JP7007210B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、複数の単電池を備えた電池パックに関する。

従来から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（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載されたバッテリパックは、以下の構成を特徴としている。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。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いる。

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いる。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（同文献、請求項１等を参照）。

また、特許文献１に記載されたバッテリパックは、上記ジャンクションボックスが位置するパックケースの長手方向の一端部に、パックケースの幅方向に延びて該パックケースの一対の側壁を互いに連結する補強バーを備えている。この補強バーは、上記ジャンクションボックスの上方を横切っている（同文献、請求項５等を参照）。

このバッテリパックによれば、バッテリパックの上下方向の設計の自由度ひいては車体フロアの上下方向の設計の自由度が高くなるとともに、車両幅方向の寸法の制約が低減し、比較的小さい車両への搭載に適したものとなる。また、比較的小容量の冷却ユニットでもって効果的な冷却が可能となる（同文献、第００１１段落等を参照）。

また、ジャンクションボックスの上方を横切って補強バーが設けられており、この補強バーがパックケースロアの左右のフランジに連結されているので、車両の衝突などによりバッテリパックに上方から外力が作用した場合に、大電流が流れるジャンクションボックスを確実に保護することができる（同文献、第００３５段落等を参照）。

特開２０１６－２１９２６０号公報

前記従来のバッテリパックにおいて、ジャンクションボックスの上方を横切る補強バーは、パックケースロアの左右のフランジに連結された両端支持梁状の構成を有している。そのため、バッテリパックに外力が作用した場合に補強バーがたわみやすく、耐荷重性に課題がある。

本発明の一態様は、補強部の耐荷重性を向上させ、筐体の内部の単電池を保護することが可能な電池パックを提供する。

本発明の一態様は、複数の二次電池を含む電池モジュールと、該電池モジュールを収容する筐体とを備えた電池パックであって、前記筐体の底壁に接し、該底壁に沿う一方向に延び、該一方向に直交する方向の寸法が前記筐体の側壁および前記底壁の厚さよりも大きい補強部を備え、前記補強部は、前記一方向において、前記電池モジュールの両端部に固定された一対の端部固定部と、該一対の端部固定部の間で前記電池モジュールまたは前記筐体に固定された中間固定部と、を有することを特徴とする電池パックである。

上記態様の電池パックにおいて、補強部は、複数の二次電池を含む電池モジュールの一端から他端まで延び、筐体および電池モジュールを補強している。補強部は、筐体の底壁に接し、底壁に沿う一方向に延びることで、筐体に外力が作用したときに、たとえば、補強部と電池モジュールとが互いに対向する方向など、補強部の延在方向である上記一方向に交差する方向における補強部のたわみが防止される。

また、補強部は、延在方向である上記一方向において、電池モジュールの両端部に一対の端部固定部を介して二点が固定されるとともに、この一対の端部固定部の間の一点がさらに電池モジュールまたは筐体に固定され、三点以上が固定される。このように、補強部が上記一方向における両端部と中間部の三点以上で固定されることで、筐体に外力が作用したときに、上記一方向に交差する方向における補強部のたわみが防止される。

さらに、補強部は、延在方向である上記一方向に直交する方向の補強部の寸法が、筐体の側壁および底壁の厚さよりも大きくなっている。これにより、補強部の剛性を向上させ、筐体および電池モジュールを効果的に補強し、筐体に外力が作用したときに筐体および電池モジュールの変形および損傷を抑制することができる。

本発明の一態様によれば、補強部の耐荷重性を向上させ、筐体の内部の二次電池を保護することが可能な電池パックを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る電池パックの外観斜視図。 図１の電池パックの筐体の一部と補機類を取り外した状態を示す斜視図。 図１の電池パックの複数の二次電池の積層状態を示す斜視図。 図２に示す筐体に補機類が配置された状態を示す平面図。 図２に示す補強部と電池モジュールの一部の分解斜視図。 図５の補強部と電池モジュールの一部の変形例を示す分解斜視図。 図５の補強部と電池モジュールの一部の変形例を示す分解斜視図。 図５の補強部と電池モジュールの一部の変形例を示す平面図。 図５の補強部と電池モジュールの一部の変形例を示す分解斜視図。

以下、図面を参照して本発明に係る電池パックの一実施形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電池パック１００の外観斜視図である。図２は、図１の電池パック１００の筐体１０の一部と補機類を取り外した状態の斜視図である。図３は、図１の電池パック１００の筐体１０に収容された複数の二次電池１の積層状態を示す斜視図である。

本実施形態の電池パック１００は、複数の二次電池１を含む電池モジュール２０と、その電池モジュール２０を収容する筐体１０とを備えている。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、主に、次の構成を特徴としている。電池パック１００は、筐体１０の底壁１０ｅに接し、その底壁１０ｅに沿う一方向Ｄ１に延び、その一方向Ｄ１に直交する方向の寸法が筐体１０の側壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄおよび底壁１０ｅの厚さｔよりも大きい補強部３０を備えている。補強部３０は、上記一方向Ｄ１において、電池モジュール２０の両端部に固定された一対の端部固定部３１と、その一対の端部固定部３１の間で電池モジュール２０または筐体１０に固定された中間固定部３２と、を有する。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。

