JP5816877B2 - 組電池モジュール用のスペーサおよびそれを用いた組電池モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、組電池モジュール用のスペーサおよびそれを用いた組電池モジュールに関する。より詳細には、本発明は、組電池モジュールを構成する各単電池の振動を抑制でき、かつ、例えば、組電池モジュールの製造の自動化が容易であり、組電池モジュールの製造効率を向上させることができる、組電池モジュール用のスペーサおよびそれを用いた組電池モジュールに関する。
低炭素社会かつ循環型社会に向けた取り組みの観点から、いわゆる使い捨ての一次電池の利用に代えて、適宜充放電可能な二次電池の利用の重要性が増している。
前記二次電池は、例えば、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ(PC)、電動アシスト自転車等の各種製品の電源として広く普及している。その他にも、近年では、前記二次電池は、ハイブリッド自動車、電気自動車、その他パワーツールと呼ばれる高出力製品への応用が期待され、一部ではすでに実用化されている。
ここで、特に高出力かつ高容量を要求する電源供給には、従来は大型電池と呼ばれるタイプの二次電池の利用および開発が検討されてきた。このような大型電池は、その要求性能に対して個別に対応できる。しかしながら、このような大型電池では、適用される製品に要求される出力性能や容量等に応じて、独自の設計および開発が必要である。このため、それに伴って、膨大な時間とコストがかる傾向があった。また、このような大型電池は、充放電時の放熱対策が課題とされ、電池全体の均質な放熱制御(温調制御)が一般に難しいと指摘されている。
一方、ノート型PC用電源に代表されるような比較的小型の電気製品に、従来から円筒形二次電池を利用した組電池モジュールが用いられている。円筒形二次電池を利用した従来の組電池モジュールとしては、例えば、特許文献1から4に開示されている電池パックがあげられる。
特開2000−277069号公報 特開2003−331803号公報 特開2001−297741号公報 特開2002−134177号公報
前述の円筒形二次電池は、18650型、26650型等の限られた規格で製造された汎用電池である。このような円筒形二次電池の汎用性を活かして、前述の高出力かつ高容量を要求する電源供給に、円筒形二次電池を利用した組電池モジュールの利用が検討されている。前述の円筒形二次電池は、前述の組電池モジュールへの利用を考慮して、より一層増産されるといわれている。このため、前述の円筒形二次電池の汎用性が拡大するといわれている。
ここで、前述の高出力かつ高容量を要求する車載用電源等の用途では、振動に対する耐久性が要求される。このような要求は、従来用途では重視されなかった。前記特許文献1から4に記載の電池パック(組電池モジュール)は、振動に対する耐久性が十分とは言えない。
また、前述の高出力かつ高容量を要求する車載用電源等に用いる組電池モジュールは、従来の用途と比較して、より多数の二次電池を組み合わせて製造される。このため、その製造において、例えば、自動化等による製造効率の向上が要求される。前記特許文献1から4に記載の電池パックは、製造の自動化による製造効率の向上が見込まれるものではない。
本発明は、上記問題を解決するものである。その目的は、組電池モジュールを構成する各単電池の振動を抑制でき、かつ、例えば、組電池モジュールの製造の自動化が容易であり、組電池モジュールの製造効率を向上させることができる、組電池モジュール用のスペーサおよびそれを用いた組電池モジュールを提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明の組電池モジュール用のスペーサは、
複数の円筒形電池を組み合わせた組電池モジュール用のスペーサであって、
前記複数の円筒形電池を収容する複数の電池収容部を含み、
前記電池収容部は、
前記円筒形電池の軸方向の一端側の側面を一方から保持する第1のスナップ片および第1の電池保持部分
ならびに
前記円筒形電池の軸方向の他端側の側面を前記一方と反対の方から保持する第2のスナップ片および第2の電池保持部分
を含み、
前記第1のスナップ片は、前記スペーサの幅方向に突出し、
前記第1の電池保持部分は、前記第1のスナップ片と前記円筒形電池の周方向に連続して前記円筒形電池を保持し、
前記第2のスナップ片は、前記スペーサの幅方向に突出し、
前記第2の電池保持部分は、前記第2のスナップ片と前記円筒形電池の周方向に連続して前記円筒形電池を保持し、
前記第1のスナップ片および前記第1の電池保持部分の前記円筒形電池保持する部分が、前記円筒形電池の側面形状に沿った形状であり、かつ、前記円筒形電池の側面の半周を超える長さであり、
前記第2のスナップ片および前記第2の電池保持部分の前記円筒形電池を保持する部分が、前記円筒形電池の側面形状に沿った形状であり、かつ、前記円筒形電池の側面の半周を超える長さである、
ことを特徴とする。
また、本発明の組電池モジュールは、
組電池本体およびハウジングを含み、
前記組電池本体は、スペーサ、電極間配線具および複数の円筒形電池を含み、
前記スペーサが前記本発明の組電池モジュール用のスペーサであり、
前記スペーサの前記電池収容部に、前記円筒形電池が収容され、
前記複数の円筒形電池の電極間が、前記電極間配線具により電気的に接続され、
前記組電池本体が前記ハウジング内に収容されている、
ことを特徴とする。
本発明によれば、組電池モジュールを構成する各単電池の振動を抑制でき、かつ、例えば、組電池モジュールの製造の自動化が容易であり、組電池モジュールの製造効率を向上させることができる、組電池モジュール用のスペーサおよびそれを用いた組電池モジュールを提供できる。
(a)は、本発明の組電池モジュール用のスペーサの一例(実施形態1)の構成を示す斜視図、(b)は(a)に示すスペーサの両プレートを示す平面図である。 (a)は、前記実施形態1のスペーサに単電池を収容する方法を説明する斜視図である。(b)は前記実施形態1のスペーサに単電池が収容された状態を示す斜視図である。 (a)は、前記実施形態1のスペーサを組み合わせた(連結した)状態を示す平面図、(b)は(a)に示すスペーサの二点鎖線で囲われた領域における連結部分の連結方法の一例を説明する拡大平面図、(c)は前記連結部分の連結方法のその他の例を説明する拡大平面図である。 (a)は、前記実施形態1のスペーサにおける両プレートのその他の例を示す平面図、(b)は(a)に示すスペーサを組み合わせた(連結した)状態を示す平面図である。 (a)は、前記実施形態1のスペーサのその他の例の構成を示す斜視図、(b)は(a)に示すスペーサの両プレートを示す平面図、(c)は(a)に示すスペーサを組み合わせた(連結した)状態を示す平面図である。 (a)は、前記実施形態1のスペーサのさらにその他の例の構成を示す斜視図、(b)は(a)に示すスペーサの両プレートを示す平面図、(c)は(a)に示すスペーサと図1に示すスペーサとを組み合わせた(連結した)状態を示す平面図である。 本発明の組電池モジュール用のスペーサのその他の例(実施形態2)の構成を示す斜視図である。 本発明の組電池モジュールの一例(実施形態3)の構成を示す斜視図である。 (a)は、本発明の組電池モジュール用のスペーサのさらにその他の例(実施形態4)の構成を示す斜視図、(b)は(a)に示すスペーサの両プレートを示す平面図、(c)は(a)に示すスペーサを組み合わせた(連結した)状態を示す平面図である。 (a)は、前記実施形態4のスペーサのその他の例の構成を示す斜視図、(b)は(a)に示すスペーサの両プレートを示す平面図、(c)は(a)に示すスペーサを組み合わせた(連結した)状態を示す平面図である。 (a)は、本発明の組電池モジュール用のスペーサのさらにその他の例(実施形態5)の構成を示す斜視図、(b)は(a)に示すスペーサを長軸方向の両端面側から見た平面図である。 (a)は、前記実施形態5のスペーサに単電池を収容する方法を説明する斜視図である。(b)は前記実施形態5のスペーサに単電池が収容された状態を示す斜視図である。 前記実施形態5のスペーサを組み合わせた(連結した)状態を示す平面図である。 本発明の組電池モジュールのその他の例(実施形態6)の構成を示す斜視図である。 (a)は、本発明の組電池モジュール用のスペーサのさらにその他の例(実施形態7)の構成を示す斜視図、(b)は(a)に示すスペーサを両側から見た平面図である。 (a)は、前記実施形態7のスペーサに単電池を収容する方法を説明する斜視図である。(b)は前記実施形態7のスペーサに単電池を収容した状態を示す斜視図である。 (a)は、前記実施形態7のスペーサを組み合わせた(連結した)状態を示す平面図、(b)は(a)に示すスペーサの二点鎖線で囲われた領域における連結部分の連結方法の一例を説明する拡大平面図である。 (a)は、本発明の組電池モジュール用のスペーサのさらにその他の例(実施形態8)の構成を示す斜視図、(b)は(a)に示すスペーサの両プレートを示す平面図、(c)は(a)に示すスペーサに単電池を収容した状態を示す斜視図、(d)は(a)に示すスペーサを組み合わせた(連結した)状態を示す平面図である。
