JP2015015142A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電池セルを多段化して高密度配置できる電池パックを提供する。
【解決手段】電池パック１１は、水平方向に隣接して並べられるとともに上下方向にも二段に並べられる複数の電池セル１３と、電池セル１３の並び方向に沿った電池セル側面２９ａの下部に水平方向に離間して突設される一対のボルト挿通ブロック１５と、電池セル側面２９ａの上部に水平方向に離間して突設される一対のボルト固定ブロック１７と、下段の隣合う２個の電池セル１３における隣接した２つのボルト固定ブロック１７と、上段の電池セル１３における一対のボルト挿通ブロック１５とをそれぞれ一体に固定する固定ボルト２７と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の電池セルが導通接続される電池パックに関する。

電気自動車やハイブリッド自動車の電源として使用される電池パックや組電池は、限られたスペースでの高出力化が求められており、円筒型電池セルの他、高密度配置が容易な角形電池が使用される。
このような電池セル同士を直列又は並列に電気接続するために、バスバー等の連結部材が使用される（例えば特許文献１参照）。バスバーは、各電池セルの電極端子に各々ネジ止めされる。しかし、バスバーは個別の部材であるため、連結数が多くなると使用するバスバーの数やサイズが大きくなりコストが高くなる。特に近年の大出力化の要求に応えるため、電池セルの使用数が多くなる傾向にあるため、バスバーによる連結ではバスバーのコストも無視できない。また、各電池セルの電極端子とバスバーとの連結部分で接触抵抗が生じるため、バスバーの使用数が増えると接触抵抗も増大することになる。

そこで、バスバーを使用することなく隣接する電池セル同士を連結可能とした電池パックが提案されている（特許文献２参照）。
図６に示すように、この電池パック５０１は、複数の電池セル５０３を隣接させ、互いに直列及び／又は並列に接続した電池パックである。電池パック５０１は、正負の電極端子５０５が一方の端面から突出した電池セル５０３と、電極端子５０５を設けた端面が略同一平面に揃えられた状態に複数の電池セル５０３を配列した状態で、隣接する電池セル５０３の電極端子同士を固定状態に連結するための固定具５０７を備える。電極端子５０５は、板状に形成され、電池セル５０３の端面から上方に突出させた先端が折曲された折曲面５０９を有する。電極端子５０５は、隣接する電池セル５０３における折曲面５０９を相互に重ね合わせた状態に当接させて、固定具５０７で固定状態に連結されている。

また、電池パック５０１は、セパレータ５１１と電池セル５０３を交互に重ねるようにして連結された状態で、端面がエンドプレート５１３で被覆されて固定される。エンドプレート５１３の側面に一対のネジ穴５１５が突出されており、電池セル５０３を積層した電池パック５０１の側面に延長した延長ボルト５１７をこれらネジ穴５１５に通してエンドプレート５１３同士を締結することにより固定している。
この電池パック５０１によれば、バスバーを使用することなく隣接する電池セル５０３同士を連結することができる。

特開平５−３４３１０５号公報（図４） 特開２００８−１８１７６５号公報

ところで、この種の電池パック５０１は、近年の大出力化の要求に応えるため、電池セル５０３の使用数を多くし、更に高密度配置が求められている。
しかしながら、上記した従来の電池パック５０１は、電極端子５０５が電池セル５０３の端面から上方に突出しているため、電池パック５０１を上下方向に多段化することによる高密度配置が困難である。その上、上記電池パック５０１は、複数の電池セル５０３を水平に積層した電池パック５０１の側面に、延長した延長ボルト５１７を通してエンドプレート５１３同士を締結により固定しているため、電極端子５０５を電池セル５０３の側面に設けることも困難である。
また、複数の電池パック５０１を上下方向に多段化した場合、下段の電池パック５０１と上段の電池パック５０１を固定する新たな固定構造が必要となり、大型化とコストアップを招くという問題がある。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の電池セルを多段化して高密度配置できる電池パックを提供することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 水平方向に隣接して並べられるとともに上下方向にも多段に並べられる複数の電池セルと、前記電池セルの並び方向に沿った電池セル側面の下部に水平方向に離間して突設される一対の下部固定ブロックと、前記電池セル側面の上部に水平方向に離間して突設される一対の上部固定ブロックと、下段の隣合う２個の前記電池セルにおける隣接した２つの前記上部固定ブロックと、上段の前記電池セルにおける一対の前記下部固定ブロックとをそれぞれ一体に固定する固定具と、を備えることを特徴とする電池パック。

