JP4852780B2 - Battery pack and electric vehicle - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、同一形状の複数の電池を互いに位置決めしながら配列して、組電池を形成する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の電池を配列して形成される組電池は、各種電気機器の電源として広く使用されている。かかる組電池を用いれば、電池の数や電池同士の接続を変更することによって、一種類の電池で各種の電源仕様に対応することができる。
【０００３】
電気機器の小型化を図るには、電池同士を位置決めしながら配列して、組電池をコンパクトに構成することが望ましい。また、電池同士が所定の関係に位置決めされていれば各電池を容易に固定することが可能となる。
【０００４】
電池同士を位置決めするの方法としては、各電池の側面に、位置決め用の凸部と凹部とを設けておく方法が広く採用されている。例えば、特開平９−１２０８０９に記載された組電池では、電池側面に等間隔に凹部と凸部とを設けておき、該凹部と凸部とを嵌合させて電池同士の位置決めを行う方法が採用されている。かかる方法を用いれば、凸部と凹部とを嵌合させることにより、電池同士を容易に位置決めすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる方法には、電池同士の正確な位置決めをすることが困難であるという問題がある。すなわち、電池の製造公差の影響で凸部と凹部との距離は多少変動するので、この影響を吸収するために、凸部と凹部との嵌合部分に多少の隙間を設けておく必要がある。従って、この隙間の分だけは電池同士が動き得ることになり、正確な位置決めができないのである。このため電池同士を正確に位置決めする必要がある場合には、他の方法で位置決めしながら電池を配列するという手間のかかる作業が必要となっている。また、電力によって走行するいわゆる電動車両には、複数の電池を接続した組電池が搭載されているので、かかる問題は電動車両において顕著である。
【０００６】
この発明は、従来技術における上述のような問題を解決するためになされたものであり、電池に設けた凹部と凸部とを嵌合させて電池同士を正確に位置決め可能な技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の組電池は次の構成を採用した。すなわち、
長手方向端部に電極を有する同一形状の電池を、前記長手向に互いに位置決めしながら、当該電池の厚み方向に複数配列して形成した組電池であって、
前記電池には、前記長手方向中央にのみ前記厚み方向両側面に、凹部と凸部を組とした位置決め部材を、隣接する電池の対向する側面に設けられた前記位置決め部材と互いに嵌合するように１組のみ設けたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の組電池は、
長手方向端部に電極を有する同一形状の電池を、前記長手向に互いに位置決めしながら、当該電池の厚み方向に複数配列して形成した組電池であって、
前記電池には、前記長手方向中央にのみ前記厚み方向両側面の一方に凹部の、他方に凸部の位置決め部材を、隣接する電池の対向する側面に設けられた前記位置決め部材の凸部および凹部と嵌合するよう１箇所のみに設けたことを特徴とする。
【０００９】
かかる組電池においては、位置決め部材の凹部や凸部を互いに嵌合させて電池同士を位置決めしながら組電池を構成する。
【００１０】
凹部と凸部とは隣接して形成されており、凹部と凸部との距離が小さいので、製造公差の影響による距離の変動も小さい。このため、凹部と凸部との嵌合部分に隙間を設ける必要がなく、凹部と凸部とを嵌合させるだけで電池同士を正確に位置決めすることが可能である。
【００１１】
かかる組電池においては、前記凹部または凸部を、電池の外面の略中央に設けることとしてもよい。
【００１２】
凹部と凸部とを、電池の外面の略中央で嵌合させて電池同士を位置決めすれば、電池外面の端部付近で位置決めするよりも、全体としての位置決め精度を向上させることができるので好適である。
【００１３】
かかる組電池においては、電池の両側面の各々に凹部と凸部とを設け、該凹部と凸部との位置関係を次のようにしてもよい。すなわち、一の側面に設けられた凹部と他の側面に設けられた凸部との位置関係が、該両側面の中央に位置する平面に対して面対称となるように、凹部と凸部とを形成する。更に、同じ側面の凹部と凸部との位置関係が、電池の向きを反転させながら電池を配列するときの該電池の回転中心を通りかつ電池の両側面の中央に位置する平面に直交する平面に面対称となる位置に、凹部と凸部とを形成する。
【００１４】
電池の一方の側面の凹部と他方の側面の凸部とが、該両側面の中央に位置する平面に対して面対称となるような位置関係に設けられていれば、該電池の向きをそろえて配列する場合に、該凹部と凸部とを嵌合させて電池同士を位置決めすることができる。また、電池の同じ側面の凹部と凸部とが、電池の向きを反転させながら電池を配列するときの該電池の回転中心を通りかつ電池の両側面の中央に位置する平面に直交する平面に面対称となる位置関係に設けられていれば、電池の向きを反転させながら配列する場合に、該凹部と凸部とを嵌合させて電池同士を位置決めすることができる。従って、これら条件を満たす位置に凹部と凸部とを設けておけば、電池の向きをそろえて配列する場合でも、反転させて配列する場合でも、電池側面の凹部と凸部とを嵌合させて電池同士を正確に位置決めすることができるので好適である。
【００１５】
上記の組電池に対応する本発明の電動車両は、次の構成を採用した。すなわち、
同一形状を有する複数の電池を、該各電池に設けた凹部と凸部とを嵌合させ、互いに位置決めしながら配列して成る組電池を搭載した電動車両において、
前記組電池は、前記凹部と凸部とが、あるいは前記凹部または凸部のいずれかが、互いに隣接して設けられた電池を配列して成ることを特徴とする。
【００１６】
かかる電動車両においては、電池に設けた凹部と凸部とを嵌合させて、電池同士を位置決めしながら組電池を構成するので、組電池を効率的に製造することができる。特に、電動車両に搭載される組電池には、多数の電池を配列する必要があるので、かかる方法を用いることによって、電動車両を効率的に製造することができるので好適である。
【００１７】
【発明の他の態様】
本発明は、種々の観点から把握することができ、従って、以下のような他の態様を含んでいる。すなわち、本発明の第１の他の態様の組電池は、
同一形状を有する複数の電池を、該各電池に設けた凹部と凸部とを嵌合させ、互いに位置決めしながら配列して形成した組電池において、
前記電池は、互いに隣接して設けられた前記凹部または凸部間の間隔が、所定の精度範囲に形成されていることを特徴とする。
【００１８】
かかる組電池は、隣接して設けられた凹部または凸部間の間隔が、所定の精度範囲に形成されているので、該凹部と凸部とを嵌合させることによって、電池同士を精度よく位置決めすることができる。
【００１９】
かかる第１の他の態様の組電池においては、
前記凹部と凸部とのはめあい公差が、所定の精度範囲に形成されている電池を配列して形成した組電池であってもよい。
【００２０】
互いに嵌合する凹部と凸部とのはめあい公差が所定の精度範囲に形成されていれば、該凹部と凸部とを嵌合させることで電池同士を正確に位置決めすることができるので好適である。
【００２１】
かかる第１の他の態様の組電池においては、
前記電池の両側面の各々に、前記凹部または凸部を備え、
一の側面に設けられた前記凹部と他の側面に設けられた前記凸部との位置関係は、該両側面の中央に位置する平面に対して面対称となっている組電池としてもよい。
【００２２】
かかる組電池は、電池の向きをそろえて配列しながら、電池側面に設けられた凹部と凸部とを嵌合させて、電池同士を正確に位置決めすることができるので好適である。
【００２３】
かかる第１の他の態様の組電池においては、
前記電池の両側面の各々に、前記凹部と凸部とを備え、
同じ側面に設けられた前記凹部と凸部との位置関係は、前記電池の向きを反転させながら配列するときの該電池の回転中心を通り、前記両側面の中央に位置する平面に直交する平面に対して面対称である組電池としてもよい。
【００２４】
かかる組電池は、電池の向きを反転させて配列しながら、電池側面に設けられた凹部と凸部とを嵌合させて、電池同士を正確に位置決めすることができるので好適である。
【００２５】
本発明の第２の他の態様の組電池は、
同一形状を有する複数の電池を、該各電池に設けた凹部と凸部とを嵌合させて互いに位置決めし、該各電池の側面に設けられた突起同士を突き合わせながら、該複数の電池を所定の間隔に配列して形成した組電池において、
前記凹部と凸部とを、あるいは前記凹部または凸部のいずれかを、前記電池の側面に互いに隣接して設けることによって、前記凹部または凸部間の距離のバラツキが、前記突起同士が付き合わなくなる限界値の半分以下となっていることを特徴とする。
【００２６】
かかる組電池では、凹部または凸部を隣接して設けることによって、該凹部または凸部間の距離のバラツキが抑制されているので、凹部と凸部とを嵌合させて電池同士を位置決めすれば、各電池の突起同士の位置を精度よく一致させることができる。その結果、各電池を所定間隔に配列することができるので好適である。
【００２７】
本発明の第３の他の態様の組電池は、
同一形状を有する複数の電池を、該各電池に設けた凹部と凸部とを嵌合させて、互いに位置決めしながら組付部材に締結して形成された組電池において、
前記電池の凹部および凸部には、前記各電池を該電池の締結方向と交差する方向に位置決めするための、該締結方向と略同一方向の嵌合面が設けられていることを特徴とする。
【００２８】
かかる第３の他の態様の組電池においては、各電池は互いに位置決めしながら組付部材に締結されており、各電池の凹部および凸部には、電池の締結方向と略同一方向の嵌合面が形成されている。このような嵌合面で電池同士を位置決めすれば、電池の締結方向と交差する方向に、各電池を正確に位置決めすることができるので好適である。
【００２９】
かかる第３の他の態様の組電池においては、
前記凹部と凸部とを嵌合させることで、電池の締結方向と交差する方向にのみ電池を位置決めするようにしてもよい。
【００３０】
かかる組電池の各電池は、位置決め後も締結方向には互いに動き得る。従って、例えば電池が組み付けられる前記組付部材の製造公差や、あるいは該組付部材に締結するために該電池に設けられた締結部材の位置誤差などに起因する締結方向の誤差を、電池の締結時に各電池の移動によって吸収することができるので好適である。
【００３１】
かかる第３の他の態様の組電池においては、
複数の前記凸部を前記締結方向と交差する方向に並べて、該凸部の間に前記凹部を形成してもよい。
【００３２】
凸部の間に凹部を形成すれば、凸部と凹部との間隔をなくすことができるので、製造公差の影響をほとんど受けることがなく、凸部と凹部との嵌合部分の隙間をなくすことができる。従って、凸部と凹部とを嵌合させて電池同士を正確に位置決めすることができるので好適である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の作用・効果をより明確に説明するために、本発明の実施の形態を、次のような順序に従って説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．装置構成：
Ａ−２．第１実施例の位置決め方法：
Ａ−３．変形例：
Ｂ．第２実施例：
Ｂ−１．第２実施例の位置決め方法：
Ｂ−２．変形例：
Ｃ．電動車両への適用例：
【００３４】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．装置構成：
図１は、第１実施例の組電池１０の構造を示す分解組立図である。図示するように、本実施例の組電池１０は、ロアケース２０とアッパケース３０とからなるケース内に収納して使用される。組電池１０をケース内に収納したものを電池モジュールアセンブリ９０と呼ぶ。
【００３５】
組電池１０は、薄い箱形形状をした３８枚の電池モジュール５０を互いに位置決めしながら並べ、それら電池モジュール５０を拘束プレート１２で両側から軽く拘束した後、バスバー１５と呼ばれる金属板を用いて、電池モジュール５０の各出力端子を所定の関係となるよう結線して構成されている。電池モジュール５０の詳細については後述する。拘束プレート１２は鋼板を打ち抜いて形成されており、この拘束プレート１２と鋼鉄製の拘束ボルト１４とナット１６とを用いて、電池モジュール５０が軽く拘束されている。
