JP6171314B2

JP6171314B2 - 蓄電装置

Info

Publication number: JP6171314B2
Application number: JP2012253467A
Authority: JP
Inventors: 寿樹楠
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2032-11-19
Also published as: JP2014102947A; KR102137587B1; CN103824982B; KR20140064619A; DE102013223513A1; US9349999B2; US20140141306A1; CN103824982A

Description

本発明は、蓄電装置に関するものである。

従来、蓄電装置の一例である電池モジュールとして、複数の電池セルを並設してケーシングに収容したものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、前記従来の電池モジュールでは、並設する電池セルに沿って配置した通しボルトを使用して両端部の樹脂枠（保持部材）で挟持することにより一体化されている。このため、内部空間の一部が通しボルトによって占有されてしまい、大型化をもたらすという問題がある。また、樹脂枠に装着される側板カバー内には、電装品（ここでは、管理装置と記載）が配置されているが、その固定構造についての言及はない。

特開２００３−３４６７４９号公報

本発明は、付属品を固定するための固定部材が電池セル側に突出して内部空間を占有したり、電池セルを損傷させたりすることがない蓄電装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
電池セルと、
付属品と、
前記電池セル及び前記付属品を互いに反対側に位置するように保持する保持部材と、
前記保持部材に前記付属品を固定する固定部材と、
を備え、
前記固定部材と前記電池セルの距離を、前記保持部材と前記電池セルの距離以上としたものである。

この構成により、固定部材が保持部材を超えて電池セル側に突出することを防止する。これにより、固定部材が電池セルと干渉することを阻止することが可能となる。

前記保持部材は、前記電池セル側に前記固定部材が突出するのを防止する凹部を有するのが好ましい。

この構成により、保持部材を薄肉としても、その形状を変化させて凹部を形成し、この凹部により固定部材が電池セル側に突出することを防止することができる。

前記保持部材と前記電池セルとの間に補助部材を配置し、
前記補助部材は、前記電池セル側に前記固定部材が突出するのを防止する開口部を有するのが好ましい。

この構成により、追加する補助部材に開口部を形成しただけの簡単な構成により、固定部材が電池セル側に突出することを防止することができる。

前記保持部材は、電池セルの両側に配置されるエンドプレートを備え、
前記エンドプレートに、前記凹部を形成するのが好ましい。

この構成により、元々ケーシング内に組み込む部品によって保持部材を構成することができる。しかも、エンドプレートに形成した凹部を利用して固定部材が電池セル側に突出することを防止できる。

前記固定部材は、断面積が異なる部位を有し、断面積の広い方の部位が電池セルに対向するように配置するのが好ましい。

この構成により、たとえ固定部材に衝撃力等の外力が作用して電池セル側に突出したとしても、その部位は固定部材の中で断面積が広い部位であり、電池セルに作用する衝撃力が軽減される。

前記固定部材は、前記開口部又は前記凹部に配置される頭部、及び、該頭部から延びる雄ネジを形成された軸部とからなるボルトと、前記軸部の雄ネジに螺合されるナットとから構成すればよい。

この構成により、ボルトを開口部又は凹部に配置し、その軸部を付属品に貫通させてナットを螺合することにより、保持部材に対して付属品を固定することができる。

本発明によれば、保持部材に付属品を固定し、その固定に利用する固定部材が電池セル側に突出しないように、固定部材と電池セルの距離を保持部材と電池セルの距離以上としたので、固定部材が電池セルと干渉することを防止し、その損傷を防止することが可能となる。

本実施形態に係る電池モジュールの斜視図である。図１からケーシングとカバーとを除去した状態を示す斜視図である。図２から電装品を取り外した状態を示す分解斜視図である。図３からトッププレートを取り外し、一部の電池セルを削除した状態を示す他の角度から見た斜視図である。（ａ）一の実施形態に係るエンドプレート、電池セル、電装品の一部を示す断面図、（ｂ）他の実施形態に係る同様な断面図である。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「側」、「端」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本実施形態に係る電池モジュールを示す。この電池モジュールは、大略、ケーシング１内に、図２に示す電池セル２や、付属品の一例である電装品３を収容し、カバー４で閉鎖した構成である。

