JP5428489B2 - Battery pack - Google Patents
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Description
この発明は、一般的には、バッテリパックに関し、より特定的には、走行用の電源として車両に搭載されるバッテリパックに関する。 The present invention generally relates to battery packs, and more specifically to a battery pack mounted on a vehicle as a power source for traveling.
従来のバッテリパックに関して、たとえば、特開2008−53019号公報には、小型化もしくは軽量化を図ることを目的とした蓄電モジュールが開示されている(特許文献1)。特許文献1に開示された蓄電モジュールとしての電池モジュールは、複数の電池セル(リチウムイオン電池)が積層されてなる積層体と、積層体の両端に配置されるエンドプレートと、エンドプレート同士を締結する拘束バンドとを有する。 Regarding a conventional battery pack, for example, Japanese Patent Laying-Open No. 2008-53019 discloses a power storage module aimed at reducing the size or weight (Patent Document 1). A battery module as a power storage module disclosed in Patent Document 1 is a laminate in which a plurality of battery cells (lithium ion batteries) are laminated, an end plate disposed at both ends of the laminate, and the end plates are fastened together. A restraining band.
また、特開平9−120808号公報には、軽量で高生産性を有するとともに、結束強度を安定強化し、使用中の単電池の変形を防止して、性能低下の抑制を図ることを目的とした積層密閉形のアルカリ蓄電池が開示されている(特許文献2)。 Japanese Patent Laid-Open No. 9-120808 aims to suppress the deterioration of the performance by reducing the performance of the unit cell in use while stably strengthening the binding strength while being lightweight and having high productivity. A laminated sealed alkaline storage battery is disclosed (Patent Document 2).
上述の特許文献1に開示された電池モジュールにおいては、複数の電池セルを一体に拘束するための拘束バンドが、リベットやボルト等によりエンドプレートの側壁に固定されている。しかしながら、拘束バンドが何らかの理由でエンドプレートから外れた場合、エンドプレートによる電池拘束面の圧力分布が変化し、局部的な荷重抜けが生じる。この場合、電池内部で、リチウム(Li)析出や、内部短絡、ガス発生などの、意図しない劣化が起こり、電池モジュールの信頼性が低下するおそれがある。 In the battery module disclosed in Patent Document 1 described above, a restraining band for restraining a plurality of battery cells integrally is fixed to the side wall of the end plate by rivets, bolts, or the like. However, when the restraint band comes off from the end plate for some reason, the pressure distribution on the battery restraint surface by the end plate changes and local load loss occurs. In this case, unintended deterioration such as lithium (Li) precipitation, internal short circuit, and gas generation occurs inside the battery, and the reliability of the battery module may be reduced.
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、高い信頼性を備えるバッテリパックを提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problem and to provide a battery pack having high reliability.
この発明に従ったバッテリパックは、積層される複数のバッテリセルと、一対のエンドプレートと、拘束バンドと、バンド保持部材とを備える。一対のエンドプレートは、複数のバッテリセルの両端に配置される。拘束バンドは、一対のエンドプレートを挟持することによって、バッテリセルにその積層方向の締め付け力を作用させる。拘束バンドは、エンドプレートに固定される。バンド保持部材は、拘束バンドを、一対のエンドプレートを挟持した状態に保持するように設けられる。 The battery pack according to the present invention includes a plurality of stacked battery cells, a pair of end plates, a restraining band, and a band holding member. The pair of end plates are disposed at both ends of the plurality of battery cells. The restraining band causes a clamping force in the stacking direction to act on the battery cell by sandwiching the pair of end plates. The restraining band is fixed to the end plate. The band holding member is provided so as to hold the restraining band in a state where the pair of end plates are sandwiched.
