JP6812943B2 - 電池パックの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電池パックの製造方法に関するものであり、特に、電池スタックと電池パックケースとの隙間を埋めるスペーサが倒れることを抑制し、電池パックを容易に製造することが可能な電池パックの製造方法に関する。

電池スタックに対して両端から所定の圧力を掛け、所定の圧力を掛けた状態（拘束した状態）で電池パックとして保持する技術が開示されている。電池スタックを構成する複数の電池セルは、電池セル毎に圧力を受けたときの圧縮量が異なる。このため、電池スタックに対して両端から所定の圧力を掛けた状態の該電池スタックの長手方向の長さ（全長）と、別の電池スタックに対して両端から同じ圧力を掛けた状態での別の電池スタックの長手方向の長さとは、異なる。そのため、所定の寸法の電池パックケースに電池スタックを配置（格納）する場合、拘束した状態の電池スタックと電池パックケースとの隙間を埋めるスペーサを電池パックケースに配置する必要がある。

特許文献１には、電池スタックの両端に配置される第１拘束部材、第２拘束部材と、一端部が第１拘束部材に固定された拘束ロッド、一端部が第２拘束部材に係合する拘束ロッド及び拘束ロッドの他端部の間に装着されたバネとからなる圧力保持手段と、を備える電池スタックを拘束する拘束手段が開示されている。しかし、特許文献１には、電池スタックと電池パックケースとの隙間を埋めることについては開示されていない。

特開２００９−２３８６０６号公報

電池パックケースに隙間を埋めるスペーサを配置した後に、拘束した状態の電池パックを電池パックケースに配置する場合、振動でスペーサが倒れたりして、電池パックを容易に製造することが難しいという問題があった。また、電池スタックの長手方向の長さは、所定の圧力を掛ける毎に変化する。このため、電池スタックに対して１回目の拘束をした後、電池スタックとスペーサとを含めて２回目の拘束をした場合、１回目の拘束をした後の電池スタックの長手方向の長さと、２回目の拘束をした後の電池スタックの長手方向の長さと、は異なる。そのため、定圧で拘束した所定の寸法の電池スタックが配置された電池パックケースを容易に製造することが難しいという問題があった。

本発明は、電池スタックと電池パックケースとの隙間を埋めるスペーサが倒れることを抑制し、電池パックを容易に製造することが可能な電池パックの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、
拘束した状態の電池スタックの長手方向の長さと電池パックケースの収納部分の前記長手方向の長さとの差分の長さよりも短い長さを有するスペーサを前記収納部分に配置するステップと、
前記スペーサを前記電池パックケースの前記長手方向の一方の端の側壁と共に挟持スペーサで挟んで固定するステップと、
前記スペーサを前記挟持スペーサで挟み込んだ状態で前記拘束した状態の電池スタックを前記収納部分に収納するステップと、
を備える電池パックの製造方法である。
このような電池パックの製造方法によれば、スペーサを電池パックケースの側壁に挟持スペーサで固定するので、スペーサが倒れることを抑制することができる。

本発明によれば、電池スタックと電池パックケースとの隙間を埋めるスペーサが倒れることを抑制し、電池パックを容易に製造することが可能な電池パックの製造方法を提供することができる。

実施の形態に係る電池パックを例示する斜視図である。 図１Ａに示す部分Ｂを例示する斜視図である。 図１Ａに示す部分Ｃを例示する斜視図である。 図１Ａに示す部分Ｃを例示する斜視図である。 実施の形態に係る電池スタックを例示する模式図である。 実施の形態に係る電池パックケースとスペーサと挟持スペーサとを例示する模式図である。 図２Ｂに示す部分Ｄを例示する模式図である。 実施の形態に係る電池スタックと電池パックケースとスペーサと挟持スペーサとを例示する模式図である。 実施の形態に係る電池パックの製造方法を例示する図である。 実施の形態に係る電池パックの製造方法を例示する図である。 実施の形態に係る電池パックの製造方法を例示する図である。 実施の形態に係る電池パックの製造方法を例示する図である。 実施の形態に係る電池パックの製造方法を例示する図である。 実施の形態に係る電池パックの製造方法を例示する図である。 実施の形態に係る電池パックの製造方法を例示する図である。 実施の形態に係る電池パックの製造方法を例示する図である。 実施の形態に係る挟持スペーサを例示する模式図である。 実施の形態に係る挟持スペーサを例示する模式図である。 実施の形態の比較例に係る電池スタックと電池パックケースとスペーサとを例示する模式図である。 実施の形態の比較例に係るスペーサを例示する模式図である。 実施の形態の比較例に係るスペーサを例示する模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。

