JP2016213104A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジング内に電池セルを収容してなる電池モジュールを用いる場合でも、簡単な構成で電池セルの放熱性を確保できる電池パックを提供する。
【解決手段】電池パック１は、筐体２内に電池モジュール３を収容してなる電池パック１であって、電池モジュール３は、複数の電池セル１１と弾性体１２とを配列してなる配列体１３をハウジング１４内に収容して構成され、ハウジング１４は、配列体１３における電池セル１１の配列方向に交差する方向に開口面２３を有し、開口面２３が筐体２の壁部４側を向き、開口面２３において配列体１３が筐体２の底面２１に接するようにハウジング１４が筐体２に固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池パックに関する。

電池パックは、例えば特許文献１に開示されているように、筐体内に複数の電池モジュールを収容することによって構成されている。この従来の構成では、一対のブラケットが用いられ、ボルト締めによって電池モジュールが筐体の内壁面に固定されている。また、電池モジュールを構成する電池セルは、例えば特許文献２に記載の電池のようにハウジング内に収容される場合がある。この従来の構成では、ハウジング内に弾性スペーサを配置することで、ハウジング内の電池群に加わる外圧のばらつきを抑えている。

特開２０１４−１２０３４０号公報 実開昭５９−１０１３５５号公報

ハウジング内に電池セルを収容してなる電池モジュールを筐体に固定して電池パックを構成する場合、ハウジングによって電池モジュールの耐衝撃性を向上できる一方、電池モジュールに含まれる電池セルの放熱性の確保が課題となる。また、電池パックでは、筐体内に複数の電池モジュールが収容されるので、レイアウトが制限されないように電池モジュールの構成の複雑化を避ける必要もある。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、ハウジング内に電池セルを収容してなる電池モジュールを用いる場合でも、簡単な構成で電池セルの放熱性を確保できる電池パックを提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明の一側面に係る電池パックは、筐体内に電池モジュールを収容してなる電池パックであって、電池モジュールは、複数の電池セルと弾性体とを配列してなる配列体をハウジング内に収容して構成され、ハウジングは、配列体における電池セルの配列方向に交差する方向に開口面を有し、開口面が筐体の壁面側を向き、開口面において配列体が筐体の壁面に接するようにハウジングが筐体に固定されている。

この電池パックでは、配列体が収容されたハウジングにおいて、配列体における電池セルの配列方向に交差する方向に開口面が設けられている。そして、開口面が筐体の壁面側を向くようにハウジングが筐体に固定され、開口面において配列体が筐体の壁面に接した状態となっている。このように、配列体と筐体の壁面とが接する構成により、筐体の壁面を介して配列体の各電池セルの熱を効率的に放熱できる。また、この構成は、ハウジングに開口面を設けることで実現できるので、構成の複雑化も回避できる。したがって、筐体内での電池モジュールのレイアウトが制限されることもない。

また、配列体は、開口面側に弾性体を有し、当該弾性体を介して筐体の壁面に接していてもよい。この場合、弾性体を介することで、配列体と筐体の壁面との間に隙間が生じることを抑制できる。これにより、配列体と筐体の壁面との間の熱伝導が空気層などによって阻害されることが抑制され、電池セルの放熱性を一層確保できる。

また、ハウジングは、配列体を挟んで開口面の反対面側に壁面を有し、配列体は、開口面の反対面側に弾性体を有し、当該弾性体を介してハウジングの壁面に接していてもよい。この場合、弾性体によってハウジングと配列体との間のがたつきを抑えることが可能となる。

本発明の一側面によれば、ハウジング内に電池セルを収容してなる電池モジュールを用いる場合でも、簡単な構成で電池セルの放熱性を確保できる。

本発明の一実施形態に係る電池パックの構成を示す要部拡大断面図である。 本発明の変形例に係る電池パックの構成を示す要部拡大断面図である。 本発明の別の変形例に係る電池パックの構成を示す要部拡大断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一側面に係る電池パックの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電池パックの構成を示す要部拡大断面図である。

