JP6194300B2

JP6194300B2 - 蓄電装置

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Publication number: JP6194300B2
Application number: JP2014226613A
Authority: JP
Inventors: 文彦西本; 長沼　充浩; 充浩長沼
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2034-11-07
Also published as: JP2016091871A

Description

本発明は、複数の蓄電池が積層される蓄電池群を備え、前記蓄電池群の積層方向両端にエンドプレートが配置されるとともに、前記エンドプレート同士が複数の連結バンドにより連結される蓄電装置に関する。

一般的に、複数の蓄電池（バッテリセル）が積層された蓄電池群（バッテリモジュール）を備えた蓄電装置が知られている。この蓄電装置は、例えば、ハイブリッド車両や電気車両に搭載されるため、多数の蓄電池を車両に対して強固且つ確実に搭載する必要がある。

例えば、特許文献１に開示されているバッテリシステムは、複数の角形電池からなる電池セルが、間に絶縁セパレータを挟着して積層された電池ブロックを有し、前記電池ブロックが固定部品により固定されている。固定部品は、電池セルの両端面に配置される一対のエンドプレートと、電池ブロックの側面にあって、その両端を前記エンドプレートに連結している金属バンドとを備えている。

概略的に、図１４に示すように、電池ブロック１は、複数の電池セル２が積層されるとともに、積層方向両端には、エンドプレート３が配置されている。一対のエンドプレート３には、金属バンド４の両端が屈曲して当接し、前記両端は、ねじ５を介して前記一対のエンドプレート３に固定されている。

特開２０１０−１５７４５０号公報

ところで、電池セル２として、特に高容量の二次電池が使用される際、前記電池セル２が膨張する場合がある。このため、エンドプレート３には、電池セル２の高い反力が作用し、前記エンドプレート３が大きく変形するおそれがある（図１４中、二点鎖線参照）。従って、エンドプレート３や金属バンド４の破損等を回避するために、例えば、前記エンドプレート３の厚さを大きくして剛性を高めることが考えられる。

しかしながら、エンドプレート３が相当に肉厚になると、バッテリシステム全体が積層方向に大型化してしまう。これにより、例えば、車載用として電動自動車の限定されたスペースに効果的に収容することができないという問題がある。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、蓄電池群の反力を確実に受けるとともに、積層方向の寸法を可及的に短尺化させることができ、有効に小型化を図ることが可能な蓄電装置を提供することを目的とする。

本発明に係る蓄電装置は、複数の蓄電池が積層される蓄電池群と、前記蓄電池群の積層方向両端に設けられるエンドプレートと、前記エンドプレート同士を連結する複数の連結バンドと、を備えている。エンドプレート及び複数の連結バンドは、板金により形成されている。そして、エンドプレートは、複数の連結バンドに重なる面に板金製の第１補強板を設ける一方、前記複数の連結バンドは、前記エンドプレートに重なる面に板金製の第２補強板を設けている。前記第１補強板は、前記第２補強板に向かって突出する複数の第１ビード部を有する断面波形状に形成され、前記第２補強板は、前記第１補強板に向かって突出する複数の第２ビード部を有する断面波形状に形成される。前記複数の第１ビード部と前記複数の第２ビード部とは、千鳥状に配置されて互いに重なり合い、前記エンドプレートは、前記積層方向から見て長方形状に形成されており、前記複数の第１ビード部及び前記複数の第２ビード部は、前記エンドプレートの長辺方向に沿って延在する。

さらに、この蓄電装置では、第１補強板と第２補強板とを固定する固定部を備えることが好ましい。その際、固定部は、エンドプレートの、複数の連結バンドが配置される一辺に交差する他辺の中心近傍から、前記一辺の端部側に前記中心から最も離間し且つ固定可能な位置までの範囲に設けられることが好ましい。

さらにまた、この蓄電装置では、複数の連結バンドの各端部は、エンドプレートの端部を覆って該エンドプレートの面内に延在し、互いに接触又は近接する位置で対向配置されることが好ましい。

