JP2003036830A - 電池パック - Google Patents
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Abstract
電池の電槽が膨脹することを、クリープ変形に影響され
ずに、確実に防止する。 【解決手段】それぞれが扁平な直方体形状に構成された
複数の角型電池10が、厚さ方向に積層されている。積
層された角型電池10における積層方向の両側に押圧プ
レート30がそれぞれ配置されており、各押圧プレート
30が、全ての角型電池10を加圧するように、圧縮バ
ネ40によって、相互に接近する方向に付勢されてい
る。
Description
載される電池パックに関し、更に詳しくは、それぞれが
扁平な直方体状に構成された複数の角型電池を、厚さ方
向に積層して一体化した電池パックに関する。
次電池は、例えばハイブリッド車を始めとする各種の電
気自動車に搭載されたモータの動力源として使用されて
いる。電気自動車に使用される二次電池は、大きな電気
容量および高電圧を必要とするために、例えば、複数の
電池セルを有する扁平な直方体状の角型電池を、その厚
さ方向に複数積層して一体化した電池パックとして車両
に搭載されている。
の一例を示す斜視図である。図8に示す電池パックは、
それぞれが扁平な直方体状した複数の角型電池1を有し
ている。各角型電池1は、厚さ方向に積層されており、
積層状態になった全ての角型電池1は、積層方向の両側
にそれぞれ配置された一対の押圧プレート30によっ
て、積層方向に加圧された状態で、各角型電池1が、ロ
アケース63に固定されている。
なったニッケル水素二次電池によって構成されており、
薄い厚さの扁平な直方体状の電槽を有している。電槽の
内部は、例えば、厚さ方向に沿った5つの隔壁によっ
て、厚さ方向および上下方向に対してそれぞれ直交した
方向の幅方向に沿って並んだ6つの電池セルに区画され
ており、各電池セル内に、複数の正極板および負極板
が、それぞれ収容されている。各電池セル内には、各正
極板と各負極板同士がセパレータを挟んで交互に積層さ
れた状態になっている。
続されており、また、全ての負極板も集電板に接続され
ている。各集電板は、電池セル内にて積層状態に配置さ
れた全ての正極板および負極板を挟んで対向した状態
で、電槽の各側面にそれぞれ沿った状態になっている。
そして、電池セル内に配置された正極側の集電板が、隣
接する電池セルの負極側の集電板に、それぞれ接続され
ている。電槽における幅方向の両側にそれぞれ配置され
た各電池セル内において、電槽の各側面に沿ってそれぞ
れ配置された正極側および負極側の集電板は、電槽の各
側面にそれぞれ設けられた正極側および負極側の極柱1
8にそれぞれ接続されている。
方の角型電池の正極側の極柱18と、他方の角型電池の
負極側の極柱18とが、厚さ方向に並んだ状態になるよ
うに配置されて、全ての単電池10同士が直列に接続さ
れるように、隣接する正極側および負極側の極柱18同
士が、1つのバスバー61によって、電気的および機械
的に接続されている。バスバー61は、正極側および負
極側の極柱18にネジ止めされるナット62によって固
定されている。
する一対の押圧プレート30同士は、上下各一対のタイ
ロッド50によって、全ての角型電池1を加圧した状態
で、相互に連結されている。各タイロッド50のそれぞ
れの端部は、各押圧プレートに固定されている。
角型電池1を積層状態で加圧する一対の押圧プレート3
0を支持する底面部63aと、この底面部63aの一方
の端部上に、垂直に配置された側面部63bとを有して
いる。各角型電池1は、ロアケース63の底面部63a
に、各一対のボルト64によって、それぞれ固定されて
いる。
押圧プレート30の上部同士および下部同士が、各一対
のタイロッド50によって、それぞれ相互に連結されて
おり、各押圧プレート30同士が相互に接近するよう
に、各タイロッド50を調整することにより、相互に積
層された全ての角型電池1が加圧された状態で拘束され
る。そして、このような状態で、全ての角型電池1が、
ロアケース63の底面部63aに、各一対のボルト64
によって、それぞれ固定されて電池パックとされる。電
池パックは、このような状態で、電気自動車等に搭載さ
れて使用される。
池1は、使用する際に、電池セル内での電気化学反応に
よって、内部が高温になり、また、水素ガス等が発生す
る。これにより、合成樹脂製の電槽が膨張する。上下各
一対のタイロッド50によって相互に連結された一対の
押圧プレート30によて拘束された各角型電池1の電槽
