JP2017117621A - 電池パック及び電池パックの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体の組み立て作業性を良好に確保できる電池パック及び電池パックの製造方法を提供する。【解決手段】電池パック１は、筐体２内に複数の電池モジュールＭが収容された電池パック１であって、筐体２は、一面側が開口する本体部３と、本体部３の開口Ｋを塞ぐ蓋部４とによって構成され、本体部３における開口縁部８には、複数のピン１０が設けられ、蓋部４には、複数のピン１０に対応する複数のピン用貫通孔１３が設けられ、ピン１０には、ピン用貫通孔１３の位置とピン１０の位置とを合わせたときにピン用貫通孔１３から見通せるアライメントマークＡが設けられ、ピン１０がピン用貫通孔１３に挿通した状態で本体部３と蓋部４と結合されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電池パック及び電池パックの製造方法に関する。

従来、電気自動車、フォークリフトといった車両のバッテリとして使用される電池パックが知られている。例えば特許文献１には、リチウムイオン二次電池などの電池セルの配列体を含んで構成された電池モジュールを筐体内に複数収容してなる電池パックが記載されている。

電池パックの製造においては、例えば一面側が開口する本体部と、本体部の開口を塞ぐ蓋部とによって筐体を構成する。本体部側と蓋部側とにそれぞれ電池モジュールを固定し、例えばボルトなどで蓋部を本体部に締結することによって、筐体内に複数の電池モジュールが収容された電池パックが得られる。

特開２０１４−７６８８７号公報

上述した筐体の組み立てにあたっては、本体部の開口縁部に複数のピンを設けると共に、蓋部の内側にピンに対応する複数の凹部を設ける場合がある。この場合、ピンと凹部との位置を合わせることで、固定の際に本体部に対する蓋部の過度の位置ずれを抑制できる。また、本体部と蓋部との固定部分にピンが介在することで、使用時などに電池パックに衝撃が加わった場合にピンで荷重を受けることができ、ボルトの破断などを抑制できる。しかしながら、上述した従来の構成では、ピンと凹部との位置を合わせる際にピンと凹部とが蓋部で隠れてしまうため、位置決めの作業性の観点で更なる改良の余地がある。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、筐体の組み立て作業性を良好に確保できる電池パック及び電池パックの製造方法を提供する。

本発明の一側面に係る電池パックは、筐体内に複数の電池モジュールが収容された電池パックであって、筐体は、一面側が開口する本体部と、本体部の開口を塞ぐ蓋部とによって構成され、本体部における開口縁部には、複数のピンが設けられ、蓋部には、複数のピンに対応する複数の貫通孔が設けられ、ピンには、貫通孔の位置とピンの位置とを合わせたときに貫通孔から見通せるアライメントマークが設けられ、ピンが貫通孔に挿通した状態で本体部と蓋部とが結合されている。

この電池パックでは、本体部側にピンが設けられ、蓋部側にピンに対応する貫通孔が設けられている。また、ピンには、アライメントマークが設けられている。これにより、本体部と蓋部とを結合する際に、貫通孔からピンのアライメントマークを見通すことで、本体部と蓋部とを容易に位置決めできる。したがって、筐体の組み立て作業性を良好に確保できる。

また、本体部と蓋部との間には、ピン及び貫通孔よりも内側にシール部材が配置されていてもよい。シール部材の配置により、筐体内の気密性を確保できる。シール部材の位置をピン及び貫通孔よりも内側とすることで、貫通孔によって気密性が損なわれることを回避できる。

また、アライメントマークは、ピンの先端に設けられた凹部であってもよい。この場合、アライメントマークの視認性を十分に確保できる。

また、アライメントマークは、ピンの先端に設けられた凸部であってもよい。この場合、アライメントマークの視認性を十分に確保できる。

また、アライメントマークは、ピンの先端に設けられた塗装部であってもよい。この場合、アライメントマークの視認性を十分に確保できる。

また、ピンの先端は、蓋部の外面と面一又は貫通孔内に位置していてもよい。この場合、ピンの先端が筐体の蓋部の外面から突出しないため、電池パックの配置の自由度を確保できる。

また、ピンは、先細り形状となっていてもよい。これにより、貫通孔に対してピンを挿通させ易くなり、筐体の組み立て作業性を一層良好に確保できる。

また、本発明の一側面に係る電池パックの製造方法は、筐体内に複数の電池モジュールが収容された電池パックの製造方法であって、一面側が開口する本体部と、本体部の開口を塞ぐ蓋部とを結合し、筐体を形成する筐体形成工程を備え、筐体形成工程は、開口縁部に複数のピンが設けられると共にピンの先端にアライメントマークが設けられた本体部と、複数のピンに対応する複数の貫通孔が設けられた蓋部とを準備する工程と、本体部の開口に対面するように蓋部を配置し、貫通孔からアライメントマークが見通せるように本体部に対して蓋部を位置決めする工程と、貫通孔からアライメントマークが見通せる状態を維持しながら、ピンを貫通孔に挿通させる工程と、を有する。

