JP2014086141A

JP2014086141A - 電池パックの組立治具

Info

Publication number: JP2014086141A
Application number: JP2012231528A
Authority: JP
Inventors: Atsunori Hattori; 篤典服部; Yuya Fukakusa; 雄哉深草
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2014-05-12

Abstract

【課題】電池パックの組立治具のクランプ部材を、リブ形状の異なるエンドプレートにフレキシブルに対応させる。
【解決手段】電池パックの組立治具に含まれる、積層された複数の単位電池をエンドプレートで挟持したスタックアッシーを挟圧保持するためのクランプ機構は、エンドプレートの凹凸に応じた爪でエンドプレートをクランプするクランプ部材を備える。クランプ部材の爪は、突出方向に可動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池パックの組立治具の技術に関する。

一または複数の単電池で構成される単位電池を複数個積層したスタック構造の電池パックが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。このような電池パックの組立作業には、組立治具が多く利用されている。図３は、従来の電池パックの組立治具に含まれるクランプ機構を示す説明図である。従来の電池パックの組立治具は、図３に示すように、積層された複数個の単位電池２１がエンドプレート２２で挟持されたスタックアッシー２０を、両端のエンドプレート２２側からエンドプレート２２に当接されるクランプ部材１０Ｒを介して挟圧保持するクランプ機構１００を備えている。このクランプ機構１０は、例えば、組立作業者がスタックアッシー２０の下面にロアケース（不図示）等の他の部品を取り付けるような場合において、スタックアッシー２０の下面側が容易に視認できるようにスタックアッシー２０の上下をひっくり返す等の作業を容易にするために利用される。

特開２００２−３４３３２４号公報特開２０１２−００３８６９号公報

図４および図５は、従来のクランプ機構の課題を示す説明図である。新しい電池パックを開発すると、それに応じて新規なエンドプレートが発生し、エンドプレートの構造が異なる複数種類の電池パックが存在する場合がある。この場合において、異なる構造のエンドプレート毎に異なるクランプ部材を用意するのは、製造コストの点で望ましいものではない。そこで、存在する複数種類のエンドプレートの構造に対応すべく、例えば、図３に示すクランプ部材Ｒ１のように、クランプ部材の共用化が図られている。このクランプ部材Ｒ１は、クランプするリブの構造が異なる（１）〜（４）の４種類のエンドプレートに対応するように共用化が図られた構造のクランプ爪を有している。これに対して、例えば、新規構造のエンドプレート（５）が発生した場合、まず、従来のクランプ部材Ｒ１の利用が可能であるか否かを検討する。そして、図５（Ａ）に示すように、従来のクランプ部材Ｒ１ではクランプ爪が干渉するリブがある場合には、図５（Ｂ）および図４に示すように、（１）〜（５）の５種類のエンドプレートに対応するように、さらに、共用化を図ったクランプ爪を有するクランプ部材Ｒ２を開発することになる。従って、従来の電池パックの組立治具では、新規エンドプレートが発生すると、その都度共用化を考慮したクランプ爪の検討を要し、その形状によっては、さらに共用化を図ったクランプ爪を有するクランプ部材の新設を要する、という課題があった。また、その他、従来の電池パックの組立治具では、その小型化や、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等が望まれていた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、積層された複数の単位電池をエンドプレートで挟持したスタックアッシーを挟圧保持するためのクランプ機構を含む電池パックの組立治具が提供される。この電池パックの組立治具のクランプ機構は、前記エンドプレートの凹凸に応じた爪で前記エンドプレートをクランプするクランプ部材を備え、前記爪は、突出方向に可動する。この携帯の電池パックの組立治具によれば、エンドプレートの凹凸形状が変更されたとしても、凹凸形状に応じて爪が可動するので、同一のクランプ部材で異なる凹凸形状のエンドプレートをクランプすることが可能であり、クランプ部材の新設が不要となる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電池パックの組立治具、や電池パックの組立治具用クランプ部材等の種々の形態で実現することが可能である。

