JP6020575B2

JP6020575B2 - 組電池

Info

Publication number: JP6020575B2
Application number: JP2014536676A
Authority: JP
Inventors: 圭介佐藤; 竜一雨谷; 健太郎八田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2033-08-09
Also published as: JPWO2014045757A1; CN104521026A; WO2014045757A1; US20150221907A1; CN104521026B; EP2899772B1; KR101788944B1; EP2899772A1; US9478775B2; KR20150038304A; EP2899772A4

Description

本発明は、複数の電池モジュールを備えた組電池に関するものである。
本出願は、２０１２年９月１９日に出願された日本国特許出願の特願２０１２―２０５７３８に基づく優先権を主張するものであり、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、上記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。

薄形電池用の組電池用スペーサーの枠体に設けられた孔に、通しボルトを通すことによって小組電池を一体化した組電池が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−２７２２３４公報

上記の組電池では、小組電池の積層数が増加した場合に、小組電池同士の位置が少しでもずれていると、通しボルトが孔に通り難くなり組電池の組立作業性が低下する場合があるという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、組立作業性が向上した組電池を提供することである。

本発明は、電池モジュールの積層方向に沿って当該電気モジュールの筐体に形成された貫通孔に、圧入されることにより当該貫通孔の開口部に保持され、先端に向かうに従って内径が漸次的に小さくなる第１のテーパ部と、第１のテーパ部の後端に形成され、当該後端の内径と同じ一定の内径を有する筒部と、当該筒状部材を径方向に弾性変形可能とするスリットとを有する筒状部材を備えることによって上記課題を解決する。

本発明によれば、電池モジュールの貫通孔にボルトを挿通する際に、第１のテーパ部によってボルトの挿通位置が貫通孔の中心付近に修正されるので、組電池の組立作業性を向上させることができる。

図１は、本発明の実施形態における組電池を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態における組電池を示す部分分解斜視図である。図３は、本発明の実施形態における電池モジュールに組み込まれている単電池を示す斜視図である。図４は、本発明の実施形態における挿通補助部材を示す斜視図である。図５は、図２のV−V線に沿う断面図である。図６は、図５におけるVI部の拡大図である。図７は、図６におけるVII部の拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本実施形態における組電池１を示す斜視図であり、図２は本実施形態における組電池１を示す部分分解斜視図であり、図３は本実施形態における電池モジュール２に組み込まれている単電池２１を示す斜視図である。

本実施形態における組電池１は、図１に示すように、積層された複数の電池モジュール２と、それら複数の電池モジュール２を連結して固定するための通しボルト４と、を備えている。

電池モジュール２は、図２及び図３に示すように、例えば相互に積層された単電池２１と、単電池２１の間に介装されたスペーサ２６と、これら単電池２１及びスペーサ２６を収容するケース２７と、を備えている。

単電池２１は、例えば、リチウムイオン２次電池等のラミネート電池であり、図３に示すように、扁平形状を有している。この単電池２１は、セパレータを介して正極板と負極板を交互に積層してなる積層体（不図示）と、当該積層体を電解液と共に封止するラミネートフィルム２１１と、を有しており、正極板に接続された正極タブ２２が導出していると共に、負極板に接続された負極タブ２３がラミネートフィルム２１１の反対側の端部から導出している。なお、単電池２１は、ニッケル水素電池、鉛電池等で構成してもよい。

本実施形態では、図３に示すように、隣り合う単電池２１の正極タブ２２と負極タブ２３の向きを交互に反転させて単電池２１を積層した後、当該正極タブ２２と負極タブ２３を直接接合することで各単電池２１を直列に接続している。そして、このように電気的に接続された複数の単電池２１の一端には正極側出力端子２４が電気的に接続され、その他端には負極側出力端子２５が電気的に接続されている。なお、単電池２１の電気的な接続関係は、特にこれに限定されない。

因みに、図３では、隣接する２つの単電池２１のみを示しているが、実際は８個の単電池２１が積層された状態でケース２７内に収容されている。なお、ケース２７内に積層される単電池２１の数は特に限定されない。例えば、１個の単電池２１をケース２７に収めてもよい。

ケース２７は、図２に示すように、箱形状を有するロアケース２７１及びアッパーケース２７２から構成され、これらロアケース２７１及びアッパーケース２７２は、例えばアルミ板から形成されている。

単電池２１は、図３に示すように、隣接する単電池２１同士の絶縁性を保つためのスペーサ２６が介装された状態でロアケース２７１に入れられ、アッパーケース２７２をロアケース２７１にかぶせることにより、単電池２１等はケース２７内に収容されている。

本実施形態では、図２に示すように、ケース２７の四隅に貫通孔２８がそれぞれ形成されている。この貫通孔２８は、後述する通しボルト４の軸部４１が挿入可能な大きさを有しており、それぞれの貫通孔２８におけるロアケース２７１側及びアッパーケース２７２側の開口部２９（図６参照）には、挿通補助部材３がそれぞれ取り付けられている。なお、ケース２７に形成される貫通孔２８の数は特に限定されない。