【００３６】
ロアケース２０は鋼板をプレス加工して形成され、冷却風を取り入れるための吸気口２４と、冷却風通路２２と、冷却風通路２２の両側に電池モジュール５０を固定するためのネジ穴２１が設けられている。アッパケース３０には、冷却風を排出するための排気口３６と、組電池１０の電圧を取り出すための正極側出力端子３８および負極側出力端子３９とが設けられている。拘束プレート１２を用いて一体化した組電池１０を、ロアケース２０の冷却風通路２の上に置いて各電池モジュール５０を底面側からボルト２５で固定する。その後、組電池１０と正極側および負極側の各出力端子３８，３９とを接続してから、上からアッパケース３０をかぶせてボルト３２でロアケース２０とアッパケース３０とを固定すると、電池モジュールアセンブリ９０を組み立てることができる。
【００３７】
図２は、電池モジュールアセンブリ９０の電気的な接続を示した説明図である。電池モジュール５０は極性の向きが互い違いとなるように並べられており、このため各電池モジュールの出力端子は、図示するように、正極端子と負極端子とが隣り合う位置関係となっている。そこで、端の電池モジュール５０から、正極端子を隣接する電池モジュールの負極端子に接続し、その電池モジュールの正極端子をその次の電池モジュールの負極端子に接続していけば、図示されているように、すべての電池モジュール５０が直列に接続された組電池を構成することができる。各電池モジュールの正極端子と負極端子との接続は、バスバー１５を組み付けることによって行う。こうして得られた組電池の正極側の一端がアッパケース３０の正極側出力端子３８に、また組電池の負極側の一端が負極側出力端子３９にそれぞれ電線で接続されている。
【００３８】
図３は、電池モジュール５０の外観形状を示した説明図である。電池モジュール５０は、薄い箱型形状をした密閉容器（以下では、モジュール容器５２と呼ぶ）に正極端子５４および負極端子５５の２つの端子が突設された形状となっている。モジュール容器５２は、ナイロンなどの絶縁性のある硬質樹脂を用いて形成されている。正極端子５４および負極端子５５にはネジが切られており、また、モジュール容器５２の両端底面には、電池モジュール５０を固定するための金属製のナット５３が埋め込まれている。モジュール容器５２の外側の側面には、図示するように、両端に小さな突出部５７が設けられており、２つの突出部５７に挟まれた部分には、小さな多数の突起５８が設けられている。突出部５７および突起５８の役割については後述する。また、モジュール容器５２の両側面のほぼ中央部には、電池モジュール５０を位置決めするための位置決め部１００が設けられている。図示されているように、位置決め部１００は、凸部１００ａと凹部１００ｂとから構成されていて、隣接する電池モジュール５０の凹部１００ｂと凸部１００ａとを互いに嵌合させることで、各電池モジュール５０の位置決めを行う。電池モジュール５０の位置決めについては後ほど詳細に説明する。
【００３９】
電池モジュール５０の内部は、セルと呼ばれる６つの小部屋に分割されていて、各セルには単電池が１つずつ格納されている。本実施例の電池モジュール５０では単電池として、いわゆるニッケル−水素二次電池が使用されている。すなわち、ニッケル合金製の正極板と水素吸蔵合金製の負極板とが、樹脂製の不織布（セパレータと呼ばれる）を挟んで複数組積層され、強アルカリ性の電解液とともにセルに格納されている。各単電池は電池モジュール内部で直列に接続され、直列に接続された単電池のソース側（高電圧側）が正極端子５４に、シンク側（低電圧側）が負極端子５５に接続されている。各単電池は約１．２Ｖの起電力を発生させており、電池モジュール内では６つの単電池が直列に接続されているので、１つの電池モジュールで７．２Ｖの電圧を得ることができる。
【００４０】
本実施例では拘束プレート１２を使用して、電池モジュール５０同士が側面で接するように拘束することによって、組電池の構造を簡素化するとともに形状の小型化を図っている。その一方で、電池モジュール５０は放電時あるいは充電時に内部抵抗によってジュール熱を発生するので、電池温度が所定温度を超えないよう電池モジュールの冷却も考慮しておく必要がある。電池モジュール５０の側面に設けられた突出部５７および突起５８は、組電池を構成する電池モジュール５０を冷却すると共に、モジュール間で温度のばらつきが生じないように各電池モジュールを等しく冷却するために設けられている。以下、突出部５７および突起５８の機能について簡単に説明する。
【００４１】
図４は、ロアケース２０上に電池モジュール５０が組み付けられている状態を、３つの電池モジュール５０のみを取り出して示す上面図である。電池モジュール側面の両側には突出部５７が設けられているので（図３参照）、図４に示すように、電池モジュール同士の突出部位置を合わせて複数の電池モジュール５０を並べると、各電池モジュールの間には矩形断面の冷却通路６０が形成される。すなわち、図１に示したように電池モジュールアセンブリ９０を組み立てると、３８個の電池モジュール５０の各モジュール間には、等しい流路断面積の冷却通路６０が形成されることになる。
【００４２】
図５は、図１に示した電池モジュールアセンブリ９０を、電池モジュール５０の合わせ面の位置で切断したときの断面図を示した説明図である。図５に示すように、アッパケース内面には組電池と接する位置にシール部材３５が設けられている。ロアケース２０に設けた送風口２４から冷却風通路２２に冷却風を供給すると、冷却風は各電池モジュール５０の間に形成された冷却通路６０を抜けて、アッパケース３０に設けた排気口３６から外部に排出される。前述したように、冷却通路６０の大きさはいずれの電池モジュール間でも等しくなっているので、各通路を通過する風量はほぼ等しくなり、その結果、すべての電池モジュール５０を等しく冷却することができる。
【００４３】
電池モジュール側面の突起５８は、電池モジュールを並べたときに隣接するモジュールの突起５８同士が向かい合うような位置に設けられている。また、突起５８の高さは、突出部５７と同じ高さに形成されている。従って、電池モジュール５０を並べると、隣接するモジュールの互いに向かい合う突出部５７が、該モジュール間に形成された冷却通路６０の通路間隔を維持する支柱として機能する。このため、電池モジュール５０の充放電条件によって、組電池１０を構成する電池モジュールの中のある電池モジュールの内圧が上昇し、モジュール容器が膨張したとしても、膨張した電池モジュールと隣接する電池モジュールとの間の冷却通路６０の間隔が狭くなることがない。すなわち、電池モジュール５０間の冷却通路６０を流れる冷却風量は常に等しく保たれる結果、すべての電池モジュール５０が等しく冷却されることになる。
【００４４】
以上のような構成を有する電池モジュールアセンブリ９０を組み立てるには、後述する理由から３８個の電池モジュール５０をきちんと位置決めしながら組み立てていく必要がある。位置決め作業を効率的に行うために、本実施例では以下に説明するような方法を用いて電池モジュールの位置決めを行っている。
【００４５】
Ａ−２．第１実施例の位置決め方法：
図６は、第１実施例の電池モジュール５０の両側面に設けられた凹部１００ｂと凸部１００ａとの位置関係を概念的に示した説明図である。図６を用いて、電池モジュール５０におけるモジュール容器５２と、凹部１００ｂ、および凸部１００ａとの位置関係を説明する。尚、図６では図示の煩雑化を避けるために、モジュール容器５２に設けられた突出部５７、突起５８、あるいは出力端子などは表示を省略している。
【００４６】
第１実施例の電池モジュール５０では、凹部１００ｂおよび凸部１００ａがモジュール容器の両側面にそれぞれ１つずつ設けられており、一側面の凹部１００ｂと他の面の凸部とは、両側面の中心にある面Ｘ（以下では、中心面Ｘと呼ぶ）に対して面対称な位置に設けられている。また、同じ側面にある凹部と凸部とは、図示する垂直面Ｙに対して面対称な位置に設けられている。ここで、垂直面Ｙとは、極性の向きを逆にしながら電池モジュールを組み付ける際に、電池モジュールを回転させる回転中心Ｚを通って中心面Ｘに垂直な面をいう。
【００４７】
図７は、第１実施例の電池モジュール５０の位置決めを行う方法を概念的に示した説明図である。図６と同様、図示の煩雑化を避けるため、モジュール容器５２の突出部５７、突起５８、あるいは出力端子などは表示を省略している。また、電池モジュール５０の組付方向が一目で分かるように、各電池モジュールには正極側に「＋」を、負極側に「−」をそれぞれ表示している。
【００４８】
以下では説明の便宜上、図７に示した電池モジュールに、左側から順に「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」と符合することにより、各電池モジュールを区別する。電池モジュールＡに電池モジュールＢを組み付ける際には、電池モジュールＡと極性の向きが逆になるように電池モジュールＢの向きを逆転させ、２つの電池モジュールの凹部１００ｂと凸部１００ａとが嵌合するようにして組み付ける。電池モジュール５０の凹部および凸部は、図６を用いて説明した所定の位置関係に設けられているので、電池モジュールＢの向きを反転させながら組み付けると、２つの電池モジュールの凹部と凸部とがちょうど嵌合する位置関係となる。尚、２つの電池モジュールの間隔は、前述したように電池モジュール５０の側面に設けられた突出部５７および突起５８によって決められる。このようにして電池モジュールＢを組み付けたら、同様にして電池モジュールＣを組み付ける。すなわち、電池モジュールＣの極性の向きを、電池モジュールＢに対して逆になるようにして、凹部と凸部とが嵌合するように電池モジュールＣを組み付ける。
【００４９】
第１実施例の電池モジュール５０においては、図３に示したように、凹部１００ｂと凸部１００ａとが、互いに隣接する位置に設けられている。すなわち、凹部１００ｂと凸部１００ａとの距離は僅かである。このために、電池モジュールの製造公差の影響で距離がばらつくことがないので、凹部と凸部との間に嵌合のための余裕をほとんど設ける必要がない。その結果、凹部１００ｂと凸部１００ａとを互いに嵌合させるだけで電池モジュール５０を正確に位置決めすることができる。この理由をより明確に説明するために、参考として、凹部と凸部とを離して形成した場合について説明する。
【００５０】
図８（ａ）は、位置決めのための凹部と凸部とが離れて形成された電池モジュール１５０を、前述したものと同様の方法を用いて位置決めしている様子を示した説明図である。図示するように、位置決めのための凹部１５０ｂと凸部１５０ａとの距離が大きいと製造公差の影響が大きくなるので、凹部１５０ｂと凸部１５０ａとの位置の誤差が大きくなる。このため、凹部１５０ｂと凸部１５０ａでの嵌合のための余裕を少なめに設定しておくと、電池モジュール１５０の製造公差によって位置決めできない電池モジュール１５０が生じ得る。特に、モジュール容器を樹脂で成形する場合には、樹脂が冷えて固まる際の収縮量のばらつきの影響も加わるため、凹部と凸部との距離が大きくなるほど位置の誤差も大きくなって位置決めできない電池モジュールが生じ得る。このようなことを避けるため、図８（ｂ）に示すように、凹部１５０ｂと凸部１５０ａとの間に大きめの隙間ｄＴを設けておく必要がある。ところが、凹部１５０ｂと凸部１５０ａとに大きめの隙間があれば、その分だけ電池モジュール１５０は互いに動き得ることになり、その結果として正確に位置決めすることができなくなる。
【００５１】
図９は、図８に示した電池モジュール１５０において、凹部１５０ｂと凸部１５０ａとの間に設けた隙間の分だけ電池モジュール１５０が移動することにより、突起５８の位置がずれている様子を拡大して示す説明図である。前述したように、電池モジュールは充放電条件によって内圧が上昇して膨張する場合があり、図９に示すように突起５８の位置がずれていると、面圧が高くなって突起５８が塑性変形して、電池モジュール間の冷却通路６０の幅を維持できなくなる。その結果、電池モジュール間の冷却が不均一になってしまう。
【００５２】
第１実施例の電池モジュール５０では、図３および図７に示したように、位置決めのための凹部１００ｂと凸部１００ａとが隣接して設けられているので、凹部１００ｂと凸部１００ａとの嵌合のための余裕を大きくとる必要がない。従って、凹部１００ｂと凸部１００ａとを嵌合させるだけで、電池モジュール５０を正確に位置決めすることが可能となる。
【００５３】
