JP4650700B2 - 電池保持装置、組電池および車両 - Google Patents

Description

本発明は、電池を保持する電池保持装置に関し、例えば、組電池（パック電池）に用いられる電池保持装置に関する。

組電池（パック電池）には、電池が複数本保持されている。かかる電池を保持する構造としては、例えば、実開平７−２７０５２号公報、特開２００３−７７４４０号公報に開示されている。

実開平７−２７０５２号公報には、両側の円弧状凹面に該円筒型単電池のかしめ肩部を収容するための切欠空間を形成して成る組電池用スペーサーが開示されている。特開２００３−７７４４０号公報には、金属製の外装ケースの内部に複数本の円筒型の単電池を併設して構成される組電池において、複数本の単電池の外周面と外装ケースの内面によって挟まれた空間に、伝熱セメントが充填された構造が開示されている。
実開平７−２７０５２号公報 特開２００３−７７４４０号公報

電池を複数本組み合わせた組電池は、例えば、ハイブリッド車などの車両の電源として車載される。このように車両に搭載される電源として使用される場合には、走行中の振動によって、電池ががたつくのを防止したい。また、電池は充電および放電の際に発熱するが、放熱されやすい構造が求められる。車両の燃費性能を向上させるためには、かかる支持構造についても軽量化を図ることができる構造が求められる。本発明は、これらの事情を鑑みて電池ががたつくのを防止できる全く新しい保持構造を提案する。

本発明に係る電池保持装置は、電池の端部が挿入される挿入穴と、挿入穴に電池の端部が挿入される挿入方向に移動可能に配設された係止部材と、挿入方向に係止部材が移動するにつれて、係止部材を挿入穴の内径側に押し出すガイドとを備えている。この電池保持装置は、電池の端部が挿入穴に挿入されたときに、ガイドと電池の側周面との間に挟まれる係止部材によって、電池の端部を保持する。

この電池保持装置によれば、電池の端部を挿入穴に挿入することによって、電池の端部を保持することができ、振動に対しても電池ががたつくのを防止できる。

ガイドは、挿入穴の内周に形成され、電池の端部が挿入される方向に向かうにつれて内径側に傾斜したテーパ面を備えていてもよい。この場合、係止部材はテーパ面に沿って摺動可能に配設されているとよい。また、この場合、係止部材は、テーパ面に沿って摺動する摺動面を備えており、当該摺動面は、挿入穴の挿入方向に向かって挿入穴の内径側に傾斜しており、テーパ面と同じ角度の傾斜面で形成されていてもよい。

また、電池の端部の側周面に係止部材を組み付けた状態で、挿入穴に電池の端部を挿入することによって、係止部材を挿入穴に配設してもよい。

また、係止部材は、電池の端面に当接する当接部を備えていてもよい。この場合、挿入穴に電池の端部を挿入したときに、電池の端面が係止部材の当接部に当たるので、電池の挿入方向に係止部材を確実に移動させることができる。

また、係止部材は、電池の端部の側周面に当接する部位が、挿入穴の内径方向に突出した突起を有していてもよい。この場合、ガイドと電池の側周面との間に挟まれたときに、突起が潰れるように係止部材が変形し、その反力によって、電池の端部を保持することができる。

また、係止部材は、電池の端部の側周面に当接する部位の変形を許容する中空部を有していてもよい。この場合、ガイドと電池の側周面との間に挟まれたときに、中空部が潰れるように係止部材が変形し、その反力によって、電池の端部を保持することができる。

また、ガイドおよび係止部材は、挿入穴の周方向に離れた位置に、複数配設されていてもよい。この場合、挿入穴の周方向に離れた位置に配設された複数の係止部材を繋ぐリングを備えていてもよい。

以下、本発明の一実施形態に係る電池保持装置を図面に基づいて説明する。なお、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付す。また、この実施形態では、図１に示すように、いわゆるハイブリッド車１に車載される組電池１０００を一例に挙げて説明する。