［実施の形態］
実施の形態の概要について説明する。

図１Ａは、実施の形態に係る電池パックを例示する斜視図である。
図１Ｂは、図１Ａに示す部分Ｂを例示する斜視図である。
図１Ｃは、図１Ａに示す部分Ｃを例示する斜視図である。
図１Ｄは、図１Ａに示す部分Ｃを例示する斜視図である。

図１Ａ−図１Ｄに示すように、電池スタック１１は、複数のセル１１１が長手方向Ｘに積層された構成を有する。電池スタック１１の一端にはエンドプレート６２ａが設けられ、電池スタック１１の他端にはエンドプレート６２ｂが設けられる。エンドプレート６２ａとエンドプレート６２ｂとを総称してエンドプレート６２と称する。拘束治具６１は、拘束治具６１ａと拘束治具６１ｂとを有する。拘束治具６１ａと拘束治具６１ｂとを総称して拘束治具６１と称する。拘束治具６１は、収納用ツメ６１ｃを有しており、収納用ツメ６１ｃがエンドプレート６２の溝に挿入されて拘束治具６１が固定される。

電池スタック１１に対して両端から所定の圧力を加えるため、電池スタック１１を拘束治具６１ａと拘束治具６１ｂとの間に配置する。

尚、長手方向Ｘと垂直な方向を方向Ｙと称する。また、長手方向Ｘに垂直な方向であり、方向Ｙにも垂直な方向を方向Ｚと称する。

図２Ａは、実施の形態に係る電池スタックを例示する模式図である。
図２Ａは、方向Ｙから見た図である。
図２Ａは、拘束治具６１ａと拘束治具６１ｂとの間に電池スタック１１が配置されている状態を示す。
図２Ｂは、実施の形態に係る電池パックケースとスペーサと挟持スペーサとを例示する模式図である。
図２Ｂは、方向Ｙから見た図である。
図２Ｃは、図２Ｂに示す部分Ｄを例示する模式図である。

図２Ａに示すように、電池スタック１１に対して両端から電池スタック１１の中心に向かう方向に所定の圧力を加えて、電池スタック１１を拘束した状態にする。拘束した状態の電池スタック１１の長手方向Ｘの長さは、長さＬ１である。

図２Ｂに示すように、拘束した状態の電池スタック１１の長手方向Ｘの長さＬ１と電池パックケース１２の収納部分１２ａの長手方向Ｘの長さＬ２との差分の長さよりも短い長さＬ３を有するスペーサ１３を収納部分１２ａに配置する。スペーサ１３を電池パックケース１２の長手方向Ｘの一方の端の側壁１２ｂと共に挟持スペーサ１４で挟んで固定する。

図２Ｃに示すように、例えば、コの字型に折り曲げた挟持スペーサ１４で、スペーサ１３を電池パックケース１２の側壁１２ｂに固定してもよい。スペーサ１３の長手方向Ｘの長さＬ３と挟持スペーサ１４の長手方向Ｘの厚さｔ４との合計の厚さｔが、拘束した状態の電池スタック１１の長手方向Ｘの長さＬ１と電池パックケース１２の収納部分１２ａの長手方向Ｘの長さＬ２との差分の長さとなる。

尚、挟持スペーサ１４で固定する方法とは別の方法として、ピンを使用してスペーサ１３を電池パックケース１２の側壁１２ｂに固定する方法もある。

また、電池スタックを積層セルと称することもある。また、電池パックケースを単にケースと称することもある。

図３は、実施の形態に係る電池スタックと電池パックケースとスペーサと挟持スペーサとを例示する模式図である。
図３は、方向Ｙから見た図である。

図３に示すように、スペーサ１３を挟持スペーサ１４で挟み込んだ状態で拘束した状態の電池スタック１１を収納部分１２ａに収納する。電池スタック１１を電池パックケース１２の収納部分１２ａに配置する際、電池スタック１１と既に配置された挟持スペーサの１４の表面１４ｓとが接触する場合がある。電池スタック１１と挟持スペーサの１４の表面１４ｓとが接触することにより、電池スタック１１に割れ等が発生する場合がある。電池スタック１１の割れ等の発生を防止するため、挟持スペーサ１４の電池スタック１１と接触する表面１４ｓに、滑り性能が向上する表面コーティングを施してもよい。

