JP6686823B2 - Battery stack mounting method - Google Patents
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Description
本発明は、搬送装置に設けられた一対の把持部材で、電池スタックを挟持して搬送することで、当該電池スタックを収容ケースに搭載する搭載方法に関する。 The present invention relates to a mounting method for mounting a battery stack in a housing case by sandwiching and transporting the battery stack with a pair of gripping members provided in a transport device.
リチウムイオン二次電池、ナトリウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池は、既存の電池に比べて軽量かつエネルギー密度が高いことから、電動車両の駆動用電源や、携帯型電子機器の電源として多用されている。電池スタックは、かかる非水電解質二次電池からなる電池セルを、複数、組み合わせて、モジュール化したものである。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries and sodium-ion secondary batteries are lighter in weight and have higher energy density than existing batteries, so they are the power source for driving electric vehicles and the power source for portable electronic devices. Is often used as. The battery stack is a module formed by combining a plurality of battery cells each including such a non-aqueous electrolyte secondary battery.
電池セルの中には、電極体を扁平な直方体形状のセルケースに収容した角型電池がある。角型電池を用いて電池パックを構成する場合には、複数の電池セル（角型電池）と複数のセパレータとを厚み方向に交互に積層して電池スタックを構成し、さらに、この電池スタックを、収容ケースに搭載する。 Among battery cells, there is a prismatic battery in which an electrode body is housed in a flat rectangular parallelepiped cell case. When a battery pack is formed using rectangular batteries, a plurality of battery cells (square batteries) and a plurality of separators are alternately stacked in the thickness direction to form a battery stack. , Install it in the case.
ここで、通常、電池スタックは、多数の電池セルおよびセパレータで構成されており、比較的重いことが多い。かかる重い電池スタックを、人の手で搬送することは難しい。そのため、電池スタックを収容ケースに搭載するために、一対の把持部材を有した搬送装置を用いることが一部で提案されている。搬送装置は、一対の把持部材で、電池スタックの両端、例えば、電池スタックの積層方向両端を挟持しながら当該電池スタックを搬送する。 Here, the battery stack is usually composed of a large number of battery cells and separators and is often relatively heavy. It is difficult to manually transport such a heavy battery stack. Therefore, in order to mount the battery stack in the housing case, it has been proposed in part to use a carrier device having a pair of gripping members. The transport device transports the battery stack while sandwiching both ends of the battery stack, for example, both ends in the stacking direction of the battery stack, with a pair of gripping members.
しかし、こうした搬送装置を用いた場合、収容ケースの内壁と、電池スタックの両端との間に、把持部材が入り込むスペースを別途用意する必要があった。すなわち、搬送装置は、電池スタックの両端を一対の把持部材で挟持したまま、収容ケース内に電池スタックを収容する。このとき、把持部材と収容ケースとの干渉を避けるためには、収容ケースの内壁と電池スタックの端面との間には、把持部材の厚み分のスペースが必要となる。しかし、こうしたスペースは、電池スタックの搭載が完了し、把持部材が、電池スタックから離間したときには、不要なデッドスペースとなる。そして、かかるデッドスペースがあることで、電池パックの小型化が困難となる。 However, when such a transfer device is used, it is necessary to separately prepare a space into which the gripping member enters between the inner wall of the housing case and both ends of the battery stack. That is, the carrying device accommodates the battery stack in the accommodation case while holding both ends of the battery stack by the pair of gripping members. At this time, in order to avoid interference between the holding member and the housing case, a space corresponding to the thickness of the holding member is required between the inner wall of the housing case and the end surface of the battery stack. However, such a space becomes an unnecessary dead space when the mounting of the battery stack is completed and the gripping member is separated from the battery stack. The presence of such dead space makes it difficult to downsize the battery pack.
特許文献１には、単セル（電池セル）とスペーサ（セパレータ）とを交互に積層した積層体を、外装ケース（収容ケース）に収容した電池パック（電池パック）が開示されている。この特許文献１では、外装ケースのうち、積層方向端部の壁であるパネルが着脱自在となっている。そして、外装ケースから、このパネルを取り外した状態で、積層体を外装ケース内に収容し、積層体が収容できれば、外装ケースにパネルを取り付けている。 Patent Document 1 discloses a battery pack (battery pack) in which a laminated body in which single cells (battery cells) and spacers (separators) are alternately laminated is housed in an outer case (housing case). In Patent Document 1, a panel, which is a wall at an end in the stacking direction, of the outer case is detachable. Then, the laminated body is housed in the outer case with the panel removed from the outer case, and if the laminated body can be housed, the panel is attached to the outer case.
かかる構成とした場合、搭載後の積層体と、外装ケースの積層方向端部（パネル）との間隙を小さくしたとしても、搭載作業中には、当該パネルが無いため、積層体を挟持する把持部材と外装ケースとの干渉を防止できる。結果として、電池パックの小型化が一応、可能となる。しかし、特許文献１の技術では、外装ケースの一部であるパネルを着脱する必要があるため、部品点数の増加や、製造工数の増加という別の問題を招く。つまり、従来技術では、電池パックの小型化を可能にしつつも、電池スタックを簡易に搭載できる技術は無かった。 With such a configuration, even if the gap between the stacked body after mounting and the end (panel) in the stacking direction of the outer case is made small, since the panel is not present during the mounting work, the grip for holding the stacked body is held. Interference between the member and the outer case can be prevented. As a result, the size of the battery pack can be reduced. However, in the technique of Patent Document 1, since it is necessary to attach and detach the panel that is a part of the outer case, another problem such as an increase in the number of parts and an increase in the number of manufacturing steps is caused. That is, in the related art, there has been no technology capable of easily mounting the battery stack while enabling downsizing of the battery pack.
