JP2020149918A - 拘束部材 - Google Patents

Abstract

【課題】バスバに生じる応力を低減可能な拘束部材を提供すること。【解決手段】拘束部材２０は、一方向に並ぶように配置された複数の二次電池の外部端子同士を互いに電気的に接続するバスバ２２と、前記複数の二次電池を前記一方向の両側から拘束する拘束バンド２４と、弾性材料からなり、前記バスバ２２と前記拘束バンド２４との間に介在する介在部２６と、を備える。前記バスバ２２、前記介在部２６及び前記拘束バンド２６は、この順に積層されている。【選択図】図２

Description

本開示は、拘束部材に関する。

たとえば、特開２０１８−７３７５６号公報（以下、「特許文献１」という。）には、複数の電池と、バスバーと、拘束バンドと、を備える組電池が開示されている。複数の二次電池は、一方向に並ぶように配置されている。バスバーは、一の電池の正極外部端子と一の電池に隣接する電池の負極外部端子とを電気的に接続している。これにより、複数の電池が電気的に直列に接続されている。拘束バンドは、一方向の両側から複数の二次電池に圧縮荷重を作用させた状態で複数の二次電池を拘束している。拘束バンドは、幅方向（正極外部端子と負極外部端子とを結ぶ方向）におけるバスバーの外側に配置されている。

特開２０１８−７３７５６号公報

特許文献１に記載されるような電池パックでは、振動や各二次電池の充放電に起因して、互いに隣接する二次電池同士が相対変位する場合がある。そうすると、バスバに応力が生じる。

本開示の目的は、バスバに生じる応力を低減可能な拘束部材を提供することである。

本開示に従った拘束部材は、一方向に並ぶように配置された複数の二次電池の外部端子同士を互いに電気的に接続するバスバと、前記複数の二次電池を前記一方向の両側から拘束する拘束バンドと、弾性材料からなり、前記バスバと前記拘束バンドとの間に介在する介在部と、を備える。前記バスバ、前記介在部及び前記拘束バンドは、この順に積層されている。

本拘束部材は、弾性材料からなる介在部を有しているため、バスバが二次電池の外部端子に接続された状態において互いに隣接する二次電池同士が相対変位した場合においても、介在部の圧縮反力によって、各二次電池間の相対変位が小さくなる。このため、二次電池間に相対変位が生じた際にバスバに生じる応力が低減される。

また、前記介在部は、前記バスバの全域を覆う形状を有し、前記拘束バンドは、前記介在部の全域を覆う形状を有することが好ましい。

また、前記高速バンドは、前記バスバを前記外部端子に向けて押し付けた状態で前記複数の二次電池を拘束していることが好ましい。

このようにすれば、バスバと外部端子との接続強度が高まるため、バスバが外部端子から外れることが抑制される。

また、前記バスバは、前記介在部に固定されており、前記介在部は、前記拘束バンドに固定されていることが好ましい。

このようにすれば、拘束バンド、介在部及びバスバが一体化されるため、部品点数が削減される。

また、前記拘束バンドは、金属からなり、前記介在部は、絶縁性を有することが好ましい。

さらに、前記介在部は、熱伝導性を有することが好ましい。

このようにすれば、介在部を介してバスバから拘束バンドに至る放熱経路が形成されるため、通電時におけるバスバ及び二次電池の温度上昇が抑制される。

また、前記介在部は、前記拘束バンドに向かって窪む形状を有する位置決め凹部を有し、前記バスバは、前記位置決め凹部に嵌合していることが好ましい。

このようにすれば、介在部及びバスバ間の相対変位が抑制され、かつ、拘束部材の厚さ方向の寸法が低減される。

また、前記拘束バンドは、前記バスバから離間する方向に窪む形状を有する収容凹部を有し、前記介在部は、前記収容凹部に収容されていることが好ましい。

このようにすれば、拘束バンド及び介在部間の相対変位が抑制され、かつ、拘束部材の厚さ方向の寸法が低減される。

また、前記介在部は、当該介在部の一部が前記バスバ、前記介在部及び前記拘束バンドの積層方向と前記一方向との双方に直交する幅方向に離間した位置に配置された前記介在部の一部と前記幅方向に重なるように配置されていることが好ましい。