本発明によれば、エンドプレートは、複数の連結バンドに重なる面に板金製の第１補強板を設ける一方、前記複数の連結バンドは、前記エンドプレートに重なる面に板金製の第２補強板を設けている。このため、第１補強板と第２補強板とを重ねることにより、剛性の向上が図られる。従って、例えば、鋳造部品に比べて小型化及び軽量化が容易に図られるとともに、所望の強度を確実に得ることができる。

これにより、エンドプレートは、肉厚を有効に小さく設定することができ、蓄電装置の積層方向の寸法を可及的に短尺化させて、前記蓄電装置全体を良好に小型化することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る蓄電装置の概略斜視説明図である。前記蓄電装置の要部分解斜視説明図である。前記蓄電装置の、図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。前記蓄電装置の、図１中、ＩＶ−ＩＶ線断面図である。前記蓄電装置を構成する連結バンドの一部斜視説明図である。本発明の第２の実施形態に係る蓄電装置の一部斜視説明図である。本発明の第３の実施形態に係る蓄電装置の一部斜視説明図である。本発明の第４の実施形態に係る蓄電装置の一部斜視説明図である。本発明の第５の実施形態に係る蓄電装置の概略斜視説明図である。前記蓄電装置の要部分解斜視説明図である。前記蓄電装置の、図９中、ＸＩ−ＸＩ線断面説明図である。本発明の第６の実施形態に係る蓄電装置の要部分解斜視説明図である。前記蓄電装置の一部の断面説明図である。特許文献１に開示されているバッテリシステムの概略説明図である。

図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る蓄電装置１０は、例えば、図示しないハイブリッド自動車又はＥＶ等の電動車両に搭載される。

蓄電装置１０は、複数の蓄電池（バッテリセル）１２が水平方向（矢印Ａ方向）に積層される蓄電池群（バッテリモジュール）１２Ｍを備える。蓄電池１２は、矩形状を有するとともに、立位姿勢に配置された状態で、絶縁性を有するセパレータ（ホルダ）１４と交互に矢印Ａ方向に積層される。

図２に示すように、蓄電池群１２Ｍの積層方向両端には、断熱機能及び絶縁機能を有するインシュレータプレート（又はセパレータ１４でもよい）１６ａ、１６ｂを介装して長方形状のエンドプレート１８ａ、１８ｂが配置される。エンドプレート１８ａ、１８ｂ同士は、矢印Ｂ方向両端に配置され、矢印Ａ方向に延在する一対の連結バンド２０ａ、２０ｂにより連結される（図１及び図２参照）。

蓄電池１２は、例えば、リチウムイオンバッテリからなり、長方形（又は正方形）を有する。各蓄電池１２の上面には、プラス極（又はマイナス極）の端子２１ａとマイナス極（又はプラス極）の端子２１ｂとが設けられる。

図２に示すように、セパレータ１４は、樹脂薄板を波形状に折り曲げることにより、側面視で上下方向に沿って波状に屈曲形成される。インシュレータプレート１６ａ、１６ｂは、略平板状（セパレータ１４と同様でもよい）に構成されており、その詳細な説明は省略する。

図２及び図３に示すように、エンドプレート１８ａは、横長形状を有する板金（金属プレート）により形成され、上下両端には、鉛直方向から水平方向外方に屈曲する折り曲げ部２２ａ、２２ａが設けられる。エンドプレート１８ａの外面（一対の連結バンド２０ａ、２０ｂに重なる面）１８ａｓには、板金製の第１補強板２４ａが固定、例えば、溶着される。

第１補強板２４ａは、鉛直方向に沿って断面波形状を有し、水平方向に突出する複数（例えば、３つ）の第１ビード部（突起部）２６ａが、互いに鉛直方向に平行に設けられる。第１ビード部２６ａ間の寸法ｈ１は、前記第１ビード部２６ａの幅寸法（鉛直方向の寸法）ｈ２と同等に設定される（図３参照）。図２に示すように、各第１ビード部２６ａの先端平坦面には、幅方向（矢印Ｂ方向）中央部から両側に等間隔離間した位置に、固定部２７ａを構成するねじ孔２８ａが形成される。

