JP2016149244A

JP2016149244A - 蓄電モジュール

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Publication number: JP2016149244A
Application number: JP2015025236A
Authority: JP
Inventors: 櫻井　敦; Atsushi Sakurai; 敦櫻井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2016-08-18
Anticipated expiration: 2035-02-12
Also published as: US20160240827A1; JP6650674B2; CN105895838A; US10186696B2; CN105895838B

Abstract

【課題】簡単且つ経済的な構成で、局所的な応力の発生を確実に抑制することを可能にする。【解決手段】蓄電モジュール１０を構成するエンドプレート１８ａは、外側金属プレート２６ａと内側金属プレート２８ａとからなる。内側金属プレート２８ａと外側金属プレート２６ａとは、積層方向に互いに重なり合う接触部によって閉断面３８ａを形成する。少なくとも接触部において、外側金属プレート２６ａは、内側金属プレート２８ａよりも連結バーに対向する方向に突出する突出端部４０ａを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、複数の蓄電池が積層される蓄電池群を備え、前記蓄電池群の積層方向両端にエンドプレートが配置されるとともに、前記エンドプレート同士が連結バーにより連結される蓄電モジュールに関する。

一般的に、複数の蓄電池（バッテリセル）が積層された蓄電池群（バッテリモジュール）を備える蓄電モジュールが知られている。この蓄電モジュールは、例えば、ハイブリッド車両やＥＶ等の電動車両に搭載されるため、多数の蓄電池を車両に対して強固且つ確実に搭載する必要がある。

この種の蓄電モジュールとして、例えば、特許文献１に開示されている組電池が知られている。この組電池は、単電池が複数積層された電池群の積層方向の両端部に、前記電池群を挟み込む一対のエンドプレートが配設されるとともに、前記積層方向に延びて前記電池群を拘束する拘束バンドを備えている。

一対のエンドプレートには、拘束バンドを挟み込む一対のプレート部が設けられている。そして、一対のプレート部がリベットで連結されることにより、前記一対のプレート部に対して拘束バンドを挟圧する挟圧力が付与されている。

特開２０１２−２３０８３２号公報

ところで、単電池は、劣化に伴って膨張する特性を有しており、電池群を積層方向に拘束する一対のエンドプレート及び拘束バンドには、比較的大きな反力が発生し易い。その際、エンドプレートは、複数枚の板金を密着して構成することにより強度及び剛性を向上させることができるものの、前記エンドプレートの剛性と拘束バンドの剛性とが大きく異なってしまう。従って、拘束バンドに局所的な応力が発生し、応力集中が惹起し易いという問題がある。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単且つ経済的な構成で、局所的な応力の発生を確実に抑制することが可能な蓄電モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る蓄電モジュールは、複数の蓄電池が積層される蓄電池群と、前記蓄電池群の積層方向両端に設けられるエンドプレートと、前記積層方向に延在し、前記エンドプレート同士を連結する連結バーと、を備えている。

エンドプレートは、複数枚の板金部材を有し、複数枚の前記板金部材は、積層方向に互いに重なり合う接触部によって閉断面を形成している。そして、少なくとも接触部において、外側の板金部材は、内側の板金部材よりも連結バーに対向する方向に突出する突出端部を有している。

また、連結バーは、積層方向の端部にエンドプレートの主面側に折り曲げられる連結バー側折り曲げ部を有し、前記連結バー側折り曲げ部には、前記エンドプレートが固定されることが好ましい。

さらに、外側の板金部材は、突出端部に積層方向に折り曲げられるエンドプレート側折り曲げ部を有し、前記エンドプレート側折り曲げ部には、連結バーが固定されることが好ましい。

さらにまた、内側の板金部材には、連結バーに対向する方向に延在する複数の凸状部又は凹状部が設けられることが好ましい。

また、複数枚の板金部材は、成形時に発生したバリを、蓄電モジュールの内側方向に向かって配設することが好ましい。

さらに、連結バーは、成形時に発生したバリを、蓄電モジュールの外側方向に向かって配設することが好ましい。

本発明によれば、少なくとも接触部において、外側の板金部材は、内側の板金部材よりも連結バーに対向する方向に突出する突出端部を有している。このため、エンドプレートは、外側の板金部材の端部のみの剛性を低下させることができ、積層方向の荷重増加により前記端部が容易に変形することが可能になる。従って、エンドプレートと連結バーとは、面接触状態を維持することができ、前記連結バーに廉価な材料を適用することが可能になる。これにより、簡単且つ経済的な構成で、局所的な応力の発生を確実に抑制することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る蓄電モジュールの概略斜視説明図である。前記蓄電モジュールの要部分解斜視説明図である。前記蓄電モジュールを構成するエンドプレートの外方からの正面説明図である。前記エンドプレートの、図３中、ＩＶ−ＩＶ線断面図である。前記蓄電モジュールの一方の角部の断面説明図である。本発明の第２の実施形態に係る蓄電モジュールの要部分解斜視説明図である。

