特開 2024-163519 電池パック

(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】P2024163519

(43)【公開日】2024-11-22

(54)【発明の名称】電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/242 20210101AFI20241115BHJP

   H01M 50/224 20210101ALI20241115BHJP

   H01M 50/244 20210101ALI20241115BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20241115BHJP

【ＦＩ】

H01M50/242

H01M50/224

H01M50/244 Z

H01M50/249

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023079212

(22)【出願日】2023-05-12

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(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】寺内 忍

【テーマコード（参考）】

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H040AA07

5H040AS07

5H040AT06

5H040AY04

5H040AY08

5H040CC05

5H040CC20

5H040CC32

5H040LL01

5H040NN03

(57)【要約】

【課題】ケース体の剛性が高められる電池パック、を提供する。
【解決手段】電池パック１００は、複数の電池モジュール５１と、複数の電池モジュール５１を収容する空間２３を形成するケース体２１とを備える。ケース体２１は、底部２６と、底部２６から立ち上がり、空間２３を取り囲む側部３１と、空間２３の外側において側部３１に接続され、ケース体２１を締結するためのボス部３６と、互いに隣り合う複数の電池モジュール５１の間で延び、空間２３の内側において側部３１に接続されるリブ部４１とを有する。ボス部３６およびリブ部４１は、側部３１を挟んで互いに対向する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池モジュールと、
複数の前記電池モジュールを収容する空間を形成するケース体とを備え、
前記ケース体は、
底部と、
前記底部から立ち上がり、前記空間を取り囲む側部と、
前記空間の外側において前記側部に接続され、前記ケース体を締結するためのボス部と、
互いに隣り合う複数の前記電池モジュールの間で延び、前記空間の内側において前記側部に接続されるリブ部とを有し、
前記ボス部および前記リブ部は、前記側部を挟んで互いに対向する、電池パック。

【請求項2】

前記底部は、平面視した場合に矩形形状を有し、
前記側部は、前記底部の周縁部から立ち上がり、
前記ケース体は、
前記底部を平面視した場合に、前記空間の内側において格子状に延び、各々が前記側部に対して９０°の角度をなして接続される複数の前記リブ部と、
前記側部を挟んで複数の前記リブ部とそれぞれ対向し、各々が前記底部と直交する方向に延びる複数の前記ボス部とを有する、請求項１に記載の電池パック。

【請求項3】

前記ケース体は、金属製であり、
前記底部、前記側部、前記ボス部および前記リブ部は、互いに一体に成形されている、請求項１または２に記載の電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、電池パックに関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば、特開２０２０－３５５５４号公報（特許文献１）には、電動車両の駆動用バッテリと、バッテリを収容するバッテリケースとを備えたバッテリパックが開示されている。バッテリケースは、ケース底壁と、ケース底壁の外周から起立するケース前壁、ケース後壁および左右のケース側壁と、ケース底壁から起立する多数のリブの集合体からなり、左右のケース側壁を接続するクロスメンバとを有する。左右のケース側壁の車幅方向の外面には、円筒状の固定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２０２０－３５５５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の特許文献１に開示されるバッテリパックにおいては、バッテリケースが、円筒状の固定部に挿通されたボルトを用いて車体フロアの下面に固定される。このようなバッテリパックでは、車両の急な加速もしくは減速、または、急旋回などに伴って、円筒状の固定部を介してバッテリケースに過大な負荷が加わる。このため、バッテリケースには、かかる負荷に耐え得る高い剛性を備えることが求められる。

【0005】

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、ケース体の剛性が高められる電池パックを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

［１］複数の電池モジュールと、複数の上記電池モジュールを収容する空間を形成するケース体とを備え、上記ケース体は、底部と、上記底部から立ち上がり、上記空間を取り囲む側部と、上記空間の外側において上記側部に接続され、上記ケース体を締結するためのボス部と、互いに隣り合う複数の上記電池モジュールの間で延び、上記空間の内側において上記側部に接続されるリブ部とを有し、上記ボス部および上記リブ部は、上記側部を挟んで互いに対向する、電池パック。

【0007】

このように構成された電池パックによれば、側部に対して、複数の電池モジュールを収容する空間の外側および内側からそれぞれボス部およびリブ部が接続されるとともに、これらボス部およびリブ部が、側部を挟んで対向して配置されている。このような構成により、ケース体を締結するためのボス部を介してケース体に過大な負荷が加わった場合であっても、高い剛性を発揮するケース体を実現することができる。

