WO2019171469A1 - バッテリパック - Google Patents

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battery case
bolt
battery pack
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関 日出海
香苗 大熊
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本田技研工業株式会社
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack in which a cell stack in which a plurality of rectangular cells are stacked is housed in a battery case.
  • Patent Document 1 discloses a battery module that is integrated by applying tight pressure to the battery cell while suppressing expansion.
  • a conventional battery pack for a vehicle has a structure in which a plurality of battery modules are housed inside a battery case and pressed in the stacking direction of the battery cells.
  • the size and weight of the battery pack increased as a result.
  • a waste space is generated, and the energy density per volume of the battery pack may be reduced.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to increase the energy density per volume of a battery pack by compactly pressing a plurality of rectangular cells inside a battery case.
  • a battery pack in which a cell stack in which a plurality of rectangular cells are stacked is housed in a battery case, and is disposed on one end side in the stacking direction of the cell cell stack.
  • a first abutting surface on which the wedge member and the end plate abut against each other is an inclined surface that is inclined toward the bolt side in the bolt tightening direction.
  • the battery case is made of metal die-cast, and a female screw part into which the bolt is screwed is directly formed on the battery case.
  • a featured battery pack is proposed.
  • the wedge member and the side wall of the battery case are mutually opposite at the second contact surface on the opposite side of the wedge member from the end plate.
  • a battery pack having a third feature is proposed in which the second abutment surface is in contact with the first abutment surface and is inclined at the same angle in the opposite direction.
  • a pack is proposed.
  • the wedge member in addition to the first or second feature, includes the first contact surfaces on both sides in the stacking direction, and the pair of cell cell stacks and the pair of ends.
  • a battery pack is proposed in which the plate is symmetrically arranged on both sides of the wedge member in the stacking direction.
  • a battery pack in which a cell stack in which a plurality of rectangular cells are stacked is housed in a battery case, and the battery pack is disposed between one end in the stacking direction of the cell stack and the side wall of the battery case.
  • a wedge member disposed, a bolt disposed in a bolt tightening direction orthogonal to the stacking direction, and urging the wedge member toward the bottom wall of the battery case, a head portion of the bolt, and the wedge member And a pressing member that is slidable in the stacking direction with respect to the wedge member, and a contact surface on which the wedge member and the side wall contact each other is directed toward the bolt tightening direction.
  • a battery pack having a sixth feature of being configured with an inclined surface inclined toward the bolt side is proposed.
  • a battery pack having a seventh feature that a bearing is disposed between the pressing member and the wedge member is proposed.
  • 1st side wall 12a and the 2nd side wall 12b of embodiment correspond to the side wall of this invention.
  • a battery pack in which a cell stack in which a plurality of rectangular cells are stacked is housed in a battery case includes an end plate disposed on one end side in the stacking direction of the cell stack, A wedge member disposed on a side of the plate opposite to the cell stack, and a bolt disposed in a bolt tightening direction orthogonal to the stacking direction to urge the wedge member toward the bottom wall of the battery case.
  • the first abutting surface on which the member and the end plate abut each other is formed by an inclined surface that inclines toward the bolt side in the bolt tightening direction, so that the wedge member is tightened and the wedge member is moved to the bottom wall side of the battery case.
  • the end plate is moved in the stacking direction by the first contact surface made of an inclined surface, and the cell stack is pressed in the stacking direction inside the battery case to suppress the expansion of the square cells. It is possible. Since the axial force of the bolt is expanded by the wedge effect of the inclined first contact surface and becomes a tight pressure of the cell stack, it is possible to suppress the expansion of the square cell by strongly pressing the cell stack with a simple structure. it can.
  • a battery pack can be configured by simply pressing a plurality of cell stacks once. Therefore, the energy density per volume can be increased while reducing the size and weight of the battery pack.
  • the battery case is made of metal die cast, and the female screw part into which the bolt is screwed is directly formed in the battery case. Therefore, when the battery case is die cast, the female screw part Can be easily formed.
  • the wedge member and the side wall of the battery case are in contact with each other at the second contact surface, and the second contact surface is the first contact surface. Since the contact member is inclined in the opposite direction at the same angle, the reaction force received by the wedge member from the cell stack is offset by the reaction force received by the wedge member from the side wall of the battery case, thereby preventing the wedge member from falling down. be able to.
  • the side walls on both sides in the stacking direction of the battery case are thicker than the other parts of the battery case, so Sufficient strength can be given.
  • the wedge member includes first contact surfaces on both sides in the stacking direction, and the pair of cell stacks and the pair of end plates are symmetrically disposed on both sides of the wedge member in the stacking direction. Therefore, a pair of cell laminates can be simultaneously pressed with a single wedge member.
  • a battery pack in which a cell stack in which a plurality of rectangular cells are stacked is housed in a battery case is provided between one end of the cell stack in the stacking direction and the side wall of the battery case.
  • a pressing member that is slidable in the stacking direction with respect to the wedge member, and the contact surface on which the wedge member and the side wall contact each other is configured by an inclined surface that is inclined toward the bolt side in the bolt tightening direction.