エンドプレート１８ｂは、上記のエンドプレート１８ａと同様に構成される。同一の構成要素には、同一の参照数字にａに代えてｂを付し、その詳細な説明は省略する。

図１及び図２に示すように、連結バンド２０ａは、横長形状を有する板金（金属プレート）により形成され、上下両端には、鉛直方向から水平方向内方に屈曲する折り曲げ部３０ａ、３０ａが設けられる。折り曲げ部３０ａ、３０ａは、蓄電池群１２Ｍの積層方向に延在し、前記蓄電池群１２Ｍの一方の上下両角部を保持する。

連結バンド２０ａの長手方向（長辺方向）の各端部３２ａ、３２ａは、エンドプレート１８ａ、１８ｂの短辺（一辺）を覆って前記エンドプレート１８ａ、１８ｂの長辺（他辺）方向に延在する。図１及び図４に示すように、エンドプレート１８ａの長辺方向の中間位置を通り前記エンドプレート１８ａの短辺方向に平行な仮想中心線Ｏが設定される。連結バンド２０ａの端部３２ａは、仮想中心線Ｏに沿って、すなわち、エンドプレート１８ａの正面視で前記仮想中心線Ｏの線上又は該線上に近接する位置（面内）に、終端する。エンドプレート１８ｂ側でも同様に、端部３２ａが仮想中心線Ｏの線上又は該線上に近接する位置（面内）に終端する。

図３及び図５に示すように、端部３２ａのエンドプレート１８ａに重なる面（内面）３２ａｓには、板金製の第２補強板３４ａが固定、例えば、溶着される。第２補強板３４ａは、鉛直方向に沿って断面波形状を有し、水平方向に突出する複数（例えば、２つ）の第２ビード部（突起部）３６ａが、互いに鉛直方向に平行に設けられる。図３に示すように、第２ビード部３６ａとエンドプレート１８ａの第１ビード部２６ａとは、千鳥状に配置され、前記第２ビード部３６ａは、前記第１ビード部２６ａ間に配置されて互いに重なり合う。

端部３２ａ及び第２補強板３４ａには、第２ビード部３６ａ間に位置し且つ前記端部３２ａの先端部近傍に位置して、複数の孔部３８ａが一体に形成される。各孔部３８ａは、第１補強板２４ａの各ねじ孔２８ａと同軸上に配置される。ねじ４０ａは、孔部３８ａに挿入されてねじ孔２８ａに螺合することにより、連結バンド２０ａの端部３２ａとエンドプレート１８ａとが固定される。ねじ４０ａ、孔部３８ａ及びねじ孔２８ａにより、固定部２７ａが構成される。固定部２７ａは、エンドプレート１８ａの、連結バンド２０ａ、２０ｂが配置される短辺（一辺）に交差する長辺（他辺）の中心近傍に設定される。

エンドプレート１８ａの長手方向一端と、連結バンド２０ａの端部３２ａの屈曲部位との間には、ボス部材４２ａが設けられる。ボス部材４２ａは、連結バンド２０ａの内面に溶接等により固定される。ボス部材４２ａは、柱体形状を有し、鉛直方向に孔部４４ａが貫通形成される。図３及び図４に示すように、孔部４４ａには、固定用ボルト４６ａが挿入される。固定用ボルト４６ａは、被取り付け部位、例えば、車体側取り付け部４８ａに螺合することにより、蓄電装置１０が前記車体側取り付け部４８ａに固定される。

連結バンド２０ｂは、上記の連結バンド２０ａと同様に構成されており、同一の構成要素には、符号ａに代えて符号ｂを付し、その詳細な説明は省略する。

連結バンド２０ｂの端部３２ｂは、図１及び図４に示すように、仮想中心線Ｏに沿って、すなわち、エンドプレート１８ａの正面視で前記仮想中心線Ｏの線上又は該線上に近接する位置に、終端する。連結バンド２０ａの端部３２ａと連結バンド２０ｂの端部３２ｂとは、互いに接触又は近接する位置で、すなわち、仮想中心線Ｏに沿って、対向配置される。