この実施形態では、図２に示すように、複数の筒型電池４００が組み込まれた組電池１０００のカバー２０１、２０２に、電池を保持する構造が採用されている。

この実施形態では、組電池１０００は、カバー２０１、２０２が対向して配設されている。そして、複数の筒型電池４００が、端部をカバー２０１、２０２に保持されて、当該カバー２０１、２０２の間に並列に配設されている。カバー２０１、２０２の対向する面には、図３に示すように、筒型電池４００の端部が挿入される挿入穴２２２が形成されている。この実施形態では、挿入穴２２２に挿入される電池４００は円筒形状の筒型電池であり、挿入穴２２２は、当該筒型電池４００の端部よりも少し大きな円形の穴で形成されている。また、筒型電池４００の端部には電極４０１が突出しており、挿入穴２２２の奥には、当該電極４０１が貫通する貫通穴２３２が形成されている。

当該挿入穴２２２には、図４に示すように、係止部材２２４と、ガイド２２５を備えている。係止部材２２４は、挿入穴２２２に、電池４００の端部が挿入される挿入方向に移動可能に配設されている。なお、図４は、挿入穴２２２に電池４００の端部が押し込まれていない状態を示している。また、図６は、挿入穴２２２に電池４００の端部が押し込まれた状態を示しており、係止部材２２４が挿入穴２２２の奥に移動した状態を示している。係止部材２２４は、図６に示すように、ガイド２２５によって、電池４００が挿入される挿入方向に係止部材２２４が移動するにつれて、挿入穴２２２の内径側に押し出される。ガイド２２５は、この実施形態では、挿入穴２２２の内周に形成され、電池４００の端部が挿入される方向に向かうにつれて挿入穴２２２の内径側に傾斜したテーパ面２２６を備えている。係止部材２２４はテーパ面２２６に沿って摺動可能に配設されている。

詳しくは、この実施形態では、図３に示すように、挿入穴２２２の周方向に等間隔に離れた３箇所に、筒型電池４００が挿入される方向に延びた溝２３３が形成されている。この実施形態では、係止部材２２４は当該溝２３３に装着されている。挿入穴２２２の入口側には、係止部材２２４の抜け止め２３４が設けられている。上述したガイド２２５のテーパ面２２６は、図４に示すように、当該溝２３３の底に形成されており、筒型電池４００の端部が挿入される方向に向かうにつれて内径側に傾斜している。換言すると、この実施形態では、溝２３３の底は、挿入穴２２２の奥に向かうにつれて浅くなっている。

係止部材２２４は、テーパ面２２６（溝２３３の底）に摺動可能に配設されている。この実施形態では、係止部材２２４は、挿入穴２２２の上述した溝２３３に装着されており、テーパ面２２６に沿って摺動する摺動面２４１を備えている。係止部材２２４の摺動面２４１は、挿入穴２２２の挿入方向に向かって挿入穴２２２の内径側に傾斜しており、テーパ面２２６の傾斜と同じ角度の傾斜面で形成されている。この実施形態では、係止部材２２４の摺動面２４１が、挿入穴２２２に設けられたテーパ面２２６の傾斜と同じ角度の傾斜面で形成されているので、係止部材２２４は滑らかに摺動することができる。なお、テーパ面２２６のテーパ角は、係止部材２２４の摺動の程度等を考慮して適当な角度を設定するとよい。

係止部材２２４は、上述した挿入穴２２２の溝２３３に装着されている。ここでは、図示は省略するが、溝２３３は開口に比べて底２２６がやや広くなっており、係止部材２２４は当該溝２３３に装着されて、溝２３３に沿って移動可能で、かつ、溝２３３から抜けないように保持されている。

係止部材２２４は、溝２３３から突出している。そして、係止部材２２４は、挿入穴２２２の奥に移動したときに、摺動面２４１がテーパ面２２６（溝２３３の底）を滑り、挿入穴２２２の内径側に押し出される。この実施形態では、係止部材２２４は、電池４００の端面４０２に当接する当接部２４２を備えている。この当接部２４２は、挿入穴２２２の内径側に突出している。

この実施形態では、係止部材２２４は、筒型電池４００の径や、テーパ面２２６の内壁の寸法誤差を吸収すると共に、テーパ面２２６との滑りがいいように、所要の柔軟性があり、滑りやすい材料を用いるとよい。かかる材料としては、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン(４フッ化)）などの樹脂材料を用いることができる。

