JP2023182965A - Manufacturing device of battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書が開示する技術は、組電池の製造装置に関する。 The technology disclosed in this specification relates to an assembled battery manufacturing apparatus.
特許文献1に組電池の一例が開示されている。組電池は、複数の電池セルと複数のセパレータとエンドプレートを有している。複数の電池セルと複数のセパレータは1個ずつ交互に積層されている。セパレータの一方の面には電池セルが嵌合する枠が設けられている。エンドプレートは、複数の電池セルと複数のセパレータの積層体の端に配置されている。特許文献1の組電池では、エンドプレートは電池セルと同じ外形状を有しており、エンドプレートと電池セルの間にもセパレータが挟まれている。電池セルと同様にエンドプレートもセパレータの枠に嵌合している。 An example of an assembled battery is disclosed in Patent Document 1. The assembled battery includes a plurality of battery cells, a plurality of separators, and an end plate. The plurality of battery cells and the plurality of separators are alternately stacked one by one. A frame into which the battery cells fit is provided on one surface of the separator. The end plate is arranged at the end of the stack of the plurality of battery cells and the plurality of separators. In the assembled battery of Patent Document 1, the end plate has the same outer shape as the battery cell, and a separator is also sandwiched between the end plate and the battery cell. Like the battery cells, the end plates also fit into the frame of the separator.
エンドプレートの一方の面に電池セルが嵌合する枠を設ければ、電池セルとエンドプレートの間にセパレータを挟む必要がなくなる。また、組電池を製造する工程では、電池セルをセパレータに嵌合させた複数のサブアセンブリを準備し、複数のサブアセンブリを積層して加圧する。電池セルをセパレータに嵌合させる工程と、電池セルをエンドプレートに嵌合させる工程の両方を行える製造装置があるとよい。その製造装置は、セパレータまたはエンドプレートを載置する台座と、台座の上のセパレータまたはエンドプレートに電池セルを押し付ける押付治具を備える。エンドプレートの他方面(枠を設けた面とは反対側の面)に突起があると、台座を共通化できない。本明細書は、セパレータの場合とエンドプレートの場合で台座を共通化させる機構を導入し、電池セルをセパレータに嵌合させる工程と、電池セルをエンドプレートに嵌合させる工程の両方を行うことのできる製造装置を提供する。 If a frame into which the battery cell fits is provided on one surface of the end plate, there is no need to insert a separator between the battery cell and the end plate. Further, in the process of manufacturing an assembled battery, a plurality of subassemblies in which battery cells are fitted into separators are prepared, and the plurality of subassemblies are stacked and pressurized. It is good to have a manufacturing device that can perform both the process of fitting battery cells into separators and the process of fitting battery cells to end plates. The manufacturing apparatus includes a pedestal on which a separator or an end plate is placed, and a pressing jig that presses a battery cell against the separator or end plate on the pedestal. If there is a protrusion on the other surface of the end plate (the surface opposite to the surface on which the frame is provided), the pedestal cannot be shared. This specification introduces a mechanism that makes the pedestal common for separators and end plates, and performs both the process of fitting the battery cells to the separators and the process of fitting the battery cells to the end plates. We provide manufacturing equipment that can.
本明細書は組電池の製造装置を開示する。組電池は、複数の電池セル、複数のセパレータ、エンドプレートを備える。セパレータは、一方の面に電池セルが嵌合する枠を備えており、電池セルと1個ずつ交互に積層される。エンドプレートの一方の面にも電池セルに嵌合する枠が設けられている。エンドプレートの反対側の面の特定範囲には突起が設けられている。エンドプレートは、複数の電池セルと複数のセパレータの積層体の一方の端の電池セルに嵌合している。 This specification discloses an assembled battery manufacturing apparatus. The assembled battery includes a plurality of battery cells, a plurality of separators, and an end plate. The separator has a frame on one surface into which the battery cells fit, and is alternately stacked one by one with the battery cells. A frame that fits into the battery cells is also provided on one side of the end plate. A protrusion is provided in a specific range on the opposite surface of the end plate. The end plate is fitted into a battery cell at one end of a stack of a plurality of battery cells and a plurality of separators.