図４は本実施形態における挿通補助部材３を示す斜視図であり、図５は図２のV−V線に沿った断面図であり、図６は図５のVI部の拡大図であり、図７は図６のVII部の拡大図である。

挿通補助部材３は、図４に示すように、挿入部３１及び係止部３２を有しており、例えば鉄やステンレス等の鋼材、或いは、耐熱性プラスチック樹脂等から形成される。

挿入部３１は、筒部３１１と、テーパ部３１２と、を有している。筒部３１１は、電池モジュール２の貫通孔２８の開口部２９に取り付けられる前の状態において、貫通孔２８の径よりも僅かに大きな外径の円筒形状を有している。一方、テーパ部３１２は、先端に向かって徐々に内径が小さくなっており、筒部３１１の図４中の下端につながっている。

係止部３２は、挿入部３１と同軸状に設けられ、挿入部３１における図４中の上端部から径方向外側に向かって広がるように形成されており、図４に示すように、扁平ドーナツ状を有している。

挿通補助部材３は、挿入部３１のテーパ部３１２を貫通孔２８の開口部２９内に挿入した後に当該貫通孔２８内に圧入することにより、貫通孔２８の開口部２９に取り付けられている。この際に係止部３２が、図６に示すように、当該貫通孔２８における開口部２９の周縁に係止し、挿通補助部材３は当該開口部２９に保持される。

本実施形態における挿通補助部材３の側面の一部には、図４に示すように、当該挿通補助部材３の軸心方向に対して実質的に平行なスリット３３が形成されており、これにより挿通補助部材３は径方向に弾性変形可能となっている。なお、スリット３３の形状は特に上記に限定されない。また、径方向に挿通補助部材３を弾性変形可能にする方法は特に限定されない。

なお、本実施形態では、１枚の鋼材をプレス加工することによって挿入部３１と係止部３２とを一体的に形成しているが、特にこれに限定されない。例えば、挿入部３１と係止部３２とをそれぞれ独立した部材で形成した後、それらを接合することにより挿通補助部材３を形成してもよい。

なお、本実施形態において挿通補助部材３は、図５に示すように、貫通孔２８における図中の上下両方の開口部２９に取り付けているが、特にこれに限定されず、貫通孔２８の上下何れか一方の開口部２９のみに挿通補助部材３を取り付けてもよい。

また、本実施形態における挿通補助部材３には、図７に示すように、係止部３２の内側に、係止部３２の上面３２１に向かうに従って内径が徐々に大きくなるテーパ部３２２を設けている。

電池モジュール２を連結する通しボルト４は、図２に示すように、頭部４０と、軸部４１と、を備えている。

軸部４１は、ナット５と螺合するネジ部４２、及び円筒部４３から構成されており、貫通孔２８の開口部２９に取り付けられた挿通補助部材３の筒部３１１に挿通可能な直径を有している。また、軸部４１の長さは、組電池１が有する複数の電池モジュール２の積層方向の長さよりも若干長くなっている。

この通しボルト４は、図２に示すように、各電池モジュール２のケース２７に形成された４つの貫通孔２８にそれぞれ挿通された後、ナット５で締結することによって、当該複数の電池モジュール２を連結し、固定する。なお、図２では、３つの電池モジュール２のみを示し、積層された他の電池モジュール２は省略している。また、図２では、電池モジュール２のケース２７に形成された４つの貫通孔２８にそれぞれ挿通される通しボルト４のうちの１つのみを示しており、他の３つの通しボルト４は省略している。

本実施形態において通しボルト４のネジ部４２は、図６に示すように、貫通孔２８の開口部２９に取り付けられた挿通補助部材３のテーパ部３１２が有する内径の最小値Ｄ１よりも大きな直径Ｄ２を有している（Ｄ２＞Ｄ１）。なお、ネジ部４２を円筒部４３よりも小さくして円筒部４３が直径Ｄ２を有していてもよいし、或いは、ネジ部４２及び円筒部４３の両方が直径Ｄ２を有していてもよい。

次に、本実施形態の作用について説明する。

本実施形態における組電池１では、図１及び図２に示すように、積層された複数の電池モジュール２のケース２７にそれぞれ設けられた貫通孔２８に通しボルト４を挿通し、その後ナット５で締結することによって、当該複数の電池モジュール２を連結して固定している。

組電池１を組立てる際は、図２に示すように、それぞれの電池モジュール２が有する貫通孔２８同士が重なるよう複数の電池モジュール２のおおよその位置決めを行い、その後、各電池モジュール２の貫通孔２８に通しボルト４を順次挿通する。

本実施形態では、図６に示すように、各貫通孔２８の開口部２９に挿通補助部材３を取り付けており、この挿通補助部材３の挿入部３１における下端部の周囲には、当該端部に向かって徐々に内径が小さくなるテーパ部３１２を設けている。このため、通しボルト４を挿通する際に当該通しボルト４が貫通孔２８に押し込まれると、通しボルト４がテーパ部３１２の傾斜を介して挿通補助部材３を径方向に押圧し、当該通しボルト４が貫通孔２８の中心付近に位置するよう電池モジュール２の位置が修正される。

これにより、通しボルト４の挿通時に複数の電池モジュール２間でそれぞれ僅かな位置ずれが生じていたとしても、当該複数の電池モジュール２の貫通孔２８に通しボルト４を容易に挿通することができ、組電池１の組立作業性の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、図５に示すように、貫通孔２８における図中の上側及び下側の両方の開口部２９に挿通補助部材３を取り付けている。このため、貫通孔２８の上下何れの開口部２９から通しボルト４を挿通する場合においても、組電池１の組立作業性の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態における挿通補助部材３の側面には、図４に示すように、スリット３３を形成しており、挿通補助部材３が径方向に弾性変形可能となっている。このため、挿通補助部材３を貫通孔２８の開口部２９に圧入して取り付けた際、当該挿通補助部材３を当該開口部２９に安定保持することができる。

また、スリット３３を形成して挿通補助部材３が径方向に弾性変形可能であることにより、テーパ部３１２の形状に沿って通しボルト４が挿入される際の当該通しボルト４と当該テーパ部３１２との間の遊びを減少させることができる。このため、通しボルト４の挿通時における電池モジュール２の位置合わせ精度が向上し、組電池１の組立作業性の更なる向上を図ることができる。

また、本実施形態における通しボルト４のネジ部４２は、図６に示すように、貫通孔２８の開口部２９に取り付けられた挿通補助部材３のテーパ部３１２が有する内径の最小値Ｄ１よりも大きな直径Ｄ２を有している（Ｄ２＞Ｄ１）。これにより、テーパ部３１２の形状に沿って通しボルト４を挿入させる際の当該通しボルト４と当該テーパ部３１２との間の遊びがさらに減少し、通しボルト４の挿通時における電池モジュール２の位置合わせ精度がさらに向上するため、組電池１の組立作業性をより向上させることができる。

また、本実施形態における挿通補助部材３には、図７に示すように、係止部３２の内側に、係止部３２の上面３２１に向かうに従って内径が徐々に大きくなるテーパ部３２２を設けている。このため、貫通孔２８の開口部２９から多少ずれて通しボルト４が挿入されようとした場合においても、テーパ部３２２の形状に沿って当該ボルト４は貫通孔２８に挿入されるため、通しボルト４の挿入作業における作業性が向上する。

さらに、通しボルト４の挿通時に電池モジュール２間で位置ずれが生じていた場合においても、通しボルト４が貫通孔２８に押し込まれる際に当該通しボルト４がテーパ部３２２の傾斜を介して挿通補助部材３を径方向に押圧するため、当該通しボルト４が貫通孔２８の中心付近に位置するよう電池モジュール２の位置が修正される。これにより、通しボルト４を貫通孔２８に挿通する際に許容される電池モジュール２の位置ずれ幅は拡大し、複数の電池モジュール２の貫通孔２８に通しボルト４をさらに容易に挿通することができるため、組電池１の組立作業性をより一層向上させることができる。

本実施形態におけるケース２７が本発明における筐体の一例に相当し、本実施形態における挿通補助部材３が本発明における筒状部材の一例に相当し、本実施形態における挿通補助部材３の挿入部３１の下端部が本発明における筒状部材の先端の一例に相当し、本実施形態におけるテーパ部３１２が本発明における第１のテーパ部の一例に相当し、本実施形態における通しボルト４のネジ部４２の直径Ｄ２が本発明におけるボルトの軸部の外径の最大値の一例に相当し、本実施形態におけるテーパ部３１２が有する内径の最小値Ｄ１が本発明の第１のテーパ部の内径の最小値の一例に相当し、本実施形態における挿通補助部材３の係止部３２の上面３２１が本発明の筒状部材の後端の一例に相当し、本実施形態におけるテーパ部３２２が本発明における第２のテーパ部の一例に相当する。

なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１・・・組電池
２・・・電池モジュール
２１・・・単電池
２７・・・ケース
２８・・・貫通孔
３・・・挿通補助部材
３１１・・・テーパ部
３２２・・・テーパ部
４・・・通しボルト

Claims

単電池を収容した筐体をそれぞれ備え、相互に積層された複数の電池モジュールと、
前記電池モジュールの積層方向に沿って前記筐体に形成された貫通孔に挿通され、前記電池モジュール同士を連結するボルトと、
前記貫通孔に圧入されることにより当該貫通孔の開口部に保持された筒状部材と、を備え、
前記筒状部材は、
前記筒状部材の先端に向かうに従って内径が漸次的に小さくなる第１のテーパ部と、
前記第１のテーパ部の後端に形成され、当該後端の内径と同じ一定の内径を有する筒部と、
前記筒状部材を径方向に弾性変形可能とするスリットと、を有する組電池。
請求項１に記載の組電池であって、
前記筒状部材は、前記貫通孔の両方の開口部にそれぞれ独立して挿入されている組電池。
請求項１又は２に記載の組電池であって、
前記ボルトの軸部の外径の最大値は、前記第１のテーパ部の内径の最小値よりも大きい組電池。
請求項１〜３の何れか一項に記載の組電池であって、
前記筒状部材は、前記筒状部材の後端に向かうに従って内径が大きくなる第２のテーパ部を有する組電池。