JP6338974B2 - Battery system - Google Patents

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Description

本発明は、複数の角形電池を厚さ方向に積層してなるバッテリシステムに関し、とくに、電動車両などの電源として最適なバッテリシステムに関する。   The present invention relates to a battery system in which a plurality of rectangular batteries are stacked in the thickness direction, and more particularly to a battery system that is optimal as a power source for an electric vehicle or the like.

多数の角形電池と絶縁性のスペーサを交互に積層して電池ブロックとし、この電池ブロックの両端にエンドプレートを配置して、エンドプレートを拘束材で連結しているバッテリシステムは開発されている（特許文献１参照）。このバッテリシステムは、樹脂で形成されるエンドプレートを備えており、一対のエンドプレートに拘束材を連結して角形電池を拘束している。   A battery system has been developed in which a large number of prismatic batteries and insulating spacers are alternately stacked to form a battery block, end plates are arranged at both ends of the battery block, and the end plates are connected by a restraining material ( Patent Document 1). This battery system includes an end plate made of resin, and a restraint member is connected to a pair of end plates to restrain a square battery.

また、角形電池は、導電性の外装缶に正負の電極板や電解液が充填されるため、外装缶が電位を有する。そのため、拘束材は、電池ブロックから絶縁される必要がある。外装缶が電位を有する構成の場合、外装缶の外周面を熱収縮チューブ等の絶縁層で覆うこともできるが、角形電池が拘束材等に接触すると薄い熱収縮チューブは破損するおそれがある。   Moreover, since a square battery is filled with a positive and negative electrode plate and an electrolyte solution in a conductive outer can, the outer can has a potential. Therefore, the restraining material needs to be insulated from the battery block. In the case where the outer can has a configuration having an electric potential, the outer peripheral surface of the outer can can be covered with an insulating layer such as a heat-shrinkable tube.

そのため、特許文献１のバッテリシステムでは、角形電池と拘束材との間に介在する絶縁壁をスペーサに設けている。この構成によると、絶縁壁により角形電池と拘束材とを絶縁できるようになっている。特に、絶縁壁は、角形電池と拘束材との間に介在しているため、拘束材と角形電池の物理的な接触を防止することができる。   Therefore, in the battery system of Patent Document 1, an insulating wall interposed between the prismatic battery and the restraining material is provided in the spacer. According to this configuration, the rectangular battery and the restraining material can be insulated by the insulating wall. In particular, since the insulating wall is interposed between the prismatic battery and the restraint material, physical contact between the restraint material and the prismatic battery can be prevented.

一方で、絶縁壁は、角形電池に対して気密に覆っているわけではないため、熱収縮チューブ等の絶縁層と併用することもできる。この種の絶縁層は、角形電池の外装缶に密着して設けられるので、結露水等を介したショートを効果的に防止することができる。   On the other hand, since the insulating wall does not cover the square battery in an airtight manner, it can be used in combination with an insulating layer such as a heat-shrinkable tube. Since this type of insulating layer is provided in close contact with the outer casing of the rectangular battery, it is possible to effectively prevent a short circuit through condensed water or the like.

特開２０１０−１５７４５０号公報JP 2010-157450 A

近年、バッテリシステムは、小型で軽量であることが求められている。例えば、電動車両などの電源として用いる場合、バッテリシステムの重量や寸法が、車体の重量や車内のスペースに影響を与えることになる。特許文献１のバッテリシステムにおいて、エンドプレートには比較的大きな力が加わる。そのため、大きな負荷に対しても破損しないように、厚いエンドプレートを備える必要がある。   In recent years, battery systems are required to be small and lightweight. For example, when used as a power source for an electric vehicle or the like, the weight and dimensions of the battery system affect the weight of the vehicle body and the space in the vehicle. In the battery system of Patent Document 1, a relatively large force is applied to the end plate. For this reason, it is necessary to provide a thick end plate so as not to break even with a large load.

特許文献１のバッテリシステムの寸法を小さくするためには、エンドプレートを金属で形成することが有用である。エンドプレートを金属で形成すると、材質の強度の違いからエンドプレートを薄くすることができる。また、樹脂製のエンドプレートよりも金属製のエンドプレートのほうが変形しにくいため、エンドプレートの変形による拘束材の変位や、拘束材の変位に伴う拘束材と角形電池との接触等を考慮する必要がない。そのため、絶縁壁の構成を省略することができ、特許文献１の構成よりも拘束材を角形電池に近接させることができる。   In order to reduce the size of the battery system of Patent Document 1, it is useful to form the end plate from metal. When the end plate is made of metal, the end plate can be made thinner due to the difference in material strength. In addition, since the metal end plate is less likely to deform than the resin end plate, the displacement of the restraint due to the deformation of the end plate and the contact between the restraint and the prismatic battery due to the displacement of the restraint are taken into consideration. There is no need. Therefore, the configuration of the insulating wall can be omitted, and the restraining material can be brought closer to the square battery than the configuration of Patent Document 1.

