JP6926989B2 - バッテリの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、バッテリの製造方法に関する。

たとえば、特開２００９−２３１１２６号公報（特許文献１）に開示された電池パックは、一直線に並ぶように配置された複数の電池モジュールと、複数の電池モジュールを収納する筐体とを有する。

また、特開昭６１−２１６２３８号公報（特許文献２）、特開２０１４−１２７５３０号公報（特許文献３）および特開２００４−５５４４６号公報（特許文献４）にも、各種のバッテリが開示されている。

特開２００９−２３１１２６号公報 特開昭６１−２１６２３８号公報 特開２０１４−１２７５３０号公報 特開２００４−５５４４６号公報

上述の特許文献１に開示されるように、一方向に積層された複数の単電池を有する組電池と、組電池を収容する電池ケースとを備えるバッテリが知られている。このようなバッテリにおいては、外部からバッテリに振動が伝達された場合に、組電池が電池ケース内で共振現象を起こすおそれがある。

そこで本開示の目的は、上記の課題を解決することであり、外部からバッテリに振動が伝達された場合に、組電池の共振現象を抑制することができるバッテリの製造方法を提供することである。

本開示は、バッテリの製造方法に関するものである。バッテリは、複数の単電池を一方向に積層してなる組電池と、組電池と当接する底部と、底部から立ち上がり、単電池の積層方向において互いに対向する一対の側壁部とを有し、組電池を収容する電池ケースと、一対の側壁部の各々と、組電池との間に介挿される一対の楔部材とを備える。楔部材は、組電池と当接し、底部から離れるに従って側壁部からの距離が増大するように傾斜する当接面を有する。バッテリの製造方法は、複数の単電池を積層するとともに、積層された複数の単電池の両側に一対の楔部材を配置する工程と、組電池が底部に向けて凸状に変形するように、一対の楔部材の両側から圧縮力を作用させつつ、組電池および一対の楔部材を電池ケース内に配置する工程とを備える。

このように構成されたバッテリの製造方法によれば、積層された複数の単電池の両側に一対の楔部材を配置することによって、組電池および一対の楔部材を電池ケース内に配置する際、一対の楔部材の両側から圧縮力を作用させると、組電池が底部に向けて凸状に変形する。この場合、組電池が底部と当接し、組電池の凸状が矯正される時に生じる荷重を、電池ケースに収容された組電体から底部に対する初期荷重として設けることができる。これにより、外部からバッテリに振動が伝達された場合であっても、この初期荷重によって組電池の変形が抑えられるため、組電池の共振現象を抑制することができる。

以上に説明したように、本開示に従えば、外部からバッテリに振動が伝達された場合に、組電池の共振現象を抑制することができるバッテリの製造方法を提供することができる。

本開示の実施の形態におけるバッテリの製造方法を用いて製造されるバッテリを示す断面図である。 図１中のバッテリを示す分解組み立て図である。 本開示におけるバッテリの製造方法の第１工程を示す断面図である。 本開示におけるバッテリの製造方法の第２工程を示す断面図である。 本開示におけるバッテリの製造方法の第３工程を示す断面図である。

本開示の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、本開示の実施の形態におけるバッテリの製造方法を用いて製造されるバッテリを示す断面図である。図２は、図１中のバッテリを示す分解組み立て図である。図１および図２を参照して、まず、本開示の実施の形態におけるバッテリの製造方法を用いて製造されるバッテリ１０の構造について説明する。

バッテリ１０は、車両駆動用であり、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能なバッテリから電力供給されるモータとを動力源とするハイブリッド自動車や、外部充電が可能なプラグインハイブリッド自動車、電気自動車などに搭載される。

バッテリ１０は、組電池１８と、電池ケース３１と、一対の楔部材２１（２１ｐ，２１ｑ）とを有する。

組電池１８は、複数の単電池１２と、スペーサ１４とを有する。単電池１２は、リチウムイオン電池である。単電池１２は、平板状の直方体形状を有する。

複数の単電池１２は、図２中の矢印１０１に示す一方向（以下、「単電池１２の積層方向」ともいう）に積層されている。互いに直交する単電池１２の三辺のうちで最も短い辺が延びる方向（単電池１２の厚み方向）と、単電池１２の積層方向とが、平行となる。複数の単電池１２は、電気的に直列に接続されている。

