JP2008166270A - 組電池および組電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業工数および作業時間を削減可能な組電池および組電池の製造方法を提供する。
【解決手段】電気的に接続された複数の電池１０が筐体９に収納されてなる電池モジュール２を複数積層してロアケース４に載置されるとともに、当該積層された電池モジュール２を積層方向からロアケース４および拘束板５により挟んで保持された組電池１であって、前記拘束板５は、外周部からロアケース４に対して延びるとともに、先端に係止部３１が形成された拘束板仮保持部３０を有し、前記ロアケース４は、前記拘束板仮保持部３０の係止部３１が係止する被係止部３２を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電池モジュールを複数積み重ねた組電池および組電池の製造方法に関する。

近年、内部に複数の電池を収納してなる電池モジュールを積層した組電池が使用されている（例えば、特許文献１参照）。この組電池では、電池モジュールをロアケースに積層し、その上に拘束板を重ね、ロアケースと拘束板の間を通しボルトで締結することにより、ロアケースと拘束板の間に挟持された電池モジュールを固定する構造となっている。

しかし、このような構造では、通しボルトにより締結する際に、積層した電池モジュールの浮き上がりにより通しボルトがとどかない場合があり、この場合には拘束板を押さえて浮き上がりを抑制しつつ通しボルトを締め込む必要が生じ、作業工数が多くなるという問題がある。
特開２００５−１４９８３７号公報

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、作業工数および作業時間を削減可能な組電池および組電池の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る組電池は、電気的に接続された複数の電池が筐体に収納されてなる電池モジュールを複数積層してロアケースに載置されるとともに、当該積層された電池モジュールを積層方向からロアケースおよび拘束板により挟んで保持された組電池であって、前記拘束板は、外周部からロアケースに対して延びるとともに、先端に係止部が形成された拘束板仮保持部を有し、前記ロアケースは、前記拘束板仮保持部の係止部が係止する被係止部を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成する本発明に係る組電池の他の形態は、電気的に接続された複数の電池が筐体に収納されてなる電池モジュールを複数積層してロアケースに載置されるとともに、当該積層された電池モジュールを積層方向からロアケースおよび拘束板により挟んで保持された組電池である。当該組電池の拘束板には、前記ロアケースに対して延在するとともに、先端に係止部が設けられた係止ピンが固定され、前記ロアケースは、前記拘束板仮保持部の係止部が係止する被係止部を有している。

上記目的を達成する本発明に係る組電池の製造方法は、電気的に接続された複数の電池が筐体に収納されてなる電池モジュールを複数積層してロアケースに載置するとともに、当該積層された電池モジュールを積層方向からロアケースおよび拘束板により挟んで保持する組電池の製造方法であって、前記拘束板の外周部からロアケースに対して延びるとともに先端に係止部が形成された拘束板仮保持部を、前記ロアケースに形成した被係止部に係止することにより、前記拘束板とロアケースの間に電池モジュールを仮保持した後に、前記拘束板とロアケースを固定することを特徴とする。

また、上記目的を達成する本発明に係る組電池の製造方法の他の形態は、電気的に接続された複数の電池が筐体に収納されてなる電池モジュールを複数積層してロアケースに載置するとともに、当該積層された電池モジュールを積層方向からロアケースおよび拘束板により挟んで保持する組電池の製造方法である。当該製造方法では、前記拘束板に固定されてロアケースに対して延びるとともに、先端に係止部が形成された係止ピンを、前記ロアケースに形成した被係止部に係止することにより、前記拘束板とロアケースを固定する。

上記のように構成した本発明に係る組電池は、拘束板とロアケースを仮保持する拘束板仮保持部が設けられるため、拘束板とロアケースを固定する際の電池モジュールの浮き上がりを抑制でき、作業工数および作業時間を削減することが可能である。

また、上記のように構成した本発明に係る組電池の他の形態は、拘束板に固定された係止ピンの先端に、ロアケースの被係止部と係止するための係止部が設けられているため、係止ピンを拘束板とともに一括してロアケースに固定でき、作業工数および作業時間を削減することが可能である。

