JP6564829B2 - バッテリモジュール - Google Patents
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Description
本発明は、電動車両などに搭載されるバッテリモジュールに関する。
従来より電動車両などにはバッテリモジュールが搭載されている。例えば、特許文献1には、セル積層体と、該セル積層体の積層方向両端部に配置される一対のエンドプレートと、該一対のエンドプレートを連結する一対のラダーフレームと、を備えるバッテリモジュールが開示されている。
この種のバッテリモジュールでは、温度変化や経年劣化によるセルの膨張に起因してバッテリモジュールのセル積層方向の荷重(以下、適宜セル厚拘束反力という。)が発生する。近年、セルの高容量化や高エネルギー密度化に伴い、セル内により多くの活物質を詰め込む方向にあるため、上記のセル厚拘束反力が増加傾向となっている。
しかしながら、特許文献1のバッテリモジュールでは、一対のエンドプレートをラダーフレームで強固に連結しているので、セル厚拘束反力を緩和することは困難であった。
本発明は、バッテリモジュールにおいて、エンドプレートのセル積層方向の変位を許容してセル厚拘束反力を緩和可能な技術を提供する。
本発明の一態様は、
第1方向に複数のセルを積層して構成され、前記第1方向において一端側の面である第1面、前記第1方向において他端側の面である第2面、前記第1方向に直交する方向である第2方向において一端側の面である第3面、前記第2方向において他端側の面である第4面、前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向において一端側の面である第5面、前記第3方向において他端側の面である第6面を有するセル積層体と、
該セル積層体の前記第1面及び前記第2面に配置される一対のエンドプレートと、
該一対のエンドプレートを連結するフレームと、を備えるバッテリモジュールであって、
前記フレームは、前記セル積層体の前記第3面及び前記第4面に配置される一対の連結フレームと、前記セル積層体の前記第6面に配置されるベースプレートと、を備え、
前記エンドプレートには、前記ベースプレートと対向する対向面に突出部が設けられ、
前記ベースプレートには、前記突出部を収容し、前記第1方向に延びる溝部が設けられている。
第1方向に複数のセルを積層して構成され、前記第1方向において一端側の面である第1面、前記第1方向において他端側の面である第2面、前記第1方向に直交する方向である第2方向において一端側の面である第3面、前記第2方向において他端側の面である第4面、前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向において一端側の面である第5面、前記第3方向において他端側の面である第6面を有するセル積層体と、
該セル積層体の前記第1面及び前記第2面に配置される一対のエンドプレートと、
該一対のエンドプレートを連結するフレームと、を備えるバッテリモジュールであって、
前記フレームは、前記セル積層体の前記第3面及び前記第4面に配置される一対の連結フレームと、前記セル積層体の前記第6面に配置されるベースプレートと、を備え、
前記エンドプレートには、前記ベースプレートと対向する対向面に突出部が設けられ、
前記ベースプレートには、前記突出部を収容し、前記第1方向に延びる溝部が設けられている。
上記態様によれば、エンドプレートの突出部の第1方向への移動がベースプレートの溝部により許容される、即ち、エンドプレートのセル積層方向の変位が許容されるので、セル積層体のセル厚拘束反力を緩和できる。
以下、本発明のバッテリモジュールの各実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
[第1実施形態]
先ず、本発明の第1実施形態のバッテリモジュールについて図1〜図5を参照しながら説明する。
先ず、本発明の第1実施形態のバッテリモジュールについて図1〜図5を参照しながら説明する。
[バッテリモジュール]
図1に示すように、本実施形態に係るバッテリモジュール1は、前後方向に複数のセル21を積層して構成され、前面、後面、左面、右面、上面、及び下面を有するセル積層体2と、セル積層体2の前面及び後面に配置される一対のエンドプレート3と、一対のエンドプレート3を連結するフレーム4と、を備える。フレーム4は、セル積層体2の右面に配置される右サイドフレーム5Rと、セル積層体2の左面に配置される左サイドフレーム5Lと、セル積層体2の下面に配置されるロアプレート6と、を備える。
図1に示すように、本実施形態に係るバッテリモジュール1は、前後方向に複数のセル21を積層して構成され、前面、後面、左面、右面、上面、及び下面を有するセル積層体2と、セル積層体2の前面及び後面に配置される一対のエンドプレート3と、一対のエンドプレート3を連結するフレーム4と、を備える。フレーム4は、セル積層体2の右面に配置される右サイドフレーム5Rと、セル積層体2の左面に配置される左サイドフレーム5Lと、セル積層体2の下面に配置されるロアプレート6と、を備える。
なお、本明細書等では説明を簡単且つ明確にするためにセル21の積層方向を前後方向と定義し、セル21の積層方向に直交する方向を左右方向及び上下方向と定義したものであり、バッテリモジュール1が搭載される製品の前後方向等とは無関係である。即ち、バッテリモジュール1が車両に搭載される場合、セル21の積層方向は、車両の前後方向に一致してもよく、車両の上下方向、左右方向であってもよく、これらの方向から傾斜した方向であってもよい。図面には、バッテリモジュール1の前方をFr、後方をRr、左側をL、右側をR、上方をU、下方をD、として示す。
(セル積層体)
図1〜図3に示すように、セル積層体2は、複数のセル21と複数の第1絶縁部材22を前後方向に交互に積層して構成される。セル積層体2の前面及び後面には、それぞれ第2絶縁部材23を介した絶縁状態で一対のエンドプレート3が配置され、セル積層体2の下面には、第3絶縁部材24を介した絶縁状態でロアプレート6が配置される。また、セル積層体2の左面及び右面には、それぞれ僅かな隙間を介した絶縁状態で右サイドフレーム5R及び左サイドフレーム5Lが配置される。セル積層体2の上面には、左端部及び右端部に一対の第4絶縁部材25が配置される。なお、第3絶縁部材24は、前後方向において、エンドプレート3とオーバーラップしない位置に配置される。
