JP2022140014A - 組電池装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルの膨張や収縮に対して簡易な構成で複数の電池セルの積層体に拘束力を付与する。【解決手段】組電池装置は、一端が一対のエンドプレートのうちの一方のエンドプレートに接触するように配置され、作動流体の流入および流出により複数の電池セルの積層方向に伸縮する流体式可動構造を備える。固定部材により、一対のエンドプレートのうちの他方のエンドプレートを不動に保持すると共に流体式可動構造の他端を不動に保持する。そして、シリンダとピストンの一端とにより形成される流体室と流体式可動構造とを連通部材により連通し、流体室に圧力が生じるようにピストンの他端に弾性部材により付勢力を付与する圧力付与構造を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、組電池装置に関する。

従来、この種の組電池装置としては、積層された複数の電池セルの両端に一対のエンドプレートを配置し、一対のエンドプレートを複数のボルトと複数のナットにより締め付けることによって積層された複数の電池セルに拘束力を付与するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この組電池装置では、電池容量を計測し、電池容量の維持率の変化の程度が所定値以上となったときに複数のボルトと複数のナットとによる締め付けを強くして積層された複数の電池セルの拘束力を大きくし、電池容量の回復を図っている。

特開２０１３－１６１５４３号公報

しかしながら、上述の組電池装置では、電池容量の維持率の変化の程度に応じて複数のボルトと複数のナットとによる締め付け力を変化させる必要から、電気的な回路構成と機械的な構造とが必要となり、全体の構造が複雑化してしまう。また、複数の電池セルが膨張したり収縮したりしたときでも複数の電池セルへの拘束力を保持する必要がある。

本発明の組電池装置は、電池セルの膨張や収縮に対して簡易な構成で複数の電池セルの積層体に拘束力を付与することを主目的とする。

本発明の組電池装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の組電池装置は、
積層した複数の電池セルと、前記複数の電池セルの積層方向の両端部に配置される一対のエンドプレートと、を備える組電池装置であって、
一端が前記一対のエンドプレートのうちの一方のエンドプレートに接触するように配置され、作動流体の流入および流出により前記積層方向に伸縮する流体式可動構造と、
前記一対のエンドプレートのうちの他方のエンドプレートを不動に保持すると共に前記流体式可動構造の他端を不動に保持する固定部材と、
シリンダと、ピストンと、前記シリンダと前記ピストンの一端とにより形成される流体室と前記流体式可動構造とを連通する連通部材と、前記流体室に圧力が生じるように前記ピストンの他端に付勢力を付与する前記弾性部材と、を有する圧力付与構造と、
を備えることを特徴とする。

本発明の組電池装置では、作動流体の流入および流出により複数の電池セルの積層方向に伸縮する流体式可動構造を有し、流体式可動構造の一端が一対のエンドプレートのうちの一方のエンドプレートに接触するように配置されている。流体式可動構造の他端と一対のエンドプレートのうちの他方のエンドプレートは固定部材により不動となるように固定されている。流体式可動構造は圧力付与構造の連通部材によりシリンダとピストンの一端とにより形成される流体室と連通しており、弾性部材によりピストンの他端に付勢力が付与されることによって流体室が加圧され、この圧力が流体式可動構造にも作用する。複数の電池セルが膨張するときには、複数の電池セルの膨張により流体式可動構造が圧縮され、作動流体は、流体式可動構造から連通部材を介して圧力付与構造の流体室に移動する。ピストンには弾性部材による付勢力が作用しているから、その付勢力による押圧力が作動流体に作用し、複数の電池セルによる積層体に対しては押圧力（拘束力）として作用する。一方、膨張した複数の電池セルが収縮するときには、複数の電池セルの収縮に伴って流体式可動構造が伸張するため、作動流体は、圧力付与構造の流体室から連通部材を介して流体式可動構造に移動する。上述したように、ピストンには弾性部材による付勢力が作用しているから、その付勢力による押圧力が作動流体に作用し、複数の電池セルによる積層体に対しては押圧力（拘束力）として作用する。このように流体式可動構造と固定部材と圧力付与構造とを備えることにより、電池セルが膨張したり収縮したりしたときでも、複数の電池セルによる積層体に拘束力を付与することができる。流体式可動構造と固定部材と圧力付与構造の構造は比較的簡易なものであるから、電池セルの膨張や収縮に対して簡易な構成で複数の電池セルの積層体に拘束力を付与することができる。

