JP5525668B2

JP5525668B2 - 電池ケースの製造方法及びその方法に用いる電池ケースの製造装置

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Publication number: JP5525668B2
Application number: JP2010089985A
Authority: JP
Inventors: 順司影山
Original assignee: 三習工業株式会社
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-04-09
Also published as: KR20110113563A; JP2011222283A; US20110250492A1; KR101824737B1; CN102237502A

Description

本発明は、主にハイブリッド車や電気自動車に用いる電池ケースの製造方法及びその方法に用いる電池ケースの製造装置に係り、より詳しくは、インパクトプレスの方法により電池ケースを製造する電池ケースの製造方法及びその方法に用いる電池ケースの製造装置に関する。

近年、ハイブリッド車や電気自動車に用いる電池として、リチウムイオン電池が採用されているが、このリチウムイオン電池の電池ケースとしては、平面視野を略長方形状とした箱型の有底の容器が用いられており、更に、この電池ケースの製造に際しては、インパクトプレスの方法が採用されることがある。

ここで、前記インパクトプレスの方法により電池ケースを製造する方法について図面を参照して説明すると、図１０はインパクトプレスの方法で電池ケースを製造する過程を示した斜視図であり、また、図１１はインパクトプレスによって電池ケースが製造されていく状態を示した断面図である。

そして、図において、インパクトプレスの方法で電池ケースを製造する場合には、キャビティー３２が形成されたダイ３１と、このダイ３１における前記キャビティー３２内に装填されるスラグ３３と、前記ダイ３１に対して下降させることで、先端部分が前記キャビティー３２内に挿入されるパンチ３４とが用いられる。

そして、まず、電池ケースの素材となるアルミ等の金属の塊であるスラグ３３を前記キャビティー３２内に充填する。

そして、その状態で、パンチ３４を下降させて、パンチ３４の先端部分を前記キャビティー３２内に挿入して、それにより、前記スラグ３３を衝撃的に押圧する。

そうすると、図１１に示すように、キャビティー３２内のスラグ３３は、パンチ３４の外周に沿うようにして塑性的に上方に変形して、これにより電池ケースが製造される。

従って、このインパクトプレスの方法により電池ケースを製造した場合には、例えば深絞りプレス等により製造した場合と比較して、金型が少なくて済み、また材料ロスも少ないという利点がある。

特開２０００−１７６５８８号公報特開２０００−１９７９１３号公報

ところで、ハイブリッド車や電気自動車では、多数の電池を集合させて電池ユニットを構成している。例えば、ハイブリッド車では約４０〜５０個、電気自動車では約３００個の電池を用いている。

そして、このとき、電池をユニット化するに際しては、多数の電池を積み上げて行くために、電池ケースには強度が求められている。

しかしながら、従来から提供されている電池ケースでは、側壁の肉厚が均一であるために、十分な強度を得ることができず、多数個の電池を積み上げた場合には、変形等による製品劣化や性能劣化のおそれが十分考えられる。

また、ハイブリッド車や電気自動車における電池では、走行時に大電流の充放電が頻繁に発生して、それにより熱が発生するが、このとき、前述したように、ハイブリッド車や電気自動車における電池では、多数の電池を積み上げて電池をユニット化して使用するため、特に、製品劣化や性能劣化を防止するためにも放熱は重要である。

しかしながら、従来の電池ケースでは、このような放熱性能を高める方法は特に採用されておらず、そのために、十分な放熱を行うことができない場合も考えられた。

そこで、本発明は、十分な強度を得ることができるとともに、多数個を積み上げてユニット化した場合でも十分な放熱を可能とした電池ケースを得ることを課題としている。

本発明の電池ケースの製造方法は、
有底の箱型形状としたケース本体と、該ケース本体における少なくとも四隅部分又は四隅部分以外の部分の外側に、ケース本体の高さ方向に亘って形成したリブと、を具備した、電池構成部品を収容する電池ケースを製造する方法であって、
キャビティーを有するダイと、該ダイに対して相対移動可能に配置されて、下降することで前記キャビティー内に先端部分を挿入可能としたパンチとを用いて、前記キャビティー内に電池ケース材料としてのスラグを充填し、前記パンチを下降させることで、前記キャビティーに前記パンチの先端部分を挿入して、前記スラグを衝撃的に押圧して、それによって前記スラグを塑性的に変形させて、所望する形状の電池ケースを製造する電池ケースの製造方法において、
前記キャビティーとして、少なくとも四隅部分又は四隅部分以外の部分の一部を、キャビティーの外周側に膨らませて拡大部を形成したものを用いた、ことを特徴としている。

