JP2023156612A - バッテリーケース及びバッテリーパック - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルの膨張を抑制しつつサイズを低減し得るバッテリーケース及びバッテリーパックを提供する。【解決手段】バッテリーケース３０は、複数の電池セル２２を積層して収容するケース４０と、ケース４０内に収容され、複数の電池セル２２を積層方向に付勢する弾性部材５０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリーケース及びバッテリーパックに関するものである。

複数の電池セルを配列するバッテリーモジュールでは、電池セルが充電などによって膨張するため、配列方向で拘束して膨張を抑制する構成が用いられている。例えば、特許文献１に開示される電池モジュールは、複数の電池セルが配列されてなる配列体と、配列体を配列方向で挟み込むエンドプレートと、配列体に対して配列方向に拘束荷重を付加する拘束部材と、を備えている。拘束部材は、拘束ボルトの頭部と外側締結部との間で一対のエンドプレートを挟み込んで配列体を拘束している。

特開２０１８－１６０３３６号公報

特許文献１のバッテリーモジュールでは、拘束部材の一部（外側締結部など）がエンドプレートの外側に配されるため、サイズが大きくなっていた。そこで、電池セルの膨張を抑制しつつ、サイズを低減し得る構成が求められている。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電池セルの膨張を抑制しつつサイズを低減し得るバッテリーケース及びバッテリーパックを提供することを目的とする。

本発明のバッテリーケースは、
複数の電池セルを積層して収容するケースと、
前記ケース内に収容され、複数の前記電池セルを積層方向に付勢する弾性部材と、を備える。

本発明のバッテリーパックは、
上記バッテリーケースと、
複数の前記電池セルと、
を備える。

本発明によれば、電池セルの膨張を抑制しつつサイズを低減し得るバッテリーケース及びバッテリーパックを実現できる。

実施例１のバッテリーパックを例示する斜視図である。 実施例１のバッテリーパックを例示する平面図である。 実施例１のケースを例示する斜視図である。 実施例１の保持部材を例示する分解斜視図である。 実施例１のバッテリーパックの平断面図である。 図５のバッテリーパックの一端を拡大して示す拡大図である。 保持部材が解除状態であるときの図６相当図である。

本発明のバッテリーケースおよびバッテリーパックによれば、複数の電池セルが積層方向に付勢されることで、充電等による電池セルの膨張を抑制することができる。その上で、従来の構成（ケースの外側に設けられたボルト・ナットでケースを締め付けて電池セルを拘束するような構成）のようにケースの外側に拘束部材を設ける必要がなく、バッテリーケースのサイズを低減することができる。

本発明のバッテリーケースは、前記弾性部材を収縮変形させつつ保持する収縮保持状態と、前記弾性部材の収縮変形を解除する解除状態と、に変化する保持部材を備えることが好ましい。
このような構成によって、保持部材で弾性部材を収縮変形させた収縮保持状態とすることで、弾性部材のケースへの組み付けが容易になる。弾性部材をケースに組み付けた後、保持部材を解除状態とすることで弾性部材の付勢力を生じさせることができる。

本発明のバッテリーケースにおいて、前記保持部材は、前記弾性部材を支持する本体部と、前記本体部に着脱可能に組み付けられ、前記本体部とともに前記弾性部材を挟んで前記収縮保持状態とする開放プレートと、を有することが好ましい。前記本体部には、前記開放プレートをスライド挿入させる凹部が設けられることが好ましい。前記保持部材は、前記開放プレートを前記凹部からスライド離脱させることで、前記収縮保持状態から前記解除状態に変化することが好ましい。
このような構成によって、開放プレートを本体部の凹部からスライド離脱させることで、保持部材を容易に解除状態にすることができる。

本発明のバッテリーケースにおいて、前記本体部における前記弾性部材を支持する部分は、金属製であることが好ましい。
このような構成によって、本体部における弾性部材を支持する部分が、樹脂製などである構成に比べて、耐久性を高めることができる。

本発明のバッテリーケースにおいて、前記本体部は、前記弾性部材の付勢方向における一端側を支持することが好ましい。前記保持部材が前記ケースに収容された状態で、前記解除状態にあるときに、前記弾性部材の前記一端側とは反対側の他端側を支持する板状部を備えることが好ましい。前記板状部は、金属製であることが好ましい。
このような構成によって、弾性部材を支持する板状部が、樹脂製などである構成に比べて、耐久性を高めることができる。

本発明のバッテリーケースにおいて、複数の前記電池セルを前記積層方向の両側から挟むように配される少なくとも一対の前記弾性部材を備えることが好ましい。
このような構成によって、複数の電池セルを一方側のみから付勢する構成に比べて、同じ挟み込む力を生じさせるために、弾性部材を収縮変形させる力を小さくすることができる。そのため、弾性部材のケースへの組み付けが行い易くなる。

＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１～図７を参照して説明する。以下の説明では、説明の便宜上、図１、図３、図４にあらわれる上下方向をそのまま上下方向として定義するが、バッテリーパック１０の実際の配置状態における上下方向と一致しなくてもよい。

（バッテリーパックの構成）
本実施例のバッテリーパック１０は、図１、図２に示すように、バッテリーモジュール２０と、バッテリーケース３０と、を備えている。バッテリーモジュール２０は、バッテリーケース３０に収容されている。バッテリーパック１０は、例えば車両に搭載される。バッテリーパック１０は、例えばＣＰＵ、センサ等の電気部品が組み付けられる。

バッテリーモジュール２０は、複数（図１、図２では８つ）の電池セル２２を備えている。複数の電池セル２２は、バッテリーケース３０内で配列されている。電池セル２２は、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２２は、略直方体形状である。電池セル２２の内部には、例えば電極や電解液等が収容されている。複数の電池セル２２は、樹脂製のホルダによって保持された状態で配列されていてもよい。隣り合う電池セル２２の間に絶縁プレートが配置されていてもよい。

図１、図２に示すように、バッテリーケース３０は、ケース４０と、一対の弾性部材５０と、一対の保持部材６０と、一対のエンドプレート９０と、有している。一対の弾性部材５０および一対の保持部材６０は、ケース４０に収容される。

ケース４０は、複数の電池セル２２を積層して収容する。ケース４０は、図３に示すように、例えば略直方体形状をなす中空の箱状である。ケース４０は、例えば樹脂製である。ケース４０は、互いに対向する一対の側壁４１，４１と、互いに対向する一対の側壁４２，４２と、底壁４３と、を有している。側壁４１，４２は、底壁４３の各辺から立ち上がっている。側壁４２は、側壁４１よりも幅広である。ケース４０は、上方に開放された開口４５が設けられている。側壁４２には、上下に並ぶ開口４２ａ，４２ｂが設けられている。開口４２ａ，４２ｂは、側壁４２の長手方向に沿って延びる長方形状である。

図４に示す弾性部材５０は、例えば金属製の円筒状の圧縮コイルばねである。弾性部材５０は、軸方向に弾性変形（収縮変形、膨張変形）可能である。弾性部材５０は、ケース４０内に収容され、複数の電池セル２２を積層方向に付勢する。複数の電池セル２２の積層方向とは、電池セル２２の配列方向であり、一対の側壁４２，４２の対向方向であり、後述する一対のエンドプレート９０の対向方向である。少なくとも一対（本実施例１では四対）の弾性部材５０が、複数の電池セル２２を積層方向の両側から挟むように配される。

保持部材６０は、弾性部材５０を保持する部材である。図４に示すように、保持部材６０は、複数（図４では４つ）の弾性部材５０を保持している。図２、図５に示すように、一対の保持部材６０は、複数の電池セル２２を積層方向の両側から挟むように配される。保持部材６０は、図４に示すように、本体部７０と、開放プレート８０と、を有している。本体部７０は、弾性部材５０を支持する。本体部７０は、平面視略コ字状である。本体部７０は、例えば樹脂製である。本体部７０は、板部７１と、一対の側壁部７２と、を具備している。板部７１は、四角板状である。板部７１の底面は、電池セル２２の積層面（積層方向と直交する方向に沿う面）と略同一の形状である。板部７１には、複数の凹み７３（例えば４つの凹み７３）が設けられている。図４では、４つの凹み７３が、それぞれ板部７１の四隅に対して僅かに内側の位置に設けられている。凹み７３は、断面円形である。凹み７３の底部には、支持片７４が配されている。支持片７４は、本体部７０において弾性部材５０の付勢方向における一端５１側を支持する部分である。図５に示すように、弾性部材５０の一端５１は、凹み７３に入り込み、支持片７４に接触している。支持片７４は、例えば金属製の円板である。

図４に示すように、一対の側壁部７２は、板部７１の両側の縁部から板厚方向に立ち上がっている。側壁部７２の内面（他方の側壁部７２側の面）には、溝状の凹部７５が設けられている。凹部７５は断面矩形状である。凹部７５は、側壁部７２の長手方向（上下方向）の全体に亘って形成されている。凹部７５は、側壁部７２の上端で上方に開放され、下端で下方に開放されている。凹部７５は、開放プレート８０がスライド挿入される。例えば、凹部７５の幅（側壁部７２の立ち上がり方向の幅）は、後述する開放プレート８０の板厚よりも小さくなっている。

図４に示すように、開放プレート８０は、四角板状である。開放プレート８０は、本体部７０の板部７１および後述するエンドプレート９０よりも薄い。開放プレート８０は、上縁の中央に、上方に突出する突部８１が設けられている。突部８１の中央には、板厚方向に貫通する孔８２が設けられている。