筐体１０は、たとえば、おおむね直方体形状の矩形箱形の形状を有している。各図に、筐体１０の奥行方向をＸ軸、幅方向をＹ軸、高さ方向をＺ軸とする直交座標系を示す。筐体１０は、幅方向の寸法が奥行方向の寸法よりも大きくなっている。すなわち、筐体１０は、底壁に垂直な高さ方向（Ｚ軸方向）と、この高さ方向に垂直な長手方向（Ｙ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（Ｘ軸方向）と、を有する矩形箱形の形状に形成されている。

筐体１０は、たとえば、上部が開放された矩形箱状の本体部１１と、本体部１１の上部の開口１１ａを覆うカバー１２とを有している。本体部１１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１２の素材は、たとえば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの樹脂材料である。筐体１０のカバー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外部端子である一対の高電圧端子１０１，１０１が設けられている。また、筐体１０のカバーの高電圧端子１０１，１０１が設けられた短手方向の一端には、筐体１０の長手方向において一対の高電圧端子１０１，１０１の内側で一方の高電圧端子１０１に隣接する位置に、信号コネクタ１０２が設けられている。

筐体１０は、電池収容スペースＳ１を有している。電池収容スペースＳ１は、筐体１０の内部の二次電池１を収容するための領域、空間、区画または収容部である。電池収容スペースＳ１は、たとえば、筐体１０の短手方向の一方の側壁１０ａに隣接し、筐体１０の短手方向の片側に偏って設けられている。電池収容スペースＳ１は、たとえば、筐体１０の短手方向の片側と長手方向の両側の三方の側壁１０ａ，１０ｃ，１０ｄ、底壁１０ｅおよびカバー１２と、二次電池１の端子面１ａに対向して配置される樹脂製のバスバーケース２６とによって囲まれて画定された空間である。

本実施形態の電池パック１００は、電池収容スペースＳ１に複数の二次電池１を含む電池モジュール２０が配置されている。電池モジュール２０は、筐体１０の底壁１０ｅに沿う一方向Ｄ１の両端に配置された一対のサイドブロック２４と、その一対のサイドブロック２４の間に配置されたセンターブロック２５とを有し、そのセンターブロック２５とサイドブロック２４との間に複数の二次電池１が配置されている。

図３に示すように、電池モジュール２０を構成する個々の二次電池１は、たとえば、偏平角形のリチウムイオン二次電池である。すなわち、本実施形態の電池パック１００において、二次電池１は、扁平角形に形成され、二次電池１の厚さ方向（Ｚ軸方向）を向く広側面１ｗと、その厚さ方向に沿う狭側面１ｎとを有している。また、二次電池１は、広側面１ｗを筐体１０の底壁１０ｅに向けてその厚さ方向に積層され、狭側面１ｎである端子面１ａが補強部３０に対向している。

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狭側面１ｎとして、底面１ｂと端子面１ａを有している。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を有している。二次電池１は、厚さ方向に沿う狭側面１ｎである端子面１ａに、外部端子１Ｐ，１Ｎを有している。

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３０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している。すなわち、二次電池１は、補強部３０に対向する狭側面１ｎである端子面１ａに、補強部３０に向けて突出する外部端子１Ｐ，１Ｎを有している。

電池モジュール２０は、偏平角形の二次電池１が厚さ方向に積層され、二次電池１の厚さ方向を向く広側面１ｗが筐体１０の底壁１０ｅに対向している。電池モジュール２０は、たとえば、厚さ方向に積層された複数の二次電池１からなる二列または二列以上の複数列の電池列Ｌ１を有している。二列または複数列の電池列Ｌ１は、たとえば、各電池列Ｌ１を構成する二次電池１の端子面１ａの長手方向に並んでいる。

電池モジュール２０の各電池列Ｌ１を構成するすべての二次電池１の端子面１ａは、一方向すなわち電池パック１００の筐体１０の奥行方向前方（Ｘ軸正方向）を向いている。積層方向に隣り合う二つの二次電池１は、交互に１８０度反転させて配置されている。これにより、積層方向に隣り合う二つの二次電池１は、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、二次電池１の積層方向において隣り合っている。

電池モジュール２０は、たとえば、複数の二次電池１が、各電池列Ｌ１の積層方向の一端に配置された二次電池１から積層方向の他端に配置された二次電池１まで、バスバー２１によって直列に接続されている。より具体的には、電池モジュール２０は、積層方向に互いに隣り合う二つの二次電池１のうち、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とを、バスバー２１によって積層方向に順次接続していくことによって、複数の二次電池１が直列に接続されている。なお、電池モジュール２０は、たとえば、複数の電池列Ｌ１がバスバー２１によって直列または並列に接続されていてもよい。

電池モジュール２０は、個々の二次電池１の厚さ方向の両側に、広側面１ｗに対向するセルホルダ２２を有している。セルホルダ２２は、二次電池１の広側面１ｗに対向する面に、広側面１ｗに当接する複数の凸部２２ａを有し、二次電池１の積層方向に二次電池１と交互に積層され、個々の二次電池１を厚さ方向の両側から保持している。二次電池１の積層方向における両端部のセルホルダ２２は、二次電池１と反対側が平坦な面になっている。セルホルダ２２は、たとえば、ＰＢＴなどの電気絶縁性を有する樹脂材料を素材とする射出成形によって製作することができる。

電池モジュール２０は、たとえば、二次電池１と、バスバー２１と、セルホルダ２２と、エンドプレート２３と、サイドブロック２４と、センターブロック２５と、バスバーケース２６と、を備えている。