また、本開示に従った電池パックは、一方向に並ぶように配置された複数の二次電池と、前記複数の二次電池を前記一方向の両側から拘束する拘束部材と、を備える。前記二次電池は、容器と、前記容器外に設けられた正極端子と、前記容器外に設けられた負極端子と、を有する。前記拘束部材は、前記複数の二次電池のうちの一の前記二次電池の前記正極端子と前記複数の二次電池のうちの他の前記二次電池の前記負極端子とを電気的に接続するバスバと、前記複数の二次電池を前記一方向の両側から拘束する拘束バンドと、弾性材料からなり、前記バスバと前記拘束バンドとの間に介在する介在部と、を有する。前記バスバ、前記介在部及び前記拘束バンドは、この順に積層されている。

以上に説明したように、本開示によれば、バスバに生じる応力を低減可能な拘束部材を提供することができる。

本開示の一実施形態の拘束部材を備える電池パックの構成を概略的に示す平面図である。 図１に示される拘束部材の底面図である。 図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。 拘束部材の変形例を示す底面図である。

本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、本開示の一実施形態の電池パックの構成を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示される電池パックの平面図である。この電池パック１は、例えば、車両の車室内に搭載される。図１に示されるように、本実施形態の電池パック１は、複数の二次電池１０と、スペーサ１６と、一対のエンドプレート１８と、拘束部材２０と、を備えている。

複数の二次電池１０は、一方向（図１における左右方向）に並ぶように配置されている。各二次電池１０は、容器１１と、正極端子（外部端子）１２と、負極端子（外部端子）１３と、を有している。

容器１１は、直方体形状に形成されている。容器１１は、正極（図示略）、負極（図示略）、セパレータ（図示略）などを収容している。複数の容器１１は、各容器１１の厚さ方向が前記一方向と平行となるように配置されている。

正極端子１２及び負極端子１３は、容器１１の上部に設けられている。正極端子１２及び負極端子１３は、容器１１の上面から上方に向かって突出する形状を有している。正極端子１２及び負極端子１３は、容器１１の幅方向（図１における上下方向）に互いに離間した位置に配置されている。

スペーサ１６は、互いに隣接する容器１１間に配置されている。スペーサ１６は、絶縁材料からなる。

一対のエンドプレート１８は、前記一方向における複数の二次電池１０の両端に配置されている。各エンドプレート１８は、例えば、絶縁材料（例えば樹脂）からなる。各エンドプレート１８は、直方体形状に形成されている。

拘束部材２０は、二次電池１０の外部端子同士を電気的に接続するとともに、複数の二次電池１０を前記一方向の両側から拘束する部材である。拘束部材２０は、バスバ２２と、拘束バンド２４と、介在部２６と、を有している。バスバ２２、介在部２６及び拘束バンド２４は、この順に積層されている。

バスバ２２は、一の二次電池１０の正極端子１２と他の二次電池１０の負極端子１３とを電気的に接続している。バスバ２２は、平板状に形成されている。バスバ２２は、正極端子１２及び負極端子１３に溶接によって接続されている。ただし、バスバ２２は、ボルト等によって正極端子１２及び負極端子１３に接続されてもよい。

拘束バンド２４は、複数の二次電池１０を前記一方向の両側から拘束している。本実施形態では、拘束バンド２４は、一対のエンドプレート１８が互いに近づく方向に一対のエンドプレート１８を挟持している。拘束バンド２４は、金属からなる。ただし、拘束バンド２４は、絶縁材料（合成樹脂等）により形成されてもよい。拘束バンド２４は、一方のエンドプレート１８から他方のエンドプレート１８に至るように延びる形状を有している。図１及び図２に示されるように、拘束バンド２４は、平面視においてバスバ２２を覆う形状を有している。拘束バンド２４は、各バスバ２２を正極端子１２及び負極端子１３に向けて押し付けた状態で複数の二次電池１０を拘束している。

図３に示されるように、拘束バンド２４は、収容凹部２４ａを有している。収容凹部２４ａは、拘束バンド２４の裏面（図３における下側の面）から表面（図３における上側の面）に向かって窪む形状を有している。収容凹部２４ａは、介在部２６を収容する形状を有している。

介在部２６は、バスバ２２と拘束バンド２４との間に介在する部材である。介在部２６は、弾性材料（ゴム等）からなる。介在部２６は、絶縁性を有している。介在部２６は、熱伝導性を有している。介在部２６は、収容凹部２４ａに嵌合している。介在部２６は、拘束バンド２４に固定されている。図３に示されるように、介在部２６の裏面は、拘束バンド２４の裏面と面一に形成されている。図２に示されるように、介在部２６は、平面視においてバスバ２２よりも大きな形状を有している。

