JP6069615B2 - 組電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、互いに平行に並ぶ複数の筒形電池を電池保持スペーサに保持して構成された組電池モジュールに関する。

従来より、複数の筒形電池を整列した状態で保持し、両端の電極部を接続タブ等によって接続した組電池モジュールが使用されている。接続タブは、スポット溶接を行って筒形電池の電極部に接続して、複数の筒形電池を互いに導通させることが一般的である。これ以外にも、接続タブは、弾性反発力を利用して筒形電池の電極部に接続して、複数の筒形電池を互いに導通させることもある。

例えば、特許文献１の円筒型電池の保持構造においては、複数並列に配置される円筒型電池を樹脂製のホルダを用いて保持している。このホルダは、周方向に向けて複数の弾性変形部を備えており、この弾性変形部は、円筒型電池が内側に挿入された際に、円筒型電池によって押されて少なくとも一部が半径方向外側に弾性変形するよう構成されている。
また、例えば、特許文献２の電池ホルダは、複数個の二次電池が収容される二次電池パックと、二次電池パックを収容する有底筒状のホルダケースとを備えている。そして、二次電池パックの外周面とホルダケースの内周面とのいずれか一方に、電池挿入方向と平行な凹溝を、他方に、凹溝に嵌合する凸部を設けている。

特開２０１０−９７９８号公報 特開平１１−２９７２８７号公報

しかしながら、特許文献１のホルダの複数の弾性変形部は、円筒型電池に対する周方向の複数箇所において独立して設けられており、各弾性変形部同士の間には隙間が形成されている。そのため、円筒型電池を保持する力を十分に確保することが困難である。
また、特許文献２の二次電池パックの外周面とホルダケースの内周面とに設けられた凹溝及び凸部は、直接円筒型電池を弾性的に保持するものではない。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、筒形電池の静的保持力及び耐振動性を向上させるとともに、保持穴への筒形電池の挿入を円滑に行うことができる組電池モジュールを提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、互いに平行に並ぶ複数の筒形電池を電池保持スペーサに保持して構成された組電池モジュールにおいて、
上記電池保持スペーサは、上記筒形電池を保持する保持穴が内周に形成された保持壁を複数有しており、
該保持壁は、上記筒形電池の周りに環状に形成されており、かつ、該筒形電池の周方向における複数箇所に接触して、上記筒形電池の径方向へ弾性変形可能な複数の弾性変形部を有しており、
上記複数の保持壁の全体は、上記電池保持スペーサとして一体成形されており、
上記各筒形電池の軸方向両端部は、上記電池保持スペーサにおける外側端面からそれぞれ突出しており、
上記各筒形電池の軸方向両端部には、該各筒形電池を電気的に接続するための接続タブがそれぞれ配置されており、
上記各筒形電池の軸方向両端部における上記接続タブの軸方向の外側には、放熱プレートがそれぞれ配置されていることを特徴とする組電池モジュールにある（請求項１）。

上記組電池モジュールにおいては、電池保持スペーサに形成する複数の保持壁の形状に工夫をしている。
具体的には、各保持壁における弾性変形部は、環状に形成された保持壁において、筒形電池の周方向における複数箇所に形成されている。これにより、保持壁及び複数の弾性変形部の強度を高めることができ、保持壁の保持穴に筒形電池を保持する力を向上させることができる。

また、保持壁が環状に形成されていることにより、複数の保持壁の保持穴へ、複数の筒形電池を同時に挿入する際には、各保持壁の剛性を確保しやすい一方、各弾性変形部を効果的に弾性変形させることができる。これにより、部品精度及び組付けのばらつきを容易に吸収することができ、保持壁の保持穴への筒形電池の挿入を円滑に行うことができる。
それ故、上記組電池モジュールによれば、筒形電池の静的保持力及び耐振動性を向上させるとともに、保持穴への筒形電池の挿入を円滑に行うことができる。

実施例にかかる、電池保持スペーサを示す平面図。 実施例にかかる、電池保持スペーサを示す図で、図１におけるＡ−Ａ断面矢視図。 実施例にかかる、組電池モジュールを示す図で、図１におけるＡ−Ａ断面矢視図。 実施例にかかる、組電池モジュールを示す図で、図１におけるＢ−Ｂ断面矢視図。 実施例にかかる、他の電池保持スペーサを示す平面図。 実施例にかかる、他の電池保持スペーサを示す図で、図５におけるＣ−Ｃ断面矢視図。 実施例にかかる、他の電池保持スペーサを示す図で、図５におけるＣ−Ｃ断面矢視図。