本発明の一実施例としての組電池装置２０の構成の概略を示す構成図である。 複数の電池セル２２が膨張したときの組電池装置２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての組電池装置２０の構成の概略を示す構成図である。図示するように、実施例の組電池装置２０は、複数の電池セル２２と、一対のエンドプレート２４と、流体式可動構造３０と、固定部材３６と、圧力付与構造４０と、を備える。

複数の電池セル２２は、例えばリチウムイオン電池として構成されており、扁平な収納器に収納されており、隣接する電池セル２２と扁平面が接触するように積層されている。一対のエンドプレート２４は、堅固な材料により板状部材として構成されており、複数の電池セル２２による積層体の両積層端に配置されている。

流体式可動構造３０は、複数の電池セル２２の積層方向に伸縮する伸縮室３２を有し、その積層方向の一端（図中右側の端部）が一対のエンドプレート２４のうちの一方のエンドプレート２４（図中左側のエンドプレート２４）に接触するように配置されている。流体式可動構造３０の積層方向の他端（図中左側の端部）は、保持部材２６に接触している。

固定部材３６は、堅固な材料により断面が「コ」字型となるように形成されている。固定部材３６は、一端の内側で一対のエンドプレート２４のうちの他方のエンドプレート２４（図中右側のエンドプレート２４）を移動不能に保持し、他端の内側で保持部材２６を介して流体式可動構造３０の積層方向の他端を移動不能に保持している。

圧力付与構造４０は、シリンダ４２とピストン４４とを有し、シリンダ４２とピストン４４の一端（図中左側の端部、ピストン４４の頂部）とにより形成される流体室４６は連通部材４７により流体式可動構造３０の伸縮室３２と連通している。ピストン４４の他端（図中右側の端部）にはバネ４８が取り付けられており、その付勢力により流体室４６に圧力が作用する。なお、流体式可動構造３０の伸縮室３２と連通部材４７と流体室４６には作動流体（例えばオイル）が充填されている。

こうして構成された実施例の組電池装置２０では、圧力付与構造４０のバネ４８によりピストン４４に付勢力を付与することによって流体室４６の作動流体に圧力を作用させ、この圧力が連通部材４７を介して流体式可動構造３０の伸縮室３２の作動流体に伝達することにより、エンドプレート２４を介して複数の電池セル２２による積層体に積層方向の拘束力（押圧力）を作用させる。

いま、複数の電池セル２２が膨張したときを考える。図２は、複数の電池セル２２が膨張したときの組電池装置２０の構成の概略を示す構成図である。複数の電池セル２２が膨張すると、組電池装置２０は図１の状態から図２の状態に移行する。このとき、作動流体は、流体式可動構造３０の伸縮室３２から連通部材４７を介して圧力付与構造４０の流体室４６に移動する。ピストン４４にはバネ４８による付勢力が作用しているから、その付勢力による押圧力が作動流体に作用し、複数の電池セル２２による積層体に対しては押圧力（拘束力）として作用する。

次に、膨張した複数の電池セル２２が収縮したときを考える。図１の構成は膨張した複数の電池セル２２が収縮したときの組電池装置２０の構成と考えることができる。したがって、膨張した複数の電池セル２２が収縮すると、組電池装置２０は図２の状態から図１の状態に移行する。このとき、作動流体は、圧力付与構造４０の流体室４６から連通部材４７を介して流体式可動構造３０の伸縮室３２に移動する。上述したように、ピストン４４にはバネ４８による付勢力が作用しているから、その付勢力による押圧力が作動流体に作用し、複数の電池セル２２による積層体に対しては押圧力（拘束力）として作用する。

