特許 7056795 バッテリーケースおよび蓄電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-11

(45)【発行日】2022-04-19

(54)【発明の名称】バッテリーケースおよび蓄電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20220412BHJP

   H01M 50/224 20210101ALI20220412BHJP

   H01M 50/227 20210101ALI20220412BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 201

H01M50/224

H01M50/227

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021196729

(22)【出願日】2021-12-03

【審査請求日】2021-12-03

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(72)【発明者】

【氏名】森田 秀世

【審査官】小森 重樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２１９２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６０８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／２１７９１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０６５１０９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０４

Ｈ０１Ｍ ５０／２２４

Ｈ０１Ｍ ５０／２２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリーモジュールが内部に収容されるバッテリーケースであって、
前記バッテリーモジュールを収容する収容空間を画成するとともに、上下方向に沿って延びる筒状部と、
前記筒状部の上側開口を閉蓋する蓋部と、
前記筒状部の内側に、前記収容空間と隔てられた入線空間を画成するボックス部と、
前記入線空間が画成された領域の前記筒状部に設けられ、前記バッテリーモジュールと接続される配線が通される配線管の一方端が取り付けられる第１入線口と、
前記入線空間が画成された領域の前記筒状部に設けられた排水口と
を備え、
前記ボックス部が、前記筒状部の内側面と対面するとともに、前記配線を前記入線空間から前記収容空間に引き込む第２入線口が設けられた隔壁部を有し、
前記隔壁部に設けられた前記第２入線口の高さ位置が、前記筒状部に設けられた前記第１入線口の高さ位置より高い、バッテリーケース。

【請求項2】

前記排水口が前記第１入線口の真下に位置している、請求項１に記載のバッテリーケース。

【請求項3】

前記ボックス部が、前記筒状部に向かって下るように傾斜した底部を有し、
前記排水口が、前記ボックス部の底部に対応する位置に設けられている、請求項２に記載のバッテリーケース。

【請求項4】

前記ボックス部が、前記入線空間の上側を画成するキャップ部を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のバッテリーケース。

【請求項5】

前記ボックス部の上側が開口しており、
前記蓋部が、前記ボックス部の上側開口を閉蓋して、前記入線空間の上側を画成している、請求項１～３のいずれか一項に記載のバッテリーケース。

【請求項6】

前記筒状部と前記ボックス部とが別体で構成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載のバッテリーケース。

【請求項7】

前記ボックス部が前記筒状部の内側面に防水両面テープで接着されている、請求項６に記載のバッテリーケース。

【請求項8】

前記筒状部が鋼板で構成されている、請求項６または７に記載のバッテリーケース。

【請求項9】

前記ボックス部が樹脂で構成されている、請求項６～８のいずれか一項に記載のバッテリーケース。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載のバッテリーケースと、
前記バッテリーケースに収容されたバッテリーモジュールと
を備える、蓄電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリーケースおよび蓄電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、バッテリーモジュールと、該バッテリーモジュールを内部に収容するバッテリーケースとを備えた蓄電池システムが知られており、バッテリーケースには動力線や信号線等の複数の配線がケース外部から引き込まれる。下記特許文献１には、バッテリーケースの外部から複数のケーブルが引き込まれた構成を有する蓄電池システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１７１０２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した蓄電池システムにおいては、ＰＦ管等の配線管の一方端をケース内部と連通するようにケースに接続し、その配線管の内部を通して複数の配線をケース内に引き込むことで、配線の耐候性を高めることができる。この場合、配線管の他方端はパワーコンディショナー等の外部機器に取り付けられるが、配線管の他方端から管内への浸水があった場合には、配線管を介してバッテリーケース内への浸水が起こり得る。

【0005】

本発明の一側面は、バッテリーモジュールが収容される収容空間への配線管からの浸水が抑制されたバッテリーケースおよび蓄電池システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面に係る係るバッテリーケースは、バッテリーモジュールが内部に収容されるバッテリーケースであって、バッテリーモジュールを収容する収容空間を画成するとともに、上下方向に沿って延びる筒状部と、筒状部の上側開口を閉蓋する蓋部と、筒状部の内側に、収容空間と隔てられた入線空間を画成するボックス部と、入線空間が画成された領域の筒状部に設けられ、バッテリーモジュールと接続される配線が通される配線管の一方端が取り付けられる第１入線口と、入線空間が画成された領域の筒状部に設けられた排水口とを備える。

【0007】

上記バッテリーケースにおいては、バッテリーモジュールを収容する収容空間と隔てられた入線空間が、ボックス部によって画成されている。配線管の中を通ってバッテリーケース内に水が流れ込んできた場合であっても、その水分は入線空間に留められて排水口からケース外に排出されるため、収容空間への浸水が抑制される。

【0008】

他の側面に係るバッテリーケースでは、排水口が第１入線口の真下に位置している。この場合、入線空間に入り込んだ配線管の水分は、排水口に向かって流れ落ちて排水口からすぐに排出される。

【0009】

他の側面に係るバッテリーケースでは、ボックス部が、筒状部に向かって下るように傾斜した底部を有し、排水口が、ボックス部の底部に対応する位置に設けられている。この場合、入線空間に留められた水は、底部に沿って排水口に向かって流れて、排水口から排出される。

【0010】

他の側面に係るバッテリーケースでは、ボックス部が、筒状部の内側面と対面するとともに、配線を入線空間から収容空間に引き込む第２入線口が設けられた隔壁部を有し、隔壁部に設けられた第２入線口の高さ位置が、筒状部に設けられた第１入線口の高さ位置より高い。この場合、配線管の中を通ってバッテリーケース内に流れ込んできた水は滴り落ちるため、第１入線口より高い位置にある第２入線口から収容空間に浸水する事態が抑制され得る。

【0011】

他の側面に係るバッテリーケースでは、ボックス部が、入線空間の上側を画成するキャップ部を有する。

【0012】

他の側面に係るバッテリーケースでは、ボックス部の上側が開口しており、蓋部が、ボックス部の上側開口を閉蓋して、入線空間の上側を画成している。

【0013】

他の側面に係るバッテリーケースでは、筒状部とボックス部とが別体で構成されている。

【0014】

他の側面に係るバッテリーケースでは、ボックス部が筒状部の内側面に防水両面テープで接着されている。

【0015】

他の側面に係るバッテリーケースでは、筒状部が鋼板で構成されている。

【0016】

他の側面に係るバッテリーケースでは、ボックス部が樹脂で構成されている。

【0017】

本発明の一側面に係る係る蓄電池システムは、上記バッテリーケースと、該バッテリーケースに収容されたバッテリーモジュールとを備える。

【発明の効果】

【0018】

本発明の種々の側面によれば、バッテリーモジュールが収容される収容空間への配線管からの浸水が抑制されたバッテリーケースおよび蓄電池システムが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態に係る蓄電池システムを示す斜視図である。

【図2】図１に示したバッテリーケースを示す分解斜視図である。

【図3】図１に示した蓄電池システムを示す側面図である。

【図4】図１に示した蓄電池システムの要部を拡大した斜視図である。

【図5】図１に示した蓄電池システムの要部を拡大した平面図である。

【図6】図１に示した蓄電池システムの要部を拡大した断面図である。

【図7】図１に示した蓄電池システムの要部を拡大した側面図である。

【図8】異なる態様の蓄電池システムを示した要部拡大断面図である。

【図9】異なる態様の蓄電池システムを示した要部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図面を参照しつつ本発明を実施するための形態を説明する。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

【0021】

一実施形態に係る蓄電池システム１について、図１～３を参照しつつ説明する。

【0022】

蓄電池システム１は、バッテリーケース１０と、バッテリーケース１０の内部に収容されたバッテリーモジュール２０および制御部３０とを備えて構成されている。蓄電池システム１は、その使用時には、パワーコンディショナー等の外部機器２に取り付けられ、外部機器２との間で電力および信号の送受をおこなう。蓄電池システム１と外部機器２との間の電力および信号の送受には、配線管３の内部を通された後述の配線５１～５４が用いられる。本実施形態では、配線管３の一方端３ａが蓄電池システム１に取り付けられ、他方端３ｂが外部機器２に取り付けられている。配線管３は、たとえば可撓性を有する樹脂で構成することができ、たとえば難燃性や耐候性を備えたＰＦ管を採用することができる。

【0023】

バッテリーケース１０は、バッテリーモジュール２０を収容する収容空間Ｓ１を画成しており、図２に示すように、筒状体（筒状部）１２と、天板（蓋部）１４と、底板１６とを備えて構成されている。筒状体１２、天板１４および底板１６はいずれも金属材料で構成することができる。

【0024】

筒状体１２は、上下方向に沿って延びる筒状を有し、本実施形態においては角筒状を有する。筒状体１２は、金属板によって構成されており、本実施形態においては鋼板（より詳しくは先塗装鋼板）により構成されている。本実施形態に係る筒状体１２は、一枚の鋼板を角筒状に折り曲げて端部同士を突き合わせるとともに折り巻いて、上下方向に折り目１３を付与することにより設けられる。筒状体１２は、上下方向から見て長方形環状を呈し、長方形の長辺に相当する正面板部１２ａおよび背面板部１２ｂと、長方形の短辺に相当する一対の側面板部１２ｃ、１２ｄとを有する。折り目１３は、正面板部１２ａに設けられている。筒状体１２にはつなぎ目となる折り目１３が１箇所しか存在しないため、高い防水性が得られる。特に、筒状体１２の材料として先塗装鋼板を使用することで、大幅なコストダウンが図ることができる。

【0025】

天板１４は、筒状体１２の上側開口を閉蓋する板状部材であり、収容空間Ｓ１の上側を画成している。天板１４は、ネジ止めにより筒状体１２に取り付けることができる。本実施形態においては、筒状体１２の上側開口の縁が内側に折り曲げられており、ネジ止めに利用される。底板１６は、筒状体１２の下側開口を閉蓋する板状部材であり、収容空間Ｓ１の下側を画成している。底板１６は、天板１４同様、ネジ止めにより筒状体１２に取り付けることができる。天板１４および底板１６は、バッテリーケース１０に収容されるバッテリーモジュール２０を雨水、粉塵等から保護する。筒状体１２に、天板１４および底板１６を取り付ける際には、バッテリーケース１０の密閉性を高めるためにパッキン等の封止部材を適宜用いることができる。

【0026】

蓄電池システム１は、バッテリーケース１０の下端に設けられた一対の固定金具１９を介して所定の土台に固定することができる。

【0027】

バッテリーケース１０によって画成された収容空間Ｓ１には、図３に示すように、バッテリーモジュール２０および制御部３０が収容されている。本実施形態においては、バッテリーモジュール２０が収容空間Ｓ１の下側に位置し、制御部３０が収容空間Ｓ１の上側に位置している。より詳しくは、バッテリーモジュール２０上に制御部３０が搭載された構成となっている。

【0028】

バッテリーケース１０は、図４～７に示すように、ボックス部４０をさらに備える。ボックス部４０は、筒状体１２の内側に入線空間Ｓ２を画成する部分である。ボックス部４０は、筒状体１２の一方の側面板部１２ｃの内側であって、側面板部１２ｃの上端部（具体的には、天板１４と上下方向において隣り合う部分）に設けられている。本実施形態において、ボックス部４０は筒状体１２とは別体である。ボックス部４０は、樹脂で構成することができ、たとえばポリカーボネートで構成され得る。ボックス部４０は、たとえば射出成形により形成することができる。

【0029】

ボックス部４０は、側面板部１２ｃの内側面と接合される接合面部４２ａと、側面板部１２ｃの内側面および接合面部４２ａと所定距離だけ離間して対面する隔壁部４２ｂと、接合面部４２ａと隔壁部４２ｂとの対面方向に延在して接合面部４２ａと隔壁部４２ｂとを結合する一対の結合面部４２ｃ、４２ｄと、接合面部４２ａと隔壁部４２ｂと一対の結合面部４２ｃ、４２ｄとに結合された底面部（底部）４２ｅとを備えて構成されている。

【0030】

本実施形態においては、ボックス部４０は上側が開口している。ボックス部４０の上側開口４０ａは天板１４により閉蓋されている。すなわち、天板１４は、収容空間Ｓ１の上側を画成し、かつ、入線空間Ｓ２の上側も画成している。なお、本実施形態においては、天板１４の下面には、ボックス部４０の上側開口４０ａに対応する領域に平板状の防水用パッキン材１５（ガスケット／シール）が配置されており、天板１４に設けられたパッキン材１５によりボックス部４０の上側開口４０ａが閉蓋されている。パッキン材１５は、防水の機能に加えて緩衝材としての機能も有しており、たとえばエチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、発泡ウレタン、発泡シリコーン等で構成することができる。

【0031】

ボックス部４０は、防水両面テープ４３により側面板部１２ｃの内側面と接着されており、接合面部４２ａの全面と側面板部１２ｃの内側面との間に防水両面テープ４３が介在している。

【0032】

筒状体１２の側面板部１２ｃには、入線空間Ｓ２が画成された領域に、真円状の第１入線口１７が設けられている。第１入線口１７は、筒状体１２の側面板部１２ｃおよびボックス部４０の接合面部４２ａを貫いて入線空間Ｓ２まで達し、入線空間Ｓ２と連通している。第１入線口１７には、上述した配線管３の一方端３ａが取り付けられる。そして、第１入線口１７を介して、配線管３の内部を通された配線が入線空間Ｓ２に引き込まれる。本実施形態では、配線として、一対の動力線５１、５２、信号線５３およびアース線５４の４本が引き込まれる。

【0033】

ボックス部４０の隔壁部４２ｂには、真円状の第２入線口４４が設けられている。入線空間Ｓ２に引き込まれた配線５１～５４はいずれも、第２入線口４４を介して収容空間Ｓ１に引き込まれる。第２入線口４４には、グロメットやケーブルグランド等の配線部材４５が設けられており、第２入線口４４が閉塞された状態で配線５１～５４が収容空間Ｓ１に引き込まれる。収容空間Ｓ１に引き込まれた配線５１～５４は、バッテリーモジュール２０または制御部３０に対して、直接的または間接的に接続される。配線部材４５により、収容空間Ｓ１と入線空間Ｓ２とは気密および水密の状態で隔てられている。本実施形態において、第２入線口４４の高さ位置は、図６に示すように、第１入線口１７の高さ位置より高くなるように設計されている。

【0034】

さらに、筒状体１２の側面板部１２ｃには、入線空間Ｓ２が画成された領域における第１入線口１７の下側（より詳しくは真下）に、排水口１８が設けられている。排水口１８は、筒状体１２の側面板部１２ｃを貫いて入線空間Ｓ２まで達し、入線空間Ｓ２と連通している。排水口１８は、細長い長方形状を呈し、水平方向に沿って延びている。

【0035】

ボックス部４０の底面部４２ｅは、排水口１８と位置合わせされている。換言すると、排水口１８は、ボックス部４０の底面部４２ｅに対応する位置に設けられている。本実施形態において、ボックス部４０の底面部４２ｅは、図６に示すように、平板状の形状を有し、筒状体１２の側面板部１２ｃに向かって下るように傾斜している。また、ボックス部４０は、排水口１８の縁に沿って突出する突出部４６を備えている。

【0036】

上述した蓄電池システム１のバッテリーケース１０においては、ボックス部４０により、バッテリーケース１０の内部において収容空間Ｓ１と隔てられた入線空間Ｓ２が画成されている。入線空間Ｓ２には、第１入線口１７に取り付けられた配線管３の中を通って、配線５１～５４が引き込まれる。このとき、配線管３の中を通ってバッテリーケース１０内に水が流れ込むことがある。たとえば、外部機器２に取り付けられる他方端３ｂから配線管３に水が入り込んで、一方端３ａまで流れてくる。特に、外部機器２が、蓄電池システム１よりも高い位置に設置されている場合には、他方端３ｂから入り込んだ水が一方端３ａまで流れてきやすい。蓄電池システム１では、配線管３の中を通ってバッテリーケース１０内に流れ込んだ水は、入線空間Ｓ２に留められ、排水口１８からケース外に排出される。すなわち、配線管３の中を通ってバッテリーケース１０内に流れ込んだ水は、入線空間Ｓ２には入り込むが、ボックス部４０により入線空間Ｓ２とは隔てられた収容空間Ｓ１には入り込まないため、収容空間Ｓ１への浸水が抑制されている。

【0037】

また、蓄電池システム１のバッテリーケース１０においては、側面板部１２ｃにおいて、第１入線口１７の真下に排水口１８が位置している。そのため、入線空間Ｓ２に入り込んだ配線管３の水分は、重力により排水口１８に向かって流れ落ちて排水口１８から排出される。したがって、入線空間Ｓ２に入り込んだ配線管３の水分を、ほとんど入線空間Ｓ２に留めることなく、素早くケース外に排出することができる。なお、排水口１８は、入線空間Ｓ２と連通していればよく、第１入線口１７の真下に位置していなくてもよい。この場合でも、入線空間Ｓ２に留められた水分は、蒸散や流出等によって排水口１８から排出され得る。

【0038】

さらに、蓄電池システム１のバッテリーケース１０においては、ボックス部４０の傾斜した底面部４２ｅに対応する位置に排水口１８が設けられている。そのため、入線空間Ｓ２に留められた水は、底面部４２ｅに沿って排水口１８に向かって流れ下りて、排水口１８からスムーズに排出され得る。

