JP2022121941A - 電池パック - Google Patents

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Abstract

【課題】電池パックの蓋部を開けた際に蓄電モジュールからの電力供給が確実に遮断されるようにして信頼性をさらに向上させる。【解決手段】開閉機構は、蓄電モジュール１０からの電力供給経路に設けられている。開閉機構は、第１導体１３１と、第２導体１３２とを含む。第１導体１３１は、底部１００上に設けられ、蓄電モジュール１０に電気的に接続されている。第２導体１３２は、蓋部１１０の底部１００側に設けられ、第１導体１３１に接離可能である。蓋部１１０が底部１００に取り付けられた状態において、第１導体１３１と第２導体１３２とが接触して開閉機構が閉じられることによって、電力供給経路を通じて蓄電モジュール１０から電力が供給される。蓋部１１０が底部１００から取り外された状態において、第１導体１３１と第２導体１３２とが離間して開閉機構が開かれることによって、電力供給経路を通じた蓄電モジュール１０からの電力供給が遮断される。【選択図】図３

Description

本技術は、電池パックに関する。
バッテリーパックの構成を開示した先行文献として、特開２０１６－１６２６１９号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載されたバッテリーパックは、基台と、カバー部材とを備える。基台は、バッテリーおよび電気回路を支持する。カバー部材には、高電圧遮断器が設けられている。基台には、高電圧遮断器に対応する位置に開閉機構が設けられている。カバー部材が基台に取り付けられる際、高電圧遮断器が開閉機構に差し込まれることにより電気回路とバッテリーとが接続される。カバー部材が基台から取り外される際、高電圧遮断器が開閉機構から引き抜かれることにより電気回路とバッテリーとの接続が解除される。
特開２０１６－１６２６１９号公報
特許文献１に記載されたバッテリーパックにおいては、電池パックの蓋部を開けた際に蓄電モジュールからの電力供給が確実に遮断されるようにして信頼性をさらに向上できる余地がある。
本技術は、上記の課題を解決するためになされたものであって、電池パックの蓋部を開けた際に蓄電モジュールからの電力供給が確実に遮断されるようにして信頼性をさらに向上させることができる、電池パックを提供することを目的とする。
本技術に基づく電池パックは、底部と、蓋部と、開閉機構とを備える。上記底部には、蓄電モジュールが載置されている。上記蓋部は、上記底部に着脱可能に取り付けられ、上記底部との間に蓄電モジュールを収容する。開閉機構は、蓄電モジュールからの電力供給経路に設けられている。開閉機構は、第１導体と、第２導体とを含む。第１導体は、上記底部上に設けられ、蓄電モジュールに電気的に接続されている。第２導体は、上記蓋部の底部側に設けられ、第１導体に接離可能である。上記蓋部が上記底部に取り付けられた状態において、第１導体と第２導体とが接触して開閉機構が閉じられることによって、電力供給経路を通じて蓄電モジュールから電力が供給される。上記蓋部が上記底部から取り外された状態において、第１導体と第２導体とが離間して開閉機構が開かれることによって、電力供給経路を通じた蓄電モジュールからの電力供給が遮断される。
本技術によれば、電池パックの蓋部を開けた際に蓄電モジュールからの電力供給が確実に遮断されるようにして信頼性をさらに向上させることができる。
本技術の実施の形態１に係る電池パックの構成を示す斜視図である。 図１に示す電池パックのＩＩ部を拡大して示す斜視図である。 図１の電池パックをＩＩＩ－ＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。 本技術の実施の形態１に係る電池パックにおいて蓋部が底部に取り付けられた状態を示す断面図である。 本技術の実施の形態２に係る電池パックの構成を示す斜視図である。 図５の電池パックをＶＩ－ＶＩ線矢印方向から見た断面図である。 本技術の実施の形態２に係る電池パックにおいて蓋部が底部に取り付けられた状態を示す断面図である。 本技術の実施の形態３に係る電池パックの構成を示す断面図である。
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。
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。
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。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。
