JPWO2012050038A1

JPWO2012050038A1 - 組電池

Info

Publication number: JPWO2012050038A1
Application number: JP2012538655A
Authority: JP
Inventors: 敬金子; 知文吉永
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2014-02-24
Anticipated expiration: 2031-10-06
Also published as: US20130171488A1; JP5500262B2; KR101386860B1; US9356265B2; EP2629349A1; EP2629349A4; CN103081168B; CN103081168A; EP2629349B1; KR20130043219A; WO2012050038A1

Abstract

本発明に係る組電池（１）は、単体の電池（１１）を列方向に複数配置してなる第１および第２の電池スタック（３，５）を連結部材（７）を介して結合している。連結部材（７）は、第１の電池スタック（３）から第２の電池スタック（５）まで直交方向に沿って延在すると共に、一方の端部（１３ｂ）で第１の電池スタック（３）を支持し他方の端部（１３ａ）で第２の電池スタック（５）を支持する第１連結部（１３）と、該第１連結部（１３）における第１の電池スタック（３）側の端部（１３ｂ）から第２の電池スタック（５）に向けて前記直交方向に対して平面視で斜め方向に延在する第２連結部（１５）と、を繰り返して接続して構成されている。これにより、組電池（１）の電池スタック同士（３，５）の干渉防止と、単体の電池同士（１１）の干渉防止を図ることができる。

Description

本発明は、電気自動車等に設けられる組電池に関する。

従来から、単体の電池を列方向（電池の厚さ方向）に複数配置して電池スタックを構成した組電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。この組電池においては、電池スタックを前記列方向に直交する直交方向に所定間隔をおいて複数列に並設すると共に、前記直交方向に隣接する電池スタック同士を平面視でＸ字状の連結ブラケットで結合している。この連結ブラケットによって、前記直交方向に隣接する電池スタック同士の間隔を一定に保持することができる。

特開平９−２１９１８１号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載された組電池においては、隣接する電池スタック同士を、平面視でＸ字状の連結ブラケットを用いて結合している。このため、前記組電池に、隣接する電池スタック同士を近づける直交方向に荷重が入力された場合に、連結ブラケットに連結された単体の電池同士が列方向に移動して干渉し、電池が破損するおそれがあった。

そこで、本発明は、隣接する電池スタック同士の間隔を保持しつつ、列方向に対して直交する方向に荷重が入力された場合に、電池スタックにおける単体の電池同士の干渉を抑制することを目的とする。

本発明は、単体の電池を列方向に複数配置して電池スタックを構成し、この電池スタックを、前記列方向に直交する直交方向に沿って複数列に配置して電池スタック群を構成し、これらの電池スタックのうち所定の電池スタックと該所定の電池スタックに隣接する別の電池スタックとを、連結部材を介して結合した組電池である。

前記連結部材は、第１連結部と第２連結部とを備え、
前記第１連結部は、複数設けられ、前記所定の電池スタックから前記隣接する別の電池スタックまで直交方向に沿って延在すると共に、一方の端部で前記所定の電池スタックを支持し他方の端部で前記隣接する電池スタックを支持する。

前記第２連結部は、前記複数の第１連結部のうち少なくとも一対の隣り合う第１連結部間において、一方の前記第１連結部における前記所定の電池スタック側の端部と、他方の前記第１連結部における前記隣接する別の電池スタック側の端部とを連結する。

従って、隣接する電池スタック同士の間隔を保持しつつ、列方向に対して直交する方向に荷重が入力された場合に、電池スタックにおける単体の電池同士の干渉を抑制することができる。

具体的には、組電池に対して直交方向の内側に向かう荷重が入力された場合に、連結部材の第１連結部には、直交方向の外側に向けて反力が発生する。このため、隣接する電池スタック同士が直交方向に近接することを抑制することによって、電池スタック同士の干渉を防止することができる。

また、組電池に対して列方向の内側に向かう荷重が入力された場合に、連結部材の第２連結部には、長手方向の外側に向けて反力が発生する。このため、単体の電池同士が列方向に近接することを抑制することによって、電池同士の干渉を防止することができる。

