JP2015149163A - 積層型電池の保持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】厚みのばらつきを吸収し、出力端子への応力の集中を防ぐことができる積層型電池の保持構造を提供する。
【解決手段】一対のエンドプレート６０はボルト６４とナット６５の締め付けによって互いに接近して、締め付けによってエンドプレート６０が積層型電池２０を内側に押圧している。これによって厚みがばらつきやすい平板状電池１９を確実に拘束することができる。また締結部材の締め付け部に弾性部材６３が設けられる。弾性部材６３は、ボルト６４とナット６５による締め付け力を吸収するので、厚みのばらつきを吸収しつつ確実に拘束することができる。これによって安定して積層型電池２０を拘束することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、平板状の電池を積層した積層型電池の保持構造に関する。

複数の平板状電池を積層した従来の積層型電池では、出力端子に加わる外力を抑制し、電極タブと出力端子との接合部への応力集中を軽減するために、絶縁部材に設けた支持部材によって出力端子を支持している（たとえば特許文献１参照）。

特開２０１０−２８７５６８号公報

平板状の電池は、厚みにばらつきが発生しやすく、たとえばラミネートフィルム型の電池を用いると、厚みのばらつきがさらに大きくなるおそれがある。このように厚みにばらつきがある電池を積層すると、積層後の積層型電池の寸法もばらつきが生じる。したがって前述の特許文献１に記載の支持部材では、寸法のばらつきに対応することができず、支持部材の係止めする部分が不安定になるおそれがある。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、厚みのばらつきを吸収し、出力端子への応力の集中を防ぐことができる積層型電池の保持構造を提供することを目的とする。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

本発明は、締結部材（６４，６５）の締め付け部に設けられ、締結部材の締め付け力を吸収する弾性部材（６３）を含み、サイドプレート（２１）は、平板状電池（１９）の側部に設けられる導電部分を覆い、積層型電池（２０）の側部に設けられるプラス端子（２２）およびマイナス端子（２３）を外部に露出させ、一対のエンドプレート（６０）は締結部材の締め付けによって互いに接近して、締め付けによってエンドプレートが積層型電池を内側に押圧していることを特徴とする積層型電池の保持構造である。

このような本発明に従えば、一対のエンドプレートは締結部材の締め付けによって互いに接近して、締め付けによってエンドプレートが積層型電池を内側に押圧している。これによって厚みがばらつきやすい平板状電池を確実に拘束することができる。また締結部材の締め付け部に弾性部材が設けられる。弾性部材は、締結部材よる締め付け力を吸収するので、厚みのばらつきを吸収しつつ確実に拘束することができる。これによって安定して積層型電池を拘束することができる。

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

電池モジュール１０を示す斜視図である。 電池モジュール集合体１１を示す斜視図である。 電池モジュール集合体１１の表側の一部を拡大して示す斜視図である。 電池モジュール集合体１１の裏側の一部を拡大して示す斜視図である。 電池モジュール１０の分解斜視図である。 サイドプレート２１の斜視図である。 電池モジュール１０の一部を拡大して示す断面図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図７を用いて説明する。電池モジュール１０は、内部に積層型電池２０を有する。積層型電池２０は、平板状電池１９を複数積層して構成される。複数の電池モジュール１０は、電気的に直列に接続されて図２に示す電池モジュール集合体１１を構成する。電池モジュール集合体１１は、例えば内燃機関と電池に充電された電力によって駆動されるモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、モータを走行駆動源とする電気自動車等に用いられる。平板状電池１９は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池および有機ラジカル電池である。

電池モジュール１０は、複数個の平板状電池１９の充電及び放電または温度調節に用いられる電子部品によって制御される。また、電池モジュール１０は、電気的に直列接続し、かつ積層設置された複数個の平板状電池１９を内部に収納している。電子部品は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ、送風部材を駆動するモータ、インバータによって制御される電子部品、各種の電子式制御装置等である。

平板状電池１９は、外装ケースが薄い平板状の形態をなす。外装ケースは、たとえば絶縁性を有するラミネートシートで構成されている。平板状電池１９は、２枚のラミネートシートの外縁部同士を熱融着して密閉された内部空間を有する。この内部空間には、電極積層体、電解質、端子接続部、正極端子部３０の一部、及び負極端子部３１の一部が内蔵されている。

正極端子部３０及び負極端子部３１の夫々の残部は、平板状電池１９の外装ケースから外部に突出している。外装ケースから露出する端子は、隣り合う平板状電池１９における異極の端子と接続される。したがって積層される複数の平板状電池１９は、直列に接続される。そして直列に接続された端子のうち両端の端子、すなわち積層型電池２０の両端に設置されたプラス端子２２およびマイナス端子２３は、電力が供給されたり、他の電気機器へ向けて放電されたりするために使用される。

