特許第6233242号(P6233242)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6233242
(24)【登録日】2017年11月2日
(45)【発行日】2017年11月22日
(54)【発明の名称】電池モジュール
(51)【国際特許分類】
   H01M 2/10 20060101AFI20171113BHJP
   H01M 2/34 20060101ALI20171113BHJP
【FI】
   H01M2/10 E
   H01M2/34 B
【請求項の数】4
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2014-171761(P2014-171761)
(22)【出願日】2014年8月26日
(65)【公開番号】特開2016-46207(P2016-46207A)
(43)【公開日】2016年4月4日
【審査請求日】2016年12月6日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003218
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】守作 直人
(72)【発明者】
【氏名】植田 浩生
(72)【発明者】
【氏名】加藤 崇行
【審査官】 井原 純
(56)【参考文献】
【文献】 特開2008−166191(JP,A)
【文献】 米国特許第8535820(US,B2)
【文献】 特開2013−235728(JP,A)
【文献】 国際公開第2014/103746(WO,A1)
【文献】 国際公開第2014/126128(WO,A1)
【文献】 国際公開第2014/126155(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01M 2/10
H01M 2/34
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの各々を個別に保持する第1電池ホルダ及び第2電池ホルダと、
前記第1電池ホルダ及び前記第2電池ホルダに挿通され、前記第1電池ホルダ及び前記第2電池ホルダを拘束するボルトと、を備え、
前記第1電池ホルダと前記第2電池ホルダとが交互に並設された電池モジュールであって、
前記第1電池ホルダは、並設方向の両側に突出する凸部と、両凸部を前記並設方向に貫通するとともに前記ボルトが挿通される第1挿通孔とを有し、
前記第2電池ホルダは、前記並設方向に貫通するとともに前記ボルトが挿通される第2挿通孔と、前記第2挿通孔の前記並設方向の両側に前記凸部が嵌合される嵌合部とを有する電池モジュール。
【請求項2】
前記第2挿通孔は、前記ボルトと接触する接触部を有する請求項1に記載の電池モジュール。
【請求項3】
前記第1電池ホルダと前記第2電池ホルダとを前記並設方向の両側から挟む第1エンドプレートと第2エンドプレートとを備え、
各エンドプレートには、前記第2電池ホルダが隣り合う請求項1又は請求項2に記載の電池モジュール。
【請求項4】
前記第1エンドプレートと前記第1エンドプレートに隣り合う前記第2電池ホルダとの間には絶縁性の絶縁プレートが設けられ、
前記第2エンドプレートに隣り合う前記第2電池ホルダは、前記ボルトから前記電池セルまでの絶縁距離を長くする絶縁壁を有する請求項3に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電池セルを保持した第1電池ホルダと第2電池ホルダとが交互に並設された電池モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
複数の電池セルを並設した電池モジュールは、例えば、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載の電池モジュールは、電池ホルダに保持された電池セルを複数並設している。電池ホルダには、ボルトが挿通される挿通孔が設けられている。電池ホルダの挿通孔には、ボルトが挿通され、このボルトにナットが螺合されることで、複数の電池ホルダが拘束されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2004−281099号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、ボルトを挿通孔に挿通するときには、電池ホルダに電池セルを保持させた状態で並設し、ボルトを挿通する。このとき、公差などの原因によって隣り合う電池ホルダ同士の挿通孔にずれが生じていると、ボルトを挿通しにくい。
【0005】