【0008】

［２］上記底部は、平面視した場合に矩形形状を有し、上記側部は、上記底部の周縁部から立ち上がり、上記ケース体は、上記底部を平面視した場合に、上記空間の内側において格子状に延び、各々が上記側部に対して９０°の角度をなして接続される複数の上記リブ部と、上記側部を挟んで複数の上記リブ部とそれぞれ対向し、各々が上記底部と直交する方向に延びる複数の上記ボス部とを有する、［１］に記載の電池パック。

【0009】

このように構成された電池パックによれば、格子状に設けられた複数のリブ部に対して、複数のボス部が側部を挟んでそれぞれ対向して配置されるため、ケース体の剛性をさらに高めることができる。

【0010】

［３］上記ケース体は、金属製であり、上記底部、上記側部、上記ボス部および上記リブ部は、互いに一体に成形されている、［１］または［２］に記載の電池パック。

【0011】

このように構成された電池パックによれば、底部、側部、ボス部およびリブが、金属により互いに一体に成形されるため、ケース体の剛性をさらに高めることができる。

【発明の効果】

【0012】

以上に説明したように、この発明に従えば、ケース体の剛性が高められる電池パックを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】この発明の実施の形態における電池パックを示す分解組み立て図である。

【図2】図１中のＩＩ－ＩＩ線上の矢視方向に見た電池パックを示す断面図である。

【図3】図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ線上の矢視方向に見た電池パックを示す断面図である。

【図4】図１中の２点鎖線ＩＶで囲まれた範囲を拡大して示す上面図である。

【図5】図１中のケース体の第１変形例を示す上面図である。

【図6】図１中のケース体の第２変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

【0015】

図１は、この発明の実施の形態における電池パックを示す分解組み立て図である。図２は、図１中のＩＩ－ＩＩ線上の矢視方向に見た電池パックを示す断面図である。図３は、図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ線上の矢視方向に見た電池パックを示す断面図である。

【0016】

図１から図３を参照して、電池パック１００は、ハイブリッド車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）または電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）などの車両１１０に搭載される。電池パック１００は、車両１１０の駆動用電源として用いられる。

【0017】

電池パック１００は、複数の電池モジュール５１を有する。各電池モジュール５１は、一方向に積層され、互いに電気的に直列に接続された複数の電池セル（不図示）から構成されている。各電池セルは、角形のリチウムイオン電池からなる。

【0018】

本明細書においては、電池パック１００の構造を説明する便宜上、複数の電池セルの積層方向に対応し、かつ、水平方向に延びる軸を「Ｙ軸」といい、Ｙ軸に直交する方向、かつ、水平方向に延びる軸を「Ｘ軸」といい、上下方向に延びる軸を「Ｚ軸」という。電池パック１００は、典型的には、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のいずれか一方が車両１１０の前後方向に対応し、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のいずれか他方が車両１１０の左右方向に対応するように、車両１１０に搭載される。

【0019】

電池パック１００は、ケース体２１をさらに有する。ケース体２１は、金属製である。ケース体２１は、たとえば、アルミニウムから形成されている。ケース体２１は、全体として、上方を向いて開口し、直方体形状の外観を有する箱体からなる。ケース体２１は、複数の電池モジュール５１を収容する空間２３を形成している。複数の電池モジュール５１は、空間２３において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の各方向に互いに間隔を開けて並ぶように、マトリクス状に配置されている。

【0020】

なお、複数の電池モジュール５１は、上記のマトリクス状に限られず、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のいずれか一方において１列に並ぶように配置されてもよい。

【0021】

電池パック１００は、蓋体６１をさらに有する。蓋体６１は、Ｚ軸方向（上下方向）が厚み方向となり、Ｘ軸－Ｙ軸平面に平行に配置される板材からなる。蓋体６１は、ケース体２１の開口部を塞ぐように設けられている。蓋体６１は、図示しないボルトを用いて、後述する複数のリブ部４１に対して締結されている。

【0022】

ケース体２１は、底部２６と、側部３１とを有する。底部２６は、Ｚ軸方向が厚み方向となり、Ｘ軸－Ｙ軸平面に平行に配置される壁形状を有する。底部２６は、Ｚ軸方向に見た平面視において、矩形形状を有する。複数の電池モジュール５１は、底部２６上に載置されている。