さらに、列方向と直交方向に向かう荷重が同時に入力された場合には、隣接する電池スタック同士の干渉防止に加え、単体の電池同士の干渉防止を図ることもできる。

本発明の実施形態による組電池を上方から見た平面図である。図１の要部を拡大した平面図である。図１の連結部材を示す平面図である。図１の連結部材を拡大して示す斜視図である。図３のＡ−Ａ線による断面図である。支持ブラケットと連結部材との結合状態を示す斜視図である。支持ブラケットの上端部を拡大した斜視図である。組電池に対して荷重が入力された場合における連結部材の反力を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１に示すように、本実施形態に係る組電池１は、２列に配置された電池スタック３，５からなる電池スタック群６と、該電池スタック群６の電池スタック３，５を結合する連結部材７と、前記連結部材７によって結合された電池スタック３，５を収容する筐体９と、を備えている。なお、筐体９の蓋は、図示を省略している。また、電池スタック群６を構成する電池スタックは、２列に限定されず、３列以上でも良い。

前記電池スタック３，５は、板状に形成された単体の電池１１を、該電池１１の厚さ方向（列方向）に複数列に配置することによって構成される。また、前記列方向に直交する直交方向（電池１１の面方向）に沿って、前記電池スタック３，５を所定間隔をおいて複数配置する。なお、本実施形態では、図１における右側に配置された第１の電池スタック３（所定の電池スタック３）と、この第１の電池スタック３の左側に隣接して配置された第２の電池スタック５（隣接する電池スタック５）と、を配設している。

図２〜図４に示すように、前記連結部材７は、平面視でＺ字状の連結部を長手方向に複数接続させて一体に形成している。

具体的には、図２，３に示すように、第１の電池スタック３側から第２の電池スタック５側に直交方向に沿って延びる第１連結部１３と、該第１連結部１３における第１の電池スタック３側の端部から第２の電池スタック５に向けて前記直交方向に対して斜め方向に延びる第２連結部１５と、を繰り返して一体に接続することによって連結部材７が構成される。従って、第２連結部１５における第２の電池スタック５側の端部１５ａは、第１連結部１３における第２の電池スタック５側の端部１３ａと一致する。また、第１連結部１３と、該第１連結部１３に繋がる第２連結部１５と、該第２連結部１５に繋がる別の第１連結部１３と、によって平面視でＺ字状の連結部が構成される。

特に、図３に示すように、本実施形態による連結部材７では、前記第２連結部１５は、複数の第１連結部１３のうち全ての隣り合う第１連結部間１３，１３に設けられており、平面視において、前記直交方向に対して全てが同じ斜め方向に延在している。

即ち、第２連結部１５の延在方向Ｂと前記直交方向とは、角度θで交差している。この角度θは、９０°未満に設定される。

また、図４に示すように、連結部材７における第１連結部１３の左右両端部１３ａ，１３ｂには、支持孔１７，１７が形成されており、この支持孔１７，１７に支持ブラケット１９の支持ピン２１を挿入し、図外の締結部材を用いて連結部材７を支持ブラケット１９に固定する。そして、連結部材７における第２連結部１５の長手方向中間部には、図４，５に示すように、上方に突出する突出部２３が設けられており、この突出部２３によって第２連結部１５の長手方向断面は、ハット状に形成されている。なお、前記突出部２３には、連結部材７の長手方向（電池スタック３，５の列方向）に沿って長く延びる楕円状の貫通孔２５が形成されている。

また、図２に示すように、前記支持ブラケット１９は、単体の電池１１，１１の間に挟持されており、支持ブラケット１９によって電池スタック３，５を支持している。なお、電池１１の先端には、端子１２が設けられている。