介在部２６は、当該介在部２６の一部がバスバ２２、介在部２６及び拘束バンド２４の積層方向と前記一方向との双方に直交する幅方向（図２における上下方向）に離間した位置に配置された介在部２６の一部と幅方向に重なるように配置されている。具体的に、介在部２６は、千鳥状に配置されている。

図３に示されるように、介在部２６は、位置決め凹部２６ａを有している。位置決め凹部２６ａは、介在部２６の下面（図３における下側の面）から上面（図３における上側の面）に向かって窪む形状を有している。位置決め凹部２６ａは、バスバ２２の一部を収容する形状を有している。バスバ２２は、位置決め凹部２６ａに嵌合されている。バスバ２２は、介在部２６に固定されている。位置決め凹部２６ａの深さ（図３における上下方向の寸法）は、バスバ２２の厚さよりも小さい。このため、バスバ２２の下面は、介在部２６の下面よりも下方に位置している。換言すれば、介在部２６の下面は、外部端子（正極端子１２、負極端子１３）から上方に離間している。

以上に説明したように、本実施形態の拘束部材２０は、弾性材料からなる介在部２６を有しているため、振動や各二次電池１０の充放電に起因して、互いに隣接する二次電池１０同士が相対変位した場合においても、介在部２６の圧縮反力によって、各二次電池１０間の相対変位が小さくなる。このため、バスバ２２に生じる応力が低減される。

また、拘束バンド２４は、各バスバ２２を正極端子１２及び負極端子１３に向けて押し付けた状態で複数の二次電池１０を拘束しているため、バスバ２２と各端子１２，１３との接続強度が高まる。よって、バスバ２２が各端子１２，１３から外れることが抑制される。

また、バスバ２２は介在部２６に固定されており、介在部２６は拘束バンド２４に固定されているため、すなわち、バスバ２２、介在部２６及び拘束バンド２４が一体化されているため、部品点数が削減される。これにより、電池スタックの体格が低減され、電池スタックのエネルギー密度が向上する。さらに、二次電池１０へのバスバ２２及び拘束バンド２４の組み付けコストが低減される。

また、拘束バンド２４は金属からなり、介在部２６は熱伝導性を有しているため、介在部２６を介してバスバ２２から拘束バンド２４に至る放熱経路が形成される。よって、通電時におけるバスバ２２及び二次電池１０の温度上昇が抑制される。加えて、バスバ２２の放熱性が高まることにより、バスバ２２の断面積を低減することが可能となるため、電池スタックの質量を低減すること、及び、電池スタックのエネルギー密度を向上することが可能となる。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、拘束バンド２４が収容凹部２４ａを有しておらず、介在部２６は、拘束バンド２４の裏面に固定されていてもよい。ただし、上記実施形態のように、介在部２６が収容凹部２４ａに収容されていることにより、拘束部材２０の厚さが低減される。同様に、介在部２６が位置決め凹部２６ａを有しておらず、バスバ２２は、介在部２６の下面に固定されていてもよい。ただし、上記実施形態のように、バスバ２２が位置決め凹部２６ａに嵌まり込んでいることにより、拘束部材２０の厚さが低減される。

また、図４に示されるように、拘束バンド２４は、第１バンド２４Ａと第２バンド２４Ｂとに２分割されていてもよい。第１バンド２４Ａ及び第２バンド２４Ｂは、幅方向に互いに離間しており、一方向（バスバ２２の長手方向と平行な方向）に長く延びる形状を有している。第１バンド２４Ａ及び第２バンド２４Ｂは、各バスバ２２を正極端子１２及び負極端子１３に向けて押し付けた状態で複数の二次電池１０を拘束している。

１ 電池パック、１０ 二次電池、１１ 容器、１２ 正極端子（外部端子）、１３ 負極端子（外部端子）、１６ スペーサ、１８ エンドプレート、２０ 拘束部材、２２ バスバ、２４ 拘束バンド、２４ａ 収容凹部、２４Ａ 第１バンド、２４Ｂ 第２バンド、２６ 介在部、２６ａ 位置決め凹部。

Claims (1)

1. 一方向に並ぶように配置された複数の二次電池の外部端子同士を互いに電気的に接続するバスバと、
   前記複数の二次電池を前記一方向の両側から拘束する拘束バンドと、
   弾性材料からなり、前記バスバと前記拘束バンドとの間に介在する介在部と、を備え、
   前記バスバ、前記介在部及び前記拘束バンドは、この順に積層されている、拘束部材。

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