本明細書が開示する製造装置は、枠を上にしてセパレータまたはエンドプレートを載置する台座と、台座に載置されたセパレータまたはエンドプレートの枠に電池セルを押し付ける押付治具を備える。台座は、エンドプレートの突起が設けられている特定範囲に対応する可動部が台座本体から分離可能になっている。セパレータを載置する場合には可動部が台座本体に合体する。エンドプレートを載置する場合には可動部が台座本体から分離して突起が収まる空間が形成される。 The manufacturing apparatus disclosed in this specification includes a pedestal on which a separator or an end plate is placed with the frame facing upward, and a pressing jig that presses a battery cell against the frame of the separator or end plate placed on the pedestal. In the pedestal, a movable part corresponding to a specific range where the protrusion of the end plate is provided can be separated from the pedestal main body. When placing the separator, the movable part is combined with the pedestal main body. When placing the end plate, the movable part is separated from the pedestal main body to form a space in which the protrusion is accommodated.
本明細書が開示する製造装置は、セパレータを載置する台座の一部に可動部を設け、突起を有するエンドプレートを載置する場合には可動部を台座本体から分離して突起が収まる空間を確保する。この製造装置は、可動部を有する台座を採用することで、電池セルをセパレータの枠に嵌合させる工程と、電池セルをエンドプレートの枠に嵌合させる工程の両方を行うことができる。 The manufacturing device disclosed in this specification is provided with a movable part in a part of the pedestal on which the separator is placed, and when an end plate having protrusions is placed, the movable part is separated from the pedestal main body to create a space in which the protrusions can fit. ensure that By employing a pedestal having a movable part, this manufacturing apparatus can perform both the process of fitting the battery cell into the frame of the separator and the process of fitting the battery cell into the frame of the end plate.
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be explained in the following "Detailed Description of the Invention".
図面を参照して実施例の製造装置を説明する。まず、図1に、組電池2の斜視図を示す。組電池2は、2個の積層体3a、3bがケース4に収容された構造を有している。以下、2個の積層体3a、3bを区別なく表すときには積層体3と表記する。
A manufacturing apparatus according to an embodiment will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows a perspective view of the assembled
積層体3は、複数の電池セル5と複数のセパレータ10とエンドプレート20a、20bが積層されたものである。図1では、積層体3aに含まれる一つの電池セル5と一つのセパレータ10にのみ符号を付し、残りの電池セルとセパレータには符号は省略した。セパレータ10の一方の面には枠が設けられており、電池セル5は枠に圧入される。複数の電池セル5と複数のセパレータ10は1個ずつ交互に積層されており、電池セル5とセパレータ10の積層体の積層方向の一方の端にエンドプレート20aが積層されており、他方の端にエンドプレート20bが積層されている。積層体3aの一方の端のエンドプレート20aには、2個の突起21が設けられている。図1では、積層体3bの側では各部品の符号を省略した。積層方向とは、複数の電池セル5と複数のセパレータ10が積層されている方向であり、図中の座標系のX方向が積層方向に相当する。図2、図3においても、図中の座標系のX方向が積層方向に相当する。また、図中の座標系の+Z方向が上に相当する。
The