このように構成されたバッテリパックによれば、仮にエンドプレートと拘束バンドとの固定が解かれることがあっても、バンド保持部材によって、拘束バンドを一対のエンドプレートを挟持した状態に保持する。これにより、バッテリセルに締め付け力を作用させた状態を維持し、各バッテリセルの拘束面に負荷する圧力分布の変化を防ぐことができる。結果、バッテリパックの信頼性を向上させることができる。 According to the battery pack configured as described above, even if the end plate and the restraint band are unfixed, the restraint band is held in a state of sandwiching the pair of end plates by the band holding member. Accordingly, it is possible to maintain a state in which the tightening force is applied to the battery cell and to prevent a change in the pressure distribution applied to the constraining surface of each battery cell. As a result, the reliability of the battery pack can be improved.
また好ましくは、拘束バンドは、一対のエンドプレートを挟持した状態において、バッテリセルの積層方向に延伸する延伸部と、延伸部の両端から一方向に折れ曲がり、延伸部に引っ張り力が作用するように一対のエンドプレートにそれぞれ係止される第1折れ曲がり部および第2折れ曲がり部とを有する。バンド保持部材は、延伸部の周囲を取り囲むように設けられる。 Preferably, the restraint band is bent in one direction from both ends of the extending portion and the extending portion extending in the stacking direction of the battery cells in a state where the pair of end plates are sandwiched, and a tensile force acts on the extending portion. It has the 1st bending part and the 2nd bending part which are each latched by a pair of end plates. The band holding member is provided so as to surround the periphery of the extending portion.
このように構成されたバッテリパックによれば、バンド保持部材を、拘束バンドの位置ずれを所定の範囲内に収めるガイド部材として機能させる。これにより、第1折れ曲がり部および第2折れ曲がり部をそれぞれ一対のエンドプレートに係止された状態に保持することができる。 According to the battery pack configured as described above, the band holding member functions as a guide member that keeps the positional deviation of the restraining band within a predetermined range. Thereby, a 1st bending part and a 2nd bending part can be hold | maintained in the state latched by a pair of end plate, respectively.
また好ましくは、拘束バンドは、一対のエンドプレートを挟持した状態において、バッテリセルの積層方向に延伸する延伸部と、延伸部の両端から一方向に折れ曲がり、延伸部に引っ張り力が作用するように一対のエンドプレートにそれぞれ係止される第1折れ曲がり部および第2折れ曲がり部とを有する。バンド保持部材は、延伸部を、第1折れ曲がり部および第2折れ曲がり部の折れ曲がり方向に押圧するように設けられる。 Preferably, the restraint band is bent in one direction from both ends of the extending portion and the extending portion extending in the stacking direction of the battery cells in a state where the pair of end plates are sandwiched, and a tensile force acts on the extending portion. It has the 1st bending part and the 2nd bending part which are each latched by a pair of end plates. The band holding member is provided so as to press the extending portion in the bending direction of the first bent portion and the second bent portion.
このように構成されたバッテリパックによれば、バンド保持部材を、拘束バンドの位置ずれを防ぐストッパとして機能させる。これにより、第1折れ曲がり部および第2折れ曲がり部をそれぞれ一対のエンドプレートに係止された状態に保持することができる。 According to the battery pack configured as described above, the band holding member functions as a stopper that prevents the displacement of the restraining band. Thereby, a 1st bending part and a 2nd bending part can be hold | maintained in the state latched by a pair of end plate, respectively.
以上に説明したように、この発明に従えば、高い信頼性を備えるバッテリパックを提供することができる。 As described above, according to the present invention, a battery pack having high reliability can be provided.
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to below, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals.
