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公開番号2021028864
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210225
出願番号2017233158
出願日20171205
発明の名称電池パック
出願人日立オートモティブシステムズ株式会社
代理人特許業務法人平木国際特許事務所
主分類H01M 50/20 20210101AFI20210129BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】筐体の圧壊を抑制するとともに、筐体の内部の単電池を保護することが可能な電池パックを提供する。
【解決手段】電池収容スペースS1を有する筐体10と、電池収容スペースS1に配置された二次電池1とを備えた電池パック100。電池パック100は、電池収容スペースS1の一端から他端まで延びる補強部30を有する。補強部30は、電池収容スペースS1に対向する凹状の応力集中部31を有する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
電池収容スペースを有する筐体と、該電池収容スペースに配置された二次電池とを備えた電池パックであって、
前記電池収容スペースの一端から他端まで延びる補強部を有し、
前記補強部は、前記電池収容スペースに対向する凹状の応力集中部を有することを特徴とする電池パック。
続きを表示(約 1,100 文字)【請求項2】
前記電池収容スペースに複数の前記二次電池を積層させた電池モジュールが配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電池パック。
【請求項3】
前記電池モジュールは、偏平角形の前記二次電池が厚さ方向に積層され、該二次電池の厚さ方向を向く広側面が前記筐体の底壁に対向していることを特徴とする請求項2に記載の電池パック。
【請求項4】
前記二次電池は、前記厚さ方向に沿う一側面である端子面に外部端子を有し、
前記補強部は、前記二次電池の前記端子面に対向していることを特徴とする請求項3に記載の電池パック。
【請求項5】
前記筐体は、前記底壁に垂直な高さ方向と、該高さ方向に垂直な長手方向と、該長手方向および前記高さ方向に垂直な短手方向と、を有する矩形箱形の形状に形成され、前記短手方向において前記電池収容スペースに隣接する補機収容スペースを有し、
前記補強部は、前記補機収容スペースに配置され、前記筐体の前記長手方向に延び、前記筐体の前記短手方向の中心からずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の電池パック。
【請求項6】
前記補強部は、前記筐体の前記底壁の上面に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の電池パック。
【請求項7】
前記補強部は、前記筐体の前記底壁の一部を前記高さ方向に突出させて設けられていることを特徴とする請求項5に記載の電池パック。
【請求項8】
前記筐体の長手方向において、前記補強部の両端部は、前記筐体の両側壁に接していることを特徴とする請求項5に記載の電池パック。
【請求項9】
前記補強部に対向する前記電池モジュールの部品の少なくとも一部が、前記凹状の応力集中部の内側に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の電池パック。
【請求項10】
前記補強部は、中空であることを特徴とする請求項1に記載の電池パック。
【請求項11】
前記応力集中部は、前記補強部に設けられた凹部であることを特徴とする請求項1に記載の電池パック。
【請求項12】
前記応力集中部は、前記補強部に設けられた切り欠きであることを特徴とする請求項1に記載の電池パック。
【請求項13】
前記応力集中部は、前記補強部に設けられたスリットであることを特徴とする請求項1記載の電池パック。
【請求項14】
前記応力集中部は、前記補強部に設けられた薄肉部であることを特徴とする請求項1に記載の電池パック。
【請求項15】
前記応力集中部は、前記補強部を湾曲させた湾曲部であることを特徴とする請求項1に記載の電池パック。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の単電池を備えた電池パックに関する。
続きを表示(約 5,700 文字)【背景技術】
【0002】
従来から電池モジュールの筐体を補強するための補強部を有する組電池に関する発明が知られている(下記特許文献1を参照)。
【0003】
特許文献1に記載された組電池は、複数の電池モジュールを積層させた電池モジュール群を備えている。電池モジュールは、電極端子同士を電気的に接続した複数の扁平型電池を積層して筐体内に収納することによって構成されている。扁平型電池は、発電要素を封止する外装材から電極端子が外部に導出されている。この特許文献1に記載された組電池は、電池モジュール内の扁平型電池の電極端子に対応する位置に、筐体を補強するための補強部を有することを特徴としている(同文献、請求項1等を参照)。
【0004】
特許文献1に記載された組電池によれば、電池モジュール内の扁平型電池の電極端子に対応して補強部が設けられるため、扁平型電池の電極端子の振動を低減させ、寿命の低下を防止できる(同文献、第0006段落等を参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2007−103344号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