セパレータ10の形状について詳しく説明する。図2(A)は、セパレータ10をおもて面側からみた斜視図であり、図2(B)は、セパレータ10を裏面側からみた斜視図である。ここで、おもて面(裏面)とは、図中の座標系の+X方向(-X方向)を向く面をいう。「おもて面」/「裏面」との呼称は、2つの面を区別するための便宜上の呼称である。
The shape of the
セパレータ10は、積層体3において隣り合う電池セル5の間に挟まれている樹脂製の板である。
The
セパレータ10は、仕切板11と、仕切板11のおもて面に設けられた圧入用の枠(圧入枠12)と、裏面に設けられたガイド用の枠(ガイド枠13)を備えている。仕切板11のおもて面には、複数の凸条14が設けられているとともに、4カ所にリップ15が設けられている。リップ15は裏面にも設けられている。
The
セパレータ10は、扁平な電池セル5の幅広面に対向するように電池セル5に取り付けられる。圧入枠12の長手方向の内寸WAは、電池セル5の長手方向の外寸よりわずかに狭い。あるいは、圧入枠12の内側にクラッシュリブが設けられる。それゆえ、セパレータ10の圧入枠12に電池セル5を強く押し付けると、電池セル5がセパレータ10の圧入枠12に圧入され、電池セル5がセパレータ10に固定される。電池セル5がセパレータ10に圧入されると、凸条14の頭頂面が電池セル5の幅広面に当接する。電池セル5とセパレータ10が組み合わされたサブアセンブリには、電池セル5の幅広面と、隣り合う凸条14と、仕切板11で囲まれた隙間が形成される。隙間は、冷却用の空気の流路となる。
The
仕切板11の裏面(圧入枠12とは反対側の面)には別の枠(ガイド枠13)が設けられている。ガイド枠13の長手方向の内寸WBは、電池セル5の外寸よりわずかに大きい。ガイド枠13は、ガイド枠側の電池セル5の位置決めに用いられる。
Another frame (guide frame 13) is provided on the back surface of the partition plate 11 (the surface opposite to the press-fit frame 12). The inner dimension WB of the
先に述べたように、組電池2では、複数の電池セル5が積層されているとともに、隣り合う電池セル5の間にセパレータ10が挟まれる。セパレータ10は、絶縁性の樹脂で作られている。セパレータ10は、隣り合う電池セル5の絶縁を確保する機能と、電池セル5の温度抑制の機能を有する。前述した隙間に空気が流れることで、電池セル5が冷却される。
As described above, in the assembled
おもて面の4個のリップ15は、仕切板11の各隅の近くに配置されている。リップ15は、薄い樹脂で作られており、柔らかい。リップ15の高さは凸条14の高さよりもわずかに高い。電池セル5がセパレータ10に圧入されるとき、凸条14よりも先に4個のリップ15が電池セル5と接触する。仕切板11の四隅のリップ15が仕切板11に対して電池セル5を平行にさせる。電池セル5をさらに圧入していくと、電池セル5は仕切板11に対して平行を保持したまま、複数の凸条14に押し当てられる。後述するように、電池セル5をセパレータ10に圧入する際、電池セル5がリップ15を押し当てられるときに仕切板11が変形しないように、仕切板11の裏面は台座が支持する。台座については後で詳しく説明する。
The four
エンドプレート20aについて説明する。図3(A)は、エンドプレート20aをおもて面側からみた斜視図であり、図3(B)はエンドプレート20aを裏面側からみた斜視図である。エンドプレート20aのおもて面の形状はセパレータ10のおもて面の形状と同じである。すなわち、おもて面には、電池セル5が圧入される圧入枠12と、凸条14と、リップ15が設けられている。電池セル5を圧入枠12に押し込むと、電池セル5がエンドプレート20aに固定される。
The
エンドプレート20aの裏面には、2個の突起21が設けられている。エンドプレート20aの裏面とは、別言すれば、エンドプレート20aの2つの幅広面のうち、電池セル5に対向する面とは反対側の面である。2個の突起21は、積層体3における複数の電池セル5の直列接続の最終端子(正極と負極の最終端子)である。説明の便宜上、エンドプレート20aの裏面において、突起21が設けられている範囲を特定範囲と称する。他方のエンドプレート20bの形状については説明を省略する。
Two
エンドプレート20aの圧入枠12に電池セル5を押し付ける際にもエンドプレート20aは台座に載置される。台座は、セパレータ10とエンドプレート20aの両方を載置することができる。但し、エンドプレート20aは裏面に突起21を備えているので、台座はエンドプレート20aの特定範囲に相当する部位が可動する。
The
組電池2を製造する製造装置30を説明する。製造装置30は、台座40と押付治具50を備える。図4、5に、製造装置30の台座40の斜視図を示す。台座40は、セパレータ10またはエンドプレート20aを載置することができる。図4、5では図示されていないが、押付治具50は、台座40に載置されたセパレータ10またはエンドプレート20aに電池セル5を押し付け、セパレータ10またはエンドプレート20aの圧入枠12に電池セル5を固定する。押付治具50については図6、7にて説明する。
A
図4は、セパレータ10を載置する状況を示している。図5は、エンドプレート20aを載置する状況を示している。
FIG. 4 shows a situation in which the
台座40は、台座本体41、一対の可動部42、それぞれの可動部を動かすアクチュエータ43、可動部42とアクチュエータ43をつなぐシリンダ44を備えている。
The
