JPWO2019021777A1 - 電池モジュール及びこれを装備する車両 - Google Patents
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Abstract
Description
一方で、近年、体積あたりのエネルギー密度や重量あたりのエネルギー密度の高い電池モジュールが求められており、電池モジュールを構成する角形電池セルも、体積あたりのエネルギー密度や重量あたりのエネルギー密度の高い電池を採用することが望まれている。
しかしながら、特許文献1の電池モジュールは、エンドプレートがプラスチック製の本体部と、アルミニウムなどの金属プレートとで構成されており、大きな力が加わると本体部が破損したり、金属プレートが変形したりするおそれがある。エンドプレートが破損したり、変形したりすると、角形電池セルの膨張を抑制することができなくなる。
しかしながら、この構造のエンドプレートは極めて重く、結果的に電池モジュールのエネルギー密度の低下を招き実用化できない。エンドプレートは軽量化しながら高い強度が要求されるが、軽量化と強度は互いに相反する特性であって両方を実現することは極めて難しい。
図1〜図4は実施形態1に係る電池モジュール10を示している。図1は電池モジュールの斜視図を、図2は電池モジュールの分解斜視図を、図3は電池モジュールの端部を垂直面内で切断した垂直断面図を、図4は電池モジュールの端部を水平面内で切断した水平断面図をそれぞれ示している。さらに、図5は、図4の電池モジュールに対して、エンドプレートとバインドバーの固定部の構造が異なる他の一例を示す水平断面図を示している。
(図示せず)を介して直列に、あるいは並列に、あるいはまた直列と並列に接続している。
この連結構造は、ボルト5Aのボルト頭5aと金属ロッド13とでバインドバー4を挟んでバインドバー4をエンドプレート3Aに固定する。図5の電池モジュール10は、金属ロッド13の端部が両側折曲片11Bとバインドバー4の両方を貫通する。この連結構造は、金属ロッド13が両側折曲片11Bの貫通穴11bとバインドバー4の止め穴4aに挿入されて、バインドバー4がエンドプレート3Aに連結されるので、バインドバー4の止め穴4aの内径を金属ロッド13の外径よりも大きくして、金属ロッド13と止め穴4aとの間にクリアランスを設けて、電池積層体2のセル反力でエンドプレート3Aを僅かに移動できる。
以上の例では、エンドプレート3を第1の金属板11と第2の金属板12と金属ロッド13とで構成する例を説明した。ただ、この構成に限られず、エンドプレートは、第1の金属板と第2の金属板とで構成してもよい。このような例を実施形態2として、図6と図7に示す。図6は電池モジュール20の斜視図を、図7は電池モジュール20のエンドプレート3Bにおける垂直断面図を示している。これらの図に示す電池モジュール20は、電池積層体2の積層方向の両端面に配置している一対のエンドプレート3Bと、一対のエンドプレート3Bを連結して電池積層体2を加圧状態に保持するバインドバー4とを備える。エンドプレート3Bは、互いに積層している部分を固定している、金属板をプレス加工して製作してなる第1の金属板21及び第2の金属板22とを備える。このエンドプレート3Bは、第1の金属板21を電池積層体2側に配置する。
実施形態2の電池モジュール20のエンドプレート3Bとして、第1の金属板21を電池積層体2側に配置する例を説明したが、第2の金属板を電池積層体側に配置することもできる。このような例のエンドプレート3Cを備える実施形態3の電池モジュール30を図8と図9に示す。ただし、図8は電池モジュール30の斜視図を、図9は電池モジュール30のエンドプレート3Cにおける垂直断面図を示している。
以上の電池モジュールは、電動車両を走行させるモータに電力を供給する電源に最適である。電池モジュールを搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等が利用でき、これらの車両の電源として使用される。なお、車両を駆動する電力を得るために、上述した電池モジュールを直列や並列に多数接続して、さらに必要な制御回路を付加した大容量、高出力の電源装置100を構築して搭載する例を示す。
本発明の一の側面にかかる電池モジュールによれば、複数の角形電池セル1を厚さ方向に積層してなる電池積層体2と、電池積層体2の積層方向の両端面に配置してなる一対のエンドプレート3と、一対のエンドプレート3に連結されるバインドバー4とを備え、エンドプレート3は積層部分を固定してなる第1の金属板11及び第2の金属板12と、第1の金属板11と第2の金属板12との間に配置してなる金属ロッド13を備え、第1の金属板11は電池積層体2の端面形状を外形とするプレート部11Aと、プレート部11Aの幅方向の両側縁に設けてなる両側折曲片11Bとを備え、第2の金属板12は第1の金属板11のプレート部11Aに積層して固定されてなる平行プレート部12Bと、平行プレート部12Bの両側に連結されてエンドプレート3の幅方向に伸びる折曲凸条12Aを有し、平行プレート部12Bがプレート部11Aに固定されて折曲凸条12Aの内側にエンドプレート3の幅方向に伸びる補強筒14が形成されて、補強筒14の内部に金属ロッド13が配置されて、金属ロッド13の両端部にバインドバー4を連結することができる。
以上の電池モジュールは、バインドバーを貫通する固定ピンを金属ロッドの端部に連結して、バインドバーをエンドプレートに固定するので、金属ロッドを固定ピンの固定具に併用しながら、バインドバーとエンドプレートと金属ロッドとを一体構造として強固に連結できる特徴がある。
