JP7178266B2 - BATTERY MODULE AND END PLATE MANUFACTURING METHOD - Google Patents
BATTERY MODULE AND END PLATE MANUFACTURING METHOD Download PDFInfo
- Publication number
- JP7178266B2 JP7178266B2 JP2019003460A JP2019003460A JP7178266B2 JP 7178266 B2 JP7178266 B2 JP 7178266B2 JP 2019003460 A JP2019003460 A JP 2019003460A JP 2019003460 A JP2019003460 A JP 2019003460A JP 7178266 B2 JP7178266 B2 JP 7178266B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plate layer
- metal plate
- resin
- metal
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
本発明は、複数の電池セルが積層されたバッテリモジュール、及び、複数の電池セルを挟持するエンドプレートの製造方法に関する。 The present invention relates to a battery module in which a plurality of battery cells are stacked, and a method of manufacturing end plates that sandwich the plurality of battery cells.
ハイブリッドカーや電気自動車には、リチウムイオン二次電池等の電池セルが複数積層されたバッテリモジュールが搭載されている。一般に、電池セルは、充放電により膨張するため、通常、バッテリモジュールは、複数の電池セルをエンドプレートで挟み、エンドプレート間をバインドバー等の締結部材により一体に締結することにより拘束力を与え、複数の電池セルをエンドプレート間に挟持して電池セルの膨張を抑制している。 Hybrid cars and electric cars are equipped with a battery module in which a plurality of battery cells such as lithium-ion secondary batteries are stacked. In general, battery cells expand due to charging and discharging. Therefore, in a battery module, a plurality of battery cells are generally sandwiched between end plates, and a binding member such as a bind bar is used to fasten the end plates together to provide a restraining force. , a plurality of battery cells are sandwiched between end plates to suppress expansion of the battery cells.
電池セルが充放電を繰り返すたびに、エンドプレートには繰り返し応力が掛かり、塑性変形や疲労破壊を起こし易い。このため、エンドプレートには、繰り返し応力が掛かっても、塑性変形や疲労破壊を起こさないだけの高い剛性が必要である。従来では、樹脂製のエンドプレートの外側に金属板を配置し、更にその金属板の外側に樹脂製のカバープレートを配置することにより、エンドプレート自体を高剛性にする技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Every time the battery cell is repeatedly charged and discharged, repeated stress is applied to the end plates, which easily causes plastic deformation and fatigue fracture. Therefore, the end plate needs to have a high rigidity that does not cause plastic deformation or fatigue failure even if stress is applied repeatedly. Conventionally, a technique has been proposed to increase the rigidity of the end plate itself by arranging a metal plate on the outside of the resin end plate and further by arranging a resin cover plate on the outside of the metal plate ( For example, see Patent Document 1).
近年、車両の軽量化が進むにつれて、車両に搭載されるバッテリモジュールの高容量化、小型・軽量化がますます求められている。バッテリモジュールが高容量化するにつれて、電池セルの膨張時に締結部材に掛かる反力が増大するため、エンドプレートには更なる強度、剛性が求められるようになってきた。 In recent years, as the weight of vehicles has been reduced, there has been an increasing demand for higher capacity, smaller size, and lighter weight battery modules mounted on vehicles. As the capacity of the battery module increases, the reaction force applied to the fastening member when the battery cells expand increases, so end plates are required to have greater strength and rigidity.
一般に、エンドプレートの強度、剛性を高めるためには、厚さを厚くしたり、より高強度な材料を使用したりする必要がある。その結果、エンドプレートは、体積及び重量が増大してしまう問題があった。 Generally, in order to increase the strength and rigidity of the end plate, it is necessary to increase the thickness or use a material with higher strength. As a result, the end plate has a problem of increased volume and weight.
そこで、本発明は、強度、剛性が高く、軽量なエンドプレートを備えるバッテリモジュール及びそのエンドプレートの製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery module having end plates that are strong, rigid, and lightweight, and a method for manufacturing the end plates.
(1) 本発明に係るバッテリモジュールは、複数積層される電池セル(例えば、後述の電池セル2)の積層方向の両端部に、エンドプレート(例えば、後述のエンドプレート4、4A~4I)がそれぞれ配置され、前記電池セルの全体が前記エンドプレートで挟持されるバッテリモジュール(例えば、後述のバッテリモジュール1)であって、前記エンドプレートは、前記電池セル側から、第1金属板層(例えば、後述の第1金属板層41)/樹脂板層(例えば、後述の樹脂板層42)/第2金属板層(例えば、後述の第2金属板層43)の順に積層される3層構造、又は、第1金属板層/樹脂板層/第2金属板層/炭素繊維強化プラスチック板層(例えば、後述のCFRP板層45)の順に積層される4層構造を有し、前記第1金属板層と前記樹脂板層と前記第2金属板層とは、前記樹脂板層を構成する溶融した樹脂が前記第1金属板層及び前記第2金属板層に密着して硬化することにより接合一体化された一体成形品であり、前記樹脂板層の厚さが、前記第1金属板層及び前記第2金属板層のそれぞれの厚さよりも大きい。
(1) In the battery module according to the present invention, end plates (for example,
(1)により、第1金属板層及び第2金属板層によりエンドプレートの強度、剛性を確保できる。エンドプレートは、必要な強度、剛性を確保するために、金属板層の厚さを大きくすることなく、相対的に低密度な樹脂板層の厚さを大きくしているため、断面二次モーメントを大きくすることができると共に、軽量に構成することができる。これにより、高い強度、剛性を備えながらも軽量なエンドプレートを備えるバッテリモジュールを構成することができる。 According to (1), the strength and rigidity of the end plate can be ensured by the first metal plate layer and the second metal plate layer. In order to ensure the necessary strength and rigidity, the end plate does not increase the thickness of the metal plate layer, but rather increases the thickness of the resin plate layer, which has a relatively low density. can be made large and can be made lightweight. As a result, a battery module having end plates that are lightweight while having high strength and rigidity can be configured.
(2) (1)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記第1金属板層及び前記第2金属板層は、前記樹脂板層および炭素繊維強化プラスチック板層と接する面に粗面化処理、もしくは金属と樹脂を化学的に結合させる金属―樹脂接合皮膜処理がそれぞれ施されていることが好ましい。 (2) In the battery module described in (1), the surfaces of the first metal plate layer and the second metal plate layer in contact with the resin plate layer and the carbon fiber reinforced plastic plate layer are roughened or metallized. It is preferable that a metal-resin bonding film treatment for chemically bonding the metal and the resin is applied.
(2)により、エンドプレートの層間のすべりを抑制し、エンドプレートの強度、剛性をより高めることができる。 Due to (2), sliding between layers of the end plate can be suppressed, and the strength and rigidity of the end plate can be further increased.
(3) (1)又は(2)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記樹脂板層は、複数の肉抜き部(例えば、後述の肉抜き部422、423)を有してもよい。
(3) In the battery module described in (1) or (2), the resin plate layer may have a plurality of lightening portions (for example, lightening
(3)により、軽量なエンドプレートを有するバッテリモジュールを構成することができる。 (3) makes it possible to construct a battery module having a lightweight end plate.
(4) (3)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記肉抜き部は、前記樹脂板層の高さ方向に延びていると共に、前記樹脂板層の幅方向に平行に配置されていてもよい。 (4) In the battery module described in (3), the lightening portion may extend in the height direction of the resin plate layer and may be arranged in parallel with the width direction of the resin plate layer.
(4)により、剛性を大きく低下させることなく軽量なエンドプレートを有するバッテリモジュールを構成することができる。 (4) makes it possible to construct a battery module having lightweight end plates without greatly reducing rigidity.
(5) (3)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記肉抜き部は、前記樹脂板層の幅方向に延びていると共に、前記樹脂板層の高さ方向に平行に配置されていてもよい。 (5) In the battery module described in (3), the lightening portion may extend in the width direction of the resin plate layer and may be arranged in parallel with the height direction of the resin plate layer.
(5)により、剛性を大きく低下させることなく軽量なエンドプレートを有するバッテリモジュールを構成することができる。 (5) makes it possible to configure a battery module having a lightweight end plate without greatly reducing rigidity.
(6) (4)又は(5)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記樹脂板層における前記第2金属板層に接する面は、前記第1金属板層と前記第2金属板層との間隔が幅方向の中央部で最も大きくなるように、凸状に湾曲しており、前記第1金属板層から前記第2金属板層に向かう前記肉抜き部の深さは、前記樹脂板層の幅方向の両端部に配置される前記肉抜き部よりも中央部に配置される肉抜き部の方が深くなっていてもよい。 (6) In the battery module according to (4) or (5), the surface of the resin plate layer in contact with the second metal plate layer has a gap between the first metal plate layer and the second metal plate layer. It is convexly curved so as to be greatest at the central portion in the width direction, and the depth of the lightening portion from the first metal plate layer toward the second metal plate layer is equal to the width of the resin plate layer. The lightening portion arranged in the central portion may be deeper than the lightening portion arranged at both ends in the direction.
(6)により、エンドプレートに作用する曲げモーメントの分布に対応した剛性が調整され、エンドプレートが平板状に形成される場合に比べてたわみを抑制することができる。 According to (6), the rigidity corresponding to the distribution of the bending moment acting on the end plate is adjusted, and deflection can be suppressed compared to the case where the end plate is formed in a flat plate shape.
(7) (3)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記肉抜き部は、ハニカム形状であってもよい。 (7) In the battery module described in (3), the lightening portion may have a honeycomb shape.
(7)により、エンドプレートの軽量化を図りながらも、樹脂板層の剛性を高めることができる。 (7) makes it possible to increase the rigidity of the resin plate layer while reducing the weight of the end plate.
(8) (1)又は(2)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記第1金属板層又は前記第2金属板層の少なくともいずれか一方は、高さ方向の少なくともいずれか一方の端部に、前記第2金属板層又は前記第1金属板層に向けて折り曲げられた第1の折り曲げ部(例えば、後述の上部折り曲げ部432、下部折り曲げ部433)を有することが好ましい。
(8) In the battery module according to (1) or (2), at least one of the first metal plate layer and the second metal plate layer has, at least one end in the height direction, It is preferable to have a first bent portion (for example, an
(8)により、エンドプレートの断面二次モーメントが増大し、エンドプレートの幅方向の剛性を更に向上させることができる。 Due to (8), the geometrical moment of inertia of the end plate increases, and the rigidity in the width direction of the end plate can be further improved.
(9) (8)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記第1の折り曲げ部の先端部(例えば、後述の先端部432a、433a)は、前記第2金属板層又は前記第1金属板層の内側面(例えば、後述の内側面43a又は41a)に接触していることが好ましい。
(9) In the battery module described in (8), the distal end portions of the first bent portions (for example,
(9)により、エンドプレートの幅方向に曲げ応力が作用した際のエンドプレートの幅方向の変形抑制効果を更に高めることができる。 With (9), the effect of suppressing deformation in the width direction of the end plate when bending stress acts on the end plate in the width direction can be further enhanced.
(10) (1)~(7)のいずれかに記載のバッテリモジュールにおいて、前記エンドプレート同士を締結する締結部材(例えば、後述の締結部材5)を有し、前記締結部材は、前記エンドプレートの最外面に配置される前記第2金属板層又は前記炭素繊維強化プラスチック板層の表面に固定されていることが好ましい。
(10) The battery module according to any one of (1) to (7) has a fastening member (for example, a
(10)により、締結部材は、樹脂板層ではなく、金属板層の表面に固定されるので、締結部材の固定部位において樹脂板層に掛かる応力が緩和され、エンドプレートの圧縮破壊を防止することができる。 According to (10), since the fastening member is fixed to the surface of the metal plate layer instead of the resin plate layer, the stress applied to the resin plate layer at the fixed portion of the fastening member is relaxed, thereby preventing the end plate from being crushed by compression. be able to.
(11) (10)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記締結部材が固定される前記第2金属板層又は前記炭素繊維強化プラスチック板層は、前記エンドプレートにおいて最も剛性が高い層を構成していることが好ましい。 (11) In the battery module according to (10), the second metal plate layer or the carbon fiber reinforced plastic plate layer to which the fastening member is fixed constitutes a layer with the highest rigidity in the end plate. is preferred.
(11)により、エンドプレートにおいて、締結部材の締結力が掛かる第2金属板層の強度、剛性が高められて曲げ強度が確保され、締結部材の固定部位において樹脂板層に掛かる応力が緩和されるため、エンドプレートの圧縮破壊を効果的に防止することができる。 Due to (11), in the end plate, the strength and rigidity of the second metal plate layer to which the fastening force of the fastening member is applied are increased, the bending strength is secured, and the stress applied to the resin plate layer at the fixing portion of the fastening member is alleviated. Therefore, it is possible to effectively prevent the compression failure of the end plate.
(12) (10)又は(11)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記樹脂板層に、前記締結部材の固定部材(例えば、ボルト52)を挿通させる複数の金属中空柱部材(例えば、後述のナット44)を有し、前記金属中空柱部材の一端面(例えば、後述の端面44a)は前記第1金属板層に接触し、前記金属中空柱部材の他端面(例えば、後述の端面44b)は前記第2金属板層に接触していることが好ましい。
(12) In the battery module described in (10) or (11), a plurality of metal hollow column members (for example, nuts to be described later) through which fixing members (for example, bolts 52) of the fastening members are inserted through the resin plate layers. 44), one end surface of the hollow metal column member (for example, an
(12)により、金属中空柱部材が第1金属板層と第2金属板層とを橋渡しするように配置され、エンドプレートの厚さ方向の圧縮力に対する強度が更に向上する。しかも、樹脂板層の厚さを、金属中空柱部材の軸方向の高さにより容易に規制することができる。 According to (12), the metal hollow column member is arranged so as to bridge the first metal plate layer and the second metal plate layer, and the strength against compressive force in the thickness direction of the end plate is further improved. Moreover, the thickness of the resin plate layer can be easily regulated by the axial height of the metal hollow column member.
