JP2018037220A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ミドルプレートの平面度を高めると共に、強度も高めることができる電池モジュールを提供する。【解決手段】ミドルプレート６１の第１の延長部６０Ａには、Ｚ軸方向における締結部７４よりも内側の領域に、第１の延長部６０Ａの厚みが薄くなっている第１の肉貫部７６が形成されている。このように、ミドルプレート６１の第１の延長部６０Ａに第１の肉貫部７６が形成されることにより、ミドルプレート６１の成形時における板引けを抑制することができる。ミドルプレート６１の第１の延長部６０Ａには、Ｙ軸方向へネジ７１を挿通させることで、締結相手部材であるバスバー７２と締結される締結部７４を有している。第１の肉貫部７６が形成されることで強度が低下しており、且つ、曲げ荷重が作用しやすい場所であっても、リブ８０が形成されることによって、ミドルプレート６０の強度を高めることができる。【選択図】図３

Description

本発明は、電池モジュールに関する。

電池モジュールとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１の電池モジュールは、電池セルが複数配列されてなる配列体を有しており、これ配列体は、エンドプレート、タイロッド等で連結されている。また、配列体の端部には、弾性体が配置されている。このような弾性体は、電池セルと弾性体との間に配置されたミドルプレートによって支持される。

特開２００９−８１０５６号公報

上述のような電池モジュールにおいて、弾性体を支持するミドルプレートは、組み付け時に弾性体を拘束するために、平面度を高めることが望ましい。従って、板引けを抑制するため、板厚を薄くすることが考えられる。しかしながら、平面度を高めるのと同時に、強度を高めることも要請されていた。

そこで、本発明は、ミドルプレートの平面度を高めると共に、強度も高めることができる電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る電池モジュールは、電池セルと、電池セルの振動を吸収する弾性体と、電池セルと弾性体との間に介在するミドルプレートと、ミドルプレートとの間で弾性体を挟み込む保持部材と、を備え、電池セル、ミドルプレート、弾性体、及び保持部材が重ね合わせられる第１の方向と直交する第２の方向において、ミドルプレートは、電池セル及び弾性体よりも外側へ延びる第１の延長部を有し、第１の延長部には、第１の方向へネジを挿通させることで、締結相手部材と締結される締結部と、第２の方向における締結部よりも内側の領域に、第１の延長部の厚みが薄くなっている第１の肉貫部と、が形成され、第１の肉貫部のうち、第１の方向及び第２の方向と直交する第３の方向において、締結部と対応する位置に、リブが形成される。

電池モジュールにおいて、ミドルプレートの第１の延長部には、第２の方向における締結部よりも内側の領域に、第１の延長部の厚みが薄くなっている第１の肉貫部が形成されている。このように、ミドルプレートの第１の延長部に第１の肉貫部が形成されることにより、ミドルプレートの板引けを抑制することができる。従って、ミドルプレートの平面度を高めることができる。一方、ミドルプレートの第１の延長部には、第１の方向へネジを挿通させることで、締結相手部材と締結される締結部を有している。すなわち、締結部に締結相手部材が締結されることで、第１の延長部が曲げ荷重を受ける。しかしながら、第１の肉貫部のうち、第１の方向及び第２の方向と直交する第３の方向において、締結部と対応する位置には、リブが形成されている。従って、第１の肉貫部が形成されており、曲げ荷重が作用しやすい場所であっても、リブが形成されることによって、ミドルプレートの強度を高めることができる。以上より、ミドルプレートの平面度を高めると共に、強度も高めることができる。

リブは、第２の方向に延びてよい。このような構成により、更にミドルプレートの強度を高めることができる。

第１の肉貫部では、第１の方向のうち、弾性体側から電池セル側へ窪んでおり、第１の肉貫部のうち、第３の方向において、締結部と対応する位置以外の位置において、リブが形成されてよい。このような構成により、組み付け時において、ミドルプレートを治具に接触させるときに、荷重によってミドルプレートが陥没することを抑制できる。

ミドルプレートは、第２の方向における第１の延長部とは反対側から、電池セル及び弾性体よりも外側へ延びる第２の延長部を有し、第２の延長部には、当該第２の延長部の厚みが薄くなっている第２の肉貫部が形成されてよい。このような構成により、第２の延長部側においても、平面度及び強度を高めることが可能となる。

本発明によれば、ミドルプレートの平面度を高めると共に、強度も高めることができる。

本発明の実施形態に係る電池モジュールを示す平面図である。 図１に示すミドルプレート周辺構造の拡大断面図である。 図１に示すミドルプレートの正面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、電池モジュールを示す平面図である。図１に示す電池モジュール１は、例えば、複数の電池モジュール１が筐体内に収容されて電池パックとされた状態で用いられる。