図1〜図3に示すように、セル積層体2は、複数のセル21と複数の第1絶縁部材22を前後方向に交互に積層して構成される。セル積層体2の前面及び後面には、それぞれ第2絶縁部材23を介した絶縁状態で一対のエンドプレート3が配置され、セル積層体2の下面には、第3絶縁部材24を介した絶縁状態でロアプレート6が配置される。また、セル積層体2の左面及び右面には、それぞれ僅かな隙間を介した絶縁状態で右サイドフレーム5R及び左サイドフレーム5Lが配置される。セル積層体2の上面には、左端部及び右端部に一対の第4絶縁部材25が配置される。なお、第3絶縁部材24は、前後方向において、エンドプレート3とオーバーラップしない位置に配置される。
セル21は、温度変化や経年劣化によって膨張することが知られている。セル21は、前後方向の長さよりも上下方向の長さが長く、上下方向の長さよりも左右方向の長さが長い直方体形状を有する。そのため、セル21は前面及び後面の面積が、左面、右面、上面及び下面の面積よりもはるかに大きく、セル21の前面及び後面で、その左右方向中央部及び上下方向中央部が膨張しやすい。
セル積層体2の上面には、セル21の端子21aに電気的に接続される複数のバスバーが配置される。バスバーには、セル21の端子21a同士を接続するためのバスバー(図示せず)や、セル21の端子21aを外部接続用端子27に接続するためのバスバー26が含まれる。
(エンドプレート)
図1〜図5に示すように、一対のエンドプレート3は、それぞれ第2絶縁部材23を介してセル積層体2の前面及び後面に当接し、セル積層体2のセル積層方向の荷重(上記したようにセル厚拘束反力ともいう。)を受け止める。セル積層体2のセル積層方向の荷重は、主に温度変化や経年劣化によるセル21の膨張に起因するものであり、上述したように、セル21の前面及び後面では、その左右方向中央部及び上下方向中央部が膨張しやすいため、エンドプレート3の左右方向中央部及び上下方向中央部に大きな荷重が入力される。
図1〜図5に示すように、一対のエンドプレート3は、それぞれ第2絶縁部材23を介してセル積層体2の前面及び後面に当接し、セル積層体2のセル積層方向の荷重(上記したようにセル厚拘束反力ともいう。)を受け止める。セル積層体2のセル積層方向の荷重は、主に温度変化や経年劣化によるセル21の膨張に起因するものであり、上述したように、セル21の前面及び後面では、その左右方向中央部及び上下方向中央部が膨張しやすいため、エンドプレート3の左右方向中央部及び上下方向中央部に大きな荷重が入力される。
エンドプレート3は、図5に示すように、アルミ押出材を用いて形成されており、左右方向において中央領域に形成される中央エンドプレート部31と、左右方向において中央エンドプレート部31を挟むように形成される左エンドプレート部32L及び右エンドプレート部32Rと、を有する。上述したように、セル積層体2からセル積層方向の大きな荷重を受ける中央エンドプレート部31は、その前後方向の幅が左エンドプレート部32L及び右エンドプレート部32Rの前後方向の幅よりも大きくなっている。従って、エンドプレート3は、セル積層体2と当接する内方の面が平坦であるのに対し、セル積層体2と当接しない外方の面は、中央エンドプレート部31が外方に膨出した形状となっている。
左エンドプレート部32L及び右エンドプレート部32Rの外側の面には、左サイドフレーム5L又は右サイドフレーム5RとボルトB1を介して締結される複数の締結部32aが設けられる。また、ロアプレート6の上面と対向(当接)する左エンドプレート部32Lの下面及び右エンドプレート部32Rの下面には、それぞれ、ロアプレート6と係合する突出部33が設けられる。なお、本実施形態のエンドプレート3は、2つの突出部33を下面の左右両端側に備えるが、突出部33の数は、1つ又は3つ以上であってもよく、また、突出部33を設ける位置は、エンドプレート3の下面の左右方向中央側であってもよい。
また、エンドプレート3の上面には、バッテリモジュール1と外部の電気機器との間で電力を授受するための外部接続用端子27が設けられる。エンドプレート3がその幅方向(左右方向)に位置ずれした場合、セル21の端子21aとバスバー26との間に応力が発生し、接続不良が生じる虞がある。従って、エンドプレート3の幅方向の移動は、可及的に抑制することが望ましい。
(サイドフレーム)
図1〜図4に示すように、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rは、金属板材をプレス加工して形成されており、セル積層体2の左面又は右面に沿うサイドフレーム本体51と、サイドフレーム本体51の前端から前側のエンドプレート3の前面に沿って互いに近づく方向に延びる前フランジ部52Fと、サイドフレーム本体51の後端から後側のエンドプレート3の後面に沿って互いに近づく方向に延びる後フランジ部52Rと、サイドフレーム本体51の上端からセル積層体2の上面に沿って互いに近づく方向に延びる上フランジ部53と、サイドフレーム本体51の下端からセル積層体2(ロアプレート6)の下面に沿って互いに近づく方向に延びる下フランジ部54と、を備える。
図1〜図4に示すように、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rは、金属板材をプレス加工して形成されており、セル積層体2の左面又は右面に沿うサイドフレーム本体51と、サイドフレーム本体51の前端から前側のエンドプレート3の前面に沿って互いに近づく方向に延びる前フランジ部52Fと、サイドフレーム本体51の後端から後側のエンドプレート3の後面に沿って互いに近づく方向に延びる後フランジ部52Rと、サイドフレーム本体51の上端からセル積層体2の上面に沿って互いに近づく方向に延びる上フランジ部53と、サイドフレーム本体51の下端からセル積層体2(ロアプレート6)の下面に沿って互いに近づく方向に延びる下フランジ部54と、を備える。