  • the wedge member when the bolt member is tightened and the wedge member is moved to the bottom wall side of the battery case, the wedge member is moved in the stacking direction by the contact surface made of the inclined surface, and the cell stack is stacked inside the battery case. Pressure in the direction It is possible to suppress the expansion of the form cell. At this time, since the pressing member is slidable in the stacking direction with respect to the wedge member, the movement of the wedge member in the stacking direction is not hindered. Since the axial force of the bolt is expanded by the wedge effect of the inclined contact surface and becomes a tight pressure of the cell stack, the cell stack can be strongly pressed with a simple structure.
  • a battery pack can be configured by simply pressing a plurality of cell stacks once. Therefore, the energy density per volume can be increased while reducing the size and weight of the battery pack.
  • the bearing is disposed between the pressing member and the wedge member, when the pressing member is pressed against the wedge member by the axial force of the bolt, the wedge is pressed against the pressing member.
  • FIG. 1 is a view showing a vertical cross section and a horizontal cross section of a battery pack.
  • FIG. 2 is a diagram showing a horizontal cross section of the battery pack.
  • FIG. 3 is a view showing a longitudinal section and a transverse section of the battery pack.
  • FIG. 4 is a view showing a longitudinal section of the battery pack.
  • the battery pack 11 is configured by connecting a container-shaped battery case 12 having an open upper surface and a battery cover 13 that closes the upper surface opening of the battery case 12 at their flange portions. Is accommodated in a state where a plurality of rectangular cells 14 having a rectangular parallelepiped shape are stacked along the stacking direction.
  • the plurality of stacked rectangular cells 14 constitute a cell stack 15, and in the present embodiment, two cell stacks 15, 15 are accommodated in the battery case 12 in parallel.
  • Each cell stack 15 is different from a conventional battery module in that a plurality of rectangular cells 14 are simply arranged in a stacked state in a free state and are not pressed in the stacking direction.
  • the first side wall 12a and the second side wall 12b facing each other of the battery case 12 are at an angle ⁇ with respect to the direction perpendicular to the bottom wall 12c due to the draft angle.
  • a wedge-shaped spacer 16 is fixed to the first side wall 12a of the battery case 12, and the cell stack support surface 16a of the spacer 16 facing the inside of the battery case 12 is orthogonal to the stacking direction.
  • the cell stacks 15, 15 housed in the battery case 12 have one end in the stacking direction facing the cell stack support surface 16 a of the spacer 16, and the other end in the stacking direction and the second side wall of the battery case 12.
  • the cell tensioning means 17 is disposed between 12b.
  • the cell tightening means 17 includes two female screw portions 12d and 12d formed on the bottom wall 12c of the battery case 12, two bolts 18 and 18 screwed into the female screw portions 12d and 12d, and bolts 18 and 18 A wedge member 19 in which two bolt holes 19a, 19a are formed, and an end plate 20 disposed between the other end of the cell stack 15, 15 and one end face of the wedge member 19. Prepare.
  • the bolt holes 19a and 19a of the wedge member 19 through which the bolts 18 and 18 pass are configured by long holes that are long in the stacking direction.
  • the wedge member 19 includes a first contact surface 19 b and a second contact surface 19 c that taper toward the bottom wall 12 c of the battery case 12, and the first contact surface 19 b is formed on the end plate 20.
  • the second contact surface 19c contacts the formed first contact surface 20a, and the second contact surface 19c contacts the second contact surface 12e, which is the inner surface of the second side wall 12b of the battery case 12.
  • a cell stack support surface 20b that contacts the other end surfaces of the cell stacks 15 and 15 is formed.
  • the inclination angle of the first contact surface 19b of the wedge members 19 that contact each other and the first contact surface 20a of the end plate 20 with respect to the bolt tightening direction is ⁇
  • the second contact of the wedge members 19 that contact each other is ⁇
  • the inclination angle of the second contact surface 12e of the surface 19c and the second side wall 12b of the battery case 12 with respect to the bolt tightening direction is also ⁇ . That is, the first contact surfaces 19b and 20a and the second contact surfaces 19c and 12e are inclined in the opposite direction at the same angle ⁇ .
  • the first side wall 12a and the second side wall 12b of the battery case 12 are thicker than the bottom wall 12c, the third side wall 12f, and the fourth side wall 12g, which are other walls of the battery case 12.
  • the cell stacks 15, 15 are arranged inside the battery case 12 so that one end thereof is in contact with the cell stack support surface 16 a of the spacer 16.
  • the cell laminate support surface 20b of the end plate 20 is brought into contact with the other end portions of the cell laminates 15 and 15.
  • the wedge member 19 is inserted between the end plate 20 and the second side wall 12b of the battery case 12, and the bolts 18 and 18 passing through the bolt holes 19a and 19a of the wedge member 19 are inserted into the female screw portions 12d and 12d of the battery case 12.
  • the wedge member 19 pressed by the heads 18 a and 18 a of the bolts 18 and 18 moves to the bottom wall 12 c side of the battery case 12, and the first contact surface 19 b of the wedge member 19 is connected to the end plate 20.
