JP2013235728A - Battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層される複数のバッテリセルと、前記バッテリセル間に挟持されて突き合わせ部で相互に突き合わされる絶縁性材料よりなる複数のホルダと、前記バッテリセルおよび前記ホルダの積層方向両端に重ね合わされる一対のエンドプレートと、前記ホルダの突き合わせ部に形成した貫通孔を貫通して前記エンドプレートに締結される導電性の拘束シャフトとを備えるバッテリモジュールに関する。 The present invention includes a plurality of battery cells to be stacked, a plurality of holders made of an insulating material sandwiched between the battery cells and butted against each other at a butting portion, and both ends of the battery cells and the holder in the stacking direction. The present invention relates to a battery module including a pair of end plates that are overlapped with each other and a conductive restraining shaft that is fastened to the end plate through a through hole formed in a butting portion of the holder.
複数の電池と非導電性材料で構成した複数の電池ホルダとを交互に積層して積層方向両端に一対のエンドプレートを重ね合わせ、電池ホルダに形成した貫通孔を貫通する導電性の拘束ボルトの両端を一対のエンドプレートに締結することで、電池、電池ホルダおよびエンドプレートを一体化して組電池を構成するものが、下記特許文献1により公知である。 A plurality of batteries and a plurality of battery holders made of a non-conductive material are alternately stacked, a pair of end plates are overlapped on both ends in the stacking direction, and conductive restraint bolts penetrating through holes formed in the battery holder Patent Document 1 below discloses a battery assembly in which a battery, a battery holder, and an end plate are integrated by fastening both ends to a pair of end plates.
ところで、かかるバッテリモジュールを構成するバッテリセルは充放電を行うと発熱して温度上昇し、充放電を停止すると温度低下するため、温度低下したときに空気中の水分がバッテリセルの表面に凝縮して結露水が発生する場合がある。また、バッテリセルを低温環境下で放置した場合にも結露水が発生する場合がある。この結露水がバッテリセルの表面からバッテリモジュールの金属部分に流れると、バッテリセルの端子がバッテリモジュールの金属部分を介して車体フレーム等に短絡する現象(液絡)が発生する場合がある。 By the way, the battery cells that make up such a battery module generate heat when charging / discharging and the temperature rises, and when charging / discharging stops, the temperature decreases, so that moisture in the air condenses on the surface of the battery cell when the temperature drops. Condensation water may be generated. Further, when the battery cell is left in a low temperature environment, condensed water may be generated. When the condensed water flows from the surface of the battery cell to the metal part of the battery module, a phenomenon (liquid junction) may occur in which the terminal of the battery cell is short-circuited to the vehicle body frame or the like via the metal part of the battery module.
上記従来のものは、導電性の拘束ボルトが非導電性の電池ホルダの貫通孔の内部を貫通しているが、バッテリセルに発生した結露水が隣接する電池ホルダの突き合わせ面間の隙間に浸入すると、バッテリセルの端子が拘束ボルトおよびエンドプレートを介して車体フレームに液絡する可能性があった。 In the above conventional one, the conductive restraint bolt penetrates the inside of the through hole of the non-conductive battery holder, but the condensed water generated in the battery cell enters the gap between the abutting surfaces of the adjacent battery holders. Then, there is a possibility that the terminal of the battery cell may have a liquid junction with the vehicle body frame through the restraint bolt and the end plate.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、バッテリモジュールの拘束シャフトを介して液絡が発生するのを未然に防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to prevent a liquid junction from being generated through a constraining shaft of a battery module.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、積層される複数のバッテリセルと、前記バッテリセル間に挟持されて突き合わせ部で相互に突き合わされる絶縁性材料よりなる複数のホルダと、前記バッテリセルおよび前記ホルダの積層方向両端に重ね合わされる一対のエンドプレートと、前記ホルダの突き合わせ部に形成した貫通孔を貫通して該エンドプレートに締結される導電性の拘束シャフトとを備えるバッテリモジュールにおいて、前記拘束シャフトは防水構造部により防水されることを特徴とするバッテリモジュールが提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a plurality of battery cells to be stacked and an insulating material sandwiched between the battery cells and abutted against each other at a butting portion are provided. A plurality of holders, a pair of end plates overlaid at both ends of the battery cell and the stacking direction of the holders, and conductive restraints that are fastened to the end plates through through holes formed in the butted portions of the holders A battery module including a shaft is proposed, wherein the restraining shaft is waterproofed by a waterproof structure.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記防水構造部は、一方の前記ホルダの前記突き合わせ部の突き合わせ面から突出して前記拘束シャフトの外周面を覆う覆い部を備え、前記覆い部は他方の前記ホルダの前記突き合わせ部の突き合わせ面に開口する貫前記貫通孔の内部に嵌合することを特徴とするバッテリモジュールが提案される。 According to the invention described in claim 2, in addition to the configuration of claim 1, the waterproof structure portion projects from the abutting surface of the abutting portion of one of the holders and covers the outer peripheral surface of the constraining shaft. There is proposed a battery module including a cover portion, and the cover portion is fitted into the through-hole opened in the butting surface of the butting portion of the other holder.