上記のように構成した本発明に係る組電池の製造方法は、拘束板とロアケースを拘束板仮保持部により仮保持した後に、拘束板とロアケースを固定するため、拘束板とロアケースを固定する際の電池モジュールの浮き上がりを抑制でき、作業工数および作業時間を削減することが可能である。

また、上記のように構成した本発明に係る組電池の製造方法の他の形態は、先端に係止部が形成された係止ピンを、ロアケースに形成した被係止部に係止することで、拘束板とロアケースを固定するため、係止ピンを拘束板とともに一括してロアケースに固定でき、作業工数および作業時間を削減することが可能である。

本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
図１は本実施形態に係る組電池を示す斜視図、図２は本実施形態に係る組電池を示す分解斜視図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図、図４は本実施形態に係る組電池の電池モジュールを示す斜視図、図５は同電池モジュールの分解斜視図、図６は扁平型電池を示す斜視図、図７は本実施形態に係る組電池における拘束板の拘束板仮保持部を示す部分斜視図、図８は同拘束板のサイドプレート仮保持部にサイドプレートが仮保持された際を示す部分斜視図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う部分断面図、図１０は拘束板の他の例を示す部分斜視図、図１１は拘束板の更に他の例を示す部分斜視図である。

本実施形態に係る組電池１は、図１〜３に示すように、例えば２つの電池モジュール２が積層されて構成される電池モジュール群３が５列並んでロアケース４に載置されている。

電池モジュール群３の最上部には拘束板５が設けられ、この拘束板５が通しボルト６によりロアケース４に締結されて、電池モジュール群３が拘束板５とロアケース４との間に固定される。通しボルト６が挿入される電池モジュール２の貫通穴７の上下には、荷重を受けるとともに、冷却空気が通るための空間を確保するためのスペーサ８が配置される。

電池モジュール２は、図４，５に示すように、外部を覆う筐体９と、この筐体９の内部に積層されて保持される複数の扁平型電池１０と、を有している。

筐体９は、扁平型電池１０を収納するための凹部１１を有する本体１２と、本体１２の凹部１１の開口部を覆いつつ、巻き締め加工により本体１２と締結されて凹部１１を封止する蓋体１３と、を有している。蓋面１５の縁部には、巻き締め加工によって巻き締め部１７が形成される。

筐体９は、強度の低い扁平型電池１０を外部からの振動や衝撃から保護し、また扁平型電池１０から伝達される熱を放熱する役割を果たしており、例えば放熱性のよいアルミにより形成されている。

扁平型電池１０のそれぞれは、図６に示すように、扁平な矩形形状を有しており、発電要素である複数の正極板および負極板をセパレータを介在しつつ交互に積層し、これらがラミネートフィルム等の外装材１４の内部に電解液と共に収納されるとともに、正極板および負極板に接続された電極タブ１５が外装材１４から導出される。このように形成された複数の扁平型電池１０は、互いの電極タブ１５同士が溶接等により直列または並列に電気的に接続され、その両端部（扁平型電池１０が直列に接続されている場合には、電位が最も高い正極と電位が最も低い電池の負極、並列に接続されている場合には、各電池の正極と負極）が、電池モジュール２の正、負極の出力端子１８Ａ，１８Ｂに接続される。正、負極の出力端子１８Ａ，１８Ｂは、筐体９から、電池モジュール２の積層方向に対して直交する方向に（電池モジュール２の積層方向が上下の場合、水平方向に）導出される。

ロアケース４に載置される複数の電池モジュール２は、出力端子１８が同一方向を向いて配置される。この複数の電池モジュール２の出力端子１８が設けられる側面には、電池モジュール２の出力端子１８を直列に接続するためのバスバー２１が複数設けられるサイドプレート２０が設置される。バスバー２１は、互いに電気的に接続する出力端子１８同士を差し渡すように、絶縁材である例えば樹脂製のプレート部材２２に配置されている。このバスバー２１は、サイドプレート締結ボルト２３によって出力端子１８に連結される。