この電池パックの製造方法では、先端にアライメントマークを有するピンが設けられた本体部と、ピンに対応する貫通孔が設けられた蓋部とを準備する。この製造方法では、本体部と蓋部とを結合する際に、貫通孔からピンのアライメントマークを見通すことで、本体部と蓋部とを容易に位置決めできる。したがって、筐体の組み立て作業性を良好に確保できる。

本発明によれば、筐体の組み立て作業性を良好に確保できる。

電池パックの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す電池パックの断面図である。 筐体の本体部の一面側を示す図である。 筐体の蓋部の一面側を示す図である。 電池パックにおける筐体製造工程を示す図である。 本体部と蓋部との位置決めの様子を示す図である。 本体部と蓋部との位置決めの様子を示す図である。 図５の後続の工程を示す図である。 ピン及びアライメントマークの変形例を示す図である。 筐体の変形例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一側面に係る電池パック及び電池パックの製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、電池パックの一実施形態を示す斜視図である。また、図２は、図１に示す電池パックの断面図である。図１及び図２に示す電池パック１は、例えばフォークリフトなどの産業車両のバッテリとして構成されている。

電池パック１は、筐体２内に複数の電池モジュールＭを収容して構成されている。電池モジュールＭは、例えば複数の電池セルが配列された配列体と、配列体に対して電池セルの配列方向に拘束荷重を付加する拘束部材とを含んで構成されている。電池セルは、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電界質二次電池である。

筐体２は、例えば略直方体の箱状をなしている。筐体２を形成する材料は、例えば鉄などの金属材料である。電池パック１がフォークリフトに搭載される場合、筐体２の外側面にウエイト部材を設けることにより、フォークリフトのカウンタウエイトとしての機能を付加する場合もある。筐体２は、一面側が開口する本体部３と、本体部３の開口Ｋを塞ぐようにボルト５によって本体部３に締結された蓋部４とによって構成されている。本実施形態では、本体部３の内面３ａに３体、蓋部４の内面４ａに４体、計７体の電池モジュールＭがマトリクス状に固定されている（図１参照）。本体部３及び蓋部４への電池モジュールＭの固定には、ブラケットを介したボルト締結などの公知の手法が用いられる。

本体部３は、ベース板６と、ベース板６の各辺に立設された４枚の側板７とを有している。側板７の基端部は、例えば溶接によってベース板６の縁部に固定されている。本体部３の開口Ｋは、４枚の側板７によってベース板６の反対面側に断面矩形に画成されている。本体部３の開口縁部８（すなわち、４枚の側板７の先端部）には、図１及び図３に示すように、ボルト５を螺合させるボルト用ネジ孔９と、本体部３と蓋部４との位置決めに用いられるピン１０とが設けられている。ボルト用ネジ孔９は、開口縁部８の四隅にそれぞれ設けられている。ピン１０は、開口縁部８の一辺と、当該一辺と対向する他辺とにおいて、ボルト用ネジ孔９よりも内側の位置にそれぞれ２箇所ずつ、計４箇所に設けられている。

ピン１０は、例えば円筒形状をなしている。ピン１０の基端側には、図２に示すように、例えばネジ溝１０ａが設けられている。ピン１０は、開口縁部８に形成されたピン用ネジ孔１１にネジ溝１０ａを螺合することにより、開口縁部８から突出するように固定されている。開口縁部８からのピン１０の先端側の突出量は、例えば１ｍｍ〜数ｍｍ程度となっている。

また、ピン１０の先端側の略中央部分には、図１及び図３に示すように、凹部１０ｂが形成されている。凹部１０ｂは、例えば六角レンチが挿入される深さ数ｍｍ程度の六角孔である。凹部１０ｂは、六角レンチによるピン用ネジ孔１１へのピン１０の螺合に用いられる。また、凹部１０ｂは、本体部３と蓋部４との位置決めを行う際のアライメントマークＡとして機能する。

