WO2019111425A1

WO2019111425A1 - 電池パック

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Publication number: WO2019111425A1
Application number: PCT/JP2018/010420
Authority: WO
Inventors: 政文志波; 孝行中島; 独志西森
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-06-13
Also published as: JP2021028864A; CN208189662U

Abstract

筐体の圧壊を抑制するとともに、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。電池収容スペースＳ１を有する筐体１０と、電池収容スペースＳ１に配置された二次電池１とを備えた電池パック１００。電池パック１００は、電池収容スペースＳ１の一端から他端まで延びる補強部３０を有する。補強部３０は、電池収容スペースＳ１に対向する凹状の応力集中部３１を有する。

Description

電池パック

　本発明は、複数の単電池を備えた電池パックに関する。

　従来から電池モジュールの筐体を補強するための補強部を有する組電池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に記載された組電池は、複数の電池モジュールを積層させた電池モジュール群を備えている。電池モジュールは、電極端子同士を電気的に接続した複数の扁平型電池を積層して筐体内に収納することによって構成されている。扁平型電池は、発電要素を封止する外装材から電極端子が外部に導出されている。この特許文献１に記載された組電池は、電池モジュール内の扁平型電池の電極端子に対応する位置に、筐体を補強するための補強部を有することを特徴としている（同文献、請求項１等を参照）。

　特許文献１に記載された組電池によれば、電池モジュール内の扁平型電池の電極端子に対応して補強部が設けられるため、扁平型電池の電極端子の振動を低減させ、寿命の低下を防止できる（同文献、第０００６段落等を参照）。

特開２００７－１０３３４４号公報

　前記従来の組電池のように、複数の単電池を備えた電池パックは、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、たとえば車両の衝突時などに、筐体に大きな力が作用することが考えられる。このような場合であっても、筐体の圧壊を抑制し、筐体の内部の単電池を保護することが求められている。

　本発明の一態様は、筐体の圧壊を抑制するとともに、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、電池収容スペースを有する筐体と、該電池収容スペースに配置された二次電池とを備えた電池パックであって、前記電池収容スペースの一端から他端まで延びる補強部を有し、前記補強部は、前記電池収容スペースに対向する凹状の応力集中部を有することを特徴とする電池パックである。

　上記一態様の電池パックは、筐体の内部の電池収容スペースの一端から他端まで延びる補強部の剛性によって筐体を補強し、電池収容スペースの一端から他端へ向かう方向の外力が筐体に作用したときに、筐体の圧壊を抑制することができる。

　また、補強部は、電池収容スペースに対向する凹状の応力集中部を有している。そのため、補強部に座屈荷重を超える荷重が作用すると、電池収容スペースに対向する凹状の応力集中部に応力が集中して、補強部が応力集中部と反対側すなわち電池収容スペースから離れる方向へ座屈する。これにより、筐体の内部の電池収容スペースに配置された二次電池を、補強部の変形による破壊から保護することができる。

　本発明の一態様によれば、筐体の圧壊を抑制するとともに、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のIV-IV線に沿う断面で切断した状態を示す斜視図。図４に示す二点鎖線で囲まれた領域Vの拡大図。図２に示す筐体の内部に補機類が配置された状態を示す平面図。図６に示すVII－VII線に沿う断面図。図２に示す筐体内に配置された補強部の斜視図。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８に示す補強部の断面形状およびその変形例を示す断面図。図８に示す補強部の応力集中部の形状およびその変形例を示す拡大平面図。図８に示す補強部の応力集中部の形状およびその変形例を示す平面図。図８に示す補強部の変形例を示す斜視面図。

　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。図４は、図２のIV-IV線に沿う断面で切断した状態を示す斜視図である。図５は、図４に示す一点鎖線で囲まれた領域Vの拡大図である。

　本実施形態の電池パック１００は、電池収容スペースＳ１を有する筐体１０と、この筐体１０の内部の電池収容スペースＳ１に配置された二次電池１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、電池収容スペースＳ１の一端から他端まで延びる補強部３０を有し、この補強部３０が、電池収容スペースＳ１に対向する凹状の応力集中部３１を有することを特徴としている。

　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１２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。

　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を積層させた電池モジュール２０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。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を有し、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、厚さ方向に沿う一側面である端子面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。