一方で、エンドプレートを金属で形成した場合、角形電池は、拘束材だけでなく、エンドプレートとの絶縁についても考慮する必要がある。この種のバッテリシステムでは、エンドプレートと角形電池の間に絶縁性の端面スペーサが設けられるが、バッテリシステムの寸法を小さくするためには、端面スペーサの厚さを薄くする必要がある。そのため、エンドプレートと角形電池との絶縁距離が短くなり、結露水等による短絡が生じるおそれがある。特に、正負の電極端子が設けられる端子面は、熱収縮チューブ等の絶縁材を設けることができないため、エンドプレートと角形電池との絶縁距離が短いという問題がある。   On the other hand, when the end plate is made of metal, the rectangular battery needs to consider not only the restraining material but also the insulation with the end plate. In this type of battery system, an insulating end face spacer is provided between the end plate and the square battery. However, in order to reduce the size of the battery system, it is necessary to reduce the thickness of the end face spacer. Therefore, the insulation distance between the end plate and the square battery is shortened, and there is a possibility that a short circuit occurs due to condensed water or the like. In particular, since the terminal surface on which the positive and negative electrode terminals are provided cannot be provided with an insulating material such as a heat-shrinkable tube, there is a problem that the insulation distance between the end plate and the rectangular battery is short.

本発明は、斯かる問題を解決するためになされた発明であり、その主な目的は、エンドプレートと角形電池との絶縁距離を確保しながら、バッテリシステムを小型化することができる技術を提供することにある。   The present invention has been made to solve such a problem, and its main object is to provide a technique capable of downsizing the battery system while ensuring an insulation distance between the end plate and the prismatic battery. There is to do.

本発明のバッテリシステムは、複数の角形電池１を厚さ方向に積層してなる電池ブロック２と、電池ブロック２の両端部に配置される導電性のエンドプレート４と、電池ブロック２の両側面に配置され、エンドプレート４に連結される導電性の拘束材５と、エンドプレート４と電池ブロック２とを絶縁する端面スペーサ３とを備える。エンドプレート４は、拘束材５に対向する側面４Ａから突出する凸部４Ｄと、拘束材５に対向する側面４Ａに形成され、凸部４Ｄに隣接して設けられる段部４Ｃと、を有している。凸部４Ｄは、拘束材５を段部４Ｃから離して配置させると共に、この段部４Ｃと拘束材５との間に空間４Ｅを形成している。端面スペーサ３は、エンドプレート４と電池ブロック２の間に位置するプレート部３Ｘと、段部４Ｃと拘束材５との間に形成される空間４Ｅに配置され、段部４Ｃに沿って延在する絶縁側壁３Ａとを有している。凸部４Ｄは、段部４Ｃとの高低差が、絶縁側壁３Ａの厚さよりも大きく形成されており、絶縁側壁３Ａと拘束材５との間に空間を形成している。

The battery system of the present invention includes a battery block 2 formed by stacking a plurality of rectangular batteries 1 in the thickness direction, conductive end plates 4 disposed at both ends of the battery block 2, and both side surfaces of the battery block 2. And a conductive restraint member 5 connected to the end plate 4 and an end face spacer 3 that insulates the end plate 4 and the battery block 2 from each other. The end plate 4 has a convex portion 4D protruding from the side surface 4A facing the restraint material 5 and a step portion 4C formed on the side surface 4A facing the restraint material 5 and provided adjacent to the convex portion 4D. ing. The convex portion 4D disposes the restraint material 5 away from the step portion 4C and forms a space 4E between the step portion 4C and the restraint material 5. The end surface spacer 3 is disposed in a plate portion 3X located between the end plate 4 and the battery block 2, and a space 4E formed between the step portion 4C and the restraining material 5, and extends along the step portion 4C. And an insulating side wall 3A. The convex portion 4D is formed such that the height difference from the stepped portion 4C is larger than the thickness of the insulating side wall 3A, and a space is formed between the insulating side wall 3A and the restraining material 5.

本発明のバッテリシステムは、エンドプレート全体の外形を大きくすることなく、拘束材と角形電池との接触を抑制し、さらに、エンドプレートと角形電池との絶縁距離を確保することができる特徴がある。それは、エンドプレートの拘束材と対向する面に、凸部および段部を形成するからである。この構成によると、凸部が拘束材に当接することで、拘束材の角形電池へ近接する方向の変位を規制することができる。加えて、拘束材と段部の間に空間が形成され、形成される空間に端面スペーサの絶縁側壁を配置することで、エンドプレートと角形電池との絶縁距離を確保することができる。つまり、エンドプレートを角形電池の外形とほぼ同一としながら、絶縁距離を確保する絶縁側壁を配置する空間を形成することができる。   The battery system of the present invention is characterized in that the contact between the constraining material and the prismatic battery can be suppressed and the insulation distance between the end plate and the prismatic battery can be ensured without increasing the outer shape of the entire end plate. . This is because a convex portion and a step portion are formed on the surface of the end plate facing the restraining material. According to this configuration, when the convex portion comes into contact with the restraining material, the displacement of the restraining material in the direction approaching the rectangular battery can be restricted. In addition, a space is formed between the restraining material and the stepped portion, and an insulating distance between the end plate and the prismatic battery can be secured by disposing the insulating sidewall of the end face spacer in the formed space. That is, it is possible to form a space in which the insulating side walls that secure the insulating distance are arranged while the end plate is substantially the same as the outer shape of the square battery.