は、長時間にわたって高温な状態で加圧されると、クリ
ープ変形が生じる。クリープ変形が生じた角型電池1の
電槽は、使用を停止すると、低温の環境下に放置される
ことになる。これにより、クリープ変形が生じた角型電
池は収縮し、隣接する角型電池の間には、間隙が発生す
るおそれがある。
ース63の底面部63aに、一対のボルト64によっ
て、それぞれ固定されており、また、隣接する角型電池
1も、それぞれの極柱18同士が、バスバー61によっ
て相互に連結されているために、全ての角型電池1の連
結状態が解除されるおそれはない。しかしながら、この
ように、全ての角型電池1の電槽を、ロアケース63の
底面部63aに、各一対のボルト64によって固定する
構成では、多数のボルト64をネジ止めする必要があ
り、その作業が容易でないという問題がある。
が生じると、各角型電池1の電槽には、各タイロッド5
0による拘束荷重が加わらない状態になる。このため、
以後、各角型電池1の電槽が膨張することを防止するこ
とができないおそれがある。
でり、その目的は、それぞれが相互に積層された各角型
電池を、容易に組み立てることができる電池パックを提
供することにある。本発明の他の目的は、各角型電池に
おける電槽の膨張等を確実に防止することができ、長期
にわたって安定的に使用することができる電池パックを
提供することにある。
それぞれが扁平な直方体形状に構成された複数の角型電
池が、厚さ方向に積層された電池パックであって、積層
された角型電池における積層方向の両側に一対の押圧プ
レートが配置されており、各押圧プレートが、全ての角
型電池を加圧するように、相互に接近する方向に、弾性
的に付勢されていることを特徴とする。
レートの外側に配置されたエンドプレートに連結されて
おり、該エンドプレートに近接した他方の押圧プレート
が、弾性体によって、エンドプレートから離れる方向に
付勢されている。
る幅方向の各側部に、正極側および負極側の各端子板が
それぞれ設けられており、正極側および負極側の各端子
板は、隣接する角型電池の負極側および正極側の各端子
板にそれぞれ接触するようになっている。
側および負極側の各端子板は、隣接する角型電池の負極
側および正極側の各端子板に圧接されるようにそれぞれ
付勢されている。
電性に優れた板材とを積層したクラッド板によって構成
されている。
扁平な直方体形状に構成された複数の角型電池が、厚さ
方向に積層された電池パックであって、積層された角型
電池の積層方向の両側にそれぞれ配置されて相互に連結
された一対の押圧プレートによって、全ての角型電池が
加圧されるようになっており、隣接する一対の角型電池
同士が、積層方向と直交する上下方向への移動が規制さ
れるように、相互に係合されていることを特徴とする。
つ置きまたは複数置きにケースに固定されている。
して積層方向と直交する幅方向に移動可能な状態で係合
している。
に基づいて説明する。
の一例を示す正面図である。この電池パックは、図1に
示すように、それぞれが扁平な直方体状した複数の角型
電池10を有している。各角型電池10は、厚さ方向に
積層されており、積層方向の両側にそれぞれ配置された
各角型電池10には、それぞれ押圧プレート30が圧接
されている。各押圧プレート30にて挟まれた角型電池
10は、隣接する一対を1組として、複数組が各押圧プ
レート30間に配置されている。
0を分解して示す斜視図、図3は、その1組の角型電池
の要部の平面図である。各角型電池10は、それぞれ、
同様の構成になったニッケル水素二次電池によって構成
されており、図3に示すように、扁平な直方体状の電槽
llを有している。電槽11の内部は、例えば、厚さ方
向に沿って配置された5つの隔壁によって、幅方向に沿
って配置された6つの電池セルに区画されており、各電
池セル内に、複数の正極板および負極板が、それぞれ収
容されている。各電池セル内には、各正極板と各負極板
とがセパレ一夕を挟んで交互に積層された状態になって
いる。
続されており、また、全ての負極板も集電板に接続され
ている。各集電板は、電池セル内にて積層状態に配置さ
れた全ての正極板および負極板を挟んで対向した状態に
なっている。そして、各電池セルの正極側の集電板は、
隣接する電池セル内の負極側の集電板に接続されてい
る。電槽11における幅方向の両側にそれぞれ配置され
た各電池セル内において、電槽llの両側の各側面15
に沿ってそれぞれ配置された正極側および負極側の集電
板は、電槽11の各側面15における一方のコーナー部
に沿うように屈曲された正極側端子板16および負極側
