JP2018097983A - 電池モジュールおよび組電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンドプレートと拘束バンドとの間の接合力の低下を防止することのできる電池モジュールおよび組電池の提供。【解決手段】電池モジュールは、積層された複数の電池セルの左右端部に一対のエンドプレートを配置し、エンドプレート同士を拘束プレートおよび拘束バンド28により連結している。これにより、双方のエンドプレートは、電池セルを積層方向に挟圧している。右エンドプレート24には、プレート保持孔24bが形成されている。プレート保持孔24bに挿入される拘束バンド28の端部には、一対の係合組体28cが形成され、各々の係合組体28cには一対の係合片28dが含まれている。同一の係合組体28cに含まれた係合片28d同士は、拘束バンド28の板厚方向に拡開しており、それぞれプレート保持孔24bの互いに対向した内周部24b1に当接している。【選択図】図5A

Description

本発明は、電池モジュールおよび複数の電池モジュールが並べられて形成された組電池に関する。
二次電池を用いた蓄電モジュールに関する従来技術として、下記の従来技術がある。この従来技術による蓄電モジュールは、積層された複数の電池セルを一対のエンドプレートによって挟持し、複数の拘束バンドにより双方のエンドプレートを連結している。エンドプレートの長手方向の中央部同士を連結する拘束バンドは、各々のエンドプレートに形成された貫通孔に端部が挿入され、貫通孔から突出した部位をエンドプレートの側面に溶接することによりエンドプレートに接合されている。これにより、上記従来技術による蓄電モジュールは、溶接によって、エンドプレートと拘束バンドとの接合力を増大させることができる。また、エンドプレートと拘束バンドとを短時間で接合することができる。
国際公開第2011/141127号公報
エンドプレートに貫通させた拘束バンドの両端部を、双方のエンドプレートに対して溶接する場合、拘束バンドの一方の端部を一側のエンドプレートに接合した後、他方の端部を他側のエンドプレートに接合している。拘束バンドの他方の端部をエンドプレートに接合する時、接合部位の位置決めのために、拘束バンドの端部を貫通孔の内周部に当接させることになる。そのため、エンドプレートに対して拘束バンドが傾き、既に接合された一側のエンドプレートと拘束バンドの一方の端部との間の溶接部位に応力が発生し、双方の間の接合力が低下する場合がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンドプレートと拘束バンドとの間の接合力の低下を防止することのできる電池モジュールおよび組電池を提供することにある。
上述した課題を解決するために、本出願に係る電池モジュールの発明は、積層された複数の電池セルと、複数の電池セルを、積層方向に挟持する一対のエンドプレートと、双方のエンドプレート間に延在し、両端部がエンドプレートに形成されたプレート挿入孔に挿入され、プレート挿入孔から突出した両端部において、双方のエンドプレートに対して直交するように幅方向に溶接により接合され、所定の張力を有して、エンドプレート同士を連結する板状の拘束バンドと、を有した電池モジュールであって、拘束バンドの少なくとも一方の端部には、拘束バンドの板厚方向に拡開した状態で、プレート挿入孔に挿入されている一対の係合片が形成されており、各々の係合片は、プレート挿入孔の互いに対向した内周部に当接するとともに、各々の係合片においてエンドプレートに溶接されている。
この構成によれば、拘束バンドの少なくとも一方の端部には、拘束バンドの板厚方向に拡開した状態で、プレート挿入孔に挿入されている一対の係合片が形成されている。そして、各々の係合片は、プレート挿入孔の互いに対向した内周部に当接するとともに、各々の係合片においてエンドプレートに溶接されている。これにより、係合片をエンドプレートに溶接する際に、プレート挿入孔に当接した係合片によって、拘束バンドが支持されて傾くことがなく、既に接合されたエンドプレートと拘束バンドとの間の溶接部位に応力が発生することがないため、双方の間の溶接強度の低下を防ぐことができる。
尚、本発明において拘束バンドは、各々のエンドプレートに対して厳密な意味で直交するように接合されている必要はなく、拘束バンドと、それぞれのエンドプレートとが成す角度は、直角とは多少異なっていてもよい。
本出願に係る組電池の発明は、積層された複数の電池セルと、複数の電池セルを、積層方向に挟持する一対のエンドプレートと、双方のエンドプレート間に延在し、両端部がエンドプレートに形成されたプレート挿入孔に挿入され、プレート挿入孔から突出した両端部において、双方のエンドプレートに対して直交するように幅方向に溶接により接合され、所定の張力を有して、エンドプレート同士を連結する板状の拘束バンドと、をそれぞれ有した複数の電池モジュールが、並べられて形成された組電池であって、拘束バンドの少なくとも一方の端部には、拘束バンドの板厚方向に拡開した状態で、プレート挿入孔に挿入されている一対の係合片が形成されており、各々の係合片は、プレート挿入孔の互いに対向した内周部に当接するとともに、各々の係合片においてエンドプレートに溶接されている。
この構成によれば、組電池において、拘束バンドの少なくとも一方の端部には、拘束バンドの板厚方向に拡開した状態で、プレート挿入孔に挿入されている一対の係合片が形成されている。そして、各々の係合片は、プレート挿入孔の互いに対向した内周部に当接するとともに、各々の係合片においてエンドプレートに溶接されている。これにより、係合片をエンドプレートに溶接する際に、プレート挿入孔に当接した係合片によって、拘束バンドが支持されて傾くことがなく、既に接合されたエンドプレートと拘束バンドとの間の溶接部位に応力が発生することがない。このため、組電池を構成する電池モジュールにおいて、エンドプレートと拘束バンドとの間の溶接強度の低下を防ぐことができ、信頼性の高い組電池にすることができる。
尚、本発明において拘束バンドは、各々のエンドプレートに対して厳密な意味で直交するように接合されている必要はなく、拘束バンドと、それぞれのエンドプレートとが成す角度は、直角とは多少異なっていてもよい。
