電池パック
【課題】電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供する。
【解決手段】複数の二次電池セルＢＴと、二次電池セルＢＴを収容する収納穴１２０と、複数のネジ受け穴１１０と、を備えたパックケース１００と、ネジ受け穴１１０と連続するネジ穴２２０を備え、ネジ穴２２０およびネジ受け穴１１０に挿入されたネジ２１０によりパックケース１００に固定されたカバー２００と、を備え、二次電池セルＢＴは断面が長円形の柱形状であって、収納穴１２０は、二次電池セルＢＴと同一の断面形状を備えた柱形状であって、複数のネジ受け穴１１０は、収納穴１２０の断面の長手方向Ｄ１における両端部において、収納穴１２０が並ぶ方向における収納穴１２０の間に配置されている電池パックＰＣＫ。
【解決手段】複数の二次電池セルＢＴと、二次電池セルＢＴを収容する収納穴１２０と、複数のネジ受け穴１１０と、を備えたパックケース１００と、ネジ受け穴１１０と連続するネジ穴２２０を備え、ネジ穴２２０およびネジ受け穴１１０に挿入されたネジ２１０によりパックケース１００に固定されたカバー２００と、を備え、二次電池セルＢＴは断面が長円形の柱形状であって、収納穴１２０は、二次電池セルＢＴと同一の断面形状を備えた柱形状であって、複数のネジ受け穴１１０は、収納穴１２０の断面の長手方向Ｄ１における両端部において、収納穴１２０が並ぶ方向における収納穴１２０の間に配置されている電池パックＰＣＫ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池パックに関し、特に、直列あるいは並列に接続された複数の二次電池セルを備えた電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド電気自動車、電気自動車などの車両で使われる電池装置は、高出力でかつ頻繁な出力変化に対応する必要がある。このような電池装置は、一般的に、必要な出力や容量に応じて、電気的に直列あるいは並列接続された複数の二次電池セルを備えた電池パックにより構成される。
【０００３】
車両に搭載された電池パックは、車両走行時に生じる機械振動に十分耐える強度に構成する必要がある。振動により、二次電池セル等の部品が許容値以上に変位したり変形したりすると、装置の特性劣化、寿命低減、ひいては故障につながる可能性がある。そのため、電池パックを構成する部品を保持固定する部材の強度を増す等の方法により、電池パックが十分な強度を備えるように構成する必要がある。また、電池パックを搭載する車両等の設計に応じて、電池パックの体格縮小が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５３−１６３９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二次電池セルは、通電によって熱を発生するため、電池パックに放熱機構を設けることが不可欠である。例えば、電池パックのパックケースを介して、二次電池セルから発生する熱を電池パック外部に放熱する方法や、二次電池セルの周囲に空間を設けて、この空間を通過する冷却媒体により放熱する方法が用いられる。
【０００６】
しかし、上記のように二次電池セルの周囲に空間を設けたり、二次電池パックのパックケースによって放熱したりする構成は、電池パックの体格増大を招くことがあった。例えば、複数の二次電池セルをパックケースに収納し、さらに、カバー固定ネジによりカバーをパックケースに締結固定する場合、全ての二次電池セルを確実に保持固定するため、個々の二次電池セル近傍の要点をカバー固定ネジによりネジ締結することが望ましい。
【０００７】
しかしながら、上述のように構成した場合、電池パックにおいては、次の課題を有することになる。第一に、パックケースの体格が大きくなることがある。パックケースは確実にカバー固定ネジを受ける必要がある。パックケースは絶縁材料で形成する場合、メネジを形成した金属カラーが必要数挿入される。金属カラーを確実に保持するため、パックケースの厚さを小さくすることが困難であった。
【０００８】
また、セルフタップネジを用いる場合、金属カラーは不要になるものの、セルフタップネジ形成に耐えるのに十分な厚さを確保しておく必要がある。パックケースの厚さが十分ではない場合には、クラックが発生したり、締め付け力の低下が生じたりする可能性があった。したがって、セルフタップネジ使用の場合も、パックケースの厚さを小さくすることが困難であった。いずれの場合でも、パックケースの体格増大し、電池パックの体格増大を抑制することが困難であった。
【０００９】
また、パックケースを絶縁材料で形成する場合、熱可塑性樹脂を用いた射出成形法による製造方法が多用される。パックケースを射出成形で部材を形成する場合、部材の厚さは極力均等であることが望ましい。成形部材の厚さに差があると、樹脂の流動不良による製造不良や、冷却速度の差異で生じる温度差による変形量増加（同じく製造不良）が発生する可能性が高くなる。その結果、本来なら厚さを小さくできる箇所までも厚さを増加させることを余儀なくされ、ますますパックケース体格（すなわちパック体格）が増大してしまうことがあった。
【００１０】
さらに、カバー固定ネジの相互間隔が増すと、カバー固定ネジのサイズ（呼び径）が小さい場合には、カバーとパックケースとの締結力が弱くなることがあった。このことを回避するために、カバー固定ネジのサイズを大きくすると、パックケースの厚さの増加を招き、パックケースの体格が増加することがあった。上記のように、電池パックの体格が増大すると、搭載される装置の設計に対応する体格縮小の要求に応えられない場合があった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであって、電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１態様による電池パックは、複数の二次電池セルと、前記二次電池セルを収容する収納穴と、複数のネジ受け穴と、を備えたパックケースと、前記ネジ受け穴と連続するネジ穴を備え、前記ネジ穴および前記ネジ受け穴に挿入されたネジにより前記パックケースに固定されたカバーと、を備え、前記二次電池セルは断面が長円形の柱形状であって、前記収納穴は、前記二次電池セルと同一の断面形状を備えた柱形状であって、前記複数のネジ受け穴は、前記収納穴の断面の長手方向における両端部において、前記収納穴が並ぶ方向における前記収納穴の間に配置されている電池パックである。
【００１３】
本発明の第２態様による電池パックは、複数の二次電池セルと、底部と前記底部と略直交した壁部とに囲まれ、前記複数の二次電池セルが収納された収納穴と、前記底部から略直交する方向に延びる複数の円柱体と、前記壁部から前記収納穴側に突出する複数の柱状体と、を備え、前記複数の円柱体と前記複数の柱状体との上端部にネジ受け穴が設けられたパックケースと、前記ネジ受け穴と連続するネジ穴を備え、前記ネジ穴および前記ネジ受け穴に挿入されたネジにより前記パックケースに固定されたカバーと、を備え、前記二次電池セルは断面が長円形の柱形状であって、前記底部と略平行な断面において、前記円柱体および前記柱状体は、前記二次電池セルと外接するように配置されている電池パックである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電池パックの一構成例を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電池パックの二次電池セルの一構成例を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る電池パックの一構成例を説明するための分解斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る電池パックの二次電池セルの一構成例を説明するための図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電池パックのパックケースの一構成例を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る電池パックの二次電池セルとパックケースとの一構成例を説明するための図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る電池パックの二次電池セルの一構成例を説明するための図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る電池パックのパックケースの一構成例を説明するための図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る電池パックの二次電池セルおよびパックケースの一構成例を説明するための図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る電池パックのパックケースの一構成例を説明するための図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る電池パックの二次電池セルおよびパックケースの一構成例を説明するための図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る電池パックのパックケースの一構成例を説明するための図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に係る電池パックのパックケースの一構成例を説明するための図である。