また、前記電池ケースの製造方法に用いる本発明の電池ケースの製造装置は、キャビティーを有するダイと、該ダイに対して相対移動可能に配置されて、下降することで前記キャビティー内に先端部分を挿入可能としたパンチを具備して、前記キャビティー内に材料としてのスラグを充填し、前記パンチを下降させることで、前記キャビティー内に前記パンチの先端部分を挿入して、前記スラグを衝撃的に押圧して、それによって前記スラグを塑性的に変形させて、所望する形状の電池ケースを製造する電池ケースの製造装置において、
前記キャビティーは、スラグを充填するキャビティー本体と、該キャビティー本体の少なくとも四隅部分又は四隅部分以外の部分の一部を、キャビティーの外周側に膨らませて形成した拡大部と、を有することを特徴としている。

本発明により製造される電池ケースは、ケース本体の少なくとも四隅部分又は四隅部分以外の部分の外側に、ケース本体の高さ方向に亘って形成したリブを具備している。

そのために、このリブの存在により、ケース全体の強度を高めることができ、多数個を積み上げた場合でも製品劣化や性能劣化を招くことを防止できる。

また、リブを有しているために、多数個を積み上げた場合には、隣り合う電池とはリブどうしで接触し、リブの部分以外の個所に空間が形成されるので、この空間部分を介して電池内部の熱を逃がすことができ、放熱性能に優れて製品劣化や性能劣化を防止できる電池を得ることができる。

本発明の電池ケースの製造方法の実施例により製造される電池ケースを示す斜視図である。本発明の電池ケースの製造方法の実施例により製造される電池ケースの平面図である。本発明の電池ケースの製造方法の実施例により製造される電池ケースの他の構成の平面図である。本発明の電池ケースの製造方法の実施例により製造される電池ケースの他の構成の平面図である。本発明の電池ケースの製造方法の実施例により製造される電池ケースの作用を説明するための図である。本発明の電池ケースの製造方法の実施例により製造される電池ケースの他の構成の作用を説明するための図である。本発明の電池ケースの製造方法の実施例により製造される電池ケースの他の構成の作用を説明するための図である。本発明の電池ケースの製造方法の実施例に用いられるダイを説明するための図である。本発明の電池ケースの製造方法の実施例を説明するための図である。従来の電池ケースの製造方法を説明するための図である。従来の電池ケースの製造方法を説明するための図である。

本発明の電池ケースの製造方法で製造する電池ケースでは、有底の箱型形状としたケース本体を有しており、このケース本体の少なくとも四隅部分、又はケース本体の少なくとも四隅部分以外の部分の外側には、ケース本体の高さ方向の全域に亘って、リブが形成されている。

そして、このように構成される電池ケースは、キャビティーを有するダイと、このダイに対して相対移動可能に配置されて、下降することで前記キャビティー内に先端部分を挿入可能としたパンチを用いて、製造される。

即ち、本発明の電池ケースの製造方法では、前記キャビティー内に、電池ケースの材料としてのスラグを充填し、前記パンチを下降させ、前記キャビティー内に前記パンチの先端部分を挿入して、それにより、前記スラグを衝撃的に押圧して、前記スラグを塑性的に変形させて電池ケースを製造する方法において、前記キャビティーとして、少なくとも四隅部分又は四隅部分以外の部分の一部を、キャビティーの外周側に膨らませて拡大部を形成したものを用いている。