このように構成される蓄電装置１０では、エンドプレート１８ａ、１８ｂ及び一対の連結バンド２０ａ、２０ｂは、板金により形成されている。そして、エンドプレート１８ａ、１８ｂは、板金製の第１補強板２４ａ、２４ｂを設ける一方、連結バンド２０ａ、２０ｂは、板金製の第２補強板３４ａ、３４ｂを設けている。

このため、第１補強板２４ａ、２４ｂと第２補強板３４ａ、３４ｂとを重ねることにより、剛性の向上が容易に図られる。その際、第１補強板２４ａ、２４ｂと第２補強板３４ａ、３４ｂとは、固定部２７ａ、２７ｂを介して固定されるため、剛性を一層向上させることが可能になる。従って、例えば、鋳造部品に比べて小型化及び軽量化が容易に図られるとともに、所望の強度を確実に得ることができるという効果が得られる。

しかも、エンドプレート１８ａの第１補強板２４ａには、第１ビード部２６ａが設けられるとともに、連結バンド２０ａの第２補強板３４ａには、第２ビード部３６ａが設けられている。そして、第１ビード部２６ａと第２ビード部３６ａとは、千鳥状に配置されて互いに重なり合っている。これにより、第１補強板２４ａ及び第２補強板３４ａの強度が一層向上するとともに、積層方向の寸法が大型化することを確実に抑制することが可能になる。

さらにまた、図１及び図４に示すように、一対の連結バンド２０ａ、２０ｂの各端部３２ａ、３２ｂは、エンドプレート１８ａ、１８ｂの短辺を覆って前記エンドプレート１８ａ、１８ｂの長辺方向に延在している。エンドプレート１８ａ、１８ｂでは、連結バンド２０ａの端部３２ａと連結バンド２０ｂの端部３２ｂとは、互いに接触又は近接する位置で、すなわち、仮想中心線Ｏに沿って、対向配置されている。

このため、一対の連結バンド２０ａ、２０ｂの各端部３２ａ、３２ｂは、積層方向に作用する蓄電池群１２Ｍの反力を受けることができ、エンドプレート１８ａ、１８ｂに高い反力が作用することを抑制することが可能になる。連結バンド２０ａ、２０ｂの端部３２ａ、３２ｂは、エンドプレートとしての機能を有するからである。

従って、エンドプレート１８ａ、１８ｂは、肉厚を有効に小さく設定することができ、蓄電装置１０の積層方向の寸法を可及的に短尺化させることが可能になる。これにより、蓄電装置１０全体を良好に小型化することができる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る蓄電装置６０の一部斜視説明図である。なお、第１の実施形態に係る蓄電装置１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３以降の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

蓄電装置６０は、一対の連結バンド６２ａ、６２ｂを備える。連結バンド６２ａの長手方向（長辺方向）の各端部６４ａ、６４ａは、エンドプレート１８ａ、１８ｂの短辺を覆って前記エンドプレート１８ａ、１８ｂの長辺方向に延在する。連結バンド６２ａの端部６４ａは、仮想中心線Ｏに対して、矢印Ｂ方向一方（又は他方）に離間した位置に終端する。

連結バンド６２ｂの端部６４ｂは、仮想中心線Ｏに対して、矢印Ｂ方向他方（又は一方）に離間した位置に終端する。連結バンド６２ａの端部６４ａと連結バンド６２ｂの端部６４ｂとは、互いに接触又は近接する位置で、すなわち、仮想中心線Ｏから矢印Ｂ方向に離間した線上に沿って、対向配置される。