スペーサ１４は、積層方向においた互いに隣り合う単電池１２間に介挿されている。スペーサ１４は、絶縁材から構成されている。スペーサ１４は、互いに隣り合う単電池１２間を電気的に絶縁する機能を有する。

組電池１８は、全体として、直方体形状を有する。互いに直交する組電池１８の三辺のうちで最も長い辺が延びる方向と、単電池１２の積層方向とが、平行となる。組電池１８は、頂面１８ｍと、底面１８ｎとを有する。底面１８ｎは、単電池１２の積層方向を含む平面である。頂面１８ｍは、底面１８ｎの裏側に配置されている。底面１８ｎは、重力方向における下方に向いている。頂面１８ｍは、重力方向における上方に向いている。組電池１８は、電池ケース３１に収容されている。

電池ケース３１は、全体として、一面が開口された直方体形状を有する。電池ケース３１は、その構成部位として、底部３２と、一対の側壁部３３（３３ｐ，３３ｑ）とを有する。

底部３２は、電池ケース３１の底をなしている。電池ケース３１は、底部３２と対向する位置で開口している。一対の側壁部３３は、電池ケース３１の側壁をなしている。一対の側壁部３３は、底部３２から立ち上がり、単電池１２の積層方向において互いに対向している。一対の側壁部３３は、互いに平行に配置されている。一対の側壁部３３は、単電池１２の積層方向に直交する壁形状をなしている。

単電池１２の積層方向における組電池１８の一方端には、単電池１２ｐが配置されている。側壁部３３ｐは、後述する楔部材２１ｐを介して、単電池１２ｐと対向している。単電池１２の積層方向における組電池１８の他方端には、単電池１２ｑが配置されている。側壁部３３ｑは、後述する楔部材２１ｑを介して、単電池１２ｑと対向している。

組電池１８は、底部３２上に設けられている。底部３２は、組電池１８（底面１８ｎ）と当接している。底部３２は、組電池１８（底面１８ｎ）と平面的に接触している。

一対の楔部材２１は、一対の側壁部３３の各々と、組電池１８との間に介挿されている。楔部材２１ｐは、側壁部３３ｐと、組電池１８（単電池１２ｐ）との間に介挿されている。楔部材２１ｑは、側壁部３３ｑと、組電池１８（単電池１２ｑ）との間に介挿されている。

楔部材２１は、絶縁材から構成されている。楔部材２１は、単電池１２と、電池ケース３１（側壁部３３）との間を電気的に絶縁する機能を有する。

楔部材２１は、その構成部位として、当接面２４と、側面２６とを有する。当接面２４は、側面２６と鋭角をなして交わっている。当接面２４は、組電池１８と当接している。側面２６は、側壁部３３と当接している。楔部材２１ｐの当接面２４は、単電池１２ｐと当接している。楔部材２１ｐの側面２６は、側壁部３３ｐと当接している。楔部材２１ｑの当接面２４は、単電池１２ｑと当接している。楔部材２１ｑの側面２６は、側壁部３３ｑと当接している。

当接面２４は、底部３２から離れるに従って側壁部３３からの距離が増大するように傾斜している。当接面２４は、側壁部３３に対して斜めに配置されている。当接面２４と側面２６とがなす楔部材２１の角部が、底部３２と対向している。当接面２４と側面２６とがなす楔部材２１の角部が、底部３２と側壁部３３との隅部に配置されている。

続いて、本開示におけるバッテリの製造方法を用いて、図１中のバッテリ１０を製造する工程について説明する。

図３から図５は、本開示におけるバッテリの製造方法の工程を示す断面図である。図３を参照して、まず、複数の単電池１２を積層するとともに、積層された複数の単電池１２の両側に一対の楔部材２１を配置する。

より具体的には、隣接する単電池１２間にスペーサ１４を配置しながら、複数の単電池１２を一方向に積層することにより、組電池１８を得る。当接面２４を単電池１２ｐに対向させつつ、単電池１２の積層方向から楔部材２１ｐを単電池１２ｐに重ね合わせる。当接面２４を単電池１２ｑに対向させつつ、単電池１２の積層方向から楔部材２１ｑを単電池１２ｑに重ね合わせる。

