JP7111018B2 - パックケース、電池パック、及び、パックケースの製造方法 - Google Patents
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Description
このため、このパネル構造壁部であるとされた一方側壁部あるいは他方側壁部では、当該壁部が、第1金属板のみの壁部である場合や、第1金属板とこれに固着する介在部材のみからなる壁部である場合に比して、曲げ剛性やねじり剛性が高くなっており、電池スタックを積層方向に圧縮する圧縮力の反力によって、パネル構造壁部(一方側壁部あるいは他方側壁部)が変形し、電池スタックを積層方向に圧縮する圧縮力が低下することを防止できる。その上、第1金属板と第2金属板との間に介在する介在部材は、第1金属板及び第2金属板をなす金属よりも低密度であるので、パネル構造壁部を、サンドイッチパネル構造に代えて、同じ厚さの中実金属板とした場合に比して軽量にできるので、パックケースとしても軽量にできる。
加えてこのパックケースでは、1枚の金属板をU字状に屈曲させることで、第1金属板及び第2金属板である第1金属板部及び第2金属板部を設けているので、パックケースを構成する部品点数が少なく、安価なパックケースとすることができる。しかも、第1金属板と第2金属板とを別体とするのに比して、第1金属板部と第2金属板部とが連結部を介して連結している(1枚の金属板で、第1金属板部と、第2金属板部と、これらを結ぶ連結部とを構成している)ので、さらにパネル構造壁部(一方側壁部,他方側壁部)の曲げ剛性やねじり剛性を向上させることができる。
また、パネル構造壁部をなす第1金属板と第2金属板は、互いに別体の金属板であっても良いし、1枚の金属板をU字状に屈曲させて、第1金属板と第2金属板として用いるようにしても良い。
また、横側金属板の延出部において、延出部の一部を、屈曲させて横方向内側に突出させ、角部結合樹脂部を介して第1金属板に係合する屈曲突出部も挙げられる。
また、横側金属板と第2横側金属板と横側介在部材とからなるサンドイッチパネル構造を、横側壁部のうち、積層方向及び横方向に直交する高さ方向の一部にのみ採用しても良い。
このため、軽量でありながら、パネル構造壁部とした一方側壁部あるいは他方側壁部において、電池スタックを圧縮拘束するべく電池スタックに掛けた圧縮力の反力による、変形が生じにくく、一方側壁部あるいは他方側壁部の変形による圧縮力の低下を防止した電池パックとなる。
なお、射出成形にあたり、樹脂からなる介在部材を中実とするほか、パネル構造壁部ひいてはパックケースの軽量化のため、介在部材に肉抜き孔などの肉抜き部が設けられるようにしても良い。
以下、本発明の実施形態1を、図面を参照しつつ説明する。図1に、本実施形態1に係る電池パック1を示す。この電池パック1は、ハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、電気自動車等の車両に搭載される車載用の電池パックである。電池パック1は、電池(セル)2、スペーサ3及びエンドプレート4を積層方向SH(図1中、左右方向)に積層した電池スタック5と、この電池スタック5を積層方向SHに圧縮力KFで圧縮しつつ収容するパックケース10とを備える。
エンドプレート4は、金属(本実施形態1ではアルミニウム)からなる矩形板状の部材であり、積層方向SHの両端に位置する電池2の外側にそれぞれ配置されている。
また第3側壁金属板部24、及び第4側壁金属板部25は、自身の剛性を上げるべく、その先端部分が90度屈曲されている。
なお、同様のサンドイッチパネル構造を有する第2側壁部13についても、上述の第1側壁部12と同様の作用効果を奏するので、記載を省略する。
特に、本実施形態1の第1側壁部12では、90度屈曲させて内側金属板部22aと連結部22bと外側金属板部22cとを連結させているので、第1側壁部12の曲げ剛性やねじり剛性をさらに向上させることができている。
なお、同様のサンドイッチパネル構造を有する第2側壁部13についても、上述の第1側壁部12と同様の作用効果を奏するので、記載を省略する。
このため、軽量でありながら、電池スタック5を圧縮拘束するべく電池スタック5に圧縮力KFを掛けても、その反力RKFによる変形が生じにくく、変形による圧縮力KFの低下を防止した電池パック1となる。
このようなパックケースでは、一対の横側壁部のいずれも、サンドイッチパネル構造としてあるので、さらに高い剛性を有しながらも軽量なパックケースとすることができる。
先ず、電池スタック形成工程S11において、電池スタック5を形成する。即ち、別途製造しておいた電池2とスペーサ3とを交互に並べてこれらを積層し、積層方向SHに最も外側(最も積層方向一方側SH1及び積層方向他方側SH2)の電池2の積層方向外側SHOに、エンドプレート4をそれぞれ配置して、電池スタック5を構成する。