拘束板５には、図７〜９に示すように、拘束板５の外周部からロアケース４に対して延びるとともに、先端にフック形状の係止部３１が形成された拘束板仮保持部３０が複数形成される。本実施形態においては、電池モジュール２の出力端子１８が設けられる側面およびその反対面に対応する拘束板５の外周部において、拘束板仮保持部３０が設けられている。拘束板５は、例えば薄い鋼板で形成され、プレス加工等により拘束板仮保持部３０を拘束板５と一体的に形成できるが、拘束板仮保持部３０を溶接等により取り付けてもよい。

ロアケース４には、電池モジュール２を載置する面に、拘束板仮保持部３０の係止部３１が引っ掛かって係止される被係止部３２が形成されている。

出力端子１８が設けられる側面に対応して設けられる拘束板仮保持部３０のそれぞれには、電池モジュール２と対向する側と反対側に、サイドプレート２０の電池モジュール積層方向両端を保持するための一対のサイドプレート仮保持部４０が設けられる。この一対のサイドプレート仮保持部４０は、それぞれ対向する方向に延びて形成され、拘束板仮保持部３０とサイドプレート仮保持部４０の間にサイドプレート２０を仮保持することができる。拘束板仮保持部３０とサイドプレート仮保持部４０の間の間隙Ｘは、サイドプレート２０の板厚ｄよりも大きく、２つのサイドプレート仮保持部４０の間の保持長さＬは、サイドプレート２０の幅Ｗよりも長く形成される。このサイドプレート仮保持部４０は、拘束板仮保持部３０から切り起こしにより容易に形成することができる。また、図１０に示すように、サイドプレート仮保持部４０’を拘束板仮保持部３０’の側部に形成することも可能であり、また、図１１に示すように、サイドプレート仮保持部４０”を拘束板仮保持部３０”の側部から形成することも可能である。

次に、第１実施形態に係る組電池１の製造方法を説明する。

図１２は拘束板にサイドプレートを仮保持した際を示す斜視図、図１３は拘束板をロアケース４に仮保持した際を示す斜視図、図１４は図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図、図１５は比較例の組電池におけるサイドプレートの仮保持構造を説明するための部分斜視図であり、（Ａ）は仮保持前、（Ｂ）は仮保持後を示す。

まず、図８，９および１２に示すように、拘束板５のサイドプレート仮保持部４０に、サイドプレート２０をはめ込む。この際には、サイドプレート２０が薄く撓みやすいため、容易にはめ込むことができる。

次に、図１３，１４に示すように、ロアケース４に載置された電池モジュール２の上から、拘束板５を被せる。このとき、拘束板仮保持部３０の先端の係止部３１がロアケース４の被係止部３２に引っ掛かり、拘束板５がロアケース４に仮保持される。この後、拘束板５を通しボルト６によりロアケース４に締結し、電池モジュール群３を拘束板５とロアケース４との間に固定する。このとき、拘束板５がロアケース４に仮保持されているため、電池モジュール２が浮き上がらず、手で押さえる等の作業をすることなしに通しボルト６を締結できる。

次に、図１，３に示すように、サイドプレート締結ボルト２３によりサイドプレート２０のバスバー２１を電池モジュール２の出力端子１８に固定する。ここで、図１５に示す比較例の仮保持構造では、サイドプレート締結ボルトを締結する前に、サイドプレート５０に形成される仮保持用フラップ５１を拘束板５２の仮保持ピン５３に引っ掛けてゴムキャップ５４を嵌めることにより、サイドプレート５０を拘束板５２に仮保持しており、作業工数が多くなっている。しかし、本実施形態では、サイドプレート２０がサイドプレート仮保持部４０に既に仮保持されているため、容易にサイドプレート締結ボルト２３を締結することが可能である。また、サイドプレート２０がサイドプレート２０の伸延方向にスライド可能であり、サイドプレート仮保持部４０の間隙Ｘがサイドプレート２０の板厚ｄよりも大きく、サイドプレート仮保持部４０の保持長さＬがサイドプレート２０の幅Ｗよりも長いため、バスバー２１を電極端子に対して移動させることができる。このため、バスバー２１を電極端子１８に対して最適な位置に位置決めしつつ、サイドプレート締結ボルト２３を締結することが可能である。