本発明の実施形態1による電池パックの外観斜視図 電池パックに含まれた電池モジュールの一つを右方から見た場合の外観斜視図 図2Aに示した電池モジュールを左方から見た場合の外観斜視図 電池モジュールに含まれた拘束バンドの正面図 図3Aの平面図 図3Aに示した拘束バンドを右方から見た場合の側面図 電池モジュールに含まれた右エンドプレートの正面図 図2Aの部分拡大図 図2Bの部分拡大図 拘束バンドの端部をエンドプレートに接合する工程を説明するための模式的な図であって、プレート挿入孔に挿入する前の拘束バンドの側面図 拘束バンドの端部を双方のエンドプレートに挿入する工程を示した断面図 拘束バンドの一方の端部を左エンドプレートに対し位置合わせをする工程を示した断面図 拘束バンドの一方の端部を左エンドプレートに溶接する工程を示した断面図 拘束バンドの他方の端部を右エンドプレートに溶接する工程を示した断面図 拘束バンドの端部に発生する応力の分散を説明するために、図2Aに示した電池モジュールを右方から見た場合の模式的な図 電池モジュールを製造する工程の全体を説明するための模式的な図であって、積層する前の電池セルの側面図 複数の電池セルを積層する工程を示した図 積層された電池セルをエンドプレートで挟持する工程を示した図 双方のエンドプレートに拘束バンドを挿入する工程を示した図 拘束バンドの端部をエンドプレートに接合する工程を示した図 実施形態2による拘束バンドの正面図 図9Aの平面図 図9Aに示した拘束バンドを右方から見た場合の側面図 実施形態2の変形例による拘束バンドの正面図 実施形態3による拘束バンドの正面図 図11Aの平面図 図11Aに示した拘束バンドを右方から見た場合の側面図 実施形態3の変形例による拘束バンドの正面図 実施形態4による拘束バンドの正面図 図13Aの平面図 図13Aに示した拘束バンドを右方から見た場合の側面図 実施形態4の変形例による拘束バンドの正面図 変形例1による右エンドプレートの正面図 変形例2による右エンドプレートの正面図 変形例3による右エンドプレートの正面図 拘束バンドの端部をエンドプレートに接合するための別の方法を説明するための模式的な図であって、拘束バンドの端部を双方のエンドプレートに挿入する工程を示した断面図 拘束バンドの一方の端部を左エンドプレートに溶接する工程を示した断面図 拘束バンドの他方の端部において、係合片を拡開させる工程を示した断面図 拘束バンドの他方の端部を右エンドプレートに溶接する工程を示した断面図
以下、本発明の実施形態1乃至実施形態4および数種の変形例について説明する。以下、図1、図2A、図2B、図5A乃至図6Eにおいてそれぞれ矢印によって示した方向を、電池パック1および電池モジュール2の前後方向、左右方向、上下方向として説明するが、これらは電池パック1および電池モジュール2の実際の取付方向とは無関係である。また、図3A、図3B、図3Cおよび図4における矢印は、拘束バンド28または右エンドプレート24が電池パック1に取り付けられた状態における各方向を表しており、これも電池パック1および電池モジュール2の実際の取付方向とは無関係である。
<実施形態1の構成>
図1乃至図5Bに基づき、本発明の実施形態1による電池パック1の構成について説明する。電池パック1は、図2Aおよび図2Bに示した電池モジュール2が、左右方向に複数個並べられて形成されている。電池パック1は、組電池に該当する。図1に示すように、本実施形態による電池パック1は、7個の電池モジュール2を含んでいるが、この数に限られるものではなく、左右方向に電池モジュール2がいくつ並べられていてもよい。
複数の電池モジュール2は、隣り合ったもの同士が当接した状態で、その左端に配置されたパック拘束プレート3aおよび右端に配置されたパック拘束プレート3bにより並べられた方向に挟まれている。左右のパック拘束プレート3a、3bの前端部および後端部には、複数の拘束部材4が貫通している。各々の拘束部材4の左右端部には締付ナット5が螺合しており、締付ナット5を各々の拘束部材4に締め付けることによって、双方のパック拘束プレート3a、3bが複数の電池モジュール2を挟圧する。尚、図1において、締付ナット5は拘束部材4の左端部に螺合されたもののみを示している。各々の電池モジュール2は、その前後端部の下端において、固定ナット6によりベースプレート7に固定されている。
図2Aおよび図2Bに示したように、それぞれの電池モジュール2は、左右方向に4個の電池セル22が積層されることにより各々形成された前列セル群21a、中列セル群21bおよび後列セル群21cを含んでいる。以下、前列セル群21a、中列セル群21bおよび後列セル群21cを包括して電池セル群21と言う。電池モジュール2中において、前列セル群21a、中列セル群21bおよび後列セル群21cは前後方向に並べられており、前列セル群21aは前列に配置され、後列セル群21cは後列に配置され、中列セル群21bは前列セル群21aと後列セル群21cとの間に配置されている。電池セル22は、積層方向に薄型の外筐を有した二次電池である。本実施形態において、電池セル22はリチウムイオン電池であるが、必ずしも、これに限定されるべきものではなく、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等であってもよい。
電池セル群21の左右端部には、複数の電池セル22を積層方向に挟持する左エンドプレート23と右エンドプレート24が各々配置されている。以下、左エンドプレート23と右エンドプレート24を包括して、エンドプレート23、24と言う。右エンドプレート24は、一側のエンドプレートに該当する。各々のエンドプレート23、24の前後端部には、一対の拘束プレート25が直交するように隅肉溶接によって接合されている。それぞれの拘束プレート25は、双方のエンドプレート23、24の間に延在しており、所定の張力を有してエンドプレート23、24同士を連結している。エンドプレート23、24の前後端部に固定された拘束プレート25には、それぞれベースプレート7に固定するためのブラケット26が取り付けられている。
