JP7304407B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、電池パックに関する。

電気自動車やハイブリッド自動車などにおける車両用バッテリパックの改良に関する発明が知られている。特許文献１には、長辺が車両進行方向に沿った姿勢で車両に搭載される略長方形状をなすパックケースの内部に、偏平な箱形をなす複数のバッテリモジュールが平積み形式で収容されるとともに、個々のバッテリモジュールの短辺側に設けられた端子がパックケースの長手方向を向くように各バッテリモジュールが配置されており、上記パックケースの長手方向の一方の端部に、パックケース内で冷却風を循環させる冷却ユニットと、複数のリレーを格納したジャンクションボックスと、がパックケースの幅方向に並んで配置されており、上記冷却ユニットは、パックケースの外周に沿って冷却風を送るように構成され、この冷却風の最下流にジャンクションボックスが位置している、ことを特徴とする車両用バッテリパックが開示されている。

特開２０１６－２１９２６０号公報

特許文献１に記載されている発明では、耐荷重性に改良の余地がある。

本発明の第１の態様による電池パックは、二次電池と、前記二次電池を収め、長手方向、幅方向、および高さ方向に広がりを有する筐体と、前記長手方向における一端から他端まで延伸し、前記二次電池の前記高さ方向に配されて前記筐体を補強する板状の補強部とを備え、前記補強部は第１板状部材および第２板状部材を含み、前記第１板状部材および前記第２板状部材の一部分は前記高さ方向に積層され、前記第１板状部材は、延伸方向に略一定の断面であり、前記筐体の内側から外側にかけて膨らむ屈曲部を有する。

本発明によれば、電池パックの耐荷重性を向上できる。

電池パック１００の分解斜視図 二次電池積層体１０の分解斜視図 二次電池１を示す図 第１の実施の形態における筐体４０の内部の配置を示す平面図 第１の実施の形態における補強部２０の断面図 補強部２０の平面図 屈曲部２１のバリエーションを示す図 補強部２０の分解斜視図 第２の実施の形態における補強部２０の側面図 第２の実施の形態における補強部２０の分解斜視図 第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐおよび第１小ピッチ領域板２４Ｂ１Ｐを示す図 連絡領域２４Ｃの形状を示す図 第３の実施の形態における補強部２０の側面図 第３の実施の形態の変形例１における筐体４０の内部の配置を示す平面図 第４の実施の形態における補強部２０の断面図 第５の実施の形態における補強部２０の断面図

―第１の実施の形態―
以下、図１～図８を参照して、本発明に係る電池パックの第１の実施の形態を説明する。

図１は、電池パック１００の分解斜視図である。図２は、図１に示す電池パック１００の二次電池積層体１０の分解斜視図である。各図の相関を明示するために、共通する直交座標系であるＸＹＺ軸を記載する。ＸＹＺ軸の定義は後述する。

電池パック１００は、たとえば電気自動車やハイブリッド車などの車両に搭載される。電池パック１００は、複数の二次電池から構成される二次電池積層体１０と、補強部２０と、電装ホルダ３０と、筐体４０と、を備える。前述のＸＹＺ軸は、筐体４０の長手方向をＸ軸、幅方向をＹ軸、高さ方向をＺ軸とする。換言すると筐体４０は、長手方向（Ｘ軸方向）、幅方向（Ｙ軸方向）、および高さ方向（Ｚ軸方向）に広がりを有する。

電池パック１００は、入出力端子１０１、１０１を備える。二次電池積層体１０は筐体４０の内部に収納される。二次電池は、入出力端子１０１、１０１を介して供給された電力によって充電される。また、電池パック１００は、二次電池積層体１０を構成する複数の二次電池に充電された電力を、入出力端子１０１、１０１を介して、たとえば車両のモータなどの電気機器に供給する。

詳細については後述するが、本実施形態の電池パック１００は、次の構成を特徴とする。電池パック１００は、積層配置された複数の二次電池１と、補強部２０と、を備える。補強部２０は、電池パック１００の一端から他端まで一方向に延びて電池パック１００を補強する屈曲部２１を有する。正確には、補強部２０は筐体４０を補強するので電池パック１００が補強される。以下、本実施形態の電池パック１００の各部の構成をより詳細に説明する。

二次電池積層体１０は、たとえば、おおむね直方体の形状を有する。二次電池積層体１０は、たとえば、長さ方向（Ｘ軸方向）の寸法が幅方向（Ｙ軸方向）の寸法よりも大きく、高さ方向（Ｚ軸方向）の寸法が幅方向（Ｙ軸方向）の寸法よりも小さい。二次電池積層体１０は、たとえば、積層配置された複数の二次電池１と、これら複数の二次電池１を保持する不図示の複数のセルホルダと、複数の二次電池１を接続する複数のバスバー２と、これら複数のバスバー２を保持するバスバーホルダ３と、を有する。

また二次電池積層体１０は、２つの端部プレート４と、１つの中央プレート５と、２つの側面プレート６とを備える。２つの端部プレート４はＸ軸方向に配され、その間に二次電池積層体１０や中央プレート５が配される。２つの側面プレート６はＹ軸方向に配され、その間には、二次電池積層体１０や中央プレート５が配される。

図３は二次電池積層体１０を構成する二次電池１を示す図である。二次電池１は、図３に示すように、たとえば偏平角形のリチウムイオン二次電池である。二次電池１は、二次電池１の厚さ方向を向く広側面１ｗと、その厚さ方向に沿う狭側面１ｎとを有する。また、本実施形態の電池パック１００において、二次電池１は、広側面１ｗを二次電池積層体１０の長手方向（Ｙ軸方向）へ向けてその厚さ方向に積層され、端子面１ａが補強部２０と対向する。

