特開 2024-176132 スタック代替部品

(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】P2024176132

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】スタック代替部品

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/293 20210101AFI20241212BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20241212BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

H01M50/293

H01M50/209

H01M50/291

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023094412

(22)【出願日】2023-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】000119232

【氏名又は名称】株式会社イノアックコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100112472

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 弘

(74)【代理人】

【識別番号】100202223

【弁理士】

【氏名又は名称】軸見 可奈子

(72)【発明者】

【氏名】奥 信介

【テーマコード（参考）】

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H040AA31

5H040AS04

5H040AS07

5H040AT02

5H040CC20

(57)【要約】

【課題】バッテリケース内に結露が生じることを抑制する。
【解決手段】スタック代替部品は、バッテリケース内に設けられる複数のスタック配置部のうちバッテリスタックが配置されずに空きとなる空きスタック配置部に配置されるスタック代替部品であって、前記スタック代替部品の外面を形成する外殻体と、前記外殻体に収容された発泡体と、を備えるスタック代替部品である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリケース内に設けられる複数のスタック配置部のうちバッテリスタックが配置されずに空きとなる空きスタック配置部に配置されるスタック代替部品であって、
前記スタック代替部品の外面を形成する外殻体と、
前記外殻体に収容された発泡体と、を備えるスタック代替部品。

【請求項2】

前記外殻体は、ブロー成形品である請求項１に記載のスタック代替部品。

【請求項3】

前記発泡体は、独立気泡構造をなしている請求項１又は２に記載のスタック代替部品。

【請求項4】

前記外殻体を前記空きスタック配置部に固定する固定部を備える請求項１又は２に記載のスタック代替部品。

【請求項5】

前記外殻体に設けられたブロー成形の空気吹き込み用の孔を塞ぐ閉塞部材を有し、
前記閉塞部材は、
前記孔から前記外殻体内に挿入される挿入部と、
前記外殻体内で前記挿入部の外周面から張り出すとともに前記孔よりも幅広な抜け止め部と、を含み、
前記発泡体には、前記抜け止め部が嵌合される凹部が備えられている請求項２に記載のスタック代替部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、バッテリケース内に配置される部品に関する。

【背景技術】

【0002】

バッテリケースとして、バッテリスタックを配置するスタック配置部を複数備えているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－１７９１９０（段落［００２１］～［００２３］、図３等）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、仕様に応じて必要なバッテリスタックの数が異なることがある。そのため、バッテリケース内のスタック配置部全てにバッテリスタックが配置されていない場合、バッテリケース内に空きスペースが生じ、そのスペースの空気に含まれる水蒸気によって結露が生じ易くなる虞があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

発明の一態様は、バッテリケース内に設けられる複数のスタック配置部のうちバッテリスタックが配置されずに空きとなる空きスタック配置部に配置されるスタック代替部品であって、前記スタック代替部品の外面を形成する外殻体と、前記外殻体に収容された発泡体と、を備えるスタック代替部品である。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】スタック代替部品が備えられたバッテリパックの斜視図

【図2】バッテリパックの断面図

【図3】図３Ａは、全てのスタック配置部にバッテリスタックが配置されているバッテリパックの正断面図、図３Ｂは、一部のスタック配置部にバッテリスタックが配置されていないバッテリパックの正断面図

【図4】スタック代替部品の側断面図

【図5】図５Ａは、ブロー成形された外殻体の正断面図、図５Ｂは、発泡樹脂原料が内部に注入された外殻体の正断面図

【図6】図６Ａは、閉塞部材が貫通孔に挿入された外殻体の拡大正断面図、図６Ｂは、発泡体により押し上げられた閉塞部材で貫通孔が閉塞された外殻体の拡大正断面図

【図7】図７Ａは、他の実施形態に係るスタック代替部品に用いられる閉塞部材の正断面図、図７Ｂは、他の実施形態に係るスタック代替部品の貫通孔付近の拡大正断面図

【発明を実施するための形態】

【0007】

［実施形態］
図１及び図２に示すように、本実施形態のスタック代替部品１０は、バッテリパック７０に用いられ、バッテリケース７１内に配置されるものである。バッテリケース７１内には、複数のバッテリスタック７２が配置可能になっている。バッテリスタック７２には、互いに電気的に接続された複数のバッテリセルが一列に重ねて配置されている。なお、バッテリセルは、例えば、板状をなし、その厚さ方向に複数積層されている。本実施形態の例ではバッテリスタック７２は、平面視略長四角形の板状をなし、その長手方向がバッテリセルの積層方向になっている。なお、例えば、バッテリスタック７２には、複数のバッテリセルを収容するケースも備えられている。

