JP2011113706A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 電池モジュールのねじれを従来に比べて抑制できる電池モジュールの提供。
【解決手段】樹脂枠２０と第２のエンドプレート５２の、積層体積層方向一側面に、積層体積層方向に延びる断面矩形状のボス部７０が設けられており、樹脂枠２０と第１のエンドプレート５１の、積層体積層方向の他側面に、積層体積層方向に凹む断面矩形状の凹部８０が設けられており、隣接する樹脂枠２０どうし、第１のエンドプレート５１と該第１のエンドプレート５１に隣接する樹脂枠２０ａ（２０）、第２のエンドプレート５２と該第２のエンドプレート５２に隣接する樹脂枠２０ｂ（２０）が、それぞれ、ボス部７０を凹部８０に嵌めることで相対位置決めされており、ボス部７０の上面と凹部８０の上面の一方に、ボス部７０を凹部８０の下面に押し付ける凸リブ９０が設けられている、電池モジュール１０。
【選択図】 図４

Description

本発明は、樹脂枠と電池が交互に積層された積層体と、積層体の積層方向両外側に配置されるエンドプレートと、を有する電池モジュールに関する。

従来、樹脂枠と電池が交互に積層された積層体と、該積層体の積層方向両外側に配置されるエンドプレートと、を有する電池モジュールは、図８〜図１０に示す構造であった。
具体的には、隣接する樹脂枠２の一方２ａに設けられる断面矩形状のボス部７を、隣接する樹脂枠２の他方２ｂに設けられる断面矩形状の凹部８に嵌めることで、隣接する樹脂枠２どうしの、積層体の積層方向と直交する方向の相対位置を決定している。
また、積層体の積層方向両外側に配置されるエンドプレートと該エンドプレートに隣接する樹脂枠２も、隣接するエンドプレートと樹脂枠２の一方に設けられる断面矩形状のボス部７を、隣接するエンドプレートと樹脂枠２の他方に設けられる断面矩形状の凹部８に嵌めることで、積層体の積層方向と直交する方向の相対位置を決定している。

しかし、従来の電池モジュールには、つぎの問題点がある。
ボス部７を凹部８に嵌めるため、図１１に示すように、ボス部７と凹部８との間には、積層体の積層方向と直交する方向である上下左右方向にそれぞれ若干（たとえば０．０５ｍｍ程度）の隙がある。そのため、互いに隣接する樹脂枠２どうしが相対的に動くことができてしまい、エンドプレートと該エンドプレートに隣接する樹脂枠２とが相対的に動くことができてしまう。そのため、電池モジュールへの力のかかり方によっては、電池モジュール全体がねじれてしまう。電池モジュールがねじれてしまうと、電池モジュールを車両に搭載されるフレームにボルト締結した際にボルトに常に外れる方向の力が働き、車両走行振動等によりボルトが緩んでしまい外れてしまうおそれがある。

特開２００７−１１５４３７号公報

本発明の目的は、電池モジュールのねじれを従来に比べて抑制できる電池モジュールを提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） 樹脂枠と電池が交互に積層された積層体と、前記積層体の積層方向の一側に配置される第１のエンドプレートと、前記積層体の積層方向の他側に配置される第２のエンドプレートと、を有し、
前記樹脂枠と前記第２のエンドプレートの、前記積層体の積層方向の一側面に、前記積層体の積層方向に延びる断面矩形状のボス部が設けられており、前記樹脂枠と前記第１のエンドプレートの、前記積層体の積層方向の他側面に、前記積層体の積層方向に凹む断面矩形状の凹部が設けられており、隣接する前記樹脂枠どうし、前記第１のエンドプレートと該第１のエンドプレートに隣接する樹脂枠、前記第２のエンドプレートと該第２のエンドプレートに隣接する樹脂枠が、それぞれ、前記ボス部を前記凹部に嵌めることで相対位置決めされる、電池モジュールであって、
前記ボス部の表面と前記凹部を形成する壁面の一方に、前記ボス部を前記凹部の一面に押し付ける凸リブが設けられている、電池モジュール。

上記（１）の電池モジュールによれば、ボス部の表面と凹部を形成する壁面の一方に、ボス部を凹部の一面に押し付ける凸リブが設けられているため、ボス部と凹部との間にボス部を凹部に嵌めるための隙があっても、ボス部が凹部内で動いてしまうことを抑制でき、凹部に嵌まっているボス部が凸リブにより常に凹部の一面に押し付けられた状態になる。そのため、電池モジュールがねじれてしまうことを抑制できる。