図７に示すように、本発明の第３の実施形態に係る蓄電装置７０は、一対の連結バンド７２ａ、７２ｂを備える。連結バンド７２ａの長手方向（長辺方向）の各端部７４ａ、７４ａは、エンドプレート１８ａ、１８ｂの短辺を覆って前記エンドプレート１８ａ、１８ｂの長辺方向に延在する。連結バンド７２ａの端部７４ａは、先端が鉛直方向に対して傾斜しており、仮想中心線Ｏに対し交差して終端する。

連結バンド７２ｂの端部７４ｂは、先端が鉛直方向に対して連結バンド７２ａの端部７４ａに沿って傾斜し、仮想中心線Ｏに対し交差して終端する。連結バンド７２ａの端部７４ａと連結バンド７２ｂの端部７４ｂとは、互いに接触又は近接する位置で、対向配置される。

図８に示すように、本発明の第４の実施形態に係る蓄電装置８０は、一対の連結バンド８２ａ、８２ｂを備える。連結バンド８２ａの長手方向（長辺方向）の各端部８４ａ、８４ａは、エンドプレート１８ａ、１８ｂの短辺を覆って前記エンドプレート１８ａ、１８ｂの長辺方向に延在する。連結バンド８２ａの端部８４ａは、仮想中心線Ｏを超えて矢印Ｂ方向に延在して終端する。

連結バンド８２ｂの端部８４ｂは、先端が連結バンド８２ａの端部８４ａに重なって終端する。連結バンド８２ａの端部８４ａと連結バンド８２ｂの端部８４ｂとは、互いに重なり合っており、仮想中心線Ｏに沿って螺合する、例えば、３本で且つ１列のねじ４０を介して一体に固定される。

このように構成される第２〜第４の実施形態では、エンドプレート１８ａ、１８ｂは、肉厚を有効に小さく設定することができ、蓄電装置６０、７０及び８０全体を良好に小型化することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、第４の実施形態では、３本のねじ４０により端部８４ａ、８４ｂを一体に固定することができ、前記ねじ４０の本数を半減させることができるという利点がある。

図９及び図１０に示すように、本発明の第５の実施形態に係る蓄電装置９０は、一対の連結バンド９２ａ、９２ｂを備える。連結バンド９２ａ、９２ｂの長手方向（長辺方向）の各端部９４ａ、９４ｂは、エンドプレート１８ａ、１８ｂの短辺を覆って配置される。連結バンド９２ａ、９２ｂの端部９４ａ、９４ｂは、短尺に構成され、仮想中心線Ｏに対して、矢印Ｂ方向外方に離間した位置に終端する。

端部９４ａ、９４ｂには、第２補強板３４ａ、３４ｂが、例えば、溶着される。第２補強板３４ａ、３４ｂは、端部９４ａ、９４ｂから突出してエンドプレート１８ａ、１８ｂの仮想中心線Ｏの線上又は該線上に近接する位置まで延在する。

図１０及び図１１に示すように、第１補強板２４ａの第１ビード部２６ａの先端平坦面には、幅方向（矢印Ｂ方向）両端に近接した位置に、固定部２７ａを構成するねじ孔２８ａが形成される。端部９４ａ及び第２補強板３４ａには、ねじ孔２８ａと同軸上に孔部３８ａが形成され、固定部２７ａが構成される。

固定部２７ａは、エンドプレート１８ａの、連結バンド９２ａ、９２ｂが配置される短辺（一辺）の端部側に設定される。より好ましくは、図１１中、二点鎖線で示すように、固定部２７ａは、連結バンド９２ａ、９２ｂが配置される短辺（一辺）の端部側に最も離間し且つ固定可能な位置までの範囲に設定することができる。

この第５の実施形態では、エンドプレート１８ａ、１８ｂは、肉厚を有効に小さく設定することができ、蓄電装置９０の積層方向の寸法を可及的に短尺化させることが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