前フランジ部52F及び後フランジ部52Rには、前側のエンドプレート3又は後側のエンドプレート3にボルトB1を介して締結される複数の締結部52aが設けられる。締結部52aは、ボルトB1が挿通される丸孔を有し、該丸孔に挿通したボルトB1を前側のエンドプレート3又は後側のエンドプレート3の締結部32aにねじ込むことで、前フランジ部52F及び後フランジ部52Rが前側のエンドプレート3又は後側のエンドプレート3に締結される。これにより、一対のエンドプレート3は、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rを介して連結される。
左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rは、セル積層体2のセル積層方向の荷重が増加した場合、エンドプレート3同士の前後方向の相対変位を許容する。例えば、サイドフレーム本体51の前後方向の変形、サイドフレーム本体51と前フランジ部52Fとの角度変化、サイドフレーム本体51と後フランジ部52Rとの角度変化等によってエンドプレート3同士の前後方向の相対変位が許容される。
上フランジ部53と下フランジ部54は、セル積層体2の左端部及び右端部において第4絶縁部材25、セル積層体2及びロアプレート6を上下方向から挟持している。これにより、セル積層体2、第4絶縁部材25、左サイドフレーム5L、右サイドフレーム5R及びロアプレート6の上下方向の相対位置変動が抑制されるとともに、セル積層体2を構成する複数のセル21を整列させることができる。
上フランジ部53は、弾性を有しており、上下方向の弾性変形が許容される。これにより、右サイドフレーム5R及び左サイドフレーム5Lをセル積層体2及びロアプレート6に対し左右方向から取り付ける際、上フランジ部53が弾性変形することで取り付けが容易になるとともに、上フランジ部53と下フランジ部54との間でセル積層体2を弾性的に挟み込み、耐振性を向上させることができる。
本実施形態の上フランジ部53は、前後方向に並ぶ複数の弾性片53aにより構成されており、弾性片53aの個数及び位置は、前後方向に積層されるセル21の個数及び位置に対応している。これにより、上フランジ部53は、適度な弾性を有しつつ、複数のセル21を個別に弾性保持できる。
なお、本実施形態の右サイドフレーム5R及び左サイドフレーム5Lでは、上フランジ部53がサイドフレーム本体51と一体にプレス成形されているが、上フランジ部53をサイドフレーム本体51と別体でプレス成形した後、溶接やカシメによってサイドフレーム本体51と一体化してもよい。
下フランジ部54には、ロアプレート6に設けられたピンP1に圧入固定される被留部54a(図3参照)と、下フランジ部54の基端側上面部において前後方向に延びる凹部からなり、ロアプレート6と係合するプレート係合部54c(図4参照)と、が設けられる。被留部54aは、下フランジ部54の前後方向中央部に設けられる。
右サイドフレーム5Rの下フランジ部54に設けられる被留部54aは、左方向に開口する切欠部であり、左サイドフレーム5Lの下フランジ部54に設けられる被留部54aは、右方向に開口する切欠部である。これにより、右サイドフレーム5R及び左サイドフレーム5Lを左右方向から装着することができる。
(ロアプレート)
図1〜図4に示すように、ロアプレート6は、アルミ押出材を用いて形成されており、セル積層体2及びエンドプレート3の下面に沿って延びるロアプレート本体61と、バッテリモジュール1を支持するモジュール支持構造体(図示せず)に固定される複数の固定部62と、ロアプレート本体61の左右両端部から上方に突出し、且つ前後方向に沿って延びるガイド部63と、ロアプレート本体61の下面左右中央部に凹設される温調デバイス収容部64と、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rのプレート係合部54cと係合するフレーム係合部65と、エンドプレート3の突出部33を収容する溝部66と、ピンP1を介して下フランジ部54の被留部54aが留められる留部67と、を備える。
図1〜図4に示すように、ロアプレート6は、アルミ押出材を用いて形成されており、セル積層体2及びエンドプレート3の下面に沿って延びるロアプレート本体61と、バッテリモジュール1を支持するモジュール支持構造体(図示せず)に固定される複数の固定部62と、ロアプレート本体61の左右両端部から上方に突出し、且つ前後方向に沿って延びるガイド部63と、ロアプレート本体61の下面左右中央部に凹設される温調デバイス収容部64と、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rのプレート係合部54cと係合するフレーム係合部65と、エンドプレート3の突出部33を収容する溝部66と、ピンP1を介して下フランジ部54の被留部54aが留められる留部67と、を備える。
固定部62は、図6に示すように、平面視長方形であるロアプレート本体61の四隅に設けられ、ボルト等の固定具を介してモジュール支持構造体に固定される。このようなバッテリモジュール1の固定構造によれば、ロアプレート6がモジュール支持構造体に固定されるので、温度変化や経年劣化によるセル21の膨張に起因してセル圧拘束反力が増加し、それに伴ってエンドプレート3が前後方向に移動しても、モジュール支持構造体への応力伝達を回避できる。
本実施形態では、前側のエンドプレート3の前方及び後側のエンドプレート3の後方にロアプレート6の固定部62を配置するにあたり、中央エンドプレート部31に比べて前後方向の幅が小さい左エンドプレート部32L及び右エンドプレート部32Rと左右方向においてオーバーラップする位置にロアプレート6の固定部62を配置している。これにより、固定部62を設けるためのロアプレート6の長さを短くでき、バッテリモジュール1の前後方向の長さを短くできる。
ガイド部63は、セル積層体2の左面及び右面に沿うように、ロアプレート本体61の左右両端部から上方に突出し、且つ前後方向に沿って延びる。これにより、セル積層体2の左右方向のずれがガイド部63により規制されるので、耐振性を向上させることができる。