本発明の実施形態としての電池パックの組立装置のクランプ機構に用いられるクランプ部材を示す説明図である。クランプ部材でエンドプレートをクランプする状態を示す説明図である。従来の電池パックの組立治具に含まれるクランプ機構を示す説明図である。従来のクランプ機構の課題を示す説明図である。従来のクランプ機構の課題を示す説明図である。

図１は、本発明の一実施形態としての電池パックの組立装置のクランプ機構に用いられるクランプ部材を示す説明図である。図１（Ａ）は概略斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ方向から見た概略正面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）のＢ−Ｂ切断面を示す概略断面図である。

クランプ部材１０は、幅Ｌｗ［ｍｍ］、高さＬｈ［ｍｍ］、奥行きＬｄ［ｍｍ］の略直方体の本体１２を備えている。なお、図の例では、Ｌｗ＝１１６，Ｌｈ＝７５，Ｌｄ＝４０に設定されている。本体１２の正面１２ｓ、すなわち、エンドプレートに当接させる側の面（図３参照）には、正面１２ｓ上に開口部１４ｏを有する複数（Ｎ個）の筒部１４が間隔Ｈ［ｍｍ］で形成されており、各筒部１４には長さＺ［ｍｍ］のピン１６が設けられている。なお、図の例では、Ｎ＝３９，Ｈ＝５．５，Ｚ＝３０に設定されている。また、ピン１６と筒部１４の底面１４ｂとの間にはバネ１８が設けられている。これにより、ピン１６は、その先端にピンの長さ方向に沿って加わる力Ｆ（図１（Ｃ）参照）に応じて、筒部１４の壁面に沿って移動可能である。

なお、ピン１６は、径がφＪ［ｍｍ］で長さがＹ［ｍｍ］の根元部（「ロッド部」とも呼ぶ）１６ｂと径がφＤ［ｍｍ］（＜φＪ）で長さがＸ［ｍｍ］の先部（「ストローク部」とも呼ぶ）１６ｔとで構成されている。なお、図の例では、Ｊ＝８，Ｙ＝１０，Ｄ＝４，Ｘ＝２０に設定されている。また、筒部１４の開口部１４ｏには、開口部１４ｏの径がピン１６の先部１６ｔの径（φＤ）よりも大きく根元部１６ｂの径（φＪ）よりも小さくなるように、幅ｗｈ［ｍｍ］のオーバーハング部１５が設けられている。なお、図の例では、ｗｈ＝１に設定されている。これにより、筒部１４からのピン１６の飛び出しを防止する。

図２は、クランプ部材でエンドプレートをクランプする状態を示す説明図である。上記したように、複数のピン１６が筒部１４の側面に沿って可動するので、エンドプレート２２にクランプ部材１０の正面１２側を当接させた場合、各ピン１６の先端の位置がリブ２２ｒの形状に応じて変化する。具体的には、リブ２２ｒとリブ２２ｒとの間の凹部に対応するピン、例えば、図２（Ｂ）のピン１６Ａは、凹部の底面に接触しつつ凹部に圧されて、その先端の位置が変化する。また、リブ２２ｒに対応するピン、例えば、図２（Ｂ）のピン１６Ｂは、リブ２２ｒの上面に接触しつつリブ２２ｒに圧されて、その先端の位置が変化する。以上のように、クランプ部材１０をエンドプレート２２に当接させた場合、リブ２２ｒの形状による凹凸に応じて各ピン１６の先端の位置が変化して、リブ２２ｒを掴むことが可能となり、クランプ部材１０によってエンドプレート２２をクランプすることができる。従って、このクランプ部材１０では、リブ形状の異なるエンドプレートに対してもフレキシブルに対応してクランプさせることができる。これにより、従来のように、新規エンドプレートが発生する毎に新たなクランプ部材を新設するのに要していた工数を不要とし、製造コストの低減を図ることが可能である。また、省資源化や、製造の容易化、使い勝手の向上を図ることが可能である。