より詳細には、二次電池１は、厚さ方向の両側に最も面積の大きい長方形の広側面１ｗを有し、広側面１ｗの短手方向の一端と他端にそれぞれ細長い長方形の底面１ｂと端子面１ａを有する。また、二次電池１は、広側面１ｗの長手方向の両端に最も面積の小さい狭側面１ｎを有する。二次電池１は、厚さ方向に沿う端子面１ａに、外部端子１Ｐ、１Ｎを有する。

より具体的には、二次電池１の端子面１ａの長手方向の一端と他端に離隔して、それぞれ、正極と負極の外部端子１Ｐ、１Ｎが設けられている。外部端子１Ｐ、１Ｎは、二次電池１の端子面１ａに垂直な方向において、端子面１ａから補強部２０に向けて突出するおおむね直方体のブロック状の形状を有する。また、二次電池１は、補強部２０に対向する端子面１ａに、ガス排出弁１ｖを有する。

ガス排出弁１ｖは、たとえば、二次電池１の筐体を構成する電池蓋の一部を薄肉化してスリット状の溝を形成することによって設けられる。ガス排出弁１ｖは、何らかの異常により二次電池１の内部の圧力が上昇して所定の圧力を超えたときに開裂し、二次電池１の内部のガスを排出することで、二次電池１の安全性を確保する。ガス排出弁１ｖは、二次電池１のおおむね長方形の端子面１ａの長手方向における中央部に設けられる。

複数の二次電池１は、たとえば、各二次電池１の端子面１ａを補強部２０に対向させて厚さ方向に積層させて配置されている。複数の二次電池１は、隣り合う二つの二次電池１において、一方の二次電池１の正極の外部端子１Ｐと他方の二次電池１の負極の外部端子１Ｎとが積層方向に隣り合うように、正極の外部端子１Ｐと負極の外部端子１Ｎとの位置を交互に反転させて積層させて配置されている。

バスバー２は、導電性を有する金属製の板状の部材であり、バスバーホルダ３に保持される。バスバー２は、積層配置された複数の二次電池１の互いに隣り合う外部端子１Ｐ、１Ｎに接合され、複数の二次電池１を直列に接続する。積層方向の一方の端部に配置された二次電池１の正極の外部端子１Ｐに接合されたバスバー２Ｐと、積層方向の他方の端部に配置された二次電池１の負極の外部端子１Ｎに接合されたバスバー２Ｎは、それぞれ、電装ホルダ３０の端子に接続される。

バスバーホルダ３は、ホルダ本体３ａと、ホルダカバー３ｂとを有する。ホルダ本体３ａは、たとえばポリプロピレン（ＰＰ）等の電気絶縁性を有する樹脂製の板状または枠状の部材であり、複数の二次電池１の端子面１ａに対向して配置される。ホルダ本体３ａは、たとえば、複数の二次電池１の外部端子１Ｐ、１Ｎに対応する位置に開口部を有し、隣接するバスバー２の間を隔壁によって電気的に絶縁する。

ホルダカバー３ｂは、たとえばＰＰ等の電気絶縁性を有する樹脂製の板状の部材であり、ホルダ本体３ａのおおむね全体を覆い、バスバー２と補強部２０との間を電気的に絶縁するように設けられる。ホルダ本体３ａおよびホルダカバー３ｂは、中央部に中央プレート５の上端面を露出させる矩形の長孔状の貫通孔を有する。

２つの端部プレート４は、それぞれ、複数の二次電池１の積層方向の一端と他端に配置された二次電池１の広側面１ｗにセルホルダを介して対向する。端部プレート４には、二次電池積層体１０の幅方向、すなわちＹ軸方向の両端面に側面プレート６を固定するためのねじ穴が設けられる。さらに端部プレート４には、補強部２０に対向する上端面に補強部２０を固定するためのねじ穴が設けられる。

端部プレート４の上端面は、二次電池積層体１０の高さ方向（Ｚ軸方向）において、バスバーホルダ３のホルダカバー３ｂとおおむね等しい高さ位置またはホルダカバー３ｂよりもやや上方に位置する。また、端部プレート４には、端部プレート４を筐体４０に固定するためのねじ穴が筐体４０の底壁に対向する下端面に設けられる。筐体４０の底壁の貫通孔に挿通させたボルトを端部プレート４の下端面のボルト穴に締結することで、端部プレート４は筐体４０に固定される。

中央プレート５は、複数の二次電池１の積層方向の中間部に配置された二つの二次電池１の広側面１ｗにセルホルダを介して対向する中間プレートである。中央プレート５には、二次電池積層体１０の幅方向（Ｙ軸方向）の両端面に側面プレート６を固定するためのねじ穴が設けられる。さらに中央プレート５には、補強部２０に対向する上端面に補強部２０を固定するためのねじ穴が設けられる。

中央プレート５の上端面は、二次電池積層体１０の高さ方向（Ｚ軸方向）において、バスバーホルダ３のホルダカバー３ｂとおおむね等しい高さ位置またはホルダカバー３ｂよりもやや上方に位置している。中央プレート５の上端部は、ホルダ本体３ａおよびホルダカバー３ｂの中央部の長孔状の貫通孔を貫通し、補強部２０に対向している。また、中央プレート５は、筐体４０の底壁に対向する下端面に、中央プレート５を筐体４０に固定するためのねじ穴が設けられる。筐体４０の底壁の貫通孔に挿通させたボルトを中央プレート５の下端面のボルト穴に締結することで、中央プレート５は筐体４０に固定される。