本発明の一実施の形態にかかるバッテリシステムの斜視図である。It is a perspective view of the battery system concerning one embodiment of the present invention. 図１に示すバッテリシステムの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the battery system shown in FIG. 電池ブロックの積層構造を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the laminated structure of a battery block. エンドプレートと端面スペーサの積層構造を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the laminated structure of an end plate and an end surface spacer. エンドプレートと端面スペーサと背面側から見た分解斜視図である。It is the disassembled perspective view seen from the end plate, the end surface spacer, and the back side. 図５に示す端面スペーサを下側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the end surface spacer shown in FIG. 5 from the lower side. 図１に示すバッテリシステムの要部拡大平面図である。It is a principal part enlarged plan view of the battery system shown in FIG. 図７に示すバッテリシステムのＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。It is the VII-VII sectional view taken on the line of the battery system shown in FIG.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのバッテリシステムを例示するものであって、本発明はバッテリシステムを以下のものに特定しない。さらに、本発明は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a battery system for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the battery system as follows. Further, the present invention is not intended to limit the members shown in the claims to the members of the embodiments.

以下の実施例に示すバッテリシステムは、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、モータのみで走行する電気自動車、モータで走行する電動バイクなどの電動車両の電源に最適である。ただし、本発明のバッテリシステムは、電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。   The battery system shown in the following embodiments is mainly suitable for the power source of electric vehicles such as hybrid cars and plug-in hybrid cars that run on both the engine and motor, electric cars that run only on the motor, and electric motorcycles that run on the motor. It is. However, the battery system of the present invention can also be used for applications requiring high output other than electric vehicles.

図１と図２のバッテリシステムは、複数の角形電池１を厚さ方向に積層している電池ブロック２と、この電池ブロック２の両端部に配置されて、角形電池１を積層方向に加圧状態で固定している導電性のエンドプレート４と、電池ブロック２の両側面にあって角形電池１の積層方向に延びて両端部をエンドプレート４に連結してなる導電性の拘束材５と、エンドプレート４と電池ブロック２との間に配置している端面スペーサ３とを備える。   The battery system shown in FIGS. 1 and 2 includes a battery block 2 in which a plurality of rectangular batteries 1 are stacked in the thickness direction, and is disposed at both ends of the battery block 2 to press the rectangular batteries 1 in the stacking direction. A conductive end plate 4 fixed in a state, and a conductive restraining material 5 formed on both side surfaces of the battery block 2 and extending in the stacking direction of the rectangular battery 1 and having both ends connected to the end plate 4. And an end surface spacer 3 disposed between the end plate 4 and the battery block 2.

角形電池１は、図３に示すように、厚さに比べて幅が広い、言い換えると幅よりも薄い二次電池で、厚さ方向に積層されて電池ブロック２としている。角形電池１はリチウムイオン二次電池である。ただし、角形電池１は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等、充電できる全ての二次電池とすることもできる。角形電池１は、密閉構造の外装缶に正負の電極板を入れ、さらに電極板を浸漬するように電解液を充填している。外装缶は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属板を角形にプレス成形され、開口部を封口板で気密に密閉している。封口板は、外装缶と同じアルミニウムやアルミニウム合金で、正負の電極端子１３を絶縁状態に固定している。この角形電池１は、封口板を端子面１０として正負の電極端子１３を設けている。さらに、角形電池１は、熱収縮チューブなどの絶縁層を設けて外装缶の表面を被覆している。熱収縮チューブは、端子面１０を除く外周面と底面に密着されて外装缶の表面を絶縁する。   As shown in FIG. 3, the prismatic battery 1 is a secondary battery that is wider than the thickness, in other words, thinner than the width, and is stacked in the thickness direction to form a battery block 2. The prismatic battery 1 is a lithium ion secondary battery. However, the prismatic battery 1 can be any rechargeable secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a nickel cadmium battery. The prismatic battery 1 has positive and negative electrode plates placed in a sealed outer can and is further filled with an electrolytic solution so as to immerse the electrode plates. The outer can is formed by press-molding a metal plate such as aluminum or aluminum alloy into a square shape, and the opening is hermetically sealed with a sealing plate. The sealing plate is made of the same aluminum or aluminum alloy as the outer can and fixes the positive and negative electrode terminals 13 in an insulated state. This rectangular battery 1 is provided with positive and negative electrode terminals 13 with a sealing plate as a terminal surface 10. Furthermore, the prismatic battery 1 is provided with an insulating layer such as a heat shrinkable tube to cover the surface of the outer can. The heat-shrinkable tube is in close contact with the outer peripheral surface and the bottom surface excluding the terminal surface 10 to insulate the surface of the outer can.

角形電池１は、両面に位置する対向面を四角形とする角形の電池で、両面を対向するように積層して電池ブロック２としている。角形電池１は、四角形のひとつの外周面を、正負の電極端子１３を設けている端子面１０として、端子面１０を同一平面に配置して、複数の角形電池１を積層して電池ブロック２としている。   The prismatic battery 1 is a prismatic battery having a rectangular opposing surface located on both sides, and is laminated to form a battery block 2 so that both sides are opposed. The rectangular battery 1 has a rectangular outer peripheral surface as a terminal surface 10 on which positive and negative electrode terminals 13 are provided, the terminal surface 10 is arranged on the same plane, and a plurality of rectangular batteries 1 are stacked to form a battery block 2. It is said.