蓋部４は、ベース板６と略同形の矩形の板状をなしている。蓋部４には、図１及び図４に示すように、ボルト５を挿通させるボルト用貫通孔１２と、ピン１０を挿通させるピン用貫通孔１３とが設けられている。ボルト用貫通孔１２は、本体部３側のボルト用ネジ孔９の位置と対応するように、蓋部４の四隅にそれぞれ設けられている。また、ピン用貫通孔１３は、本体部３側のピン１０の位置と対応するように、ボルト用ネジ孔９よりも内側の位置に計４箇所に設けられている。ピン用貫通孔１３の内径は、後述のシール部材１４と干渉しない範囲で、例えばピン１０の外径よりも１ｍｍ〜２ｍｍ程度大径となっている。

また、本体部３と蓋部４との間には、筐体２を気密に封止するシール部材１４が配置されている。シール部材１４は、図１及び図３に示すように、ピン１０及びピン用貫通孔１３よりも内側（開口Ｋ側）に位置するように、開口縁部８の縁に沿って矩形の環状に配置されている。なお、シール部材１４は、ピン１０及びピン用貫通孔１３と開口Ｋとの間の領域を通るように配置されていれば、開口縁部８の縁に接していてもよく、開口縁部８の縁から離間していてもよい。

以上の構成を有する本体部３及び蓋部４には、図２に示すように、本体部３側の各ピン１０が蓋部４側の各ピン用貫通孔１３にそれぞれ挿入された状態で位置決めされている。そして、本体部３及び蓋部４は、蓋部４の外面側からボルト用貫通孔１２に挿通されたボルト５を本体部３における開口縁部８のボルト用ネジ孔９に螺合することにより互いに強固に固定され、筐体２を形成している。

ピン１０の先端は、蓋部４の外面４ｂと面一又はピン用貫通孔１３内に位置している。すなわち、ピン１０の先端は、ピン用貫通孔１３から蓋部４の外面側には突出しない状態となっている。本体部３と蓋部４との間には、ピン１０及びピン用貫通孔１３よりも内側に配置されたシール部材１４が厚さ方向に圧縮された状態で介在しており、ピン用貫通孔１３内におけるピン１０の先端位置にかかわらず、筐体２内の気密性が確保されている。

続いて、上述した電池パック１の製造工程について説明する。

電池パック１の製造工程には、一面側が開口する本体部３と、本体部３の開口Ｋを塞ぐ蓋部４とを結合し、筐体２を形成する筐体形成工程が含まれている。筐体形成工程は、上述した本体部３及び蓋部４を準備する工程と、本体部３の開口Ｋに対面するように蓋部４を配置し、ピン用貫通孔１３からピン１０のアライメントマークＡが見通せるように本体部３に対して蓋部４を位置決めする工程と、ピン用貫通孔１３からアライメントマークＡが見通せる状態を維持しながら、ピン１０をピン用貫通孔１３に挿通させる工程と、を有している。

筐体形成工程に先立って、本体部３の内面３ａ及び蓋部４の内面４ａには、ブラケットなどを介して予め所定の位置に電池モジュールＭを固定する。また、本体部３における開口縁部８のピン用ネジ孔１１には、予めピン１０を螺合すると共に、開口縁部８に沿ってピン１０の内側にシール部材１４を配置する。

本実施形態では、本体部３に対する蓋部４の位置決めを行う位置決め装置２１を用いた筐体形成工程を例示する。位置決め装置２１は、図５に示すように、本体部３を載置するステージ２２と、蓋部４を把持する一対のアーム２３，２３と、本体部３及び蓋部４を撮像する撮像部２４と、撮像部２４で得られた画像データを解析する解析部２５と、解析部２５による画像データの解析結果に基づいてアーム２３，２３を制御するコントローラ２６とによって構成されている。

位置決め装置２１を用いて筐体形成工程を場合、開口Ｋを上方に向けた状態で本体部３をステージ２２上に載置する。また、内面４ａを本体部３側に向けた状態で蓋部４を本体部３の上方に配置する。蓋部４の支持は、例えば一対のアーム２３，２３で蓋部４の縁部を把持することによって実施する。蓋部４の上方には、撮像面が蓋部４向きとなるように撮像部２４を設置する。

撮像部２４は、例えばデジタルカメラであり、有線又は無線によって解析部２５と情報通信可能に接続されている。撮像部２４は、蓋部４の外面４ｂ側から本体部３及び蓋部４を撮像し、取得した画像データを解析部２５に随時出力する。

解析部２５は、物理的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェイス、ハードディスクなどを備えたコンピュータシステムである。解析部２５は、有線又は無線によって解析部２５と情報通信可能に接続されている。解析部２５は、撮像部２４から取得した画像データに基づいて、ピン用貫通孔１３から見通されるピン１０の位置及びピン１０の先端のアライメントマークＡの位置の解析を行う。解析部２５は、解析結果を示す情報をコントローラ２６に随時出力する。