図１に示すように、電池パック１は、筐体２内に複数の電池モジュール３が収容されることによって構成されている。電池パック１は、例えばフォークリフトのバッテリーとして機能する蓄電装置である。また、電池パック１は、フォークリフトのカウンタウエイトとしても機能し、カウンタウエイトとしての重量を調整するために、筐体２の外側に追加のウエイト部材が固定されていてもよい。なお、図１では、筐体２の内部の電池モジュール３及び電池モジュール３の固定構造のみを図示しており、配線及び制御機器等の他の部材を省略している。

筐体２は、例えば鉄などの金属材料によって形成され、略直方体の箱状をなしている。筐体２の内部は、複数の電池モジュール３、配線、制御機器等の配置空間となっている。筐体２は、例えば一部が開口する本体部と蓋部とによって形成され、配置空間内の気密性及び水密性が保たれるように蓋部が本体部の開口に対して取り付けられている。筐体２の壁部４の内面（壁面）４ａ側には、電池モジュール３の固定に用いるネジ部材２４（後述）が螺合されるネジ孔５が所定の位置に設けられている。

電池モジュール３は、複数（本実施形態では７体）の電池セル１１と弾性体１２とを配列してなる配列体１３と、配列体１３を収容するハウジング１４とによって構成されている。電池セル１１は、例えばリチウムイオン二次電池である。電池セル１１は、略直方体をなす中空のケース１５内に電極組立体及び電解液を収容してなる。電極組立体は、正極、負極、及びセパレータの積層体によって形成されている。本実施形態では、例えば袋状のセパレータによって包まれた正極と負極とを交互に積層して電極組立体が形成されている。

ケース１５の頂面には、正極端子及び負極端子が設けられている。配列体１３において隣り合う電池セル１１，１１は、極性の異なる端子が隣り合うように配列され、バスバーによって極性の異なる端子同士を結合することによって電気的に直列に接続されている。

弾性体１２は、配列体１３の各電池セル１１に拘束荷重を付加する部材である。また、弾性体１２は、電池セル１１に膨張が生じた場合などに、拘束荷重による電池セル１１の破損を防止する部材である。弾性体１２は、例えばウレタン製のゴムスポンジによって矩形の板状に形成され、配列体１３における配列方向の一端側の端部に配置されている。弾性体１２の形成材料としては、例えばエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム、シリコンゴムなどが挙げられる。

ハウジング１４は、配列体１３を保護すると共に、配列体１３を筐体２に固定する部材である。ハウジング１４は、配列体１３の形状に対応する略直方体の箱状の本体部１６と、筐体２への固定に用いられる一対のブラケット１７，１７とを有している。本体部１６及びブラケット１７，１７は、例えば鉄などを鋳造することによって一体的に形成されている。

本体部１６は、底面（壁面）２１と、長手方向の一対の端面２２，２２と、幅方向（図１の奥行方向）の一対の側面（不図示）とを有している。本体部１６は、配列体１３における電池セル１１の配列方向に交差する方向に開口面２３を有している。本実施形態では、底面２１の対向面側の略全面が開口面２３となっている。このため、各電池セル１１の正極端子及び負極端子を図１の奥行方向に向けた状態で配列体１３を本体部１６内に収容すると、配列体１３の一側面（配列方向の端面に交差する側面の一方）１３ａ側の全体が開口面２３から露出するようになっている。

ブラケット１７は、本体部１６における長手方向の端面２２の外面側において、開口面２３側の縁部に形成されている。ブラケット１７には、電池モジュール３の固定に用いるネジ部材２４が挿通する挿通孔２５が設けられている。筐体２の壁部４のネジ孔５とブラケット１７の挿通孔２５とを位置合わせし、挿通孔２５を通したネジ部材２４をネジ孔５に螺合することにより、ハウジング１４が筐体２の壁部４の内面４ａに固定されている。