また請求項3に記載された発明によれば、請求項2の構成に加えて、前記覆い部は先端側に向かって先細りにテーパーすることを特徴とするバッテリモジュールが提案される。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, a battery module is proposed in which the cover portion is tapered toward the front end side.
また請求項4に記載された発明によれば、請求項3の構成に加えて、前記覆い部は絶縁性材料よりなる弾性体で構成されており、前記覆い部の基端部の直径は該基端部が嵌合する前記貫通孔の直径よりも大きく、前記基端部が径方向外側に膨出して生じる膨出部が相互に対向する二つの前記突き合わせ面間に挟まれることを特徴とするバッテリモジュールが提案される。
According to the invention described in claim 4, in addition to the structure of
また請求項5に記載された発明によれば、請求項4の構成に加えて、前記膨出部の径方向外端は前記突き合わせ面の外縁から外側に突出することを特徴とするバッテリモジュールが提案される。 According to the invention described in claim 5, in addition to the configuration of claim 4, the battery module is characterized in that the radially outer end of the bulging portion protrudes outward from the outer edge of the abutting surface. Proposed.
また請求項6に記載された発明によれば、請求項3〜請求項5の何れか1項の構成に加えて、前記覆い部は前記ホルダの積層方向一方の面に設けられており、前記拘束シャフトは頭部および軸部を有するボルトからなり、前記軸部は前記ホルダの積層方向他方の面から挿入されることを特徴とするバッテリモジュールが提案される。
According to the invention described in claim 6, in addition to the configuration of any one of
また請求項7に記載された発明によれば、請求項2〜請求項6の何れか1項の構成に加えて、前記突き合わせ面の積層方向位置は該突き合わせ面に対向する前記バッテリセルの側面に臨むことを特徴とするバッテリモジュールが提案される。 According to the invention described in claim 7, in addition to the configuration of any one of claims 2 to 6, the position of the butting surface in the stacking direction is the side surface of the battery cell facing the butting surface. A battery module is proposed which is characterized by facing the above.
尚、実施の形態の第1貫通孔12eおよび第2貫通孔12fは本発明の貫通孔に対応し、実施の形態のボルト14は本発明の拘束シャフトに対応する。
The first through
請求項1の構成によれば、複数のバッテリセルおよび絶縁性材料よりなる複数のホルダを交互に積層したものの両端に一対のエンドプレートを重ね合わせ、エンドプレートおよびホルダの突き合わせ部に形成した貫通孔を貫通する導電性の拘束シャフトをエンドプレートに締結することで、バッテリモジュールが組み立てられる。拘束シャフトは防水構造部により防水されるので、バッテリセルの表面に発生した結露水を防水構造部で遮って拘束シャフトに達するのを阻止し、結露水により拘束シャフトを介して液絡が発生するのを未然に防止することができる。 According to the configuration of claim 1, a plurality of battery cells and a plurality of holders made of an insulating material are alternately stacked, and a pair of end plates are overlapped on both ends, and a through-hole formed in a butt portion of the end plate and the holder The battery module is assembled by fastening the conductive constraining shaft passing through the end plate. Since the constraining shaft is waterproofed by the waterproof structure, the condensed water generated on the surface of the battery cell is blocked by the waterproof structure to prevent it from reaching the constraining shaft, and a liquid junction is generated via the constraining shaft due to the dew condensation water. Can be prevented beforehand.