図６，７に示すように、支持ブラケット１９は、電池同士１１，１１の間に挟持される本体部２７と、該本体部２７の上端から直交方向に延びる繋ぎ部２９と、該繋ぎ部２９の下端から列方向に屈曲して延びる支持部３１と、から一体に形成されている。また、前記支持部３１には、上方に突出する支持ピン２１が設けられている。この支持ピン２１には、前述したように、連結部材７の支持孔１７が挿入および締結される。

図７に示すように、支持ブラケット１９における繋ぎ部２９の付け根部１１の下側に、上方に向けて凹んだ円弧状の切欠き３５が形成されている。この切欠き３５によって付け根部３３が脆弱になり、二点鎖線で示すように本体部２７に対して繋ぎ部２９が上下方向に弾性変形可能になっている。また、支持部３１は、繋ぎ部２９の下端から列方向に屈曲して延びており、二点鎖線で示すように、この下端が屈曲部３７に形成されている。そして、前記屈曲部３７を境にして支持部３１が繋ぎ部２９に対して上下方向に弾性変形可能になっている。

次に、図８を用いて、組電池１に荷重が入力された場合における連結部材７の反力を説明する。

まず、図１の矢印に示すように、組電池１に対して直交方向の内側に向かう荷重ｆ１が入力されると、左右の電池スタック同士３，５が僅かながら互いに近づくように移動する。

すると、電池スタック３，５を支持する支持ブラケット１９および支持ピン２１も直交方向に移動し、支持ピン２１が連結部材７の支持孔１７の周縁を押し付ける（図２参照）。これによって、図８に示すように、連結部材７の第１連結部１３は、直交方向の両端部から圧縮されるため、この圧縮力に反発するように、直交方向の外側に向けて反力Ｆ１（図８の矢印参照）が発生する。

一方、図１の矢印に示すように、組電池１に対して列方向の内側に向かう荷重ｆ２が入力されると、左右の電池スタック３，５を構成する単体の電池１１が僅かながら列方向に向けて移動する。

すると、電池スタック３，５を支持する支持ブラケット１９および支持ピン２１も列方向に移動し、支持ピン２１が連結部材７の支持孔１７の周縁を押し付ける（図２参照）。これによって、図８に示すように、連結部材７の第２連結部１５は、長手方向の両端部から圧縮されるため、この圧縮力に反発するように、長手方向の外側に向けて反力Ｆ２（図８の矢印参照）が発生する。

なお、図１の荷重ｆ１とｆ２とが同時に組電池１に入力された場合は、図８のＦ１とＦ２との合力Ｆ３が反力となる。

前記反力Ｆ１によれば、左右の電池スタック同士３，５が直交方向に近接することを抑制することができる。また、前記反力Ｆ２によれば、単体の電池同士１１，１１が列方向に近接することを抑制することができる。さらに、前記反力Ｆ３によれば、左右の電池スタック３，５が直交方向に近接することを抑制することに加え、単体の電池１１，１１が列方向に近接することを抑制することもできる。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

（１）本実施形態に係る組電池１は、単体の電池１１を列方向に複数配置してなる電池スタック３，５を、前記列方向に直交する直交方向に沿って複数列に配置し、所定の電池スタックである第１の電池スタック３と、これに隣接する電池スタックである第２の電池スタック５とを、連結部材７を介して結合した組電池１である。

前記連結部材７は、第１連結部１３と第２連結部１５とからなる。

前記第１連結部１３は、第１の電池スタック３から第２の電池スタック５まで直交方向に沿って延在すると共に、一方の端部１３ｂで第１の電池スタック３を支持し他方の端部１３ａで第２の電池スタック５を支持する。

前記第２連結部１５は、第１連結部１３における第１の電池スタック３側の端部１３ｂから第２の電池スタック５に向けて前記直交方向に対して平面視で斜め方向に延在する。

従って、組電池１に対して直交方向の内側に向かう荷重ｆ１が入力された場合に、連結部材７の第１連結部１３には、直交方向の外側に向けて反力Ｆ１が発生する。また、組電池１に対して列方向の内側に向かう荷重ｆ２が入力された場合に、連結部材７の第２連結部１５には、長手方向の外側に向けて反力Ｆ２が発生する。さらに、前記荷重ｆ１とｆ２が同時に入力された場合には、前記反力Ｆ１とＦ２との合力Ｆ３が発生する。

