JP2009070669A - 電池の固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】集合電池をケースに容易に固定することが可能であるとともに、電池の積層方向の寸法にバラツキがあっても集合電池をケースに固定することが可能な電池の固定構造を提供する。
【解決手段】複数の電池１１を積層し拘束した集合電池１０をケース２０に固定する電池の固定構造は、集合電池１０をケース２０に固定するための、電池１１の積層方向に移動可能にケース２０側に設置された可動ボルト３１を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電池を積層し拘束した集合電池をケースに固定する電池の固定構造に関する。

複数の電池を積層し拘束した集合電池をケースに固定する電池の固定構造がある（例えば、特許文献１〜３を参照）。

特許文献１には、複数の電池セルが積層された組電池をロアケースに固定する構造であって、各電池セルの下面にナットが埋設され、当該ナットに固定ネジがロアケースの穴を通して螺合されるものが開示されている。

また、特許文献２には、複数のバッテリが積層されたバッテリ列をロアケースに固定する構造であって、バッテリ列およびロアケースに設けられた穴に下方からＴボルトが挿し通され、当該Ｔボルトに上方からナットが締め付けられるものが開示されている。

また、特許文献３には、単電池を複数積層して拘束してなる集合電池をロアケースにボルトで固定する構造が開示されている。

なお、特許文献４には、バッテリトレイを車体に固定する固定構造において、スタッドボルトをバッテリトレイの位置決めのために用いるものが開示されている。

特開２００１−２８３９３８号公報 特開２００２−２２５５７０号公報 特開２００２−１４１０３６号公報 特開平１０−１３８７６７号公報

特許文献１に記載の構造では、ロアケースの下面側から固定ネジをナットに螺合させなければならず、組み付け作業が容易でない。

また、特許文献２、３に記載の構造では、上方および下方のいずれか一方からボルト穴にボルトを挿入し、他方からナットを締め付けなければならず、組み付け作業が容易でない。

ところで、積層される各電池の積層方向の寸法のバラツキにより、集合電池に設けられるボルト穴の積層方向の位置にはバラツキが生じる。特に、積層される各電池が、正極シートおよび負極シートがセパレータを介して巻回されてなる構成を有する場合、各電池の寸法のバラツキが大きく、ボルト穴の位置のバラツキが大きくなる。

そこで、本発明は、集合電池をケースに容易に固定することが可能であるとともに、電池の積層方向の寸法にバラツキがあっても集合電池をケースに固定することが可能な電池の固定構造を提供する。

本発明に係る電池の固定構造は、複数の電池を積層し拘束した集合電池をケースに固定する電池の固定構造であって、前記集合電池を前記ケースに固定するための、前記電池の積層方向に移動可能に前記ケース側に設置された雄ネジを有することを特徴とする。

本発明の一態様では、電池の固定構造は、前記集合電池を前記ケースに固定するための、前記ケース側に固定的に設置された雄ネジをさらに有する。

本発明の一態様では、前記電池は、正極板および負極板がセパレータを介して巻回された構造を有する。

本発明によれば、集合電池をケースに容易に固定することが可能であるとともに、電池の積層方向の寸法にバラツキがあっても集合電池をケースに固定することが可能な電池の固定構造を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

図１は、本実施の形態に係る電池の固定構造を含む電源装置１の構成を示す分解斜視図である。この電源装置１は、例えば、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るものである。

図１において、電源装置１は、集合電池１０と、当該集合電池１０が組み付けられるケース２０とを有する。以下、集合電池１０の構成、ケース２０の構成、およびケース２０への集合電池１０の固定について説明する。なお、以下の説明では、便宜上、ケース２０の上に集合電池１０を組み付けた状態での上、下を、それぞれ「上」、「下」と呼ぶこととする。

（集合電池１０の構成）
集合電池１０は、複数の電池１１を積層して拘束したものであり、電池パックまたは電池スタックなどとも呼ばれる。図１の例では、複数の略直方体状の電池１１が積層されて、略直方体状の集合電池１０が構成されている。