  • the second contact surface 19c of the wedge member 19 contacts the second contact surface 12e of the second side wall 12b of the battery case 12 while contacting the first contact surface 20a.
  • the second abutting surface 12e of the 19 presses the second abutting surface 12e of the second side wall 12b of the battery case 12 in the right direction in the figure, and the wedge member 19 is opposite to the left side in the figure from the second side wall 12b of the battery case 12. Since the force load is received, both reaction force loads cancel each other, and the inclination of the wedge member 19 is prevented.
  • first side wall 12a and the second side wall 12b on both sides in the stacking direction of the battery case 12 to which the load from the wedge member 19 acts are more than the other bottom wall 12c, the third side wall 12f, and the fourth side wall 12g of the battery case 12. Since the plate thickness is large, sufficient strength can be given to the first side wall 12a and the second side wall 12b on which the load from the wedge member 19 acts.
  • the battery case 12 has the female screw portions 12d and 12d into which the bolts 18 and 18 are screwed.
  • the battery case 12 is formed directly on the battery case 12 made of metal die-cast, so that when the battery case 12 is die-cast, the female screw portions 12d and 12d. Can be easily formed. Further, since the bolt holes 19a and 19a of the wedge member 19 are formed by long holes in the stacking direction, the tilt of the bolts 18 and 18 can be prevented even if the wedge member 19 moves in the stacking direction.
  • a plurality of rectangular cells are pressed to form a battery module, and a plurality of the battery modules are further pressed to form a battery pack.
  • the wedge member 19 of the first embodiment includes bolt holes 19a and 19a through which the bolts 18 and 18 pass.
  • the wedge member 19 of the second embodiment shown in FIG. Long groove-shaped bolt grooves 19d, 19d that are open on both side surfaces are provided, and bolts 18, 18 are fitted into these bolt grooves 19d, 19d from the side.
  • the wedge member 19 of the third embodiment shown in FIG. 2B is provided with long groove-shaped bolt grooves 19d and 19d opened on the first contact surface 19b, and these bolt grooves 19d and 19d. Bolts 18 and 18 are fitted in the stacking direction.
  • the bolts 18 and 18 need not be inserted into the bolt holes 19a and 19a, but need only be fitted to the bolt grooves 19d and 19d from the side or in the stacking direction. Assembling work of the wedge member 19 becomes easy.
  • the cell pressure means 17 is disposed at the center of the battery case 12 in the stacking direction, and two end plates 20 and 20 and two cells are provided on both sides of the stacking direction, respectively.
  • the laminates 15 and 15 are arranged.
  • the wedge member 19, the bolts 18 and 18 and the female screw portions 12d and 12d of the cell tightening means 17 are the same as those in the first embodiment, but end plates 20 and 20 are arranged on both sides of the wedge member 19 in the stacking direction, respectively. This is different from the first embodiment.
  • the wedge member 19 includes first contact surfaces 19b and 19b on both sides in the stacking direction, and each end plate 20 includes a first contact surface 20a that contacts the first contact surface 19b of the wedge member 19, and a cell stack. Cell laminate support surface 20b that abuts the end of the body 15.
  • the first side wall 12a and the second side wall 12b of the battery case 12 are not inclined and stand vertically from the bottom wall 12c, and therefore the spacers 16 and 16 of the first embodiment are eliminated.
  • the first contact surfaces 20a and 20a are brought into contact with the first contact surfaces 19b and 19b of the wedge member 19.
  • the pair of end plates 20 and 20 pressed are moved to both sides in the stacking direction, the two cell stacks 15 and 15 are tightly connected between the first side wall 12a and the second side wall 12b of the battery case 12.
  • the expansion of the square cells 14 is suppressed.
  • reaction forces opposite to each other received by the two cell stacks 15, 15 from the first side wall 12 a and the second side wall 12 b of the battery case 12 are canceled by the wedge member 19. Tilt can be prevented.
  • the wedge member 19 of the fifth embodiment includes a wedge member 19 disposed between the end portions of the cell stacks 15 and 15 and the second side wall 12b of the battery case 12.
  • the wedge member 19 includes a cell laminated body support surface 19e parallel to the bolt tightening direction and a contact surface 19f inclined at an angle ⁇ with respect to the bolt tightening direction. Are in contact with the end portions of the cell stacks 15 and 15, and the contact surface 19 f is in contact with the contact surface 12 h of the second side wall 12 b of the battery case 12.
  • a pressing member 22 is superimposed on the upper surface of the wedge member 19 with a sheet-like bearing 21 interposed therebetween.
  • Bolts 18 and 18 are bolt holes 22a and 22a of the pressing member 22, bolt holes 21a and 21a of the bearing 21, and a wedge member.
  • the bolt holes 19a and 19a of the 19 are penetrated and screwed into the female screw portions 12d and 12d of the battery case 12.
