JP5343368B2

JP5343368B2 - 電池モジュール固定構造および電池モジュール固定方法

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Publication number: JP5343368B2
Application number: JP2008048615A
Authority: JP
Inventors: 修橋田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2028-02-28
Also published as: JP2009205986A

Description

本発明は、複数の電池モジュールを固定するための電池モジュール固定構造および電池モジュール固定方法に関する。

近年、内部に複数の電池を収納してなる電池モジュールを複数積層した組電池が使用されている（例えば、特許文献１参照）。この組電池では、電池モジュールをロアケースに載置し、これらを貫通する通しボルトで締結することにより、電池モジュールを固定する構造となっている。
特開２００５−１４９８３７号公報

しかし、上述のような構造では、通しボルトにより締結する際に、電池モジュール同士のずれ等に締結が困難であり、作業工数が多くなるという問題がある。

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、作業工数および作業時間を削減可能な電池モジュール固定構造および電池モジュール固定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る電池モジュール固定構造は、電池を筐体に収納した電池モジュールを複数固定するための電池モジュール固定構造である。当該電池モジュール固定構造は、前記複数の電池モジュールの側面が接する固定板と、前記電池モジュールの厚さに対応する間隔を有して複数並んで前記固定板から延長し、前記電池モジュールに形成される穴部に係合可能なノッチ部が形成されたスペーサ部と、を有し、前記穴部は、前記電池モジュールを厚さ方向に貫通してボルトが挿通可能な貫通孔である。

上記目的を達成する本発明に係る電池モジュール固定方法は、電池を筐体に収納した電池モジュールを複数固定するための電池モジュール固定方法である。当該電池モジュール固定方法は、前記複数の電池モジュールの側面が接する固定板から延長し、前記電池モジュールの厚さに対応する間隔を有して複数並ぶとともに、前記電池モジュールに形成される穴部に係合可能なノッチ部が形成されたスペーサ部の間に、電池モジュールを挿入して前記穴部にノッチ部を係合する。前記穴部は、前記電池モジュールを厚さ方向に貫通してボルトが挿通可能な貫通孔である。

上記のように構成した本発明に係る電池モジュール固定構造は、固定板から延長したスペーサ部に、電池モジュールに形成される穴部に係合可能なノッチ部が形成されているため、スペーサ部の間に電池モジュールを差し込むだけで、複数の電池モジュールを係止できる。また、貫通孔がノッチ部に位置決めされているため、通しボルトを電池モジュールの貫通孔に容易に挿入できる。したがって、複数の電池モジュールの連結が容易となり、作業工数および作業時間を削減できる。

上記のように構成した本発明に係る電池モジュール固定方法は、固定板から延長するスペーサ部の間に電池モジュールを挿入し、電池モジュールの穴部にスペーサ部のノッチ部を係合するため、スペーサ部の間に電池モジュールを差し込むだけで、複数の電池モジュールを係止できる。また、貫通孔がノッチ部に位置決めされているため、通しボルトを電池モジュールの貫通孔に容易に挿入できる。したがって、複数の電池モジュールの連結が容易となり、作業工数および作業時間を削減できる。

本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
図１は電池モジュールを示す斜視図、図２は同電池モジュールの分解斜視図、図３は単電池を示す斜視図、図４は本実施形態に係る電池モジュール固定構造を示す斜視図、図５は同電池モジュール固定構造を示す部分斜視図、図６は同電池モジュール固定構造を示す部分断面図である。なお、本明細書中の図面において、特徴をより説明し易くするために、寸法を誇張して表す場合がある。

本実施形態に係る電池モジュール固定構造１は、複数の電池モジュール２をスペーサ部を介しつつ固定するものである。電池モジュール２は、図１，２に示すように、外部を覆う筐体９と、この筐体９の内部に積層されて保持される複数の扁平型電池１０と、を有している。

筐体９は、扁平型電池１０を収納するための凹部１１を有する本体１２と、本体１２の凹部１１の開口部を覆いつつ、巻き締め加工により本体１２と締結されて凹部１１を封止する蓋体１３と、を有している。蓋体１３の縁部には、巻き締め加工によって巻き締め部１７が形成される。

