(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-13
(45)【発行日】2023-07-24
(54)【発明の名称】電池パック
(51)【国際特許分類】
H01M 50/574 20210101AFI20230714BHJP
H01G 2/10 20060101ALI20230714BHJP
H01G 4/228 20060101ALI20230714BHJP
H01G 4/38 20060101ALI20230714BHJP
H01G 11/10 20130101ALI20230714BHJP
H01G 11/76 20130101ALI20230714BHJP
H01G 11/78 20130101ALI20230714BHJP
H01M 50/271 20210101ALI20230714BHJP
H01M 50/503 20210101ALI20230714BHJP
【FI】
H01M50/574
H01G2/10 300
H01G4/228 J
H01G4/38 A
H01G11/10
H01G11/76
H01G11/78
H01M50/271 Z
H01M50/503
(21)【出願番号】P 2021018944
(22)【出願日】2021-02-09
【審査請求日】2022-02-10
(73)【特許権者】
【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】松山 智
(72)【発明者】
【氏名】吉田 直剛
(72)【発明者】
【氏名】岡田 渉
【審査官】高木 康晴
(56)【参考文献】
【文献】特表2012-520540(JP,A)
【文献】特開2008-080878(JP,A)
【文献】実開昭60-005060(JP,U)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01M 50/50
H01G 2/10
H01G 4/228
H01G 4/38
H01G 11/10
H01G 11/76
H01G 11/78
H01M 50/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
蓄電モジュールが載置された底部と、
前記底部に着脱可能に取り付けられ、前記底部との間に前記蓄電モジュールを収容する蓋部と、
前記蓄電モジュールからの電力供給経路に設けられた開閉機構とを備え、
前記開閉機構は、
前記底部上に設けられ、前記蓄電モジュールに電気的に接続された第1導体と、
前記蓋部の底部側に設けられ、前記第1導体に接離可能な第2導体とを含み、
前記第1導体および前記第2導体のうちの一方は、筒形状を有しており、
前記第1導体および前記第2導体のうちの他方は、前記第1導体および前記第2導体のうちの前記一方における筒形状の内側に挿入されて嵌合する柱形状を有し、
前記蓋部が前記底部に取り付けられた状態において、前記第1導体と前記第2導体とが接触して前記開閉機構が閉じられることによって、前記電力供給経路を通じて前記蓄電モジュールから電力が供給され、
前記蓋部が前記底部から取り外された状態において、前記第1導体と前記第2導体とが離間して前記開閉機構が開かれることによって、前記電力供給経路を通じた前記蓄電モジュールからの電力供給が遮断される、電池パック。
【請求項2】
前記開閉機構は、弾性体をさらに含み、
前記第2導体は、前記弾性体を介して前記蓋部に取り付けられており、
前記蓋部が前記底部に取り付けられた状態において、前記蓋部と前記第2導体との間で前記弾性体が圧縮されている、請求項1に記載の電池パック。
【請求項3】
前記弾性体は、ばねである、請求項2に記載の電池パック。
【請求項4】
前記柱形状は、前記第1導体および前記第2導体のうちの前記一方に向かって先細の錐台状であり、
前記柱形状の錐面部は、前記筒形状の内面と接触可能である、請求項
1に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本技術は、電池パックに関する。
【背景技術】
【0002】
バッテリーパックの構成を開示した先行文献として、特開2016-162619号公報(特許文献1)がある。特許文献1に記載されたバッテリーパックは、基台と、カバー部材とを備える。基台は、バッテリーおよび電気回路を支持する。カバー部材には、高電圧遮断器が設けられている。基台には、高電圧遮断器に対応する位置に開閉機構が設けられている。カバー部材が基台に取り付けられる際、高電圧遮断器が開閉機構に差し込まれることにより電気回路とバッテリーとが接続される。カバー部材が基台から取り外される際、高電圧遮断器が開閉機構から引き抜かれることにより電気回路とバッテリーとの接続が解除される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に記載されたバッテリーパックにおいては、電池パックの蓋部を開けた際に蓄電モジュールからの電力供給が確実に遮断されるようにして信頼性をさらに向上できる余地がある。
【0005】
本技術は、上記の課題を解決するためになされたものであって、電池パックの蓋部を開けた際に蓄電モジュールからの電力供給が確実に遮断されるようにして信頼性をさらに向上させることができる、電池パック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】
本技術に基づく電池パックは、底部と、蓋部と、開閉機構とを備える。上記底部には、蓄電モジュールが載置されている。上記蓋部は、上記底部に着脱可能に取り付けられ、上記底部との間に蓄電モジュールを収容する。開閉機構は、蓄電モジュールからの電力供給経路に設けられている。開閉機構は、第1導体と、第2導体とを含む。第1導体は、上記底部上に設けられ、蓄電モジュールに電気的に接続されている。第2導体は、上記蓋部の底部側に設けられ、第1導体に接離可能である。上記蓋部が上記底部に取り付けられた状態において、第1導体と第2導体とが接触して開閉機構が閉じられることによって、電力供給経路を通じて蓄電モジュールから電力が供給される。上記蓋部が上記底部から取り外された状態において、第1導体と第2導体とが離間して開閉機構が開かれることによって、電力供給経路を通じた蓄電モジュールからの電力供給が遮断される。
【発明の効果】
【0007】
本技術によれば、電池パックの蓋部を開けた際に蓄電モジュールからの電力供給が確実に遮断されるようにして信頼性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】本技術の実施の形態1に係る電池パックの構成を示す斜視図である。
【
図2】
図1に示す電池パックのII部を拡大して示す斜視図である。
【
図3】
図1の電池パックをIII-III線矢印方向から見た断面図である。
【
図4】本技術の実施の形態1に係る電池パックにおいて蓋部が底部に取り付けられた状態を示す断面図である。
【
図5】本技術の実施の形態2に係る電池パックの構成を示す斜視図である。
【
図6】
図5の電池パックをVI-VI線矢印方向から見た断面図である。
【
図7】本技術の実施の形態2に係る電池パックにおいて蓋部が底部に取り付けられた状態を示す断面図である。
【
図8】本技術の実施の形態3に係る電池パックの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に、本技術の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【0010】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本技術の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本技術にとって必ずしも必須のものではない。
【0011】
なお、本明細書において、「備える(comprise)」および「含む(include)」、「有する(have)」の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含む場合に、当該構成以外の他の構成を含んでもよいし、含まなくてもよい。また、本技術は、本実施の形態において言及する作用効果を必ずしもすべて奏するものに限定されない。
【0012】
本明細書において、「電池」は、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル水素電池など他の電池を含み得る。本明細書において、「電極」は正極および負極を総称し得る。また、「電極板」は正極板および負極板を総称し得る。
【0013】
本明細書において、「蓄電セル」ないし「蓄電モジュール」は、電池セルないし電池モジュールに限定されず、キャパシタセルないしキャパシタモジュールを含み得る。
【0014】
(実施の形態1)
図1は、本技術の実施の形態1に係る電池パックの構成を示す斜視図である。
図2は、
図1に示す電池パックのII部を拡大して示す斜視図である。
図3は、
図1の電池パックをIII-III線矢印方向から見た断面図である。なお、
図2において、蓋部を透視して示している。
【0015】
図1~
図3に示すように、本技術の実施の形態1に係る電池パック1は、蓄電モジュール10と、底部100と、蓋部110と、開閉機構とを備える。本実施の形態における電池パック1は、コネクタ104と、バスバー135とをさらに備える。
【0016】
本技術の実施の形態1に係る蓄電モジュール10は、たとえば、車載用電池モジュールである。蓄電モジュール10からの電力は、たとえば、車両構成のうち比較的高い電圧または大きい電流を必要とする車両の駆動用モータなどへ供給される。
【0017】
図1に示すように、本実施の形態における蓄電モジュール10は、電池パック1の内部に4つ設けられている。ただし、電池パック1は、少なくとも1つの蓄電モジュール10を備えていればよい。4つの蓄電モジュール10は、開閉機構およびバスバー135を通じて直列に接続可能に配置されている。開閉機構およびバスバー135は、蓄電モジュール10の電力供給経路の一部を構成している。蓄電モジュール10は、図示しない絶縁シートによって、底部100と絶縁されている。
【0018】
底部100は、下面部101と、側面部102と、フランジ部103とを含む。底部100は、たとえば、アルミニウムまたは鉄により構成されている。
【0019】
図1および
図3に示すように、底部100における下面部101には、蓄電モジュール10が載置されている。側面部102は、下面部101の外周から立設されている。側面部102には、バスバー135が接続されるコネクタ104が設けられている。フランジ部103は、側面部102の上部の縁から外側へ下面部101と略平行な方向に延在している。
【0020】
蓋部110は、底部100に着脱可能に取り付けられている。蓋部110は、上面部111と、側面部112と、フランジ部113とを含む。蓋部110は、たとえば、アルミニウム、鉄または樹脂により構成されている。
【0021】
図
4に示すように、底部100のフランジ部103と蓋部110のフランジ部113とが接した状態において、上面部111は、下面部101に略平行に位置している。
図2および
図3に示すように、上面部111には、矩形形状の開口部114が設けられている。側面部112は、上面部111の外周から底部100に向かって立設されている。フランジ部
113は、側面部
112の下方の縁から外側へ上面部111と略平行な方向に延在している。蓋部110は、フランジ部103およびフランジ部113を接触させた状態で図示しないボルト締結などの公知の締結方法により底部100に取り付け可能に構成されている。
【0022】
蓋部110の上面部111の開口部114には、樹脂ケース120が取り付けられている。樹脂ケース120は、樹脂ケース120の一部が開口部114に挿入された状態で、図示しないボルト締結などの公知の締結方法により上面部111に固定されている。
【0023】
樹脂ケース120は、板状部材121と、筒状部材122とを含む。板状部材121は、上面部111の底部100側とは反対側の面上に配置されている。筒状部材122は、有底角筒形状を有し、板状部材121の底部100側の面に接続されている。板状部材121と筒状部材122とは、一体成形されていてもよい。筒状部材122は、開口部114に挿入されている。この構成により、樹脂ケース120は、蓋部110の底部100側とは反対側から蓋部110に対して着脱可能である。
【0024】
開閉機構は、蓄電モジュール10からの電力供給経路に設けられている。具体的には、本実施の形態における開閉機構は、互いに直列に接続された2つの蓄電モジュール10と、互いに直列に接続された2つの蓄電モジュール10との間に設けられている。
【0025】
開閉機構は、第1導体131と、第2導体132とを含む。本実施の形態における開閉機構は、弾性体133をさらに含む。
【0026】
第1導体131は、底部100上に設けられている。具体的には、第1導体131は、底部100の下面部101に載置された絶縁部材134上に設けられている。第1導体131は、第2導体132と接触する接触面部131tを有している。
【0027】
第1導体131は、蓄電モジュール10に電気的に接続されている。第1導体131は、たとえば、銅またはアルミニウムにより構成されている。本実施の形態においては、2つの第1導体131が設けられている。2つの第1導体131のうちの一方の第1導体131aは、開閉機構によって互いに直列に接続される2つの蓄電モジュール10のうちの一方の蓄電モジュール10と電気的に接続されている。2つの第1導体131のうちの他方の第1導体131bは、開閉機構によって互いに直列に接続される2つの蓄電モジュール10のうちの他方の蓄電モジュール10と電気的に接続されている。
図1および
図3に示すように、蓋部110が底部100に取り付けられていない状態では、一方の第1導体131aと他方の第1導体131bとは互いに電気的に接続されていない。
【0028】
第2導体132は、蓋部110の底部100側に設けられている。具体的には、第2導体132は、筒状部材122の内側において筒状部材122の底面と対向するように設けられている。第2導体132は、第1導体131に接離可能に設けられている。具体的には、蓋部110が底部100に取り付けられた状態では、第2導体132は第1導体131に接触し、蓋部110が底部100から取り外された状態では、第2導体132は第1導体131から離れている。第2導体132は、たとえば、銅またはアルミニウムにより構成されている。
【0029】
第2導体132は、弾性体133および樹脂ケース120を介して蓋部110に取り付けられている。弾性体133の一端は、筒状部材122の底面に接続されており、弾性体133の他端は、第2導体132に接続されている。弾性体133は、第2導体132が筒状部材122の内側において筒状部材122の軸方向に移動可能なように、伸縮することができる。本実施の形態においては、第2導体132が2つの接触面部131tと接する位置の反対側の位置に2つの弾性体133が接続されているが、弾性体133の数量は1つでもよい。弾性体133は、たとえば、ばねである。なお、弾性体133は、ばねに限定されず、ゴムなどの高弾性率を有する部材であってもよい。
【0030】
以下、本技術の実施の形態1に係る電池パック1が備える開閉機構の動作について説明する。
【0031】
図4は、本技術の実施の形態1に係る電池パックにおいて蓋部が底部に取り付けられた状態を示す断面図である。
図4に示すように、フランジ部103とフランジ部113とが重ね合わされて蓋部110が底部100に取り付けられた状態において、底部100と蓋部110との間に蓄電モジュール10が収容される。
【0032】
底部100に蓋部110が取り付けられる際に、第2導体132は、一方の第1導体131aおよび他方の第1導体131bの各々の接触面部131tに当接する。その結果、一方の第1導体131aと他方の第1導体131bとが第2導体132を介して互いに電気的に接続される。このとき、弾性体133は、第2導体132から押圧されて縮む。
【0033】
蓋部110が底部100に取り付けられた状態において、第1導体131と第2導体132とが接触して開閉機構が閉じられることによって、電力供給経路を通じて蓄電モジュール10から電力が供給される。この状態において、弾性体133は、蓋部110と第2導体132との間で圧縮されている。
【0034】
開閉機構が閉じて直列に接続された4つの蓄電モジュール10の両端に接続されているバスバー135は、
図1に示すように、コネクタ104
に接続されている。蓄電モジュール10からの電力は、コネクタ104を経由して電池パック1の外部に供給される。
【0035】
一方、
図3に示すように、蓋部110が底部100から取り外された状態において、第1導体131と第2導体132とが離間して開閉機構が開かれることによって、電力供給経路を通じた蓄電モジュール10からの電力供給が遮断される。
【0036】
本実施の形態に係る電池パック1においては、開閉機構における第1導体131が底部100に設けられ、第2導体132が蓋部110に設けられていることにより、電池パック1の蓋部110を開けた際に蓄電モジュール10からの電力供給が確実に遮断されるようにして信頼性をさらに向上させることができる。
【0037】
本実施の形態に係る電池パック1においては、開閉機構に弾性体133を設けることによって、第1導体131または第2導体132が摩耗して薄くなった場合でも、弾性体133の圧縮反力によって第2導体132を第1導体131に押しつけることができるため、第1導体131と第2導体132との接触を確保することができる。ひいては、電池パック1の耐久性を向上することができる。
【0038】
本実施の形態に係る電池パック1においては、開閉機構における弾性体133をばねにすることによって、弾性体133の圧縮長さを長く確保できるため、蓋部110が底部100に取り付けられた状態において、第1導体131と第2導体132との接触をより確保しやすくなる。
【0039】
(実施の形態2)
以下、本技術の実施の形態2に係る電池パックについて説明する。本技術の実施の形態2に係る電池パック1Aは、開閉機構の構成が本技術の実施の形態1に係る電池パック1と異なるため、本技術の実施の形態1に係る電池パック1と同様である構成については説明を繰り返さない。
【0040】
図5は、本技術の実施の形態2に係る電池パックの構成を示す斜視図である。
図6は、
図5の電池パックをVI-VI線矢印方向から見た断面図である。
【0041】
図5および
図6に示すように、本技術の実施の形態2に係る電池パック1Aが備える開閉機構において、第1導体231および第2導体232のうちの一方は、筒形状を有している。本実施の形態においては、第2導体232が筒形状を有している。
【0042】
第2導体232は、板部232pと、第1筒部232aと、第2筒部232bとを含む。板部232pは、樹脂ケース220の筒状部材222の内側において筒状部材222の底面に取り付けられている。第1筒部232aおよび第2筒部232bの各々は、板部232pの底部100側に配置されている。第1筒部232aは、一方の第1導体231aに向いて開口している。第2筒部232bは、他方の第1導体231bに向いて開口している。
【0043】
第1導体231および第2導体232のうちの他方は、第1導体231および第2導体232のうちの上記一方における筒形状の内側に挿入されて嵌合する柱形状を有している。本実施の形態においては、第1導体231が柱形状を有している。
【0044】
本実施の形態においては、2つの第1導体231が設けられている。2つの第1導体231のうちの一方の第1導体231aは、開閉機構によって互いに直列に接続される2つの蓄電モジュール10のうちの一方の蓄電モジュール10と電気的に接続されている。2つの第1導体231のうちの他方の第1導体231bは、開閉機構によって互いに直列に接続される2つの蓄電モジュール10のうちの他方の蓄電モジュール10と電気的に接続されている。
図6に示すように、蓋部110が底部100に取り付けられていない状態では、一方の第1導体231aと他方の第1導体231bとは互いに電気的に接続されていない。
【0045】
以下、本技術の実施の形態2に係る電池パック1Aが備える開閉機構の動作について説明する。
図7は、本技術の実施の形態2に係る電池パックにおいて蓋部が底部に取り付けられた状態を示す断面図である。
【0046】