【0008】

バッテリケース７１には、バッテリスタック７２が配置されるスタック配置部７４が、複数備えられている。バッテリスタック７２には、バッテリスタック７２をスタック配置部７４に固定するための固定部７２Ｋが設けられている。本実施形態の例では、バッテリスタック７２は、長四角形の板状をなし、その長手方向の両端部に固定部７２Ｋが設けられている。バッテリスタック７２の固定部７２Ｋは、例えば、ボルトやピン等の結合部材が挿通される挿通孔７２Ａを備え、その結合部材が、スタック配置部７４の取付孔に係合してバッテリスタック７２がバッテリケース７１に固定される。なお、例えば、バッテリケース７１には、バッテリスタック７２を冷却するための冷却機構（例えば、冷却水が流れる冷却路を有するもの）が隣接して配置されている（例えばバッテリスタック７２の厚さ方向の一方側から隣接して配置されている）。

【0009】

バッテリパック７０の用途は、特に限定されるものではない。例えば、バッテリパック７０は、車両（例えば、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車）等の乗り物用の電池（例えば、リチウムイオン電池、燃料電池等）に用いられてもよい。

【0010】

ところで、バッテリパック７０の仕様に応じて、必要なバッテリスタックの数が異なることがあり、バッテリケース７１内に設けられるバッテリスタック７２の数が異なることがある（図３Ａ及び図３Ｂ参照）。言い換えれば、バッテリケース７１は、収容するバッテリスタック７２の数が異なる複数の仕様に兼用することが可能である。そのため、バッテリケース７１内のスタック配置部７４全てにバッテリスタック７２が配置されていない場合では（図３Ｂ参照）、バッテリケース７１内に空きスペース、即ち、バッテリスタック７２が配置されずに空きとなるスタック配置部７４（以下、「空きスタック配置部７４Ａ」と適宜呼ぶ。）が生じる。この場合、その空きスペースの分だけ、バッテリケース７１内に空気が多く含まれることとなる。その結果、冷却機構で冷却されるバッテリパック７０では、バッテリケース７１内の空気に含まれる水蒸気等の水分により内部で結露が生じ易くなる虞があり、電気部品に不具合を生じさせる虞がある。そのため、その対策が求められている。

【0011】

これに対し、本実施形態のスタック代替部品１０は、バッテリスタック７２の代わりに、上記空きスタック配置部７４Ａに配置され、バッテリケース７１内の空きスペースを埋めることができる。これにより、空きスタック配置部７４Ａに何も配置されていない場合に比べて、バッテリケース７１内の空気（及び空気に含まれる水蒸気等の水分）を少なくすることが可能となり、バッテリケース７１内で結露が発生することを抑制可能となる。

【0012】

図４に示すように、スタック代替部品１０は、スタック代替部品１０の外面を形成する外殻体２０と、外殻体２０に収容された発泡体３０と、を備えている。

【0013】

外殻体２０には、貫通孔２１が形成されており、貫通孔２１は、閉塞部材４０により閉塞されている（図６Ｂ参照）。これにより、外殻体２０の内部領域が閉じられている。本実施形態の例では、外殻体２０は、ブロー成形品であり、貫通孔２１は、ブロー成形の空気吹き込み用の孔である（図５Ａ参照）。

【0014】

なお、本実施形態のスタック代替部品１０では、外形及びサイズが、バッテリスタック７２と略同じになっていて、外殻体２０は、平面視略長四角形の板状をなしている。本実施形態の例では、外殻体２０は、その厚さ方向で対向する１対の対向壁２２と、外殻体２０の長手方向で対向する１対の端壁２３と、外殻体２０の短手方向で対向する１対の側壁２４（図５Ａ参照）と、を備えている。上述の貫通孔２１は、例えば、一方の対向壁２２に設けられている（図５Ａ参照）。なお、スタック代替部品１０とバッテリスタック７２との外形やサイズが異なっていてもよい。