このように、拘束板仮保持部３０およびサイドプレート仮保持部４０が設けられることにより、作業工数を削減させて作業性を向上させるとともに、作業時間を短縮させることが可能となる。

＜第２実施形態＞
図１６は第２実施形態に係る組電池を示す斜視図、図１７は第２実施形態に係る組電池を示す分解斜視図、図１８は図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図、図１９は第２実施形態に係る組電池の係止ピンを示す側面図、図２０は同係止ピンの先端の部分拡大断面図、図２１は図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿う部分拡大断面図である。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。

第２実施形態に係る組電池６０は、図１６〜１８に示すように、例えば２つの電池モジュール２が積層されて構成される電池モジュール群３が５列並んでロアケース６１に載置されている。

電池モジュール群３の最上部には、拘束板６２が設けられ、この拘束板６２には、複数の係止ピン６３が固定されている。この係止ピン６３がロアケース６１に係止されることで、電池モジュール群３が拘束板６２とロアケース６１との間に固定される。係止ピン６３が挿入される電池モジュール２の貫通穴７の上下には、荷重を受けるとともに、冷却空気が通るための空間を確保するためのスペーサ８が配置される。

拘束板６２は、例えば薄い鋼板で形成され、プレス加工等により形成できる。

係止ピン６３は、例えば金属製であり、図１９〜２１に示すように、溶接等によって拘束板６２に固定されて、拘束板６２の外周部近傍からロアケース６１に対して延びている。係止ピン６３の先端には、半径方向へ貫通する収容空間６４が形成される。この収容空間６４には、収容空間６４から両半径方向へ突出するフック部６５が形成された係止部６６が収容される。係止部６６は、先端が割れてフックが形成された連結ピン６７が係止ピン６３および係止部６６を貫通することで、係止ピン６３に回転可能に連結されている。係止部６６は、例えば金属製である。

フック部６５は、係止ピン６３の先端側が傾斜したテーパ形状を有し、半径中心方向へ弾性的に変形可能となっている。対となる２つのフック部６５の間には、収容空間６４内で係止ピン６３の軸方向に延在し、係止部６６が回転すると収容空間６４の内壁と接して回転を抑制する回転抑制部６８が形成される。

ロアケース６１には、電池モジュール２を載置する面に、係止ピン６３の先端の係止部６６が係止される被係止部６９が形成されている。被係止部６９には、係止部６６のフック部６５が引っ掛かって係合するようにフック部６５と対応する凹部７０が形成される。

次に、本実施形態に係る組電池６０の製造方法を説明する。

図２２は拘束板が係止ピンによりロアケースと係止した際を示す組電池の部分拡大断面図である。

まず、ロアケース６１に電池モジュール２を載置し、その上から拘束板６２を被せる。このとき、拘束板６２に固定された係止ピン６３が電池モジュール２の貫通穴７を貫通し、図２２に示すように、係止ピン６３の先端の係止部６６がロアケース６１の被係止部６９に達する。係止部６６は、先端側がテーパ形状であり、かつ弾性的に中心側へ変形するために円滑に挿入され、被係止部６９に係止される。これにより、半径中心方向へ後退していたフック部６５が半径外側方向へ突出して凹部７０に引っ掛かり、引き抜き方向へ後退不能となって、拘束板６２がロアケース６１に固定される。

このように、本実施形態によれば、拘束板６２に係止ピン６３が予め固定されているため、全ての係止ピン６３を拘束板６２とともに一括して取り付けることができ、また押し込むだけで係止部６６を被係止部６９に固定できる。したがって、作業工数を削減させて作業性を向上させるとともに、作業時間を短縮させることが可能となる。

