JP7262496B2

JP7262496B2 - コネクタおよび蓄電パック

Info

Publication number: JP7262496B2
Application number: JP2021031489A
Authority: JP
Inventors: 直剛吉田; 智松山; 渉岡田
Original assignee: Prime Planet Energy and Solutions Inc
Current assignee: Prime Planet Energy and Solutions Inc
Priority date: 2021-03-01
Filing date: 2021-03-01
Publication date: 2023-04-21
Anticipated expiration: 2041-03-01
Also published as: JP2022132814A

Description

本技術は、コネクタおよび蓄電パックに関する。

従来のバッテリシステムとして、たとえば特開２００９－１７０２５８号公報（特許文献１）に記載のものが挙げられる。

特開２００９－１７０２５８号公報

複数の電池パックを接続したバッテリシステムを提供するとき、互いに異なる複数種の回路（流路を含む）を接続する必要が生じる場合がある。このとき、組立作業性やメンテナンス性の向上が求められる。

本技術の目的は、組立作業性やメンテナンス性の高いコネクタおよびそれを備えた蓄電パックを提供することにある。

本技術に係るコネクタは、蓄電パックまたは充電器の筐体に設けられたコネクタであって、導電回路に接続される第１接続部と、流体回路に接続される第２接続部と、前記第１接続部および前記第２接続部を一体的に保持する本体とを備える。

本技術に係る蓄電パックは、上述のコネクタと、前記筐体に収納された蓄電モジュールとを備える。

本技術によれば、組立作業性やメンテナンス性の高いコネクタおよびそれを備えた蓄電パックを提供することができる。

１つの実施の形態に係るコネクタの断面図である。図１に示すコネクタを用いた接合部（接続前）の縦断面図である。図１に示すコネクタを用いた接合部（接続後）の縦断面図である。変形例に係るコネクタの断面図（その１）である。変形例に係るコネクタの断面図（その２）である。変形例に係るコネクタの断面図（その３）である。変形例に係るコネクタの断面図（その４）である。複数の電池パックの接続構造の一例を示す図である。複数の電池パックの接続構造の他の例を示す図である。電気ラインおよび冷却液ラインの接続構造を示す図（その１）である。電気ラインおよび冷却液ラインの接続構造を示す図（その２）である。電気ラインおよび冷却液ラインの接続構造を示す図（その３）である。電気ラインおよび冷却液ラインの接続構造を示す図（その４）である。コネクタと冷却プレートとの接続構造を示す図である。

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。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。

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、本明細書において幾何学的な文言および位置・方向関係を表す文言、たとえば「平行」、「直交」、「斜め４５°」、「同軸」、「沿って」などの文言が用いられる場合、それらの文言は、製造誤差ないし若干の変動を許容する。本明細書において「上側」、「下側」などの相対的な位置関係を表す文言が用いられる場合、それらの文言は、１つの状態における相対的な位置関係を示すものとして用いられるものであり、各機構の設置方向（たとえば機構全体を上下反転させる等）により、相対的な位置関係は反転ないし任意の角度に回動し得る。

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」、「蓄電モジュール」、および「蓄電パック」なる用語が用いられる場合、「蓄電セル」、「蓄電モジュール」、および「蓄電パック」は電池セル、電池モジュール、および電池パックに限定されず、キャパシタセル等を含み得る。

図１は、本実施の形態に係るコネクタ１の断面図である。図１に示すように、コネクタ１は、電池パックの筐体に設けられるものであって、第１接続部１０と、第２接続部２０と、本体３０とを含む。第１接続部１０は、導電回路に接続され、第２接続部２０は、流体回路に接続される。本体３０は、第１接続部１０および第２接続部２０を一体的に保持する。これにより、複数の電池パックを接続するときの組立作業性およびメンテナンス性を向上させることができる。また、接続構造を集約することにより、電池パックの重量も低減される。

第１接続部１０は、電力線（ＨＶライン）に接続される第１電気ポート１１と、信号線（ＬＶライン）に接続される第２電気ポート１２（信号線ポート）とを含む。第１電気ポート１１および第２電気ポート１２の一方のみが設けられることもある。

第２接続部２０は、電池パック筐体内の空洞に接続される第１流体ポート２１と、蓄電パックの冷却液回路に接続される第２流体ポート２２とを含む。第１流体ポート２１および第２流体ポート２２の一方のみが設けられることもある。

第１流体ポート２１により複数の電池パックの筐体内の空洞を連通させることにより、１つの電池パックの筐体の内圧が上昇したときに、他の電池パックの筐体内の空洞により、特定の電池パックにおける局所的な圧力上昇が緩和される。

第１流体ポート２１は、第２電気ポート１２および第２流体ポート２２の少なくとも一部に沿って延びる突出部２１αを有する。第１流体ポート２１の外周は、第２電気ポート１２および第２流体ポート２２に対向する凹部２１βを有する。