  • the bolt holes 19a and 19a of the wedge member 19 are long holes in the stacking direction as in the first embodiment, but the bolt holes 22a and 22a of the pressing member 22 and the bolt holes 21a and 21a of the bearing 21 are
  • the bolts 18 and 18 are round holes through which there is no gap.
  • the wedge member 19 when the bolts 18, 18 are screwed into the female screw portions 12d, 12d, and the pressing member 22, the bearing 21, and the wedge member 19 are moved in the bolt tightening direction, the wedge member 19 is inclined.
  • the abutting surface 19f and the inclined abutting surface 12h of the second side wall 12b of the battery case 12 are in contact with each other, so that the wedge member 19 is positioned on the left side in the range of the elongated bolt holes 19a and 19a.
  • the cell stacks 15 and 15 are pressed against the spacer 16 provided on the first side wall 12a of the battery case 12 so that the expansion of the rectangular cells 14 is suppressed.
  • reaction force in the right direction in the figure that the cell stack supporting surface 19e of the wedge member 19 receives from the cell stack 15, 15 is such that the contact surface 19f of the wedge member 19 is the contact surface 12h of the second side wall 12b of the battery case 12. Since the counter-force is offset by the counter-force leftward in the figure, the wedge member 19 is prevented from tilting.
  • the cell stacks 15 are arranged in two rows inside the battery case 12, but they may be arranged in one row or three or more rows.
  • the bearing 21 is arranged between the pressing member 22 and the wedge member 19, but a lubricant such as grease may be applied instead of arranging the bearing 21.

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Abstract

複数の角形セル(14)を積層したセル積層体(15)をバッテリケース(12)の内部に収納したバッテリパック(11)は、セル積層体(15)の積層方向一端側に配置されるエンドプレート(20)と、エンドプレート(20)のセル積層体(15)とは反対側に配置される楔部材(19)と、積層方向に直交するボルト締め込み方向に配置されて楔部材(19)をバッテリケース(12)の底壁(12c)に向けて付勢するボルト(18)とを備え、楔部材(19)およびエンドプレート(20)が相互に当接する第1当接面(19b,20a)は、ボルト締め込み方向に向かってボルト(18)側に傾斜する傾斜面で構成されるので、簡単な構造でセル積層体(15)を強く緊圧して角形セル(14)の膨張を抑制することができ、しかもバッテリパック(11)を小型軽量化しながら体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。

Description

バッテリパック
 本発明は、複数の角形セルを積層したセル積層体をバッテリケースの内部に収納したバッテリパックに関する。
 積層した複数のバッテリセルの両端部に更に一対のエンドプレートを積層し、バッテリセルの積層方向に沿って配置した一対のラダーフレームの両端部を一対のエンドプレートにボルトで結合することで、複数のバッテリセルに緊圧力を加えて膨張を抑制しながら一体化してバッテリモジュールを構成するものが、下記特許文献1により公知である。
日本特開2012-256466号公報