本発明の目的は、電池ホルダにボルトを挿通しやすい電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決する電池モジュールは、複数の電池セルと、前記複数の電池セルの各々を個別に保持する第1電池ホルダ及び第2電池ホルダと、前記第1電池ホルダ及び前記第2電池ホルダに挿通され、前記第1電池ホルダ及び前記第2電池ホルダを拘束するボルトと、を備え、前記第1電池ホルダと前記第2電池ホルダとが交互に並設された電池モジュールであって、前記第1電池ホルダは、並設方向の両側に突出する凸部と、両凸部を前記並設方向に貫通するとともに前記ボルトが挿通される第1挿通孔とを有し、前記第2電池ホルダは、前記並設方向に貫通するとともに前記ボルトが挿通される第2挿通孔と、前記第2挿通孔の前記並設方向の両側に前記凸部が嵌合される嵌合部とを有する。
【0007】
これによれば、第1電池ホルダの凸部が、第2電池ホルダの嵌合部に嵌合されることで、第1挿通孔と第2挿通孔との位置決めがされる。このため、第1挿通孔と第2挿通孔の位置ずれが抑止され、各電池ホルダにボルトを挿通しやすい。
【0008】
上記電池モジュールについて、前記第2挿通孔は、前記ボルトと接触する接触部を有することが好ましい。これによれば、第1挿通孔の内面と第2挿通孔の内面の両方をボルトに接触させることができる。第1電池ホルダと第2電池ホルダとは、ともにボルトに接触していることが好ましく、接触部を設けることで第1電池ホルダと第2電池ホルダをともにボルトに接触させることができる。
【0009】
上記電池モジュールについて、前記第1電池ホルダと前記第2電池ホルダとを前記並設方向の両側から挟む第1エンドプレートと第2エンドプレートとを備え、各エンドプレートには、前記第2電池ホルダが隣り合うことが好ましい。これによれば、凸部と各エンドプレートが当接しない。このため、凸部と各エンドプレートが当接することを防止するために、各エンドプレートを加工しなくてもよい。
【0010】
上記電池モジュールについて、前記第1エンドプレートと前記第1エンドプレートに隣り合う前記第2電池ホルダとの間には絶縁性の絶縁プレートが設けられ、前記第2エンドプレートに隣り合う前記第2電池ホルダは、前記ボルトから前記電池セルまでの絶縁距離を長くする絶縁壁を有することが好ましい。これによれば、絶縁プレートと絶縁壁によって、ボルトと電池セルとの絶縁性を確保することができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、電池ホルダにボルトを挿通しやすい。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】実施形態の電池モジュールを示す斜視図。
図2】実施形態の電池モジュールを示す断面図。
図3】(a)及び(b)は第1電池ホルダの斜視図、(c)は第1電池ホルダの第1挿通部の断面図。
図4】(a)及び(b)は第2電池ホルダの斜視図、(c)は第2電池ホルダの第2挿通部の断面図。
図5】実施形態の電池モジュールを示す断面図。
図6】変形例の第2挿通孔を拡大して示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、電池モジュールの一実施形態について説明する。
図1及び図2に示すように、電池モジュール10は、複数の電池セル11を有している。各電池セル11は、個別の電池ホルダ20,40に保持されている。第1電池ホルダ20と第2電池ホルダ40とは、交互に並設されている。各電池ホルダ20,40の並設方向の両端には、ともに第2電池ホルダ40が位置している。また、各電池ホルダ20,40は、電池セル11と交互に並設された伝熱プレート12を保持している。伝熱プレート12は、金属板をL字に屈曲させて形成されており、本体13と、本体13から直角に屈曲する屈曲部14とを有している。
【0014】
各電池ホルダ20,40に保持された電池セル11は、電池ホルダ20,40の並設方向の両側に設けられた第1エンドプレート15と、第2エンドプレート16とによって挟持されている。第2エンドプレート16には、第1エンドプレート15に向けてボルトBが挿通されており、第1エンドプレート15を挿通したボルトBにナットNを螺合することで第1エンドプレート15と第2エンドプレート16とによって各電池ホルダ20,40が挟持されている。各エンドプレート15,16は、矩形状の基部17の4箇所にボルトBが挿通されるボルト挿通部18が設けられている。
【0015】
第1エンドプレート15と第1エンドプレート15に隣り合う第2電池ホルダ40との間には、樹脂製の絶縁プレート19が設けられている。以下の説明において、第1エンドプレート15に隣り合う第2電池ホルダ40に保持された電池セル11を第1電池セル11A、第2エンドプレート16に隣り合う第2電池ホルダ40に保持された電池セル11を第2電池セル11Bとして説明を行う。