本発明において、前記「組電池モジュール用のスペーサ」を、「スペーサ」ということがあり、前記「円筒形電池」を、「円筒形単電池」または「単電池」ということがある。
本発明のスペーサは、前記電池収容部が、前記スペーサの幅方向の両側に配置されていることが好ましい。
本発明のスペーサは、前記幅方向の両側の電池収容部一方の側の前記電池収容部と、他方の側の前記電池収容部とが、互い違いの位置に配置されていることが好ましい。
本発明のスペーサは、前記複数の電池収容部の間に、前記円筒形電池の軸方向に流体が通過可能な貫通孔および切り欠き部の少なくとも一方含むことが好ましい。
本発明のスペーサは、切り欠き部を含むスペーサであって、前記スペーサを複数組み合わせることで、前記切り欠き部が組み合わさって貫通孔を形成可能であることが好ましい。
本発明のスペーサは、さらに、一対のプレートを含み、
前記一対のプレートの双方に、一つの円筒形電池を共同して収容する前記電池収容部を含み、
前記一対のプレートの一方の前記電池収容部に前記第1のスナップ片および前記第1の電池保持部分を含み、
前記一対のプレートの他方の前記電池収容部に前記第2のスナップ片および前記第2の電池保持部分を含むことが好ましい。
本発明のスペーサは、さらに、支柱を含み、
前記一対のプレートが、前記支柱により一定の距離を置いて連結されていることが好ましい。
本発明のスペーサは、前記第1の電池保持部分および前記第2の電池保持部分の少なくとも一方に、流体が通過可能な凹部を含むことが好ましい。
本発明のスペーサは、
前記他方の電池収容部において、前記第1のスナップ片に対向する位置に、前記第1のスナップ片を保持する第1のスナップ片保持部が配置され、
前記第1のスナップ片保持部の長さが、前記円筒形電池側面の半周未満であり、
前記一方の電池収容部において、前記第2のスナップ片に対向する位置に、前記第2のスナップ片を保持する第2のスナップ片保持部が配置され、
前記第2のスナップ片保持部の長さが、前記円筒形電池側面の半周未満であり、
前記スペーサを二つ組み合わせることで、
一方のスペーサの前記第1のスナップ片および他方のスペーサの第1のスナップ片保持部が共同して前記円筒形電池の軸方向の一端側の側面を保持可能であり、
一方のスペーサの前記第2のスナップ片および他方のスペーサの第2のスナップ片保持部が共同して前記円筒形電池の軸方向の他端側の側面を保持可能であることが好ましい。
本発明のスペーサは、例えば、前記第1のスナップ片および前記第2のスナップ片が、湾曲した板状であってもよい。
以下、本発明の組電池モジュール用のスペーサおよび組電池モジュールについて、図を参照して説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されない。なお、以下の図1から図18において、同一部分には同一符号を付している。
〔実施形態1〕
図1に、本実施形態の組電池モジュール用のスペーサの構成を示す。図1において、(a)は本実施形態のスペーサの斜視図、(b)は図1(a)に示すスペーサの両プレートを示す平面図である。図1に示すとおり、このスペーサ100は、一対のプレート(第1のプレート101aおよび第2のプレート101b)と、支柱102とを備える。第1のプレート101aは、複数の単電池を収容する複数の電池収容部103aを備えている。第2のプレート101bは、複数の単電池を収容する複数の電池収容部103bを備えている。そして、前記一対のプレートが、支柱102により一定の距離を置いて連結されている。これにより、後述するように、前記電池収容部が一つの単電池を共同して収容する。
第1のプレート101aの電池収容部103aには、単電池の軸方向の一端側の側面を上方から保持する第1のスナップ片104aが形成されている。第2のプレート101bの電池収容部103bには、前記単電池の軸方向の他端側の側面を下方から保持する第2のスナップ片104bが形成されている。第1のスナップ片104aは、スペーサ100の幅方向に突出し、第1のスナップ片104aと前記単電池の周方向に連続する位置に、前記単電池を保持する第1の電池保持部分が形成されている。第2のスナップ片104bは、スペーサ100の幅方向に突出し、第2のスナップ片104bと前記単電池の周方向に連続する位置に、前記単電池を保持する第2の電池保持部分が形成されている。そして、第1のスナップ片104aおよび第1の電池保持部分の前記単電池を保持する部分が、前記円筒形電池の側面形状に沿った形状であり、かつ、前記単電池の側面の半周を超える長さであり、第2のスナップ片104bおよび前記第2の電池保持部分の前記単電池保持する部分が、前記単電池の側面形状に沿った形状であり、かつ、前記単電池の側面の半周を超える長さである。本実施形態のスペーサでは、前記第1のスナップ片および前記第1の電池保持部分、ならびに、前記第2のスナップ片および前記第2の電池保持部分により前記単電池が保持されることで、前記電池収容部に前記単電池を固定できる。詳細は、後述する。
前記一対のプレートには、図1(b)に示すように、その左右の双方の側に、前記電池収容部が形成されている。本実施形態のスペーサでは、7箇所の前記電池収容部が、右側に4箇所、左側に3箇所、互い違いの位置(例えば、千鳥状の配列)に形成されている。これにより、前記各電池収容部に収容される各単電池を互いに等間隔に配置できる。本実施形態のスペーサにおいて、前記左右方向が、本発明における前記「幅方向」に相当する。また、本実施形態のスペーサは、例えば、横に倒した状態で使用することもでき、その場合には、図1(b)における上下方向が、前記「幅方向」に相当する。なお、本発明は、これに限定されない。すなわち、1枚のプレートに形成される電池収容部が左右の両側において同じ高さで(水平方向(左右方向)に対向して)配置されていてもよく、このような配置のプレートを2枚組み合わせて、例えば、単電池を格子状に配列することもできる。
つぎに、図2を参照して、本実施形態のスペーサに単電池を収容する方法を説明する。図2において、(a)は、本実施形態のスペーサに単電池を収容する方法を説明する斜視図である。(b)は、本実施形態のスペーサに単電池が収容された状態を示す斜視図である。まず、前記スペーサに形成された電池収容部103aおよび103bに、例えば、ロボット等(図示せず)を用いて、円筒形単電池201を、軸方向に垂直な方向(図2(a)における矢印方向)に押し込む。単電池201は、一方のプレート(第1のプレート101a)のスナップ片(第1のスナップ片104a)および電池保持部分と他方のプレート(第2のプレート101b)のスナップ片(第2のスナップ片104b)および電池保持部分とで、単電池201の軸方向に対し、対角的に保持される。前記各電池収容部は、スナップフィット構造を有するため、一度押し込めば、前記単電池を、例えば、接着剤や他の固定手段を用いることなく、前記電池収容部に固定できる。また、前記単電池は、その側面の半周を超える長さで両スナップ片および電池保持部分により包囲されて保持されるので、安定な固定状態が得られる。
前述のとおり、本実施形態のスペーサを用いることで、円筒形の単電池を、前記電池収容部に容易に固定できる。本実施形態のスペーサでは、スペーサを構成する一対のプレートは支柱によって連結されている。また、前記単電池は、2つのスナップ片および電池保持部分で対角的に保持されており、前記スナップ片および電池保持部分の前記単電池を保持する部分は、前記単電池の側面形状に沿った形状を有し、かつ、前記単電池の側面の半周を超える長さを有している。これにより、前記単電池は、前記電池収容部に安定に固定される。このため、本実施形態のスペーサによれば、前記単電池を外部振動から保護できる。この結果、例えば、電気的接続の不具合発生の解消等により、組電池モジュールとしての製品安定性および信頼性を向上させることができる。