また、第１実施例では、図３および図７に示したように、隣接した凹部１００ｂと凸部１００ａ、すなわち位置決め部１００が電池モジュール側面のほぼ中央部に設けられている。このように、位置決め部１００をモジュール側面の中央部に設ければ、位置決め部１００からもっとも離れた突起５８と位置決め部１００との間の距離を短くすることができる。位置決め部１００と突起５８間の距離が短くなれば、電池モジュール間で樹脂が冷えるときの収縮量にバラツキが生じた場合であっても、突起５８の位置のバラツキをより小さくすることができる。
【００５４】
Ａ−３．変形例：
以上に説明した第１実施例の電池モジュール５０では、図６に示したように、異なる面にある凹部と凸部とは電池モジュール側面の中心面Ｘに対して面対称な位置に設け、同じ面にある凹部と凸部とは、電池モジュール５０の回転中心Ｚを通って中心面Ｘに垂直な面（垂直面Ｙ）に対して面対称な位置関係に設けるものとした。もっとも、凹部および凸部の位置関係はこのような配置に限らず、種々の変形例が存在する。
【００５５】
図１０は、このような第１の変形例での凹部１００ｂと凸部１００ａとの位置関係を概念的に示した説明図である。第１の変形例では、同じ面にある凹部と凸部とは、電池モジュール５０の垂直面Ｙに対して面対称な位置関係にあるが、異なる面にある凹部と凸部とは、中心面Ｘに対して面対称な位置関係とはなっていない。異なる面にある凹部と凸部とが、中心面Ｘに対して面対称となっていなくても、同じ面にある凹部と凸部とが、垂直面Ｙに対して面対称な位置関係にあれば、図１０に示すように、電池モジュールの極性の向きを逆にしながら、凹部と凸部とを嵌合させて、電池モジュール２５０を位置決めすることができる。図１０に示す電池モジュール２５０も、図７に示した電池モジュール５０と同様に、凹部と凸部とが隣接して設けられているので、これらを互いに嵌合させることによって電池モジュール２５０同士を正確に位置決めすることができる。
【００５６】
図１１は、第１実施例の第２の変形例における凹部１００ｂと凸部１００ａとの位置関係を概念的に示した説明図である。第２の変形例では、異なる面にある凹部と凸部とは、電池モジュール両側面の中心面Ｘに対して面対称な位置関係にあるが、同じ面にある凹部と凸部とは、回転中心Ｚを通って中心面Ｘに垂直な面（垂直面Ｙ）に対して面対称な位置関係とはなっていない。同じ面にある凹部と凸部とが、垂直面Ｙに対して面対称となっていなくても、異なる面にある凹部と凸部とが、中心面Ｘに対して面対称な位置関係にあれば、図１１に示すように、電池モジュールの極性を同じ向きにそろえながら、凹部と凸部とを嵌合させて、電池モジュール３５０を位置決めすることができる。図１１に示す電池モジュール３５０も、図７に示した電池モジュール５０と同様に、凹部と凸部とが隣接して設けられているので、これらを互いに嵌合させることによって電池モジュール３５０同士を正確に位置決めすることができる。
【００５７】
図７に示した電池モジュール５０は、同じ側面にある凹部と凸部とは、電池モジュールの垂直面Ｙに対して面対称な位置関係にあり、同時に、異なる面にある凹部と凸部とは中心面Ｘに対して面対称な位置関係に設けられている。従って、前述したように、電池モジュールの極性の向きを逆にしながら組み付けても、あるいは極性の向きをそろえて組み付けても、凹部と凸部とを嵌合させて電池モジュールを位置決めすることが可能である。
【００５８】
尚、上述した実施例においては、凹部と凸部とは実質的に隣接していればよい。すなわち、凹部と凸部との間に、例えば突起５８などの別部材が設けられているような場合であっても、凹部と凸部との距離が大きくばらつかないように、凹部と凸部とが実質的に隣接して形成されているものであればよい。
【００５９】
Ｂ．第２実施例：
図１２は、第２実施例の電池モジュール５５０の形状を示す説明図である。第２実施例の電池モジュール５５０は、前述した第１実施例の電池モジュール５０に対して、位置決め部５００の形状のみが異なっている。図示するように、第２実施例の位置決め部５００は、モジュール容器５５２の側面から半円状の円板５０２を２枚、突設した構成となっている。２枚の円板５０２の間隔は、円板５０２の厚さと等しい間隔となっており、円板５０２の間に形成された溝の向きは電池モジュール５５０をロアケース２０にボルト２５で締結する方向と一致している。第２実施例の電池モジュール５５０は、このような形状の位置決め部５００が電池モジュールの両側面に設けられている。以下では、電池モジュール５５０を締結する方向を上下方向と呼び、電池モジュールの長手方向を前後方向と、短手方向を左右方向と呼ぶ。
【００６０】
第２実施例の電池モジュール５５０は、同じ面に並んで設けられた２つの円板５０２の間に凹部を形成し、この凹部に他の電池モジュール５５０の半円状の円板５０２を嵌合させて位置決めを行う。すなわち、２つの円板５０２のいずれかを凸部として、凹部と凸部とを嵌合させることで、電池モジュール５５０を前後方向に位置決めする。尚、第２実施例の電池モジュール５００は、位置決め部５００では左右方向および上下方向には位置決めしない構造となっている。このうち、左右方向の位置決め機構は、電池モジュール５５０に設けられた突出部５７によって行うが、上下方向の位置決めは電池モジュール５５０をロアケース２０上に組み付けるまで位置決めしない構造となっている。この理由については後述する。
【００６１】
第２実施例の電池モジュール５５０は、凹部と凸部とを嵌合させて、前後方向の位置決めを行うために、２枚の円板５０２を次のような位置関係となるように設けている。図１３は、第２実施例の電池モジュール５５０の両側面に突設された円板５０２の位置関係を概念的に示した説明図である。第１実施例における図６と同様に、図１３を用いて、電池モジュール５５０のモジュール容器５５２と、円板５０２との位置関係を説明する。図１３においても、図示の煩雑化を避けるために、モジュール容器５５２に設けられた突出部５７、突起５８、あるいは出力端子などは表示を省略している。
【００６２】
図１３に示すように、２枚の円板５０２の間に形成された凹部５００ｂと、この凹部５００ｂとは異なる面にある半円状の円板（凸部５００ａ）とが、電池モジュール５５０の両側面の中心面Ｘを挟んで同じ位置となるように、２つの円板５０２が設けられている。また、凹部５００ｂとその凹部５００ｂを構成する一方の凸部５００ａとの境界が、電池モジュール５５０の垂直面Ｙ上にくるように、２つの円板５０２が設けられている。前述したように、垂直面Ｙとは、極性の向きを逆にしながら電池モジュールを組み付ける際に、電池モジュールを回転させる回転中心Ｚを通って中心面Ｘに垂直な面をいう。
【００６３】
図１４は、第２実施例の電池モジュール５５０の位置決めを行う方法を概念的に示した説明図である。図１３と同様、図示の煩雑化を避けるため、モジュール容器５５２の突出部５７、突起５８、あるいは出力端子などは表示を省略している。また、電池モジュール５０の組付方向が一目で分かるように、各電池モジュールには正極側に「＋」を、負極側に「−」をそれぞれ表示している。
【００６４】
Ｂ−１．第２実施例の位置決め方法：
図１４に示すように、電池モジュール５５０の極性の向きを逆にしながら、電池モジュール５５０を組み付けていく。電池モジュール５５０の２枚の円板５０２は、図１３を用いて説明した所定の位置関係に設けられているので、電池モジュール５５０の向きを反転させながら組み付けると、電池モジュールの円板５０２が他の電池モジュール５５０の凹部５００ｂにちょうど嵌合する位置関係となり、電池モジュール同士を前後方向に位置決めすることができる。尚、左右方向の位置決めは、前述したように電池モジュール５０の側面に設けられた突出部５７および突起５８によって行う。このようにして、極性の向きを逆にしながら、すべての電池モジュールを位置決めしながら組み付けて行くことができる。
【００６５】
第２実施例の電池モジュール５５０においては、図１３に示したように、２つの円板５０２の間に凹部５００ｂを形成しており、凸部に相当する円板５０２と凹部とは隣接して形成されている。このため、第１実施例の電池モジュール５０と同様の理由から、このような簡単な方法によっても各電池モジュールを正確に位置決めすることが可能である。すなわち、モジュール容器５５２の製造公差に起因する凹部と凸部との位置誤差が小さいので、凹部と凸部との嵌合のための余裕を設ける必要がなく、その結果、電池モジュール同士を正確に位置決めすることが可能となる。
【００６６】
また、第２実施例の位置決め部５００は、電池モジュール側面のほぼ中央部に設けられている。このため、第１実施例の場合と同様の理由により、隣接する電池モジュール５０の突起５８の位置を、より正確に一致させることができる。
【００６７】
前述したように、第２実施例の位置決め構造５００は、上下方向には電池モジュール５５０を位置決めする構造とはなっていない（図１２参照）。以下、この理由について説明する。
【００６８】
第２の実施例のモジュール容器５５２は、雌型の中に高温の樹脂を射出後、樹脂を硬化させて所望の形状を得るという、いわゆるインジェクション成型と呼ばれる方法で作られている。また、電池モジュール５５０を固定するための金属製のナット５３は、次のような方法を用いてモジュール容器５５２に埋め込まれている。樹脂射出前に雌型の所定位置にナット５３をセットしておき、モジュール容器５５２を成型すると同時にナット５３を埋め込む方法を用いている。こうすれば、モジュール容器５５２の成型と同時にナット５３が埋め込まれるので、簡便にモジュール容器５５２を製造することができる。もちろん、予め成型しておいたモジュール容器５５２に、圧入または接着などの方法によってナット５３を埋め込むようにしても構わない。
【００６９】
図１５は、電池モジュール５５０の底面付近の側面図である。図示されているように、ナット５３の端面は電池モジュール５５０の底面から僅かに突出して設けられている。ナット５３を上述したいずれの方法で埋め込むにせよ、ナット端面の突出量にはある程度の誤差が生じてしまう。
【００７０】
第２実施例の位置決め部５００は、前述したように、上下方向には位置決めしない構造となっている。このため、ナット端面の突出量の少ない電池モジュールがあっても、電池モジュール５５０をロアケース２０にボルト２１で締結する際に、電池モジュールが上下に動いて突出量のバラツキを吸収することができる。図１６は、このような様子を模式的に示す説明図であり、位置決めされた電池モジュール５５０を出力端子側の側面から見た様子を表している。図中の左端の「Ｄ」と符合した電池モジュール５５０、および左から３番目の「Ｅ」と符合した電池モジュール５５０の２つの電池モジュールの突出量が、他の電池モジュール５５０の突出量より小さくなっている。このことに対応して、電池モジュール５５０をロアケース２０に締結すると、図示するように、電池モジュールＤおよび電池モジュールＥの位置が動いて、すべての電池モジュール５５０がロアケース２０にしっかりと締結されることになる。
【００７１】
すなわち、第２実施例の位置決め部５００は、上下方向には位置決めしない構造となっているので、ナット端面の突出量の少ない電池モジュールがあっても、電池モジュールが上下に動いて突出量のバラツキを吸収することができるので好適である。
【００７２】
Ｂ−２．変形例：
以上に説明した第２実施例の電池モジュール５５０では、図１３に示したように、半円状の２枚の円板５０２の間に凹部５００ｂを形成し、他の電池モジュール５５０の円板５０２を凸部５００ａとして、この凹部５００ｂに嵌合させることによって電池モジュール５５０の位置決めを行っている。このような位置決めが可能となるように２枚の円板５０２の位置は、前述したように、円板間に形成される凹部と、該凹部とは異なる面にある円板５０２とが、電池モジュール５５０の両側面の中心面Ｘを挟んで対応する位置関係となるように設けられている。また、凹部５００ｂとその凹部５００ｂを構成する一方の凸部５００ａとの境界が、電池モジュール５５０の垂直面Ｙ上にくるように、２つの円板５０２が設けられている。もっとも、第１実施例において凹部と凸部との位置関係に種々の変形例が存在したと同様に、第２実施例においても、円板５０２の位置関係には種々の変形例が存在する。
【００７３】
例えば、図１７に示すように、円板５０２の間に形成される凹部５００ｂと、該凹部と同じ面の円板５０２との位置関係が、垂直面Ｙに対して面対称な関係となるように、円板５０２を設けておいてもよい。このような電池モジュール６５０は、異なる面の凹部５００ｂと円板５０２とは、中心面Ｘに対して面対称な位置関係とはなっていないが、同じ面の凹部５００ｂと円板５０２とが垂直面Ｙに対して面対称となっているので、図１７に示したように電池モジュール６５０の極性の向きを逆にしながら、各電池モジュールを位置決めすることができる。
