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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024060679
(43)【公開日】2024-05-07
(54)【発明の名称】電池モジュール
(51)【国際特許分類】
   H01M 50/209 20210101AFI20240425BHJP
   H01M 50/264 20210101ALI20240425BHJP
   H01M 50/262 20210101ALI20240425BHJP
   H01M 50/271 20210101ALI20240425BHJP
【FI】
H01M50/209
H01M50/264
H01M50/262 S
H01M50/262 P
H01M50/271 B
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022168090
(22)【出願日】2022-10-20
(71)【出願人】
【識別番号】520184767
【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】津田 佳洋
(72)【発明者】
【氏名】阿部 剛頌
(72)【発明者】
【氏名】寺中 智親
(72)【発明者】
【氏名】武田 隆秀
【テーマコード(参考)】
5H040
【Fターム(参考)】
5H040AA01
5H040AA14
5H040AS07
5H040AT02
5H040AT06
5H040AY06
5H040CC34
5H040CC38
5H040NN03
(57)【要約】
【課題】拘束部材の耐力を向上させながら軽量化を図ることが可能な電池モジュールを提供する。
【解決手段】電池モジュールは、第1の方向に並んで配置され、角形形状を各々有する複数の電池セルと、複数の電池セルに対して第1の方向に直交する第2の方向に並ぶように設けられ、第1の方向に沿って複数の電池セルを拘束する2つの拘束部材と、第1の方向の中間部分において第2の方向に延在し、2つの拘束部材を互いに連結する帯状の連結部材とを備える。連結部材は、2つの拘束部材を第2の方向に沿って挟む方向から2つの拘束部材と各々係合する第1係合部および第2係合部を有する。
【選択図】図12
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の方向に並んで配置され、角形形状を各々有する複数の電池セルと、
前記複数の電池セルに対して前記第1の方向に直交する第2の方向に並ぶように設けられ、前記第1の方向に沿って前記複数の電池セルを拘束する2つの拘束部材と、
前記第1の方向の中間部分において前記第2の方向に延在し、前記2つの拘束部材を互いに連結する帯状の連結部材とを備え、
前記連結部材は、前記2つの拘束部材を前記第2の方向に沿って挟む方向から前記2つの拘束部材と各々係合する第1係合部および第2係合部を有する、電池モジュール。
【請求項2】
前記第1の方向および前記第2の方向に直交する第3の方向から前記複数の電池セルを覆うように設けられたカバー部材をさらに備え、
前記連結部材は、前記複数の電池セルに対して反対側から前記カバー部材に重なる位置で前記第2の方向に延びる本体部と、前記本体部から前記第3の方向に突出し、前記第1係合部および前記第2係合部が形成されたフランジ部とを含む、請求項1に記載の電池モジュール。
【請求項3】
前記2つの拘束部材は、本体部と、前記本体部から前記第2の方向に突出する第1フランジ部および第2フランジ部とを各々含み、
前記第1フランジ部は、前記第1の方向および前記第2の方向に直交する第3の方向において、前記複数の電池セルの第1の側に重なるように設けられ、
前記第2フランジ部は、前記第3の方向において、前記複数の電池セルの第2の側に重なるように設けられ、
前記第1フランジ部の前記本体部からの突出量は、前記第2フランジ部の前記本体部からの突出量よりも小さく、
前記第1係合部および前記第2係合部は前記第1フランジ部の近傍に設けられる、請求項1に記載の電池モジュール。
【請求項4】
前記複数の電池セルを収容して少なくとも前記第1の方向に支持し、前記複数の電池セルを含むユニットを形成するケースをさらに備えた、請求項1に記載の電池モジュール。
【請求項5】
前記第1の方向および前記第2の方向に直交する第3の方向から前記複数の電池セルを覆うように設けられたカバー部材と、
前記複数の電池セルを収容して少なくとも前記第1の方向に支持し、前記複数の電池セルを含むユニットを形成するケースとをさらに備え、
前記カバー部材と前記ケースとが互いに接続される、請求項4に記載の電池モジュール。
【請求項6】
前記ユニットは、2個以上の電池セルを各々含み、前記2個以上の電池セルの各々の出力密度は8000W/L以上である、請求項4に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本技術は、電池モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1ないし7のように、複数の電池セルを積層し、拘束部材により拘束した電池モジュールが従来から知られている。並行する2つの拘束部材を連結することも従来から行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第2021/024774号
【特許文献2】特開2020-053273号公報
【特許文献3】国際公開第2017/017913号
【特許文献4】特開2017-147201号公報
【特許文献5】国際公開第2014/045756号
【特許文献6】特開2014-203746号公報
【特許文献7】中国実用新案213601974号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
並行する2つの拘束部材を連結することにより、拘束部材の耐力を向上させることができる。ただし、連結部材を追加することにより電池モジュールの軽量化が阻害されないかについて留意する必要がある。
【0005】
本技術の目的は、拘束部材の耐力を向上させながら軽量化を図ることが可能な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】
本技術は、以下の電池モジュールを提供する。
【0007】