電池ブロック２は、図３に示すように、積層している角形電池１の間に絶縁スペーサ１５を挟着している。絶縁スペーサ１５は、隣接する角形電池１をより確実に絶縁する。絶縁スペーサ１５は、図３に示すように、両面に角形電池１を積層して定位置に配置する形状として、隣接する角形電池１を位置ずれしないように積層できる。さらに、絶縁スペーサ１５は、絶縁材のプラスチックで成形して、隣接する角形電池１を絶縁することができる。電池ブロックは、角形電池の底面に熱結合状態に冷却プレートを配置し、この冷却プレートを強制的に冷却して角形電池を冷却することができる。なお、図示はしないが、絶縁スペーサは、冷却空気を強制送風する冷却隙間を設ける構成とすることもできる。例えば、角形電池に対向する絶縁スペーサの面に溝を形成し、絶縁スペーサと角形電池の間に冷却隙間を形成することができる。この冷却隙間に冷却空気を送風することで角形電池を冷却できる。 As shown in FIG. 3, the battery block 2 has an insulating spacer 15 sandwiched between the stacked rectangular batteries 1. The insulating spacer 15 insulates the adjacent rectangular batteries 1 more reliably. As shown in FIG. 3, the insulating spacer 15 can be stacked so that the adjacent rectangular batteries 1 are not displaced as a shape in which the rectangular batteries 1 are stacked on both surfaces and arranged in a fixed position. Furthermore, the insulating spacer 15 can be formed of an insulating plastic to insulate the adjacent rectangular batteries 1 . The battery block can cool the prismatic battery by disposing a cooling plate in a thermally coupled state on the bottom surface of the prismatic battery and forcibly cooling the cooling plate. Although not shown, the insulating spacer may be provided with a cooling gap for forcibly blowing cooling air. For example, a groove can be formed on the surface of the insulating spacer facing the rectangular battery, and a cooling gap can be formed between the insulating spacer and the rectangular battery. The square battery can be cooled by blowing cooling air into the cooling gap.

電池ブロック２は、隣接する角形電池１の正負の電極端子１３に金属板のバスバー１４を接続して、バスバー１４でもって角形電池１を直列に接続している。バスバー１４は、貫通孔を設けて、この貫通孔に電極端子１３を挿入し、電極端子１３に設けた雄ネジにナット１６をねじ込んで電極端子１３に連結している。ただし、バスバーは、図示しないが、電極端子と貫通孔との境界にレーザービームを照射して電極端子に溶接することもできる。さらに、電極端子に雌ネジ孔を設け、この雌ネジ孔に止ネジをねじ込んでバスバーを連結することもできる。   In the battery block 2, a metal plate bus bar 14 is connected to the positive and negative electrode terminals 13 of the adjacent rectangular batteries 1, and the rectangular batteries 1 are connected in series with the bus bar 14. The bus bar 14 is provided with a through hole, the electrode terminal 13 is inserted into the through hole, and a nut 16 is screwed into a male screw provided in the electrode terminal 13 to be connected to the electrode terminal 13. However, although not shown, the bus bar can be welded to the electrode terminal by irradiating the boundary between the electrode terminal and the through hole with a laser beam. Further, a female screw hole can be provided in the electrode terminal, and a bus bar can be connected by screwing a set screw into the female screw hole.

隣接する角形電池１を互いに直列に接続するバッテリシステムは、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただし、バッテリシステムは、隣接する角形電池１を並列に接続して出力電流を大きくでき、また直列と並列に接続して出力電圧と出力電流を大きくすることができる。   The battery system in which the adjacent rectangular batteries 1 are connected in series can increase the output voltage and increase the output. However, the battery system can increase the output current by connecting adjacent rectangular batteries 1 in parallel, and can increase the output voltage and output current by connecting them in series and in parallel.

電池ブロック２は両端面に、端面スペーサ３を挟んでエンドプレート４を配置している。エンドプレート４は拘束材５に連結されて、積層している角形電池１を加圧状態で固定する。図２のバッテリシステムは、電池ブロック２の両側面に拘束材５を配置する。拘束材５は導電性のある金属板等で製作される。図の拘束材５は、エンドプレート４の両側の側面４Ａから内側に折曲されて、折曲部５Ａをエンドプレート４の外側表面に固定している。折曲部５Ａは、これを貫通する止ネジ１９をエンドプレート４の雌ネジ孔４ａにねじ込んでエンドプレート４に固定される。   The battery block 2 has end plates 4 disposed on both end faces with an end face spacer 3 interposed therebetween. The end plate 4 is connected to a restraining material 5 to fix the stacked rectangular batteries 1 in a pressurized state. In the battery system of FIG. 2, the restraining material 5 is disposed on both side surfaces of the battery block 2. The restraining material 5 is made of a conductive metal plate or the like. The constraining material 5 in the figure is bent inward from the side surfaces 4 </ b> A on both sides of the end plate 4, and the bent portion 5 </ b> A is fixed to the outer surface of the end plate 4. The bent portion 5 </ b> A is fixed to the end plate 4 by screwing a set screw 19 penetrating the bent portion 5 </ b> A into the female screw hole 4 a of the end plate 4.

エンドプレート４は、アルミニウムやアルミニウム合金等の導電性のある金属で製作される。アルミニウムやアルミニウム合金のエンドプレート４は、ダイキャストや押し出し成形されて製造される。エンドプレート４は、角形電池１の外形と同じ四角形で、拘束材５と対向する側面４Ａから拘束材５の内面に向かって突出する凸部４Ｄを設けている。図４と図５のエンドプレート４は、両側の側面４Ａに長手方向（図においては上下方向）に延びるリブ状の凸部４Ｄを設けている。さらに、エンドプレート４は、拘束材５に対向する側面４Ａに形成され、凸部４Ｄに隣接して設けられる段部４Ｃを有している。このエンドプレート４は、凸部４Ｄによって拘束材５を段部４Ｃから離して配置しており、この段部４Ｃと拘束材５との間に空間４Ｅを形成している。   The end plate 4 is made of a conductive metal such as aluminum or an aluminum alloy. The end plate 4 made of aluminum or aluminum alloy is manufactured by die casting or extrusion molding. The end plate 4 has the same quadrangle as the outer shape of the rectangular battery 1, and is provided with a convex portion 4 </ b> D that protrudes from the side surface 4 </ b> A facing the restraint material 5 toward the inner surface of the restraint material 5. The end plate 4 of FIGS. 4 and 5 is provided with rib-like convex portions 4D extending in the longitudinal direction (vertical direction in the drawing) on the side surfaces 4A on both sides. Further, the end plate 4 is formed on the side surface 4A facing the restraining material 5 and has a step portion 4C provided adjacent to the convex portion 4D. In the end plate 4, the constraining material 5 is disposed away from the stepped portion 4 </ b> C by the convex portion 4 </ b> D, and a space 4 </ b> E is formed between the stepped portion 4 </ b> C and the constraining material 5.