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。
本明細書において、「蓄電セル」ないし「蓄電モジュール」は、電池セルないし電池モジュールに限定されず、キャパシタセルないしキャパシタモジュールを含み得る。
(実施の形態１)
図１は、本技術の実施の形態１に係る電池パックの構成を示す斜視図である。図２は、図１に示す電池パックのＩＩ部を拡大して示す斜視図である。図３は、図１の電池パックをＩＩＩ－ＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。なお、図２において、蓋部を透視して示している。
図１～図３に示すように、本技術の実施の形態１に係る電池パック１は、蓄電モジュール１０と、底部１００と、蓋部１１０と、開閉機構とを備える。本実施の形態における電池パック１は、コネクタ１０４と、バスバー１３５とをさらに備える。
本技術の実施の形態１に係る蓄電モジュール１０は、たとえば、車載用電池モジュールである。蓄電モジュール１０からの電力は、たとえば、車両構成のうち比較的高い電圧または大きい電流を必要とする車両の駆動用モータなどへ供給される。
図１に示すように、本実施の形態における蓄電モジュール１０は、電池パック１の内部に４つ設けられている。ただし、電池パック１は、少なくとも１つの蓄電モジュール１０を備えていればよい。４つの蓄電モジュール１０は、開閉機構およびバスバー１３５を通じて直列に接続可能に配置されている。開閉機構およびバスバー１３５は、蓄電モジュール１０の電力供給経路の一部を構成している。蓄電モジュール１０は、図示しない絶縁シートによって、底部１００と絶縁されている。
底部１００は、下面部１０１と、側面部１０２と、フランジ部１０３とを含む。底部１００は、たとえば、アルミニウムまたは鉄により構成されている。
図１および図３に示すように、底部１００における下面部１０１には、蓄電モジュール１０が載置されている。側面部１０２は、下面部１０１の外周から立設されている。側面部１０２には、バスバー１３５が接続されるコネクタ１０４が設けられている。フランジ部１０３は、側面部１０２の上部の縁から外側へ下面部１０１と略平行な方向に延在している。
蓋部１１０は、底部１００に着脱可能に取り付けられている。蓋部１１０は、上面部１１１と、側面部１１２と、フランジ部１１３とを含む。蓋部１１０は、たとえば、アルミニウム、鉄または樹脂により構成されている。
図３に示すように、底部１００のフランジ部１０３と蓋部１１０のフランジ部１１３とが接した状態において、上面部１１１は、下面部１０１に略平行に位置している。図２および図３に示すように、上面部１１１には、矩形形状の開口部１１４が設けられている。側面部１１２は、上面部１１１の外周から底部１００に向かって立設されている。フランジ部１０３は、側面部１０２の下方の縁から外側へ上面部１１１と略平行な方向に延在している。蓋部１１０は、フランジ部１０３およびフランジ部１１３を接触させた状態で図示しないボルト締結などの公知の締結方法により底部１００に取り付け可能に構成されている。
蓋部１１０の上面部１１１の開口部１１４には、樹脂ケース１２０が取り付けられている。樹脂ケース１２０は、樹脂ケース１２０の一部が開口部１１４に挿入された状態で、図示しないボルト締結などの公知の締結方法により上面部１１１に固定されている。
樹脂ケース１２０は、板状部材１２１と、筒状部材１２２とを含む。板状部材１２１は、上面部１１１の底部１００側とは反対側の面上に配置されている。筒状部材１２２は、有底角筒形状を有し、板状部材１２１の底部１００側の面に接続されている。板状部材１２１と筒状部材１２２とは、一体成形されていてもよい。筒状部材１２２は、開口部１１４に挿入されている。この構成により、樹脂ケース１２０は、蓋部１１０の底部１００側とは反対側から蓋部１１０に対して着脱可能である。
開閉機構は、蓄電モジュール１０からの電力供給経路に設けられている。具体的には、本実施の形態における開閉機構は、互いに直列に接続された２つの蓄電モジュール１０と、互いに直列に接続された２つの蓄電モジュール１０との間に設けられている。
開閉機構は、第１導体１３１と、第２導体１３２とを含む。本実施の形態における開閉機構は、弾性体１３３をさらに含む。
第１導体１３１は、底部１００上に設けられている。具体的には、第１導体１３１は、底部１００の下面部１０１に載置された絶縁部材１３４上に設けられている。第１導体１３１は、第２導体１３２と接触する接触面部１３１ｔを有している。