第２電気ポート１２側の突出部２１αは、第２電気ポート１２を介して伝達される信号線情報に対するノイズを遮断するシールド部としても機能し得る。第２流体ポート２２側の突出部２１αは、第２流体ポート２２を介して伝達される冷却液の熱交換促進部としても機能し得る。

図１の例においては、本体３０の上端部（一方の端部）から下端部（他方の端部）に向かって、第１電気ポート１１、第２電気ポート１２、第１流体ポート２１、および第２流体ポート２２の順に並ぶ。

電池パックの設置状態において、冷却液回路に接続される第２流体ポート２２を導電回路に接続される第１接続部１０よりも下側に配置することにより、仮に冷却液が漏れ出た場合でも、冷却液が導電回路に達することが抑制される。

また、第２流体ポート２２を流れる冷却液によって冷却された空気（第１流体ポート２１）が第１電気ポート１１（ＨＶライン）および第２電気ポート１２（ＬＶライン）の冷却を促進し得る。

第１電気ポート１１、第２電気ポート１２、第１流体ポート２１、および第２流体ポート２２の配置は、適宜変更可能である。第１電気ポート１１と第２電気ポート１２との間に、空洞に連通する他の流体ポートが設けられてもよい。

図２，図３は、コネクタ１を用いた接合部の縦断面図である。図２は接続前の状態を湿し、図３は接続後の状態を示す。

図２，図３に示すように、コネクタ１は、第１部材１Ａと、第２部材１Ｂとから構成される。第１部材１Ａは、第１電気ポート１１Ａ、第２電気ポート１２Ａ、第１流体ポート２１Ａ、および第２流体ポート２２Ａを有する。第２部材１Ｂは、第１電気ポート１１Ｂ、第２電気ポート１２Ｂ、第１流体ポート２１Ｂ、および第２流体ポート２２Ｂを有する。第１部材１Ａの本体３０Ａおよびカバー４０Ａと、第２部材１Ｂの本体３０Ｂおよびカバー４０Ｂとを嵌合させることにより、第１電気ポート１１、第２電気ポート１２、第１流体ポート２１、および第２流体ポート２２が各々接続状態となる。このとき、接続前（図２）においては閉弁状態であった第１流体ポート２１の弁２１Ｃ、および第２流体ポート２２の弁２２Ｃが、接続後（図３）においては開弁状態となり、コネクタ１を介した流体の伝達が可能となる。

図４～図７は、変形例に係るコネクタの断面図である。図４に示すように、第１電気ポート１１と第２電気ポート１２とが横並びに配置されてもよい。図５に示すように、本体３０内において第１流体ポート２１が他のポートを取り囲むように配置されてもよい。図６に示すように、第１電気ポート１１および第２流体ポート２２のみを一体化してもよい。図７に示すように、第２電気ポート１２、第１流体ポート２１、および第２流体ポート２２のみを一体化してもよい。

図８，図９は、複数の電池パック１００の接続構造の例を示す図である。図８，図９に示すように、複数の電池パック１００は、接続ライン３００を介してＢＣＵ２００と接続される。各々の電池パック１００と接続ライン３００との接続部にコネクタ１が設けられる。

図８に示すように、複数の電池パック１００とＢＣＵ２００とを連鎖状に接続してもよいし、図９に示すように、複数の電池パック１００の各々とＢＣＵ２００とを直接接続してもよい。

図１０～図１３は、電気ライン３１０および冷却液ライン３２０の接続構造を示す図である。図１０～図１３に示す例では、電池パック１００内に４つの電池モジュール１１０が配置され、４つの電池モジュール１１０に達するように、電気ライン３１０および冷却液ライン３２０が設けられる。

図１０に示す例では、電池パック１００の第１側面１００Ａに２つのコネクタ１が設けられる。電気ライン３１０は、電池パック１００内において４つの電池モジュール１１０を直列接続する。冷却液ライン３２０は、各々の電池モジュール１１０の下部に設けられた冷却プレート内を電池セルの積層方向に流れる。

図１１に示す例では、電池パック１００の第１側面１００Ａおよび第２側面１００Ｂに各々１つのコネクタ１が設けられる。電気ライン３１０は、電池パック１００内において２つずつの電池モジュール１１０を並列接続する。冷却液ライン３２０は、各々の電池モジュール１１０の下部に設けられた冷却プレート内を電池セルの積層方向に流れる。

図１２に示す例では、電池パック１００の第１側面１００Ａに２つのコネクタ１が設けられる。電気ライン３１０は、電池パック１００内において４つの電池モジュール１１０を直列接続する。冷却液ライン３２０は、各々の電池モジュール１１０の下部に設けられた冷却プレート内を電池セルの端子－端子方向に流れる。