ロアプレート本体61は、アルミ押出材を用いて形成され、且つセル積層体2の下面と近接して配置されることにより、セル積層体2の熱を伝熱して放熱する放熱部材としても機能している。また、本実施形態のロアプレート本体61は、下面に温調デバイス収容部64が凹設されているので、バッテリモジュール1の上下寸法を抑制しつつ、ロアプレート本体61の下方に温調デバイス(図示せず)を配置し、セル積層体2の温度を制御することができる。
フレーム係合部65は、ロアプレート本体61の下面左右両端部において前後方向に延びる凸部からなり、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rの下フランジ部54に形成されるプレート係合部54cと係合する。これにより、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rのロアプレート6に対する左右方向の移動が規制される。
溝部66は、ロアプレート本体61の上面左右両端部において前後方向に延びる凹溝からなり、エンドプレート3の下面に設けられる突出部33を収容することで、ロアプレート6に対するエンドプレート3の前後方向の変位を許容しつつ、ロアプレート6に対するエンドプレート3の左右方向の変位を規制する。これにより、エンドプレート3のセル積層方向の変位を許容してセル厚拘束反力を緩和しつつ、エンドプレート3の幅方向の移動を抑制し、端子21aとバスバー26との接続不良等を防止できる。
留部67は、ロアプレート6の左右両端部において前後方向中央部に設けられる。留部67には、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rの被留部54aが前後方向に移動不能となるように圧入される。これにより、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rの前後方向両端側、並びにエンドプレート3のセル積層方向の変位を許容しつつ、一対のエンドプレート3の変位量を平均化することが可能になる。
[第2実施形態]
続いて、本発明の第2実施形態のバッテリモジュール1Aについて図6〜図11を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態のバッテリモジュール1と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略又は簡略化する。第1実施形態のバッテリモジュール1では、セル厚拘束反力を緩和するため、ロアプレート6とエンドプレート3とによりエンドプレート3のセル積層方向の変位を許容したが、第2実施形態のバッテリモジュール1Aでは、一対のエンドプレート3を連結する左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rとロアプレート6とによりエンドプレート3のセル積層方向の変位を許容する。以下、第1実施形態のバッテリモジュール1と第2実施形態のバッテリモジュール1Aとの相違点について詳細に説明する。
続いて、本発明の第2実施形態のバッテリモジュール1Aについて図6〜図11を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態のバッテリモジュール1と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略又は簡略化する。第1実施形態のバッテリモジュール1では、セル厚拘束反力を緩和するため、ロアプレート6とエンドプレート3とによりエンドプレート3のセル積層方向の変位を許容したが、第2実施形態のバッテリモジュール1Aでは、一対のエンドプレート3を連結する左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rとロアプレート6とによりエンドプレート3のセル積層方向の変位を許容する。以下、第1実施形態のバッテリモジュール1と第2実施形態のバッテリモジュール1Aとの相違点について詳細に説明する。
[バッテリモジュール]
図6に示すように、本実施形態に係るバッテリモジュール1Aは、セル積層体2と、一対のエンドプレート3と、一対のエンドプレート3を連結するフレーム4と、を備える。フレーム4は、セル積層体2の右面に配置される右サイドフレーム5Rと、セル積層体2の左面に配置される左サイドフレーム5Lと、セル積層体2の下面に配置されるロアプレート6と、を備える。
図6に示すように、本実施形態に係るバッテリモジュール1Aは、セル積層体2と、一対のエンドプレート3と、一対のエンドプレート3を連結するフレーム4と、を備える。フレーム4は、セル積層体2の右面に配置される右サイドフレーム5Rと、セル積層体2の左面に配置される左サイドフレーム5Lと、セル積層体2の下面に配置されるロアプレート6と、を備える。
(サイドフレーム)
右サイドフレーム5R及び左サイドフレーム5Lの下フランジ部54には、ロアプレート6にボルトB2を介して留められる複数の被留部54ba、54bb(図8参照)と、下フランジ部54の基端側上面部において前後方向に延びる凹部からなり、ロアプレート6と係合するプレート係合部54c(不図示)と、が設けられる。複数の被留部54ba、54bbには、下フランジ部54の前後方向中央部に設けられる第1被留部54baと、下フランジ部54の前後方向両端側に設けられる第2被留部54bbと、が含まれる。
右サイドフレーム5R及び左サイドフレーム5Lの下フランジ部54には、ロアプレート6にボルトB2を介して留められる複数の被留部54ba、54bb(図8参照)と、下フランジ部54の基端側上面部において前後方向に延びる凹部からなり、ロアプレート6と係合するプレート係合部54c(不図示)と、が設けられる。複数の被留部54ba、54bbには、下フランジ部54の前後方向中央部に設けられる第1被留部54baと、下フランジ部54の前後方向両端側に設けられる第2被留部54bbと、が含まれる。