第１導体１３１は、蓄電モジュール１０に電気的に接続されている。第１導体１３１は、たとえば、銅またはアルミニウムにより構成されている。本実施の形態においては、２つの第１導体１３１が設けられている。２つの第１導体１３１のうちの一方の第１導体１３１ａは、開閉機構によって互いに直列に接続される２つの蓄電モジュール１０のうちの一方の蓄電モジュール１０と電気的に接続されている。２つの第１導体１３１のうちの他方の第１導体１３１ｂは、開閉機構によって互いに直列に接続される２つの蓄電モジュール１０のうちの他方の蓄電モジュール１０と電気的に接続されている。図１および図３に示すように、蓋部１１０が底部１００に取り付けられていない状態では、一方の第１導体１３１ａと他方の第１導体１３１ｂとは互いに電気的に接続されていない。
第２導体１３２は、蓋部１１０の底部１００側に設けられている。具体的には、第２導体１３２は、筒状部材１２２の内側において筒状部材１２２の底面と対向するように設けられている。第２導体１３２は、第１導体１３１に接離可能に設けられている。具体的には、蓋部１１０が底部１００に取り付けられた状態では、第２導体１３２は第１導体１３１に接触し、蓋部１１０が底部１００から取り外された状態では、第２導体１３２は第１導体１３１から離れている。第２導体１３２は、たとえば、銅またはアルミニウムにより構成されている。
第２導体１３２は、弾性体１３３および樹脂ケース１２０を介して蓋部１１０に取り付けられている。弾性体１３３の一端は、筒状部材１２２の底面に接続されており、弾性体１３３の他端は、第２導体１３２に接続されている。弾性体１３３は、第２導体１３２が筒状部材１２２の内側において筒状部材１２２の軸方向に移動可能なように、伸縮することができる。本実施の形態においては、第２導体１３２が２つの接触面部１３１ｔと接する位置の反対側の位置に２つの弾性体１３３が接続されているが、弾性体１３３の数量は１つでもよい。弾性体１３３は、たとえば、ばねである。なお、弾性体１３３は、ばねに限定されず、ゴムなどの高弾性率を有する部材であってもよい。
以下、本技術の実施の形態１に係る電池パック１が備える開閉機構の動作について説明する。
図４は、本技術の実施の形態１に係る電池パックにおいて蓋部が底部に取り付けられた状態を示す断面図である。図４に示すように、フランジ部１０３とフランジ部１１３とが重ね合わされて蓋部１１０が底部１００に取り付けられた状態において、底部１００と蓋部１１０との間に蓄電モジュール１０が収容される。
底部１００に蓋部１１０が取り付けられる際に、第２導体１３２は、一方の第１導体１３１ａおよび他方の第１導体１３１ｂの各々の接触面部１３１ｔに当接する。その結果、一方の第１導体１３１ａと他方の第１導体１３１ｂとが第２導体１３２を介して互いに電気的に接続される。このとき、弾性体１３３は、第２導体１３２から押圧されて縮む。
蓋部１１０が底部１００に取り付けられた状態において、第１導体１３１と第２導体１３２とが接触して開閉機構が閉じられることによって、電力供給経路を通じて蓄電モジュール１０から電力が供給される。この状態において、弾性体１３３は、蓋部１１０と第２導体１３２との間で圧縮されている。
開閉機構が閉じて直列に接続された４つの蓄電モジュール１０の両端に接続されているバスバー１３５は、図１に示すように、コネクタ１０４にそれぞれ接続されている。蓄電モジュール１０からの電力は、コネクタ１０４を経由して電池パック１の外部に供給される。
一方、図３に示すように、蓋部１１０が底部１００から取り外された状態において、第１導体１３１と第２導体１３２とが離間して開閉機構が開かれることによって、電力供給経路を通じた蓄電モジュール１０からの電力供給が遮断される。
本実施の形態に係る電池パック１においては、開閉機構における第１導体１３１が底部１００に設けられ、第２導体１３２が蓋部１１０に設けられていることにより、電池パック１の蓋部１１０を開けた際に蓄電モジュール１０からの電力供給が確実に遮断されるようにして信頼性をさらに向上させることができる。
本実施の形態に係る電池パック１においては、開閉機構に弾性体１３３を設けることによって、第１導体１３１または第２導体１３２が摩耗して薄くなった場合でも、弾性体１３３の圧縮反力によって第２導体１３２を第１導体１３１に押しつけることができるため、第１導体１３１と第２導体１３２との接触を確保することができる。ひいては、電池パック１の耐久性を向上することができる。
本実施の形態に係る電池パック１においては、開閉機構における弾性体１３３をばねにすることによって、弾性体１３３の圧縮長さを長く確保できるため、蓋部１１０が底部１００に取り付けられた状態において、第１導体１３１と第２導体１３２との接触をより確保しやすくなる。