【0023】

側部３１は、底部２６から立ち上がり、空間２３を取り囲んでいる。側部３１は、平面視した場合の底部２６の周縁部から立ち上がっている。

【0024】

側部３１は、一対の側部３１ｓおよび側部３１ｔと、一対の側部３１ｍおよび側部３１ｎとを含む。一対の側部３１ｓおよび側部３１ｔは、空間２３を挟んで、Ｙ軸方向において互いに対向している。側部３１ｓおよび側部３１ｔの各側部３１は、Ｙ軸方向が厚み方向となり、Ｘ軸－Ｚ軸平面に平行に配置される壁形状を有する。一対の側部３１ｍおよび側部３１ｎは、空間２３を挟んで、Ｘ軸方向において互いに対向している。側部３１ｍおよび側部３１ｎの各側部３１は、Ｘ軸方向が厚み方向となり、Ｙ軸－Ｚ軸平面に平行に配置される壁形状を有する。

【0025】

ケース体２１は、リブ部４１をさらに有する。リブ部４１は、空間２３の内側に設けられている。リブ部４１は、互いに隣り合う複数の電池モジュール５１間で延びている。リブ部４１は、底部２６から立ち上がり、水平方向に平行な一方向にリブ状に延びている。

【0026】

ケース体２１は、複数のリブ部４１を有する。複数のリブ部４１は、複数のリブ部４１ｐと、複数のリブ部４１ｑとを含む。

【0027】

リブ部４１ｐは、Ｘ軸方向が厚み方向となり、Ｙ軸方向に延びるリブ形状を有する。リブ部４１ｐは、Ｙ軸方向に延びる一方端部で側部３１ｓに接続され、Ｙ軸方向に延びる他方端部で側部３１ｔに接続されている。リブ部４１ｐは、側部３１ｓおよび側部３１ｔの各側部３１に対して９０°の角度をなして接続されている。複数のリブ部４１ｐは、Ｘ軸方向において、互いに間隔を開けて設けられている。複数のリブ部４１ｐは、Ｘ軸方向において、等間隔に並んで設けられている。リブ部４１ｐは、Ｘ軸方向に隣り合う複数の電池モジュール５１間に配置されている。

【0028】

複数のリブ部４１ｐのうちの、Ｘ軸方向における一方端部に配置されるリブ部４１ｐは、側部３１ｍに沿いながらＹ軸方向に延びている。複数のリブ部４１ｐのうちの、Ｘ軸方向における他方端部に配置されるリブ部４１ｐは、側部３１ｎに沿いながらＹ軸方向に延びている。

【0029】

リブ部４１ｑは、Ｙ軸方向が厚み方向となり、Ｘ軸方向に延びるリブ形状を有する。リブ部４１ｑは、Ｘ軸方向に延びる一方端部で側部３１ｍに接続され、Ｘ軸方向に延びる他方端部で側部３１ｎに接続されている。リブ部４１ｑは、側部３１ｍおよび側部３１ｎの各側部３１に対して９０°の角度をなして接続されている。複数のリブ部４１ｑは、Ｙ軸方向において、互いに間隔を開けて設けられている。複数のリブ部４１ｑは、Ｙ軸方向において、等間隔に並んで設けられている。リブ部４１ｑは、Ｙ軸方向に隣り合う複数の電池モジュール５１間に配置されている。

【0030】

複数のリブ部４１は、空間２３の内側において格子状に延びている。複数のリブ部４１ｐおよび複数のリブ部４１ｑは、互いに９０°の角度で交差している。

【0031】

図４は、図１中の２点鎖線ＩＶで囲まれた範囲のケース体を示す上面図である。なお、以下においては、図２から図４中の側部３１ｓに接続されるボス部３６ｓおよびリブ部４１ｐを参照しながら、ケース体２１の構造の説明を進めるが、ボス部３６およびリブ部４１の相互の位置関係は、側部３１ｓ、側部３１ｔ、側部３１ｍおよび側部３１ｎの各側部３１において共通である。

【0032】

図１から図４を参照して、ケース体２１は、ケース体２１を締結するためのボス部３６をさらに有する。ボス部３６は、空間２３の外側において側部３１に接続されている。

【0033】

ボス部３６は、空間２３の外側に配置される側部３１の外面から突出している。ボス部３６は、上下方向に軸状に延びている。Ｚ軸方向におけるボス部３６の長さは、Ｚ軸方向における側部３１の長さと同じである。