ケーシング１は、合成樹脂材料を上面が開口する略直方体形状に形成したものである。ケーシング１の底面にはボトムプレート５が配置されている。図２に示すように、ボトムプレート５の両端部には、エンドプレート６が配置されている。ボトムプレート５及びエンドプレート６は、ケーシング１の底面側から一緒にネジ止め固定されている。

電池セル２は、リチウムイオン電池等の非水電解質二次電池であり、図示しないが、例えば、電池容器内に発電要素を収容し、蓋体で封止した構成となっている。電池セル２は、板状のスペーサ７を介して複数個（ここでは４個）並設した状態で、ボトムプレート５上のエンドプレート６の間に配置されている。また、これら電池セル２は、エンドプレート６間に固定した２つのサイドプレート８と、トッププレート９とによってガイドされている。

図４に示すように、一方のサイドプレート８は、略矩形板状で、周囲が直角方向に折り曲げられて側壁が形成されている。また、サイドプレート８には２列で縦長の開口部２２が形成されている。他方のサイドプレート８は、箱体形状で、内面側には開口部が形成されている。両サイドプレート８は、エンドプレート６の間に配置された状態で、ボルト８ａ及びナット８ｂにより両エンドプレート６に固定される。

トッププレート９は、幅狭の板材を両端部で直角方向に折り曲げ、その両端部に切欠９ａを形成したものである。また、トッププレート９の両側部は、略直角に屈曲されることにより強度が高められている。トッププレート９は、両端部をエンドプレート６の外面側に位置させた状態で、ボルト９ｂ及びナット９ｃにより両エンドプレート６に固定される。

図３に示すように、電装品３は、ハウジング１０内にＣＰＵ等の電子機器を実装した基板１７を収容したものである。ハウジング１０は、本体部１２と蓋部１３とで構成されている。本体部１２は、蓋部１３で覆われる収容部１２ａと、収容部から外方にはみ出した３箇所（上方側２箇所と、下方側１箇所）の固定部１２ｂとで構成されている。収容部１２ａは、周囲を側壁によって囲まれて、その底面には基板１７が配置されてネジ止めされている。

電装品３からは複数本のハーネスが引き出されている。ハーネスのうち、電力供給用の２本のハーネス３ａの先端部分（丸型端子３ｂ）は、第１バスバー１４と共にハウジング１０の本体部１２にネジ止めされている。第１バスバー１４は導電性板状体で、一端部は第２バスバー１５と共に、他端部は第３バスバー１６と共に、それぞれハウジング１０の本体部１２にネジ止めされている。第２バスバー１５は導電性板状体を直角に折り曲げたもので、前述の通り垂直部が第１バスバー１４と共にネジ止めされるほか、さらに水平部が前記本体部１２の他の部分にネジ止めされている。第３バスバー１６は導電性板状体を直角に折り曲げたもので、前述の通り一端部が第１バスバー１４と共にネジ止めされるほか、さらに他端部が電池セル２の電極部に連結されている。

このように、ハウジング１０の本体部１２には、第１〜第３バスバー１４〜１６がネジ止めされるほか、第３バスバー１６により、エンドプレート６を挟んで電池セル２側にも固定されている。したがって、エンドプレート６に対するハウジング１０の本体部１２の位置決め状態を良好なものとすることができる。