【図１４】本発明の第６実施形態に係る電池パックの二次電池セルおよびパックケースの一構成例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の第１実施形態について、詳細に説明する。図１および図２に示すように、本実施形態に係る電池パックＰＣＫは、複数の二次電池セルＢＴと、複数の二次電池セルＢＴが収納されるパックケース１００と、パックケース１００の開口を閉じるカバー２００と、複数の二次電池セルＢＴを直列あるいは並列に接続する導電部材３００を備えている。
【００１７】
図２に示すように、二次電池セルＢＴは、アルミニウム等により形成された箱状の外装容器１０と、外装容器１０内に非水電解液（図示せず）と共に収納された電極体（図示せず）と、を備えている。
【００１８】
外装容器１０は、上端が開口した容器本体１２と、容器本体１２に溶接され容器本体の開口を閉塞した略矩形板状の蓋体１４とを有し、気密に形成されている。容器本体１２は、開口に対向する底壁（図示せず）と、開口と底壁との間に延びるとともに互いに対向する２つの主壁１と、２つの主壁１間に延びる２つの側壁３とを備える。電極体は、例えば、正極板および負極板をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回し、更に、径方向に圧縮することにより、断面が略楕円形状の柱形状に形成されている。
【００１９】
蓋体１４と容器本体１２の底壁とは、フィールドトラック形状の長円形である。すなわち、蓋体１４は、２つ円弧と、これら２つの円弧を接続する直線と、によって形成される形状の主面を備えた板状体である。本実施形態では、蓋体１４と容器本体１２の底壁との形状は、半径の等しい２つの円の円弧と、これら２つの外接線とによって形成される形状である。蓋体１４および容器本体１２の底壁は、容器本体１２内に収容される電極体の断面形状と略相似形状となるように形成されている。
【００２０】
正極端子５および負極端子４は蓋体１４の長手方向（第１方向Ｄ１）両端部にそれぞれ設けられ、蓋体１４から突出している。正極端子５および負極端子４は、電極体の正極板および負極板にそれぞれ電気的に接続されている。
【００２１】
負極端子４は、蓋体１４を貫通して延びている。負極端子４と蓋体１４との間には、合成樹脂、ガラス等の絶縁体からなるシール材、例えば、ガスケット（図示せず）が設けられ、負極端子４と外装容器１０との間を気密にシールしているとともに、電気的に絶縁している。正極端子５と負極端子４とは、蓋体１４の表面から外装容器１０の外側に向かって突出している。
【００２２】
このような形状の外装容器１０を用いる場合、略直方体形状の二次電池セルに対して外装容器の内容積は小さくなる。しかしながら、本実施形態に係る電池パックＰＣＫの二次電池セルＢＴの外装容器１０に収納された正極板と負極板との捲回体（電極体）は、外装容器１０と同様に長円形断面を有しているため、長円形断面の外装容器１０を採用しても、電極体を収納することができる。すなわち、上記のような底壁と略平行な断面が長円形の外装容器１０を用いた場合であっても、二次電池セルＢＴの容量低減が生じることはない。
【００２３】
図３に示すように、複数の二次電池セルＢＴは、蓋体１４の長手方向（第１方向Ｄ１）および主壁１が対向する方向（第２方向Ｄ２）にマトリクス状に並んで配置されている。図３に示す場合では、９個の二次電池セルＢＴが第２方向Ｄ２に並び、この９個の二次電池セルＢＴが第１方向Ｄ１に２列配置され、１８個の二次電池セルＢＴを備えている。
【００２４】
複数の二次電池セルＢＴの負極端子４および正極端子５は、導電部材３００によって電気的に接続されている。導電部材３００は、負極端子４あるいは正極端子５が挿入される開口３０１を備えている。導電部材３００は、開口３０１において負極端子４あるいは正極端子５と溶接される。
【００２５】
パックケース１００は絶縁材料で形成されている。本実施形態では、パックケース１００は、例えば熱可塑性樹脂を用いた射出成形法により形成される。収納穴１２０は底面が、二次電池セルＢＴの底壁と同じ形状（長円形）の柱形状の穴であって、二次電池セルＢＴの蓋体１４の主面と略直交する方向（第３方向Ｄ３）における収納穴１２０の幅は、二次電池セルＢＴの外装容器１０の幅と略等しくなっている。二次電池セルＢＴは、パックケース１００に設けられた収納穴１２０内に収納され、隣に配置される二次電池セルＢＴの外装容器１０と絶縁される。
【００２６】
パックケース１００は、導電部材３００のネジ穴３０３と連続する第１ネジ受け穴１３０と、カバー固定ネジ２１０が挿入される第２ネジ受け穴１１０と、を備えている。ネジ穴３０３および第１ネジ受け穴１３０にはネジ３１０が挿入され、導電部材３００とパックケース１００とを固定する。ネジ３１０は、ネジ穴３０３に挿入されて導電部材３００と電気的に接続され、電池パックＰＣＫの電極端子として用いられる。
【００２７】
第２ネジ受け穴１１０は、第１方向Ｄ１における収納穴１２０の両端近傍であって、第２方向における収納穴１２０の間に配置されている。パックケース１００は、第２ネジ受け穴１１０を囲む壁が所定の厚さ以上となるように形成されている。本実施形態では、第２ネジ受け穴１１０の径方向において、例えば第２ネジ受け穴１１０の中心を通る方向での第２ネジ受け穴１１０およびその周囲の壁の幅が、少なくとも第２ネジ受け穴１１０の直径の２．５倍以上である。なお、第２ネジ受け穴１１０およびその周囲の壁の幅は、パックケース１００を形成する材料に応じて、適切な値に設計される。
【００２８】
カバー２００は、カバー固定ネジ２１０が挿入されるネジ穴２２０と、ネジ穴３０３および第１ネジ受け穴１３０に取り付けられるネジ３１０を露出させる開口部２３０と、を備えている。第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２において、パックケース１００とカバー２００との幅は略等しい。カバー２００は、パックケース１００の収納穴１２０の開口を閉じるように、複数の二次電池セルＢＴの蓋体１４と対向してパックケース１００に取り付けられる。
【００２９】
ネジ穴２２０は、パックケース１００の第２ネジ受け穴１１０と連続するように、カバー２００の第１方向Ｄ１における端部近傍および中央部において第２方向Ｄ２に並んで配置されている。
【００３０】
パックケース１００とカバー２００とは、ネジ穴２２０と第２ネジ受け穴１１０とが連続するとともに、開口部２３０からネジ３１０が露出するように位置合わせされ、カバー固定ネジ２１０を取り付けることにより固定される。
【００３１】
ここで、図２および図３に示すように、本実施形態では、二次電池セルＢＴの外装容器１０の断面形状を、電極体の断面形状の略相似形状の長円形状としたことによって、二次電池セルＢＴの容積を小さくしている。
【００３２】
このことによって、例えば４つの二次電池セルＢＴを、第１方向Ｄ１方向および第２方向Ｄ２に２行２列のマトリクス状に配置すると、４つの二次電池セルＢＴに囲まれた部分に空間が生じる。また、例えば２つの二次電池セルＢＴを、第３方向Ｄ３および第２方向Ｄ２と略平行な面に沿って、上記面と２つの二次電池セルＢＴとに囲まれた部分に空間が生じる。
【００３３】
本実施形態では、上記のように二次電池セルＢＴに囲まれた空間、および、面と二次電池セルＢＴとに囲まれた空間に相当する部分が、第２ネジ受け穴１１０を形成する領域に用いられている。したがって、略直方体形状の二次電池セルを用いた場合と比べると、蓋体１４の長手方向（第１方向Ｄ１）において、二次電池セルＢＴを配置する間隔を短くすることができる。
【００３４】
すなわち、略直方体形状の二次電池セルを用いた場合、電池パックＰＣＫが十分な強度を備えるために、第２ネジ受け部１１０の周囲に所定の厚さ以上の壁を設けると、パックケース１００は二次電池セルＢＴを囲む厚さが一様に所定の厚さ以上に形成されることとなる。
【００３５】
これに対し、本実施形態では、同様に第２ネジ受け部１１０の周囲に所定の厚さ以上の壁を設けた場合であっても、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２において二次電池セルＢＴを配置する間隔を小さくすることが可能である。したがって、二次電池セルＢＴを配置する間隔が小さくなった分だけ、パックケース１００の体格を縮小することが可能となる。
【００３６】
すなわち、本実施形態に係る電池パックＰＣＫによれば、電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供することができる。
【００３７】
次に、本発明の第２実施形態に係る電池パックについて図面を参照して以下に説明する。なお、以下の説明において、上述の第１実施形態に係る電池パックと同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
図４に示すように、本実施形態に係る電池パックＰＣＫは、二次電池セルＢＴの構成とパックケース１００の構成とが上述の第１実施形態に係る電池パックと異なっている。本実施形態に係る電池パックＰＣＫの二次電池セルＢＴは、アルミニウム等により形成された箱状の外装容器１０と、外装容器１０内に非水電解液（図示せず）と共に収納された電極体（図示せず）と、を備えている。
【００３９】