そこで、本発明では、電池パックの小型化を可能にしつつも、電池スタックを簡易に搭載できる電池スタックの搭載方法を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a method for mounting a battery stack, which enables a battery pack to be downsized while easily mounting the battery stack.
本発明の電池スタックの搭載方法は、電池スタックを収容ケースに組み込むための搬送装置に設けられた一対の把持部材で、前記電池スタックを挟持して搬送することで、前記電池スタックを前記収容ケースに搭載する搭載方法であって、前記収容ケースは、前記電池スタックが収容される空間であって、少なくとも第一方向一端が開口した収容空間を有し、前記電池スタックは、前記第一方向に直交する第二方向両端に配された一対のエンドプレートを有しており、前記エンドプレートは、前記把持部材の少なくとも一部が挿入可能なように、少なくとも前記第一方向一端が開口したスタック側開口部を有しており、前記搬送装置は、前記収容ケースの外側にある前記電池スタックの前記スタック側開口部に前記把持部材の少なくとも一部を挿入したうえで、前記電池スタックを前記把持部材で挟持して前記収容ケース内に搬送し、その後、前記把持部材を前記スタック側開口部から抜き取ることで、前記電池スタックを前記収容ケースに搭載する、ことを特徴とする。 A method for mounting a battery stack according to the present invention, wherein the battery stack is sandwiched and conveyed by a pair of gripping members provided in a conveying device for incorporating the battery stack in the accommodating case, so that the accumulating case is provided. In the mounting method, the housing case is a space for housing the battery stack, and has a housing space in which at least one end in the first direction is opened, and the battery stack is arranged in the first direction. It has a pair of end plates arranged at both ends in the second direction orthogonal to each other, and the end plate has a stack side in which at least one end in the first direction is opened so that at least a part of the grip member can be inserted. At least a part of the gripping member has an opening, and the transfer device has an opening on the stack side of the battery stack outside the housing case. After being inserted, the battery stack is sandwiched by the gripping members and conveyed into the accommodating case, and then the gripping members are pulled out from the stack side opening to mount the battery stack in the accommodating case. , Is characterized.
本発明によれば、エンドプレートに形成されたスタック側開口部に把持部材の少なくとも一部を挿入したうえで、電池スタックを把持部材で挟持して搬送している。そのため、収容ケース側に、把持部材を逃がすためのスペースを別途設ける必要がなく、電池パックをより小型化できる。また、電池スタックの搭載にあたって、収容空間の一部の壁を着脱等する必要がないため、電池スタックの搭載工程を簡易化できる。 According to the present invention, at least a part of the gripping member is inserted into the stack side opening formed in the end plate, and then the battery stack is sandwiched by the gripping member and conveyed. Therefore, it is not necessary to separately provide a space for allowing the holding member to escape on the accommodation case side, and the battery pack can be further downsized. Further, when mounting the battery stack, it is not necessary to attach or detach a part of the wall of the accommodation space, so that the mounting process of the battery stack can be simplified.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、電池パックの製造の様子を示す斜視図である。また、図２は、電池パック１０の一部拡大図である。なお、以下の説明では、電池セル１８の積層方向を「Ｘ方向」、電池セル１８の幅方向を「Ｙ方向」、Ｘ方向およびＹ方向に直行する方向を「Ｚ方向」と呼ぶ。また、図２では、エンドプレート１６のＸ方向端面の形状を見易くするために、当該エンドプレート１６のＸ方向端面と、収容空間５６のＸ方向端面との間に間隙を設けているが、実際には、両端面の間には間隙はなく、エンドプレート１６と収容空間５６のＸ方向端面とは、互いに密着している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a state of manufacturing a battery pack. Further, FIG. 2 is a partially enlarged view of the battery pack 10. In the following description, the stacking direction of the battery cells 18 is referred to as the “X direction”, the width direction of the battery cells 18 is referred to as the “Y direction”, and the direction orthogonal to the X direction and the Y direction is referred to as the “Z direction”. Further, in FIG. 2, in order to make the shape of the end surface of the end plate 16 in the X direction easy to see, a gap is provided between the end surface of the end plate 16 in the X direction and the end surface of the accommodation space 56 in the X direction. There is no gap between both end faces, and the end plate 16 and the X-direction end face of the accommodation space 56 are in close contact with each other.
電池パック１０は、パックケース５０と、当該パックケース５０に収容される電池スタック１２と、を備えている。なお、図１から明らかな通り、パックケース５０に形成された収容空間５６は、Ｚ方向上端が開口されている。したがって、このＺ方向が、本願請求項１における「第一方向」に該当する。また、Ｚ方向に直交するＸ方向が、本願請求項１における「第二方向」に該当する。 The battery pack 10 includes a pack case 50 and a battery stack 12 housed in the pack case 50. As is apparent from FIG. 1, the accommodation space 56 formed in the pack case 50 is open at the upper end in the Z direction. Therefore, the Z direction corresponds to the “first direction” in claim 1 of the present application. Further, the X direction orthogonal to the Z direction corresponds to the “second direction” in claim 1 of the present application.
図１、図２の例では、一つのパックケース５０には、二つの電池スタック１２が、平行かつＹ方向に隣接して配置されている。ただし、一つのパックケース５０に収容される電池スタック１２の数は、限定されず、一つでもよいし、三つ以上でもよい。また、パックケース５０には、電池スタック１２だけでなく、他の部材、例えば、冷却ファン７０や冷却ダクト、ヒータ、ジャンクションボックス等（図示せず）が収容されてもよい。 In the example of FIGS. 1 and 2, two battery stacks 12 are arranged in parallel in one pack case 50 and adjacent to each other in the Y direction. However, the number of the battery stacks 12 accommodated in one pack case 50 is not limited, and may be one or three or more. In addition to the battery stack 12, the pack case 50 may house other members such as the cooling fan 70, the cooling duct, the heater, and the junction box (not shown).