積層型電池２０のプラス端子２２およびマイナス端子２３は、図５に示すように、積層型電池２０の側部から突出する突出部２４と、突出部２４の先端から内側に屈曲する屈曲部２５とをそれぞれ有する。したがってプラス端子２２およびマイナス端子２３は、下方にみて断面Ｌ字状である。屈曲部２５の表面には、凸部２６が設けられている。プラス端子２２およびマイナス端子２３は、剛性を有し、図１に示すように、サイドプレート２１が各突出部２４に挟まれ各屈曲部２５を外側に保持する。これによってサイドプレート２１は、図１に示すように、平板状電池１９の側部に設けられる導電部分である正極端子部３０及び負極端子部３１を覆い、積層型電池２０の側部に設けられるプラス端子２２およびマイナス端子２３を外部に露出される。

図２および図３に示すように、隣接する電池モジュール１０の異極の端子同士は、バスバー４０によって電気的に接続される。またサイドプレート２１には、バスバー４０の取付けミスが発生しないように、同一電池モジュール１０の端子間には、隔壁２７が設けられている。またサイドプレート２１には、導電部材であるバスバー４０を保持する回転防止壁２８が設けられている。回転防止壁２８は、バスバー４０の回転を抑制するための、バスバー４０の上下に設けられている。上下に隣接する回転防止壁２８の間にバスバー４０が設けられるので、バスバー４０が回転防止壁２８によって拘束される。したがってバスバー４０に応力が作用することを抑制することができる。

また図３に示すように、電池モジュール集合体１１の出力部５０とは最も反対側の端に位置する電池モジュール１０には、電流ケーブル４１が平板状の接続体を介してプラス端子２２またはマイナス端子２３に接続される。そして電流ケーブル４１は、導電部材であって、端に位置する電池モジュール１０から電池モジュール１０が配列される方向に延び、電池モジュール集合体１１の出力部５０まで延びる。図６に示す一方のサイドプレート２１は、電流ケーブル４１を保持する保持部２９を外側に有する。保持部２９は、図６に示すように、凹状に形成される。保持部２９の深さは、電流ケーブル４１の外径よりもやや大きくなるように選択される。これによって電流ケーブル４１が嵌合し、保持することができる。

図４に示す他方のサイドプレート２１は、平板状電池１９の状態を監視する電子部品４２が外部に設けられる。したがって電子部品４２と電流ケーブル４１およびバスバー４０などの電流経路とは反対側に位置する。これによって電流経路から発生するノイズなどの影響が電子部品４２に与えることを抑制することができる。

次に、電池モジュール１０の保持構造について説明する。電池モジュール１０は、図５に示すように、一対のエンドプレート６０、一対のサイドプレート２１、天板６１、底板６２、電子部品４２、弾性部材６３、ボルト６４およびナット６５を含んで構成される。

電池モジュール１０の外装は、一対のエンドプレート６０、一対のサイドプレート２１、天板６１および底板６２によって構成されている。一対のエンドプレート６０は、積層型電池２０の正面と背面とにそれぞれ設けられ、積層型電池２０を内側に押圧する。一対のサイドプレート２１は、絶縁性を有し、積層型電池２０の左側面と右側面とにそれぞれ設けられ、一対のエンドプレート６０を連結する。天板６１は積層型電池２０の上面を覆い、底板６２は積層型電池２０の底面を覆うように設けられる。

エンドプレート６０は、四隅にＬ字状の４本の脚部６６を有している。脚部６６には、ボルト６４が挿通する穴が形成されている。またサイドプレート２１には、上方と下方に突出する挿通部６７が形成されている。挿通部６７には、ボルト６４が挿通する穴が形成されている。エンドプレート６０を組み付ける際には、予めボルト６４には円筒状の弾性部材６３が挿通されている。弾性部材６３は、締結部材であるボルト６４とナット６５の締め付け部に設けられる。弾性部材６３は、たとえばゴムのように弾性を有しボルト６４の締め付け力を吸収する機能を有する。そして相対向する一対のエンドプレート６０の脚部６６同士をサイドプレート２１の挿通部６７を介してボルト６４とナット６５で連結する。

図７に示すように、連結した状態で、ボルト６４とナット６５とを締め付けていくと、ボルト６４とナット６５の間隔が狭まり、積層型電池２０は１組のエンドプレート６０によって両側から挟み込まれる。そしてボルト６４とナット６５によって締め付けることにより互いに接近して、締め付けによってエンドプレート６０が積層型電池２０を内側に押圧している。これによって相対向する一対のエンドプレート６０の間の積層された平板状電池１９を押圧し、平板状電池１９の膨張を拘束している。これによって積層型電池２０が一対のエンドプレート６０によって拘束されて、積層型電池２０の保持構造が実現される。２つのエンドプレート６０がボルト６４とナット６５で結合されて構成された上面には天板６１が被せられている。また下方は、底板６２によって支持されている。