外装容器１０は、上端が開口した容器本体１２と、容器本体１２に溶接され容器本体の開口を閉塞した略矩形板状の蓋体１４とを有し、気密に形成されている。容器本体１２は、開口に対向する底壁（図示せず）と、開口と底壁との間に延びるとともに互いに対向する２つの主壁１と、２つの主壁１間に延びる２つの側壁３とを備える。電極体は、例えば、正極板および負極板をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回し、更に、径方向に圧縮することにより、断面が略長円形状の柱形状に形成されている。
【００４０】
蓋体１４と容器本体１２の底壁とは、略フィールドトラック形状である。本実施形態では、第１実施形態における蓋体１４および容器本体１２の底壁の２つの円弧の一方が、曲率の異なる異形部分を備えている。例えば、２つの円弧の一方は、他方の円弧と同一半径の円の４分の１の円弧と、この円弧とは異なる半径の円弧、あるいは、直線を備えた異形円弧である。
【００４１】
したがって、容器本体１２の、蓋体１４と低壁との異形円弧間に延びる側壁３は、他方の側壁３とは異なる形状となる異形部３Ａを備えている。蓋体１４の円弧側の端部近傍には負極端子４が配置され、異形円弧側の端部近傍には正極端子５が配置されている。
【００４２】
パックケース１００の収納穴１２０は、上記二次電池セルＢＴの外装容器１０の形状に対応する形状となっている。すなわち、収納穴１２０は、底面が容器本体１２の底壁と同じ形状である。すなわち、図５および図６に示すように、収納穴１２０は、異形部３Ａと対向する曲面（あるいは平面）１２０Ａを備えている。
【００４３】
蓋体１４の長手方向（第１方向Ｄ１）における、二次電池セルＢＴが配置される向き（負極端子４と正極端子５との位置）は、二次電池セルＢＴを並列接続するか直列接続するかによって決定される。
【００４４】
ここで、上記の二次電池セルＢＴは、第１方向Ｄ１における幅の中心を通って第３方向Ｄ３に略平行な軸を中心に１８０度回転させると、外装容器１０の２つの側壁３の形状が異なるため、回転前と回転後とでは外装容器１０の形状が一致しない。したがって、側壁３の形状から二次電池セルＢＴの向きを判断することが可能である。
【００４５】
さらに、パックケース１００の収納穴１２０は、二次電池セルＢＴが収納される向きに応じて、異形部３Ａに対応する位置に、異形部３Ａと同じ形状の曲面（あるいは平面）１２０Ａが設けられている。本実施形態では、図６に示すように、異形部３Ａに対応する形状の曲面（あるいは平面）１２０Ａは、正極端子５が配置された側の側壁３と対向する収納穴１２０に設けられている。
【００４６】
そのため、本実施形態に係る電池パックＰＣＫを組み立てる際には、予め決定された向きと逆方向に、二次電池セルＢＴを収納穴１２０に挿入することはできない。すなわち、図６に示すように、異形部３Ａと収納穴１２０の曲面（あるいは平面）１２０Ａとが対向するように、二次電池セルＢＴをパックケース１００内に収納することで、二次電池セルＢＴの向きを予め決定された向きとすることができる。したがって、二次電池セルＢＴをパックケース１００に挿入し、導電部材３００によって端子間を電気的に接続した際に、短絡故障が発生することがなくなり、組み立て時の不良品発生率を低下させることができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る電池パックでは、上述の第１実施形態に係る電池パックの場合と同様に、二次電池セルＢＴの外装容器１０の断面形状を、略長円形状としたことによって、二次電池セルＢＴの容積を小さくしている。したがって、略直方体形状の二次電池セルを用いた場合と比べると、第１方向Ｄ１および第２方向において、二次電池セルＢＴを配置する間隔を短くすることができる。
【００４８】
すなわち、本実施形態に係る電池パックＰＣＫによれば、第１実施形態に係る電池パックと同様に、電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供することができる。
【００４９】
次に、本発明の第３実施形態に係る電池パックについて図面を参照して以下に説明する。図７に示すように、本実施形態に係る電池パックＰＣＫは、二次電池セルＢＴの構成とパックケース１００の構成が上記第１実施形態に係る電池パックと異なっている。本実施形態に係る電池パックＰＣＫの二次電池セルＢＴは、アルミニウム等により形成された箱状の外装容器１０と、外装容器１０内に非水電解液（図示せず）と共に収納された電極体（図示せず）と、を備えている。
【００５０】
外装容器１０は、上端が開口した容器本体１２と、容器本体１２に溶接され容器本体の開口を閉塞した略矩形板状の蓋体１４とを有し、気密に形成されている。容器本体１２は、開口に対向する底壁（図示せず）と、開口と底壁との間に延びるとともに互いに対向する２つの主壁１と、２つの主壁１間に延びる２つの側壁３とを備える。電極体は、例えば、正極板および負極板をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回し、更に、径方向に圧縮することにより、断面が略長円形状の柱形状に形成されている。
【００５１】
図７に示すように、本実施形態では、容器本体１２の２つの側壁３の一方に凸部３Ｂが設けられている。凸部３Ｂは、側壁３の上端（容器本体１２の開口側の端部）から底壁側に向かって、第３方向Ｄ３と略平行な方向に所定幅延びるとともに、側壁３から第１方向Ｄ１と略平行な方向に突出している。本実施形態では、凸部３Ｂは正極端子５側の側壁３に設けられている。
【００５２】
図８に示すように、パックケース１００の収納穴１２０には、二次電池セルＢＴの凸部３Ｂと対応する位置に凹部１２０Ｂが設けられている。凹部１２０Ｂは、収納穴１２０の開口から底面に向かって、第３方向Ｄ３と略平行な方向に所定の幅延びるとともに、第１方向Ｄ１と略平行な方向に凹んでいる。凹部１２０Ｂは、二次電池セルＢＴの正極端子５側の側壁３と対向する位置に設けられている。
【００５３】
ここで、上記の二次電池セルＢＴは、上記の第２実施形態の場合と同様に、第１方向Ｄ１における幅の中心を通って第３方向Ｄ３と略平行な軸を中心に１８０度回転させると、２つの側壁３の形状が異なるため、回転前と回転後とでは外装容器１０の形状が一致しない。したがって、側壁３の形状から二次電池セルＢＴの向きを判断することが可能である。
【００５４】
さらに、本実施形態に係る電池パックＰＣＫを組み立てる際には、予め決定された向きと逆方向に二次電池セルＢＴを収納穴１２０に挿入すると、凸部３Ｂと凹部１２０Ｂとの位置が一致しないため、二次電池セルＢＴを収納穴１２０に挿入することができない。
【００５５】
すなわち、図９に示すように、凸部３Ｂが収納穴１２０の凹部１２０Ｂに挿入されるように、二次電池セルＢＴをパックケース１００内に収納することで、二次電池セルＢＴの向きを予め決定された向きとすることができる。したがって、二次電池セルＢＴをパックケース１００に挿入し、導電部材３００によって端子間を電気的に接続した際に、短絡故障が発生することがなくなり、組み立て時の不良品発生率を低下させることができる。
【００５６】
また、本実施形態に係る電池パックでは、上述の第１実施形態に係る電池パックの場合と同様に、二次電池セルＢＴの外装容器１０の断面形状を、略長円形状としたことによって、二次電池セルＢＴの容積を小さくしている。したがって、略直方体形状の二次電池セルを用いた場合と比べると、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２において、二次電池セルＢＴを配置する間隔を短くすることができる。
【００５７】
すなわち、本実施形態に係る電池パックＰＣＫによれば、第１実施形態に係る電池パックと同様に、電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供することができる。
【００５８】
次に、本発明の第４実施形態に係る電池パックについて図面を参照して以下に説明する。本実施形態に係る電池パックＰＣＫは、パックケース１００の構成が上記第１実施形態に係る電池パックと異なっている。本実施形態に係る電池パックＰＣＫは、上記第１実施形態に係る電池パックと同様に複数の二次電池セルＢＴを備えている。
【００５９】
図１０に示すように、パックケース１００は、複数の二次電池セルＢＴが収納される収納穴１４０を備えている。すなわち、パックケース１００は、略矩形状の底部と、底部の４つの端辺から底部に略直交する方向に延びた４つの壁部１００Ａとを備え、収納穴１４０は底部と４つの壁部１００Ａとに囲まれている。
【００６０】
収納穴１４０の第１方向Ｄ１における中央部分には、複数の円柱体１１０Ａが第２方向Ｄ２に並んで配置されている。壁部１００Ａには、パックケース１００の内側に突出した複数の柱状体１１０Ｂが設けられている。円柱体１１０Ａと柱状体１１０Ｂとの上端部には、第２ネジ受け穴１１０が設けられている。
【００６１】
本実施形態では、円柱体１１０Ａはパックケース１００と一体に形成されている。円柱体１１０Ａは、形成される材料に応じて、その底面（第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２と略平行な断面）の直径が所定の以上となるように形成されることが望ましい。本実施形態では、例えば円柱体１１０Ａの底面の直径は第２ネジ受け穴１１０の直径の２．５倍以上となるように形成されている。
【００６２】
柱状体１１０Ｂは、第２ネジ受け穴１１０を囲む壁が所定の厚さ以上となるように、壁部１００Ａから突出している。例えば、第２ネジ受け穴１１０の直径を通る方向において、第２ネジ受け穴１１０、柱状体１１０Ｂおよび壁部１００Ａの幅は、第２ネジ受け穴１１０の直径の２．５倍以上である。