コントローラ２６は、物理的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェイスなどを備えて構成されている。コントローラ２６は、解析部２５から取得した情報に基づいて、アーム２３，２３を水平面方向に駆動する。このとき、コントローラ２６は、まず、例えば図６に示すように、各ピン１０のアライメントマークＡが各ピン用貫通孔１３から見通されるように、本体部３に対する蓋部４の位置を大まかに合わせる。次に、コントローラ２６は、例えば図７に示すように、全てのピン１０の断面形状の全体が各ピン用貫通孔１３から見通されるように、本体部３に対する蓋部４の位置を精密に調整する。

本体部３に対する蓋部４の位置を調整した後、コントローラ２６は、ピン１０がピン用貫通孔１３から見通せる状態を維持したままアーム２３，２３を下降させ、全てのピン１０の少なくとも先端が各ピン用貫通孔１３内に進入した位置でアーム２３，２３を蓋部４から外す。その後は自重によって、図８に示すように、開口Ｋを塞ぐように蓋部４が本体部３の開口縁部８上に配置される。この後、蓋部４の外面側からボルト用貫通孔１２にボルト５を挿通し、本体部３における開口縁部８のボルト用ネジ孔９にボルト５を螺合する。これにより、本体部３と蓋部４とが互いに強固に固定され、内部に電池モジュールＭを収容した筐体２が得られる。

以上説明したように、この電池パック１及びその製造方法では、本体部３側にピン１０が設けられ、蓋部４側にピン１０に対応するピン用貫通孔１３が設けられている。また、ピン１０の先端側には、アライメントマークＡが設けられている。これにより、本体部３と蓋部４とをボルト５によって締結する際に、ピン用貫通孔１３からピン１０のアライメントマークＡを見通すことで、本体部３と蓋部４とを容易に位置決めできる。したがって、筐体２の組み立て作業性を良好に確保できる。

また、電池パック１では、本体部３と蓋部４との間において、ピン１０及びピン用貫通孔１３よりも内側にシール部材１４が配置されている。シール部材１４の配置により、筐体２内の気密性を確保できる。シール部材１４の位置をピン１０及びピン用貫通孔１３よりも内側とすることで、ピン用貫通孔１３によって気密性が損なわれることを回避できる。

また、電池パック１では、ピン１０の先端に設けられた凹部１０ｂがアライメントマークＡとなっている。これにより、アライメントマークＡの視認性を十分に確保できる。本実施形態では、六角レンチが挿入される六角孔をアライメントマークＡとして利用している。このため、ピン１０の構成が複雑化することもない。

また、電池パック１では、ピン１０の先端が蓋部４の外面４ｂと面一又はピン用貫通孔１３内に位置している。これにより、ピン１０の先端が筐体２の蓋部４の外面から突出しないため、電池パック１の配置の自由度を確保できる。また、上述したように、シール部材１４がピン１０及びピン用貫通孔１３よりも内側に位置しているため、ピン用貫通孔１３内におけるピン１０の先端の位置に関わらず、筐体２の気密性は維持される。ピン用貫通孔１３の外面４ｂ側を塞ぐ必要もないので、電池パック１の構成が複雑化することもない。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、ピン１０及びピン用貫通孔１３を４箇所に設けているが、ピン１０及びピン用貫通孔１３は、少なくとも開口縁部８を挟んで２箇所に対角に設けられていればよく、その範囲で設置数を適宜変更してもよい。また、ピン１０は、ネジ溝１０ａをピン用ネジ孔１１に螺合して開口縁部８に固定する形態に限られず、溶接等によって開口縁部８に固定する形態であってもよい。

ピン１０及びアライメントマークＡは、種々の変形を採り得る。例えば図９（ａ）に示すように、開口縁部８からのピン１０の突出部分を円錐台状に形成してもよい。ピン１０を先細り状とすることにより、ピン用貫通孔１３に対してピン１０を挿通させ易くなり、筐体２の組み立て作業性を一層良好に確保できる。ピン１０の突出部分の全体を先細り状とする形態に限られず、ピン１０の突出部分の先端側のみを先細り状としてもよい。

アライメントマークＡは、凹部１０ｂに限られず、例えば図９（ｂ）に示すように、ピン１０の先端に形成した凸部１０ｃであってもよい。凹部１０ｂ及び凸部１０ｃの平面形状は、円形、楕円形、多角形といった種々の形状であってよい。また、アライメントマークＡは、例えば図９（ｃ）に示すように、ピン１０の先端に塗料などを塗装することによって形成された塗装部１０ｄであってもよい。これらのアライメントマークＡの形態においても、ピン用貫通孔１３からの視認性を十分に確保できる。