(13) (12)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記金属中空柱部材の一端面は前記第1金属板層に固着され、前記金属中空柱部材の他端面は前記第2金属板層に固着、もしくは接触されていることが好ましい。 (13) In the battery module according to (12), one end face of the hollow metal pillar member is fixed to the first metal plate layer, and the other end face of the hollow metal pillar member is fixed to the second metal plate layer, Alternatively, they are preferably in contact.
(13)により、金属中空柱部材が第1金属板層と第2金属板層とを橋渡しした状態で固定し、第1金属板層と第2金属板層とのずれ方向の力に対するエンドプレートの強度が更に向上する。 By (13), the metal hollow column member is fixed in a state of bridging the first metal plate layer and the second metal plate layer, and the end plate against the force in the direction of displacement between the first metal plate layer and the second metal plate layer strength is further improved.
(14) (10)~(13)のいずれかに記載のバッテリモジュールにおいて、前記締結部材は、前記エンドプレートの幅方向の両端部に固定され、前記第2金属板層は、幅方向の両端部に、前記第1金属板層に向けて、角部がR形状となるように折り曲げられた第2の折り曲げ部(例えば、後述の側部折り曲げ部434)を有することが好ましい。
(14) In the battery module according to any one of (10) to (13), the fastening member is fixed to both widthwise ends of the end plate, and the second metal plate layer is fixed to both widthwise ends of the end plate. It is preferable to have a second bent portion (for example, a
(14)により、エンドプレートの幅方向の両端部に固定される締結部材とエンドプレートとの接触点が、R形状の第2の折り曲げ部の角部となるため、締結部材とエンドプレートとの接触点に集中する応力を緩和することができ、締結部材に掛かる負荷を低減することができる。また、締結部材とエンドプレートとの締結によって樹脂板層の両端角部に作用する圧縮応力も緩和されるため、樹脂板層のクリープ現象を抑制することができる。 According to (14), the contact points between the fastening members fixed to both ends in the width direction of the end plates and the end plates are the corners of the R-shaped second bent portion. The stress concentrated on the contact point can be relaxed, and the load applied to the fastening member can be reduced. Moreover, since the compressive stress acting on both end corners of the resin plate layer is relaxed by fastening the fastening member and the end plate, the creep phenomenon of the resin plate layer can be suppressed.
(15) (14)に記載エンドプレートにおいて、前記第2の折り曲げ部の先端部(例えば、後述の先端部434a)は、前記第1金属板層の内側面(例えば、後述の内側面41a)に接触していることが好ましい。
(15) In the end plate described in (14), the distal end portion of the second bent portion (for example, a
(15)により、樹脂板層に圧縮応力が作用した際に、第2の折り曲げ部が樹脂板層の圧縮を阻止するように機能するため、樹脂板層が圧縮されることによる締結部材の締結力の低下を抑制することができる。 According to (15), when the compressive stress acts on the resin plate layer, the second bent portion functions to prevent the compression of the resin plate layer, so that the fastening member is fastened by the compression of the resin plate layer. A decrease in strength can be suppressed.
(16) (10)~(15)のいずれかに記載のバッテリモジュールにおいて、前記第1金属板層又は前記第2金属板層の少なくともいずれか一方は、高さ方向の少なくともいずれか一方の端部に、前記第2金属板層又は前記第1金属板層に向けて折り曲げられた第1の折り曲げ部(例えば、後述の上部折り曲げ部432、下部折り曲げ部433)を有することが好ましい。
(16) In the battery module according to any one of (10) to (15), at least one of the first metal plate layer and the second metal plate layer has at least one edge in the height direction. It is preferable to have a first bent portion (for example, an upper
(16)により、エンドプレートの断面二次モーメントが増大し、エンドプレートの幅方向の剛性を更に向上させることができる。 Due to (16), the geometrical moment of inertia of the end plate increases, and the rigidity in the width direction of the end plate can be further improved.
(17) (16)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記第1の折り曲げ部の先端部(例えば、後述の先端部432a、433a)は、前記第2金属板層又は前記第1金属板層の内側面(例えば、後述の内側面43a又は41a)に接触していることが好ましい。
(17) In the battery module described in (16), the tip portions of the first bent portions (for example,
(17)により、エンドプレートの幅方向に曲げ応力が作用した際のエンドプレートの幅方向の変形抑制効果を更に高めることができる。 Due to (17), the effect of suppressing deformation in the width direction of the end plate when bending stress acts on the end plate in the width direction can be further enhanced.
(18) (16)又は(17)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記第1の折り曲げ部の幅方向の両端縁(例えば、後述の端縁432c、433c)と前記第2の折り曲げ部の高さ方向の端縁(例えば、後述の端縁434c)とが、互いに接合されていることが好ましい。
(18) In the battery module described in (16) or (17), the height of both edges (for example, edges 432c and 433c to be described later) of the first bent portion in the width direction and the height of the second bent portion Directional edges (eg,
(18)により、エンドプレートの外形が箱型状になるため、エンドプレートの剛性を更に向上させることができる。 Due to (18), the end plate has a box-like outer shape, so that the rigidity of the end plate can be further improved.
(19) (16)又は(17)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記第1の折り曲げ部の幅方向の両端部に、前記第2の折り曲げ部の表面に重なるように折り曲げられた第3の折り曲げ部(例えば、後述の延長折り曲げ部432d、433d)を有し、前記第2の折り曲げ部と前記第3の折り曲げ部との重なり部が、互いに接合されていることが好ましい。
(19) In the battery module according to (16) or (17), third folds are formed at both ends of the first fold in the width direction so as to overlap the surface of the second fold. It is preferable to have portions (for example, extended
(19)により、第1の折り曲げ部と第2の折り曲げ部との剛性が向上するため。エンドプレートの剛性を更に向上させることができる。 (19) improves the rigidity of the first bent portion and the second bent portion. The rigidity of the end plate can be further improved.
(20) (12)又は(13)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記樹脂板層の周端部のうちの少なくとも幅方向の両端部に、前記第1金属板層と前記第2金属板層との間に挟まれた金属製の支柱枠部材(例えば、後述の支柱枠部材46、460)が配置され、前記支柱枠部材は、前記金属中空柱部材と一体化されていることが好ましい。
(20) In the battery module according to (12) or (13), the first metal plate layer and the second metal plate layer are formed on at least both widthwise end portions of the peripheral end portion of the resin plate layer. It is preferable that a metal strut frame member (for example,
(20)により、樹脂板層の幅方向の両端部が補強され、樹脂板層の圧縮破壊が防止乃至抑制されて耐クリープ性が大きく向上する。また、支柱部材と金属中空柱部材とが一体化されることによって部品点数を削減できる。 (20) reinforces both ends of the resin plate layer in the width direction, prevents or suppresses compression failure of the resin plate layer, and greatly improves creep resistance. In addition, the number of parts can be reduced by integrating the support member and the hollow metal column member.
(21) (20)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記支柱枠部材と前記金属中空柱部材とを一体化する連結部(例えば、後述の連結部461)は、前記金属中空柱部材の外径よりも幅狭に形成され、前記樹脂板層の樹脂が、前記連結部を挟むように前記支柱枠部材と前記金属中空柱部材との間に入り込んでいることが好ましい。
(21) In the battery module described in (20), the connection portion (for example, a
(21)により、支柱枠部材が樹脂板層から幅方向に抜け外れることが防止され、支柱枠部材及び金属中空柱部材と樹脂板層との接合強度を更に向上させることができる。 Due to (21), the support frame member is prevented from slipping out of the resin plate layer in the width direction, and the bonding strength between the support frame member and the hollow metal column member and the resin plate layer can be further improved.
(22) (20)又は(21)に記載のバッテリモジュールにおいて、前記支柱枠部材は、前記樹脂板層の全周端部に配置されていてもよい。 (22) In the battery module described in (20) or (21), the strut frame member may be arranged at the end of the entire circumference of the resin plate layer.
(22)により、エンドプレートは、樹脂板層の全周に亘る支柱枠部材により補強されるため、幅方向の剛性が更に向上する。 Due to (22), the end plate is reinforced by the strut frame member covering the entire circumference of the resin plate layer, so that the rigidity in the width direction is further improved.
(23) (20)~(22)のいずれかに記載のバッテリモジュールにおいて、前記支柱枠部は、前記第1金属板層と前記第2金属板層とに接触又は接合していることが好ましい。 (23) In the battery module according to any one of (20) to (22), it is preferable that the support frame portion is in contact with or joined to the first metal plate layer and the second metal plate layer. .
(23)により、エンドプレートの剛性を更に向上させることができる。 (23) can further improve the rigidity of the end plate.
(24) (1)~(23)のいずれかに記載のバッテリモジュールにおいて、最も外側に配置される前記電池セルと前記エンドプレートの前記第1金属板層との間に、絶縁プレート(例えば、後述の絶縁プレート7)が配置されていることが好ましい。 (24) In the battery module according to any one of (1) to (23), an insulating plate (for example, An insulating plate 7), which will be described later, is preferably arranged.
(24)により、最も外側の電池セルとエンドプレートの第1金属板層との間の絶縁を図ることができる。 (24) can provide insulation between the outermost battery cell and the first metal plate layer of the end plate.
(25) 本発明に係るエンドプレートの製造方法は、複数積層される電池セル(例えば、後述の電池セル2)を備えるバッテリモジュール(例えば、後述のバッテリモジュール1)において、前記電池セルの積層方向の両端部にそれぞれ配置され、締結部材(例えば、後述の締結部材5)が固定されて締結されることにより、前記電池セルの全体を挟持するエンドプレート(例えば、後述のエンドプレート4)の製造方法であって、第1金属板層(例えば、後述の第1金属板層41)と第2金属板層(例えば、後述の第2金属板層43)との間に、前記締結部材の固定部材(例えば、後述のボルト52)を挿通させる複数の金属中空柱部材(例えば、後述のナット44)を挟持させた後、前記第1金属板層と前記第2金属板層との間に樹脂をインサートして樹脂板層(例えば、後述の樹脂板層42)を形成する。
(25) In a method for manufacturing an end plate according to the present invention, in a battery module (for example, a battery module 1 described later) provided with a plurality of stacked battery cells (for example, a
(25)により、強度、剛性が高く、軽量であると共に、金属中空柱部材が第1金属板層と第2金属板層とを橋渡しするように配置され、エンドプレートの厚さ方向の圧縮力に対する強度が更に向上したエンドプレートを得ることができる。しかも、樹脂板層の厚さを、金属中空柱部材の軸方向の高さにより容易に規制することができる。 Due to (25), the strength, rigidity, and lightness are high, and the hollow metal column member is arranged so as to bridge the first metal plate layer and the second metal plate layer, and the compressive force in the thickness direction of the end plate It is possible to obtain an end plate with further improved strength against. Moreover, the thickness of the resin plate layer can be easily regulated by the axial height of the metal hollow column member.
(26) (25)に記載のエンドプレートの製造方法において、前記第1金属板層及び前記第2金属板層のうちの一方の層(例えば、後述する第2金属板層43)に、前記金属中空柱部材の一端面(例えば、後述の端面44b)を固着すると共に、前記第1金属板層及び前記第2金属板層のうちの他方の層(例えば、後述の第1金属板層41)に、前記金属中空柱部材の他端面(例えば、後述の端面44a)を固着、もしくは接触させて、前記第1金属板層と前記第2金属板層との間に、前記複数の金属中空柱部材を挟持させた後、前記第1金属板層と前記第2金属板層との間に前記樹脂をインサートして前記樹脂板層を形成することが好ましい。
(26) In the method for manufacturing an end plate according to (25), one of the first metal plate layer and the second metal plate layer (for example, a second
(26)によれば、金属中空柱部材が第1金属板層と第2金属板層とを固定し、第1金属板層と第2金属板層とのずれ方向の力に対する強度が更に向上したエンドプレートを容易に得ることができる。 According to (26), the metal hollow column member fixes the first metal plate layer and the second metal plate layer, and the strength against the force in the direction of displacement between the first metal plate layer and the second metal plate layer is further improved. It is possible to easily obtain a finished end plate.
(27) (25)又は(26)に記載のエンドプレートの製造方法において、前記第1金属板層と前記第2金属板層との間に、前記複数の金属中空柱部材を挟持させた後、前記第1金属板層及び前記第2金属板層においてインサートされる前記樹脂と接する面に粗面化処理、もしくは金属と樹脂を化学的に結合させる金属―樹脂接合皮膜処理を施し、その後、前記第1金属板層と前記第2金属板層との間に前記樹脂をインサートして前記樹脂板層を形成することが好ましい。 (27) In the end plate manufacturing method according to (25) or (26), after the plurality of metal hollow column members are sandwiched between the first metal plate layer and the second metal plate layer , the surfaces of the first metal plate layer and the second metal plate layer that are in contact with the resin to be inserted are roughened, or metal-resin bonding film treatment is performed to chemically bond the metal and the resin, and then, Preferably, the resin plate layer is formed by inserting the resin between the first metal plate layer and the second metal plate layer.
(27)により、第1金属板層と樹脂板層との間、及び、第2金属板層と樹脂板層との間の密着力が向上し、エンドプレートの層間のすべりが抑制されるため、強度、剛性がより高められたエンドプレートを容易に得ることができる。 Due to (27), the adhesion between the first metal plate layer and the resin plate layer and between the second metal plate layer and the resin plate layer is improved, and the slippage between the end plate layers is suppressed. , strength and rigidity can be easily obtained.
(28) (25)~(27)のいずれかに記載のエンドプレートの製造方法において、前記樹脂板層が形成された後の前記第2金属板層の外側面(例えば、後述の外側面43b)に、炭素繊維強化プラスチック板層(例えば、後述のCFRP板層45)を積層することが好ましい。
(28) In the end plate manufacturing method according to any one of (25) to (27), the outer surface of the second metal plate layer after the resin plate layer is formed (for example, the
(28)により、より強度、剛性が高められたエンドプレートを得ることができる。 (28) makes it possible to obtain an end plate with increased strength and rigidity.
