(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを有する電池モジュールと、前記電池モジュールを内部に収容する筐体と、前記筐体に熱的に接続された放熱部と、を備える電池パックであって、
前記筐体は、
一面が開口部をなす箱状のケース本体と、
前記開口部を覆う蓋体と、を有し、
前記ケース本体は、
底部と、
前記底部に立設された側部と、
前記蓋体と対向するように、前記側部の前記開口部側の端部において前記開口部の外側に立設され、前記蓋体に取り付けられるフランジ部と、を含み、
前記放熱部は、前記側部と前記フランジ部とにより画定される領域に設けられ、前記側部に熱的に接続されている、
前記フランジ部は、前記蓋体に第１ボルトで締結され、
前記第１ボルトの頭部は、前記フランジ部側に配置され、
前記放熱部は、板状であり、前記放熱部の厚さ方向が前記側部の厚さ方向と一致するように第２ボルトで前記側部に締結されている、
電池パック。
【請求項２】
前記電池モジュールは、前記側部に固定されており、
前記放熱部は、前記側部を介して前記電池モジュールと対向している、請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記電池モジュールと前記放熱部とは、前記第２ボルトにより共締めされて前記側部に取り付けられている、請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記放熱部には、前記第２ボルトの頭部を収容する座繰り部が設けられている、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項５】
前記放熱部は、カウンタウェイトである、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池セルを有する電池モジュールと、電池モジュールを内部に収容する筐体とを備えた電池パックが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の電池パックでは、筐体の底面部が冷却プレートで構成されているので、電池モジュールの熱を冷却プレートに放熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の電池パックにおいて、電池モジュールの放熱性を高めるためには、冷却プレートの厚さを増す必要がある。しかしながら、電池パックを収容する収容部のサイズに合わせて、電池パックのサイズが設定されている場合、冷却プレートの厚さを増すためには、筐体内部のスペースを減らす必要がある。これにより、筐体内部において、電池モジュールに対する作業を行い難くなるおそれがある。また、筐体内部に電池モジュールを収容できなくなるおそれがある。
【０００５】
本発明は、筐体内部のスペースを維持しつつ、電池モジュールの放熱性を高めることが可能な電池パックを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る電池パックは、複数の電池セルを有する電池モジュールと、電池モジュールを内部に収容する筐体と、筐体に熱的に接続された放熱部と、を備える電池パックであって、筐体は、一面が開口部をなす箱状のケース本体と、開口部を覆う蓋体と、を有し、ケース本体は、底部と、底部に立設された側部と、蓋体と対向するように、側部の開口部側の端部において開口部の外側に立設され、蓋体に取り付けられるフランジ部と、を含み、放熱部は、側部とフランジ部とにより画定される領域に設けられ、側部に熱的に接続されている。
【０００７】
この電池パックでは、ケース本体に蓋体を取り付けて筐体を構成するために、ケース本体の側部にフランジ部が設けられている。これにより、電池モジュールを実質的に収容するための領域ではない、いわゆる、デッドスペースが生じている。このデッドスペースは、放熱部が設けられることにより、放熱のための活用されている。このため、放熱のために筐体を厚くする必要がなくなる。したがって、筐体内部のスペースを維持しつつ、電池モジュールの放熱性を高めることが可能となる。
【０００８】
電池モジュールは、側部に固定されており、放熱部は、側部を介して電池モジュールと対向していてもよい。この場合、電池モジュールで発生した熱が放熱部に伝わり易いので、電池モジュールの放熱性の更なる向上が可能となる。
【０００９】
放熱部は、側部にボルトで締結されており、放熱部には、ボルトの頭部を収容する座繰り部が設けられていてもよい。この場合、ボルトにより、放熱部と側部とを物理的に密着させることができるので、電池モジュールの放熱性の更なる向上が可能となる。また、ボルトの頭部は、座繰り部に収容され、放熱部から突出していないので、電池パックのサイズの増大を抑制することができる。したがって、電池パックを収容する収容部のサイズに合わせて、電池パックのサイズが設定されている場合でも、筐体内部のスペースを減らす必要がなくなる。