図３は、電池スタック１２の概略斜視図である。電池スタック１２は、電池積層体１４と、当該電池積層体１４のＸ方向（積層方向）両側に配される一対のエンドプレート１６と、を備えている。さらに、電池積層体１４は、電池セル１８と、樹脂からなるセパレータ２０と、を厚み方向に交互に積層して構成される。 FIG. 3 is a schematic perspective view of the battery stack 12. The battery stack 12 includes a battery stack 14 and a pair of end plates 16 arranged on both sides of the battery stack 14 in the X direction (stacking direction). Further, the battery stack 14 is configured by stacking battery cells 18 and separators 20 made of resin alternately in the thickness direction.
ここで、電池セル１８は、充放電可能な二次電池、例えば、リチウムイオン二次電池や、ナトリウムイオン二次電池等である。本実施形態の電池セル１８は、電極体が扁平な直方体形状のセルケースに収容された角型電池である。かかる電池セル１８は、パックケース５０に収容した際に略長方形の電池セル１８の全面に均等に圧力が付与されることが望ましい。付与される圧力に偏りがあると、電池セル１８の内部で、金属の析出や、内部短絡、ガス発生、ひいては、電池ケースの変形等の意図しない劣化が起こり、電池パック１０の信頼性が低下するおそれがあるからである。 Here, the battery cell 18 is a chargeable / dischargeable secondary battery, such as a lithium ion secondary battery or a sodium ion secondary battery. The battery cell 18 of the present embodiment is a prismatic battery having an electrode body housed in a flat rectangular parallelepiped cell case. When the battery cells 18 are housed in the pack case 50, it is desirable that pressure be uniformly applied to the entire surfaces of the substantially rectangular battery cells 18. If the applied pressure is imbalanced, unintended deterioration such as metal deposition, internal short circuit, gas generation, and deformation of the battery case will occur inside the battery cells 18, and the reliability of the battery pack 10 will decrease. This is because there is a risk of
電池セル１８の上端面からは、略円筒形の正極端子２２ｐおよび負極端子２２ｎが突出している。この正極端子２２ｐおよび負極端子２２ｎは、幅方向に間隔をあけて配置されている。 A substantially cylindrical positive electrode terminal 22p and a negative electrode terminal 22n project from the upper end surface of the battery cell 18. The positive electrode terminal 22p and the negative electrode terminal 22n are arranged at intervals in the width direction.
電池セル１８の上端面のうちＹ方向（幅方向）中央、すなわち、正極端子２２ｐおよび負極端子２２ｎの間には、ガス放出弁（図示せず）が設けられている。ガス放出弁は、電池セル１８の異常反応時に、当該電池セル１８の内部で発生したガスを放出する弁である。ガス放出弁は、電池セル１８の内圧が一定未満の場合には、閉鎖しているが、内圧が一定以上になれば、開放され、ガスを外部に放出する。このガス放出弁は、例えば、電池セル１８のケースのうちの一部を、一定以上の圧力を受けたときに破断するように薄肉に形成する等して構成される。ただし、ガス放出弁の構成は、これに限定されず、適宜、変更されてもよい。 A gas release valve (not shown) is provided in the center of the upper end surface of the battery cell 18 in the Y direction (width direction), that is, between the positive electrode terminal 22p and the negative electrode terminal 22n. The gas release valve is a valve that releases the gas generated inside the battery cell 18 when the battery cell 18 reacts abnormally. The gas release valve is closed when the internal pressure of the battery cell 18 is less than a certain value, but is opened when the internal pressure becomes a certain value or more to release the gas to the outside. This gas release valve is configured, for example, by forming a part of the case of the battery cell 18 into a thin wall so as to be broken when receiving a pressure of a certain level or more. However, the configuration of the gas release valve is not limited to this, and may be changed as appropriate.
複数の電池セル１８は、厚み方向に積層される。このとき、複数の電池セル１８は、正極端子２２ｐと負極端子２２ｎがＸ方向に交互に並ぶように、その向きを交互に替えて配される。すなわち、ある電池セル１８を、向かって右側に正極端子２２ｐが位置するように配置した場合には、次の電池セル１８は、向かって右側に負極端子２２ｎが位置するように配置する。そして、Ｘ方向に隣接する正極端子２２ｐと負極端子２２ｎをバスバ（図示せず）で順次、連結することで、複数の電池セル１８が、電気的に直列に接続される。 The plurality of battery cells 18 are stacked in the thickness direction. At this time, the plurality of battery cells 18 are arranged by alternately changing the directions so that the positive electrode terminals 22p and the negative electrode terminals 22n are alternately arranged in the X direction. That is, when a certain battery cell 18 is arranged so that the positive electrode terminal 22p is located on the right side when facing, the next battery cell 18 is arranged so that the negative electrode terminal 22n is located on the right side facing. Then, the plurality of battery cells 18 are electrically connected in series by sequentially connecting the positive electrode terminal 22p and the negative electrode terminal 22n that are adjacent to each other in the X direction with a bus bar (not shown).
電池セル１８と電池セル１８との間には、セパレータ２０が配される。換言すれば、電池積層体１４は、複数の電池セル１８と複数のセパレータ２０とを、交互に積層して成る。セパレータ２０は、絶縁性材料からなり、略平板のベース部（図１では見えず）と、当該ベース部の周縁から厚み方向に張り出す枠部２６と、ベース部の上端から突出するダクト片２８と、を備えている。ベース部は、電池セル１８の間に配される部分で、その表面には、冷媒流路を構成するためのリブが複数、間隔を開けて形成されている。 A separator 20 is arranged between the battery cells 18. In other words, the battery stack 14 is formed by alternately stacking the plurality of battery cells 18 and the plurality of separators 20. The separator 20 is made of an insulating material, and is a substantially flat base portion (not visible in FIG. 1), a frame portion 26 protruding in the thickness direction from the periphery of the base portion, and a duct piece 28 protruding from the upper end of the base portion. And are equipped with. The base portion is a portion arranged between the battery cells 18, and a plurality of ribs for forming a coolant channel are formed on the surface of the base portion at intervals.