また、上記実施形態では、筐体形成工程において、位置決め装置２１を用いて本体部３に対する蓋部４の位置決めを自動化した例を示したが、ピン用貫通孔１３に対するアライメントマークＡの位置を肉眼で確認し、本体部３に対する蓋部４の位置決めを手動で実施してもよい。

また、上記実施形態では、ベース板６と略同形の矩形の板状をなす蓋部４を例示したが、図１０に示す電池パック１Ａのように、本体部３と略同形に一面側が開口する蓋部３１を用いて筐体２を構成してもよい。蓋部３１は、本体部３と同様に、ベース板３２と、ベース板３２の各辺に立設された４枚の側板３３とを有している。蓋部３１の開口Ｌは、４枚の側板３３によってベース板３２の反対面側に断面矩形に画成されている。

図１０の例では、本体部３における側板７の先端外側にフランジ部３４が設けられ、蓋部３１における側板３３の先端外側にフランジ部３４に対応するフランジ部３５が設けられている。フランジ部３４には、ピン用ネジ孔１１が設けられ、ピン１０が螺合されている。フランジ部３５には、フランジ部３４側のピン１０の位置と対応するようにピン用貫通孔１３が設けられている。本体部３及び蓋部３１は、フランジ部３４，３５が対面するように配置され、本体部３側の各ピン１０が蓋部４側の各ピン用貫通孔１３にそれぞれ挿入された状態で位置決めされている。

このような形態においても、本体部３と蓋部３１とを締結する際に、ピン用貫通孔１３からピン１０のアライメントマークＡを見通すことで、本体部３と蓋部３１とを容易に位置決めできる。したがって、筐体２の組み立て作業性を良好に確保できる。なお、シール部材１４は、ピン１０及びピン用貫通孔１３よりも内側（開口Ｋ側）であれば、側板７，３３間に位置していてもよく、フランジ部３４，３５間に位置していてもよい。

１…電池パック、２…筐体、３…本体部、４，３１…蓋部、４ｂ…外面、８…開口縁部、１０…ピン、１０ｂ…凹部、１０ｃ…凸部、１０ｄ…塗装部、１３…ピン用貫通孔、１４…シール部材、Ａ…アライメントマーク、Ｋ…開口、Ｍ…電池モジュール。

Claims (8)

1. 筐体内に複数の電池モジュールが収容された電池パックであって、
   前記筐体は、一面側が開口する本体部と、前記本体部の前記開口を塞ぐ蓋部とによって構成され、
   前記本体部における開口縁部には、複数のピンが設けられ、
   前記蓋部には、前記複数のピンに対応する複数の貫通孔が設けられ、
   前記ピンには、前記貫通孔の位置と前記ピンの位置とを合わせたときに前記貫通孔から見通せるアライメントマークが設けられ、
   前記ピンが前記貫通孔に挿通した状態で前記本体部と前記蓋部とが結合されている電池パック。
2. 前記本体部と前記蓋部との間には、前記ピン及び前記貫通孔よりも内側にシール部材が配置されている請求項１記載の電池パック。
3. 前記アライメントマークは、前記ピンの先端に設けられた凹部である請求項１又は２記載の電池パック。
4. 前記アライメントマークは、前記ピンの先端に設けられた凸部である請求項１又は２記載の電池パック。
5. 前記アライメントマークは、前記ピンの先端に設けられた塗装部である請求項１又は２記載の電池パック。
6. 前記ピンの先端は、前記蓋部の外面と面一又は前記貫通孔内に位置している請求項１〜５のいずれか一項記載の電池パック。
7. 前記ピンは、先細り形状となっている請求項１〜６のいずれか一項記載の電池パック。
8. 筐体内に複数の電池モジュールが収容された電池パックの製造方法であって、
   一面側が開口する本体部と、前記本体部の前記開口を塞ぐ蓋部とを結合し、前記筐体を形成する筐体形成工程を備え、
   前記筐体形成工程は、
   開口縁部に複数のピンが設けられると共に前記ピンの先端にアライメントマークが設けられた前記本体部と、前記複数のピンに対応する複数の貫通孔が設けられた前記蓋部とを準備する工程と、
   前記本体部の前記開口に対面するように前記蓋部を配置し、前記貫通孔から前記アライメントマークが見通せるように前記本体部に対して前記蓋部を位置決めする工程と、
   前記貫通孔から前記アライメントマークが見通せる状態を維持しながら、前記ピンを前記貫通孔に挿通させる工程と、を有する電池パックの製造方法。

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