【0016】
次に、第1電池ホルダ20と第2電池ホルダ40について説明する。まず、第1電池ホルダ20と第2電池ホルダ40の共通部分について説明する。
図3及び図4に示すように、各電池ホルダ20,40は、矩形平板状の第1被覆壁21を有している。第1被覆壁21の長手方向両端には、第1被覆壁21の厚み方向に延びる矩形平板状の第2被覆壁22及び第3被覆壁23が設けられている。第1被覆壁21、第2被覆壁22、第3被覆壁23に囲まれる領域は、電池セル11が収容される収容部Sとなる。第1被覆壁21には、第2被覆壁22及び第3被覆壁23のそれぞれの短手方向第1端部22a,23aの間で延びる矩形平板状の壁部24が設けられている。
【0017】
第2被覆壁22の長手方向第1端部22b(第1被覆壁21が設けられる端部とは反対側の端部)と、第3被覆壁23の長手方向第1端部23b(第1被覆壁21が設けられる端部とは反対側の端部)には、各被覆壁22,23の短手方向第1端部22a,23aの間で延びる矩形平板状の第4被覆壁25が設けられている。第4被覆壁25は、厚み方向が各被覆壁22,23の短手方向と一致し、長手方向が第2被覆壁22と第3被覆壁23の対向方向に一致する。そして、第4被覆壁25の厚み方向及び長手方向に直交する方向が、第4被覆壁25の短手方向となる。
【0018】
また、第4被覆壁25の長手方向両端における第4被覆壁25の短手方向の一端面上には、U字状をなすとともに、第4被覆壁25の厚み方向に開口する端子収容部26がそれぞれ設けられている。各端子収容部26は、第2被覆壁22及び第3被覆壁23に連設されている。
【0019】
第2被覆壁22及び第3被覆壁23の長手方向第1端部22b,23bには、各被覆壁22,23と連設され、各被覆壁22,23の長手方向に延びる矩形平板状の突出壁28が設けられている。
【0020】
次に、第1電池ホルダ20について説明する。
図3(a)、図3(b)及び図3(c)に示すように、第1電池ホルダ20は、第4被覆壁25の短手方向の一端面上に設けられ、端子収容部26と隣り合う柱状の第1挿通部27を有している。また、第1電池ホルダ20の第2被覆壁22及び第3被覆壁23の長手方向第2端部22c,23cには、柱状の第1挿通部29が設けられている。各第1挿通部27,29の軸は、各被覆壁22,23の短手方向に延びている。
【0021】
第1電池ホルダ20は、各第1挿通部27,29の軸方向の両端面から突出する円筒状の凸部31を有している。各第1挿通部27,29及び各第1挿通部27,29の軸方向の両端面に設けられた凸部31には、ボルトBが挿通される円形状の第1挿通孔32が軸方向に貫通して設けられている。第1挿通孔32の直径は、全体に亘って均一となっている。
【0022】
また、第2被覆壁22の厚み方向の面のうち収容部S側の面とは反対側の面には、短手方向第2端部22dから短手方向第1端部22aに向けて延びる凹部33が設けられている。凹部33は、矩形状をなしている。
【0023】
図4(a)、図4(b)及び図4(c)に示すように、第2電池ホルダ40は、第4被覆壁25の短手方向の一端面上に設けられ、端子収容部26と隣り合う柱状の第2挿通部47を有している。また、第2電池ホルダ40の第2被覆壁22及び第3被覆壁23の長手方向第2端部22c,23cには、柱状の第2挿通部49が設けられている。各第2挿通部47,49の軸は、各被覆壁22,23の短手方向に延びている。第2電池ホルダ40は、各第2挿通部47,49の軸方向の両側に柱状の嵌合部45を有している。嵌合部45は、各第2挿通部47,49と連設されている。第2電池ホルダ40の各第2挿通部47,49の軸方向の寸法は、第1電池ホルダ20の各第1挿通部27,29の軸方向の寸法に比べて短い。
【0024】
各第2挿通部47,49には、軸方向に貫通する円形状の第2挿通孔41が形成されている。各嵌合部45には、第2挿通孔41と同心円状の嵌合孔42が形成されている。各嵌合部45に設けられた嵌合孔42は、第2挿通孔41に連通している。
【0025】
第2挿通孔41の直径は、全体に亘って均一となっている。嵌合孔42の直径は、全体に亘って均一となっている。第2挿通孔41の直径は、嵌合孔42の直径よりも小さい。嵌合孔42の直径は、第1電池ホルダ20の凸部31の外径よりも僅かに大きい。第2挿通孔41の直径は、第1電池ホルダ20の第1挿通孔32の直径と同一である。第2挿通孔41は、ボルトBの第2挿通孔41への挿通時に、ボルトBが接触する接触部43を有する。
【0026】