固定部１２ｂは、側壁よりも突出量の少ない補助壁によって囲まれており、その底面の中央部分にはエンドプレート６からボルト１８の軸部２０が突出している。

図５に示すように、ボルト１８は、頭部１９と、その中央部から延びる軸部２０とで構成されている。

頭部１９は、円盤状に形成され、エンドプレート６に形成した凹部２２内に位置している。頭部１９の厚みは凹部２２の深さ寸法以下とされている。このため、ボルト１８の頭部１９がエンドプレート６から内側に突出することがない。つまり、電池セル２側に突出してスペーサ等と干渉しないように構成されている。また、外力が作用してボルト１８が電池セル２に押し付けられた場合でも、ボルト１８の広い方の面（すなわち頭部１９）が電池セル２に接触するため、電池セル２に与えるダメージが少なくなる。

軸部２０には雄ネジ２０ａが形成され、固定部１２ｂを貫通した状態で、ナット２１が螺合される。

図５（ａ）に示すように、エンドプレート６は、金属製の板材で、電装品３が固定される垂直部６ａと、その下端両側から直角に突出する固定部６ｂとで構成されている。また、エンドプレート６には、内面側から外方に向かって凹部２２が形成されている。凹部２２は、平面視円形状で、内周面が徐々に中心側へと迫り出す円錐状に形成されている。凹部２２の深さ寸法は、ボルト１８の頭部１９の高さ寸法よりも大きな値に設定されている。凹部２２の底面中心部には貫通孔２２ａが形成され、ボルト１８の軸部２０が挿通可能となっている。

カバー４は、合成樹脂製の板材で、排気部等を備える。

次に、前記構成からなる電池モジュールの組立方法について説明する。
まず、ボトムプレート５の両端部にエンドプレート６をそれぞれ仮止めする。そして、エンドプレート６同士を、サイドプレート８によって連結する。

続いて、各エンドプレート６の外面に電装品３を配置する。ここで、エンドプレート６の内面側から、ボルト１８の軸部２０を、凹部２２の貫通孔に挿通する。ボルト１８の軸部２０は、電装品３のハウジング１０に形成した固定部１２ｂの貫通孔へと挿通する。軸部２０の雄ネジにナット２１を螺合し、エンドプレート６とハウジング１０の本体部１２とを連結する。このとき、ボルト１８の頭部１９は、エンドプレート６に形成した凹部２２内に位置し、内側には突出しない。

さらに、ボトムプレート５、エンドプレート６及びサイドプレート８によって形成された領域内に電池セル２を並設して配置する。そして、エンドプレート６の上端中央部同士をボルト９ｂ及びナット９ｃによりトッププレート９で連結する。また、電池セル２の電極部同士をバスバーで連結し、両端の電池セル２の一方の電極部には第３バスバー１６を連結する。

その後、電装品３から延びるハーネス３ａの丸型端子３ｂを第１バスバー１４と共にハウジング１０の本体部１２にネジ止めする。また、第１バスバー１４の一端部を第２バスバー１５と共に、他端部を第３バスバー１６と共に、同じくハウジング１０の本体部１２にネジ止めする。第２バスバー１５は、さらに水平部をハウジング１０の本体部１２にネジ止めする。

最後に、前述のようにして組み立てられた部材をケーシング１内に収容し、底面側からネジ止め固定する。さらにケーシング１の上方開口部をカバー４で閉鎖することにより電池モジュールが完成する。

このようにして完成した電池モジュールでは、ボルト１８の頭部１９がエンドプレート６に形成した凹部２２内に位置しているので、電池セル２側に突出して干渉し、傷を付ける等の不具合を発生させることがない。また、外力によりボルト１８が電池セル２に押し付けられた場合でも、ボルト１８の広い方の面（すなわち頭部１９）が電池セル２に接触するため、電池セル２に与えるダメージが少なくなる。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、エンドプレート６に形成した凹部２２内に、ボルト１８の頭部１９を配置するようにしたが、図５（ｂ）に示す構成としてもよい。すなわち、エンドプレート６と電池セル２の間にバッキングプレート２３を配置する。バッキングプレートには開口部２４を形成し、その開口部２４内にボルト１８の頭部１９を位置させる。
この構成によれば、バッキングプレート２３を追加するだけで、ボルト１８の頭部１９が電池セル２側に突出することを防止することができる。

