JP6658487B2 - 電池モジュールおよび組電池 - Google Patents
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Description
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンドプレートと拘束バンドとの間の接合力の低下を防止することのできる電池モジュールおよび組電池を提供することにある。
尚、本発明において拘束バンドは、各々のエンドプレートに対して厳密な意味で直交するように接合されている必要はなく、拘束バンドと、それぞれのエンドプレートとが成す角度は、直角とは多少異なっていてもよい。
尚、本発明において拘束バンドは、各々のエンドプレートに対して厳密な意味で直交するように接合されている必要はなく、拘束バンドと、それぞれのエンドプレートとが成す角度は、直角とは多少異なっていてもよい。
図1乃至図5Bに基づき、本発明の実施形態1による電池パック1の構成について説明する。電池パック1は、図2Aおよび図2Bに示した電池モジュール2が、左右方向に複数個並べられて形成されている。電池パック1は、組電池に該当する。図1に示すように、本実施形態による電池パック1は、7個の電池モジュール2を含んでいるが、この数に限られるものではなく、左右方向に電池モジュール2がいくつ並べられていてもよい。
図5Aに示すように、右エンドプレート24の各々のプレート保持孔24bには、拘束バンド28の一対の係合組体28cが挿入されている。係合組体28cに含まれた各々の係合片28dは、プレート保持孔24bの内周部24b1に弾発的に当接している。係合片28dは、その先端部がプレート保持孔24bから突出しており、突出部位において、右エンドプレート24に対して拘束バンド28の幅方向(上下方向)に隅肉溶接されている。図5Aにおいて、係合片28dを右エンドプレート24に接合する際に形成される溶接肉WR2を示す。
また、図7に示すように、本実施形態においては、それぞれ一対の係合片28dを有する一対の係合組体28cと右エンドプレート24とを溶接することにより、その接合部位(図7において破線による楕円にて示す)が4箇所に分散する。したがって、各々の接合部位の応力負担を軽減することができる。
最初に、図8Aに示した電池セル22を図8Bに示すように複数個積層して電池セル群21を形成する。次に、図8Cに示したように、前列セル群21a、中列セル群21b、後列セル群21cを配置し、エンドプレート23、24により、これらの左右端部を電池セル22の積層方向に所定の荷重で挟圧する。
本実施形態によれば、拘束バンド28の右端部には、その板厚方向に拡開した状態で、右エンドプレート24に形成されたプレート保持孔24bに挿入されている一対の係合片28dが形成されている。そして、各々の係合片28dは、プレート保持孔24bの互いに対向した内周部24b1に当接するとともに、それぞれ右エンドプレート24に溶接されている。これにより、係合片28dを右エンドプレート24に溶接する際に、プレート保持孔24bに当接した係合片28dによって拘束バンド28が支持され、新たに傾くことがない。したがって、この時、既に接合された左エンドプレート23と拘束バンド28との間の溶接部位に応力が発生することがないため、双方の間の溶接強度の低下を防ぐことができる。
また、このため、電池パック1を構成する電池モジュール2において、左エンドプレート23と拘束バンド28との間の溶接強度の低下を防ぐことができ、信頼性の高い電池パック1にすることができる。
また、一対の係合組体28cと右エンドプレート24とを溶接することにより、その接合部位が4箇所に分散する。したがって、右エンドプレート24上において、積層された電池セル22を挟圧する荷重が均一化して電池セル22の特性が向上する。
一対の係合組体28cは、右エンドプレート24に形成された単一のプレート保持孔24bに対して係合している。これにより、双方の係合組体28cが挿入されるプレート保持孔24bの前後方向位置がばらつかず、各々の係合組体28cとプレート保持孔24bとの間の係合力を均等化することができる。
一対の係合片28dは、プレート保持孔24bに対して弾発的に挿入されている。これにより、双方の係合片28dを撓ませて、互いに間隔を縮めてプレート保持孔24bに挿入するのみで、係合片28dとプレート保持孔24bの内周部24b1とを安定して係合させることができる。