一対の側面プレート６は、複数の二次電池１の幅方向（Ｙ軸方向）の一端と他端に配置され、二次電池積層体１０の長さ方向（Ｘ軸方向）の一端から他端まで延びる。側面プレート６は、長さ方向（Ｘ軸方向）の両端部と中間部にボルトを挿通させる貫通孔を有する。これらの貫通孔に挿通させたボルトを、端部プレート４および中央プレート５の幅方向（Ｙ軸方向）を向く端面に設けられたねじ穴に締結することで、側面プレート６は端部プレート４および中央プレート５に固定される。

電装ホルダ３０は、基板、リレー、およびヒューズなど、電池パック１００を構成する電装品を保持する。電装ホルダ３０は、たとえば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の電気絶縁性を有する樹脂材料によって構成されたおおむね長方形の板状の部材である。この長方形の電装ホルダ３０の長手方向は、筐体４０の長手方向に一致する。電装ホルダ３０は、複数の二次電池１を制御する制御部３１を保持している。制御部３１は、筐体４０に収容され、複数の二次電池１を含む二次電池積層体１０に隣接して配置され、二次電池積層体１０の幅方向（Ｙ軸方向）において補強部２０に隣接して配置されている。

電装ホルダ３０は、長手方向の一端と他端に、それぞれ、正極と負極の入出力端子１０１を備えている。正極の入出力端子１０１は、たとえば、電装ホルダ３０に保持された電装品および制御部３１を介して、積層方向の一方の端部に配置された二次電池１の正極の外部端子１Ｐに接合されたバスバー２に接続される。負極の入出力端子１０１は、たとえば、電装ホルダ３０に保持された電装品および制御部３１を介して、積層方向の他方の端部に配置された二次電池１の負極の外部端子１Ｎに接合されたバスバー２に接続される。

筐体４０は、たとえば、概ね直方体形状の矩形箱形の形状を有し、複数の二次電池１、端部プレート４、中央プレート５、および側面プレート６を含む二次電池積層体１０と、補強部２０と、制御部３１を含む電装ホルダ３０と、を収容している。筐体４０は、二次電池積層体１０の長さ方向（Ｘ軸方向）の寸法が、二次電池積層体１０の幅方向（Ｙ軸方向）の寸法よりも大きくなっている。すなわち、筐体４０は、底壁に垂直な二次電池積層体１０の高さ方向（Ｚ軸方向）と、この高さ方向に垂直な長手方向（Ｘ軸方向）と、これら長手方向および高さ方向に垂直な短手方向（Ｙ軸方向）と、を有する矩形箱形の形状に形成される。

筐体４０は、たとえば、上部が開放された矩形箱状の本体部４１と、本体部４１の上部の開口４１ａを覆うカバー４２とを有する。本体部４１の素材は、たとえば、電気亜鉛めっき鋼鈑などの金属材料であり、カバー４２の素材は、たとえば、ＰＢＴなどの樹脂材料である。筐体４０のカバー４２の短手方向の一端で長手方向の両端には、電池パック１００の正極および負極の入出力端子１０１、１０１を露出させる凹部および開口部が設けられる。また、筐体４０のカバーの入出力端子１０１、１０１が設けられた短手方向の一端には、筐体４０の長手方向における一対の入出力端子１０１の間で一方の入出力端子１０１に隣接する位置に、信号コネクタが設けられる。

図４は、筐体４０の内部の配置を示す平面図である。ただし図４ではバスバー２、バスバーホルダ３、および補強部２０の図示は省略している。また図４では構成の位置関係を強調するために、それぞれの構成の間隔を意図的に広げて記載している。特に複数の二次電池１、端部プレート４、中央プレート５、および側面プレート６は実際には密着しているが図４では離間して表示している。図４に示すように、筐体４０の内部は図示左側の狭い領域を電装ホルダ３０が占め、図示右側の広い領域を二次電池積層体１０が占める。

複数の二次電池１を含む二次電池積層体１０は、筐体４０の片側、すなわち図４の図示右側に偏って配置される。より詳細には、二次電池積層体１０は、おおむね直方体形状の筐体４０の短手方向、すなわち二次電池積層体１０の幅方向（Ｙ軸方向）において、筐体４０の一方の側壁に隣接して配置されている。二次電池積層体１０の幅方向（Ｙ軸方向）において二次電池積層体１０に隣接する筐体４０の側壁は、二次電池積層体１０の長さ方向（Ｘ軸方向）の一端から他端まで延びている。

図５～図８は、補強部２０を説明する図であり、図５は補強部２０の断面図、図６は補強部２０の平面図、図７は屈曲部２１のバリエーションを示す図、図８は補強部２０の分解斜視図である。ただし図６では後述する波状補強部材２４のみが図示されており、後述する厚板補強部材２５は波状補強部材２４の裏側に隠れている。

補強部２０は、図５に示すようにＸ軸方向に略一様な断面を有する。すなわち補強部２０をＸ軸に垂直なＹＺ平面で切断した断面は、切断した位置によらず略一様である。補強部２０は、亜鉛めっき鋼鈑などの金属材料によって構成された板状の部材である。補強部２０は、たとえば、積層配置された複数の二次電池１との間にバスバー２を保持したバスバーホルダ３を介在させ、複数の二次電池１の端子面１ａに対向するように配置される。補強部２０は、二次電池積層体１０の長さ方向（Ｘ軸方向）の一端から他端まで延びるとともに、二次電池積層体１０の幅方向（Ｙ軸方向）の一端から他端まで延びている。