右サイドフレーム5Rの下フランジ部54に設けられる被留部54ba、54bbは、左方向に開口する切欠部であり、左サイドフレーム5Lの下フランジ部54に設けられる被留部54ba、54bbは、右方向に開口する切欠部である。これにより、ボルトB2をロアプレート6に仮止めした状態で右サイドフレーム5R及び左サイドフレーム5Lを左右方向から装着することができる。
(ロアプレート)
図8及び図9に示すように、ロアプレート6は、アルミ押出材を用いて形成されており、セル積層体2及びエンドプレート3の下面に沿って延びるロアプレート本体61と、バッテリモジュール1を支持するモジュール支持構造体(図示せず)に固定される複数の固定部62と、ロアプレート本体61の左右両端部から上方に突出し、且つ前後方向に沿って延びるガイド部63と、ロアプレート本体61の下面左右中央部に凹設される温調デバイス収容部64と、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rのプレート係合部54cと係合するフレーム係合部65と、ボルトB2を介して下フランジ部54の被留部54ba、54bbが留められる複数の留部68、69と、を備える。
図8及び図9に示すように、ロアプレート6は、アルミ押出材を用いて形成されており、セル積層体2及びエンドプレート3の下面に沿って延びるロアプレート本体61と、バッテリモジュール1を支持するモジュール支持構造体(図示せず)に固定される複数の固定部62と、ロアプレート本体61の左右両端部から上方に突出し、且つ前後方向に沿って延びるガイド部63と、ロアプレート本体61の下面左右中央部に凹設される温調デバイス収容部64と、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rのプレート係合部54cと係合するフレーム係合部65と、ボルトB2を介して下フランジ部54の被留部54ba、54bbが留められる複数の留部68、69と、を備える。
複数の留部68、69には、ロアプレート6の左右両端部において前後方向中央部に設けられる第1留部68と、ロアプレート6の左右両端部において前後方向両端側に設けられる第2留部69と、が含まれる。第1留部68には、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rの第1被留部54baが前後方向に移動不能となるように留められ、第2留部69には、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rの第2被留部54bbが前後方向に移動可能となるように留められる。これにより、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rの前後方向両端側、並びにエンドプレート3のセル積層方向の変位を許容しつつ、一対のエンドプレート3の変位量を平均化することが可能になる。
図10及び図11に示すように、本実施形態の第1留部68及び第2留部69は、ロアプレート本体61を上下方向に貫通し、上側が非円形孔で、且つ下側が非円形孔よりも小径な円形孔からなる貫通孔68a、69aと、貫通孔68a、69aに上側から回転不能に挿入されるカラーC2と、カラーC2に下側からねじ込まれるボルトB2と、を備える。第1留部68の貫通孔68aは、その内寸がカラーC2の外寸と略同じであり、カラーC2の前後方向の移動を規制している。一方、第2留部69の貫通孔69aは、その内寸が前後方向においてカラーC2の外寸よりも大きくなっており、貫通孔69aの内周とカラーC2の外周との間には、前後方向の移動を許容する隙間Sが形成されている。これにより、第1留部68は、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rの第1被留部54baを前後方向移動不能に留めることができ、また、第2留部69は、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rの第2被留部54bbを前後方向移動可能に留めることができる。
第2留部69は、左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rの第2被留部54bbを前後方向移動可能に留めることができるので、エンドプレート3の前後方向への移動に伴って左サイドフレーム5L及び右サイドフレーム5Rが移動する際に下フランジ部54の第2被留部54bbの前後方向への移動が許容される、即ち、エンドプレート3のセル積層方向の変位が許容されるので、セル積層体2のセル厚拘束反力を緩和できる。
なお、前述した実施形態は、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、第2実施形態では、第1被留部54baが、第1留部68に対し前後方向に移動不能に留められ、第2被留部54bbが、第2留部69に対し前後方向に移動可能に留められるが、第1被留部54baが、第1留部68に対し前後方向に移動可能に留められ、第2被留部54bbのうちの1つが、第2留部69に対し前後方向に移動不能に留められるようにしてもよい。このようにすると、エンドプレート3のセル積層方向の変位を許容しつつ、一対のエンドプレート3の変位量を意識的に偏らせることができるので、例えば、一方のエンドプレート3にバスバーやワイヤーハーネスを集中的に配置する場合に、一方のエンドプレート3の変位量を抑制し、バスバーやワイヤーハーネスの接続不良を防止できる。
また、前述した実施形態では、プレート係合部54cを凹部、フレーム係合部65を凸部としたが、プレート係合部54cを凸部、フレーム係合部65を凹部としてもよい。
[総括]
前述した実施形態からは、少なくとも以下の態様が抽出される。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
前述した実施形態からは、少なくとも以下の態様が抽出される。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