上記（１）の構成の電池パックによれば、下段の電池セルの２個が上段の電池セルの１個を支える千鳥配列された状態で、水平方向に並べられるとともに上下方向に多段に並べられた複数の電池セルが、固定具を介して一体に連結固定される。そこで、複数の電池セルを水平方向に並べるとともに上下方向に多段に容易に並べることができ、高密度配置が可能となる。また、全ての電池セルが固定具により一体に連結された複数の電池パックは、個々の電池パックが個別に振動することがなく、耐震性を高めることができる。

（２） 上記（１）の構成の電池パックであって、一対の前記上部固定ブロックが、一対の前記下部固定ブロックに対して前記電池セルの隣接する方向にオフセットして配置されていることを特徴とする電池パック。

上記（２）の構成の電池パックによれば、上部固定ブロックが下部固定ブロックに対して電池セルの隣接する方向にオフセットされているので、下段の電池セルにおける上部固定ブロックに上段の電池セルにおける下部固定ブロックを固定具で固定する際、上段の電池セルにおける上部固定ブロックが固定作業の邪魔になり難い。

（３） 上記（１）又は（２）の構成の電池パックであって、前記固定具が固定ボルトからなり、前記下部固定ブロックには前記固定ボルトが挿通される透孔が穿設され、前記上部固定ブロックの上面には前記固定ボルトが螺合される雌ねじ孔が開口されることを特徴とする電池パック。

上記（３）の構成の電池パックによれば、固定ボルトによって上部固定ブロックと下部固定ブロックとを容易に固定することができ、組立作業性が向上する。

本発明に係る電池パックによれば、複数の電池セルを多段化して高密度配置できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

本発明の一実施形態に係る電池パックの全体斜視図である。 図１に示した電池パックの要部拡大正面図である。 図１に示した電池パックの正面図である。 本発明の比較例に係る電池パックを説明するための正面図である。 図４に示した電池パックの要部拡大正面図である。 従来の電池パックの全体斜視図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る電池パック１１は、複数の電池セル１３と、電池セル１３にそれぞれ突設されたボルト挿通ブロック（下部固定ブロック）１５及びボルト固定ブロック（上部固定ブロック）１７と、これらボルト挿通ブロック１５及びボルト固定ブロック１７を一体に固定する固定ボルト（固定具）２７と、を有し、ケース１９に収容されている。

ケース１９は、例えば合成樹脂材からなり、直方体の箱状に形成される。ケース１９は、少なくとも上方が開放される上部開口２１を有する。上部開口２１は、蓋２２により覆われる。ケース１９は、上部開口２１に通じる内方が電池セル収容空間２３となる。電池セル収容空間２３には、複数の電池セル１３が、水平方向（図３の左右方向）に隣接して並べられるとともに上下方向にも２段に並べられて収容される。

本実施形態において、複数の電池セル１３は、図３に示すように、水平方向に複数（図示例では下段８つ、上段７つ）が並べられ、且つ上下方向に多段（図示例では２段）で配列される。各電池セル１３は、横幅Ｗ（図２参照）の小さい略直方体状に形成される。複数の電池セル１３は、ケース１９の長手方向（図３の左右方向）が横幅Ｗの方向となるように、所定の間隙ｄ（図３参照）をもって離間して収容される。

ケース１９の底板２５（図２，３参照）には、上方に向かって突出する複数の固定ブロック３０が設けられている。固定ブロック３０は、ケース１９の長手方向に沿って手前側と奥側に二列に配列されている。図中手前側の固定ブロック３０は、一つの電池セル１３に対して一対の固定ブロック３０が使用され、図中奥側の固定ブロック３０（図示せず）は、一つの電池セル１３に対して一つの固定ブロック３０が使用される。つまり、図中手前側の固定ブロック３０は、電池セル１３に応じた複数対の固定ブロック３０が配置されている。固定ブロック３０の上面には、雌ねじ孔（図示せず）が開口する。雌ねじ孔には、後述の固定ボルト２７が螺合される。

電池セル１３は、略直方体状の外装缶に被覆される。電池セル１３には、リチウムイオン二次電池等が利用できる。また、ニッケル電池等の他、一次電池としてもよい。複数の電池セル１３は、直列に電気的に接続される。電池セル１３は、電池パック１１の端部で制御回路（図示略）に接続される。制御回路は、それぞれの電池セル１３の電圧、電流、温度等を測定し、電池容量及び必要充放電量等を決定して、充放電等の制御を行う。