枠部２６は、電池セル１８の周面に沿う形状をしており、電池セル１８の面方向への移動を規制する。セパレータ２０の上端、かつ、Ｙ方向中央には、ダクト片２８が設けられている。ダクト片２８は、セパレータ２０のベース部の上端から突出形成されており、電池セル１８の上端面に向かって開口した略Ｕ字形状となっている。このダクト片２８の上面は、電池セル１８のガス放出弁と対向している。また、ダクト片２８は、セパレータ２０のベース部よりも厚み方向に張り出しており、隣接する他のセパレータ２０のダクト片２８と密着する。複数のダクト片２８が互いに密着することで、電池積層体１４には、Ｘ方向に延びるトンネルが形成される。このトンネルは、ガス放出弁から放出されたガスが流れる排煙ダクトとなる。 The frame portion 26 has a shape along the peripheral surface of the battery cell 18, and restricts the movement of the battery cell 18 in the surface direction. A duct piece 28 is provided at the upper end of the separator 20 and at the center in the Y direction. The duct piece 28 is formed so as to project from the upper end of the base portion of the separator 20, and has a substantially U-shape that opens toward the upper end surface of the battery cell 18. The upper surface of the duct piece 28 faces the gas release valve of the battery cell 18. Further, the duct piece 28 projects in the thickness direction from the base portion of the separator 20 and is in close contact with the duct piece 28 of another adjacent separator 20. When the plurality of duct pieces 28 are in close contact with each other, a tunnel extending in the X direction is formed in the battery stack 14. This tunnel serves as a smoke exhaust duct through which the gas released from the gas release valve flows.
電池セル１８およびセパレータ２０からなる電池積層体１４のＸ方向両側には、一対のエンドプレート１６が配される。この電池積層体１４および一対のエンドプレート１６で構成される積層体が、電池スタック１２である。この電池スタック１２に含まれるセパレータ２０は、厚み方向に微小収縮可能な弾性を有している。そのため、電池スタック１２全体は、Ｘ方向に所定のバネ定数を有した伸縮体となっている。 A pair of end plates 16 are arranged on both sides in the X direction of the battery laminated body 14 including the battery cells 18 and the separator 20. The stack including the battery stack 14 and the pair of end plates 16 is the battery stack 12. The separator 20 included in the battery stack 12 has elasticity capable of slightly contracting in the thickness direction. Therefore, the entire battery stack 12 is an elastic body having a predetermined spring constant in the X direction.
エンドプレート１６は、絶縁性と断熱性とを備えるとともに、適度な強度を有した材料、例えば、ＡＢＳ樹脂等からなる板材である。本実施形態では、このエンドプレート１６のうち、Ｘ方向外側面に、Ｚ方向に延びる複数の溝を形成している。この溝は、上端、下端、および、Ｘ方向外側端が開口したスタック側開口部３０として機能する。このスタック側開口部３０は、後述する搬送装置の把持部材８０が挿入可能な大きさとなっているが、これについては後述する。 The end plate 16 is a plate material which is made of a material having an appropriate strength while having insulation and heat insulation properties, for example, ABS resin. In this embodiment, a plurality of grooves extending in the Z direction are formed on the outer surface of the end plate 16 in the X direction. The groove functions as a stack-side opening 30 having an upper end, a lower end, and an outer end in the X direction. The stack-side opening 30 has a size into which a gripping member 80 of a carrying device described later can be inserted, which will be described later.
パックケース５０は、アルミニウム等の金属からなる箱部材で、電池スタック１２を収容するための収容空間５６が形成されている。このパックケース５０は、ロアケース５２と、アッパーカバー（図示せず）と、に大別される。ロアケース５２は、電池スタック１２を収容する収容ケースとして機能するものである。 The pack case 50 is a box member made of metal such as aluminum, and has a housing space 56 for housing the battery stack 12. The pack case 50 is roughly divided into a lower case 52 and an upper cover (not shown). The lower case 52 functions as a housing case that houses the battery stack 12.
ロアケース５２には、電池スタック１２を収容する収容空間５６が形成されている。収容空間は、上部が開口した空間で、この上部開口から電池スタック１２を挿入することができる。収容空間５６は、電池スタック１２が収容可能な空間である。ただし、収容空間５６のＸ方向長さＤｃは、無負荷状態における電池スタック１２のＸ方向長さＤｓ１（図５、図８参照）より僅かに小さい。そのため、収容空間５６に収容された電池スタック１２は、当該収容空間５６の内壁により押圧されて、Ｘ方向の圧縮力を受けることになる。 An accommodation space 56 for accommodating the battery stack 12 is formed in the lower case 52. The accommodation space is a space having an open top, and the battery stack 12 can be inserted through the top opening. The accommodation space 56 is a space in which the battery stack 12 can be accommodated. However, the X-direction length Dc of the accommodation space 56 is slightly smaller than the X-direction length Ds1 of the battery stack 12 in the unloaded state (see FIGS. 5 and 8). Therefore, the battery stack 12 housed in the housing space 56 is pressed by the inner wall of the housing space 56 and receives a compressive force in the X direction.
アッパーカバーは、ロアケース５２の上部を覆う。このアッパーカバーは、ロアケース５２に電池スタック１２や、必要な他部材（例えば冷却ファン７０等）を収容した後、ロアケース５２の上側に配され、ロアケース５２と締結される。 The upper cover covers the upper part of the lower case 52. After accommodating the battery stack 12 and other necessary members (for example, the cooling fan 70) in the lower case 52, the upper cover is arranged on the upper side of the lower case 52 and is fastened to the lower case 52.