バスバー２１は、二次電池１の外部端子１Ｐ，１Ｎに接続される金属製の板状の部材である。一対のエンドプレート２３は、たとえば、金属製の板状の部材であり、二次電池１の積層方向における両端部のセルホルダ２２の外側に配置され、複数のセルホルダ２２を介して複数の二次電池１を積層方向の両側から挟持している。

サイドブロック２４は、たとえば、金属製の板状またはブロック状の部材であり、二次電池１の端子面１ａの長手方向に並んだ二列または複数列の電池列Ｌ１の配列方向における両端に配置され、セルホルダ２２の一部など電気絶縁性を有する樹脂部材を介して二次電池１の狭側面１ｎに対向している。一対のサイドブロック２４は、たとえば、筐体１０の高さ方向の上下の端部にねじ穴を有し、ボルト２３ａによってエンドプレート２３に固定されている。

センターブロック２５は、たとえば、金属製の板状またはブロック状の部材であり、電池列Ｌ１と電池列Ｌ１の間に配置され、セルホルダ２２の一部など電気絶縁性を有する樹脂部材を介して二次電池１の狭側面１ｎに対向している。電池列Ｌ１が二列の場合には、一つのセンターブロック２５が電池列Ｌ１の間に配置され、電池列Ｌ１が三列以上の場合には、二つ以上のセンターブロック２５が電池列Ｌ１の間に配置される。センターブロック２５は、たとえば、筐体１０の高さ方向の上下の端部にねじ穴を有し、ボルト２３ａによってエンドプレート２３に固定されている。

バスバーケース２６は、たとえば、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、電池モジュール２０を構成する複数の二次電池１の端子面１ａに対向して配置されている。バスバーケース２６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、その開口部の周囲に設けられた支持部にバスバー２１を支持するとともに、隣接するバスバー２１の間を隔壁によって電気的に絶縁している。

図４は、図２に示す筐体１０の本体部１１に補機類２７が配置された状態を示す平面図である。本実施形態の電池パック１００は、図２に示すように、筐体１０の内部に短手方向の前方側の側壁１０ｂに偏って設けられ、電池収容スペースＳ１に隣接する補機収容スペースＳ２を有している。電池パック１００の補機類２７は、たとえば、補機収容スペースＳ２に配置されている。補機類２７は、たとえば、二次電池１の充放電を制御する制御部２８を含んでいる。制御部２８は、たとえば、電子回路基板２９が収容されたジャンクションボックスとして構成することができる。

図５は、図２に示す補強部３０と電池モジュール２０の一部であるエンドプレート２３、サイドブロック２４およびセンターブロック２５の分解斜視図である。

補強部３０は、前述のように、筐体１０の底壁１０ｅに接し、その底壁１０ｅに沿う一方向Ｄ１に延びている。より具体的には、補強部３０は、筐体１０の長手方向（Ｙ軸方向）とおおむね平行な一方向Ｄ１に延在するブロック状、棒状、柱状、梁状、または板状の部材である。補強部３０は、たとえば、内部に空洞を有しない中実部材である。補強部３０の素材は、たとえばステンレス鋼やアルミニウム合金などの金属材料である。なお、補強部３０をダイキャストにより製作した場合には、補強部３０の表面に肉抜きのための凹凸が設けられていてもよい。

本実施形態の電池パック１００において、補強部３０の上記一方向Ｄ１における長さは、二次電池１の上記一方向Ｄ１における長さよりも長い。したがって、上記一方向Ｄ１において、二次電池１の両端部は、補強部３０の両端部の内側に配置されている。補強部３０は、たとえば、その延在方向である一方向Ｄ１の中央部であって、筐体１０の高さ方向（Ｚ軸方向）における筐体１０の底壁１０ｅと反対側の端部に、切欠き３０ａを有している。これにより、補強部３０と電池モジュール２０とが互いに対向する方向である筐体１０の短手方向（Ｘ軸方向）においてバスバーケース２６から突出した端子部と、補強部３０との干渉が回避されている。

また、補強部３０は、前述のように、その延在方向である一方向Ｄ１に直交する方向の寸法ｄ１，ｄ２が、筐体１０の側壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄおよび底壁１０ｅの厚さｔよりも大きい。より具体的には、補強部３０は、たとえば、上記一方向Ｄ１に直交する断面が矩形であり、上記一方向Ｄ１に直交する方向である筐体１０の短手方向（Ｘ軸方向）および高さ方向（Ｚ軸方向）の寸法ｄ１，ｄ２が、筐体１０の側壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄおよび底壁１０ｅの厚さｔよりも大きい。

なお、補強部３０の寸法ｄ１，ｄ２は、たとえば、補強部３０の表面の凹凸部の有無にかかわらず、補強部３０の一方の端面から他方の端面までの寸法である。また、補強部３０が中空構造を有する場合には、補強部３０の寸法ｄ１，ｄ２は、補強部３０の肉厚であってもよい。いずれの場合も、補強部３０の寸法ｄ１，ｄ２は、筐体１０に作用する外力に対する補強部３０の剛性が、筐体１０の剛性よりも高くなるように決定される。

また、補強部３０は、前述のように、上記一方向Ｄ１において、電池モジュール２０の両端部に固定された一対の端部固定部３１と、その一対の端部固定部３１の間で電池モジュール２０または筐体１０に固定された中間固定部３２と、を有している。端部固定部３１は、たとえば、ボルト３１ｂを挿通させる貫通孔３１ａを有している。貫通孔３１ａは、たとえば、補強部３０と電池モジュール２０とが対向する方向である筐体１０の短手方向（Ｘ軸方向）に、補強部３０を貫通している。

