JP7244404B2

JP7244404B2 - 電池パックとその分解方法

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Publication number: JP7244404B2
Application number: JP2019221548A
Authority: JP
Inventors: 比呂志沖賀; 怜瀬山
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2039-12-06
Also published as: CN112928367A; US20210175554A1; CN112928367B; US11271260B2; JP2021093247A

Description

本明細書に開示の技術は、電池パックに関する。

特許文献１には、使用済み電池パックから電池セルを取り出し、電池セルを再利用する技術が開示されている。

特開２０１８－０２８９６７号公報

電池パックを修理することで、電池パックをより長く使用することができる。例えば、電池パックの内部の部品（劣化した電池セル等）を交換することで、電池パックをより長く使用することができる。しかしながら、従来の電池パックでは、その内部への水分の進入を防ぐために、トレーとカバーが接着されている。このため、再利用可能な形でカバーをトレーから取り外すことが困難であり、電池パックの修理が困難である。本明細書では、再利用可能な形でカバーをトレーから取り外すことが可能な電池パックを提案する。

本明細書が開示する電池パックは、周縁部を有するトレーと、前記トレーを覆っているとともに前記トレーの前記周縁部に対向する周縁部を有するカバーと、前記トレーの前記周縁部と前記カバーの前記周縁部の間に間隔を設けた状態で前記トレーの前記周縁部と前記カバーの前記周縁部を連結する連結部材と、前記トレーの前記周縁部と前記カバーの前記周縁部の間の前記間隔に充填されたシーリング剤、を有している。前記連結部材が、前記トレーと前記カバーの積層方向において前記トレーの前記周縁部と前記カバーの前記周縁部の間の範囲内に配置されたスペーサ部を有する。前記スペーサ部が、前記間隔に沿う平面で前記スペーサ部を切断したときに第１断面積を有する第１部分と、前記平面で切断したときに第２断面積を有する第２部分と、前記平面で切断したときに第３断面積を有する第３部分、を有している。前記第２断面積が、前記第１断面積及び前記第３断面積よりも狭い。前記第１部分が、前記トレーの前記周縁部に接する位置に配置されている。前記第３部分が、前記カバーの前記周縁部に接する位置に配置されている。前記第２部分が、前記第１部分と前記第３部分の間に配置されている。

この電池パックでは、連結部材によって、トレーの周縁部とカバーの周縁部の間に間隔を設けられた状態でトレーの周縁部とカバーの周縁部が連結されている。そして、トレーの周縁部とカバーの周縁部の間にシーリング剤が充填されている。この電池パックにおいてカバーをトレーから取り外す際には、鋸を前記間隔に挿入して前記間隔に沿って鋸を移動させることで、シーリング剤と連結部材のスペーサ部を切断する。シーリング剤とスペーサ部を切断すれば、カバーをトレーから取り外すことができる。また、スペーサ部を切断するときに鋸がトレーまたはカバーに接触すると、トレーまたはカバーにキズが生じてしまう。しかしながら、この電池パックでは、スペーサ部が第１～第３部分を有している。断面積が広い第１部分と第３部分がトレーとカバーに接する位置に配置されており、断面積が狭い第２部分が第１部分と第３部分の間に配置されている。このため、スペーサ部を切断するときに、鋸がスペーサ部によって第２部分に沿って移動するように案内される。このため、鋸がトレーまたはカバーに接触することが抑制される。したがって、この電池パックでは、トレー及びカバーにキズが生じることを抑制しながら、カバーをトレーから取り外すことができる。したがって、カバーとトレーを再度組み立てることで、電池パックを再度利用することができる。

実施形態の電池パックの斜視図。実施形態の電池パックの分解した状態における斜視図。連結部材の斜視図。連結部材の本体の斜視図。連結部材の本体の側面を示す平面図。図５のＶＩ－ＶＩ線における断面図。連結箇所の拡大断面図。トレーの周縁部の拡大図。電池パックの分解工程の説明図。電池パックの分解工程の説明図。第１変形例の連結部材の本体の斜視図。第２変形例の連結部材の本体の斜視図。第３変形例の連結部材の本体の斜視図。第４変形例の連結部材の本体の斜視図。第５変形例の連結部材の本体の斜視図。第６変形例の電池パックの断面図。第７変形例の電池パックの断面図。

図１、２は、実施形態の電池パック１０を示している。電池パック１０のケースは、トレー１２とカバー１４を有している。トレー１２は、カップ形状を有する。トレー１２の周縁部１２ａは、フランジ形状を有する。カバー１４は、キャップ形状を有する。カバー１４の周縁部１４ａは、フランジ形状を有する。カバー１４の周縁部１４ａは、トレー１２の周縁部１２ａに連結されている。図２に示すように、ケースの内部には、電池セル２０とジャンクションボックス２２が収容されている。ジャンクションボックス２２は、各電池セル２０に接続された端子とリレーを備えている。ジャンクションボックス２２を介して各電池セル２０の電力がケースの外部に供給される。