こうした電池パック１０を製造する際には、予め、電池スタック１２を、ロアケース５２とは別の箇所で組み立てた後、当該電池スタック１２をロアケース５２の収容空間５６に搭載する。このとき、電池スタック１２は、比較的、重量がある（例えば、数キロ〜数十キロ）ため、人の手で迅速に搬送することは、難しい。また、本実施形態では、無負荷状態における電池スタック１２のＸ方向長さＤｃを、収容空間５６のＸ方向長さＤｓ１より大きくしている。そのため、電池スタック１２を収容空間５６に収容するためには、電池スタック１２に、Ｘ方向の圧縮力を付与して、電池スタック１２のＸ方向長さを、収容空間５６のＸ方向長さＤｃよりも小さくする必要がある。しかし、こうした電池スタック１２を収縮させる力を人の手で付与することは極めて困難であった。そこで、電池スタック１２をロアケース５２に搭載するときには、搬送装置を用いる。 When manufacturing such a battery pack 10, the battery stack 12 is assembled in advance at a location different from the lower case 52, and then the battery stack 12 is mounted in the accommodation space 56 of the lower case 52. At this time, since the battery stack 12 is relatively heavy (for example, several kilos to several tens of kilograms), it is difficult to quickly carry it by a human hand. Further, in the present embodiment, the X-direction length Dc of the battery stack 12 in the unloaded state is set to be larger than the X-direction length Ds1 of the accommodation space 56. Therefore, in order to house the battery stack 12 in the housing space 56, a compressive force in the X direction is applied to the battery stack 12 so that the length of the battery stack 12 in the X direction becomes equal to the length Dc of the housing space 56 in the X direction. Need to be smaller than. However, it has been extremely difficult to manually apply the force for contracting the battery stack 12. Therefore, when the battery stack 12 is mounted on the lower case 52, a carrying device is used.
搬送装置は、電池スタック１２を搬送するための装置で、当該電池スタック１２を挟持する一対の把持部材８０を有している。図４は、把持部材８０の概略的な正面図および側面図である。図１、図４に示すように、把持部材８０は、略ブロック状のヘッド８２と、当該ヘッド８２の下端から下方に延びる複数（図示例では四つ）の脚部８４と、を備えている。ヘッド８２は、図示しない駆動機構に連結されており、二つのヘッド８２は、互いに独立して、水平方向および垂直方向に直線移動できる。また、各ヘッド８２は、直線移動に加えて、鉛直軸回りや、水平軸回りでの回転移動ができてもよい。 The transport device is a device for transporting the battery stack 12, and has a pair of gripping members 80 that sandwich the battery stack 12. FIG. 4 is a schematic front view and side view of the grip member 80. As shown in FIGS. 1 and 4, the grip member 80 includes a substantially block-shaped head 82 and a plurality of (four in the illustrated example) legs 84 extending downward from the lower end of the head 82. . The head 82 is connected to a drive mechanism (not shown), and the two heads 82 can move linearly in the horizontal direction and the vertical direction independently of each other. In addition to the linear movement, each head 82 may be capable of rotational movement about a vertical axis or a horizontal axis.
脚部８４は、このヘッド８２の下端から延びる角棒状部位である。各脚部８４は、スタック側開口部３０に挿入可能な大きさとなっている。すなわち、脚部８４の幅は、スタック側開口部３０の幅よりも小さく、また、脚部８４の厚み（Ｘ方向長さ）は、スタック側開口部３０の厚みよりも小さい。また、複数の脚部８４の配置ピッチは、エンドプレート１６に設けられたスタック側開口部３０の配置ピッチと等しい。したがって、把持部材８０を、電池スタック１２のエンドプレート１６に対して適切に位置決めすることで、複数の脚部８４を、複数のスタック側開口部３０に挿入することができる。 The leg portion 84 is a rectangular rod-shaped portion extending from the lower end of the head 82. Each leg portion 84 has a size that can be inserted into the stack-side opening 30. That is, the width of the leg portion 84 is smaller than the width of the stack side opening portion 30, and the thickness (length in the X direction) of the leg portion 84 is smaller than the thickness of the stack side opening portion 30. The arrangement pitch of the plurality of legs 84 is equal to the arrangement pitch of the stack-side openings 30 provided in the end plate 16. Therefore, by properly positioning the gripping member 80 with respect to the end plate 16 of the battery stack 12, the plurality of legs 84 can be inserted into the plurality of stack-side openings 30.
電池スタック１２を搬送する際には、この複数の脚部８４を、スタック側開口部３０に挿入する。その状態で、一対の把持部材８０を互いに近づける方向に移動させ、電池スタック１２を圧縮しながら挟持する。電池スタック１２を挟持した後、把持部材８０を移動させることで、電池スタック１２が所望の位置に搬送される。 When carrying the battery stack 12, the plurality of legs 84 are inserted into the stack-side opening 30. In that state, the pair of gripping members 80 are moved in a direction in which they approach each other, and the battery stack 12 is sandwiched while being compressed. After sandwiching the battery stack 12, the grip member 80 is moved to convey the battery stack 12 to a desired position.
図５〜図９は、電池スタック１２の搬送の様子を示す概略図である。図５〜図９において、上段は、電池スタック１２周辺をＸＺ平面で切断した概略断面図であり、下段は、切断線Ａ−Ａ〜Ｅ−Ｅ線での概略断面図である。 5 to 9 are schematic views showing how the battery stack 12 is conveyed. 5 to 9, the upper stage is a schematic cross-sectional view obtained by cutting the periphery of the battery stack 12 along the XZ plane, and the lower stage is a schematic cross-sectional view taken along the cutting lines AA to EE.