補強部２０は、図５に示すように波状補強部材２４と厚板補強部材２５とから構成される。厚板補強部材２５は波状補強部材２４よりも厚みを有し、すなわちＺ方向に幅を有する。波状補強部材２４は二次電池積層体１０のＹ方向の全幅を覆い、厚板補強部材２５は、二次電池積層体１０のＹ方向の中央よりも図示左側に配され、二次電池積層体１０のＹ方向の一部を覆う。なお厚板補強部材２５の位置は、電装ホルダ３０も含めた筐体４０のＹ方向の幅方向の略中央である。波状補強部材２４および厚板補強部材２５は、二次電池積層体１０のＸ方向の全幅を覆う。なお以下では、波状補強部材２４は「第１板状部材」とも呼び、厚板補強部材２５は「第２板状部材」とも呼ぶ。

図６に示すように、波状補強部材２４は、屈曲部２１と固定部２３とから構成される。屈曲部２１は、電池パック１００の一端から他端まで一方向（Ｘ軸方向）に延びて電池パック１００を補強する。屈曲部２１は、複数の二次電池１に対向する板上に設けられ、上記一方向（Ｘ軸方向）に交差する幅方向（Ｙ軸方向）から厚さ方向（Ｚ軸方向）へ屈曲された複数の局部突出を有する。この局部突出は、二次電池積層体１０の長さ方向（Ｘ軸方向）において、電池パック１００の一端から他端まで延びている。屈曲部２１は、複数の屈曲部２１において曲面状に曲折され、二次電池積層体１０の高さ方向（Ｚ軸方向）の上下に往復する波板状の形状を有する。局部突出は、筐体４０の内側から外側に向かった「膨らみ」や「襞（ひだ）」とも呼べる。屈曲部２１を構成する局部突出の数および大きさは任意である。

図７は屈曲部２１のバリエーションを示す図である。図７は屈曲部２１のＹＺ断面を示す図である。屈曲部２１の断面形状は図７に示すいずれであってもよい。また屈曲部２１の幅ｗや高さｈも任意である。さらに図７の最下部に示すように、２つ以上の屈曲部２１が連結されてもよい。このように屈曲部２１の形状は任意であり、屈曲部２１は任意のＹＺ平面における断面が略一様であればよい。

固定部２３は、端部プレート４および中央プレート５の上端面および複数の二次電池１の端子面１ａに対向する平坦な部分であり、二次電池積層体１０の高さ方向（Ｚ軸方向）における補強部２０の下端面である。固定部２３は、たとえば、二次電池積層体１０の長さ方向（Ｘ軸方向）において、端部プレート４および中央プレート５の上端面のねじ穴に対応する位置に、貫通孔２３Ａを有する。補強部２０は、固定部２３の貫通孔２３Ａにボルトを挿通させて端部プレート４および中央プレート５の上端面のねじ穴に締結することで、端部プレート４および中央プレート５に固定される。屈曲部２１は、たとえば固定部２３と一体に設けられ、固定部２３に連結される。

図８に示すように、厚板補強部材２５は、波状補強部材２４と積層して、たとえばネジで端部プレート４および中央プレート５と固定される。たとえば、厚板補強部材２５と波板形状の補強部材の間は、ネジ止め部以外でもスポット溶接等の溶接によって固定されてもよい。

以下、本実施形態の電池パック１００の作用について説明する。本実施形態の電池パック１００は、前述のように、たとえば電気自動車やハイブリッド車などの車両に搭載され、入出力端子１０１、１０１を介して電力が供給される。すると、電装ホルダ３０に保持された電装品および制御部３１と、複数のバスバー２とを介して入出力端子１０１、１０１に接続された複数の二次電池１が充電される。

ここで、本実施形態の電池パック１００は、前述のように、積層配置された複数の二次電池１と、補強部２０と、を備えている。補強部２０は、電池パック１００の一端から他端まで一方向に延びて電池パック１００を補強する屈曲部２１を有している。

たとえば車両の衝突時などに、電池パック１００に大きな外力が作用した場合に、電池パック１００の一端から他端まで一方向に延びる補強部２０によって、電池パック１００に作用する外力を受け止めることができる。したがって、補強部２０によって電池パック１００を補強して、電池パック１００に大きな外力が作用した場合の電池パック１００の圧壊強度を向上させることができる。特に電池パック１００は、Ｘ軸方向からの外力に対して高い圧壊強度を有する。

また、電池パック１００の補強部２０は、複数の二次電池１に対向して板状に設けられ、Ｘ軸方向に交差する電池パック１００の幅方向（Ｙ軸方向）から厚さ方向（Ｚ軸方向）へ屈曲された屈曲部２１を有している。そして、屈曲部２１は、二次電池積層体１０の一端から他端まで延びている。

この構成により、上記一方向、すなわち二次電池積層体１０の長さ方向（Ｘ軸方向）に作用する外力に対する補強部２０の強度だけでなく、二次電池積層体１０の幅方向（Ｙ軸方向）や高さ方向（Ｚ軸方向）に作用する外力に対する強度も向上させることができる。したがって、補強部２０によって電池パック１００をより確実に補強することができる。

また、本実施形態の電池パック１００において、二次電池積層体１０は、複数の二次電池１の一端と他端に配置された端部プレート４および中央プレート５を備えている。補強部２０は、二次電池積層体１０の長さ方向（Ｘ軸方向）に延びて端部プレート４および中央プレート５に固定された平板状の固定部２３を備えている。さらに、補強部２０の屈曲部２１は、固定部２３に連結されている。

電池パック１００は上述した構成を有するので、固定部２３、端部プレート４、および中央プレート５を介して屈曲部２１を強固に支持することができる。さらに電池パック１００は、電池パック１００に作用した外力を屈曲部２１によってより確実に受け止めることができる。したがって、補強部２０によって電池パック１００をより確実に補強することができる。