保持部材６０は、弾性部材５０を収縮変形させつつ保持する収縮保持状態（図６参照）と、弾性部材５０の収縮変形を解除する解除状態（図７参照）と、に変化する。保持部材６０の収縮保持状態では、図６に示すように、凹部７５に開放プレート８０が挿入されている。具体的には、開放プレート８０の両縁部（上下方向に延びる両縁部）が凹部７５に対して凹凸嵌合されている。開放プレート８０は、板部７１と平行になっている。弾性部材５０の他端５２は、開放プレート８０の内面（板部７１側の面）に接触している。弾性部材５０は、開放プレート８０と本体部７０（具体的には支持片７４）に挟まれた状態で、開放プレート８０の板厚方向に収縮変形している。

一方で、保持部材６０の解除状態では、図７に示すように、凹部７５に開放プレート８０が挿入されていない。保持部材６０がケース４０に組み付けられていない状態で解除状態となると、弾性部材５０が自由状態（後述する開放プレート８０に他端５２が支持されていない状態）になる。このような自由状態では、弾性部材５０は、一対の側壁部７２よりも外側（側壁部７２の立ち上がり方向の先端側）に突出している。保持部材６０は、開放プレート８０を凹部７５からスライド離脱させることで、収縮保持状態から解除状態に変化する。

図１、図２に示すエンドプレート９０は、四角板状である。エンドプレート９０は、例えば金属製である。エンドプレート９０は、本発明の「板状部」の一例に相当する。エンドプレート９０の板面は、電池セル２２の積層面、および本体部７０の底面と略同一の形状である。一対のエンドプレート９０は、ケース４０の内側における長手方向の両端にそれぞれ配されている。具体的には、エンドプレート９０の一面９１が、側壁４１の内面に接している。一対のエンドプレート９０は、弾性部材５０および保持部材６０を介して、複数の電池セル２２を積層方向の両側から挟むように配される。図７に示すように、エンドプレート９０の他面９２は、保持部材６０がケース４０に収容された状態で、保持部材６０が解除状態にあるときに、弾性部材５０の他端５２側を支持する。

バッテリーパック１０は、次のように組み立てられる。まず、図２に示すように、ケース４０にバッテリーモジュール２０（複数の電池セル２２）、収縮保持状態の一対の保持部材６０、および一対のエンドプレート９０を収容する。このとき、一対の保持部材６０でバッテリーモジュール２０を積層方向から挟み込み、さらに一対のエンドプレート９０で一対の保持部材６０を介してバッテリーモジュール２０を挟み込んだ状態とする。保持部材６０で弾性部材５０を収縮変形させた収縮保持状態とすることで、弾性部材５０のケース４０への組み付けが容易になる。図５、図６に示すように、開放プレート８０は、エンドプレート９０に接していない。

一対の保持部材６０がケース４０に収容された状態で、各開放プレート８０が各凹部７５からスライド離脱可能である。一対の開放プレート８０を各凹部からスライド離脱させることで、図７に示すように、一対の保持部材６０が解除状態となる。積層方向両側の８つの弾性部材５０の収縮変形が解除されると、８つの弾性部材５０によって複数の電池セル２２が積層方向両側から内側に向かって付勢される。これにより、バッテリーパック１０は、充電等による電池セル２２の膨張を抑制することができる。

バッテリーパック１０は、図７に示すように、保持部材６０を解除状態とした状態で車両に搭載されて使用される。

（本実施例の効果）
以下、本実施例１の効果について説明する。本実施例１のバッテリーケース３０によれば、複数の電池セル２２が積層方向に付勢されることで、充電等による電池セル２２の膨張を抑制することができる。その上で、従来の構成（ケースの外側に設けられたボルト・ナットでケースを締め付けて電池セルを拘束するような構成）のようにケース４０の外側に拘束部材を設ける必要がなく、バッテリーケース３０のサイズを低減することができる。

さらに、本実施例１のバッテリーケース３０によれば、保持部材６０で弾性部材５０を収縮変形させた収縮保持状態とすることで、弾性部材５０のケース４０への組み付けが容易になる。弾性部材５０をケース４０に組み付けた後、保持部材６０を解除状態とすることで弾性部材５０の付勢力を生じさせることができる。

さらに、本実施例１のバッテリーケース３０によれば、開放プレート８０を本体部７０の凹部７５からスライド離脱させることで、保持部材６０を容易に解除状態にすることができる。

さらに、本実施例１のバッテリーケース３０によれば、本体部７０における弾性部材５０を支持する部分（支持片７４）が、金属製である。これにより、本体部７０における弾性部材５０を支持する部分（支持片７４）が、樹脂製などである構成に比べて、耐久性を高めることができる。