(1) 第1方向(前後方向)に複数のセル(セル21)を積層して構成され、前記第1方向において一端側の面である第1面(前面)、前記第1方向において他端側の面である第2面(後面)、前記第1方向に直交する方向である第2方向(左右方向)において一端側の面である第3面(左面)、前記第2方向において他端側の面である第4面(右面)、前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向(上下方向)において一端側の面である第5面(上面)、前記第3方向において他端側の面である第6面(下面)を有するセル積層体(セル積層体2)と、
該セル積層体の前記第1面及び前記第2面に配置される一対のエンドプレート(エンドプレート3)と、
該一対のエンドプレートを連結するフレーム(フレーム4)と、を備えるバッテリモジュール(バッテリモジュール1)であって、
前記フレームは、前記セル積層体の前記第3面及び前記第4面に配置される一対の連結フレーム(左サイドフレーム5L、右サイドフレーム5R)と、前記セル積層体の前記第6面に配置されるベースプレート(ロアプレート6)と、を備え、
前記エンドプレートには、前記ベースプレートと対向する対向面に突出部(突出部33)が設けられ、
前記ベースプレートには、前記突出部を収容し、前記第1方向に延びる溝部(溝部66)が設けられている、バッテリモジュール。
該セル積層体の前記第1面及び前記第2面に配置される一対のエンドプレート(エンドプレート3)と、
該一対のエンドプレートを連結するフレーム(フレーム4)と、を備えるバッテリモジュール(バッテリモジュール1)であって、
前記フレームは、前記セル積層体の前記第3面及び前記第4面に配置される一対の連結フレーム(左サイドフレーム5L、右サイドフレーム5R)と、前記セル積層体の前記第6面に配置されるベースプレート(ロアプレート6)と、を備え、
前記エンドプレートには、前記ベースプレートと対向する対向面に突出部(突出部33)が設けられ、
前記ベースプレートには、前記突出部を収容し、前記第1方向に延びる溝部(溝部66)が設けられている、バッテリモジュール。
(1)によれば、エンドプレートの突出部の第1方向への移動がベースプレートの溝部により許容される、即ち、エンドプレートのセル積層方向の変位が許容されるので、セル積層体のセル厚拘束反力を緩和できる。一方、エンドプレートの突出部の第2方向への移動がベースプレートの溝部により規制されるので、エンドプレートの第2方向、即ちエンドプレートのセル積層方向と直交する方向への移動を抑制できる。
(2) (1)に記載のバッテリモジュールであって、
前記一対の連結フレームは、それぞれ前記ベースプレートの、前記セル積層体を搭載する搭載面とは反対側の締結面に沿って互いに近づく方向に延びる第1フランジ部(下フランジ部54)と、前記セル積層体の前記第5面に沿って互いに近づく方向に延びる第2フランジ部(上フランジ部53)と、を有し、
前記第1フランジ部には、前記ベースプレートの前記締結面に設けられる留部(留部67)に留められる被留部(被留部54a)が設けられている、バッテリモジュール。
前記一対の連結フレームは、それぞれ前記ベースプレートの、前記セル積層体を搭載する搭載面とは反対側の締結面に沿って互いに近づく方向に延びる第1フランジ部(下フランジ部54)と、前記セル積層体の前記第5面に沿って互いに近づく方向に延びる第2フランジ部(上フランジ部53)と、を有し、
前記第1フランジ部には、前記ベースプレートの前記締結面に設けられる留部(留部67)に留められる被留部(被留部54a)が設けられている、バッテリモジュール。
(2)によれば、留部及び被留部を介してベースプレートと連結フレームとを連結させつつ、連結フレームの第1フランジ部及び第2フランジ部によってセル積層体を挟み込み、セル群を整列させることができる。
(3) (2)に記載のバッテリモジュールであって、
前記留部は、前記第1方向において前記ベースプレートの前記締結面の略中央に設けられている、バッテリモジュール。
前記留部は、前記第1方向において前記ベースプレートの前記締結面の略中央に設けられている、バッテリモジュール。
(3)によれば、留部は、第1方向においてベースプレートの締結面の略中央に設けられているので、連結フレームを介して連結される一対のエンドプレートの変位量を平均化できる。
(4) 第1方向(前後方向)に複数のセル(セル21)を積層して構成され、前記第1方向において一端側の面である第1面(前面)、前記第1方向において他端側の面である第2面(後面)、前記第1方向に直交する方向である第2方向(左右方向)において一端側の面である第3面(左面)、前記第2方向において他端側の面である第4面(右面)、前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向(上下方向)において一端側の面である第5面(上面)、前記第3方向において他端側の面である第6面(下面)を有するセル積層体(セル積層体2)と、
該セル積層体の前記第1面及び前記第2面に配置される一対のエンドプレート(エンドプレート3)と、
該一対のエンドプレートを連結するフレーム(フレーム4)と、を備えるバッテリモジュール(バッテリモジュール1)であって、
前記フレームは、前記セル積層体の前記第3面及び前記第4面に配置される一対の連結フレーム(左サイドフレーム5L、右サイドフレーム5R)と、前記セル積層体の前記第6面に配置されるベースプレート(ロアプレート6)と、を備え、
前記一対の連結フレームは、それぞれ前記ベースプレートの、前記セル積層体を搭載する搭載面とは反対側の締結面に沿って互いに近づく方向に延びる第1フランジ部(下フランジ部54)と、前記セル積層体の前記第5面に沿って互いに近づく方向に延びる第2フランジ部(上フランジ部53)と、を有し、
前記第1フランジ部は、前記ベースプレートの前記締結面に設けられる第1留部(第1留部68)に留められる第1被留部(第1被留部54ba)と、前記ベースプレートの前記締結面に設けられる第2留部(第2留部69)に留められる第2被留部(第2被留部54bb)と、を有し、
前記第1被留部は、前記第1留部に対し前記第1方向に移動不能に留められ、
前記第2被留部は、前記第2留部に対し前記第1方向に移動可能に留められる、バッテリモジュール。
該セル積層体の前記第1面及び前記第2面に配置される一対のエンドプレート(エンドプレート3)と、
該一対のエンドプレートを連結するフレーム(フレーム4)と、を備えるバッテリモジュール(バッテリモジュール1)であって、
