JP2003257391A - 電池パック - Google Patents
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Abstract
成立させ、振動による端子部などの破断や抵抗増大など
を防止し得る電池パックを提供する。 【解決手段】 電池パック10は、ラミネートタイプの
外装材によるパッケージングが施された素電池20と、
素電池を収納する外部ケース30と、素電池の一側面を
押圧して、外部ケースに入力され素電池に伝達される振
動を減衰する防振手段40と、を有している。防振手段
は、素電池と外部ケースとの間に配置され、素電池の一
側面を押圧する押圧構造体50を有している。この押圧
構造体は、素電池の一側面に対向する外部ケースの一の
面31と、素電池の一側面に当接する押さえ板51と
を、コイルバネ53などの弾性部材52を介して接続し
て構成されている。
Description
の外装材によるパッケージングが施された電池をケース
内に収納した電池パックに係り、さらに詳しくは、素電
池の性能劣化を防止するとともに外部から入力される振
動の低減を図った電池パックに関する。
該組電池を収納するケースとを備えている。組電池は、
複数個の素電池を電気的に接続して構成されている。
一対の拘束プレートの間に組電池を挟み込み、一対の拘
束プレートを連結ロッドを介して相互に連結する構造が
知られている(特開2001−236937号公報参
照)。また、一対の押さえ板の間に組電池を挟み込み、
一対の押さえ板をバネ部材を介して相互に連結する構造
も知られている(特開平7−122252号公報参
照)。
上述した従来の構造にあっては、組電池を両側から加圧
していることから、素電池の電極間距離の増加などに起
因した組電池の性能劣化を防止することはできる。
動を防止する防振効果を発揮し得ない構造であるため、
振動がケースに入力される環境下で電池パックを使用す
ると、ケースに入力された振動が組電池全体や個々の素
電池に伝達されてしまう。このため、電池間の接続部で
ある端子部やバスバーが伝達された振動によって疲労
し、抵抗が増加したり、疲労破壊したりする虞がある。
た電池の性能劣化防止と防振効果とをともに成立させ、
振動による端子部などの破断や抵抗増大などを防止し得
る電池パックを提供することを目的とする。
る手段により達成される。
ッケージングが施された素電池と、前記素電池を収納す
る外部ケースと、前記素電池の一側面を押圧して、前記
外部ケースに入力され前記素電池に伝達される振動を減
衰する防振手段と、を有してなる電池パック。
造では達成し得なかった素電池の性能劣化防止と防振効
果とをともに成立させることができる。つまり、素電池
の電極間距離の増加などに起因する性能劣化防止し、か
つ、外部から入力され素電池に伝達される振動を減衰し
て、素電池の端子部における破断や抵抗増大などを防止
することができる。
を参照しつつ説明する。
パック10の実施形態を示す模式図である。
ック10は、ラミネートタイプの外装材によるパッケー
ジングが施された素電池20と、素電池20を収納する
外部ケース30と、素電池20の一側面(図中上面)を
押圧して、外部ケース30に入力され素電池20に伝達
される振動を減衰する防振手段40と、を有している。
素電池20の外装材は、例えばアルミを基材とするアル
ミラミネートフィルムである。本明細書においては、ラ
ミネートタイプの外装材によっていわゆるソフトパック
された素電池を、「ラミネート外装素電池20」とも称
する。
に複数個収納され、組電池を構成している。この組電池
は、素電池20を厚さ方向に4個積層して並列に接続
し、次いで、この4個を並列に接続した単位を6個直列
に結合したものである。なお、素電池20のこのような
接続形態を、「4並列6直列」と表わす。
ース30との間に配置され、素電池20の一側面を押圧
する押圧構造体50を有している。この押圧構造体50
は、素電池20の一側面に対向する外部ケース30の一
の面31(図中上面)と、素電池20の一側面に当接す
る押さえ板51とを、弾性部材52を介して接続して構
成されている。前記弾性部材52としては、コイル状バ
ネ、皿状バネ、板状バネ、空気バネまたは弾性体バネを
使用し得る。
10のマス−バネモデルを簡略化して示す模式図であ
る。
して考えると、弾性部材52としての例えば押さえバネ
のバネ定数K1、素電池20を押さえる押さえ板51の
質量M1、ラミネート素電池20の擬似マス−バネ系か
らなる少なくとも2自由度以上の多自由度マスバネモデ
ルになると考えられる。
は、外装材自体の剛性が高いため、素電池自身でマスバ
ネ系を形成することはできない。一方、ラミネート外装