図2Bに示したように、各々の拘束プレート25の左端部においては、左エンドプレート23から左方へと突き出た突出部25aが形成されている。また、図2Aに示したように、拘束プレート25の右端部においては、右エンドプレート24よりも左方へと窪んだ収容部25bが形成され、収容部25bを上下方向に挟むように一対の囲繞部25cが設けられている。拘束プレート25の左端部は、突出部25aにおいて左エンドプレート23に対し隅肉溶接され、拘束プレート25の右端部は、囲繞部25cにおいて右エンドプレート24に隅肉溶接されている。図2Aにおいて、囲繞部25cを右エンドプレート24に接合する際に形成される溶接肉WR1を示し、図2Bにおいて、突出部25aを左エンドプレート23に接合する際に形成される溶接肉WL1を示す。
電池パック1を形成するために、複数の電池モジュール2が左右方向に並べられた状態において、各々の電池モジュール2に含まれた拘束プレート25の突出部25aは、隣接した電池モジュール2に含まれた拘束プレート25の収容部25bに挿入されている。図2Aに示すように、右エンドプレート24には、複数の電池モジュール2が左右方向に並べられた状態において、隣接した電池モジュール2の左エンドプレート23上に形成された溶接肉WL1を回避するための逃し部24aが設けられている。また、図2Bに示すように、左エンドプレート23には、隣接した電池モジュール2の右エンドプレート24上に形成された溶接肉WR1を回避するための逃し部23aが設けられている。逃し部23a、24aは、エンドプレート23、24の端部において、厚み方向に延びた斜面により形成されている。逃し部23a、24aは、球面または曲面といった斜面以外の形状を呈していてもよい。
図2A、図2Bに示すように、電池モジュール2に含まれる各々の電池セル22の上面には、一対の電極端子22aが形成されている。一つの電池セル22に形成された電極端子22aは、一方が正極、他方が負極であって、双方を用いて充放電が可能となっている。電池モジュール2中の後列セル群21cにおいて、後方に位置する電極端子22aには、一対のバスバー27a、27bが取り付けられ、左右方向に隣り合った電池セル22の電極端子22aを電気的に接続している。バスバー27a、27bのうちの一方が電池モジュール2の正極を形成し、他方が電池モジュール2の負極を形成している。また、前列セル群21aにおいて、前方に位置する電極端子22aには、バスバー27cが取り付けられ、左右方向に積層された電池セル22の電極端子22aを電気的に接続している。さらに、電池モジュール2には、前後方向に隣接して配置された複数の電池セル22に設けられた電極端子22a同士を連結するバスバー27dが含まれている。上述した各バスバー27a、27b、27c、27dは、板状の銅またはアルミニウムあるいはその他の導電性金属により形成されている。
図2Aおよび図2Bに示したように、各々の電池モジュール2の前後方向において、双方の拘束プレート25の間に位置するように、アルミニウム板等の金属板によって形成された一対の拘束バンド28が配置されている。各々の拘束バンド28はエンドプレート23、24間に延在し、それぞれの両端部は双方のエンドプレート23、24を貫通した上で、エンドプレート23、24に対して直交するように接合されている。これにより、拘束バンド28は、所定の張力を有してエンドプレート23、24同士を連結している。一対の拘束バンド28は、それぞれ前列セル群21aと中列セル群21bとの間、および、中列セル群21bと後列セル群21cとの間を、左右方向に延びている。双方のエンドプレート23、24は、2枚の拘束プレート25および2枚の拘束バンド28によって、電池セル群21を所定荷重で左右方向に挟圧した状態で保持されている。
図3Aに示すように、拘束バンド28の左端部には、その上下方向の中央部において基部28aから左方に突出した凸部28bが形成されている。一方、拘束バンド28において基部28aの右端部には、その上端部と下端部において、それぞれ係合組体28cが形成されている。一対の係合組体28cは、単一の拘束バンド28に形成されており、拘束バンド28の延在する上下方向(拘束バンド28の幅方向)に互いに離れて設けられている。係合組体28cは、拘束バンド28の右端部において、1個だけ形成されていてもよいし、または3個以上形成されていてもよい。図3Bおよび図3Cに示すように、各々の係合組体28cは、互いに拘束バンド28の板厚方向に拡開した一対の係合片28dを有している。一対の係合片28dは、互いに開閉する方向、すなわち前後方向に弾発力を有している。一対の係合片28dのそれぞれは、基部28aから開き方向に突出した根本部28d1と、根本部28d1から中折れして互いに近づく方向に延びた先端部28d2とを有している。また、拘束バンド28の右端部において、その延在方向である上下方向の係合組体28c同士の間には、左方へと窪んだ凹部28eが形成されている。
図4に示したように、右エンドプレート24には、拘束バンド28が接合される位置に、一対のプレート保持孔24bが貫通している。プレート保持孔24bは、プレート挿入孔に該当する。プレート保持孔24bは、右エンドプレート24の前後端部の間に位置するように、2列に形成されている。それぞれのプレート保持孔24bは長尺状に形成されており、右エンドプレート24の上下方向に延びている。各々のプレート保持孔24bは略矩形状に形成されており、前後方向に対向した一対の内周部24b1を有している。プレート保持孔24bの前後方向の幅は、拘束バンド28の係合組体28cの前後方向の幅よりも小さく形成されている(図6Aおよび図6B参照)。
図5Aに示すように、右エンドプレート24の各々のプレート保持孔24bには、拘束バンド28の一対の係合組体28cが挿入されている。係合組体28cに含まれた各々の係合片28dは、プレート保持孔24bの内周部24b1に弾発的に当接している。係合片28dは、その先端部がプレート保持孔24bから突出しており、突出部位において、右エンドプレート24に対して拘束バンド28の幅方向(上下方向)に隅肉溶接されている。図5Aにおいて、係合片28dを右エンドプレート24に接合する際に形成される溶接肉WR2を示す。