また、前述のとおり、前記各電池収容部は、スナップフィット構造を有するため、一度押し込めば、前記単電池を、例えば、接着剤や他の固定手段を用いることなく、前記電池収容部に固定できる。この結果、例えば、ロボット等を用いた組電池モジュールの製造の自動化(ロボット化)が容易であり、組電池モジュールの製造効率を向上させることができる。なお、本実施形態のスペーサでは、単電池の収容方法について、一本の単電池を、その軸方向と垂直な方向に押し込む場合を例にとり説明しているが、本発明は、これに限定されない。例えば、前記スペーサの同一の側に形成された3箇所または4箇所の電池収容部に、3本または4本の単電池を、ロボット等を用いて、その軸方向に垂直な方向に同時に押し込んでもよい。このようにすれば、例えば、組電池モジュールの製造効率をより向上させることができる。また、例えば、前記スペーサの左右の双方の側に形成された7箇所の電池収容部に、7本の単電池を、ロボット等を用いて同時に、その軸方向に垂直な方向に押し込んでもよい。このようにすれば、例えば、組電池モジュールの製造効率をさらに向上させることができる。また、本実施形態のスペーサでは、前記単電池を、その軸方向に垂直な方向に押し込むことで、前述のとおり、組電池モジュールの製造効率を向上させることができる。ただし、本発明のスペーサに単電池を収容する方法は、これに限定されない。例えば、本発明のスペーサを用いた組電池モジュールのメンテナンスの際に、単電池の取り替え等を行う場合には、例えば、単電池を、その軸方向に移動させて、前記電池収容部に差し入れて、本発明のスペーサに収容してもよい。
また、本実施形態のスペーサでは、固定される単電池は、一対のプレートの電池収容部において保持されている部分の他は、接触部を設けないことが可能である。さらに、前記各電池収容部は、間隔をおいて配置されているので、組電池モジュール全体の均質な放熱制御が可能である。このため、本実施形態のスペーサでは、例えば、充放電により発生する熱を均質に分散させることができる。この結果、例えば、組電池モジュールを構成する単電池の局所的な品質劣化等を防止でき、組電池モジュールとしての製品安定性および信頼性を向上させることができる。前記「熱を均質に分散させる」には、例えば、組電池モジュール内の放熱性の向上、および/または、組電池モジュール内における局所的な高熱化の防止等が含まれる。
本発明のスペーサに収容される前記単電池は特に限定されず、例えば、一次電池、二次電池等があげられる。これらの中でも、二次電池が好ましい。前記二次電池としては、例えば、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム蓄電池、ニッケル水素電池等があげられる。これらの中でも、リチウムイオン電池が特に好ましい。
図3に、前記スペーサを複数組み合わせた(連結させた)例を示す。図3において、(a)は、前記スペーサの前記プレートを組み合わせた(連結した)状態を示す平面図である。(b)は、(a)に示すスペーサの二点鎖線で囲われた領域における連結部分の連結方法の一例を説明する拡大平面図である。なお、図面を見やすくするため、図3において、図示されている側のプレートとは反対側のプレートは、図示を省略している。以下、スペーサの連結状態を示す図面において同様とする。
図1に示すように、前記スペーサの、前記他方の電池収容部(第2のプレート101bの電池収容部103b)において、第1のスナップ片104a(第1のプレート101aの電池収容部103aに形成)に対向する位置に、第1のスナップ片104aを保持する第1のスナップ片保持部105aが形成されている。また、前記一方の電池収容部(第1のプレート101aの電池収容部103a)において、第2のスナップ片104b(第2のプレート101bの電池収容部103bに形成)に対向する位置に、第2のスナップ片104bを保持する第2のスナップ片保持部105bが形成されている。第1のスナップ片保持部105aの長さおよび第2のスナップ片保持部105bの長さは、それぞれ、前記単電池側面の半周未満である。
図3(a)に示すように、前記スペーサを三つ組み合わせる(連結する)。図3(b)は、前記スペーサ三つを同じ方向を向くように並べ、そのまま隣り合うスペーサ同士の同じ向きが対向するように向かい合わせに組み合わせる(連結する)際の、一つの電池収容部(図3(a)において、二点鎖線で囲われた領域)を拡大した図である。本実施形態のスペーサでは、一方の前記スペーサ(第1のプレート101a)の第1のスナップ片104aおよび第1の電池保持部分ならびに、他方の前記スペーサ(第2のプレート101b)の第1のスナップ片保持部105aが共同して前記単電池の軸方向の一端側の側面を保持できる。同時に、他方の前記スペーサ(第2のプレート101b)の第2のスナップ片104bおよび第2の電池保持部分ならびに、一方の前記スペーサ(第1のプレート101a)の第2のスナップ片保持部105bが共同して前記単電池の軸方向の一端側の側面を保持できる。また、図示されている側のプレートとは反対側のプレートでは、一方の前記スペーサ(第2のプレート101b)の第2のスナップ片104bおよび第2の電池保持部分ならびに、他方の前記スペーサ(第1のプレート101a)の第2のスナップ片保持部105bが共同して前記単電池の軸方向の他端側の側面を保持できる。同時に、他方の前記スペーサ(第1のプレート101a)の第1のスナップ片104aおよび第1の電池保持部分ならびに、一方の前記スペーサ(第2のプレート101b)の第1のスナップ片保持部105aが共同して前記単電池の軸方向の他端側の側面を保持できる。この電池収容部に保持される単電池に着目すると、二つのスペーサの電池収容部が組み合わされることで、前記単電池の全周を包囲して、前記単電池を固定できる。前記各スナップ片と前記各スナップ片保持部とは、本実施形態のスペーサのように、スナップフィットすることが好ましい。このスナップフィットにより、複数のスペーサを組み合わせる(連結させる)場合に、モジュール全体を、例えば、接着剤や他の固定手段を用いることなく、一体化できる。この結果、例えば、複数のスペーサの組み合わせ(連結)においても、ロボット等を用いた自動化(ロボット化)が容易であり、組電池モジュールの製造効率をさらに向上させることができる。
図3(c)に、前記連結部分の連結方法のその他の例を説明する拡大平面図を示す。本例では、前記スナップ片の先端に突起104cが、前記スナップ片保持部の前記スナップ片の先端に組み合わされる部分に窪み105cが設けられている。本例の形態では、複数のスペーサを組み合わせる(連結させる)場合に、例えば、スペーサ同士のズレを防止することができる。
前述のとおり、本実施形態のスペーサは、第1のプレート101aおよび第2のプレート101bと、支柱102とを備える。
第1のプレート101aおよび第2のプレート101bを形成する材料は、電気絶縁性を有する材料である。放熱性の観点から、前記形成材料は、熱伝導性に優れる材料が好ましい。また、使用時に高熱となることを考慮して、前記形成材料は、熱変形しにくい材料が好ましい。前記形成材料としては、樹脂等の有機材料、セラミックス等の無機材料があげられる。前記樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂があげられる。前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリプロピレン(PP)、ナイロン、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)、変性ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリアセタール(POM)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等があげられる。これらの中でも、前記PBTは、剛性(スナップ性)、耐熱性、成形性等に優れるため、特に好ましい。前記「剛性」とは、例えば、曲げやねじり等の力に対して、歪まない性質を意味する。前記熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、ユリア樹脂等があげられる。