電池スタック１２は、既述した通り、電池セル１８とセパレータ２０とを交互に積層した電池積層体１４と、当該電池積層体１４のＸ方向両側に配された一対のエンドプレート１６と、で構成される。この電池スタック１２は、パックケース５０とは離れた個所において、組み付けられる。電池スタック１２の組み付けが終われば、この電池スタック１２を搬送装置を用いてロアケース５２の収容空間５６へと搬送する。なお、組み付け前の状態、すなわち、無負荷状態において、電池スタック１２のＸ方向長さは、図５に示すように、Ｄｓ１である。 As described above, the battery stack 12 includes the battery stack 14 in which the battery cells 18 and the separators 20 are stacked alternately, and the pair of end plates 16 arranged on both sides of the battery stack 14 in the X direction. To be done. The battery stack 12 is assembled at a position apart from the pack case 50. When the assembly of the battery stack 12 is completed, the battery stack 12 is transported to the accommodation space 56 of the lower case 52 by using the transport device. In the state before assembly, that is, in the no-load state, the length of the battery stack 12 in the X direction is Ds1 as shown in FIG.
この搬送の際には、図５に示すように、搬送装置の把持部材８０を、電池スタック１２のエンドプレート１６の真上、より具体的には、複数の脚部８４が、スタック側開口部３０の真上に位置するように移動させる。脚部８４をスタック側開口部３０の真上に位置決めできれば、続いて、把持部材８０を降下させ、脚部８４をスタック側開口部３０に挿入する。 At the time of this transportation, as shown in FIG. 5, the gripping member 80 of the transportation device is provided directly above the end plate 16 of the battery stack 12, more specifically, the plurality of legs 84 are connected to the stack side opening. Move it so that it is located directly above 30. If the leg portion 84 can be positioned right above the stack side opening portion 30, then the grip member 80 is lowered and the leg portion 84 is inserted into the stack side opening portion 30.
脚部８４がスタック側開口部３０に挿入できれば、続いて、一対の把持部材８０を互いに近づける方向に移動させ、一対の把持部材８０で、電池スタック１２に積層方向の圧縮力を加える。そして、把持部材８０は、最終的に、電池スタック１２のＸ方向長さが、収容空間５６のＸ方向長さＤｃよりも十分に小さいＤｓ２（図６参照）になるまで、電池スタック１２を圧縮する。この状態になれば、図６に示すように、把持部材８０を上昇させた後、水平移動させ、電池スタック１２を所望の位置へと移動させる。 If the legs 84 can be inserted into the stack-side opening 30, then the pair of gripping members 80 are moved in a direction of approaching each other, and the pair of gripping members 80 apply a compressive force in the stacking direction to the battery stack 12. Then, the gripping member 80 compresses the battery stack 12 until the X-direction length of the battery stack 12 finally becomes Ds2 (see FIG. 6) that is sufficiently smaller than the X-direction length Dc of the accommodation space 56. To do. In this state, as shown in FIG. 6, the holding member 80 is raised and then horizontally moved to move the battery stack 12 to a desired position.
図７は、搬送装置により、電池スタック１２が収容空間５６の真上まで搬送された状態を示している。この状態になれば、把持部材８０は、図８に示す通り、降下して、電池スタック１２を収容空間５６に収容する。このとき、電池スタック１２のＸ方向長さは、把持部材８０からの圧縮力を受けて、収容空間５６のＸ方向長さＤｃよりも十分に小さい、Ｄｓ２であるため、電池スタック１２は、収容空間５６に、容易に収容できる。 FIG. 7 shows a state in which the battery stack 12 has been transported to a position directly above the accommodation space 56 by the transport device. In this state, the gripping member 80 descends to accommodate the battery stack 12 in the accommodation space 56, as shown in FIG. 8. At this time, the length of the battery stack 12 in the X direction is Ds2, which is sufficiently smaller than the length Dc of the accommodation space 56 in the X direction due to the compressive force from the gripping member 80. It can be easily accommodated in the space 56.
収容後、一対の把持部材８０は、互いに離間する方向に僅かに移動して、電池スタック１２の挟持を解除する。そして、その後、図９に示すように、脚部８４がスタック側開口部３０から完全に離脱する高さ位置まで、把持部材８０が上昇する。ここで、把持部材８０が電池スタック１２から離間することで、電池スタック１２は、Ｘ方向に伸長する。その結果、電池スタック１２のＸ方向両端は、収容空間５６のＸ方向端部の内壁に密着する。ただし、収容空間５６のＸ方向長さＸｃは、電池スタック１２の無負荷状態でのＸ方向長さＸｓ１よりも小さい。そのため、把持部材８０による圧縮力が解除されたとしても、電池スタック１２は、収容空間５６の内壁から、圧縮力を引き続き受けることになる。 After the accommodation, the pair of gripping members 80 slightly move in the direction in which they are separated from each other, and the holding of the battery stack 12 is released. Then, after that, as shown in FIG. 9, the gripping member 80 rises to a height position where the leg portion 84 is completely separated from the stack side opening 30. Here, when the gripping member 80 is separated from the battery stack 12, the battery stack 12 extends in the X direction. As a result, both ends of the battery stack 12 in the X direction come into close contact with the inner wall of the end portion of the accommodation space 56 in the X direction. However, the X-direction length Xc of the accommodation space 56 is smaller than the X-direction length Xs1 of the battery stack 12 in the unloaded state. Therefore, even if the compression force by the grip member 80 is released, the battery stack 12 continues to receive the compression force from the inner wall of the accommodation space 56.