前記従来の組電池のように、複数の単電池を備えた電池パックは、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載され、たとえば車両の衝突時などに、筐体に大きな力が作用することが考えられる。このような場合であっても、筐体の圧壊を抑制し、筐体の内部の単電池を保護することが求められている。
【0007】
本発明の一態様は、筐体の圧壊を抑制するとともに、筐体の内部の単電池を保護することが可能な電池パックを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様は、電池収容スペースを有する筐体と、該電池収容スペースに配置された二次電池とを備えた電池パックであって、前記電池収容スペースの一端から他端まで延びる補強部を有し、前記補強部は、前記電池収容スペースに対向する凹状の応力集中部を有することを特徴とする電池パックである。
【0009】
上記一態様の電池パックは、筐体の内部の電池収容スペースの一端から他端まで延びる補強部の剛性によって筐体を補強し、電池収容スペースの一端から他端へ向かう方向の外力が筐体に作用したときに、筐体の圧壊を抑制することができる。
【0010】
また、補強部は、電池収容スペースに対向する凹状の応力集中部を有している。そのため、補強部に座屈荷重を超える荷重が作用すると、電池収容スペースに対向する凹状の応力集中部に応力が集中して、補強部が応力集中部と反対側すなわち電池収容スペースから離れる方向へ座屈する。これにより、筐体の内部の電池収容スペースに配置された二次電池を、補強部の変形による破壊から保護することができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明の一態様によれば、筐体の圧壊を抑制するとともに、筐体の内部の単電池を保護することが可能な電池パックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
本発明の一実施形態に係る電池パックの外観斜視図。
図1の電池パックの筐体の一部と補機類を取り外した状態を示す斜視図。
図1の電池パックの複数の二次電池の積層状態を示す斜視図。
図2のIV-IV線に沿う断面で切断した状態を示す斜視図。
図4に示す二点鎖線で囲まれた領域Vの拡大図。
図2に示す筐体の内部に補機類が配置された状態を示す平面図。
図6に示すVII−VII線に沿う断面図。
図2に示す筐体内に配置された補強部の斜視図。
図1の電池パックの筐体の一部と補機類を取り外した状態を示す斜視図。
図8に示す補強部の断面形状およびその変形例を示す断面図。
図8に示す補強部の応力集中部の形状およびその変形例を示す拡大平面図。
図8に示す補強部の応力集中部の形状およびその変形例を示す平面図。
図8に示す補強部の変形例を示す斜視面図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して本発明に係る電池パックの一実施形態を説明する。
【0014】
図1は、本発明の一実施形態に係る電池パック100の外観斜視図である。図2は、図1の電池パック100の筐体10の一部と補機類を取り外した状態の斜視図である。図3は、図1の電池パック100の筐体10に収容された複数の二次電池1の積層状態を示す斜視図である。図4は、図2のIV-IV線に沿う断面で切断した状態を示す斜視図である。図5は、図4に示す一点鎖線で囲まれた領域Vの拡大図である。
【0015】
本実施形態の電池パック100は、電池収容スペースS1を有する筐体10と、この筐体10の内部の電池収容スペースS1に配置された二次電池1とを備えている。詳細については後述するが、本実施形態の電池パック100は、電池収容スペースS1の一端から他端まで延びる補強部30を有し、この補強部30が、電池収容スペースS1に対向する凹状の応力集中部31を有することを特徴としている。
【0016】
筐体10は、たとえば、おおむね直方体形状の矩形箱形の形状を有している。各図に、筐体10の奥行方向をX軸、幅方向をY軸、高さ方向をZ軸とする直交座標系を示す。筐体10は、幅方向の寸法が奥行方向の寸法よりも大きくなっている。すなわち、筐体10は、底壁に垂直な高さ方向(Z軸方向)と、この高さ方向に垂直な長手方向(Y軸方向)と、これら長手方向および高さ方向に垂直な短手方向(X軸方向)と、を有する矩形箱形の形状に形成されている。
【0017】
筐体10は、たとえば、上部が開放された矩形箱状の本体部11と、本体部11の上部の開口11aを覆うカバー12とを有している。本体部11の素材は、たとえば、電気亜鉛めっき鋼鈑などの金属材料であり、カバー12の素材は、たとえば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などの樹脂材料である。筐体10のカバー12の短手方向の一端で長手方向の両端には、電池パック100の正極および負極の外部端子である一対の高電圧端子101,101が設けられている。また、筐体10のカバーの高電圧端子101,101が設けられた短手方向の一端には、筐体10の長手方向において一対の高電圧端子101,101の内側で一方の高電圧端子101に隣接する位置に、信号コネクタ102が設けられている。
【0018】
電池収容スペースS1は、筐体10の内部の二次電池1を収容するための領域、空間、区画または収容部である。電池収容スペースS1は、たとえば、筐体10の短手方向の一方の側壁10aに隣接し、筐体10の短手方向の片側に偏って設けられている。電池収容スペースS1は、たとえば、筐体10の短手方向の片側と長手方向の両側の三方の側壁10a,10c,10d、底壁10eおよびカバー12と、二次電池1の端子面1aに対向して配置される樹脂製のバスバーケース26とによって囲まれて画定された空間である。
【0019】
本実施形態の電池パック100は、電池収容スペースS1に複数の二次電池1を積層させた電池モジュール20が配置されている。
【0020】
図3に示すように、電池モジュール20を構成する個々の二次電池1は、たとえば、偏平角形のリチウムイオン二次電池である。二次電池1は、厚さ方向の両側に最も面積の大きい長方形の広側面1wを有し、広側面1wの短手方向の一端と他端にそれぞれ細長い長方形の底面1bと端子面1aを有し、広側面1wの長手方向の両端に最も面積の小さい狭側面1nを有している。二次電池1は、厚さ方向に沿う一側面である端子面1aに、外部端子1P,1Nを有している。より具体的には、二次電池1の端子面1aの長手方向の一端と他端に離隔して、それぞれ、正極と負極の外部端子1P,1Nが設けられている。
【0021】
電池モジュール20は、偏平角形の二次電池1が厚さ方向に積層され、二次電池1の厚さ方向を向く広側面1wが筐体10の底壁10eに対向している。電池モジュール20は、たとえば、厚さ方向に積層された複数の二次電池1からなる二列または二列以上の複数列の電池列L1を有している。二列または複数列の電池列L1は、たとえば、各電池列L1を構成する二次電池1の端子面1aの長手方向に並んでいる。
【0022】
電池モジュール20の各電池列L1を構成するすべての二次電池1の端子面1aは、一方向すなわち電池パック100の筐体10の奥行方向前方(X軸正方向)を向いている。積層方向に隣り合う二つの二次電池1は、交互に180度反転させて配置されている。これにより、積層方向に隣り合う二つの二次電池1は、一方の二次電池1の正極の外部端子1Pと、他方の二次電池1の負極の外部端子1Nとが、二次電池1の積層方向において隣り合っている。
【0023】
電池モジュール20は、たとえば、複数の二次電池1が、各電池列L1の積層方向の一端に配置された二次電池1から積層方向の他端に配置された二次電池1まで、バスバー21によって直列に接続されている。より具体的には、電池モジュール20は、積層方向に互いに隣り合う二つの二次電池1のうち、一方の二次電池1の正極の外部端子1Pと他方の二次電池1の負極の外部端子1Nとを、バスバー21によって積層方向に順次接続していくことによって、複数の二次電池1が直列に接続されている。なお、電池モジュール20は、たとえば、複数の電池列L1がバスバー21によって直列または並列に接続されていてもよい。
【0024】
電池モジュール20は、個々の二次電池1の厚さ方向の両側に、広側面1wに対向するセルホルダ22を有している。セルホルダ22は、二次電池1の広側面1wに対向する面に、広側面1wに当接する複数の凸部22aを有し、二次電池1の積層方向に二次電池1と交互に積層され、個々の二次電池1を厚さ方向の両側から保持している。二次電池1の積層方向における両端部のセルホルダ22は、二次電池1と反対側が平坦な面になっている。セルホルダ22は、たとえば、PBTなどの電気絶縁性を有する樹脂材料を素材とする射出成形によって製作することができる。
【0025】
電池モジュール20は、たとえば、二次電池1と、バスバー21と、セルホルダ22と、エンドプレート23と、サイドプレート24と、センタープレート25と、バスバーケース26と、電子回路基板27と、サーミスタ28(図5参照)と、電圧検出線V1と、補機類29(図6参照)と、を備えている。なお、図2では、電子回路基板27を透視してバスバーケース26の構成を示している。
【0026】
バスバー21は、二次電池1の外部端子1P,1Nに接続される金属製の板状の部材である。一対のエンドプレート23は、たとえば、金属製の板状の部材であり、二次電池1の積層方向における両端部のセルホルダ22の外側に配置され、複数のセルホルダ22を介して複数の二次電池1を積層方向の両側から挟持している。
【0027】
サイドプレート24は、たとえば、金属製の板状の部材であり、二次電池1の端子面1aの長手方向に並んだ二列または複数列の電池列L1の配列方向における両端に配置され、セルホルダ22の一部など電気絶縁性を有する樹脂部材を介して二次電池1の狭側面1nに対向している。一対のサイドプレート24は、たとえば、筐体10の高さ方向の上下の端部にねじ穴を有し、ボルトによってエンドプレート23に固定されている。
【0028】
センタープレート25は、たとえば、金属製の板状の部材であり、電池列L1と電池列L1の間に配置され、セルホルダ22の一部など電気絶縁性を有する樹脂部材を介して二次電池1の狭側面1nに対向している。電池列L1が二列の場合には、一つのセンタープレート25が電池列L1の間に配置され、電池列L1が三列以上の場合には、二つ以上のセンタープレート25が電池列L1の間に配置される。センタープレート25は、たとえば、筐体10の高さ方向の上下の端部にねじ穴を有し、ボルトによってエンドプレート23に固定されている。
【0029】
バスバーケース26は、たとえば、電気絶縁性を有する樹脂製の板状または枠状の部材であり、電池モジュール20を構成する複数の二次電池1の端子面1aに対向して配置されている。バスバーケース26は、たとえば、複数の二次電池1の外部端子1P,1Nに対応する位置に開口部を有し、その開口部の周囲に設けられた支持部にバスバー21を支持するとともに、隣接するバスバー21の間を隔壁によって電気的に絶縁している。
【0030】
電子回路基板27は、たとえば、バスバーケース26に固定され、バスバーケース26を介して二次電池1の端子面1aに対向して配置されている。電子回路基板27は、たとえば、電圧検出回路、温度検出回路、および制御回路等を備えている。電子回路基板27は、たとえば、信号線を介して電池パック100の信号コネクタ102や補機類29に接続されている。
(【0031】以降は省略されています)

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