また、拘束プレート25および拘束バンド28が連続して並べられることを可能にし、電池パック1において左右方向に並べられるすべての電池モジュール2において、拘束プレート25および拘束バンド28を共通して使用することができる。
エンドプレート23、24と拘束プレート25および拘束バンド28とは、隅肉溶接によって接合されている。これにより、互いに直交するエンドプレート23、24と拘束プレート25および拘束バンド28とを強固に接合することができる。
図9A乃至図9Cに基づいて、実施形態2による拘束バンド28Aの構成について説明する。図9Aおよび図9Bに示したように、拘束バンド28Aの左端部には、基部28aから左方へと突出した凸部28fが形成されている。一方、拘束バンド28Aにおいて基部28aの右端部には、1個の係合組体28gが形成されている。係合組体28gは実施形態1と同様の一対の係合片28dによって形成されている。図9Cに示すように、双方の係合片28dは、拘束バンド28が延在する上下方向に互いに離れるように形成されており、双方の係合片28d同士の間には、上述した凸部28fが挿入可能な凹部28hが形成されている。一対の係合片28dは、それぞれ拘束バンド28Aの上下端部に形成されている。
本実施形態によれば、一対の係合片28gは、拘束バンド28Aの右端部において、拘束バンド28Aが延在する上下方向に互いに離れるように形成されている。そして、拘束バンド28の左端部には、スリット23bから突出して左エンドプレート23に接合される凸部28fが形成されている。また、拘束バンド28Aの一対の係合片28g同士の間には、凹部28hが形成されている。複数の電池モジュール2が並べられた状態において、一の電池モジュール2に含まれる拘束バンド28Aの凸部28fは、隣接した電池モジュール2に含まれる拘束バンド28Aの凹部28hに挿入されている。これにより、隣り合った拘束バンド28Aの端部同士が干渉することがなく、隣り合ったエンドプレート23、24の側面同士を密着させて電池モジュール2を並べることができるため、電池パック1を小型化することができる。また、そのために追加する部品もなく、低コストの電池パック1にすることができる。
図10に基づいて、実施形態2の変形例による拘束バンド28Bの構成について説明する。拘束バンド28Bにおいて基部28aの左端部には、実施形態2の拘束バンド28Aと同様の凸部28fが形成されている。拘束バンド28Bにおいては、一対の凸部28fが上下方向に互いに所定距離だけ離れて設けられている。一方、拘束バンド28Bにおいて基部28aの右端部には、実施形態2と同様の係合組体28gが2個形成されている。係合組体28gは、上下方向に互いに所定距離だけ離れて形成されている。各々の係合組体28gに含まれた係合片28d同士の間には、実施形態2の拘束バンド28Aと同様の凹部28hが形成されている。
図11A乃至図11Cに基づいて、実施形態3による拘束バンド28Cの構成について説明する。図11Aおよび図11Bに示したように、拘束バンド28Cにおいて基部28aの右端部には、実施形態1と同様の係合組体28cが1個形成されている。係合組体28cは実施形態1と同様に、上下方向に近接して並んだ一対の係合片28dによって形成されている。一方、実施形態1とは異なり、拘束バンド28Cの左端部において、凸部28bは形成されていない。
図12に基づいて、実施形態3の変形例による拘束バンド28Dの構成について説明する。拘束バンド28Dにおいて基部28aの右端部には、実施形態3と同様の係合組体28cが2個形成されている。係合組体28cは、上下方向に互いに所定距離だけ離れて形成されている。各々の係合組体28cは、拘束バンド28Dの上下端部に形成されている。一方、拘束バンド28Dの左端部には、実施形態3の拘束バンド28Cと同様に、凸部28bは形成されていない。
図13A乃至図13Cに基づいて、実施形態4による拘束バンド28Eの構成について説明する。図13Aおよび図13Bに示したように、拘束バンド28Eにおいて基部28aの左右両端部には、実施形態1と同様の係合組体28cが1個ずつ形成されている。係合組体28cは実施形態1と同様に、上下方向に近接して並んだ一対の係合片28dによって形成されている。図13Bにおいて、上方に配置された2つの係合片28dのうちの一方が前方に向いて拡開するように延び、他方が後方に向いて拡開するように延びている。また、下方に配置された2つの係合片28dのうちの一方が前方に向いて拡開するように延び、他方が後方に向いて拡開するように延びている。これに対して、上方に配置された2つの係合片28dがともに前方に向いて拡開するように延び、下方に配置された2つの係合片28dがともに後方に向いて拡開するように延びてもよい。あるいは、上方に配置された2つの係合片28dがともに後方に向いて拡開するように延び、下方に配置された2つの係合片28dがともに前方に向いて拡開するように延びてもよい。