【００１０】
放熱部は、側部に溶接されていてもよい。この場合、放熱部と側部とを密着させることができるので、電池モジュールの放熱性の更なる向上が可能となる。
【００１１】
放熱部は、カウンタウェイトであってもよい。この場合、カウンタウェイトを放熱部として兼用することができる。このため、電池パックの搭載される車両において、部品点数の増加を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、筐体内部のスペースを維持しつつ、電池モジュールの放熱性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る電池パックの一部を破断して示す斜視図である。
【図２】図１のII-II線に沿っての断面図である。
【図３】図１の電池パックと比較例の電池パックとを比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。また、説明中、「上」、「下」等の方向を示す語は、図面に示された状態に基づいた便宜的な語である。
【００１５】
まず、図１及び図２を参照して、実施形態に係る電池パック１について説明する。図１は、実施形態に係る電池パックの一部を破断して示す斜視図である。図２は、図１のII-II線に沿っての断面図である。図１に示されるように、電池パック１は、電池モジュール１０と、筐体２０と、放熱部３０と、を備えている。電池パック１は、例えばフォークリフト等の車両のバッテリーとして用いられる装置であり、予め決まったサイズのバッテリー収容部に収容されている。なお、図中のＸ方向及びＹ方向が水平方向であり、Ｚ方向が垂直方向である。
【００１６】
電池モジュール１０は、複数の電池セル１１を有している。電池セル１１は、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池といった蓄電池、または電気二重層キャパシタ等である。複数の電池セル１１は、互いに電気的に接続されて、所定の方向（Ｙ方向）に配列されている。複数の電池セル１１は、このように配列された状態において、例えば、配列方向（Ｙ方向）の両側に配置された一対のエンドプレート（不図示）により互いに固定され、一体化されている。電池モジュール１０の配列方向の両端（即ち、エンドプレート）には、電池モジュール１０を筐体２０に固定して取り付けるためのブラケット１２が取り付けられている。ブラケット１２は、例えば、ボルトで電池モジュール１０に取り付けられている。
【００１７】
筐体２０は、全体として略直方体状を呈する箱体であり、内部の収容空間Ｓに電池モジュール１０を収容している。本実施形態では、筐体２０は、収容空間Ｓに４つの電池モジュール１０を収容している。筐体２０は、収容空間Ｓの上方に設けられた仕切り板Ｂ上に、電池モジュール１０を制御するコントローラＣを収容している。筐体２０は、例えば、材料としてＳＳ４００，ＳＰＨＣ等の一般的な鋼板を使用し、溶接後に塗装を行って形成されている。筐体２０は、一面が開口部Ａをなす箱状のケース本体２１と、開口部Ａを覆う矩形板状の底板（蓋体）２２と、を有している。
【００１８】
底板２２は、例えば、板厚１０ｍｍの板状部材により構成されている。底板２２は、例えば、締結部材Ｓ１によりケース本体２１に取り付けられる。締結部材Ｓ１は、例えば、ボルトである。底板２２の四隅には、ボルトにより、底板２２をケース本体２１に取り付けるためのネジ孔（不図示）が設けられている。
【００１９】
ケース本体２１は、矩形板状の天板（底部）２３と、Ｘ方向で互いに対向する一対の第１側板（側部）２４と、Ｙ方向で互いに対向する一対の第２側板（側部）２５と、フランジ部２６と、を含んでいる。天板２３、第１側板２４、第２側板２５、及びフランジ部２６は、例えば、板厚６ｍｍの板状部材により構成されている。天板２３は、Ｚ方向で底板２２と対向している。各第１側板２４及び各第２側板２５は、天板２３の周縁をなす４辺に沿って立設されている。各第１側板２４及び各第２側板２５は、Ｚ方向に延びている。
【００２０】
フランジ部２６は、各第１側板２４及び各第２側板２５の開口部Ａ側の端部２７において、開口部Ａの外側に立設されている。即ち、フランジ部２６は、端部２７において各第１側板２４及び各第２側板２５の外面から開口部Ａの外側に突出した部分である。フランジ部２６は、Ｚ方向で底板２２と対向している。フランジ部２６は、端部２７を介して開口部Ａの全周を取り囲んでいる。フランジ部２６には、底板２２のネジ孔に対応する位置にネジ孔（不図示）が設けられている。締結部材Ｓ１は、フランジ部２６側から、フランジ部２６のネジ孔と底板２２のネジ孔とに挿通され、フランジ部２６と底板２２とを締結している。フランジ部２６と底板２２との間には、防水のために、図示しないシール部材が設けられている。フランジ部２６の幅（即ち、端部２７において各第１側板２４及び各第２側板２５外面から開口部Ａの外側に突出した部分の長さ）は、シール部材により確実にシールできる幅とされ、例えば、１５ｍｍとされている。