また、第2電池ホルダ40の第2被覆壁22には、短手方向第1端部22aから突出する突出部44が設けられている。突出部44は、第2被覆壁22から第2被覆壁22の短手方向に向けて突出している。突出部44は、矩形平板状をなしている。突出部44の長手方向の寸法は、第1電池ホルダ20の凹部33の長手方向の寸法よりも若干小さい。突出部44の短手方向の寸法は、第1電池ホルダ20の凹部33の短手方向の寸法よりも若干小さい。
【0027】
図5に示すように、第1電池ホルダ20と第2電池ホルダ40を交互に並設した状態において、第1電池ホルダ20の凸部31は、嵌合孔42に挿入されることで第2電池ホルダ40の嵌合部45に嵌合されている。これにより、第1挿通孔32と第2挿通孔41とが連通している。また、第1電池ホルダ20の凹部33には、第2電池ホルダ40の突出部44が挿入されている。
【0028】
第1電池ホルダ20と第2電池ホルダ40とは、各第1挿通部27,29及び各第2挿通部47,49の軸方向と各電池ホルダ20,40の並設方向とが同一方向になるように並設されている。したがって、第1電池ホルダ20は、各電池ホルダ20,40の並設方向の両側に突出した凸部31を有し、第2電池ホルダ40は、第2挿通孔41における各電池ホルダ20,40の並設方向の両側に嵌合部45を有していることになる。
【0029】
第1挿通孔32と第2挿通孔41には、ボルトBが挿通されている。ボルトBの軸部の形状は、円形状である。ボルトBの軸部は、第1挿通孔32の内面及び第2挿通孔41の接触部43の内面に一部接している。
【0030】
次に、本実施形態の電池モジュール10の作用について説明する。
第1電池ホルダ20と第2電池ホルダ40とを交互に並設すると、第2挿通孔41の嵌合部45に凸部31が嵌合される。凸部31が嵌合部45に嵌合されることで、第1挿通孔32と第2挿通孔41との位置が定まる。第1電池ホルダ20の複数の第1挿通部27,29のうち、一部の第1挿通部27,29のみに凸部31を設けたり、第2電池ホルダ40の複数の第2挿通部47,49のうち、一部の第2挿通部47,49のみに嵌合部45を設けたりする場合、凸部31及び嵌合部45が設けられていない各第1挿通部27,29及び各第2挿通部47,49の第1挿通孔32及び第2挿通孔41の位置が定まりにくく、ボルトBを挿通しにくい。本実施形態では、全ての第1挿通孔32及び第2挿通孔41のそれぞれが、凸部31が嵌合部45に嵌合されて位置決めされることで、全ての第1挿通孔32及び全ての第2挿通孔41にボルトBを挿通しやすい。
【0031】
また、第1電池ホルダ20に凸部31が設けられず、第2電池ホルダ40に嵌合部45が設けられていない場合、第1電池ホルダ20と第2電池ホルダ40の継ぎ目からボルトBが露出し、ボルトBから電池セル11までの絶縁距離が短くなるおそれがある。本実施形態のように、凸部31が嵌合孔42に挿入されることで、凸部31と嵌合部45とが重なり合い、第1電池ホルダ20と第2電池ホルダ40との継ぎ目からボルトBが露出しにくい。
【0032】
一方で、本実施形態では、第2電池ホルダ40が両端に設けられているため、嵌合孔42の一方には、凸部31が挿入されず、ボルトBが露出する。ボルトBが露出すると、電池セル11までの絶縁距離が短くなる。そこで、本実施形態では、第1エンドプレート15と第1エンドプレート15に隣り合う第2電池ホルダ40との間に絶縁プレート19を設けることで、ボルトBと第1電池セル11Aとの絶縁性を確保している。また、第4被覆壁25によって第2挿通部47に挿通されたボルトBから第2電池セル11Bまでの絶縁距離を長くしている。同様に、壁部24によって第2挿通部49に挿通されたボルトBから第2電池セル11Bまでの絶縁距離を長くしている。したがって、第4被覆壁25及び壁部24が絶縁壁として機能している。
【0033】
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)第1電池ホルダ20は、各第1挿通部27,29の軸方向両側に凸部31を有しており、第2電池ホルダ40は各第2挿通部47,49の軸方向両側に嵌合部45を有している。第1電池ホルダ20と第2電池ホルダ40を並設すると、第1電池ホルダ20の凸部31が第2電池ホルダ40の嵌合部45に嵌合して、第1挿通孔32と第2挿通孔41の位置決めがされる。このため、第1電池ホルダ20と第2電池ホルダ40にボルトBを挿通しやすく、電池モジュール10を製造しやすい。
【0034】
(2)また、全ての第1挿通孔32と第2挿通孔41が位置決めされるため、一部の第1挿通孔32と第2挿通孔41が位置決めされない状態でボルトBを挿通する場合に比べて、ボルトBを挿通しやすい。
【0035】