【0034】

図２および図３に示されるように、側部３１およびボス部３６の頂面３２は、リブ部４１の頂面４２と段差をなしている。頂面３２および頂面４２がなす段差部分には、蓋体６１が配置されている。Ｚ軸方向におけるボス部３６の長さは、Ｚ軸方向におけるリブ部４１の長さよりも大きい。

【0035】

ケース体２１は、複数のボス部３６を有する。複数のボス部３６は、複数のボス部３６ｓと、複数のボス部３６ｔと、複数のボス部３６ｍと、複数のボス部３６ｎとを含む。

【0036】

ボス部３６ｓは、側部３１ｓに接続されている。複数のボス部３６ｓは、Ｘ軸方向において、互いに間隔を開けて設けられている。ボス部３６ｔは、側部３１ｔに接続されている。複数のボス部３６ｔは、Ｙ軸方向において、互いに間隔を開けて設けられている。ボス部３６ｍは、側部３１ｍに接続されている。複数のボス部３６ｍは、Ｙ軸方向において、互いに間隔を開けて設けられている。ボス部３６ｎは、側部３１ｎに接続されている。複数のボス部３６ｎは、Ｙ軸方向において、互いに間隔を開けて設けられている。

【0037】

図２および図３に示されるように、ケース体２１は、ボス部３６を介して車両１１０の床部１２０に締結されている。ボス部３６には、ボルト挿入孔３７が設けられている。ボルト挿入孔３７は、Ｚ軸方向においてボス部３６を貫通する貫通孔からなる。ケース体２１は、頂面３２が床部１２０に当接するように、車両１１０に対して組み付けられている。ボルト５６が、ボス部３６の下側からボルト挿入孔３７に挿入されている。ボルト挿入孔３７に挿入されたボルト５６が、床部１２０に螺合されることによって、ケース体２１が車両１１０に対して締結されている。

【0038】

図４に示されるように、ボルト挿入孔３７は、中心軸２１０を中心とする円形の開口形状を有する。ボス部３６（３６ｓ）は、締結部３８と、基部３９とを有する。締結部３８は、車両１１０に対するボス部３６（３６ｓ）の締結部分に対応している。締結部３８には、ボルト挿入孔３７が設けられている。締結部３８は、中心軸２１０を中心とする円筒形状を有する。基部３９は、側部３１（３１ｓ）から突出するボス部３６（３６ｓ）の根元部分に対応している。基部３９は、側部３１（３１ｓ）および締結部３８の間に設けられている。

【0039】

基部３９は、Ｘ軸方向における基部３９の幅が、Ｙ軸方向において中心軸２１０から側部３１（３１ｓ）に近づくに従って大きくなるように設けられている。基部３９は、Ｘ軸方向における基部３９の幅が、Ｙ軸方向において中心軸２１０から側部３１（３１ｓ）に近づくに従って小さくなり、さらに側部３１（３１ｓ）に近づくに従って大きくなるような、くびれ形状を有してもよい。

【0040】

ケース体２１は、金属ダイキャスト（アルミダイキャスト）製である。底部２６、側部３１、ボス部３６およびリブ部４１は、金属により互いに一体に成形されている。

【0041】

図１および図４に示されるように、ボス部３６およびリブ部４１は、側部３１を挟んで互いに対向している。複数のボス部３６ｓは、側部３１ｓを挟んで、複数のリブ部４１ｐとそれぞれ対向している。複数のボス部３６ｔは、側部３１ｔを挟んで、複数のリブ部４１ｐとそれぞれ対向している。複数のボス部３６ｍは、側部３１ｍを挟んで、複数のリブ部４１ｑとそれぞれ対向している。複数のボス部３６ｎは、側部３１ｎを挟んで、複数のリブ部４１ｑとそれぞれ対向している。

【0042】

図４に示されるように、ボス部３６（３６ｓ）は、Ｘ軸方向における第１範囲Ｈａにおいて、側部３１（３１ｓ）に接続されている。リブ部４１（４１ｐ）は、Ｘ軸方向における第２範囲Ｈｂにおいて、側部３１（３１ｓ）に接続されている。Ｘ軸方向における第１範囲Ｈａは、Ｘ軸方向における第２範囲Ｈｂよりも大きい。ボス部３６およびリブ部４１は、第１範囲Ｈａの一部と、第２範囲Ｈｂの全部とが、互いに重なり合うように設けられている。Ｘ軸方向において第２範囲Ｈｂを２等分し、Ｙ軸方向に延びるリブ部４１（４１ｐ）の中心線２２０と、ボルト挿入孔３７の中心軸２１０とが、交わっている。