【００２１】
各第１側板２４の内面（筐体２０の内面をなす面）には、電池モジュール１０が固定されている。各第１側板２４には、２つの電池モジュール１０がＺ方向に積み上げられるようにして並んで取り付けられている。即ち、電池モジュール１０は、Ｘ方向にも並んでいる。電池モジュール１０は、例えば、締結部材Ｓ２により、各第１側板２４に取り付けられている。締結部材Ｓ２は、例えば、ボルト及びナットで構成されている。各第１側板２４には、ブラケット１２に対応する位置に、締結部材Ｓ２を挿通可能とする複数の貫通孔２８が設けられている。締結部材Ｓ２による詳細な取付け方法については、後述する。
【００２２】
放熱部３０は、筐体２０と熱的に接続され、筐体２０を介して、電池モジュール１０の熱を筐体２０の外部に放熱する。放熱部３０は、例えば、熱伝導率の高い金属材料により構成されている。放熱部３０は、例えば、フォークリフトにおいて、フォークにより支持する積荷の重量との釣り合いをとるためのカウンタウェイトであってもよい。例えば、放熱性を重視する場合は、放熱部３０は、金属の中でも熱伝導率の高い材料で構成されてもよい。このような金属材料として、例えば、アルミニウム材等が挙げられる。また、カウンタウェイトとしての機能を重視する場合は、放熱部３０は、比重の高い材料で構成されてもよい。このような金属材料として、例えば、鋼板、鋳鉄等が挙げられる。
【００２３】
放熱部３０は、例えば、矩形板状を呈し、第１側板２４とフランジ部２６とにより画定される領域Ｒに設けられている。Ｘ方向から見て、放熱部３０は、第１側板２４と同じかそれ以下の大きさを有している。即ち、Ｘ方向から見て、放熱部３０の周縁をなす４辺により画定される領域全体は、第１側板２４の周縁をなす４辺により画定される領域内に位置している。放熱部３０の厚さは、例えば、１５ｍｍとされ、フランジ部２６の幅と同じ幅に設定されている。
【００２４】
放熱部３０は、具体的には、第１側板２４の外面（筐体２０の外面をなす面）に取り付けられ、第１側板２４を介して電池モジュール１０と対向している。放熱部３０には、第１側板２４の貫通孔２８に対応する位置に貫通孔３１及び座繰り部３２が設けられている。座繰り部３２は、放熱部３０の第１側板２４と対向する面（対向面）の反対側の面において、対向面側に窪んだ凹部である。貫通孔３１は、座繰り部３２の底部側から対向面側まで貫通している。
【００２５】
放熱部３０は、貫通孔３１及び座繰り部３２に設けられた締結部材Ｓ２により、電池モジュール１０とともに第１側板２４に締結されている。即ち、締結部材Ｓ２のボルトのネジ部分が、放熱部３０側から、放熱部３０の貫通孔３１と第１側板２４の貫通孔２８とに挿通され、ブラケット１２と一体化されたナットに締結されている。このとき、ボルトの頭部が座繰り部３２に収容されて、座繰り部３２の底部を第１側板２４側に押圧するとともに、ナットがブラケット１２を第１側板２４側に押圧する。これにより、電池モジュール１０と放熱部３０とが共締めされて第１側板２４に取り付けられている。
【００２６】
図３は、図１の電池パックと比較例の電池パックとを比較して示す図である。図３に示されるように、比較例の電池パック１０１は、領域Ｒに放熱部３０を備えていない代わりに、第１側板１２４が第１側板２４よりも厚い点で、本実施形態の電池パック１と主に相違している。比較例の電池パック１０１では、放熱性を向上させるために第１側板１２４が厚く設定されている。これにより、筐体１２０内部のスペースが狭くなっている。このため、例えば、筐体１２０内部には、電源ハーネス（不図示）の引き回し等を行うスペースが十分になく、電池モジュール１０に対する作業を行い難い。
【００２７】
これに対して、上述のように構成された本実施形態に係る電池パック１では、ケース本体２１の第１側板２４と、フランジ部２６とにより画定される領域Ｒに、放熱部３０が設けられている。領域Ｒは、ケース本体２１に底板２２を取り付けるために、フランジ部２６を設けたことに伴って生じた領域である。即ち、領域Ｒは、電池モジュール１０を実質的に収容するための領域ではない、いわゆる、デッドスペースである。電池パック１では、領域Ｒを放熱部３０用のスペースとして活用しているので、第１側板２４を比較例の第１側板１２４のように厚くする必要がない。これにより、電池パック１では、Ｘ方向の最大幅を比較例の電池パック１０１と同等に保ちつつ、筐体２０内部のスペースを比較例の電池パック１０１よりも広くすることができる。この結果、電池パック１では、筐体２０内部に電池モジュール１０を収容する収容作業が行い易い。また、電池パック１では、電源ハーネスの引き回し等の作業を行い易い。