(実施の形態２)
以下、本技術の実施の形態２に係る電池パックについて説明する。本技術の実施の形態２に係る電池パック１Ａは、開閉機構の構成が本技術の実施の形態１に係る電池パック１と異なるため、本技術の実施の形態１に係る電池パック１と同様である構成については説明を繰り返さない。
図５は、本技術の実施の形態２に係る電池パックの構成を示す斜視図である。図６は、図５の電池パックをＶＩ－ＶＩ線矢印方向から見た断面図である。
図５および図６に示すように、本技術の実施の形態２に係る電池パック１Ａが備える開閉機構において、第１導体２３１および第２導体２３２のうちの一方は、筒形状を有している。本実施の形態においては、第２導体２３２が筒形状を有している。
第２導体２３２は、板部２３２ｐと、第１筒部２３２ａと、第２筒部２３２ｂとを含む。板部２３２ｐは、樹脂ケース２２０の筒状部材２２２の内側において筒状部材２２２の底面に取り付けられている。第１筒部２３２ａおよび第２筒部２３２ｂの各々は、板部２３２ｐの底部１００側に配置されている。第１筒部２３２ａは、一方の第１導体２３１ａに向いて開口している。第２筒部２３２ｂは、他方の第１導体２３１ｂに向いて開口している。
第１導体２３１および第２導体２３２のうちの他方は、第１導体２３１および第２導体２３２のうちの上記一方における筒形状の内側に挿入されて嵌合する柱形状を有している。本実施の形態においては、第１導体２３１が柱形状を有している。
本実施の形態においては、２つの第１導体２３１が設けられている。２つの第１導体２３１のうちの一方の第１導体２３１ａは、開閉機構によって互いに直列に接続される２つの蓄電モジュール１０のうちの一方の蓄電モジュール１０と電気的に接続されている。２つの第１導体２３１のうちの他方の第１導体２３１ｂは、開閉機構によって互いに直列に接続される２つの蓄電モジュール１０のうちの他方の蓄電モジュール１０と電気的に接続されている。図６に示すように、蓋部１１０が底部１００に取り付けられていない状態では、一方の第１導体２３１ａと他方の第１導体２３１ｂとは互いに電気的に接続されていない。
以下、本技術の実施の形態２に係る電池パック１Ａが備える開閉機構の動作について説明する。図７は、本技術の実施の形態２に係る電池パックにおいて蓋部が底部に取り付けられた状態を示す断面図である。
図７に示すように、底部１００に蓋部１１０が取り付けられる際に、一方の第１導体２３１ａが第１筒部２３２ａと嵌合し、かつ、他方の第１導体２３１ｂが第２筒部２３２ｂと嵌合する。その結果、一方の第１導体２３１ａと他方の第１導体２３１ｂとが第２導体２３２を介して互いに電気的に接続される。蓋部１１０が底部１００に取り付けられた状態において、第１導体２３１と第２導体２３２とが接触して開閉機構が閉じられることによって、電力供給経路を通じて蓄電モジュール１０Ａから電力が供給される。
一方、図６に示すように、蓋部１１０が底部１００から取り外された状態において、第１導体２３１と第２導体２３２とが離間して開閉機構が開かれることによって、電力供給経路を通じた蓄電モジュール１０Ａからの電力供給が遮断される。
本実施の形態に係る電池パック１Ａにおいては、開閉機構における柱形状を有する第１導体２３１が筒形状を有する第２導体２３２に挿入されて嵌合することによって、実施の形態１と比較して弾性体１３３を用いることなく部品点数を減らすことができる。
(実施の形態３)
以下、本技術の実施の形態３に係る電池パックについて説明する。本技術の実施の形態３に係る電池パック１Ｂは、底部および開閉機構の構成が本技術の実施の形態２に係る電池パック１Ａと異なるため、本技術の実施の形態２に係る電池パック１Ａと同様である構成については説明を繰り返さない。
図８は、本技術の実施の形態３に係る電池パックの構成を示す断面図である。図８に示すように、本実施の形態に係る電池パック１Ｂが備える底部３００は、緩衝材３０５をさらに備える。緩衝材３０５は、フランジ部１０３の蓋部１１０側に設けられている。
本実施の形態においては、２つの第１導体３３１が設けられている。２つの第１導体３３１のうちの一方の第１導体３３１ａは、開閉機構によって互いに直列に接続される２つの蓄電モジュール１０Ｂのうちの一方の蓄電モジュール１０Ｂと電気的に接続されている。２つの第１導体３３１のうちの他方の第１導体３３１ｂは、開閉機構によって互いに直列に接続される２つの蓄電モジュール１０Ｂのうちの他方の蓄電モジュール１０Ｂと電気的に接続されている。一方の第１導体３３１ａの柱形状は、第２導体２３２の第１筒部２３２ａに向かって先細の錐台状である。他方の第１導体３３１ｂの柱形状は、第２導体２３２の第２筒部２３２ｂに向かって先細の錐台状である。一方の第１導体３３１ａの錐面部３３１ｃは、第２導体２３２の第１筒部２３２ａの内面と接触可能である。他方の第１導体３３１ｂの錐面部３３１ｄは、第２導体２３２の第２筒部２３２ｂの内面と接触可能である。