アクチュエータ43は、可動部42を図中のY軸方向に動かすことができる。別言すれば、アクチュエータ43は、可動部42を台座本体41に合体させた状態から台座本体41から分離させた状態へ動かすことができる。図4は、可動部42を台座本体41に合体させた状態を示しており、図5は、可動部42を台座本体41から分離させた状態を示している。
The
図4に示すように、可動部42を台座本体41に合体させた状態で、おもて面(圧入枠12が形成された面)を上にしてセパレータ10が載置される。台座本体41に可動部42が合体した全体形状の上面は、ちょうど、セパレータ10の裏面のガイド枠13に収まる。別言すれば、台座40(可動部42が台座本体41に合体した全体形状)がセパレータ10の裏面の全体を支える。セパレータ10の裏面にはリップ15が設けられているが、台座40において、リップ15に対応する場所に可動部42が位置する。
As shown in FIG. 4, the
図5に示すように、エンドプレート20aを載置する場合、可動部42を台座本体41から分離する。エンドプレート20aを台座本体41に載置すると、可動部42が位置していた空間45に、突起21が収まる。台座本体41は、突起21と干渉することなくエンドプレート20aの裏面を支える。
As shown in FIG. 5, when mounting the
製造装置30の動きについて説明する。図6は、電池セル5をセパレータ10に組み付けるときの様子を示す。台座40では、アクチュエータ43を動かし、台座本体41に可動部42を合体させる(図6(A))。図6では、理解を助けるために、可動部42にハッチングを施した。
The movement of the
続いて、可動部42が合体した台座本体41にセパレータ10を載置する(図6(B))。セパレータ10は、おもて面を上(+Z方向)に向けて台座40(可動部42が合体した台座本体41)に載置される。このとき、セパレータ10は、裏面(ガイド枠13がある面)を台座本体41に対向させる。ガイド枠13が、可動部42が合体した台座本体41に嵌る。セパレータ10の裏面のリップ15は可動部42に当接する。
Subsequently, the
押付治具50は、電池セル5を把持するグリッパ51と、グリッパ51を台座40に向けて降下させるアクチュエータ52を備える。台座40に向けて電池セル5を把持したグリッパ51を降下させ、電池セル5をセパレータ10に押し付ける(図6(C))。セパレータ10のおもて面の圧入枠12に電池セル5が圧入される。電池セル5をセパレータ10に押し付ける際、電池セル5からリップ15に荷重が加わるが、リップ15の下には可動部42が位置しており、可動部42がリップ15に加わる荷重を受け止める。
The
組電池2に含まれるすべてのセパレータ10に対して上記した工程が繰り返され、電池セル5とセパレータ10が合体したサブアセンブリが製造される。
The above steps are repeated for all
図7は、エンドプレート20aに電池セル5を組み付けるときの様子を示す。台座40では、アクチュエータ43を動かし、可動部42を台座本体41から分離させる(図7(A))。図7でも、理解を助けるために、可動部42にハッチングを施した。
FIG. 7 shows how the
続いて、可動部42が分離された台座本体41にエンドプレート20aを載置する(図7(B))。エンドプレート20aは、おもて面を上(+Z方向)に向けて台座40(可動部42が分離した台座本体41)に載置される。エンドプレート20aの裏面の突起21は、可動部42が分離されたことによって台座本体41に形成された空間45に収容される。突起21が台座本体41と干渉することなく、エンドプレート20aの裏面は台座本体41の上面にしっかりと支持される。
Subsequently, the
続いて、押付治具50のアクチュエータ52を作動させ、台座40に向けて電池セル5を把持したグリッパ51を降下させ、電池セル5をエンドプレート20aに押し付ける(図7(C))。エンドプレート20aのおもて面の圧入枠12に電池セル5が圧入される。こうして、エンドプレート20aと電池セル5が合体したサブアセンブリが製造される。
Subsequently, the
最後に、電池セル5とセパレータ10の複数のサブアセンブリと、エンドプレート20aと電池セル5のサブアセンブリと、エンドプレート20b(図1参照)を積層させ、積層体を加圧しつつケース4(図1参照)に収容する。こうして、組電池2が完成する。
Finally, the plurality of sub-assemblies of
実施例の製造装置は、台座本体41と可動部42を有する台座40を備える。裏面に突起21を有するエンドプレート20aに電池セル5を組み付ける際には可動部42を台座本体41から分離し、突起21が収容される空間45を確保する。裏面に突起の無いセパレータ10に電池セル5を組み付ける際には、可動部42を台座本体41に合体させ、セパレータ10の裏面全体を支持する広い支持面(台座本体41と合体した可動部42の全体の上面)を確保する。この製造装置30は、可動部42を有する台座40を採用することで、電池セル5をセパレータ10に嵌合させる工程と、電池セル5をエンドプレート20aに嵌合させる工程の両方を行うことができる。
The manufacturing apparatus of the embodiment includes a
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。セパレータ10のリップ15は、おもて面と裏面の両方において、エンドプレート20aの特定範囲(突起21が設けられた範囲)に対応する部位に設けられている。それゆえ、セパレータ10を台座40(台座本体41+可動部42)に載置して電池セル5を押し付ける際、可動部42が、リップ15が受ける反力(電池セル5が押し付けられることにより生じる反力)を支える。
