JP2014229460A - 電池保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数個横並びに配置される電池を電池の側面で保持するホルダがプレス成形品の金属板の積層体からなる場合であっても、電池保持用爪の破損を抑制でき、電池の冷却性上で有利な、電池保持装置を提供する。
【解決手段】ホルダが金属板３１を複数枚積層することで構成されており、各金属板３１が互いに異なる２種類の金属材料からなる第１、第２の金属板要素３２，３３を備える。そのため、第１の金属板要素３２を熱伝導率の比較的高いアルミニウム製等にし、第２の金属板要素３３をバネ性の比較的高い鉄製またはバネ鋼製等にすることにより、熱伝導率とバネ性の２つの効果を得ることができる。その結果、ホルダの電池保持用爪の破損を抑制でき、電池の冷却性上で有利である。
【選択図】図９

Description

本発明は、複数個横並びに配置される電池を電池の側面で保持するホルダが、プレス成形品の金属板の積層体からなる、電池保持装置に関する。

特開２０１２−２４８４９８号公報は、複数個横並びに並べて配置される円筒型電池を、金属ホルダにて電池の側面で保持する電池保持装置であって、電池の側面とホルダの電池対向面との間の隙間に樹脂が充填されている電池保持装置を開示している。

しかし、上記公報開示の電池保持装置では、電池の側面とホルダの電池対向面との間の隙間が樹脂で充填されているため、電池の冷却性上で改善の余地がある。

上記の問題点を解決する技術として、本出願人の出願である特願２０１３−０８１０４８号の技術がある。この技術は、複数個横並びに配置される電池を電池の側面で保持するホルダが、プレス成形品の金属板の積層体で構成されており、各金属板に形成される電池保持用爪にて荷重をかけて電池を保持する技術である。この技術によれば、電池からの熱がホルダに伝わりやすくなり、電池の冷却性上で有利である。

しかし、各金属板がアルミニウム製の場合、熱伝導率は比較的高いため電池の冷却性上有利であるが、バネ性が比較的低いため電池保持用爪が折れるおそれがある。また、各金属板が鉄製またはバネ鋼製の場合、バネ性は比較的高いため電池保持用爪が折れるおそれは無いが、熱伝導率が比較的低いため電池の冷却性上では不利である。

特開２０１２−２４８４９８号公報

本発明の目的は、複数個横並びに配置される電池を電池の側面で保持するホルダがプレス成形品の金属板の積層体からなる場合であっても、電池保持用爪の破損を抑制でき、電池の冷却性上で有利な、電池保持装置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） 複数個横並びに配置される電池と、
前記電池を該電池の側面で保持するホルダと、
を有し、前記ホルダが、前記電池が挿入される電池挿入用孔と該電池挿入用孔に挿入される前記電池の側面に当接する電池保持用爪とを備えるプレス成形品の金属板を、複数枚積層することで構成されている、電池保持装置であって、
複数枚積層される前記金属板の各金属板は、互いに異なる２種類の金属材料からなる第１、第２の金属板要素を備える、電池保持装置。
（２） 前記第１、第２の金属板要素は互いに固定されている、（１）記載の電池保持装置。
（３） 前記金属板は、前記第１、第２の金属板要素で構成されるクラッド材で構成されている、（１）または（２）記載の電池保持装置。

上記（１）の電池保持装置によれば、ホルダが金属板を複数枚積層することで構成されており、各金属板が互いに異なる２種類の金属材料からなる第１、第２の金属板要素を備えるため、第１の金属板要素を熱伝導率の比較的高いアルミニウム製等にし、第２の金属板要素をバネ性の比較的高い鉄製またはバネ鋼製等にすることにより、熱伝導率とバネ性の２つの効果を得ることができる。その結果、電池保持用爪の破損を抑制でき、電池の冷却性上で有利である。

上記（２）の電池保持装置によれば、第１、第２の金属板要素が互いに固定されているため、確実に上記（１）で得られる効果を得ることができる。

上記（３）の電池保持装置によれば、金属板が第１、第２の金属板要素で構成されるクラッド材で構成されているため、上記（１）で得られる効果を良好に得ることができる。

本発明実施例の電池保持装置の斜視図である。 本発明実施例の電池保持装置における、ホルダの金属板の斜視図である。 本発明実施例の電池保持装置における、ホルダの金属板の平面図である。 本発明実施例の電池保持装置における電池の斜視図である。 本発明実施例の電池保持装置における、ホルダと電池との部分拡大断面図である。 本発明実施例の電池保持装置における、ホルダの金属板の成形機の模式図である。なお、金属板の成形機に予めセットされる電池をガイドにして金属板を複数枚積層する場合を示している。 本発明実施例の電池保持装置における、電池をガイドにして金属板を複数枚積層する場合の模式工程図である。 本発明実施例の電池保持装置における、互いに隣り合う２枚の金属板の一方の一部を互いに隣り合う２枚の金属板の他方側に折り曲げて該他方に固定する方法を示す、部分概略図である。 本発明実施例の電池保持装置の、金属板の模式拡大側面図である。