(3)接触部43は、ボルトBに接触している。耐荷重性や耐振動性などの観点上、第1電池ホルダ20と第2電池ホルダ40は、ともにボルトBに接触していることが好ましい。接触部43をボルトBに接触させることで、第2電池ホルダ40をボルトBに接触させることができるため、第1電池ホルダ20と第2電池ホルダ40をともにボルトBに接触させることができる。
【0036】
(4)各電池ホルダ20,40の並設方向の両端、すなわち、各エンドプレート15,16の隣には、第2電池ホルダ40が位置している。第1電池ホルダ20には、凸部31が設けられているため、各エンドプレート15,16と隣り合って第1電池ホルダ20を設けると凸部31がエンドプレートと当接する。凸部31が各エンドプレート15,16と当接しないように各エンドプレート15,16に凸部31に合わせた孔を設ける場合、各エンドプレート15,16を加工する必要がある。各エンドプレート15,16と隣り合う電池ホルダとして、第2電池ホルダ40を用いることで、凸部31が各エンドプレート15,16に当接せず、各エンドプレート15,16の加工が容易となる。
【0037】
(5)第1エンドプレート15と第1エンドプレート15に隣り合う第2電池ホルダ40との間に絶縁プレート19を設けることで、各第2挿通部47,49に挿通されたボルトBと第1電池セル11Aとの絶縁性を確保している。同様に、第2エンドプレート16に隣り合う第2電池ホルダ40に設けられた第4被覆壁25及び壁部24によって各第2挿通部47,49に挿通されたボルトBから第2電池セル11Bまでの絶縁距離を長くしている。このため、各エンドプレート15,16に隣り合うように第2電池ホルダ40を設けても、ボルトBと電池セル11との絶縁性を確保することができる。
【0038】
(6)凸部31と嵌合部45とが重なり合うことで、ボルトBが第1電池ホルダ20と第2電池ホルダ40との継ぎ目から露出することが抑制されている。このため、ボルトBと電池セル11との絶縁距離を確保することができ、絶縁性を確保することができる。
【0039】
(7)第1電池ホルダ20に凸部31を設けて、第2電池ホルダ40に突出部44を設けている。電池モジュール10を製造するときには、電池セル11を保持した第1電池ホルダ20と第2電池ホルダ40とを交互に並設していく。このとき、第1電池ホルダ20同士が隣り合っている場合、互いに凸部31が当接し合い、誤って第1電池ホルダ20同士が隣り合うことが抑止されている。また、第2電池ホルダ40同士が隣り合うときには、突出部44が第2被覆壁22に当接することで、誤って第2電池ホルダ40同士が隣り合うことが抑止されている。
【0040】
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
図6に示すように第2電池ホルダ40の嵌合孔42の直径は、第2挿通孔41の直径と同一であってもよい。この場合、第2挿通孔41内にボルトBが接触する接触部43が形成されない。
【0041】
○第1挿通孔32及び第2挿通孔41の形状は、六角形状などの角形状であってもよい。この場合、ボルトBの軸部のうちネジ部を除く部分の形状及び凸部31の形状も第1挿通孔32及び第2挿通孔41の形状に合わせて変更される。
【0042】
○ボルトBと電池セル11との絶縁性を確保することができる場合には、絶縁プレート19が設けられていなくてもよい。同様に、絶縁壁は設けられていなくてもよい。
○絶縁プレート19は、電池セル11の面のうち第1エンドプレート15と対向する面を覆っていればどのような形状でもよい。
【0043】
○絶縁壁は、第2エンドプレート16に隣り合う第2電池ホルダ40にのみ設けられていてもよい。
○第1電池ホルダ20に凹部33が設けられていなくてもよい。また、第2電池ホルダ40に突出部44が設けられていなくてもよい。
【0044】
○電池ホルダ20,40の並設方向の両端に、第1電池ホルダ20が位置していてもよい。この場合、第1電池ホルダ20の凸部31が各エンドプレート15,16に当接しないように各エンドプレート15,16の凸部31に対向する部分の凸部31の外径よりも大きい孔を設ける。
【0045】
○絶縁プレート19は、絶縁性の材料であれば樹脂製以外でもよい。
○第1挿通孔32の直径は、全体に亘って均一でなくてもよい。例えば、第1挿通孔32の直径は、第1挿通孔32が貫通する方向に沿って徐々に大きくなってもよい。同様に、嵌合孔42及び第2挿通孔41の直径も全体に亘って均一でなくてもよい。
【符号の説明】
【0046】
B…ボルト、10…電池モジュール、11…電池セル、15…第1エンドプレート、16…第2エンドプレート、19…絶縁プレート、20…第1電池ホルダ、24…壁部、25…第4被覆壁、31…凸部、32…第1挿通孔、40…第2電池ホルダ、41…第2挿通孔、43…接触部、45…嵌合部。
図1
図2
図3
図4
図5
図6