図1は、この発明の実施の形態におけるバッテリパックを模式的に表わす斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
図1を参照して、バッテリパック10は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能なバッテリ(2次電池)から電力供給されるモータとを動力源とするハイブリッド自動車に搭載されている。バッテリパック10は、車両上の適当な場所に設置され、たとえば車両室内(シート下やコンソールボックス内など)やラゲージルームに設置されている。
Referring to FIG. 1, a
バッテリパック10は、複数のバッテリセル21を有する。各バッテリセル21は、リチウムイオン電池からなる。
The
複数のバッテリセル21は、矢印101に示す一方向(以下、バッテリセル21の積層方向という)に積層されている。バッテリセル21は、略直方体形状の薄板形状を有する。バッテリセル21は、拘束面21aを有する。拘束面21aは、バッテリセル21の外観をなす複数の側面のうちで最も大きい面積を有する。拘束面21aは、平面形状を有する。複数のバッテリセル21は、積層方向に隣り合うバッテリセル21間で拘束面21a同士が向い合わせとなるように積層されている。
The plurality of
積層された複数のバッテリセル21によって、バッテリモジュール20が構成されている。バッテリモジュール20の外観は、略直方体形状を有し、平面的に見た場合に、バッテリモジュール20の長辺が延びる方向とバッテリセル21の積層方向とが、一致する。
A
バッテリセル21は、正極端子23pおよび負極端子23qを有する。複数のバッテリセル21は、積層方向に隣り合うバッテリセル21間で正極端子23pと負極端子23qとが並ぶように積層されている。互いに隣り合うバッテリセル21間で正極端子23pと負極端子23qとが、図示しないバスバーにより接続されている。このような構成により、複数のバッテリセル21は、互いに電気的に直列に接続されている。
The
各バッテリセル21は、積層方向に隣り合うバッテリセル21間に冷却風を流通させるための隙間を設けるため、樹脂製のバッテリホルダ26によって覆われている。
Each
バッテリパック10は、エンドプレート30mおよびエンドプレート30n(以下、特に区別しない場合には、エンドプレート30という)をさらに有する。エンドプレート30は、ポリプロピレンやポリプロピレンの重合体等の樹脂材料から形成されている。
The
エンドプレート30mおよびエンドプレート30nは、それぞれ、積層された複数のバッテリセル21の両端、言い換えれば、バッテリセル21の積層方向におけるバッテリモジュール20の両端に配置されている。
The
エンドプレート30は、頂面31および側面32を有する。頂面31は、バッテリモジュール20を平面的に見た場合に上側に面する。側面32は、バッテリセル21の積層方向に面する。側面32は、頂面31に対して、頂面31から直角に折れ曲がった位置に連設されている。
The
バッテリパック10は、上側拘束バンド41sおよび下側拘束バンド41t(以下、特に区別しない場合は、拘束バンド41という)をさらに有する。上側拘束バンド41sおよび下側拘束バンド41tは、バッテリモジュール20の対向する側面(上側面、下側面)上にそれぞれ設けられている。拘束バンド41は、金属から形成されており、たとえば鋼板から形成されている。
The
拘束バンド41は、複数のバッテリセル21にその積層方向の締め付け力を作用させるようにエンドプレート30mおよびエンドプレート30nを挟持している。拘束バンド41の両端は、それぞれ、エンドプレート30mおよびエンドプレート30nに係止されており、その状態で、複数のバッテリセル21をその積層方向において一体に拘束している。拘束バンド41によるバッテリセル21の拘束状態により、バッテリセル21の拘束面21aには均一な面圧が作用している。拘束バンド41の両端は、それぞれ、エンドプレート30mおよびエンドプレート30nに固定されている。
The
拘束バンド41のより具体的な形状について説明すると、拘束バンド41は、延伸部42と、第1折れ曲がり部としての折れ曲がり部43mおよび第2折れ曲がり部としての折れ曲がり部43n(以下、特に区別しない場合は、折れ曲がり部43という)とを有する。
The more specific shape of the
延伸部42は、バッテリセル21の積層方向に延伸する。延伸部42は、バッテリモジュール20の側面上で直線状に延伸して形成されている。
The extending
折れ曲がり部43は、延伸部42から直角に折れ曲がり、エンドプレート30の側面32上に配置されている。折れ曲がり部43mがエンドプレート30mの側面32に係止され、折れ曲がり部43nがエンドプレート30nの側面32に係止されている。この状態で、延伸部42にはバッテリセル21の積層方向に沿った引っ張り力が作用する。本実施の形態では、固定部材としてのリベット46を用いて、折れ曲がり部43がエンドプレート30に固定されている。
The
なお、エンドプレート30に対する拘束バンド41の固定に、リベット46に替えてボルトが用いられてもよい。
A bolt may be used instead of the