本発明のスペーサにおける前記両プレートの厚さは、特に制限されないが、例えば、前記両プレート自体の剛性を保持できる厚さである。前記両プレート自体の剛性を保持できる厚さは、例えば、その形成材料にPBTを使用する場合、好ましくは約0.5mm〜約3mmの範囲であり、より好ましくは約1mm〜約2mmの範囲である。
支柱102の形成材料は、特に制限されない。放熱性の観点から、前記形成材料は、熱伝導性に優れる材料が好ましい。また、前記両プレートと同時成形可能な材料であることが好ましい。さらに、使用時に高熱となることを考慮して、前記形成材料は、熱変形しにくい材料が好ましい。前記形成材料としては、金属材料、樹脂等の有機材料、セラミックス等の無機材料があげられる。前記金属材料としては、例えば、アルミニウム、銅、各種ステンレス等があげられる。前記樹脂のうち熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリプロピレン(PP)、ナイロン、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)、変性ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリアセタール(POM)等があげられる。これらの中でも、前記PBTは、剛性、耐熱性、成形性等に優れるため、特に好ましい。前記樹脂のうち熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、ユリア樹脂等があげられる。前記両プレートおよび前記支柱の形成材料は、同一であっても、異なっていてもよい。
本発明の組電池モジュール用のスペーサにおける前記支柱の断面形状は、特に限定されない。前記断面形状は、本実施形態のスペーサのように十字形であってもよいし、また、例えば、円形または楕円形等であってもよいし、三角形、四角形等の多角形であってもよい。なお、本実施形態のスペーサのように、前記断面形状が十字形であれば、前述の剛性に優れるため好ましい。
また、本発明のスペーサにおける前記支柱の太さは、特に制限されないが、例えば、本発明のスペーサの剛性を保持するのに適した太さである。前記本発明のスペーサの剛性を保持するのに適した太さは、前述の支柱の形成材料の選択、前述の断面形状の選択、本発明のスペーサを用いた組電池モジュールの用途等により、適宜選択できる。
本実施形態のスペーサは、例えば、前記両プレートと前記支柱とを一体品として設計し、前述の熱可塑性樹脂を用いて、射出成形により成形することで製造可能である。また、前記支柱を、金属材料を用いて作製する場合には、例えば、棒状の金属材料を切削・切断して前記支柱を作製し、この金属性の支柱と、射出成形等により別に作製した前記プレートとを組み合わせて、本実施形態のスペーサを製造してもよい。また、前述の熱硬化性樹脂または前述のセラミックス等を用いる場合には、例えば、前記プレートおよび前記支柱を、それぞれを別々に圧縮成形(コンプレッション成形)により成形し、これらのプレートと支柱とを組み合わせて、本実施形態のスペーサを製造してもよい。ただし、本実施形態のスペーサを製造する方法は、これらの例に限定されない。
以下に、本実施形態のスペーサの変形例について、図を参照して説明する。なお、下記の変形例は、2つ以上を組み合わせてもよい。
本実施形態のスペーサは、例えば、前記両電池保持部分の少なくとも一方に、流体が通過可能な凹部が形成されていてもよい。図4に、前記電池保持部分に前記凹部が形成されているスペーサの一例の構成を示す。図4において、(a)はこのスペーサの両プレートを示す平面図、(b)はこのスペーサを組み合わせた(連結した)状態を示す平面図である。
図4(a)に示すとおり、このスペーサ100aでは、第1のプレート101aにおいて、前記両電池保持部分の全てに、複数の凹部106aが設けられている。第2のプレート101bにおいて、前記両電池保持部分の全てに、複数の凹部106bが設けられている。これ以外の構成は、前述のスペーサ100と同様である。このような構成であれば、例えば、前記各スナップ片の電池保持部分と単電池側面との接触面積を低減できる。また、前記各スナップ片の電池保持部分と前記単電池側面との間に、空気等の流体を通すことができる。これらにより、例えば、単電池の充放電により発生する熱を、より均質に分散させることができる。前記凹部は、例えば、設計段階において、予め設けられていてもよいし、射出成形等により作製された前記プレートに、切削等の後加工により設けてもよい。なお、スペーサ100aでは、前記電池保持部分の全てに、複数の凹部106aおよび106bが設けられているが、本発明は、この例には限定されない。前記凹部は、例えば、前記両プレートにおける中心付近の前記両電池保持部分に設けられていてもよい。このような構成であっても、例えば、後述する組電池モジュールとした際の、特に高温になりやすい中心付近における熱の放熱性を向上させることができる。この結果、例えば、単電池の充放電により発生する熱を、より均質に分散させることができる。
このスペーサ100aは、図4(b)に示すように、例えば、前述のスペーサ100と同様にして、組み合わせ(連結)可能である。
本実施形態のスペーサは、例えば、前記剛性を保持できるのであれば、前記複数の電池収容部の間に、切り欠き部が形成されていてもよい。図5に、前記複数の電池収容部の間に切り欠き部が形成されているスペーサの一例の構成を示す。図5において、(a)はこのスペーサの斜視図、(b)はこのスペーサの両プレートを示す平面図、(c)はこのスペーサを組み合わせた(連結した)状態を示す平面図である。
図5(a)および図5(b)に示すとおり、このスペーサ100bでは、第1のプレート101aの電池収容部103aの間には、U字状の切り欠き部107aが形成されている。また、第1のプレート101aにおいて、その上端部と電池収容部103aとの間、およびその下端部と電池収容部103aとの間にも、U字状の切り欠き部107aが形成されている。第2のプレート101bの電池収容部103bの間には、U字状の切り欠き部107bが形成されている。また、第2のプレート101bにおいて、その上端部と電池収容部103bとの間、およびその下端部と電池収容部103bとの間にも、U字状の切り欠き部107bが形成されている。これら以外の構成は、前述のスペーサ100と同様である。このような構成であれば、前記切り欠き部または後述の連結時に形成される貫通孔を、空気等の流体が通過可能であるため、例えば、後述する組電池モジュールとした際の、単電池の充放電時に発生する熱(空気)の伝達(流動)を、一層自由にできる。このため、例えば、単電池の充放電により発生する熱を、より均質に分散させることができる。この結果、例えば、組電池モジュールを構成する単電池の局所的な品質劣化等をより防止できる。
このスペーサ100bは、図5(c)に示すように、例えば、前述のスペーサ100と同様にして、組み合わせ(連結)可能である。このスペーサ100bでは、組み合わせる(連結する)ことで、図5(c)に示すように、一方のスペーサ(図5(c)において左側のスペーサ)における第1のプレート101aの電池収容部103aの間に形成された切り欠き部107aと、他方のスペーサ(図5(c)において右側のスペーサ)における第2のプレート101bに設けられた切り欠き部107bとが組み合わさって、長孔(貫通孔)108が形成されている。なお、図5(c)では、図示していないが、二つのスペーサの組み合わせ方によっては、例えば、前述の両プレートの上端部または下端部と前記電池収容部との間に形成された切り欠き部同士の組み合わせにより、長孔(貫通孔)が形成されてもよい。
本実施形態のスペーサは、例えば、前記電池収容部が前記両プレートの片側のみに形成されていてもよい。図6に、前記電池収容部が前記プレートの片側(右側)にのみ形成されているスペーサの一例の構成を示す。図6において、(a)はこのスペーサの斜視図、(b)はこのスペーサの両プレートを示す平面図、(c)はこのスペーサと前述のスペーサ100とを連結した状態を示す平面図である。