端面スペーサ３は、図４〜図８に示すように、電池ブロック２とエンドプレート４との間に配置されるプレート部３Ｘを備えており、このプレート部３Ｘで導電性のエンドプレート４を電池ブロック２から絶縁する。端面スペーサ３は、エンドプレート４の段部４Ｃと拘束材５との間に形成される空間に配置され、段部４Ｃに沿って延在する絶縁側壁３Ａを有し、この絶縁側壁３Ａをプレート部３Ｘに連結して設けている。端面スペーサ３は、絶縁材のプラスチックを一体的に成形して、絶縁側壁３Ａをプレート部３Ｘに連結している。プレート部３Ｘは、電池ブロック２とエンドプレート４との間に挟着され、絶縁側壁３Ａはエンドプレート４の側面４Ａに配置される。したがって、絶縁側壁３Ａはプレート部３Ｘに対して直角に連結される。絶縁側壁３Ａは、エンドプレート４の側面４Ａの段部４Ｃに配置されて、段部４Ｃと拘束材５との間に形成される空間４Ｅに配置される。   As shown in FIGS. 4 to 8, the end surface spacer 3 includes a plate portion 3X disposed between the battery block 2 and the end plate 4, and the conductive end plate 4 is connected to the battery by the plate portion 3X. Insulate from block 2. The end surface spacer 3 is disposed in a space formed between the step portion 4C of the end plate 4 and the restraining material 5, and has an insulating side wall 3A extending along the step portion 4C. The insulating side wall 3A is a plate. It is connected to the part 3X. The end surface spacer 3 is formed by integrally molding an insulating plastic, and connects the insulating side wall 3A to the plate portion 3X. The plate portion 3X is sandwiched between the battery block 2 and the end plate 4, and the insulating side wall 3A is disposed on the side surface 4A of the end plate 4. Accordingly, the insulating side wall 3A is connected to the plate portion 3X at a right angle. The insulating side wall 3 </ b> A is disposed in the step 4 </ b> C of the side surface 4 </ b> A of the end plate 4 and is disposed in a space 4 </ b> E formed between the step 4 </ b> C and the restraining material 5.

図４〜図６に示す端面スペーサ３は、プレート部３Ｘの両側縁の上下のほぼ全体にわたって絶縁側壁３Ａを設けている。この絶縁側壁３Ａは、エンドプレート４の側面４Ａの上下全体にわたって形成された段部４Ｃに配置されて、角形電池１の側面とエンドプレート４の側面４Ａとの絶縁距離を長くできる。ただ、絶縁側壁は、必ずしもエンドプレートの側面の上下全体にわたって設ける必要はなく、部分的に設けることもできる。例えば、外装缶を熱収縮チューブで被覆して絶縁してなる角形電池においては、端子面となる封口板の近傍における絶縁構造が重要である。したがって、端面スペーサは、角形電池の端子面側である上端部にのみ絶縁側壁を設けることもできる。   The end face spacer 3 shown in FIGS. 4 to 6 is provided with an insulating side wall 3A over substantially the entire upper and lower sides of both side edges of the plate portion 3X. The insulating side wall 3A is arranged on a step portion 4C formed over the entire upper and lower sides of the side surface 4A of the end plate 4 so that the insulating distance between the side surface of the prismatic battery 1 and the side surface 4A of the end plate 4 can be increased. However, the insulating side wall does not necessarily need to be provided over the entire upper and lower sides of the side surface of the end plate, and may be provided partially. For example, in a rectangular battery in which an outer can is covered with a heat-shrinkable tube and insulated, an insulating structure in the vicinity of a sealing plate serving as a terminal surface is important. Therefore, the end face spacer can also be provided with an insulating side wall only at the upper end on the terminal face side of the rectangular battery.

さらに、図４〜図６、及び図８の端面スペーサ３は、角形電池１の端子面１０をカバーする端子面カバー部３Ｃと、エンドプレート４の上面の外周面４Ｂをカバーする外周カバー部３Ｂとをプレート部３Ｘの上縁部に連結して設けている。端子面カバー部３Ｃは角形電池１の上面の端子面１０をカバーし、外周カバー部３Ｂはエンドプレート４の上面の外周面４Ｂをカバーするので、端子面カバー部３Ｃと外周カバー部３Ｂとは互いに反対方向に突出して設けられる。   Further, the end surface spacer 3 in FIGS. 4 to 6 and 8 includes a terminal surface cover portion 3C that covers the terminal surface 10 of the rectangular battery 1 and an outer peripheral cover portion 3B that covers the outer peripheral surface 4B on the upper surface of the end plate 4. Are connected to the upper edge of the plate portion 3X. Since the terminal surface cover portion 3C covers the terminal surface 10 on the upper surface of the prismatic battery 1 and the outer peripheral cover portion 3B covers the outer peripheral surface 4B on the upper surface of the end plate 4, the terminal surface cover portion 3C and the outer peripheral cover portion 3B Projecting in opposite directions to each other.