上述した組電池モジュールにおける好ましい実施の形態につき説明する。
上記組電池モジュールにおいて、上記筒形電池は、円筒形電池とすることができ、角筒形電池とすることもできる。
上記電池保持スペーサは、一体形状で形成することができ、複数に分割して形成することもできる。電池保持スペーサは、複数の分割スペーサ部を組み合わせて形成することができる。この分割スペーサ部は、上記複数の保持壁を、上記筒形電池の軸方向又はこれに直交する方向に分割する状態で形成することができる。そして、複数の保持壁が軸方向に直交する方向に分割された分割スペーサ部を用いる場合には、複数の分割スペーサ部を組み合わせたときに、筒形電池の周りに環状に繋がる複数の保持壁を形成することができる。

また、上記複数の保持壁は、上記複数の筒形電池が並ぶ面方向に形成された板面部によって連結されており、上記複数の保持壁と上記板面部とは、上記電池保持スペーサとして一体成形されていてもよい（請求項２）。
この場合には、板面部によって複数の保持壁を連結することにより、電池保持スペーサの形成を容易にすることができる。
また、複数の保持壁と板面部とは、電池保持スペーサとして一体成形することができる。また、複数の保持壁と板面部とは、別体で成形したものを組み合わせて、電池保持スペーサとすることもできる。

上記複数の保持壁は、互いに隣り合う位置において結合されていてもよい（請求項３）。
この場合には、環状に形成された各保持壁の強度をより向上させることができ、各保持壁を形成するスペースの縮小化を容易に図ることができる。

また、上記弾性変形部は、上記保持壁の軸方向外方の端面から軸方向内方に向けて、周方向に所定の間隔を空けて形成された一対の切欠きの間に設けられていてもよい（請求項４）。
この場合には、一対の切欠きの形成によって、保持壁の強度を確保しつつも、弾性変形部の弾性変形が一層容易に行われるようにすることができる。

また、上記弾性変形部は、周辺の一般部よりも上記保持壁の厚みが小さくなった厚み縮小部として形成されていてもよい（請求項５）。
この場合には、弾性変形部を、厚み縮小部とすることにより弾性変形を可能とすることができる。また、弾性変形部の周囲も厚み縮小部とすることができる。
なお、上記一対の切欠きを形成する場合においても、弾性変形部を厚み縮小部として形成することもできる。

また、上記厚み縮小部の根元部分には、上記保持壁の周方向に沿って貫通孔が設けられていてもよい（請求項６）。
この場合には、根元部分に設けた貫通孔によって、保持壁の強度を確保しつつも、弾性変形部の弾性変形をより容易とすることができる。

また、上記弾性変形部の内周には、内周側へ突出して上記筒形電池に接触する突起部が形成されていてもよい（請求項７）。
この場合には、突起部を筒形電池に接触させることにより、保持壁の保持穴への筒形電池の挿入性を確保するとともに、挿入後には、複数の弾性変形部の突起部と筒形電池の外周との当接によって、筒形電池を安定して保持することができる。

また、上記電池保持スペーサは、上記複数の筒形電池の軸方向において２つの分割スペーサ部に分割されており、一方の上記分割スペーサ部は、上記弾性変形部が形成された上記保持壁を複数有しており、他方の上記分割スペーサ部は、上記筒形電池を嵌入する嵌入穴が内周に形成された嵌入壁を複数有しており、上記複数の筒形電池は、上記一方の分割スペーサ部における上記保持穴と、上記他方の分割スペーサ部における上記嵌入穴とに保持されていてもよい。
この場合には、電池保持スペーサを、一方の分割スペーサ部と他方の分割スペーサ部とから構成することにより、複数の筒形電池の挿入性及び保持性の自由度を向上させることができる。

また、上記電池保持スペーサは、上記複数の筒形電池の軸方向において２つの分割スペーサ部に分割されており、該２つの分割スペーサ部は、上記弾性変形部が形成された上記保持壁を複数有しており、上記複数の筒形電池は、上記２つの分割スペーサ部における上記各保持穴に保持されていてもよい。
この場合には、電池保持スペーサを、２つの分割スペーサ部から構成することにより、複数の筒形電池の挿入性及び保持性の自由度を向上させることができる。