一方、図5Bに示すように、拘束バンド28の凸部28bは、左エンドプレート23に貫通したスリット23bに挿入されている。スリット23bは、プレート挿入孔に該当する。スリット23bの前後方向幅は、拘束バンド28の凸部28bの板厚よりも若干大きく形成されている。スリット23bは、左エンドプレート23において拘束バンド28が接合される位置に、それぞれ1条ずつ形成されており、左エンドプレート23の上下方向に延びている。各々の凸部28bは、その先端部がスリット23bから突出しており、突出部位において、左エンドプレート23に対して拘束バンド28の幅方向に隅肉溶接されている。図5Bにおいて、凸部28bを左エンドプレート23に接合する際に形成される溶接肉WL2を示す。
電池パック1を形成するために、複数の電池モジュール2が左右方向に並べられた状態において、各々の電池モジュール2に含まれた拘束バンド28の凸部28bは、隣接した電池モジュール2に含まれた拘束バンド28の凹部28eに挿入されている。図5Aに示すように、右エンドプレート24において、プレート保持孔24bの後方には、テーパ状に窪んだ逃し部24cが形成されている。逃し部24cは、プレート保持孔24bの後方に形成された溶接肉WR2同士の間に設けられている。逃し部24cは、複数の電池モジュール2が左右方向に並べられた状態において、隣接した電池モジュール2の左エンドプレート23と拘束バンド28の凸部28bとを接合する溶接肉WL2を回避するために、厚み方向に延びた斜面により形成されている。尚、前述した図4において、逃し部24a、24cは省略されている。
また、図5Bに示すように、左エンドプレート23には、スリット23bの上端部および下端部においてスリット23bを前後方向に挟むように、都合4個の逃し部23cが形成されている。逃し部23cは、複数の電池モジュール2が左右方向に並べられた状態において、隣接した電池モジュール2の右エンドプレート24と拘束バンド28の係合片28dとを接合する溶接肉WR2を回避するために、厚み方向に延びた斜面により形成されている。
以下、図6A乃至図6Eに基づいて、本実施形態による拘束バンド28をエンドプレート23、24に接合する工程について説明する。尚、図6C乃至図6Eに示した工程は、双方のエンドプレート23、24を互いに所定の荷重で挟圧した状態で実行される。最初に、図6Aに示した拘束バンド28の凸部28bおよび係合片28dを、図6Bに示すように、それぞれ左エンドプレート23のスリット23bおよび右エンドプレート24のプレート保持孔24bに挿入する。この時、一対の係合片28dを撓ませて、互いに間隔を縮めてプレート保持孔24bに挿入し、双方の係合片28dをプレート保持孔24bの内周部24b1に弾発的に当接させる。その後、図6Cに示すように、拘束バンド28を傾けて、凸部28bをスリット23bの前方内周面に当接させて位置決めする。凸部28bを、スリット23bの後方内周面に当接させて位置決めしてもよい。次に、図6Dに示すように、凸部28bを左エンドプレート23に溶接する。最後に、図6Eに示すように、係合片28dを右エンドプレート24に溶接し、拘束バンド28のエンドプレート23、24への接合を完了する。係合片28dを右エンドプレート24に溶接した状態においても、係合片28dはプレート保持孔24bの内周部24b1に当接している。
係合片28dを右エンドプレート24に溶接する時、係合組体28cごとに一対の係合片28dがプレート保持孔24bの内周部24b1に当接している。したがって、拘束バンド28は係合片28dによって支持されており、その右エンドプレート24に対する姿勢が、凸部28bの左エンドプレート23への溶接時から変化することはない。
また、図7に示すように、本実施形態においては、それぞれ一対の係合片28dを有する一対の係合組体28cと右エンドプレート24とを溶接することにより、その接合部位(図7において破線による楕円にて示す)が4箇所に分散する。したがって、各々の接合部位の応力負担を軽減することができる。
以下、図8A乃至図8Eに基づいて、上述した拘束バンド28とエンドプレート23、24との接合工程を含んだ電池モジュール2の組付工程の全体について説明する。尚、図8C乃至図8Eに示した工程は、双方のエンドプレート23、24を互いに所定の荷重で挟圧した状態で実行される。
最初に、図8Aに示した電池セル22を図8Bに示すように複数個積層して電池セル群21を形成する。次に、図8Cに示したように、前列セル群21a、中列セル群21b、後列セル群21cを配置し、エンドプレート23、24により、これらの左右端部を電池セル22の積層方向に所定の荷重で挟圧する。
その後、図8Dに示したように、エンドプレート23、24の前後端部を一対の拘束プレート25によって連結するとともに、図6Bに基づいて説明した工程を用いて、双方のエンドプレート23、24に一対の拘束バンド28を挿入する。次に、図8Eに示したように、図6C乃至図6Eに基づいて説明した工程を用いて、それぞれの拘束バンド28の両端部をエンドプレート23、24に溶接して電池モジュール2を形成する。
<実施形態1の作用効果>
本実施形態によれば、拘束バンド28の右端部には、その板厚方向に拡開した状態で、右エンドプレート24に形成されたプレート保持孔24bに挿入されている一対の係合片28dが形成されている。そして、各々の係合片28dは、プレート保持孔24bの互いに対向した内周部24b1に当接するとともに、それぞれ右エンドプレート24に溶接されている。これにより、係合片28dを右エンドプレート24に溶接する際に、プレート保持孔24bに当接した係合片28dによって拘束バンド28が支持され、新たに傾くことがない。したがって、この時、既に接合された左エンドプレート23と拘束バンド28との間の溶接部位に応力が発生することがないため、双方の間の溶接強度の低下を防ぐことができる。
また、このため、電池パック1を構成する電池モジュール2において、左エンドプレート23と拘束バンド28との間の溶接強度の低下を防ぐことができ、信頼性の高い電池パック1にすることができる。