前記反力Ｆ１によれば、左右の電池スタック同士３，５が直交方向に近接することを抑制することによって、電池スタック同士３，５の干渉を防止することができる。また、前記反力Ｆ２によれば、単体の電池同士１１，１１が列方向に近接することを抑制することによって、電池同士１１，１１の干渉を防止することができる。さらに、前記反力Ｆ３によれば、左右の電池スタック３，５の干渉防止に加え、単体の電池１１，１１の干渉防止を図ることもできる。

（２）前記第２連結部１５は、前記複数の第１連結部１３のうち全ての隣り合う第１連結部間１３，１３に設けられ、平面視において、前記直交方向に対して全てが同じ斜め方向に延在している。

従って、組電池１に対して列方向の内側に向かう荷重ｆ２が入力された場合に、図８に示すように、第２連結部１５の延在方向Ｂ（図３参照）に沿って反力Ｆ２が発生する。ここで、第２連結部１５は、全ての隣り合う第１連結部間１３，１３に設けられているため、図８において連結部材７の右側の反力Ｆ２は全て、図８の右上方向に向けて斜めに向かう。また、図８において連結部材７の左側の反力Ｆ２は全て、図８の左下方向に向けて斜めに向かう。このように、第１の電池スタック３を構成する単体の電池１１には全て同一方向に移動しようとする荷重Ｆ２が作用し、第２の電池スタック５を構成する単体の電池１１にも全て同一方向に移動しようとする荷重Ｆ２が作用する。従って、単体の電池が列方向に近接して干渉することを効率的に防止することができる。

（３）前記第１の電池スタック３および第２の電池スタック５のそれぞれに支持ブラケット１９を取り付け、これらの支持ブラケット１９，１９を前記連結部材７を介して結合している。

この支持ブラケット１９によって、連結部材７による電池スタック３，５の結合を効率良く行うことができる。

（４）前記支持ブラケット１９は、単体の電池１１，１１の間に挟持された本体部２７と、前記連結部材７に支持された支持部３１と、これらの本体部２７および支持部３１を繋ぐ繋ぎ部２９と、から一体に形成され、少なくとも前記繋ぎ部２９を弾性変形可能に構成している。

このため、組電池１に対して荷重ｆ１，ｆ２が入力された場合に、前記繋ぎ部２９が弾性変形することによって荷重ｆ１，ｆ２による衝撃を緩和させることができる。

（５）前記支持部３１は、前記繋ぎ部２９の端部から屈曲して延びると共に、この屈曲部３７を境にして繋ぎ部２９に対して弾性変形可能に構成している。

このため、組電池１に対して荷重ｆ１，ｆ２が入力された場合に、前記支持部３１が弾性変形することによって荷重ｆ１，ｆ２による衝撃を緩和させることができる。

（６）前記連結部材７の第２連結部１５における長手方向中間部に貫通孔２５を形成している。

従って、第２連結部１５のうち、前記貫通孔２５の近傍部が脆弱になる。このため、第２連結部１５に長手方向の圧縮荷重が入力された場合に、第２連結部１５においては前記貫通孔２５近傍部の弾性変形量が大きくなり、荷重ｆ１，ｆ２による衝撃を効率的に緩和させることができる。

（７）前記連結部材７の第２連結部１５における長手方向中間部を連結部材７の厚さ方向に突出させることにより、第２連結部１５の長手方向断面をハット状に形成している。

従って、第２連結部１５に長手方向の圧縮荷重が入力された場合に、第２連結部１５は、突出させた上方側に向けて屈曲変形しやすくなり、荷重ｆ１，ｆ２による衝撃を効率的に緩和させることができる。

特願２０１０−２３２３２４号（出願日：２０１０年１０月１５日）の全内容は、ここに援用される。

以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

本発明に係る組電池によれば、積層した電池スタックを複数配列する際に、隣接する電池スタック間の間隔を保持しつつ、電池スタックにおける単体の電池同士の干渉を抑制することができる。

