特許 7492496 電池パック

(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】2024-05-21

(45)【発行日】2024-05-29

(54)【発明の名称】電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20240522BHJP

   H01M 50/271 20210101ALI20240522BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 101

H01M50/271 B

H01M50/271 S

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021185646

(22)【出願日】2021-11-15

(65)【公開番号】P2023072920

(43)【公開日】2023-05-25

【審査請求日】2022-11-21

(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】田嶋 光俊

【審査官】小川 進

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－３０８８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２７２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９６０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８２９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１７６７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２１－５００７２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０４

Ｈ０１Ｍ ５０／２７１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の方向に沿って配列された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルを収納する内部空間を有するケースとを備え、
前記ケースは、第１部材と、前記第１部材とともに前記内部空間を形成する第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との接合部をシールするシール部とを含み、
前記第１部材は、前記シール部に当接する第１部分を有し、
前記第２部材は、前記シール部を介して前記第１部分に対向する第２部分を有し、
前記複数の電池セルは、電極端子が設けられた上面と、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って前記上面に対向する底面とを各々有し、
前記第１部材と前記第２部材とは、前記第２の方向に直交する第１の平面の延在方向に沿って並ぶ部分を有し、
前記シール部は、前記第１部材と前記第２部材とが組み合わされて前記第１部分と前記第２部分とが対向する状態で前記ケースの外側から視認可能に設けられ、
前記ケースに孔部が設けられ、
前記シール部は、前記孔部を介して前記ケースの外側から視認可能に設けられる、電池パック。

【請求項2】

前記第１部材の前記第１部分と前記第２部材の前記第２部分とは、前記第１の平面を挟んで重なるように形成される、請求項１に記載の電池パック。

【請求項3】

前記第１部材の前記第１部分と前記第２部材の前記第２部分とは、前記第２の方向に平行な第２の平面を挟んで重なるように形成される、請求項１に記載の電池パック。

【請求項4】

前記第１部材の前記第１部分は、前記ケースの外側に向かうにつれて前記第２部材の前記第２部分から離れる方向に傾斜する第１テーパ部を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池パック。

【請求項5】

前記第２部材の前記第２部分は、前記ケースの外側に向かうにつれて前記第１部材の前記第１部分から離れる方向に傾斜する第２テーパ部を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電池パック。

【請求項6】

前記シール部は、前記第１部材の前記第１部分と前記第２部材の前記第２部分とが対向する領域よりも前記ケースの外側にまで達する、請求項１から請求項５のいずれか１項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】

コストの増大を抑制しながら車載用のケースの防水性を向上させるための試みが従来からなされている。たとえば特開２０２０－７０８６６号公報（特許文献１）には、組立作業に要するコストを低減することができ、再組立が可能であり、耐熱性および防水性能に優れた自動車用防水ケースが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－７０８６６号公報

【文献】特開２０１７－１８８２９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電池パックの製造コストを低減しながらパックケースのシール性を向上させる取り組みには、依然として改善の余地がある。たとえば、部品の加工工数を増大させないこと、シール確認の工数を増大させないことなどが課題である。

【0005】

本技術の目的は、コストの過度な増大を抑制しながらケースのシール性を向上させることが可能な電池パックを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本技術に係る電池パックは、第１の方向に沿って配列された複数の電池セルと、複数の電池セルを収納する内部空間を有するケースとを備える。ケースは、第１部材と、第１部材とともに内部空間を形成する第２部材と、第１部材と第２部材との接合部をシールするシール部とを含む。第１部材は、シール部に当接する第１部分を有する。第２部材は、シール部を介して第１部分に対向する第２部分を有する。複数の電池セルは、電極端子が設けられた上面と、第１の方向に直交する第２の方向に沿って上面に対向する底面とを各々有する。第１部材と第２部材とは、第２の方向に直交する第１の平面の延在方向に沿って並ぶ部分を有する。シール部は、第１部材と第２部材とが組み合わされて第１部分と第２部分とが対向する状態でケースの外側から視認可能に設けられる。

【発明の効果】

【0007】

本技術によれば、ケースの外側からシール部を視認可能とすることで、外観によりシール部の充填を確認することができる。この結果、電池パックの製造コストの過度な増大を抑制しながらケースのシール性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】電池パックの構成を示す分解斜視図である。