Points to note regarding the techniques described in the examples will be described. The
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely illustrative and do not limit the scope of the claims. The techniques described in the claims include various modifications and changes to the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical utility alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims as filed. Furthermore, the techniques illustrated in this specification or the drawings can achieve multiple objectives simultaneously, and achieving one of the objectives has technical utility in itself.
2:組電池 3、3a、3b:積層体 4:ケース 5:電池セル 10:セパレータ 11:仕切板 12:圧入枠 13:ガイド枠 14:凸条 15:リップ 20a、20b:エンドプレート 21:突起 30:製造装置 40:台座 41:台座本体 42:可動部 43、52:アクチュエータ 44:シリンダ 45:空間 50:押付治具 51:グリッパ
2:
Claims (1)
前記組電池は、
複数の電池セルと、
一方の面に前記電池セルが嵌合する枠を有しており、前記電池セルと1個ずつ交互に積層されている複数のセパレータと、
一方の面に前記電池セルに嵌合する枠を有しており、反対側の面の特定範囲に突起が設けられており、前記電池セルと前記セパレータの積層体の一端の前記電池セルに嵌合しているエンドプレートと、
を備えており、
前記製造装置は、
前記枠を上にして前記セパレータまたは前記エンドプレートを載置する台座と、
前記台座に載置された前記セパレータまたは前記エンドプレートの前記枠に前記電池セルを押し付ける押付治具と、
を備えており、
前記台座は、
前記特定範囲に対応する可動部が台座本体から分離可能であり、
前記セパレータを載置する場合には前記可動部が前記台座本体に合体し、前記エンドプレートを載置する場合には前記可動部が前記台座本体から分離して前記突起が収まる空間が形成される、
組電池の製造装置。 It is a manufacturing device for assembled batteries,
The assembled battery is
multiple battery cells;
a plurality of separators having a frame on one surface into which the battery cells fit, and which are alternately stacked one by one with the battery cells;
It has a frame on one side that fits into the battery cell, and a protrusion is provided in a specific range on the opposite side, and has a frame that fits on the battery cell at one end of the stack of the battery cell and the separator. The matching end plate and
It is equipped with
The manufacturing device includes:
a pedestal on which the separator or the end plate is placed with the frame facing up;
a pressing jig that presses the battery cell against the frame of the separator or the end plate placed on the pedestal;
It is equipped with
The pedestal is
A movable part corresponding to the specific range is separable from the pedestal main body,
When placing the separator, the movable part is combined with the pedestal main body, and when placing the end plate, the movable part is separated from the pedestal main body to form a space in which the protrusion fits. ,
Assembled battery manufacturing equipment.
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