図6(a)および図6(b)に示すとおり、このスペーサ100cでは、第1のプレート101cの片側(右側)にのみ、電池収容部103cが形成されている。第1のプレート101cでは、電池収容部103cが設けられていない側(左側)は、直線状に形成されている。第2のプレート101dの片側(右側)にのみ、電池収容部103dが形成されている。第2のプレート101dでは、電池収容部103dが設けられていない側(左側)は、直線状に形成されている。
このスペーサ100cは、図6(c)に示すように、前述のスペーサ100と連結可能である。このスペーサ100cは、組電池モジュールの端部に配置することが好ましい。前記組電池モジュールを、例えば、ハウジングに収容する場合、がたつき等のない状態で納めることができる。ただし、このスペーサ100cの用途は、この例に限定されない。
〔実施形態2〕
本実施形態のスペーサは、前記一対のプレートの間に、さらに別のプレートが設けられていることを特徴とする。図7の斜視図に、本実施形態スペーサの構成を示す。図7に示すとおり、このスペーサ200では、一対のプレート101aと101bとの間に、別のプレート209aおよび209bが設けられている。別のプレート209aおよび209bは、支柱102により、一定の距離を置いて連結されている。また、別のプレート209aおよび209bには、それぞれ、電池収容部203aおよび203bが設けられているが、スナップ片またはスナップ片保持部は必ずしも設けなくてもよい。これら以外の構成は、前述のスペーサ100bと同様である。このような構成であれば、例えば、前記電池収容部に単電池をより確実に固定できる。前記別のプレートの数が多いほど、単電池の固定はより確実となるが、1枚または2枚であることが、組み立ての効率または得られる効果の点から好ましい。本実施形態のスペーサは、例えば、より剛性に優れるスペーサとして、使用できる。
このスペーサ200は、例えば、前述のスペーサ100と同様にして、単電池を収容可能である。また、このスペーサ200は、例えば、前述のスペーサ100bと同様にして、組み合わせ(連結)可能である。
別のプレート209aおよび209bを形成する材料は、例えば、前述のプレートと同様である。また、本実施形態のスペーサの製造方法は、特に制限されないが、例えば、前述のスペーサ100で示した製造方法により製造可能である。
〔実施形態3〕
本実施形態の組電池モジュールは、単電池の収容に、前記実施形態2で示したスペーサを用いていることを特徴とする。
図8の斜視図に、本実施形態の組電池モジュールの構成を示す。図8に示すとおり、この組電池モジュール300は、組電池本体301と、ハウジング302とを備える。組電池本体301は、ハウジング302内に収容されている。図8においては、組電池本体301の構成を示すために、ハウジング302を二点鎖線で示している。組電池本体301は、9個のスペーサ200−1〜200−9と、複数の単電池303と、前記単電池同士を電気的に接続するリード配線とを備える。スペーサ200−1〜200−9は、前記実施形態2で示したスペーサである。スペーサ200−1〜200−9は、例えば、前記実施形態2で示したように連結されている。スペーサ200−1〜200−9の全ての電池収容部には、それぞれ、単電池303が収容されている。これにより、単電池303は、例えば、千鳥状に配置されている。単電池303同士は、前記リード配線により直列または並列に接続されている。本実施形態での前記「リード配線」は、本発明の「電極間配線具」に相当する。なお、前記リード配線は、図面を見やすくするために、記載を省略している。後述する実施形態6においても、同様である。
本実施形態の組電池モジュールでは、前述のとおり、本発明のスペーサを用いているため、例えば、ロボット等を用いた自動化(ロボット化)が容易であり、その製造効率が高い。また、本実施形態の組電池モジュールでは、組電池モジュールを構成する各単電池の振動による影響を低減できる。この結果、例えば、電気的接続の不良または不具合発生の解消等により、組電池モジュールとしての製品安定性および信頼性を向上させることができる。また、本実施形態の組電池モジュールでは、例えば、充放電により発生する熱を、均質に分散させることができる。この結果、例えば、組電池モジュールを構成する単電池の局所的な品質劣化等を防止でき、組電池モジュールとしての製品安定性および信頼性を向上させることができる。
本実施形態の組電池モジュールを製造する方法は、特に制限されない。例えば、図8において、向かって左側から順に、用意したスペーサに単電池を右側から押し込み、前記単電池の右側から次のスペーサを組み合わせ、さらに組み合わされたスペーサの右側から次の単電池を押し込む、という操作を続けることで組電池本体301を製造できる。得られた組電池本体301を、ハウジング302に収容することで、本実施形態の組電池モジュール300を製造できる。
本発明の組電池モジュールにおいて、単電池は、特に制限されず、例えば、一次電池、二次電池等があげられる。これらの中でも、二次電池が好ましい。前記二次電池としては、例えば、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム蓄電池、ニッケル水素電池等があげられる。これらの中でも、リチウムイオン電池が特に好ましい。
本実施形態の組電池モジュールでは、前述のとおり、前記実施形態2で示したスペーサを用いているため、前記スペーサ一つにつき、7本の単電池が千鳥状に配置されるが、本発明は、この例に限定されない。例えば、単電池は直線状(例えば、十字状、格子状)に配置されていてもよい。このような構成であっても、前述の組電池モジュール300と同様の効果を得ることができる。
〔実施形態4〕
本発明のスペーサは、例えば、前記電池収容部を所望の数に設定できる。図9に、前記電池収容部が、一つのプレートに5箇所設けられているスペーサの構成を示す。図9において、(a)は、本実施形態のスペーサの構成を示す斜視図、(b)は本実施形態のスペーサの両プレートを示す平面図、(c)は本実施形態のスペーサを組み合わせた(連結した)状態を示す平面図である。
このスペーサ400は、一対のプレート(第1のプレート401aおよび第2のプレート401b)と、支柱102とを備える。第1のプレート401aは、単電池を収容する5箇所の電池収容部403aを備えている。第2のプレート401bは、単電池を収容する5箇所の電池収容部403bを備えている。本実施形態のスペーサでは、5箇所の前記電池収容部が、右側に3箇所、左側に2箇所、互い違いの位置(例えば、千鳥状の配列)に形成されている。これにより、前記各電池収容部に収容される各単電池を互いに等間隔に配置できる。一対のプレート401aと401bとの間に、別のプレート409aおよび409bが設けられている。別のプレート409aおよび409bは、支柱102により、一定の距離を置いて連結されている。別のプレート409aおよび409bには、それぞれ、電池収容部403cおよび403dが設けられているが、スナップ片またはスナップ片保持部は必ずしも設けなくてもよい。これら以外の構成は、前述のスペーサ100bと同様である。
このスペーサ400は、図9(c)に示すように、例えば、前述のスペーサ100bと同様にして、組み合わせ(連結)可能である。
図10に、前記電池収容部が、一つのプレートに4箇所設けられているスペーサの構成を示す。図10において、(a)は、この例のスペーサの構成を示す斜視図、(b)はこの例のスペーサの両プレートを示す平面図、(c)はこの例のスペーサを連結した状態を示す平面図である。
このスペーサ400aは、一対のプレート(第1のプレート401cおよび第2のプレート401d)と、支柱102とを備える。第1のプレート401cは、単電池を収容する4箇所の電池収容部403eを備えている。第2のプレート401dは、単電池を収容する4箇所の電池収容部403fを備えている。このスペーサ400aでは、4箇所の前記電池収容部が、右側に2箇所、左側に2箇所、互い違いの位置(例えば、千鳥状の配列)に形成されている。これにより、前記各電池収容部に収容される各単電池を互いに等間隔に配置できる。一対のプレート401cと401dとの間に、別のプレート409cおよび409dが設けられている。別のプレート409cおよび409dは、支柱102により、一定の距離を置いて連結されている。別のプレート409cおよび409dには、それぞれ、電池収容部403gおよび403hが設けられているが、スナップ片またはスナップ片保持部は必ずしも設けなくてもよい。これら以外の構成は、前述のスペーサ100bと同様である。