(29) 本発明に係るエンドプレートの製造方法は、複数積層される電池セル(例えば、後述の電池セル2)を備えるバッテリモジュール(例えば、後述のバッテリモジュール1)において、前記電池セルの積層方向の両端部にそれぞれ配置され、締結部材(例えば、後述の締結部材5)が固定されて締結されることにより、前記電池セルの全体を挟持するエンドプレート(例えば、後述のエンドプレート4、4A~4I)の製造方法であって、金属板層(例えば、後述の第2金属板層43)の表面に、前記締結部材の固定部材(例えば、後述のボルト52)を挿通させる複数の金属中空柱部材(例えば、ナット44)を載置した後、前記金属板層の表面に、前記金属中空柱部材が埋め込まれた樹脂板層(例えば、後述の樹脂板層42)を成形し、次いで、別の金属板層(例えば、後述の第1金属板層41)を前記樹脂板層の表面に載置して、加圧及び加熱して前記樹脂板層を再溶融させることにより、前記第2の金属板層を前記樹脂板層に接合する。
(29) In a method for manufacturing an end plate according to the present invention, in a battery module (for example, a battery module 1 described later) provided with a plurality of stacked battery cells (for example, a
(29)により、樹脂板層を形成するための型を簡易化できるため、エンドプレートのコストダウンを図ることができる。また、樹脂をインサートする必要がないため、樹脂の流動性による樹脂厚の制限もなくなると共に、ウェルドによる樹脂板層の強度低下も回避できる。 (29) makes it possible to simplify the mold for forming the resin plate layer, so that the cost of the end plate can be reduced. Moreover, since there is no need to insert a resin, there is no limitation on the resin thickness due to the fluidity of the resin, and a decrease in the strength of the resin plate layer due to welding can be avoided.
本発明によれば、強度、剛性が高く、軽量なエンドプレートを備えるバッテリモジュール及びそのエンドプレートの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the strength, rigidity is high, and the manufacturing method of the battery module provided with a lightweight end plate and its end plate can be provided.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
<バッテリモジュールの全体構成>
図1は、本発明の一実施形態に係るバッテリモジュールの全体斜視図であり、図2は、図1に示すバッテリモジュールの分解斜視図である。
バッテリモジュール1は、主として、複数の電池セル2と、一対のエンドプレート4と、締結部材5と、を含んで構成される。なお、図中に示す方向において、D1方向は、複数の電池セル2の積層方向に沿う方向であり、バッテリモジュール1の長さ方向を示す。D2方向は、複数の電池セル2の積層方向と直交する方向であり、バッテリモジュール1の幅方向を示す。D3方向は、複数の電池セル2の積層方向と直交する方向であり、バッテリモジュール1の高さ方向を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Overall Configuration of Battery Module>
FIG. 1 is an overall perspective view of a battery module according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery module shown in FIG.
The battery module 1 mainly includes a plurality of
電池セル2は、図2に示すように、例えばアルミニウムやアルミニウム合金により構成される直方体形状のセルケース20の内部に、電極体(図示せず)を収納している。電池セル2の上面は被蓋されている。電池セル2の上面には、正極端子21と負極端子22とが突設されている。複数の電池セル2は、正極端子21及び負極端子22を有する面を、図中のD3方向に沿う上方に向けて配置され、D1方向に沿って複数積層されることにより配列されている。隣り合う電池セル2、2間には、それぞれ絶縁プレート7が挟まれており、隣り合う電池セル2、2同士の絶縁が図られている。
As shown in FIG. 2, the
D1方向に沿って隣り合う電池セル2、2は、正極端子21と負極端子22とが交互になるように配向されている。隣り合う電池セル2、2の正極端子21と負極端子22との間は、プレート状のバスバー3によって電気的に接続されている。これにより、複数積層される電池セル2の全体は、直列接続される。両端にそれぞれ配置される電池セル2、2において、バスバー3が設けられていない正極端子21又は負極端子22には、配線接続用のハーネス6、6がそれぞれ設けられている。
The
エンドプレート4は、複数積層される電池セル2の積層方向(D1方向)の両端部にそれぞれ配置されている。即ち、一対のエンドプレート4、4が、両端に配置される電池セル2、2の外側にそれぞれ配置され、複数の電池セル2の全体を挟持している。このエンドプレート4の具体的構造については後述する。
The
締結部材5は、バインドバー等と呼ばれる金属バンドであり、電池セル2の積層方向(D1方向)と平行な両側面にそれぞれ配置されている。締結部材5の長さ方向(D1方向)の両端部は、それぞれ内側(電池セル2側)に向けて同一方向に直角に折れ曲がっており、各エンドプレート4にそれぞれ固定される固定片51、51を一体に有している。
The
締結部材5は、両端部の固定片51、51が、それぞれエンドプレート4の幅方向(D2方向)の両端部の外側面4aに当接され、固定部材である複数のボルト52により、エンドプレート4に対して固定されている。本実施形態では、1つの固定片51当たり、高さ方向(D3方向)に沿って配列される3本のボルト52により、エンドプレート4に対して固定される。これにより、複数の電池セル2は、積層方向(D1方向)に拘束力が付与され、電池セル2の充放電による膨張が抑制されるようになっている。なお、本実施形態において、各ボルト52は、エンドプレート4の表面に配置されるカラー53を介してそれぞれねじ込まれている。
The
<エンドプレートの第1実施形態>
次に、エンドプレート4の第1実施形態について、図3~図5を用いて説明する。図3は、図1に示すバッテリモジュールに使用されるエンドプレートの一実施形態を示す全体斜視図である。図4は、図3中のA-A線に沿う断面図である。図5は、図3に示すエンドプレートの分解斜視図である。
本実施形態に示すエンドプレート4は、電池セル2側から、第1金属板層41/樹脂板層42/第2金属板層43の順に積層される3層構造を有している。
<First Embodiment of End Plate>
Next, a first embodiment of the
The
第1金属板層41及び第2金属板層43は、例えば、鉄、アルミニウム等の金属材料により、電池セル2の側面形状と同様の矩形状にそれぞれ形成された板状部材である。従って、締結部材5が固定されるエンドプレート4の部位は、樹脂板層42ではなく、金属材料により形成される第2金属板層43の表面となる。このため、締結部材5のボルト52による固定部位において樹脂板層42に掛かる応力が緩和され、エンドプレート4の圧縮破壊を防止乃至抑制することができる。
The first
なお、本実施形態において、第1金属板層41と第2金属板層43とでは、例えば、電池セル2側に配置される第1金属板層41をアルミニウム、外側に配置される第2金属板層43を鉄とすること等により、第1金属板層41よりも締結部材5が固定される第2金属板層43の方が、剛性が高い。即ち、剛性は、第2金属板層43>第1金属板層41>樹脂板層42の順になる。これにより、エンドプレート4において、締結部材5の締結力が掛かる第2金属板層43の強度、剛性が高められて曲げ強度が確保され、締結部材5の固定部位において樹脂板層42に掛かる応力が緩和されるため、エンドプレート4の圧縮破壊を効果的に防止乃至抑制することができる。
In the present embodiment, the first
一方、樹脂板層42は、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等の樹脂材料により、第1金属板層41及び第2金属板層43と同様の矩形状に形成されている。この樹脂板層42は、第1金属板層41と第2金属板層43との間に、樹脂材料を用いてインサート成形されている。即ち、樹脂板層42を構成する溶融した樹脂は、第1金属板層41と第2金属板層43との間にインサートされることにより、各金属板層41、43に密着する。その後、樹脂は、冷却して硬化することにより、第1金属板層41及び第2金属板層43との間で接合部を形成して接合一体化する。これにより、樹脂板層42が第1金属板層41及び第2金属板層43に対して一体成形される。
On the other hand, the
樹脂板層42は、第1金属板層41及び第2金属板層43よりも低密度であるため、エンドプレート4は、3層構造であっても軽量化される。その一方で、樹脂板層42は、剛性が低いため、エンドプレート4の強度、剛性を向上させるためには、樹脂板層42の厚さを大きくする必要がある。このため、エンドプレート4は、樹脂板層42の厚さが、第1金属板層41及び第2金属板層43のそれぞれの厚さよりも大きい構成を有する。
Since the
この樹脂板層42に厚さに関して更に説明する。
2種類の金属と樹脂との組み合わせは、各金属の線膨張係数をそれぞれαM1、αM2(但し、αM1<αM2)とし、樹脂の厚さをL0、引っ張りせん断強さをτ、横弾性係数をGP、エンドプレート4の幅をX、温度差をΔT(=T2-T1)とすると、
τ≧GP×(αM2-αM1)×ΔT×X/2L0
L0≧GP×(αM2-αM1)×ΔT×X/2τ
を満足する金属、樹脂材料及び樹脂の厚さの組合せであることが必要である。なお、ΔTは、自動車の使用温度域-40℃~常温~60℃を包含できる60℃以下のときとする。
The thickness of the
The combination of two kinds of metals and resin is such that the coefficients of linear expansion of each metal are α M1 and α M2 (where α M1 <α M2 ), the thickness of the resin is L 0 , the tensile shear strength is τ, Let G P be the transverse modulus of elasticity, X be the width of the
τ≧ GP ×( αM2 − αM1 )×ΔT×X/2L 0
L 0 ≥ G P × (α M2 - α M1 ) × ΔT × X/2τ
must be a combination of metal, resin material, and resin thickness that satisfies Note that ΔT is assumed to be 60°C or less, which encompasses the operating temperature range of automobiles -40°C to room temperature to 60°C.
線膨張係数の異なる2種類の金属に挟まれた樹脂は、材料の熱膨張によって、各金属からせん断応力を受ける。樹脂の厚さL0が厚いと、応力緩和によって破壊を防止できる。樹脂に発生するせん断歪みυとせん断応力τPは、
υ=λ/L0
τP=GPυ
となる。このとき、せん断変位λは、温度T1と温度T2とにおける線膨張係数の小さい金属のずれ量をa、線膨張係数の大きい金属ずれ量をbとすると、
λ=b-a
=αM2×ΔT×X/2-αM1×ΔT×X/2
=(αM2-αM1)×ΔT×X/2
であるので、
τ=GP×(αM2-αM1)×ΔT×X/2L0
となる。このせん断応力が、樹脂のせん断強さτよりも小さければ、樹脂は破壊されず、エンドブートとしての機能を確保できる。
A resin sandwiched between two kinds of metals having different coefficients of linear expansion receives shear stress from each metal due to the thermal expansion of the material. If the thickness L0 of the resin is large, the breakage can be prevented by stress relaxation. Shear strain υ and shear stress τ P generated in the resin are
ν=λ/L 0
τ P = GP v
becomes. At this time, the shear displacement λ is given by the shift amount of the metal with a small linear expansion coefficient between the temperature T1 and the temperature T2 as a , and the shift amount of the metal with a large linear expansion coefficient as b .
λ=ba
= αM2 ×ΔT×X/2− αM1 ×ΔT×X/2
= (α M2 - α M1 ) x ΔT x X/2
Since
τ= GP ×( αM2 − αM1 )×ΔT×X/2L 0
becomes. If this shear stress is smaller than the shear strength τ of the resin, the resin will not be destroyed and the function of the end boot can be ensured.