また、前記実施形態では、付属品が電装品（例えば、センサ類、基板等）である場合について説明したが、エンドプレート６同士を互いに連結するトッププレートの一部、別途設けたエンドプレート６同士を互いに引き寄せる拘束ベルトの一部等の他の部位を付属品と捉えて同様な構成を採用するようにしてもよい。この場合、トッププレート６や拘束ベルト等のうち、エンドプレート６を挟んで電池セル２とは反対側に位置する部位が付属品となる。

また、前記実施形態では、電池セル２としてリチウムイオン電池について説明したが、鉛蓄電池等、種々の電池であってもよい。また、複数の電池セル２を備えた電池モジュールについて説明したが、電池セル２単体であっても、電池モジュールを複数備えた電池パックであっても、前記構成を採用することができる。

また、前記実施形態では、固定部材としてボルト１８を使用するようにしたが、ボルト１８以外のもの（リベット等）を使用してもよい。この場合、電池セル２に対向する面の面積が広くなるように固定部材を配置するのが好ましい。また、ナットは使用しなくてもよい。

また、固定部材は、電池セル２に対向する部位の投影面積（あるいは断面積）が、付属品に連結される部位の投影面積（あるいは断面積）に比べて広ければよい。したがって、電池セル２に対向する部位の表面が平坦でなく、凸状、凹状、凹凸状等、種々の形態に形成されているとしても、電池セル２に衝突した際に直接作用する部位の投影面積（あるいは断面積）が広いことで、電池セル２が受けるダメージを軽減することができる。なお、ここでいう投影面積（断面積）とは、固定部材と対向するセルのケースと平行な平面における投影面積（断面積）である。

１…ケーシング
２…電池セル
３…電装品
４…カバー
５…ボトムプレート
６…エンドプレート
７…スペーサ
８…サイドプレート
９…トッププレート
１０…ハウジング
１１…基板
１２…本体部
１３…蓋部
１４…第１バスバー
１５…第２バスバー
１６…第３バスバー
１７…基板
１８…ボルト
１９…頭部
２０…軸部
２１…ナット
２２…凹部
２３…バッキングプレート
２４…開口部

Claims

並設された複数の電池セルと、
電装品と、
前記複数の電池セルの並設方向の端部に配置され、連結部材によって互いに連結され、前記電池セル及び前記電装品を互いに反対側に位置するように保持する、一対の保持部材と、
前記保持部材の一方に前記電装品を固定する固定部材と
を備え、
前記固定部材と前記電池セルの距離を、前記保持部材の一方と前記電池セルの距離以上とし、
前記固定部材は、前記電池セルと対向する面に平坦面を有することを特徴とする蓄電装置。
前記保持部材の一方は、前記電池セル側に前記固定部材が突出するのを防止する凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
前記保持部材の一方は、前記電池セル側に前記固定部材が突出するのを防止する開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
前記保持部材の一方はエンドプレートを備え、
前記エンドプレートに、前記開口部又は前記凹部を形成したことを特徴とする請求項２又は３に記載の蓄電装置。
前記保持部材の一方は板状で、前記保持部材の一方の面に前記電池セルが位置し、前記保持部材の他方の面に前記電装品が位置し、前記一方の面から前記他方の面側に向かって窪んだ凹部を形成され、
前記固定部材は、前記凹部内に配置され、前記凹部の深さ以下の厚みを有する頭部、及び、前記頭部から前記保持部材の一方及び前記電装品を貫通して延び、雄ネジを形成された軸部からなるボルトと、前記保持部材の一方の他方の面側で前記軸部の雄ネジに螺合され、前記保持部材に対して前記電装品を固定するナットとからなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の蓄電装置。
前記保持部材により前記電池セルを複数個並設して保持すると共に、前記固定部材により前記電池セルの前記並設方向の一端部の一方で前記電装品を固定した状態で収容されるケースを備えたことを特徴とする請求項５に記載の蓄電装置。