図2は、図1中の2点鎖線IIで囲まれた範囲のバッテリパックの構造を示す側面図である。図2を参照して、本実施の形態におけるバッテリパック10は、上側拘束バンド41sを、エンドプレート30mおよびエンドプレート30nを挟持した状態に保持するためのガイド部材51をさらに有する。
FIG. 2 is a side view showing the structure of the battery pack in a range surrounded by a two-dot chain line II in FIG. Referring to FIG. 2,
ガイド部材51は、延伸部42の周囲を取り囲むように頂面31上に設けられている。ガイド部材51は、エンドプレート30に固定されている。ガイド部材51は、エンドプレート30を挟持する上側拘束バンド41sの抜け方向(図2中の矢印106および矢印107に示す方向)の移動を制限するように設けられている。矢印106に示す方向においてガイド部材51と上側拘束バンド41sとの引っ掛かり代を確保するため、ガイド部材51と上側拘束バンド41s(延伸部42)との間の隙間の長さAよりも、ガイド部材51と上側拘束バンド41sとの引っ掛かり長さBの方が大きく設定されている(A<B)。
The
図3は、図1中の2点鎖線IIIで囲まれた範囲のバッテリパックの構造を示す側面図である。図3を参照して、本実施の形態におけるバッテリパック10は、下側拘束バンド41tを、エンドプレート30mおよびエンドプレート30nを挟持した状態に保持するためのストッパ部材52をさらに有する。
FIG. 3 is a side view showing the structure of the battery pack in a range surrounded by a two-dot chain line III in FIG. Referring to FIG. 3,
ストッパ部材52は、下側拘束バンド41tの延伸部42を、折れ曲がり部43の折れ曲がり方向(図3中の矢印108に示す方向)、すなわちエンドプレート30に向けて押圧するように設けられている。言い換えれば、ストッパ部材52は、延伸部42がストッパ部材52とエンドプレート30との間に挟持されるように設けられている。
The
図2および図3を参照して、拘束バンド41をエンドプレート30に固定するためのリベット46が破損したり、エンドプレート30から脱落したりする場合を想定する。このような場合であっても、本実施の形態におけるバッテリパック10においては、上側拘束バンド41sの位置ずれがガイド部材51によって制限されるため、上側拘束バンド41sを、エンドプレート30mおよびエンドプレート30nを挟持した状態に保持することができる。また、ストッパ部材52によって、下側拘束バンド41tの位置ずれを防ぐことができるため、下側拘束バンド41tを、エンドプレート30mおよびエンドプレート30nを挟持した状態に保持することができる。
With reference to FIGS. 2 and 3, it is assumed that the
以上に説明した、この発明の実施の形態におけるバッテリパックの構造についてまとめて説明すると、バッテリパック10は、積層される複数のバッテリセル21と、一対のエンドプレート30(30m,30n)と、拘束バンド41(上側拘束バンド41s,下側拘束バンド41t)と、バンド保持部材としてのガイド部材51およびストッパ部材52とを有する。一対のエンドプレート30(30m,30n)は、複数のバッテリセル21の両端に配置される。拘束バンド41(上側拘束バンド41s,下側拘束バンド41t)は、一対のエンドプレート30(30m,30n)を挟持することによって、バッテリセル21にその積層方向の締め付け力を作用させる。拘束バンド41(上側拘束バンド41s,下側拘束バンド41t)は、エンドプレート30(30m,30n)に固定される。ガイド部材51およびストッパ部材52は、拘束バンド41(上側拘束バンド41s,下側拘束バンド41t)を、一対のエンドプレート30(30m,30n)を挟持した状態に保持するように設けられる。
The structure of the battery pack according to the embodiment of the present invention described above will be described together. The
このように構成された、この発明の実施の形態におけるバッテリパック10によれば、万が一、リベット46が破損したり、エンドプレート30から脱落したりすることがあっても、拘束バンド41によるバッテリモジュール20の締め付け状態を維持することができる。これにより、バッテリセル21の拘束面21aに作用させる圧力分布の変化を抑制し、バッテリパック10の劣化を防ぐことができる。
According to the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
この発明は、主に、バッテリから電力供給されるモータを動力源として備える車両に利用される。 The present invention is mainly used for a vehicle provided with a motor powered by a battery as a power source.