続いて、上述した電池パック１における筐体２と電池モジュール３との固定構造について更に詳細に説明する。

筐体２と電池モジュール３との固定にあたって、図１に示すように、配列体１３には、シート状の弾性体３１が設けられている。弾性体３１は、例えば配列体１３の弾性体１２と同様に、例えばエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム、シリコンゴムなどによって形成されている。弾性体３１は、例えば開口面２３の形状と同寸法の長方形状をなしており、配列体１３の一側面１３ａの略全面と、他側面１３ｂの略全面とを覆うようにそれぞれ配置されている。なお、弾性体３１と配列体１３の一側面１３ａ及び他側面１３ｂとは、接着等によって固定されていてもよい。

弾性体３１を有する配列体１３は、例えば各電池セル１１の正極端子及び負極端子が図１における奥行方向手前側を向くようにしてハウジング１４の本体部１６内に収容されている。ハウジング１４に配列体１３を収容する際、弾性体１２が配列方向に所定量圧縮され、開口面２３から本体部１６内への配列体１３の配置が許容される。また、弾性体１２の反発力によって、配列体１３の各電池セル１１に対して配列方向に拘束荷重が付加される。

収容状態において、配列体１３の一側面１３ａに設けられた弾性体３１は、ハウジング１４の開口面２３と略面一に位置し、他側面１３ｂに設けられた弾性体３１は、ハウジング１４の底面２１の内面２１ａ側に当接する。この状態で、開口面２３が筐体２の壁部４の内面４ａ側を向くようにハウジング１４が内面４ａに対して配置され、ネジ部材２４を挿通孔２５を通してネジ孔５に螺合することによってブラケット１７が筐体２の壁部４に固定される。これにより、電池パック１では、配列体１３の一側面１３ａが開口面２３において弾性体３１を介して筐体２の壁部４の内面４ａに接した状態となっており、配列体１３の他側面１３ｂが弾性体３１を介してハウジング１４の底面２１の内面２１ａ側に接した状態となっている。

以上説明したように、電池パック１では、配列体１３が収容されたハウジング１４において、配列体１３における電池セル１１の配列方向に交差する方向に開口面２３が設けられている。そして、開口面２３が筐体２の壁部４の内面４ａ側を向くようにハウジング１４が筐体２に固定され、開口面２３において配列体１３が内面４ａに接した状態となっている。このように、配列体１３と筐体２の壁部４の内面４ａとが接する構成により、筐体２の壁部４を介して配列体１３の各電池セル１１の熱を効率的に放熱できる。また、この構成は、ハウジング１４に開口面２３を設けることで実現できるので、構成の複雑化も回避できる。したがって、筐体２内での電池モジュール３のレイアウトが制限されることもない。

また、電池パック１では、配列体１３の一側面１３ａ及び他側面１３ｂに弾性体３１が設けられている。そして、配列体１３は、弾性体３１を介して筐体２の壁部４の内面４ａに接すると共に、弾性体３１を介してハウジング１４の底面２１の内面２１ａに接している。このように、弾性体３１を介して配列体１３が筐体２の壁部４の内面４ａに接することで、配列体１３と筐体２の壁部４との間に隙間が生じることを抑制できる。この場合、配列体１３と筐体２の壁部４との間の熱伝導が空気層などによって阻害されることが抑制され、電池セル１１の放熱性を一層確保できる。

また、弾性体３１を介して配列体１３がハウジング１４の底面２１の内面２１ａに接することで、ハウジング１４と配列体１３との間のがたつきを抑えることが可能となる。本実施形態のように、鉄などを鋳造してハウジング１４を形成する場合、底面２１の内面２１ａの平坦度が十分に得られないことがある。したがって、弾性体３１を用いてハウジング１４と配列体１３との間のがたつきを抑えることが特に有効となる。