図１に示すように、電池モジュール１は、電池セル１１がセルホルダ２１に保持された状態で複数配列されてなる配列体１５と、配列体１５の配列方向Ｄ（図１の左右方向）の一方側（図１の右側）に配置された弾性体３１と、配列体１５及び弾性体３１に対して配列方向Ｄの両側に配置された一対のエンドプレート（保持部材）４１と、一対のエンドプレート４１同士を連結する複数のボルト５１と、配列体１５と弾性体３１との間に配置されたミドルプレート６１と、を備えている。

電池セル１１は、矩形箱状のケース内に電極組立体を収容してなる電池であり、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。電池セル１１は、この例では、７つ配列されている。電池セル１１は、セルホルダ２１に保持された状態で配列されている。隣り合う電池セル１１同士は、伝熱プレート（不図示）を介して密着している。隣り合う電池セル１１の電極端子１３は、バスバー１４によって互いに電気的に接続されており、これにより、隣り合う電池セル１１が電気的に直列に接続されている。これら電池セル１１、セルホルダ２１、伝熱プレート１２、及びバスバー１４によって配列体１５が構成されている。

弾性体３１は、例えばゴムにより平板状に形成されている。弾性体３１は、ミドルプレート６１とエンドプレート４１との間に配置されている。弾性体３１の配列方向Ｄから見た平面形状は、例えば長方形状（矩形状）をなしており、ミドルプレート６１の外形よりも小さくなっている。弾性体３１は、例えばミドルプレート６１に対して図示しない係合手段によって組み付けられており、これにより、配列方向Ｄに直交する方向において配列体１５に対して位置決めされている。

エンドプレート４１は、例えば金属により平板状に形成されている。一対のエンドプレート４１は、配列体１５と弾性体３１とを配列方向Ｄの両側から挟んでおり、配列体１５及び弾性体３１に拘束荷重を付加している。エンドプレート４１には、ボルト５１を挿通するための複数の貫通孔が設けられている。

ボルト５１は、例えば比較的強度が高い鉄系の金属により形成されている。ボルト５１は、複数設けられ、配列方向Ｄに延在して一対のエンドプレート４１同士を連結している。複数のボルト５１のそれぞれは、一対のエンドプレート４１の貫通孔に挿通される。そして、一方のエンドプレート４１の外側でナット５３により締結されている。この締結によって配列体１５及び弾性体３１に拘束荷重が付加されている。また、ボルト５１は、後述するミドルプレート６１の貫通孔のそれぞれにも挿通されている。

ミドルプレート６１は、例えば樹脂により平板状に形成された本体部６０Ｃ（図３参照）を有している。本体部６０Ｃは、配列体１５と弾性体３１との間に介在している。これにより、弾性体３１から配列体１５にかかる荷重のばらつきが抑制されている。本実施形態では、本体部６０Ｃの配列方向Ｄから見た平面形状は、例えば長方形状をなしており、エンドプレート４１と同形状となっている。

図２は、ミドルプレート６１とバスバー７２（図１では不図示）とがネジ７１で締結される構造を示す部分拡大断面図である。図２に示すように、電池セル１１と、電池セル１１の振動を吸収する弾性体３１と、電池セル１１と弾性体３１との間に介在するミドルプレート６１と、ミドルプレート６１との間で弾性体３１を挟み込む保持部材としてのエンドプレート４１と、が配置される。なお、電池モジュール１に対してＸＹＺ軸座標を設定して、以降の説明を行う。なお、「Ｙ軸方向」が請求項における「第１の方向」に該当し、「Ｚ軸方向」が請求項における「第２の方向」に該当し、「Ｘ軸方向」が請求項における「第３の方向」に該当する。

電池セル１１、ミドルプレート６１、弾性体３１、及びエンドプレート（保持部材）４１が重ね合わせられるＹ軸方向と直交するＺ軸方向において、ミドルプレート６１は、電池セル１１及び弾性体３１よりも外側へ延びる第１の延長部６０Ａを有している。このように、ミドルプレート６１の第１の延長部６０Ａは、基端側を電池セル１１及び弾性体３１に支持された片持ち支持の状態となる。当該片持ち支持状態の第１の延長部６０Ａに対して、ネジ７１を介してバスバー７２が連結されている。バスバー７２は、第１の延長部６０Ａのうち、電池セル１１側の面に連結されている。