なお補強部２０を１つ設けるだけでも電池パック１００の耐荷重を増すことができるが、厚板補強部材２５と波板形状の補強部材を積層することにより、さらに耐荷重を増すことができる。厚板補強部材２５を、二次電池積層体１０の幅方向（Ｙ方向）の電装ホルダ３０側に偏って配置した。これは、厚板補強部材２５を電池パック１００の幅方向の略中央に配置するためである。筐体４０の側面が外力を受けた際には、側面の両端よりも中央側の方が筐体の剛性が小さく変形しやすいので、これを防止する目的である。

補強部２０の副次的な効果について説明する。電池モジュールを構成するセル１に異常が発生すると、高温のガスが発生してセル１のガス排出弁１ｖから排出されることがある。本実施の形態では、セル１のガス排出弁１ｖに対向する位置に金属製の補強部２０が存在するため、高温ガスが直接筐体４０のカバー４２に当たることは無い。仮に高温のガスがカバー４２に直接当たった場合には、樹脂製のために穴が開いて高温のガスが電池パックの外に出る可能性があるが、金属製の補強部２０があることにより防止することができる。

また、補強部２０が波板形状であることにより、表面積が広くなり補強部２０に当たったガスを冷却する面積が大きくなり、ガスをより効率よく冷却できる。また、波板形状であることからガス排出弁１ｖと補強部２０の間の体積を大きくすることができるため、両者の間の空間を大きくできて、ガスを一時的にためる空間を多く確保できる。そのために、電池パック１００から高温のガスが出ることが抑制される。

上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電池パック１００は、二次電池１と、二次電池１を収め、長手方向（Ｘ軸方向）、幅方向（Ｙ軸方向）、および高さ方向（Ｚ軸方向）に広がりを有する筐体４０と、長手方向における一端から他端まで延伸し、二次電池１の高さ方向に配されて筐体４０を補強する板状の補強部２０と、を備える。補強部２０は第１板状部材、すなわち波状補強部材２４、および第２板状部材、すなわち厚板補強部材２５を含む。波状補強部材２４および厚板補強部材２５の一部分は高さ方向に積層される。波状補強部材２４は、延伸方向に一定の断面であり、筐体の内側から外側にかけて膨らむ屈曲部２１を有する。そのため、積層した２つの板状部材により電池パック１００の耐荷重性を向上させることができる。具体的には、筐体４０にＸ軸方向からの荷重に対して高い耐性を有する。

（２）筐体４０の幅方向の略中央において、波状補強部材２４および厚板補強部材２５の一部分が高さ方向に積層される。そのため構造的に剛性が低い幅方向の略中央を補強することができる。

（３）二次電池１の高さ方向上部には、波状補強部材２４および厚板補強部材２５の少なくとも一方が存在する。そのため二次電池１から高温のガスが排出された場合に、高温のガスがまずは波状補強部材２４または厚板補強部材２５のいずれかに接触することでガスの温度を下げることができる。すなわち、二次電池１から排出される高温のガスが筐体４０に直接触れることを防止することができる。

（変形例１）
上述した第１の実施の形態では、電池パック１００には積層された二次電池１が含まれた。しかし電池パック１００に積層された二次電池１が含まれることは必須の構成要素ではなく、少なくとも１つの二次電池１が含まれればよい。また二次電池１の形状や寸法は任意であり、第１の実施の形態で示した二次電池１の寸法を大きくし、電池パック１００に含まれる二次電池１の数を減らしてもよい。

―第２の実施の形態―
図９～図１０を参照して、本発明に係る電池パックの第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、波状補強部材２４のピッチが複数定義される点で、第１の実施の形態と異なる。

図９は、第２の実施の形態に係る補強部２０の側面図である。図１０は、図９に示す補強部２０の分解斜視図である。

本実施形態における波状補強部材２４は、屈曲部２１として大ピッチ領域２４Ａと小ピッチ領域２４Ｂとを含む。大ピッチ領域２４Ａと小ピッチ領域２４Ｂの違いは、Ｘ軸方向の単位長さ当たりの波状補強部材２４の存在量、すなわち密度であり、大ピッチ領域２４Ａよりも小ピッチ領域２４Ｂの方が密度が高い。大ピッチ領域２４Ａは、小ピッチ領域２４Ｂの局部突出と高さｈは同じだが幅ｗが長く、単位長さ当たりに小ピッチ領域２４Ｂよりも少ない局部突出を有する。大ピッチ領域２４Ａおよび小ピッチ領域２４Ｂに構成される局部突出の数は任意である。

第１の実施の形態と同様に、厚板補強部材２５は筐体４０の幅方向略中央に配され、二次電池積層体１０では幅方向中央から左寄りに配される。厚板補強部材２５の近傍の波状補強部材２４は小ピッチ領域２４Ｂであり、厚板補強部材２５の遠方には大ピッチ領域２４Ａが配される。特にガス排出弁１ｖに対向する位置には、大ピッチ領域２４Ａが配される。本実施形態の電池パックのその他の点は、前述の実施形態１に係る電池パック１００と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

以下、本実施形態の電池パックの作用について説明する。厚板補強部材２５の近傍における波状補強部材２４が小ピッチ領域２４Ｂであることにより、Ｘ軸方向の単位長さの領域に補強部材がより多く存在することになる。そのため、厚板補強部材２５が存在する電池パック１００の側面における中央付近の剛性が増して耐荷重を増すことができる。また、厚板補強部材２５の遠方には大ピッチ領域２４Ａが配されるため、厚板補強部材２５の遠方には補強部材が少なく、電池パック１００全体として軽量化につながる。

ガス排出弁１ｖの上部は大ピッチ領域２４Ａが配されるため、ガス排出弁１ｖと補強部材の間の空間が広く、ガス排出があった場合もガスを一時的に溜める空間が大きくなる。したがって、異常時にカバー４２を溶かして高温ガスが電池パックの外に直接出ることがない。