端子板17にそれぞれ接続されている。
16および負極側端子板17は、それぞれ、バネ性に優
れた金属板であるバネ鋼16aおよび17aと、導電性
に優れた金属板である銅板16bおよび17bをそれぞ
れ積層したクラッド板によって構成されており、バネ鋼
16aおよび17aが内側になるようにそれぞれ直角よ
りも若干大きな鈍角になるように屈曲されている。
る正極側端子板16および負極側端子板17は、その電
槽11の両側に位置する電池セル内にそれぞれ設けられ
た正極側および負極側の集電板にそれぞれ接続されて、
電槽11の各側面15に沿った状態で、電槽11におけ
る幅方向に沿った各表面13にそれぞれ沿うように配置
されている。しかも、1組の角型電池10では、一方の
角型電池10に設けられた正極側端子板16と、他方の
角型電池10に設けられた負極側端子板17とが、それ
ぞれの電槽11の各表面13に沿った部分が相互に圧接
されるようになっている。
び負極側端子板17の電槽llの表面に沿った部分は、
電槽11の各側面15に対して鈍角になるように傾斜し
た状態になっており、従って、相互に圧接される正極側
端子板16部分および負極側端子板17部分は、それぞ
れ電槽11の表面から離れる方向に付勢された状態にな
っており、大きな圧力で相互に加圧される。
は、上下方向に沿って延びる複数のリブ14が幅方向に
一定の間隔をあけて設けられている。各リブ14は、電
槽11の内部に設けられた各電池セルを区画する隔壁に
沿ってそれぞれ設けられており、角型電池10が相互に
積層された状態になると、隣接する角型電池l0におけ
る各電槽11の対応するリブ部14同士が相互に突き合
わされる。これにより、相互に突き合わされたりブ14
間に、各電槽11内に設けられた電池セルにそれぞれ対
応した通気路がそれぞれ形成される。
の角型電池1の両側にそれぞれ配置された各押圧プレー
ト30の上部には、一対の貫通孔31が、水平方向に適
当な間隔をあけてそれぞれ設けられており、各貫通孔3
1内をタイロッド50の端部がそれぞれ挿通している。
また、各押圧プレート30の下部にも、一対の貫通孔3
1が、水平方向に適当な間隔をあけてそれぞれ設けられ
ており、各貫通孔31内をタイロッド50の端部がそれ
ぞれ挿通している。
ぞれ頭部51が設けられており、各タイロッド50の他
方の端部には、ナット52がそれぞれネジ結合されてい
る。一方の押圧プレート30の外側には、エンドプレー
ト20が配置されており、各タイロッド50の頭部51
に隣接した端部が、エンドプレート20を挿通してい
る。各タイロッド50の頭部51は、、エンドプレート
20の表面にそれぞれ圧接されている。
20と、エンドプレート20に近接して配置された一方
の押圧プレート30との間を挿通する部分に、弾性体と
しての圧縮バネ40が、それぞれ嵌合されている。各タ
イロッド50の他方の端部は、それぞれエンドプレート
20の遠方側に配置された他方の押圧プレート30の各
貫通孔31をそれぞれ挿通して、ナット52が、それぞ
れネジ結合されている。そして、各ナット52を締め付
けることにより、エンドプレート20と、このエンドプ
レート20の遠方側に配置された押圧プレート30と
が、相互に接近された状態とされて、各タイロッド50
に嵌合された圧縮バネ40が、それぞれ圧縮された状態
とされる。
プレート20と、このエンドプレート20の遠方側に位
置する押圧プレート30とが、上下各一対のタイロッド
50によって相互に連結されており、各タイロッド50
にそれぞれ嵌合された圧縮バネ40によって、エンドプ
レート20に近接した押圧プレート30が、エンドプレ
ート20から離れる方向に付勢される。これにより、各
圧縮バネ40によって付勢された押圧プレート30が、
積層状態になった全ての角型電池10を、他方の押圧プ
レート30に対して押圧した状態になる。
30間に配置された全ての角型電池10は、相互に圧接
されるように加圧される。これにより、隣接する一対の
角型電池10における一方の側にそれぞれ配置されてそ
れぞれの電槽11の間にて相互に圧接された正極側端子
板16部分および負極側端子板17部分が、強く加圧さ
れた状態で拘束される。
角型電池10が強く加圧された状態で拘束された電池パ
ックは、電気自動車等に搭載されて使用される。そし
て、使用の間に、電池パックの各角型電池1は、各電池
セル内における電気化学反応によって、内部が高温にな
り、また、水素ガス等が発生して、合成樹脂製の電槽1
1が膨張する。そして、各押圧プレート30にて拘束さ
れた各角型電池10の電槽llは、長時間にわたって高