図６の端面スペーサ３は、プレート部３Ｘの上縁の全体にわたって、角形電池１側に突出する端子面カバー部３Ｃを設けている。図の端子面カバー部３Ｃは絶縁側壁３Ａまで延長して設けられている。このように、プレート部３Ｘの上縁の全体にわたって端子面カバー部３Ｃを設ける構造は、エンドプレート４と電池ブロック２との絶縁距離を確実に確保して絶縁特性を向上できる。それは、角形電池１の端子面１０の露出部から外周面４Ｂまでの表面距離であって、端面スペーサ３の表面に沿う距離を長くできるからである。さらに、図４〜図６の端面スペーサ３は、端子面カバー部３Ｃの中央部における突出量を両側部よりも大きくして拡大カバー部３Ｃ’とすると共に、端子面カバー部３Ｃの両側端部においては、さらに上方に延長して、電極端子１３を支持するホルダー１７をカバーするホルダーカバー部３Ｄを設けている。このように、端子面カバー部３Ｃの突出量を大きくして拡大カバー部３Ｃ’を設け、あるいは、端子面カバー部３Ｃから延長してホルダーカバー部３Ｄを設ける構造は、これらの部分におけるエンドプレート４と角形電池１との絶縁距離をより長くしてさらに絶縁特性を向上できる。ここで、中央部に形成される拡大カバー部３Ｃ’は、角形電池１の端子面１０の中央部に設けられるガス排出弁１１のガス排出口１２を閉塞しないように、その形状や突出量が調整される。さらに、端面スペーサ３の両側に設けられたホルダーカバー部３Ｄは、絶縁側壁３Ａの上端部に連結されており、これ等を一体的に成形することで端面スペーサ３全体の強度を向上させている。   The end surface spacer 3 in FIG. 6 is provided with a terminal surface cover portion 3C that protrudes toward the prismatic battery 1 over the entire upper edge of the plate portion 3X. The terminal surface cover portion 3C in the figure is provided extending to the insulating side wall 3A. Thus, the structure in which the terminal surface cover portion 3C is provided over the entire upper edge of the plate portion 3X can ensure the insulation distance between the end plate 4 and the battery block 2 and improve the insulation characteristics. This is because the surface distance from the exposed portion of the terminal surface 10 of the rectangular battery 1 to the outer peripheral surface 4 </ b> B can be increased along the surface of the end surface spacer 3. Further, the end surface spacer 3 in FIGS. 4 to 6 has an enlarged cover portion 3C ′ in which the protruding amount at the center portion of the terminal surface cover portion 3C is made larger than both side portions, and both end portions of the terminal surface cover portion 3C. In FIG. 2, a holder cover portion 3D that extends further upward and covers the holder 17 that supports the electrode terminal 13 is provided. As described above, the structure in which the protruding amount of the terminal surface cover portion 3C is increased to provide the enlarged cover portion 3C ′, or the holder cover portion 3D extended from the terminal surface cover portion 3C is provided with an end plate at these portions. Insulation characteristics can be further improved by lengthening the insulation distance between 4 and the square battery 1. Here, the enlarged cover portion 3C ′ formed at the center portion has a shape and a protruding amount so as not to block the gas discharge port 12 of the gas discharge valve 11 provided at the center portion of the terminal surface 10 of the rectangular battery 1. Adjusted. Furthermore, the holder cover portions 3D provided on both sides of the end surface spacer 3 are connected to the upper end portion of the insulating side wall 3A, and the strength of the end surface spacer 3 as a whole is improved by integrally forming these. .

また、図４の端面スペーサ３は、プレート部３Ｘの上縁部であって、中央部分から両側に離して外周カバー部３Ｂを設けている。図の端面スペーサ３は、複数の外周カバー部３Ｂを部分的に設けている。とくに、図に示す端面スペーサ３は、前述の拡大カバー部３Ｃ’とホルダーカバー部３Ｄが設けられない領域に対向して外周カバー部３Ｂを設けている。この構造は、図８に示すように、端子面カバー部３Ｃと外周カバー部３Ｂとでエンドプレート４と角形電池１の絶縁距離を長くして、絶縁特性を向上できる。ただ、端面スペーサは、プレート部の上縁部の全体にわたって外周カバー部を設けることも、中央部の全体をカバーするひとつの外周カバー部を設けることもできる。さらに、外周カバー部は、絶縁特性を考慮して、その長さや突出量を種々に調整することができる。   Further, the end face spacer 3 in FIG. 4 is an upper edge portion of the plate portion 3X, and is provided with an outer peripheral cover portion 3B that is separated from the center portion on both sides. The end face spacer 3 shown in the drawing partially has a plurality of outer peripheral cover portions 3B. In particular, the end face spacer 3 shown in the drawing is provided with an outer peripheral cover portion 3B facing the region where the above-described enlarged cover portion 3C 'and holder cover portion 3D are not provided. As shown in FIG. 8, this structure can increase the insulation distance between the end plate 4 and the prismatic battery 1 between the terminal surface cover portion 3C and the outer peripheral cover portion 3B, thereby improving the insulation characteristics. However, the end face spacer can be provided with an outer peripheral cover portion over the entire upper edge portion of the plate portion, or can be provided with one outer peripheral cover portion that covers the entire central portion. Further, the length and the protrusion amount of the outer peripheral cover portion can be variously adjusted in consideration of the insulation characteristics.