図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る蓄電モジュール１０は、例えば、図示しないが、ハイブリッド自動車又はＥＶ等の電動車両に搭載される。

蓄電モジュール１０は、複数の蓄電池（バッテリセル）１２が水平方向（矢印Ａ方向）に積層される蓄電池群（バッテリモジュール）１２Ｍを備える。蓄電池１２は、矩形状を有するとともに、立位姿勢に配置された状態で、絶縁性を有するセパレータ（ホルダ）１４と交互に矢印Ａ方向に積層される。

図２に示すように、蓄電池群１２Ｍの積層方向両端には、断熱機能及び絶縁機能を有するインシュレータプレート（又はセパレータ１４でもよい）１６ａ、１６ｂを介装して長方形状（又は正方形状）のエンドプレート１８ａ、１８ｂが配置される。エンドプレート１８ａ、１８ｂ同士は、矢印Ｂ方向両端に配置されて矢印Ａ方向に延在する、例えば、一対の連結バー２０ａ、２０ｂにより連結される（図１及び図２参照）。

蓄電池１２は、例えば、リチウムイオンバッテリからなり、長方形（又は正方形）を有する。各蓄電池１２の上面には、プラス極（又はマイナス極）の端子２２ａとマイナス極（又はプラス極）の端子２２ｂとが設けられる。互いに隣接する蓄電池１２の端子２２ａと端子２２ｂとは、バスバー２４により電気的に接続される（図１参照）。

図２に示すように、セパレータ１４は、樹脂薄板を波形状に折り曲げることにより、側面視で上下方向に沿って波状に屈曲形成される。インシュレータプレート１６ａ、１６ｂは、略平板状（セパレータ１４と同様でもよい）に構成されており、その詳細な説明は省略する。

図２〜図４に示すように、エンドプレート１８ａは、複数枚、例えば、２枚の板金である外側金属プレート（外側の板金部材）２６ａと内側金属プレート（内側の板金部材）２８ａとからなる。外側金属プレート２６ａと内側金属プレート２８ａとは、例えば、溶接により一体化される。

外側金属プレート２６ａは、略平板状に構成されるとともに、矢印Ｂ方向両端縁部には、それぞれ複数の孔部３０ａが上下に３個ずつ形成される。内側金属プレート２８ａは、略平板状に構成されるとともに、外側金属プレート２６ａに突出する凸状部３２ａと前記外側金属プレート２６ａから離間する凹状部３４ａとが交互に形成される。凸状部３２ａ及び凹状部３４ａは、水平方向に延在するとともに、３つの前記凸状部３２ａと２つの前記凹状部３４ａとを有する。各凸状部３２ａの水平方向両端縁部には、ねじ孔３６ａが形成され、前記ねじ孔３６ａは、孔部３０ａと同軸上に配置される。

図４に示すように、内側金属プレート２８ａの凸状部３２ａと外側金属プレート２６ａとは、積層方向に互いに重なり合う接触部によって閉断面３８ａを形成する。図３に示すように、外側金属プレート２６ａは、少なくとも接触部において水平方向に、すなわち、連結バー２０ａ、２０ｂに対向する方向に、内側金属プレート２８ａよりも突出する突出端部４０ａ、４０ａを有する。外側金属プレート２６ａの矢印Ｂ方向の寸法Ｌ１は、内側金属プレート２８ａの矢印Ｂ方向の寸法Ｌ２よりも長尺に設定される（Ｌ１＞Ｌ２）。なお、エンドプレート１８ｂは、上記のエンドプレート１８ａと同様に構成されており、同一の構成要素には、同一の参照数字に符号ａに代えて符号ｂを付し、その詳細な説明は省略する。

図１及び図２に示すように、連結バー２０ａは、横長形状を有する板金（金属プレート）により形成され、必要に応じて、例えば、軽量化や蓄電池１２の冷却用に冷媒を導入するために開口部４１ａが形成される。連結バー２０ａは、蓄電池群１２Ｍの積層方向一端から見た正面視で、断面形状コ字状を有する。連結バー２０ａの長手方向（長辺方向）の各折り曲げ端部４２ａは、エンドプレート１８ａ、１８ｂの短辺を覆って主面側に折り曲げられる連結バー側折り曲げ部を構成する。