図１２及び図１３に示すように、本発明の第６の実施形態に係る蓄電装置１００は、第５の実施形態と同様に、一対の連結バンド９２ａ、９２ｂを備える。連結バンド９２ａ、９２ｂの長手方向（長辺方向）の各端部９４ａ、９４ｂには、第２補強板３４ａｓ、３４ｂｓが、例えば、溶着される。第２補強板３４ａｓ、３４ｂｓは、矢印Ｂ方向に短尺に構成され、端部９４ａ、９４ｂの近傍で終端する。

この第６の実施形態では、第２補強板３４ａｓ、３４ｂｓは、端部９４ａ、９４ｂの近傍で終端するため、強度最適化及び軽量化を両立させることができるとともに、上記の第１の実施形態等と同様の効果が得られる。

本発明では、第１及び第６の実施形態に示すように、固定部２７ａは、エンドプレート１８ａの、連結バンド２０ａ、２０ｂが配置される短辺（一辺）に交差する長辺（他辺）の中心近傍から、前記短辺（一辺）の端部側に最も離間し且つ固定可能な位置までの範囲に設けられることが好ましい。

なお、上記の各実施形態では、長方形状のエンドプレートを使用し、連結バンドにより短辺を覆うようにしたが、連結バンドにより長辺を覆うようにしてもよい。また、長方形状のエンドプレートに代えて、正方形状のエンドプレートを使用してもよい。さらに、連結バンドは、複数であればよく、３以上設けてもよい。

１０、６０、７０、８０、９０、１００…蓄電装置
１２…蓄電池１２Ｍ…蓄電池群
１４…セパレータ１８ａ、１８ｂ…エンドプレート
２０ａ、２０ｂ、６２ａ、６２ｂ、７２ａ、７２ｂ、８２ａ、８２ｂ、９２ａ、９２ｂ…連結バンド
２２ａ、３０ａ、３０ｂ…折り曲げ部
２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ａｓ、３４ｂ、３４ｂｓ…補強板
２６ａ、２６ｂ、３６ａ、３６ｂ…ビード部
２７ａ、２７ｂ…固定部
３２ａ、３２ｂ、６４ａ、６４ｂ、７４ａ、７４ｂ、８４ａ、８４ｂ、９４ａ、９４ｂ…端部
３８ａ、３８ｂ、４４ａ、４４ｂ…孔部
４２ａ、４２ｂ…ボス部材４６ａ、４６ｂ…固定用ボルト
４８ａ…車体側取り付け部

Claims

複数の蓄電池が積層される蓄電池群と、
前記蓄電池群の積層方向両端に設けられるエンドプレートと、
前記エンドプレート同士を連結する複数の連結バンドと、
を備える蓄電装置であって、
前記エンドプレート及び前記複数の連結バンドは、板金により形成されるとともに、
前記エンドプレートは、前記複数の連結バンドに重なる面に板金製の第１補強板を設ける一方、
前記複数の連結バンドは、前記エンドプレートに重なる面に板金製の第２補強板を設け、
前記第１補強板は、前記第２補強板に向かって突出する複数の第１ビード部を有する断面波形状に形成され、
前記第２補強板は、前記第１補強板に向かって突出する複数の第２ビード部を有する断面波形状に形成され、
前記複数の第１ビード部と前記複数の第２ビード部とは、千鳥状に配置されて互いに重なり合い、
前記エンドプレートは、前記積層方向から見て長方形状に形成されており、
前記複数の第１ビード部及び前記複数の第２ビード部は、前記エンドプレートの長辺方向に沿って延在することを特徴とする蓄電装置。
請求項１記載の蓄電装置において、前記第１補強板と前記第２補強板とを固定する固定部を備え、
前記固定部は、前記エンドプレートの、前記複数の連結バンドが配置される一辺に交差する他辺の中心近傍から、前記一辺の端部側に前記中心から最も離間し且つ固定可能な位置までの範囲に設けられることを特徴とする蓄電装置。
請求項１又は２記載の蓄電装置において、前記複数の連結バンドの各端部は、前記エンドプレートの端部を覆って該エンドプレートの面内に延在し、互いに接触又は近接する位置で対向配置されることを特徴とする蓄電装置。