10 バッテリパック、21 バッテリセル、30,30m,30n エンドプレート、41 拘束バンド、41s 上側拘束バンド、41t 下側拘束バンド、42 延伸部、43,43m,43n 折れ曲がり部、51 ガイド部材、52 ストッパ部材。 10 battery pack, 21 battery cell, 30, 30m, 30n end plate, 41 restraint band, 41s upper restraint band, 41t lower restraint band, 42 extending part, 43, 43m, 43n bent part, 51 guide member, 52 stopper member .
Claims (2)
複数の前記バッテリセルの両端に配置される一対のエンドプレートと、
一対の前記エンドプレートを挟持することによって、前記バッテリセルにその積層方向の締め付け力を作用させ、前記エンドプレートに固定される拘束バンドと、
前記拘束バンドを、一対の前記エンドプレートを挟持した状態に保持するバンド保持部材とを備え、
前記バッテリモジュールは、正極端子および負極端子が延出する上側面と、前記上側面の反対側に配置される下側面とを有する略直方体形状を有し、
前記拘束バンドとして、前記上側面上に設けられる上側拘束バンドと、前記下側面上に設けられる下側拘束バンドとが設けられ、
前記上側拘束バンドは、一対の前記エンドプレートを挟持した状態において、前記バッテリセルの積層方向に延伸し、前記エンドプレートの頂面上を通る延伸部と、前記延伸部の両端から一方向に折れ曲がり、前記延伸部に引っ張り力が作用するように前記一対のエンドプレートにそれぞれ係止される第1折れ曲がり部および第2折れ曲がり部とを有し、
前記バンド保持部材は、前記延伸部の周囲に隙間を設けて前記エンドプレートの頂面に固定され、
鉛直方向における前記バンド保持部材と、前記バンド保持部材と対向する前記延伸部の頂面との間の隙間の長さよりも、鉛直方向における前記延伸部の頂面と前記エンドプレートの頂面との間の距離の方が大きい、バッテリパック。 A battery module composed of a plurality of stacked battery cells, in which cooling air is circulated in a horizontal direction between the adjacent battery cells;
A pair of end plates disposed at both ends of the plurality of battery cells;
A clamping band fixed to the end plate by clamping a pair of the end plates to cause a clamping force in the stacking direction to act on the battery cell;
A band holding member that holds the restraining band in a state of sandwiching the pair of end plates;
The battery module has a substantially rectangular parallelepiped shape having an upper side surface from which a positive electrode terminal and a negative electrode terminal extend, and a lower side surface disposed on the opposite side of the upper side surface,
As the restraint band, an upper restraint band provided on the upper side surface and a lower restraint band provided on the lower side surface are provided,
The upper restraint band extends in the stacking direction of the battery cells in a state where the pair of end plates are sandwiched, and is bent in one direction from both ends of the extending portion and the extending portion passing over the top surface of the end plate. A first bent portion and a second bent portion that are respectively locked to the pair of end plates so that a tensile force acts on the extending portion,
The band holding member is fixed to the top surface of the end plate by providing a gap around the extending portion,
Rather than the length of the gap between the band holding member in the vertical direction and the top surface of the extending portion facing the band holding member, the top surface of the extending portion and the top surface of the end plate in the vertical direction A battery pack with a larger distance between them .
前記バンド保持部材は、前記延伸部を、前記第1折れ曲がり部および前記第2折れ曲がり部の折れ曲がり方向に押圧するように設けられる、請求項1に記載のバッテリパック。 The lower restraining band is bent in one direction from both ends of the extending portion and the extending portion extending in the stacking direction of the battery cells in a state where the pair of end plates are sandwiched, and a tensile force acts on the extending portion. A first bent portion and a second bent portion that are respectively locked to the pair of end plates,
2. The battery pack according to claim 1, wherein the band holding member is provided so as to press the extending portion in a bending direction of the first bent portion and the second bent portion.
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