前記フレームは、前記セル積層体の前記第3面及び前記第4面に配置される一対の連結フレーム(左サイドフレーム5L、右サイドフレーム5R)と、前記セル積層体の前記第6面に配置されるベースプレート(ロアプレート6)と、を備え、
前記一対の連結フレームは、それぞれ前記ベースプレートの、前記セル積層体を搭載する搭載面とは反対側の締結面に沿って互いに近づく方向に延びる第1フランジ部(下フランジ部54)と、前記セル積層体の前記第5面に沿って互いに近づく方向に延びる第2フランジ部(上フランジ部53)と、を有し、
前記第1フランジ部は、前記ベースプレートの前記締結面に設けられる第1留部(第1留部68)に留められる第1被留部(第1被留部54ba)と、前記ベースプレートの前記締結面に設けられる第2留部(第2留部69)に留められる第2被留部(第2被留部54bb)と、を有し、
前記第1被留部は、前記第1留部に対し前記第1方向に移動不能に留められ、
前記第2被留部は、前記第2留部に対し前記第1方向に移動可能に留められる、バッテリモジュール。
(4)によれば、エンドプレートの第1方向への移動に伴って連結フレームが移動する際に第1フランジ部の第2被留部の第1方向への移動が許容される、即ち、エンドプレートのセル積層方向の変位が許容されるので、セル積層体のセル厚拘束反力を緩和できる。
(5) (4)に記載のバッテリモジュールであって、
前記第1留部は、前記第1方向において前記ベースプレートの略中央に設けられ、
前記第2留部は、前記第1方向において前記ベースプレートの端部側に設けられる、バッテリモジュール。
前記第1留部は、前記第1方向において前記ベースプレートの略中央に設けられ、
前記第2留部は、前記第1方向において前記ベースプレートの端部側に設けられる、バッテリモジュール。
(5)によれば、第1留部は、第1方向においてベースプレートの略中央に設けられているので、連結フレームを介して連結される一対のエンドプレートの変位量を平均化できる。
(6) (4)に記載のバッテリモジュールであって、
前記第1留部は、前記第1方向において前記ベースプレートの端部側に設けられ、
前記第2留部は、前記第1方向において前記ベースプレートの略中央に設けられる、バッテリモジュール。
前記第1留部は、前記第1方向において前記ベースプレートの端部側に設けられ、
前記第2留部は、前記第1方向において前記ベースプレートの略中央に設けられる、バッテリモジュール。
(6)によれば、第1留部は、第1方向においてベースプレートの端部側に設けられているので、一対のエンドプレートの変位量を意識的に偏らせることができる。
(7) (2)〜(6)のいずれかに記載のバッテリモジュールであって、
前記第2フランジ部は、前記セル積層体を前記第1フランジ部に向かって付勢する、バッテリモジュール。
前記第2フランジ部は、前記セル積層体を前記第1フランジ部に向かって付勢する、バッテリモジュール。
(7)によれば、連結フレームの第2フランジ部は、セル積層体を第1フランジ部に向かって付勢するので、連結フレームの第1フランジ部と第2フランジ部との間でセル積層体を弾性的に挟み込み、耐震性を向上させることができる。
(8) (1)〜(7)のいずれかに記載のバッテリモジュールであって、
前記ベースプレートは、
前記セル積層体の前記第6面に沿って延びるベースプレート本体(ロアプレート本体61)と、
前記第2方向における該ベースプレート本体の両端部に、前記セル積層体を搭載する搭載面から前記セル積層体の前記第3面及び前記第4面に沿って突出し、且つ前記第1方向に沿って延びる一対のガイド部(ガイド部63)と、を有する、バッテリモジュール。
前記ベースプレートは、
前記セル積層体の前記第6面に沿って延びるベースプレート本体(ロアプレート本体61)と、
前記第2方向における該ベースプレート本体の両端部に、前記セル積層体を搭載する搭載面から前記セル積層体の前記第3面及び前記第4面に沿って突出し、且つ前記第1方向に沿って延びる一対のガイド部(ガイド部63)と、を有する、バッテリモジュール。
(8)によれば、ベースプレートは、セル積層体の第6面に沿って延びるベースプレート本体と、第2方向におけるベースプレート本体の両端部に、セル積層体を搭載する搭載面からセル積層体の第3面及び第4面に沿って突出し、且つ第1方向に沿って延びる一対のガイド部と、を有するので、ガイド部によってセルの幅方向の移動を抑制し、耐振性を向上させることができる。
(9) (1)〜(8)のいずれかに記載のバッテリモジュールであって、
前記ベースプレートは、
前記セル積層体の前記第6面に沿って延びるベースプレート本体(ロアプレート本体61)と、
前記ベースプレート本体の、前記セル積層体を搭載する搭載面とは反対側の締結面に設けられ、前記第1方向に延びる凸部又は凹部からなる一対のフレーム係合部(フレーム係合部65)を有し、
前記一対の連結フレームは、それぞれ前記第1方向に延びる凹部又は凸部からなり、前記フレーム係合部に係合するプレート係合部(プレート係合部54c)を有する、バッテリモジュール。
前記ベースプレートは、
前記セル積層体の前記第6面に沿って延びるベースプレート本体(ロアプレート本体61)と、
前記ベースプレート本体の、前記セル積層体を搭載する搭載面とは反対側の締結面に設けられ、前記第1方向に延びる凸部又は凹部からなる一対のフレーム係合部(フレーム係合部65)を有し、
前記一対の連結フレームは、それぞれ前記第1方向に延びる凹部又は凸部からなり、前記フレーム係合部に係合するプレート係合部(プレート係合部54c)を有する、バッテリモジュール。
(9)によれば、ベースプレートは、第1方向に延びる凸部又は凹部からなる一対のフレーム係合部を有し、一対の連結フレームは、それぞれ第1方向に延びる凹部又は凸部からなり、フレーム係合部に係合するプレート係合部を有するので、連結フレームのベースプレートに対するセル幅方向の移動を抑制し、耐振性を向上させることができる。
1、1A バッテリモジュール
2 セル積層体
21 セル
3 エンドプレート
33 突出部
4 フレーム
5L 左サイドフレーム(連結フレーム)
5R 右サイドフレーム(連結フレーム)