素電池20は、ソフトパックされているので、素電池2
0全体が弾性体となる。本発明者らはこの点に着目し、
ラミネート外装素電池20自身で擬似的なマス−バネ系
を形成することができることを見出した。つまり、ラミ
ネート外装素電池20は、外装材がナイロンなどの高分
子フィルムから形成されているため、缶の素電池に比べ
て動的バネ定数が低く、振動低減の効率が高い。これに
より、ラミネート外装素電池20自身で擬似的なマス−
バネ系を形成することができる。
池20とを連結することにより、図2に示されるマス−
バネ系を形成することが可能となる。
動エネルギーが伝達するのをできるだけ防止するために
は、電池パック10の共振を防ぐことが必要となる。し
かしながら、共振を完全になくすことは事実上不可能で
あるため、電池パック10が使用される環境下で実際に
実現しうる周波数域から共振周波数をずらすことで、結
果的に、防振効果を大幅に向上させることが可能とな
る。
成するため、弾性部材52によって、素電池20の一側
面を押圧することが必要になる。さらに、弾性部材52
が存在することにより、当該弾性部材52のダンピング
によって振動エネルギーを熱エネルギーに変換すること
から、振動エネルギーを効率的に低減することが可能と
なる。
れる防振周波数は、10Hz〜100Hzの範囲であ
る。10Hzより小さい周波数領域では、組電池用の電
池パック10の大きさの観点からして、共振周波数が存
在する可能性は低い。また、1kHz以上の周波数は、
音の領域に入るため、防振の必要性も低くなる。
(B)は、防振手段40の押圧構造体50を示す模式図
である。
池20をバスバー21を介して並列に接続した組電池が
収容されている。また、押圧構造体50は、上述したよ
うに、外部ケース30の一の面31と押さえ板51とを
弾性部材52を介して接続したものである。なお、4個
の素電池20を並列に接続する形態を、「4並列」と表
わす。
コイルバネ53(コイル状バネに相当する)、図3
(B)に示すような皿バネ54(皿状バネに相当す
る)、図3(C)に示すような重ね板バネ55(板状バ
ネに相当する)、図4(A)に示すような空気バネ5
6、または、図4(B)に示すような弾性体バネ57か
ら構成されている。
維とから構成された薄膜状の袋体内に気体を封入して弾
性体にしたものである。気体を一定の空間に閉じ込める
ことにより、その気体の圧力を弾性力に用いたものであ
る。使用する気体の種類は、空気、窒素、酸素などの入
手が容易で取り扱いも簡便なものが好適である。
ラストマー、樹脂をブロック状に整形したものであり、
JIS K6386(防振ゴムの材料)に示されるもの
であれば、本発明の目的を達成することができる。
ネ53(図3(A))を用いた場合には、振動が入力さ
れると、その振動エネルギーが、コイルバネ53を形成
する金属やその他の材料の変形に伴うエネルギーや熱エ
ネルギーに変換される。これにより、素電池20に伝達
される振動が減衰される。
を用いた場合には、振動が入力されると、その振動エネ
ルギーが、皿の撓みに伴うエネルギーや熱エネルギーに
変換され、素電池20に伝達される振動が減衰される。
(C))を用いた場合には、振動が入力されると、重ね
られた板の間にずれが生じ、振動エネルギーが板間の摩
擦によって熱エネルギーに変換され、素電池20に伝達
される振動が減衰される。
(A))、弾性体バネ57(図4(B))を用いた場合
には、振動が入力されると、その振動エネルギーが、こ
れらのバネを形成する金属やその他の材料の変形に伴う
エネルギーや熱エネルギーに変換され、素電池20に伝
達される振動が減衰される。
改変例を示す模式図である。
31をなす板材の面剛性よって素電池20の一側面を押
圧する押圧構造体60を有していてもよい。この押圧構
造体60は、素電池20の一側面に対向する外部ケース
30の一の面31をなす平板弾性体61(弾性を有する
板材に相当する)と、素電池20の一側面に当接する押
さえ板62とを、支持部材63を介して接続して構成さ
れている。押さえ板62の形状は、素電池20を押圧し
得る限りにおいて特に制限されないが、素電池20を均
一に押圧する観点から、外部ケース30形状に合致させ
た平板が好ましい。
ース30の少なくとも1面を面バネとして利用すること
により、素電池20を押圧することが可能となる。ま
た、外部ケース30と押さえ板62との接続にバネなど
の弾性部材52を使用する必要がないので、構造を簡素
化できるという利点もある。
を備える電池パック10の実施形態を示す模式図であ
る。
ではない。図6(A)(B)に示すように、1つの電池
パック10に、複数の防振手段40を備えてもよい。す
なわち、1つの電池パック10内の素電池20に対する