上述した第２の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（４）屈曲部２１は、幅方向に第１の幅を有する大ピッチ領域２４Ａと、幅方向に第１の幅よりも狭い第２の幅を有する小ピッチ領域２４Ｂとを含む。そのため、小ピッチ領域２４Ｂが存在することにより剛性を増すことができる。また大ピッチ領域２４Ａが存在することにより、二次電池１から排出されたガスを一時的にためる空間を広くすることができる。

―第３の実施の形態―
図１１～図１３を参照して、本発明に係る電池パックの第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第２の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第２の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、大ピッチ領域２４Ａの板厚が小ピッチ領域２４Ｂの板厚よりも薄い点で第２の実施の形態と異なる。

図１１は大ピッチ領域２４Ａが形成される第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐ、および小ピッチ領域２４Ｂが形成される第１小ピッチ領域板２４Ｂ１Ｐを示す図である。図１１に示すように、本実施の形態では第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐおよび第１小ピッチ領域板２４Ｂ１Ｐは、それぞれ独立した金属板である。第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐの板厚が第１小ピッチ領域板２４Ｂ１Ｐの板厚よりも薄いので、大ピッチ領域２４Ａの板厚は小ピッチ領域２４Ｂの板厚よりも薄い。第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐには複数の大ピッチ領域２４Ａおよび固定部２３が形成され、少なくとも２つの大ピッチ領域２４Ａを部分的に接続する連絡領域２４Ｃが形成される。なお以下では、第１小ピッチ領域板２４Ｂ１Ｐを「第１板状部材」と呼び、第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐを「第２板状部材」と呼ぶこともある。

図１１に示すように、連絡領域２４ＣはＸ方向の位置によって断面形状が異なる。連絡領域２４Ｃは貫通孔２３ＡとＸ軸方向に並んで配置され、連絡領域２４Ｃよりも貫通孔２３Ａの方が図示下方に存在する。換言すると、連絡領域２４ＣのＺ座標の値よりも貫通孔２３ＡのＺ座標の値の方が小さい。

図１２は、連絡領域２４Ｃの形状を示す図である。ただし図１２では第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐの厚みを記載して省略しており、貫通孔２３Ａの存在を四角で示している。図１２（ａ）は、第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐを連絡領域２４Ｃの位置におけるＸＺ平面で切断した断面図である。図１２（ｂ）は、第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐを連絡領域２４Ｃの位置におけるＹＺ平面で切断した断面図である。

図１２（ｂ）の左端には、Ｚ方向の座標、すなわち高さを示している。貫通孔２３Ａの存在する高さがＺ１、連絡領域２４Ｃの高さがＺ３、大ピッチ領域２４Ａは貫通孔２３Ａと同等の高さであるＺ１を高さ方向の下限とし、Ｚ２を高さ方向の上限とする。Ｚ１～Ｚ３は、Ｚ１＜Ｚ３＜Ｚ２の関係を有する。連絡領域２４Ｃは貫通孔２３Ａが設けられるＺ方向の位置よりも高い位置に存在するので、一方の大ピッチ領域２４Ａに滞留した高温のガスが隣接する大ピッチ領域２４Ａに移動しやすくなる役割を有する。

図１３は、第３の実施の形態における補強部２０の側面図である。図１１において分離して示していた第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐおよび第１小ピッチ領域板２４Ｂ１Ｐが、図１３ではビスにより一体に構成されている。大ピッチ領域２４Ａの補強部材よりも、小ピッチ領域２４Ｂの補強部材の方が板が厚い。

以下、本実施形態の電池パックの作用について説明する。大ピッチ領域２４Ａを構成する金属板は薄く、小ピッチ領域２４Ｂを構成する金属板は厚い。そのため、補強すべき場所は厚く、小ピッチにすることで補強部材が占める体積が増えて効果的に耐荷重を上げることができる。また、補強の必要が少ない場所は大ピッチで薄くして最低限の耐荷重は確保した上で、軽量化が図られている。さらに、連絡領域２４Ｃを設けたことで、大ピッチ領域２４Ａにより形成された空間同士がＹ方向につながり、高温のガスを一時的に溜める空間が大きくできる。

上述した第３の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（５）大ピッチ領域２４Ａの板厚よりも、小ピッチ領域２４Ｂの板厚の方が厚い。そのため、補強すべき場所は厚く、小ピッチにすることで補強部材が占める体積が増えて効果的に耐荷重を上げることができる。また、補強の必要が少ない場所は大ピッチで薄くして最低限の耐荷重は確保した上で、軽量化が図られている。

（６）小ピッチ領域２４Ｂは第１板状部材、すなわち第１板状部材に形成され、大ピッチ領域２４Ａは第２板状部材、すなわち第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐに形成される。大ピッチ領域２４Ａと小ピッチ領域２４Ｂを別々の部材に構成することで、厚みの違いを容易に実現できる。すなわち、１つの部材で領域ごとに厚みを変化させるよりも、低コストに厚みの違いを実現することができる。

（７）大ピッチ領域２４Ａは、第１座標Ｚ１を高さ方向の下限とし第２座標Ｚ２を高さ方向の上限とする。複数の大ピッチ領域２４Ａを接続する連絡領域２４Ｃを備える。連絡領域２４Ｃは、第１座標Ｚ１よりも高く第２座標Ｚ２よりも低い第３座標Ｚ３の高さを有する。そのため、大ピッチ領域２４Ａにより形成された空間同士がＹ方向につながり、高温のガスを一時的に溜める空間が大きくできる。