以下に、本発明実施例の電池保持装置を、図面を参照して説明する。なお、図中、ＵＰは上方を示す。
本発明実施例の電池保持装置１０は、図１に示すように、複数個横並びに配置される電池２０と、電池２０を保持するホルダ３０と、を有する。

電池２０は、たとえば自動車に搭載される電池である。電池２０は、リチウムイオン電池であり、円筒型電池である。ただし、電池２０は、リチウムイオン電池に限定されるものではなく、ニッケル水素電池等であってもよい。また、電池２０は、円筒型電池に限定されるものではなく、角型電池であってもよい。以下、本発明実施例及び図示例では、電池２０が円筒型電池である場合を説明する。
互いに横並びに配置される電池２０同士は、一方の電池２０が他方の電池２０の熱の影響を受けることを抑制するために、互いに間隔をおいて配置されている。

電池２０は、図４に示すように、正極端子２０ａと負極端子２０ｂとを備える。正極端子２０ａは、電池２０の上面に設けられている。負極端子２０ｂは、電池２０の上面以外の部分に設けられておりたとえば電池２０の下面に設けられる。電池２０は、電池２０の絶縁性能を確保するために、正極端子２０ａと負極端子２０ｂとなる部分を除いて図示略の絶縁フィルムなどの保護フィルムで保護されていることが望ましい。

ホルダ３０は、金属製であり、金属はたとえばアルミニウム、銅、鉄等である。ホルダ３０は、図５に示すように、電池２０を電池２０の側面２１のみで保持する。なお、「電池２０の側面２１」とは、電池２０の端子２０ａ、２０ｂが設けられる面（上下面）と直交する面であり、円筒型電池２０の軸方向に延びる面である。

ホルダ３０は、図１に示すように、金属板３１を複数枚積層することで構成されている。各金属板３１の厚みは、円筒型電池２０の軸方向長さに比べて著しく小であり、たとえば、円筒型電池２０の軸方向長さが６５ｍｍであるのに対して金属板３１の厚みは０．３ｍｍ〜１．５ｍｍである。複数枚の金属板３１は、電池２０の軸方向（上下方向）に積層されている。複数枚の金属板３１により、ホルダ３０にて電池２０を電池２０の軸方向の全域（略全域を含む）にわたって保持できるようになっている。

各金属板３１は、図２、図３に示すように、電池２０が挿入される電池挿入用孔３１ａと、電池挿入用孔３１ａに挿入される電池２０の側面２１に当接する電池保持用爪３１ｂと、を備える。

電池挿入用孔３１ａは、電池保持装置１０の電池２０の個数と同数設けられており、各金属板３１は電池保持装置１０の全ての電池２０を保持可能となっている。電池挿入用孔３１ａの形状は、電池２０の外形と同様の円形であってもよく、三角形以上の多角形形状であってもよい。電池挿入用孔３１ａは、格子状に設けられていてもよいが、電池保持装置１０の省スペース化のために隣り合う２列が千鳥足状となるように設けられていることが望ましい。

電池保持用爪３１ｂは、電池挿入用孔３１ａの縁部に設けられている。電池保持用爪３１ｂは、１つの電池挿入用孔３１ａに少なくとも１個設けられている。電池保持用爪３１ｂが１つの電池挿入用孔３１ａに複数設けられる場合、各電池保持用爪３１ｂは、電池２０の電池挿入用孔３１ａ内での片寄りを抑制するために、互いに等間隔に設けられることが望ましい。電池保持用爪３１ｂは、電池挿入用孔３１ａの縁部から、電池挿入用孔３１ａ内に進入する方向かつ金属板３１の面内方向と異なる方向に、傾斜して延びている。電池保持用爪３１ｂが傾斜して延びているため、電池保持用爪３１ｂは比較的容易に弾性変形可能となっており、電池挿入用孔３１ａに挿入される電池２０の径の公差を吸収できるようになっている。