中間固定部３２は、たとえば、ボルト３２ｂを挿通させる貫通孔３２ａと、固定凸部３２ｃと、を有している。貫通孔３２ａは、たとえば、補強部３０と電池モジュール２０とが対向する方向である筐体１０の短手方向（Ｘ軸方向）に、補強部３０を貫通している。固定凸部３２ｃは、たとえば、補強部３０の延在方向である一方向Ｄ１において、貫通孔３２ａの両側に設けられている。

固定凸部３２ｃは、たとえば、補強部３０の電池モジュール２０と反対側の端面から、筐体１０の短手方向において電池モジュール２０と反対方向に突出している。固定凸部３２ｃの筐体１０の底壁１０ｅに対向する面は、筐体１０の底壁１０ｅに接している。固定凸部３２ｃは、筐体１０の高さ方向（Ｚ軸方向）に固定凸部３２ｃを貫通する貫通孔３２ｄを有している。貫通孔３２ｄは、固定凸部３２ｃを筐体１０の底壁１０ｅに固定するためのボルト３２ｂを挿通させる。

本実施形態の電池パック１００において、補強部３０の端部固定部３１は、たとえば、電池モジュール２０のサイドブロック２４に固定されている。また、補強部３０の中間固定部３２は、たとえば、センターブロック２５または筐体１０に固定されている。なお、端部固定部３１は、電池モジュール２０の両端部に固定されていればよく、サイドブロック２４以外の電池モジュール２０を構成する部品に固定されていてもよい。また、補強部３０の中間固定部３２は、センターブロック２５と筐体１０の双方に固定されていてもよい。

本実施形態の電池パック１００において、電池モジュール２０のサイドブロック２４は、二次電池１の外部端子１Ｐ，１Ｎの突出方向である筐体１０の短手方向（Ｘ軸方向）に突出する突出部２４ａを有している。突出部２４ａは、突出方向の寸法が二次電池１の外部端子１Ｐ，１Ｎの突出方向の寸法よりも大きくされ、外部端子１Ｐ，１Ｎと補強部３０との間に空間Ｓを形成している。突出部２４ａは、補強部３０に対向する面に、ねじ穴２４ｂを有している。

同様に、電池モジュール２０のセンターブロック２５は、二次電池１の外部端子１Ｐ，１Ｎの突出方向である筐体１０の短手方向（Ｘ軸方向）に突出する突出部２５ａを有している。突出部２５ａは、突出方向の寸法が二次電池１の外部端子１Ｐ，１Ｎの突出方向の寸法よりも大きくされ、外部端子１Ｐ，１Ｎと補強部３０との間に空間Ｓを形成している。突出部２５ａは、補強部３０に対向する面に、ねじ穴２５ｂを有している。

補強部３０の端部固定部３１は、たとえば、貫通孔３１ａに挿通させたボルト３２ｂを、電池モジュール２０のサイドブロック２４のねじ穴２４ｂにねじ込んで締結することで、サイドブロック２４に固定されている。また、補強部３０の中間固定部３２は、たとえば、貫通孔３２ａに挿通させたボルト３２ｂを、センターブロック２５のねじ穴２５ｂにねじ込んで締結することで、センターブロック２５に固定されている。さらに、補強部３０の中間固定部３２は、たとえば、筐体１０の底壁１０ｅの貫通孔および固定凸部３２ｃの貫通孔３２ｄに挿通されたボルト３２ｂの先端にナット３２ｅを締結することで、筐体１０の底壁１０ｅに固定されている。

補強部３０は、たとえば、筐体１０の補機収容スペースＳ２に配置され、電池収容スペースＳ１の一端から他端まで筐体１０の長手方向に延び、筐体１０の短手方向の中心からずれた位置に配置されている。より具体的には、電池収容スペースＳ１は、筐体１０の奥行方向における後方側に偏って設けられ、補強部３０は、筐体１０の奥行方向における中心よりも前方側に配置されている。また、本実施形態の電池パック１００において、補強部３０は、制御部２８と電池モジュール２０との間に配置されている。

電池収容スペースＳ１は、広義には、電池モジュール２０が配置された領域であり、前述のように、筐体１０の短手方向の片側と長手方向の両側の三方の側壁１０ａ，１０ｃ，１０ｄ、底壁１０ｅおよびカバー１２と、二次電池１の端子面１ａに対向して配置される樹脂製のバスバーケース２６とによって画定された空間である。この場合、筐体１０の長手方向において、補強部３０の両端部の端部固定部は、電池モジュール２０の一対のサイドブロック２４に固定されている。これにより、補強部３０は、筐体１０の長手方向において、電池収容スペースＳ１の一端から他端まで延びている。

また、電池収容スペースＳ１は、狭義には、二次電池１が収容されたスペースである。すなわち、電池収容スペースＳ１は、たとえば、電池モジュール２０の二列または複数列の電池列Ｌ１が配置された領域である。より具体的には、電池収容スペースＳ１は、たとえば、筐体１０の奥行方向の後方の側壁１０ａ、ならびに、電池モジュール２０のエンドプレート２３、サイドブロック２４、センターブロック２５、およびバスバーケース２６によって画定された空間である。この場合、筐体１０の長手方向における補強部３０の両端部は、筐体１０の長手方向に並んだ複数の電池収容スペースＳ１の両端部を超えて外側へ延びている。