以下に、組電池モジュールにかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例の組電池モジュール１は、図１〜図４に示すごとく、互いに平行に並ぶ複数の筒形電池３を電池保持スペーサ２に保持して構成されている。電池保持スペーサ２は、筒形電池３を保持する保持穴２１１が内周に形成された保持壁２１を複数有している。保持壁２１は、筒形電池３の周りに環状に形成されており、筒形電池３の周方向Ｃにおける複数箇所に、筒形電池３の径方向Ｒへの弾性変形を促進する弾性変形部２２を有している。

以下に、本例の組電池モジュール１につき、図１〜図７を参照して詳説する。
本例の組電池モジュール１は、家庭、施設等への定置用の蓄電池、ハイブリッド自動車、電気自動車等への移動用の蓄電池として用いることができる。
本例の筒形電池３は、円筒形状（円柱形状）を有する円筒形電池３である。また、本例の筒形電池３は、充放電可能な二次電池であって、リチウムイオン電池である。筒形電池３は、これ以外にも、二次電池としてのニッケルカドミウム蓄電池、ニッケル水素電池等とすることもできる。また、筒形電池３は、充放電できない使い捨ての一次電池とすることも可能である。

図１に示すごとく、本例の組電池モジュール１は、複数の筒形電池３を、縦方向Ｄと横方向Ｗとに格子状に並べた状態で、電池保持スペーサ２にて保持するよう構成されている。電池保持スペーサ２は、複数の筒形電池３をそれぞれ保持する複数の保持穴２１１が形成された保持壁２１を、縦方向Ｄと横方向Ｗとに格子状に配置して形成されている。
図２に示すごとく、電池保持スペーサ２は、複数の筒形電池３の軸方向Ｌに向けて２つに分割された分割スペーサ部２０Ａ，２０Ｂを組み合わせて形成されている。２つの分割スペーサ部２０Ａ，２０Ｂは、複数の筒形電池３の軸方向Ｌの中間位置で向き合わせて用いられる。

図１、図２に示すごとく、一方の分割スペーサ部２０Ａは、弾性変形部２２が形成された保持壁２１を複数有している。複数の保持壁２１は、複数の筒形電池３が並ぶ平面方向（縦方向Ｄ及び横方向Ｗ）に形成された板面部２４によって連結されている。板面部２４は、軸方向Ｌにおける種々の位置に形成することができる。複数の保持壁２１は、板面部２４から軸方向Ｌの先端側（外方）へ突出して形成されている。

図１、図４に示すごとく、複数の保持壁２１は、互いに隣り合う位置において、結合部２３として結合されている。本例の保持壁２１は、縦方向Ｄ及び横方向Ｗを構成する平面方向に格子状に配列されており、本例の結合部２３は、保持壁２１において、縦方向Ｄに位置する部分と、横方向Ｗに位置する部分とに形成されている。また、結合部２３は、端部に位置する保持壁２１を除いて、縦方向Ｄ及び横方向Ｗに並んで配置される各保持壁２１の縦方向Ｄ及び横方向Ｗの４箇所に形成されている。

なお、筒形電池３は、角筒形電池とすることもできる。この場合、複数の保持壁２１は、全体が格子状に形成され、互いに隣り合う位置の全体が結合部２３として結合されていてもよい。また、この場合、弾性変形部２２は、結合部２３として形成された保持壁２１の各辺において、互いに隣接する一方の筒形電池３へ突出するものと、互いに隣接する他方の筒形電池３へ突出するものとを隣接して設けることができる。

図１、図２に示すごとく、本例の弾性変形部２２は、保持壁２１において、結合部２３が形成されていない位置であって、縦方向Ｄ及び横方向Ｗに対して４５°傾斜した方向の４箇所に形成されている。弾性変形部２２は、保持壁２１の軸方向Ｌの外方の端面から軸方向Ｌの内方に向けて、周方向Ｃに所定の間隔を空けて形成された一対の切欠き２２２の間に設けられている。一対の切欠き２２２の形成によって、弾性変形部２２は、保持壁２１の先端側（軸方向外方側）に片持ちはりの状態で形成されており、径方向Ｒへの弾性変形が容易になっている。
また、弾性変形部２２の内周には、内周側へ突出して筒形電池３に接触する突起部２２１が形成されている。突起部２２１は、弾性変形部２２の内周側であって先端側に形成されている。突起部２２１の先端側の端部は、筒形電池３の挿入を容易にするためにテーパ状に形成されている。