従って、
τ≧τP=GP×(αM2-αM1)×ΔT×X/2L0
L0≧GP×(αM2-αM1)×ΔT×X/2τ
が成り立つ金属、樹脂材料及び樹脂厚さを選定すれば、エンドプレートの機能は成立する。本実施形態に示すエンドプレート4の各層41、42、43の具体的な厚さは、何ら限定されものではないが、一例を挙げると、第1金属板層41は2mm、樹脂板層42は14mm、第2金属板層43は2mmとすることができる。
Therefore,
τ≧τ P = GP ×(α M2 −α M1 )×ΔT×X/2L 0
L 0 ≥ G P × (α M2 - α M1 ) × ΔT × X/2τ
The function of the end plate is established by selecting a metal, a resin material, and a resin thickness that satisfy the above. The specific thickness of each
このように構成されるエンドプレート4は、第1金属板層41と第2金属板層43との間に、厚さの大きい樹脂板層42を効果的に積層しているため、第1金属板層41及び第2金属板層43によりエンドプレート4の強度、剛性を確保できる。エンドプレート4は、必要な強度、剛性を確保するために、第1金属板層41及び第2金属板層43の厚さを大きくすることなく、相対的に低密度な樹脂板層42の厚さを、第1金属板層41及び第2金属板層43のそれぞれの厚さよりも大きくしているため、断面二次モーメントを大きくすることができると共に、軽量に構成することができる。これにより、高い強度、剛性を備えながらも軽量なエンドプレート4を備えるバッテリモジュール1を構成することができる。
Since the
しかも、このエンドプレート4は、樹脂板層42の厚さを、第1金属板層41及び第2金属板層43のそれぞれの厚さよりも大きくすることで、第1金属板層41及び第2金属板層43と樹脂板層42との間の熱膨張差により発生する応力を、樹脂の変形により緩和することができる。このため、複数の電池セル2が一対のエンドプレート4、4によって安定して挟持されたバッテリモジュール1を構成することができる。
Moreover, in the
第1金属板層41と樹脂板層42との間、及び、第2金属板層43と樹脂板層42との間の密着力を向上させるために、第1金属板層41及び第2金属板層43は、樹脂板層42と接する面に粗面化処理、もしくは金属と樹脂を化学的に結合させる金属―樹脂接合皮膜処理がそれぞれ施されていることが好ましい。粗面化処理により、第1金属板層41と第2金属板層43との間にインサートされる樹脂材料が、いわゆるアンカー効果によって、第1金属板層41及び第2金属板層43の各表面に食い込むように密着するため、エンドプレート4の各層間のずれ方向の強度が更に向上し、エンドプレート4の強度、剛性が更に向上する。また、金属―樹脂接合被膜処理により、接合被膜が金属と樹脂を化学的に結合させ、粗面化処理と同様の効果を得ることができる。
In order to improve adhesion between the first
具体的な粗面化処理の手段は特に限定されず、樹脂板層42と接する面に、ナノメートルスケールの凹凸を形成可能な公知の処理を用いることができる。凹凸形成液(例えば、塩酸等ハロゲン化水素酸、亜硫酸、硫酸などの化学エッチング溶液)の溶液浸漬による粗面化処理、サンドブラスト等による機械的な粗面化処理等が例示される。また、具体的な金属―樹脂接合被膜処理の手段も特に限定されず、少なくとも樹脂板層42と接する面に、金属と樹脂の両方に化学反応性が高いナノメートルスケールの被膜を形成可能な公知の処理を用いることができる。例えば、トリアジンチオールなどを用いた溶液処理などが例示される。
A specific roughening treatment means is not particularly limited, and a known treatment capable of forming nanometer-scale unevenness on the surface in contact with the
図4及び図5に示すように、本実施形態のエンドプレート4内には、複数のナット44が設けられている。ナット44は、締結部材5を固定するためのボルト52が挿通する金属中空柱部材である。ナット44の内周面には、ボルト52と螺合する雌ねじ(図示せず)が形成されている。図3に示すように、エンドプレート4の外側面4aである第2金属板層43には、各ナット44に対応する位置に、ボルト52をナット44に挿入させるための透孔431が形成されている。各透孔431は、ナット44の外径より小さく、且つ、ナット44の内径と同一又はナット44の内径より大きい。なお、図5では、樹脂板層42においてナット44が配置される部位に、ナット44によって形成される透孔421が示されている。この透孔421は、後述するように、樹脂板層42が第1金属板層41と第2金属板層43との間にインサート成形されることによって形成される。
As shown in FIGS. 4 and 5, a plurality of
ナット44は、樹脂板層42内に配置され、樹脂板層42の一部を構成している。具体的には、ナット44は、エンドプレート4において締結部材5の固定片51が当接する幅方向(D2方向)の両端部に対応する樹脂板層42内に、それぞれ高さ方向(D3方向)に沿って3つずつ配置されている。各ナット44の一方の端面44aは、第1金属板層41に接触している。また、各ナット44の他方の端面44bは、第2金属板層43に接触している。このため、ナット44は、エンドプレート4において、第1金属板層41と第2金属板層43とを橋渡しするように配置される。これにより、電池セル2の膨張によりエンドプレート4が電池セル2と締結部材5との間で厚さ方向に圧縮された際に、ナット44は、その圧縮力を樹脂板層42に作用させることなく受け止め、樹脂板層42の圧縮破壊を回避する。従って、エンドプレート4の厚さ方向の圧縮力に対する強度を更に向上させることができる。しかも、樹脂板層42の厚さを、ナット44の軸方向の高さにより容易に規制することができる。
The
ナット44の各端面44a、44bは、第1金属板層41と第2金属板層43とにそれぞれ固着していること、または、ナット44のいずれか一方の端面44a又は44bが第1金属板層41又は第2金属板層43に固着し、いずれか他方の端面44b又は44aが第2金属板層43又は第1金属板層41に接触していること、が好ましい。これにより、ナット44は、少なくとも一方の端面44a又は44bにおいて、第1金属板層41と第2金属板層43とを橋渡しした状態で固定するため、第1金属板層41と第2金属板層43とのずれ方向の力に対するエンドプレート4の強度が更に向上する。
Each
ナット44の各端面44a、44bを第1金属板層41と第2金属板層43とにそれぞれ固着する手段としては、溶接、エポキシ系等の接着剤による接着等が例示される。
Examples of means for fixing the end surfaces 44a and 44b of the
このように構成されるエンドプレート4は、第1金属板層41側が電池セル2側となるように配向され、図2に示すように、複数積層される電池セル2の積層方向(D1方向)の両端部にそれぞれ接して配置される。このとき、最も外側の電池セル2、2とエンドプレート4、4とは、それぞれ金属同士が対向するため、電池セル2とエンドプレート4との絶縁を確実にするために、最も外側の電池セル2、2と各エンドプレート4、4との間にも、絶縁プレート7が配置される。
The
次に、以上の構成を備えるエンドプレート4の製造方法の一実施形態について、図6~図8を用いて説明する。
先ず、図6に示すように、第1金属板層41と第2金属板層43とを、所定の矩形板状に形成した後、そのうちのいずれか一方、本実施形態では第2金属板層43に、複数のナット44をそれぞれ固着する。具体的には、各ナット44の一方の端面44bを、第2金属板層43の内側面43aに例えば溶接することによりそれぞれ固着する。第2金属板層43には、所定位置に予め複数の透孔431が形成されている。各ナット44は、それぞれ透孔431に対して略同芯状に固着される。このように、ナット44を第2金属板層43に先に固着した方が、ナット44を第1金属板層41に先に固着するよりも、透孔431を位置決めのために利用できるため、ナット44の固着作業が楽に行える。
Next, an embodiment of a method for manufacturing the
First, as shown in FIG. 6, after forming a first
次いで、図7に示すように、第2金属板層43に固着されたナット44を覆うように、第1金属板層41を固着する。具体的には、各ナット44のもう一方の端面44aに、第1金属板層41の内側面41aを例えば溶接することによりそれぞれ固着する。これにより、第1金属板層41と第2金属板層43との間に複数のナット44が挟持され、第1金属板層41と第2金属板層43とがナット44により橋渡しされて一体に固定された一体構造物が得られる。
Next, as shown in FIG. 7, the first
次いで、以上により構成された一体構造物に対して、後述する樹脂板層42を形成するための樹脂と接する面、即ち、対向する第1金属板層41の内側面41aと、第2金属板層43の内側面43aと、各ナット44の外周面と、に亘って粗面化処理もしくは金属―樹脂接合被膜処理を施す。
Next, for the integral structure constructed as described above, the surfaces in contact with the resin for forming the
粗面化処理もしくは金属―樹脂接合被膜処理の後、図8に示すように、一体構造物を成形型100内に装着し、樹脂材料を注入することにより、第1金属板層41と第2金属板層43との間に樹脂板層42をインサート成形する。これにより、第1金属板層41、樹脂板層42及び第2金属板層43が積層一体化された3層構造のエンドプレート4が得られる。この方法によれば、強度、剛性が高く、軽量であると共に、ナット44が第1金属板層41と第2金属板層43とを橋渡しするように配置されるため、エンドプレート4の厚さ方向の圧縮力に対する強度が更に向上したエンドプレート4を容易に得ることができる。しかも、樹脂板層42の厚さを、ナット44の軸方向の高さにより容易に規定することができる。
After roughening treatment or metal-resin bonding film treatment, as shown in FIG. The
また、本実施形態のように、ナット44を、第1金属板層41と第2金属板層43とに固定することにより、第1金属板層41と第2金属板層43とのずれ方向の力に対する強度が更に向上したエンドプレート4を容易に得ることができる。
Further, by fixing the
更に、第1金属板層41及び第2金属板層43においてインサートされる樹脂と接する面が粗面化処理もしくは金属―樹脂接合被膜処理されているため、第1金属板層41と樹脂板層42との間、及び、第2金属板層43と樹脂板層42との間の接合部における密着力が向上し、エンドプレート4の層間のすべりが抑制される。このため、強度、剛性がより高められたエンドプレート4を容易に得ることができる。
Furthermore, since the surfaces of the first
<エンドプレートの第2実施形態>
次に、エンドプレート4の第2実施形態について、図9~図11を用いて説明する。
図9は、図1に示すバッテリモジュールに使用されるエンドプレートの第2実施形態を示す全体斜視図である。図10は、図9中のB-B線に沿う断面図である。図11は、図9に示すエンドプレートの分解斜視図である。なお、図9~図11において、第1実施形態のエンドプレート4と同一符号の部位は、同一構成の部位であるため、それらの説明は第1実施形態の説明を援用し、ここでは省略する。
第2実施形態のエンドプレート4Aは、電池セル2側から、第1金属板層41/樹脂板層42/第2金属板層43/CFRP(炭素繊維強化プラスチック)板層45が順に積層された4層構造を有している。従って、積層構成だけを見れば、このエンドプレート4Aは、第1実施形態のエンドプレート4の第2金属板層43の外側面43bに、CFRP板層45を1層追加した構造を有している。
<Second Embodiment of End Plate>
Next, a second embodiment of the
9 is an overall perspective view showing a second embodiment of an end plate used in the battery module shown in FIG. 1. FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 9. FIG. 11 is an exploded perspective view of the end plate shown in FIG. 9. FIG. In FIGS. 9 to 11, parts having the same reference numerals as those of the
In the
CFRP板層45は、第2金属板層43と同様の矩形状に形成された板状部材である。CFRP板層45は、第2金属板層43の外側面43bに、例えばエポキシ系の接着剤等により接着されている。CFRP板層45には、第2金属板層43の透孔431に対応する位置に、ボルト52を挿通させる透孔451がそれぞれ形成されている。
The
CFRP板層45は、第2金属板層43に積層されることにより、CFRP板層45に掛かる負荷を第2金属板層43に分散させる。一般にCFRPは高価であるが、CFRP板層45は薄くすることが可能であるため、コストの増加は抑えられる。
The
また、一般に、CFRPは高強度、高剛性であるため、このエンドプレート4Aでは、第2金属板層43の剛性が第1金属板層41の剛性よりも小さくても、締結部材5の締結力が掛かるエンドプレート4Aの最外側の強度、剛性を高めることができ、曲げ強度を十分に確保できる。このため、このエンドプレート4Aの各層の剛性は、CFRP板層45>第1金属板層41>第2金属板層>樹脂板層42の順にすることができる。その結果、電池セル2の膨張時に応力を受ける第1金属板層41の曲げ強度を高めることができるため、エンドプレート4Aの強度、剛性を更に高めることが可能である。
In general, CFRP has high strength and high rigidity. Therefore, in the
このように構成されるエンドプレート4Aは、図8に示したように、第1金属板層41と第2金属板層43との間に樹脂材料を注入して、3層構造の積層構造物を得た後に、第2金属板層43の外側面43bに、別途製作されたCFRP板層45を接着することにより得ることができる。
As shown in FIG. 8, the
<エンドプレートの第3実施形態>
次に、エンドプレートの第3実施形態について、図12~図14を用いて説明する。
図12は、本発明に係るバッテリモジュールに使用されるエンドプレートの第3実施形態を示す全体斜視図である。図12中には、第2金属板層43を展開した状態を二点鎖線で同時に示している。図13は、図12に示すエンドプレートを電池セルとの積層面側から見た分解斜視図である。図14は、図12に示すエンドプレートの側面図である。第1実施形態のエンドプレート4と同一符号の部位は、同一構成の部位を示す。それらの説明は、特に相違がない限り第1実施形態の説明を援用し、ここでは省略する。
<Third Embodiment of End Plate>
Next, a third embodiment of the end plate will be described with reference to FIGS. 12 to 14. FIG.