【図2】電池モジュールに含まれる電池セルを示す図である。

【図3】電池パックのケースの一例（組み立てる前の状態）を示す図である。

【図4】電池パックのケースの一例（組み立てた状態）を示す図である。

【図5】比較例に係る電池パックにおけるケースを組み立てる前の状態を示す図である。

【図6】比較例に係る電池パックにおけるケースを組み立てた状態を示す図である。

【図7】実施例１に係る電池パックにおけるケースを組み立てる前の状態を示す図である。

【図8】実施例１に係る電池パックにおけるケースを組み立てた状態を示す図である。

【図9】図８に示す状態を矢印IＸの方向から見た状態を示す図である。

【図10】実施例２に係る電池パックにおけるケースを組み立てる前の状態を示す図である。

【図11】実施例２に係る電池パックにおけるケースを組み立てた状態を示す図である。

【図12】電池パックのケースの変形例（組み立てる前の状態）を示す図である。

【図13】電池パックのケースの変形例（組み立てた状態）を示す図である。

【図14】実施例３に係る電池パックにおけるケースを組み立てる前の状態を示す図である。

【図15】実施例３に係る電池パックにおけるケースを組み立てた状態を示す図である。

【図16】実施例４に係る電池パックにおけるケースを組み立てる前の状態を示す図である。

【図17】実施例４に係る電池パックにおけるケースを組み立てた状態を示す図である。

【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。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。

【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。

【0012】

また、本明細書において幾何学的な文言および位置・方向関係を表す文言、たとえば「平行」、「直交」、「斜め４５°」、「同軸」、「沿って」などの文言が用いられる場合、それらの文言は、製造誤差ないし若干の変動を許容する。本明細書において「上側」、「下側」などの相対的な位置関係を表す文言が用いられる場合、それらの文言は、１つの状態における相対的な位置関係を示すものとして用いられるものであり、各機構の設置方向（たとえば機構全体を上下反転させる等）により、相対的な位置関係は反転ないし任意の角度に回動し得る。

【0013】

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。

【0014】

図１は、電池パック１の構成を示す分解斜視図である。電池パック１は、複数の電池セル１００と、ケース２００と、熱伝導材３００と、冷却プレート４００とを含む。

【0015】

複数の電池セル１００は、Ｙ軸方向（第１の方向）に沿って積層される。ケース２００は、複数の電池セル１００を収納する。ケース２００は、たとえばアルミニウム、マグネシウムなどの金属材からなる鋳造部品（ダイキャスト材）であってもよいし、カーボン含有素材からなるプレス成型部品であってもよい。ケース２００は上記の態様に限定されず、強度、放熱性、熱伝導性などの点において、所定の特性を満たすものであればよい。たとえば樹脂製のケース２００である場合もあり得る。

【0016】

熱伝導材３００は、電池セル１００とケース２００との間に設けられ、電池セル１００において発生した熱のケース２００への伝達を促進する。

【0017】

冷却プレート４００（放熱促進機構）は、ケース２００からの放熱を促進する。一例として、冷却プレート４００は、冷却液が流れる流路を含む水冷式の冷却ユニットであるが、放熱促進機構は、水冷式の冷却装置に限定されず、たとえば強制空冷方式、自然放熱方式の放熱促進機構（放熱フィンなど）が用いられてもよい。また、ケース２００と冷却プレート４００が一体化されていてもよいし、ケース２００の内側に冷却プレート４００が設けられていてもよい。電池セル１００からの放熱は、ケース２００を介した間接的な放熱に限定されず、電池セル１００から直接放熱することもある。

【0018】

図２は、電池セル１００を示す図である。図２に示すように、電池セル１００は、電極端子１１０と、筐体１２０とを含む。電極端子１１０は、正極端子１１１と、負極端子１１２とを含む。電極端子１１０は、筐体１２０上に形成されている。筐体１２０には、図示しない電極体および電解液が収容されている。

【0019】

筐体１２０は、平坦面状の直方体形状に形成されている。筐体１２０は、Ｘ－Ｙ平面に沿って延びる上面１２１および底面１２２を有する。上面１２１と底面１２２とは、Ｚ軸方向（第２の方向）に沿って対向する。