なお、後述する変形形態1~4及び実施形態2に係るパックケース110,210,310,410,510及び電池パック101,201,301,401,501も同様の製造方法で製造する。
次いで、変形形態1に係るパックケース110について、図2,図8,図9を参照して説明する。この変形形態1に係るパックケース110は、実施形態1のパックケース10と、同様の外観を有しており(図2参照)、金属ケース部材20も同じである(図4,図5参照)。
また、本変形形態1のパックケース110を射出成形によって形成するにあたっては、ピンなどを用いて、第1側壁樹脂部132及び第2側壁樹脂部133に肉抜き部132h,133hが設けられるようにすると良い。
次いで、変形形態2に係るパックケース210について、図10~図15を参照して説明する。この変形形態2に係るパックケース210、及び、これに用いる金属ケース部材220は、実施形態1のパックケース10及び金属ケース部材20(図2,図4,図5参照)と、ほぼ同様の外観を有している。
このため、パックケース10に電池スタック5を挿入して、この電池スタック5に第1側壁部12及び第2側壁部13から圧縮力KFを掛けると、第1側壁部12及び第2側壁部13にはその反力RKFが掛かる(図1参照)。さらに、反力RKFは、底壁部11のほか、第3側壁部14及び第4側壁部15にも伝わるのであるが、第1側壁部12及び第2側壁部13と、第3側壁部14及び第4側壁部15とを結合する部分(角部結合樹脂部36)に大きな応力が掛かる。このため、樹脂からなる角部結合樹脂部36のみでは、クリープや割れが発生し易く、圧縮力KFを維持することが難しい。
次いで、変形形態3に係るパックケース310について、図16~図19を参照して説明する。この変形形態3に係るパックケース310、及び、これに用いる金属ケース部材320も、実施形態1のパックケース10及び金属ケース部材20(図2,図4,図5参照)と、ほぼ同様の外観を有している。
次いで、変形形態4に係るパックケース410について、図20~図23を参照して説明する。この変形形態4に係るパックケース410、及び、これに用いる金属ケース部材420も、実施形態1のパックケース10及び金属ケース部材20(図2,図4,図5参照)と、ほぼ同様の外観を有している。
次いで、実施形態2に係るパックケース510について、図24~図26を参照して説明する。この実施形態2に係るパックケース510、及び、これに用いる金属ケース部材520は、実施形態1のパックケース10及び金属ケース部材20(図2,図4,図5参照)とは異なり、2つの電池スタック5を並べて収容できるように、一対の収容部510A,510Bが形成されている。
但し、本実施形態2の金属ケース部材520では、第4側壁金属板部525A,525Bは、収容部510A,510Bで共用している。
また、四方に配置された側壁金属板部522A~524A,525、及び、四方に配置された側壁金属板部522B~524B,525は、直接には、互いに結合しておらず、底部金属板部521A,521Bを介して結合している。
また、第3側壁金属板部524Bも同様に、底部金属板部521Bから屈曲して起立する内側金属板部524Baと、この内側金属板部524Baの横方向外側YHO(横方向他方側YH2)に位置して対向する外側金属板部524Bcと、内側金属板部524Baと外側金属板部524Bcとを連結する連結部524Bbとを有している。
特に、本実施形態2のパックケース510では、第3側壁部514A及び第4側壁部515のいずれもが、また、第3側壁部514B及び第4側壁部515のいずれもが、サンドイッチパネル構造のパネル構造横側壁部とされている。
従って、このパックケース510では、さらに高い剛性を有しながらも軽量なパックケース510とすることができる。
このため、本実施形態2のパックケース510では、さらに高い剛性を有しながらも軽量なパックケースとすることができる。
例えば、実施形態1,2及び各変形形態1~4では、金属ケース部材20等を、1枚の金属板20Mなどから折曲げにより形成したパックケース10等を示した。
しかしこのようなものに限らず、パックケース10等を構成する金属ケース部材を、複数の金属板で構成するようにしても良い。
しかし、第3側壁金属板部224等の延出部224A等にパネル係合部224Akを設けると共に、第3側壁部214等をサンドイッチパネル構造のパネル構造横側壁部としても良い。これにより、更に剛性や強度の高いパックケースとすることができる。