図１に示すように、ケースの周縁部には、一定の間隔で連結部材３０が配置されている。連結部材３０は、樹脂により構成されている。連結部材３０は、トレー１２の周縁部１２ａとカバー１４の周縁部１４ａとを連結している。図３に示すように、連結部材３０は、本体３２とキャップ４０を有している。なお、以下では、連結部材３０がケースに取り付けられた状態において、ケースの内側から外側に向かう方向をｘ方向といい、トレー１２の外周端面１２ｂの長手方向をｙ方向といい、ケースの厚み方向（トレー１２とカバー１４の積層方向）をｚ方向という。

図３に示すように、本体３２は、スペーサ部３４を有している。スペーサ部３４は、ｚ方向において、周縁部１２ａの上面と周縁部１４ａの下面の間の範囲Ｘ内に位置する部分である。スペーサ部３４は、略直方体である。図４～６に示すように、本体３２は、突起部３７、及び、クリップ部３８を有している。突起部３７は、スペーサ部３４の上面から上方に突出する部分である。突起部３７は、略円柱形状を有しており、突起部３７の先端ではその直径が拡大されている。クリップ部３８は、複数の支持部３８ａと、接続部３８ｂを有している。各支持部３８ａは、スペーサ部３４の下側に配置されている。各支持部３８ａとスペーサ部３４の間には隙間３９が設けられている。接続部３８ｂは、各支持部３８ａとスペーサ部３４とを連結している。接続部３８ｂは、隙間３９の一方の端部に配置されている。隙間３９の他方の端部は解放されている。

図３、７に示すように、連結部材３０の隙間３９内に、トレー１２の周縁部１２ａが挿入されている。トレー１２の周縁部１２ａは、スペーサ部３４とクリップ部３８の支持部３８ａによって挟まれている。これによって、連結部材３０が周縁部１２ａに固定されている。また、図７に示すように、カバー１４の周縁部１４ａには、貫通孔１４ｂが設けられている。突起部３７は、貫通孔１４ｂ内に挿入されている。キャップ４０は、貫通孔１４ｂ（すなわち、周縁部１４ａ）から上側に突出する突起部３７に被せられている。キャップ４０は、突起部３７に固定されている。カバー１４の周縁部１４ａは、スペーサ部３４とキャップ４０によって挟まれている。これによって、連結部材３０がカバー１４の周縁部１４ａに固定されている。連結部材３０によって、トレー１２の周縁部１２ａとカバー１４の周縁部１４ａが連結されている。

上記のように連結部材３０によってトレー１２の周縁部１２ａとカバー１４の周縁部１４ａが連結されているため、図７に示すようにスペーサ部３４が周縁部１２ａと周縁部１４ａの間に挟まれている。このため、周縁部１２ａと周縁部１４ａの間に、スペーサ部３４と略同じ厚さの間隔１６が形成されている。このように、連結部材３０は、周縁部１２ａと周縁部１４ａの間に間隔１６を設けた状態で周縁部１２ａと周縁部１４ａを連結している。

図３、７に示すように、周縁部１２ａと周縁部１４ａの間の間隔１６に、シーリング剤５０が配置されている。シーリング剤５０は、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等の柔軟性を有する樹脂により構成されている。シーリング剤５０は、連結部材３０よりも柔らかい。シーリング剤５０は、連結部材３０よりもケースの内部に近い位置に配置されている。シーリング剤５０は、トレー１２の周縁部１２ａの上面に固着しているとともに、カバー１４の周縁部１４ａの下面に固着している。図８に示すように、シーリング剤５０は、ケースの周囲全体に設けられている。シーリング剤５０は、トレー１２とカバー１４を接着しているとともに、間隔１６をシーリングしている。シーリング剤５０によって、間隔１６を介したケース内部への水の浸入が防止される。