押圧を、少なくとも2つ以上の防振手段40のそれぞれ
によって独立して行い、少なくとも2つ以上の押圧力に
よって素電池20を押圧してもよい。また、押さえ板5
1を2つ以上設けてもよい。かかる形態の防振手段40
も、素電池20の性能劣化を防止し、かつ、外部からの
入力される振動を低減するための手段として有効なもの
である。
列の組電池が収容されている。左側の2個の素電池20
は、外部ケース30の一の面31と押さえ板51a(質
量M1)とを弾性部材52としてのコイルバネ53a
(押圧バネ定数K1)を介して接続した押圧構造体50
aにより押圧されている。右側の2個の素電池20は、
外部ケース30の一の面31と押さえ板51b(質量M
2)とをコイルバネ53b(押圧バネ定数K2)を介し
て接続した押圧構造体50bにより押圧されている。か
かる形態では、従来の組電池の共振周波数に対して、新
たな2つのマス−バネ系(50a、50b)による動吸
振器効果により、1つのマス−バネ系に比較して自由度
が高く、全体の周波数の移行を行うことが可能となる。
には、素電池20の個数に等しい数のマス−バネ系を設
定することが有効である。つまり、図6(B)に示す電
池パック10は、4並列の組電池が収容され、一番左側
の素電池20は、外部ケース30の一の面31と押さえ
板51a(質量M1)とをコイルバネ53a(押圧バネ
定数K1)を介して接続した押圧構造体50aにより押
圧されている。左から2番目の素電池20は、外部ケー
ス30の一の面31と押さえ板51b(質量M2)とを
コイルバネ53b(押圧バネ定数K2)を介して接続し
た押圧構造体50bにより押圧されている。左から3番
目の素電池20は、外部ケース30の一の面31と押さ
え板51c(質量M3)とをコイルバネ53c(押圧バ
ネ定数K3)を介して接続した押圧構造体50cにより
押圧されている。そして、一番右側の素電池20は、外
部ケース30の一の面31と押さえ板51d(質量M
4)とをコイルバネ53d(押圧バネ定数K4)を介し
て接続した押圧構造体50dにより押圧されている。か
かる形態では、4並列の組電池に対し、4つのマス−バ
ネ系(50a〜50d)を設定してあるため、自由度の
より高い周波数シフトを行うことが可能である。
ング試験を行い、その試験により得られた共振スペクト
ルを示す概念図であり、図6(B)に示される電池パッ
ク10の共振スペクトルを実線で示し、押圧構造体50
を備えていない電池パック10の共振スペクトルを二点
鎖線で示している。
得られた共振スペクトルで最も低周波側にピークとなっ
て出現するものを1次共振周波数とする。図7より明ら
かなように、押圧構造体50を有する防振手段40を設
けることにより、1次共振周波数を高周波側に移行させ
ることができ、自由度のより高い周波数シフトを行い得
ることを確認した。図5に示した押圧構造体60を有す
る防振手段40を設けた場合も同様に、1次共振周波数
を高周波側に移行させることができ、自由度のより高い
周波数シフトを行い得ることを確認した。
かの共振周波数を有している場合には、電池パック10
の共振周波数を外部部位の共振周波数の逆位相に設定す
ることにより、組電池を収容した電池パック10全体の
共振をずらすことが可能となる。
は、外部ケース30の一の面31における共振腹位置A
に防振手段40を備える電池パック10の実施形態を模
式的に示す上面図および側面図である。
は、4並列の組電池が収容されている。4個の素電池2
0は、外部ケース30の一の面31と押さえ板51とを
弾性部材52としての2つのコイルバネ53を介して接
続した押圧構造体50により押圧されている。この押圧
構造体50を有する防振手段40は、素電池20の一側
面に対向する外部ケース30の一の面31における少な
くとも1以上の共振の腹位置Aに備えられている。
は、4並列の組電池が収容されている。4個の素電池2
0のそれぞれは、外部ケース30の一の面31と押さえ
板51a〜51dとを弾性部材52としての2つのコイ
ルバネ53a〜53dを介して接続した4個の押圧構造
体50a〜50dにより独立して押圧されている。押圧
構造体50a〜50dを有する各防振手段40も、素電
池20の一側面に対向する外部ケース30の一の面31
における少なくとも1以上の共振の腹位置Aに備えられ
ている。
1における共振腹位置に備えた理由は次のとおりであ
る。組電池ないし電池パック10全体の共振は、外部ケ
ース30の共振の腹位置Aが振幅することにより引き起
こされる。このため、この部位に押圧構造体50におけ
るいわゆる足を設定して振動を押さえることにより、そ
もそもの共振を低減することが可能となるからである。
低周波側に関して、外部ケース30の対角線上の1/