また、一対の係合組体28cと右エンドプレート24とを溶接することにより、その接合部位が4箇所に分散する。したがって、右エンドプレート24上において、積層された電池セル22を挟圧する荷重が均一化して電池セル22の特性が向上する。
一対の係合片28dにより係合組体28cが形成されており、右エンドプレート24に形成されたプレート保持孔24bに対し、拘束バンド28が延在する上下方向に互いに離れた一対の係合組体28cが係合している。これにより、係合片28dの数を増大させ、拘束バンド28と右エンドプレート24との接合力を増大させることができる。また、拘束バンド28と右エンドプレート24とが上下2箇所において接合しているため、右エンドプレート24上において、電池セル22を押圧する荷重を均等化することができ、電池セル22の特性が向上する。
一対の係合組体28cは、単一の拘束バンド28に一体的に形成されている。これにより、1枚の拘束バンド28を取り扱うのみで、一対の係合組体28cをプレート保持孔24bへ取り付けることができ、係合組体28cを右エンドプレート24へ接合するための工程を簡素化することができる。また、1枚の拘束バンド28をプレス成形するのみで、一対の係合組体28cを拘束バンド28に容易に形成することができる。
一対の係合組体28cは、右エンドプレート24に形成された単一のプレート保持孔24bに対して係合している。これにより、双方の係合組体28cが挿入されるプレート保持孔24bの前後方向位置がばらつかず、各々の係合組体28cとプレート保持孔24bとの間の係合力を均等化することができる。
一対の係合片28dは、プレート保持孔24bに対して弾発的に挿入されている。これにより、双方の係合片28dを撓ませて、互いに間隔を縮めてプレート保持孔24bに挿入するのみで、係合片28dとプレート保持孔24bの内周部24b1とを安定して係合させることができる。
拘束バンド28の左端部には、左エンドプレート23のスリット23bから突出して左エンドプレート23に接合される凸部28bが形成されている。そして、複数の電池モジュール2が左右方向に並べられた状態において、一の電池モジュール2に含まれる拘束バンド28の凸部28bは、左方に隣接した電池モジュール2に含まれる拘束バンド28の係合組体28c同士の間に形成された凹部28eに挿入されている。これにより、隣り合った拘束バンド28の端部同士が干渉することがなく、隣り合ったエンドプレート23、24の側面同士を密着させて電池モジュール2を並べることができるため、電池パック1を小型化することができる。また、そのために追加する部品もなく、低コストの電池パック1にすることができる。
また、拘束プレート25および拘束バンド28が連続して並べられることを可能にし、電池パック1において左右方向に並べられるすべての電池モジュール2において、拘束プレート25および拘束バンド28を共通して使用することができる。
エンドプレート23、24の前後端部、スリット23bおよびプレート保持孔24bの周囲には、隣接した電池モジュール2に含まれたエンドプレート23、24と、拘束プレート25または拘束バンド28とを接合する溶接肉WR1、WL1、WR2、WL2を回避する逃し部23a、24a、23c、24cが形成されている。これにより、エンドプレート23、24が溶接肉WR1、WL1、WR2、WL2に干渉することを防止することができ、隙間なく電池モジュール2を並べることができる。また、溶接肉WR1、WL1、WR2、WL2がエンドプレート23、24に干渉することがないため、溶接肉WR1、WL1、WR2、WL2における応力の発生を防ぎ、エンドプレート23、24と拘束プレート25および拘束バンド28との接合力の低下を防止することができる。また、電池モジュール2の外部から溶接を可能とし、作り勝手のよい電池モジュール2にすることができる。
逃し部23a、23c、24a、24cは、エンドプレート23、24の端部において、厚み方向に延びた斜面により形成されている。これにより、エンドプレート23、24の端部において、逃し部23a、24a、23c、24cを容易に形成することができるとともに、溶接肉WR1、WL1、WR2、WL2を確実に回避することができる。
エンドプレート23、24と拘束プレート25および拘束バンド28とは、隅肉溶接によって接合されている。これにより、互いに直交するエンドプレート23、24と拘束プレート25および拘束バンド28とを強固に接合することができる。
<実施形態2の構成>
図9A乃至図9Cに基づいて、実施形態2による拘束バンド28Aの構成について説明する。図9Aおよび図9Bに示したように、拘束バンド28Aの左端部には、基部28aから左方へと突出した凸部28fが形成されている。一方、拘束バンド28Aにおいて基部28aの右端部には、1個の係合組体28gが形成されている。係合組体28gは実施形態1と同様の一対の係合片28dによって形成されている。図9Cに示すように、双方の係合片28dは、拘束バンド28が延在する上下方向に互いに離れるように形成されており、双方の係合片28d同士の間には、上述した凸部28fが挿入可能な凹部28hが形成されている。一対の係合片28dは、それぞれ拘束バンド28Aの上下端部に形成されている。
本実施形態においては、1枚の拘束プレート28Aによってエンドプレート23、24を連結してもよいし、2枚以上の拘束プレート28Aによってエンドプレート23、24を連結してもよい。左エンドプレート23のスリット23bに対し、拘束バンド28Aの凸部28fが挿入され、スリット23bから突出した凸部28fは、左エンドプレート23に接合される。また、右エンドプレート24のプレート保持孔24bに対し、拘束バンド28Aの係合組体28gが挿入され、プレート保持孔24bから突出した係合片28dは右エンドプレート24に接合される。エンドプレート23、24に対し2枚以上の拘束バンド28Aを接合する場合、複数の拘束バンド28Aは上下方向に並べられて、エンドプレート23、24の各々単一のスリット23bおよびプレート保持孔24bに挿入される。複数の電池モジュール2が左右方向に並べられた状態において、一の電池モジュール2に含まれる拘束バンド28Aの凸部28fは、左方に隣接した電池モジュール2に含まれる拘束バンド28Aの凹部28hに挿入されている。本実施形態による拘束バンド28Aのその他の構成については、実施形態1による拘束バンド28と同様であるため、これ以上の説明は省略する。