53 上フランジ部(第2フランジ部)
54 下フランジ部(第1フランジ部)
54a 被留部
54ba 第1被留部
54bb 第2被留部
54c プレート係合部
6 ロアプレート(ベースプレート)
61 ロアプレート本体(ベースプレート本体)
63 ガイド部
65 フレーム係合部
66 溝部
67 留部
68 第1留部
69 第2留部
2 セル積層体
21 セル
3 エンドプレート
33 突出部
4 フレーム
5L 左サイドフレーム(連結フレーム)
5R 右サイドフレーム(連結フレーム)
53 上フランジ部(第2フランジ部)
54 下フランジ部(第1フランジ部)
54a 被留部
54ba 第1被留部
54bb 第2被留部
54c プレート係合部
6 ロアプレート(ベースプレート)
61 ロアプレート本体(ベースプレート本体)
63 ガイド部
65 フレーム係合部
66 溝部
67 留部
68 第1留部
69 第2留部
Claims (9)
- 第1方向に複数のセルを積層して構成され、前記第1方向において一端側の面である第1面、前記第1方向において他端側の面である第2面、前記第1方向に直交する方向である第2方向において一端側の面である第3面、前記第2方向において他端側の面である第4面、前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向において一端側の面である第5面、前記第3方向において他端側の面である第6面を有するセル積層体と、
該セル積層体の前記第1面及び前記第2面に配置される一対のエンドプレートと、
該一対のエンドプレートを連結するフレームと、を備えるバッテリモジュールであって、
前記フレームは、前記セル積層体の前記第3面及び前記第4面に配置される一対の連結フレームと、前記セル積層体の前記第6面に配置されるベースプレートと、を備え、
前記エンドプレートには、前記ベースプレートと対向する対向面に突出部が設けられ、
前記ベースプレートには、前記突出部を収容し、前記第1方向に延びる溝部が設けられている、バッテリモジュール。 - 請求項1に記載のバッテリモジュールであって、
前記一対の連結フレームは、それぞれ前記ベースプレートの、前記セル積層体を搭載する搭載面とは反対側の締結面に沿って互いに近づく方向に延びる第1フランジ部と、前記セル積層体の前記第5面に沿って互いに近づく方向に延びる第2フランジ部と、を有し、
前記第1フランジ部には、前記ベースプレートの前記締結面に設けられる留部に留められる被留部が設けられている、バッテリモジュール。 - 請求項2に記載のバッテリモジュールであって、
前記留部は、前記第1方向において前記ベースプレートの前記締結面の略中央に設けられている、バッテリモジュール。 - 第1方向に複数のセルを積層して構成され、前記第1方向において一端側の面である第1面、前記第1方向において他端側の面である第2面、前記第1方向に直交する方向である第2方向において一端側の面である第3面、前記第2方向において他端側の面である第4面、前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向において一端側の面である第5面、前記第3方向において他端側の面である第6面を有するセル積層体と、
該セル積層体の前記第1面及び前記第2面に配置される一対のエンドプレートと、
該一対のエンドプレートを連結するフレームと、を備えるバッテリモジュールであって、
前記フレームは、前記セル積層体の前記第3面及び前記第4面に配置される一対の連結フレームと、前記セル積層体の前記第6面に配置されるベースプレートと、を備え、
前記一対の連結フレームは、それぞれ前記ベースプレートの、前記セル積層体を搭載する搭載面とは反対側の締結面に沿って互いに近づく方向に延びる第1フランジ部と、前記セル積層体の前記第5面に沿って互いに近づく方向に延びる第2フランジ部と、を有し、
前記第1フランジ部は、前記ベースプレートの前記締結面に設けられる第1留部に留められる第1被留部と、前記ベースプレートの前記締結面に設けられる第2留部に留められる第2被留部と、を有し、
前記第1被留部は、前記第1留部に対し前記第1方向に移動不能に留められ、
前記第2被留部は、前記第2留部に対し前記第1方向に移動可能に留められる、バッテリモジュール。 - 請求項4に記載のバッテリモジュールであって、
前記第1留部は、前記第1方向において前記ベースプレートの略中央に設けられ、
前記第2留部は、前記第1方向において前記ベースプレートの端部側に設けられる、バッテリモジュール。 - 請求項4に記載のバッテリモジュールであって、
前記第1留部は、前記第1方向において前記ベースプレートの端部側に設けられ、
前記第2留部は、前記第1方向において前記ベースプレートの略中央に設けられる、バッテリモジュール。 - 請求項2〜6のいずれか1項に記載のバッテリモジュールであって、
前記第2フランジ部は、前記セル積層体を前記第1フランジ部に向かって付勢する、バッテリモジュール。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載のバッテリモジュールであって、
前記ベースプレートは、
前記セル積層体の前記第6面に沿って延びるベースプレート本体と、
前記第2方向における該ベースプレート本体の両端部に、前記セル積層体を搭載する搭載面から前記セル積層体の前記第3面及び前記第4面に沿って突出し、且つ前記第1方向に沿って延びる一対のガイド部と、を有する、バッテリモジュール。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のバッテリモジュールであって、
前記ベースプレートは、
前記セル積層体の前記第6面に沿って延びるベースプレート本体と、
前記ベースプレート本体の、前記セル積層体を搭載する搭載面とは反対側の締結面に設けられ、前記第1方向に延びる凸部又は凹部からなる一対のフレーム係合部を有し、
前記一対の連結フレームは、それぞれ前記第1方向に延びる凹部又は凸部からなり、前記フレーム係合部に係合するプレート係合部を有する、バッテリモジュール。
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