4、3/4位置に発生する。このため、これらの部位に
一致させて防振手段40を配置することにより、組電池
ないし電池パック10全体の共振を効果的に抑制でき
る。
設置する場合は、電池パック10の共振を、外部構造体
の共振を防振する目的に使用することが有効な場合もあ
る。このような目的の場合には、防振手段40を配置す
る位置は、上述した外部ケース30の共振腹位置Aに限
られず、外部構造体の共振を防振する目的に合致した位
置に設定すればよい。
押圧する単位面積あたりの押圧力つまり応力は、素電池
20のヤング率の10倍以下であることが望ましい。そ
の理由は次のとおりである。
押圧力の大きさを問わず、基本的に、性能劣化防止効果
および振動減衰効果を得ることができる。しかしなが
ら、従来の組電池の共振周波数を効果的にシフトさせる
ためには、押圧バネのバネ定数と、素電池20が有する
バネ特性のバネ定数とができるだけ近い方が好ましい。
各々のバネ定数を近づけることにより、それぞれがバネ
として機能し、周波数を有効にシフトさせて振動伝達を
低減できる。
あたりの押圧力に対して、押さえられている素電池20
のヤング率の10倍以下であることが望ましい。それ以
上に乖離すると、共振周波数を移行させることが困難に
なってしまう。また、ラミネート外装素電池20は外装
の剛性が比較的低いため、あまりに大きな押圧力で押さ
え付けると、内部ショートの確率が高くなる虞があり、
性能低下の防止というもう一つの目的が達成できない虞
があるためである。
防止効果を有効に発揮させるためには、0.1kgf/
cm2以上の押圧力が必要であり、素電池20の微小短
絡を防止するためには、押圧力を10kgf/cm2以
下にする必要がある。よって、素電池20の一側面を押
圧する押圧力は、0.1kgf/cm2〜10kgf/
cm2が望ましい。
押圧する押圧面積は、素電池20における電極面を投影
した面積の50%〜100%であることが望ましい。こ
こで、素電池20における電極面を投影した面積(以
下、「電極投影面積」とも言う)とは、電極面を投影し
た面積のみを意味し、素電池20におけるシール部の面
積やタブ部の面積を含まない。押圧面積を上記のように
規定した理由は次のとおりである。
さい場合では、マス−バネ系を構成するときに、素電池
20のマス−バネの一部しか用いないため、周波数のシ
フトを効果的に行うことができなくなる虞がある。ま
た、素電池20内部のガス発生などに伴う性能劣化を防
止するためには、電極面を投影した部位の全体を均一に
押圧することが効果的である。押圧面積が電極投影面積
の50%よりも小さい場合では、電極面を投影した部位
のうち押圧されない部位が劣化する虞があり、素電池2
0全体で均一な性能を発揮できなくなる可能性があるか
らである。
方向に積層してなる組電池用の電池パック10の実施形
態を示す模式図である。
は、厚さ方向に2段に積層した8個の素電池20をバス
バー21、22を介して並列に接続した組電池が収容さ
れている。4個ずつ2段に積層した8個の素電池20
は、外部ケース30の一の面31と押さえ板51とを弾
性部材52としての4つのコイルバネ53を介して接続
した押圧構造体50により押圧されている。図10
(B)に示される電池パック10は、厚さ方向に4段に
積層した16個の素電池20をバスバー21、22を介
して並列に接続した組電池が収容されている。4個ずつ
4段に積層した16個の素電池20は、外部ケース30
の一の面31と押さえ板51とを弾性部材52としての
4つのコイルバネ53を介して接続した押圧構造体50
により押圧されている。なお、8個の素電池20を並列
に接続した形態を、以下、「8並列」と表わし、16個
の素電池20を並列に接続した形態を、以下、「16並
列」と表わす。
池パック10においても、上述したのと同様の考え方に
基づいて押圧力を設定することにより、性能劣化防止効
果および振動減衰効果を得ることができる。つまり、押
圧するマス−バネ系に直列な方向の素電池20を重ねた
場合のヤング率の10倍以下で押圧することが有効であ
る。
に、金属板等の中間板を介在させても、性能劣化防止効
果および振動減衰効果を得ることができる。
ク10に使用されるラミネート外装素電池20を示す正
面図および側面図、図11(C)(D)は、一般的なラ
ミネート外装素電池25を示す正面図および側面図であ
る。
11(C)(D)に示すように、セル本体26の一の端
部(図において上端)に、正極のタブ端子27aおよび
負極のタブ端子27bの両方が設けられている。素電池
25を電池パック10内に収納するときには、各タブ端
子27a、27bをリード線などに結合しなければなら
ない。このため、セル本体26の一の端部に正負両極の