このように、電池スタック１２に圧縮力を付与するのは、電池セル１８の性能低下を防止するためである。すなわち、角型の電池セル１８の表面に付与される圧力が無かったり、付与される圧力に偏りがあったりすると、電池セル１８の内部で、金属の析出や、内部短絡、ガス発生、ひいては、セルケースの変形等の意図しない劣化が起こる。こうした意図しない劣化を抑制するために、従来は、金属製の板材である拘束バンドを用意し、当該拘束バンドの両端を電池スタック１２の両端に配されるエンドプレート１６に固定して、電池スタック１２に、積層方向圧縮の力を付与していた。しかし、こうした拘束バンドを用いる形態の場合、部品点数の増加や、組み付け工数の増加という別の問題を招いていた。 The reason why the compressive force is applied to the battery stack 12 is to prevent the performance of the battery cell 18 from being deteriorated. That is, if there is no pressure applied to the surface of the prismatic battery cell 18 or if the applied pressure is biased, metal deposition, internal short circuit, gas generation, and eventually, inside the battery cell 18, Unintentional deterioration such as deformation of the cell case occurs. In order to suppress such unintended deterioration, conventionally, a restraint band which is a metal plate material is prepared, and both ends of the restraint band are fixed to the end plates 16 arranged at both ends of the battery stack 12, and the restraint band is fixed. 12 was given a compressive force in the stacking direction. However, in the case of using such a restraint band, another problem such as an increase in the number of parts and an increase in man-hours for assembly has been brought about.
一方、本実施形態のように、電池スタック１２を収容する収容空間５６を、無負荷状態における電池スタック１２より小さくしておけば、当該収容空間５６に収容することで、電池スタック１２には、自動的に、圧縮力を付与することができる。換言すれば、本実施形態によれば、拘束バンドを用いることなく、電池スタック１２に圧縮力を付与できるため、部品点数や組み付け工数を低減できる。 On the other hand, as in the present embodiment, if the accommodation space 56 for accommodating the battery stack 12 is made smaller than the battery stack 12 in the unloaded state, by accommodating in the accommodation space 56, the battery stack 12 is Compressive force can be automatically applied. In other words, according to the present embodiment, the compression force can be applied to the battery stack 12 without using the restraint band, so that the number of parts and the number of assembling steps can be reduced.
ところで、これまでの説明で明らかな通り、本実施形態では、電池スタック１２のエンドプレート１６にスタック側開口部３０を設けている。かかるスタック側開口部３０を設ける理由について従来技術と比較して説明する。図１０は、従来技術の一例を示す図である。従来でも、電池スタック１２でも、電池積層体１４のＸ方向両側には、エンドプレート１６が配されていた。しかし、従来のエンドプレートは、厚みが一定の平板状であり、搬送装置の脚部８４を収容するスタック側開口部３０が無かった。そのため、従来の電池スタック１２を一対の把持部材８０で、挟持して搬送しようとした場合、脚部８４が、電池スタック１２のＸ方向端面より外側に突出することになる。この場合、収容空間５６には、図１０に示す通り、この脚部８４を逃がすための空間である逃げ部５９を形成する必要があり、ロアケース５２、ひいては、電池パック１０の大型化を招いていた。また、こうした逃げ部５９には、応力が集中しやすく、変形が生じやすい。そのため、こうした逃げ部５９を設けた場合には、当該逃げ部５９の変形を防止するための補強等が必要であり、更なる工数の増加等を招いていた。 By the way, as is clear from the above description, in this embodiment, the stack-side opening 30 is provided in the end plate 16 of the battery stack 12. The reason for providing the stack-side opening 30 will be described in comparison with the related art. FIG. 10 is a diagram showing an example of a conventional technique. Conventionally, in the battery stack 12 as well, the end plates 16 are arranged on both sides of the battery stack 14 in the X direction. However, the conventional end plate has a flat plate shape with a constant thickness, and does not have the stack-side opening 30 for accommodating the legs 84 of the carrying device. Therefore, when the conventional battery stack 12 is sandwiched and conveyed by the pair of gripping members 80, the leg portion 84 projects outward from the end surface of the battery stack 12 in the X direction. In this case, as shown in FIG. 10, it is necessary to form an escape portion 59, which is a space for allowing the leg portion 84 to escape, in the accommodating space 56, which leads to an increase in size of the lower case 52 and eventually the battery pack 10. It was Further, stress is likely to be concentrated in the relief portions 59, and deformation is likely to occur. Therefore, when such an escape portion 59 is provided, reinforcement or the like is required to prevent the escape portion 59 from being deformed, which further increases the number of steps.
本実施形態では、既述した通り、脚部８４の逃げ部として機能するスタック側開口部３０を、エンドプレート１６に設けている。そのため、収容空間５６側に脚部８４との干渉を避ける逃げ部を設ける必要がなく、収容空間５６、ひいては、電池パック１０の小型化が可能となる。また、逃げ部５９がないため、ロアケース５２に専用の補強部材を設ける必要がなく、組み付け工程をより簡易化できる。 In the present embodiment, as described above, the stack side opening 30 that functions as the escape portion of the leg portion 84 is provided in the end plate 16. Therefore, it is not necessary to provide an escape portion for avoiding the interference with the leg portion 84 on the accommodation space 56 side, and the accommodation space 56 and eventually the battery pack 10 can be downsized. Further, since there is no escape portion 59, it is not necessary to provide a dedicated reinforcing member on the lower case 52, and the assembling process can be further simplified.
また、本実施形態によれば、エンドプレート１６は、収容空間５６の内壁に接触する。このエンドプレート１６は、絶縁性および断熱性を有した材料からなる。そのためエンドプレート１６を、収容空間５６の内壁に接触させたとしても、エンドプレート１６を介しての電熱、伝導が阻害される。結果として、エンドプレート１６が、収容空間５６の内壁に接触したとしても、電池セル１８の性能への悪影響を防止できる。 Further, according to the present embodiment, the end plate 16 contacts the inner wall of the accommodation space 56. The end plate 16 is made of a material having an insulating property and a heat insulating property. Therefore, even if the end plate 16 is brought into contact with the inner wall of the accommodation space 56, electric heat and conduction via the end plate 16 are hindered. As a result, even if the end plate 16 contacts the inner wall of the accommodation space 56, it is possible to prevent the performance of the battery cell 18 from being adversely affected.