本実施形態によれば、拘束バンド28Eの左右両端部に、それぞれ係合組体28cが形成され、拘束バンド28Eは、一対の係合片28dによって双方のエンドプレート23、24に接合されている。これにより、拘束バンド28Eはエンドプレート23、24に溶接される場合に、左右両端部に形成された一対の係合片28dによって、双方のエンドプレート23、24に対し支持されるため、エンドプレート23、24に対し傾くことが防止される。したがって、双方のエンドプレート23、24との溶接部位に応力が発生することがなく、エンドプレート23、24との間の溶接強度の低下を防止することができる。
図14に基づいて、実施形態4の変形例による拘束バンド28Fの構成について説明する。拘束バンド28Fにおいて基部28aの左右両端部には、実施形態4と同様の係合組体28cが2個ずつ形成されている。係合組体28cは、上下方向に互いに所定距離だけ離れて形成されている。
双方のエンドプレート23、24の単一のプレート保持孔24bに対し、拘束バンド28Fの左端部および右端部に各々形成された一対の係合組体28cが挿入され、それぞれエンドプレート23、24に接合される。本実施形態による拘束バンド28Fのその他の構成については、実施形態1による拘束バンド28と同様であるため、これ以上の説明は省略する。
図15A乃至図15Cに基づいて、右エンドプレート24に関する変形例の構成について説明する。図15Aに示したように、変形例1による右エンドプレート24Aには、各々の係合組体28cが挿入されるプレート保持孔24dが、互いに独立して形成されている。すなわち、右エンドプレート24Aは、上下方向に一対のプレート保持孔24dが並んだ構成が、その前後端部の間において2列設けられている。したがって、プレート保持孔24dは、右エンドプレート24Aにおいて都合4個形成されている。電池モジュール2を形成する際、それぞれのプレート保持孔24dには、拘束バンド28の係合組体28cが1つずつ挿入される。プレート保持孔24dは、プレート挿入孔に該当する。
尚、上述した変形例1乃至3による右エンドプレート24A、24B、24Cに対して接合される拘束バンド28A〜28Fは、接合可能なものが適宜選択して使用される。また、右エンドプレート24A、24B、24Cを、電池モジュール2において、左エンドプレート23の代わりに使用してもよい。
以下、図16A乃至図16Dに基づいて、実施形態1による拘束バンド28をエンドプレート23、24に接合する工程に関する変形例について説明する。尚、図16B乃至図16Dに示した工程は、双方のエンドプレート23、24を互いに所定の荷重で挟圧した状態で実行される。本変形例においては、拘束バンド28に形成された一対の係合片28dは、プレート保持孔24bに挿入される時点において同一の平面上にあり、拘束バンド28の板厚方向に拡開されてはいない。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
電池パック1は、電池モジュール2が縦方向および横方向のうちの少なくとも一方に複数個並べられて形成されていればよい。
エンドプレート23、24、24A、24B、24Cと拘束プレート25および拘束バンド28、28A、28B、28C、28D、28E、28Fとを接合するための溶接方法は、隅肉溶接に限られず、フレア溶接等であってもよい。
電池パック1および電池モジュール2は、上述した実施形態1乃至4および各変形例の構成を、可能な限り互いに組み合わせることにより形成することができる。
Claims (11)
- 積層された複数の電池セル(22)と、
複数の前記電池セルを、積層方向に挟持する一対のエンドプレート(23、24、24A、24B、24C)と、
双方の前記エンドプレート間に延在し、両端部が前記エンドプレートに形成されたプレート挿入孔(23b、24b、24d、24e)に挿入され、前記プレート挿入孔から突出した前記両端部において、双方の前記エンドプレートに対して直交するように幅方向に溶接により接合され、所定の張力を有して、前記エンドプレート同士を連結する板状の拘束バンド(28、28A、28B、28C、28D、28E、28F)と、