実施の形態に係る電池パックの製造について説明する。

図４Ａは、実施の形態に係る電池パックの製造方法を例示する図である。
図４Ｂは、実施の形態に係る電池パックの製造方法を例示する図である。
図４Ｃは、実施の形態に係る電池パックの製造方法を例示する図である。
図４Ｄは、実施の形態に係る電池パックの製造方法を例示する図である。
図４Ｅは、実施の形態に係る電池パックの製造方法を例示する図である。
図４Ｆは、実施の形態に係る電池パックの製造方法を例示する図である。
図４Ｇは、実施の形態に係る電池パックの製造方法を例示する図である。
図４Ｈは、実施の形態に係る電池パックの製造方法を例示する図である。
図４Ａ〜図４Ｈは、方向Ｙから見た図である。

図５Ａは、実施の形態に係る挟持スペーサを例示する模式図である。
図５Ａは、長手方向Ｘから見た図である。
図５Ｂは、実施の形態に係る挟持スペーサを例示する模式図である。
図５Ｂは、方向Ｙから見た図である。

図４Ａに示すように、複数のセル１１１が長手方向Ｘに積層された電池スタック１１を拘束治具６１ａと拘束治具６１ｂとの間に配置する。電池スタック１１に対して両端から電池スタック１１の中心に向かう方向に所定の圧力を加える。所定の圧力を加えた状態の電池スタック１１を、拘束した状態の電池スタック１１と称する。拘束した状態の電池スタック１１の長手方向Ｘの長さＬ１を測定する。

図４Ｂに示すように、電池スタック１１に対して所定の圧力を加えた状態のまま保持する。

図４Ｃに示すように、寸法測定器６３を使用し、電池パックケース１２の収納部分１２ａの長手方向Ｘの長さＬ２を測定する。電池パックケース１２の収納部分１２ａの長手方向Ｘの長さＬ２を、電池パックケース１２のケース内寸と称することもある。

図４Ｄに示すように、電池パックケース１２を電池パック１０の組立て場所に搬送する。

図４Ｅに示すように、挟持スペーサ１４の一部分の上に、スペーサ１３ａとスペーサ１３ｂとスペーサ１３ｃとをこの順番に積層する。スペーサ１３ａとスペーサ１３ｂとスペーサ１３ｃとを総称してスペーサ１３と称する。挟持スペーサ１４と積層後のスペーサ１３とを含めた厚さｔが、拘束した状態の電池スタック１１の長手方向Ｘの長さＬ１と電池パックケース１２の収納部分１２ａの長手方向Ｘの長さＬ２との差分の長さと同じになるようにスペーサ１３を積層する。厚さｔは、スペーサ１３の長手方向Ｘの長さＬ３と挟持スペーサ１４の長手方向Ｘの厚さｔ４との合計の厚さである。

尚、スペーサ１３の数は、３個に限定されない。スペーサ１３の数は、３個以外の数でもよい。また、挟持スペーサをシムと称することもある。また、スペーサを、調整シム又は厚み調整シムと称することもある。

ここで、挟持スペーサ１４について説明する。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、挟持スペーサ１４は、長手方向Ｘから見た場合、略櫛形をしている。挟持スペーサ１４は、拘束治具６１の収納用ツメ６１ｃの逃げ溝１４ａを有する。挟持スペーサ１４の略櫛形の両端の歯１４ｐ１と歯１４ｐ２のそれぞれの長さは、その他の歯の長さよりも長い。この両端の歯１４ｐ１と歯１４ｐ２は、スペーサ１３を電池パックケース１２の側壁１２ｂに固定する際に使用される。

図４Ｆに戻り、電池パックの製造方法の説明を続ける。図４Ｆに示すように、挟持スペーサ１４を方向Ｙから方向から見た場合、挟持スペーサ１４がコの字型になるように挟持スペーサ１４を折り曲げる。挟持スペーサ１４とスペーサ１３との間に、隙間１４ｂができるように挟持スペーサ１４を折り曲げる。