（第３の実施の形態における変形例１）
二次電池１の配置方向をＸＹ平面内で９０度回転させて、Ｙ軸方向に二次電池１が並ぶように配置してもよい。

図１４は、第３の実施の形態の変形例１における、筐体４０の内部の配置を示す平面図である。図１４は、第１の実施の形態における図４に対応する。ただし図１４ではガス排出弁１Ｖも図示している。第１の実施の形態の図４では二次電池１は図示上下方向に並んでいたが、本変形例では二次電池１は図示左右方向に並んでいる。

二次電池１のそれぞれのガス排出弁１Ｖの上部、すなわちＺ方向には連絡領域２４Ｃが存在する。そのため、本変形例ではガス排出弁１Ｖから高温のガスが排出された場合には、そのガスを連絡領域２４Ｃを伝って大ピッチ領域２４Ａに滞留させることができる。すなわち本変形例でも高温のガスがカバー４２に接触することを防止する効果を有する。なお寸法の設計によっては一部のガス排出弁１Ｖの上部に連絡領域２４Ｃが存在しないことも想定される。しかしその場合も、二次電池積層体１０から電装ホルダ３０側の大きな空間にガスが流れることでカバー４２へガスが直接当たることを防止できる。

―第４の実施の形態―
図１５を参照して、本発明に係る電池パックの第４の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第３の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、補強部２０が３枚の金属板から構成される点で、第３の実施の形態と異なる。

図１５は、第４の実施の形態における補強部２０の断面図である。本実施の形態における補強部２０は、第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐと、第１小ピッチ領域板２４Ｂ１Ｐと、第２小ピッチ領域板２４Ｂ２Ｐとから構成される。第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐおよび第１小ピッチ領域板２４Ｂ１Ｐは、第３の実施の形態において説明したとおりである。第２小ピッチ領域板２４Ｂ２Ｐは、第１小ピッチ領域板２４Ｂ１ＰよりもＹ方向の幅が短く、Ｘ方向には筐体４０と略同一の長さを有する。第２小ピッチ領域板２４Ｂ２ＰのＹＺ平面における断面は、任意の位置で略同一である。第２小ピッチ領域板２４Ｂ２Ｐは、第１の実施の形態における厚板補強部材２５の位置、すなわち筐体４０のＹ方向の幅における略中央に配される。

第２小ピッチ領域板２４Ｂ２Ｐは少なくとも第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐよりも厚く、Ｙ方向の両端が屈曲していることが望ましい。第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐと、第１小ピッチ領域板２４Ｂ１Ｐと、第２小ピッチ領域板２４Ｂ２Ｐとは、ネジ止め部で共締めされる。ただしネジ止め部以外で、スポット溶接等によって溶接されていてもよい。

以下、本実施形態の電池パックの作用について説明する。第３の実施の形態における構成に比べて第２小ピッチ領域板２４Ｂ２Ｐが追加されているので、耐荷重を増すことができる。第２小ピッチ領域板２４Ｂ２Ｐは、両端が屈曲することで、剛性が増し、さらに耐荷重を増すことができる。セルからのガス排出に関しては、実施形態３およびその変形例と同等の効果を得ることができる。

―第５の実施の形態―
図１６を参照して、本発明に係る電池パックの第５の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第３の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、補強部２０が４枚の金属板から構成される点で、第３の実施の形態と異なる。

図１６は、第５の実施の形態における補強部２０の断面図である。本実施の形態における補強部２０は、第２大ピッチ領域板２４Ａ２Ｐと、第３小ピッチ領域板２４Ｂ３Ｐと、第４小ピッチ領域板２４Ｂ４Ｐと、第５小ピッチ領域板２４Ｂ５Ｐとから構成される。第３小ピッチ領域板２４Ｂ３Ｐ、第４小ピッチ領域板２４Ｂ４Ｐ、および第５小ピッチ領域板２４Ｂ５Ｐは、記載した順番で第３小ピッチ領域板２４Ｂ３Ｐを最も上として配される。第３小ピッチ領域板２４Ｂ３Ｐ、第４小ピッチ領域板２４Ｂ４Ｐ、および第５小ピッチ領域板２４Ｂ５Ｐは、第１の実施の形態における厚板補強部材２５の位置、すなわち筐体４０のＹ方向の幅における略中央においてＺ方向に重ねて配される。

第２大ピッチ領域板２４Ａ２Ｐは、第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐの図示左側の領域を切断し、第１の実施の形態における厚板補強部材２５の位置、すなわち筐体４０のＹ方向の幅における略中央まで達しなくした形状である。第２大ピッチ領域板２４Ａ２Ｐのその他の点、たとえば大ピッチ領域２４Ａおよび連絡領域２４Ｃを有する点は第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐと同様である。

第３小ピッチ領域板２４Ｂ３Ｐ、第４小ピッチ領域板２４Ｂ４Ｐ、および第５小ピッチ領域板２４Ｂ５Ｐは、Ｘ方向には筐体４０と略同一の長さを有し、ＹＺ平面における断面は、任意の位置で略同一である。第３小ピッチ領域板２４Ｂ３Ｐ、第４小ピッチ領域板２４Ｂ４Ｐ、および第５小ピッチ領域板２４Ｂ５Ｐの板厚は、第２大ピッチ領域板２４Ａ２Ｐよりも厚い。

第３小ピッチ領域板２４Ｂ３Ｐは、第４の実施の形態における第２小ピッチ領域板２４Ｂ２Ｐと略同一の形状を有する。ただし第３小ピッチ領域板２４Ｂ３Ｐは第２小ピッチ領域板２４Ｂ２ＰよりもＹ方向の幅が狭くてもよい。