図４～６に示すように、スペーサ部３４は、４つの側面３４ａ～３４ｄを有している。側面３４ａ、３４ｃは、ｘ方向に沿って伸びている。側面３４ｂ、３４ｄは、ｙ方向に沿って伸びている。図６に示すように、側面３４ａには凹部３６ｈが設けられており、側面３４ｃには凹部３６ｉが設けられている。以下では、図５、６に示すように、スペーサ部３４のうち、凹部３６ｈ、３６ｉよりも下側の部分を第１部分３４ｅ、ｚ方向において凹部３６ｈ、３６ｉと同じ範囲の部分を第２部分３４ｆ、凹部３６ｈ、３６ｉよりも上側の部分を第３部分３４ｇ、という。第２部分３４ｆには凹部３６ｈ、３６ｉが設けられているため、ｘｙ平面（すなわち、間隔１６に沿う平面（より詳細には、周縁部１２ａの上面及び周縁部１４ａの下面に平行な平面））に沿って第１部分３４ｅ、第２部分３４ｆ及び第３部分３４ｇを切断したときに、第２部分３４ｆの断面積は、第１部分３４ｅの断面積及び第３部分３４ｇの断面積よりも小さい。第１部分３４ｅは、トレー１２の周縁部１２ａに接している。第３部分３４ｇは、カバー１４の周縁部１４ａに接している。第２部分３４ｆは、第１部分３４ｅと第３部分３４ｇの間に配置されている。

次に、電池パック１０を分解してメンテナンスする方法について説明する。電池パック１０の内部の部品（例えば、いずれかの電池セル２０）が劣化した場合に、電池パック１０を分解し、劣化した部品を交換することができる。電池パック１０を分解する場合には、図９に示すように、ケースの間隔１６に鋸９０を挿入する。スペーサ部３４によって間隔１６が広く確保されているので、間隔１６に鋸９０を挿入することができる。なお、シーリング剤５０は柔らかいので、鋸９０の先端によってシーリング剤５０を容易に貫通することができる。間隔１６に鋸９０を挿入したら、鋸９０によってシーリング剤５０を切断しながら、矢印１００に示す方向に鋸９０を間隔１６に沿って移動させる。鋸９０が連結部材３０に到達したら、鋸９０によってシーリング剤５０と共にスペーサ部３４を切断する。

スペーサ部３４の反力によって鋸９０の軌道がトレー１２またはカバー１４の方にずれる場合がある。鋸９０がトレー１２またはカバー１４に接触すると、トレー１２またはカバー１４にキズが付く。すなわち、周縁部１２ａの上面または周縁部１４ａの下面にキズが付く。周縁部１２ａの上面または周縁部１４ａの下面にキズが付くと、後で電池パック１０を組み立てるときに間隔１６のシーリング性を確保できなくなる。しかしながら、実施形態の電池パック１０では、以下に説明するように、トレー１２またはカバー１４にキズが付くことが抑制される。実施形態の電池パック１０では、スペーサ部３４が、断面積が大きい第１部分３４ｅ及び第３部分３４ｇと、断面積が小さい第２部分３４ｆを有する。断面積が小さい第２部分３４ｆは切削に対する耐久性が低く、断面積が大きい第１部分３４ｅと第３部分３４ｇは切削に対する耐久性が高い。このため、鋸９０がスペーサ部３４に接触すると、図１０に示すように、第１部分３４ｅと第３部分３４ｇが切削され難く、第２部分３４ｆが優先的に切削される。第２部分３４ｆが第１部分３４ｅと第３部分３４ｇの間に配置されているので、第１部分３４ｅと第３部分３４ｇによって案内されることで、鋸９０が第２部分３４ｆに沿う軌道で移動する。言い換えると、切削され難い第１部分３４ｅと第３部分３４ｇによって、鋸９０が周縁部１２ａ、１４ａに近づくことが抑制される。したがって、鋸９０が周縁部１２ａ及び周縁部１４ａに接触し難く、周縁部１２ａ及び周縁部１４ａにキズが付くことが抑制される。

周縁部１２ａ、１４ａの全周に亘ってシーリング剤５０とスペーサ部３４を切断することで、カバー１４をトレー１２から取り外すことができる。これによって、ケース内部の部品（劣化した電池セル２０等）を交換することができる。ケース内部の部品を交換したら、カバー１４をトレー１２に固定する。この場合、まず、トレー１２の周縁部１２ａに新たな連結部材３０を取り付ける。すなわち、各連結部材３０の隙間３９内にトレー１２の周縁部１２ａを挿入する。また、トレー１２の周縁部１２ａに新たなシーリング剤５０を塗布する。次に、カバー１４の各貫通孔１４ｂに各連結部材３０の突起部３７が挿入されるように、カバー１４をトレー１２に被せる。次に、各突起部３７に、キャップ４０を嵌める。これによって、カバー１４がトレー１２に固定される。その後、シーリング剤５０を硬化させることで、電池パック１０の組み立てが完了する。このように、トレー１２とカバー１４にキズが付くことが抑制しながら電池パック１０を分解可能であるので、電池パック１０を再利用することができる。