なお、補強部３０の延在方向である一方向Ｄ１における補強部３０の両端は、その一方向Ｄ１における電池モジュール２０の両端、すなわちサイドブロック２４の端面を超えて外側に延びていてもよい。また、上記一方向Ｄ１における補強部３０の両端は、その一方向Ｄ１における電池モジュール２０の両端の位置またはその内側に位置してもよい。

図４に示す例において、補強部３０は、バスバーケース２６やバスバー２１などの電池モジュール２０の構成部品を挟んで、二次電池１の端子面１ａに対向して配置されている。また、補強部３０は、筐体１０の底壁１０ｅの上面に直接的に配置され、底壁１０ｅに接している。また、補強部３０は、たとえば、補機収容スペースＳ２において最も電池収容スペースＳ１側に偏った位置に配置され、筐体１０の奥行方向の前方側の側壁１０ｂと補強部３０との間に、たとえば制御部２８を構成するジャンクションボックス等の補機類２７が配置されている。

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、たとえば、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載され、信号コネクタ１０２が車両側コントローラに接続され、信号コネクタ１０２を介して情報のやり取りや電源の供給を受ける。電池パック１００は、高電圧端子１０１，１０１に供給された電力を二次電池１に蓄え、二次電池１に蓄えられた電力を、高電圧端子１０１，１０１を介して外部へ供給する。たとえば、車両の衝突時などに、電池パック１００の筐体１０に対して、筐体１０の圧壊強度を超える外力が作用するおそれがある。

本実施形態の電池パック１００は、前述のように、複数の二次電池１を含む電池モジュール２０と、その電池モジュール２０を収容する筐体１０とを備えている。また、電池パック１００は、筐体１０の底壁１０ｅに接し、その底壁１０ｅに沿う一方向Ｄ１に延び、その一方向Ｄ１に直交する方向の寸法が筐体１０の側壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄおよび底壁１０ｅの厚さよりも大きい補強部３０を備えている。そして、補強部３０は、上記一方向Ｄ１において、電池モジュール２０の両端部に固定された一対の端部固定部３１と、その一対の端部固定部３１の間で電池モジュール２０または筐体１０に固定された中間固定部３２と、を有している。

このような構成により、筐体１０および電池モジュール２０は、複数の二次電池１を含む電池モジュール２０の一端から他端まで延びる補強部３０によって補強される。また、補強部３０は、筐体１０の底壁１０ｅに接し、底壁１０ｅに沿う一方向に延びることで、補強部３０を筐体１０の底壁１０ｅによって支持することができる。これにより、筐体１０に外力が作用したときに、たとえば、補強部３０と電池モジュール２０とが互いに対向する方向（Ｘ軸方向）や筐体１０の底壁１０ｅに垂直な方向（Ｚ軸方向）など、補強部３０の延在方向である上記一方向Ｄ１に交差する方向におけるたわみが抑制される。

また、補強部３０は、延在方向である上記一方向Ｄ１において、電池モジュール２０の両端部に一対の端部固定部３１を介して二点が固定されている。さらに、補強部３０は、この一対の端部固定部３１の間の中間固定部３２が、電池モジュール２０と筐体１０の少なくとも一方に固定され、三点以上が固定されている。

このように、補強部３０が上記一方向Ｄ１における両端部と中間部の三点以上で固定されることで、筐体１０に外力が作用したときに、上記一方向Ｄ１に交差する方向における補強部３０のたわみが防止される。また、補強部３０の一対の端部固定部３１が電池モジュール２０に固定され、補強部３０の中間固定部３２が筐体１０に固定されている場合には、補強部３０によって電池モジュール２０を筐体１０に固定することができ、電池モジュール２０の耐振動性を向上させることができる。

また、補強部３０によって電池モジュール２０を筐体１０に固定することができるので、電池モジュール２０を筐体１０に固定するためのタブ状の固定部を、電池モジュール２０に設ける必要がない。これにより、電池モジュール２０のタブ状の固定部と補強部３０との干渉が回避され、補強部３０の断面積を確保して、補強部３０の剛性および耐荷重性を向上させることができる。

また、補強部３０の中間固定部３２が筐体１０に固定されている場合には、筐体１０の短手方向の前方から後方（Ｘ軸負方向）へ外力が作用したときに、筐体１０の補機収容スペースＳ２が変形しても、筐体１０に固定された補強部３０によって外力を受けることができる。これにより、筐体１０の電池収容スペースＳ１に変形が及ぶのを防止し、二次電池１を保護することができる。

また、補強部３０の中間固定部３２が筐体１０と電池モジュール２０の双方に固定されている場合には、補強部３０が筐体１０に作用するより大きな外力に耐え得るようになり、筐体１０および電池モジュール２０をより効果的に補強することができる。したがって、本実施形態の電池パック１００によれば、筐体１０の圧壊荷重を超える荷重を生じさせる外力が作用しても、補強部３０の剛性によって筐体１０の圧壊を抑制することができる。

また、本実施形態の電池パック１００において、電池モジュール２０は、上記一方向Ｄ１の両端に配置された一対のサイドブロック２４と、その一対のサイドブロック２４の間に配置されたセンターブロック２５とを有し、センターブロック２５とサイドブロック２４との間に複数の二次電池１が配置されている。そして、補強部３０の端部固定部３１は、サイドブロック２４に固定され、補強部３０の中間固定部３２は、センターブロック２５と筐体１０の少なくとも一方に固定されている。