第４小ピッチ領域板２４Ｂ４Ｐは、第４の実施の形態における第１小ピッチ領域板２４Ｂ１Ｐと略同一の形状を有する。ただし第４小ピッチ領域板２４Ｂ４Ｐは、第３小ピッチ領域板２４Ｂ３Ｐとの干渉を避けるために第３小ピッチ領域板２４Ｂ３ＰよりもＹ方向に長い固定部２３を有する。

第５小ピッチ領域板２４Ｂ５Ｐは、第４の実施の形態における第２小ピッチ領域板２４Ｂ２Ｐと略同一の形状を有する。ただし第５小ピッチ領域板２４Ｂ５Ｐは、第４小ピッチ領域板２４Ｂ４Ｐとの干渉を避けるために第４小ピッチ領域板２４Ｂ４ＰよりもＹ方向に長い固定部２３を有する。

なお第４の実施の形態と比較すると、本実施の形態における電池パック１００の構成は、第４の実施の形態における第１大ピッチ領域板２４Ａ１Ｐの図示左側を切断し、板厚を厚くしたものが第５小ピッチ領域板２４Ｂ５Ｐに相当するとも言える。

以下、本実施形態の電池パックの作用について説明する。本実施の形態では第３小ピッチ領域板２４Ｂ３Ｐ、第４小ピッチ領域板２４Ｂ４Ｐ、および第５小ピッチ領域板２４Ｂ５Ｐの３枚の板により補強するので、第４の実施の形態よりも耐荷重を大きくすることができる。また第３小ピッチ領域板２４Ｂ３Ｐ、第４小ピッチ領域板２４Ｂ４Ｐ、および第５小ピッチ領域板２４Ｂ５Ｐの端部が屈曲していることで、さらに剛性が増し、耐荷重を大きくすることができる。

二次電池１の高さ方向上部には、第２大ピッチ領域板２４Ａ２Ｐ、第３小ピッチ領域板２４Ｂ３Ｐ、第４小ピッチ領域板２４Ｂ４Ｐ、および第５小ピッチ領域板２４Ｂ５Ｐの少なくともいずれかが存在する。そのため二次電池１から高温のガスが排出された場合に、高温のガスが筐体４０に直接触れることを防止することができる。

以上、図面を用いて本開示に係る電池パックの実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。たとえば、補強部の屈曲部の形状は、特に限定されない。

上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１…二次電池
１ｖ…ガス排出弁
１０…二次電池積層体
２０…補強部
２４…波状補強部材
２４Ａ…大ピッチ領域
２４Ｂ…小ピッチ領域
２４Ａ１Ｐ…第１大ピッチ領域板
２４Ａ２Ｐ…第２大ピッチ領域板
２４Ｂ１Ｐ…第１小ピッチ領域板
２４Ｂ２Ｐ…第２小ピッチ領域板
２４Ｂ３Ｐ…第３小ピッチ領域板
２４Ｂ４Ｐ…第４小ピッチ領域板
２４Ｂ５Ｐ…第５小ピッチ領域板
２４Ｃ…連絡領域
２５…厚板補強部材
２６…追加補強部材
４０…筐体
１００…電池パック

Claims (6)

1. 複数の二次電池の積層体と、
   前記積層体を収め、長手方向、幅方向、および高さ方向に広がりを有する筐体と、
   を備え、
   前記複数の二次電池を前記長手方向に積層させた電池パックであって、
   前記長手方向における一端から他端まで延伸し、前記二次電池の前記高さ方向に配されて前記筐体を補強する補強部を備え、
   前記補強部は屈曲部を有し、当該屈曲部は前記幅方向で前記高さ方向へ屈曲された複数の突出を有し、
   前記積層体の前記複数の二次電池夫々の端子面に向くように配置され、
   前記補強部は第１板状部材および第２板状部材を含み、
   前記第１板状部材および前記第２板状部材の一部分は前記高さ方向に積層され、
   前記第１板状部材は延伸方向に略一定の断面からなり、そして、前記屈曲部を有する、
   電池パック。
2. 二次電池と、
   前記二次電池を収め、長手方向、幅方向、および高さ方向に広がりを有する筐体と、
   前記長手方向における一端から他端まで延伸し、前記二次電池の前記高さ方向に配されて前記筐体を補強する板状の補強部とを備え、
   前記補強部は第１板状部材および第２板状部材を含み、
   前記第１板状部材および前記第２板状部材の一部分は前記高さ方向に積層され、
   前記第１板状部材は、延伸方向に略一定の断面であり、前記筐体の内側から外側にかけて膨らむ屈曲部を有する電池パックであって、
   前記屈曲部は、前記幅方向に第１の幅を有する大ピッチ領域と、前記幅方向に前記第１の幅よりも狭い第２の幅を有する小ピッチ領域とを含む電池パック。
3. 請求項２に記載の電池パックにおいて、
   前記大ピッチ領域の板厚よりも、前記小ピッチ領域の板厚の方が厚い電池パック。
4. 請求項２に記載の電池パックにおいて、
   前記大ピッチ領域は、第１座標を前記高さ方向の下限とし第２座標を前記高さ方向の上限とし、
   複数の前記大ピッチ領域を接続する連絡領域をさらに備え、
   前記連絡領域は、前記第１座標よりも高く前記第２座標よりも低い第３座標の高さを有する電池パック。
5. 請求項１又は２に記載の電池パックにおいて、
   前記筐体の前記幅方向の略中央において、前記第１板状部材および前記第２板状部材の一部分が前記高さ方向に積層される電池パック。
6. 請求項１又は２に記載の電池パックにおいて、
   前記二次電池の前記高さ方向には、前記第１板状部材および前記第２板状部材の少なくとも一方が存在する電池パック。

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