JP2015011912A - 電池保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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、互いに隣り合う２つの金属板同士の間隔を比較的狭くしつつ、各金属板に設けられる電池保持用爪の長さを比較的長くすることができる、電池保持装置の提供。
【解決手段】複数枚積層される金属板３１のうち、積層方向Ａに互いに隣り合う２つの金属板の一方３１ａに設けられる電池保持用爪３３と他方３１ｂに設けられる電池保持用爪３３との位置が、積方方向Ａから見たときに互いに異なる位置に設けられている。そのため、互いに隣り合う２つの金属板同士の間隔を比較的狭くした場合であっても、互いに隣り合う２つの金属板の一方３１ａに設けられる電池保持用爪３３が他方３１ｂに干渉することを抑制できる。
【選択図】 図４

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。この技術では、ホルダが、電池が挿入される電池挿入用孔と電池挿入用孔に挿入される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。この技術によれば、電池からの熱が電池保持用爪を介して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、本出願人による上記出願における技術では、互いに隣り合う２つの金属板同士の間隔、各金属板に設けられる電池保持用爪の長さおよび本数を自由に変更できないため、電池の冷却性能と電池保持力の両方をフレキシブルに調整することが困難である。具体的には、互いに隣り合う２つの金属板同士の間隔を狭くするほど、電池保持用爪を介して電池の側面に接触する金属板の数を増やすことができるため、電池の冷却性能上互いに隣り合う２つの金属板同士の間隔は狭い方が望ましいが、金属板同士の間隔が狭くなると、電池保持用爪が隣の金属板（特に、隣の金属板に設けられる電池保持用爪）に干渉してしまい金属板の積層に支障をきたす。電池保持用爪を隣の金属板（特に、隣の金属板に設けられる電池保持用爪）に干渉しない程度に短い長さにすることも考えられるが、電池保持用爪が短いほど、（ｉ）成形的な制約により、爪の幅、曲げ、角度が規制される。また、（ｉｉ）電池保持用爪での電池保持力が大になり電池にダメージを与えてしまう。

特開２０１２−２４８４９８号公報

本発明の目的は、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、互いに隣り合う２つの金属板同士の間隔を比較的狭くしつつ、各金属板に設けられる電池保持用爪の長さを比較的長くすることができる、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うち、積層方向に互いに隣り合う２つの金属板の一方である第１の金属板に設けられる前記電池保持用爪と、前記積層方向に互いに隣り合う前記２つの金属板の他方である第２の金属板に設けられる前記電池保持用爪との位置が、前記積方方向から見たときに互いに異なる位置に設けられている、電池保持装置。
（２） 前記第１の金属板に設けられる前記電池保持用爪と、前記第２の金属板に設けられる前記電池保持用爪との位置は、前記第１の金属板と前記第２の金属板とでそれぞれの成形時にプレス打ち抜きする位置を変えることで、前記積方方向から見たときに互いに異なる位置に設けられている、（１）記載の電池保持装置。
（３） 前記第１の金属板に設けられる前記電池保持用爪と、前記第２の金属板に設けられる前記電池保持用爪との位置は、前記第１の金属板と前記第２の金属板の一方を、前記第１の金属板と前記第２の金属板の他方に対して回転させることで、前記積方方向から見たときに互いに異なる位置に設けられている、（１）記載の電池保持装置。

上記（１）の電池保持装置によれば、複数枚積層される金属板のうち、積層方向に互いに隣り合う２つの金属板の一方である第１の金属板に設けられる電池保持用爪と、積層方向に互いに隣り合う２つの金属板の他方である第２の金属板に設けられる電池保持用爪との位置が、積方方向から見たときに互いに異なる位置に設けられているため、互いに隣り合う第１、第２の金属板同士の間隔を比較的狭くした場合であっても、互いに隣り合う第１、第２の金属板の一方に設けられる電池保持用爪が第１、第２の金属板の他方（特に、該他方に設けられる電池保持用爪）に干渉することを抑制できる。よって、互いに隣り合う２つの金属板同士の間隔を比較的狭くした場合であっても、各金属板に設けられる電池保持用爪の長さを比較的長くすることができる。

上記（２）の電池保持装置によれば、第１の金属板と第２の金属板とでそれぞれの成形時にプレス打ち抜きする位置を変えることで、第１の金属板に設けられる電池保持用爪と、第２の金属板に設けられる電池保持用爪の位置とを、積方方向から見たときに互いに異なる位置に設けることができる。