図１３に示す例では、電池パック１００の第１側面１００Ａおよび第２側面１００Ｂに各々１つのコネクタ１が設けられる。電気ライン３１０は、電池パック１００内において２つずつの電池モジュール１１０を並列接続する。冷却液ライン３２０は、各々の電池モジュール１１０の下部に設けられた冷却プレート内を電池セルの端子－端子方向に流れる。

コネクタ１の配置、ならびに電気ライン３１０および冷却液ライン３２０の接続構造は、図１０～図１３に示す例に限定されず、適宜変更が可能である。また、１つの電池パック１００に設けられる電池モジュール１１０の数も可変である。

図１４は、コネクタ１と冷却プレート１２０との接続構造を示す図である。図１４に示す例では、電池パック１００の第１側面１００Ａにコネクタ１が埋設され、コネクタ１に接続された冷却液ライン３２０が電池モジュール１１０の冷却プレート１２０にも接続される。コネクタと筐体内の空隙（空間）との接続部品はなく、コネクタの第１流体ポート２１の弁２１Ｃが開弁することで、筐体内の空隙は外部と連通可能である。

なお、上述のコネクタ１は、電池パック１００のみならず、充電器にも適用可能である。電池パック１００と充電器との両方においてコネクタ１を適用することで、たとえば、電池パック１００の充電中に冷却液の交換を同時に行うこと等が可能となり、メンテナンス性が向上し得る。また、充電器から冷却液を供給することで、充電中における電池パック１００の冷却効率を向上させ、急速充電にも対応し得る。

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コネクタ、１Ａ第１部材、１Ｂ第２部材、１０第１接続部、１１，１１Ａ，１１Ｂ第１電気ポート、１２，１２Ａ，１２Ｂ第２電気ポート、２０第２接続部、２１，２１Ａ，２１Ｂ第１流体ポート、２１Ｃ弁、２１α 突出部、２１β 凹部、２２，２２Ａ，２２Ｂ第２流体ポート、２２Ｃ弁、３０，３０Ａ，３０Ｂ本体、４０，４０Ａ，４０Ｂカバー、１００電池パック、１００Ａ第１側面、１００Ｂ第２側面、１１０電池モジュール、１２０冷却プレート、２００ＢＣＵ、３００接続ライン、３１０電気ライン、３２０冷却液ライン。

Claims

蓄電パックまたは充電器の筐体に設けられたコネクタであって、
導電回路に接続される第１接続部と、
流体回路に接続される第２接続部と、
前記第１接続部および前記第２接続部を一体的に保持する本体とを備え、
前記第１接続部は、電力線に接続される第１電気ポートと、信号線に接続される第２電気ポートとを含み、
前記第２接続部は、前記筐体内の空洞に接続される第１流体ポートと、前記蓄電パックまたは前記充電器の冷却液回路に接続される第２流体ポートとを含み、
前記第１流体ポートの延在方向に垂直な方向の前記コネクタの断面において、前記第１流体ポートは、前記第２電気ポートおよび前記第２流体ポートの間に位置し、前記第１流体ポートの外周は、前記第１電気ポート側および前記第２流体ポート側に各々位置する突出部を有する、コネクタ。
前記第１流体ポートと前記第２電気ポートとは同じ方向に延び、
前記第１流体ポートの延在方向に垂直な方向の前記コネクタの断面において、第１流体ポートの外周は、前記第２電気ポートの少なくとも一部に沿って延びる部分を有する、請求項１に記載のコネクタ。
前記第１流体ポートと前記第２電気ポートとは同じ方向に延び、
前記第１流体ポートの延在方向に垂直な方向の前記コネクタの断面において、第１流体ポートの外周は、前記第２電気ポートに対向する凹部を有する、請求項１に記載のコネクタ。
前記第１流体ポートと前記第２流体ポートとは同じ方向に延び、
前記第１流体ポートの延在方向に垂直な方向の前記コネクタの断面において、前記第１流体ポートの外周は、前記第２流体ポートの少なくとも一部に沿って延びる部分を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコネクタ。
前記第１流体ポートと前記第２流体ポートとは同じ方向に延び、
前記第１流体ポートの延在方向に垂直な方向の前記コネクタの断面において、前記第１流体ポートの外周は、前記第２流体ポートに対向する凹部を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコネクタ。
前記本体の一方の端部から他方の端部に向かって、前記第１電気ポート、前記第２電気ポート、前記第１流体ポート、および前記第２流体ポートの順に並ぶように前記第１電気ポート、前記第２電気ポート、前記第１流体ポート、および前記第２流体ポートが設けられる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のコネクタ。
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のコネクタと、
前記筐体に収納された蓄電モジュールとを備えた、蓄電パック。