図４Ｇに示すように、電池パックケース１２の収納部分１２ａにスペーサ１３を配置する。スペーサ１３を電池パックケース１２の長手方向Ｘの一方の端の側壁１２ｂと共に挟持スペーサ１４で挟んで固定する。このとき、挟持スペーサ１４の両端の歯１４ｐ１と歯１４ｐ２を使用し、スペーサ１３と電池パックケース１２の側壁１２ｂとを挟むようにしてスペーサ１３を電池パックケース１２の側壁１２ｂに固定する。

図４Ｈに示すように、電池パックケース１２の収納部分１２ａに、拘束した状態の電池スタック１１を配置する。スペーサ１３を挟持スペーサ１４で挟み込んだ状態で拘束した状態の電池スタック１１を収納部分１２ａに収納する。このようにして、電池パック１０を製造する。

実施の形態に係る電池パックの製造方法においては、スペーサは挟持スペーサにより電池パックケースの側壁に固定される。このため、製造過程における振動等でスペーサが倒れることを抑制することができる。そして、倒れたスペーサを元に戻す等の無駄な工程を追加する必要がない。

その結果、電池スタックと電池パックケースとの隙間を埋めるスペーサが倒れることを抑制し、電池パックを容易に製造することが可能な電池パックの製造方法を提供することができる。

また、実施の形態に係る電池パックの製造方法においては、挟持スペーサの電池スタックと接触する表面に、滑り性能が向上する表面コーティングを施す。これにより、電池パックの製造の際に、電池スタックと挟持スペーサとが接触しても、電池スタックの割れ等の発生を防止することができる。

［比較例］
実施の形態の比較例について説明する。

図６は、実施の形態の比較例に係る電池スタックと電池パックケースとスペーサとを例示する模式図である。
図６は、方向Ｙから見た図である。

図７Ａは、実施の形態の比較例に係るスペーサを例示する模式図である。
図７Ａは、長手方向Ｘから見た図である。
図７Ｂは、実施の形態の比較例に係るスペーサを例示する模式図である。
図７Ｂは、方向Ｙから見た図である。

図６に示すように、比較例に係る電池パックの製造方法は、実施の形態に係る製造方法と比べて、挟持スペーサ１４が設けられていない点が異なる。比較例に係る電池パックの製造方法においては、挟持スペーサ１４が設けられていないため、スペーサ１３を電池パックケース１２の側壁１２ｂに固定することが難しく、製造過程における振動等でスペーサ１３が倒れる場合がある。

ここで、スペーサ１３について説明する。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、スペーサ１３は、長手方向Ｘから見た場合、略櫛形をしている。しかし、スペーサ１３の複数の歯のそれぞれの長さは、ほぼ同じ長さであり、実施の形態に係る挟持スペーサ１４とは異なる。このため、スペーサ１３を電池パックケース１２の側壁１２ｂに固定することが難しい。このため、製造過程における振動等でスペーサが倒れることを抑制することが難しく、倒れたスペーサを元に戻す等の工程を追加する必要がある。

その結果、実施の形態の比較例に係る電池パックの製造方法においては、電池スタックと電池パックケースとの隙間を埋めるスペーサが倒れることを抑制し、電池パックを容易に製造することが可能な電池パックの製造方法を提供することが難しい。

尚、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０…電池パック １１…電池スタック １２…電池パックケース １２ａ…収納部分 １２ｂ…側壁 １３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ…スペーサ １４…挟持スペーサ １４ａ…逃げ溝 １４ｂ…隙間 １４ｐ１、１４ｐ２…歯 １４ｓ…表面 ６１、６１ａ、６１ｂ…拘束治具 ６１ｃ…収納用ツメ ６２、６２ａ、６２ｂ…エンドプレート ６３…寸法測定器 １１１…セル Ｂ、Ｃ、Ｄ…部分 Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３…長さ ｔ、ｔ４…厚さ Ｘ…長手方向 Ｙ、Ｚ…方向

Claims (1)

1. 拘束した状態の電池スタックの長手方向の長さと電池パックケースの収納部分の前記長手方向の長さとの差分の長さよりも短い長さを有するスペーサを前記収納部分に配置するステップと、
   前記スペーサを前記電池パックケースの前記長手方向の一方の端の側壁と共に挟持スペーサで挟んで固定するステップと、
   前記スペーサを前記挟持スペーサで挟み込んだ状態で前記拘束した状態の電池スタックを前記収納部分に収納するステップと、
   を備える電池パックの製造方法。

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