本発明実施例の電池モジュールの、積層体の樹脂枠の正面図である。 本発明実施例の電池モジュールの、隣接する樹脂枠の一方に設けられるボス部を隣接する樹脂枠の他方に設けられる凹部に嵌めたときの、図１のＡ−Ａ部位における拡大断面図である。 本発明実施例の電池モジュールの、隣接する樹脂枠の一方に設けられるボス部を隣接する樹脂枠の他方に設けられる凹部に嵌めたときの、図１のＢ−Ｂ部位における拡大断面図である。 本発明実施例の電池モジュールの、凸リブがボス部に設けられている場合の、ボス部と凹部との位置関係を示す拡大断面模式図である。 本発明実施例の電池モジュールの、凸リブがボス部に設けられている場合の、ボス部の拡大斜視図である。 本発明実施例の電池モジュールの、凸リブが凹部に設けられている場合の、ボス部と凹部との位置関係を示す拡大断面模式図である。 本発明実施例の電池モジュールの、部品構成斜視図である。 従来の電池モジュールの、積層体の樹脂枠の正面図である。 従来の電池モジュールの、隣接する樹脂枠の一方に設けられるボス部を隣接する樹脂枠の他方に設けられる凹部に嵌めたときの、図８のＣ−Ｃ部位における拡大断面図である。 従来の電池モジュールの、隣接する樹脂枠の一方に設けられるボス部を隣接する樹脂枠の他方に設けられる凹部に嵌めたときの、図８のＤ−Ｄ部位における拡大断面図である。 従来の電池モジュールの、ボス部と凹部との位置関係を示す拡大断面模式図である。

以下に、本発明の電池モジュールを、図１〜図７を参照して説明する。
本発明実施例の電池モジュール１０は、図７に示すように、樹脂枠（樹脂プレート）２０と発熱体である電池３０が交互に積層された積層体４０と、エンドプレート５０と、拘束バンド６０と、ボス部７０と、凹部８０と、図４に示すように、凸リブ９０と、を有する。

樹脂枠２０は、絶縁材（たとえばポリプロピレン製）からなる。樹脂枠２０は、射出成形品であり一部品構成である。樹脂枠２０は、図１に示すように、ほぼ正面視矩形の板状である。樹脂枠２０は、本体部２１と、突出部２２と、を備える。

本体部２１は、表裏面（積層体４０の積層方向両側面）に、電池３０と接触する接触部２１ａを備える。接触部２１ａは、樹脂枠２０の正面視で（積層体４０の積層方向から見たとき）、樹脂枠２０の中央部とその近傍にある。接触部２１ａの表裏一側面は、図７に示すように、凹凸面とされており該面と対向する位置にある電池３０との間に冷媒流路を形成している。接触部２１ａの表裏他側面は、図１に示すように、平面とされており該面と対向する位置にある電池３０と面接触する。ただし、接触部２１ａの表裏他側面も、接触部２１ａの表裏一側面と同様に凹凸面とされていてもよい。

突出部２２は、本体部２１の側面下端部またはその近傍に設けられる。突出部２２は、上下方向および積層体４０の積層方向と直交する方向（左右方向）に、本体部２１から突出している。突出部２２は、本体部２１の両側に設けられる。突出部２２は、剛性を有し、弾性変形しないかまたは弾性変形しても無視できる程度とされている。

電池３０は、図７に示すように、上部に設けられる端子を除いて、ほぼ正面視矩形の板状である。電池３０は、たとえばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池である。各電池３０は直列接続されている。

エンドプレート５０は、積層体４０の積層方向の両外側に配置されている。エンドプレート５０は、積層体４０の積層方向の一側に配置される第１のエンドプレート５１と、積層体４０の積層方向の他側に配置される第２のエンドプレート５２と、を有する。第１のエンドプレート５１と第２のエンドプレート５２とで、積層体４０を積層体４０の積層方向両側から挟んでいる。

拘束バンド６０は、積層体４０の積層方向に延びている。拘束バンド６０の延び方向各端部は、第１のエンドプレート５１と第２のエンドプレート５２とに、それぞれ、ビス、ボルト６１等を用いて結合されている。拘束バンド６０は、たとえば金属製である。拘束バンド６０は、拘束バンド６０を絶縁材（たとえばポリプロピレン製）からなる樹脂部材６２で覆う、拘束バンド６０と電池３０との間に絶縁材（たとえばポリプロピレン製）からなる樹脂トレイ６３を配置する、等により、電池３０と絶縁されている。