また、係止ピン６３が貫通穴３を貫通するため、電池モジュール２を良好に位置決めしつつ固定することができる。

また、係止部６６に回転抑制部６８が設けられているため、係止部６６の回転を抑制し、係止ピンを挿入する際の係止部６６の向きを良好に保持できる。

また、第２実施形態に係る組電池の変形例として、図２３に示すように、係止部８０に凹部８１を設け、被係止部８２にフック部８３を設けてもよい。また、係止部を係止ピンの先端に一体的に形成してもよい。また、フック部を、フック部の弾性変形により半径方向へ進退可能とするのではなく、ばね等で進退可能としてもよい。また、係止部６６の先端側をテーパ形状とするのではなく、被係止部６９の係止ピン６３が挿入される側をテーパ形状とすることもできる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、本実施形態では電池モジュール群３は２つの電池モジュール２で構成されるが、２つ以外でもよく、また、電池モジュール群３が５列以外でもよい。また、拘束板仮保持部３０は、拘束板５の２側辺にのみ設けるのではなく、３側辺以上に設けてもよい。また、第１実施形態に係る組電池１において、係止部３１にフック部を設けて被係止部３２に凹部を設けるのではなく、係止部３１に凹部を設け、被係止部３２にフック部を設けてもよい。

本実施形態に係る組電池を示す斜視図である。 本実施形態に係る組電池を示す分解斜視図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 本実施形態に係る組電池の電池モジュールを示す斜視図である。 同電池モジュールの分解斜視図である。 扁平型電池を示す斜視図である。 本実施形態に係る組電池における拘束板の拘束板仮保持部を示す部分斜視図である。 同拘束板のサイドプレート仮保持部にサイドプレートが仮保持された際を示す部分斜視図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う部分断面図である。 拘束板の他の例を示す部分斜視図である。 拘束板の更に他の例を示す部分斜視図である。 拘束板にサイドプレートを仮保持した際を示す斜視図である。 拘束板をロアケース４に仮保持した際を示す斜視図である。 図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図である。 比較例の組電池におけるサイドプレートの仮保持構造を説明するための部分斜視図であり、（Ａ）は仮保持前、（Ｂ）は仮保持後を示す。 第２実施形態に係る組電池を示す斜視図である。 第２実施形態に係る組電池を示す分解斜視図である。 図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図である。 第２実施形態に係る組電池の係止ピンを示す側面図である。 同係止ピンの先端の部分拡大断面図である。 図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿う部分拡大断面図である。 拘束板が係止ピンによりロアケースと係止した際を示す組電池の部分拡大断面図である。 第２実施形態に係る組電池の変形例を示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１，６０ 組電池、
２ 電池モジュール、
３ 電池モジュール群、
４，６１ ロアケース、
５，６２ 拘束板、
９ 筐体、
１０ 扁平型電池（電池）、
１８ 出力端子、
２０ サイドプレート、
２１ バスバー、
２２ プレート部材、
２３ サイドプレート締結ボルト、
３０，３０’，３０” 拘束板仮保持部、
３１，６６，８０ 係止部、
３２，６９，８２ 被係止部、
４０，４０’，４０” サイドプレート仮保持部、
６３ 係止ピン、
６４ 収容空間、
６５，８３ フック部、
６８ 回転抑制部、
７０，８１ 凹部、
ｄ 板厚、
Ｌ 保持長さ、
Ｗ 幅、
Ｘ 間隙。

Claims (16)