【0020】

一例として、電池セル１００は、リチウムイオン電池である。電池セル１００はニッケル水素電池など他の電池であってもよい。また、本技術に係る電池セルは角型の電池セルに限定されず、たとえば円筒型の電池セルであってもよい。

【0021】

図３，図４は、電池パック１のケース２００の一例を示す図である。図３は、ケース２００を組み立てる前の状態を示し、図４は、ケース２００を組み立てた状態を示す。

【0022】

図３，図４に示すように、ケース２００は、第１部材２１０と、第１部材２１０とともに内部空間２３０を形成する第２部材２２０とを含む。第１部材２１０と第２部材２２０との接合部において、第１部材２１０は第２部材２２０よりもケース２００の外側にまで達する。

【0023】

図５は、比較例に係るケースを組み立てる前の状態を示し、図６は、当該ケースを組み立てた状態を示す図である。この比較例は、図３，図４に示すケース２００に対応するものである。

【0024】

図５，図６に示すように、比較例に係るケースは、第１部材２１０Ａと、第１部材２１０Ａとともに内部空間を形成する第２部材２２０Ａとを含む。第１部材２１０Ａおよび第２部材２２０Ａは、互いに対向する対向部分２１１Ａ，２２１Ａを各々有する。

【0025】

第１部材２１０Ａには、対向部分２１１Ａ，２２１Ａよりもケースの外側にまで達する縁部２１２Ａが設けられる。第２部材２２０Ａの対向部分２２１Ａには、第１部材２１０Ａの対向部分２１１Ａに向かって開口する溝部２２２Ａが形成される。

【0026】

溝部２２２Ａ内には、対向部分２１１Ａ，２２１Ａの間をシールするシール部２４０Ａが設けられる。第１部材２１０Ａを第２部材２２０Ａに向かって押圧すると、シール部２４０Ａは溝部２２２Ａ内において変形する。これにより、対向部分２１１Ａ，２２１Ａの間がシールされる。

【0027】

比較例に係るシール構造においては、溝部２２２Ａを形成するために加工工数が増大すること、シール部２４０Ａが適切に配置されたかを確認するための工数が増大し得ることが課題となる。

【0028】

図７ないし図９は、実施例１に係るケース２００を示す図である。図７は、ケース２００を組み立てる前の状態を示し、図８は、ケース２００を組み立てた状態を示す。図９は、図８に示す状態を矢印IＸの方向から見た状態を示す図である。実施例１は、図３，図４に示すケース２００に対応するものである。

【0029】

図７，図８に示すように、実施例１に係るケース２００は、第１部材２１０と、第１部材２１０とともに内部空間２３０を形成する第２部材２２０とを含む。第１部材２１０および第２部材２２０は、互いに対向する対向部分２１１，２２１（接合部）を各々有する。第１部材２１０の対向部分２１１（第１部分）および第２部材２２０の対向部分２２１（第２部分）は、Ｚ軸に直交するＸ－Ｙ平面（第１の平面）の延在方向に沿って延び、Ｘ－Ｙ平面を挟むように重ねられる。

【0030】

第１部材２１０には、Ｘ－Ｙ平面方向に沿って対向部分２１１，２２１よりもケース２００の外側にまで達する縁部２１２が設けられる。第１部材２１０の縁部２１２は、Ｘ－Ｙ平面に沿って第２部材２２０の対向部分２２１と並ぶ。第２部材２２０の対向部分２２１は、ケース２００の外側に向かって第１部材２１０の対向部分２１１からＺ軸方向に離れる方向に傾斜する。

【0031】

対向部分２１１，２２１の間にはシール部２４０が設けられる。第１部材２１０を第２部材２２０に向かって押圧すると、対向部分２１１，２２１の間においてシール部２４０は変形する。これにより、対向部分２１１，２２１の間がシールされる。このとき、シール部２４０は、第２部材２２０の対向部分２２１よりもケース２００の外側にまで達する。

【0032】

図９に示すように、第１部材２１０の縁部２１２には孔部２１３が設けられている。第２部材２２０の対向部分２２１よりもケース２００の外側にまで達したシール部２４０は、孔部２１３を介して視認可能である。また、孔部２１３が形成されていない場合でも、第２部材２２０の対向部分２２１よりもケース２００の外側にまで達したシール部２４０は、ケース２００の外側から視認可能である。