しかし、例えば実施形態2のパックケース510では、第3側壁部514A,514Bのように、内側金属板部に対し外側金属板部の高さ方向HHの寸法を短くするなど、第1側壁部及び第2側壁部において、サンドイッチパネル構造をなす部分を、高さ方向の一部にのみ採用しても良い。
また、第3側壁部及び第4側壁部について、サンドイッチパネル構造をなす部分を、高さ方向の一部にのみ採用しても良い。
2 電池
5 電池スタック
5a (電池スタックの)一方側端部
5b (電池スタックの)他方側端部
10,110,210,310,410,510 パックケース
510A,510B 収容部
12,112,212,312,412,512A,512B 第1側壁部(一方側壁部,パネル構造壁部)
13,113,213,313,413,513A,513B 第2側壁部(他方側壁部,パネル構造壁部)
14,114,214,314,414 第3側壁部(横側壁部)
514A,514B 第3側壁部(横側壁部,パネル構造横側壁部)
15,115,215,315,415 第4側壁部(横側壁部)
515 第4側壁部(横側壁部,パネル構造横側壁部)
20,220,320,420,520 金属ケース部材
20M (折り曲げて金属ケース部材とする)金属板
22,222,322,422,522A,522B 第1側壁金属板部
22a,222a,322a,422a,522Aa,522Ba (第1側壁金属板部の)内側金属板部(第1金属板,第1金属板部)
222at,322at,422at (内側金属板部の横方向の)端縁
22b,222b,322b,422b,522Ab,522Bb (第1側壁金属板部の)連結部
22c,222c,322c,422c,522Ac,522Bc (第1側壁金属板部の)外側金属板部(第2金属板,第2金属板部)
23,223,323,423,523A,523B 第2側壁金属板部
23a,223a,323a,423a,523Aa,523Ba (第2側壁金属板部の)内側金属板部(第1金属板,第1金属板部)
23b,223b,323b,423b,523Ab,523Bb (第2側壁金属板部の)連結部
23c,223c,323c,423c,523Ac,523Bc (第2側壁金属板部の)外側金属板部(第2金属板,第2金属板部)
24,224,324,424 第3側壁金属板部(横側金属板)
224A,224B,324A,324B,424A,424B 延出部
224Ak,224Bk パネル係合部(膨出部)
324Ak,324Bk,424Ak,424Bk,425Ak パネル係合部(屈曲突出部)
524A,524B 第3側壁金属板部
524Aa,524Ba 内側金属板部(横側金属板)
524Ab,524Bb 連結部
524Ac,524Bc 外側金属板部(第2横側金属板)
25,225,325,425 第4側壁金属板部(横側金属板)
225A,225B,325A,325B,425A,425B 延出部
525A,525B 第4側壁金属板部(横側金属板,第2横側金属板)
525C 連結部
30,130,230,330,430,530 樹脂ケース部材
32,132,232,332,432,532A,532B 第1側壁樹脂部(介在部材)
132h,232h 肉抜き部
33,133,233,333,433,533A,533B 第2側壁樹脂部(介在部材)
133h 肉抜き部
34,134,234,334,434 第3側壁樹脂部
534A,534B 第3側壁樹脂部(横側介在部材)
35,135,235,335,435 第4側壁樹脂部
535 第4側壁樹脂部(横側介在部材)
36,136,236,336,436,536A,536B 角部結合樹脂部
KF (電池スタックに加えられる)圧縮力
SH 積層方向
SH1 (積層方向の)一方側
SH2 (積層方向の)他方側
SHO (積層方向の)外側
SHI (積層方向の)内側
HH 高さ方向
HHU (高さ方向の)上方
HHD (高さ方向の)下方
YH 横方向
YH1 (横方向の)一方側
YH2 (横方向の)他方側
YHO (横方向の)外側
YHI (横方向の)内側
S4 セット工程
S5 射出成形工程
Claims (9)
- 複数の電池を積層方向に積層した電池スタックを収容して、上記積層方向に圧縮拘束するパックケースであって、
収容した上記電池スタックの上記積層方向の一方側に位置し、上記電池スタックの一方側端部に当接して、上記電池スタックを積層方向の他方側に押圧する一方側壁部と、
収容した上記電池スタックの上記積層方向他方側に位置し、上記電池スタックの他方側端部に当接して、上記電池スタックを上記積層方向一方側に押圧する他方側壁部と、を備え、
上記一方側壁部及び上記他方側壁部の少なくともいずれかは、
第1金属板と、
上記第1金属板よりも上記積層方向の外側に位置し上記第1金属板に対向する第2金属板と、
