特許 7597085 電池パックケース

(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】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】電池パックケース

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/262 20210101AFI20241203BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20241203BHJP

   H01M 50/224 20210101ALI20241203BHJP

   H01M 50/227 20210101ALI20241203BHJP

   H01M 50/231 20210101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

H01M50/262 E

H01M50/209

H01M50/224

H01M50/227

H01M50/231

H01M50/262 M

H01M50/262 S

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2022114857

(22)【出願日】2022-07-19

(65)【公開番号】P2024012980

(43)【公開日】2024-01-31

【審査請求日】2023-11-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 功

【審査官】神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１２９４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４７５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０２５９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５６０８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一方向に積層される複数の電池を収容し、前記複数の電池を前記第一方向に拘束する電池パックケースであって、
前記第一方向の両側の前記電池と対向する一対の第一金属部と、前記一対の第一金属部の間に亘って延びる一対の第二金属部と、を有した第一板金と、
前記第一方向において前記第一金属部の前記電池とは反対側に位置される一対の第三金属部を有した第二板金と、
前記第一金属部と前記第三金属部との間に介在される一対の第一樹脂部と、前記第三金属部を間に挟むように前記第一方向において前記第三金属部の前記第一樹脂部とは反対側に位置される一対の第二樹脂部と、前記一対の第一樹脂部の間および前記一対の第二樹脂部の間に亘って延びる一対の第三樹脂部と、を有した、樹脂部材と、
を備えた、電池パックケース。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池パックケースに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、第一方向に積層される複数の電池を収容し、複数の電池を第一方向に拘束する電池パック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２０２０－１２９４７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、この種の電池パックケースでは、例えば、ＳＯＣ（States Of Charge）や温度変化等によって複数の電池の第一方向の拘束荷重が変動し、ひいては安定した電池性能が得られなくなってしまう虞があった。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の電池の拘束荷重の変動をより抑制することのできる電池パックケースを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電池パックケースは、第一方向に積層される複数の電池を収容し、前記複数の電池を前記第一方向に拘束する電池パックケースであって、前記第一方向の両側の前記電池と対向する一対の第一金属部と、前記一対の第一金属部の間に亘って延びる一対の第二金属部と、を有した第一板金と、前記第一方向において前記第一金属部の前記電池とは反対側に位置される一対の第三金属部を有した第二板金と、前記第一金属部と前記第三金属部との間に介在される一対の第一樹脂部と、前記第三金属部を間に挟むように前記第一方向において前記第三金属部の前記第一樹脂部とは反対側に位置される一対の第二樹脂部と、前記一対の第一樹脂部の間および前記一対の第二樹脂部の間に亘って延びる一対の第三樹脂部と、を有した、樹脂部材と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、第一板金および第二板金と樹脂部材の線膨張係数差を利用し、第一板金および第二板金と樹脂部材との界面に荷重が発生することで複数の電池の拘束荷重が増減するのを抑制できる。例えば、高温移行時や高ＳＯＣ時において複数の電池が第一方向に膨らんだ場合には、樹脂部材の膨張で第一板金および第二板金を第一方向の両側に向けて押し広げることで複数の電池の第一方向の拘束荷重が増加するのを抑制できる。また、低温移行時や低ＳＯＣ時において複数の電池が第一方向に縮んだ場合には、樹脂部材の収縮で第一板金および第二板金を第一方向の中央側に向けて引っ張ることで複数の電池の第一方向の拘束荷重が低下するのを抑制できる。その結果、複数の電池の拘束荷重の変動をより抑制することのできる電池パックケースを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態の電池パックケースが適用された電池パックの例示的かつ模式的な断面図である。

【図2】図２は、実施形態の電池パックケースの樹脂部材の例示的かつ模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および効果は、一例である。なお、本明細書では、序数は、部品や、部材、部位、位置、方向等を区別するためだけに用いられており、順番や優先度を示すものではない。

【0010】

［実施形態］
図１は、実施形態の電池パックケース１０が適用された電池パック１の模式的な断面図である。なお、以下の説明では、便宜上、互いに直交する三方向が定義されている。Ｘ方向は、電池パックケース１０の前後方向（縦幅）に沿い、Ｙ方向は、電池パックケース１０の左右方向（横幅）に沿い、Ｚ方向は、電池パックケース１０の上下方向に沿う。

【0011】

図１に示されるように、電池パック１は、例えば、電気自動車等に搭載される車載用の電池パックであり、複数の電池セル２と、スペーサ３と、複数の電池セル２およびスペーサ３をＹ方向に圧縮拘束した状態で収容する電池パックケース１０と、を備えている。本実施形態では、Ｙ方向は、第一方向の一例であり、電池セル２は、電池の一例である。

【0012】

電池セル２は、例えば、角型缶タイプのリチウムイオン二次電池等である。複数の電池セル２は、縦置きの姿勢、すなわちそれぞれの端子面がＺ方向の一方を向いた姿勢でＹ方向に積層されている。複数の電池セル２は、不図示のバスバー等を介して直列あるいは並列に接続されている。

【0013】

スペーサ３は、例えば、絶縁性の樹脂によって構成されるプレート状の部材である。スペーサ３は、Ｙ方向の両側の電池セル２と電池パックケース１０との間、およびＹ方向に隣接した二つの電池セル２の間に介在し、電池セル２同士を絶縁している。本実施形態では、電池パックケース１０内において複数の電池セル２とスペーサ３とがＹ方向に交互に積層されている。

【0014】

電池パックケース１０は、例えば、Ｙ方向に横長の直方体状の箱型に構成されている。電池パックケース１０は、底壁１０ｃや、不図示の天壁、一対の端壁１０ａ、一対の側壁１０ｂ、中壁１０ｄ等の複数の壁部を有している。底壁１０ｃは、下壁等とも称され、天壁は、上壁等とも称される。また、端壁１０ａおよび側壁１０ｂは、周壁や側壁等とも称され、中壁１０ｄは、仕切壁等とも称される。

【0015】

底壁１０ｃおよび天壁は、いずれも、Ｚ方向と直交する方向（ＸＹ平面）に沿って延びており、Ｚ方向に間隔をあけて互いに平行に設けられている。底壁１０ｃは、電池パックケース１０の下端部を構成し、天壁は、電池パックケース１０の上端部を構成している。底壁１０ｃは、電池セル２のそれぞれの下面を支持する。

【0016】

一対の端壁１０ａは、いずれも、Ｙ方向と直交する方向（ＸＺ平面）に沿って延びており、Ｙ方向に間隔をあけて互いに平行に設けられている。端壁１０ａのうち一方は、電池パックケース１０の左端部を構成し、他方は、電池パックケース１０の右端部を構成している。一対の端壁１０ａは、電池セル２のそれぞれのＹ方向の側面を支持する。

【0017】

一対の側壁１０ｂは、いずれも、Ｘ方向と直交する方向（ＹＺ平面）に沿って延びており、Ｘ方向に間隔をあけて互いに平行に設けられている。側壁１０ｂのうち一方は、電池パックケース１０の前端部を構成し、他方は、電池パックケース１０の後端部を構成している。一対の側壁１０ｂは、電池セル２のそれぞれのＸ方向の側面を支持する。

【0018】

中壁１０ｄは、一対の側壁１０ｂの間に位置され、当該側壁１０ｂと平行に延びて一対の端壁１０ａの間に亘っている。中壁１０ｄは、電池パックケース１０内をＸ方向に複数の空間（電池室）に仕切っている。本実施形態では、複数の電池セル２は、中壁１０ｄよりもＸ方向の一方の空間でＹ方向に積層された第一積層体２Ａと、中壁１０ｄよりもＸ方向の他方の空間でＹ方向に積層された第二積層体２Ｂと、を含んでいる。第一積層体２Ａおよび第二積層体２Ｂは、電池セル列や、電池セル群、電池セル集合体等とも称される。

【0019】

また、電池パックケース１０は、例えば、第一板金１１や、第二板金１２、第三板金１３等の複数の板金部材や、樹脂部材１４等の部材を組み合わせた所謂マルチマテリアルケースとして構成されている。電池パックケース１０は、例えば、インサート成形や二色成形等によって樹脂部材１４と、第一板金１１、第二板金１２、および第三板金１３とが一体化されている。

【0020】

第一板金１１は、例えば、複数の金属部１１ａ～１１ｄを有している。金属部１１ｃは、Ｚ方向と直交する方向（ＸＹ平面）に沿って延びた四角形状の板状に構成されている。金属部１１ｃは、上述した電池パックケース１０の底壁１０ｃを構成している。

【0021】

金属部１１ａは、金属部１１ｃのＹ方向の両端部に設けられており、Ｙ方向と直交する方向（ＸＺ平面）に沿って延びた長方形状の板状に構成されている。一対の金属部１１ａは、上述した電池パックケース１０の端壁１０ａを構成しており、スペーサ３を介してＹ方向の両側の電池セル２と対向している。金属部１１ａは、第一金属部の一例である。

【0022】

金属部１１ｂは、金属部１１ｃのＸ方向の両端部に設けられており、Ｘ方向と直交する方向（ＹＺ平面）に沿って延びた長方形状の板状に構成されている。一対の金属部１１ｂは、上述した電池パックケース１０の側壁１０ｂを構成しており、一対の金属部１１ａの間に亘って延びている。金属部１１ｂは、第二金属部の一例である。

【0023】

金属部１１ｄは、金属部１１ｃのＸ方向の中央部に設けられており、Ｘ方向と直交する方向（ＹＺ平面）に沿って延びた長方形状の板状に構成されている。金属部１１ｄは、上述した電池パックケース１０の中壁１０ｄを構成しており、一対の金属部１１ａの間に亘って延びている。

【0024】

第二板金１２は、複数の電池セル２のＹ方向の両側に設けられている。具体的には、本実施形態では、複数の電池セル２の第一積層体２Ａおよび第二積層体２Ｂに対応して四つの第二板金１２が電池パックケース１０の四隅に設けられている。第二板金１２は、例えば、複数の金属部１２ａ，１２ｂをそれぞれ有している。