【００６３】
図１１に示すように、複数の二次電池セルＢＴは、円柱体１１０Ａおよび柱状体１１０Ｂの間に挿入される。すなわち、円柱体１１０Ａおよび柱状体１１０Ｂは、二次電池セルＢＴの側壁３に外接するように形成されている。各円柱体１１０Ａは、４つの二次電池セルＢＴに接している。各柱状体１１０Ｂは２つの二次電池セルＢＴに接している。各二次電池セルＢＴは、円柱体１１０Ａおよび柱状体１１０Ｂに４箇所において頭接して、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２において固定される。
【００６４】
上記のように、本実施形態では、二次電池セルＢＴの外装容器１０の断面形状を、略長円形状とすることによって、二次電池セルＢＴの容積を小さくしている。さらに、パックケース１００に二次電池セルＢＴを固定する円柱体１１０Ａおよび柱状体１１０Ｂを設けることによって、図１１に示すように、パックケース１００に複数の二次電池セルＢＴ間の仕切り壁を設けることなく、二次電池セルＢＴの外装容器１０を離間した状態で固定することができる。
【００６５】
したがって、第１実施形態の場合と同様に、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２において、二次電池セルＢＴを配置する間隔を短くすることができる。さらに、第１実施形態に係る電池パックよりもさらにパックケース１００の構成を簡易にすることができ、電池パックＰＣＫの軽量化を実現するとともに、電池パックＰＣＫの製造を容易にすることができる。
【００６６】
すなわち、本実施形態に係る電池パックＰＣＫによれば、第１実施形態に係る電池パックと同様に、電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供することができる。
【００６７】
次に、本発明の第５実施形態に係る電池パックについて図面を参照して以下に説明する。本実施形態に係る電池パックＰＣＫは、パックケース１００の構成が上記第４実施形態に係る電池パックと異なっている。図１２に示すように、本実施形態に係る電池パックＰＣＫでは、パックケース１００の円柱体１１０Ａが、底部および壁部１００Ａと別体に形成されている。
【００６８】
パックケース１００の円柱体１１０Ａは、射出成形などで一体形成する場合、底面（第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２と略平行な断面）の直径が細い柱状形状となり、材料によっては成形時に変形が発生することがある。そこで、本実施形態では、円柱体１１０Ａと、底部および壁部１００Ａとを別に形成し、接着剤等により所定の位置に接合している。
【００６９】
上記のように円柱体１１０Ａと、底部および壁部１００Ａとを別に形成すると、パックケース１００の構成をさらに簡易なものとすることができ、パックケース１００の製造がさらに容易になる。また、パックケース１００の底部および壁部１００Ａと、円柱体１１０Ａとを別の材料を用いて形成することも可能である。例えば、円柱体１１０Ａを他の部材よりも高強度の絶縁材料により形成することによって、部分的にパックケース１００の強度の強化を図ることが可能になる。
【００７０】
すなわち、本実施形態に係る電池パックＰＣＫによれば、第１実施形態に係る電池パックと同様に、電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供することができる。
【００７１】
次に、本発明の第６実施形態に係る電池パックについて図面を参照して以下に説明する。本実施形態に係る電池パックＰＣＫは、第４実施形態に係る電池パックとパックケース１００の構成が異なっている。
【００７２】
図１３および図１４に示すように、本実施形態に係る電池パックＰＣＫのパックケース１００は、複数の二次電池セルＢＴの間の空間と連続するように設けられた通気孔１５０Ａ、１５０Ｂ、すなわち、円柱体１１０Ａに設けられた通気孔１５０Ａと、柱状体１１０Ｂおよび柱状体１１０Ｂが設けられた壁部１００Ａに設けられた通気孔１５０Ｂと、を備えている。
【００７３】
円柱体１１０Ａに設けられた通気孔１５０Ａは、円柱体１１０Ａを第１方向Ｄ１に貫通するように設けられている。柱状体１１０Ｂおよび壁部１００Ａに設けられた通気孔１５０Ｂは、柱状体１１０Ｂと柱状体１１０Ｂが設けられた壁部１００Ａとを、第１方向Ｄ１に貫通するように設けられている。
【００７４】
このように通気孔１５０Ａ、１５０Ｂを設け、図１４に示すように複数の二次電池セルＢＴを収納穴１４０に収納すると、並んで配置された二次電池セルＢＴの主壁１間の空間が、通気孔１５０Ａ、１５０Ｂを介して電池パックＰＣＫの外部の空間と連続する。したがって、パックケース１００の一方の通気孔１５０Ｂ側からパックケース１００内に強制的に冷却媒体として空気を流入させると、パックケース１００内に送入された空気は、二次電池セルＢＴの主壁１間の空間および通気孔１５０Ａを通過し、他方の通気孔１５０Ｂから排出される。
【００７５】
このように冷却媒体をパックケース１００内に送入することによって、二次電池セルＢＴを効果的に冷却させることができ、電池パックＰＣＫの故障を低減して、より長寿命化することができる。すなわち、本実施形態に係る電池パックＰＣＫによれば、さらに信頼性の高い電池パックＰＣＫを提供することが可能である。
【００７６】
すなわち、本実施形態に係る電池パックＰＣＫによれば、第１実施形態に係る電池パックと同様に、電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供することができる。
【００７７】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、上記第２実施形態および第３実施形態では、二次電池セルＢＴの２つの側壁３が異形部３Ａまたは凸部３Ｂを備えていたが、二次電池セルＢＴの２つの側壁３の形状は、底壁と略平行な断面において、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２における中央部に対して、非点対称であればよい。その場合には、パックケース１００の収納穴１２０を二次電池セルＢＴの外装容器の形状と同じ形状とすることによって、上述の第２実施形態および第３実施形態に係る電池パックと同様の効果を得ることができる。
【００７８】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
ＰＣＫ…電池パック、ＢＴ…二次電池セル、１００…パックケース、１１０…ネジ受け穴、１２０、１４０…収納穴、２００…カバー、２１０…カバー固定ネジ、２２０…ネジ穴。
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池パックに関し、特に、直列あるいは並列に接続された複数の二次電池セルを備えた電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド電気自動車、電気自動車などの車両で使われる電池装置は、高出力でかつ頻繁な出力変化に対応する必要がある。このような電池装置は、一般的に、必要な出力や容量に応じて、電気的に直列あるいは並列接続された複数の二次電池セルを備えた電池パックにより構成される。
【０００３】
車両に搭載された電池パックは、車両走行時に生じる機械振動に十分耐える強度に構成する必要がある。振動により、二次電池セル等の部品が許容値以上に変位したり変形したりすると、装置の特性劣化、寿命低減、ひいては故障につながる可能性がある。そのため、電池パックを構成する部品を保持固定する部材の強度を増す等の方法により、電池パックが十分な強度を備えるように構成する必要がある。また、電池パックを搭載する車両等の設計に応じて、電池パックの体格縮小が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５３−１６３９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二次電池セルは、通電によって熱を発生するため、電池パックに放熱機構を設けることが不可欠である。例えば、電池パックのパックケースを介して、二次電池セルから発生する熱を電池パック外部に放熱する方法や、二次電池セルの周囲に空間を設けて、この空間を通過する冷却媒体により放熱する方法が用いられる。
【０００６】
しかし、上記のように二次電池セルの周囲に空間を設けたり、二次電池パックのパックケースによって放熱したりする構成は、電池パックの体格増大を招くことがあった。例えば、複数の二次電池セルをパックケースに収納し、さらに、カバー固定ネジによりカバーをパックケースに締結固定する場合、全ての二次電池セルを確実に保持固定するため、個々の二次電池セル近傍の要点をカバー固定ネジによりネジ締結することが望ましい。
【０００７】
しかしながら、上述のように構成した場合、電池パックにおいては、次の課題を有することになる。第一に、パックケースの体格が大きくなることがある。パックケースは確実にカバー固定ネジを受ける必要がある。パックケースは絶縁材料で形成する場合、メネジを形成した金属カラーが必要数挿入される。金属カラーを確実に保持するため、パックケースの厚さを小さくすることが困難であった。
【０００８】