なお、ピン１６の先部１６ｔの径（φＪ）は、想定される最大荷重Ｗ［Ｎ］によって図１（Ｃ）のＰ点における断面内曲げ応力度σ［Ｎ／ｍｍ²］がピン１６に用いられる材料の引張り強度ｓ［Ｎ／ｍｍ²］より低くなるように、具体的には、下式（１）を満たすように設定される。
σ＝｛（Ｗ＊Ｘ）／（π／４＊Ｄ⁴）｝＊（Ｄ／２）＜ｓ …（１）
例えば、Ｗ＝３９２、ｓ＝２２９（ピン１６の材料はアルミを想定）として、本例のようにＪ＝４とした場合、断面内曲げ応力度σは、
σ＝｛（３９２＊２０）／（π／４＊２０⁴）｝＊（２０／２）＝７８
となり、断面内曲げ応力度σが引張り強度ｓｐより小さくなって、（１）式を満たす。これにより、ピン１６の強度は問題がないと判断でき、ピン１６の先部１６ｔの径（φＪ）はＪ＝４と設定される。

また、筒部１４の間の厚み（ピン１６の根元部１６ｂの間隔に相当する）Ｈは、図１（Ｃ）のＰ点におけるせん断応力およびＱ点におけるせん断応力が、それぞれ、クランプ部材１０の本体１２に用いられる材料の引張り強度ｓｃの１／２よりも小さくなるように、具体的には、（２）式および（３）式の両方を満たすように設定される。なお、引張り強度ｓｃに乗じている値１／２は、マージンを考慮した係数である。ただし、この係数の値は、１／２に限定されるものではなく、０より大きく１より小さい値に適宜設定される。
Ｗ＊（Ｚ／Ｘ）／Ｈ＊Ｊ＜ｓｃ／２
｛Ｗ＊（Ｚ／Ｘ）／Ｊ｝＊２／ｓｃ＜Ｈ …（２）
Ｗ＊（Ｘ／Ｙ）／Ｈ＊Ｊ＜ｓｃ／２
｛Ｗ＊（Ｘ／Ｙ）／Ｊ｝＊２／ｓｃ＜Ｈ …（３）
例えば、ｓｃ＝３９（クランプ部材１０の本体１２の材料はＡＢＳ樹脂を想定）とすると、（２）式より、
Ｈ＞｛３９２＊（３０／２０）／８｝＊２／３９＝３．８
が得られ、（３）式より、
Ｈ＞｛３９２＊（２０／１０）／８｝＊２／３９＝５
が得られる。
従って、筒部１４の間の厚みＨは、最低でも５ｍｍより大きいことが要求される。本例のように、Ｈ＝５．５の場合には、５ｍｍより大きいため、その強度は問題ないと判断され、筒部１４の間の厚みＨはＨ＝５．５と設定される。

また、筒部１４の開口部１４ｏの深さＴｏ［ｍｍ］を除く部分の深さ（単に「筒部の深さ」と呼ぶ）Ｔｐ［ｍｍ］は、ピン１６の先部１６ｔの長さＸ（本例では２０［ｍｍ］）と根元部１６ｂの長さＹ（本例では１０［ｍｍ］）の和、すなわち、ピン１６の長さＺ（本例では３０［ｍｍ］）に、マージンを５［ｍｍ］とって３５［ｍｍ］に設定されている。なお、マージンは、この値に限定されるものではなく、ピンの長さに応じて適宜設定される。

本発明は、上述の実施形態や参考形態、実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…クランプ部材
１２…本体
１２ｓ…正面
１４…筒部
１４ｂ…底面
１４ｏ…開口部
１５…オーバーハング部
１６…ピン
１６ｂ…根元部（ロッド部）
１６ｔ…先部（ストローク部）
１８…バネ
２２…エンドプレート
２２ｒ…リブ

Claims

積層された複数の単位電池をエンドプレートで挟持したスタックアッシーを挟圧保持するためのクランプ機構を含む電池パックの組立治具において、
前記クランプ機構は、前記エンドプレートの凹凸に応じた爪で前記エンドプレートをクランプするクランプ部材を備え、
前記爪は、突出方向に可動する
ことを特徴とする電池パックの組立装置。