【００７４】
また、図１８に示すように、円板５０２の間に形成される凹部５００ｂと、異なる面の円板５０２との位置関係が、中心面Ｘに対して面対称となるように、円板５０２を設けておいてもよい。このような電池モジュール７５０は、図１８に示したように電池モジュール７５０の極性の向きを揃えて、各電池モジュールを位置決めすることができる。
【００７５】
以上に説明した第２実施例の電池モジュールでは、モジュール側面あたり高々２枚の円板５０２を設けるものとして説明したが、図１９に示すように、より多数の円板５０２を設け、各円板間に凹部を形成しても構わない。
【００７６】
また、以上に説明した第２実施例の電池モジュールでは、円板５０２の間に凹部を形成するものとして説明した。このように、円板５０２の間に凹部を形成すれば、モジュール容器側面に一部に肉盛りをした肉盛り部を設けておき、この肉盛り部にくぼみを設けて凹部を形成する場合に比べて、凹部を容易に形成することができる。また、モジュール容器に直接くぼみを設けて凹部を形成する場合のように、モジュール容器内部に突出した部分ができてしまうことがないので好適である。もっとも、凹部を円板の間に凹部を形成する場合に限られず、モジュール容器に凹部を設けるようにしても構わない。
【００７７】
Ｃ．電動車両への適用例：
前述したように、電動車両に搭載される組電池を製造するためには、多数の電池モジュールを組み付ける必要があるので、本実施例の位置決め方法を採用することによって組電池の製造効率を向上させることができる。以下では、本実施例の電池モジュールの位置決め方法を適用した組電池を電動車両に搭載した適用例について説明する。
【００７８】
図２０は、本実施例の組電池を搭載するハイブリッド車両の構成を示す説明図である。ハイブリッド車両とは、エンジンと電動機とを動力源とする車両のことである。図示するように、かかるハイブリッド車両は、エンジン８１０と、モータ８２０と、トルクコンバータ８３０と、駆動回路８４０と、バッテリユニット８５０と、制御ユニット８８０と、変速機８９０などから構成されている。以下、ハイブリッド車両を構成する各要素について簡単に説明する。
【００７９】
エンジン８１０は、通常のガソリンエンジンである。エンジン８１０の出力は、モータ８２０を介してトルクコンバータ８３０に入力されている。バッテリユニット８５０を電源として駆動回路８４０でモータ８２０を駆動し、モータ８２０の出力をトルクコンバータ８３０に入力することもできる。トルクコンバータ８３０は、液体を利用した周知の動力伝達機構である。トルクコンバータ８３０に入力された出力は、周知の変速機８９０とディファレンシャルギヤ８１６とを介して車軸８１７に伝達されて、車両を駆動する。また、エンジン８１０あるいは車両の慣性によってモータ８２０が回転させられる場合には、モータ８２０は発電機として機能させ、電力をバッテリユニット８５０に蓄えておくことも可能である。駆動回路８４０は、半導体素子を用いて構成されたインバータである。駆動回路８４０は、制御ユニット８８０の制御の下、バッテリユニット８５０の直流電流を適切な電流値および周波数の交流電流に変換して、モータ８２０に供給する。また、モータ８２０が発電機として機能している場合には、制御ユニット８８０の制御の下で駆動回路８４０は、発電した交流電流を直流電流に変換してバッテリユニット８５０に蓄えることができる。バッテリユニット８５０については後述する。制御ユニット８８０は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭなどを備える周知のワンチップ・マイクロコンピュータであり、エンジン８１０、駆動回路８４０、トルクコンバータ８３０、変速機８９０などの制御を行う。
【００８０】
以上のような構成のハイブリッド車両は、エンジン８１０あるいはモータ８２０から出力される駆動力を、トルクコンバータ８３０を介して変速機８９０に伝達し、変速機８９０で増速あるいは減速して車軸８１７に伝達して車両を駆動する。車両の運転条件に応じて、エンジン８１０およびモータ８２０の２つの動力源を使い分けることによって、車両全体としてのエネルギ効率を向上させることができる。
【００８１】
図２１は、バッテリユニット８５０の構造を概念的に示した説明図である。図示するようにバッテリユニット８５０は、図１に示した電池モジュールアセンブリ９０を４つ並列に接続したような構造となっている。もちろん、必要な電流量あるいは電圧に応じて、より多数の電池モジュールアセンブリ９０を並列あるいは直列に接続しても構わない。
【００８２】
４つの電池モジュールアセンブリ９０の正極側の各出力端子３８は、バッテリユニット８５０の正極側出力端子８３８に接続され、同様に、電池モジュールアセンブリ９０の負極側の各出力端子３９は、バッテリユニット８５０の負極側出力端子８３９に接続されている。このように複数個の電池モジュールを組み合わせて、直列あるいは並列に適切に接続することによって、所望の電圧値で所望の電流量を供給し得るバッテリユニット８５０を構成することができる。
【００８３】
ハイブリット車両を駆動するためには大きな電流が必要であり、電池モジュールアセンブリ９０の発熱量も大きい。これにともなって、それぞれの電池モジュール５０の冷却も効率化することが望ましく、各電池モジュールは位置決めしながら組み付けられる。ところが、ハイブリット車両を駆動するために大電流が必要となることに対応して、バッテリユニット８５０に組み込む電池モジュールの個数も多くなる。図２０および図２１に示した実施例では、ハイブリット車両一台あたり、１５２個もの電池モジュールが使用されている。このように、ハイブリット車両の製造には多数の電池モジュールを組み付ける必要があるので、各電池モジュールを効率よく位置決めしながら組み付けることによって、バッテリユニット８５０の製造効率を大きく向上させ、延いてはハイブリット車両の製造効率を向上させることができる。
【００８４】
上述した各種実施例の位置決め方法を用いて電池モジュールを組み付ければ、各電池モジュールを効率よく位置決めしながら組み付けることができるので、バッテリユニット８５０の製造効率を大きく向上させることができて好適である。
【００８５】
また、電池モジュールが正確に位置決めしながら組み付けられていれば、結果的には、各電池モジュールをしっかりと固定することができる。すなわち、各電池モジュールは側面に設けた突起５８で互いに力を及ぼしながら全体が一体となっているので、電池モジュール同士が正確に位置決めすることによって、結果的に各モジュールがしっかりと固定されることになる。特に、車両に搭載された電池モジュールアセンブリ９０には、車両の走行に伴う振動が加わり、更には環境温度が大きく変動するので熱膨張の影響も強く受ける。これらの影響で電池モジュールの締結が弛むおそれがあるが、本実施例の位置決め方法を用いれば、電池モジュール同士がしっかり固定されるので、電池モジュールの締結が弛むおそれがなく好適である。
【００８６】
以上、各種の実施例について説明してきたが、本発明は上記すべての実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の組電池を用いて構成した電池モジュールアセンブリの構造を示す分解組立図である。
【図２】第１実施例の電池モジュールアセンブリの電気的な結線関係を示す説明図である。
【図３】第１実施例の組電池を構成する電池モジュールの外観形状を示す説明図である。
【図４】位置決め部を嵌合させて互いに位置決めしながらロアケースに組み付けられた電池モジュールを上方から見た様子を示す説明図である。
【図５】第１実施例の電池モジュールアセンブリの断面図である。
【図６】第１実施例の電池モジュールに設けられた凹部と凸部との位置関係を示す概念図である。
【図７】第１実施例の電池モジュールを互いに位置決めしながら組み付けている様子を示す概念図である。
【図８】第１実施例の位置決め方法によって電池モジュールを精度よく位置決めすることができる理由を説明するための概念図である。
【図９】電池モジュールの位置決め精度が悪い場合に、モジュール側面に設けられた突起の位置がずれてしまう様子を示す説明図である。
【図１０】第１実施例の電池モジュールの第１の変形例を示す概念図である。
【図１１】第１実施例の電池モジュールの第２の変形例を示す概念図である。
【図１２】第２実施例の組電池を構成する電池モジュールの外観形状を示す説明図である。
【図１３】第２実施例の電池モジュールに設けられた凹部と凸部との位置関係を示す概念図である。
【図１４】第２実施例の電池モジュールを互いに位置決めしながら組み付けている様子を示す概念図である。
【図１５】電池モジュールの底面と、モジュール容器に埋め込まれたナット端面との位置関係を示すための電池モジュールの拡大側面図である。
【図１６】第２実施例の位置決め構造において上下方向には位置決めしない構造となっている理由を説明するための概念図である。
【図１７】第２実施例の電池モジュールの第１の変形例を示す概念図である。
【図１８】第２実施例の電池モジュールの第２の変形例を示す概念図である。
【図１９】第２実施例の電池モジュールの他の変形例を示す概念図である。
【図２０】本実施例の組電池を搭載したハイブリッド車両の機能ブロック図である。
【図２１】本実施例の組電池を用いて構成したバッテリユニットの構造を概念的に示す説明図である。
【符号の説明】
１０…組電池
１２…拘束プレート
１４…拘束ボルト
１５…バスバー
１６…ナット
２０…ロアケース
２１…ネジ穴
２２…冷却風通路
２４…吸気口
２４…送風口
２５…ボルト
３０…アッパケース
３２…ボルト
３５…シール部材
３６…排気口
３８，３９…出力端子
３８…出力端子
３８…正極側出力端子
３９…出力端子
３９…負極側出力端子
５０…電池モジュール
５２…モジュール容器
５３…ナット
５４…正極端子
５５…負極端子
５７…突出部
５８…突起
６０…冷却通路
９０…電池モジュールアセンブリ
１００…部
１００ａ…凸部
１００ｂ…凹部
１５０…電池モジュール
１５０ａ…凸部
１５０ｂ…凹部
２５０…電池モジュール
３５０…電池モジュール
５００…構造
５００…電池モジュール
５００…部
５００ａ…凸部
５００ｂ…凹部
５０２…円板
５５０…電池モジュール
５５２…モジュール容器
６５０…電池モジュール
７５０…電池モジュール
８１０…エンジン
８１２…出力軸
８１３…入力軸
８１４…出力軸
８１５…出力軸
８１６…ディファレンシャルギヤ
８１７…車軸
８２０…モータ
８２２…ロータ
８２４…ステータ
８３０…トルクコンバータ
８３８…正極側出力端子
８３９…負極側出力端子
８４０…駆動回路
８５０…バッテリユニット
８８０…制御ユニット
８９０…変速機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for forming an assembled battery by arranging a plurality of batteries having the same shape while positioning each other.
[0002]
[Prior art]
An assembled battery formed by arranging a plurality of batteries is widely used as a power source for various electric devices. By using such an assembled battery, it is possible to cope with various power supply specifications with one type of battery by changing the number of batteries and the connection between the batteries.
[0003]
In order to reduce the size of the electrical device, it is desirable to arrange the batteries while positioning them to make the assembled battery compact. Further, if the batteries are positioned in a predetermined relationship, each battery can be easily fixed.