筐体９は、強度の低い扁平型電池１０を外部からの振動や衝撃から保護し、また扁平型電池１０から伝達される熱を放熱する役割を果たしており、例えば放熱性のよいアルミにより形成されている。

扁平型電池１０のそれぞれは、図３に示すように、扁平な矩形形状を有しており、発電要素である複数の正極板および負極板をセパレータを介在しつつ交互に積層し、これらがラミネートフィルム等の外装材１４の内部に電解液と共に収納されるとともに、正極板および負極板に接続された電極タブ１５が外装材１４から導出される。このように形成された複数の扁平型電池１０は、互いの電極タブ１５同士が溶接等により直列または並列に電気的に接続され、その両端部（扁平型電池１０が直列に接続されている場合には、電位が最も高い正極と電位が最も低い電池の負極、並列に接続されている場合には、各電池の正極と負極）が、電池モジュール２の正、負極の出力端子１８Ａ，１８Ｂに接続される。正、負極の出力端子１８Ａ，１８Ｂは、筐体９から、電池モジュール２の積層方向に対して直交する方向に導出される。また、電池モジュール２の四隅には、後述する電池モジュール固定構造１へ固定するための通しボルト５が挿通する貫通孔７（穴部）が、厚さ方向に貫通して形成される。

本実施形態に係る電池モジュール固定構造１は、図４〜６に示すように、例えば２４個の電池モジュール２を固定可能なロアケース３（固定板）と、ロアケース３から垂直に延びるとともに、互いに平行となって一列に並ぶ板形状のスペーサ部４とが一体的に形成されている。電池モジュール固定構造１は、例えば樹脂性である。スペーサ部４は、巻き締め加工された電池モジュール２同士を良好に重ねるために、隣接する電池モジュール２同士の間に介在される部材であり、さらには放熱性を向上させる機能をも果たす。

隣接するスペーサ部４同士の間は、電池モジュール２が側面をロアケース３と接して１つずつ挿入可能なように、電池モジュール２の厚さに対応する間隔を有して離隔されている。したがって、例えば２４個の電池モジュール２を固定可能な電池モジュール固定構造１では、２５個のスペーサ部４が形成されることが好ましい。

スペーサ部４の一方面側には、ロアケース３と連結される下方側において、電池モジュール２の巻き締め部１７が収まる溝部２１が形成される。また、スペーサ部４の四隅には、それぞれ電池モジュール２の貫通孔７と対応する位置にノッチ部２２（２２Ａおよび２２Ｂの総称）が形成される。ノッチ部２２は、スペーサ部４を貫通する開口部２３に、開口部２３の一側端（本実施形態では上端）から開口部２３の中央に向かって延びて形成され、開口部２３の中央部において、スペーサ部４の面から突出する突出部２５を有している。

突出部２５は、スペーサ部４の延長方向側が傾斜したテーパ形状で形成される。突出部２５には、その中央に、スペーサ部４の並ぶ方向へ貫通するガイド孔２６が形成される。ノッチ部２２は、スペーサ部４の四隅のうち、対角に位置して対となる２つのノッチ部２２Ａがスペーサ部４の面に対して一方側へ突出するとともに、異なる対角に位置して対となる他の２つのノッチ部２２Ｂが、その逆側へ向かって突出する。ノッチ部２２の突出部２５が形成される側の反対側には、ノッチ部２２が弾性変形して後退できるように空間部２７が形成される。

なお、一列に並ぶスペーサ部４のうち、その両端のスペーサ部４においては、その外側方向には電池モジュール２は設置されないことから、外側方向へ突出する一対のノッチ部２２は必要なく、この部位においては、ガイド孔２６のみが形成されることが好ましい。

スペーサ部４は、先端側（本実施形態では上端側）に、その端部から窪んだ窪み部２８が形成される。

ロアケース３には、隣接するスペーサ部４の間において、ロアケース３の面から一段高く形成され、電池モジュール２の側面が接する段差部２９が形成される。

次に、第１実施形態に係る電池モジュール固定構造１を用いた、電池モジュール固定方法について説明する。

図７は第１実施形態に係る電池モジュール固定構造に電池モジュールを設置した際を示す部分斜視図、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う部分断面図、図９は電池モジュールを設置した電池モジュール固定構造に通しボルトを挿通した際を示す部分断面図である。