さらに、本実施例１のバッテリーケース３０によれば、弾性部材５０の付勢方向における一端５１側とは反対側の他端５２側を支持する金属製のエンドプレート９０を備えている。これにより、エンドプレート９０は、樹脂製などである構成に比べて、耐久性を高めることができる。

さらに、本実施例１のバッテリーケース３０によれば、一対の弾性部材５０が、複数の電池セル２２を積層方向の両側から挟むように配される。これにより、複数の電池セル２２を一方側のみから付勢する構成に比べて、同じ挟み込む力を生じさせるために、弾性部材５０を収縮変形させる力を小さくすることができる。そのため、弾性部材５０のケース４０への組み付けが行い易くなる。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例１において、保持部材６０のバッテリーモジュール２０に対する向きが逆であってもよい。例えば、少なくとも一方の保持部材６０において、本体部７０の底面がエンドプレート９０に接し、開放プレート８０がバッテリーモジュール２０側に配置されてもよい。このとき、エンドプレート９０のようなプレートを、保持部材６０とバッテリーモジュール２０との間に配置してもよい。この場合、電池セル２２や、保持部材６０とバッテリーモジュール２０との間に配置されるプレートが、本発明の「板状部」に相当する。
（２）上記実施例１において、バッテリーモジュール２０は、８つの電池セル２２を備えていたが、その他の数の電池セル２２を備えていてもよい。
（３）上記実施例１において、バッテリーケース３０の積層方向の両側に弾性部材５０および保持部材６０を設けたが、一方側のみに設けてもよい。
（４）上記実施例１において、一方の保持部材６０によって保持される弾性部材５０の数は特に限定されない。
（５）上記実施例１において、弾性部材５０は、コイルばねとして構成されていたが、ゴム部材などその他の弾性部材であってもよい。
（６）上記実施例１において、保持部材６０の本体部７０に設けられる凹部７５は、断面矩形状であったが、蟻溝状など、その他の形状であってもよい。
（７）上記実施例１において、保持部材６０の本体部７０に設けられる凹部７５に、開放プレート８０を下止めする構造を設けてもよい。
（８）上記実施例１において、保持部材６０の本体部７０に凹部７５を設けたが、弾性部材５０から付勢力を受ける開放プレート８０を支持可能な構成であれば特に限定されない。例えば、凹部７５の代わりに外側から開放プレート８０の縁部に引っ掛かる突起を設けてもよい。
（９）上記実施例１において、本体部７０と開放プレート８０の凹凸関係が逆であってもよい。
（１０）上記実施例１において、開放プレート８０が凹部７５にスライド挿入される構成であったが、本体部７０に嵌め込まれずに弾性部材５０を覆うのみの構成であってもよい。

１０…バッテリーパック
２０…バッテリーモジュール
２２…電池セル
３０…バッテリーケース
４０…ケース
４１，４２…側壁
４２ａ，４２ｂ…開口
４３…底壁
４５…開口
５０…弾性部材
５１…一端
５２…他端
６０…保持部材
７０…本体部
７１…板部
７２…側壁部
７３…凹み
７４…支持片
７５…凹部
８０…開放プレート
８１…突部
８２…孔
９０…エンドプレート
９１…一面
９２…他面

Claims (7)

1. 複数の電池セルを積層して収容するケースと、
   前記ケース内に収容され、複数の前記電池セルを積層方向に付勢する弾性部材と、を備えるバッテリーケース。
2. 前記弾性部材を収縮変形させつつ保持する収縮保持状態と、前記弾性部材の収縮変形を解除する解除状態と、に変化する保持部材を備える請求項１に記載のバッテリーケース。
3. 前記保持部材は、
   前記弾性部材を支持する本体部と、
   前記本体部に着脱可能に組み付けられ、前記本体部とともに前記弾性部材を挟んで前記収縮保持状態とする開放プレートと、
   を有し、
   前記本体部には、前記開放プレートをスライド挿入させる凹部が設けられ、
   前記保持部材は、前記開放プレートを前記凹部からスライド離脱させることで、前記収縮保持状態から前記解除状態に変化する請求項２に記載のバッテリーケース。
4. 前記本体部における前記弾性部材を支持する部分は、金属製である請求項３に記載のバッテリーケース。
5. 前記本体部は、前記弾性部材の付勢方向における一端側を支持し、
   前記保持部材が前記ケースに収容された状態で、前記解除状態にあるときに、前記弾性部材の前記一端側とは反対側の他端側を支持する板状部を備え、
   前記板状部は、金属製である請求項３に記載のバッテリーケース。
6. 複数の前記電池セルを前記積層方向の両側から挟むように配される少なくとも一対の前記弾性部材を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のバッテリーケース。
7. 請求項１から請求項５のいずれか一項のバッテリーケースと、
   複数の前記電池セルと、
   を備えるバッテリーパック。

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