図３に示すように、第１の延長部６０Ａには、Ｙ軸方向へネジ７１を挿通させることで、締結相手部材であるバスバー７２と締結される締結部７４と、Ｚ軸方向における締結部７４よりも内側の領域に、第１の延長部６０Ａの厚みが薄くなっている第１の肉貫部７６と、が形成されている。本実施形態では、締結部７４は、第１の延長部６０ＡのＺ軸方向における先端側に一対設けられている。締結部７４は、第１の延長部６０ＡのＸ軸方向における中央位置付近において、互いにＸ軸方向へ離間するように配置されている。なお、締結部７４に対してＸ軸方向に隣り合う位置には、ボルト５１（図１参照）を挿通させるための貫通孔７７が形成されている。

第１の肉貫部７６では、Ｙ軸方向のうち、弾性体３１側から電池セル１１側へ向かって窪んでいる（図２参照）。また、第１の肉貫部７６では、第１の延長部６０Ａの外形縁部の全周をなぞるような外周リブ８１を残存させるように、当該外形縁部以外の領域が窪んでいる。これによって、第１の肉貫部７６は、外周リブ８１、及び後述のリブ以外の領域では、外周リブ８１よりも厚み（Ｙ軸方向における寸法）が薄くされた薄板部７８を有する。各リブは、当該薄板部７８から弾性体３１側へ突出したような形状を有する。なお、外周リブ８１のうち、第１の延長部６０Ａと本体部６０Ｃとの間の境界位置に形成される部分を説明のために「境界リブ８１Ａ」と称する。なお、弾性体３１が配置される本体部６０Ｃも、肉貫部が形成され、外形縁部以外の領域は薄板部７８として構成されている。なお、第１の肉貫部７６（及び他の肉貫部）及び各リブは、ミドルプレート６１の成形時に形成されるものである。

第１の肉貫部７６のうち、Ｘ軸方向において、締結部７４と対応する位置には、リブ８０が形成される。また、リブ８０は、Ｚ軸方向に延びるように形成される。本実施形態では、リブ８０は、締結部７４付近の外周リブ８１と、境界リブ８１Ａとの間をＺ軸方向に真っ直ぐ延びている。リブ８０は、締結部７４のＸ軸方向における両端部に対応する位置から、それぞれ延びている。ただし、締結部７４と対応する位置であれば、どの位置にリブ８０が設けられてもよい。また、第１の肉貫部７６のうち、Ｘ軸方向において、締結部７４と対応する位置以外の位置においても、複数本のリブ８２が形成される。リブ８２は、先端側の外周リブ８１と境界リブ８１Ａとの間をＸ軸方向に沿って真っ直ぐに延びている。ただし、リブ８２をＸ軸方向におけるどの位置に形成するか、何本形成するかは特に限定されず、適宜変更可能である。

また、ミドルプレート６１は、Ｚ軸方向における第１の延長部６０Ａとは反対側から、電池セル１１及び弾性体３１よりも外側へ延びる第２の延長部６０Ｂを有する。第２の延長部６０Ｂには、Ｘ軸方向における両端側に、ボルト５１（図１参照）を挿通させるための貫通孔７７が形成されている。また、第２の延長部６０Ｂには、当該第２の延長部６０Ｂの厚みが薄くなっている第２の肉貫部７９が形成されている。第２の肉貫部７９は、第１の肉貫部７６と同様に、外周リブ８３を残存させ、薄板部７８を形成するような構成を有する。また、第２の肉貫部７９内には、Ｘ軸方向における所定位置に、Ｚ軸方向へ延びるリブ８４が形成されている。

次に、本実施形態に係る電池モジュール１の作用・効果について説明する。

電池モジュール１において、ミドルプレート６１の第１の延長部６０Ａには、Ｚ軸方向における締結部７４よりも内側の領域に、第１の延長部６０Ａの厚みが薄くなっている第１の肉貫部７６が形成されている。このように、ミドルプレート６１の第１の延長部６０Ａに第１の肉貫部７６が形成されることにより、ミドルプレート６１の成形時における板引け（板厚が厚い場合は、成形部品の外面と内部との温度差により、板が曲がってしまう）を抑制することができる。従って、ミドルプレート６１の平面度を高めることができる。ミドルプレート６１は、弾性体３１を組み付ける際には、延長部６０Ａ，６０Ｂを治具ＳＰ（図３において破線で示している）で支持しながら、弾性体３１の厚み（すなわち圧縮力）を調整する。このとき、ミドルプレート６１の平面度が重要となるが、本実施形態では、ミドルプレート６１の高い平面度を確保することができる。