　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、サイドプレート２４と、センタープレート２５と、バスバーケース２６と、電子回路基板２７と、サーミスタ２８（図５参照）と、電圧検出線Ｖ１と、補機類２９（図６参照）と、を備えている。なお、図２では、電子回路基板２７を透視してバスバーケース２６の構成を示している。

　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。

　サイドプレート２４は、たとえば、金属製の板状の部材であり、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。一対のサイドプレート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、ボルトによってエンドプレート２３に固定されている。

　センタープレート２５は、たとえば、金属製の板状の部材であり、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、一つのセンタープレート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プレート２５が電池列Ｌ１の間に配置される。センタープレート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。

　電子回路基板２７は、たとえば、バスバーケース２６に固定され、バスバーケース２６を介して二次電池１の端子面１ａに対向して配置されている。電子回路基板２７は、たとえば、電圧検出回路、温度検出回路、および制御回路等を備えている。電子回路基板２７は、たとえば、信号線を介して電池パック１００の信号コネクタ１０２や補機類２９に接続されている。

　サーミスタ２８は、たとえば、温度検出線２８ａを介して電子回路基板２７の温度検出回路に接続されている。サーミスタ２８は、たとえば、各電池列Ｌ１のいくつかの二次電池１の端子面１ａに接するように配置され、二次電池１の温度を計測する。バスバー２１は、バスバーケース２６によって支持されるとともに、たとえば、隣接する一方の二次電池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にレーザ溶接によって接合され、隣接する二次電池１を直列に接続する。電圧検出線Ｖ１は、たとえば、バスバーケース２６によって支持され、いくつかのバスバー２１と電子回路基板２７の電圧検出回路に接続されている。

　図６は、図２に示す筐体１０の内部に補機類２９が配置された状態を示す平面図である。図７は、図６に示すVII－VII線に沿う断面図である。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。図６および図７に示すように、電池パック１００の補機類２９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２９は、たとえば、ジャンクションボックスを含んでいる。

　補強部３０は、たとえば、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Ｃ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Ｃよりも前方側に配置されている。

　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の両端部は、筐体１０の両側壁１０ｃ，１０ｄに接している。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、サイドプレート２４、センタープレート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。

　図６および図７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の構成部品を介して、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、図５および図４に示すように筐体１０の底壁１０ｅの上面に直接的に配置されているか、または、図７に示すように筐体１０の底壁１０ｅの上面にシート状または板状の部材を介して配置されている。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、たとえばジャンクションボックス等の補機類２９が配置されている。

　図８は、図２に示す筐体１０内に配置された補強部３０の斜視図である。補強部３０は、たとえば、内部に空洞を有しない中実の柱状、梁状または棒状の部材である。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。図８に示す例において、補強部３０の断面形状は矩形であり、補強部３０の電池収容スペースＳ１に対向する面に凹状の応力集中部３１が設けられている。この例において、補強部３０は、延在方向すなわち筐体１０の長手方向の中間部に、二つの応力集中部３１を有している。なお、応力集中部３１は、単数でもよいし、三つ以上の複数であってもよい。

　図８に示す例において、応力集中部３１は、補強部３０に設けられた凹部である。より詳細には、応力集中部３１は、補強部３０の電池収容スペースＳ１に対向する面から、筐体１０の奥行方向の前方へ向けて窪むように形成されている。応力集中部３１の開口部３１ａは、図２に示すように、補強部３０の電池収容スペースＳ１に対向する面に開口している。応力集中部３１の底面３１ｂは、開口部３１ａから筐体１０の奥行方向の前方へ所定の深さ位置に補強部３０の電池収容スペースＳ１に対向する面とおおむね平行に設けられている。応力集中部３１は、筐体１０の長手方向の両端部に傾斜面３１ｃを有し、平面視でおおむね台形の形状を有している。

　図８に示す例において、応力集中部３１は、補強部３０に設けられた切り欠きでもある。より詳細には、応力集中部３１は、補強部３０の電池収容スペースＳ１に対向する部分の一部が、筐体１０の奥行方向の前方へ向けて切り欠かれることによって形成されている。また、図８に示す例において、応力集中部３１は、補強部３０に設けられた薄肉部でもある。すなわち、応力集中部３１は、筐体１０の奥行方向における補強部３０の肉厚が、補強部３０の他の部分よりも薄くされた部分である。