各金属板３１は、図９に示すように、互いに異なる２種類の金属材料からなる第１、第２の金属板要素３２，３３で構成されている。第１、第２の金属板要素３２，３３は、ホルダ３０を構成する金属板３１の積層方向（上下方向）に層状に配置されており、互いに固定されている。

第１、第２の金属板要素３２，３３の境界面には、第１、第２の金属板要素３２，３３を構成するそれぞれの金属材料の合金層が存在していてもよく、存在していなくてもよい。第１、第２の金属板要素３２，３３の境界面に合金層が存在しない場合、第１、第２の金属板要素３２，３３同士の固定は、たとえば、カシメ、接着剤等を用いて行なわれる。第１、第２の金属板要素３２，３３の境界面に合金層が存在する場合、第１、第２の金属板要素３２，３３の境界面は金属結合により結合状態が非常に強くなっている状態（剥離を想定しなくてよい状態）にあり、金属板３１は第１、第２の金属板要素３２，３３で構成されるクラッド材で構成されている。

第１の金属板要素３２は、たとえばアルミニウム製である。第２の金属板要素３３は、第１の金属板要素３２に比べて熱伝導率が低くバネ性が高い材料で構成されており、第１の金属板要素３２がアルミニウム製の場合にはたとえば鉄製またはバネ鋼製である。

金属板３１は、プレス成形品である。金属板３１は、図６に示すように、金属板３１の素材３をコイルから順次１ピッチずつ送り、抜曲、孔抜き、抜落し等の多工程を１つの型に組み込んだ順送型７１を用いた順送プレス成形機７０にて、順次成形されることが望ましい。成形の高速化や高精度化を図ることができるからである。
順次成形される金属板３１は、図６、図７に示すように、予め成形機７０に電池２０をセットしておくことで、電池２０をガイド（位置決め）にして積層される。成形機７０のプレスストロークは一定であるため、成形された金属板３１は、図７に示すように、順次、電池２０の軸方向に上方から下方側に押し下げられていく。

積層方向（上下方向）に互いに隣り合う２枚の金属板３１，３１同士は、成形機７０のプレスストローク（プレス力）を利用したカシメにより互いに固定されることが望ましい。成形された金属板３１同士を成形後に別工程で溶接、カシメ等により固定する場合に比べて工程数を削減できコスト削減できるからである。

互いに隣り合う２枚の金属板３１，３１間には、図８に示すように、隙間Ｓが設けられている。隙間Ｓは、電池２０を冷却するための冷媒（たとえば空気）が流れる冷媒流路として利用可能である。隙間Ｓは、互いに隣り合う２枚の金属板３１，３１の間に該２枚の金属板３１，３１とは別体の図示略のスペーサを配設することで設けられていてもよいが、２枚の金属板３１，３１の一方の一部（以下、曲げ部という）３１ｃを２枚の第１の金属板３１，３１の他方側に折り曲げて該他方に固定することで設けられていることが望ましい。スペーサを廃止できるからである。

曲げ部３１ｃは、２箇所の曲げ３１ｃ１，３１ｃ２にて形成される。２枚の金属板３１，３１の一方の曲げ部３１ｃの、２枚の金属板３１，３１の他方への固定は、曲げ部３１ｃの先端部を前記他方に設けた孔、凹み等に嵌め込む（圧入する）ことにより行なわれる。２箇所の曲げの先端側の曲げ３１ｃ１は、順送時に成形機７０に干渉して邪魔になることを抑制するために、上向きに曲げられていることが望ましい。２箇所の曲げの基部側の曲げ３１ｃ２は、プレス成形機７０に曲げ部成形用の曲げ部成形型７２を設けておくことで、金属板３１が順次成形されて下方に押し下げられていくプレス成形機７０による動き（力）を利用して成形される。

つぎに、本発明実施例の作用、効果を説明する。
（Ａ）ホルダ３０が金属板３１を複数枚積層することで構成されており、各金属板３１が互いに異なる２種類の金属材料からなる第１、第２の金属板要素３２，３３を備えるため、第１の金属板要素３２を熱伝導率の比較的高いアルミニウム製等にし、第２の金属板要素３３をバネ性の比較的高い鉄製またはバネ鋼製等にすることにより、熱伝導率とバネ性の２つの効果を得ることができる。すなわち、バネ性と、冷却・散熱等の熱マネージメントに有利な熱伝達係数の高い物性の両方を兼ね備えた金属板３１ができる。その結果、電池保持用爪３１ｂの破損を抑制でき、電池２０の冷却性上で有利である。