また、この方法を採用して前述の電池ケースを製造するための本発明の電池ケースの製造装置は、キャビティーを有するダイと、該ダイに対して相対移動可能に配置されて、下降することで前記キャビティー内に先端部分を挿入可能としたパンチを具備し、前記キャビティー内に材料としてのスラグを充填し、前記パンチを下降させることで、前記キャビティー内に前記パンチの先端部分を挿入して、前記スラグを衝撃的に押圧して、それによって、前記スラグを塑性的に変形させて電池ケースを製造する装置において、前記キャビティーは、スラグを充填するキャビティー本体と、該キャビティー本体の少なくとも四隅部分又は四隅部分以外の部分の一部を、キャビティーの外周側に膨らませて形成した拡大部と、を有している。

本発明の電池ケースの製造方法の実施例により製造される電池ケースについて図面を参照して説明すると、図１は、前記電池ケース１の斜視図であり、また図２は、前記電池ケースの平面図である。

そして、本実施例の電池ケースの製造方法の実施例により製造される電池ケース１は、ハイブリッド車や電気自動車の電源として用いられるリチウムイオンを収納する電池ケースとしており、ケース本体と、このケース本体の外周側に形成したリブとを備えている。

即ち、図において２がケース本体であり、前記ケース本体２は、平面視野、側面視野、正面視野及び背面視野を長方形状とした、有底で上部を開口とした箱型形状としており、その内部にリチウムイオン電池等の電極等、電池構成部品が収容されることとしている。

そして、このケース本体２は、図１に示されるように、その四隅部分と、平面視野で長手方向を形成する一対の側壁におけるそれぞれの長手方向にみたほぼ中央部分に、高さ方向の全域に亘って、平面視野で円弧状に肉厚を増やして、リブ３を形成している。

そのため、本実施例の電池ケースの製造方法の実施例により製造される電池ケース１では、リブ３の存在によって強度を高めることができ、これを積み重ねた場合でも、製品劣化や性能劣化を招くことを防止できるとともに、リブ３の存在によって放熱性能を高め、これによっても製品劣化や性能劣化を招くことを防止することが可能である。

ここで、図５は、前記電池ケース１の作用を説明するための図であり、図５は、前記電池ケース１を用いたリチウムイオン電池４を多数個積み重ねて電池のユニット５を構成した状態を示しており、図において、各電池ケース１はそれぞれ、隣り合う電池ケースとリブ３の部分によって接触しているため、各電池ケース１のリブ３の部分以外の部分において、隣り合う電池ケース１間には、空間６が形成されている。

そのため、この空間６の存在により、各電池４内に発生した熱を容易に放出することができ、従って、放熱性能の高い電池を得ることが可能である。

即ち、リブ３が存在しない場合において、多数個の電池４を積み重ねて電池のユニット５を構成したときは、互いの電池４はそれぞれの側壁で密着してしまうために、隣り合う電池ケースと密着している側壁部分からは放熱することができず、従って、電池ケース内部の熱を放出する部分は少なくなってしまい、放熱性能が悪くなってしまう。

しかしながら、本実施例の電池ケースの製造方法の実施例により製造される電池ケース１では、リブ３を備えており、多数個の電池４を積み重ねて電池ユニット５を構成した状態では、リブ３の部分によって隣り合う電池ケースと接触し、各電池ケース１のリブ３の部分以外の部分においては、隣り合う電池ケース間には空間６が形成され、この空間６内へ熱を放出することができるために、放熱性能の高い電池を得ることが可能である。

なお、前述の説明では、ケース本体２の四隅部分と、平面視野で長手方向を形成する側壁の長手方向にみたほぼ中央部分にリブ３を形成した構成を説明したが、必ずしもこの形態にする必要はなく、ケース本体２の任意の個所に１又は複数のリブを形成すればよい。

例えば図３は、リブ３を、ケース本体２の四隅部分と、平面視野で長手方向を形成する一対の側壁のそれぞれの３箇所に形成した構成を示しており、かかる場合でも、図６に示すように、多数個を積み重ねて電池ユニット５を構成した状態には、互いの電池ケース１間に空間６を形成することができ、放熱性能を高めることが可能である。

また、図４は、ケース本体２の四隅部分のみにリブ３を形成した場合を示しており、かかる場合でも、図７に示すように、多数個を積み重ねて電池ユニット５を構成した状態には、互いの電池ケース１間に空間６を形成することができ、放熱性能を高めることが可能である。なお、図５、６、７においては、理解を容易にするために、空間６の部分を斜線で示している。