FIG. 12 is an overall perspective view showing a third embodiment of the end plate used in the battery module according to the invention. In FIG. 12, the state in which the second
第2実施形態のエンドプレート4Bは、電池セル2側から、第1金属板層41/樹脂板層42/第2金属板層43が順に積層された3層構造を有する点で、第1実施形態のエンドプレート4と同一である。しかし、このエンドプレート4Bは、第2金属板層43の端部に、第1金属板層41に向けて折り曲げ形成された折り曲げ部を有する点で、第1実施形態のエンドプレート4と相違する。
The
具体的には、第2金属板層43は、金属板層本体430の高さ方向(D3方向)の上端部に、上部折り曲げ部432を有し、金属板層本体430の高さ方向(D3方向)の下端部に、下部折り曲げ部433を有する。これら上部折り曲げ部432、下部折り曲げ部433は、金属板層本体430の高さ方向の両端部から上方及び下方に向けて一体に張り出した矩形状の板片からなり、それぞれ第1金属板層41に向けて略直角に折り曲げられることにより形成されている。上部折り曲げ部432、下部折り曲げ部433の幅寸法(D2方向の寸法)は、第1金属板層41及び樹脂板層42の幅寸法よりもやや小さい。この上部折り曲げ部432及び下部折り曲げ部433は、本発明の「第1の折り曲げ部」に対応する。
Specifically, the second
また、第2金属板層43は、樹脂板層42に対面する矩形状の金属板層本体430の幅方向(D2方向)の両端部に、側部折り曲げ部434、434をそれぞれ有する。側部折り曲げ部434、434は、金属板層本体430の幅方向の両端部から側方に向けて一体に張り出した矩形状の板片からなり、第1金属板層41に向けて略直角に折り曲げられることにより形成されている。側部折り曲げ部434、434は、第2金属板層43を折り曲げることによって形成されることにより、折り曲げられた角部435、435は、R形状(折り曲げ方向に沿う曲面)を有している。側部折り曲げ部434の高さ寸法(D3方向の寸法)は、第1金属板層41及び樹脂板層42の高さ寸法よりもやや小さい。この側部折り曲げ部434は、本発明の「第2の折り曲げ部」に対応する。
The second
この第3実施形態に係るエンドプレート4Bにおいて、上部折り曲げ部432及び下部折り曲げ部433は、第2金属板層43(エンドプレート4B)の幅方向(D2方向)に沿って延びている。従って、上部折り曲げ部432及び下部折り曲げ部433は、第2金属板層43における幅方向の補強リブとして機能することができる。このため、これら上部折り曲げ部432及び下部折り曲げ部433によって、エンドプレート4Bの断面二次モーメントは、同じく3層構造を有する第1実施形態に係るエンドプレート4に比較して向上する。その結果、エンドプレート4Bは、幅方向の強度及び剛性が更に向上する。この効果は、第2金属板層43に上部折り曲げ部432及び下部折り曲げ部433を一体に折り曲げ形成するだけで得られるため、エンドプレート4Bの積層数を増加させたり、他の構造材を付加したりする必要はない。従って、エンドプレート4Bの軽量化が阻害されることはない。
In the
図14に示すように、上部折り曲げ部432の先端部432a及び下部折り曲げ部433の先端部433aは、第2金属板層43に相対する第1金属板層41の内側面41aに接触していることが好ましい。これにより、電池セル2の膨張によってエンドプレート4Bの幅方向(D2方向)に曲げ応力が作用した際に、上部折り曲げ部432及び下部折り曲げ部433が第1金属板層41の内側面41aによって支持され、第2金属板層43が変形しようとする力が阻止されるため、エンドプレート4Bの幅方向の変形抑制効果を更に高めることができる。各先端部432a、433aは、第1金属板層41の内側面41aに必ずしも接合されていなくてもよい。
As shown in FIG. 14 , the
図15は、エンドプレート4Bと締結部材5、5との関係を説明する平面図である。このエンドプレート4Bにおいて、締結部材5、5の固定片51、51は、第2金属板層43の幅方向(D2方向)の両端部にボルト52(図1、図2参照)によって固定される。ここで、電池セル2の膨張による押圧力が、図中の白抜き矢印で示すようにエンドプレート4Bに作用すると、その反力が固定片51,51を介して締結部材5、5に加わることにより、締結部材5、5は、エンドプレート4Bの両端部に対して、図中の実線矢印で示す方向に引っ張り力を作用させる。このとき、締結部材5、5又は固定片51、51とエンドプレート4Bとの接触点に応力が集中し、負荷が発生するおそれがある。
15 is a plan view illustrating the relationship between the
しかし、このエンドプレート4Bによれば、第2金属板層43の角部435、435は、側部折り曲げ部434、434を折り曲げ形成したことによってR形状を有するため、この角部435、435が締結部材5、5又は固定片51、51と接触しても、その接触点に応力集中することが緩和される。その結果、締結部材5、5又は固定片51、51に掛かる負荷が低減し、締結部材5、5又は固定片51、51の損傷も抑制される。しかも、樹脂板層42の両端角部と第2金属板層43との接触点もR形状となるため、樹脂板層42の両端角部に掛かる圧縮応力も緩和され、樹脂板層42の耐クリープ性も向上する。
However, according to the
図14に示すように、側部折り曲げ部434、434の先端部434a、434aも、第1金属板層41の内側面41aに接触していることが好ましい。樹脂板層42に圧縮応力が作用した際に、側部折り曲げ部434、434が樹脂板層42の圧縮を阻止するように機能するため、樹脂板層42が圧縮されることによる締結部材5、5の締結力の低下を抑制することができる。各先端部434a、434aも、第1金属板層41の内側面41aに必ずしも接合されていなくてもよい。
As shown in FIG. 14, it is preferable that
図12、図13において、第2金属板層43に樹脂注入孔436が設けられている。このエンドプレート4Bは、上下左右にそれぞれ折り曲げ部432、433、434、434を有するため、第1、第2実施形態に係るエンドプレート4、4Aに比較して、第1金属板層41と第2金属板層43との間に樹脂板層42を形成する樹脂を側方から注入し難いためである。この樹脂注入孔436は、第2金属板層43の中央部、具体的には、図12に示すように、第2金属板層43の金属板層本体430の幅方向(D2方向)の中央部、且つ、金属板層本体430の高さ方向(D3方向)の中央部に配置される。このため、この樹脂注入孔436から第1金属板層41と第2金属板層43との間に注入された溶融樹脂は、樹脂注入孔436から上下左右方向に均等に行き渡るようになるため、均質な樹脂板層42を形成することが可能である。しかも、樹脂注入孔436が第2金属板層43の中央部に配置されることで、第2金属板層43に掛かる応力の不均衡も防止される。
12 and 13, a
なお、この第3実施形態に係るエンドプレート4Bにおいて、上部折り曲げ部及び下部折り曲げ部は、第1金属板層41に設けられてもよい。即ち、図16に示すように、第1金属板層41は、高さ方向(D3方向)の上端部に、第2金属板層43に向けて略直角に折り曲げられた上部折り曲げ部411を有し、下端部に、第2金属板層43に向けて略直角に折り曲げられた下部折り曲げ部412を有してもよい。また、この場合、第1金属板層41の上部折り曲げ部411の先端部411a及び下部折り曲げ部412の先端部412aも、第1金属板層41に相対する第2金属板層43の内側面43aに接触していてもよい。これによっても、第2金属板層43に上部折り曲げ部432及び下部折り曲げ部433を形成した場合と同様の効果が得られる。
In addition, in the
また、エンドプレート4Bは、図示しないが、例えば、第1金属板層41に上部折り曲げ部411又は下部折り曲げ部412のいずれか一方を設け、第2金属板層43に下部折り曲げ部433又は上部折り曲げ部432のいずれか一方を設けるようにしてもよい。更に、断面二次モーメントは若干劣るが、エンドプレート4Bには、上部折り曲げ部411又は432と下部折り曲げ部412又は433とのうちのいずれか一方のみが設けられるだけでもよい。
In the
更に、図示しないが、エンドプレート4Bの第2金属板層43の外側面に、第2実施形態に係るエンドプレート4Aと同様に、CFRP板層45を積層してもよい。
Furthermore, although not shown, a
<エンドプレートの第4実施形態>
次に、エンドプレートの第4実施形態について、図17を用いて説明する。図17は、本発明に係るバッテリモジュールに使用されるエンドプレートの第4実施形態を示す全体斜視図である。図17中には、第2金属板層43を展開した状態を二点鎖線で同時に示している。第1実施形態及び第3実施形態のエンドプレート4、4Bと同一符号の部位は、同一構成の部位を示す。それらの説明は、特に相違がない限り第1実施形態及び第3実施形態の説明を援用し、ここでは省略する。
<Fourth Embodiment of End Plate>
Next, a fourth embodiment of the end plate will be described with reference to FIG. 17. FIG. FIG. 17 is an overall perspective view showing a fourth embodiment of the end plate used in the battery module according to the invention. In FIG. 17, the state in which the second
このエンドプレート4Cは、第2金属板層43に、上部折り曲げ部432、下部折り曲げ部433及び側部折り曲げ部434、434を有する点で、第3実施形態に係るエンドプレート4Bと同一である。しかし、第2金属板層43の上部折り曲げ部432は、幅方向(D2方向)の両方向に僅かに張り出した延長部432b、431bを有し、下部折り曲げ部433は、幅方向(D2方向)の両方向に僅かに張り出した延長部433b、433bを有する点、及び、第2金属板層43の側部折り曲げ部434は、高さ方向(D3方向)の両方向に僅かに張り出した延長部434b、434bを有する点で、第3実施形態に係るエンドプレート4Bと相違する。
This
各延長部432b、433b、434bは、上部折り曲げ部432、下部折り曲げ部433及び側部折り曲げ部434、434がそれぞれ第1金属板層41に向けて略直角に折り曲げられた際に、それぞれの端縁同士が互いに接する又は近接するように設けられる。即ち、上部折り曲げ部432と側部折り曲げ部434、434とがそれぞれ折り曲げられた際、上部折り曲げ部432の幅方向(D2方向)の両端縁432c、432cと、側部折り曲げ部434、434の高さ方向(D3方向)の上側の端縁434c、434cとが、互いに接する又は近接する。また、下部折り曲げ部433と側部折り曲げ部434、434とがそれぞれ折り曲げられた際、下部折り曲げ部433の幅方向(D2方向)の両端縁433c、433cと、側部折り曲げ部434、434の高さ方向(D3方向)の下側の端縁434c、434cとが、互いに接する又は近接する。
When the upper
互いに接する又は近接する端縁432c、433c、434c同士は、互いに接合されている。これにより、エンドプレート4Cの四隅部に、それぞれ接合部437が形成される。接合は、例えば溶接又は接着剤による接着により行うことができる。
このエンドプレート4Cによれば、上部折り曲げ部432と側部折り曲げ部434及び下部折り曲げ部433と側部折り曲げ部434、434が、それぞれ接合部437によって接合されるため、第1金属板層41と第2金属板層43とによるエンドプレート4Cの外形が箱型となり、エンドプレート4Cの剛性を更に向上させることができる。
According to the
なお、この第4実施形態に係るエンドプレート4Cの場合も、第3実施形態に係るエンドプレート4Bと同様、上部折り曲げ部及び下部折り曲げ部は、第1金属板層41に設けられてもよい。この場合、第1金属板層41側に延長部が設けられる。また、第1金属板層41に上部折り曲げ部411又は下部折り曲げ部412のいずれか一方を設け、第2金属板層43に下部折り曲げ部433又は上部折り曲げ部432のいずれか一方を設けるようにしてもよい。更に、断面二次モーメントは若干劣るが、エンドプレート4Cには、上部折り曲げ部411又は432と下部折り曲げ部412又は433とのうちのいずれか一方のみが設けられるだけでもよい。
In the case of the
更に、図示しないが、エンドプレート4Cの第2金属板層43の外側面に、第2実施形態に係るエンドプレート4Aと同様に、CFRP板層45を積層してもよい。
Furthermore, although not shown, a
<エンドプレートの第5実施形態>
次に、エンドプレートの第5実施形態について、図18を用いて説明する。図18は、本発明に係るバッテリモジュールに使用されるエンドプレートの第5実施形態を示す全体斜視図である。図18中には、第2金属板層43を展開した状態を二点鎖線で同時に示している。第1実施形態及び第3実施形態のエンドプレート4、4Bと同一符号の部位は、同一構成の部位を示す。それらの説明は、特に相違がない限り第1実施形態及び第3実施形態の説明を援用し、ここでは省略する。
<Fifth Embodiment of End Plate>
Next, a fifth embodiment of the end plate will be described with reference to FIG. FIG. 18 is an overall perspective view showing a fifth embodiment of the end plate used in the battery module according to the invention. In FIG. 18, the state in which the second
このエンドプレート4Dも、第2金属板層43に、上部折り曲げ部432、下部折り曲げ部433及び側部折り曲げ部434、434を有する点で、第3実施形態に係るエンドプレート4Bと同一である。しかし、第2金属板層43の上部折り曲げ部432は、幅方向(D2方向)の両方向に大きく張り出した延長折り曲げ部432d、432dを有し、下部折り曲げ部433は、幅方向(D2方向)の両方向に大きく張り出した延長折り曲げ部433d、433dをする点で、第3実施形態に係るエンドプレート4Bと相違する。
This
各延長折り曲げ部432d、433dは、上部折り曲げ部432、下部折り曲げ部433及び側部折り曲げ部434、434がそれぞれ第1金属板層41に向けて略直角に折り曲げられた際に、エンドプレート4Dの幅方向(D2方向)に大きく張り出し、更に、側部折り曲げ部434に向けて略直角に折り曲げられる。これにより、各延長折り曲げ部432d、433dは、側部折り曲げ部434、434の表面にそれぞれ重ねられる。この延長折り曲げ部432d、433dは、本発明の「第3の折り曲げ部」に対応する。
When the upper
各延長折り曲げ部432d、433dと側部折り曲げ部434、434との重なり部は、互いに接合される。これにより、延長折り曲げ部432d、433dと側部折り曲げ部434、434とは、重なり部に形成された接合部438によって一体に連結される。接合は、例えばスポット溶接により行うことができる。
The overlapping portions of each extended
このエンドプレート4Dによれば、上部折り曲げ部432及び下部折り曲げ部433と側部折り曲げ部434、434とが、延長折り曲げ部432d、433dによって一体に連結されるため、エンドプレート4Cと同様に、第1金属板層41と第2金属板層43とによるエンドプレート4Dの外形が箱型となる。このため、エンドプレート4Dの剛性を更に向上させることができる。
According to this
なお、この第5実施形態に係るエンドプレート4Dの場合も、第3実施形態に係るエンドプレート4Bと同様、上部折り曲げ部及び下部折り曲げ部は、第1金属板層41に設けられてもよい。この場合、第1金属板層41側に延長折り曲げ部が設けられる。また、第1金属板層41に上部折り曲げ部411又は下部折り曲げ部412のいずれか一方を設け、第2金属板層43に下部折り曲げ部433又は上部折り曲げ部432のいずれか一方を設けるようにしてもよい。更に、断面二次モーメントは若干劣るが、エンドプレート4Dには、上部折り曲げ部411又は432と下部折り曲げ部412又は433とのうちのいずれか一方のみが設けられるだけでもよい。
In the case of the
更に、図示しないが、エンドプレート4Dの第2金属板層43の外側面に、第2実施形態に係るエンドプレート4Aと同様に、CFRP板層45を積層してもよい。
Furthermore, although not shown, a
<エンドプレートの第6実施形態>
次に、エンドプレートの第6実施形態について、図19、図20を用いて説明する。図19は、本発明に係るバッテリモジュールに使用されるエンドプレートの第6実施形態を示す分解斜視図である。図20は、図19に示すエンドプレートの要部を示す断面図である。図20において第2金属板層43は省略している。第1実施形態のエンドプレート4と同一符号の部位は、同一構成の部位を示す。それらの説明は、特に相違がない限り第1実施形態の説明を援用し、ここでは省略する。
<Sixth Embodiment of End Plate>
Next, a sixth embodiment of the end plate will be described with reference to FIGS. 19 and 20. FIG. FIG. 19 is an exploded perspective view showing a sixth embodiment of the end plate used in the battery module according to the invention. 20 is a cross-sectional view showing a main part of the end plate shown in FIG. 19. FIG. In FIG. 20, the second
このエンドプレート4Eは、第1実施形態のエンドプレート4と同様に、電池セル2側から、第1金属板層41/樹脂板層42/第2金属板層43が順に積層された3層構造を有しているが、樹脂板層42に、支柱枠部材46を有する点で、第1実施形態のエンドプレート4と相違している。