このような構成により、補強部３０を電池モジュール２０の一端から他端まで延在させ、筐体１０および電池モジュール２０を効果的に補強することができる。また、エンドプレート２３と比較して剛性の高いサイドブロック２４やセンターブロック２５に補強部３０を固定することで、筐体１０および電池モジュール２０の剛性を向上させることできる。

また、本実施形態の電池パック１００において、二次電池１は、扁平角形に形成され、その二次電池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とを有している。また、二次電池１は、広側面１ｗを筐体１０の底壁１０ｅに向けてその厚さ方向に積層され、狭側面１ｎが補強部３０に対向している。

このような構成により、筐体１０の高さ方向（Ｚ軸方向）において、電池モジュール２０の寸法が増加するのを抑制しつつ、多数の二次電池１を電池収容スペースＳ１に配置することが可能になる。また、補強部３０に対向する二次電池１の狭側面１ｎが端子面１ａである場合には、補強部３０によって、二次電池１の端子面１ａおよび外部端子１Ｐ，１Ｎ、バスバー２１、バスバーケース２６、バスバーケース２６上の電子回路基板などを保護することができる。

また、本実施形態の電池パック１００において、二次電池１は、補強部３０に対向する狭側面１ｎである端子面１ａに補強部３０に向けて突出する外部端子１Ｐ，１Ｎを有している。そして、電池モジュール２０のサイドブロック２４は、二次電池１の外部端子１Ｐ，１Ｎの突出方向に突出する突出部２４ａを有している。この突出部２４ａは、突出方向の寸法が外部端子１Ｐ，１Ｎの突出方向の寸法よりも大きくされ、外部端子１Ｐ，１Ｎと補強部３０との間に空間Ｓを形成している。

このような構成により、二次電池１の外部端子１Ｐ，１Ｎと補強部３０との干渉を回避することができる。また、電池モジュール２０と補強部３０との間の空間Ｓに、バスバー２１、バスバーケース２６、バスバーケース２６上の電子回路基板などを配置することができる。なお、電池モジュール２０のサイドブロック２４が突出部２４ａを有しない場合には、補強部３０が二次電池１の外部端子１Ｐ，１Ｎの突出方向に突出する突出部を有してもよい。この場合にも、電池モジュール２０のサイドブロック２４が突出部２４ａを有する場合と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態の電池パック１００は、二次電池１の充放電を制御する制御部２８を備えている。そして、補強部３０は、制御部２８と電池モジュール２０との間に配置されている。この構成により、補強部３０を筐体１０の中央部に配置することができ、筐体１０および電池モジュール２０を効果的に補強することが可能になる。また、補強部３０を電池収容スペースＳ１と補機収容スペースＳ２との間に配置して、筐体１０内のスペースを有効に活用することができる。

また、本実施形態の電池パック１００は、電池収容スペースＳ１に複数の二次電池１を積層させた電池モジュール２０が配置されている。これにより、補強部３０によって筐体１０を補強し、筐体１０の内部の電池収容スペースＳ１に配置された電池モジュール２０を保護することができ、たとえば、車載用途の複数の二次電池１を備えた電池パック１００に対する信頼性および安全性を向上させることができる。

また、本実施形態の電池パック１００において、筐体１０は、底壁１０ｅに垂直な高さ方向と、この高さ方向に垂直な長手方向と、これら長手方向および高さ方向に垂直な短手方向と、を有する矩形箱形の形状に形成され、短手方向において電池収容スペースＳ１に隣接する補機収容スペースＳ２を有している。そして、補強部３０は、補機収容スペースＳ２に配置され、筐体１０の長手方向に延び、筐体１０の短手方向の中心からずれた位置に配置されている。

この構成により、本実施形態の電池パック１００は、たとえば筐体１０の短手方向に筐体１０の圧壊強度を超える外力が作用したときに、補機収容スペースＳ２が緩衝部として作用することで、電池収容スペースＳ１の圧壊を抑制して、二次電池１を保護することができる。

また、本実施形態の電池パック１００は、筐体１０の長手方向において、補強部３０の両端部が筐体１０の両側壁に接していてもよい。これにより、筐体１０の長手方向の両端の側壁を補強部３０によって補強することができる。したがって、筐体１０の圧壊強度を向上させ、筐体１０により二次電池１を保護することで、電池パック１００の信頼性を向上させることができる。また、補強部３０を筐体１０の長手方向の両端の側壁によって支持することができ、補強部３０を筐体１０に容易に固定することができる。

また、本実施形態の電池パック１００において、補強部３０の上記一方向Ｄ１における長さは、二次電池１の上記一方向Ｄ１における長さよりも長い。これにより、筐体１０の長手方向に外力が作用したときに、上記一方向Ｄ１において、補強部３０の両端部が二次電池１の両端部の外側で外力を受けることで、二次電池１に外力が作用することが防止される。したがって、補強部３０によって、筐体１０に作用する外力から二次電池１を効果的に保護することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、補強部３０の耐荷重性を向上させ、筐体１０の内部の二次電池１を保護することが可能な電池パック１００を提供することができる。なお、本発明に係る電池パックは、前述の実施形態に係る電池パック１００の構成に限定されない。以下、本実施形態に係る電池パック１００の変形例について説明する。

