JP2016152073A - 電池パック及び締結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストでネジ部材による締付力を持続できる電池パック及び締結構造を提供する。【解決手段】電池パック１は、筐体２内に一又は複数の電池モジュール３を収容してなり、筐体２は、ネジ部材１５によって本体部１１にカバー部１２を締結することによって構成され、本体部１１には、ネジ部材１５の軸部１６が螺合するネジ孔２２が形成されていると共に、本体部１１の表面には、噴霧塗装によって形成された噴霧塗装膜２３が設けられ、カバー部１２には、ネジ部材１５の軸部１６が挿通する挿通孔２４が形成されていると共に、カバー部１２の表面には、少なくともネジ部材１５の座面１７ａが接触する部位に、電着塗装によって形成された電着塗装膜２５が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、電池パック及び締結構造に関する。

従来の電池パックとして、例えば特許文献１に記載のものがある。この従来の電池パックは、電池モジュールを配置するスロットが筐体内において高さ方向に複数設けられている。複数の電池モジュールは、電池セルにおいて電極が位置する第１面同士、及び第１面と反対の第２面同士が高さ方向に並ぶようにスロットに収容されている。

特開２０１３−１７１７９６号公報

上述のような電池パック用の筐体は、有底の本体部に対してカバー部をネジ部材で締結して構成される場合がある。一方、本体部の表面及びカバー部の表面には、防錆を目的として、エポキシ樹脂などを含む防錆材料が噴霧塗装される場合がある。

噴霧塗装は、コスト面での利点があるが、表面張力の影響により、例えばネジ孔の開口端などで塗装膜に盛り上がり部分（膜厚が他の部位よりも大きくなる部分）が生じる問題がある。この塗装膜の盛り上がり部分にネジ部材を締結すると、締結力の持続によって盛り上がり部分が徐々に潰れていき、ネジ部材の締付力が経時的に低下してしまうおそれがある。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、低コストでネジ部材による締付力を持続できる電池パック及び締結構造を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、一側面に係る電池パックは、筐体内に一又は複数の電池モジュールを収容してなる電池パックであって、筐体は、ネジ部材によって本体部にカバー部を締結することによって構成され、本体部には、ネジ部材の軸部が螺合するネジ孔が形成されていると共に、本体部の表面には、噴霧塗装によって形成された噴霧塗装膜が設けられ、カバー部には、ネジ部材の軸部が挿通する挿通孔が形成されていると共に、カバー部の表面には、少なくともネジ部材の座面が接触する部位に、電着塗装によって形成された電着塗装膜が設けられている。

この電池パックでは、カバー部の表面において、少なくともネジ部材の座面が接触する部位に電着塗装膜が設けられている。電着塗装で形成された塗装膜は、噴霧塗装で形成された塗装膜に比べて平坦度が高く、挿通孔の開口端周りに塗装膜の盛り上がり部分が形成されることを抑制できる。このため、ネジ部材を締結した後の電着塗装膜の膜厚の経時的な変化が抑えられるので、ネジ部材の締付力を持続させることが可能となる。一方、この電池パックでは、ネジ部材の座面が当たらない本体部の表面には、噴霧塗装によって形成された噴霧塗装膜が設けられている。本体部の塗装を安価な噴霧塗装とすることで、電池パックの低コスト化が図られる。

また、挿通孔は、ネジ孔の開口端周りに形成された噴霧塗装膜の盛り上がり部分よりも大径となっていてもよい。この場合、ネジ孔の開口端周りの噴霧塗装膜にカバー部が当たることを回避できる。したがって、本体部とカバー部との間で噴霧塗装膜の盛り上がり部分が経時的に潰れてしまうことを防止でき、ネジ部材の締付力をより確実に持続させることができる。

また、ネジ部材における軸部の基端側には、噴霧塗装膜の盛り上がり部分よりも大径の大径化部が設けられていてもよい。この場合、ネジ孔よりも挿通孔を大径とした場合でも、挿通孔に対するネジ部材の位置決めを容易に実施できる。