また、この実施形態では、ガイド２２５および係止部材２２４は、図３に示すように、挿入穴２２２の周方向に離れた位置に３つ配設されている。そして、図８に示すように、挿入穴２２２の周方向に離れた位置に配設された３つの係止部材２２４を繋ぐリング２２８を備えている。

電池４００の端部を、図６に示すように、挿入穴２２２に挿入したときに、係止部材２２４がガイド２２５（テーパ面２２６）に沿って挿入穴２２２の奥に入る。この実施形態では、３つの係止部材２２４は、図８に示すように、リング２２８によって繋がれている。かかるリング２２８は、電池装着（保持）前に係止部材２２４をガイド２２５に装置した際、当該係止部材２２４が脱落するのを防止する目的で備えられている（尚、脱落防止手段としては、図示されるリングに限られず種々の形態の部材であり得る。）。また、リング２２８は、電池装着前に各係止部材２２４を所定の位置（挿入穴２２２の入口側）に留める役割をもつ部材でもある。これにより、電池装着前に係止部材２２４が挿入穴２２２の奥に入ってしまい窄むことにより電池４００が挿入されなくなることを未然に防止することができる。

而して、挿入穴２２２に電池４００の端部を挿入したとき（電池装着時）に、各係止部材２２４は、該電池４００の端面４０２によって当接部２４２が押されることによって挿入穴２２２の奥にそれぞれ移動し、ガイド２２５（テーパ面２２６）と電池４００の側周面４０３との間で挟まれる。そして、電池４００の端部は、各係止部材２２４によって保持される。なお、上記リング２２８はテーパ面２２６に沿う各係止部材２２４の移動に伴い縮む方向に力が加わって自由変形するため、電池保持の阻害要因とはならない。図５は、図６中のＶ-Ｖ断面を示し、電池４００の端部が挿入穴２２２に挿入された状態での溝２３３の幅方向の断面形状を示している。また、図７は、図６中のVII−VII断面を示しており、係止部材２２４によって電池４００の端部が保持された状態を示している。

組電池１０００は、例えば、図９に示すように、挿入穴２２２を上に向けて一方のカバー２０１を置き、当該カバー２０１の挿入穴２２２に筒型電池４００の端部を挿し込む。そして、他方のカバー２０２の挿入穴２２２に筒型電池４００の他端部を挿し込んで、カバー２０１、２０２の間に筒型電池４００を組み込むとよい。なお、図示は省略するが、組電池１０００は、上述したように、カバー２０１、２０２に電池４００を取り付けた後、カバー２０１、２０２の間隔を固定してもよい。この場合、カバー２０１、２０２の間隔を固定する手段については、例えば、カバー２０１、２０２の間にスペーサーを配設し、当該スペーサーをそれぞれカバー２０１、２０２にボルトなどの締結手段によって締結するとよい。

この実施形態では、電池保持装置としてのカバー２０１、２０２は、図６に示すように、電池４００の端部が挿入される挿入穴２２２に、電池４００が挿入される挿入方向に移動可能に係止部材２２４が配設されている。そして、当該挿入方向に係止部材２２４が移動するにつれて、係止部材２２４を挿入穴２２２の内径側に押し出すガイド２２５を備えている。このカバー２０１、２０２は、電池４００の端部を挿入穴２２２に挿入したときに、ガイド２２５と電池４００の側周面４０３との間に挟まれる係止部材２２４によって、電池４００の端部を保持する。

この組電池１０００によれば、電池４００の両端がカバー２０１、２０２の挿入穴２２２に挿入されており、係止部材２２４によって強固に保持されている。このため、図１に示すように、当該組電池１０００が車載された場合に、その走行時の振動などに対して、電池４００ががたつくのを防止できる。また、この実施形態では、電池４００の端部を保持する構造なので、電池４００の周囲には空隙があり、充電や放電によって電池４００が発熱しても、熱が放熱されやすく、熱によって電池の性能が低下し難い。また、この実施形態では、電池４００の端部の周囲にも、係止部材２２４で保持される部位を除いて、隙間を設けることが可能であり、電池４００が保持される部位にも熱が篭り難い。また、この実施形態では、電池４００を保持する構造は、電池４００の端部を挿入穴２２２に挿入することによって、電池４００を保持でき、電池４００の組付け工程も容易である。また、電池を保持する構造は、それほど大きな形状でなく全体として軽量化を図ることができる。