タブ端子27a、27bを設けたラミネート外装素電池
25にあっては、タブ端子27a、27bの接続バネ定
数が大きくなり、電池パック10の内部では、セル本体
26の一の端部(図において上端)側が固定端となり、
セル本体26の他の端部(図において下端)側が自由端
となる。このような形態の素電池25に振動が入力する
と、タブ端子27a、27bが設けられていない自由端
の揺れが大きくなり、タブ端子27a、27bに金属疲
労が生じ易い。これでは、本発明における性能劣化の防
止という目的を十分に達成できない虞がある。
に、本発明に係る電池パック10に使用するラミネート
外装素電池20は、セル本体23の両端部にタブ端子2
4a、24bを有している素電池20であることが好ま
しい。セル本体23の両端部のそれぞれにタブ端子24
a、24bを有していれば、当該素電池20を外部ケー
ス30内に収納したときに、セル本体23の両方の端部
(図において上端および下端)がともに固定端となる。
このような形態の素電池20によれば、振動が入力して
も、一方のタブ端子側の揺れが大きくなることはなく、
振動が均一に入力する結果、タブ端子24a、24bに
金属疲労が生じ難くなる。これにより、本発明における
性能劣化の防止という所期の目的を十分に達成できる。
ネート外装素電池20は、電極積層方向の厚さが1〜1
0mmの範囲にある薄型素電池20であることが好まし
い。その理由は次のとおりである。
ング率(N/m2)によって定まるが、素電池20の厚
さが大きすぎるとバネ定数が小さくなりすぎ、当該素電
池20を押圧することが困難になるからである。また、
素電池20のバネ定数があまりに小さいと、大きな押圧
力をかけたときに素電池20のバネ定数が全体のバネ定
数に対して支配的となり、共振周波数のバランス的観点
から周波数シフトを行うことが困難になるからである。
バネ定数のバランスを優先させて、素電池20と同じく
らい小さなバネ定数で押圧することも考えられるが、こ
の場合には、押圧力が不足するので、素電池20内部で
の微小なガス発生に起因して電極間の距離が増加し、電
極間距離の増加に伴なう性能劣化を防止する効果が小さ
くなってしまう。
り大きいと、素電池20の内部に熱がこもり易く、熱劣
化が大きくなる可能性が高くなる。また、厚さが1mm
より小さいと、素電池20のバネ定数が極めて高くな
り、押圧力とのバランスなどについての問題が大きい。
さらに、厚さが1mmより小さい素電池20では、正極
および負極の層を薄くしても電池容量を確保できないた
め、経済的に効率の悪い素電池20になってしまうから
である。
ート外装素電池20は、セル本体23に設けられたタブ
端子24a、24bの幅が、セル本体23の幅の20%
〜80%の範囲にある薄型素電池20であることが好ま
しい。その理由は次のとおりである。
るタブ端子24a、24bは、可能な限り面積が大きい
方が、振動に対する耐性は確かに大きい。しかしなが
ら、外装材であるラミネートフィルムは、タブ端子24
a、24b付近のラミネート溶着部が構造的に弱い可能
性が高い。このため、タブ端子24a、24bの幅がセ
ル本体23の幅の80%よりも大きいと、タブ端子24
a、24b付近のラミネート溶着部が剥れる可能性が高
くなるからである。また、タブ端子24a、24bの幅
がセル本体23の幅の20%よりも小さいと、タブ端子
24a、24bが細くなりすぎて振動に対する耐性が低
く、タブ端子24a、24bが振動劣化により切れる可
能性が高くなるからである。
を6個並列に接続して複合電池パック11を形成した実
施形態を示す斜視図である。
用する場合に限られず、図12に示すように、2個以上
接続することにより、使用目的に合致した電気容量や電
圧を、各電池パック10内に収納される組電池の組み合
わせによって形成することが可能となる。各電池パック
10内の組電池を、直列に接続したり、並列に接続した
り、直列と並列とを組み合わせて接続したりして、複合
組電池を備える複合電池パック11を形成することがで
きる。
の電気容量などを形成することは確かに可能であるが、
素電池20の接続個数が極端に増えると、1個の素電池
20の劣化が組電池全体の劣化を招く可能性が高くな
る。なおかつ、素電池20の個数が多くなることによっ
てマスが増え、振動の低減を図ることが困難になるから
である。したがって、ある適当な個数の素電池20から
組電池を形成して1個の電池パック10を構成してお
き、この電池パック10を複数個電気的に接続すること
により、個々の組電池を結合して最終的な所望の複合組
電池を形成することが望ましい。
0を、連結板70および固定ネジ71を介して、上下方
向に6個連結した状態の複合電池パック11が示され
る。各電池パック10の端子は端子板72を介して電気