　応力集中部３１は、たとえば、図２、図４および図５に示すように、補強部３０に向けて突出する電池モジュール２０の部品の少なくとも一部に対向する位置に設けられている。これにより、たとえば、補強部３０に対向する電池モジュール２０の部品の少なくとも一部が、凹状の応力集中部３１の内側に配置されている。より具体的には、凹状の応力集中部３１は、たとえば、電池モジュール２０の部品であるサーミスタ２８、バスバー２１、電圧検出線Ｖ１のうち、少なくともいずれか一つの部品に対向する位置に設けられている。

　図８に示す例において、補強部３０は、延在方向すなわち筐体１０の長手方向の両端部にねじ穴３２を有している。この場合、補強部３０は、図２に示すように、筐体１０の長手方向の両端の側壁１０ｃ，１０ｄを貫通するボルトによって、筐体１０の長手方向の両端の側壁１０ｃ，１０ｄに固定することができる。筐体１０の長手方向の両端の側壁１０ｃ，１０ｄを貫通するボルトを、補強部３０の長手方向の両端部のねじ穴３２，３２に締結することで、筐体１０の長手方向において、補強部３０の両端部は、たとえば、筐体１０の両側壁１０ｃ，１０ｄに接した状態で、筐体１０の両側壁１０ｃ，１０ｄに固定される。

　図８に示す例において、補強部３０は、筐体１０の高さ方向における上面と下面にそれぞれ凹部３３，３４を有し、これらの凹部３３，３４に対応する位置に貫通孔３５を有している。補強部３０の下面に設けられた凹部３３には、図２に示すように、たとえば、筐体１０の底壁１０ｅに対向する電池モジュール２０のエンドプレート２３から筐体１０の奥行方向の前方に突出して設けられたタブ部２３ａが配置されている。補強部３０の上面の凹部３４は、たとえば、補機類２９や電池モジュール２０の部品との干渉を回避するために設けられている。

　電池モジュール２０のエンドプレート２３のタブ部２３ａと、筐体１０の底壁１０ｅは、たとえば、補強部３０の貫通孔３５に対応する位置に、それぞれ貫通孔を有している。補強部３０は、たとえば、下面に凹部３３が設けられた部分において、筐体１０の底壁１０ｅの貫通孔と、電池モジュール２０のエンドプレート２３のタブ部２３ａの貫通孔と、補強部３０の貫通孔３５に挿通されたボルトに、ナットを締結することによって、筐体１０の底壁１０ｅに固定されている。また、補強部３０は、たとえば、上面に凹部３４が設けられた部分において、筐体１０の底壁１０ｅの貫通孔と補強部３０の貫通孔３５に挿通されたボルトに、ナットを締結することによって、筐体１０の底壁１０ｅに固定されている。

　図８に示す例において、補強部３０は、延在方向の両端部すなわち筐体１０の長手方向の両端部の下面に面取り部３６，３６を有している。面取り部３６は、筐体１０の長手方向における外側から内側へ向けて、筐体１０の底壁１０ｅに漸次近付くように傾斜する傾斜面３６ａを有している。この面取り部３６により、補強部３０の両端部と、筐体１０の側壁１０ｃ，１０ｄと底壁１０ｅの間の角部との干渉が回避され、補強部３０を筐体１０の底壁１０ｅの上に安定して配置することができる。

　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、電池収容スペースＳ１を有する筐体１０と、その電池収容スペースＳ１に配置された二次電池１とを備えている。また、本実施形態の電池パック１００は、電池収容スペースＳ１の一端から他端まで延びる補強部３０を有している。この補強部３０は、前述のように、電池収容スペースＳ１に対向する凹状の応力集中部３１を有している。

　このような構成により、たとえば、筐体１０の長手方向において、電池収容スペースＳ１の一端から他端へ向かう方向の外力が筐体１０に作用したときに、筐体１０の内部の電池収容スペースＳ１の一端から他端まで延びる補強部３０の剛性によって筐体１０を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、たとえば、筐体１０の長手方向において、筐体１０の圧壊荷重を超える荷重を生じさせる外力が筐体１０に作用しても、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。しかし、たとえば、筐体１０の長手方向において、補強部３０に対して座屈荷重を超える荷重が作用すると、補強部３０が折れ曲がるおそれがある。

　図９は、図２と同様に、図１の電池パック１００の筐体１０の一部と補機類２９を取り外した状態を示す斜視図である。なお、図９は、筐体１０の長手方向に筐体１０の圧壊荷重を超える外力が作用し、補強部３０に対して座屈荷重を超える荷重が作用して、補強部３０が折れ曲がった状態の一例を示している。また、図９において、補強部３０を筐体１０に固定するための凹部やボルトの図示は省略している。

　本実施形態の電池パック１００において、補強部３０は、電池収容スペースＳ１に対向する凹状の応力集中部３１を有している。そのため、補強部３０に座屈荷重を超える荷重が作用すると、電池収容スペースＳ１に対向する凹状の応力集中部３１に応力が集中し、補強部３０が応力集中部３１を起点として座屈することで、図９に示すように、電池収容スペースＳ１と反対の方向へ折れ曲がる。これにより、筐体１０の内部の電池収容スペースＳ１に配置された二次電池１を、補強部３０の変形による破壊から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、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、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。この構成により、電池パック１００の高さ方向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、本実施形態の電池パック１００において、二次電池１は、厚さ方向に沿う一側面である端子面１ａに外部端子１Ｐ，１Ｎを有し、補強部３０は、二次電池１の端子面１ａに対向している。これにより、補強部３０によって二次電池１の端子面１ａを保護することができ、電池パック１００の信頼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Ｃ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、補強部３０が、筐体１０の短手方向において、電池収容スペースＳ１と反対側の補機収容スペースＳ２に配置され、筐体１０の短手方向の中心Ｃからずれた位置に配置されているため、補強部３０を電池収容スペースＳ１から離れる方向に折れ曲がりやすくして、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において、補強部３０は、筐体１０の底壁１０ｅの上面に配置されている。この構成により、筐体１０の底壁１０ｅ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の底壁１０ｅ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１０ｃ，１０ｄに接している。これにより、筐体１０の長手方向の両端の側壁１０ｃ，１０ｄ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１０ｃ，１０ｄ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は、補強部３０に対向する電池モジュール２０の部品の少なくとも一部が、凹状の応力集中部３１の内側に配置されている。これにより、応力集中部３１のスペースを有効に活用して部品を配置することが可能になり、電池パック１００を小型化させることができる。特に、応力集中部３１の内側に配置される電池モジュール２０の部品がサーミスタ２８である場合は、サーミスタ２８の配置性が向上し、バスバー２１、または電圧検出線Ｖ１の場合は、補強部３０との短絡を防止できる。

　また、本実施形態の電池パック１００において、応力集中部３１は、補強部３０に設けられた凹部である。このように、応力集中部３１である凹部を電池収容スペースＳ１に対向させて設けることで、補強部３０に座屈荷重を超える荷重が作用したときに、応力集中部３１である凹部の底部に応力が集中し、補強部３０が電池収容スペースＳ１と反対側へ折れ曲がる。これにより、筐体１０の内部の電池収容スペースＳ１に配置された二次電池１を、補強部３０の変形による破壊から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、応力集中部３１は、補強部３０に設けられた切り欠きである。このように、応力集中部３１である切り欠きを電池収容スペースＳ１に対向させて設けることで、補強部３０に座屈荷重を超える荷重が作用したときに、応力集中部３１である切り欠きの底部に応力が集中し、補強部３０が電池収容スペースＳ１と反対側へ折れ曲がる。これにより、筐体１０の内部の電池収容スペースＳ１に配置された二次電池１を、補強部３０の変形による破壊から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、応力集中部３１は、補強部３０に設けられた薄肉部である。このように、応力集中部３１である補強部３０を電池収容スペースＳ１に対向させて設けることで、補強部３０に座屈荷重を超える荷重が作用したときに、応力集中部３１である薄肉部に応力が集中し、補強部３０が電池収容スペースＳ１と反対側へ折れ曲がる。これにより、筐体１０の内部の電池収容スペースＳ１に配置された二次電池１を、補強部３０の変形による破壊から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、筐体１０の圧壊を抑制するとともに、筐体１０の内部の単電池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１００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、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１０は、図８に示す補強部３０の断面形状およびその変形例を示す断面図である。前述の実施形態の電池パック１００では、補強部３０が内部に中空部を有しない中実の部材である例を説明した。しかし、補強部３０は、内部に中空部３７を有する中空の筒状であってもよく、断面形状がＵ字型のチャネル形状や、断面形状がＬ字型のアングルや、断面形状がＨ字型またはＩ字型の梁状の部材や、板状の部材であってもよい。このような形状の補強部３０を採用することで、電池パック１００の軽量化を図ることができる。

　図１１は、図８に示す補強部３０の応力集中部３１の形状およびその変形例を示す拡大平面図である。前述の実施形態の電池パック１００では、応力集中部３１が平面視で台形状の凹部または切り欠き部でありかつ薄肉部である例を説明した。しかし、応力集中部３１は、たとえば、補強部３０に設けられた円弧状、Ｕ字状、Ｖ字状の凹部または切り欠きであってもよく、補強部３０に設けられたスリットであってもよい。このような形状の応力集中部３１を採用することで、補強部３０の座屈強度や折れ曲がり方向を適宜調整することができる。

　図１２は、図８に示す補強部３０の応力集中部３１の変形例を示す平面図である。前述の実施形態の電池パック１００では、応力集中部３１が平面視で台形状の凹部または切り欠き部でありかつ薄肉部である例を説明した。しかし、応力集中部３１は、たとえば、補強部３０を屈曲または湾曲させて設けられた屈曲部または湾曲部であってもよい。この場合、応力集中部３１は、補強部３０の電池収容スペースＳ１に対向して凹形状を形成する部分であり、より詳細には、補強部３０の凹形状の底部である。このような形状の応力集中部３１を採用することで、補強部３０の座屈強度や折れ曲がり方向を適宜調整することができる。

　図１３は、図８に示す補強部３０の変形例を示す斜視面図である。前述の実施形態では、補強部３０が筐体１０から取り外し可能な別部材である例について説明した。しかし、補強部３０は、筐体１０の一体に設けられたリブであってもよい。図１３に示す例において、補強部３０は、筐体１０の底壁１０ｅの一部を、筐体１０の高さ方向に突出させて設けられている。このような構成により、図８に示す補強部３０と同様の効果を奏することができるだけでなく、筐体１０に対する取り付けが不要になり、電池パック１００の部品点数を削減し、コスト低減と生産性の向上が可能になる。

　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、電池収容スペースに複数の二次電池や電池モジュールが配置された構成に限定されず、電池収容スペースに一つの二次電池が配置された構成も、本発明に係る電池パックの実施形態に含まれる。

１　　　二次電池
１ａ　　端子面
１Ｎ　　外部端子
１Ｐ　　外部端子
１ｗ　　広側面
１０　　筐体
２０　　電池モジュール
２０ｅ　底壁
３０　　補強部
３１　　応力集中部
Ｓ１　　電池収容スペース
Ｓ２　　補機収容スペース
１００　電池パック

Claims

　電池収容スペースを有する筐体と、該電池収容スペースに配置された二次電池とを備えた電池パックであって、
　前記電池収容スペースの一端から他端まで延びる補強部を有し、
　前記補強部は、前記電池収容スペースに対向する凹状の応力集中部を有することを特徴とする電池パック。
　前記電池収容スペースに複数の前記二次電池を積層させた電池モジュールが配置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。
　前記電池モジュールは、偏平角形の前記二次電池が厚さ方向に積層され、該二次電池の厚さ方向を向く広側面が前記筐体の底壁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。
　前記二次電池は、前記厚さ方向に沿う一側面である端子面に外部端子を有し、
　前記補強部は、前記二次電池の前記端子面に対向していることを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
　前記筐体は、前記底壁に垂直な高さ方向と、該高さ方向に垂直な長手方向と、該長手方向および前記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、前記短手方向において前記電池収容スペースに隣接する補機収容スペースを有し、
　前記補強部は、前記補機収容スペースに配置され、前記筐体の前記長手方向に延び、前記筐体の前記短手方向の中心からずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の電池パック。
　前記補強部は、前記筐体の前記底壁の上面に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
　前記補強部は、前記筐体の前記底壁の一部を前記高さ方向に突出させて設けられていることを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
　前記筐体の長手方向において、前記補強部の両端部は、前記筐体の両側壁に接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。
　前記補強部に対向する前記電池モジュールの部品の少なくとも一部が、前記凹状の応力集中部の内側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
　前記補強部は、中空であることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
　前記応力集中部は、前記補強部に設けられた凹部であることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
　前記応力集中部は、前記補強部に設けられた切り欠きであることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
　前記応力集中部は、前記補強部に設けられたスリットであることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
　前記応力集中部は、前記補強部に設けられた薄肉部であることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
　前記応力集中部は、前記補強部を湾曲させた湾曲部であることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。