まず、図７〜９に示すように、電池モジュール２を、隣り合うスペーサ部４の間に１つずつ差し込む。これにより、電池モジュール２の対角の２つの貫通孔７に、一方面側からノッチ部２２Ａの突出部２５が嵌合するとともに、異なる対角の他の２つの貫通孔７に、他方面側からノッチ部２２Ｂの突出部２５が嵌合する。このとき、突出部２５のスペーサ部延長方向側が傾斜したテーパ形状であり、かつ突出部２５が後退可能であるため、電池モジュール２が容易に挿入できるとともに、挿入後の電池モジュール２が突出部２５により係止される。したがって、電池モジュール２を両面側からノッチ部２２Ａ，２２Ｂにより係止することとなるため、電池モジュール２をロアケース３に対して良好に保持できる。

さらに、電池モジュール２の全ての貫通孔７に突出部２５が係合するため、全ての貫通孔７をノッチ部２２のガイド孔２６に対して位置決めすることができる。

また、ノッチ部２２が貫通孔７に係合するため、ノッチ部２２に係合する別途の穴部を電池モジュール２に形成することなしに、電池モジュール２を容易に固定できる。

また、ロアケース３に設けられる溝部２１に電池モジュール２の巻き締め部１７が収まり、さらに段差部２９に電池モジュール２の側面が接することで、巻き締め部１７を有する電池モジュール２を、その形状に対応してスペーサ部４の間に収容できる。

全てのスペーサ部４の間に電池モジュール２を設置した後、図９に示すように、一列に並ぶスペーサ部４の一方側から、全てのスペーサ部４のガイド孔２６および電池モジュール２の貫通孔７を貫通させるように４つの通しボルト５を挿通し、反対側においてナット６で固定する。これにより、全ての電池モジュール２が、スペーサ部４を介してロアケース３に固定される。このとき、全ての貫通孔７に突出部２５が係合して、貫通孔７がノッチ部２２のガイド孔２６に位置決めされているため、通しボルト５を電池モジュール２の貫通孔７に容易に挿入できる。

この後、バスバー（不図示）を電池モジュール２の出力端子１８に固定し、電池モジュール２同士を電気的に接続して、１つの組電池として構成する。

電池モジュール２の間にロアケースと別体のスペーサを設ける場合には、スペーサを電池モジュール２と重ねつつ通しボルトを挿通する必要があるが、スペーサが外れやすく、スペーサのずれを確認しつつ積層する必要がある。さらには、スペーサの枚数が多いため、繰り返し作業が発生し、作業工数がかかってしまう。

しかし、本実施形態に係る電池モジュール固定構造１によれば、スペーサ部４がロアケース３と一体であるため、電池モジュール２をスペーサ部４の間に差し込むだけで、ノッチ部２２により電池モジュール２をロアケース３に対して保持しつつ、貫通孔７を位置決めできる。したがって、この後に通しボルト５をガイド孔２６および貫通孔７に容易に挿通することができ、作業工数および作業時間を削減できる。

また、スペーサ部４の一方面におけるノッチ部２２が対角に形成されるため、電池モジュール２をバランスよく保持できる。また、スペーサ部４の一方面におけるノッチ部２２が対角にのみ形成されるため、その後方に他のノッチ部を設けずに後退するための空間部２７を確保して、スペーサ部４を薄くすることができ、スタックの容積低減が可能となる。なお、ノッチ部２２を対角のみではなく、全ての角部に形成することも可能である。

また、スペーサ部４の先端側に窪み部２８が形成されるため、スタックの容積低減が可能となる。

＜第２実施形態＞
図１０は第２実施形態に係る電池モジュール固定構造を示す斜視図、図１１は電池モジュールを設置した第２実施形態に係る電池モジュール固定構造に通しボルトを挿通した際を示す部分断面図である。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。