以上説明した実施例の組電池装置２０では、複数の電池セル２２が膨張するときには、作動流体が流体式可動構造３０の伸縮室３２から連通部材４７を介して圧力付与構造４０の流体室４６に移動する。ピストン４４にはバネ４８による付勢力が作用しているから、その付勢力による押圧力が作動流体に作用し、複数の電池セル２２による積層体に対しては押圧力（拘束力）として作用する。また、膨張した複数の電池セル２２が収縮するときには、作動流体が圧力付与構造４０の流体室４６から連通部材４７を介して流体式可動構造３０の伸縮室３２に移動する。ピストン４４にはバネ４８による付勢力が作用しているから、その付勢力による押圧力が作動流体に作用し、複数の電池セル２２による積層体に対しては押圧力（拘束力）として作用する。したがって、複数の電池セル２２が膨張したり収縮したりしても、複数の電池セル２２による積層体に対して押圧力（拘束力）を作用させることができる。流体式可動構造３０と固定部材３６と圧力付与構造４０は、例えば油圧回路を備える構造としては簡易であるから、複数の電池セル２２の膨張や収縮に対して簡易な構成で複数の電池セル２２の積層体に拘束力を付与することができるといえる。

実施例の組電池装置２０では、バネ４８によりピストン４４に付勢力を付与するものとしたが、バネ以外の弾性体によりピストン４４に付勢力を付与するものとしてもよい。

実施例の組電池装置２０では、複数の電池セル２２としてリチウムイオン電池を想定するものとしたが、複数の電池セル２２はリチウムイオン電池以外の電池、例えばニッケル水素電池など種々の電池としてもよい。

実施例の組電池装置２０では、固定部材３６により保持部材２６を介して流体式可動構造３０の積層方向の他端（図中左側の端部）を移動不能に保持するものとしたが、保持部材２６を備えず、固定部材３６により直に流体式可動構造３０の積層方向の他端（図中左側の端部）を移動不能に保持するものとしてもよい。

実施例の組電池装置２０では、断面が「コ」字型の固定部材３６により、一端の内側で一対のエンドプレート２４のうちの他方のエンドプレート２４を移動不能に保持し、他端の内側で保持部材２６を介して流体式可動構造３０の積層方向の他端を移動不能に保持するものとした。しかし、固定部材３６は、一対のエンドプレート２４のうちの他方のエンドプレート２４を移動不能に保持すると共に流体式可動構造３０の積層方向の他端を移動不能に保持することができるものであれば、如何なる形状として構成しても構わない。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、複数の電池セル２２が「複数の電池セル」に相当し、一対のエンドプレート２４が「一対のエンドプレート」に相当し、組電池装置２０が「組電池装置」に相当し、流体式可動構造３０が「流体式可動構造」に相当し、固定部材３６が「固定部材」に相当し、圧力付与構造４０が「圧力付与構造」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、組電池装置の製造産業などに利用可能である。

２０ 組電池装置、２２ 電池セル、２４ エンドプレート、２６ 保持部材、３０ 流体式可動構造、３２ 伸縮室、３６ 固定部材、４０ 圧力付与構造、４２ シリンダ
、４４ ピストン、４６ 流体室、４７ 連通部材、４８ バネ。

Claims (1)

1. 積層した複数の電池セルと、前記複数の電池セルの積層方向の両端部に配置される一対のエンドプレートと、を備える組電池装置であって、
   一端が前記一対のエンドプレートのうちの一方のエンドプレートに接触するように配置され、作動流体の流入および流出により前記積層方向に伸縮する流体式可動構造と、
   前記一対のエンドプレートのうちの他方のエンドプレートを不動に保持すると共に前記流体式可動構造の他端を不動に保持する固定部材と、
   シリンダと、ピストンと、前記シリンダと前記ピストンの一端とにより形成される流体室と前記流体式可動構造とを連通する連通部材と、前記流体室に圧力が生じるように前記ピストンの他端に付勢力を付与する前記弾性部材と、を有する圧力付与構造と、
   を備えることを特徴とする組電池装置。

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