また請求項2の構成によれば、防水構造部は、一方のホルダの突き合わせ部の突き合わせ面から突出して拘束シャフトの外周面を覆う覆い部を備え、覆い部は他方のホルダの突き合わせ部の突き合わせ面に開口する貫通孔の内部に嵌合するので、覆い部および貫通孔でラビリンスを構成して結露水が流入し難くすることで、拘束シャフトの防水性を確保することができる。 Moreover, according to the structure of Claim 2, the waterproof structure part is provided with the cover part which protrudes from the butt | matching surface of the butt | matching part of one holder, and covers the outer peripheral surface of a restraint shaft, and a cover part butt | matches the butt | matching part of the other holder Since it fits in the inside of the through-hole opened to a surface, the waterproofness of a restraint shaft is securable by comprising a labyrinth with a cover part and a through-hole, and making it hard to flow in condensed water.
また請求項3の構成によれば、覆い部は先端側に向かって先細りにテーパーするので、覆い部が貫通孔に容易に嵌合可能になってバッテリモジュールの組立性が向上する。 According to the third aspect of the present invention, since the cover portion is tapered toward the front end side, the cover portion can be easily fitted into the through hole, and the assemblability of the battery module is improved.
また請求項4の構成によれば、覆い部は絶縁性材料よりなる弾性体で構成されており、覆い部の基端部の直径は該基端部が嵌合する貫通孔の直径よりも大きいため、貫通孔に覆い部が嵌合したときに、覆い部の基端部が径方向外側に膨出して膨出部が形成され、膨出部が相互に対向する二つの突き合わせ面間に挟まれてシール効果を発揮することで、拘束シャフトの防水性が更に高められる。 According to the configuration of claim 4, the cover portion is made of an elastic body made of an insulating material, and the diameter of the base end portion of the cover portion is larger than the diameter of the through hole into which the base end portion is fitted. Therefore, when the cover portion is fitted into the through hole, the base end portion of the cover portion bulges radially outward to form a bulge portion, and the bulge portion is sandwiched between two facing surfaces facing each other. By exhibiting the sealing effect, the waterproof property of the restraint shaft is further enhanced.
また請求項5の構成によれば、覆い部の膨出部の径方向外端は突き合わせ面の外縁から外側に突出するので、膨出部によるシール効果を更に高めることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the radially outer end of the bulging portion of the cover portion protrudes outward from the outer edge of the abutting surface, the sealing effect by the bulging portion can be further enhanced.
また請求項6の構成によれば、突き合わせ部の覆い部はホルダの積層方向一方の面に設けられており、頭部および軸部を有するボルトよりなる拘束シャフトの軸部はホルダの積層方向他方の面から挿入されるので、ボルトの軸部の先端が先細りにテーパーした覆い部の先端に当たって傷つけるのを防止することができる。 According to the configuration of claim 6, the cover portion of the butting portion is provided on one surface in the stacking direction of the holder, and the shaft portion of the constraining shaft including the bolt having the head portion and the shaft portion is the other in the stacking direction of the holder. Therefore, it is possible to prevent the tip end of the bolt shaft portion from hitting the tip end of the tapered taper and damaging it.
また請求項7の構成によれば、ホルダの突き合わせ部の突き合わせ面の積層方向位置は、突き合わせ面に対向するバッテリセルの側面に臨むので、結露水が大量に発生し易いバッテリセルの主面から突き合わせ面をできるだけ遠ざけることで、拘束シャフトの防水性を更に高めることができる。 Moreover, according to the structure of Claim 7, since the stacking direction position of the butting surface of the butting portion of the holder faces the side surface of the battery cell facing the butting surface, from the main surface of the battery cell in which a large amount of condensed water is likely to occur. By keeping the abutting surface as far as possible, the waterproof property of the restraint shaft can be further enhanced.