[0004]
As a method for positioning the batteries, a method of providing a positioning convex part and a concave part on the side surface of each battery is widely adopted. For example, in an assembled battery described in JP-A-9-120809, there is a method in which a concave portion and a convex portion are provided at equal intervals on the battery side surface, and the concave portion and the convex portion are fitted to position the batteries. It has been adopted. If this method is used, the batteries can be easily positioned by fitting the convex portions and the concave portions.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, this method has a problem that it is difficult to accurately position the batteries. That is, since the distance between the convex portion and the concave portion slightly varies due to the influence of the manufacturing tolerance of the battery, it is necessary to provide a slight gap in the fitting portion between the convex portion and the concave portion in order to absorb this influence. . Therefore, the batteries can move by this gap, and accurate positioning cannot be performed. For this reason, when it is necessary to accurately position the batteries, a laborious work of arranging the batteries while positioning by another method is required. Moreover, since a battery pack in which a plurality of batteries are connected is mounted on a so-called electric vehicle that runs on electric power, such a problem is significant in the electric vehicle.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems in the prior art, and provides a technique capable of accurately positioning batteries by fitting a concave portion and a convex portion provided in the battery. With the goal.
[0007]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
In order to solve at least a part of the problems described above, the assembled battery of the present invention employs the following configuration. That is,
An assembled battery formed by arranging a plurality of batteries having the same shape having electrodes at the ends in the longitudinal direction in the thickness direction of the batteries while being positioned in the longitudinal direction.
The battery has the longitudinal center Only A positioning member having a concave portion and a convex portion as a set on both side surfaces in the thickness direction is fitted to the positioning member provided on the opposite side surface of an adjacent battery. 1 set only It is provided.
[0008]
Other assembled batteries of the present invention are:
An assembled battery formed by arranging a plurality of batteries having the same shape having electrodes at the ends in the longitudinal direction in the thickness direction of the batteries while being positioned in the longitudinal direction.
The battery has the longitudinal center Only A positioning member having a concave portion on one side of the both sides in the thickness direction and a convex portion on the other side is fitted to the convex portion and the concave portion of the positioning member provided on the opposite side surfaces of the adjacent battery. Only one place It is characterized by being provided in.
[0009]
Such assembly In the pond In the positioning The concave and convex parts of the members The assembled battery is configured while positioning the batteries by fitting.
[0010]
Since the concave portion and the convex portion are formed adjacent to each other and the distance between the concave portion and the convex portion is small, the variation in the distance due to the influence of the manufacturing tolerance is also small. For this reason, it is not necessary to provide a gap in the fitting portion between the concave portion and the convex portion, and the batteries can be accurately positioned only by fitting the concave portion and the convex portion.
[0011]
In such an assembled battery, the concave portion or the convex portion may be provided at substantially the center of the outer surface of the battery.
[0012]
Positioning the batteries by fitting the concave and convex portions at the approximate center of the outer surface of the battery is preferable because the positioning accuracy as a whole can be improved rather than positioning near the end of the outer surface of the battery. It is.
[0013]
In such an assembled battery, a concave portion and a convex portion may be provided on each side surface of the battery, and the positional relationship between the concave portion and the convex portion may be as follows. That is, the concave portion and the convex portion are arranged so that the positional relationship between the concave portion provided on one side surface and the convex portion provided on the other side surface is symmetrical with respect to a plane located at the center of the both side surfaces. Form. Further, the plane is perpendicular to the plane where the positional relationship between the concave portion and the convex portion on the same side passes through the center of rotation of the battery and the center of both side surfaces of the battery when the battery is arranged while reversing the direction of the battery. A concave portion and a convex portion are formed at positions that are symmetrical with respect to each other.
[0014]
If the concave portion on one side surface of the battery and the convex portion on the other side surface are provided so as to be in plane symmetry with respect to the plane located at the center of the both side surfaces, the direction of the battery is aligned. When the battery is arranged, the recesses and the projections can be fitted together to position the batteries. In addition, the concave portion and the convex portion on the same side surface of the battery pass through the rotation center of the battery when the battery is arranged while reversing the direction of the battery and are on a plane orthogonal to the plane located at the center of the both side surfaces of the battery. If they are arranged in a plane-symmetrical positional relationship, the batteries can be positioned by fitting the concave and convex portions when the batteries are arranged while being reversed in direction. Therefore, if the concave and convex portions are provided at positions that satisfy these conditions, the concave and convex portions on the battery side surface can be fitted to each other regardless of whether the batteries are aligned or reversed. This is preferable because the batteries can be accurately positioned.
[0015]
The electric vehicle of the present invention corresponding to the above assembled battery employs the following configuration. That is,
In an electric vehicle equipped with an assembled battery in which a plurality of batteries having the same shape are fitted with the concave and convex portions provided in each battery and arranged while being positioned with respect to each other,
The assembled battery is formed by arranging batteries in which the concave portion and the convex portion, or either the concave portion or the convex portion are provided adjacent to each other.
[0016]
In such an electric vehicle, the battery pack is configured while fitting the concave portion and the convex portion provided in the battery and positioning the batteries, so that the battery pack can be manufactured efficiently. In particular, since it is necessary to arrange a large number of batteries in the assembled battery mounted on the electric vehicle, it is preferable to use this method because the electric vehicle can be efficiently manufactured.
[0017]
Other aspects of the invention
The present invention can be understood from various viewpoints, and thus includes the following other aspects. That is, the assembled battery of the first other aspect of the present invention is
In the assembled battery formed by arranging a plurality of batteries having the same shape by fitting the concave and convex portions provided in each battery and arranging them while positioning each other.
The battery is characterized in that an interval between the concave portions or the convex portions provided adjacent to each other is formed within a predetermined accuracy range.
[0018]
In such an assembled battery, the interval between the recesses or projections provided adjacent to each other is formed within a predetermined accuracy range, so that the batteries can be accurately positioned by fitting the recesses and the projections. can do.
[0019]
In the assembled battery of the first other aspect,
The battery pack may be formed by arranging batteries in which fitting tolerances between the concave portions and the convex portions are formed within a predetermined accuracy range.
[0020]
If the fitting tolerance between the recessed portion and the protruding portion that are fitted to each other is formed within a predetermined accuracy range, it is preferable that the batteries can be accurately positioned by fitting the recessed portion and the protruding portion. .
[0021]
In the assembled battery of the first other aspect,
Each of the both side surfaces of the battery is provided with the concave portion or the convex portion,
A positional relationship between the concave portion provided on one side surface and the convex portion provided on the other side surface may be an assembled battery that is plane-symmetric with respect to a plane located at the center of the both side surfaces.
[0022]
Such an assembled battery is preferable because the batteries can be accurately positioned by fitting the concave portions and the convex portions provided on the side surfaces of the battery while aligning the directions of the batteries.
[0023]
In the assembled battery of the first other aspect,
On each of both side surfaces of the battery, the concave portion and the convex portion are provided,
The positional relationship between the concave portion and the convex portion provided on the same side surface is a plane orthogonal to a plane located at the center of the both side surfaces, passing through the rotation center of the battery when the battery is arranged with its direction reversed. It is good also as an assembled battery which is plane-symmetric with respect to.
[0024]
Such an assembled battery is suitable because the batteries can be accurately positioned by fitting the concave portions and the convex portions provided on the side surfaces of the battery while reversing the direction of the batteries.
[0025]
The assembled battery of the second other aspect of the present invention is
A plurality of batteries having the same shape are positioned by fitting recesses and protrusions provided in each battery, and the protrusions provided on the side surfaces of each battery are butted against each other. In the assembled battery formed by arranging at intervals of
By providing the concave portion and the convex portion or either the concave portion or the convex portion adjacent to each other on the side surface of the battery, the projections do not come into contact with each other due to the variation in the distance between the concave portion or the convex portion. It is characterized by being less than half of the limit value.
[0026]
In such an assembled battery, since the concave portion or the convex portion is provided adjacent to each other, variation in the distance between the concave portion or the convex portion is suppressed. Therefore, if the concave portion and the convex portion are fitted to each other, the batteries are positioned. The positions of the protrusions of each battery can be made to coincide with each other with high accuracy. As a result, each battery can be arranged at a predetermined interval, which is preferable.
[0027]
The assembled battery of the third other aspect of the present invention is
In an assembled battery formed by fitting a plurality of batteries having the same shape with a concave portion and a convex portion provided in each battery and fastening them to an assembly member while positioning each other,
The concave portion and the convex portion of the battery are provided with fitting surfaces in substantially the same direction as the fastening direction for positioning each battery in a direction crossing the fastening direction of the battery. .
[0028]
In the assembled battery according to the third other aspect, each battery is fastened to the assembly member while being positioned with respect to each other, and the concave and convex portions of each battery are fitted in the substantially same direction as the fastening direction of the battery. A surface is formed. Positioning the batteries with such a fitting surface is preferable because each battery can be accurately positioned in a direction crossing the fastening direction of the batteries.
[0029]
In the assembled battery of the third other aspect,
You may make it position a battery only in the direction which cross | intersects the fastening direction of a battery by fitting the said recessed part and convex part.
[0030]
Each battery of such an assembled battery can move in the fastening direction even after positioning. Therefore, for example, an error in the fastening direction caused by a manufacturing tolerance of the assembly member to which the battery is assembled or a position error of a fastening member provided in the battery for fastening to the assembly member is determined. Sometimes it can be absorbed by the movement of each battery, which is preferred.
[0031]
In the assembled battery of the third other aspect,
A plurality of the convex portions may be arranged in a direction crossing the fastening direction, and the concave portions may be formed between the convex portions.
[0032]
If the concave portion is formed between the convex portions, the gap between the convex portion and the concave portion can be eliminated, so that it is hardly affected by manufacturing tolerances, and the gap between the convex portion and the concave portion is eliminated. Can do. Therefore, it is preferable because the convex portions and the concave portions can be fitted to each other to accurately position the batteries.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to more clearly describe the operation and effect of the present invention, embodiments of the present invention will be described in the following order.
A. First embodiment:
A-1. Device configuration:
A-2. Positioning method of the first embodiment:
A-3. Variations:
B. Second embodiment:
B-1. Positioning method of the second embodiment:
B-2. Variations:
C. Application examples for electric vehicles:
[0034]
A. First embodiment:
A-1. Device configuration:
FIG. 1 is an exploded view showing the structure of the assembled battery 10 of the first embodiment. As shown in the figure, the assembled battery 10 of this embodiment is used by being housed in a case composed of a lower case 20 and an upper case 30. A battery module assembly 90 in which the assembled battery 10 is housed in a case is referred to as a battery module assembly 90.
[0035]
The assembled battery 10 is formed by arranging 38 battery modules 50 having a thin box shape while positioning each other, lightly restraining the battery modules 50 from both sides with restraint plates 12, and then using a metal plate called a bus bar 15, Each output terminal of the battery module 50 is connected to have a predetermined relationship. Details of the battery module 50 will be described later. The restraint plate 12 is formed by punching a steel plate, and the battery module 50 is lightly restrained using the restraint plate 12, the steel restraint bolt 14, and the nut 16.
[0036]
The lower case 20 is formed by pressing a steel plate, and is provided with an inlet 24 for taking in cooling air, a cooling air passage 22, and screw holes 21 for fixing the battery module 50 on both sides of the cooling air passage 22. ing. The upper case 30 is provided with an exhaust port 36 for discharging cooling air, and a positive output terminal 38 and a negative output terminal 39 for extracting the voltage of the assembled battery 10. The assembled battery 10 integrated using the restraint plate 12 is placed on the cooling air passage 2 of the lower case 20, and each battery module 50 is fixed with bolts 25 from the bottom surface side. Thereafter, the assembled battery 10 is connected to the positive and negative output terminals 38 and 39, and then the upper case 30 is covered from above and the lower case 20 and the upper case 30 are fixed with the bolts 32. 90 can be assembled.