的に接続され、端子板72の図中上端が外部端子となる
ように、他の部位を絶縁カバー74で囲繞してある。こ
の形態では、図1に示される電池パック10内の組電池
が6個並列に接続された複合組電池が形成されている。
合電池パック11を、車両に搭載される車載用電池パッ
ク12に適用した実施形態を示す模式図である。
場合において、自動車に発生する振動周波数の周波数範
囲内から車載用電池パック12の共振周波数を外すため
には、本発明を適用することが非常に有効な手段とな
る。多自由度のマス−バネ系では共振周波数をなくすこ
とは不可能であるが、本発明を適用することにより、自
動車上で発生し得る周波数範囲内から車載用電池パック
12の共振周波数を外すことが可能となる。これによ
り、車上で使用する限り、車載用電池パック12は共振
周波数に達しないという効果を有する。
を構成している電池パック10を上述したが、本発明は
組電池用の電池パック10に限られるものではない。例
えば、外部ケース30内に素電池20が1個だけ収納さ
れている電池パックにも本発明を適用することができ
る。つまり、1個の素電池20を外部振動から防振させ
たい場合にも、本発明を有効に適用できる。
て詳述するが、本発明は下記の実施例に限定されないこ
とは言うまでもない。
る電池パックの仕様と、試験結果とを下記の表1および
表2に示す。
電池の結合状態、押圧構造体の種類や数、押圧構造体の
設置位置、単位面積あたりの押圧力(kgf/c
m2)、素電池全体のセルヤング率(kgf/cm2)、
押圧力とセルヤング率との比(%)、押圧面積と素電池
電極投影面積との比(%)、タブ端子の幅とセル本体の
幅との比(%)、素電池の厚さ(mm)が含まれる。
の測定とを行った。各試験の内容は次のとおりである。
アップを取り付けた。インパルスハンマーによって外部
ケースの一部をハンマリングし、そのときの加速度ピッ
クアップの振動スペクトルを測定した。設定方法は、J
IS B0908(振動及び衝撃ピックアップの校正方
法・基本概念)に準拠した。測定スペクトルは、FFT
分析器により解析し、周波数および加速度の次元に変換
し、共振スペクトルを得た。得られた共振スペクトルで
最も低周波側に出現したものを、1次共振周波数とし
た。押圧構造体を有する防振手段が設けられた実施例の
電池パックにおける1次共振周波数と、それぞれの実施
例の電池パックから防振手段を外したときにおける1次
共振周波数との差を、「1次共振周波数差」と定義し
た。
振動スペクトルより、その加速度を10Hz〜300H
zで平均し、押圧構造体がない場合の平均加速度を引い
て低減量を算出した。平均低減量の数値が大きいほど、
押圧構造体を有する防振手段によって、振動がより減衰
されたことを意味する。
形状のラミネート外装素電池20を4個使用した。当該
素電池20の厚さは5mm、タブ端子24a、24bの
幅はセル本体23の50%である。この素電池20を4
並列に接続し、図3(A)に示した電池パック10を製
造した。つまり、金属製の外部ケース30内に、4個の
素電池20を並列に接続して組電池として設置した。素
電池20の上部に、押さえ板51としての金属板を設置
した。金属板は、アルミ板であり、肉厚1mmである。
そして、4個のコイルバネ53のそれぞれが各素電池2
0の略中央部を押圧する形態で、金属板を面圧1kgf
/cm2で押圧する押圧構造体50を形成した。
ング試験により、外部ケース30の固有振動スペクトル
を測定した。押圧構造体50を設定する前後で、1次共
振周波数のピークは約150Hz高周波側に移行した。
以下の各実施例でも同様に高周波側に移行した。また、
加速度比を10Hz〜300Hzで測定し、その低減量
の平均を測定したところ、その低減量は2dBであっ
た。
2を、コイルバネ53に代えて皿バネ54とし、図3
(B)に示した電池パック10を製造した。表1、2に
示すように、セルヤング率、押圧力/セルヤング率、押
圧面積/素電池の電極投影面積、タブ幅/セル幅、素電
池厚さの点も、実施例1と異なる。
数差は約110Hzであり、その平均低減量は2dBで
あった。
53に代えて重ね板バネ55とし、図3(C)に示した
電池パック10を製造した。押圧力、セルヤング率、押
圧力/セルヤング率、タブ幅/セル幅、素電池厚さの点
も、実施例1と異なる。
数差は約100Hzであり、その平均低減量は2dBで
あった。
53に代えて空気バネ56とし、図4(A)に示した電
池パック10を製造した。押圧力、セルヤング率、押圧
力/セルヤング率、押圧面積/素電池の電極投影面積、
タブ幅/セル幅、素電池厚さの点も、実施例1と異な
る。
数差は約130Hzであり、その平均低減量は3dBで
あった。