1. 電気的に接続された複数の電池が筐体に収納されてなる電池モジュールを複数積層してロアケースに載置されるとともに、当該積層された電池モジュールを積層方向からロアケースおよび拘束板により挟んで保持された組電池であって、
   前記拘束板は、外周部からロアケースに対して延びるとともに、先端に係止部が形成された拘束板仮保持部を有し、
   前記ロアケースは、前記拘束板仮保持部の係止部が係止する被係止部を有することを特徴とする組電池。
2. 前記電池モジュールには前記積層方向に対して直交する方向に導出された正極および負極の出力端子が備られ、
   前記組電池は、異なる電池モジュール同士を電気的に接続するために異なる電池モジュールの出力端子同士を連結するバスバーが複数固定されたサイドプレートを有し、
   前記拘束板仮保持部に、前記サイドプレートの電池モジュール積層方向両端を保持するサイドプレート仮保持部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
3. 前記サイドプレート仮保持部は、前記サイドプレートを位置調整可能に保持することを特徴とする請求項１または２に記載の組電池。
4. 前記係止部および被係止部の一方には凹部が形成され、他方には当該凹部に係合するフックが形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の組電池。
5. 電気的に接続された複数の電池が筐体に収納されてなる電池モジュールを複数積層してロアケースに載置されるとともに、当該積層された電池モジュールを積層方向からロアケースおよび拘束板により挟んで保持された組電池であって、
   前記拘束板には、前記ロアケースに対して延在するとともに、先端に係止部が設けられた係止ピンが固定され、
   前記ロアケースは、前記拘束板仮保持部の係止部が係止する被係止部を有することを特徴とする組電池。
6. 前記係止ピンは、前記電池モジュールに形成される貫通穴を貫通することを特徴とする請求項５に記載の組電池。
7. 前記係止部および被係止部の一方には凹部が形成され、他方には当該凹部に係合するフックが形成されることを特徴とする請求項５または６に記載の組電池。
8. 前記係止部は、前記係止ピンを半径方向に貫通する収容空間に収容され、当該係止部のフックは、前記係止ピンの両半径方向へ対となって突出して形成されることを特徴とする請求項７に記載の組電池。
9. 前記係止部は、前記収容空間内で前記係止ピンと回転可能に連結されており、前記係止部の対のフックの間には、前記係止ピンの軸方向に延在し、係止部が回転すると前記収容空間の内壁と接して回転を抑制する回転抑制部が形成されることを特徴とする請求項８に記載の組電池。
10. 電気的に接続された複数の電池が筐体に収納されてなる電池モジュールを複数積層してロアケースに載置するとともに、当該積層された電池モジュールを積層方向からロアケースおよび拘束板により挟んで保持する組電池の製造方法であって、
    前記拘束板の外周部からロアケースに対して延びるとともに先端に係止部が形成された拘束板仮保持部を、前記ロアケースに形成した被係止部に係止することにより、前記拘束板とロアケースの間に電池モジュールを仮保持した後に、前記拘束板とロアケースを固定することを特徴とする組電池の製造方法。
11. 前記ロアケースに載置される複数の電池モジュールを電気的に接続するために異なる電池モジュールの出力端子同士を連結するバスバーが複数固定されたサイドプレートを、前記拘束板仮保持部に形成されて前記サイドプレートの電池モジュール積層方向両端を保持するサイドプレート仮保持部により仮保持した後に、前記サイドプレートのバスバーと電池モジュールの出力端子を接続することを特徴とする請求項１０に記載の組電池の製造方法。
12. 前記サイドプレート仮保持部により、前記サイドプレートを位置調整可能に保持することを特徴とする請求項１０または１１に記載の組電池の製造方法。
13. 前記係止部および被係止部の一方に形成される凹部に、他方に形成されるフックを引っ掛けることで係止することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の組電池の製造方法。
14. 電気的に接続された複数の電池が筐体に収納されてなる電池モジュールを複数積層してロアケースに載置するとともに、当該積層された電池モジュールを積層方向からロアケースおよび拘束板により挟んで保持する組電池の製造方法であって、
    前記拘束板に固定されてロアケースに対して延びるとともに、先端に係止部が形成された係止ピンを、前記ロアケースに形成した被係止部に係止することにより、前記拘束板とロアケースを固定することを特徴とする組電池の製造方法。
15. 前記係止ピンを、前記電池モジュールに形成される貫通穴に貫通させることを特徴とする請求項１４に記載の組電池の製造方法。
16. 前記係止部および被係止部の一方に形成される凹部に、他方に形成されるフックを引っ掛けることで係止することを特徴とする請求項１４または１５に記載の組電池の製造方法。

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