温な状態で加圧されることにより、クリープ変形が生じ
る。
11は、低温の環境化に放置されることにより収縮す
る。この場合、各角型電池10は、一方の押圧プレート
30が各圧縮バネ40によって、他方の押圧プレート3
0に向かって付勢された状態になっているために、全て
の角型電池10は、相互に強く加圧された状態になって
おり、角型電池10が収縮した状態になっても、隣接す
る角型電池10間に間隙が発生するおそれがない。従っ
て、各角型電池10の電槽11を、個別にボルト止めす
る必要がない。
電池10の電槽11がクリープ変形を生じた後の状態と
を示す模式図である。電池パックの各角型電池10は、
初期状態では、圧縮バネ40の付勢力によって、大きな
拘束荷重によって拘束されている。これに対して、各角
型電池10の電槽11にクリープ変形が生じて収縮した
状態になると、各圧縮バネ40の付勢力による各角型電
池10の電槽11に加わる圧力は低下するが、各角型電
池10の電槽llがクリープ変形した場合にも、各角型
電池10の電槽11に必要最低圧力が加わるように、各
圧縮バネ40の付勢力を設定しておくことにより、各角
型電池10の電槽11が加圧された状態になり、各電槽
llの膨張が抑制される。
に圧接された正極側端子板16および負極側端子板17
によって電気的に接続されている。正極側端子板16お
よび負極側端子板17は、相互に圧接されるように付勢
されており、しかも、各圧縮バネ40によって相互に加
圧された状態になっているために、正極側端子板16お
よび負極側端子板17同士は強く加圧され、両者は電気
的に接続された状態を確実に保持する。従って、隣接す
る角型電池10同士を電気的に接続するためのボルト止
め作業等が不用になる。
他の例を示す要部の一部破断面正面図、図6は、その電
池パックに使用される角型電池10の斜視図である。こ
の電池パックに使用される角型電池10は、合成樹脂製
の扁平な中空直方体状の電槽11を有しており、電槽1
1の内部構造は、図1に示す電池パックの角型電池l0
における電槽11の内部構造と同様になっている。
成樹脂製の電槽11の各側面15における上部には、正
極側極柱18aおよび負極側極柱18bが、それぞれ各
側面15から突出するように設けられている。電槽11
の各側面15における下部には、それぞれが外側に突出
した脚部15aが、それぞれ設けられている。
られた側面15の下部の脚部15aには、電槽11の幅
方向に沿った各表面から電槽11の厚さ方向にそれぞれ
突出する係合ピン19aがそれぞれ設けられている。ま
た、電槽11における負極側極柱15aが設けられた側
面15の下部の脚部15aには、電槽llの幅方向に沿
った各表面に、係合ピン19aが挿入され得る係合凹部
19bがそれぞれ設けられている。各係合凹部19b
は、それぞれ、電槽11の幅方向に沿った長孔状になっ
ている。
が、厚さ方向に積層された状態とされる。この場合、角
型電池10の正極側極柱18aが、隣接する角型電池1
0の負極側極柱に隣接するように、交互に反転された状
態で、厚さ方向に積層される。その結果、図6に示すよ
うに、角型電池10の電槽11における脚部15a表面
に設けられた係合ピン19aが、隣接して配置された角
型電池10の電槽llにおける脚部15a表面に設けら
れた係合凹部19b内にそれぞれ挿入されて係合状態に
なる。これにより、一対の角型電池10は、上下方向へ
の移動が相互に規制された状態になる。
ると、1つの角型電池10の正極側極柱18aは、一方
の側方に隣接する角型電池10の負極側極柱18bと、
バスバー61によって、電気的および機械的に連結され
るとともに、その角型電池10の負極側極柱18bは、
他方の側方に隣接する角型電池10の正極側極柱18a
と、バスバー61によって、電気的および機械的に連結
され、積層状態になった全ての角型電池10が、直列状
態に接続される。各バスバー61は、電気的および機械
的に連結する正極側極柱18aおよび負極側極柱18b
にそれぞれネジ結合されるナット62によってそれぞれ
固定される。
一方の角型電池10に設けられた係合ピン19aが、他
方の角型電池10に設けられた係合凹部19b内に挿入
されて相互に係合された状態になっており、係合凹部1
9bが電槽11の幅方向に伸びる長孔状になっているた
めに、係合凹部19b内に挿入された係合ピン19a
は、係合凹部19b内を電槽11の幅方向に沿ってスラ
イド可能になっている。従って、一対の角型電池10の
隣接する正極側極柱18aおよび負極側極柱18b同士
をバスバー61によって連結する際に、各角型電池10