 ところで、従来の車両用のバッテリパックは、複数のバッテリモジュールをバッテリケースの内部に収納してバッテリセルの積層方向に緊圧した構造であるため、バッテリモジュールの状態での緊圧と、バッテリパックの状態での緊圧とが重複することになり、結果としてバッテリパックの寸法や重量が増加するという問題があった。しかも複数のバッテリモジュールをバッテリケースの内部に収納する際に無駄空間が発生してしまい、バッテリパックの体積当たりのエネルギー密度が低下する可能性があった。
 本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、バッテリケースの内部で複数の角形セルをコンパクトに緊圧してバッテリパックの体積当たりのエネルギー密度を高めることを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明によれば、複数の角形セルを積層したセル積層体をバッテリケースの内部に収納したバッテリパックであって、前記セルセル積層体の積層方向一端側に配置されるエンドプレートと、前記エンドプレートの前記セル積層体とは反対側に配置される楔部材と、前記積層方向に直交するボルト締め込み方向に配置されて前記楔部材を前記バッテリケースの底壁に向けて付勢するボルトとを備え、前記楔部材および前記エンドプレートが相互に当接する第1当接面は、前記ボルト締め込み方向に向かって前記ボルト側に傾斜する傾斜面で構成されることを第1の特徴とするバッテリパックが提案される。
 また本発明によれば、前記第1の特徴に加えて、前記バッテリケースは金属ダイキャスト製であり、前記ボルトが螺合する雌ねじ部が前記バッテリケースに直接形成されていることを第2の特徴とするバッテリパックが提案される。
 また本発明によれば、前記第1または第2の特徴に加えて、前記楔部材の前記エンドプレートとは反対側において、前記楔部材および前記バッテリケースの側壁は第2当接面で相互に当接し、前記第2当接面は前記第1当接面に対して同一角度で逆方向に傾斜することを第3の特徴とするバッテリパックが提案される。
 また本発明によれば、前記第3の特徴に加えて、前記バッテリケースの前記積層方向両側の側壁は、前記バッテリケースの他の部分よりも板厚が大きいことを第4の特徴とするバッテリパックが提案される。
 また本発明によれば、前記第1または第2の特徴に加えて、前記楔部材は前記積層方向両側にそれぞれ前記第1当接面を備えるとともに、一対の前記セルセル積層体および一対の前記エンドプレートが前記楔部材の前記積層方向両側に対称に配置されることを第5の特徴とするバッテリパックが提案される。
 また本発明によれば、複数の角形セルを積層したセル積層体をバッテリケースの内部に収納したバッテリパックであって、前記セル積層体の積層方向一端部と前記バッテリケースの側壁との間に配置される楔部材と、前記積層方向に直交するボルト締め込み方向に配置されて前記楔部材を前記バッテリケースの底壁に向けて付勢するボルトと、前記ボルトの頭部と前記楔部材との間に挟まれ、前記楔部材に対して前記積層方向に摺動可能な押圧部材とを備え、前記楔部材および前記側壁が相互に当接する当接面は、前記ボルト締め込み方向に向かって前記ボルト側に傾斜する傾斜面で構成されることを第6の特徴とするバッテリパックが提案される。
 また本発明によれば、前記第6の特徴に加えて、前記押圧部材と前記楔部材との間にベアリングが配置されることを第7の特徴とするバッテリパックが提案される。
 なお、実施の形態の第1側壁12aおよび第2側壁12bは本発明の側壁に対応する。
 本発明の第1の特徴によれば、複数の角形セルを積層したセル積層体をバッテリケースの内部に収納したバッテリパックは、セル積層体の積層方向一端側に配置されるエンドプレートと、エンドプレートのセル積層体とは反対側に配置される楔部材と、積層方向に直交するボルト締め込み方向に配置されて楔部材をバッテリケースの底壁に向けて付勢するボルトとを備え、楔部材およびエンドプレートが相互に当接する第1当接面は、ボルト締め込み方向に向かってボルト側に傾斜する傾斜面で構成されるので、ボルトを締め込んで楔部材をバッテリケースの底壁側に移動させると、傾斜面よりなる第1当接面によってエンドプレートが積層方向に移動し、セル積層体をバッテリケースの内部で積層方向に緊圧して角形セルの膨張を抑制することができる。ボルトの軸力は傾斜した第1当接面の楔効果により拡大されてセル積層体の緊圧力となるので、簡単な構造でセル積層体を強く緊圧して角形セルの膨張を抑制することができる。
 そして複数個のセル積層体を緊圧して構成したバッテリモジュールを更に複数個緊圧してバッテリパックを構成する必要がなくなり、複数個のセル積層体を一度緊圧するだけでバッテリパックを構成することができるので、バッテリパックを小型軽量化しながら体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。
 また本発明の第2の特徴によれば、バッテリケースは金属ダイキャスト製であり、ボルトが螺合する雌ねじ部がバッテリケースに直接形成されているので、バッテリケースをダイキャストする際に雌ねじ部を容易に成形することができる。
 また本発明の第3の特徴によれば、楔部材のエンドプレートとは反対側において、楔部材およびバッテリケースの側壁は第2当接面で相互に当接し、第2当接面は第1当接面に対して同一角度で逆方向に傾斜するので、楔部材がセル積層体から受ける反力を、楔部材がバッテリケースの側壁から受ける反力で相殺し、楔部材の倒れを防止することができる。
 また本発明の第4の特徴によれば、バッテリケースの積層方向両側の側壁は、バッテリケースの他の部分よりも板厚が大きいので、セル積層体の緊圧力が作用するバッテリケースの側壁に充分な強度を与えることができる。
 また本発明の第5の特徴によれば、楔部材は積層方向両側にそれぞれ第1当接面を備えるとともに、一対のセル積層体および一対のエンドプレートが楔部材の積層方向両側に対称に配置されるので、一つの楔部材で一対のセル積層体を同時に緊圧することができる。