このスペーサ400aは、図10(c)に示すように、例えば、前述のスペーサ100bと同様にして、組み合わせ(連結)可能である。
〔実施形態5〕
本実施形態のスペーサは、前記一対のプレートおよび前記支柱を使用しないタイプのスペーサである。図11に、本実施形態のスペーサの構成を示す。図11において、(a)は本実施形態のスペーサの斜視図、(b)は、本実施形態のスペーサを、長軸方向の両端面側から見た平面図である。図11に示すとおり、このスペーサ500は、一部品で一体成形されている。そして、円筒形単電池の側面形状にほぼ一致する形状の電池収容部503を複数備えている。電池収容部503において、前記単電池の軸方向の一端側側面を上方から保持する第1のスナップ片504aと、前記単電池の軸方向の他端側側面を下方から保持する第2のスナップ片504bとが形成されている。第1のスナップ片504aは、スペーサ100の幅方向に突出し、第1のスナップ片504aと前記単電池の周方向に連続する位置に、前記単電池を保持する第1の電池保持部分が形成されている。第2のスナップ片504bは、スペーサ100の幅方向に突出し、第2のスナップ片504bと前記単電池の周方向に連続する位置に、前記単電池を保持する第2の電池保持部分が形成されている。そして、第1のスナップ片504aおよび第1の電池保持部分の前記単電池を保持する部分が、前記円筒形電池の側面形状に沿った形状であり、かつ、前記単電池の側面の半周を超える長さであり、第2のスナップ片504bおよび前記第2の電池保持部分の前記単電池保持する部分が、前記単電池の側面形状に沿った形状であり、かつ、前記円筒形単電池の側面の半周を超える長さである。第1のスナップ片504aおよび第2のスナップ片504bは、湾曲した板状である。本実施形態のスペーサの軸方向長さは、収容する単電池の長軸長さよりも短いことが、単電池の電極間接続の配線スペースを確保するうえで好ましい。その場合、前記単電池の側面の一部を、前記電池収容部全体で支えればよい。
また、本実施形態のスペーサには、それ自体の剛性を保持する限りにおいて、貫通孔508が設けられていてもよい。前記貫通孔を設けることによって、熱の通り道ができ、例えば、組電池モジュールとした際の、特に高温になりやすい中心部分における熱の放熱性を向上させることができる。この結果、例えば、単電池の充放電により発生する熱を、より均質に分散させることができる。本実施形態のスペーサを形成する材料は、前記プレートと同様の材料を用いることができる。また、本実施形態のスペーサには、それ自体の剛性を保持する限りにおいて、図4に示したのと同様に、例えば、前記両電池保持部分に、凹部が設けられていてもよい。このような構成であれば、例えば、図4に示したスペーサと同様の効果を得られる。前記凹部は、例えば、前記スナップ片のいずれか一方に設けられてもよいし、前記両電池保持部分に設けられてもよい。
つぎに、図12を参照して、本実施形態のスペーサに単電池を収容する方法を説明する。図12において、(a)は、本実施形態のスペーサに単電池を収容する方法を説明する斜視図である。(b)は、本実施形態のスペーサに単電池が収容された状態を示す斜視図である。まず、スペーサ500に形成された電池収容部503に、例えば、ロボット等(図示せず)を用いて、円筒形単電池501を、軸方向に垂直な方向(図12(a)における矢印方向)に押し込む。単電池501は、第1のスナップ片504aおよび第1の電池保持部分と第2のスナップ片504bおよび第2の電池保持部分とで、単電池501の軸方向に対し、対角的に保持される。前記各電池収容部は、スナップフィット構造を有するため、一度押し込めば、前記単電池を、例えば、接着剤や他の固定手段を用いることなく、前記電池収容部に固定できる。また、前記単電池は、その側面の半周を超える長さで両スナップ片および電池保持部分により包囲され保持されるので、安定な固定状態が得られる。
前述のとおり、本実施形態のスペーサを用いることで、円筒形の単電池を、前記電池収容部に容易に固定できる。本実施形態のスペーサでは、前記単電池は、2つのスナップ片で対角的に保持されており、前記スナップ片および電池保持部分の前記円筒形電池を保持する部分は、前記単電池の側面形状に沿った形状を有し、かつ、前記単電池の側面の半周を超える長さを有している。これにより、前記単電池は、前記電池収容部に安定に固定される。このため、本実施形態のスペーサによれば、前記単電池の振動による影響を低減できる。この結果、例えば、電気的接続の不具合発生の解消等により、組電池モジュールとしての製品安定性および信頼性を向上させることができる。
また、前述のとおり、前記各電池収容部は、スナップフィット構造を有するため、一度押し込めば、前記単電池を、例えば、接着剤や他の固定手段を用いることなく、前記電池収容部に固定できる。この結果、例えば、ロボット等を用いた組電池モジュールの製造の自動化(ロボット化)が容易であり、組電池モジュールの製造効率を向上させることができる。なお、本実施形態のスペーサでは、単電池の収容方法について、一本の単電池を、その軸方向と垂直な方向に押し込む場合を例にとり説明しているが、本発明は、これに限定されない。例えば、前記スペーサの同一の側に形成された3箇所または4箇所の電池収容部に、3本または4本の単電池を、ロボット等を用いて、その軸方向に垂直な方向に同時に押し込んでもよい。このようにすれば、組電池モジュールの製造効率をより向上させることができる。また、例えば、前記スペーサの左右の双方の側に形成された7箇所の電池収容部に、7本の単電池を、ロボット等を用いて、その軸方向に垂直な方向に同時に押し込むことで、前述のとおり、組電池モジュールの製造効率をさらに向上させることができる。また、本実施形態のスペーサでは、前記単電池を、その軸方向に垂直な方向に押し込んでいる。このようにすることで、前述のとおり、組電池モジュールの製造効率を向上させることができる。ただし、本発明のスペーサに単電池を収容する方法は、これに限定されない。例えば、本発明のスペーサを用いた組電池モジュールのメンテナンスの際に、単電池の取り替え等を行う場合には、例えば、単電池を、その軸方向に移動させて、前記電池収容部に差し入れて、本発明のスペーサに収容してもよい。
図13に、前記スペーサを複数組み合わせた(連結させた)例を示す。図13は、前記スペーサを連結した状態を示す平面図である。図13に示すように、電池収容部503に保持される単電池に着目すると、二つのスペーサの電池収容部が組み合わされることで、前記単電池の全周を包囲して、前記単電池を固定できる。一方のスペーサにおける電池収容部503のスナップ片504aおよび504bと、他方のスペーサにおける電池収容部のスナップ片保持部(図11(a)における符号505aおよび505b)とが組み合わされて、前記単電池の全周を包囲できる。隣接する前記スペーサ同士は、スナップフィットすることが好ましい。このスナップフィットにより、複数のスペーサを組み合わせる(連結させる)場合に、モジュール全体を、例えば、接着剤や他の固定手段を用いることなく、一体化できる。この結果、例えば、複数のスペーサの組み合わせ(連結)においても、ロボット等を用いた自動化(ロボット化)が容易であり、組電池モジュールの製造効率をさらに向上させることができる。
〔実施形態6〕
本実施形態の組電池モジュールは、単電池の収容に、前記実施形態5で示したスペーサを用いていることを特徴とする。
図14の斜視図に、本実施形態の組電池モジュールの構成を示す。図14に示すとおり、この組電池モジュール600は、組電池本体601と、ハウジング602とを備える。組電池本体601は、ハウジング602内に収容されている。図14においては、組電池本体601の構成を示すために、ハウジング602を二点鎖線で示している。組電池本体601は、9個のスペーサ500−1〜500−9と、複数の単電池603、前記単電池同士を電気的に接続するリード配線とを備える。スペーサ500−1〜500−9は、前記実施形態5で示したスペーサである。スペーサ500−1〜500−9は、例えば、前記実施形態5で示したように連結されている。スペーサ500−1〜500−9の全ての電池収容部には、それぞれ、単電池603が収容されている。これにより、単電池603は、例えば、千鳥状に配置されている。単電池603同士は、前記リード配線により直列または並列に接続されている。