<実施形態2の作用効果>
本実施形態によれば、一対の係合片28gは、拘束バンド28Aの右端部において、拘束バンド28Aが延在する上下方向に互いに離れるように形成されている。そして、拘束バンド28の左端部には、スリット23bから突出して左エンドプレート23に接合される凸部28fが形成されている。また、拘束バンド28Aの一対の係合片28g同士の間には、凹部28hが形成されている。複数の電池モジュール2が並べられた状態において、一の電池モジュール2に含まれる拘束バンド28Aの凸部28fは、隣接した電池モジュール2に含まれる拘束バンド28Aの凹部28hに挿入されている。これにより、隣り合った拘束バンド28Aの端部同士が干渉することがなく、隣り合ったエンドプレート23、24の側面同士を密着させて電池モジュール2を並べることができるため、電池パック1を小型化することができる。また、そのために追加する部品もなく、低コストの電池パック1にすることができる。
<実施形態2の変形例の構成>
図10に基づいて、実施形態2の変形例による拘束バンド28Bの構成について説明する。拘束バンド28Bにおいて基部28aの左端部には、実施形態2の拘束バンド28Aと同様の凸部28fが形成されている。拘束バンド28Bにおいては、一対の凸部28fが上下方向に互いに所定距離だけ離れて設けられている。一方、拘束バンド28Bにおいて基部28aの右端部には、実施形態2と同様の係合組体28gが2個形成されている。係合組体28gは、上下方向に互いに所定距離だけ離れて形成されている。各々の係合組体28gに含まれた係合片28d同士の間には、実施形態2の拘束バンド28Aと同様の凹部28hが形成されている。
左エンドプレート23の単一のスリット23bに対し、拘束バンド28Bの双方の凸部28fが挿入され、各々の凸部28fは左エンドプレート23に接合される。また、右エンドプレート24の単一のプレート保持孔24bに対し、拘束バンド28Bの一対の係合組体28gが挿入され、各々の係合片28dは右エンドプレート24に接合される。複数の電池モジュール2が左右方向に並べられた状態において、一の電池モジュール2に含まれる拘束バンド28Bの各々の凸部28fは、左方に隣接した電池モジュール2に含まれる拘束バンド28Bの凹部28hに挿入されている。本実施形態による拘束バンド28Bのその他の構成については、実施形態1による拘束バンド28と同様であるため、これ以上の説明は省略する。
<実施形態3の構成>
図11A乃至図11Cに基づいて、実施形態3による拘束バンド28Cの構成について説明する。図11Aおよび図11Bに示したように、拘束バンド28Cにおいて基部28aの右端部には、実施形態1と同様の係合組体28cが1個形成されている。係合組体28cは実施形態1と同様に、上下方向に近接して並んだ一対の係合片28dによって形成されている。一方、実施形態1とは異なり、拘束バンド28Cの左端部において、凸部28bは形成されていない。
本実施形態において、左エンドプレート23の単一のスリット23bに対し、1枚または複数の拘束バンド28Cの左端部が挿入され、当該左端部において左エンドプレート23に接合される。また、右エンドプレート24の単一のプレート保持孔24bに対し、1枚または複数の拘束バンド28Cの係合組体28cが挿入され、各々の係合片28dは右エンドプレート24に接合される。本実施形態による拘束バンド28Cのその他の構成については、実施形態1による拘束バンド28と同様であるため、これ以上の説明は省略する。
<実施形態3の変形例の構成>
図12に基づいて、実施形態3の変形例による拘束バンド28Dの構成について説明する。拘束バンド28Dにおいて基部28aの右端部には、実施形態3と同様の係合組体28cが2個形成されている。係合組体28cは、上下方向に互いに所定距離だけ離れて形成されている。各々の係合組体28cは、拘束バンド28Dの上下端部に形成されている。一方、拘束バンド28Dの左端部には、実施形態3の拘束バンド28Cと同様に、凸部28bは形成されていない。
本実施形態において、左エンドプレート23の単一のスリット23bに対し、拘束バンド28Dの左端部が挿入され、当該左端部は左エンドプレート23に接合される。また、右エンドプレート24の単一のプレート保持孔24bに対し、拘束バンド28Dの一対の係合組体28cが挿入され、各々の係合片28dは右エンドプレート24に接合される。本実施形態による拘束バンド28Dのその他の構成については、実施形態1による拘束バンド28と同様であるため、これ以上の説明は省略する。
<実施形態4の構成>
図13A乃至図13Cに基づいて、実施形態4による拘束バンド28Eの構成について説明する。図13Aおよび図13Bに示したように、拘束バンド28Eにおいて基部28aの左右両端部には、実施形態1と同様の係合組体28cが1個ずつ形成されている。係合組体28cは実施形態1と同様に、上下方向に近接して並んだ一対の係合片28dによって形成されている。図13Bにおいて、上方に配置された2つの係合片28dのうちの一方が前方に向いて拡開するように延び、他方が後方に向いて拡開するように延びている。また、下方に配置された2つの係合片28dのうちの一方が前方に向いて拡開するように延び、他方が後方に向いて拡開するように延びている。これに対して、上方に配置された2つの係合片28dがともに前方に向いて拡開するように延び、下方に配置された2つの係合片28dがともに後方に向いて拡開するように延びてもよい。あるいは、上方に配置された2つの係合片28dがともに後方に向いて拡開するように延び、下方に配置された2つの係合片28dがともに前方に向いて拡開するように延びてもよい。