【0015】

図１に示すように、スタック代替部品１０には、外殻体２０を空きスタック配置部７４Ａに固定する固定部２８が設けられている。固定部２８は、外殻体２０と一体になっていて、例えば、外殻体２０と一体形成されている。本実施形態の例では、固定部２８は、１対の端壁２３からそれぞれ外側に張り出している。また、例えば、固定部２８は、結合部材（ボルトやピン等）が挿通される挿通孔２８Ａを有している。スタック代替部品１０は、バッテリスタック７２の固定に用いられるのと同じ結合部材（ボルトやピン等）で固定可能であることが好ましい。この場合、例えば、固定部２８の挿通孔２８Ａは、バッテリスタック７２の固定部７２Ｋの挿通孔７２Ａと同様の構成になっている。このような構成によれば、上記結合部材を、バッテリスタック７２を固定する場合にも、スタック代替部品１０を固定する場合にも、兼用（共通化）することができ、部品点数の増加を抑えることができる。また、本実施形態の例では、スタック代替部品１０を、バッテリスタック７２を固定するためにバッテリケース７１に設けられた取付孔（ボルト孔やピン孔等）を用いて固定可能であり、バッテリケース７１に専用の被結合構造を形成する必要がない。

【0016】

図６Ａに示すように、上述の閉塞部材４０には、挿入部４１と抜け止め部４２が備えられている。挿入部４１は、貫通孔２１から外殻体２０内に挿入される。抜け止め部４２は、外殻体２０内で挿入部４１の外周面から張り出すとともに、貫通孔２１よりも幅広（大径）になっている。抜け止め部４２は、外殻体２０内側から貫通孔２１の開口縁に対向し、外殻体２０に対して閉塞部材４０を抜け止め可能になっている。閉塞部材４０は、貫通孔２１から外殻体２０内に抜け止め部４２を挿入できるように、少なくとも抜け止め部４２が変形可能であるものが好ましく、例えば、少なくとも抜け止め部４２がゴム等の弾性体で形成されているものが好ましい。

【0017】

本実施形態の例では、発泡体３０は、外殻体２０の内部領域に充填され、該内部領域を埋めている。また、本実施形態の例では、発泡体３０のうち閉塞部材４０と対向する部分には、閉塞部材４０の抜け止め部４２が嵌合される凹部３１が形成されている。なお、発泡体３０は、外殻体２０の内部領域の一部のみに設けられていてもよい。外殻体２０の内部領域が発泡体３０で埋まっている方が、外殻体２０の内部に空気（及び空気に含まれる水蒸気等の水分）が含まれ難くなり、結露の発生をより抑制し易くなる。また、発泡体３０によりスタック代替部品１０の断熱性を高めることで、スタック代替部品１０の表面における温度変化を抑制可能となり、結露の発生をさらに抑制可能となる。また、外殻体２０内に発泡体３０が充填されていることで、スタック代替部品１０の耐衝撃性を向上させることが可能となる。

【0018】

発泡体３０は、独立気泡構造をなしていることが好ましいが、連続気泡構造をなしていてもよい。前者の場合、発泡体３０が水分（水蒸気等）を含み難くなるので、バッテリケース７１内に結露が発生し難くなり、好ましい。このように、発泡体３０が吸水し難い材料で構成されている場合、貫通孔２１がシールされていなくてもよい（即ち、閉塞部材４０が設けられていなくてもよい）。なお、後者の場合のように、発泡体３０が吸水し易い材料で構成されている場合、外殻体２０が閉塞部材４０で密閉されていることが好ましい。

【0019】

発泡体３０は、熱硬化性樹脂の発泡体であってもよいし、熱可塑性樹脂の発泡体であってもよい。本実施形態の例では、発泡体３０は、ポリウレタン系樹脂の発泡体であるが、ゴムの発泡体であってもよいし、フェノール系樹脂の発泡体であってもよいし、ポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂の発泡体であってもよい。

【0020】

本実施形態のスタック代替部品１０は、例えば以下のようにして製造される。まず、押出機からパリソンがブロー成形用の１対の成形金型８０（図５Ａ参照）の間に押し出される。そして、パリソンに空気が吹き込まれてパリソンが膨らみ、成形金型８０の内面に押し付けられて冷却される。これにより、外殻体２０が成形されると共に、固定部２８が外殻体２０と一体成形される。このときのブロー成形の空気吹き込み用の孔が、外殻体２０の上記貫通孔２１となる。