また、大径化部の厚さは、噴霧塗装膜の盛り上がり部分に接触しない厚さとなっていてもよい。この場合、ネジ孔の開口端周りの噴霧塗装膜に大径化部が当たることを回避できる。また、電池パックに振動が加わった場合でもネジ部材が緩むことを抑制できる。

また、一側面に係る締結構造は、ネジ部材によって本体部にカバー部を締結する締結構造であって、本体部には、ネジ部材の軸部が螺合するネジ孔が形成されていると共に、本体部の表面には、噴霧塗装によって形成された噴霧塗装膜が設けられ、カバー部には、ネジ部材の軸部が挿通する挿通孔が形成されていると共に、カバー部の表面には、少なくともネジ部材の座面が接触する部位に、電着塗装によって形成された電着塗装膜が設けられている。

この締結構造では、カバー部の表面において、少なくともネジ部材の座面が接触する部位に電着塗装膜が設けられている。電着塗装で形成された塗装膜は、噴霧塗装で形成された膜に比べて平坦度が高く、挿通孔の開口端周りに塗装膜の盛り上がり部分が形成されることを抑制できる。このため、ネジ部材を締結した後の電着塗装膜の膜厚の経時的な変化が抑えられるので、ネジ部材の締付力を持続させることが可能となる。一方、この締結構造では、ネジ部材の座面が当たらない本体部の表面には、噴霧塗装によって形成された噴霧塗装膜が設けられている。本体部の塗装を安価な噴霧塗装とすることで、締結構造の低コスト化が図られる。

この電池パック及び締結構造によれば、低コストでネジ部材による締付力を持続できる。

電池パックの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示した電池パックの筐体における本体部とカバー部材との締結構造を示す断面図である。 比較例に係る締結構造を示す要部拡大断面図である。 実施例に係る締結構造を示す要部拡大断面図である。

以下、図面を参照しながら、電池パック及び締結構造の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、電池パックの一実施形態を示す斜視図である。同図に示すように、電池パック１は、筐体２内に一又は複数の電池モジュール３を収容し、例えば車両のバッテリーとして構成されている。電池モジュール３は、複数の電池セル４を互いに電気的に接続してなる。本実施形態では、筐体２内に２×２のマトリクス状に設けられたスロット（不図示）に電池モジュール３がそれぞれ配置されている。電池セル４は、リチウムイオン二次電池などの蓄電池、或いは電気二重層キャパシタなどである。電池セル４は、電解液が注入されたケース内に、負極とセパレータと正極とを積層してなる電極組立体を収容することによって構成されている。

筐体２は、本体部１１と、本体部１１の開口部分２０を塞ぐ平板状のカバー部１２とを有し、全体として略直方体形状をなしている。筐体２を形成する材料、すなわち、本体部１１及びカバー部１２を形成する材料としては、例えば鉄（ＳＳ４００）などの金属材料が挙げられる。

本体部１１は、ベース板１３と、ベース板１３の４辺にそれぞれ設けられた側板１４とを有している。ベース板１３と側板１４とは、それぞれ矩形の平板部材からなり、ベース板１３の縁部に側板１４の縁部を溶接することによって本体部１１が形成されている。カバー部１２は、ベース板１３と同形状をなす矩形の平板部材からなる。カバー部１２は、ボルトなどのネジ部材１５によって側板１４における開口部分２０側の端面に固定され、開口部分２０を塞いでいる。

続いて、筐体２における本体部１１とカバー部１２との締結構造について詳細に説明する。

図２は、本体部とカバー部との締結構造を示す断面図である。同図に示すように、締結構造２１において、本体部１１には、ネジ部材１５の軸部１６が螺合するネジ孔２２が形成されている。ネジ孔２２は、本体部１１の外面１１ａ（側板１４の端面：図１参照）側から本体部１１の厚さ方向に断面円形状に形成されている。また、本体部１１の外面１１ａ、及びネジ孔２２の内面２２ａには、噴霧塗装によって形成された噴霧塗装膜２３が形成されている。噴霧塗装としては、例えばスプレー方式が挙げられる。噴霧塗装膜２３の形成材料としては、例えばエポキシ樹脂を含有する防錆材料や、ポリウレタン樹脂を含有する防錆材料などが挙げられる。また、噴霧塗装膜２３の厚さは、例えば１０μｍ〜４０μｍとなっている。