本実施形態において、右エンドプレート24の単一のプレート保持孔24bに対し、1枚または複数の拘束バンド28Eの右端部に形成された係合組体28cが挿入され、各々の係合片28dは右エンドプレート24に接合される。一方、本実施形態による左エンドプレート23においては、スリット23bの代わりに、右エンドプレート24と同様のプレート保持孔24bを形成する必要がある。左エンドプレート23に形成された単一のプレート保持孔24bに対し、1枚または複数の拘束バンド28Cの左端部に形成された係合組体28cが挿入され、各々の係合片28dにおいて左エンドプレート23に接合される。本実施形態による拘束バンド28Eのその他の構成については、実施形態1による拘束バンド28と同様であるため、これ以上の説明は省略する。
<実施形態4の作用効果>
本実施形態によれば、拘束バンド28Eの左右両端部に、それぞれ係合組体28cが形成され、拘束バンド28Eは、一対の係合片28dによって双方のエンドプレート23、24に接合されている。これにより、拘束バンド28Eはエンドプレート23、24に溶接される場合に、左右両端部に形成された一対の係合片28dによって、双方のエンドプレート23、24に対し支持されるため、エンドプレート23、24に対し傾くことが防止される。したがって、双方のエンドプレート23、24との溶接部位に応力が発生することがなく、エンドプレート23、24との間の溶接強度の低下を防止することができる。
<実施形態4の変形例の構成>
図14に基づいて、実施形態4の変形例による拘束バンド28Fの構成について説明する。拘束バンド28Fにおいて基部28aの左右両端部には、実施形態4と同様の係合組体28cが2個ずつ形成されている。係合組体28cは、上下方向に互いに所定距離だけ離れて形成されている。
双方のエンドプレート23、24の単一のプレート保持孔24bに対し、拘束バンド28Fの左端部および右端部に各々形成された一対の係合組体28cが挿入され、それぞれエンドプレート23、24に接合される。本実施形態による拘束バンド28Fのその他の構成については、実施形態1による拘束バンド28と同様であるため、これ以上の説明は省略する。
<エンドプレートに関する変形例の構成>
図15A乃至図15Cに基づいて、右エンドプレート24に関する変形例の構成について説明する。図15Aに示したように、変形例1による右エンドプレート24Aには、各々の係合組体28cが挿入されるプレート保持孔24dが、互いに独立して形成されている。すなわち、右エンドプレート24Aは、上下方向に一対のプレート保持孔24dが並んだ構成が、その前後端部の間において2列設けられている。したがって、プレート保持孔24dは、右エンドプレート24Aにおいて都合4個形成されている。電池モジュール2を形成する際、それぞれのプレート保持孔24dには、拘束バンド28の係合組体28cが1つずつ挿入される。プレート保持孔24dは、プレート挿入孔に該当する。
図15Bに示したように、変形例2による右エンドプレート24Bは、その周縁部において、各々の係合組体28cを挿入するための4個の切欠き24eを有している。切欠き24eは、プレート挿入孔に該当する。切欠き24eは、上下方向に一対に並んだ構成が、右エンドプレート24Bの前後端部の間において2列設けられている。本変形例による右エンドプレート24Bにおいては、プレート保持孔24bの代わりに、その周縁部に各々の係合組体28cを挿入するための切欠き24eが形成されている。これにより、エンドプレート24Bは、容易に製造することができるという作用効果を有している。
図15Cに示したように、変形例3による右エンドプレート24Cは、その周縁部において、前述した4個の切欠き24eを有している。さらに、右エンドプレート24Cは、上下方向における切欠き24e同士の間に、変形例1による右エンドプレート24Aが有していたプレート保持孔24dが各々配置されている。このように、1枚の右エンドプレート24Cにおいて、プレート保持孔24dと切欠き24eとを組み合わせて形成することも可能である。右エンドプレート24Cに形成されたプレート保持孔24dおよび切欠き24eには、係合組体28cが1つずつ挿入される。
尚、上述した変形例1乃至3による右エンドプレート24A、24B、24Cに対して接合される拘束バンド28A〜28Fは、接合可能なものが適宜選択して使用される。また、右エンドプレート24A、24B、24Cを、電池モジュール2において、左エンドプレート23の代わりに使用してもよい。
<拘束バンドの接合工程に関する変形例について>
以下、図16A乃至図16Dに基づいて、実施形態1による拘束バンド28をエンドプレート23、24に接合する工程に関する変形例について説明する。尚、図16B乃至図16Dに示した工程は、双方のエンドプレート23、24を互いに所定の荷重で挟圧した状態で実行される。本変形例においては、拘束バンド28に形成された一対の係合片28dは、プレート保持孔24bに挿入される時点において同一の平面上にあり、拘束バンド28の板厚方向に拡開されてはいない。
最初に、図16Aに示したように、拘束バンド28の凸部28bおよび係合片28dを、それぞれ左エンドプレート23のスリット23bおよび右エンドプレート24のプレート保持孔24bに挿入する。この状態において、係合片28dはプレート保持孔24bの内周部24b1に当接していないが、当接していてもよい。次に、図16Bに示すように、拘束バンド28を傾けて凸部28bをスリット23bの内周面に当接させて位置決めした状態で、凸部28bを左エンドプレート23に溶接する。次に、図16Cに示すように、凸部28bと左エンドプレート23との間の溶接部位に応力が発生しない状態で、同一平面上にある一対の係合片28dを拘束バンド28の板厚方向に拡開させ、それぞれプレート保持孔24bの互いに対向した内周部24b1に当接させる。その後、図16Dに示すように、各々の係合片28dを右エンドプレート24に溶接し、拘束バンド28のエンドプレート23、24への接合を完了する。
<他の実施形態>
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
電池パック1は、電池モジュール2が縦方向および横方向のうちの少なくとも一方に複数個並べられて形成されていればよい。
エンドプレート23、24、24A、24B、24Cと拘束プレート25および拘束バンド28、28A、28B、28C、28D、28E、28Fとを接合するための溶接方法は、隅肉溶接に限られず、フレア溶接等であってもよい。