以上、組電池１０００の電池４００を保持する構造を例に挙げて、本発明の一実施形態に係る電池保持装置を説明したが、本発明に係る電池保持装置は上述した実施形態に限定されない。

例えば、電池保持装置は、電池を保持する構造として広く用いられる。また、上述した実施形態では、保持される電池４００は、円筒形状の筒型電池４００を例示したが、電池の形状は、円筒形状であることに限定されない。例えば、角型の容器に収容された電池の保持構造としても適用できる。この場合、電池の角型容器の端部を保持する構造を有していれば良く、挿入穴は、角型容器の端部が挿入されうる形状を有していれば良い。

また、上述した実施形態では、係止部材２２４は、図４に示すように、挿入穴２２２の周方向に離れた複数（図示例では、３つ）の位置に配設されているが、係止部材２２４の配設位置や、配設数はこれに限定されない。すなわち、係止部材２２４は、挿入穴２２２に挿入された電池４００の端部を保持できればよい。極端な例を挙げれば、係止部材２２４は、挿入穴２２２の周方向の一箇所に設けてもよい。この場合、挿入穴２２２に挿入された電池４００の端部は、図１０に示すように、係止部材２２４によって一方向に押し出され、当該押し出される方向において、電池４００の側周面４０３が挿入穴２２２の内周面に押し当てられて、係止部材２２４と挿入穴２２２の内周面との間で、電池４００の端部が保持される構造にしてもよい。この場合、図１０に示すように、挿入穴２２２の内周面には、電池４００を受ける部位に緩衝材２５１を配設していてもよい。緩衝材２５１は、例えば、所要の柔軟性を備えた樹脂材料を採用することができ、係止部材２２４と同様の材料を用いてもよい。

また、係止部材２２４は、図１１に示すように、電池４００の端部の側周面４０３に当接する部位が、挿入穴２２２の内径方向に突出した突起２６１を有していてもよい。この場合、係止部材２２４が押し出されて、電池４００の側周面４０３に押し当てられたときに、係止部材２２４の当該突起２６１が適当に圧縮変形される。これによって、係止部材２２４の弾性反力の作用もあり、当該電池４００の端部を適度な拘束力で保持できる。

この場合、係止部材２２４の突起２６１は、図１１に示すように、周方向の中央部２６２を頂点に盛り上がった形状としてもよい。また、図１２に示すように、周方向の両側に突起２６１を設けてもよい。この際、突起２６１の形状は、図１１に示すように、断面角型（三角形状）でもよいし、図１２に示すように、断面円弧形状（半円形状）でもよい。

また、係止部材２２４は、図１３に示すように、電池４００の端部の側周面４０３に当接する部位の変形を許容する中空部２６３を有していてもよい。かかる中空部２６３を有していることによって、係止部材２２４が押し出されて、電池４００の側周面４０３に押し当てられたときに、係止部材２２４が適当に圧縮変形され、その弾性反力によって、当該電池４００の端部を適度な拘束力で保持できる。

また、上述した実施形態では、係止部材２２４が、挿入穴２２２に形成された溝２３３に装着された形態を例示したが、本発明は、これに限定されない。例えば、挿入穴に電池の端部が挿入される挿入方向に係止部材が移動するにつれて、係止部材を挿入穴の内径側に押し出すガイドを備えた挿入穴に対し、電池の端部の側周面に係止部材を組み付けた状態で、当該挿入穴に電池の端部を挿入してもよい。このように係止部材を挿入穴に配設した場合においても、電池の端部を挿入穴に挿入したときに、ガイドによって、係止部材が挿入穴の内径側に押し出される。そして、ガイドと電池の側周面との間に挟まれる係止部材によって、電池の端部を保持することができる。これによって、走行振動等に対してがたつかないように電池を保持することができる。