[0037]
FIG. 2 is an explanatory view showing the electrical connection of the battery module assembly 90. The battery modules 50 are arranged so that the polar directions are staggered. For this reason, the output terminals of the battery modules have a positional relationship in which the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are adjacent to each other as shown in the figure. Therefore, if the positive terminal is connected to the negative terminal of the adjacent battery module from the battery module 50 at the end, and the positive terminal of the battery module is connected to the negative terminal of the next battery module, as shown in the figure. In addition, an assembled battery in which all the battery modules 50 are connected in series can be configured. The positive and negative terminals of each battery module are connected by assembling the bus bar 15. One end of the assembled battery thus obtained on the positive electrode side is connected to the positive electrode side output terminal 38 of the upper case 30, and one end on the negative electrode side of the assembled battery is connected to the negative electrode side output terminal 39 by electric wires.
[0038]
FIG. 3 is an explanatory view showing the external shape of the battery module 50. The battery module 50 has a shape in which two terminals of a positive electrode terminal 54 and a negative electrode terminal 55 project from a hermetically sealed container (hereinafter referred to as a module container 52) having a thin box shape. The module container 52 is formed using an insulating hard resin such as nylon. The positive terminal 54 and the negative terminal 55 are threaded, and metal nuts 53 for fixing the battery module 50 are embedded in the bottom surfaces of both ends of the module container 52. As shown in the figure, small protrusions 57 are provided at both ends on the outer side surface of the module container 52, and a large number of small protrusions 58 are provided between the two protrusions 57. . The role of the protrusion 57 and the protrusion 58 will be described later. Further, a positioning portion 100 for positioning the battery module 50 is provided at substantially the center of both side surfaces of the module container 52. As shown in the drawing, the positioning part 100 is composed of a convex part 100a and a concave part 100b. By fitting the concave part 100b and the convex part 100a of the adjacent battery modules 50 to each other, each battery module 50 is provided. Perform positioning. The positioning of the battery module 50 will be described in detail later.
[0039]
The inside of the battery module 50 is divided into six small rooms called cells, and one single battery is stored in each cell. In the battery module 50 of this embodiment, a so-called nickel-hydrogen secondary battery is used as a single battery. That is, a plurality of sets of nickel alloy positive electrode plates and hydrogen storage alloy negative electrode plates are stacked with resin non-woven fabrics (called separators) in between, and are stored in the cell together with a strong alkaline electrolyte. Each unit cell is connected in series inside the battery module, and the source side (high voltage side) of the unit cells connected in series is connected to the positive terminal 54 and the sink side (low voltage side) is connected to the negative terminal 55. . Each unit cell generates an electromotive force of about 1.2 V. Since six unit cells are connected in series in the battery module, a voltage of 7.2 V can be obtained with one battery module.
[0040]
In this embodiment, the restraint plate 12 is used to restrain the battery modules 50 so that they are in contact with each other, thereby simplifying the structure of the assembled battery and reducing the size. On the other hand, since the battery module 50 generates Joule heat due to internal resistance during discharging or charging, it is necessary to consider cooling of the battery module so that the battery temperature does not exceed a predetermined temperature. The protrusions 57 and the protrusions 58 provided on the side surfaces of the battery module 50 cool the battery modules 50 constituting the assembled battery and cool each battery module equally so as not to cause a temperature variation among the modules. Is provided. Hereinafter, functions of the protrusion 57 and the protrusion 58 will be briefly described.
[0041]
FIG. 4 is a top view showing a state in which the battery module 50 is assembled on the lower case 20 by taking out only three battery modules 50. Since the protrusions 57 are provided on both sides of the battery module side surface (see FIG. 3), as shown in FIG. 4, when a plurality of battery modules 50 are arranged with the positions of the protrusions of the battery modules aligned, A cooling passage 60 having a rectangular cross section is formed between the modules. That is, when the battery module assembly 90 is assembled as shown in FIG. 1, the cooling passages 60 having the same flow path cross-sectional area are formed between the 38 battery modules 50.
[0042]
FIG. 5 is an explanatory view showing a cross-sectional view when the battery module assembly 90 shown in FIG. 1 is cut at the position of the mating surface of the battery module 50. As shown in FIG. 5, a seal member 35 is provided on the inner surface of the upper case at a position in contact with the assembled battery. When cooling air is supplied to the cooling air passage 22 from the air outlet 24 provided in the lower case 20, the cooling air passes through the cooling passage 60 formed between the battery modules 50, and from the exhaust port 36 provided in the upper case 30. It is discharged outside. As described above, since the size of the cooling passage 60 is the same between the battery modules, the amount of air passing through each passage is substantially equal, and as a result, all the battery modules 50 can be cooled equally. .
[0043]
The protrusion 58 on the side of the battery module is provided at a position where the protrusions 58 of adjacent modules face each other when the battery modules are arranged. Further, the height of the protrusion 58 is formed at the same height as the protrusion 57. Therefore, when the battery modules 50 are arranged, the projecting portions 57 of the adjacent modules facing each other function as a support column that maintains the passage interval of the cooling passage 60 formed between the modules. For this reason, even if the internal pressure of a certain battery module in the battery modules constituting the assembled battery 10 increases due to the charge / discharge conditions of the battery module 50 and the module container expands, the battery module adjacent to the expanded battery module The interval of the cooling passage 60 between them is not narrowed. That is, the amount of cooling air flowing through the cooling passage 60 between the battery modules 50 is always kept equal, so that all the battery modules 50 are cooled equally.
[0044]
In order to assemble the battery module assembly 90 having the above-described configuration, it is necessary to assemble 38 battery modules 50 while properly positioning them for the reason described later. In order to efficiently perform the positioning operation, the battery module is positioned using the method described below in this embodiment.
[0045]
A-2. Positioning method of the first embodiment:
FIG. 6 is an explanatory diagram conceptually showing the positional relationship between the concave portions 100b and the convex portions 100a provided on both side surfaces of the battery module 50 of the first embodiment. The positional relationship between the module container 52, the concave portion 100b, and the convex portion 100a in the battery module 50 will be described with reference to FIG. In FIG. 6, in order to avoid complication of illustration, the projections 57, projections 58, or output terminals provided on the module container 52 are not shown.
[0046]
In the battery module 50 of the first embodiment, one recess 100b and one protrusion 100a are provided on each side of the module container, and the recess 100b on one side and the protrusion on the other side are provided on both sides. It is provided at a position that is plane-symmetric with respect to the center plane X (hereinafter referred to as the center plane X). Further, the concave portion and the convex portion on the same side surface are provided at positions symmetrical with respect to the vertical plane Y shown in the drawing. Here, the vertical plane Y refers to a plane perpendicular to the center plane X through the rotation center Z that rotates the battery module when the battery module is assembled while reversing the polarity direction.
[0047]
FIG. 7 is an explanatory view conceptually showing a method for positioning the battery module 50 of the first embodiment. As in FIG. 6, in order to avoid complication of illustration, the projections 57, the projections 58, or the output terminals of the module container 52 are not shown. Further, in order to understand the assembly direction of the battery module 50 at a glance, each battery module is displayed with “+” on the positive electrode side and “−” on the negative electrode side.
[0048]
Hereinafter, for convenience of explanation, the battery modules shown in FIG. 7 are identified with “A”, “B”, and “C” in order from the left side to distinguish each battery module. When the battery module B is assembled to the battery module A, the direction of the battery module B is reversed so that the polarity of the battery module A is opposite to that of the battery module A, and the concave portions 100b and the convex portions 100a of the two battery modules are fitted. Assemble. Since the concave portion and the convex portion of the battery module 50 are provided in the predetermined positional relationship described with reference to FIG. 6, when the battery module B is assembled while the direction of the battery module B is reversed, the concave portion and the convex portion of the two battery modules are Is just a fitting relationship. The interval between the two battery modules is determined by the protrusion 57 and the protrusion 58 provided on the side surface of the battery module 50 as described above. When the battery module B is assembled in this way, the battery module C is assembled in the same manner. That is, the battery module C is assembled so that the concave portion and the convex portion are fitted so that the polarity of the battery module C is reversed with respect to the battery module B.
[0049]
In the battery module 50 of the first embodiment, as shown in FIG. 3, the concave portion 100b and the convex portion 100a are provided at positions adjacent to each other. That is, the distance between the concave portion 100b and the convex portion 100a is slight. For this reason, since the distance does not vary due to the manufacturing tolerance of the battery module, it is not necessary to provide a margin for fitting between the concave portion and the convex portion. As a result, the battery module 50 can be accurately positioned only by fitting the concave portion 100b and the convex portion 100a to each other. In order to explain the reason more clearly, a case where the concave portion and the convex portion are formed apart from each other will be described as a reference.
[0050]
FIG. 8A is an explanatory diagram showing a state in which the battery module 150 formed by separating the concave portion and the convex portion for positioning is positioned using the same method as described above. As shown in the drawing, if the distance between the concave portion 150b for positioning and the convex portion 150a is large, the influence of the manufacturing tolerance increases, and thus the positional error between the concave portion 150b and the convex portion 150a increases. For this reason, if a margin for fitting between the concave portion 150b and the convex portion 150a is set to be small, a battery module 150 that cannot be positioned due to a manufacturing tolerance of the battery module 150 may be generated. In particular, when the module container is molded from resin, the effect of the variation in shrinkage when the resin cools and hardens is also added. Therefore, as the distance between the concave and convex portions increases, the positional error increases and the battery cannot be positioned. Modules can arise. In order to avoid this, as shown in FIG. 8B, it is necessary to provide a large gap dT between the concave portion 150b and the convex portion 150a. However, if there is a large gap between the concave portion 150b and the convex portion 150a, the battery modules 150 can move relative to each other, and as a result, accurate positioning cannot be performed.
[0051]
FIG. 9 is an enlarged view of the battery module 150 shown in FIG. 8 in which the position of the protrusion 58 is shifted due to the movement of the battery module 150 by the gap provided between the concave portion 150b and the convex portion 150a. It is explanatory drawing shown. As described above, the battery module may expand due to an increase in internal pressure depending on charging / discharging conditions. If the position of the protrusion 58 is shifted as shown in FIG. 9, the surface pressure increases and the protrusion 58 is plastically deformed. Thus, the width of the cooling passage 60 between the battery modules cannot be maintained. As a result, the cooling between the battery modules becomes uneven.
[0052]
In the battery module 50 of the first embodiment, as shown in FIG. 3 and FIG. 7, the concave portion 100b for positioning and the convex portion 100a are provided adjacent to each other, so that the concave portion 100b and the convex portion 100a are There is no need for a large margin for fitting. Therefore, the battery module 50 can be accurately positioned only by fitting the concave portion 100b and the convex portion 100a.
[0053]
Further, in the first embodiment, as shown in FIGS. 3 and 7, the adjacent concave portion 100 b and convex portion 100 a, that is, the positioning portion 100 are provided at the substantially central portion of the side surface of the battery module. Thus, if the positioning part 100 is provided in the center part of the module side surface, the distance between the protrusion 58 farthest from the positioning part 100 and the positioning part 100 can be shortened. If the distance between the positioning portion 100 and the protrusion 58 is shortened, the variation in the position of the protrusion 58 can be further reduced even when there is a variation in the amount of contraction when the resin cools between battery modules.
[0054]
A-3. Variations:
In the battery module 50 according to the first embodiment described above, as shown in FIG. 6, the concave and convex portions on different surfaces are provided in positions symmetrical with respect to the center plane X of the side surface of the battery module and are the same. The concave portion and the convex portion on the surface are provided in a plane-symmetrical positional relationship with respect to a plane (vertical plane Y) passing through the rotation center Z of the battery module 50 and perpendicular to the central plane X. But the positional relationship of a recessed part and a convex part is not restricted to such arrangement | positioning, There exist various modifications.
[0055]
FIG. 10 is an explanatory diagram conceptually showing the positional relationship between the concave portion 100b and the convex portion 100a in the first modified example. In the first modified example, the concave portion and the convex portion on the same surface are in a plane-symmetrical positional relationship with respect to the vertical plane Y of the battery module 50, but the concave portion and the convex portion on different surfaces are the center plane. The positional relationship is not symmetrical with respect to X. Even if the concave and convex portions on different planes are not plane-symmetric with respect to the central plane X, the concave and convex portions on the same plane should be in a plane-symmetrical relationship with respect to the vertical plane Y. For example, as shown in FIG. 10, the battery module 250 can be positioned by fitting the concave portion and the convex portion while reversing the polarity direction of the battery module. Similarly to the battery module 50 shown in FIG. 7, the battery module 250 shown in FIG. 10 is also provided with the concave portion and the convex portion adjacent to each other. Can be positioned.