 また本発明の第6の特徴によれば、複数の角形セルを積層したセル積層体をバッテリケースの内部に収納したバッテリパックは、セル積層体の積層方向一端部とバッテリケースの側壁との間に配置される楔部材と、積層方向に直交するボルト締め込み方向に配置されて楔部材をバッテリケースの底壁に向けて付勢するボルトと、ボルトの頭部と楔部材との間に挟まれ、楔部材に対して積層方向に摺動可能な押圧部材とを備え、楔部材および側壁が相互に当接する当接面は、ボルト締め込み方向に向かってボルト側に傾斜する傾斜面で構成されるので、ボルトを締め込んで楔部材をバッテリケースの底壁側に移動させると、傾斜面よりなる当接面によって楔部材が積層方向に移動し、セル積層体をバッテリケースの内部で積層方向に緊圧して角形セルの膨張を抑制することができる。このとき、押圧部材は楔部材に対して積層方向に摺動可能であるため、楔部材の積層方向への移動が阻害されることはない。ボルトの軸力は傾斜した当接面の楔効果により拡大されてセル積層体の緊圧力となるので、簡単な構造でセル積層体を強く緊圧することができる。
 そして複数個のセル積層体を緊圧して構成したバッテリモジュールを更に複数個緊圧してバッテリパックを構成する必要がなくなり、複数個のセル積層体を一度緊圧するだけでバッテリパックを構成することができるので、バッテリパックを小型軽量化しながら体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。
 また本発明の第7の特徴によれば、押圧部材と楔部材との間にベアリングが配置されるので、ボルトの軸力で押圧部材が楔部材に押し付けられたとき、押圧部材に対して楔部材を積層方向にスムーズに摺動させることで、角形セルに充分な緊圧力を作用させるとともに、押圧部材が楔部材から受ける摩擦力でボルトがバッテリケースに対して傾くのを確実に防止することができる。
図1はバッテリパックの縦断面および水平断面を示す図である。(第1の実施の形態) 図2はバッテリパックの水平断面を示す図である。(第2、第3の実施の形態) 図3はバッテリパックの縦断面および横断面を示す図である。(第4の実施の形態) 図4はバッテリパックの縦断面を示す図である。(第5の実施の形態)
12    バッテリケース
12a   第1側壁(側壁)
12b   第2側壁(側壁)
12c   底壁
12d   雌ねじ部
12e   第2当接面
12h   当接面
14    角形セル
15    セル積層体
18    ボルト
18a   頭部
19    楔部材
19b   第1当接面
19c   第2当接面
19f   当接面
20    エンドプレート
20a   第1当接面
21    ベアリング
22    押圧部材
[第1の実施の形態]
 以下、図1に基づいて本発明の第1の実施の形態を説明する。
 バッテリパック11は、上面が開放した容器状のバッテリケース12と、バッテリケース12の上面開口部を閉塞するバッテリカバー13とを、それらのフランジ部で結合して構成され、バッテリケース12の内部には直方体形状を有する複数の角形セル14…が積層方向に沿って積層された状態で収納される。積層された複数の角形セル14…はセル積層体15を構成し、本実施の形態では2個のセル積層体15,15がバッテリケース12の内部に並列に収納される。各々のセル積層体15は、従来のバッテリモジュールと異なり、自由状態では複数の角形セル14…を単に積層状態で並べたものであり、積層方向に緊圧されていない。
 アルミニウム製のバッテリケース12をダイキャストにより製造するとき、そのバッテリケース12の相互に対向する第1側壁12aおよび第2側壁12bは、抜き勾配により底壁12cに直交する方向に対して角度θで傾斜している。バッテリケース12の第1側壁12aには楔形状のスペーサ16が固定されており、バッテリケース12の内側を向くスペーサ16のセル積層体支持面16aは積層方向に対して直交する。バッテリケース12に収納されたセル積層体15,15は、その積層方向一端部がスペーサ16のセル積層体支持面16aに対向しており、その積層方向他端部とバッテリケース12の第2側壁12bとの間に、セル緊圧手段17が配置される。
 セル緊圧手段17は、バッテリケース12の底壁12cに形成された2個の雌ねじ部12d,12dと、雌ねじ部12d,12dに螺合する2本のボルト18,18と、ボルト18,18が貫通する2個のボルト孔19a,19aが形成された楔部材19と、セル積層体15,15の他端部と楔部材19の一方の端面との間に配置されたエンドプレート20とを備える。
 ボルト18,18が貫通する楔部材19のボルト孔19a,19aは、積層方向に長い長孔で構成される。また楔部材19は、バッテリケース12の底壁12c側に向けて先細にテーパーする第1当接面19bおよび第2当接面19cを備えており、第1当接面19bはエンドプレート20に形成した第1当接面20aに当接し、第2当接面19cはバッテリケース12の第2側壁12bの内面である第2当接面12eに当接する。エンドプレート20の第1当接面20aとは反対側に、セル積層体15,15の他端面に当接するセル積層体支持面20bが形成される。
 相互に当接する楔部材19の第1当接面19bおよびエンドプレート20の第1当接面20aのボルト締め込み方向に対する傾斜角はθであり、相互に当接する楔部材19の第2当接面19cおよびバッテリケース12の第2側壁12bの第2当接面12eのボルト締め込み方向に対する傾斜角もθである。つまり、第1当接面19b,20aと第2当接面19c,12eとは、同一角度θで逆方向に傾斜している。またバッテリケース12の第1側壁12aおよび第2側壁12bは、バッテリケース12の他の壁部である底壁12c、第3側壁12fおよび第4側壁12gよりも板厚が大きくなっている。