【0025】

金属部１２ａは、金属部１１ａに沿って延びた長方形状の板状に構成されている。金属部１２ａは、金属部１１ａとともに電池パックケース１０の端壁１０ａを構成しており、Ｙ方向において金属部１１ａの電池セル２とは反対側に位置されている。金属部１２ａは、第三金属部の一例である。

【0026】

金属部１２ｂは、金属部１２ａのＸ方向の両端部に設けられており、金属部１１ｂに沿って延びた長方形状の板状に構成されている。一対の金属部１２ｂは、金属部１１ｂとともに電池パックケース１０の側壁１０ｂを構成するとともに、金属部１１ｄとともに電池パックケース１０の中壁１０ｄを構成している。第二板金１２は、ネジやボルト等の結合具によって第一板金１１に固定されている。

【0027】

第三板金１３は、第二板金１２のＹ方向の両側に設けられている。一対の第三板金１３は、金属部１１ａ，１２ａに沿って延びた長方形状の板状に構成され、金属部１１ａ，１２ａとともに電池パックケース１０の端壁１０ａを構成している。第三板金１３は、ネジやボルト等の結合具によって第二板金１２に固定されている。

【0028】

図２は、電池パックケース１０の樹脂部材１４の模式的な断面図である。図２に示されるように、樹脂部材１４は、例えば、複数の樹脂部１４ａ～１４ｄを有している。樹脂部１４ａは、複数の電池セル２のＹ方向の両側に設けられている。一対の樹脂部１４ａは、上述した金属部１１ａと金属部１２ａとの間に介在され、金属部１１ａ，１２ａとともに電池パックケース１０の端壁１０ａを構成している。樹脂部１４ａは、第一樹脂部の一例である。

【0029】

樹脂部１４ｂは、一対の樹脂部１４ａのＹ方向の両側に設けられており、上述した金属部１１ａ，１２ａとともに電池パックケース１０の端壁１０ａを構成している。一対の樹脂部１４ｂは、金属部１２ａを間に挟むようにＹ方向において金属部１２ａの樹脂部１４ａとは反対側に位置されている。言い換えると、金属部１２ａは、樹脂部１４ａと樹脂部１４ｂとの間に介在され、樹脂部１４ｂは、金属部１２ａと第三板金１３との間に介在されている。樹脂部１４ｂは、第二樹脂部の一例である。

【0030】

樹脂部１４ｃは、樹脂部１４ｂのＸ方向の両端部に設けられており、一対の樹脂部１４ａの間および一対の樹脂部１４ｂの間に亘って延びている。すなわち、樹脂部１４ｃは、樹脂部１４ａ，１４ｂのそれぞれと接続されている。樹脂部１４ｃは、上述した金属部１１ｂ，１２ｂとともに電池パックケース１０の側壁１０ｂを構成している。樹脂部１２ｃは、第三樹脂部の一例である。

【0031】

樹脂部１４ｄは、樹脂部１４ｂのＸ方向の中央部に設けられており、一対の樹脂部１４ａの間および一対の樹脂部１４ｂの間に亘って延びている。すなわち、樹脂部１４ｄは、樹脂部１４ａ，１４ｂのそれぞれと接続されている。樹脂部１４ｃは、上述した金属部１１ｄ，１２ｂとともに電池パックケース１０の中壁１０ｄを構成している。

【0032】

以上のように、本実施形態によれば、電池パックケース１０は、第一板金１１と第二板金１２と樹脂部材１４とを備えるため、第一板金１１および第二板金１２と樹脂部材１４の線膨張係数差を利用し、第一板金１１および第二板金１２と樹脂部材１４との界面に荷重が発生することで複数の電池セル２の拘束荷重が増減するのを抑制できる。例えば、高温移行時や高ＳＯＣ時において複数の電池セル２がＹ方向に膨らんだ場合には、樹脂部材１４の膨張で第一板金１１および第二板金１２をＹ方向の両側に向けて押し広げることで複数の電池セル２のＹ方向の拘束荷重が増加するのを抑制できる。また、低温移行時や低ＳＯＣ時において複数の電池セル２がＹ方向に縮んだ場合には、樹脂部材１４の収縮で第一板金１１および第二板金１２をＹ方向の中央側に向けて引っ張ることで複数の電池セル２のＹ方向の拘束荷重が低下するのを抑制できる。その結果、複数の電池セル２の拘束荷重の変動をより抑制することのできる電池パックケース１０を提供することができる。

【0033】

以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。

【符号の説明】

【0034】

１…電池パック、２…電池セル（電池）、１０…電池パックケース、１１…第一板金、１１ａ…金属部（第一金属部）、１１ｂ…金属部（第二金属部）、１２…第二板金、１２ａ…金属部（第三金属部）、１４…樹脂部材、１４ａ…樹脂部（第一樹脂部）、１４ｂ…樹脂部（第二樹脂部）、１４ｃ…樹脂部（第三樹脂部）、Ｙ…第一方向。

【図1】

【図2】