カバー部１２には、ネジ部材１５の軸部１６が挿通する挿通孔２４が形成されている。挿通孔２４は、カバー部１２の内面１２ａから外面１２ｂに至るように、カバー部１２の厚さ方向に貫通して断面円形状に形成されている。カバー部１２の内面１２ａ、外面１２ｂ、及び挿通孔２４の内面２４ａには、電着塗装によって形成された電着塗装膜２５が形成されている。電着塗装の方式としては、例えばカチオン電着方式が挙げられる。電着塗装膜２５の形成材料としては、例えばエポキシ樹脂を含有する防錆材料が挙げられる。また、電着塗装膜２５の厚さは、例えば１０μｍ〜４０μｍとなっている。

挿通孔２４の内径は、ネジ孔２２の内径よりも大径となっている。より具体的には、挿通孔２４の内径は、ネジ孔２２の開口端２２ｂ周りに形成された噴霧塗装膜２３の盛り上がり部分Ｒ（図４参照）の径よりも大径に形成されている。噴霧塗装膜２３の盛り上がり部分Ｒについては後述する。なお、ネジ孔２２の内径とは、図２に示すように、内面２２ａに形成された噴霧塗装膜２３の厚さを考慮した内径Ｗ１を指しており、挿通孔２４の内径とは、内面２４ａに形成された電着塗装膜２５の厚さを考慮した内径Ｗ２を指している。

ネジ部材１５は、例えば鉄等の金属材料によって形成され、軸部１６と、頭部１７と、を有している。軸部１６の先端側は、ネジ孔２２の内径と略同等の外径となっており、周面にはネジ孔２２に螺合するネジ溝１６ａが形成されている。また、軸部１６の基端側には、先端側よりも大径の大径化部１８が設けられている。大径化部１８の外径Ｗ３は、噴霧塗装膜２３の盛り上がり部分Ｒの外径Ｗ４（図４参照）よりも大径で、かつ挿通孔２４の内径Ｗ２よりも小径となっている。

大径化部１８の厚さ（軸部１６の長手方向の長さ）Ｔは、大径化部１８が盛り上がり部分Ｒに接触しない範囲で適宜設定される。すなわち、大径化部１８の厚さＴは、大径化部１８がネジ部材１５の座面１７ａの位置から形成される場合には、カバー部１２の厚さ、内面１２ａにおける電着塗装膜２５の厚さ、及び外面１２ｂにおける電着塗装膜２５の厚さの合計から、噴霧塗装膜２３の盛り上がり部分Ｒの高さを引いた値未満の厚さとなっている。ここでの盛り上がり部分Ｒの高さは、本体部１１の外面１１ａにおける噴霧塗装膜２３の平坦部分と、平坦部分の法線方向（軸部１６の長手方向）についてのネジ孔２２の開口端２２ｂ周りに形成された盛り上がり部分Ｒの頂点部分との間隔である。

以上の締結構造２１では、ネジ孔２２と挿通孔２４とを位置合わせした状態でネジ孔２２及び挿通孔２４にネジ部材１５を通し、軸部１６のネジ溝１６ａをネジ孔２２に螺合することで、本体部１１に対してカバー部１２が強固に固定される。この状態において、ネジ部材１５の座面１７ａは、挿通孔２４における外面１２ｂ側の開口端２４ｂの周りで電着塗装膜２５が形成されたカバー部１２の外面１２ｂに突き当たり、軸部１６の大径化部１８は、噴霧塗装膜２３の盛り上がり部分Ｒに接触しないように挿通孔２４内に位置している。

続いて、上述した電池パック１の締結構造２１の作用効果について説明する。

図３は、比較例に係る締結構造を示す要部拡大断面図である。同図に示すように、比較例に係る締結構造１２１は、本体部１１１の表面（外面１１１ａ及びネジ孔１２２の内面１２２ａ）に噴霧塗装膜１２３が形成されている点は実施例と同様であるが、カバー部１１２の表面（内面１１２ａ、外面１１２ｂ、及び挿通孔１２４の内面１２４ａ）に、電着塗装膜ではなく、噴霧塗装膜１２３が形成されている点で実施例と相違する。また、挿通孔１２４の内径がネジ孔１２２の内径に対して実質的に大径化されておらず、ネジ部材１１５の軸部１１６に大径化部が設けられていない点も実施例と相違する。