（Ｂ）第１、第２の金属板要素３２，３３が互いに固定されているため、確実に上記（Ａ）の作用、効果を得ることができる。

（Ｃ）金属板３１が第１、第２の金属板要素３２，３３で構成されるクラッド材で構成されているため、上記（Ａ）の作用、効果を良好に得ることができる。

（Ｄ）ホルダ３０が、電池２０が挿入される電池挿入用孔３１ａと該電池挿入用孔３１ａに挿入される電池２０の側面２１に当接する電池保持用爪３１ｂとを備える金属板３１を、複数枚積層することで構成されているため、従来に比べて、電池２０からの熱がホルダ３０に伝わりやすくなり、電池２０の冷却性上で有利である。

（Ｅ）ホルダ３０が金属板３１を複数枚積層することで構成されているため、ホルダ３０が放熱フィン（冷却フィン）として働く。そのため、ホルダ３０が金属板の積層体で構成されていない場合に比べて、冷却表面積が増加され電池２０の冷却性能を高めることができる。

（Ｆ）ホルダ３０がプレス成形品の金属板３１を複数枚積層することで構成されているため、ホルダ３０が鋳造品である場合に比べて、ホルダ３０の寸法精度を向上させることができる。その結果、複数個横並びに配置される電池２０間のピッチを短縮でき、電池保持装置１０全体の小型化を図ることができる（エネルギー密度を高めることができる）。

（Ｇ）ホルダ３０が、金属板３１を複数枚積層することで構成されているため、電池２０からの熱がホルダ３０に伝わりやすくなり、電池保持装置１０内の全体の温度分布の均一化を図ることができる。

（Ｈ）ホルダ３０が、金属板３１の成形機７０に予めセットされる電池２０をガイドにして金属板３１を複数枚積層することで作製されるため、金属板３１を複数枚積層した後に電池２０を電池挿入用孔３１ａに挿入する場合に比べて、積層される金属板３１同士の積層直交方向のズレを低減できるだけでなく、電池保持装置１０の組付コストを低減できる。

（Ｉ）互いに隣り合う２枚の金属板３１、３１間には、隙間Ｓが設けられているため、該隙間Ｓを、電池２０を冷却するための冷媒が流れる冷媒流路として利用できる。

（Ｊ）隙間Ｓが、互いに隣り合う２枚の金属板３１，３１の一方の一部（曲げ部）３１ｃを互いに隣り合う２枚の金属板３１，３１の他方側に折り曲げて該他方に固定することで設けられる場合、互いに隣り合う２枚の金属板３１，３１とは別体のスペーサを用いる場合に比べて、部品点数を削減できる。

（Ｋ）隙間Ｓが、互いに隣り合う２枚の金属板３１，３１の間に、互いに隣り合う２枚の金属板３１，３１とは別体のスペーサを配設することで設けられている場合スペーサの配設位置の自由度が高く、冷媒流路の形状自由度が高くなる。

（Ｌ）本発明実施例では、順送プレス成形機７０を用いることで電池保持装置１０を製造できるため、順送プレス成形機７０を用いない場合に比べて、電池保持装置１０の組付コストおよび製造時間コスト（製造コスト）を大幅に低減できる。

１０ 電池保持装置
２０ 電池
２０ａ 正極端子
２０ｂ 負極端子
２１ 電池の側面
３０ ホルダ
３１ 金属板
３１ａ 電池挿入用孔
３１ｂ 電池保持用爪
３１ｃ 曲げ部
３１ｃ１，３１ｃ２ 曲げ
３２ 第１の金属板要素
３３ 第２の金属板要素
７０ 順送プレス成形機
７１ 順送型
７２ 曲げ部成形型
Ｓ 隙間

Claims (3)

1. 複数個横並びに配置される電池と、
   前記電池を該電池の側面で保持するホルダと、
   を有し、前記ホルダが、前記電池が挿入される電池挿入用孔と該電池挿入用孔に挿入される前記電池の側面に当接する電池保持用爪とを備えるプレス成形品の金属板を、複数枚積層することで構成されている、電池保持装置であって、
   複数枚積層される前記金属板の各金属板は、互いに異なる２種類の金属材料からなる第１、第２の金属板要素を備える、電池保持装置。
2. 前記第１、第２の金属板要素は互いに固定されている、請求項１記載の電池保持装置。
3. 前記金属板は、前記第１、第２の金属板要素で構成されるクラッド材で構成されている、請求項１または請求項２記載の電池保持装置。

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