本実施形態の組電池モジュールでは、前述のとおり、本発明のスペーサを用いているため、例えば、ロボット等を用いた自動化(ロボット化)が容易であり、その製造効率が高い。また、本実施形態の組電池モジュールでは、組電池モジュールを構成する各単電池の振動による影響を低減できる。この結果、例えば、電気的接続の不良または不具合発生の解消等により、組電池モジュールとしての製品安定性および信頼性を向上させることができる。また、本実施形態の組電池モジュールでは、例えば、充放電により発生する熱を、均質に分散させることができる。この結果、例えば、組電池モジュールを構成する単電池の局所的な品質劣化等を防止でき、組電池モジュールとしての製品安定性および信頼性を向上させることができる。
本実施形態の組電池モジュールを製造する方法は、特に制限されない。例えば、前記実施形態3で示した製造方法と同様にして、図14において、向かって左側から順に、用意したスペーサに単電池を右側から押し込み、前記単電池の右側から次のスペーサを組み合わせ、さらに組み合わされたスペーサの右側から次の単電池を押し込む、という操作を続けることで組電池本体601を製造できる。得られた組電池本体601を、ハウジング602に収容することで、本実施形態の組電池モジュール600を製造できる。
〔実施形態7〕
本実施形態のスペーサは、前記プレートを使用した前記支柱を不要とするタイプのスペーサである。図15に、本実施形態のスペーサの構成を示す。図15において、(a)は本実施形態のスペーサの斜視図である。本実施形態のスペーサは、前記プレートを2枚、前記スナップ片および前記スナップ片保持部の方向が異なるように重ねたものである。図15(b)は、前記2枚のプレートのそれぞれの側から見た、前記スペーサの平面図である。このスペーサ700において、それぞれの前記2枚のプレートは、例えば、厚みの薄いプレートを同じ方向に重ね合わせたものを1枚のプレートとして用いることもできる。前記プレートは、例えば、その厚みが単電池を保持するのに充分となるように重ね合わせるとよい。前記プレートの重ね合わせには、例えば、必要に応じて接着剤等を用いてもよい。
前述のとおり、本実施形態のスペーサ700は、前記プレートを2枚、前記スナップ片および前記スナップ片保持部の方向が異なるように重ねられている。すなわち、本実施形態のスペーサ700は、一対のプレート(第1のプレート701aおよび第2のプレート701b)を備える。第1のプレート701aの電池収容部703aには、円筒形単電池の軸方向の一端側の側面を上方から保持する第1のスナップ片704aが形成されている。第2のプレート701bの電池収容部703bには、前記単電池の軸方向の他端側の側面を下方から保持する第2のスナップ片704bが形成されている。第1のプレート701aおよび第2のプレート701bは、例えば、他の実施形態で説明したものと同様である。そして、前記一対のプレートが、単電池を保持するのに十分な厚みを有することで、前記電池収容部が一つの単電池を共同して収容する。
前記一対のプレートには、図15(b)に示すように、その左右の双方の側に、前記電池収容部が形成されている。本実施形態のスペーサでは、7箇所の電池収容部が、右側に3箇所、左側に4箇所、互い違いの位置(例えば、千鳥状の配列)に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。また、前記一対のプレートには、切り欠き部が設けられているが、本発明はこれに限定されず、例えば、切り欠き部が設けられていなくてもよい。
つぎに、図16を参照して、本実施形態のスペーサに単電池を収容する方法を説明する。図16において、(a)は、本実施形態のスペーサに単電池を収容する方法を説明する斜視図である。(b)は、本実施形態のスペーサに単電池が収容された状態を示す斜視図である。まず、スペーサ700に形成された電池収容部703aおよび703bに、例えば、ロボット等(図示せず)を用いて、円筒形単電池701を、軸方向に垂直な方向(図16(a)における矢印方向)に押し込む。単電池701は、一方のプレート701aの第1のスナップ片704aと他方のプレート701bの第2のスナップ片704bとで、前記単電池の軸方向に対し、対角的に保持される。前記各電池収容部は、スナップフィット構造を有するため、一度押し込めば、前記単電池を、例えば、接着剤や他の固定手段を用いることなく、前記電池収容部に固定できる。また、前記単電池は、その側面の半周を超える長さで両スナップ片および電池保持部分により包囲されて保持されるので、安定な固定状態が得られる。このため、前記単電池の振動による影響を低減できる。この結果、例えば、電気的接続の不具合発生の解消等により、組電池モジュールとしての製品安定性および信頼性を向上させることができる。
また、前述のとおり、前記各電池収容部は、スナップフィット構造を有するため、一度押し込めば、前記単電池を、例えば、接着剤や他の固定手段を用いることなく、前記電池収容部に固定できる。この結果、例えば、ロボット等を用いた組電池モジュールの製造の自動化(ロボット化)が容易であり、組電池モジュールの製造効率を向上させることができる。なお、本実施形態のスペーサでは、単電池の収容方法について、一本の単電池を、その軸方向と垂直な方向に押し込む場合を例にとり説明しているが、本発明は、これに限定されない。例えば、前記スペーサの同一の側に形成された3箇所または4箇所の電池収容部に、3本または4本の単電池を、ロボット等を用いて、その軸方向に垂直な方向に同時に押し込んでもよい。このようにすれば、例えば、組電池モジュールの製造効率をより向上させることができる。また、例えば、前記スペーサの左右の双方の側に形成された7箇所の電池収容部に、7本の単電池を、ロボット等を用いて同時に、その軸方向に垂直な方向に押し込んでもよい。このようにすれば、例えば、組電池モジュールの製造効率をさらに向上させることができる。また、本実施形態のスペーサでは、前記単電池を、その軸方向に垂直な方向に押し込むことで、前述のとおり、組電池モジュールの製造効率を向上させることができる。ただし、本発明のスペーサに単電池を収容する方法は、これに限定されない。例えば、本発明のスペーサを用いた組電池モジュールのメンテナンスの際に、単電池の取り替え等を行う場合には、例えば、単電池を、その軸方向に移動させて、前記電池収容部に差し入れて、本発明のスペーサに収容してもよい。
図17に、前記スペーサを複数組み合わせた(連結させた)例を示す。図17において、(a)は、前記スペーサにおいて、前記プレートを組み合わせた(連結した)状態を示す平面図である。(b)は、(a)に示すスペーサの二点鎖線で囲われた領域の連結部分の連結方法の一例を説明する拡大平面図である。
図17(a)に示すように、前記スペーサを三つ組み合わせる(連結する)。図17(b)は、前記スペーサ三つを同じ方向を向くように並べ、そのまま隣り合うスペーサ同士の同じ向きが対向するように向かい合わせに組み合わせる(連結する)際の、一つの電池収容部(図17(a)において、二点鎖線で囲われた領域)を拡大した図である。本実施形態のスペーサでは、左側のスペーサの第1のスナップ片704aおよび右側のスペーサの第1のスナップ片保持部705aが共同して前記円筒形単電池の軸方向の手前側の側面を保持できる。さらに、右側のスペーサの第2のスナップ片704bおよび左側のスペーサの第2のスナップ片保持部705bが共同して前記単電池の軸方向の奥側の側面を保持できる。この電池収容部に保持される単電池に着目すると、二つのスペーサの電池収容部が組み合わされることで、前記単電池の全周を包囲して、前記単電池を固定できる。前記各スナップ片と前記各スナップ片保持部とは、本実施形態のスペーサのように、スナップフィットすることが好ましい。このスナップフィットにより、複数のスペーサを連結させる場合に、モジュール全体を、例えば、接着剤や他の固定手段を用いることなく、一体化できる。この結果、例えば、複数のスペーサの組み合わせ(連結)においても、ロボット等を用いた自動化(ロボット化)が容易であり、組電池モジュールの製造効率をさらに向上させることができる。
〔実施形態8〕