Similar to the
支柱枠部材46は、ナット44と同一の金属製であり、樹脂板層42の幅方向(D2方向)の両端部、具体的には樹脂板層42の幅方向の両端面にそれぞれ配置されている。支柱枠部材46は、樹脂板層42(エンドプレート4E)の高さ方向(D3方向)の全長に亘って延びている。支柱枠部材46は、第1金属板層41と第2金属板層43との間に挟まれている。
The
支柱枠部材46と各ナット44とは、支柱枠部材46及びナット44のD1方向の厚みと同一厚みを有する連結部461によって一体化されている。連結部461は、支柱枠部材46と各ナット44との間をそれぞれ個別に連結している。この支柱枠部材46とナット44との一体化により、樹脂板層42の幅方向(D2方向)の両端部が補強される。このため、電池セル2の膨張による負荷が締結部材5を介してエンドプレート4Eの両端部に作用した際の樹脂板層42の圧縮破壊が防止乃至抑制され、耐クリープ性が大きく向上する。各ナット44と一体化された支柱枠部材46は、押出成形、鍛造、鋳造等によって形成することができる。
The
また、支柱枠部材46とナット44との一体化により、支柱枠部材46と樹脂板層42との接合面積が大きくなり、接合強度が高められる。支柱枠部材46は、例えば、三つのナット44と1対1に一体化された三つの支柱枠部材に分割された構造とすることもできる。しかし、本実施形態のように、樹脂板層42の高さ方向(D3方向)に亘る一つの支柱枠部材46を三つのナット44と一体化することにより、部品点数を削減することができる。しかも、支柱枠部材46と複数のナット44とが一部品を構成するため、第1金属板層41と第2金属板層42と間に複数のナット44を配置させる際の作業性も向上する。
Further, by integrating the
連結部461の高さ方向(D3方向)の幅は、ナット44の外径以上であってもよいが、本実施形態のように、ナット44の外径よりも幅狭であることが好ましい。支柱枠部材46と各ナット44との間が、連結部461の部位において部分的に括れた構造となるため、この支柱枠部材46と各ナット44との間に、樹脂板層42の樹脂が連結部461を挟むように入り込むことができる。これにより、支柱枠部材46と各ナット44との間に、図20に示すように、樹脂板層42の嵌入部42aが形成されるため、支柱枠部材46が樹脂板層42から幅方向(D2方向)に抜け外れることが防止され、支柱枠部材46及びナット44と樹脂板層42との接合強度を更に向上させることができる。
The width of the connecting
エンドプレート4Eの剛性を更に向上させる観点から、支柱枠部材46は、第1金属板層41と第2金属板層43とに接触していることが好ましく、第1金属板層41と第2金属板層43とに、溶接又は接着によって接合していることが更に好ましい。
From the viewpoint of further improving the rigidity of the
このエンドプレート4Eにおいては、樹脂板層42を形成する際、樹脂板層42を形成する樹脂を、インサート成形時に支柱枠部材46と各ナット44との間に効率良く流入させるようにする観点から、第3実施形態のエンドプレート4Bと同様に、第2金属板層43の中央部に設けた樹脂注入孔436から樹脂の注入を行うことが望ましい。また、このとき、支柱枠部材46の樹脂板層42と接する面にも、前記同様の粗面化処理もしくは金属―樹脂接合皮膜処理が施されていることが望ましい。
In the
更に、図示しないが、このエンドプレート4Eの第2金属板層43の外側面に、第2実施形態のエンドプレート4Aと同様に、CFRP板層45を積層してもよい。
Furthermore, although not shown, a
<エンドプレートの第7実施形態>
次に、エンドプレートの第7実施形態について、図21を用いて説明する。図21は、本発明に係るバッテリモジュールに使用されるエンドプレートの第7実施形態を示す分解斜視図である。第6実施形態のエンドプレート4Eと同一符号の部位は、同一構成の部位を示す。それらの説明は、特に相違がない限り第6実施形態の説明を援用し、ここでは省略する。
<Seventh Embodiment of End Plate>
Next, an end plate according to a seventh embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 21 is an exploded perspective view showing a seventh embodiment of the end plate used in the battery module according to the invention. Parts having the same reference numerals as those of the
第6実施形態のエンドプレート4Eでは、樹脂板層42の周端部のうちの幅方向(D2方向)の両端部のみに支柱枠部材46が配置されているが、このエンドプレート4Fは、樹脂板層42の全周端部に支柱枠部材47が配置されている点で第6実施形態のエンドプレート4Eと相違している。
In the
支柱枠部材47は、第6実施形態のエンドプレート4Eと同じ一対の支柱枠部材46、46(縦支柱枠部材)を有すると共に、樹脂板層42の高さ方向(D3方向)の両端部、具体的には樹脂板層42の高さ方向の両端面に、それぞれ一対の支柱枠部材471、471(横支柱枠部材)を有する。各支柱枠部材471は、一対の支柱枠部材46、46を連結して一体化している。これにより、エンドプレート4Fは、樹脂板層42の全周に亘る金属製の支柱枠部材47により補強されるため、第6実施形態のエンドプレート4Eが奏する効果に加えて、幅方向(D2方向)の剛性が更に向上する効果が得られる。
The
このエンドプレート4Fも剛性を更に向上させる観点から、支柱枠部材47は、第1金属板層41と第2金属板層43とに接触していることが好ましく、第1金属板層41と第2金属板層43とに、溶接又は接着によって接合していることが更に好ましい。
From the viewpoint of further improving the rigidity of the
また、図示しないが、このエンドプレート4Fにおいても、第2金属板層43の外側面に、第2実施形態のエンドプレート4Aと同様に、CFRP板層45を積層してもよい。
Although not shown, the
<エンドプレートの第8実施形態>
次に、エンドプレートの第8実施形態について、図22、図23を用いて説明する。図22は、本発明に係るバッテリモジュールに使用されるエンドプレートの第8実施形態を示す全体斜視図である。図23は、図22に示すエンドプレートの平面図である。第1実施形態のエンドプレート4と同一符号の部位は、同一構成の部位を示す。それらの説明は、特に相違がない限り第1実施形態の説明を援用し、ここでは省略する。
<Eighth Embodiment of End Plate>
Next, an end plate according to an eighth embodiment will be described with reference to FIGS. 22 and 23. FIG. FIG. 22 is an overall perspective view showing an eighth embodiment of the end plate used in the battery module according to the invention. 23 is a plan view of the end plate shown in FIG. 22. FIG. Parts having the same reference numerals as those of the
このエンドプレート4Gは、第1実施形態のエンドプレート4と同様に、電池セル2側から、第1金属板層41/樹脂板層42/第2金属板層43が順に積層された3層構造を有しているが、樹脂板層42に、複数の肉抜き部422を有する点で、第1実施形態のエンドプレート4と相違している。
Similar to the
肉抜き部422は、樹脂板層42の樹脂が存在しない空洞部である。本実施形態の肉抜き部422は、樹脂板層42の高さ方向(D3方向)に延びていると共に、樹脂板層42の幅方向(D2方向)に、一定の間隔をおいて平行に配置されている。各肉抜き部422は、樹脂板層42の高さ方向(D3方向)の両端と第1金属板層41側とに開放されているが、第2金属板層43側には開放されていない。このため、各肉抜き部422と第2金属板層43との間には、図23に示すように、薄い樹脂板部42bが残存している。
The lightening
このように、樹脂板層42に肉抜き部422を設けることにより、エンドプレート4Gの軽量化を図ることができる。エンドプレート4Gが軽量化されても、エンドプレート4Gの剛性が低下することはない。これを以下に説明する。
Thus, by providing the
先ず、図24Aに示すように、肉抜き部のない中実構造体の断面積当たりの断面二次モーメントを考える。中実構造体の幅をb、高さをh1とすると、中実構造体の断面二次モーメントI、断面積Sは次の通りである。
I=b×h13/12
S=b×h1
従って、中実構造体の断面積当たりの断面二次モーメントI/Sは次のようになる。
I/S=h12/12
First, as shown in FIG. 24A, the moment of inertia of area per cross-sectional area of a solid structure without lightening portions is considered. Assuming that the width of the solid structure is b and the height is h1, the geometrical moment of inertia I and the cross-sectional area S of the solid structure are as follows.
I=b×h1 3 /12
S = b x h1
Therefore, the geometric moment of inertia I/S per cross-sectional area of the solid structure is as follows.
I/S=h1 2 /12
一方、図24Bに示すように、同様に幅b×高さh1の構造体であるが、中央部が高さh2の肉抜き部によって空洞とされた中空構造体の断面積当たりの断面二次モーメントを考える。この中空構造体の断面二次モーメントI、断面積Sは次の通りである。
I=b×(h13-h23)/12
S=b×(h1-h2)
従って、中空構造体の断面積当たりの断面二次モーメントI/Sは次のようになる。
I/S=(h12+h1h2+h22)/12
よって、断面積当たりの断面二次モーメントは、中実構造体よりも中空構造体の方が大きくなる。換言すれば、中空構造体の方が重量当たりの剛性は高くなる。
On the other hand, as shown in FIG. 24B, the cross-sectional quadratic per cross-sectional area of the hollow structure, which is similarly a structure of width b×height h1, but whose central portion is hollowed out by a lightening portion of height h2 Think moment. The geometric moment of inertia I and the cross-sectional area S of this hollow structure are as follows.
I=b×(h1 3 −h2 3 )/12
S=b×(h1−h2)
Therefore, the geometric moment of inertia I/S per cross-sectional area of the hollow structure is as follows.
I/S=(h1 2 +h1h2+h2 2 )/12
Therefore, the second moment of area per cross-sectional area is larger in the hollow structure than in the solid structure. In other words, the hollow structure has a higher stiffness per weight.
次に、図25A、図25Bに示すように、金属部x1、x1の間に厚さtの樹脂部x2を有する中空構造体Xの3点曲げたわみ量について考える。中空構造体Xの曲げ方向は、長さLの方向に沿って矢印のようになるものとする。図25A、図25Bにおいて、3つの樹脂部x2が、金属部x1、x1の間に間隔tをおいて平行に配置されている。中空構造体Xの幅は6tである。中空構造体Xにおいて、図23に示す樹脂板部42bに相当する部位は、試算簡略化のために省略した。
この3点曲げたわみ量WL3/48EIは、次の通りである。
WL3/{(4×6×(63-43)×t4×Em)+(4×3×43×t4×Ep)}
W:荷重、Em:金属部の弾性率、Ep:樹脂部の弾性率
また、この中空構造体Xの単位重量は、次の通りである。
12t2×L×ρm+12t2×L×ρp
ρm:金属部の密度、ρp:樹脂部の密度
Next, as shown in FIGS. 25A and 25B, the amount of three-point bending deflection of the hollow structure X having the resin portion x2 of thickness t between the metal portions x1 and x1 will be considered. The bending direction of the hollow structure X is assumed to be along the direction of the length L as indicated by an arrow. In FIGS. 25A and 25B, three resin portions x2 are arranged in parallel with an interval t between metal portions x1 and x1. The width of the hollow structure X is 6t. In the hollow structural body X, the portion corresponding to the
This three-point bending deflection amount WL 3 /48EI is as follows.
WL 3 /{(4×6×(6 3 −4 3 )×t 4 ×Em)+(4×3×4 3 ×t 4 ×Ep)}
W: load, Em: modulus of elasticity of metal part, Ep: modulus of elasticity of resin part The unit weight of this hollow structure X is as follows.
12t2×L×ρm+12t2×L×ρp
ρm: Density of metal part, ρp: Density of resin part
一方、同様にして、図25Cに示すように、金属部y1、y1の間が樹脂部y2で満たされた中実構造体Yの3点曲げたわみ量について考える。中実構造体Yは、中空構造体Xと同じ幅6t及び長さLである。
この3点曲げたわみ量WL3/48EIは、次の通りである。
WL3/{(4×6×(63-43)×t4×Em)+(4×6×43×t4×Ep)}
また、この中実構造体Yの単位重量は、次の通りである。
12t2×L×ρm+24t2×L×ρp
On the other hand, similarly, as shown in FIG. 25C, the amount of three-point bending deflection of the solid structure Y in which the space between the metal portions y1 and y1 is filled with the resin portion y2 is considered. The solid structure Y has the same width 6t and length L as the hollow structure X.
This three-point bending deflection amount WL 3 /48EI is as follows.
WL 3 /{(4×6×(6 3 −4 3 )×t 4 ×Em)+(4×6×4 3 ×t 4 ×Ep)}
Moreover, the unit weight of this solid structure Y is as follows.
12t2×L×ρm+24t2×L×ρp
上記の各式において、W:1000N、L:100mm、Em:200GPa、Ep:2.2GPa、ρm:7860kg/m3、ρp:1200kg/m3とし、tを可変させた時のたわみ量と重量を算出し、中空構造体Xと中実構造体Yについてたわみ量と重量の関係を求めた。その結果を図26に示す。
図26に示すように、たわみ量が同一(剛性が同一)の場合、中実構造体Yに比べて中空構造体Xの方が、重量が軽くなることがわかる。従って、図22、図23に示すように複数の肉抜き部422を有するエンドプレート4Gは、肉抜き部422によって軽量化されても、剛性が低下することはない。
In each of the above formulas, W: 1000 N, L: 100 mm, Em: 200 GPa, Ep: 2.2 GPa, ρm: 7860 kg/m 3 , ρp: 1200 kg/m 3 , and the amount of deflection and weight when t is varied was calculated, and the relationship between the amount of deflection and the weight of the hollow structure X and the solid structure Y was obtained. The results are shown in FIG.