１組電池
３第１の電池スタック（所定の電池スタック）
５第２の電池スタック（隣接する電池スタック）
６電池スタック群
７連結部材
１１電池
１３第１連結部
１５第２連結部
１９支持ブラケット
２３突出部
２５貫通孔
２７本体部
２９繋ぎ部
３７屈曲部

図７に示すように、支持ブラケット１９における繋ぎ部２９の付け根部３３の下側に、上方に向けて凹んだ円弧状の切欠き３５が形成されている。この切欠き３５によって付け根部３３が脆弱になり、二点鎖線で示すように本体部２７に対して繋ぎ部２９が上下方向に弾性変形可能になっている。また、支持部３１は、繋ぎ部２９の下端から列方向に屈曲して延びており、二点鎖線で示すように、この下端が屈曲部３７に形成されている。そして、前記屈曲部３７を境にして支持部３１が繋ぎ部２９に対して上下方向に弾性変形可能になっている。

従って、組電池１に対して列方向の内側に向かう荷重ｆ２が入力された場合に、図８に示すように、第２連結部１５の延在方向Ｂ（図３参照）に沿って反力Ｆ２が発生する。ここで、第２連結部１５は、全ての隣り合う第１連結部間１３，１３に設けられているため、図８において連結部材７の右側の反力Ｆ２は全て、図８の右上方向に向けて斜めに向かう。また、図８において連結部材７の左側の反力Ｆ２は全て、図８の左下方向に向けて斜めに向かう。このように、第１の電池スタック３を構成する単体の電池１１には全て同一方向に移動しようとする反力Ｆ２が作用し、第２の電池スタック５を構成する単体の電池１１にも全て同一方向に移動しようとする反力Ｆ２が作用する。従って、単体の電池が列方向に近接して干渉することを効率的に防止することができる。

Claims

単体の電池を列方向に複数配置してなる電池スタックを、前記列方向に直交する直交方向に沿って複数列に配置した電池スタック群と、
前記電池スタック群における所定の電池スタックと、該所定の電池スタックに隣接する電池スタックとを結合する連結部材とを備え、
前記連結部材は、
前記所定の電池スタックから前記隣接する電池スタックまで直交方向に沿って延在すると共に、一方の端部で前記所定の電池スタックを支持し他方の端部で前記隣接する電池スタックを支持する複数の第１連結部と、
前記複数の第１連結部のうち少なくとも一対の隣り合う第１連結部間において、一方の前記第１連結部の前記所定の電池スタック側の端部と、他方の前記第１連結部の前記隣接する電池スタック側の端部とを連結する第２連結部と、を有することを特徴とする組電池。
前記第２連結部は、
前記複数の第１連結部のうち全ての隣り合う第１連結部間に設けられ、
平面視において、前記直交方向に対して全てが同じ斜め方向に延在することを特徴とする請求項１に記載の組電池。
前記所定の電池スタックおよび前記隣接する電池スタックのそれぞれに支持ブラケットを取り付け、これらの支持ブラケットを前記連結部材を介して結合したことを特徴とする請求項１または２に記載の組電池。
前記支持ブラケットは、前記単体の電池同士の間に挟持された本体部と、前記連結部材に支持された支持部と、これらの本体部および支持部を繋ぐ繋ぎ部と、から一体に形成され、少なくとも前記繋ぎ部を弾性変形可能に構成したことを特徴とする請求項３に記載の組電池。
前記支持部は、前記繋ぎ部の端部から屈曲して延びると共に、この端部の屈曲部を境にして前記支持部を繋ぎ部に対して弾性変形可能に構成したことを特徴とする請求項４に記載の組電池。
前記連結部材の第２連結部における長手方向中間部に貫通孔を形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の組電池。
前記連結部材の第２連結部における長手方向中間部を連結部材の厚さ方向に突出させることにより、第２連結部の長手方向断面をハット状に形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の組電池。