[0056]
FIG. 11 is an explanatory diagram conceptually showing the positional relationship between the concave portion 100b and the convex portion 100a in the second modification of the first embodiment. In the second modification, the recesses and projections on different surfaces are in a plane-symmetrical positional relationship with respect to the center plane X on both sides of the battery module, but the recesses and projections on the same surface are rotated. The positional relationship is not plane-symmetric with respect to a plane (vertical plane Y) perpendicular to the center plane X through the center Z. Even if the concave and convex portions on the same plane are not symmetrical with respect to the vertical plane Y, the concave and convex portions on different planes should be in a plane-symmetrical relationship with respect to the central plane X. For example, as shown in FIG. 11, the battery module 350 can be positioned by fitting the concave and convex portions while aligning the polarities of the battery modules in the same direction. Similarly to the battery module 50 shown in FIG. 7, the battery module 350 shown in FIG. 11 is also provided with a concave portion and a convex portion adjacent to each other. Can be positioned.
[0057]
In the battery module 50 shown in FIG. 7, the concave portion and the convex portion on the same side face are in a positional relationship symmetrical with respect to the vertical plane Y of the battery module, and at the same time, the concave portion and the convex portion on different faces are The positions are symmetrical with respect to the center plane X. Therefore, as described above, it is possible to position the battery module by fitting the concave and convex portions, whether the battery module is assembled while reversing the polarity direction or assembled with the same polarity direction. It is.
[0058]
In the embodiment described above, the concave portion and the convex portion may be substantially adjacent to each other. That is, even when another member such as a protrusion 58 is provided between the concave portion and the convex portion, the concave portion and the convex portion are arranged so that the distance between the concave portion and the convex portion does not vary greatly. As long as they are formed substantially adjacent to each other.
[0059]
B. Second embodiment:
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the shape of the battery module 550 of the second embodiment. The battery module 550 of the second embodiment differs from the battery module 50 of the first embodiment described above only in the shape of the positioning portion 500. As shown in the figure, the positioning unit 500 of the second embodiment has a configuration in which two semicircular discs 502 project from the side surface of the module container 552. The distance between the two disks 502 is equal to the thickness of the disk 502, and the direction of the groove formed between the disks 502 is the direction in which the battery module 550 is fastened to the lower case 20 with the bolts 25. Match. In the battery module 550 of the second embodiment, the positioning portion 500 having such a shape is provided on both side surfaces of the battery module. Hereinafter, a direction in which the battery module 550 is fastened is referred to as an up-down direction, a longitudinal direction of the battery module is referred to as a front-rear direction, and a short direction is referred to as a left-right direction.
[0060]
In the battery module 550 of the second embodiment, a recess is formed between two disks 502 provided side by side on the same surface, and the semicircular disk 502 of another battery module 550 is fitted into the recess. To perform positioning. That is, the battery module 550 is positioned in the front-rear direction by fitting one of the two disks 502 as a convex portion and fitting the concave portion and the convex portion. The battery module 500 of the second embodiment has a structure in which the positioning unit 500 does not position in the left-right direction and the up-down direction. Among these, the left-right positioning mechanism is performed by the protrusion 57 provided on the battery module 550, but the vertical positioning is not performed until the battery module 550 is assembled on the lower case 20. The reason for this will be described later.
[0061]
In the battery module 550 of the second embodiment, the two discs 502 are provided in the following positional relationship in order to perform positioning in the front-rear direction by fitting the concave portion and the convex portion. . FIG. 13 is an explanatory view conceptually showing the positional relationship of the disks 502 protruding from both side surfaces of the battery module 550 of the second embodiment. Similar to FIG. 6 in the first embodiment, the positional relationship between the module container 552 of the battery module 550 and the disc 502 will be described using FIG. 13. Also in FIG. 13, in order to avoid complication of illustration, the projections 57, the projections 58, the output terminals, and the like provided in the module container 552 are not shown.
[0062]
As shown in FIG. 13, a concave portion 500b formed between two discs 502 and a semicircular disc (convex portion 500a) on a different surface from the concave portion 500b are formed by the battery module 550. Two discs 502 are provided so as to be in the same position across the center plane X of both side surfaces. In addition, two disks 502 are provided so that the boundary between the concave portion 500b and one convex portion 500a constituting the concave portion 500b is on the vertical plane Y of the battery module 550. As described above, the vertical plane Y refers to a plane perpendicular to the center plane X through the rotation center Z that rotates the battery module when the battery module is assembled while reversing the polarity direction.
[0063]
FIG. 14 is an explanatory diagram conceptually showing a method for positioning the battery module 550 of the second embodiment. As in FIG. 13, in order to avoid complication of illustration, the projections 57, the projections 58, the output terminals, etc. of the module container 552 are not shown. Further, in order to understand the assembly direction of the battery module 50 at a glance, each battery module is displayed with “+” on the positive electrode side and “−” on the negative electrode side.
[0064]
B-1. Positioning method of the second embodiment:
As shown in FIG. 14, the battery module 550 is assembled while reversing the polarity direction of the battery module 550. Since the two discs 502 of the battery module 550 are provided in the predetermined positional relationship described with reference to FIG. 13, if the battery module 550 is assembled while the direction of the battery module 550 is reversed, the disc 502 of the battery module is the other. Therefore, the battery modules 550 can be positioned in the front-rear direction. Note that the positioning in the left-right direction is performed by the protrusions 57 and the protrusions 58 provided on the side surface of the battery module 50 as described above. In this way, all battery modules can be assembled while being positioned while reversing the direction of the polarity.
[0065]
In the battery module 550 of the second embodiment, as shown in FIG. 13, a recess 500b is formed between two disks 502, and the disk 502 corresponding to the protrusion and the recess are adjacent to each other. Is formed. For this reason, for the same reason as the battery module 50 of the first embodiment, each battery module can be accurately positioned by such a simple method. That is, since the positional error between the concave portion and the convex portion due to the manufacturing tolerance of the module container 552 is small, there is no need to provide a margin for fitting between the concave portion and the convex portion. Positioning becomes possible.
[0066]
Further, the positioning part 500 of the second embodiment is provided at the substantially central part of the side surface of the battery module. For this reason, for the same reason as in the first embodiment, the positions of the protrusions 58 of the adjacent battery modules 50 can be matched more accurately.
[0067]
As described above, the positioning structure 500 of the second embodiment is not configured to position the battery module 550 in the vertical direction (see FIG. 12). Hereinafter, this reason will be described.
[0068]
The module container 552 of the second embodiment is manufactured by a so-called injection molding method in which a high-temperature resin is injected into a female mold and then the resin is cured to obtain a desired shape. In addition, a metal nut 53 for fixing the battery module 550 is embedded in the module container 552 by using the following method. A method is used in which the nut 53 is set at a predetermined position of the female mold before resin injection, and the module container 552 is molded and the nut 53 is embedded at the same time. By doing so, the nut 53 is embedded at the same time as the module container 552 is molded, so that the module container 552 can be easily manufactured. Of course, the nut 53 may be embedded in a previously molded module container 552 by a method such as press fitting or adhesion.
[0069]
FIG. 15 is a side view of the battery module 550 near the bottom surface. As shown in the figure, the end surface of the nut 53 is provided so as to slightly protrude from the bottom surface of the battery module 550. Regardless of the method used to embed the nut 53, a certain amount of error occurs in the protruding amount of the nut end face.
[0070]
As described above, the positioning portion 500 of the second embodiment has a structure that does not position in the vertical direction. For this reason, even if there is a battery module with a small protruding amount of the nut end surface, when the battery module 550 is fastened to the lower case 20 with the bolts 21, the battery module can move up and down to absorb variations in the protruding amount. FIG. 16 is an explanatory view schematically showing such a state, and shows a state where the positioned battery module 550 is viewed from the side surface on the output terminal side. The protruding amounts of the two battery modules, the battery module 550 that coincides with “D” at the left end in the drawing and the battery module 550 that coincides with the third “E” from the left, are smaller than the protruding amounts of the other battery modules 550. It has become. Correspondingly, when the battery module 550 is fastened to the lower case 20, the positions of the battery module D and the battery module E move so that all the battery modules 550 are firmly fastened to the lower case 20 as shown in the figure. become.
[0071]
That is, since the positioning unit 500 of the second embodiment is not positioned in the vertical direction, even if there is a battery module with a small protruding amount of the nut end surface, the battery module moves up and down and the protruding amount varies. Can be absorbed.
[0072]
B-2. Variations:
In the battery module 550 of the second embodiment described above, as shown in FIG. 13, a recess 500b is formed between two semicircular disks 502, and the disks 502 of the other battery modules 550 are formed. As a convex portion 500a, the battery module 550 is positioned by fitting into the concave portion 500b. As described above, the position of the two discs 502 is such that the concave portion formed between the discs and the disc 502 on a different surface from the concave portion are arranged so that the positioning is possible. The module 550 is provided so as to have a corresponding positional relationship across the center plane X on both side surfaces. In addition, two disks 502 are provided so that the boundary between the concave portion 500b and one convex portion 500a constituting the concave portion 500b is on the vertical plane Y of the battery module 550. Of course, as in the first embodiment, various variations exist in the positional relationship between the concave portion and the convex portion, and in the second embodiment, there are various variations in the positional relationship of the disc 502.
[0073]
For example, as shown in FIG. 17, the positional relationship between the concave portion 500b formed between the circular plates 502 and the circular plate 502 on the same surface as the concave portion is a plane-symmetrical relationship with respect to the vertical plane Y. In addition, a disk 502 may be provided. In such a battery module 650, the concave portion 500b and the disc 502 on different surfaces are not in a plane-symmetrical positional relationship with respect to the center plane X, but the concave portion 500b and the disc 502 on the same surface are perpendicular to each other. Since the plane Y is symmetrical with respect to the plane Y, each battery module can be positioned while reversing the polarity of the battery module 650 as shown in FIG.
[0074]
Further, as shown in FIG. 18, the disc 502 is arranged so that the positional relationship between the concave portion 500 b formed between the discs 502 and the discs 502 of different surfaces is plane-symmetric with respect to the center plane X. May be provided. Such a battery module 750 can position each battery module by aligning the polarity of the battery module 750 as shown in FIG.
[0075]
In the battery module of the second embodiment described above, it has been described that at most two discs 502 are provided per side of the module. However, as shown in FIG. 19, a larger number of discs 502 are provided, and each disc is provided. A recess may be formed between them.
[0076]
Further, in the battery module of the second embodiment described above, it has been described that a recess is formed between the discs 502. In this way, when a concave portion is formed between the discs 502, a built-up portion with a part of the surface is provided on the side surface of the module container, and a concave portion is formed by providing a depression in the built-up portion. In comparison, the recess can be easily formed. In addition, unlike the case where the recess is formed by providing a recess directly in the module container, there is no possibility that a protruding portion is formed inside the module container. However, the concave portion is not limited to the case where the concave portion is formed between the disks, and the concave portion may be provided in the module container.
[0077]
C. Application examples for electric vehicles:
As described above, in order to manufacture an assembled battery to be mounted on an electric vehicle, it is necessary to assemble a large number of battery modules. Therefore, by using the positioning method of this embodiment, the manufacturing efficiency of the assembled battery is improved. be able to. Below, the application example which mounts the assembled battery to which the positioning method of the battery module of a present Example is applied to an electric vehicle is demonstrated.
[0078]
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a configuration of a hybrid vehicle on which the assembled battery of the present embodiment is mounted. A hybrid vehicle is a vehicle that uses an engine and an electric motor as power sources. As shown, the hybrid vehicle includes an engine 810, a motor 820, a torque converter 830, a drive circuit 840, a battery unit 850, a control unit 880, a transmission 890, and the like. Hereinafter, each element which comprises a hybrid vehicle is demonstrated easily.