As shown in FIG. 26, when the amount of deflection is the same (the rigidity is the same), the weight of the hollow structure X is lighter than that of the solid structure Y. As shown in FIG. Therefore, the
なお、図示しないが、このエンドプレート4Gにおいても、第2金属板層43の外側面に、第2実施形態のエンドプレート4Aと同様に、CFRP板層45を積層してもよい。
Although not shown, the
<エンドプレートの第9実施形態>
次に、エンドプレートの第9実施形態について、図27、図28を用いて説明する。図27は、本発明に係るバッテリモジュールに使用されるエンドプレートの第9実施形態を示す全体斜視図である。図28は、図27に示すエンドプレートの平面図である。第8実施形態のエンドプレート4Gと同一符号の部位は、同一構成の部位を示す。それらの説明は、特に相違がない限り第8実施形態の説明を援用し、ここでは省略する。
<Ninth Embodiment of End Plate>
Next, a ninth embodiment of the end plate will be described with reference to FIGS. 27 and 28. FIG. FIG. 27 is an overall perspective view showing a ninth embodiment of the end plate used in the battery module according to the present invention. 28 is a plan view of the end plate shown in FIG. 27; FIG. Parts having the same reference numerals as those of the
このエンドプレート4Hは、第8実施形態のエンドプレート4Gと同様に、樹脂板層42に、高さ方向に延びる複数の肉抜き部422が幅方向に平行に配置されるが、樹脂板層42における第2金属板層43に接する面が、樹脂板層42の幅方向(D2方向)に沿って第2金属板層43側に凸状に湾曲している点で、第8実施形態のエンドプレート4Gと相違している。樹脂板層42における第1金属板層41に接する面は平坦面のままである。第2金属板層43は、樹脂板層42の湾曲形状に沿って設けられている。従って、第1金属板層41と第2金属板層43との間隔は、幅方向の中央部で最も大きくなっている。
Similar to the
第1金属板層41から第2金属板層43に向かう肉抜き部422の深さは、樹脂板層42の厚み(第1金属板層41と第2金属板層43との間隔)に対応している。即ち、樹脂板層42の幅方向の両端部に配置される肉抜き部422の深さよりも、樹脂板層42の幅方向の中央部に配置される肉抜き部422の深さの方が深い。即ち、肉抜き部422の深さは、樹脂板層42の幅方向の両端部の肉抜き部422から中央部の肉抜き部422に行くに従って徐々に深くなる。
The depth of the lightening
このエンドプレート4Hによれば、第8実施形態のエンドプレート4Gと同様の効果に加えて、更にたわみが抑制される効果がある。即ち、エンドプレートは両端が締結部材によって固定されるため、図29に示すように、電池セルの膨張による荷重(白抜き矢印)が作用した際の曲げモーメントの分布は、一点鎖線で示すように、荷重に応じて幅方向の中央部が外側に向けて最も大きく湾曲するようになる。このとき、第8実施形態のエンドプレート4Gのように平板状であり、且つ、同一形状の肉抜き部422を有する場合、締結部材が固定される両端部において、金属に比べて弾性率の低い樹脂部分が横方向の変形を受けることにより、全体としてのたわみが大きくなり易い。しかし、本実施形態のエンドプレート4Hは、この曲げモーメントの分布に対応して、幅方向の中央部を外側に向けて最も大きく湾曲させた形状を有するため、曲げモーメントの分布に対応した剛性が調整され、平板状に形成される第8実施形態のエンドプレート4Gに比べてたわみを抑制することができる。
According to this
なお、図示しないが、このエンドプレート4Hにおいても、第2金属板層43の外側面に、第2実施形態のエンドプレート4Aと同様に、CFRP板層45を積層してもよい。
Although not shown, in this
<エンドプレートの第10実施形態>
次に、エンドプレートの第10実施形態について、図30~図32を用いて説明する。図30は、本発明に係るバッテリモジュールに使用されるエンドプレートの第10実施形態を示す全体斜視図である。図31は、図30に示すエンドプレートを背面側から見た分解斜視図である。図32は、図30中のC-C線に沿う断面図である。第9実施形態のエンドプレート4Hと同一符号の部位は、同一構成の部位を示す。それらの説明は、特に相違がない限り第9実施形態の説明を援用し、ここでは省略する。
<Tenth Embodiment of End Plate>
Next, a tenth embodiment of the end plate will be described with reference to FIGS. 30 to 32. FIG. FIG. 30 is an overall perspective view showing a tenth embodiment of the end plate used in the battery module according to the present invention; 31 is an exploded perspective view of the end plate shown in FIG. 30 as seen from the back side. FIG. 32 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 30. FIG. Parts having the same reference numerals as those of the
このエンドプレート4Iは、第9実施形態のエンドプレート4Hと同様に、樹脂板層42に、複数の肉抜き部422が配置されるが、その肉抜き部422の延び方向が、第9実施形態のエンドプレート4Hとは相違している。即ち、このエンドプレート4Iの肉抜き部422は、エンドプレート4Iの幅方向(D2方向)に延びていると共に、高さ方向(Z方向)に平行に配置されている。
As with the
第1金属板層41から第2金属板層43に向かう肉抜き部422の深さは、樹脂板層42の幅方向の厚みの変化(第2金属板層43の湾曲形状)に対応している。即ち、肉抜き部422の深さは、樹脂板層42の幅方向の両端部から樹脂板層42の幅方向の中央部に向かうに従って徐々に深くなっている。
The depth of the lightening
このエンドプレート4Iによれば、第8及び第9実施形態のエンドプレート4G、4Hと同様の効果に加えて、エンドプレート4Iの樹脂板層42を幅方向に見た場合、高さ方向に隣り合う肉抜き部422、422の間は、図29に示した曲げモーメントの分布に対応した中実構造となるため、エンドプレート4Iの剛性を更に調整し易く、肉抜き部422によって軽量化を図りながらも、第8及び第9実施形態のエンドプレート4G、4Hに比べてたわみを更に抑制することができる。
According to this
なお、図示しないが、このエンドプレート4Hにおいても、第2金属板層43の外側面に、第2実施形態のエンドプレート4Aと同様に、CFRP板層45を積層してもよい。
Although not shown, in this
<エンドプレートの第11実施形態>
次に、エンドプレートの第11実施形態について、図33を用いて説明する。図33は、本発明に係るバッテリモジュールに使用されるエンドプレートの第11実施形態の樹脂板層を示す正面図である。第8実施形態のエンドプレート4Gと同一符号の部位は、同一構成の部位を示す。それらの説明は、特に相違がない限り第8実施形態の説明を援用し、ここでは省略する。
<Eleventh Embodiment of End Plate>
Next, an eleventh embodiment of the end plate will be described with reference to FIG. FIG. 33 is a front view showing a resin plate layer of an eleventh embodiment of an end plate used in a battery module according to the present invention; Parts having the same reference numerals as those of the
このエンドプレート4Jの樹脂板層42は、複数の肉抜き部423を有する点で、第8実施形態のエンドプレート4Gと共通するが、肉抜き部423がハニカム形状である点で第8実施形態のエンドプレート4Gと相違する。本実施形態のハニカム形状の肉抜き部423は、樹脂板層42の幅方向(D2方向)及び高さ方向(D3方向)にマトリックス状に配置されている。また、各肉抜き部423は、第1金属板層41(図示せず)から第2金属板層43(図示せず)に亘って、樹脂板層42を貫通するように設けられている。肉抜き部423をハニカム形状とすることにより、エンドプレート4Jの軽量化を図りながらも、樹脂板層42の剛性を高めることができる。
The
また、このエンドプレート4Jにおいても、第2金属板層43の外側面に、第2実施形態のエンドプレート4Aと同様に、CFRP板層45を積層してもよい。
Also in this
<エンドプレートの製造方法の他の実施形態>
次に、本発明に係るバッテリモジュールに使用されるエンドプレートの製造方法の他の実施形態について、図34A、図34B及び図35を用いて説明する。
図34A、図34Bは、本発明に係るバッテリモジュールに使用されるエンドプレートの製造方法の他の実施形態を説明する図である。図35は、図27及び図28に示すエンドプレートの製造方法を説明する図である。
<Another Embodiment of End Plate Manufacturing Method>
Next, another embodiment of the method for manufacturing the end plate used in the battery module according to the present invention will be described with reference to FIGS. 34A, 34B and 35. FIG.
34A and 34B are diagrams explaining another embodiment of the method of manufacturing the end plate used in the battery module according to the present invention. 35A and 35B are diagrams illustrating a method of manufacturing the end plate shown in FIGS. 27 and 28. FIG.
本実施形態の製造方法では、先ず、図34Aに示すように、二つの金属板層41、43のうちの一方の金属板層(本実施形態では第2金属板層43)の表面に樹脂板層42を、例えば型成形することによって形成する。樹脂板層42を形成する際の樹脂は、溶融した状態で第2金属板層43の表面に接触して密着し、その後、樹脂が冷却硬化することによって第2金属板層43に接合される。これにより、樹脂板層42と第2金属板層43との間は、樹脂板層42の樹脂が第2金属板層43に密着して接合一体化した接合部48を有するものとなる。なお、このとき、図示しないが、第2金属板層43の表面には予めナット44が配置され、樹脂板層42内に埋め込まれる。また、第2金属板層43の表面には、前述した粗面化処理もしくは金属―樹脂接合被膜処理が予め施されていることが好ましい。
In the manufacturing method of this embodiment, first, as shown in FIG. 34A, a resin plate is formed on the surface of one of the two metal plate layers 41 and 43 (the second
次いで、必要に応じて樹脂板層42の表面を平坦に成形した後、第1金属板層41を載置する。この第1金属板層41も、前述した粗面化処理もしくは金属―樹脂接合被膜処理が予め施されていることが好ましい。その後、図34Bに示すように、第1金属板層41を樹脂板層42に向けて加圧し、更に樹脂板層42が再び溶融し得る程度の温度まで加熱する。再溶融した樹脂板層42の樹脂は、溶融した状態で第1金属板層41の表面に接触して密着し、その後、樹脂が冷却硬化することによって第1金属板層41に接合される。これにより、樹脂板層42と第1金属板層41との間も、樹脂板層42の樹脂が第1金属板層41に密着して接合一体化した接合部49を有するものとなる。
Next, after flattening the surface of the
この製造方法によれば、樹脂板層42を形成するための型を簡易化できるため、エンドプレートのコストダウンを図ることができる。樹脂をインサートする必要がないため、樹脂の流動性による樹脂厚の制限もなくなると共に、ウェルドによる樹脂板層42の強度低下も回避できる。しかも、この製造方法では、樹脂板層42の形状自由度も向上するため、前述したエンドプレート4~4Fにおける樹脂板層42を形成する場合に適用可能であるだけでなく、エンドプレート4G~4Jのように、複数の肉抜き部422、423を有する複雑な形状の樹脂板層42を形成する場合にも適用可能である。例えば、図35に示すように、エンドプレート4Hを製造する場合、予め肉抜き部422を有する樹脂板層42を第2金属板層43上に形成し、その後、第1金属板層41を加圧及び加熱して接合すれば、インサート成形では必要となる肉抜き部422を形成するためのスライド型を不要にすることができる。
According to this manufacturing method, the mold for forming the
なお、樹脂板層42は、第1金属板層41の表面に形成し、その後、樹脂板層42の表面に第2金属板層43を接合するようにしてもよい。
The
以下、実施例により本発明の効果を例証する。
(実施例1)
図36に示すように、第1金属板層LA1/樹脂板層LA2/第2金属板層LA3の3層構造の積層体を用意した。積層体の高さH=50mm、幅W=100mm、奥行きD=14mmである。なお、第1金属板層LA1は、厚さ2mmの鋼板、樹脂板層LA2は、厚さ10mmのポリフェニレンサルファイド、第2金属板層LA3は、厚さ2mmの鋼板とした。樹脂板層LA2は、第1金属板層LA1と第2金属板層LA3の間に、樹脂材料を注入することにより、一体にインサート成形されたものである。第1金属板層LA1と第2金属板層LA3のそれぞれの内面には、予め化学エッチング溶液に浸漬することにより粗面化処理が施されており、各層間は強固に接合されている。
EXAMPLES The effects of the present invention are illustrated by examples below.
(Example 1)
As shown in FIG. 36, a laminate having a three-layer structure of first metal plate layer LA1/resin plate layer LA2/second metal plate layer LA3 was prepared. The laminate has a height H=50 mm, a width W=100 mm, and a depth D=14 mm. The first metal plate layer LA1 is a steel plate with a thickness of 2 mm, the resin plate layer LA2 is a polyphenylene sulfide with a thickness of 10 mm, and the second metal plate layer LA3 is a steel plate with a thickness of 2 mm. The resin plate layer LA2 is integrally insert-molded by injecting a resin material between the first metal plate layer LA1 and the second metal plate layer LA3. The inner surfaces of the first metal plate layer LA1 and the second metal plate layer LA3 are roughened in advance by being immersed in a chemical etching solution, and the layers are firmly bonded.
この積層体の第2金属板層LA3側の幅方向の両端を、上述した締結部材5による締結固定と同様の状態となるように、それぞれ高さ方向に沿って支持固定した状態で、積層体の第1金属板層LA1側の幅方向の中央部から、矢印で示すように、1MPaの押圧力を作用させた。そのときの積層体の変形の様子を図37に示す。積層体は、幅方向の中央部が第1金属板層LA1側から第2金属板層LA3側に向けて僅かに膨らむように変形しているが、その変形量は極めて小さい。樹脂板層LA2の歪みの残留はほとんど見られず、積層体は高い強度、剛性を有するものであった。
Both ends of the laminate on the side of the second metal plate layer LA3 in the width direction are supported and fixed along the height direction so as to be in the same state as the fastening and fixing by the
(比較例1)
図38に示すように、樹脂板層LA11/金属板層LA12の2層構造の積層体を用意した。積層体の高さH=50mm、幅W=100mm、奥行きD=14mmである。なお、樹脂板層L11は、厚さ12mmのポリフェニレンサルファイド、金属板層LA12は、厚さ2mmの鋼板とした。樹脂板層LA11は、金属板層LA12の片面に一体にインサート成形されたものである。金属板層LA12には、実施例1と同様の化学エッチング溶液に浸漬することにより粗面化処理が施されており、樹脂板層LA11と強固に接合されている。
(Comparative example 1)
As shown in FIG. 38, a laminate having a two-layer structure of resin plate layer LA11/metal plate layer LA12 was prepared. The laminate has a height H=50 mm, a width W=100 mm, and a depth D=14 mm. The resin plate layer L11 is polyphenylene sulfide with a thickness of 12 mm, and the metal plate layer LA12 is a steel plate with a thickness of 2 mm. The resin plate layer LA11 is integrally insert-molded on one side of the metal plate layer LA12. The metal plate layer LA12 is roughened by being immersed in the same chemical etching solution as in Example 1, and is firmly bonded to the resin plate layer LA11.