各折り曲げ端部４２ａには、複数、例えば、３個の孔部４４ａが上下に形成される。各孔部４４ａは、エンドプレート１８ａ、１８ｂの各孔部３０ａ、３０ｂ及び各ねじ孔３６ａ、３６ｂと同軸上に配置される。ねじ４６ａは、孔部４４ａ、３０ａに挿入されてねじ孔３６ａに螺合することにより、連結バー２０ａの一方の折り曲げ端部４２ａとエンドプレート１８ａとが固定される。ねじ４６ｂは、孔部４４ｂ、３０ｂに挿入されてねじ孔３６ｂに螺合することにより、連結バー２０ａの他方の折り曲げ端部４２ａとエンドプレート１８ｂとが固定される。

連結バー２０ａの上下両端には、鉛直方向から水平方向内方に屈曲する上方の折り曲げ部４８ａ及び下方の折り曲げ部５０ａが設けられる。折り曲げ部４８ａ、５０ａは、蓄電池群１２Ｍの積層方向に延在し、前記折り曲げ部４８ａが前記蓄電池群１２Ｍの一方の上側角部を保持し、前記折り曲げ部５０ａが前記蓄電池群１２Ｍの一方の下側角部を保持する。

連結バー２０ｂは、上記の連結バー２０ａと同様に構成されており、同一の構成要素には、同一の参照数字に符号ａに代えて符号ｂを付し、その詳細な説明は省略する。

図５に示すように、エンドプレート１８ａにおいて、外側金属プレート２６ａ及び内側金属プレート２８ａは、成形時に発生したバリ５２ａ、５２ｂを、蓄電池群１２Ｍの内側方向に向かって配設する。連結バー２０ａは、成形時に発生したバリ５２ｃを、蓄電池群１２Ｍの外側方向に向かって配設する。

このように構成される蓄電モジュール１０を製造する際には、複数の蓄電池１２が積層されるとともに、積層方向両端には、インシュレータプレート１６ａ、１６ｂを介装してエンドプレート１８ａ、１８ｂが配置される。さらに、エンドプレート１８ａ、１８ｂには、一対の連結バー２０ａ、２０ｂの折り曲げ端部４２ａ、４２ｂがねじ４６ａ、４６ｂを介して固定される（図１及び図２参照）。

この場合、第１の実施形態では、図３に示すように、少なくともエンドプレート１８ａの接触部において、外側金属プレート２６ａは、内側金属プレート２８ａよりも連結バー２０ａに対向する方向（矢印Ｂ方向）に突出する突出端部４０ａを有している。このため、エンドプレート１８ａは、外側金属プレート２６ａの突出端部４０ａのみの剛性を低下させることができる。

ここで、蓄電池１２が劣化に伴って膨張し、蓄電池群１２Ｍの積層方向の荷重が増加すると、図５に示すように、突出端部４０ａの角部に荷重集中部Ｐが発生し易い。従って、剛性の低い突出端部４０ａは、積層方向の荷重増加に伴って連結バー２０ａの折り曲げ端部４２ａに沿って変形することが可能になる。

これにより、外側金属プレート２６ａと連結バー２０ａとは、線接触を回避して面接触状態を維持することができ、前記連結バー２０ａに廉価な材料を適用することが可能になる。このため、簡単且つ経済的な構成で、局所的な応力の発生を確実に抑制することができるという効果が得られる。

また、第１の実施形態では、外側金属プレート２６ａのバリ５２ａは、蓄電池群１２Ｍの内側方向に向かって配設される一方、連結バー２０ａのバリ５２ｃは、前記蓄電池群１２Ｍの外側方向に向かって配設されている。従って、外側金属プレート２６ａと連結バー２０ａの折り曲げ端部４２ａとが、積層方向に接触する際、それぞれのバリ５２ａ、５２ｃは、互いに接触することがない。

これにより、エンドプレート１８ａから連結バー２０ａに厚さ拘束荷重が伝達される部分に、バリ５２ａ、５２ｃの噛み込みが発生することがない。このため、組み付け寸法の精度が低下することを阻止するとともに、局所的な応力が発生することによるバリ５２ａ、５２ｃの経年変形を抑制し、連結バー２０ａとの締結部の軸力低下を回避することが可能になる。このため、コストの削減、寸法精度の向上及び構造信頼性の向上が容易に図られる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る蓄電モジュール６０の要部分解斜視説明図である。なお、第１の実施形態に係る蓄電モジュール１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

蓄電モジュール６０は、エンドプレート６２ａ、６２ｂを備える。エンドプレート６２ａは、複数枚、例えば、２枚の板金である外側金属プレート（外側の板金部材）６４ａと内側金属プレート２８ａとからなる。外側金属プレート６４ａは、内側金属プレート２８ａよりも突出する突出端部４０ａに、積層方向に折り曲げられる折り曲げ端部（エンドプレート側折り曲げ部）６６ａを有する。各折り曲げ端部６６ａには、それぞれエンドプレート主面方向に貫通する複数個、例えば、３個のねじ孔６８ａが上下に配列して形成される。