本実施の形態では、電池１１は、図２に示されるように、正極板１１ａおよび負極板１１ｂがセパレータ１１ｃを介して巻回された巻回体１１ｄと、当該巻回体１１ｄを収容する容器１１ｅとを含む。具体的には、電池１１は、リチウムイオン電池の電池セルである。なお、電池１１には、当該電池１１を外部に接続するための正極端子および負極端子が容器１１ｅの表面に露出するように設けられるが、図２では省略されている。

複数の電池１１は、適宜の構成により拘束されればよいが、図１の例では、次のように拘束されている。すなわち、複数の電池１１が積層されてなる積層体の積層方向両側には、拘束板（エンドプレート）１２，１３が配置され、当該両側の拘束板１２，１３が、積層方向に延びる連結部材１４によって互いに接近する方向に締め付けられるように連結され、これにより複数の電池１１が拘束されている。

集合電池１０には、当該集合電池１０をケース２０に固定するための少なくとも１つのネジ穴が設けられる。好適には、集合電池１０の幅方向の両側のそれぞれに、積層方向に沿って複数のネジ穴が設けられる。ここで、上記集合電池１０の幅方向とは、具体的には、積層方向および上下方向の両方に垂直な方向である。図１の例では、複数の電池１１および拘束板１２，１３の各々の幅方向両側の下端部には、フランジ部１５が設けられており、各フランジ部１５に、上下方向に貫通するボルト穴１６が形成されている。

（ケース２０の構成）
ケース２０は、上記集合電池１０の少なくとも一部を覆うものである。本実施の形態では、集合電池１０のケース２０への組み付け作業を容易化する観点より、ケース２０側には、集合電池１０をケース２０に固定するための少なくとも１つの雄ネジが設置される。具体的には、ケース２０側には、集合電池１０をケース２０にネジ止めするための、集合電池１０側のネジ穴に挿通されて雌ネジに結合される少なくとも１つの雄ネジが設置される。また、電池１１の積層方向の寸法にバラツキがあっても集合電池１０をケース２０に固定することが可能となるように、上記雄ネジのうち一部または全部の雄ネジは、電池１１の積層方向に移動可能に設置される。好適な一態様では、位置決めの基準を設ける観点より、上記雄ネジのうち一部（例えば１個）の雄ネジは、ケース２０側に固定的に設置される。また、好適には、集合電池１０側（すなわち上側）からのネジ止め作業が可能となるように、上記雄ネジは、ケース２０側から集合電池１０側に（すなわち上側に）突出するように設置される。

以下、図１を参照して、ケース２０の構成および雄ネジの設置についての具体的な一例を示す。

図１において、ケース２０は、集合電池１０の下面を覆うロアケース２１と、当該ロアケース２１の端部に設置されるリンフォース２２と、当該リンフォース２２を介してロアケース２１に組み付けられ、集合電池１０の側面および上面を覆う不図示のアッパーケースとを含む。

ロアケース２１は、略矩形平板状の底面部２１ａと、底面部２１ａの周縁部から上方に立ち上がる壁部２１ｂと、当該壁部２１ｂの上端部から外側に突き出たフランジ部２１ｃとを含む。フランジ部２１ｃには、アッパーケースをボルト止めするための複数のボルト穴２１ｄが形成されている。

ロアケース２１のうち、集合電池１０の幅方向に対応する方向の両端部には、それぞれ、集合電池１０の積層方向に沿って伸びるリンフォース２２が設置される。

各リンフォース２２は、断面略Ｓ字状であり、ロアケース２１の底面部２１ａに対向する底面部２２ａと、ロアケース２１の壁部２１ｂに対向する壁部２２ｂと、ロアケース２１のフランジ部２１ｃに対向するフランジ部２２ｃとを含む。フランジ部２２ｃには、アッパーケースをボルト止めするための複数のボルト穴２２ｄが形成されている。