53に代えて弾性体バネ57とし、図4(B)に示した
電池パック10を製造した。押圧力、押圧力/セルヤン
グ率の点も、実施例1と異なる。
数差は約160Hzであり、その平均低減量は4dBで
あった。
外部ケース30の一の面31をなす平板弾性体61と
し、図5に示した電池パック10を製造した。押圧力、
セルヤング率、押圧力/セルヤング率、押圧面積/素電
池の電極投影面積、素電池厚さの点も、実施例1と異な
る。
数差は約110Hzであり、その平均低減量は2dBで
あった。
1(A)(B)に示した形状のラミネート外装素電池2
0を4個使用した。当該素電池20の厚さは4mm、タ
ブ端子24a、24bの幅はセル本体23の50%であ
る。この素電池20を4並列に接続し、図6(A)に示
した電池パック10を製造した。つまり、金属製の外部
ケース30内に、4個の素電池20を並列に接続して組
電池として設置した。4つの素電池を左右2つずつの組
に分け、図中左側の組の2個の素電池20の上部に、左
側金属板51aを設置した。左側金属板51aは、アル
ミ板であり、肉厚1mmである。そして、1個のコイル
バネ53aが2個の素電池の間を押圧する形態で、左側
金属板51aを面圧1kgf/cm2で押圧する押圧構
造体50aを形成した。一方、図中右側の組の2個の素
電池20の上部に、右側金属板51bを設置した。右側
金属板51bは、アルミ板であり、肉厚3mmである。
そして、1個のコイルバネ53bが2個の素電池20の
間を押圧する形態で、右側金属板51bを面圧3kgf
/cm2で押圧する押圧構造体50bを形成した。
数差は約200Hzであり、その平均低減量は3dBで
あった。
を4並列に接続し、図6(B)に示した電池パック10
を製造した。つまり、金属製の外部ケース30内に、4
個の素電池20を並列に接続して組電池として設置し
た。図6(B)に示すように、4つの素電池20のそれ
ぞれを、独立した押圧構造体50a〜50dで押圧し
た。各押圧構造体50a〜50dにおけるアルミ板から
なる金属板51a〜51dの肉厚および金属板51a〜
51dを押圧する面圧は、左側から順に、肉厚1mmで
面圧1kgf/cm2、肉厚2mmで面圧2kgf/c
m2、肉厚3mmで面圧3kgf/cm2、肉厚4mmで
面圧4kgf/cm2とした。
数差は約300Hzであり、その平均低減量は4dBで
あった。
53を外部ケース30の外板31における共振の腹位置
Aに配置し、図8(A)(B)に示した電池パック10
を製造した。セルヤング率、押圧力/セルヤング率、押
圧面積/素電池の電極投影面積、素電池厚さの点も、実
施例1と異なる。
数差は約150Hzであり、その平均低減量は3dBで
あった。
ネ53を外部ケース30の外板31における共振の腹位
置Aに配置し、図9(A)(B)に示した電池パック1
0を製造した。押圧力、押圧力/セルヤング率、押圧面
積/素電池の電極投影面積の点も、実施例8と異なる。
波数差は約350Hzであり、その平均低減量は5dB
であった。
8個の素電池20を並列に接続し(8並列)、図10
(A)に示した電池パック10を製造した。押圧力、セ
ルヤング率、押圧力/セルヤング率、押圧面積/素電池
の電極投影面積、素電池厚さの点も、実施例1と異な
る。
波数差は約140Hzであり、その平均低減量は3dB
であった。
個積層した単位を2つ、すなわち合計で8個の素電池を
並列に接続し、次いで、この8個を並列に接続した単位
を2個直列に結合し(8並列2直列)、図10(B)に
示した電池パックに類似した形態の電池パックを製造し
た。押圧力は、実施例11と異なる。
差は約120Hzであり、その平均低減量は4dBであ
った。
個積層して並列に接続し、次いで、この4個を並列に接
続した単位を6個直列に結合し(4並列6直列)、図1
に示した電池パック10を製造した。コイルバネ53を
外部ケース30の外板31における共振の腹位置Aに配
置した。押圧力、押圧力/セルヤング率、押圧面積/素
電池の電極投影面積の点も、実施例8と異なる。
波数差は約250Hzであり、その平均低減量は6dB
であった。
た形状のラミネート外装素電池25を4個使用した。当
該素電池25の厚さは4mm、タブ端子27a、27b
の幅はセル本体26の10%である。セルヤング率、押
圧力/セルヤング率、押圧面積/素電池の電極投影面積
の点も、実施例1と異なる。
差は約140Hzであり、その平均低減量は2dBであ
った。
設定しない以外は、実施例1と同様の電池パックを製造
した。
率の11倍にした以外は、実施例1と同様の電池パック
を製造した。
が発生する確率が若干上昇した。
れば、平均低減量は2dB〜6dBであり、防振手段に
よる防振効果が得られたことがわかった。また、組電池
の性能の劣化は見られなかった。