【0021】

次に、得られた外殻体２０の内部に、発泡樹脂原料Ｇ（例えば、ポリウレタン発泡体の原料）が注入される。本実施形態の例では、発泡樹脂原料Ｇの注入は、外殻体２０の貫通孔２１から行われる。このように、ブロー成形の空気吹き込み用の貫通孔２１を、発泡樹脂原料Ｇの注入用の孔として利用することで、注入用の孔を別途形成する工程を省くことが可能となる。なお、ブロー成形の空気吹き込み用の貫通孔２１と、発泡樹脂原料Ｇの注入用の孔とが、互いに異なる孔であってもよい。

【0022】

外殻体２０に発泡樹脂原料Ｇが注入されたら、閉塞部材４０で貫通孔２１が外側から塞がれる（図６Ａ参照）。閉塞部材４０の挿入部４１が貫通孔に挿入される際には、例えば、抜け止め部４２が縮径変形されることで貫通孔２１を通過可能となる。なお、外殻体２０の貫通孔２１の開口縁が変形可能に構成され、閉塞部材４０の抜け止め部４２が変形しない構成であってもよい。

【0023】

外殻体２０内で、発泡樹脂原料Ｇが発泡硬化すると、発泡体３０が発泡成形される（図６Ｂ参照）。このとき、発泡体３０により閉塞部材４０が押し上げられて、閉塞部材４０の抜け止め部４２が、外殻体２０の貫通孔２１の開口縁に内側から押し付けられる。これにより、貫通孔２１がシールされ、外殻体２０が密閉される。また、発泡体３０には、抜け止め部４２が嵌合される凹部３１が形成される。以上により、スタック代替部品１０が形成される。

【0024】

上述のように、本実施形態では、空きスタック配置部７４Ａにスタック代替部品１０を配置することで、空きスタック配置部７４Ａにスタック代替部品１０が配置されていない場合に比べて、バッテリケース７１内の空気（及び空気に含まれる水蒸気等の水分）を少なくすることが可能となり、結露の発生を抑制可能となる。

【0025】

本実施形態では、外殻体２０を、ブロー成形品とすることで、外殻体２０を容易に製造可能となる。また、一般的に、ブロー成形品は、射出成形品に比べて高分子量の樹脂が使用することができるので、外殻体２０を割れ難くすることが可能となる。また、例えば、ブロー成形では、射出成形よりも、外殻体２０の製造コストの削減を図ることが可能となり（例えば、成形金型を安価にすることが可能となり）、スタック代替部品１０の生産性の向上を図ることが可能となる。

【0026】

［他の実施形態］
上記実施形態において、固定部２８は、外殻体２０と一体に形成されたものでなくてもよく、別体で形成されたものであってもよい。例えば、固定部２８が、外殻体２０に取り付けられた部品であってもよい。

【0027】

外殻体２０は、ブロー成形品でなくてもよい。また、外殻体２０は、樹脂製でなくてもよい。

【0028】

上記実施形態では、バッテリケース７１内の空きスペースを埋める物品が、バッテリスタック７２の代わりに配置されるスタック代替部品１０であったが、このような物品として、スタック代替部品１０以外に、外殻体２０とその内側に収容される発泡体３０とを備える物品がバッテリケース内に設けられてもよい。また、このように外殻体と発泡体を備える物品が、バッテリパック７０以外の用途において、空きスペースを埋めるために用いられてもよい。また、外形やサイズがバッテリスタック７２とは全く異なる物品を、空きスタック配置部７４Ａに配置してもよい。

【0029】

上記実施形態において、外殻体２０に収容される発泡体３０が、一かたまりのものでなくてもよく、複数に分かれていてもよい。また、発泡体３０は、外殻体２０内で発泡成形されたものでなくてもよく、発泡成形された後に外殻体２０内に収容されたものであってもよい。この場合、発泡体３０が複数に分かれたものであると、外殻体２０内に収容させ易い。

【0030】

上記実施形態において、外殻体２０内に、発泡体３０に加えて又は発泡体３０の代わりに、非発泡体を設けてもよい。非発泡体としては、例えば、ゴム等の弾性体や、繊維体や、粒体等が挙げられる。

【0031】

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、上記実施形態において、閉塞部材４０に、抜け止め部４２が設けられていなくてもよい。同図に示す閉塞部材４０は、例えば、ブロー成形品の変形を抑えるために成形金型８０に取り付けられる治具であってもよく、貫通孔２１に挿入される挿入部４１を備えている。そして、図７Ｂに示すように、発泡体３０で外殻体２０の内部が満たされれば、発泡体３０で貫通孔２１が閉塞されるので、閉塞部材４０を取り外すこともできる。