各リンフォース２２の底面部２２ａには、上述の雄ネジとして、集合電池１０の積層方向に沿って、上方に突出するように、複数のボルトが配置されている。当該複数のボルトは、可動ボルト３１と固定ボルト３２とを含む。可動ボルト３１は、図１の両矢印で示されるように集合電池１０の積層方向に移動可能に設置されている。一方、固定ボルト３２は、リンフォース２２の底面部２２ａに固定的に設置されている。固定ボルト３２は、例えばスタッドボルトである。図１の例では、手前側のリンフォース２２には、６個の可動ボルト３１および１個の固定ボルト３２が設けられており、奥側のリンフォース２２には、７個の可動ボルト３１が設けられている。

図３は、リンフォース２２および可動ボルト３１の斜め下方から眺めた一部破断斜視図である。図３に示されるように、可動ボルト３１は、雄ネジが切られた軸部３１ａと、軸部３１ａの一端に接続された長方形状の頭部３１ｂとを含む。軸部３１ａは、例えばスタッドボルトである。また、図１，３に示されるように、リンフォース２２の底面部２２ａには、集合電池１０の積層方向に沿って、可動ボルト３１の軸部３１ａが挿通される複数のボルト穴２２ｅが形成されている。ボルト穴２２ｅは、可動ボルト３１が集合電池１０の積層方向に沿って移動可能となるように、集合電池１０の積層方向に長い長穴となっている。図３に示されるように、リンフォース２２の底面部２２ａの裏面（下面）には、可動ボルト３１の軸周りの回転を阻止する回り止めブロック２２ｆが設けられている。

上記リンフォース２２は、各ボルト穴２２ｅに可動ボルト３１の軸部３１ａが挿通され、各回り止めブロック２２ｆ内に可動ボルト３１の頭部３１ｂが保持された状態で、ロアケース２１に設置される。

（ケース２０への集合電池１０の固定）
図４は、ネジ止め部分の構成を示す断面図である。以下、図１，４を参照して、ケース２０への集合電池１０の固定について説明する。

まず、ロアケース２１の底面部２１ａ上に、リンフォース２２を介して、集合電池１０が載置される。この際、可動ボルト３１および固定ボルト３２は、それぞれ集合電池１０の対応するボルト穴１６に挿通される。このとき、ボルト３１，３２とボルト穴１６との間には、筒状のカラー３３が介在させられる。例えば、ボルト穴１６内にカラー３３が嵌め込まれた後、当該カラー３３の貫通穴３３ａ内にボルト３１，３２が挿通される。または、ボルト３１，３２にカラー３３が装着された後、当該カラー３３がボルト穴１６内に嵌め込まれる。

ロアケース２１上にリンフォース２２を介して集合電池１０が載置された後、可動ボルト３１および固定ボルト３２の各々に対し、雌ネジとしてのナット３４が締結される。

ついで、ロアケース２１に、リンフォース２２を介して、不図示のアッパーケースがボルト止めされる。このボルト止めにおいては、ロアケース２１のボルト穴２１ｄと、リンフォース２２のボルト穴２２ｄと、アッパーケースに設けられたボルト穴とに、ボルトが挿通され、当該ボルトにナットが締結される。これにより、ロアケース２１、リンフォース２２、およびアッパーケースが一体化される。

なお、図１では、ロアケース２１の左側の部分が破断され省略されているが、ロアケース２１の左側の部分には、例えば、集合電池１０と接続される電気部品が配置されてもよい。また、図１には示されていないが、ケース２０内には、集合電池１０を冷却するためのダクトや、集合電池１０に接続される電気ケーブルが収容されてもよい。