図６は、図５の補強部３０と電池モジュール２０の一部の変形例を示す分解斜視図である。この変形例において、電池パック１００は、電池モジュール２０のサイドブロック２４と補強部３０の端部固定部３１とを嵌合させる嵌合部５０を有している。嵌合部５０は、互いに嵌合する凸部５１および凹部５２と、これらの凸部５１および凹部５２を締結する締結部材とを有している。締結部材としては、たとえば、ボルト３１ｂを用いることができる。

より具体的には、たとえば、電池モジュール２０のサイドブロック２４が嵌合部５０の凸部５１を有し、補強部３０の端部固定部３１が嵌合部５０の凹部５２を有している。また、凹部５２は、たとえば、筐体１０の高さ方向（Ｚ軸方向）における筐体１０の底壁１０ｅと反対の補強部３０の端面から凹部５２までボルト３１ｂを挿通させる貫通孔５２ａを有している。凸部５１は、凹部５２の貫通孔５２ａに挿通させたボルト３１ｂをねじ込んで締結するためのねじ穴５１ａを有している。ねじ穴５１ａは、筐体１０の高さ方向に設けられている。

このような構成により、嵌合部５０の凸部５１を凹部５２に嵌合させて、補強部３０をサイドブロック２４により強固に固定することができ、電池モジュール２０および補強部３０の剛性および耐荷重性を向上させることができる。また、ボルト３１ｂを筐体１０の高さ方向にねじ込んで補強部３０をサイドブロック２４に固定することができるので、補機類２７が作業の妨げにならず、電池パック１００の組立性を向上させることができる。なお、電池モジュール２０のサイドブロック２４が嵌合部５０の凹部５２を有し、補強部３０の端部固定部３１が嵌合部５０の凸部５１を有している場合にも、同様の効果を奏することができる。

図７は、図５の補強部３０と電池モジュール２０の一部の変形例を示す分解斜視図である。この変形例において、電池パック１００は、補強部３０の中間固定部３２を筐体１０に固定する板状部材６０を備えている。板状部材６０は、たとえば、補強部３０に固定された第１部分６１と、筐体１０の底壁１０ｅに固定されて底壁１０ｅと制御部２８との間に配置された第２部分６２と、を有している。なお、補強部３０の素材は、たとえば金属または樹脂であり、板状部材６０の素材は金属である。

補強部３０の樹脂素材としては、たとえば、繊維強化プラスチックやヤング率が１０［ＧＰａ］以上の樹脂材料を用いることができる。また、板状部材６０の素材としては、たとえば、前述の補強部３０の金属素材と同様に、ステンレス鋼やアルミニウム合金などを用いることができる。

板状部材６０の第１部分６１は、たとえば、複数の貫通孔６１ａを有している。第１部分６１の第２部分６２と反対側の端部６１ｅは、第２部分６２と反対方向、すなわち電池収容スペースＳ１に向けて、第１部分６１に対しておおむね垂直に曲折されている。

板状部材６０の第２部分６２は、筐体１０の補機収容スペースＳ２に向けて、第１部分６１に対しておおむね垂直に曲折されている。第２部分６２は、たとえば、複数の貫通孔６２ａを有している。筐体１０の底壁１０ｅは、たとえば、貫通孔６２ａに対応する位置に、図示を省略する複数の貫通孔を有している。第２部分６２は、たとえば、筐体１０の底壁１０ｅの貫通孔および貫通孔６２ａに挿通させたボルト３２ｂにナット３２ｅを締結することによって筐体１０の底壁１０ｅに固定される。

また、電子回路基板２９が収容されたジャンクションボックスを構成する制御部２８は、第２部分６２の貫通孔６２ａに対応する位置に図示を省略する貫通孔を有している。制御部２８は、たとえば、筐体１０の底壁１０ｅの貫通孔、板状部材６０の第２部分６２の貫通孔６２ａ、および制御部２８の貫通孔に挿通させたボルト３２ｂにナット３２ｅを締結することによって、板状部材６０の第２部分６２の上に固定される。

補強部３０は、板状部材６０に対向する面の貫通孔６１ａに対応する位置に、複数のねじ穴３０ｂを有している。第１部分６１は、たとえば、複数の貫通孔６１ａに挿通させたボルト３２ｂを補強部３０のねじ穴３０ｂにねじ込んで締結することで、補強部３０に固定される。

このような構成により、補強部３０の中間固定部３２は、板状部材６０によって筐体１０の底壁１０ｅに固定される。これにより、電池モジュール２０を補強部３０および板状部材６０によって筐体１０の底壁１０ｅに固定することができ、電池モジュール２０の耐振動性を向上させることができる。さらに、板状部材６０によって筐体１０および補強部３０を補強することができ、補強部３０の剛性および耐荷重性を向上させ、筐体１０および電池モジュール２０をより効果的に補強することができる。

また、板状部材６０は、第１部分６１の端部が第１部分６１に対しておおむね垂直に曲折され、第２部分６２が第１部分６１の端部と反対方向に第１部分６１に対しておおむね垂直に曲折されている。これにより、板状部材６０の剛性を向上させ、補強部３０の剛性および耐荷重性を向上させることができる。

図８は、図５の補強部３０と電池モジュール２０の一部の変形例を示す平面図である。この電池パック１００の変形例において、補強部３０の中間固定部３２は、板状部材６０によって筐体１０に固定され、センターブロック２５との間に、たとえば０．５［ｍｍ］から３［ｍｍ］程度の間隙Ｇを有している。