 次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
 セル積層体15,15をバッテリケース12に組み付けるには、まずセル積層体15,15を、その一端部がスペーサ16のセル積層体支持面16aに当接するようにバッテリケース12の内部に配置した状態で、セル積層体15,15の他端部にエンドプレート20のセル積層体支持面20bを当接させる。続いて、楔部材19をエンドプレート20およびバッテリケース12の第2側壁12b間に挿入し、楔部材19のボルト孔19a,19aを貫通するボルト18,18をバッテリケース12の雌ねじ部12d,12dに螺合すると、ボルト18,18の頭部18a,18aに押圧された楔部材19がバッテリケース12の底壁12c側に移動し、楔部材19の第1当接面19bがエンドプレート20の第1当接面20aに当接するとともに、楔部材19の第2当接面19cがバッテリケース12の第2側壁12bの第2当接面12eに当接する。
 この状態からボルト18,18を更に締め込むと、楔部材19の第1当接面19bに第1当接面20aを押圧されたエンドプレート20が積層方向一方側に移動し、スペーサ16との間にセル積層体15,15を緊圧することで、角形セル14…の膨張を抑制する。楔部材19の第1当接面19bがエンドプレート20の第1当接面20aを図中左向きに押圧すると、楔部材19はエンドプレート20から図中右向きの反力荷重を受けるが、楔部材19の第2当接面12eがバッテリケース12の第2側壁12bの第2当接面12eを図中右向きに押圧し、楔部材19がバッテリケース12の第2側壁12bから図中左向きの反力荷重を受けるため、両反力荷重が相殺して楔部材19の傾きが防止される。
 また楔部材19からの荷重が作用するバッテリケース12の積層方向両側の第1側壁12aおよび第2側壁12bは、バッテリケース12の他の底壁12c、第3側壁12fおよび第4側壁12gよりも板厚が大きいので、楔部材19からの荷重が作用する第1側壁12aおよび第2側壁12bに充分な強度を与えることができる。
 またバッテリケース12は、ボルト18,18が螺合する雌ねじ部12d,12dが金属ダイキャスト製のバッテリケース12に直接形成されているので、バッテリケース12をダイキャストする際に雌ねじ部12d,12dを容易に成形することができる。さらに楔部材19のボルト孔19a,19aは積層方向に長い長孔で構成されるため、楔部材19が積層方向に移動したとしても、ボルト18,18の傾きを防止することができる。
 そして従来のバッテリパックは、複数個の角形セルを緊圧してバッテリモジュールを構成し、そのバッテリモジュールを更に複数個緊圧して構成していたが、本実施の形態のバッテリパック11は、複数個の角形セル14…をセル緊圧手段17で一度緊圧するだけで構成されるので、バッテリパック11を小型軽量化しながら体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。
[第2、第3の実施の形態]
 次に、図2に基づいて本発明の第2、第3の実施の形態を説明する。
 第1の実施の形態の楔部材19はボルト18,18が貫通するボルト孔19a,19aを備えているが、図2(A)に示す第2の実施の形態の楔部材19は、その長手方向両側面に開放する長溝状のボルト溝19d,19dを備えており、これらのボルト溝19d,19dにボルト18,18が側方から嵌合する。また図2(B)に示す第3の実施の形態の楔部材19は、その第1当接面19bに開放する長溝状のボルト溝19d,19dを備えており、これらのボルト溝19d,19dに積層方向からボルト18,18が嵌合する。
 これらの実施の形態によれば、ボルト18,18をボルト孔19a,19aに挿通することなく、ボルト溝19d,19dに側方あるいは積層方向から嵌合するだけで良いため、ボルト18,18による楔部材19の組み付け作業が容易になる。
[第4の実施の形態]
 次に、図3に基づいて本発明の第4の実施の形態を説明する。
 第4の実施の形態のバッテリパック11は、バッテリケース12の積層方向中央部にセル緊圧手段17を配置し、その積層方向両側にそれぞれ2個のエンドプレート20,20と、2個のセル積層体15,15とを配置したものである。セル緊圧手段17の楔部材19、ボルト18,18および雌ねじ部12d,12dは第1の実施の形態と同じであるが、楔部材19の積層方向両側にそれぞれエンドプレート20,20が配置される点で第1の実施の形態と異なっている。
 楔部材19は積層方向両側に第1当接面19b,19bを備えるとともに、各々のエンドプレート20は、楔部材19の第1当接面19bに当接する第1当接面20aと、セル積層体15…の端部に当接するセル積層体支持面20bとを備える。またバッテリケース12の第1側壁12aおよび第2側壁12bは傾斜せずに底壁12cから垂直に起立しており、したがって第1の実施の形態のスペーサ16,16は廃止される。
 本実施の形態によれば、ボルト18,18を回転させて楔部材19をボルト締め込み方向に移動させると、楔部材19の第1当接面19b,19bに第1当接面20a,20aを押圧された一対のエンドプレート20,20が積層方向両側に移動することで、各2個のセル積層体15,15がバッテリケース12の第1側壁12aと第2側壁12bとの間に緊圧され、角形セル14…の膨張が抑制される。このとき、各2個のセル積層体15,15がバッテリケース12の第1側壁12aおよび第2側壁12bから受ける相互に逆向きの反力が楔部材19において相殺されるので、楔部材19の傾きを防止することができる。
[第5の実施の形態]
 次に、図4に基づいて本発明の第5の実施の形態を説明する。