電池セル１３は、電池セル１３の並び方向に沿った電池セル側面２９ａの一方の隣接電池セル側の第１縁部３１に、負極である第１電極端子片４１が突設される。第１電極端子片４１は、電池セル側面２９ａと直交する短冊状に形成される。
また、電池セル１３は、電池セル側面２９ａの他方の隣接電池セル側の第２縁部３３に、正極である第２電極端子片４３が突設される。第２電極端子片４３は、電池セル側面２９ａと平行な方向に延びる側面平行片４５と、電池セル側面２９ａと直交する方向に延びる側面垂直片４７とを有する断面Ｌ字状に形成される（図２参照）。これにより、複数の電池セル１３は、電池セル１３の隣接する方向である横幅Ｗの方向に並べられることで、正極である第２電極端子片４３の先端部と負極である第１電極端子片４１の先端部とを重ね合わせて直列に電気的接続することができる。隣接する電池セル１３間の第１電極端子片４１と第２電極端子片４３とは、図示しない連結ボルトで締結したり、導電性クリップで挟持したりすることにより確実に電気的接続される。

図１に示すように、手前側の電池セル側面２９ａの下部には、水平方向に離間して一対のボルト挿通ブロック１５が突設され、奥側の電池セル側面２９ｂの下部には、一つのボルト挿通ブロック１５（図示せず）が突設される。ボルト挿通ブロック１５には、固定具である固定ボルト２７が挿通される透孔（図示略）が穿設されている。このボルト挿通ブロック１５は、底板２５に設けられた固定ブロック３０にそれぞれ一致する。電池セル１３は、底板２５の固定ブロック３０に対応するボルト挿通ブロック１５を載置し、透孔に挿通した固定ボルト２７を固定ブロック３０の雌ねじ孔に螺合することで、ケース１９に締結固定される。

なお、本実施形態では、電池セル１３のボルト挿通ブロック１５が固定ボルト２７によって固定ブロック３０に締結される例を説明するが、ボルト挿通ブロック１５と固定ブロック３０とは、固定ボルト２７以外の締結手段で固定されてもよい。

更に、手前側の電池セル側面２９ａの上部には、水平方向に離間して一対のボルト固定ブロック１７が突設され、奥側の電池セル側面２９ｂの上部には、一つのボルト固定ブロック１７が突設されている。一対のボルト固定ブロック１７は、水平方向に所定のピッチＰ（図２参照）で離間して配置される。このピッチＰは、上段で隣接する左右一方（図２の左方）の電池セル１３の左右他方（図２の右方）のボルト挿通ブロック１５と、上段で隣接する左右他方（図２の右方）の電池セル１３の左右一方（図２の左方）のボルト挿通ブロック１５との間隔Ｋとが同一になるように設定されている。このボルト固定ブロック１７の上面には、雌ねじ孔１８（図１参照）が形成されている。

電池セル側面２９ａに突設される一対のボルト固定ブロック１７は、一対のボルト挿通ブロック１５に対して電池セル１３の隣接する方向（横幅Ｗの方向）にオフセットして配置されている。また、電池セル側面２９ｂに突設されるボルト固定ブロック１７も、下部のボルト挿通ブロック１５に対して電池セル１３の隣接する方向にオフセットして配置されている。

図２及び図３に示すように、下段の電池セル１３は、底板２５の固定ブロック３０にボルト挿通ブロック１５が固定ボルト２７で締結されて、ケース１９に固定される。下段の隣合う２個の電池セル１３における隣接した２つのボルト固定ブロック１７と、上段の電池セル１３における一対のボルト挿通ブロック１５とが、それぞれ固定ボルト２７により一体に固定される。従って、図３に示すように、上段の１つの電池セル１３は、下段で隣合う２個の電池セル１３に跨って配置されており、下段の電池セル１３の２個が上段の電池セル１３の１個を支える千鳥配列された状態で、水平方向に並べられるとともに上下方向に二段に並べられた複数の電池セル１３が、固定ボルト２７を介して一体に連結固定される。