[0079]
The engine 810 is a normal gasoline engine. The output of engine 810 is input to torque converter 830 via motor 820. The motor 820 can be driven by the drive circuit 840 using the battery unit 850 as a power source, and the output of the motor 820 can be input to the torque converter 830. The torque converter 830 is a known power transmission mechanism using liquid. The output input to the torque converter 830 is transmitted to the axle 817 via the known transmission 890 and the differential gear 816 to drive the vehicle. Further, in the case where the motor 820 is rotated by the inertia of the engine 810 or the vehicle, the motor 820 can function as a generator, and electric power can be stored in the battery unit 850. The drive circuit 840 is an inverter configured using a semiconductor element. Under the control of the control unit 880, the drive circuit 840 converts the direct current of the battery unit 850 into an alternating current having an appropriate current value and frequency, and supplies the alternating current to the motor 820. When the motor 820 functions as a generator, the drive circuit 840 can convert the generated alternating current into direct current and store it in the battery unit 850 under the control of the control unit 880. The battery unit 850 will be described later. The control unit 880 is a well-known one-chip microcomputer including a CPU, a RAM, a ROM, and the like, and controls the engine 810, the drive circuit 840, the torque converter 830, the transmission 890, and the like.
[0080]
In the hybrid vehicle configured as described above, the driving force output from the engine 810 or the motor 820 is transmitted to the transmission 890 via the torque converter 830, and is increased or decreased by the transmission 890 and transmitted to the axle 817. And drive the vehicle. By properly using the two power sources of the engine 810 and the motor 820 according to the driving conditions of the vehicle, the energy efficiency of the entire vehicle can be improved.
[0081]
FIG. 21 is an explanatory diagram conceptually showing the structure of the battery unit 850. As shown in the figure, the battery unit 850 has a structure in which four battery module assemblies 90 shown in FIG. 1 are connected in parallel. Of course, a larger number of battery module assemblies 90 may be connected in parallel or in series according to the required current amount or voltage.
[0082]
The positive output terminals 38 of the four battery module assemblies 90 are connected to the positive output terminal 838 of the battery unit 850, and similarly, the negative output terminals 39 of the battery module assembly 90 are connected to the battery unit 850. The negative electrode side output terminal 839 is connected. Thus, by combining a plurality of battery modules and appropriately connecting them in series or in parallel, a battery unit 850 that can supply a desired amount of current at a desired voltage value can be configured.
[0083]
A large current is required to drive the hybrid vehicle, and the amount of heat generated by the battery module assembly 90 is large. Along with this, it is desirable that the cooling of each battery module 50 is also efficient, and each battery module is assembled while being positioned. However, the number of battery modules incorporated in the battery unit 850 increases in response to the necessity of a large current for driving the hybrid vehicle. In the embodiment shown in FIGS. 20 and 21, as many as 152 battery modules are used per hybrid vehicle. As described above, since it is necessary to assemble a large number of battery modules for manufacturing a hybrid vehicle, the manufacturing efficiency of the battery unit 850 is greatly improved by assembling each battery module while positioning the battery modules efficiently. The production efficiency can be improved.
[0084]
If the battery modules are assembled using the positioning methods of the various embodiments described above, the battery modules can be assembled while being positioned efficiently, which is preferable because the manufacturing efficiency of the battery unit 850 can be greatly improved. .
[0085]
Further, if the battery modules are assembled while accurately positioned, as a result, each battery module can be firmly fixed. That is, since the battery modules are integrated as a whole while exerting force on each other by the protrusions 58 provided on the side surfaces, the battery modules are positioned accurately, and as a result, the modules are firmly fixed. become. In particular, the battery module assembly 90 mounted on the vehicle is subjected to vibrations associated with the traveling of the vehicle, and is further strongly affected by thermal expansion because the environmental temperature fluctuates greatly. Although there is a possibility that the fastening of the battery module is loosened due to these influences, if the positioning method of this embodiment is used, the battery modules are firmly fixed to each other.
[0086]
Although various embodiments have been described above, the present invention is not limited to all the embodiments described above, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded view showing a structure of a battery module assembly configured using a battery pack according to a first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an electrical connection relationship of the battery module assembly of the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory view showing an external shape of a battery module constituting the assembled battery of the first embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which a battery module assembled to a lower case while being positioned with each other by fitting a positioning portion is viewed from above.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the battery module assembly of the first embodiment.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a positional relationship between a concave portion and a convex portion provided in the battery module of the first embodiment.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing how the battery modules of the first embodiment are assembled while being positioned with respect to each other.
FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the reason why the battery module can be accurately positioned by the positioning method of the first embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state in which the position of the protrusion provided on the side surface of the module is shifted when the positioning accuracy of the battery module is poor.
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a first modification of the battery module of the first embodiment.
FIG. 11 is a conceptual diagram showing a second modification of the battery module of the first embodiment.
FIG. 12 is an explanatory view showing an external shape of a battery module constituting the assembled battery of the second embodiment.
FIG. 13 is a conceptual diagram showing a positional relationship between a concave portion and a convex portion provided in the battery module of the second embodiment.
FIG. 14 is a conceptual diagram showing how the battery modules of the second embodiment are assembled while being positioned with respect to each other.
FIG. 15 is an enlarged side view of the battery module for illustrating the positional relationship between the bottom surface of the battery module and the end face of the nut embedded in the module container.
FIG. 16 is a conceptual diagram for explaining the reason why the positioning structure of the second embodiment is not vertically positioned.
FIG. 17 is a conceptual diagram showing a first modification of the battery module of the second embodiment.
FIG. 18 is a conceptual diagram showing a second modification of the battery module of the second embodiment.
FIG. 19 is a conceptual diagram showing another modification of the battery module of the second embodiment.
FIG. 20 is a functional block diagram of a hybrid vehicle equipped with the assembled battery of this example.
FIG. 21 is an explanatory diagram conceptually showing the structure of a battery unit configured using the assembled battery of this example.
[Explanation of symbols]
10 ... Battery
12 ... Restraint plate
14 ... Restraint bolt
15 ... Bus bar
16 ... Nut
20 ... Lower case
21 ... Screw hole
22 ... Cooling air passage
24 ... Inlet
24 ... Blower
25 ... Bolt
30 ... Upper case
32 ... Bolt
35 ... Sealing member
36 ... Exhaust port
38, 39 ... output terminals
38 ... Output terminal
38 ... Positive output terminal
39: Output terminal
39: Negative side output terminal
50 ... Battery module
52. Module container
53 ... Nut
54 ... Positive terminal
55 ... Negative terminal
57 ... Projection
58 ... Protrusions
60 ... Cooling passage
90 ... Battery module assembly
100 ... part
100a ... convex portion
100b ... concave portion
150 ... Battery module
150a ... convex portion
150b ... recess
250 ... Battery module
350 ... Battery module
500 ... Structure
500 ... Battery module
500 ... part
500a ... convex portion
500b ... concave portion
502 ... Disc
550 ... Battery module
552 ... Module container
650 ... Battery module
750 ... Battery module
810 ... Engine
812 ... Output shaft
813: Input shaft
814 ... Output shaft
815 ... Output shaft
816 ... Differential gear
817 ... Axle
820 ... Motor
822 ... Rotor
824 ... Stator
830 ... Torque converter
838 ... Positive side output terminal
839 ... Negative side output terminal
840 ... Drive circuit
850 ... Battery unit
880 ... Control unit
890 ... transmission

Claims (6)

長手方向端部に電極を有する同一形状の電池を、前記長手向に互いに位置決めしながら、当該電池の厚み方向に複数配列して形成した組電池であって、
前記電池には、前記長手方向中央にのみ前記厚み方向両側面に、凹部と凸部を組とした位置決め部材を、隣接する電池の対向する側面に設けられた前記位置決め部材と互いに嵌合するように１組のみ設けた組電池。An assembled battery formed by arranging a plurality of batteries having the same shape having electrodes at the ends in the longitudinal direction in the thickness direction of the batteries while being positioned in the longitudinal direction.
In the battery, a positioning member including a concave portion and a convex portion is formed on both side surfaces in the thickness direction only at the center in the longitudinal direction so as to be fitted to the positioning member provided on the opposite side surface of the adjacent battery. Only one set is provided in the battery pack. 請求項１記載の組電池であって、
前記位置決め部材の凹部および凸部において、
一の側面に設けられた前記凹部と他の側面に設けられた前記凸部との位置関係は、該両側面の中央に位置する平面に対して面対称であるとともに、
同じ側面に設けられた前記凹部と凸部との位置関係は、前記電池の向きを反転させながら配列するときの該電池の回転中心を通りかつ前記両側面の中央に位置する平面に直交する平面に対して面対称である組電池。The assembled battery according to claim 1,
In the concave and convex portions of the positioning member,
The positional relationship between the concave portion provided on one side surface and the convex portion provided on the other side surface is plane symmetric with respect to a plane located at the center of the both side surfaces, and
The positional relationship between the concave portion and the convex portion provided on the same side surface is a plane orthogonal to a plane passing through the center of rotation of the battery and arranged at the center of the both side surfaces when the battery is arranged with its orientation reversed. A battery pack that is plane-symmetric with respect to. 長手方向端部に電極を有する同一形状の電池を、前記長手向に互いに位置決めしながら、当該電池の厚み方向に複数配列して形成した組電池であって、
前記電池の前記長手方向端部に、前記側面方向に突出した突出部を備えることにより、該突出部が、前記配列された隣接する電池の突出部と当接して、前記隣接する電池間に冷却通路を形成し、
前記電池には、前記冷却通路内において、前記長手方向中央にのみ前記厚み方向両側面の一方に凹部の、他方に凸部の位置決め部材を、隣接する電池の対向する側面に設けられた前記位置決め部材の凸部および凹部と嵌合するように一箇所のみ設けた
組電池。An assembled battery formed by arranging a plurality of batteries having the same shape having electrodes at the ends in the longitudinal direction in the thickness direction of the batteries while being positioned in the longitudinal direction.
By providing a protrusion projecting in the lateral direction at the longitudinal end portion of the battery, the projecting section comes into contact with the projecting section of the adjacent batteries arranged and is cooled between the adjacent batteries. Form a passage,
In the cooling passage, in the cooling passage, a positioning member having a concave portion on one side of the both sides in the thickness direction and a convex portion on the other side is provided only on the center in the longitudinal direction. An assembled battery provided only at one location so as to be fitted to the convex and concave portions of the member. 同一形状を有する複数の電池を、長手向に互いに位置決めしながら、当該電池の厚み方向に配列して形成した組電池であって、
前記電池には、前記長手方向中央にのみ前記厚み方向両側面に、複数の凸部からなる位置決め部材を、該凸部間が凹部として機能する形状に設け、隣接する電池の対向する側面に設けられた前記位置決め部材と前記凸部が互いに嵌合するように一箇所のみ設けた組電池。An assembled battery formed by arranging a plurality of batteries having the same shape in the longitudinal direction while being aligned with each other in the longitudinal direction,
The battery is provided with positioning members composed of a plurality of convex portions on both side surfaces in the thickness direction only in the center in the longitudinal direction so that the spaces between the convex portions function as concave portions, and are provided on opposite side surfaces of adjacent batteries. An assembled battery provided at only one location so that the positioning member and the convex portion are fitted to each other. 請求項４記載の組電池であって、
前記両側面に設けられた位置決め部材は、前記電池の向きを反転させながら配列するときの該電池の回転中心に対して点対称の形状である組電池。The assembled battery according to claim 4,
The battery pack is a battery assembly that is point-symmetric with respect to the center of rotation of the battery when the positioning members provided on both side surfaces are arranged while reversing the direction of the battery. 請求項１ないし請求項５のいずれか記載の組電池を搭載した電動車両。  An electric vehicle equipped with the assembled battery according to any one of claims 1 to 5.
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