以上の電池モジュールは、ボルトを金属ロッドの雌ねじ穴にねじ込んでバインドバーをエンドプレートに固定するので、金属ロッドをボルトをねじ込んで固定するナットに併用しながら、バインドバーとエンドプレートとを強固に一体構造に固定できる特徴がある。
さらにまた、金属ロッドをボルトをねじ込んで固定するナットに併用する構造は、雌ねじ穴を長くして、ボルトを深く雌ねじ穴にねじ込んで強固に固定できる特徴も実現する。
以上の電池モジュールは、互いに平行に並ぶ複数列の補強筒によってエンドプレートを極めて強靭な構造にできる特徴がある。また、複数列の補強筒は、第2の金属板を折曲加工する形状を変更して設けることができるので、簡単な加工で能率よく多量生産してエンドプレートを軽量化しながら強靭な構造にできる特徴がある。
Claims (10)
- 複数の角形電池セルを厚さ方向に積層してなる電池積層体と、
前記電池積層体の積層方向の両端面に配置してなる一対のエンドプレートと、
一対の前記エンドプレートに連結されるバインドバーとを備え、
前記エンドプレートは、積層部分を固定してなる第1の金属板及び第2の金属板と、前記第1の金属板と前記第2の金属板との間に配置してなる金属ロッドを備え、
前記第1の金属板は、前記電池積層体の端面形状を外形とするプレート部と、前記プレート部の幅方向の両側縁に設けてなる両側折曲片とを備え、
前記第2の金属板は、前記第1の金属板の前記プレート部に積層して固定されてなる平行プレート部と、前記平行プレート部の両側に連結されて前記エンドプレートの幅方向に伸びる折曲凸条を有し、
前記平行プレート部がプレート部に固定されて前記折曲凸条の内側に前記エンドプレートの幅方向に伸びる補強筒が形成され、
前記補強筒の内部に前記金属ロッドが配置されて、前記金属ロッドの両端部に前記バインドバーが連結されてなることを特徴とする電池モジュール。 - 請求項1に記載される電池モジュールであって、
前記バインドバーを前記エンドプレートに固定してなる固定ピンを備え、
前記金属ロッドが前記固定ピンの連結穴を両端部に有し、
前記固定ピンが前記バインドバーと前記両側折曲片を貫通して前記金属ロッドの連結穴に挿入されて、前記バインドバーが前記エンドプレートに連結されてなることを特徴とする電池モジュール。 - 請求項2に記載される電池モジュールであって、
前記固定ピンがボルトで、前記金属ロッドの連結穴が雌ねじ穴で、前記ボルトが前記雌ねじ穴にねじ込んで固定されてなることを特徴とする電池モジュール。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載される電池モジュールであって、
前記エンドプレートが、互いに平行に並ぶ複数列の前記補強筒を有することを特徴とする電池モジュール。 - 請求項4に記載される電池モジュールであって、
前記第1の金属板が、前記プレート部の上下縁に連結してなる水平折曲片を有し、
前記第2の金属板の前記折曲凸条が、頂上面とその側縁に連結してなる立ち上り部とを有し、
前記第1の金属板の前記水平折曲片の端縁が前記折曲凸条の頂上面の一方の側縁に連結されて、
第1の金属板の前記水平折曲片及び前記プレート部と、前記第2の金属板の前記頂上面及び立ち上り部とで四角筒状の前記補強筒が形成されてなることを特徴とする電池モジュール。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載される電池モジュールであって、
前記金属ロッドの端部が、前記バインドバーを貫通することなく前記両側折曲片を貫通し、または前記バインドバーと前記両側折曲片とを貫通してなることを特徴とする電池モジュール。 - 複数の角形電池セルを厚さ方向に積層してなる電池積層体と、
前記電池積層体の積層方向の両端面に配置してなる一対のエンドプレートと、
一対の前記エンドプレートに連結されるバインドバーとを備え、
前記エンドプレートは、互いに積層している部分を固定してなる第1の金属板及び第2の金属板を備え、
前記第1の金属板は、前記電池積層体の端面形状を外形とするプレート部と、前記プレート部の幅方向の両側縁に設けてなる、前記バインドバーが連結される両側折曲片とを備え、
前記第2の金属板は、前記第1の金属板の前記プレート部に積層して固定されてなる複数列の平行プレート部と、前記平行プレート部の間にあって前記エンドプレートの幅方向に伸びる複数列の折曲凸条を有し、
前記第1の金属板の前記プレート部に前記第2の金属板の平行プレート部が固定されて、第1の金属板のプレート部と第2の金属板の前記折曲凸条とで、幅方向に伸びる筒状の補強筒を形成してなることを特徴とする電池モジュール。 - 請求項1ないし7のいずれかに記載される電池モジュールであって、
前記エンドプレートが、前記第1の金属板を前記電池積層体の対向面に配置してなることを特徴とする電池モジュール。 - 請求項1ないし7のいずれかに記載される電池モジュールであって、
前記エンドプレートが、前記第2の金属板を前記電池積層体の対向面に配置してなることを特徴とする電池モジュール。 - 請求項1ないし9のいずれかに記載の電池モジュールを装備する車両であって、
前記電池モジュールと、該電池モジュールから電力供給される走行用のモータと、前記電池モジュール及び前記モータを搭載してなる車両本体と、前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備える車両。
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