図２に示すごとく、他方の分割スペーサ部２０Ｂは、筒形電池３を嵌入する嵌入穴２５１が内周に形成された嵌入壁２５を複数有している。他方の分割スペーサ部２０Ｂにおける嵌入壁２５には、弾性変形部２２は形成されていない。他方の分割スペーサ部２０Ｂにおける嵌入壁２５の嵌入穴２５１の内径は、一方の分割スペーサ部２０Ａにおける保持壁２１の保持穴２１１の内径よりも小さくなっている。

図３、図４に示すごとく、電池保持スペーサ２に複数の筒形電池３を保持する際には、他方の分割スペーサ部２０Ｂにおける各嵌入壁２５の嵌入穴２５１によって、各筒形電池３の平面方向（縦方向Ｄ及び横方向Ｗ）の位置決めを行う。そして、この位置決めを行った各筒形電池３を、一方の分割スペーサ部２０Ａにおける各保持壁２１の複数の弾性変形部２２によって径方向Ｒの外周側から押さえることによって、各筒形電池３の平面方向の位置ずれを防止することができ、耐振動性を確保することができる。また、複数の弾性変形部２２によって、電池保持スペーサ２と複数の筒形電池３との組付けの位置ずれを吸収することができる。

こうして、電池保持スペーサ２に配置される複数の筒形電池３は、一方の分割スペーサ部２０Ａにおける保持穴２１１と、他方の分割スペーサ部２０Ｂにおける嵌入穴２５１とに、連続して挿通されて保持される。
なお、電池保持スペーサ２は、弾性変形部２２が形成された保持壁２１を複数有する２つの分割スペーサ部２０Ａ，２０Ｂによって構成することもできる。そして、複数の筒形電池３は、２つの分割スペーサ部２０Ａ，２０Ｂにおける各保持穴２１１に、それぞれ連続して挿通させて保持することができる。

図３、図４に示すごとく、各筒形電池３は、軸方向一端部３１が一方の分割スペーサ部２０Ａにおける外側端面から突出し、軸方向他端部３２が他方の分割スペーサ部２０Ｂにおける外側端面から突出して、各分割スペーサ部２０Ａ，２０Ｂに保持されている。
組電池モジュール１は、複数の筒形電池３を保持する電池保持スペーサ２を、ハウジング内に配置して構成されている。このハウジング内には、各筒形電池３を冷却するための冷却風を通過させることができる。

複数の筒形電池３の軸方向一端部３１と軸方向他端部３２とには、各筒形電池３を電気的に接続するための接続タブ４１が配置されている。接続タブ４１は、その構成により、複数の筒形電池３を並列接続することができ、また、接続タブ４１は、複数の筒形電池３を直列接続することもできる。また、複数の筒形電池３の軸方向Ｌの一端側と軸方向Ｌの他端側とにおける複数の接続タブ４１の軸方向Ｌの外側には、放熱プレート５がそれぞれ配置されている。

各放熱プレート５の内側には、筒形電池３及び接続タブ４１との絶縁を行う絶縁シート４２と、筒形電池３の端部から放熱プレート５への放熱を促進する伝熱シート４３とが配置されている。
また、一対の放熱プレート５にボルトを掛け渡す、又は放熱プレート５に形成された挿通穴に挿通させたボルトを電池保持スペーサ２にネジ締めすることによって、複数の筒形電池３を保持する電池保持スペーサ２の位置決めを行うことができる。

本例の組電池モジュール１においては、電池保持スペーサ２に形成する複数の保持壁２１の形状に工夫をしている。
具体的には、各保持壁２１における弾性変形部２２は、環状に形成された保持壁２１において、筒形電池３の周方向Ｃにおける複数箇所に形成されている。これにより、保持壁２１及び複数の弾性変形部２２の強度を確保することができ、保持壁２１の保持穴２１１に筒形電池３を保持する力を向上させることができる。