図7に示すように、底部100に蓋部110が取り付けられる際に、一方の第1導体231aが第1筒部232aと嵌合し、かつ、他方の第1導体231bが第2筒部232bと嵌合する。その結果、一方の第1導体231aと他方の第1導体231bとが第2導体232を介して互いに電気的に接続される。蓋部110が底部100に取り付けられた状態において、第1導体231と第2導体232とが接触して開閉機構が閉じられることによって、電力供給経路を通じて蓄電モジュール10Aから電力が供給される。
【0047】
一方、
図6に示すように、蓋部110が底部100から取り外された状態において、第1導体231と第2導体232とが離間して開閉機構が開かれることによって、電力供給経路を通じた蓄電モジュール10Aからの電力供給が遮断される。
【0048】
本実施の形態に係る電池パック1Aにおいては、開閉機構における柱形状を有する第1導体231が筒形状を有する第2導体232に挿入されて嵌合することによって、実施の形態1と比較して弾性体133を用いることなく部品点数を減らすことができる。
【0049】
(実施の形態3)
以下、本技術の実施の形態3に係る電池パックについて説明する。本技術の実施の形態3に係る電池パック1Bは、底部および開閉機構の構成が本技術の実施の形態2に係る電池パック1Aと異なるため、本技術の実施の形態2に係る電池パック1Aと同様である構成については説明を繰り返さない。
【0050】
図8は、本技術の実施の形態3に係る電池パックの構成を示す断面図である。
図8に示すように、本実施の形態に係る電池パック1Bが備える底部300は、緩衝材305をさらに備える。緩衝材305は、フランジ部103の蓋部110側に設けられている。
【0051】
本実施の形態においては、2つの第1導体331が設けられている。2つの第1導体331のうちの一方の第1導体331aは、開閉機構によって互いに直列に接続される2つの蓄電モジュール10Bのうちの一方の蓄電モジュール10Bと電気的に接続されている。2つの第1導体331のうちの他方の第1導体331bは、開閉機構によって互いに直列に接続される2つの蓄電モジュール10Bのうちの他方の蓄電モジュール10Bと電気的に接続されている。一方の第1導体331aの柱形状は、第2導体232の第1筒部232aに向かって先細の錐台状である。他方の第1導体331bの柱形状は、第2導体232の第2筒部232bに向かって先細の錐台状である。一方の第1導体331aの錐面部331cは、第2導体232の第1筒部232aの内面と接触可能である。他方の第1導体331bの錐面部331dは、第2導体232の第2筒部232bの内面と接触可能である。
【0052】
底部300に蓋部110が取り付けられる際に、一方の第1導体331aの錐面部331cが第2導体232の第1筒部232aの内面に接触し、かつ、他方の第1導体331bの錐面部331dが第2導体232の第2筒部232bの内面に接触する。その結果、一方の第1導体331aと他方の第1導体331bとが第2導体232を介して互いに電気的に接続される。蓋部110が底部300に取り付けられる際に、緩衝材305が縮むことによって、第1導体331と第2導体232との接触を確保することができる。蓋部110が底部300に取り付けられた状態において、第1導体331と第2導体232とが接触して開閉機構が閉じられることによって、電力供給経路を通じて蓄電モジュール10Bから電力が供給される。なお、緩衝材305以外の材料として、たとえば、伸縮性を有するシリコーン系接着剤などの接着剤を用いてもよい。
【0053】
一方、蓋部110が底部300から取り外された状態において、第1導体331と第2導体232とが離間して開閉機構が開かれることによって、電力供給経路を通じた蓄電モジュール10Bからの電力供給が遮断される。
【0054】
本実施の形態に係る電池パック1Bにおいては、第1導体331が第2導体232に向かって先細の錐台状を有することによって、第2導体232に対する第1導体331の挿入性を向上させつつ電池パック1Bの蓋部110を底部300に取り付けた際に第1導体331および第2導体232とを確実に接触させて電力供給することができる。
【0055】
以上、本技術の実施の形態について説明したが、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。本技術の範囲は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】
【0056】
1,1A,1B 電池パック、10,10A,10B 蓄電モジュール、100,300 底部、101 下面部、102,112 側面部、103,113 フランジ部、104 コネクタ、110 蓋部、111 上面部、114 開口部、120,220 樹脂ケース、121 板状部材、122,222 筒状部材、131,131a,131b,231,231a,231b,331,331a,331b 第1導体、131t 接触面部、132,232 第2導体、133 弾性体、134 絶縁部材、135 バスバー、232a 第1筒部、232b 第2筒部、232p 板部、305 緩衝材、331c,331d 錐面部。