図４および図５を参照して、次に、組電池１８が底部３２に向けて凸状に変形するように、一対の楔部材２１の両側から圧縮力を作用させつつ、組電池１８および一対の楔部材２１を電池ケース３１内に配置する。

より具体的には、楔部材２１ｐおよび楔部材２１ｑの両側から単電池１２の積層方向に沿った圧縮力を作用させる。このとき、組電池１８に対して、図４中において下向きの力が作用するため、組電池１８は、底面１８ｎの側が凸となり、頂面１８ｍの側が凹となるように、楔部材２１ｐおよび楔部材２１ｑの間で弓形に変形（弾性変形）する。

楔部材２１ｐおよび楔部材２１ｑの両側から圧縮力を作用させた状態において、楔部材２１ｐの側面２６と、楔部材２１ｑの側面２６との間の長さは、側壁部３３ｐおよび側壁部３３ｑの間の内寸よりも小さい。

電池ケース３１を、その開口面が重力方向における上方を向くように設置する。組電池１８を底部３２に向けて凸状に変形させた状態で、組電池１８および一対の楔部材２１を電池ケース３１内に配置する。組電池１８を重力方向における下方に変形させた状態で、組電池１８および一対の楔部材２１を電池ケース３１内に配置する。組電池１８の底面１８ｎを底部３２に向けて押圧しつつ、楔部材２１ｐおよび楔部材２１ｑに対する圧縮力の作用を解消する。

続いて、本開示におけるバッテリの製造方法により奏される作用効果について説明する。

角型のリチウムイオン電池である単電池では、その性能を十分に発揮するために、一定の荷重を常時作用させておく必要がある。そこで、組電池を圧縮変形させつつ、その組電池を電池ケース内に配置することにより、組電池自体のバネ力による荷重を得ることができる。

一方、車両に搭載されるバッテリにおいては、車両の振動がバッテリに伝達される。この場合に、組電池が、電池ケースの底部とは反対側に（図５中の上方向に）凸状に変形して振動が増幅することにより、共振現象が起こるおそれがある。

これに対して、本開示におけるバッテリの製造方法においては、組電池１８の両側に一対の楔部材２１を配置することによって、組電池１８および一対の楔部材２１を電池ケース３１内に配置する際、一対の楔部材２１の両側から圧縮力を作用させると、組電池１８が底部３２に向けて凸状に変形する。この場合、組電池１８が底部３２と当接し、組電池１８の凸状が矯正される時に生じる荷重を、組電池１８が底部３２を下方に押し付ける初期荷重として設けることができる。このような初期荷重が生じることによって、車両の振動がバッテリ１０に伝達された場合であっても、組電池１８の変形を抑えて、共振現象の発生を抑制することができる。

この場合、組電池１８に付設される各種部品や、組電池１８自体に求められる耐加速度性能が低くなるため、部品点数の削減を図り、延いては、製造コストの低減や軽量化を図ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本開示は、たとえば、車両に搭載されるバッテリの製造方法に適用される。

１０ バッテリ、１２，１２ｐ，１２ｑ 単電池、１４ スペーサ、１８ 組電池、１８ｍ 頂面、１８ｎ 底面、２１，２１ｐ，２１ｑ 楔部材、２４ 当接面、２６ 側面、３１ 電池ケース、３２ 底部、３３，３３ｐ，３３ｑ 側壁部。

Claims (1)

1. バッテリの製造方法であって、
   前記バッテリは、
   一方向に積層された複数の単電池を有する組電池と、
   前記組電池と当接する底部と、前記底部から立ち上がり、前記単電池の積層方向において互いに対向する一対の側壁部とを有し、前記組電池を収容する電池ケースと、
   一対の前記側壁部の各々と、前記組電池との間に介挿される一対の楔部材とを備え、
   前記楔部材は、前記組電池と当接し、前記底部から離れるに従って前記側壁部からの距離が増大するように傾斜する当接面を有し、
   前記バッテリの製造方法は、
   複数の前記単電池を積層するとともに、積層された複数の前記単電池の両側に一対の前記楔部材を配置する工程と、
   前記組電池が前記底部に向けて凸状に変形するように、一対の前記楔部材の両側から圧縮力を作用させつつ、前記組電池および一対の前記楔部材を前記電池ケース内に配置する工程とを備える、バッテリの製造方法。

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