一方、ミドルプレート６１の第１の延長部６０Ａには、Ｙ軸方向へネジ７１を挿通させることで、締結相手部材であるバスバー７２と締結される締結部７４を有している。すなわち、締結部７４に締結相手部材であるバスバー７２が締結されることで、片持ち支持の状態の第１の延長部６０Ａが曲げ荷重を受ける。しかしながら、第１の肉貫部７６のうち、Ｘ軸方向において、締結部７４と対応する位置には、リブ８０が形成されている。従って、第１の肉貫部７６が形成されることで強度が低下しており、且つ、曲げ荷重が作用しやすい場所であっても、リブ８０が形成されることによって、ミドルプレート６０の強度を高めることができる。従って、ミドルプレート６１は、曲げ荷重に耐えることができる。以上より、ミドルプレート６１の平面度を高めると共に、強度も高めることができる。

リブ８０は、Ｚ軸方向に延びている。このような構成により、更にミドルプレート６１の強度を高めることができる。

第１の肉貫部７６では、Ｙ軸方向のうち、弾性体３１側から窪んでおり、第１の肉貫部７６のうち、Ｘ軸方向において、締結部７４と対応する位置以外の位置において、リブ８２が形成されている。例えば、第１の肉貫部７６中のリブの本数が少ない場合は、治具ＳＰをミドルプレートに押し当てたときに、一部のリブに荷重が集中してしまい、ミドルプレート６１が陥没してしまう可能性がある。一方、本実施形態のようにリブ８２を形成することで治具ＳＰとの実質的な接触面積が拡大するため、組み付け時において、ミドルプレート６１を治具ＳＰに接触させるときに、荷重によってミドルプレート６１が陥没することを抑制できる。

ミドルプレート６１は、Ｚ軸方向における第１の延長部６０Ａとは反対側から、電池セル１１及び弾性体３１よりも外側へ延びる第２の延長部６０Ｂを有する。第２の延長部６０Ｂには、当該第２の延長部６０Ｂの厚みを薄くした第２の肉貫部７９が形成されている。このような構成により、第２の延長部６０Ｂ側においても、平面度及び強度を高めることが可能となる。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、肉貫部中のリブの形状や本数や延びる方向は、上述の実施形態に限定されず、適宜変更してよい。また、本体部６０Ｃの肉貫部の中に、Ｚ軸方向に延びるリブを形成してもよい。例えば、第１の延長部６０Ａの境界リブと第２の延長部６０Ｂの境界リブとの間でＺ軸方向に真っ直ぐに延びるリブを複数本設けてもよい。

また、ミドルプレート６１の締結部７４の位置や、貫通孔７７の位置や個数も適宜変更してよい。

また肉貫部は、電池セル１１側から弾性体３１側へ向かって窪んでいてもよい。あるいは、肉貫部は、電池セル１１側及び弾性体３１側の両方から窪んでもよい。

１…電池モジュール、１１…電池セル、３１…弾性体、４１…エンドプレート（保持部材）、６０Ａ…第１の延長部、６０Ｂ…第２の延長部、６１…ミドルプレート、７４…締結部、７６…第１の肉貫部、７９…第２の肉貫部、８０，８２…リブ。

Claims (4)

1. 電池セルと、
   前記電池セルの振動を吸収する弾性体と、
   前記電池セルと前記弾性体との間に介在するミドルプレートと、
   前記ミドルプレートとの間で前記弾性体を挟み込む保持部材と、を備え、
   前記電池セル、前記ミドルプレート、前記弾性体、及び前記保持部材が重ね合わせられる第１の方向と直交する第２の方向において、前記ミドルプレートは、前記電池セル及び前記弾性体よりも外側へ延びる第１の延長部を有し、
   前記第１の延長部には、
   前記第１の方向へネジを挿通させることで、締結相手部材と締結される締結部と、
   前記第２の方向における前記締結部よりも内側の領域に、前記第１の延長部の厚みが薄くなっている第１の肉貫部と、が形成され、
   前記第１の肉貫部のうち、前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向において、前記締結部と対応する位置に、リブが形成される、電池モジュール。
2. 前記リブは、前記第２の方向に延びる、請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記第１の肉貫部では、前記第１の方向のうち、前記弾性体側から前記電池セル側へ窪んでおり、
   前記第１の肉貫部のうち、前記第３の方向において、前記締結部と対応する位置以外の位置において、リブが形成される、請求項１又は２に記載の電池モジュール。
4. 前記ミドルプレートは、前記第２の方向における前記第１の延長部とは反対側から、前記電池セル及び前記弾性体よりも外側へ延びる第２の延長部を有し、
   前記第２の延長部には、当該第２の延長部の厚みを薄くなっている第２の肉貫部が形成された、請求項１〜３の何れか一項に記載の電池モジュール。

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