エンドプレート４は、図４〜図７に示すように、側面４Ａの一部に凸部４Ｄを設けて段部４Ｃを設けている。したがって、凸部４Ｄの突起高さ（Ｈ）は、段部４Ｃとの高低差となる。このエンドプレート４は、段部４Ｃに絶縁側壁３Ａを配置し、凸部４Ｄに拘束材５を接触させて、拘束材５の位置を特定する。したがって、凸部４Ｄの突出高さ（Ｈ）、すなわち段部４Ｃとの高低差は、絶縁側壁３Ａの厚さ以上、好ましくは絶縁側壁３Ａの厚さよりも高くする。図７のエンドプレート４は、側面４Ａの外側端縁に沿って凸部４Ｄを設けている。この構造は、絶縁側壁３Ａの横幅（Ｗ）を広くして絶縁距離を長くできる特徴がある。ただ、図示しないが、凸部は、例えば、エンドプレートの側面の中央部に沿って設けることもできる。   As shown in FIGS. 4 to 7, the end plate 4 is provided with a step 4 </ b> C by providing a protrusion 4 </ b> D on a part of the side surface 4 </ b> A. Accordingly, the protrusion height (H) of the convex portion 4D is a difference in height from the step portion 4C. In the end plate 4, the insulating side wall 3A is disposed on the stepped portion 4C, and the restraint material 5 is brought into contact with the convex portion 4D to specify the position of the restraint material 5. Therefore, the protrusion height (H) of the convex portion 4D, that is, the height difference from the stepped portion 4C is set to be equal to or greater than the thickness of the insulating side wall 3A, and preferably higher than the thickness of the insulating side wall 3A. The end plate 4 of FIG. 7 is provided with a convex portion 4D along the outer edge of the side surface 4A. This structure is characterized in that the insulation distance can be increased by widening the lateral width (W) of the insulating sidewall 3A. However, although not shown, the convex portion can be provided along the central portion of the side surface of the end plate, for example.

エンドプレート４の凸部４Ｄを含む横幅（Ｔ）は、角形電池１の横幅（Ｓ）よりも大きくしている。これにより、電池ブロックを構成する角形電池の側面が、エンドプレート４の凸部４Ｄで位置決めされる拘束材５の内面に必要以上に強く衝突するのを防止している。このバッテリシステムは、角形電池１が拘束材５に強く衝突して変形したり、損傷することがないので、角形電池１の外装缶と拘束材５とが電気的に接触してショートするのを防止して、安全性を向上できる。とくに、四角形の外形に多少の寸法誤差がある角形電池１であっても、拘束材５に強く衝突させて損傷することなく、安定して定位置に保持できる。   The lateral width (T) including the convex portion 4D of the end plate 4 is larger than the lateral width (S) of the prismatic battery 1. Thereby, the side surface of the rectangular battery constituting the battery block is prevented from colliding more strongly than necessary with the inner surface of the restraining material 5 positioned by the convex portion 4D of the end plate 4. In this battery system, the rectangular battery 1 does not collide with the restraining material 5 to be deformed or damaged, so that the outer can of the square battery 1 and the restraining material 5 are electrically contacted to cause a short circuit. To prevent and improve safety. In particular, even if the rectangular battery 1 has a dimensional error in the square outer shape, it can be stably held at a fixed position without being damaged by being strongly collided with the restraint material 5.

以上のバッテリシステムは、エンドプレート４の凸部４Ｄに拘束材５の内面を接触させて拘束材５の位置を特定する。図示しないが、仮に拘束材が絶縁側壁を挟んでエンドプレートに連結されると、プラスチック製の絶縁側壁が拘束材に押し潰されて変形する。絶縁側壁が押し潰されると、拘束材の位置がずれて角形電池の側面を加圧して変形し、あるいは損傷させる等の弊害が発生する。図７に示すバッテリシステムは、エンドプレート４の凸部４Ｄで拘束材５の位置を特定して、段部４Ｃと拘束材５との間に形成される空間４Ｅに絶縁側壁３Ａを配置する。したがって、拘束材５が絶縁側壁３Ａを押し潰して位置ずれすることがなく、拘束材５の位置ずれによる角形電池１の変形や損傷を防止する。   The battery system described above identifies the position of the restraining material 5 by bringing the inner surface of the restraining material 5 into contact with the convex portion 4 </ b> D of the end plate 4. Although not shown, if the restraining material is connected to the end plate across the insulating side wall, the plastic insulating side wall is crushed by the restraining material and deformed. When the insulating side wall is crushed, the position of the restraining material is displaced, and the side surface of the rectangular battery is pressed to be deformed or damaged. In the battery system shown in FIG. 7, the position of the restraint member 5 is specified by the convex portion 4 </ b> D of the end plate 4, and the insulating side wall 3 </ b> A is disposed in the space 4 </ b> E formed between the stepped portion 4 </ b> C and the restraint member 5. Therefore, the restraint material 5 does not crush the insulating side wall 3 </ b> A and is not displaced, and deformation or damage of the rectangular battery 1 due to the displacement of the restraint material 5 is prevented.