電池パック1および電池モジュール2は、上述した実施形態1乃至4および各変形例の構成を、可能な限り互いに組み合わせることにより形成することができる。
図面中、1は電池パック(組電池)、2は電池モジュール、22は電池セル、23は左エンドプレート(エンドプレート)、23bはスリット(プレート挿入孔)、23c,24cは逃し部、24,24A,24B,24Cは右エンドプレート(エンドプレート)、24b,24dはプレート保持孔(プレート挿入孔)、24b1は内周部、24eは切欠き(プレート挿入孔)、28,28A,28B,28C,28D,28E,28Fは拘束バンド、28b,28fは凸部、28c,28gは係合組体、28dは係合片、28eは凹部(係合組体同士の間)、28hは凹部(係合片同士の間)、WR2,WL2は溶接肉を示している。

Claims (11)

  1. 積層された複数の電池セル(22)と、
    複数の前記電池セルを、積層方向に挟持する一対のエンドプレート(23、24、24A、24B、24C)と、
    双方の前記エンドプレート間に延在し、両端部が前記エンドプレートに形成されたプレート挿入孔(23b、24b、24d、24e)に挿入され、前記プレート挿入孔から突出した前記両端部において、双方の前記エンドプレートに対して直交するように幅方向に溶接により接合され、所定の張力を有して、前記エンドプレート同士を連結する板状の拘束バンド(28、28A、28B、28C、28D、28E、28F)と、
    を有した電池モジュール(2)であって、
    前記拘束バンドの少なくとも一方の前記端部には、前記拘束バンドの板厚方向に拡開した状態で、前記プレート挿入孔(24b、24d、24e)に挿入されている一対の係合片(28d)が形成されており、各々の前記係合片は、前記プレート挿入孔の互いに対向した内周部(24b1)に当接するとともに、各々の前記係合片において前記エンドプレートに溶接されている電池モジュール。
  2. 一対の前記係合片を係合組体(28c、28g)とした場合、一側の前記エンドプレート(24、24A、24B、24C)に形成された前記プレート挿入孔に対し、前記拘束バンド(28、28B、28D、28F)の前記幅方向に互いに離れた複数の前記係合組体が係合している請求項1記載の電池モジュール。
  3. 複数の前記係合組体は、単一の前記拘束バンド(28、28B、28D、28F)に形成されている請求項2記載の電池モジュール。
  4. 複数の前記係合組体は、前記エンドプレート(24)に形成された単一の前記プレート挿入孔(24b)に対して係合している請求項2または3に記載の電池モジュール。
  5. 前記プレート挿入孔は、前記エンドプレート(24B、24C)の周縁部に形成された切欠き(24e)である請求項1乃至4のうちのいずれか一項に記載の電池モジュール。
  6. 前記拘束バンド(28E、28F)の前記両端部に、それぞれ一対の前記係合片が形成され、前記拘束バンドは、一対の前記係合片によって双方の前記エンドプレートに接合されている請求項1乃至5のうちのいずれか一項に記載の電池モジュール。
  7. 一対の前記係合片は、前記プレート挿入孔に対して弾発的に挿入されている請求項1乃至6のうちのいずれか一項に記載の電池モジュール。
  8. 積層された複数の電池セル(22)と、
    複数の前記電池セルを、積層方向に挟持する一対のエンドプレート(23、24、24A、24B、24C)と、
    双方の前記エンドプレート間に延在し、両端部が前記エンドプレートに形成されたプレート挿入孔(23b、24b、24d、24e)に挿入され、前記プレート挿入孔から突出した前記両端部において、双方の前記エンドプレートに対して直交するように幅方向に溶接により接合され、所定の張力を有して、前記エンドプレート同士を連結する板状の拘束バンド(28、28A、28B、28C、28D、28E、28F)と、
    をそれぞれ有した複数の電池モジュール(2)が、並べられて形成された組電池(1)であって、
    前記拘束バンドの少なくとも一方の前記端部には、前記拘束バンドの板厚方向に拡開した状態で、前記プレート挿入孔(24b、24d、24e)に挿入されている一対の係合片(28d)が形成されており、各々の前記係合片は、前記プレート挿入孔の互いに対向した内周部(24b1)に当接するとともに、各々の前記係合片において前記エンドプレートに溶接されている組電池。
  9. 一対の前記係合片を係合組体(28c)とした場合、一側の前記エンドプレート(24、24A、24B、24C)に形成された前記プレート挿入孔に対し、前記拘束バンドの前記幅方向に互いに離れた複数の前記係合組体が係合しており、
    前記拘束バンドの他方の前記端部には、前記プレート挿入孔から突出して前記エンドプレート(23)に接合される凸部(28b)が形成され、複数の前記電池モジュールが並べられた状態において、一の前記電池モジュールに含まれる前記凸部は、隣接した前記電池モジュールに含まれる前記係合組体同士の間(28e)に挿入されている請求項8記載の組電池。
  10. 一対の前記係合片は、前記拘束バンド(28A、28B)の一方の前記端部において、前記拘束バンドの前記幅方向に互いに離れるように形成され、
    前記拘束バンドの他方の前記端部には、前記プレート挿入孔(23b)から突出して前記エンドプレート(23)に接合される凸部(28f)が形成され、複数の前記電池モジュールが並べられた状態において、一の前記電池モジュールに含まれる前記凸部は、隣接した前記電池モジュールに含まれる前記係合片同士の間(28h)に挿入されている請求項8記載の組電池。
  11. 前記プレート挿入孔の周囲には、隣接した前記電池モジュールに含まれた前記エンドプレートと前記拘束バンドとを接合する溶接肉(WR2、WL2)を回避する逃し部(23c、24c)が形成されている請求項8乃至10のうちのいずれか一項に記載の組電池。
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