なお、弾性体３１を用いる場合、ブラケット１７が筐体２の壁部４に固定される際のネジ部材２４の締結力によって弾性体３１が厚み方向に所定量圧縮されることが好適である。この場合、弾性体３１の反発力によって弾性体３１と内面４ａとが密着するので、配列体１３と筐体２の壁部４との間に隙間が生じることを一層確実に抑制できる。また、弾性体３１の反発力によって弾性体３１と底面２１とが密着するので、ハウジング１４と配列体１３との間のがたつきを一層確実に抑えることができる。

また、本実施形態では、弾性体３１が配列体１３の一側面１３ａの略全面及び他側面１３ｂの略全面を覆うように配置されている。すなわち、弾性体３１は、配列体１３における各電池セル１１のケース１５の側面と、弾性体１２の側面とをいずれも覆うように配置されている。このような構成により、配列体１３の各電池セル１１が配列方向に膨張し、弾性体１２に圧縮が生じた場合でも、膨張した電池セル１１（特に弾性体１２に隣接する電池セル１１）と、筐体２の壁部４の内面４ａ及びハウジング１４の底面２１の内面２１ａとの間に弾性体３１を位置させることが可能となり、上述した作用効果を維持できる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、配列体１３の一側面１３ａ側及び他側面１３ｂ側に弾性体３１を配置しているが、例えば図２に示すように、一側面１３ａには弾性体３１を設けず、他側面１３ｂのみに弾性体３１を設けるようにしてもよい。この場合、他側面１３ｂの弾性体３１によってハウジング１４と配列体１３との間のがたつきを抑えることができる。また、他側面１３ｂの弾性体３１が厚さ方向に圧縮することで、弾性体３１の反発力によって配列体１３が筐体２の壁部４側に付勢される。これにより、配列体１３が筐体２の壁部４に押し付けられて密着するので、電池セル１１の放熱性を十分に確保できる。

また、例えば図３に示すように、他側面１３ｂには弾性体３１を設けず、一側面１３ａのみに弾性体３１を設けるようにしてもよい。この場合、一側面１３ａの弾性体３１によって配列体１３と筐体２の壁部４との間に隙間が生じることを抑制でき、電池セル１１の放熱性を十分に確保できる。また、一側面１３ａの弾性体３１が厚さ方向に圧縮することで、弾性体３１の反発力によって配列体１３がハウジング１４の底面２１側に付勢される。これにより、配列体１３が筐体２の底面２１に押し付けられて密着するので、ハウジング１４と配列体１３との間のがたつきを抑えることができる。

いずれの形態においても、配列体１３において隣り合う電池セル１１，１１の間には、電池セル１１の放熱効率を向上させるために、伝熱プレートを介在させてもよい。また、配列体１３における弾性体１２の配列位置は、配列端でなくてもよく、いずれかの電池セル１１，１１間に配置してもよい。また、弾性体１２を複数配列させてもよい。さらに、ハウジング１４は、幅方向（図１の奥行方向）の一対の側面の一方側又は双方側が開口面となっていてもよい。

１…電池パック、２…筐体、３…電池モジュール、４ａ…内面（筐体の壁面）、１１…電池セル、１２…弾性体、１３…配列体、１４…ハウジング、２１…底面（ハウジングの壁面）２３…開口面、３１…弾性体。

Claims (3)

1. 筐体内に電池モジュールを収容してなる電池パックであって、
   前記電池モジュールは、複数の電池セルと弾性体とを配列してなる配列体をハウジング内に収容して構成され、
   前記ハウジングは、前記配列体における前記電池セルの配列方向に交差する方向に開口面を有し、
   前記開口面が前記筐体の壁面側を向き、前記開口面において前記配列体が前記筐体の前記壁面に接するように前記ハウジングが前記筐体に固定されている電池パック。
2. 前記配列体は、前記開口面側に弾性体を有し、当該弾性体を介して前記筐体の前記壁面に接している請求項１記載の電池パック。
3. 前記ハウジングは、前記配列体を挟んで前記開口面の反対面側に壁面を有し、
   前記配列体は、前記開口面の反対面側に弾性体を有し、当該弾性体を介して前記ハウジングの前記壁面に接している請求項１又は２記載の電池パック。

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