【0033】

実施例１に係るケース２００によれば、第１部材２１０と第２部材２２０とが組み合わされた状態においてケース２００の外側からシール部２４０を視認可能とすることで、外観によりシール部２４０の充填を確認することができる。この結果、電池パック１の製造コストの過度な増大を抑制しながらケース２００のシール性を向上させることができる。

【0034】

図１０，図１１は、実施例２に係るケース２００を示す図である。図１０は、ケース２００を組み立てる前の状態を示し、図１１は、ケース２００を組み立てた状態を示す。実施例２は、図３，図４に示すケース２００に対応するものである。

【0035】

図１０，図１１に示すように、実施例２に係るケース２００の基本的な構造は、実施例１に係るケース２００と同じである。

【0036】

実施例２において、第１部材２１０の対向部分２１１は、ケース２００の外側に向かうにつれて第２部材２２０の対向部分２２１からＺ軸方向に離れる方向に傾斜するテーパ形状（第１テーパ部）を含む。また、第２部材２２０の対向部分２２１は、ケース２００の外側に向かうにつれて第１部材２１０の対向部分２１１から離れる方向に傾斜するテーパ形状（第２テーパ部）を含む。なお、第２部材２２０の対向部分２２１を傾斜させず、Ｚ軸に直交する方向に延在させてもよい。

【0037】

実施例２に係るケース２００においても、実施例１と同様に、第１部材２１０と第２部材２２０とが組み合わされた状態においてケース２００の外側からシール部２４０を視認可能とすることができる。

【0038】

図１２，図１３は、電池パック１のケース２００の一例を示す図である。図１２は、ケース２００を組み立てる前の状態を示し、図１３は、ケース２００を組み立てた状態を示す。

【0039】

図１２，図１３に示す変形例では、第１部材２１０と第２部材２２０との接合部において、第１部材２１０は第２部材２２０に対してケース２００の内側に位置する。

【0040】

図１４，図１５は、実施例３に係るケース２００を示す図である。図１４は、ケース２００を組み立てる前の状態を示し、図１５は、ケース２００を組み立てた状態を示す。実施例３は、図１２，図１３に示すケース２００に対応するものである。

【0041】

図１４，図１５に示すように、実施例３に係るケース２００において、第１部材２１０の対向部分２１１は、第２部材２２０の対向部分２２１よりもケース２００の内側に位置する。第１部材２１０の対向部分２１１（第１部分）および第２部材２２０の対向部分２２１（第２部分）は、Ｚ軸に平行なＸ－Ｚ平面またはＹ－Ｚ平面（第２の平面）の延在方向に沿って延び、Ｘ－Ｚ平面またはＹ－Ｚ平面を挟むように重ねられる。

【0042】

第１部材２１０の対向部分２１１は、その先端がケース２００の底部から遠い方向（上方向）に向くように形成される。第２部材２２０には、内部空間２３０に向かって突出する突起部２２２が設けられる。第１部材２１０と第２部材２２０とを組み合わせたときは、図１５に示すように、第１部材２１０が突起部２２２に当接する。

【0043】

図１６，図１７は、実施例４に係るケース２００を示す図である。図１６は、ケース２００を組み立てる前の状態を示し、図１７は、ケース２００を組み立てた状態を示す。

【0044】

図１６，図１７に示すように、実施例４に係るケース２００の基本的な構造は、実施例１に係るケース２００と同じである。

【0045】

実施例４において、第１部材２１０の対向部分２１１は、その先端がケース２００の底部に近い方向（下方向）に向くように形成される。第１部材２１０と第２部材２２０とを組み合わせたときは、図１７に示すように、対向部分２１１の先端が突起部２２２に当接する。

【0046】

実施例３，４に係るケース２００においても、実施例１，２と同様に、第１部材２１０と第２部材２２０とが組み合わされた状態においてケース２００の外側からシール部２４０を視認可能とすることができる。

【0047】

第１部材２１０と第２部材２２０とが組み合わされたときのシール部２４０の厚みは、シール性が確保される限り、できるだけ小さいことが好ましく、たとえば１０ｍｍ以下程度であることが好ましい。