【0032】

上記実施形態において、外殻体２０の貫通孔２１を閉塞する閉塞部材４０が設けられていなくてもよい。このように、閉塞部材４０が設けられない場合、外殻体２０に収容されるものは、水分（水蒸気等）を含み難い構造のものであることが好ましく、発泡体３０は、独立気泡構造のものが好ましい。このように、外殻体２０に収容されるものを、内部に水分（水蒸気等）が含まれ難い構造のものとすれば、バッテリケース７１内の結露の発生を抑制可能となる。

【0033】

＜付記＞
以下、上記実施形態から抽出される特徴群について、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。なお、以下では、理解の容易のため、上記実施形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、これら特徴群は、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

【0034】

例えば、本開示の以下の特徴群は、「バッテリケース内に配置される部品」に関し、「バッテリケースとして、バッテリスタックを配置するスタック配置部を複数備えているものが知られている（例えば、特開２００６－１７９１９０（段落［００２１］～［００２３］、図３等）参照）。」という背景技術について、「ところで、仕様に応じて必要なバッテリスタックの数が異なることがある。そのため、バッテリケース内のスタック配置部全てにバッテリスタックが配置されていない場合、バッテリケース内に空きスペースが生じ、そのスペースの空気に含まれる水蒸気によって結露が生じ易くなる虞があった。」という課題をもって想到されたものと考えることができる。

【0035】

［特徴１］
バッテリケース内に設けられる複数のスタック配置部のうちバッテリスタックが配置されずに空きとなる空きスタック配置部に配置されるスタック代替部品であって、
前記スタック代替部品の外面を形成する外殻体と、
前記外殻体に収容された発泡体と、を備えるスタック代替部品。

【0036】

特徴１によれば、空きスタック配置部にスタック代替部品を配置することで、空きスタック配置部にスタック代替部品が配置されていない場合に比べて、バッテリケース内の空気（及び空気に含まれる水蒸気等の水分）を少なくすることが可能となり、結露の発生を抑制可能となる。

【0037】

［特徴２］
前記外殻体は、ブロー成形品である特徴１に記載のスタック代替部品。

【0038】

外殻体を、ブロー成形品とすることで、外殻体を容易に製造可能となるとともに、射出成形品に比べて外殻体２０を割れ難くすることが可能となる。

【0039】

［特徴３］
前記発泡体は、独立気泡構造をなしている特徴１又は２に記載のスタック代替部品。

【0040】

発泡体が独立気泡構造をなしていると、発泡体が連続気泡構造をなしている場合に比べて、発泡体に水分（水蒸気等）が含まれ難くなるので、バッテリケース内での結露の発生をより抑制可能となる。

【0041】

［特徴４］
前記外殻体を前記空きスタック配置部に固定する固定部を備える特徴１から３の何れか１の特徴に記載のスタック代替部品。

【0042】

［特徴５］
前記外殻体に設けられたブロー成形の空気吹き込み用の孔（貫通孔２１）を塞ぐ閉塞部材を有し、
前記閉塞部材は、
前記孔から前記外殻体内に挿入される挿入部と、
前記外殻体内で前記挿入部の外周面から張り出すとともに前記孔よりも幅広な抜け止め部と、を含み、
前記発泡体には、前記抜け止め部が嵌合される凹部が備えられている、特徴２、又は、特徴２を引用する特徴３もしくは４、に記載のスタック代替部品。

【0043】

［特徴６］
特徴１から５の何れか１の特徴に記載のスタック代替部品の製造方法であって、
前記外殻体をブロー成形してから、前記発泡体を前記外殻体内で発泡成形するスタック代替部品の製造方法。

【0044】

なお、本明細書及び図面には、特許請求の範囲に含まれる技術の具体例が開示されているが、特許請求の範囲に記載の技術は、これら具体例に限定されるものではなく、具体例を様々に変形、変更したものも含み、また、具体例から一部を単独で取り出したものも含む。

【符号の説明】

【0045】

１０ スタック代替部品
２０ 外殻体
３０ 発泡体
７１ バッテリケース
７２ バッテリスタック
７４ スタック配置部
７４Ａ 空きスタック配置部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】