施形態を示す模式図である。
デルを簡略化して示す模式図である。
構造体を示す模式図である。
を示す模式図である。
である。
る電池パックの実施形態を示す模式図である。
い、その試験により得られた共振スペクトルを示す概念
図である。
おける共振腹位置に防振手段を備える電池パックの実施
形態を模式的に示す上面図および側面図である。
おける共振腹位置に防振手段を備える電池パックの実施
形態を模式的に示す上面図および側面図である。
に積層してなる組電池用の電池パックの実施形態を示す
模式図である。
クに使用されるラミネート外装素電池を示す正面図およ
び側面図、図11(C)(D)は、一般的なラミネート
外装素電池を示す正面図および側面図である。
続して複合電池パックを形成した実施形態を示す斜視図
である。
を、車両に搭載される車載用電池パックに適用した実施
形態を示す模式図である。
Claims (17)
- 【請求項1】 ラミネートタイプの外装材によるパッケ
ージングが施された素電池と、 前記素電池を収納する外部ケースと、 前記素電池の一側面を押圧して、前記外部ケースに入力
され前記素電池に伝達される振動を減衰する防振手段
と、を有してなる電池パック。 - 【請求項2】 前記素電池は、前記外部ケース内に複数
個収納され、組電池を構成していることを特徴とする請
求項1に記載の電池パック。 - 【請求項3】 前記素電池は、前記外部ケース内に1個
だけ収納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。 - 【請求項4】 前記防振手段は、前記素電池と前記外部
ケースとの間に配置され、前記素電池の一側面を押圧す
る押圧構造体を有することを特徴とする請求項1〜3の
いずれかに記載の電池パック。 - 【請求項5】 前記押圧構造体は、前記素電池の一側面
に対向する前記外部ケースの一の面と、前記素電池の一
側面に当接する押さえ板とを、弾性部材を介して接続し
て構成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。 - 【請求項6】 前記弾性部材は、コイル状バネ、皿状バ
ネ、板状バネ、空気バネまたは弾性体バネであることを
特徴とする請求項5に記載の電池パック。 - 【請求項7】 前記防振手段は、前記外部ケースの一の
面をなす板材の面剛性よって前記素電池の一側面を押圧
する押圧構造体を有することを特徴とする請求項1〜3
のいずれかに記載の電池パック。 - 【請求項8】 前記押圧構造体は、前記素電池の一側面
に対向する前記外部ケースの一の面をなす弾性を有する
板材と、前記素電池の一側面に当接する押さえ板とを、
支持部材を介して接続して構成されていることを特徴と
する請求項7に記載の電池パック。 - 【請求項9】 前記防振手段は、複数備えられているこ
とを特徴とする請求項1〜3、4、7のいずれかに記載
の電池パック。 - 【請求項10】 前記防振手段は、前記素電池の一側面
に対向する前記外部ケースの一の面における共振腹位置
に備えられていることを特徴とする請求項1〜3、4、
7、9のいずれかに記載の電池パック。 - 【請求項11】 前記防振手段により前記素電池の一側
面を押圧する単位面積あたりの押圧力は、前記素電池の
ヤング率の10倍以下であることを特徴とする請求項1
〜3、4、7、9、10のいずれかに記載の電池パッ
ク。 - 【請求項12】 前記防振手段により前記素電池の一側
面を押圧する押圧面積は、前記素電池における電極面を
投影した面積の50%〜100%であることを特徴とす
る請求項1〜3、4、7、9〜11のいずれかに記載の
電池パック。 - 【請求項13】 前記素電池は、セル本体の両端部にタ
ブ端子を有している電池であることを特徴とする請求項
1〜12のいずれかに記載の電池パック。 - 【請求項14】 前記素電池は、電極積層方向の厚さが
1〜10mmの範囲にある薄型電池であることを特徴と
する請求項1〜13のいずれかに記載の電池パック。 - 【請求項15】 前記素電池は、セル本体に設けられた
タブ端子の幅が、セル本体の幅の20%〜80%の範囲
にある電池であることを特徴とする請求項1〜14のい
ずれかに記載の電池パック。 - 【請求項16】 請求項1〜請求項15に記載の電池パ
ックを複数個接続するとともに各電池パック内の素電池
を電気的に接続して形成されてなる複合電池パック。 - 【請求項17】 請求項1〜請求項15に記載の電池パ
ックまたは請求項16に記載の複合電池パックは、車両
に搭載される電池パックまたは複合電池パックを構成し
てなる車載用電池パック。
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