以上説明した本実施の形態によれば、下記（１）〜（４）の効果が得られ得る。

（１）複数の電池を積層し拘束した集合電池をケースに固定する構造において、集合電池をケースに固定するための雄ネジとして、電池の積層方向に移動可能にケース側に設置される雄ネジが設けられる。このため、集合電池をケースに容易に固定することが可能となるとともに、電池の積層方向の寸法にバラツキがあっても集合電池をケースに固定することが可能となる。

（２）集合電池をケースに固定するための雄ネジとして、上記移動可能な雄ネジに加えて、ケース側に固定的に設置される雄ネジが設けられる。このため、当該固定の雄ネジを位置決めの基準とすることができる。

（３）ケース側から集合電池側に突出するように雄ネジが設置される。このため、集合電池側（すなわち上側）からネジ止め作業を行うことが可能となり、より容易に固定作業を行うことが可能となる。

（４）電池は、正極板および負極板がセパレータを介して巻回された構造を有する。このように電池が巻回構造を有する場合、電池が積層構造を有する場合と比較して、電池の積層方向の寸法のバラツキが大きいので、上記（１）の効果が顕著となる。具体的には、積層構造を有する電池は、図５に示されるように、正極板５１および負極板５２がセパレータ５３を介して厚さ方向に積層される構造を有する。このような積層構造では、積層される各要素の厚みを測定し、選択することで、厚みバラツキを抑えることが可能である。これに対し、図２に示されるような巻回構造では、活物質の塗工バラツキが累積されるため、電池の寸法のバラツキが大きい。なお、積層構造を有する電池としては、例えば、ニッケル水素電池がある。

なお、本発明は、上記実施の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内で種々変更することができる。

例えば、上記実施の形態では、巻回構造を有する電池が用いられているが、他の構造の電池が用いられてもよい。例えば、図５に示されるような積層構造を有する電池が用いられてもよい。

また、上記実施の形態では、リチウムイオン電池が用いられているが、ニッケル水素電池など、他の種類の電池が用いられてもよい。

また、上記移動可能に設置される雄ネジは、ケースに集合電池が固定された後も電池の積層方向に移動可能となるように構成されてもよい。この構成によれば、電池の温度、環境温度、電池の充電率等による電池の膨張および収縮に対応することができる。

実施の形態に係る電池の固定構造を含む電源装置の構成を示す分解斜視図である。 電池の構成を示す一部破断斜視図である。 リンフォースおよび可動ボルトの斜め下方から眺めた一部破断斜視図である。 ネジ止め部分の構成を示す断面図である。 積層構造を有する電池の構成を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ 電源装置、１０ 集合電池、１１ 電池、１１ａ 正極板、１１ｂ 負極板、１１ｃ セパレータ、１１ｄ 巻回体、１１ｅ 容器、１２，１３ 拘束板、１４ 連結部材、１５ フランジ部、１６ ボルト穴、２０ ケース、２１ ロアケース、２１ａ 底面部、２１ｂ 壁部、２１ｃ フランジ部、２１ｄ ボルト穴、２２ リンフォース、２２ａ 底面部、２２ｂ 壁部、２２ｃ フランジ部、２２ｄ，２２ｅ ボルト穴、２２ｆ 回り止めブロック、３１ 可動ボルト、３１ａ 軸部、３１ｂ 頭部、３２ 固定ボルト、３３ カラー、３３ａ 貫通穴。

Claims (3)

1. 複数の電池を積層し拘束した集合電池をケースに固定する電池の固定構造であって、
   前記集合電池を前記ケースに固定するための、前記電池の積層方向に移動可能に前記ケース側に設置された雄ネジを有することを特徴とする電池の固定構造。
2. 請求項１に記載の電池の固定構造であって、
   前記集合電池を前記ケースに固定するための、前記ケース側に固定的に設置された雄ネジをさらに有することを特徴とする電池の固定構造。
3. 請求項１または２に記載の電池の固定構造であって、
   前記電池は、正極板および負極板がセパレータを介して巻回された構造を有することを特徴とする電池の固定構造。

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