なお、スペーサ部３４が、上述した実施形態とは異なる形状を有していてもよい。例えば、図１１に示すように、凹部３６が側面３４ａ、３４ｃを横断するように溝状に形成されていてもよい。また、図１２に示すように、凹部３６が側面３４ａ～３４ｄを一巡するように形成されていてもよい。また、図１３に示すように、凹部３６の内面が斜めに伸びていてもよい。また、図１４に示すように、凹部３６が、側面３４ｂと３４ｄに形成されており、側面３４ａ、３４ｃに達するように溝状に形成されていてもよい。図４、１１～１４の構成によれば、凹部３６が側面３４ａ、３４ｃに露出しているので、鋸９０が側面３４ａ、３４ｃに当たったときに鋸９０が第２部分３４ｆに沿って案内され易い。また、他の構成においては、図１５のように、凹部３６が、側面３４ｂ、３４ｄに形成されており、側面３４ａ、３４ｃに露出していなくてもよい。また、第２部分においてスペーサ部の内部に空洞を設けることで第２部分の断面積を小さくしてもよい。また、第２部分においてスペーサ部に貫通孔を設けることで第２部分の断面積を小さくしてもよい。

また、上述した実施形態では、トレー１２がカップ形状を有していたが、図１６に示すようにトレー１２が平面形状を有していてもよい。また、上述した実施形態では、カバー１４がキャップ形状を有していたが、図１７に示すようにカバー１４が平面形状を有していてもよい。

本明細書が開示する技術要素について、以下に列記する。なお、以下の各技術要素は、それぞれ独立して有用なものである。

本明細書が開示する一例の構成では、第２部分の範囲内でスペーサ部の側面に、凹部が設けられていてもよい。

この構成によれば、第２部分の面積を小さくすることができる。

本明細書が開示する一例の構成では、凹部が、スペーサ部の側面のうち、電池パックの内側から外側に向かって伸びる面に露出していてもよい。

この構成によれば、鋸でスペーサ部を切断するときに、鋸が第２部分に沿ってより移動し易い。

本明細書が開示する一例の電池パックを分解する方法は、電池パックの間隔に挿入した鋸を間隔に沿って移動させることによってスペーサ部とシーリング剤を切断する工程を有していてもよい。

この方法によれば、トレーとカバーにキズが生じることを抑制することができる。

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

１０：電池パック
１２：トレー
１２ａ：周縁部
１４：カバー
１４ａ：周縁部
１４ｂ：貫通孔
２０：電池セル
２２：ジャンクションボックス
３０：連結部材
３２：本体
３４：スペーサ部
３４ｅ：第１部分
３４ｆ：第２部分
３４ｇ：第３部分
３６ｈ：凹部
３６ｉ：凹部
３７：突起部
３８：クリップ部
３９：隙間
４０：キャップ
５０：シーリング剤
９０：鋸

Claims

電池パックであって、
周縁部を有するトレーと、
前記トレーを覆っており、前記トレーの前記周縁部に対向する周縁部を有するカバーと、
前記トレーの前記周縁部と前記カバーの前記周縁部の間に間隔を設けた状態で前記トレーの前記周縁部と前記カバーの前記周縁部を連結する連結部材と、
前記トレーの前記周縁部と前記カバーの前記周縁部の間の前記間隔に充填されたシーリング剤、
を有しており、
前記連結部材が、前記トレーと前記カバーの積層方向において前記トレーの前記周縁部と前記カバーの前記周縁部の間の範囲内に配置されたスペーサ部を有し、
前記スペーサ部が、前記間隔に沿う平面で前記スペーサ部を切断したときに第１断面積を有する第１部分と、前記平面で切断したときに第２断面積を有する第２部分と、前記平面で切断したときに第３断面積を有する第３部分、を有しており、
前記第１断面積、前記第２断面積、及び、前記第３断面積は、切断部に空洞が存在する場合には、前記空洞を除いた切断面の面積であり、
前記第２断面積が、前記第１断面積及び前記第３断面積よりも狭く、
前記第１部分が、前記トレーの前記周縁部に接する位置に配置されており、
前記第３部分が、前記カバーの前記周縁部に接する位置に配置されており、
前記第２部分が、前記第１部分と前記第３部分の間に配置されている、
電池パック。
前記第２部分の範囲内で前記スペーサ部の側面に、凹部が設けられている請求項１の電池パック。
前記凹部が、前記スペーサ部の前記側面のうち、前記電池パックの内側から外側に向かって伸びる面に露出している、請求項２の電池パック。
請求項１～３のいずれか一項の電池パックを分解する方法であって、前記間隔に挿入した鋸を前記間隔に沿って移動させることによって前記スペーサ部と前記シーリング剤を切断する工程を有する、方法。