なお、エンドプレート６２ｂは、上記のエンドプレート６２ａと同様に構成されており、同一の構成要素には、同一の参照数字に符号ａに代えて符号ｂを付し、その詳細な説明は省略する。

蓄電モジュール６０は、エンドプレート６２ａ、６２ｂ同士を連結する一対の連結バー７０ａ、７０ｂを備える。連結バー７０ａ、７０ｂは、横長形状を有する板金（金属プレート）により形成され、矢印Ａ方向に沿って平板状を有する。連結バー７０ａ、７０ｂの長手方向（矢印Ａ方向）両端縁部には、それぞれ複数、例えば、３個の孔部７２ａ、７２ｂが上下に形成される。ねじ７４ａ、７４ｂは、孔部７２ａ、７２ｂに挿入されてねじ孔６８ａ、６８ｂに螺合することにより、連結バー７０ａ、７０ｂとエンドプレート６２ａ、６２ｂとが固定される。

このように構成される第２の実施形態では、少なくともエンドプレート６２ａ、６２ｂの接触部において、外側金属プレート６４ａ、６４ｂは、内側金属プレート２８ａ、２８ｂよりも連結バー７０ａ、７０ｂに対向する方向に突出する突出端部４０ａ、４０ｂを有している。このため、簡単且つ経済的な構成で、局所的な応力の発生を確実に抑制することができる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、第１の実施形態では、図４に示すように、外側金属プレート２６ａの矢印Ｃ方向の寸法が、内側金属プレート２８ａの矢印Ｃ方向の寸法よりも短尺に構成されている。これに代えて、外側金属プレート２６ａの矢印Ｃ方向の寸法を、内側金属プレート２８ａの矢印Ｃ方向の寸法よりも長尺に構成してもよい。

従って、外側金属プレート２６ａのバリが内側金属プレート２８ａに向かって存在している場合、前記外側金属プレート２６ａと前記内側金属プレート２８ａとを重ね合わせる際に、該外側金属プレート２６ａのバリが該内側金属プレート２８ａと重なり合うことがない。これにより、バリの噛み込みを抑制することができ、蓄電モジュール１０の寸法精度が良好に向上する。なお、第２の実施形態でも、同様である。

１０、６０…蓄電モジュール１２…蓄電池
１２Ｍ…蓄電池群１４…セパレータ
１８ａ、１８ｂ、６２ａ、６２ｂ…エンドプレート
２０ａ、２０ｂ、７０ａ、７０ｂ…連結バー
２６ａ、６４ａ、６４ｂ…外側金属プレート
２８ａ、２８ｂ…内側金属プレート３２ａ…凸状部
３４ａ…凹状部３８ａ…閉断面
４０ａ、４０ｂ…突出端部４２ａ、４２ｂ、６６ａ…折り曲げ端部
５２ａ〜５２ｃ…バリ

Claims

複数の蓄電池が積層される蓄電池群と、
前記蓄電池群の積層方向両端に設けられるエンドプレートと、
前記積層方向に延在し、前記エンドプレート同士を連結する連結バーと、
を備える蓄電モジュールであって、
前記エンドプレートは、複数枚の板金部材を有し、
複数枚の前記板金部材は、前記積層方向に互いに重なり合う接触部によって閉断面を形成するとともに、
少なくとも前記接触部において、外側の前記板金部材は、内側の前記板金部材よりも前記連結バーに対向する方向に突出する突出端部を有することを特徴とする蓄電モジュール。
請求項１記載の蓄電モジュールにおいて、前記連結バーは、前記積層方向の端部に前記エンドプレートの主面側に折り曲げられる連結バー側折り曲げ部を有し、
前記連結バー側折り曲げ部には、前記エンドプレートが固定されることを特徴とする蓄電モジュール。
請求項１記載の蓄電モジュールにおいて、外側の前記板金部材は、前記突出端部に前記積層方向に折り曲げられるエンドプレート側折り曲げ部を有し、
前記エンドプレート側折り曲げ部には、前記連結バーが固定されることを特徴とする蓄電モジュール。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電モジュールにおいて、内側の前記板金部材には、前記連結バーに対向する方向に延在する複数の凸状部又は凹状部が設けられることを特徴とする蓄電モジュール。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電モジュールにおいて、複数枚の前記板金部材は、成形時に発生したバリを、前記蓄電モジュールの内側方向に向かって配設することを特徴とする蓄電モジュール。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電モジュールにおいて、前記連結バーは、成形時に発生したバリを、前記蓄電モジュールの外側方向に向かって配設することを特徴とする蓄電モジュール。