本実施形態のスペーサは、前記実施形態7のスペーサにおいて、例えば、前記電池収容部の数を所望の数に変更してもよい。図18に、前記電池収容部が、一つのプレートに4箇所設けられているスペーサの構成を示す。図18において、(a)は、本実施形態のスペーサの構成を示す斜視図、(b)は本実施形態のスペーサの両プレートを示す平面図、(c)は本実施形態のスペーサに単電池を収容した状態を示す斜視図、(d)は本実施形態のスペーサを連結した状態を示す平面図である。本実施形態のスペーサ800では、電池収容部703aおよび703bが、正方形配置となるように設けられている。前記両プレートの中央部には、貫通孔805が設けられていてもよい。これ以外の構成は、前述の実施形態7のスペーサ700と同様である。
以上のとおり、本発明の組電池モジュール用のスペーサは、振動耐久性を向上させることができ、また、例えば、組電池モジュールの放熱性を向上させることができる。さらに、例えば、組電池モジュールの製造の自動化が容易であり、組電池モジュールの製造効率を向上させることができる。したがって、本発明の組電池モジュールは、例えば、車載用予備電源、車載用補助電源(アイドリングストップ時電源)、車載用太陽光発電用蓄電池等として使用できる。また、その用途としては、例えば、電気自動車・ハイブリッド型自動車、各種電装設備、電動自転車、電動バイク、産業機械、ロボット等への駆動電源のような、集電効率を高めた出力性能が要求される部分への電源があげられる。ただし、その用途は制限されず、広い分野に適用可能である。
100、100a、100b、100c、200、200−1、200−2、200−3、200−4、200−5、200−6、200−7、200−8、200−9、400、400a、500、500−1、500−2、500−3、500−4、500−5、500−6、500−7、500−8、500−9、700、800 組電池モジュール用のスペーサ(スペーサ)
101a、101c、401a、401c、701a 第1のプレート
101b、101d、401b、401d、701b 第2のプレート
102 支柱
103a、103b、103c、103d、203a、203b、403a、403b、403c、403d、403e、403f、403g、403h、503、703a、703b 電池収容部
104a、504a、704a 第1のスナップ片
104b、504b、704b 第2のスナップ片
104c スナップ片の先端に設けられた突起
105a、705a 第1のスナップ片保持部
105b、705b 第2のスナップ片保持部
105c スナップ片保持部に設けられた窪み
106a、106b 凹部
107a、107b U字状の切り欠き部
108 長孔(貫通孔)
209a、209b、409a、409b、409c、409d 別のプレート
201、303、501、603、701 円筒形単電池(単電池)
300、600 組電池モジュール
301、601 組電池本体
302、602 ハウジング
505a、505b スナップ片保持部
508、805 貫通孔

Claims (11)

  1. 複数の円筒形電池を組み合わせた組電池モジュール用のスペーサであって、
    前記複数の円筒形電池を収容する複数の電池収容部を含み、
    前記電池収容部は、
    前記円筒形電池の軸方向の一端側の側面を一方から保持する第1のスナップ片および第1の電池保持部分
    ならびに
    前記円筒形電池の軸方向の他端側の側面を前記一方と反対の方から保持する第2のスナップ片および第2の電池保持部分
    を含み、
    前記第1のスナップ片は、前記スペーサの幅方向に突出し、
    前記第1の電池保持部分は、前記第1のスナップ片と前記円筒形電池の周方向に連続して前記円筒形電池を保持し、
    前記第2のスナップ片は、前記スペーサの幅方向に突出し、
    前記第2の電池保持部分は、前記第2のスナップ片と前記円筒形電池の周方向に連続して前記円筒形電池を保持し、
    前記第1のスナップ片および前記第1の電池保持部分の前記円筒形電池保持する部分が、前記円筒形電池の側面形状に沿った形状であり、かつ、前記円筒形電池の側面の半周を超える長さであり、
    前記第2のスナップ片および前記第2の電池保持部分の前記円筒形電池を保持する部分が、前記円筒形電池の側面形状に沿った形状であり、かつ、前記円筒形電池の側面の半周を超える長さである、
    ことを特徴とする組電池モジュール用のスペーサ。
  2. 前記電池収容部が、前記スペーサの幅方向の両側に配置されている、
    ことを特徴とする請求項1記載の組電池モジュール用のスペーサ。
  3. 前記幅方向の両側の電池収容部の一方の側の前記電池収容部と、前記他方の側の前記電池収容部とが、互い違いの位置に配置されている、
    ことを特徴とする請求項2記載の組電池モジュール用のスペーサ。
  4. 前記複数の電池収容部の間に、前記円筒形電池の軸方向に流体が通過可能な貫通孔および切り欠き部の少なくとも一方を含む、
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の組電池モジュール用のスペーサ。
  5. 切り欠き部を含むスペーサであって、前記スペーサを複数組み合わせることで、前記切り欠き部が組み合わさって貫通孔を形成可能である、
    ことを特徴とする請求項4記載に組電池モジュール用のスペーサ。
  6. さらに、一対のプレートを含み、
    前記一対のプレートの双方に、一つの円筒形電池を共同して収容する前記電池収容部を含み、
    前記一対のプレートの一方の前記電池収容部に前記第1のスナップ片および前記第1の電池保持部分を含み、
    前記一対のプレートの他方の前記電池収容部に前記第2のスナップ片および前記第2の電池保持部分を含む、
    ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の組電池モジュール用のスペーサ。
  7. さらに、支柱を含み
    前記一対のプレートが、前記支柱により一定の距離を置いて連結されている、
    ことを特徴とする請求項6記載の組電池モジュール用のスペーサ。
  8. 前記第1の電池保持部分および前記第2の電池保持部分の少なくとも一方に、流体が通過可能な凹部を含む、
    ことを特徴とする請求項6または7記載の組電池モジュール用のスペーサ。
  9. 前記他方の電池収容部において、前記第1のスナップ片に対向する位置に、前記第1のスナップ片を保持する第1のスナップ片保持部が配置され、
    前記第1のスナップ片保持部の長さが、前記円筒形電池側面の半周未満であり、
    前記一方の電池収容部において、前記第2のスナップ片に対向する位置に、前記第2のスナップ片を保持する第2のスナップ片保持部が配置され、
    前記第2のスナップ片保持部の長さが、前記円筒形電池側面の半周未満であり、
    前記スペーサを二つ組み合わせることで、
    一方のスペーサの前記第1のスナップ片および他方のスペーサの第1のスナップ片保持部が共同して前記円筒形電池の軸方向の一端側の側面を保持可能であり、
    一方のスペーサの前記第2のスナップ片および他方のスペーサの第2のスナップ片保持部が共同して前記円筒形電池の軸方向の他端側の側面を保持可能である、
    ことを特徴とする請求項6から8のいずれか一項に記載の組電池モジュール用のスペーサ。
  10. 前記第1のスナップ片および前記第2のスナップ片が、湾曲した板状である、
    ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の組電池モジュール用のスペーサ。
  11. 組電池モジュールであって、
    組電池本体およびハウジングを含み、
    前記組電池本体は、スペーサ、電極間配線具および複数の円筒形電池を含み、
    前記スペーサが請求項1から10のいずれか一項に記載の組電池モジュール用のスペーサであり、
    前記スペーサの前記電池収容部に、前記円筒形電池が収容され、
    前記複数の円筒形電池の電極間が、前記電極間配線具により電気的に接続され、
    前記組電池本体が前記ハウジング内に収容されている、
    ことを特徴とする組電池モジュール。
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