以下、図1〜図4に基づいて本発明の第1の実施の形態を説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1および図2に示すように、電気自動車やハイブリッド自動車の電源装置として使用されるバッテリモジュールMは、積層方向に積層された所定個数(実施の形態では12個)のバッテリセル11…を備える。各バッテリセル11は直方体状に形成され、相互に対向する一対の主面11a,11aと、主面11a,11aに対して直交して相互に対向する一対の側面11b,11bと、主面11a,11aおよび側面11b,11bに対して直交して相互に対向する頂面11cおよび底面11dとを備えており、頂面11cには正負の電極11e,11eが設けられる。
As shown in FIGS. 1 and 2, a battery module M used as a power supply device for an electric vehicle or a hybrid vehicle includes a predetermined number (12 in the embodiment) of
12個のバッテリセル11…の主面11a…と、絶縁性を有する合成樹脂で構成された13個の四角い板状のホルダ12…とが交互に重ね合わされ、積層方向両端の2個のホルダ12,12の外面に導電性を有する金属で構成された一対のエンドプレート13,13が重ね合わされる。この状態で、一対のエンドプレート13,13の四隅のボルト孔13a…と、各ホルダ12の四隅に突設された突き合わせ部12a…とを、導電性を有する金属で構成された4本のボルト14…が積層方向に貫通する。そして各ボルト14の頭部14aが一方のエンドプレート13の外面に当接した状態で、軸部14bの先端の雌ねじに螺合するナット15が他方のエンドプレート13の外面に当接することで、エンドプレート13,13、バッテリセル11…およびホルダ12…が積層方向に締めつけられる。
The
図3および図4から明らかなように、12個のホルダ12…のうち、積層方向両端に位置する2個のホルダ12,12の突き合わせ部12aの形状は積層方向内側の10個のホルダ12…の突き合わせ部12a…の形状と若干異なるため、後者のホルダ12…の突き合わせ部12a…の構造を代表として説明する。
3 and 4, the shape of the butted
各突き合わせ部12aは、隣接する突き合わせ部12aに接触する一対の突き合わせ面12b,12cを備えており、一方の突き合わせ面12bから先細にテーパーする裁頭円錐状の覆い部12dが突出する。突き合わせ部12aはボルト14が貫通する第1貫通孔12eおよび第2貫通孔12fを備えており、覆い部12dの内部へと延びる第1貫通孔12eはボルト14の軸部14bの直径に略等しい一定直径を有するが、第2貫通孔12fはボルト14の軸部14bの直径よりも大径であり、かつ他方の突き合わせ面12cから内側に向かって先細にテーパーしている。覆い部12dの外周面と第2貫通孔12fの内周面とは相互に密着するように同一形状となっている。
Each abutting
突き合わせ面12b,12cの積層方向位置は、バッテリセル11の側面12bの積層方向中央位置C(図4(A)参照)に概ね対応している。つまり、突き合わせ面12b,12cの位置はバッテリセル11の主面11a,11aから最も遠い位置に設定されている。
The positions in the stacking direction of the butted
尚、両端に位置する2個のホルダ12,12のうち、ナット15側のホルダ12の各突き合わせ部12aは第2貫通孔12fを備えておらず、ボルト14の頭部14a側のホルダ12の各突き合わせ部12a(詳細は不図示)は覆い部12dを備えていない点で、他の突き合わせ部12a…と形状が若干異なっている。
Of the two
次に、上記構成を備えた本発明の第1の実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the first embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
図4に示すように、エンドプレート13,13、バッテリセル11…およびホルダ12…を積層するとき、隣接する2個のホルダ12,12の突き合わせ部12a,12のうち、一方の突き合わせ部12aの覆い部12dが他方の突き合わせ部12aの第2貫通孔12fに嵌合することで、隣接する2個のホルダ12,12どうしが相互に位置決めされる。その結果、12個のホルダ12…の第1貫通孔12e…が直列に接続され、その内部を4本のボルト14…が貫通することが可能となる。この状態で、隣接する2個の突き合わせ部12a,12aの突き合わせ面12b,12cどうしが密着するとともに、その突き合わせ面12b,12cの外縁とボルト14の軸部14bの外周面との間に、覆い部12dの外周面および第2貫通孔12fの内周面の接触面で構成された距離の長いラビリンスが形成される。
As shown in FIG. 4, when the
バッテリセル11…の表面に空気中の水分が凝結して結露水が発生し、その結露水が流れて突き合わせ面12b,12cの外縁に達しても、その結露水は前記ラビリンスに阻止されてボルト14の軸部14bの外周面に達することができず、バッテリセル11…の電極11e…が結露水、ボルト14…およびエンドプレート13,13を介して車体フレーム等に液絡するのを未然に防止することができる。
Even if moisture in the air condenses on the surface of the
また突き合わせ部12aの覆い部12dは先端に向かって先細にテーパーしているため、その先端を第2貫通孔12fに挿入する作業が容易になり、バッテリモジュールMの組立性が向上する。また突き合わせ部12a,12aの突き合わせ面12b,12cの積層方向位置は、バッテリセル11の側面11bの積層方向中央位置C(図4(A)参照)に概ね対応しているので、結露水が大量に発生し易い大面積のバッテリセル11の主面11a,11aから突き合わせ面12b,12cをできるだけ遠ざけることで、ボルト14の防水性を更に高めることができる。
Further, since the