を有した電池モジュール(2)であって、
前記拘束バンドの少なくとも一方の前記端部には、前記拘束バンドの板厚方向に拡開した状態で、前記プレート挿入孔(24b、24d、24e)に挿入されている一対の係合片(28d)が形成されており、各々の前記係合片は、前記プレート挿入孔の互いに対向した内周部(24b1)に当接するとともに、各々の前記係合片において前記エンドプレートに溶接されている電池モジュール。 - 一対の前記係合片を係合組体(28c、28g)とした場合、一側の前記エンドプレート(24、24A、24B、24C)に形成された前記プレート挿入孔に対し、前記拘束バンド(28、28B、28D、28F)の前記幅方向に互いに離れた複数の前記係合組体が係合している請求項1記載の電池モジュール。
- 複数の前記係合組体は、単一の前記拘束バンド(28、28B、28D、28F)に形成されている請求項2記載の電池モジュール。
- 複数の前記係合組体は、前記エンドプレート(24)に形成された単一の前記プレート挿入孔(24b)に対して係合している請求項2または3に記載の電池モジュール。
- 前記プレート挿入孔は、前記エンドプレート(24B、24C)の周縁部に形成された切欠き(24e)である請求項1乃至4のうちのいずれか一項に記載の電池モジュール。
- 前記拘束バンド(28E、28F)の前記両端部に、それぞれ一対の前記係合片が形成され、前記拘束バンドは、一対の前記係合片によって双方の前記エンドプレートに接合されている請求項1乃至5のうちのいずれか一項に記載の電池モジュール。
- 一対の前記係合片は、前記プレート挿入孔に対して弾発的に挿入されている請求項1乃至6のうちのいずれか一項に記載の電池モジュール。
- 積層された複数の電池セル(22)と、
複数の前記電池セルを、積層方向に挟持する一対のエンドプレート(23、24、24A、24B、24C)と、
双方の前記エンドプレート間に延在し、両端部が前記エンドプレートに形成されたプレート挿入孔(23b、24b、24d、24e)に挿入され、前記プレート挿入孔から突出した前記両端部において、双方の前記エンドプレートに対して直交するように幅方向に溶接により接合され、所定の張力を有して、前記エンドプレート同士を連結する板状の拘束バンド(28、28A、28B、28C、28D、28E、28F)と、
をそれぞれ有した複数の電池モジュール(2)が、並べられて形成された組電池(1)であって、
前記拘束バンドの少なくとも一方の前記端部には、前記拘束バンドの板厚方向に拡開した状態で、前記プレート挿入孔(24b、24d、24e)に挿入されている一対の係合片(28d)が形成されており、各々の前記係合片は、前記プレート挿入孔の互いに対向した内周部(24b1)に当接するとともに、各々の前記係合片において前記エンドプレートに溶接されている組電池。 - 一対の前記係合片を係合組体(28c)とした場合、一側の前記エンドプレート(24、24A、24B、24C)に形成された前記プレート挿入孔に対し、前記拘束バンドの前記幅方向に互いに離れた複数の前記係合組体が係合しており、
前記拘束バンドの他方の前記端部には、前記プレート挿入孔から突出して前記エンドプレート(23)に接合される凸部(28b)が形成され、複数の前記電池モジュールが並べられた状態において、一の前記電池モジュールに含まれる前記凸部は、隣接した前記電池モジュールに含まれる前記係合組体同士の間(28e)に挿入されている請求項8記載の組電池。 - 一対の前記係合片は、前記拘束バンド(28A、28B)の一方の前記端部において、前記拘束バンドの前記幅方向に互いに離れるように形成され、
前記拘束バンドの他方の前記端部には、前記プレート挿入孔(23b)から突出して前記エンドプレート(23)に接合される凸部(28f)が形成され、複数の前記電池モジュールが並べられた状態において、一の前記電池モジュールに含まれる前記凸部は、隣接した前記電池モジュールに含まれる前記係合片同士の間(28h)に挿入されている請求項8記載の組電池。 - 前記プレート挿入孔の周囲には、隣接した前記電池モジュールに含まれた前記エンドプレートと前記拘束バンドとを接合する溶接肉(WR2、WL2)を回避する逃し部(23c、24c)が形成されている請求項8乃至10のうちのいずれか一項に記載の組電池。
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