この構成により、たとえば、補強部３０および板状部材６０に対して、筐体１０の短手方向の前方から後方（Ｘ軸負方向）に外力が作用したときに、補強部３０および板状部材６０の長手方向である上記一方向Ｄ１の中間部がセンターブロック２５に向けて変形する。これにより、衝突等のエネルギーを吸収し、二次電池１を保護することができる。また、補強部３０が上記のように変形すると、最終的に間隙Ｇがなくなって、補強部３０の上記一方向Ｄ１の中間部がセンターブロック２５に当接し、補強部３０のそれ以上の変形が防止される。したがって、補強部３０の耐荷重性を向上させることができる。

図９は、図５の補強部３０と電池モジュール２０の一部の変形例を示す分解斜視図である。この電池パック１００の変形例において、二次電池１は、端子面１ａを筐体１０の底壁と反対方向の筐体１０の高さ方向（Ｚ軸方向）に向けて配置される。また、二次電池１は、広側面１ｗを筐体１０の短手方向（Ｘ軸方向）に向けて配置される。このような二次電池１の配置によっても、前述の実施形態における電池パック１００と同様の効果を奏することができる。

以上、図面を用いて本発明の実施の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、本発明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、それらは本発明に含まれるものである。たとえば、本発明に係る電池パックの実施形態は、補強部が単数である場合について説明したが、補強部は複数であってもよく、筐体の短手方向および長手方向の双方に延びていてもよい。

１ 二次電池
１ａ 端子面（狭側面）
１ｎ 狭側面
１Ｎ 外部端子
１Ｐ 外部端子
１ｗ 広側面
１０ 筐体
１０ａ 側壁
１０ｂ 側壁
１０ｃ 側壁
１０ｄ 側壁
１０ｅ 底壁
２０ 電池モジュール
２４ サイドブロック
２４ａ 突出部
２５ センターブロック
２８ 制御部
３０ 補強部
３１ 端部固定部
３２ 中間固定部
３２ｂ ボルト（締結部材）
５０ 嵌合部
５１ 凸部
５２ 凹部
６０ 板状部材
６１ 第１部分
６２ 第２部分
１００ 電池パック
Ｄ１ 一方向
Ｇ 間隙
Ｓ 空間
ｔ 厚さ

Claims (10)

1. 複数の二次電池を含む電池モジュールと、該電池モジュールを収容する筐体とを備えた電池パックであって、
   前記筐体の底壁に接し、該底壁から立ち上がる板状に設けられて該底壁に沿う一方向に延び、該一方向に直交しかつ前記電池モジュールに対向する方向の寸法である厚さが前記筐体の側壁および前記底壁の厚さよりも大きい補強部を備え、
   前記補強部は、前記一方向において、前記電池モジュールの両端部に固定された一対の端部固定部と、該一対の端部固定部の間で前記電池モジュールまたは前記筐体に固定された中間固定部と、を有することを特徴とする電池パック。
2. 前記電池モジュールは、前記一方向の両端に配置された一対のサイドブロックと、該一対のサイドブロックの間に配置されたセンターブロックとを有し、該センターブロックと該サイドブロックとの間に前記複数の二次電池が配置され、
   前記端部固定部は、前記サイドブロックに固定され、
   前記中間固定部は、前記センターブロックまたは前記筐体に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記サイドブロックと前記端部固定部とを嵌合させる嵌合部を有し、
   前記嵌合部は、互いに嵌合する凸部および凹部と、該凸部および凹部を締結する締結部材と、を有することを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
4. 前記中間固定部は、前記筐体に固定されて前記センターブロックとの間に間隙を有していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電池パック。
5. 前記二次電池は、扁平角形に形成され、該二次電池の厚さ方向を向く広側面と該厚さ方向に沿う狭側面とを有し、該広側面を前記底壁に向けて前記厚さ方向に積層され、前記狭側面が前記補強部に対向していることを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
6. 前記二次電池は、前記補強部に対向する前記狭側面に前記補強部に向けて突出する外部端子を有し、
   前記サイドブロックまたは前記補強部は、前記外部端子の突出方向に突出する突出部を有し、
   前記突出部は、前記突出方向の寸法が前記外部端子の前記突出方向の寸法よりも大きくされ、前記外部端子と前記補強部との間に空間を形成していることを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
7. 複数の二次電池を含む電池モジュールと、該電池モジュールを収容する筐体とを備えた電池パックであって、
   前記筐体の底壁に接し、該底壁に沿う一方向に延び、該一方向に直交する方向の寸法が前記筐体の側壁および前記底壁の厚さよりも大きい補強部を備え、
   前記補強部は、前記一方向において、前記電池モジュールの両端部に固定された一対の端部固定部と、該一対の端部固定部の間で前記電池モジュールまたは前記筐体に固定された中間固定部と、を有し、
   前記二次電池の充放電を制御する制御部を備え、
   前記補強部は、前記制御部と前記電池モジュールとの間に配置されており、
   前記中間固定部を前記筐体に固定する板状部材を備えることを特徴とする電池パック。
8. 前記板状部材は、前記補強部に固定された第１部分と、前記底壁に固定されて前記底壁と前記制御部との間に配置された第２部分と、を有することを特徴とする請求項７に記載の電池パック。
9. 前記補強部の素材は金属または樹脂であり、前記板状部材の素材は金属であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電池パック。
10. 前記補強部の前記一方向における長さは、前記二次電池の前記一方向における長さよりも長いことを特徴とする請求項１または請求項７に記載の電池パック。

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