次に、図5に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第2の実施の形態は、ホルダ12の突き合わせ部12aの覆い部12dをゴム等の弾性体で構成し、突き合わせ部12aの突き合わせ面12bに接着等で結合したものである。覆い部12dの基端の直径D1は、それが嵌合する第2貫通孔12fの突き合わせ面12cへの開口端の直径D2よりも若干大きく設定されている。
In the second embodiment, the
その結果、覆い部12dを第2貫通孔12fに嵌合させてボルト14で締結すると、覆い部12dの基端部は第2貫通孔12fに完全に嵌合することができず、弾性変形により環状の膨出部12gとなって径方向外側にはみ出し、隣接する2突き合わせ部12a,12aの突き合わせ面12b,12c間に挟まれる。弾性を有するゴムよりなる環状の膨出部12gはOリングのようなシール部材として機能するため、突き合わせ面12b,12c間の隙間を効果的にシールして結露水がボルト14の軸部14bの表面に達するのを一層確実に防止することができる。このとき、図5(A)の円内に拡大して示すように、膨出部12gの先端の少なくとも一部を突き合わせ面12b,12cの外縁よりも外側に突出させることで、シール効果が向上する。
As a result, when the
以上のように、第2の実施の形態によれば、覆い部12dの膨出部12gと、覆い部12dの外周面および第2貫通孔12fの内周面間に形成されるラビリンスとの相乗効果で、液絡の発生を更に確実に防止することができる。
As described above, according to the second embodiment, synergy between the bulging
次に、図6に基づいて本発明の第3の実施の形態を説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第1の実施の形態では、ボルト14の軸部14bが各ホルダ12を第1貫通孔12e側から第2貫通孔12f側に貫通しているが、第3の実施の形態は、ボルト14の挿入方向を逆にし、第2貫通孔12f側から第1貫通孔12e側に挿入するものである。
In the first embodiment, the
第1の実施の形態では、ボルト14の軸部14bの先端を第1貫通孔12eに挿入するとき、その先端が覆い部12dの先端の薄肉部分に衝突して傷つける可能性があるが、第3の実施の形態によれば、そのような懸念がないためにボルト14の挿入作業が容易になって組付性が向上する。また、薄肉部分が傷つけられる虞が小さいため、覆い部12dの防水性が低下することを防止できる。
In the first embodiment, when the tip of the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、防水構造部の構造は実施の形態に限定されず、拘束シャフト自体を合成樹脂等の絶縁性被膜で覆って電気的に絶縁するものであっても良い。 For example, the structure of the waterproof structure is not limited to the embodiment, and the restraint shaft itself may be covered with an insulating film such as a synthetic resin to be electrically insulated.
また本発明の拘束シャフトは実施の形態のボルト14に限定されず、両端に雌ねじを形成した棒状部材等であっても良い。 Moreover, the restraint shaft of this invention is not limited to the volt | bolt 14 of embodiment, The rod-shaped member etc. which formed the internal thread in the both ends may be sufficient.
11 バッテリセル
11b 側面
12 ホルダ
12a 突き合わせ部
12b 突き合わせ面
12c 突き合わせ面
12d 覆い部
12e 第1貫通孔(貫通孔)
12f 第2貫通孔(貫通孔)
12g 膨出部
13 エンドプレート
14 ボルト(拘束シャフト)
14a 頭部
14b 軸部
D1 覆い部の基端部の直径
D2 貫通孔の直径
11
12f Second through hole (through hole)
Claims (7)
前記拘束シャフト(14)は防水構造部により防水されることを特徴とするバッテリモジュール。 A plurality of battery cells (11) to be stacked, a plurality of holders (12) made of an insulating material sandwiched between the battery cells (11) and abutted against each other at a butting portion (12a), and the battery cells (11) and a pair of end plates (13) superimposed on both ends in the stacking direction of the holder (12), and through holes (12e, 12f) formed in the butted portion (12a) of the holder (12). A battery module comprising a conductive constraining shaft (14) fastened to the end plate (13).
The battery module, wherein the constraining shaft (14) is waterproofed by a waterproof structure.
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