次に、このように構成される電池ケース１を製造するための製造装置の実施例について図面を参照して説明すると、図８は本実施例の電池ケースの製造装置１１を説明するための構成図であり、本実施例の電池ケースの製造装置１１は、前述の従来の製造装置と同様に、ダイと、パンチを有している。

即ち、図において１２がダイであり、本実施例において前記ダイ１２は、一般的にインパクトプレスに用いられるダイと同様に、直方体又は立方体形状とされており、平面側にはキャビティー１３が形成されており、このキャビティー１３内に素材としてのスラグが充填される。なおダイ１２の外形状は、特に限定されず、円柱形状でもよい。

次に、図において１４はパンチであり、本実施例において前記パンチ１４もまた、従来のパンチと同様に、前記ダイ１２に対して上下方向に移動自在とされており、前記キャビティー１３の内径よりもわずかに小さい寸法とした外径を有しており、下降することで、その先端部分が前記キャビティー１３内に挿入されることとしている。

ここで、前記キャビティー１３について詳細に説明すると、図９は前記ダイ１２の平面図であり、図において、本実施例において前記キャビティー１３は、キャビティー本体１６と、このキャビティー本体１６の四隅部分と、キャビティー本体１６の長手方向を構成する一対の側壁部分のそれぞれの、長手方向に見た中央部分に形成した拡大部１７とを有している。

即ち、図において１６がキャビティー本体であり、本実施例において前記キャビティー本体１６は、前記ダイ１２を、上面から所定深さ削って形成されており、前述したように、前記パンチ１４の外形寸法よりも、わずかに広い内形寸法とし、これにより、その内部に前記パンチ１４の先端部分が挿入可能としている。

そして、本実施例においてこのキャビティー本体１６の四隅部分は、深さ方向の全域に亘って、キャビティー本体１６の外側に向けて円弧状に膨らませており、これにより、キャビティー本体１６の四隅部分に拡大部１７を形成している。

また、キャビティー本体１６の長手方向を形成する側壁のそれぞれにも同じように、キャビティー本体１６の深さ方向の全域に亘って、キャビティー本体１６の外側に向けて円弧状に膨らませて、一対個の拡大部１７を形成している。そして、この一対個の拡大部１７は、キャビティー本体１６の長手方向を形成する側壁における、長手方向に向いた中央部分に形成している。

そのために、このように構成される電池ケースの製造装置１１を用いて、インパクトプレスの方法で電池ケース１を製造した場合には、図１に示されるような、ケース本体２の四隅部分、及び、平面視野でケース本体の長手方向を形成する側壁の長手方向にみたほぼ中央部分に、高さ方向の全域に亘って、平面視野で円弧状に肉厚を増やしたリブ３を備え、強度が高いとともに、放熱性能が高い電池ケース１を得ることが可能である。

なお、拡大部１７は、必ずしも、キャビティー本体１６の四隅部分と、キャビティー本体１６の長手方向を形成する一対の側壁のそれぞれにおける長手方向に向いた中央部分に形成する必要はなく、製造する電池ケースのどの箇所にリブを形成するかに応じて、キャビティー本体１６の任意の箇所に形成すればよい。従って、図３に示すような電池ケースを製造するときには、キャビティー本体１６の四隅部分と、キャビティー本体１６の長手方向を形成する一対の側壁のそれぞれにおける長手方向に向いた３箇所に拡大部１７を形成したキャビティー１３を備えたダイ１２を用い、図４に示すような電池ケースを製造するときには、キャビティー本体１６の四隅部分のみに拡大部１７を形成したキャビティー１３を備えたダイ１２を用いる。

次に、このように構成される電池ケースの製造装置１１を用いて電池ケース１を製造する方法を説明すると、図８において１５は、電池ケース１の素材となるスラグであり、アルミ等の金属を用いている。

そして、本実施例の電池ケースの製造方法では、まず、図８において、前記スラグ１５を、前記キャビティー１３のキャビティー本体１６内に充填する。

そして、次に、この状態で前記パンチ１４を下降させ、それにより、前記キャビティー本体１６内に前記パンチ１４の先端部分を挿入し、パンチ１４の先端部分によって、前記スラグ１５を衝撃的に押圧する。

