を有する。

【0022】

また、図２に示すように、電池パック１００は、冷却板３０と導電板４０とを備える。冷却板３０および導電板４０の各々は、Ｚ方向に互いに積層される電池モジュール１０同士に挟まれるように設けられている。冷却板３０および導電板４０の各々は、自身を挟む一対の電池モジュール１０の各々と接触している。これにより、上記一対の電池モジュール１０同士は、互いに導通される。また、冷却板３０は、上記一対の電池モジュール１０の各々を冷却する。なお、冷却板３０と導電板４０とは、Ｚ方向において互いに異なる位置に設けられている。また、冷却板３０および導電板４０は、本開示の「導電板」の一例である。

【0023】

電池パック１００は、複数の電池モジュール１０の周縁部１０ｂ（図１参照）に接合される樹脂部５０を備える。具体的には、樹脂部５０は、金属箔１１の周縁部１１ａ（図３参照）および接着セパレータ１３の周縁部１３ａ（図３参照）の各々に接合されている。なお、樹脂部５０は、複数の電池モジュール１０ごとに設けられている。

【0024】

また図４に示すように、樹脂部５０が接合される複数の電池モジュール１０の周縁部１０ｂは、複数の電池モジュール１０の全周に亘って設けられている。言い換えると、樹脂部５０は、Ｚ方向に沿って見て、電池モジュール１０を取り囲むように設けられている。

【0025】

再び図２を参照して、電池パック１００は、複数の電池モジュール１０を収容するケース６０を備える。ケース６０は、凹形状を有している。具体的には、ケース６０は、複数の電池モジュール１０が配置されている底面部６１を含む。また、ケース６０は、Ｚ１側から見て、複数の電池モジュール１０の全周を取り囲むように設けられている側面部６２を含む。

【0026】

また、電池パック１００は、複数の電池モジュール１０の各々の移動を規制するストッパ７０を備える。具体的には、ストッパ７０は、Ｚ方向と直交する平面において、複数の電池モジュール１０の各々が移動するのを規制する。なお、ストッパ７０は、本開示の「規制部」の一例である。

【0027】

ストッパ７０は、ケース６０の側面部６２と複数の電池モジュール１０との間に配置されている。具体的には、図４に示すように、ストッパ７０は、Ｚ方向に沿って見て（Ｚ１側から見て）、樹脂部５０の全周を取り囲むように設けられている。

【0028】

ストッパ７０は、絶縁性の樹脂により形成されている。また、ストッパ７０は、金属等よりも比較的柔らかい樹脂により形成されていてもよい。これにより、電池モジュール１０が横滑り（Ｚ方向と直交する平面内において移動）してストッパ７０に衝突した場合に、電池モジュール１０が傷付けられるのを抑制することが可能である。

【0029】

Ｚ１側から見て、電池モジュール１０は、矩形形状を有している。したがって、樹脂部５０とストッパ７０とは、電池モジュール１０の４辺の各々と直交する方向に対向するように設けられている。樹脂部５０とストッパ７０とが対向する各方向は、本開示の「第２方向」の一例である。

【0030】

ここで、従来の電池パックでは、車両の振動等に起因して複数の電池モジュールのうちいずれかが横滑りした場合に、電池モジュールの電気的な接続面（活電部）が露出する場合がある。したがって、電池モジュールの活電部が露出するのを抑制することが望まれている。

【0031】

そこで、本実施形態では、図２に示すように、樹脂部５０とストッパ７０とが対向する方向において、樹脂部５０の幅Ｗ１は、樹脂部５０とストッパ７０との間の距離Ｄ以上である。図２に示す例では、樹脂部５０の幅Ｗ１は、樹脂部５０とストッパ７０との間の距離Ｄよりも大きい。なお、樹脂部５０の幅Ｗ１とは、樹脂部５０の幅の最大値（金属箔１１および接着セパレータ１３と接合していない部分の幅）を意味する。

【0032】

これにより、図５に示すように、一の電池モジュール１０が横滑りしてストッパ７０に衝突した場合でも、電池モジュール１０における活電部である金属箔１１が樹脂部５０とストッパ７０との間の隙間Ｃまで移動されるのを防止することが可能である。

【0033】

また、冷却板３０は、Ｚ方向において樹脂部５０と重なるように設けられる重なり部分３１を含む。また、導電板４０は、Ｚ方向において樹脂部５０と重なるように設けられる重なり部分４１（図３参照）を含む。なお、重なり部分３１（４１）は、横滑りをしていない（規定の位置に配置されている）電池モジュール１０に接合されている樹脂部５０とＺ方向に重なる部分である。

【0034】

本実施形態では、樹脂部５０とストッパ７０とが対向する方向において、冷却板３０の重なり部分３１の幅Ｗ２（図５参照）は、樹脂部５０とストッパ７０との間の距離Ｄ以上である。詳細には、重なり部分３１の幅Ｗ２は、樹脂部５０とストッパ７０との間の距離Ｄよりも大きい。なお、幅Ｗ２は、樹脂部５０の幅Ｗ１よりも小さい。