ボス部７０は、樹脂枠２０と第２のエンドプレート５２の、積層体４０の積層方向の一側面に、該面から積層体４０の積層方向一側に突出して設けられる。ボス部７０のうち樹脂枠２０に設けられるボス部は、突出部２２の突出方向中間部に設けられる。
ボス部７０の、積層体４０の積層方向と直交する面で切断したときの断面形状（ボス部７０の突出方向と直交する面で切断したときの断面形状、横断面形状）は、断面矩形状（四隅がＲ形状とされたものを含む）である。ボス部７０は、剛性を有し、弾性変形しないかまたは弾性変形しても無視できる程度とされている。

凹部８０は、樹脂枠２０と第１のエンドプレート５１の、積層体４０の積層方向の他側面に、該他側面から積層体４０の積層方向に凹んで設けられる。凹部８０のうち樹脂枠２０に設けられる凹部は、突出部２２の突出方向中間部に設けられており、樹脂枠２０に設けられるボス部７０の背面側に設けられている。凹部８０の、積層体４０の積層方向と直交する面で切断したときの断面形状（横断面形状）は、断面矩形状（四隅がＲ形状とされたものを含む）である。凹部８０の深さは、図２、図３に示すように、ボス部７０の突出量より大とされており、凹部８０に嵌まるボス部７０が凹部８０に底付きしないようになっている。

図７に示すように、隣接する樹脂枠２０，２０どうしは、隣接する樹脂枠２０の一方に設けられるボス部７０を、隣接する樹脂枠２０の他方に設けられる凹部８０に嵌めることで、積層体４０の積層方向と直交する方向（上下および左右方向）に相対位置決めされる。
第１のエンドプレート５１と、樹脂枠２０のうち第１のエンドプレート５１に隣接する樹脂枠２０ａとは、樹脂枠２０ａに設けられるボス部７０を第１のエンドプレート５１に設けられる凹部８０に嵌めることで、積層体４０の積層方向と直交する方向に相対位置決めされる。
第２のエンドプレート５２と、樹脂枠２０のうち第２のエンドプレート５２に隣接する樹脂枠２０ｂとは、第２のエンドプレート５２に設けられるボス部７０を樹脂枠２０ｂの凹部８０に嵌めることで、積層体４０の積層方向と直交する方向に相対位置決めされる。

ボス部７０が凹部８０に嵌まるため、ボス部７０と凹部８０との間には、積層体４０の積層方向と直交する方向である上下左右にそれぞれ若干（たとえば０．０５ｍｍ程度）の隙がある。そのため、互いに隣接する樹脂枠２０どうしが相対的に動くことができてしまい、第１のエンドプレート５１と該第１のエンドプレート５１に隣接する樹脂枠２０ａとが相対的に動くことができてしまい、第２のエンドプレート５２と該第２のエンドプレート５２に隣接する樹脂枠２０ｂとが相対的に動くことができてしまう。
これらの相対動を抑制するために、凸リブ９０が設けられている。

凸リブ９０は、図４または図６に示すように、ボス部７０と凹部８０のいずれか一方の上面に一体に設けられる。凸リブ９０は、自身がつぶれることで、凹部８０に嵌まっているボス部７０を凹部８０の下面に押し付けてボス部７０を常に凹部８０の下面に面接触させる。

凸リブ９０は、凸リブ９０が設けられる面に１個のみ設けられる。凸リブ９０は、図５に示すように、凸リブ９０が設けられる面の、積層体４０の積層方向の全体にわたって設けられている。凸リブ９０は、凸リブ９０が設けられる面の、上下方向および積層体４０の積層方向と直交する方向である幅方向中央部に、設けられている。
凸リブ９０は、凸リブ９０が設けられる面から上下方向に突出して設けられている。凸リブ９０の、凸リブ９０が設けられる面からの上下方向の突出量は、たとえば０．２ｍｍとされており、ボス部７０と凹部８０との間の上下方向隙間（０．０５×２＝０．１ｍｍ）よりも大とされている。凸リブ９０は、凸リブ９０が設けられる面からの突出方向先端にいくにしたがって先細りする、横断面先細り形状とされている。凸リブ９０の横断面形状は、特に限定するものではないが、三角形、弾丸形状などである。