以上説明したように本実施形態の積層型電池２０の保持構造では、一対のエンドプレート６０はボルト６４とナット６５の締め付けによって互いに接近して、締め付けによってエンドプレート６０が積層型電池２０を内側に押圧している。これによって厚みがばらつきやすい平板状電池１９を確実に拘束することができる。また締結部材の締め付け部に弾性部材６３が設けられる。弾性部材６３は、ボルト６４とナット６５による締め付け力を吸収するので、厚みのばらつきを吸収しつつ確実に拘束することができる。これによって安定して積層型電池２０を拘束することができる。

また本実施形態では、サイドプレート２１は、各突出部２４に挟まれ、各屈曲部２５を外側に保持する。これによってプラス端子２２およびマイナス端子２３の先端部である屈曲部２５をサイドプレート２１の外側にて支持することができる。したがって屈曲部２５の変位をサイドプレート２１によって抑制することができ、積層型電池２０に屈曲部２５の振動が伝わることを抑制することができる。またサイドプレート２１を突出部２４で挟むことによって、端子とサイドプレート２１とを一体構造とすることができる。これによって高い剛性を有し、耐トルク性を向上することができる。

またサイドプレート２１は、プラス端子２２またはマイナス端子２３に接続される電流ケーブル４１およびバスバー４０を保持する保持部２９を外側に有する。これによってバスバー４０および電流ケーブル４１とプラス端子２２またはマイナス端子２３との接合部への応力集中を軽減することができる。

換言すると、サイドプレート２１に端子や電流ケーブル４１などを支持する支持構造を付加することで、回転トルクに対して各端子が受ける力を支持構造で受け、バスバー４０と各端子の接合部にかかる応力集中を軽減することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の第１実施形態において電池積層体を構成する平板状電池１９は、金属からなる角形の外装ケースを有する単電池で構成することもできる。この角形の単電池は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金等からなる外装ケースによってその外周面を被覆された扁平状直方体である。電池積層体は、単電池と絶縁スペーサとを交互に所定個数積層した集合体を、積層方向の両端部からエンドプレート６０で挟み、内側に向かう拘束力を作用させて一体にして構成してもよい。

前述の第１実施形態では、締結部材はボルト６４とナット６５によって実現されているが、このような構成に限るものではなく、たとえば一方のエンドプレート６０に雌ねじを有する穴を形成して締結部材を実現してもよい。また締結部材は洗濯ばさみようにバネ力によって押圧するような部材であってもよい。

前述の第１実施形態では、弾性部材６３は円筒状であったが、円筒状に限るものではなく、締め付け力を吸収する位置と形状であればよい。また第１実施形態において、電池モジュール１０の個数は、開示の形態に限定されない。例えば、複数個並ぶ電池モジュール１０は、二列以上であってもよい。

１０…電池モジュール １１…電池モジュール集合体 １９…平板状電池
２０…積層型電池 ２１…サイドプレート ２２…プラス端子
２３…マイナス端子 ２４…突出部 ２５…屈曲部
２９…保持部 ４０…バスバー（導電部材）
４１…電流ケーブル（導電部材） ６０…エンドプレート
６３…弾性部材 ６４…ボルト（締結部材）
６５…ナット（締結部材）

Claims (3)

1. 平板状電池（１９）を厚み方向に複数積層した積層型電池（２０）の保持構造であって、
   前記積層型電池の正面と背面とにそれぞれ設けられ、前記積層型電池を内側に押圧する一対のエンドプレート（６０）と、
   絶縁性を有し、前記積層型電池の左側面と右側面とにそれぞれ設けられ、一対の前記エンドプレートを連結する一対のサイドプレート（２１）と、
   一対の前記エンドプレートと前記サイドプレートとを連結する締結部材（６４，６５）と、
   前記締結部材の締め付け部に設けられ、前記締結部材の締め付け力を吸収する弾性部材（６３）と、を含み、
   前記サイドプレートは、前記平板状電池の側部に設けられる導電部分を覆い、前記積層型電池の側部に設けられるプラス端子（２２）およびマイナス端子（２３）を外部に露出させ、
   一対の前記エンドプレートは前記締結部材の締め付けによって互いに接近して、前記締め付けによって前記エンドプレートが前記積層型電池を内側に押圧していることを特徴とする積層型電池の保持構造。
2. 前記プラス端子および前記マイナス端子は、前記積層型電池の側部から突出する突出部（２４）と、前記突出部の先端から内側に屈曲する屈曲部（２５）とをそれぞれ有し、
   前記サイドプレートは、前記各突出部に挟まれ、前記各屈曲部を外側に保持することを特徴とする請求項１に記載の積層型電池の保持構造。
3. 前記サイドプレートは、前記プラス端子または前記マイナス端子に接続される導電部材（４０，４１）を保持する保持部を外側に有することを特徴とする請求項１または２に記載の積層型電池の保持構造。

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