【0035】

これにより、図５に示すように、一の電池モジュール１０が横滑りしてストッパ７０に衝突した場合でも、電池モジュール１０における活電部である金属箔１１が、冷却板３０（重なり部分３１）よりもストッパ７０側にはみ出すのを防止することが可能である。

【0036】

また、樹脂部５０とストッパ７０とが対向する方向において、導電板４０重なり部分４１の幅Ｗ３（図３参照）は、樹脂部５０とストッパ７０との間の距離Ｄよりも大きい。なお、図３に示す例では、幅Ｗ３は、樹脂部５０の幅Ｗ１と等しい。

【0037】

また、図４に示すように、樹脂部５０は、全周に亘って、ストッパ７０と対向する部分の対向方向における幅Ｗ１が、対向方向における樹脂部５０とストッパ７０との間の距離Ｄよりも大きくなるように形成されている。また、重なり部分３１（４１）の対向方向における幅Ｗ２（Ｗ３）も同様に、全周に亘って、距離Ｄよりも大きくなるように形成されている。なお、対向方向とは、本開示の「第２方向」の一例である。

【0038】

また、樹脂部５０の幅Ｗ１は、Ｚ方向における複数の金属箔１１の各々の厚みｔ（図３参照）よりも大きい。なお、樹脂部５０の幅Ｗ１は、負極１２、接着セパレータ１３、正極１４、冷却板３０、および、導電板４０の各々のＺ方向の厚み（符号付さず）よりも大きくてもよい。

【0039】

以上のように、本実施形態においては、樹脂部５０とストッパ７０とが対向する方向において、樹脂部５０の幅Ｗ１は、樹脂部５０とストッパ７０との間の距離Ｄ以上である。これにより、距離Ｄが樹脂部５０の幅Ｗ１よりも大きい場合に比べて、樹脂部５０の移動量（横滑りの距離）を小さくすることができる。その結果、電池モジュール１０の活電部が露出するのを容易に抑制することができる。

【0040】

また、上記実施形態では、冷却板３０（導電板４０）の重なり部分３１（４１）の幅Ｗ２（Ｗ３）が樹脂部５０とストッパ７０との間の距離Ｄ以上である例を示したが、本開示はこれに限られない。樹脂部５０の幅Ｗ１が距離Ｄ以上であれば、重なり部分３１（４１）の幅Ｗ２（Ｗ３）は距離Ｄよりも小さくてもよい。

【0041】

また、上記実施形態では、樹脂部５０の幅Ｗ１が、樹脂部５０とストッパ７０との間の距離Ｄよりも大きい例を示したが、本開示はこれに限られない。樹脂部５０の幅Ｗ１が距離Ｄと等しくてもよい。また、重なり部分３１（４１）の幅Ｗ２（Ｗ３）が距離Ｄと等しくてもよい。

【0042】

また、上記実施形態では、樹脂部５０は、全周に亘って、幅Ｗ１が、樹脂部５０とストッパ７０との間の距離Ｄ以上となるように形成されている例を示したが、本開示はこれに限られない。樹脂部５０の全周のうちの一部のみにおいて、樹脂部５０の幅Ｗ１が距離Ｄ以上であってもよい。

【0043】

また、上記実施形態では、樹脂部５０の幅Ｗ１が金属箔１１の厚みｔよりも大きい例を示したが、本開示はこれに限られない。樹脂部５０の幅Ｗ１が金属箔１１の厚みｔ以下であってもよい。

【0044】

また、上記実施形態では、ストッパ７０が樹脂により形成されている例を示したが、本開示はこれに限られない。ストッパ７０が樹脂以外の材質（たとえば金属およびゴム等）により形成されていてもよい。

【0045】

また、上記実施形態では、電池パック１００が電動車両１に搭載される例を示したが、本開示はこれに限られない。電池パック１００が電動車両以外（たとえば定置蓄電装置等）に搭載されていてもよい。

【0046】

また、上記実施形態では、ストッパ７０が樹脂部５０とケース６０（側面部６２）との間に設けられる例を示したが、本開示はこれに限られない。ストッパ７０が側面部６２の表面に配置されていてもよい。

【0047】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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。

【符号の説明】

【0048】

１ 電動車両（車両），１０ 電池モジュール（積層体）,１０ｂ 周縁部,１１ 金属箔（金属板）,３０ 冷却板（導電板）,３１、４１ 重なり部分，４０ 導電板,５０ 樹脂部,６０ ケース,７０ ストッパ,１００ 電池パック,Ｄ 距離,ｔ 厚み，Ｗ１ 幅（樹脂部の幅）,Ｗ２、Ｗ３ 幅（重なり部分の幅），Ｚ 方向（第１方向）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】