次に、本発明実施例の作用を説明する。
本発明実施例では、ボス部７０の上面と凹部８０の上面の一方に、ボス部７０をボス部７０が嵌まっている凹部８０の下面に押し付ける凸リブ９０が設けられているため、ボス部７０と凹部８０との間にボス部７０を凹部８０に嵌めるための隙があっても、ボス部７０が凹部８０内で動いてしまうことを抑制でき、凹部８０に嵌まっているボス部７０が凸リブ９０により常に凹部８０の下面に押し付けられた状態になる。そのため、電池モジュール１０がねじれてしまうことを従来に比べて抑制できる。
また、凸リブ９０によりボス部７０が凹部８０の下面に押し付けられた状態になるため、凹部８０の下面を基準面と考えたとき、全樹脂枠２０と第２のエンドプレート５２の各ボス部７０を、全樹脂枠２０と第１のエンドプレート５１の各凹部８０の基準面にそれぞれ押し当てることができる。

凸リブ９０が、ボス部７０と凹部８０のいずれか一方の上面に設けられるため、凸リブ９０がボス部７０と凹部８０のいずれか一方の側面（上下方向に延びる面）に設けられる場合に比べて、電池モジュール１０がねじれてしまうことを効果的に抑制できる。

凸リブ９０が凸リブ９０が設けられる面に１個のみ設けられるため、凸リブ９０が凸リブ９０が設けられる面に複数設けられる場合に比べて、ボス部７０の凹部８０への挿入荷重を低くすることができ、ボス部７０を凹部８０に容易に挿入する（嵌める）ことができる。

凸リブ９０が、凸リブ９０が設けられる面の、積層体４０の積層方向の全体にわたって設けられているため、ボス部７０の全体を確実に凹部８０の下面に押し付け面接触させることができる。

凸リブ９０が、凸リブ９０が設けられる面の、上下方向および積層体４０の積層方向と直交する方向である幅方向中央部に設けられているため、ボス部７０が凹部８０内で傾いてしまうことを抑制できる。

凸リブ９０の、凸リブ９０が設けられる面からの上下方向の突出量が、ボス部７０と凹部８０との間の上下方向隙間よりも大とされているため、確実に凸リブ９０がつぶれ、凸リブ９０で確実にボス部７０を凹部８０の下面に押し付け面接触させることができる。

凸リブ９０が、凸リブ９０が設けられる面からの突出方向先端にいくにしたがって先細りする、横断面先細り形状とされているため、凸リブ９０の横断面形状が、四角形以上の多角形形状、半円形、半楕円形等である場合に比べて、軽い力で凸リブ９０をつぶすことができる。

本発明実施例及び図示例では、ボス部７０の上面と凹部８０の上面の一方に凸リブ９０が設けられている場合を示したが、凸リブ９０は、ボス部７０の下面と凹部８０の下面の一方に設けられてボス部７０を凹部８０の上面に押し付けるようになっていてもよく、ボス部７０の左右一側面と凹部８０の左右一側面の一方に設けられてボス部７０を凹部８０の左右他側面に押し付けるようになっていてもよい。すなわち、凸リブ９０は、ボス部７０の表面と凹部８０を形成する壁面の一方に設けられて、ボス部７０を凹部８０の一面に押し付けるようになっていればよい。

１０ 電池モジュール
２０，２０ａ、２０ｂ 樹脂枠
３０ 電池
４０ 積層体
５０ エンドプレート
５１ 第１のエンドプレート
５２ 第２のエンドプレート
６０ 拘束バンド
７０ ボス部
８０ 凹部
９０ 凸リブ

Claims (1)

1. 樹脂枠と電池が交互に積層された積層体と、前記積層体の積層方向の一側に配置される第１のエンドプレートと、前記積層体の積層方向の他側に配置される第２のエンドプレートと、を有し、
   前記樹脂枠と前記第２のエンドプレートの、前記積層体の積層方向の一側面に、前記積層体の積層方向に延びる断面矩形状のボス部が設けられており、前記樹脂枠と前記第１のエンドプレートの、前記積層体の積層方向の他側面に、前記積層体の積層方向に凹む断面矩形状の凹部が設けられており、隣接する前記樹脂枠どうし、前記第１のエンドプレートと該第１のエンドプレートに隣接する樹脂枠、前記第２のエンドプレートと該第２のエンドプレートに隣接する樹脂枠が、それぞれ、前記ボス部を前記凹部に嵌めることで相対位置決めされる、電池モジュールであって、
   前記ボス部の表面と前記凹部を形成する壁面の一方に、前記ボス部を前記凹部の一面に押し付ける凸リブが設けられている、電池モジュール。

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