次に、上記構成を有する電池パック１１の作用を説明する。
本実施形態に係る電池パック１１によれば、下段の電池セル１３の２個が上段の電池セル１３の１個を支える千鳥配列された状態で、水平方向に並べられるとともに上下方向に二段に並べられた複数の電池セル１３が、固定ボルト２７を介して一体に連結固定される。そこで、複数の電池セル１３を水平方向に並べるとともに上下方向に二段に容易に並べることができ、高密度配置が可能となる。また、全ての電池セル１３が固定ボルト２７により一体に連結された電池パック１１は、底板２５に設けられた固定ブロック３０を介してケース１９に締結固定されており、個々の電池パック１１が個別に振動することがないので、耐震性を高めることができる。

次に、図４及び図５に示した比較例に係る電池パック１１Ａを参照しながら本実施形態に係る電池パック１１の作用を明確にする。なお、上記実施形態の電池パック１１と同様の構成部材については、同符号を付して詳細な説明は省略する。
図４及び図５に示す電池パック１１Ａは、下段の電池セル１３が、底板２５の固定ブロック３０にボルト挿通ブロック１５が固定ボルト２７で締結されて、ケース１９に固定される。下段の各電池セル１３において水平方向に所定のピッチＰ（図５参照）で離間して配置される一対のボルト固定ブロック１７と、上段の電池セル１３における一対のボルト挿通ブロック１５とが、それぞれ固定ボルト２７により一体に固定される。従って、上段の各電池セル１３は、下段の各電池セル１３の上に乗せた状態で固定されており、
上段の電池セル１３と下段の電池セル１３とがそれぞれ対をなして底板２５に設けられた固定ブロック３０を介してケース１９に締結固定される。
本比較例の電池パック１１Ａの場合、二段に連結された２個の電池セル１３は重心が高くなり、それぞれ二段に連結されて隣接する電池セル１３同士は相互に固定されていない。そこで、電池パック１１Ａは、個別に振動が生じ易くなり、本実施形態の電池パック１１に比べて振動に弱い。

また、本実施形態の電池パック１１では、一対のボルト固定ブロック１７が、一対のボルト挿通ブロック１５に対して電池セル１３の隣接する方向にオフセットして配置されている。そこで、底板２５に設けられた固定ブロック３０に下段の電池セル１３におけるボルト挿通ブロック１５を固定ボルト２７でボルト締めする際や、下段の電池セル１３におけるボルト固定ブロック１７に上段の電池セル１３におけるボルト挿通ブロック１５を固定ボルト２７でボルト締めする際に、各電池セル１３におけるボルト固定ブロック１７が締付工具に干渉することはなく、締結固定作業の邪魔になり難い。

また、本実施形態の電池パック１１では、ボルト固定ブロック１７とボルト挿通ブロック１５とを一体に固定する固定具が固定ボルト２７からなり、ボルト挿通ブロック１５には固定ボルト２７が挿通される透孔が穿設され、ボルト固定ブロック１７の上面には固定ボルト２７が螺合される雌ねじ孔１８が開口されている。そこで、固定ボルト２７によってボルト固定ブロック１７とボルト挿通ブロック１５とを容易に固定することができ、組立作業性が向上する。

従って、本実施形態に係る電池パック１１によれば、複数の電池セル１３を多段化して高密度配置できる。

１１…電池パック
１３…電池セル
１５…ボルト挿通ブロック（下部固定ブロック）
１７…ボルト固定ブロック（上部固定ブロック）
１９…ケース
２５…底板
２７…固定ボルト（固定具）
２９ａ，２９ｂ…電池セル側面

Claims (3)

1. 水平方向に隣接して並べられるとともに上下方向にも多段に並べられる複数の電池セルと、
   前記電池セルの並び方向に沿った電池セル側面の下部に水平方向に離間して突設される一対の下部固定ブロックと、
   前記電池セル側面の上部に水平方向に離間して突設される一対の上部固定ブロックと、
   下段の隣合う２個の前記電池セルにおける隣接した２つの前記上部固定ブロックと、上段の前記電池セルにおける一対の前記下部固定ブロックとをそれぞれ一体に固定する固定具と、
   を備えることを特徴とする電池パック。
2. 一対の前記上部固定ブロックが、一対の前記下部固定ブロックに対して前記電池セルの隣接する方向にオフセットして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。
3. 前記固定具が固定ボルトからなり、
   前記下部固定ブロックには前記固定ボルトが挿通される透孔が穿設され、
   前記上部固定ブロックの上面には前記固定ボルトが螺合される雌ねじ孔が開口されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック。

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