上記（３）の電池保持装置によれば、第１の金属板と第２の金属板とでそれぞれの成形時にプレス打ち抜きする位置が同じであっても、第１の金属板と第２の金属板の一方を、第１の金属板と第２の金属板の他方に対して回転させることで、第１の金属板に設けられる電池保持用爪と、第２の金属板に設けられる電池保持用爪の位置とを、積方方向から見たときに互いに異なる位置に設けることができる。

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、（ａ）第１の金属板の平面図と（ｂ）第２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ホルダの金属板を３枚積層させたときの、ホルダのみの図２のＢ−Ｂ線部位における断面図である。 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。

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を電池２０の側面で保持するホルダ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５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、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。以下、金属板３１の積層される方向を積層方向Ａともいう。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３２と、電池挿入用孔３２に挿入される電池２０の側面２１に当接する電池保持用爪３３と、を備える。

電池挿入用孔３２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３２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。なお、本発明図示例では、電池挿入用孔３２の形状が六角形形状である場合を示している。
電池挿入用孔３２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３３は、電池挿入用孔３２の縁部に設けられている。電池保持用爪３３は、１つの電池挿入用孔３２に少なくとも１個設けられている。電池保持用爪３３が１つの電池挿入用孔３２に複数設けられる場合、各電池保持用爪３３は、電池２０の電池挿入用孔３２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３３は、電池挿入用孔３２の縁部から、電池挿入用孔３２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３３が傾斜して延びているため、電池保持用爪３３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３２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。

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（金型）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）Ａ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）３１ａ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３１ａは、２箇所の曲げ３１ａ１，３１ａ２を備える。２枚の金属板３１，３１の一方の曲げ部３１ａの、２枚の金属板３１，３１の他方への固定は、曲げ部３１ａ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３１ａ１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３１ａ２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。

複数枚積層される金属板３１のうち、積層方向Ａに互いに隣り合う２つの金属板３１、３１の一方（以下、第１の金属板３１ａという）に設けられる電池保持用爪３３と、積層方向Ａに互いに隣り合う２つの金属板３１、３１の他方（以下、第２の金属板３１ｂという）に設けられる電池保持用爪３３との位置が、積方方向Ａから見たときに互いに異なる位置に設けられている。なお、本発明図示例では、図３（ａ）に示すように、第１の金属板３１ａに設けられる電池保持用爪３３が、六角形形状の電池挿入用孔３２の６個の頂点のうちの、１，３，５番目に設けられ、図３（ｂ）に示すように、第２の金属板３１ａに設けられる電池保持用爪３３が、六角形形状の電池挿入用孔３２の６個の頂点のうちの、２，４，６番目に設けられている。

本発明図示例では、第１、第２の金属板３１ａ、３１ｂに設けられる電池保持用爪３３の数は同じであるが、第１、第２の金属板３１ａ、３１ｂに設けられる電池保持用爪３３の数は異なっていてもよい。

本発明図示例では、第１、第２の金属板３１ａ、３１ｂに設けられる電池保持用爪３３にて、積層方向Ａから見たときに電池保持用爪３３が六角形形状の電池挿入用孔３２の６個の頂点のすべてに設けられる。そのため、互いに隣り合う２つの金属板（第１、第２の金属板３１ａ、３１ｂ）にて、電池保持用孔３２内で電池２０が傾くことを効果的に抑制できる。ただし、電池２０の傾き抑制効果を得るには、ホルダ３０を構成する３枚以上（全部であってもよい）の金属板３１に設けられる電池保持用爪３３にて、積層方向Ａから見たときに電池保持用爪３３が六角形形状の電池挿入用孔３２の６個の頂点のすべてに設けられていればよい。

第１の金属板３１ａに設けられる電池保持用爪３３と、第２の金属板３１ｂに設けられる電池保持用爪３３との位置は、（ａ）第１の金属板３１ａと第２の金属板３１ｂとでそれぞれの成形時にプレス打ち抜きする位置を変えることで、積方方向Ａから見たときに互いに異なる位置に設けられていてもよく、（ｂ）第１の金属板３１ａと第２の金属板３１ｂの一方を、第１の金属板３１ａと第２の金属板３１ｂの他方に対して回転（たとえば１８０度）させることで、積方方向Ａから見たときに互いに異なる位置に設けられていてもよく、（ｃ）上記（ａ）と上記（ｂ）の複合方法にて積層方向Ａから見たときに互いに異なる位置に設けられていてもよく、（ｄ）その他の方法にて積層方向Ａから見たときに互いに異なる位置に設けられていてもよい。
なお、上記（ｂ）または（ｃ）の方法の場合、回転角度の設定は自由である。

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、電池２０が挿入される電池挿入用孔３２と該電池挿入用孔３２に挿入される電池２０の側面２１に当接する電池保持用爪３３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、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。