なお、これまで説明した構成は、一例であり、適宜、変更されてもよい。例えば、本実施形態では、エンドプレート１６の表面において、高さ方向に延びる溝を、スタック側開口部３０として用いている。しかし、スタック側開口部３０は、把持部材８０の少なくとも一部が挿入できるのであれば、他の形態、例えば、エンドプレート１６の上端面から、下方に延びる穴を、スタック側開口部３０として用いてもよい。 Note that the configurations described so far are merely examples, and may be changed as appropriate. For example, in this embodiment, a groove extending in the height direction is used as the stack-side opening 30 on the surface of the end plate 16. However, as for the stack-side opening 30, as long as at least a part of the gripping member 80 can be inserted, another form, for example, a hole extending downward from the upper end surface of the end plate 16 is used as the stack-side opening 30. May be.
また、本実施形態では、収容空間５６の内壁で、電池スタック１２に圧縮力を付与する構成としている。しかし、電池スタック１２への圧縮力は、他の部材で付与されてもよい。例えば、予め長さが調節された金属製の拘束バンドの両端を、一対のエンドプレート１６に締結することで、電池スタック１２に圧縮力を付与する構成としてもよい。この場合、電池スタック１２のＸ方向端面と収容空間５６のＸ方向端面とは、必ずしも、密着する必要はない。しかし、電池パック１０の小型化のためには、電池スタック１２と収容空間５６との間隙は、小さいほうが望ましい。そして、電池スタック１２にスタック側開口部３０を設けておけば、電池スタック１２のＸ方向端面と収容空間５６のＸ方向端面とを接触または近接させつつ、把持部材８０とロアケース５２との干渉を防止できる。そして、結果として、電池パック１０を小型化できる。 In addition, in the present embodiment, the inner wall of the accommodation space 56 is configured to apply a compressive force to the battery stack 12. However, the compressive force on the battery stack 12 may be applied by another member. For example, a configuration may be adopted in which a compression force is applied to the battery stack 12 by fastening both ends of a metal restraining band whose length is adjusted in advance to the pair of end plates 16. In this case, the X-direction end surface of the battery stack 12 and the X-direction end surface of the accommodation space 56 do not necessarily have to be in close contact with each other. However, in order to reduce the size of the battery pack 10, it is desirable that the gap between the battery stack 12 and the accommodation space 56 is small. If the stack side opening 30 is provided in the battery stack 12, the grip member 80 and the lower case 52 are prevented from interfering with each other while the X-direction end surface of the battery stack 12 and the X-direction end surface of the accommodation space 56 are brought into contact or close to each other. It can be prevented. As a result, the battery pack 10 can be downsized.
さらに、本実施形態で例示した電池セル１８やセパレータ２０の形状や個数は、全て一例であり、電池セル１８が角型であるのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。また、本実施形態では、複数の電池セル１８を直列接続しているが、複数の電池セル１８は、並列接続されてもよい Further, the shapes and the numbers of the battery cells 18 and the separators 20 illustrated in the present embodiment are all examples, and other configurations may be appropriately changed as long as the battery cells 18 are rectangular. Further, in the present embodiment, the plurality of battery cells 18 are connected in series, but the plurality of battery cells 18 may be connected in parallel.
１０ 電池パック、１２ 電池スタック、１４ 電池積層体、１６ エンドプレート、１８ 電池セル、２０ セパレータ、２６ 枠部、２８ ダクト片、３０ スタック側開口部、５０ パックケース、５２ ロアケース、５６ 収容空間、５９ 逃げ部、７０ 冷却ファン、８０ 把持部材、８２ ヘッド、８４ 脚部。
10 battery packs, 12 battery stacks, 14 battery stacks, 16 end plates, 18 battery cells, 20 separators, 26 frame parts, 28 duct pieces, 30 stack side openings, 50 pack cases, 52 lower cases, 56 accommodation spaces, 59 Escape part, 70 Cooling fan, 80 Grip member, 82 Head, 84 Leg part.
Claims (1)
前記収容ケースは、前記電池スタックが収容される空間であって、少なくとも第一方向一端が開口した収容空間を有し、
前記電池スタックは、前記第一方向に直交する第二方向両端に配された一対のエンドプレートを有しており、
前記エンドプレートは、前記把持部材の少なくとも一部が挿入可能なように、少なくとも前記第一方向一端が開口したスタック側開口部を有しており、
前記搬送装置は、前記収容ケースの外側にある前記電池スタックの前記スタック側開口部に前記把持部材の少なくとも一部を挿入したうえで、前記電池スタックを前記把持部材で挟持して前記収容ケース内に搬送し、その後、前記把持部材を前記スタック側開口部から抜き取ることで、前記電池スタックを前記収容ケースに搭載する、
ことを特徴とする電池スタックの搭載方法。
A pair of gripping members provided in a carrying device for incorporating the battery stack into a housing case, by sandwiching and carrying the battery stack, a mounting method for mounting the battery stack in the housing case,
The accommodating case is a space for accommodating the battery stack, and has an accommodating space in which at least one end in the first direction is open,
The battery stack has a pair of end plates arranged at both ends in a second direction orthogonal to the first direction,
The end plate has a stack side opening having at least one end in the first direction opened so that at least a part of the gripping member can be inserted.
The transport device inserts at least a part of the gripping member into the stack-side opening of the battery stack outside the storage case, and then clamps the battery stack with the gripping member in the storage case. And then the gripping member is removed from the stack-side opening to mount the battery stack in the housing case.
A method of mounting a battery stack, which is characterized in that
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