また、組電池を構成する場合において、組電池の構造は、上述した構造に限定されない。また、保持される電池の構造は、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などでもよい。

また、電池の保持構造に、本発明に係る電池保持装置を利用した組電池は、例えば、図１に模式的に示すように、自動車等の車両１に搭載されるモーター（電動機）用の電源として好適に使用でき、具体的に一例を挙げれば、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車の電源（二次電池）として適用できる。

組電池を搭載した車両を示す図。 本発明の一実施形態に係る組電池を示す斜視図。 組電池のカバーを示す平面図。 本発明の一実施形態に係る電池保持装置の挿入穴を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る電池保持装置の挿入穴に形成された溝の断面形状を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る電池保持装置の挿入穴に電池の端部が挿入された状態を示す図。 本発明の一実施形態に係る電池保持装置の挿入穴に電池の端部が保持された状態を示す図。 本発明の一実施形態に係る電池保持装置のリングを示す図。 本発明の一実施形態に係る組電池が組み付けられる状態を示す図。 本発明の他の実施形態に係る電池保持装置の挿入穴を示す図。 本発明の他の実施形態に係る電池保持装置の係止部材を示す図。 本発明の他の実施形態に係る電池保持装置の係止部材を示す図。 本発明の他の実施形態に係る電池保持装置の係止部材を示す図。

符号の説明

１ ハイブリッド車(車両)
２０１、２０２ カバー
２２２ 挿入穴
２２４ 係止部材
２２５ ガイド
２２６ テーパ面
２２８ リング
２３２ 貫通穴
２３３ 溝
２４１ 摺動面
２４２ 当接部
２５１ 緩衝材
２６１ 突起
２６２ 中央部
２６３ 中空部
４００ 電池（筒型電池）
４０１ 電極
４０２ 電池の端面
４０３ 電池の側周面
１０００ 組電池

Claims (10)

1. 前記電池の端部を保持する電池保持装置であって、
   前記電池の端部が挿入される挿入穴と、
   前記挿入穴に電池の端部が挿入される挿入方向に移動可能に配設された係止部材と、
   前記挿入方向に係止部材が移動するにつれて、係止部材を挿入穴の内径側に押し出すガイドと
   を備え、
   前記ガイドは、前記挿入穴の内周に形成され、前記電池の端部が挿入される方向に向かうにつれて挿入穴の内径側に傾斜したテーパ面を備え、
   前記係止部材は前記テーパ面に沿って摺動可能に配設されており、
   前記電池の端部を前記挿入穴に挿入したときに、前記ガイドと前記電池の側周面との間に挟まれる前記係止部材によって、前記電池の端部を保持する、電池保持装置。
2. 前記係止部材は、前記テーパ面に沿って摺動する摺動面を備えており、当該摺動面は、挿入穴の挿入方向に向かって挿入穴の内径側に傾斜しており、前記テーパ面と同じ角度の傾斜面で形成されている、請求項１に記載の電池保持装置。
3. 前記電池の端部の側周面に前記係止部材を組み付けた状態で、前記挿入穴に電池の端部を挿入することによって、
   前記係止部材を前記挿入穴に配設した、請求項１に記載の電池保持装置。
4. 前記係止部材は、前記電池の端面に当接する当接部を備えた、請求項１から３の何れかに記載の電池保持装置。
5. 前記係止部材は、前記電池の端部の側周面に当接する部位が、前記挿入穴の内径方向に突出した突起を有する、請求項１から４の何れかに記載の電池保持装置。
6. 前記係止部材は、前記電池の端部の側周面に当接する部位の変形を許容する中空部を有する、請求項１から５の何れかに記載の電池保持装置。
7. 前記ガイドおよび前記係止部材は、前記挿入穴の周方向に離れた位置に、複数配設されている、請求項１から６の何れかに記載の電池保持装置。
8. 前記挿入穴の周方向に離れた位置に配設された複数の前記係止部材を繋ぐリングを備えた、請求項７に記載の電池保持装置。
9. 請求項１から８の何れかに記載の電池保持装置によって、複数の電池が保持された組電池。
10. 請求項９に記載の組電池が電源として搭載された車両。

Images