底部３００に蓋部１１０が取り付けられる際に、一方の第１導体３３１ａの錐面部３３１ｃが第２導体２３２の第１筒部２３２ａの内面に接触し、かつ、他方の第１導体３３１ｂの錐面部３３１ｄが第２導体２３２の第２筒部２３２ｂの内面に接触する。その結果、一方の第１導体３３１ａと他方の第１導体３３１ｂとが第２導体２３２を介して互いに電気的に接続される蓋部１１０が底部３００に取り付けられる際に、緩衝材３０５が縮むことによって、第１導体３３１と第２導体２３２との接触を確保することができる。蓋部１１０が底部３００に取り付けられた状態において、第１導体３３１と第２導体２３２とが接触して開閉機構が閉じられることによって、電力供給経路を通じて蓄電モジュール１０Ｂから電力が供給される。なお、緩衝材３０５以外の材料として、たとえば、伸縮性を有するシリコーン系接着剤などの接着剤を用いてもよい。
一方、蓋部１１０が底部３００から取り外された状態において、第１導体３３１と第２導体２３２とが離間して開閉機構が開かれることによって、電力供給経路を通じた蓄電モジュール１０Ｂからの電力供給が遮断される。
本実施の形態に係る電池パック１Ｂにおいては、第１導体３３１が第２導体２３２に向かって先細の錐台状を有することによって、第２導体２３２に対する第１導体３３１の挿入性を向上させつつ電池パック１Ｂの蓋部１１０を底部３００に取り付けた際に第１導体３３１および第２導体２３２とを確実に接触させて電力供給することができる。
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。
１，１Ａ，１Ｂ 電池パック、１０，１０Ａ，１０Ｂ 蓄電モジュール、１００，３００ 底部、１０１ 下面部、１０２，１１２ 側面部、１０３，１１３ フランジ部、１０４ コネクタ、１１０ 蓋部、１１１ 上面部、１１４ 開口部、１２０，２２０ 樹脂ケース、１２１ 板状部材、１２２，２２２ 筒状部材、１３１，１３１ａ，１３１ｂ，２３１，２３１ａ，２３１ｂ，３３１，３３１ａ，３３１ｂ 第１導体、１３１ｔ 接触面部、１３２，２３２ 第２導体、１３３ 弾性体、１３４ 絶縁部材、１３５ バスバー、２３２ａ 第１筒部、２３２ｂ 第２筒部、２３２ｐ 板部、３０５ 緩衝材、３３１ｃ，３３１ｄ 錐面部。

Claims (5)

  1. 蓄電モジュールが載置された底部と、
    前記底部に着脱可能に取り付けられ、前記底部との間に前記蓄電モジュールを収容する蓋部と、
    前記蓄電モジュールからの電力供給経路に設けられた開閉機構とを備え、
    前記開閉機構は、
    前記底部上に設けられ、前記蓄電モジュールに電気的に接続された第１導体と、
    前記蓋部の底部側に設けられ、前記第１導体に接離可能な第２導体とを含み、
    前記蓋部が前記底部に取り付けられた状態において、前記第１導体と前記第２導体とが接触して前記開閉機構が閉じられることによって、前記電力供給経路を通じて前記蓄電モジュールから電力が供給され、
    前記蓋部が前記底部から取り外された状態において、前記第１導体と前記第２導体とが離間して前記開閉機構が開かれることによって、前記電力供給経路を通じた前記蓄電モジュールからの電力供給が遮断される、電池パック。
  2. 前記開閉機構は、弾性体をさらに含み、
    前記第２導体は、前記弾性体を介して前記蓋部に取り付けられており、
    前記蓋部が前記底部に取り付けられた状態において、前記蓋部と前記第２導体との間で前記弾性体が圧縮されている、請求項１に記載の電池パック。
  3. 前記弾性体は、ばねである、請求項２に記載の電池パック。
  4. 前記第１導体および前記第２導体のうちの一方は、筒形状を有しており、
    前記第１導体および前記第２導体のうちの他方は、前記第１導体および前記第２導体のうちの前記一方における筒形状の内側に挿入されて嵌合する柱形状を有する、請求項１に記載の電池パック。
  5. 前記柱形状は、前記第１導体および前記第２導体のうちの前記一方に向かって先細の錐台状であり、
    前記柱形状の錐面部は、前記筒形状の内面と接触可能である、請求項４に記載の電池パック。
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