また、セルフタップネジを用いる場合、金属カラーは不要になるものの、セルフタップネジ形成に耐えるのに十分な厚さを確保しておく必要がある。パックケースの厚さが十分ではない場合には、クラックが発生したり、締め付け力の低下が生じたりする可能性があった。したがって、セルフタップネジ使用の場合も、パックケースの厚さを小さくすることが困難であった。いずれの場合でも、パックケースの体格増大し、電池パックの体格増大を抑制することが困難であった。
【０００９】
また、パックケースを絶縁材料で形成する場合、熱可塑性樹脂を用いた射出成形法による製造方法が多用される。パックケースを射出成形で部材を形成する場合、部材の厚さは極力均等であることが望ましい。成形部材の厚さに差があると、樹脂の流動不良による製造不良や、冷却速度の差異で生じる温度差による変形量増加（同じく製造不良）が発生する可能性が高くなる。その結果、本来なら厚さを小さくできる箇所までも厚さを増加させることを余儀なくされ、ますますパックケース体格（すなわちパック体格）が増大してしまうことがあった。
【００１０】
さらに、カバー固定ネジの相互間隔が増すと、カバー固定ネジのサイズ（呼び径）が小さい場合には、カバーとパックケースとの締結力が弱くなることがあった。このことを回避するために、カバー固定ネジのサイズを大きくすると、パックケースの厚さの増加を招き、パックケースの体格が増加することがあった。上記のように、電池パックの体格が増大すると、搭載される装置の設計に対応する体格縮小の要求に応えられない場合があった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであって、電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１態様による電池パックは、複数の二次電池セルと、前記二次電池セルを収容する収納穴と、複数のネジ受け穴と、を備えたパックケースと、前記ネジ受け穴と連続するネジ穴を備え、前記ネジ穴および前記ネジ受け穴に挿入されたネジにより前記パックケースに固定されたカバーと、を備え、前記二次電池セルは断面が長円形の柱形状であって、前記収納穴は、前記二次電池セルと同一の断面形状を備えた柱形状であって、前記複数のネジ受け穴は、前記収納穴の断面の長手方向における両端部において、前記収納穴が並ぶ方向における前記収納穴の間に配置されている電池パックである。
【００１３】
本発明の第２態様による電池パックは、複数の二次電池セルと、底部と前記底部と略直交した壁部とに囲まれ、前記複数の二次電池セルが収納された収納穴と、前記底部から略直交する方向に延びる複数の円柱体と、前記壁部から前記収納穴側に突出する複数の柱状体と、を備え、前記複数の円柱体と前記複数の柱状体との上端部にネジ受け穴が設けられたパックケースと、前記ネジ受け穴と連続するネジ穴を備え、前記ネジ穴および前記ネジ受け穴に挿入されたネジにより前記パックケースに固定されたカバーと、を備え、前記二次電池セルは断面が長円形の柱形状であって、前記底部と略平行な断面において、前記円柱体および前記柱状体は、前記二次電池セルと外接するように配置されている電池パックである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電池パックの一構成例を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電池パックの二次電池セルの一構成例を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る電池パックの一構成例を説明するための分解斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る電池パックの二次電池セルの一構成例を説明するための図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電池パックのパックケースの一構成例を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る電池パックの二次電池セルとパックケースとの一構成例を説明するための図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る電池パックの二次電池セルの一構成例を説明するための図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る電池パックのパックケースの一構成例を説明するための図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る電池パックの二次電池セルおよびパックケースの一構成例を説明するための図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る電池パックのパックケースの一構成例を説明するための図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る電池パックの二次電池セルおよびパックケースの一構成例を説明するための図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る電池パックのパックケースの一構成例を説明するための図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に係る電池パックのパックケースの一構成例を説明するための図である。
【図１４】本発明の第６実施形態に係る電池パックの二次電池セルおよびパックケースの一構成例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の第１実施形態について、詳細に説明する。図１および図２に示すように、本実施形態に係る電池パックＰＣＫは、複数の二次電池セルＢＴと、複数の二次電池セルＢＴが収納されるパックケース１００と、パックケース１００の開口を閉じるカバー２００と、複数の二次電池セルＢＴを直列あるいは並列に接続する導電部材３００を備えている。
【００１７】
図２に示すように、二次電池セルＢＴは、アルミニウム等により形成された箱状の外装容器１０と、外装容器１０内に非水電解液（図示せず）と共に収納された電極体（図示せず）と、を備えている。
【００１８】
外装容器１０は、上端が開口した容器本体１２と、容器本体１２に溶接され容器本体の開口を閉塞した略矩形板状の蓋体１４とを有し、気密に形成されている。容器本体１２は、開口に対向する底壁（図示せず）と、開口と底壁との間に延びるとともに互いに対向する２つの主壁１と、２つの主壁１間に延びる２つの側壁３とを備える。電極体は、例えば、正極板および負極板をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回し、更に、径方向に圧縮することにより、断面が略楕円形状の柱形状に形成されている。
【００１９】
蓋体１４と容器本体１２の底壁とは、フィールドトラック形状の長円形である。すなわち、蓋体１４は、２つ円弧と、これら２つの円弧を接続する直線と、によって形成される形状の主面を備えた板状体である。本実施形態では、蓋体１４と容器本体１２の底壁との形状は、半径の等しい２つの円の円弧と、これら２つの外接線とによって形成される形状である。蓋体１４および容器本体１２の底壁は、容器本体１２内に収容される電極体の断面形状と略相似形状となるように形成されている。
【００２０】
正極端子５および負極端子４は蓋体１４の長手方向（第１方向Ｄ１）両端部にそれぞれ設けられ、蓋体１４から突出している。正極端子５および負極端子４は、電極体の正極板および負極板にそれぞれ電気的に接続されている。
【００２１】
負極端子４は、蓋体１４を貫通して延びている。負極端子４と蓋体１４との間には、合成樹脂、ガラス等の絶縁体からなるシール材、例えば、ガスケット（図示せず）が設けられ、負極端子４と外装容器１０との間を気密にシールしているとともに、電気的に絶縁している。正極端子５と負極端子４とは、蓋体１４の表面から外装容器１０の外側に向かって突出している。
【００２２】
このような形状の外装容器１０を用いる場合、略直方体形状の二次電池セルに対して外装容器の内容積は小さくなる。しかしながら、本実施形態に係る電池パックＰＣＫの二次電池セルＢＴの外装容器１０に収納された正極板と負極板との捲回体（電極体）は、外装容器１０と同様に長円形断面を有しているため、長円形断面の外装容器１０を採用しても、電極体を収納することができる。すなわち、上記のような底壁と略平行な断面が長円形の外装容器１０を用いた場合であっても、二次電池セルＢＴの容量低減が生じることはない。
【００２３】
図３に示すように、複数の二次電池セルＢＴは、蓋体１４の長手方向（第１方向Ｄ１）および主壁１が対向する方向（第２方向Ｄ２）にマトリクス状に並んで配置されている。図３に示す場合では、９個の二次電池セルＢＴが第２方向Ｄ２に並び、この９個の二次電池セルＢＴが第１方向Ｄ１に２列配置され、１８個の二次電池セルＢＴを備えている。
【００２４】
複数の二次電池セルＢＴの負極端子４および正極端子５は、導電部材３００によって電気的に接続されている。導電部材３００は、負極端子４あるいは正極端子５が挿入される開口３０１を備えている。導電部材３００は、開口３０１において負極端子４あるいは正極端子５と溶接される。
【００２５】
パックケース１００は絶縁材料で形成されている。本実施形態では、パックケース１００は、例えば熱可塑性樹脂を用いた射出成形法により形成される。収納穴１２０は底面が、二次電池セルＢＴの底壁と同じ形状（長円形）の柱形状の穴であって、二次電池セルＢＴの蓋体１４の主面と略直交する方向（第３方向Ｄ３）における収納穴１２０の幅は、二次電池セルＢＴの外装容器１０の幅と略等しくなっている。二次電池セルＢＴは、パックケース１００に設けられた収納穴１２０内に収納され、隣に配置される二次電池セルＢＴの外装容器１０と絶縁される。
【００２６】
パックケース１００は、導電部材３００のネジ穴３０３と連続する第１ネジ受け穴１３０と、カバー固定ネジ２１０が挿入される第２ネジ受け穴１１０と、を備えている。ネジ穴３０３および第１ネジ受け穴１３０にはネジ３１０が挿入され、導電部材３００とパックケース１００とを固定する。ネジ３１０は、ネジ穴３０３に挿入されて導電部材３００と電気的に接続され、電池パックＰＣＫの電極端子として用いられる。
【００２７】
第２ネジ受け穴１１０は、第１方向Ｄ１における収納穴１２０の両端近傍であって、第２方向における収納穴１２０の間に配置されている。パックケース１００は、第２ネジ受け穴１１０を囲む壁が所定の厚さ以上となるように形成されている。本実施形態では、第２ネジ受け穴１１０の径方向において、例えば第２ネジ受け穴１１０の中心を通る方向での第２ネジ受け穴１１０およびその周囲の壁の幅が、少なくとも第２ネジ受け穴１１０の直径の２．５倍以上である。なお、第２ネジ受け穴１１０およびその周囲の壁の幅は、パックケース１００を形成する材料に応じて、適切な値に設計される。
【００２８】
カバー２００は、カバー固定ネジ２１０が挿入されるネジ穴２２０と、ネジ穴３０３および第１ネジ受け穴１３０に取り付けられるネジ３１０を露出させる開口部２３０と、を備えている。第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２において、パックケース１００とカバー２００との幅は略等しい。カバー２００は、パックケース１００の収納穴１２０の開口を閉じるように、複数の二次電池セルＢＴの蓋体１４と対向してパックケース１００に取り付けられる。
【００２９】
ネジ穴２２０は、パックケース１００の第２ネジ受け穴１１０と連続するように、カバー２００の第１方向Ｄ１における端部近傍および中央部において第２方向Ｄ２に並んで配置されている。
【００３０】
パックケース１００とカバー２００とは、ネジ穴２２０と第２ネジ受け穴１１０とが連続するとともに、開口部２３０からネジ３１０が露出するように位置合わせされ、カバー固定ネジ２１０を取り付けることにより固定される。
【００３１】
ここで、図２および図３に示すように、本実施形態では、二次電池セルＢＴの外装容器１０の断面形状を、電極体の断面形状の略相似形状の長円形状としたことによって、二次電池セルＢＴの容積を小さくしている。
【００３２】
このことによって、例えば４つの二次電池セルＢＴを、第１方向Ｄ１方向および第２方向Ｄ２に２行２列のマトリクス状に配置すると、４つの二次電池セルＢＴに囲まれた部分に空間が生じる。また、例えば２つの二次電池セルＢＴを、第３方向Ｄ３および第２方向Ｄ２と略平行な面に沿って、上記面と２つの二次電池セルＢＴとに囲まれた部分に空間が生じる。
【００３３】
本実施形態では、上記のように二次電池セルＢＴに囲まれた空間、および、面と二次電池セルＢＴとに囲まれた空間に相当する部分が、第２ネジ受け穴１１０を形成する領域に用いられている。したがって、略直方体形状の二次電池セルを用いた場合と比べると、蓋体１４の長手方向（第１方向Ｄ１）において、二次電池セルＢＴを配置する間隔を短くすることができる。
【００３４】
すなわち、略直方体形状の二次電池セルを用いた場合、電池パックＰＣＫが十分な強度を備えるために、第２ネジ受け部１１０の周囲に所定の厚さ以上の壁を設けると、パックケース１００は二次電池セルＢＴを囲む厚さが一様に所定の厚さ以上に形成されることとなる。
【００３５】
これに対し、本実施形態では、同様に第２ネジ受け部１１０の周囲に所定の厚さ以上の壁を設けた場合であっても、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２において二次電池セルＢＴを配置する間隔を小さくすることが可能である。したがって、二次電池セルＢＴを配置する間隔が小さくなった分だけ、パックケース１００の体格を縮小することが可能となる。
【００３６】
すなわち、本実施形態に係る電池パックＰＣＫによれば、電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供することができる。
【００３７】
次に、本発明の第２実施形態に係る電池パックについて図面を参照して以下に説明する。なお、以下の説明において、上述の第１実施形態に係る電池パックと同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
図４に示すように、本実施形態に係る電池パックＰＣＫは、二次電池セルＢＴの構成とパックケース１００の構成とが上述の第１実施形態に係る電池パックと異なっている。本実施形態に係る電池パックＰＣＫの二次電池セルＢＴは、アルミニウム等により形成された箱状の外装容器１０と、外装容器１０内に非水電解液（図示せず）と共に収納された電極体（図示せず）と、を備えている。
【００３９】
外装容器１０は、上端が開口した容器本体１２と、容器本体１２に溶接され容器本体の開口を閉塞した略矩形板状の蓋体１４とを有し、気密に形成されている。容器本体１２は、開口に対向する底壁（図示せず）と、開口と底壁との間に延びるとともに互いに対向する２つの主壁１と、２つの主壁１間に延びる２つの側壁３とを備える。電極体は、例えば、正極板および負極板をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回し、更に、径方向に圧縮することにより、断面が略長円形状の柱形状に形成されている。
【００４０】
蓋体１４と容器本体１２の底壁とは、略フィールドトラック形状である。本実施形態では、第１実施形態における蓋体１４および容器本体１２の底壁の２つの円弧の一方が、曲率の異なる異形部分を備えている。例えば、２つの円弧の一方は、他方の円弧と同一半径の円の４分の１の円弧と、この円弧とは異なる半径の円弧、あるいは、直線を備えた異形円弧である。
【００４１】
したがって、容器本体１２の、蓋体１４と低壁との異形円弧間に延びる側壁３は、他方の側壁３とは異なる形状となる異形部３Ａを備えている。蓋体１４の円弧側の端部近傍には負極端子４が配置され、異形円弧側の端部近傍には正極端子５が配置されている。
【００４２】
パックケース１００の収納穴１２０は、上記二次電池セルＢＴの外装容器１０の形状に対応する形状となっている。すなわち、収納穴１２０は、底面が容器本体１２の底壁と同じ形状である。すなわち、図５および図６に示すように、収納穴１２０は、異形部３Ａと対向する曲面（あるいは平面）１２０Ａを備えている。
【００４３】
蓋体１４の長手方向（第１方向Ｄ１）における、二次電池セルＢＴが配置される向き（負極端子４と正極端子５との位置）は、二次電池セルＢＴを並列接続するか直列接続するかによって決定される。
【００４４】
ここで、上記の二次電池セルＢＴは、第１方向Ｄ１における幅の中心を通って第３方向Ｄ３に略平行な軸を中心に１８０度回転させると、外装容器１０の２つの側壁３の形状が異なるため、回転前と回転後とでは外装容器１０の形状が一致しない。したがって、側壁３の形状から二次電池セルＢＴの向きを判断することが可能である。
【００４５】
さらに、パックケース１００の収納穴１２０は、二次電池セルＢＴが収納される向きに応じて、異形部３Ａに対応する位置に、異形部３Ａと同じ形状の曲面（あるいは平面）１２０Ａが設けられている。本実施形態では、図６に示すように、異形部３Ａに対応する形状の曲面（あるいは平面）１２０Ａは、正極端子５が配置された側の側壁３と対向する収納穴１２０に設けられている。
【００４６】
そのため、本実施形態に係る電池パックＰＣＫを組み立てる際には、予め決定された向きと逆方向に、二次電池セルＢＴを収納穴１２０に挿入することはできない。すなわち、図６に示すように、異形部３Ａと収納穴１２０の曲面（あるいは平面）１２０Ａとが対向するように、二次電池セルＢＴをパックケース１００内に収納することで、二次電池セルＢＴの向きを予め決定された向きとすることができる。したがって、二次電池セルＢＴをパックケース１００に挿入し、導電部材３００によって端子間を電気的に接続した際に、短絡故障が発生することがなくなり、組み立て時の不良品発生率を低下させることができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る電池パックでは、上述の第１実施形態に係る電池パックの場合と同様に、二次電池セルＢＴの外装容器１０の断面形状を、略長円形状としたことによって、二次電池セルＢＴの容積を小さくしている。したがって、略直方体形状の二次電池セルを用いた場合と比べると、第１方向Ｄ１および第２方向において、二次電池セルＢＴを配置する間隔を短くすることができる。
【００４８】
すなわち、本実施形態に係る電池パックＰＣＫによれば、第１実施形態に係る電池パックと同様に、電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供することができる。
【００４９】
次に、本発明の第３実施形態に係る電池パックについて図面を参照して以下に説明する。図７に示すように、本実施形態に係る電池パックＰＣＫは、二次電池セルＢＴの構成とパックケース１００の構成が上記第１実施形態に係る電池パックと異なっている。本実施形態に係る電池パックＰＣＫの二次電池セルＢＴは、アルミニウム等により形成された箱状の外装容器１０と、外装容器１０内に非水電解液（図示せず）と共に収納された電極体（図示せず）と、を備えている。
【００５０】
外装容器１０は、上端が開口した容器本体１２と、容器本体１２に溶接され容器本体の開口を閉塞した略矩形板状の蓋体１４とを有し、気密に形成されている。容器本体１２は、開口に対向する底壁（図示せず）と、開口と底壁との間に延びるとともに互いに対向する２つの主壁１と、２つの主壁１間に延びる２つの側壁３とを備える。電極体は、例えば、正極板および負極板をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回し、更に、径方向に圧縮することにより、断面が略長円形状の柱形状に形成されている。
【００５１】
図７に示すように、本実施形態では、容器本体１２の２つの側壁３の一方に凸部３Ｂが設けられている。凸部３Ｂは、側壁３の上端（容器本体１２の開口側の端部）から底壁側に向かって、第３方向Ｄ３と略平行な方向に所定幅延びるとともに、側壁３から第１方向Ｄ１と略平行な方向に突出している。本実施形態では、凸部３Ｂは正極端子５側の側壁３に設けられている。
【００５２】
図８に示すように、パックケース１００の収納穴１２０には、二次電池セルＢＴの凸部３Ｂと対応する位置に凹部１２０Ｂが設けられている。凹部１２０Ｂは、収納穴１２０の開口から底面に向かって、第３方向Ｄ３と略平行な方向に所定の幅延びるとともに、第１方向Ｄ１と略平行な方向に凹んでいる。凹部１２０Ｂは、二次電池セルＢＴの正極端子５側の側壁３と対向する位置に設けられている。
【００５３】
ここで、上記の二次電池セルＢＴは、上記の第２実施形態の場合と同様に、第１方向Ｄ１における幅の中心を通って第３方向Ｄ３と略平行な軸を中心に１８０度回転させると、２つの側壁３の形状が異なるため、回転前と回転後とでは外装容器１０の形状が一致しない。したがって、側壁３の形状から二次電池セルＢＴの向きを判断することが可能である。
【００５４】
さらに、本実施形態に係る電池パックＰＣＫを組み立てる際には、予め決定された向きと逆方向に二次電池セルＢＴを収納穴１２０に挿入すると、凸部３Ｂと凹部１２０Ｂとの位置が一致しないため、二次電池セルＢＴを収納穴１２０に挿入することができない。
【００５５】
すなわち、図９に示すように、凸部３Ｂが収納穴１２０の凹部１２０Ｂに挿入されるように、二次電池セルＢＴをパックケース１００内に収納することで、二次電池セルＢＴの向きを予め決定された向きとすることができる。したがって、二次電池セルＢＴをパックケース１００に挿入し、導電部材３００によって端子間を電気的に接続した際に、短絡故障が発生することがなくなり、組み立て時の不良品発生率を低下させることができる。
【００５６】
また、本実施形態に係る電池パックでは、上述の第１実施形態に係る電池パックの場合と同様に、二次電池セルＢＴの外装容器１０の断面形状を、略長円形状としたことによって、二次電池セルＢＴの容積を小さくしている。したがって、略直方体形状の二次電池セルを用いた場合と比べると、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２において、二次電池セルＢＴを配置する間隔を短くすることができる。
【００５７】
すなわち、本実施形態に係る電池パックＰＣＫによれば、第１実施形態に係る電池パックと同様に、電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供することができる。
【００５８】
次に、本発明の第４実施形態に係る電池パックについて図面を参照して以下に説明する。本実施形態に係る電池パックＰＣＫは、パックケース１００の構成が上記第１実施形態に係る電池パックと異なっている。本実施形態に係る電池パックＰＣＫは、上記第１実施形態に係る電池パックと同様に複数の二次電池セルＢＴを備えている。
【００５９】
図１０に示すように、パックケース１００は、複数の二次電池セルＢＴが収納される収納穴１４０を備えている。すなわち、パックケース１００は、略矩形状の底部と、底部の４つの端辺から底部に略直交する方向に延びた４つの壁部１００Ａとを備え、収納穴１４０は底部と４つの壁部１００Ａとに囲まれている。
【００６０】
収納穴１４０の第１方向Ｄ１における中央部分には、複数の円柱体１１０Ａが第２方向Ｄ２に並んで配置されている。壁部１００Ａには、パックケース１００の内側に突出した複数の柱状体１１０Ｂが設けられている。円柱体１１０Ａと柱状体１１０Ｂとの上端部には、第２ネジ受け穴１１０が設けられている。
【００６１】
本実施形態では、円柱体１１０Ａはパックケース１００と一体に形成されている。円柱体１１０Ａは、形成される材料に応じて、その底面（第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２と略平行な断面）の直径が所定の以上となるように形成されることが望ましい。本実施形態では、例えば円柱体１１０Ａの底面の直径は第２ネジ受け穴１１０の直径の２．５倍以上となるように形成されている。
【００６２】
柱状体１１０Ｂは、第２ネジ受け穴１１０を囲む壁が所定の厚さ以上となるように、壁部１００Ａから突出している。例えば、第２ネジ受け穴１１０の直径を通る方向において、第２ネジ受け穴１１０、柱状体１１０Ｂおよび壁部１００Ａの幅は、第２ネジ受け穴１１０の直径の２．５倍以上である。
【００６３】
図１１に示すように、複数の二次電池セルＢＴは、円柱体１１０Ａおよび柱状体１１０Ｂの間に挿入される。すなわち、円柱体１１０Ａおよび柱状体１１０Ｂは、二次電池セルＢＴの側壁３に外接するように形成されている。各円柱体１１０Ａは、４つの二次電池セルＢＴに接している。各柱状体１１０Ｂは２つの二次電池セルＢＴに接している。各二次電池セルＢＴは、円柱体１１０Ａおよび柱状体１１０Ｂに４箇所において頭接して、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２において固定される。
【００６４】
上記のように、本実施形態では、二次電池セルＢＴの外装容器１０の断面形状を、略長円形状とすることによって、二次電池セルＢＴの容積を小さくしている。さらに、パックケース１００に二次電池セルＢＴを固定する円柱体１１０Ａおよび柱状体１１０Ｂを設けることによって、図１１に示すように、パックケース１００に複数の二次電池セルＢＴ間の仕切り壁を設けることなく、二次電池セルＢＴの外装容器１０を離間した状態で固定することができる。
【００６５】
したがって、第１実施形態の場合と同様に、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２において、二次電池セルＢＴを配置する間隔を短くすることができる。さらに、第１実施形態に係る電池パックよりもさらにパックケース１００の構成を簡易にすることができ、電池パックＰＣＫの軽量化を実現するとともに、電池パックＰＣＫの製造を容易にすることができる。
【００６６】
すなわち、本実施形態に係る電池パックＰＣＫによれば、第１実施形態に係る電池パックと同様に、電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供することができる。
【００６７】
次に、本発明の第５実施形態に係る電池パックについて図面を参照して以下に説明する。本実施形態に係る電池パックＰＣＫは、パックケース１００の構成が上記第４実施形態に係る電池パックと異なっている。図１２に示すように、本実施形態に係る電池パックＰＣＫでは、パックケース１００の円柱体１１０Ａが、底部および壁部１００Ａと別体に形成されている。
【００６８】
パックケース１００の円柱体１１０Ａは、射出成形などで一体形成する場合、底面（第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２と略平行な断面）の直径が細い柱状形状となり、材料によっては成形時に変形が発生することがある。そこで、本実施形態では、円柱体１１０Ａと、底部および壁部１００Ａとを別に形成し、接着剤等により所定の位置に接合している。
【００６９】
上記のように円柱体１１０Ａと、底部および壁部１００Ａとを別に形成すると、パックケース１００の構成をさらに簡易なものとすることができ、パックケース１００の製造がさらに容易になる。また、パックケース１００の底部および壁部１００Ａと、円柱体１１０Ａとを別の材料を用いて形成することも可能である。例えば、円柱体１１０Ａを他の部材よりも高強度の絶縁材料により形成することによって、部分的にパックケース１００の強度の強化を図ることが可能になる。
【００７０】
すなわち、本実施形態に係る電池パックＰＣＫによれば、第１実施形態に係る電池パックと同様に、電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供することができる。
【００７１】
次に、本発明の第６実施形態に係る電池パックについて図面を参照して以下に説明する。本実施形態に係る電池パックＰＣＫは、第４実施形態に係る電池パックとパックケース１００の構成が異なっている。
【００７２】
図１３および図１４に示すように、本実施形態に係る電池パックＰＣＫのパックケース１００は、複数の二次電池セルＢＴの間の空間と連続するように設けられた通気孔１５０Ａ、１５０Ｂ、すなわち、円柱体１１０Ａに設けられた通気孔１５０Ａと、柱状体１１０Ｂおよび柱状体１１０Ｂが設けられた壁部１００Ａに設けられた通気孔１５０Ｂと、を備えている。
【００７３】
円柱体１１０Ａに設けられた通気孔１５０Ａは、円柱体１１０Ａを第１方向Ｄ１に貫通するように設けられている。柱状体１１０Ｂおよび壁部１００Ａに設けられた通気孔１５０Ｂは、柱状体１１０Ｂと柱状体１１０Ｂが設けられた壁部１００Ａとを、第１方向Ｄ１に貫通するように設けられている。
【００７４】
このように通気孔１５０Ａ、１５０Ｂを設け、図１４に示すように複数の二次電池セルＢＴを収納穴１４０に収納すると、並んで配置された二次電池セルＢＴの主壁１間の空間が、通気孔１５０Ａ、１５０Ｂを介して電池パックＰＣＫの外部の空間と連続する。したがって、パックケース１００の一方の通気孔１５０Ｂ側からパックケース１００内に強制的に冷却媒体として空気を流入させると、パックケース１００内に送入された空気は、二次電池セルＢＴの主壁１間の空間および通気孔１５０Ａを通過し、他方の通気孔１５０Ｂから排出される。
【００７５】
このように冷却媒体をパックケース１００内に送入することによって、二次電池セルＢＴを効果的に冷却させることができ、電池パックＰＣＫの故障を低減して、より長寿命化することができる。すなわち、本実施形態に係る電池パックＰＣＫによれば、さらに信頼性の高い電池パックＰＣＫを提供することが可能である。
【００７６】
すなわち、本実施形態に係る電池パックＰＣＫによれば、第１実施形態に係る電池パックと同様に、電池パックの機械強度を確保するとともに、体格を縮小する電池パックを提供することができる。
【００７７】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、上記第２実施形態および第３実施形態では、二次電池セルＢＴの２つの側壁３が異形部３Ａまたは凸部３Ｂを備えていたが、二次電池セルＢＴの２つの側壁３の形状は、底壁と略平行な断面において、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２における中央部に対して、非点対称であればよい。その場合には、パックケース１００の収納穴１２０を二次電池セルＢＴの外装容器の形状と同じ形状とすることによって、上述の第２実施形態および第３実施形態に係る電池パックと同様の効果を得ることができる。
【００７８】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
ＰＣＫ…電池パック、ＢＴ…二次電池セル、１００…パックケース、１１０…ネジ受け穴、１２０、１４０…収納穴、２００…カバー、２１０…カバー固定ネジ、２２０…ネジ穴。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池セルと、
前記二次電池セルを収容する収納穴と、複数のネジ受け穴と、を備えたパックケースと、
前記ネジ受け穴と連続するネジ穴を備え、前記ネジ穴および前記ネジ受け穴に挿入されたネジにより前記パックケースに固定されたカバーと、を備え、
前記二次電池セルは断面が長円形の柱形状であって、
前記収納穴は、前記二次電池セルと同一の断面形状を備えた柱形状であって、
前記複数のネジ受け穴は、前記収納穴の断面の長手方向における両端部において、前記収納穴が並ぶ方向における前記収納穴の間に配置されている電池パック。
【請求項２】
前記二次電池セルは、底壁と、前記底壁と対向するように配置された蓋体と、前記底壁と前記蓋体との間において互いに対向するように配置された主壁と、前記主壁間に配置された第１側壁および第２側壁と、を備え、
前記底壁および前記蓋体と略平行な前記二次電池セルの断面は、第１円弧と、前記第１円弧と同一半径の円の第２円弧と、前記第１円弧と前記第２円弧との外接線と、に囲まれた形状である請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
前記二次電池セルは、底壁と、前記底壁と対向するように配置された蓋体と、前記底壁と前記蓋体との間に延びるとともに互いに対向するように配置された２つの主壁と、前記主壁間に延びる第１側壁および第２側壁と、を備え、
前記底壁と略平行な断面において、前記底壁の長手方向および前記長手方向と直交する方向における中央部に対して、前記第１側壁と前記第２側壁とは非点対称な形状である請求項１記載の電池パック。
【請求項４】
前記底壁および前記蓋体と略平行な前記二次電池セルの断面は、第１円弧と、前記第１円弧と同一半径の円弧の一部と前記第１円弧とは異なる半径の円の円弧あるいは直線とを供えた異形円弧と、前記第１円弧と前記異形円弧とを接続する直線とに、に囲まれた形状である請求項３記載の電池パック。
【請求項５】
前記第１側壁は、前記底壁および前記蓋体の長手方向に突出した凸部を備えている請求項３記載の電池パック。
【請求項６】
複数の二次電池セルと、
底部と、前記底部と略直交した壁部と、前記底部と前記壁部とに囲まれ前記複数の二次電池セルが収納された収納穴と、前記底部から略直交する方向に延びる複数の円柱体と、前記壁部から前記収納穴側に突出する複数の柱状体と、を備え、前記複数の円柱体と前記複数の柱状体との上端部にネジ受け穴が設けられたパックケースと、
前記ネジ受け穴と連続するネジ穴を備え、前記ネジ穴および前記ネジ受け穴に挿入されたネジにより前記パックケースに固定されたカバーと、を備え、
前記二次電池セルは断面が長円形の柱形状であって、
前記底部と略平行な断面において、前記円柱体および前記柱状体は、前記二次電池セルと外接するように配置されている電池パック。
【請求項７】
前記円柱体は、前記底部および前記壁部と異なる材料によって形成されている請求項６記載の電池パック。
【請求項８】
前記円柱体、および、前記柱状体と前記柱状体が設けられた壁部とは、前記複数の二次電池セル間の空間と外部とを連続させる通気孔をさらに備えている請求項６記載の電池パック。
【請求項１】
複数の二次電池セルと、
前記二次電池セルを収容する収納穴と、複数のネジ受け穴と、を備えたパックケースと、
前記ネジ受け穴と連続するネジ穴を備え、前記ネジ穴および前記ネジ受け穴に挿入されたネジにより前記パックケースに固定されたカバーと、を備え、
前記二次電池セルは断面が長円形の柱形状であって、
前記収納穴は、前記二次電池セルと同一の断面形状を備えた柱形状であって、
前記複数のネジ受け穴は、前記収納穴の断面の長手方向における両端部において、前記収納穴が並ぶ方向における前記収納穴の間に配置されている電池パック。
【請求項２】
前記二次電池セルは、底壁と、前記底壁と対向するように配置された蓋体と、前記底壁と前記蓋体との間において互いに対向するように配置された主壁と、前記主壁間に配置された第１側壁および第２側壁と、を備え、
前記底壁および前記蓋体と略平行な前記二次電池セルの断面は、第１円弧と、前記第１円弧と同一半径の円の第２円弧と、前記第１円弧と前記第２円弧との外接線と、に囲まれた形状である請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
前記二次電池セルは、底壁と、前記底壁と対向するように配置された蓋体と、前記底壁と前記蓋体との間に延びるとともに互いに対向するように配置された２つの主壁と、前記主壁間に延びる第１側壁および第２側壁と、を備え、
前記底壁と略平行な断面において、前記底壁の長手方向および前記長手方向と直交する方向における中央部に対して、前記第１側壁と前記第２側壁とは非点対称な形状である請求項１記載の電池パック。
【請求項４】
前記底壁および前記蓋体と略平行な前記二次電池セルの断面は、第１円弧と、前記第１円弧と同一半径の円弧の一部と前記第１円弧とは異なる半径の円の円弧あるいは直線とを供えた異形円弧と、前記第１円弧と前記異形円弧とを接続する直線とに、に囲まれた形状である請求項３記載の電池パック。
【請求項５】
前記第１側壁は、前記底壁および前記蓋体の長手方向に突出した凸部を備えている請求項３記載の電池パック。
【請求項６】
複数の二次電池セルと、
底部と、前記底部と略直交した壁部と、前記底部と前記壁部とに囲まれ前記複数の二次電池セルが収納された収納穴と、前記底部から略直交する方向に延びる複数の円柱体と、前記壁部から前記収納穴側に突出する複数の柱状体と、を備え、前記複数の円柱体と前記複数の柱状体との上端部にネジ受け穴が設けられたパックケースと、
前記ネジ受け穴と連続するネジ穴を備え、前記ネジ穴および前記ネジ受け穴に挿入されたネジにより前記パックケースに固定されたカバーと、を備え、
前記二次電池セルは断面が長円形の柱形状であって、
前記底部と略平行な断面において、前記円柱体および前記柱状体は、前記二次電池セルと外接するように配置されている電池パック。
【請求項７】
前記円柱体は、前記底部および前記壁部と異なる材料によって形成されている請求項６記載の電池パック。
【請求項８】
前記円柱体、および、前記柱状体と前記柱状体が設けられた壁部とは、前記複数の二次電池セル間の空間と外部とを連続させる通気孔をさらに備えている請求項６記載の電池パック。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１７１１７６（Ｐ２０１１−１７１１７６Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３５０３１（Ｐ２０１０−３５０３１）
【出願日】平成２２年２月１９日（２０１０．２．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１９日（２０１０．２．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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