【0043】

車両１１０の急な加速もしくは減速、または、急旋回などに伴って、ボス部３６を介してケース体２１に過大な負荷が加わる。これに対して、本実施の形態では、側部３１に対して、複数の電池モジュール５１を収容する空間２３の外側および内側からそれぞれボス部３６およびリブ部４１が接続されるとともに、ボス部３６およびリブ部４１が側部３１を挟んで対向する構成によって、かかる負荷に対して高い剛性を発揮するケース体２１を実現することができる。

【0044】

たとえば、図１中のケース体２１に対してボス部３６ｓを介してＹ軸方向の負荷が加わった場合を想定する。この場合に、その負荷を、Ｙ軸－Ｚ軸平面内に配置されるボス部３６ｓ、側部３１ｓ、リブ部４１ｐ、側部３１ｔおよび側部３１ｔが一体となって受けることによって、ケース体２１の変形または破損等を防ぐことができる。

【0045】

また、リブ部４１が、複数の電池モジュール５１を収容する空間２３を区画する役割と、ケース体２１の剛性を高める機能とを兼ねるため、ケース体２１を小型化または軽量化したり、ケース体２１の構造を簡易化したりすることができる。

【0046】

また、本実施の形態では、格子状に設けられた複数のリブ部４１に対して、複数のボス部３６が側部３１を挟んでそれぞれ対向して配置されている。このような構成により、ケース体２１の剛性をさらに高めるとともに、様々な方向からの負荷に対して高い剛性を発揮するケース体２１を実現することができる。

【0047】

また、本実施の形態では、底部２６、側部３１、ボス部３６およびリブ部４１が、金属により互いに一体に成形されている。このような構成により、底部２６、側部３１、ボス部３６およびリブ部４１の相互の間に溶接部が介在することがないため、ケース体２１の剛性をさらに高めることができる。また、複数の電池モジュール５１を収容する空間２３の気密性を高めることもできる。

【0048】

図５は、図１中のケース体の第１変形例を示す上面図である。図５は、図４に対応している。図５を参照して、本変形例では、ボス部３６およびリブ部４１が、第１範囲Ｈａの一部と、第２範囲Ｈｂの一部とが、互いに重なり合うように設けられている。リブ部４１（４１ｐ）の中心線２２０と、ボルト挿入孔３７の中心軸２１０とは、Ｘ軸方向にずれている。

【0049】

第１範囲Ｈａの少なくとも一部と、第２範囲Ｈｂの少なくとも一部とが、互いに重なり合う場合に、ボス部３６（３６ｓ）およびリブ部４１（４１ｐ）が、側部３１（３１ｓ）を介して互いに対向している。

【0050】

図６は、図１中のケース体の第２変形例を示す断面図である。図６を参照して、本変形例では、Ｚ軸方向におけるボス部３６の長さが、Ｚ軸方向におけるリブ部４１の長さよりも小さい。

【0051】

本変形例に例示されるように、車両１１０に対してケース体２１を締結するためのボス部３６の形態は、特に限定されない。たとえば、ボス部３６およびリブ部４１は、頂面３２および頂面４２が面一となるように構成されてもよい。ボス部３６は、Ｘ軸－Ｙ軸平面により切断された場合に、ボルト等の締結手段を挿入可能なＣ字状の断面を有してもよい。

【0052】

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。本発明の範囲は上記した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】

【0053】

２１ ケース体、２３ 空間、２６ 底部、３１，３１ｍ，３１ｎ，３１ｓ，３１ｔ 側部、３２，４２ 頂面、３６，３６ｍ，３６ｎ，３６ｓ，３６ｔ ボス部、３７ ボルト挿入孔、３８ 締結部、３９ 基部、４１，４１ｐ，４１ｑ リブ部、５１ 電池モジュール、５６ ボルト、６１ 蓋体、１００ 電池パック、１１０ 車両、１２０ 床部、２１０ 中心軸、２２０ 中心線、Ｈａ 第１範囲、Ｈｂ 第２範囲。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】