この積層体に対して、実施例1と全く同様に、矢印で示すように、1MPaの押圧力を作用させた。そのときの積層体の変形の様子を図39に示す。積層体は、実施例に示す積層体よりも、幅方向の中央部が樹脂板層LA11側から金属板層LA12側に向けて膨らむように変形した。樹脂板層LA11の両端部及び中央部には、押圧力を作用させた際の歪みがそれぞれ残留していた。 Exactly the same as in Example 1, a pressing force of 1 MPa was applied to this laminate as indicated by the arrow. FIG. 39 shows how the laminate is deformed at that time. The laminate was deformed such that the central portion in the width direction swelled from the resin plate layer LA11 side toward the metal plate layer LA12 side more than the laminate shown in the example. The distortion caused by the application of the pressing force remained in both end portions and the central portion of the resin plate layer LA11.
(比較例2)
図36と同様に、第1金属板層LA21/樹脂板層LA22/第2金属板層LA23の3層構造の積層体を用意した。但し、第1金属板層LA21及び第2金属板層LA23と樹脂板層LA22とは強固に接合されておらず、滑る結合を有している(摩擦係数0.1)。
(Comparative example 2)
Similar to FIG. 36, a laminate having a three-layer structure of first metal plate layer LA21/resin plate layer LA22/second metal plate layer LA23 was prepared. However, the first metal plate layer LA21, the second metal plate layer LA23, and the resin plate layer LA22 are not firmly bonded, but have a sliding bond (coefficient of friction: 0.1).
この積層体に対して、実施例と全く同様に1MPaの押圧力を作用させた。そのときの積層体の変形の様子を図40に示す。積層体は、層間に大きなずれが発生し、幅方向の中央部が大きく膨らむように変形した。樹脂板層LA22には、中央部に、押圧力を作用させた際の歪みが強く残留していた。 A pressing force of 1 MPa was applied to this laminate in exactly the same manner as in the example. FIG. 40 shows how the laminate is deformed at that time. The laminate was deformed such that a large gap occurred between the layers and the center portion in the width direction swelled greatly. In the resin plate layer LA22, a strong strain remained in the central portion when the pressing force was applied.
1 バッテリモジュール
2 電池セル
4、4A~4I エンドプレート
41 第1金属板層
41a (第1金属板層の)表面
42 樹脂板層
422、423 肉抜き部
43 第2金属板層
43b 第2金属板層の外側面
432 上部折り曲げ部(第1の折り曲げ部)
432a (上部折り曲げ部の)先端部
432c (上部折り曲げ部の)端縁
433c (下部折り曲げ部の)端縁
432d、433d 延長折り曲げ部(第3の折り曲げ部)
433 下部折り曲げ部(第2の折り曲げ部)
433a (下部折り曲げ部の)先端部
434 側部折り曲げ部(第2の折り曲げ部)
434a (側部折り曲げ部の)先端部
434c (側部折り曲げ部の)端縁
44 ナット(金属中空柱部材)
44a ナットの端面(金属中空柱部材の一端面)
44b ナットの端面(金属中空柱部材の他端面)
45 CFRP板層
46、460 支柱枠部材
461 連結部
5 締結部材
52 ボルト(固定部材)
7 絶縁プレート
1
432a tip (of upper fold) 432c edge (of upper fold) 433c edge (of lower fold) 432d, 433d extension fold (third fold)
433 Lower Bend (Second Bend)
433a tip (of lower fold) 434 side fold (second fold)
434a tip (of side bend) 434c edge (of side bend) 44 nut (metal hollow column member)
44a End face of nut (one end face of metal hollow column member)
44b End face of nut (other end face of metal hollow column member)
45
7 insulating plate
Claims (21)
前記エンドプレートは、前記電池セル側から、第1金属板層/樹脂板層/第2金属板層の順に積層される3層構造、又は、第1金属板層/樹脂板層/第2金属板層/炭素繊維強化プラスチック板層の順に積層される4層構造を有し、
前記第1金属板層と前記樹脂板層と前記第2金属板層とは、前記樹脂板層を構成する溶融した樹脂が前記第1金属板層及び前記第2金属板層に密着して硬化することにより接合一体化された一体成形品であり、前記樹脂板層の厚さが、前記第1金属板層及び前記第2金属板層のそれぞれの厚さよりも大きい、バッテリモジュール。 A battery module in which end plates are arranged at both ends of a plurality of stacked battery cells in the stacking direction, and the end plates are fastened together with a fastening member, so that the entire battery cells are sandwiched between the end plates. and
The end plate has a three-layer structure in which a first metal plate layer/resin plate layer/second metal plate layer is laminated in this order from the battery cell side, or a first metal plate layer/resin plate layer/second metal plate. It has a four-layer structure laminated in the order of plate layer / carbon fiber reinforced plastic plate layer,
In the first metal plate layer, the resin plate layer, and the second metal plate layer, the molten resin forming the resin plate layer adheres to the first metal plate layer and the second metal plate layer and hardens. The battery module is an integrally molded product that is joined and integrated by pressing, wherein the thickness of the resin plate layer is greater than the thickness of each of the first metal plate layer and the second metal plate layer.
前記第1金属板層から前記第2金属板層に向かう前記肉抜き部の深さは、前記樹脂板層の幅方向の両端部よりも中央部の方が深い、請求項3又は4に記載のバッテリモジュール。 The surface of the resin plate layer in contact with the second metal plate layer is convexly curved so that the distance between the first metal plate layer and the second metal plate layer is greatest at the central portion in the width direction. and
5. The depth of the lightening portion from the first metal plate layer toward the second metal plate layer according to claim 3 or 4 , wherein the central portion is deeper than both ends in the width direction of the resin plate layer. battery module.
前記支柱枠部材は、前記金属中空柱部材と一体化されている、請求項9又は10に記載のバッテリモジュール。 A metal support frame member sandwiched between the first metal plate layer and the second metal plate layer is arranged at least at both ends in the width direction of the peripheral ends of the resin plate layer,
11. The battery module according to claim 9 , wherein said support frame member is integrated with said hollow metal column member.
前記第2金属板層は、幅方向の両端部に、前記第1金属板層に向けて、角部がR形状となるように折り曲げられた第2の折り曲げ部を有する、請求項1~15のいずれか1項に記載のバッテリモジュール。 The fastening members are fixed to both ends of the end plate in the width direction,
16. The second metal plate layer has second bent portions at both ends in the width direction thereof, the corner portions being bent toward the first metal plate layer so that the corners are rounded. The battery module according to any one of .
前記第1金属板層又は前記第2金属板層の少なくともいずれか一方は、高さ方向の少なくともいずれか一方の端部に、前記第2金属板層又は前記第1金属板層に向けて折り曲げられた第1の折り曲げ部を有し、
前記第2金属板層は、幅方向の両端部に、前記第1金属板層に向けて、角部がR形状となるように折り曲げられた第2の折り曲げ部を有し、
前記第1の折り曲げ部の幅方向の両端縁と前記第2の折り曲げ部の高さ方向の端縁とが、互いに接合されている、請求項1~14のいずれか1項に記載のバッテリモジュール。 The fastening members are fixed to both ends of the end plate in the width direction,
At least one of the first metal plate layer and the second metal plate layer is bent toward the second metal plate layer or the first metal plate layer at least one end in the height direction. having a first bent portion with a
The second metal plate layer has, at both ends in the width direction thereof, second bent portions that are bent toward the first metal plate layer so that the corners thereof have an R shape,
The battery module according to any one of claims 1 to 14, wherein both edges in the width direction of said first bent portion and edges in the height direction of said second bent portion are joined to each other. .
前記第1金属板層又は前記第2金属板層の少なくともいずれか一方は、高さ方向の少なくともいずれか一方の端部に、前記第2金属板層又は前記第1金属板層に向けて折り曲げられた第1の折り曲げ部を有し、
前記第2金属板層は、幅方向の両端部に、前記第1金属板層に向けて、角部がR形状となるように折り曲げられた第2の折り曲げ部を有し、
前記第1の折り曲げ部の幅方向の両端部に、前記第2の折り曲げ部の表面に重なるように折り曲げられた第3の折り曲げ部を有し、
前記第2の折り曲げ部と前記第3の折り曲げ部との重なり部が、互いに接合されている、請求項1~14のいずれか1項に記載のバッテリモジュール。 The fastening members are fixed to both ends of the end plate in the width direction,
At least one of the first metal plate layer and the second metal plate layer is bent toward the second metal plate layer or the first metal plate layer at least one end in the height direction. having a first bent portion with a
The second metal plate layer has, at both ends in the width direction thereof, second bent portions that are bent toward the first metal plate layer so that the corners thereof have an R shape,
At both ends in the width direction of the first bent portion, the third bent portion is bent so as to overlap the surface of the second bent portion,
The battery module according to any one of claims 1 to 14 , wherein overlapping portions of said second bent portion and said third bent portion are joined together.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910241690.2A CN110323379B (en) | 2018-03-30 | 2019-03-28 | Battery module and method for manufacturing end plate |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018066699 | 2018-03-30 | ||
JP2018066699 | 2018-03-30 | ||
JP2018171364 | 2018-09-13 | ||
JP2018171364 | 2018-09-13 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020047573A JP2020047573A (en) | 2020-03-26 |
JP7178266B2 true JP7178266B2 (en) | 2022-11-25 |
Family
ID=69901630
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019003460A Active JP7178266B2 (en) | 2018-03-30 | 2019-01-11 | BATTERY MODULE AND END PLATE MANUFACTURING METHOD |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7178266B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022184500A (en) * | 2021-06-01 | 2022-12-13 | トヨタ自動車株式会社 | Battery case and manufacturing method of battery case |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002203527A (en) | 2000-11-06 | 2002-07-19 | Toyota Motor Corp | End plate of battery |
WO2012043594A1 (en) | 2010-09-30 | 2012-04-05 | 三洋電機株式会社 | Assembled battery and vehicle provided with same |
WO2017017913A1 (en) | 2015-07-30 | 2017-02-02 | 三洋電機株式会社 | Power supply device and vehicle using same |
JP2017526130A (en) | 2014-08-19 | 2017-09-07 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Container for battery module and battery module having such container |
JP2019009085A (en) | 2017-06-28 | 2019-01-17 | 本田技研工業株式会社 | Battery module |
-
2019
- 2019-01-11 JP JP2019003460A patent/JP7178266B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002203527A (en) | 2000-11-06 | 2002-07-19 | Toyota Motor Corp | End plate of battery |
WO2012043594A1 (en) | 2010-09-30 | 2012-04-05 | 三洋電機株式会社 | Assembled battery and vehicle provided with same |
JP2017526130A (en) | 2014-08-19 | 2017-09-07 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Container for battery module and battery module having such container |
WO2017017913A1 (en) | 2015-07-30 | 2017-02-02 | 三洋電機株式会社 | Power supply device and vehicle using same |
JP2019009085A (en) | 2017-06-28 | 2019-01-17 | 本田技研工業株式会社 | Battery module |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020047573A (en) | 2020-03-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110323379B (en) | Battery module and method for manufacturing end plate | |
JP4961136B2 (en) | Secondary battery module and unit battery fixing end plate applied thereto | |
CN111554839B (en) | Pack case, battery pack, and method for manufacturing pack case | |
JP2019016503A (en) | Battery module | |
JP4946098B2 (en) | Bonding structure of ultrasonic bonding | |
EP2492083A2 (en) | Joint structure for fiber reinforced resin and metal, and joining method for fiber reinforced resin and metal | |
JP2010502482A (en) | Structured composite sheet | |
US20120080980A1 (en) | Electroactive elastomer actuator and method for the production thereof | |
CN110993841B (en) | Battery module and method for manufacturing battery module | |
KR102270269B1 (en) | Battery module housing having a reusable, recyclable or reworkable adhesive structure and Battery module the same | |
JP5629835B2 (en) | Diagonal strut device, manufacturing method thereof, and automobile chassis reinforced by diagonal strut device | |
JP7178266B2 (en) | BATTERY MODULE AND END PLATE MANUFACTURING METHOD | |
JP2005059596A (en) | Method for forming stepped laminate | |
JP5288001B2 (en) | Reactor fixing structure | |
CN109994666A (en) | Composite end plate and battery module | |
JP2005116457A (en) | Battery pack and manufacturing method of the same | |
KR101790817B1 (en) | Junction structure of fiber-reinforced resin and metal and junction method of fiber-reinforced resin and metal | |
JP5510439B2 (en) | Bonding structure of ultrasonic bonding | |
WO2018131295A1 (en) | Fuel tank | |
JP7171660B2 (en) | Composite structure and composite structure manufacturing method | |
CN109994670A (en) | Composite end plate and battery module | |
US20190181488A1 (en) | Battery pack | |
JP3510166B2 (en) | Multi-layer laminated metal sheet and method for producing the same | |
JP4615077B2 (en) | Brazing sandwich panel and manufacturing method thereof | |
US20230155240A1 (en) | Battery module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210329 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220307 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220510 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220623 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221101 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221114 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7178266 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |