JP3565271B2 - 組電池及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組電池のガス抜け構造、及び耐振構造に関するもので、組電池を構成する素電池が仮にガス発生をした場合に、発生したガスを組電池の外部に放出する構造、且つ組電池の固有振動数を高周波側に移動させた耐振構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の組電池におけるガス発生時の対策については、実際にガス発生した場合を想定した構造に組電池の支持体に安全弁を付ける構造（特開２００１−１１０３７７、特開２０００−１４９９０１、特開平１０−２６１４４０）があった。また、ガス発生を未然に防ぐために内部セルの温度をモニターし、制御回路を設置する構造（特開２００１−１９６１０２、特開平１１−４０２０４）があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の温度制御回路の場合の安全弁の構造では、素電池単体には使用出来るが、組電池にした場合は複数の素電池が収納されているため、素電池からガスが発生した場合に、内部圧力の規定が困難であり、独立した素電池の周りの組電池支持体に使用するには、適した構造とは言えなかった。また、組電池を車両等に搭載する場合、外部からの加振対策を同時に図る必要があるが、従来技術においては、ガス抜け対策を図っていたとしても、加振対策が十分には行われていなかった。
【０００４】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、組電池内に設置された複数の素電池においてガスが発生したとしても、ガスを組電池の外部に放出するガス抜け構造を提供すると共に、外部からの加振対策を図ることでガス抜け構造と防振構造の両立を図った組電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の組電池では、少なくとも２以上の、電極の積層方向の厚さがその他の部位よりも薄いラミネート電池を支持体内側に設置した組電池であって、前記支持体の共振する面であって、共振の腹位置を含む領域に、少なくとも１以上の支持体内部に通じる開口部を設けた。
【０００６】
また、本発明の組電池の製造方法では、開口部を有する支持体内に少なくとも１つ以上の素電池を設置し、前記開口部に凸形状の治具を取り付けることで支持体を封止し、その後、支持体と素電池の間の空間を樹脂群によって満たすこととした。
【０００７】
【発明の作用】
本願発明にあっては、支持体の共振の腹位置を含む領域に開口部を設けたことで、外部から加振されたときに共振したとしても、共振点を高周波側にシフトすることができ、更にラミネート電池内部でガスが発生し、ガスがラミネート電池外部に放出したとしても、組電池の外側にガスを放出するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態）
実施の形態における組電池は、二次電池単電池を複数直列に接続した電池列を並列に接続することによって大出力及び大容量を実現しており、特に大容量、大出力が要求され、かつ充放電を繰り返すＨＥＶ，ＦＣＶ用組電池、自動車用１２Ｖ，４２Ｖバッテリーとして好適に使用できる。
【０００９】
以下、本発明における組電池の実施形態について実施例をもとに説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００１０】
（実施例）
図１は素電池４を２並列に接続した素電池群を８直列に接続した組電池を示す。１は外部ケース、２は正極端子、３は負極端子、４は素電池、５は素電池群を接続するバスバー、６は外部ケース１の上面１ａ，側面１ｂ及びそれぞれの面に対向する面に複数設けられた開口部、７はタブ４ｂと端子を接続するリード線、８は樹脂群である。尚、この組電池はｍ直列とｎ並列との組み合わせ（ｍ≧１、ｎ≧２）の構成でも可能である。
【００１１】
図２は素電池４の上面図及び側面図である。図２（ａ）の素電池４は、電池本体４ａと、電池本体４ａの両端に設けられた電極となるタブ４ｂから構成されている。また、本実施例では図２（ａ）のタイプを用いたが、図２（ｂ）に示すような素電池２０であって、電池本体２０ａの一方の端部にのみ電極となるタブ２０ｂが設けられたタイプを用いてもよい。
【００１２】
外部ケース１の上面１ａ，側面１ｂ及びそれぞれの面に対向する面には複数の開口部６が設けられている。これは、素電池４から発生する可能性のあるガスを有効に外部に逃がすとともに、外部ケース１を貫通した開口部６を設けることで、外部ケース１の固有振動数を変化させるものである。以下これらの点について詳述する。
【００１３】
（固有振動数の高周波側シフト作用）
図３は外部ケース１の上面１ａに開口部無しのときの共振時の腹位置と、開口部６を１つ設けた場合の共振時の腹位置を表す図である。開口部無しの場合（構造Ａとする）、設置面の共振の腹位置というのは、特に外部ケース１の振り幅が大きいところである。そのため、上面１ａを開口し、振幅の腹にしないことで防振効果を向上させるものである。すなわち、通常の開口部の無い外部ケース１では図３（ａ）のように１／２波長がＬ０となる１次共振が起き、中央部に１次共振の腹が形成される。このとき１次共振の腹位置に開口部６を設定する（構造Ｂとする）と、開口部６が節部となるため、１／２波長がＬ１となる１次共振が開口部の両側で発生する。ここで共振の周波数はＬ１＜Ｌ０のため、高周波側に移行することで、低周波数の振動に関しては問題がない。
【００１４】
図４は開口無しの場合における２次固有振動数の共振の腹位置に開口部６を設定した場合（構造Ｃとする）である。この場合、開口部６を２カ所設定することにより、支持体の上面１ａが３分割され、それぞれが共振するため開口部６と開口部６の間であるＬ１と、開口部６と上面１ａの端部との間であるＬ２に相当する１次共振が発生することになる。この場合、Ｌ１とＬ２に起因する共振の波長の長さが異なるため、新たな共振周波数が２つ出現するが、何れも開口部無しに対し、その共振周波数は高周波側に移行するため、低周波数の振動に関しては問題がない。
【００１５】
図５は図４に示す２つの開口部６を設けた外部ケース１を例にして、固有振動数測定を行った固有振動スペクトル図である。細い線が開口部無しの外部ケース１の固有振動スペクトルであるが、２つの開口部６を有する外部ケース１は、低周波側に最初に出現するＬ０（１次）のピークがＬ１（１次）のピーク位置まで移行し、実際の使用環境であり得る周波数範囲を越えるため、通常の組電池の使用環境では共振が起きなくなり、通常の使用範囲における防振効果を高めることができる。また、２つの開口部６を設けた外部ケース１ではＬ１（１次）に続き、Ｌ２（１次）の共振ピークが出現することになるが、これも実際の使用域から離れた周波数にあるので、振動に関しては問題がない。
【００１６】
同様に図６は、開口部無しの場合における４次の共振の腹位置に開口部６を設定した場合（構造Ｄとする）である。この場合、開口部６を４カ所設定することにより、支持体の上面１ａが５分割され、それぞれが共振するためＬ１，Ｌ２に相当する１次共振が発生することになる。この場合、Ｌ１とＬ２に起因する共振の波長の長さが異なるため、新たな共振周波数は２つ出現するが、何れも開口部無しに対し、その共振周波数は高周波側に移行するため、低周波数の振動に関しては問題がない。
【００１７】
同様に、図７は、開口部無しの場合における２次の共振の腹位置に２つの開口部を設定し、更に２つの開口部の間に開口部を設定した図（構造Ｅとする）である。まず開口部６ａを２カ所設定した場合に、開口部６ａに挟まれた部位に起因する固有振動数がその長さに起因し、まだ低周波に出現する場合がある。このとき、その低周波の共振を高周波側に移行させるため、新たに開口部６ｂを設定したものである。この結果、開口部６ａ，６ｂによって共振周波数は高周波側に移行するため、低周波数の振動に関しては問題がない。
【００１８】
このように、組電池の固有振動数を高周波側にシフトさせることで、実際の実用領域で素電池の支持体である外部ケース１が共振点に達しないようにすることで、組電池の防振効果を高めることができる。特に振動に対する問題が大きい車両用の組電池の場合、開口部の無い状態で外部ケース１を製造すると、１次の固有振動数が最大長さの面（縦と横の比率が大きい面）で形成されるため、車両上で実際に実現される５０〜２００Ｈｚの振動が組電池に入力される場合、どうしても外部ケース１の共振点が含まれてしまう。このため、この共振点で内部の素電池４のタブ４ｂが切れたり、過大な振動により素電池４の被覆が破れたりする可能性が高くなる。そこで、開口部を組電池の支持体である外部ケース１に設定することにより、ケースの最大長さがその開口部６により分割されるため、１次の固有振動数が高周波側にシフトすることになる。このため実際に車両上で起きうる前記周波数域においては共振に達しないため、内部の素電池に過大な振動が入力されず、従って防振構造として有効に作用することになるからである。これらの例以外にも同様の考え方で開口部を複数設けることが可能であることは言うまでもない。
【００１９】
（開口部設定位置及び形状）
開口部の設定位置は、開口部の内部に、開口部を有しない当該設定面の共振の腹位置が、開口部の中心点である様に設定することが望ましい。これは共振の最も振幅の大きい場所に開口部の中心を位置させることで、最も効果的に共振周波数の移行が可能となるからである。また中心は略中心でも発明の目的を達せられる。これは、多少開口部の設定位置がずれてもその効果の程度の違いはあるにしても、共振周波数の移行が可能であるからである。実際には、他の組電池要件により、多少の開口部の位置ずれが生じることがあるが、発明の効果は確保できる。
【００２０】
尚、設定位置は、好ましくは開口部形状の重心点に設定するのが特に望ましいが特に限定は行わない。また、開口部の形状は略四角形であることが共振位置をずらすのに最も効果的であるが特に限定は行わない。略円形、楕円形、三角形、その他の多角形でも開口部を設定することで共振周波数をずらすことが可能となるため、その効果程度の大小はあるが発明の目的は達せられるからである。
【００２１】
（樹脂による作用）
図８は外部ケース１の素電池以外の空間に樹脂群８を充填した実施例の側面図である。このように、支持体である外部ケース１内の素電池以外の空間に少なくとも１以上の樹脂群が存在することが望ましい。これは、支持体である外部ケース１の共振ピークにダンピング効果を付与し、その共振振幅を小さくすることが可能となるからである。この効果により、開口部によって移行した新たな共振ピークの振幅を減少させることができ、更には全体の振幅レベルも低減することが可能となるからである。
【００２２】
また、図８（ｂ）に示すように、開口部６の裏面の樹脂群８を素電池の方向に削り、空隙８ａを設定することも望ましい。これは、素電池のガスが発生する部位に空隙を設定することにより、図８（ａ）に示すように空隙がなく、ガスの発生箇所から開口部までの距離が長い場合に比べ、ガスの放出が効率的に行われるからである。
【００２３】
充填される樹脂群の構成する樹脂はエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ナイロン系樹脂、オレフィン系樹脂から成る群より、単独、若しくは複合で選ばれることが望ましい。組電池内に挿入する樹脂群は、素電池への振動の伝達を低減することはもちろんのこと、素電池を外部の環境から守る目的も有する。例えば防水性、防湿性、冷熱サイクル性、耐熱安定性、絶縁性、難燃性等の性能を有することが必要である。これらの性能を満たすためには、数ある樹脂群の中では、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ナイロン系樹脂、オレフィン系樹脂が望ましいからである。また、特にウレタン系樹脂は前記性能が優れているため樹脂として用いることが望ましい。
【００２４】
また、これら以外のシリコンゴム、オレフィン系エラストマー等の樹脂でも本発明の目的は達成することが可能であり、前述した諸性能を満足するものであれば、樹脂群として使用することができ、前記樹脂群に縛られない。
【００２５】
また、これらの樹脂を複合で複数用いることも有効である。支持体の種種の部位にその部位に適した樹脂を配置することにより効果的な防振を行うことが可能であるからである。
【００２６】
（素電池の条件）
素電池としては、電極の積層方向の厚さがその他の部位よりも厚みが薄いラミネート電池であることが望ましい。厚さは１〜１０ｍｍの薄型ラミネート電池であることが望ましいが特に限定は行わない。組電池は小単位の素電池を効率よく集合させて、大容量、高電圧の電池とする手段であり、本発明の組電池ケースの共振点をずらすためには、外部が樹脂より構成されているラミネート型電池であることが望ましいからである。これは缶の電池に比べ外壁がナイロン等の高分子フィルムであるため、素電池の動的バネ定数が低く、振動低減に効率が高いからである。
【００２７】
また樹脂群を用いる場合でも同じ樹脂の環境になるため、素材的になじみ易く、振動劣化により素電池と樹脂の界面において剥離が起き難いからである。また、放熱性の観点から所定以上の厚さでは素電池の内部に熱がこもり易く、また薄すぎても電池容量が確保しにくくなってしまうため要求に応じて適切な厚さのラミネート電池を選択することが望ましい。
【００２８】
これらの点を勘案すると本発明の素電池は１〜１０ｍｍの薄型ラミネート電池がふさわしく、振動低減効果のみならず、放熱性等の性能も高くなり、種種の劣化も低減されるという効果を有する。
【００２９】
（ガス放出作用に関する開口部設置位置）
開口部６は、内部の素電池４の厚さ方向により構成される少なくとも１以上の面（例えば上面１ａ，側面１ｂ及びそれぞれの面に対抗する面）に位置することが望ましい。素電池のガス発生のための安全弁（図示しない）やラミネート電池の場合のラミネートシール部は、ほぼ素電池の厚さ方向に位置しており（図２の側面図方向）、この厚さ方向に噴出したガスが逃げることになる。従って、素電池から発生したガスを効率良く組電池の外に放出させるためには、開口部６の設置位置を内部の素電池の厚さ方向により構成される４面の内の少なくとも１以上に設定することが望ましいといえる。
【００３０】
このとき素電池の安全弁の位置がそろった１方向の場合、または図２に示すようにラミネート電池のタブ溶着部４ｃ，２０ｃが図２（ｂ）に示すように１方向の場合は、ガスの噴出する方向は１方向であるため、開口部を有する面は１面でも良い。ただし、図２（ａ）に示すように１方向と限らない非定常の場合は、何処からガス発生するか不明な点が多いため、少なくとも１面以上の複数面に開口部を設定することが望ましい。
【００３１】
支持体である外部ケース１に設定する開口部を、素電池の安全弁、若しくはタブ溶着部４ｃ，２０ｃから、噴出方向に向かって最も近い面であって、距離も最短である垂直の足位置に設定することが望ましい。素電池から発生したガスを効率よく組電池の外部ケース１の外部に放出させるためには、その放出ガスの伝達距離が短い方が望ましいからである。伝達距離が長いと、ガスが組電池内の異なる部位に流れたり、ケース内に充満する確率が高くなるからである。従って、開口部は素電池のガスが発生する部位である安全弁、若しくはラミネートセルのタブ溶着部から最も近い面であって、距離も最短である垂直の足位置であることが望ましいことになる。ここで、その他の要件により最適な位置に開口部を有することが困難である場合には、最適位置に出来る限り近い位置に設定すればよく、この位置でも発明の目的は達成される。
【００３２】
（本発明の組電池の車両への適用）
本発明を車両に使用する場合に、車両に発生する振動周波数の周波数範囲内から組電池の共振周波数をはずすことが可能となる。他自由度のマスバネ系では共振周波数を無くすことは不可能であるが車両上で発生しうる周波数範囲内から組電池の共振周波数を移行することが可能となるからである。これにより車両上で使用する限り、組電池は共振周波数に達しないという効果を有する。
【００３３】
具体的には、車両内に発生する１５０Ｈｚ以下の低周波数であるこもり音の周波数が乗員に不快感を与える音の原因になるため、この周波数域の共振をずらす必要がある。また、この周波数域の音は吸音材等で吸収することが困難であるため、特に問題となることが多い。従ってこの領域の音源をそれ以上の周波数、特に２００Ｈｚ以上の領域にシフトさせることで不快な領域の音を根源から対策できるようになる。また、高周波数の領域になればなるほど、吸音材の効果が高くなるため、本発明の効果が更に有効となる。
【００３４】
従って、本発明の組電池を車両用に適用することで、車両用の電池で特に重要とされる耐振性、耐熱性を十分に確保することができる。
【００３５】
（組電池の製造方法）
次に、本発明の組電池の製造方法について説明する。図９は図８（ｂ）に示す組電池の製造方法を表す図である。この製造方法では、樹脂群を充填する際、略液状の樹脂群が開口部６から漏れでてしまうので、開口部６を一時的に封止し、液状の樹脂群が漏れないように設定することが必要である。そこで、外部ケース１の側面には、側面１ｂの開口部６を封止する凸部９ａを備え、外部ケース１と着脱可能な第１封止治具９を設けている。また、外部ケース１の上面には、上面１ａの開口部６を封止すると共に、空気及び樹脂の出入り口である貫通孔１０ｂを有する凸部１０ａを備え、外部ケース１と着脱可能な第２封止治具１０を設けている。尚、開口部６の裏面に空隙８ａを設定するために、凸部９ａ，１０ａに空隙８ａの型を兼用させており、凸部９ａ，１０ａにおいては空隙８ａの型の設定が同時に可能となり、凸部１０ａにおいては空隙８ａの形成と樹脂の注入、空気抜きを一度に行うことが可能となり、製造効率を高めることができる。
【００３６】
そして、支持体である外部ケース１の開口部６に凸部９ａ，１０ａをはめ込み、第１及び第２封止治具９，１０を取り付けることで外部ケース１を封止した後に、上面１ａに対向する下面側の貫通孔１０ｂから樹脂を充填し、上面１ａ側の貫通孔１０ｂから空気抜きを行うことで、外部ケース１と素電池の間の空間を樹脂群によって満たす。
【００３７】
本実施例では重力に反して下部から樹脂群を注入し、ケース内部の空気を放出する方法を採用しているが、注入方法は、自然落下を利用し、上部から樹脂群を落下させ注入する方法や、空気の混入を防止するために、素電池内を減圧し樹脂群を注入する方法等があるが、どの方法も有効である。
【００３８】
この工程の後、樹脂群８が固化した後、第１及び第２封止治具９，１０を取り外すことにより、目的の組電池が製造される。また、本方法以外の方法で本発明の組電池製造することも可能であるが特に限定は行わない。
【００３９】
以下、上述の実施例に基づき、各実施例について詳述する。各実施例についてはそれぞれ、特性試験を実施しており、その試験例について説明する。
【００４０】
（試験例）
下記の実施例１〜６，比較例１及び従来例で得られた組電池について、以下の実験を実施した。
【００４１】
１． ハンマリング試験
上記の各実施例、及び比較例の方法によって得られた組電池の支持体の中央部に加速度ピックアップを設定し、インパルスハンマーによって支持体の一部をハンマリングしたときの加速度ピックアップの振動スペクトルを測定した。設定方法は、ＪＩＳ Ｂ ０９０８（振動及び衝撃ピックアップの校正方法・基本概念）に準拠した。測定スペクトルは、ＦＦＴ分析器により解析し、周波数と加速度の次元に変換し、共振スペクトルを得た。得られた共振スペクトルで最も低周波数に出現するものを１次共振周波数とした。
また、１次共振周波数が１５０Ｈｚ以下のものを音振性能的にはＮＧとし、それ以上の場合をＯＫとした。
【００４２】
２． 空気流れ試験
組電池内の素電池設置位置に空気放出器を設定し、電池ケースの外部に空気流量測定器を設定し、空気放出器からの流量とケース外部の空気流量の比率を測定した。このとき空気流量比率が５０％以上の場合を○とし、それ以下を×とした。
（実施例１）
金属製の支持体である外部ケースの上部１面に図３（ｂ）に示すように開口部を１つ設定（構造Ｂ）し、支持体を構成した。この支持体にアルミ缶の素電池を２並列−８直列で設置し、組電池を製造した。
この組電池をハンマリング試験により、支持体の固有振動スペクトルを測定したところ、共振の１次ピーク周波数は約２００Ｈｚにあった。また、素電池からケース外部への空気流れ試験を行い、通気を確認した。
【００４３】
（実施例２）
金属製の支持体の上部１面を図４に示すように開口部を２つ設定（構造Ｃ）し、支持体を構成した。その後、支持体の開口部を金属板で封止し、漏れが無いようにした。この支持体に図２（ａ）に示すラミネート外装の素電池を２並列−８直列で設置し、ウレタン系樹脂をケース内に流し込み常温で固化させ、組電池を製造した。
この組電池をハンマリング試験により、支持体の固有振動スペクトルを測定したところ、共振の１次ピーク周波数は約２２０Ｈｚにあった。また、素電池からケース外部への空気流れ試験を行い、通気を確認した。
【００４４】
（実施例３）
金属製の支持体の上部１面を図６に示すように開口部を４つ設定（構造Ｄ）して、支持体を構成し、図２（ｂ）に示すラミネート外装の素電池にした以外は、実施例２と全く同様にして組電池を製造した。
この組電池をハンマリング試験により、支持体の固有振動スペクトルを測定したところ、共振の１次ピーク周波数は約３５０Ｈｚにあった。また、素電池からケース外部への空気流れ試験を行い、通気を確認した。
【００４５】
（実施例４）
金属製の支持体の上部１面を図７に示すように開口部を３つ設定（構造Ｅ）し、支持体を構成した以外は、実施例２と全く同様にして組電池を製造した。
この組電池をハンマリング試験により、支持体の固有振動スペクトルを測定したところ、共振の１次ピーク周波数は約２５０Ｈｚにあった。また、素電池からケース外部への空気流れ試験を行い、通気を確認した。
【００４６】
（実施例５）
金属製の支持体に図１に示すように側面である４面に開口部を設定（構造Ｄを４面に設置）し、支持体を構成した以外は、実施例２と全く同様にして組電池を製造した。
この組電池をハンマリング試験により、支持体の固有振動スペクトルを測定したところ、共振の１次ピーク周波数は約２５０Ｈｚにあった。また、素電池からケース外部への空気流れ試験を行い、通気を確認した。
【００４７】
（実施例６）
金属製の支持体に図１０に示すように６面全面に開口部を設定（構造Ｄを６面に設置）し、支持体を構成した以外は、実施例２と全く同様にして組電池を製造した。
この組電池をハンマリング試験により、支持体の固有振動スペクトルを測定したところ、共振の１次ピーク周波数は約２５０Ｈｚにあった。また、素電池からケース外部への空気流れ試験を行い、通気を確認した。
【００４８】
（比較例１）
金属製の支持体の上部１面に開口部を１つ設け、この開口部の内側に設置面の共振の腹が来ないように設定した以外は、実施例２と全く同様にして組電池を製造した。
この組電池をハンマリング試験により、支持体の固有振動スペクトルを測定したところ、共振の１次ピーク周波数は約１１０Ｈｚにあった。また、素電池からケース外部への空気流れ試験を行ったが、通気量が大幅に減少した。
【００４９】
（従来例）
金属製の支持体に開口部を設定せず、支持体を構成した。この支持体にアルミ缶の素電池を２並列−８直列で設置し、組電池を製造した。
この組電池をハンマリング試験により、支持体の固有振動スペクトルを測定したところ、共振の１次ピーク周波数は約１００Ｈｚにあった。また、素電池からケース外部への空気流れ試験を行ったが、全く外部に通気しなかった。
これらの試験結果を表１に示す。
【表１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の組電池により、従来では困難であった組電池のガス抜け構造と防振構造を両立し、目標性能を達成させることが可能となった。また、この組電池は、電気自動車、ハイブリット自動車、燃料電池自動車の電源として、又は自動車用１２Ｖ，４２Ｖバッテリーとして用いることにより、信頼性の高い電気自動車、ハイブリット自動車、燃料電池自動車、一般自動車を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の組電池構造体を表す概略斜視図である。
【図２】実施の形態の組電池内に設置する素電池の上面図及び側面図である。
【図３】実施例における組電池の支持体の構造Ａ，Ｂを表す図である。
【図４】実施例における組電池の支持体の構造Ｃを表す図である。
【図５】実施例における組電池の支持体の構造Ａ，Ｃの共振周波数分布を表す図である。
【図６】実施例における組電池の支持体の構造Ｄを表す図である。
【図７】実施例における組電池の支持体の構造Ｅを表す図である。
【図８】実施例における組電池の上面図を表す図である。
【図９】実施例における組電池の製造方法を表す図である。
【図１０】実施例６における組電池を表す概略斜視図である。
【符号の説明】
１ 外部ケース
１ａ 上面
１ｂ 側面
４ 素電池
４ａ 電池本体
４ｂ タブ
４ｃ タブ溶着部
６ 開口部
６ａ，６ｂ 開口部
８ 樹脂群
８ａ 空隙
９ａ 凸部
９ 第１封止治具
１０ 第２封止治具
１０ａ 凸部
１０ｂ 貫通孔
２０ 素電池
２０ａ 電池本体
２０ｂ タブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、組電池のガス抜け構造、及び耐振構造に関するもので、組電池を構成する素電池が仮にガス発生をした場合に、発生したガスを組電池の外部に放出する構造、且つ組電池の固有振動数を高周波側に移動させた耐振構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の組電池におけるガス発生時の対策については、実際にガス発生した場合を想定した構造に組電池の支持体に安全弁を付ける構造（特開２００１−１１０３７７、特開２０００−１４９９０１、特開平１０−２６１４４０）があった。また、ガス発生を未然に防ぐために内部セルの温度をモニターし、制御回路を設置する構造（特開２００１−１９６１０２、特開平１１−４０２０４）があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の温度制御回路の場合の安全弁の構造では、素電池単体には使用出来るが、組電池にした場合は複数の素電池が収納されているため、素電池からガスが発生した場合に、内部圧力の規定が困難であり、独立した素電池の周りの組電池支持体に使用するには、適した構造とは言えなかった。また、組電池を車両等に搭載する場合、外部からの加振対策を同時に図る必要があるが、従来技術においては、ガス抜け対策を図っていたとしても、加振対策が十分には行われていなかった。
【０００４】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、組電池内に設置された複数の素電池においてガスが発生したとしても、ガスを組電池の外部に放出するガス抜け構造を提供すると共に、外部からの加振対策を図ることでガス抜け構造と防振構造の両立を図った組電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の組電池では、少なくとも２以上の、電極の積層方向の厚さがその他の部位よりも薄いラミネート電池を支持体内側に設置した組電池であって、前記支持体の共振する面であって、共振の腹位置を含む領域に、少なくとも１以上の支持体内部に通じる開口部を設けた。
【０００６】
また、本発明の組電池の製造方法では、開口部を有する支持体内に少なくとも１つ以上の素電池を設置し、前記開口部に凸形状の治具を取り付けることで支持体を封止し、その後、支持体と素電池の間の空間を樹脂群によって満たすこととした。
【０００７】
【発明の作用】
本願発明にあっては、支持体の共振の腹位置を含む領域に開口部を設けたことで、外部から加振されたときに共振したとしても、共振点を高周波側にシフトすることができ、更にラミネート電池内部でガスが発生し、ガスがラミネート電池外部に放出したとしても、組電池の外側にガスを放出するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態）
実施の形態における組電池は、二次電池単電池を複数直列に接続した電池列を並列に接続することによって大出力及び大容量を実現しており、特に大容量、大出力が要求され、かつ充放電を繰り返すＨＥＶ，ＦＣＶ用組電池、自動車用１２Ｖ，４２Ｖバッテリーとして好適に使用できる。
【０００９】
以下、本発明における組電池の実施形態について実施例をもとに説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００１０】
（実施例）
図１は素電池４を２並列に接続した素電池群を８直列に接続した組電池を示す。１は外部ケース、２は正極端子、３は負極端子、４は素電池、５は素電池群を接続するバスバー、６は外部ケース１の上面１ａ，側面１ｂ及びそれぞれの面に対向する面に複数設けられた開口部、７はタブ４ｂと端子を接続するリード線、８は樹脂群である。尚、この組電池はｍ直列とｎ並列との組み合わせ（ｍ≧１、ｎ≧２）の構成でも可能である。
【００１１】
図２は素電池４の上面図及び側面図である。図２（ａ）の素電池４は、電池本体４ａと、電池本体４ａの両端に設けられた電極となるタブ４ｂから構成されている。また、本実施例では図２（ａ）のタイプを用いたが、図２（ｂ）に示すような素電池２０であって、電池本体２０ａの一方の端部にのみ電極となるタブ２０ｂが設けられたタイプを用いてもよい。
【００１２】
外部ケース１の上面１ａ，側面１ｂ及びそれぞれの面に対向する面には複数の開口部６が設けられている。これは、素電池４から発生する可能性のあるガスを有効に外部に逃がすとともに、外部ケース１を貫通した開口部６を設けることで、外部ケース１の固有振動数を変化させるものである。以下これらの点について詳述する。
【００１３】
（固有振動数の高周波側シフト作用）
図３は外部ケース１の上面１ａに開口部無しのときの共振時の腹位置と、開口部６を１つ設けた場合の共振時の腹位置を表す図である。開口部無しの場合（構造Ａとする）、設置面の共振の腹位置というのは、特に外部ケース１の振り幅が大きいところである。そのため、上面１ａを開口し、振幅の腹にしないことで防振効果を向上させるものである。すなわち、通常の開口部の無い外部ケース１では図３（ａ）のように１／２波長がＬ０となる１次共振が起き、中央部に１次共振の腹が形成される。このとき１次共振の腹位置に開口部６を設定する（構造Ｂとする）と、開口部６が節部となるため、１／２波長がＬ１となる１次共振が開口部の両側で発生する。ここで共振の周波数はＬ１＜Ｌ０のため、高周波側に移行することで、低周波数の振動に関しては問題がない。
【００１４】
図４は開口無しの場合における２次固有振動数の共振の腹位置に開口部６を設定した場合（構造Ｃとする）である。この場合、開口部６を２カ所設定することにより、支持体の上面１ａが３分割され、それぞれが共振するため開口部６と開口部６の間であるＬ１と、開口部６と上面１ａの端部との間であるＬ２に相当する１次共振が発生することになる。この場合、Ｌ１とＬ２に起因する共振の波長の長さが異なるため、新たな共振周波数が２つ出現するが、何れも開口部無しに対し、その共振周波数は高周波側に移行するため、低周波数の振動に関しては問題がない。
【００１５】
図５は図４に示す２つの開口部６を設けた外部ケース１を例にして、固有振動数測定を行った固有振動スペクトル図である。細い線が開口部無しの外部ケース１の固有振動スペクトルであるが、２つの開口部６を有する外部ケース１は、低周波側に最初に出現するＬ０（１次）のピークがＬ１（１次）のピーク位置まで移行し、実際の使用環境であり得る周波数範囲を越えるため、通常の組電池の使用環境では共振が起きなくなり、通常の使用範囲における防振効果を高めることができる。また、２つの開口部６を設けた外部ケース１ではＬ１（１次）に続き、Ｌ２（１次）の共振ピークが出現することになるが、これも実際の使用域から離れた周波数にあるので、振動に関しては問題がない。
【００１６】
同様に図６は、開口部無しの場合における４次の共振の腹位置に開口部６を設定した場合（構造Ｄとする）である。この場合、開口部６を４カ所設定することにより、支持体の上面１ａが５分割され、それぞれが共振するためＬ１，Ｌ２に相当する１次共振が発生することになる。この場合、Ｌ１とＬ２に起因する共振の波長の長さが異なるため、新たな共振周波数は２つ出現するが、何れも開口部無しに対し、その共振周波数は高周波側に移行するため、低周波数の振動に関しては問題がない。
【００１７】
同様に、図７は、開口部無しの場合における２次の共振の腹位置に２つの開口部を設定し、更に２つの開口部の間に開口部を設定した図（構造Ｅとする）である。まず開口部６ａを２カ所設定した場合に、開口部６ａに挟まれた部位に起因する固有振動数がその長さに起因し、まだ低周波に出現する場合がある。このとき、その低周波の共振を高周波側に移行させるため、新たに開口部６ｂを設定したものである。この結果、開口部６ａ，６ｂによって共振周波数は高周波側に移行するため、低周波数の振動に関しては問題がない。
【００１８】
このように、組電池の固有振動数を高周波側にシフトさせることで、実際の実用領域で素電池の支持体である外部ケース１が共振点に達しないようにすることで、組電池の防振効果を高めることができる。特に振動に対する問題が大きい車両用の組電池の場合、開口部の無い状態で外部ケース１を製造すると、１次の固有振動数が最大長さの面（縦と横の比率が大きい面）で形成されるため、車両上で実際に実現される５０〜２００Ｈｚの振動が組電池に入力される場合、どうしても外部ケース１の共振点が含まれてしまう。このため、この共振点で内部の素電池４のタブ４ｂが切れたり、過大な振動により素電池４の被覆が破れたりする可能性が高くなる。そこで、開口部を組電池の支持体である外部ケース１に設定することにより、ケースの最大長さがその開口部６により分割されるため、１次の固有振動数が高周波側にシフトすることになる。このため実際に車両上で起きうる前記周波数域においては共振に達しないため、内部の素電池に過大な振動が入力されず、従って防振構造として有効に作用することになるからである。これらの例以外にも同様の考え方で開口部を複数設けることが可能であることは言うまでもない。
【００１９】
（開口部設定位置及び形状）
開口部の設定位置は、開口部の内部に、開口部を有しない当該設定面の共振の腹位置が、開口部の中心点である様に設定することが望ましい。これは共振の最も振幅の大きい場所に開口部の中心を位置させることで、最も効果的に共振周波数の移行が可能となるからである。また中心は略中心でも発明の目的を達せられる。これは、多少開口部の設定位置がずれてもその効果の程度の違いはあるにしても、共振周波数の移行が可能であるからである。実際には、他の組電池要件により、多少の開口部の位置ずれが生じることがあるが、発明の効果は確保できる。
【００２０】
尚、設定位置は、好ましくは開口部形状の重心点に設定するのが特に望ましいが特に限定は行わない。また、開口部の形状は略四角形であることが共振位置をずらすのに最も効果的であるが特に限定は行わない。略円形、楕円形、三角形、その他の多角形でも開口部を設定することで共振周波数をずらすことが可能となるため、その効果程度の大小はあるが発明の目的は達せられるからである。
【００２１】
（樹脂による作用）
図８は外部ケース１の素電池以外の空間に樹脂群８を充填した実施例の側面図である。このように、支持体である外部ケース１内の素電池以外の空間に少なくとも１以上の樹脂群が存在することが望ましい。これは、支持体である外部ケース１の共振ピークにダンピング効果を付与し、その共振振幅を小さくすることが可能となるからである。この効果により、開口部によって移行した新たな共振ピークの振幅を減少させることができ、更には全体の振幅レベルも低減することが可能となるからである。
【００２２】
また、図８（ｂ）に示すように、開口部６の裏面の樹脂群８を素電池の方向に削り、空隙８ａを設定することも望ましい。これは、素電池のガスが発生する部位に空隙を設定することにより、図８（ａ）に示すように空隙がなく、ガスの発生箇所から開口部までの距離が長い場合に比べ、ガスの放出が効率的に行われるからである。
【００２３】
充填される樹脂群の構成する樹脂はエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ナイロン系樹脂、オレフィン系樹脂から成る群より、単独、若しくは複合で選ばれることが望ましい。組電池内に挿入する樹脂群は、素電池への振動の伝達を低減することはもちろんのこと、素電池を外部の環境から守る目的も有する。例えば防水性、防湿性、冷熱サイクル性、耐熱安定性、絶縁性、難燃性等の性能を有することが必要である。これらの性能を満たすためには、数ある樹脂群の中では、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ナイロン系樹脂、オレフィン系樹脂が望ましいからである。また、特にウレタン系樹脂は前記性能が優れているため樹脂として用いることが望ましい。
【００２４】
また、これら以外のシリコンゴム、オレフィン系エラストマー等の樹脂でも本発明の目的は達成することが可能であり、前述した諸性能を満足するものであれば、樹脂群として使用することができ、前記樹脂群に縛られない。
【００２５】
また、これらの樹脂を複合で複数用いることも有効である。支持体の種種の部位にその部位に適した樹脂を配置することにより効果的な防振を行うことが可能であるからである。
【００２６】
（素電池の条件）
素電池としては、電極の積層方向の厚さがその他の部位よりも厚みが薄いラミネート電池であることが望ましい。厚さは１〜１０ｍｍの薄型ラミネート電池であることが望ましいが特に限定は行わない。組電池は小単位の素電池を効率よく集合させて、大容量、高電圧の電池とする手段であり、本発明の組電池ケースの共振点をずらすためには、外部が樹脂より構成されているラミネート型電池であることが望ましいからである。これは缶の電池に比べ外壁がナイロン等の高分子フィルムであるため、素電池の動的バネ定数が低く、振動低減に効率が高いからである。
【００２７】
また樹脂群を用いる場合でも同じ樹脂の環境になるため、素材的になじみ易く、振動劣化により素電池と樹脂の界面において剥離が起き難いからである。また、放熱性の観点から所定以上の厚さでは素電池の内部に熱がこもり易く、また薄すぎても電池容量が確保しにくくなってしまうため要求に応じて適切な厚さのラミネート電池を選択することが望ましい。
【００２８】
これらの点を勘案すると本発明の素電池は１〜１０ｍｍの薄型ラミネート電池がふさわしく、振動低減効果のみならず、放熱性等の性能も高くなり、種種の劣化も低減されるという効果を有する。
【００２９】
（ガス放出作用に関する開口部設置位置）
開口部６は、内部の素電池４の厚さ方向により構成される少なくとも１以上の面（例えば上面１ａ，側面１ｂ及びそれぞれの面に対抗する面）に位置することが望ましい。素電池のガス発生のための安全弁（図示しない）やラミネート電池の場合のラミネートシール部は、ほぼ素電池の厚さ方向に位置しており（図２の側面図方向）、この厚さ方向に噴出したガスが逃げることになる。従って、素電池から発生したガスを効率良く組電池の外に放出させるためには、開口部６の設置位置を内部の素電池の厚さ方向により構成される４面の内の少なくとも１以上に設定することが望ましいといえる。
【００３０】
このとき素電池の安全弁の位置がそろった１方向の場合、または図２に示すようにラミネート電池のタブ溶着部４ｃ，２０ｃが図２（ｂ）に示すように１方向の場合は、ガスの噴出する方向は１方向であるため、開口部を有する面は１面でも良い。ただし、図２（ａ）に示すように１方向と限らない非定常の場合は、何処からガス発生するか不明な点が多いため、少なくとも１面以上の複数面に開口部を設定することが望ましい。
【００３１】
支持体である外部ケース１に設定する開口部を、素電池の安全弁、若しくはタブ溶着部４ｃ，２０ｃから、噴出方向に向かって最も近い面であって、距離も最短である垂直の足位置に設定することが望ましい。素電池から発生したガスを効率よく組電池の外部ケース１の外部に放出させるためには、その放出ガスの伝達距離が短い方が望ましいからである。伝達距離が長いと、ガスが組電池内の異なる部位に流れたり、ケース内に充満する確率が高くなるからである。従って、開口部は素電池のガスが発生する部位である安全弁、若しくはラミネートセルのタブ溶着部から最も近い面であって、距離も最短である垂直の足位置であることが望ましいことになる。ここで、その他の要件により最適な位置に開口部を有することが困難である場合には、最適位置に出来る限り近い位置に設定すればよく、この位置でも発明の目的は達成される。
【００３２】
（本発明の組電池の車両への適用）
本発明を車両に使用する場合に、車両に発生する振動周波数の周波数範囲内から組電池の共振周波数をはずすことが可能となる。他自由度のマスバネ系では共振周波数を無くすことは不可能であるが車両上で発生しうる周波数範囲内から組電池の共振周波数を移行することが可能となるからである。これにより車両上で使用する限り、組電池は共振周波数に達しないという効果を有する。
【００３３】
具体的には、車両内に発生する１５０Ｈｚ以下の低周波数であるこもり音の周波数が乗員に不快感を与える音の原因になるため、この周波数域の共振をずらす必要がある。また、この周波数域の音は吸音材等で吸収することが困難であるため、特に問題となることが多い。従ってこの領域の音源をそれ以上の周波数、特に２００Ｈｚ以上の領域にシフトさせることで不快な領域の音を根源から対策できるようになる。また、高周波数の領域になればなるほど、吸音材の効果が高くなるため、本発明の効果が更に有効となる。
【００３４】
従って、本発明の組電池を車両用に適用することで、車両用の電池で特に重要とされる耐振性、耐熱性を十分に確保することができる。
【００３５】
（組電池の製造方法）
次に、本発明の組電池の製造方法について説明する。図９は図８（ｂ）に示す組電池の製造方法を表す図である。この製造方法では、樹脂群を充填する際、略液状の樹脂群が開口部６から漏れでてしまうので、開口部６を一時的に封止し、液状の樹脂群が漏れないように設定することが必要である。そこで、外部ケース１の側面には、側面１ｂの開口部６を封止する凸部９ａを備え、外部ケース１と着脱可能な第１封止治具９を設けている。また、外部ケース１の上面には、上面１ａの開口部６を封止すると共に、空気及び樹脂の出入り口である貫通孔１０ｂを有する凸部１０ａを備え、外部ケース１と着脱可能な第２封止治具１０を設けている。尚、開口部６の裏面に空隙８ａを設定するために、凸部９ａ，１０ａに空隙８ａの型を兼用させており、凸部９ａ，１０ａにおいては空隙８ａの型の設定が同時に可能となり、凸部１０ａにおいては空隙８ａの形成と樹脂の注入、空気抜きを一度に行うことが可能となり、製造効率を高めることができる。
【００３６】
そして、支持体である外部ケース１の開口部６に凸部９ａ，１０ａをはめ込み、第１及び第２封止治具９，１０を取り付けることで外部ケース１を封止した後に、上面１ａに対向する下面側の貫通孔１０ｂから樹脂を充填し、上面１ａ側の貫通孔１０ｂから空気抜きを行うことで、外部ケース１と素電池の間の空間を樹脂群によって満たす。
【００３７】
本実施例では重力に反して下部から樹脂群を注入し、ケース内部の空気を放出する方法を採用しているが、注入方法は、自然落下を利用し、上部から樹脂群を落下させ注入する方法や、空気の混入を防止するために、素電池内を減圧し樹脂群を注入する方法等があるが、どの方法も有効である。
【００３８】
この工程の後、樹脂群８が固化した後、第１及び第２封止治具９，１０を取り外すことにより、目的の組電池が製造される。また、本方法以外の方法で本発明の組電池製造することも可能であるが特に限定は行わない。
【００３９】
以下、上述の実施例に基づき、各実施例について詳述する。各実施例についてはそれぞれ、特性試験を実施しており、その試験例について説明する。
【００４０】
（試験例）
下記の実施例１〜６，比較例１及び従来例で得られた組電池について、以下の実験を実施した。
【００４１】
１． ハンマリング試験
上記の各実施例、及び比較例の方法によって得られた組電池の支持体の中央部に加速度ピックアップを設定し、インパルスハンマーによって支持体の一部をハンマリングしたときの加速度ピックアップの振動スペクトルを測定した。設定方法は、ＪＩＳ Ｂ ０９０８（振動及び衝撃ピックアップの校正方法・基本概念）に準拠した。測定スペクトルは、ＦＦＴ分析器により解析し、周波数と加速度の次元に変換し、共振スペクトルを得た。得られた共振スペクトルで最も低周波数に出現するものを１次共振周波数とした。
また、１次共振周波数が１５０Ｈｚ以下のものを音振性能的にはＮＧとし、それ以上の場合をＯＫとした。
【００４２】
２． 空気流れ試験
組電池内の素電池設置位置に空気放出器を設定し、電池ケースの外部に空気流量測定器を設定し、空気放出器からの流量とケース外部の空気流量の比率を測定した。このとき空気流量比率が５０％以上の場合を○とし、それ以下を×とした。
（実施例１）
金属製の支持体である外部ケースの上部１面に図３（ｂ）に示すように開口部を１つ設定（構造Ｂ）し、支持体を構成した。この支持体にアルミ缶の素電池を２並列−８直列で設置し、組電池を製造した。
この組電池をハンマリング試験により、支持体の固有振動スペクトルを測定したところ、共振の１次ピーク周波数は約２００Ｈｚにあった。また、素電池からケース外部への空気流れ試験を行い、通気を確認した。
【００４３】
（実施例２）
金属製の支持体の上部１面を図４に示すように開口部を２つ設定（構造Ｃ）し、支持体を構成した。その後、支持体の開口部を金属板で封止し、漏れが無いようにした。この支持体に図２（ａ）に示すラミネート外装の素電池を２並列−８直列で設置し、ウレタン系樹脂をケース内に流し込み常温で固化させ、組電池を製造した。
この組電池をハンマリング試験により、支持体の固有振動スペクトルを測定したところ、共振の１次ピーク周波数は約２２０Ｈｚにあった。また、素電池からケース外部への空気流れ試験を行い、通気を確認した。
【００４４】
（実施例３）
金属製の支持体の上部１面を図６に示すように開口部を４つ設定（構造Ｄ）して、支持体を構成し、図２（ｂ）に示すラミネート外装の素電池にした以外は、実施例２と全く同様にして組電池を製造した。
この組電池をハンマリング試験により、支持体の固有振動スペクトルを測定したところ、共振の１次ピーク周波数は約３５０Ｈｚにあった。また、素電池からケース外部への空気流れ試験を行い、通気を確認した。
【００４５】
（実施例４）
金属製の支持体の上部１面を図７に示すように開口部を３つ設定（構造Ｅ）し、支持体を構成した以外は、実施例２と全く同様にして組電池を製造した。
この組電池をハンマリング試験により、支持体の固有振動スペクトルを測定したところ、共振の１次ピーク周波数は約２５０Ｈｚにあった。また、素電池からケース外部への空気流れ試験を行い、通気を確認した。
【００４６】
（実施例５）
金属製の支持体に図１に示すように側面である４面に開口部を設定（構造Ｄを４面に設置）し、支持体を構成した以外は、実施例２と全く同様にして組電池を製造した。
この組電池をハンマリング試験により、支持体の固有振動スペクトルを測定したところ、共振の１次ピーク周波数は約２５０Ｈｚにあった。また、素電池からケース外部への空気流れ試験を行い、通気を確認した。
【００４７】
（実施例６）
金属製の支持体に図１０に示すように６面全面に開口部を設定（構造Ｄを６面に設置）し、支持体を構成した以外は、実施例２と全く同様にして組電池を製造した。
この組電池をハンマリング試験により、支持体の固有振動スペクトルを測定したところ、共振の１次ピーク周波数は約２５０Ｈｚにあった。また、素電池からケース外部への空気流れ試験を行い、通気を確認した。
【００４８】
（比較例１）
金属製の支持体の上部１面に開口部を１つ設け、この開口部の内側に設置面の共振の腹が来ないように設定した以外は、実施例２と全く同様にして組電池を製造した。
この組電池をハンマリング試験により、支持体の固有振動スペクトルを測定したところ、共振の１次ピーク周波数は約１１０Ｈｚにあった。また、素電池からケース外部への空気流れ試験を行ったが、通気量が大幅に減少した。
【００４９】
（従来例）
金属製の支持体に開口部を設定せず、支持体を構成した。この支持体にアルミ缶の素電池を２並列−８直列で設置し、組電池を製造した。
この組電池をハンマリング試験により、支持体の固有振動スペクトルを測定したところ、共振の１次ピーク周波数は約１００Ｈｚにあった。また、素電池からケース外部への空気流れ試験を行ったが、全く外部に通気しなかった。
これらの試験結果を表１に示す。
【表１】
以上説明したように、本発明の組電池により、従来では困難であった組電池のガス抜け構造と防振構造を両立し、目標性能を達成させることが可能となった。また、この組電池は、電気自動車、ハイブリット自動車、燃料電池自動車の電源として、又は自動車用１２Ｖ，４２Ｖバッテリーとして用いることにより、信頼性の高い電気自動車、ハイブリット自動車、燃料電池自動車、一般自動車を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の組電池構造体を表す概略斜視図である。
【図２】実施の形態の組電池内に設置する素電池の上面図及び側面図である。
【図３】実施例における組電池の支持体の構造Ａ，Ｂを表す図である。
【図４】実施例における組電池の支持体の構造Ｃを表す図である。
【図５】実施例における組電池の支持体の構造Ａ，Ｃの共振周波数分布を表す図である。
【図６】実施例における組電池の支持体の構造Ｄを表す図である。
【図７】実施例における組電池の支持体の構造Ｅを表す図である。
【図８】実施例における組電池の上面図を表す図である。