第２実施形態に係る電池モジュール固定構造３０は、図１０に示すように、スペーサ部３１の四隅のうち、対角に位置して対となる２つのノッチ部３２がスペーサ部３１の面に対して一方側へ突出するが、異なる対角には、ノッチ部が形成されずにガイド孔３３のみが形成される。また、ノッチ部３２には、ガイド孔は設けられていない。

第２実施形態に係る電池モジュール固定構造３０のスペーサ部３１の間に電池モジュール２を差し込むと、図１０に示すように、電池モジュール２の一方面のみにおいて、対角の２つのノッチ部３２が貫通孔７に嵌合して電池モジュール２を係止する。さらに、異なる対角に位置するガイド孔３３および貫通孔７を貫通する２本の通しボルト５により、電池モジュール２をスペーサ部３１を介してロアケース３に固定する。

本実施形態のように、全ての角部にノッチ部３２や通しボルト５を設けずとも、電池モジュール２を電池モジュール固定構造３０に対して容易に固定することが可能である。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、ノッチ部２２が嵌合する部位は、通しボルト５が貫通する電池モジュール２の貫通孔７ではなく、別途設けられる穴部であってもよい。また、対角のノッチ部２２を対として同一方向に突出する突出部２５が形成されているが、必ずしも対角のノッチ部２２を対としなくてもよい。

電池モジュールを示す斜視図である。同電池モジュールの分解斜視図である。単電池を示す斜視図である。第１実施形態に係る電池モジュール固定構造を示す斜視図である。同電池モジュール固定構造を示す部分斜視図である。同電池モジュール固定構造を示す部分断面図である。図７は第１実施形態に係る電池モジュール固定構造に電池モジュールを設置した際を示す部分斜視図である。図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う部分断面図である。電池モジュールを設置した電池モジュール固定構造に通しボルトを挿通した際を示す部分断面図である。第２実施形態に係る電池モジュール固定構造を示す斜視図である。電池モジュールを設置した第２実施形態に係る電池モジュール固定構造に通しボルトを挿通した際を示す部分断面図である。

符号の説明

１，３０電池モジュール固定構造、
２電池モジュール、
３ロアケース（固定板）、
４，３１スペーサ部、
７貫通孔（穴部）、
２１溝部、
２２，３２ノッチ部、
２５突出部、
２６，３３ガイド孔、
２７空間部。

Claims

電池を筐体に収納した電池モジュールを複数固定するための電池モジュール固定構造であって、
前記複数の電池モジュールの側面が接する固定板と、
前記電池モジュールの厚さに対応する間隔を有して複数並んで前記固定板から延長し、前記電池モジュールに形成される穴部に係合可能なノッチ部が形成されたスペーサ部と、を有し、
前記穴部は、前記電池モジュールを厚さ方向に貫通してボルトが挿通可能な貫通孔である電池モジュール固定構造。
前記ノッチ部には、当該ノッチ部を前記スペーサ部が並ぶ方向へ貫通するガイド孔が形成される請求項１に記載の電池モジュール固定構造。
前記ノッチ部は、前記電池モジュールの対角に対となって同一方向に突出して形成される請求項１または２に記載の電池モジュール固定構造。
前記ノッチ部は、前記スペーサ部の表裏の各々に、前記電池モジュールの異なる対角に対となって形成される請求項３に記載の電池モジュール固定構造。
前記スペーサ部には、前記電池モジュールの筐体に形成される巻き締め部を収容する溝部が形成される請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池モジュール固定構造。
電池を筐体に収納した電池モジュールを複数固定するための電池モジュール固定方法であって、
前記複数の電池モジュールの側面が接する固定板から延長し、前記電池モジュールの厚さに対応する間隔を有して複数並ぶとともに、前記電池モジュールに形成される穴部に係合可能なノッチ部が形成されたスペーサ部の間に、電池モジュールを挿入して前記穴部にノッチ部を係合してなり、前記穴部は、前記電池モジュールを厚さ方向に貫通してボルトが挿通可能な貫通孔である電池モジュール固定方法。