（Ｂ）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。

（Ｃ）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）。

（Ｄ）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。

（Ｅ）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３２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。

（Ｆ）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。

（Ｇ）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）３１ａ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。

（Ｈ）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。

（Ｉ）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。

本発明では、つぎの特有な作用、効果を得ることができる。

（Ｊ）複数枚積層される金属板３１のうち、積層方向Ａに互いに隣り合う２つの金属板３１，３１の一方である第１の金属板３１ａに設けられる電池保持用爪３３と、積層方向Ａに互いに隣り合う２つの金属板３１，３１の他方である第２の金属板３１ｂに設けられる電池保持用爪３３との位置が、積方方向Ａから見たときに互いに異なる位置に設けられているため、互いに隣り合う第１、第２の金属板３１ａ、３１ｂ同士の間隔を比較的狭くした場合であっても、互いに隣り合う第１、第２の金属板３１ａ、３１ｂの一方に設けられる電池保持用爪３３が第１、第２の金属板３１ａ、３１ｂの他方（特に、該他方に設けられる電池保持用爪３３）に干渉することを抑制できる。よって、互いに隣り合う２つの金属板３１，３１同士の間隔を比較的狭くした場合であっても、各金属板３１に設けられる電池保持用爪３３の長さを比較的長くすることができる。

（Ｋ）第１の金属板３１ａと第２の金属板３１ｂとでそれぞれの成形時にプレス打ち抜きする位置を変えることで、第１の金属板３１ａに設けられる電池保持用爪３３と、第２の金属板３１ｂに設けられる電池保持用爪３３の位置とを、積方方向Ａから見たときに互いに異なる位置に設けることができる。

（Ｌ）第１の金属板３１ａと第２の金属板３１ｂとでそれぞれの成形時にプレス打ち抜きする位置が同じであっても、第１の金属板３１ａと第２の金属板３１ｂの一方を、第１の金属板３１ａと第２の金属板３１ｂの他方に対してたとえば積み上げる時に回転させることで、第１の金属板３１ａに設けられる電池保持用爪３３と、第２の金属板３１ｂに設けられる電池保持用爪３３の位置とを、積方方向Ａから見たときに互いに異なる位置に設けることができる。

（Ｍ）互いに隣り合う２つの金属板３１，３１同士の間隔を比較的狭くした場合であっても、各金属板３１に設けられる電池保持用爪３３の長さを比較的長くすることができるため、積層方向Ａに互いに隣り合う２つの金属板３１，３１間の隙間Ｓを自由に変更できる。そのため、冷媒流路を自由に変更でき、電池２０の冷却性能が調整できる。

（Ｎ）各金属板３１の電池保持用爪３３の位置を調整することができる。そのため、（ａ）電池２０を支持する支持点を増やすことができ、電池２０がホルダ３０に対して傾くことを効果的に抑制できる。また、（ｂ）各金属板３１に設けられる電池保持用爪３３の数を１個または２個など少なくでき、各金属板３１に設けられる電池保持用爪３３の数が３個以上など多い場合に比べて順送型（金型）７１の強度を容易に確保できる。また、（ｃ）電池保持用爪３３の位置が違う順送型（金型）７１を新設せずに電池保持用爪３３の位置が違う金属板３１を作製できるため、型面数（型費）を低減できる。

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 第１の金属板
３１ｂ 第２の金属板
３２ 電池挿入用孔
３３ 電池保持用爪
３１ａ 曲げ部
３１ａ１，３１ａ２ 曲げ
７０ 順送プレス成形機
７１ 順送型
７２ 曲げ部成形型
Ａ 積層方向
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うち、積層方向に互いに隣り合う２つの金属板の一方である第１の金属板に設けられる前記電池保持用爪と、前記積層方向に互いに隣り合う前記２つの金属板の他方である第２の金属板に設けられる前記電池保持用爪との位置が、前記積方方向から見たときに互いに異なる位置に設けられている、電池保持装置。
2. 前記第１の金属板に設けられる前記電池保持用爪と、前記第２の金属板に設けられる前記電池保持用爪との位置は、前記第１の金属板と前記第２の金属板とでそれぞれの成形時にプレス打ち抜きする位置を変えることで、前記積方方向から見たときに互いに異なる位置に設けられている、請求項１記載の電池保持装置。
3. 前記第１の金属板に設けられる前記電池保持用爪と、前記第２の金属板に設けられる前記電池保持用爪との位置は、前記第１の金属板と前記第２の金属板の一方を、前記第１の金属板と前記第２の金属板の他方に対して回転させることで、前記積方方向から見たときに互いに異なる位置に設けられている、請求項１記載の電池保持装置。

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