【0048】

シール部２４０は、たとえば以下の素材により形成することが可能である。

【0049】

（１）ゲル状のもの
（ａ）Sikaflex221（ポリウレタン系）湿気硬化型［ｓｉｋａ製］
耐薬品性：淡水、海水、石灰水、下水排水、希酸、希アルカリ溶液に耐性有
硬度(CQP023-1/ISO868)：ShoreA40
引張り強度(CQP036-1/ISO37)：1.8MPa
破断時の伸び(CQP036-1/ISO37)：500%
引き裂き強度(CQP045-1/ISO34)：7Ｎ/mm
長期耐熱温度(CQP513-1)：+90℃
短期耐熱温度：最長1日約+120℃、最長1時間約+140℃
適用温度範囲：-40℃～+90℃

【0050】

（ｂ）BESIL9339（シリコーン系）常温硬化型［BEGINOR製］
硬度(GB/T531-2008)：ShoreA40
引張り強度(CQP036-1/ISO37)：2.8MPa
破断時の伸び(GB/T528-2009)：500%
せん断強度(GB/T7124-2008)：2.3MPa
適用温度範囲：-60℃～+250℃

【0051】

（ｃ）DOWSILEA-4700（シリコーン系）常温硬化型［東レ製］
硬度：JISタイプA19
引張り強度(CQP036-1/ISO37)：3.7MPa
破断時の伸び(GB/T528-2009)：630%
適用温度範囲：-45～150°C

【0052】

（ｄ）SU-3802（ウレタン系）常温硬化型［サンユレック製］
耐薬品性：LLC、エンジンオイル
硬度：ASTMD2240,TypeA43
弾性率(DMS法)：2.4MPa
引張り強度(JISK6301)：1.5MPa
破断時の伸び(JISK6301)：100%

【0053】

（ｅ）MS650（変性シラン系）湿気硬化型［ヘンケル製］
硬度(ISO868,DurometerA)：ShoreA60
引張り強度(ISO37)：3.0MPa
破断時の伸び(ISO37)：180%
せん断強度(DINEN1465)：2.0MPa
適用温度範囲：-40℃～+90℃

【0054】

（ｆ）EAE-60HP（エポキシ系）常温硬化型［ヘンケル製］
耐薬品性：有機溶媒
硬度(ISO868,DurometerD)：80
引張強度(ISO527-2)：35MPa
破断時の伸び(ISO527-3)：9%

【0055】

（２）リワーク可能な素材
（ａ）TB3081J（アクリル系）UV硬化型［スリーボンド製］
耐熱性、耐寒性
硬度(3TS-215-01,デュロメータA)：A27
弾性率(3TS-501-04)：2.1MPa
引張り強度(3TS-320-01)：1.8MPa
破断時の伸び(3TS-320-01)：180%
適用温度範囲：-40℃～+120℃

【0056】

（ｂ）LoctiteAA5884（アクリル系）UV硬化型［ヘンケル製］
耐薬品性：耐オイル性
硬度(ISO868,DurometerA)：A55-65
引張り強度(ISO37)：4.0MPa
破断時の伸び(ISO37)：200%
適用温度範囲：-40℃～+150℃

【0057】

（ｃ）ACG-576（アクリル系）UV硬化型［積水化学製］
耐薬品性：耐オイル性
硬度(Durometer A)：30
引張り強度(ISO37)：2.1MPa
破断時の伸び(ISO37)：285%

【0058】

本実施の形態に係る電池パック１によれば、ケース２００の外側からシール部２４０を視認可能とすることで、外観によりシール部２４０の充填を確認することができる。この結果、電池パック１の製造コストの過度な増大を抑制しながらケース２００のシール性を向上させることができる。

【0059】

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】

【0060】

１ 電池パック、１００ 電池セル、１１０ 電極端子、１１１ 正極端子、１１２ 負極端子、１２０ 筐体、１２１ 上面、１２２ 底面、２００ ケース、２１０，２１０Ａ 第１部材、２１１，２１１Ａ 対向部分、２１２，２１２Ａ 縁部、２１３ 孔部、２２０，２２０Ａ 第２部材、２２１，２２１Ａ 対向部分、２２２ 突起部、２２２Ａ 溝部、２３０ 内部空間、２４０，２４０Ａ シール部、３００ 熱伝導材、４００ 冷却プレート。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】