 第5の実施の形態の楔部材19は、セル積層体15,15の端部とバッテリケース12の第2側壁12bとの間に配置される楔部材19を備える。楔部材19は、ボルト締め込み方向に対して平行なセル積層体支持面19eと、ボルト締め込み方向に対して角度θで傾斜する当接面19fとを備えており、セル積層体支持面19eはセル積層体15,15の端部に当接し、当接面19fはバッテリケース12の第2側壁12bの当接面12hに当接する。
 楔部材19の上面にはシート状のベアリング21を挟んで押圧部材22が重ね合わされ、ボルト18,18は押圧部材22のボルト孔22a,22aと、ベアリング21のボルト孔21a,21aと、楔部材19のボルト孔19a,19aとを貫通してバッテリケース12の雌ねじ部12d,12dに螺合する。楔部材19のボルト孔19a,19aは、第1の実施の形態と同様に積層方向に長い長孔であるが、押圧部材22のボルト孔22a,22aおよびベアリング21のボルト孔21a,21aは、ボルト18,18が隙間なく貫通する丸孔である。
 本実施の形態によれば、ボルト18,18を雌ねじ部12d,12dに螺合することで、押圧部材22、ベアリング21および楔部材19をボルト締め込み方向に移動させると、楔部材19の傾斜した当接面19fと、バッテリケース12の第2側壁12bの傾斜した当接面12hとが当接することで、楔部材19が長孔状のボルト孔19a,19aの範囲で図中左側に位動し、バッテリケース12の第1側壁12aに設けたスペーサ16との間にセル積層体15,15を緊圧することで、角形セル14…の膨張が抑制される。
 当接面19f,12hどうしの当接によって楔部材19が図中左側に移動すると、ボルト18,18に移動不能に拘束された押圧部材22に対して楔部材19が相対変位するが、楔部材19および押圧部材22間にベアリング21が挟まれているため、楔部材19の積層方向の移動が摩擦力によって妨げられることがない。
 さらに楔部材19のセル積層体支持面19eがセル積層体15,15から受ける図中右向きの反力が、楔部材19の当接面19fがバッテリケース12の第2側壁12bの当接面12hから受ける図中左向きの反力で相殺されるので、楔部材19の傾きが防止される。
 以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
 例えば、実施の形態ではバッテリケース12の内部にセル積層体15を2列に配置しているが、それを1列あるいは3列以上に配置しても良い。
 また実施の形態では押圧部材22および楔部材19間にベアリング21を配置しているが、ベアリング21を配置する代りにグリスのような潤滑材を塗布しても良い。

Claims (7)

  1.  複数の角形セル(14)を積層したセル積層体(15)をバッテリケース(12)の内部に収納したバッテリパックであって、
     前記セル積層体(15)の積層方向一端側に配置されるエンドプレート(20)と、前記エンドプレート(20)の前記セル積層体(15)とは反対側に配置される楔部材(19)と、前記積層方向に直交するボルト締め込み方向に配置されて前記楔部材(19)を前記バッテリケース(12)の底壁(12c)に向けて付勢するボルト(18)とを備え、前記楔部材(19)および前記エンドプレート(20)が相互に当接する第1当接面(19b,20a)は、前記ボルト締め込み方向に向かって前記ボルト(18)側に傾斜する傾斜面で構成されることを特徴とするバッテリパック。
  2.  前記バッテリケース(12)は金属ダイキャスト製であり、前記ボルト(18)が螺合する雌ねじ部(12d)が前記バッテリケース(12)に直接形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のバッテリパック。
  3.  前記楔部材(19)の前記エンドプレート(20)とは反対側において、前記楔部材(19)および前記バッテリケース(12)の側壁(12b)は第2当接面(19c,12e)で相互に当接し、前記第2当接面(19c,12e)は前記第1当接面(19b,20a)に対して同一角度で逆方向に傾斜することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のバッテリパック。
  4.  前記バッテリケース(12)の前記積層方向両側の側壁(12a,12b)は、前記バッテリケース(12)の他の部分よりも板厚が大きいことを特徴とする、請求項3に記載のバッテリパック。
  5.  前記楔部材(19)は前記積層方向両側にそれぞれ前記第1当接面(19b)を備えるとともに、一対の前記セル積層体(15)および一対の前記エンドプレート(20)が前記楔部材(19)の前記積層方向両側に対称に配置されることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のバッテリパック。
  6.  複数の角形セル(14)を積層したセル積層体(15)をバッテリケース(12)の内部に収納したバッテリパックであって、
     前記セル積層体(15)の積層方向一端部と前記バッテリケース(12)の側壁(12b)との間に配置される楔部材(19)と、前記積層方向に直交するボルト締め込み方向に配置されて前記楔部材(19)を前記バッテリケース(12)の底壁(12c)に向けて付勢するボルト(18)と、前記ボルト(18)の頭部(18a)と前記楔部材(19)との間に挟まれ、前記楔部材(19)に対して前記積層方向に摺動可能な押圧部材(22)とを備え、前記楔部材(19)および前記側壁(12b)が相互に当接する当接面(19f,12h)は、前記ボルト締め込み方向に向かって前記ボルト(18)側に傾斜する傾斜面で構成されることを特徴とするバッテリパック。
  7.  前記押圧部材(22)と前記楔部材(19)との間にベアリング(21)が配置されることを特徴とする、請求項6に記載のバッテリパック。
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