同士を容易に位置合わせすることができる。
図8に示す電池パックと同様に、上下各一対のタイロッ
ド50によって相互に連結された一対の押圧プレート3
0によって、全体に加圧された状態で、ロアケース63
の底面部63aに固定される。この場合、1つおきに配
置された角型電池10のみが、それぞれ一対のボルト6
4によって、それぞれ、ロアケース63の底面部63a
に固定される。
電池10に設けられた係合ピン19aが、他方の角型電
池10に設けられた係合凹部19b内に挿入されて相互
に上下方向への移動が規制された係合状態になっている
ために、ロアケース63の底面部63aに一対のボルト
64によって固定された角型電池10に隣接する角型電
池10は、ロアケース63の底面部63aに固定されて
いない状態であっても、隣接する角型電池10によって
固定されることになる。
態でロアケース63に固定する際に、全ての角型電池1
0をロアケース63の底面部63aにボルト止めする必
要がないために、電池パックの組立作業が著しく向上す
る。
ト30間に積層された複数の角型電池10を、1つ置き
にロアプレート63に底面部63aにボルト64によっ
て固定する構成であったが、角型電池10を2つ以上置
いてボルト64によって固定するようにしてもよい。
み方向に積層された複数の角型電池が、弾性体により積
層方向に押圧されるようになっているために、角型電池
が収縮しても、全ての角型電池は、加圧された状態を維
持して拘束される。その結果、角型電池をケースに対し
てネジ止めする必要がなく、電池パックの組立作業が容
易になる。しかも、角型電池の電槽が膨張することを確
実に防止することができる。
ように端子板をそれぞれ設けることにより、各角型電池
同士を電気的に接続するための特別な作業が不要にな
り、これによっても、電池パックの組立が容易になる。
また、本発明の電池パックでは、隣接する角型電池同士
が、上下方向への移動が相互に規制されるように係合さ
れているために、全ての角型電池をケースに対して固定
する必要がなく、従って、電池パックの組立作業が容易
になる。
面図である。
である。
模式図である。
主要部の側面図である。
である。
の斜視図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 それぞれが扁平な直方体形状に構成され
た複数の角型電池が、厚さ方向に積層された電池パック
であって、積層された角型電池における積層方向の両側
に一対の押圧プレートが配置されており、各押圧プレー
トが、全ての角型電池を加圧するように、相互に接近す
る方向に、弾性的に付勢されていることを特徴とする電
池パック。 - 【請求項2】 前記押圧プレートの一方が、他方の押圧
プレートの外側に配置されたエンドプレートに連結され
ており、該エンドプレートに近接した他方の押圧プレー
トが、弾性体によって、エンドプレートから離れる方向
に付勢されている請求項1に記載の電池パック。 - 【請求項3】 前記各角型電池における積層方向と直交
する幅方向の各側部に、正極側および負極側の各端子板
がそれぞれ設けられており、正極側および負極側の各端
子板は、隣接する角型電池の負極側および正極側の各端
子板にそれぞれ接触するようになっている請求項1に記
載の電池パック。 - 【請求項4】 前記各角型電池にそれぞれ設けられた正
極側および負極側の各端子板は、隣接する角型電池の負
極側および正極側の各端子板に圧接されるようにそれぞ
れ付勢されている請求項3に記載の電池パック。 - 【請求項5】 前記各端子板は、バネ性に優れた板材と
導電性に優れた板材とを積層したクラッド板によって構
成されている請求項4に記載の電池パック。 - 【請求項6】 それぞれが扁平な直方体形状に構成され
た複数の角型電池が、厚さ方向に積層された電池パック
であって、積層された角型電池の積層方向の両側にそれ
ぞれ配置されて相互に連結された一対の押圧プレートに
よって、全ての角型電池が加圧されるようになってお
り、隣接する一対の角型電池同士が、積層方向と直交す
る上下方向への移動が規制されるように、相互に係合さ
れていることを特徴とする電池パック。 - 【請求項7】 前記厚さ方向に積層された角型電池は、
1っ置きまたは複数置きにケースに固定されている請求
項6に記載の電池パック。 - 【請求項8】 前記各角型電池は、隣接する角型電池に
対して積層方向と直交する幅方向に移動可能な状態で係
合している請求項6に記載の電池パック。
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