【図９】実施例における組電池の製造方法を表す図である。
【図１０】実施例６における組電池を表す概略斜視図である。
【符号の説明】
１ 外部ケース
１ａ 上面
１ｂ 側面
４ 素電池
４ａ 電池本体
４ｂ タブ
４ｃ タブ溶着部
６ 開口部
６ａ，６ｂ 開口部
８ 樹脂群
８ａ 空隙
９ａ 凸部
９ 第１封止治具
１０ 第２封止治具
１０ａ 凸部
１０ｂ 貫通孔
２０ 素電池
２０ａ 電池本体
２０ｂ タブ
Claims (7)
- 少なくとも２以上の、電極の積層方向の厚さがその他の部位よりも薄いラミネート電池を支持体内側に設置した組電池であって、
前記支持体の共振する面であって、共振の腹位置を含む領域に、少なくとも１以上の支持体内部に通じる開口部を設けたことを特徴とする組電池。 - 請求項１に記載の組電池において、
前記開口部を、支持体内側に設置した前記素電池の厚さ方向と平行な面であって、少なくとも１つ以上の面に設けたことを特徴とする組電池。 - 請求項１または２に記載の組電池において、
前記開口部を、前記共振の腹位置と前記開口部の中心が一致する位置に設けたことを特徴とする組電池。 - 請求項１ないし３いずれか１つに記載の組電池において、
前記支持体内の空間であって、前記素電池以外の空間を少なくとも１つ以上の樹脂群により占有することを特徴とする組電池。 - 請求項４に記載の組電池において、
前記開口部に位置する前記樹脂群に、窪みを設けたことを特徴とする組電池。 - 開口部を有する支持体内に少なくとも１つ以上の素電池を設置し、前記開口部に凸形状の治具を取り付けることで支持体を封止し、その後、支持体と素電池の間の空間を樹脂群によって満たすことを特徴とする組電池の製造方法。
- 請求項６に記載の組電池の製造方法において、
前記凸形状の治具に、樹脂群を注入可能な注入孔を設けたことを特徴とする組電池の製造方法。
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| KR20120023263A (ko) * | 2010-09-01 | 2012-03-13 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 저항 용접에 의한 셀 탭 연결 구조를 가지는 배터리 |
| KR101090714B1 (ko) * | 2010-10-25 | 2011-12-08 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 차량용 고전압 구동부품 시동 장치 및 이의 제어 방법 |
| DE102010056005A1 (de) * | 2010-12-23 | 2012-06-28 | Volkswagen Ag | Vorrichtung zur Halterung von mindestens einem Batterieelement |
| EP2789518B9 (en) * | 2011-12-09 | 2019-12-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Cooling device for under-floor device for vehicle |
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| JP7093007B2 (ja) * | 2018-08-01 | 2022-06-29 | アイコム株式会社 | 筐体への樹脂充填方法及びそれに用いられる治具 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS5784223A (en) * | 1980-11-13 | 1982-05-26 | Nissan Motor Co Ltd | Vibration absorber of vehicle |
| US4764182A (en) * | 1986-12-03 | 1988-08-16 | General Motors Corporation | Electric storage battery |
| JPH02197446A (ja) * | 1989-11-10 | 1990-08-06 | Nissan Motor Co Ltd | 自動車の振動吸収装置 |
| JP3355858B2 (ja) * | 1994-05-24 | 2002-12-09 | 松下電器産業株式会社 | 鉛蓄電池及びその製造方法 |
| JP3271495B2 (ja) * | 1995-10-24 | 2002-04-02 | 松下電器産業株式会社 | 組蓄電池 |
| JP3257408B2 (ja) * | 1996-07-10 | 2002-02-18 | 松下電器産業株式会社 | 電池パック |
| JP3282507B2 (ja) * | 1996-07-10 | 2002-05-13 | 松下電器産業株式会社 | 電池パック |
| JPH10188927A (ja) * | 1996-12-20 | 1998-07-21 | Toyo Takasago Kandenchi Kk | 集合電池の構造 |
| JPH10261440A (ja) | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Hitachi Ltd | リチウム二次電池とその製造方法および電池システム |
| JPH1140204A (ja) | 1997-07-14 | 1999-02-12 | Hitachi Ltd | 二次電池 |
| ES2134149B1 (es) * | 1997-07-30 | 2000-03-16 | Tudor Acumulador | Bateria de acumuladores electricos. |
| JP4088359B2 (ja) * | 1997-10-20 | 2008-05-21 | 松下電器産業株式会社 | 集合型密閉二次電池 |
| US6056259A (en) * | 1998-04-04 | 2000-05-02 | Sperry Marine Inc. | Tuned vibration noise reducer |
| JP4355865B2 (ja) | 1998-11-10 | 2009-11-04 | 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション | 電池 |
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| JP4009416B2 (ja) | 1999-10-25 | 2007-11-14 | 松下電器産業株式会社 | 組電池制御装置 |
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| JP2002141114A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 組電池 |
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