そうすると、パンチ１４による衝撃的な押圧により、スラグ１５は、前述の図１１に示した場合と同様に、パンチ１５の外周に沿って上方に塑性的に変形していき、それによって、箱型の電池ケース１に変形していく。

そしてこのとき、本実施例の電池ケースの製造装置では、ダイ１２に形成されたキャビティー１３を、キャビティー本体１６と、このキャビティー本体１６の四隅部分とキャビティー本体１６の長手方向を形成する一対の側壁のそれぞれに、キャビティー本体１６の深さ方向の全域に亘って、キャビティー本体１６の外側に向けて円弧状に膨らませて形成した拡大部１７で構成しているため、スラグ１５がパンチ１４の衝撃的な押圧により上方に塑性的に変形して箱型の電池ケース１に変形していく過程において、電池ケース１の四隅部分と、平面視野で電池ケース１の長手方向を形成する一対の側壁のそれぞれにおける長手方向にみたほぼ中央部分に、高さ方向の全域に亘って、平面視野で円弧状に肉厚を増やしたリブ３を備えることが可能である。

従って、本実施例の方法により、少ない金型で、また材料ロスも少なく電池ケースを製造することができるとともに、その製造された電池ケースは、その四隅部分、及び、平面視野で電池ケースの長手方向を形成する側壁の長手方向にみたほぼ中央部分に、高さ方向の全域に亘って、平面視野で円弧状に肉厚を増やしたリブを備えることが可能である。

本発明によれば、少なくとも四隅部分又は四隅部分以外の部分の外側にリブを備えて、これにより、強度及び放熱性能の高い電池ケースを得ることができるので、電池ケースの全般に適用可能である。

１電池ケース
２ケース本体
３リブ
４電池
５電池ユニット
６積み重ねた電池間に形成された空間
１１電池ケースの製造装置
１２ダイ
１３キャビティー
１４パンチ
１５スラグ
１６キャビティー本体
１７キャビティーの拡大部

Claims

有底の箱型形状としたケース本体（２）と、該ケース本体（２）における少なくとも四隅部分又は四隅部分以外の部分の外側に、ケース本体（２）の高さ方向に亘って形成したリブ（３）と、を具備した、電池構成部品を収容する電池ケース（１）を製造する方法であって、
キャビティー（１３）を有するダイ（１２）と、該ダイ（１２）に対して相対移動可能に配置されて、下降することで前記キャビティー（１３）内に先端部分を挿入可能としたパンチ（１４）とを用いて、
前記キャビティー（１３）内に材料としてのスラグ（１５）を充填し、前記パンチ（１４）を下降させることで、前記キャビティー（１３）内に前記パンチ（１４）の先端部分を挿入して、前記スラグ（１５）を衝撃的に押圧して、それによって前記スラグ（１５）を塑性的に変形させて電池ケース（１）を製造する方法において、
前記キャビティー（１３）として、少なくとも四隅部分又は四隅部分以外の部分の一部を、キャビティー（１３）の外周側に膨らませて拡大部（１７）を形成したものを用いた、ことを特徴とする電池ケースの製造方法。
請求項１に記載の電池ケースの製造方法に用いる電池ケースの製造装置であって、
キャビティー（１３）を有するダイ（１２）と、該ダイ（１２）に対して相対移動可能に配置されて、下降することで前記キャビティー（１３）内に先端部分を挿入可能としたパンチ（１４）を具備して、
前記キャビティー（１３）内に材料としてのスラグ（１５）を充填し、前記パンチ（１４）を下降させることで、前記キャビティー（１３）内に前記パンチ（１４）の先端部分を挿入して、前記スラグ（１５）を衝撃的に押圧して、それによって、前記スラグ（１５）を塑性的に変形させて電池ケース（１）を製造可能にする電池ケースの製造装置において、
前記キャビティー（１３）は、スラグ（１５）を充填するキャビティー本体（１６）と、該キャビティー本体（１６）の少なくとも四隅部分又は四隅部分以外の部分の一部を、キャビティー（１３）の外周側に膨らませて形成した拡大部（１７）と、を有することを特徴とする電池ケースの製造装置。