【0039】

また、蓄電池システム１のバッテリーケース１０では、ボックス部４０の隔壁部４２ｂに設けられた第２入線口４４の高さ位置が、筒状体１２に設けられた第１入線口１７の高さ位置より高くなっている。そのため、配線管３の中を通ってバッテリーケース１０内に流れ込んできた水は、滴り落ちやすく、かつ、第２入線口４４に達しづらくなっている。その上、排水口１８が詰まる等して、ボックス部４０内に水が貯まり水位が上昇した場合であっても、水位が第２入線口４４の高さ位置まで達しづらくなっている。したがって、入線空間Ｓ２から第２入線口４４を介して収容空間Ｓ１に浸水する事態が効果的に抑制されている。

【0040】

さらに、蓄電池システム１のバッテリーケース１０では、ボックス部４０が、排水口１８の縁に沿って突出する突出部４６を備えている。そのため、入線空間Ｓ２から排出される水が、排水口１８の部分において滞ることなく、排水口１８からスムーズに排出される。

【0041】

なお、蓄電池システム１が屋外に設置される場合には、ボックス部４０の突出部４６が紫外線に曝されて、樹脂で構成された突出部４６が劣化することが考えられる。そのため、図８に示したように、排水口１８および突出部４６を上方および側方から覆う遮光カバー５０によって紫外線を遮る態様としてもよい。遮光カバー５０は、たとえば鋼板により構成され得る。

【0042】

ボックス部４０は、必ずしも樹脂で構成する必要はなく、樹脂以外の材料で構成することもできる。ただし、樹脂で構成することで、成形が容易であり、確実な防水を図ることができる。ボックス部４０を、筒状体１２と同じ鋼板を用いて折り曲げ加工や絞り加工で成形する場合、確実な防水を図るためには工数が増えてしまう上、特殊な金型を準備する必要があるためにコスト増も招かれ得る。ボックス部４０の大部分は、バッテリーケース１０の内部に位置するため、紫外線に曝されることに起因する劣化が避けられ、耐候性が高い高価な樹脂材料を用いる必要がない。

【0043】

上述したボックス部４０は、上側開口４０ａが設けられた態様であってもよく、図９に示すボックス部４０Ａのように上側に開口がない態様であってもよい。図９に示したボックス部４０Ａは、入線空間Ｓ２の上側を画成するキャップ部４２ｆを備えている。キャップ部４２ｆは、接合面部４２ａ、隔壁部４２ｂおよび結合面部４２ｃ、４２ｄの上端と接合されるように取り付けられている。キャップ部４２ｆは、接合面部４２ａ、隔壁部４２ｂおよび結合面部４２ｃ、４２ｄとは別体で構成されていてもよく、一体的に構成されていてもよい。ボックス部４０Ａは、キャップ部４２ｆを外せるように構成することで、ボックス部内の施工配線ができるようになっている。

【0044】

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。たとえば、排出口の位置は、第１入線口の真下に限らず、第１入線口の横であってもよく、第１入線口の上であってもよい。排出口の形状は、四角形状に限らず、円形状や楕円形状、多角形状であってもよい。ボックス部は、筒状体と別体であってもよく、筒状体と一体であってもよい。ボックス部は、筒状体との間に入線空間を画成できる限りにおいて様々に変形可能であり、たとえば接合面部を省略することができる。

【符号の説明】

【0045】

１…蓄電池システム、１０…バッテリーケース、１２…筒状体、１４…天板、１６…底板、１７…第１入線口、１８…排水口、２０…バッテリーモジュール、４０、４０Ａ…ボックス部、４２ｂ…隔壁部、４４…第２入線口、Ｓ１…収容空間、Ｓ２…入線空間。

【要約】

【課題】バッテリーモジュールが収容される収容空間への配線管からの浸水が抑制されたバッテリーケースおよび蓄電池システムを提供する。
【解決手段】 蓄電池システム１のバッテリーケース１０においては、ボックス部４０により、バッテリーケース１０の内部において収容空間Ｓ１と隔てられた入線空間Ｓ２が画成されている。入線空間Ｓ２には、第１入線口１７に取り付けられた配線管３の中を通って、配線５１～５４が引き込まれる。このとき、配線管３の中を通ってバッテリーケース１０内に水が流れ込むことがある。蓄電池システム１では、配線管３の中を通ってバッテリーケース１０内に流れ込んだ水は、入線空間Ｓ２に留められ、排水口１８からケース外に排出される。
【選択図】図６

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】