上記第1金属板と上記第2金属板との間に介在し、上記第1金属板及び上記第2金属板に固着し、上記第1金属板及び上記第2金属板をなす金属よりも低密度の介在部材とからなる、
パネル構造壁部であり、
前記パネル構造壁部は、
1枚の金属板をU字状に屈曲させて構成した、
前記第1金属板である第1金属板部、
前記第2金属板である第2金属板部、及び、
上記第1金属板部と第2金属板部とを連結する連結部とを有する
パックケース。 - 請求項1に記載のパックケースであって、
収容した前記電池スタックの前記積層方向に直交する横方向の外側に位置し、前記一方側壁部及び前記他方側壁部と共に、前記電池スタックを四方から囲む矩形枠をなし、上記一方側壁部と上記他方側壁部との間を結ぶ一対の横側壁部を備え、
一対の上記横側壁部は、
それぞれ、上記積層方向に延びる横側金属板を含み、
上記横側金属板は、
前記第1金属板及び前記第2金属板に、樹脂からなる角部結合樹脂部を介して結合してなる
パックケース。 - 請求項2に記載のパックケースであって、
前記横側金属板は、
上記一方側壁部または上記他方側壁部である前記パネル構造壁部の前記第1金属板よりも前記積層方向外側まで延びる延出部を有し、
上記延出部は、
上記第1金属板よりも上記積層方向外側において、上記第1金属板の前記横方向の端縁よりも、横方向内側に位置して、前記角部結合樹脂部を介して上記第1金属板に係合するパネル係合部を含む
パックケース。 - 請求項2または請求項3に記載のパックケースであって、
前記一対の横側壁部のうち、少なくともいずれかは、
前記横側金属板と、
前記積層方向に延び、上記横側金属板の前記横方向外側または横方向内側に位置して上記横側金属板に対向する第2横側金属板と、
上記横側金属板と上記第2横側金属板との間に介在し、上記横側金属板及び上記第2横側金属板に固着し、上記横側金属板と上記第2横側金属板をなす金属よりも低密度の横側介在部材とからなる、
パネル構造横側壁部である
パックケース。 - 請求項4に記載のパックケースであって、
前記一対の横側壁部のいずれも、前記パネル構造横側壁部である
パックケース。 - 請求項1~請求項5のいずれか1項に記載のパックケースであって、
前記一方側壁部及び前記他方側壁部は、
いずれも前記パネル構造壁部である
パックケース。 - 請求項1~請求項6のいずれか一項に記載のパックケースに、前記電池スタックを収容し前記積層方向に圧縮拘束してなる電池パック。
- 複数の電池を積層方向に積層した電池スタックを収容して、上記積層方向に圧縮拘束するパックケースであり、
収容した上記電池スタックの上記積層方向の一方側に位置し、上記電池スタックの一方側端部に当接して、上記電池スタックを上記積層方向の他方側に押圧する一方側壁部と、
収容した上記電池スタックの上記積層方向他方側に位置し、上記電池スタックの他方側端部に当接して、上記電池スタックを上記積層方向一方側に押圧する他方側壁部と、を備え、
上記一方側壁部及び上記他方側壁部の少なくともいずれかは、
第1金属板と、
上記第1金属板よりも上記積層方向外側に位置し上記第1金属板に対向する第2金属板と、
上記第1金属板と上記第2金属板との間に介在し、上記第1金属板及び上記第2金属板に固着し、上記第1金属板及び上記第2金属板をなす金属よりも低密度の介在部材とからなる、
パネル構造壁部である
パックケースの製造方法であって、
上記第1金属板と上記第2金属板とを金型にセットするセット工程と、
セットされた上記第1金属板と上記第2金属板との間に、樹脂を充填して上記介在部材を成形して、上記パネル構造壁部を形成する、射出成形工程を備え、
前記セット工程に先立ち、
1枚の金属板をU字状に屈曲させて、前記第1金属板である第1金属板部、前記第2金属板である第2金属板部、及び、上記第1金属板部と上記第2金属板部とを連結する連結部を形成する屈曲工程を備える
パックケースの製造方法。 - 請求項8に記載のパックケースの製造方法であって、
前記パックケースは、
収容した前記電池スタックの前記積層方向に直交する横方向の外側に位置し、前記一方側壁部及び前記他方側壁部と共に、前記電池スタックを四方から囲む矩形枠をなし、上記一方側壁部と上記他方側壁部との間を結ぶ一対の横側壁部を備え、
一対の上記横側壁部は、
それぞれ、上記積層方向に延びる横側金属板を含み、
上記横側金属板は、
前記第1金属板及び前記第2金属板と、樹脂からなる角部結合樹脂部を介して結合してなり、
前記セット工程は、
一対の上記横側壁部をなすそれぞれの上記横側金属板をも前記金型にセットし、
前記射出成形工程は、
前記パネル構造壁部を形成すると共に、上記角部結合樹脂部を形成する
パックケースの製造方法。
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