この締結構造１２１では、本体部１１１の表面の塗装及びカバー部１１２の表面の塗装にいずれも噴霧塗装が用いられている。噴霧塗装は、コスト面での利点があるが、表面張力の影響により、ネジ孔１２２の開口端１２２ｂや挿通孔２４の開口端１２４ｂ，１２４ｃなど、断面形状が角となる部位で噴霧塗装膜１２３に盛り上がり部分（膜厚が他の部位よりも大きくなる部分）Ｒが環状に生じることがある。

このため、締結構造１２１では、図３に示すように、ネジ部材１１５の座面１１７ａが挿通孔１２４における外面１１２ｂ側の開口端１２４ｃに形成された盛り上がり部分Ｒに突き当たった状態になることが考えられる。また、挿通孔１２４における内面１１２ａ側の開口端１２４ｂ周りに形成された盛り上がり部分Ｒと、ネジ孔１２２の開口端１２２ｂ周りに形成された盛り上がり部分Ｒとが当たり、本体部１１１とカバー部１１２との間に隙間が形成され易くなることも考えられる。

これらの盛り上がり部分Ｒは、ネジ部材１１５の締結時にある程度潰れる。しかしながら、締結後もネジ部材１１５の締結力が盛り上がり部分Ｒに局所的に付加されるため、締結力が持続的に付加されることで盛り上がり部分Ｒが徐々に潰れていくこととなる。ネジ部材１１５の締結後に盛り上がり部分Ｒが潰れていくと、ネジ部材１１５による締付力が経時的に低下し、ネジ部材１１５が緩む要因となる。

これに対し、図４は、実施例に係る締結構造を示す要部拡大断面図である。同図に示すように、締結構造２１では、カバー部１２の表面（内面１２ａ、外面１２ｂ、及び挿通孔２４の内面２４ａ）に電着塗装膜２５が形成されている。電着塗装で形成された塗装膜は、噴霧塗装で形成された塗装膜に比べて平坦度が高く、挿通孔２４の開口端２４ｂ，２４ｃ周りに塗装膜の盛り上がり部分Ｒが形成されることを抑制できる。

このため、締結構造２１では、図４に示すように、ネジ部材１５の座面１７ａと電着塗装膜２５とが面と面で接触するため、電着塗装膜２５に局所的な締結力が付加されにくく、ネジ部材１５を締結した後の電着塗装膜２５の膜厚の経時的な変化が抑えられる。したがって、ネジ部材１５の締付力を持続させることが可能となり、ネジ部材１５の緩みの発生を好適に抑制できる。一方で、締結構造２１では、ネジ部材１５の座面１７ａが当たらない本体部１１の表面（外面１１ａ及びネジ孔２２の内面２２ａ）には、噴霧塗装によって形成された噴霧塗装膜２３が設けられている。本体部１１の塗装を電着塗装に比べて安価な噴霧塗装とすることで、電池パック１の低コスト化が図られる。

また、締結構造２１では、挿通孔２４の内径Ｗ２がネジ孔２２の開口端２２ｂ周りに形成された噴霧塗装膜２３の盛り上がり部分Ｒの外径Ｗ４よりも大径となっている。これにより、当該盛り上がり部分Ｒが挿通孔２４内に位置し、カバー部１２及び電着塗装膜２５がネジ孔２２の開口端２２ｂ周りに形成された噴霧塗装膜２３の盛り上がり部分Ｒに当たることを回避できる。したがって、本体部１１とカバー部１２との間で噴霧塗装膜２３の盛り上がり部分Ｒが経時的に潰れてしまうことを防止できるので、ネジ部材１５の締付力をより確実に持続させることができる。また、噴霧塗装膜２３の盛り上がり部分Ｒを除去する必要もないので、コストの増加も回避できる。