本発明のバッテリシステムは、大電力が要求される車両のモータに電力を供給する電源装置や、自然エネルギーや深夜電力を蓄電する蓄電装置に最適に使用される。   The battery system of the present invention is optimally used for a power supply device that supplies electric power to a motor of a vehicle that requires a large amount of power, or a power storage device that stores natural energy or midnight power.

１…角形電池
２…電池ブロック
３…端面スペーサ
３Ｘ…プレート部
３Ａ…絶縁側壁
３Ｂ…外周カバー部
３Ｃ…端子面カバー部
３Ｃ’…拡大カバー部
３Ｄ…ホルダーカバー部
４…エンドプレート
４Ａ…側面
４Ｂ…外周面
４Ｃ…段部
４Ｄ…凸部
４Ｅ…空間
４ａ…雌ネジ孔
５…拘束材
５Ａ…折曲部
１０…端子面
１１…ガス排出弁
１２…ガス排出口
１３…電極端子
１４…バスバー
１５…絶縁スペーサ
１６…ナット
１７…ホルダー
１９…止ネジ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rectangular battery 2 ... Battery block 3 ... End surface spacer 3X ... Plate part 3A ... Insulating side wall 3B ... Outer peripheral cover part 3C ... Terminal surface cover part 3C '... Enlarged cover part 3D ... Holder cover part 4 ... End plate 4A ... Side face 4B ... outer peripheral surface 4C ... stepped portion 4D ... convex portion 4E ... space 4a ... female screw hole 5 ... constraining material 5A ... bent portion 10 ... terminal surface 11 ... gas exhaust valve 12 ... gas exhaust port 13 ... electrode terminal 14 ... bus bar 15 ... Insulating spacer 16 ... Nut 17 ... Holder 19 ... Set screw

Claims (4)

複数の角形電池を厚さ方向に積層してなる電池ブロックと、
前記電池ブロックの両端部に配置される導電性のエンドプレートと、
前記電池ブロックの両側面に配置され、前記エンドプレートに連結される導電性の拘束材と、
前記エンドプレートと前記電池ブロックとを絶縁する端面スペーサとを備え、
前記エンドプレートは、
前記拘束材に対向する側面から突出する凸部と、
前記拘束材に対向する側面に形成され、前記凸部に隣接して設けられる段部と、を有し、
前記凸部は、前記拘束材を前記段部から離して配置させると共に、該段部と前記拘束材との間に空間を形成し、
前記端面スペーサは、
前記エンドプレートと前記電池ブロックの間に位置するプレート部と、
前記段部と前記拘束材との間に形成される前記空間に配置され、前記段部に沿って延在する絶縁側壁と、を有し、
前記凸部は、前記段部との高低差が、前記絶縁側壁の厚さよりも大きく形成されており、前記絶縁側壁と前記拘束材との間に空間を形成することを特徴とするバッテリシステム。 A battery block formed by laminating a plurality of rectangular batteries in the thickness direction;
Conductive end plates disposed at both ends of the battery block;
Conductive restraint material disposed on both side surfaces of the battery block and connected to the end plate;
An end face spacer for insulating the end plate and the battery block;
The end plate is
A convex portion protruding from a side surface facing the restraint material;
A step portion formed on a side surface facing the restraining material and provided adjacent to the convex portion;
The convex portion is arranged to dispose the restraint material away from the step portion, and forms a space between the step portion and the restraint material,
The end face spacer is
A plate portion located between the end plate and the battery block;
An insulating sidewall disposed in the space formed between the stepped portion and the restraining material and extending along the stepped portion,
The battery system , wherein the convex portion is formed such that a difference in height from the stepped portion is larger than a thickness of the insulating side wall, and a space is formed between the insulating side wall and the restraining material . 請求項１に記載されるバッテリシステムであって、
前記複数の角形電池は、それぞれ正負の電極端子を設けてなる端子面を有すると共に、該端子面を同一平面に配置して積層され、
前記端面スペーサは、前記角形電池の端子面をカバーする端子面カバー部を前記プレート部に連結して設けてなることを特徴とするバッテリシステム。 The battery system according to claim 1,
The plurality of prismatic batteries each have a terminal surface provided with positive and negative electrode terminals, and the terminal surfaces are laminated in the same plane,
The battery system according to claim 1, wherein the end surface spacer is provided by connecting a terminal surface cover portion that covers a terminal surface of the rectangular battery to the plate portion. 請求項１または２に記載されるバッテリシステムであって、
前記複数の角形電池は、それぞれ正負の電極端子を設けてなる端子面を有すると共に、該端子面を同一平面に配置して積層され、
前記エンドプレートは、前記端子面と平行な面内に配置される外周面を有し、
前記端面スペーサは、前記エンドプレートの外周面をカバーする外周カバー部を前記プレート部に連結して設けてなることを特徴とするバッテリシステム。 The battery system according to claim 1 or 2,
The plurality of prismatic batteries each have a terminal surface provided with positive and negative electrode terminals, and the terminal surfaces are laminated in the same plane,
The end plate has an outer peripheral surface disposed in a plane parallel to the terminal surface,
The battery system according to claim 1, wherein the end surface spacer is provided by connecting an outer peripheral cover portion that covers an outer peripheral surface of the end plate to the plate portion. 請求項１ないし３のいずれかに記載されるバッテリシステムであって、
前記凸部が、前記エンドプレートの側面の外側端縁に沿って設けられてなることを特徴とするバッテリシステム。 A battery system according to any one of claims 1 to 3,
The battery system, wherein the convex portion is provided along an outer edge of a side surface of the end plate.
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