【００２８】
電池パック１では、電池モジュール１０が第１側板２４の内面に固定されるとともに、放熱部３０が第１側板２４の外面に固定されている。即ち、第１側板２４を介して、電池モジュール１０と放熱部３０とが対向している。このように電池モジュール１０と放熱部３０との間の距離が短いので、電池モジュール１０で発生した熱が放熱部３０に伝わり易い。これにより、電池モジュール１０の放熱性の更なる向上が可能となる。
【００２９】
電池パック１では、放熱部３０は、第１側板２４に締結部材Ｓ２により締結されている。これにより、放熱部３０と第１側板２４とを物理的に密着させることができるので、電池モジュール１０と放熱部３０との間で熱が伝わり易くなる。この結果、電池モジュール１０の放熱性の更なる向上が可能となる。また、締結部材Ｓ２をなすボルトの頭部は、放熱部３０に設けられた座繰り部３２に収容されている。このため、ボルトの頭部は、放熱部３０から突出していないので、電池パック１のＸ方向の最大幅の増大を抑制することができる。したがって、バッテリー収容部のサイズに合わせて電池パック１のサイズが設定されている場合でも、筐体２０内部のスペースを十分広く保つことができる。
【００３０】
放熱部３０は、フォークリフトにおいて、フォークにより支持する積荷の重量との釣り合いをとるためのカウンタウェイトであってもよい。このように、放熱部３０とカウンタウェイトとを兼用することにより、電池パック１が搭載される車両において、部品点数の増加を抑制することができる。
【００３１】
電池モジュール１０と放熱部３０とは、締結部材Ｓ２により、第１側板２４に共締めされているので、締結部材の必要数、及び、第１側板２４に設けられる貫通孔２８の必要数をそれぞれ減らすことができる。これにより、電池パック１の構成を簡易化することができる。
【００３２】
なお、本発明に係る電池パックは、上記実施形態に限定されない。例えば、放熱部３０は、第１側板２４とフランジ部２６とにより画定される領域Ｒに限らず、第１側板２４及び第２側板２５と、フランジ部２６とにより画定される領域であれば、どこに設けられてもよい。第１側板２４及び第２側板２５と、フランジ部２６とにより画定される領域とは、第１側板２４の外面及び第２側板２５の外面と、フランジ部２６の上面とにより画定される領域であって、フランジ部２６の上方において、フランジ部２６の幅で、第１側板２４の外面及び第２側板２５の外面を取り囲む領域である。この領域全体に放熱部３０を設けてもよいし、この領域の一部のみに設けてもよい。
【００３３】
また、フランジ部２６は、必ずしも開口部Ａの全周を取り囲んでいなくてもよい。フランジ部２６は、例えば、各第１側板２４の開口部Ａ側の端部２７にのみ設けられていてもよい。この場合、シール部材は、各第２側板２５側では、各第２側板２５の開口部Ａ側の端部２７と底板２２との間に設けられてもよい。
【００３４】
放熱部３０は、第１側板２４に溶接されていてもよい。この場合、放熱部３０を第１側板２４に締結する必要がない。したがって、放熱部３０には、貫通孔３１及び座繰り部３２の代わりに、第１側板２４と電池モジュール１０とを締結する締結部材のボルトが貫通可能な貫通孔（丸孔）が設けられていてもよい。例えば、第１側板２４と電池モジュール１０とを締結する際、この貫通孔を通じて、ボルトを電池モジュール１０側のナットに締結することができる。また、放熱部３０に座繰り部を設ける必要がないので、放熱部３０の加工費用を削減することができる。
【００３５】
放熱部３０は、金属板に限られず、筐体２０に熱的に接続され、電池モジュール１０の熱を放熱する部材又は装置であればよく、例えば、筐体２０を水冷、空冷等する部材、又は装置であってもよい。また、放熱部３０は、バッテリー収容部のサイズに応じて、領域Ｒからはみ出して設けられてもよい。即ち、領域Ｒには、放熱部３０の一部が設けられてもよい。
【００３６】
締結部材Ｓ１は、底板２２側から、底板２２のネジ孔とフランジ部２６のネジ孔とに挿通され、底板２２とフランジ部２６とを締結していてもよい。なお、この場合、底板２２には、ボルトの頭部を収容する座繰り部が設けられてもよい。また、電池モジュール１０と第１側板２４とを締結する締結部材と、放熱部３０と第１側板２４とを締結する締結部材とを別々に設けてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１…電池パック、１０…電池モジュール、１１…電池セル、２０…筐体、２１…ケース本体、２２…底板（蓋体）、２３…天板（底部）、２４…第１側板（側部）、２５…第２側板（側部）、２６…フランジ部、３０…放熱部、３２…座繰り部、Ａ…開口部、Ｓ２…締結部材（ボルト）、Ｒ…領域。
【図１】
0006641764.tif 000002
【図２】
0006641764.tif 000003
【図３】
0006641764.tif 000004