また、締結構造２１では、ネジ部材１５における軸部１６の基端側には、噴霧塗装膜２３の盛り上がり部分Ｒの外径Ｗ４よりも大径となる外径Ｗ３を有する大径化部１８が設けられている。これにより、ネジ孔２２よりも挿通孔２４を大径とした場合でも、挿通孔２４に対するネジ部材１５の位置決めを容易に実施できる。なお、大径化部１８の周面は、カバー部１２における挿通孔２４の内面２４ａ（内面２４ａに形成された電着塗装膜２５）に接触していてもよい。

また、締結構造２１では、大径化部１８の厚さＴが盛り上がり部分Ｒに接触しない範囲で設定されている。これにより、大径化部１８がネジ孔２２の開口端２２ｂ周りに形成された噴霧塗装膜２３の盛り上がり部分Ｒに当たることを防止できる。盛り上がり部分Ｒから僅かに離間する程度まで大径化部１８の厚さＴを厚くする場合、電池パック１に振動が加わった場合でもネジ部材１５が緩むことを抑制できる。また、カバー部１２が本体部１１に対してずれた場合に、カバー部１２における挿通孔２４の内面２４ａと大径化部１８の周面とが当たる面積が大きくなるので、ネジ部材１５の破損を防止できる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、ネジ部材１５における軸部１６の大径化部１８は、座面１７ａと接するように設けられているが、大径化部１８は、座面１７ａから離間していてもよい。また、大径化部１８は必ずしも設けなくてもよい。

また、上記実施形態では、本体部１１のネジ孔２２の内面２２ａに噴霧塗装膜２３が形成されているが、マスキングなどを施すことにより、ネジ孔２２の内面２２ａに噴霧塗装膜２３を形成しないようにしてもよい。ネジ孔２２は、貫通孔であってもよい。さらに、上記実施形態では、電着塗装膜２５は、カバー部１２の外面１２ｂの全体に形成されているが、電着塗装膜２５は、少なくともネジ部材１５の座面１７ａに接触する部位に形成されていればよい。

１…電池パック、２…筐体、３…電池モジュール、１１…本体部、１２…カバー部、１５…ネジ部材、１６…軸部、１７ａ…座面、１８…大径化部、２１…締結構造、２２…ネジ孔、２２ｂ…開口端、２３…噴霧塗装膜、２４…挿通孔、２５…電着塗装膜、Ｒ…盛り上がり部分。

Claims (5)

1. 筐体内に一又は複数の電池モジュールを収容してなる電池パックであって、
   前記筐体は、ネジ部材によって本体部にカバー部を締結することによって構成され、
   前記本体部には、前記ネジ部材の軸部が螺合するネジ孔が形成されていると共に、前記本体部の表面には、噴霧塗装によって形成された噴霧塗装膜が設けられ、
   前記カバー部には、前記ネジ部材の軸部が挿通する挿通孔が形成されていると共に、前記カバー部の表面には、少なくとも前記ネジ部材の座面が接触する部位に、電着塗装によって形成された電着塗装膜が設けられている電池パック。
2. 前記挿通孔は、前記ネジ孔の開口端周りに形成された前記噴霧塗装膜の盛り上がり部分よりも大径となっている請求項１記載の電池パック。
3. 前記ネジ部材における前記軸部の基端側には、前記噴霧塗装膜の盛り上がり部分よりも大径の大径化部が設けられている請求項２記載の電池パック。
4. 前記大径化部の厚さは、前記噴霧塗装膜の盛り上がり部分に接触しない厚さとなっている請求項３記載の電池パック。
5. ネジ部材によって本体部にカバー部を締結する締結構造であって、
   前記本体部には、前記ネジ部材の軸部が螺合するネジ孔が形成されていると共に、前記本体部の表面には、噴霧塗装によって形成された噴霧塗装膜が設けられ、
   前記カバー部には、前記ネジ部材の軸部が挿通する挿通孔が形成されていると共に、前記カバー部の表面には、少なくとも前記ネジ部材の座面が接触する部位に、電着塗装によって形成された電着塗装膜が設けられている締結構造。

Images