また、保持壁２１が環状に形成されていることにより、複数の保持壁２１の保持穴２１１へ、複数の筒形電池３を同時に挿入する際には、各保持壁２１の剛性を確保しやすい一方、各弾性変形部２２において効果的に弾性変形をさせることができる。これにより、部品精度及び組付けのばらつきを容易に吸収することができ、保持壁２１の保持穴２１１への筒形電池３の挿入を円滑に行うことができる。なお、図３において、電池保持スペーサ２の保持穴２１への筒形電池３の挿入方向Ｘは、一方の分割スペーサ部２０Ａの軸方向Ｌの外方からとなる。
それ故、本例の組電池モジュール１によれば、筒形電池３の静的保持力及び耐振動性を向上させるとともに、保持穴２１１への筒形電池３の挿入を円滑に行うことができる。

また、図５に示すごとく、保持壁２１に形成する弾性変形部２２は、周辺の一般部である結合部２３よりも保持壁２１の厚みが小さくなった厚み縮小部２６として形成することもできる。この場合には、図６に示すごとく、スリット２６１を設けずに厚み縮小部２６を形成することができる。また、この場合には、図７に示すごとく、厚み縮小部２６の根元部分に、保持壁２１の周方向Ｃに沿って貫通孔２６１を設けることもできる。貫通孔２６１を設けることにより、弾性変形部２２の弾性変形を容易にすることができる。

また、電池保持スペーサ２は、２つの分割スペーサ部２０Ａ，２０Ｂに分割せずに、一体型のものとすることもできる。この場合には、複数の保持壁２１が軸方向Ｌに連続して形成される。また、この場合には、板面部２４は、複数の保持壁２１における軸方向Ｌの適宜箇所において軸方向Ｌに直交する平面方向（縦方向Ｄ及び横方向Ｗ）に沿って、複数の保持壁２１を連結するように形成することができる。

１ 組電池モジュール
２ 電池保持スペーサ
２０Ａ 一方の分割スペーサ部
２０Ｂ 他方の分割スペーサ部
２１ 保持壁
２１１ 保持穴
２２ 弾性変形部
２２１ 突起部
２２２ 一対の切欠き
２４ 板面部
２５ 嵌入壁
２５１ 嵌入穴
２６ 厚み縮小部
３ 筒形電池

Claims (7)

1. 互いに平行に並ぶ複数の筒形電池を電池保持スペーサに保持して構成された組電池モジュールにおいて、
   上記電池保持スペーサは、上記筒形電池を保持する保持穴が内周に形成された保持壁を複数有しており、
   該保持壁は、上記筒形電池の周りに環状に形成されており、かつ、該筒形電池の周方向における複数箇所に接触して、上記筒形電池の径方向へ弾性変形可能な複数の弾性変形部を有しており、
   上記複数の保持壁の全体は、上記電池保持スペーサとして一体成形されており、
   上記各筒形電池の軸方向両端部は、上記電池保持スペーサにおける外側端面からそれぞれ突出しており、
   上記各筒形電池の軸方向両端部には、該各筒形電池を電気的に接続するための接続タブがそれぞれ配置されており、
   上記各筒形電池の軸方向両端部における上記接続タブの軸方向の外側には、放熱プレートがそれぞれ配置されていることを特徴とする組電池モジュール。
2. 請求項１に記載の組電池モジュールにおいて、上記複数の保持壁は、上記複数の筒形電池が並ぶ面方向に形成された板面部によって連結されており、
   上記複数の保持壁と上記板面部とは、上記電池保持スペーサとして一体成形されていることを特徴とする組電池モジュール。
3. 請求項１又は２に記載の組電池モジュールにおいて、上記複数の保持壁は、互いに隣り合う位置において結合されていることを特徴とする組電池モジュール。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の組電池モジュールにおいて、上記弾性変形部は、上記保持壁の軸方向外方の端面から軸方向内方に向けて、周方向に所定の間隔を空けて形成された一対の切欠きの間に設けられていることを特徴とする組電池モジュール。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の組電池モジュールにおいて、上記弾性変形部は、周辺の一般部よりも上記保持壁の厚みが小さくなった厚み縮小部として形成されていることを特徴とする組電池モジュール。
6. 請求項５に記載の組電池モジュールにおいて、上記厚み縮小部の根元部分には、上記保持壁の周方向に沿って貫通孔が設けられていることを特徴とする組電池モジュール。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の組電池モジュールにおいて、上記弾性変形部の内周には、内周側へ突出して上記筒形電池に接触する突起部が形成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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