[1]第1の方向に並んで配置され、角形形状を各々有する複数の電池セルと、複数の電池セルに対して第1の方向に直交する第2の方向に並ぶように設けられ、第1の方向に沿って複数の電池セルを拘束する2つの拘束部材と、第1の方向の中間部分において第2の方向に延在し、2つの拘束部材を互いに連結する帯状の連結部材とを備え、連結部材は、2つの拘束部材を第2の方向に沿って挟む方向から2つの拘束部材と各々係合する第1係合部および第2係合部を有する、電池モジュール。
【0008】
[2]第1の方向および第2の方向に直交する第3の方向から複数の電池セルを覆うように設けられたカバー部材をさらに備え、連結部材は、複数の電池セルに対して反対側からカバー部材に重なる位置で第2の方向に延びる本体部と、本体部から第3の方向に突出し、第1係合部および第2係合部が形成されたフランジ部とを含む、[1]に記載の電池モジュール。
【0009】
[3]2つの拘束部材は、本体部と、本体部から第2の方向に突出する第1フランジ部および第2フランジ部とを各々含み、第1フランジ部は、第1の方向および第2の方向に直交する第3の方向において、複数の電池セルの第1の側に重なるように設けられ、第2フランジ部は、第3の方向において、複数の電池セルの第2の側に重なるように設けられ、第1フランジ部の本体部からの突出量は、第2フランジ部の本体部からの突出量よりも小さく、第1係合部および第2係合部は第1フランジ部の近傍に設けられる、[1]に記載の電池モジュール。
【0010】
[4]複数の電池セルを収容して少なくとも第1の方向に支持し、複数の電池セルを含むユニットを形成するケースをさらに備えた、[1]から[3]のいずれか1項に記載の電池モジュール。
【0011】
[5]第1の方向および第2の方向に直交する第3の方向から複数の電池セルを覆うように設けられたカバー部材と、複数の電池セルを収容して少なくとも第1の方向に支持し、複数の電池セルを含むユニットを形成するケースとをさらに備え、カバー部材とケースとが互いに接続される、[4]に記載の電池モジュール。
【0012】
[6]ユニットは、2個以上の電池セルを各々含み、2個以上の電池セルの各々の出力密度は8000W/L以上である、[4]または[5]に記載の電池モジュール。
【発明の効果】
【0013】
本技術によれば、拘束部材の耐力を維持しながら軽量化を図ることが可能な電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】この発明の実施の形態における電池モジュールを示す斜視図である。
図2】この発明の実施の形態における電池モジュールを示す別の斜視図である。
図3図1中の電池モジュールを示す分解組み立て図である。
図4図1中の電池モジュールの内部構造を示す斜視図である。
図5図1中の電池モジュールを構成する電池セルユニットを示す斜視図である。
図6図1中の電池セルユニットを構成する電池セルを示す斜視図である。
図7】第1カバー体を示す斜視図である。
図8】第1カバー体を示す別の斜視図である。
図9】第2カバー体を示す斜視図である。
図10】第2カバー体を示す別の斜視図である。
図11】バインドバーに作用する荷重を示す図である。
図12】バインドバーとリテーナとを示す斜視図である。
図13】バインドバーとリテーナとの係合部を示す拡大斜視図である。
図14】リテーナの変形例を示す斜視図(その1)である。
図15】リテーナの変形例を示す斜視図(その2)である。
図16】リテーナの変形例を示す斜視図(その3)である。
図17】リテーナの変形例を示す斜視図(その4)である。
図18】リテーナの変形例を示す斜視図(その5)である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下に、本技術の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【0016】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本技術の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本技術にとって必ずしも必須のものではない。また、本技術は、本実施の形態において言及する作用効果を必ずしもすべて奏するものに限定されない。
【0017】
なお、本明細書において、「備える(comprise)」および「含む(include)」、「有する(have)」の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含む場合に、当該構成以外の他の構成を含んでもよいし、含まなくてもよい。
【0018】
また、本明細書において幾何学的な文言および位置・方向関係を表す文言、たとえば「平行」、「直交」、「斜め45°」、「同軸」、「沿って」などの文言が用いられる場合、それらの文言は、製造誤差ないし若干の変動を許容する。本明細書において「上側」、「下側」などの相対的な位置関係を表す文言が用いられる場合、それらの文言は、1つの状態における相対的な位置関係を示すものとして用いられるものであり、各機構の設置方向(たとえば機構全体を上下反転させる等)により、相対的な位置関係は反転ないし任意の角度に回動し得る。
【0019】
本明細書において、「電池」は、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル水素電池およびナトリウムイオン電池などの他の電池を含み得る。本明細書において、「電極」は正極および負極を総称し得る。
【0020】
図1および図2は、この発明の実施の形態における電池モジュールを示す斜視図である。図3は、図1中の電池モジュールを示す分解組み立て図である。図4は、図1中の電池モジュールの内部構造を示す斜視図である。図5は、図1中の電池モジュールを構成する電池セルユニットを示す斜視図である。図6は、図1中の電池セルユニットを構成する電池セルを示す斜視図である。
【0021】
図1から図6を参照して、電池モジュール100は、ハイブリッド車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)、プラグインハイブリッド車(PHEV:Plug-in Hybrid Electric Vehicle)または電気自動車(BEV:Battery Electric Vehicle)などの車両の駆動用電源として用いられる。
【0022】
本明細書においては、電池モジュール100の構造を説明する便宜上、後述する複数の電池セル11の積層方向に平行に延びる軸を「Y軸」といい、その「Y軸」を基準に、Y軸に直交する方向に延びる軸を「X軸」といい、Y軸と、X軸とに直交する方向に延びる軸を「Z軸」という。図1の紙面の右斜め上方向が「+Y軸方向」であり、左斜め下方向が「-Y軸方向」である。図1の紙面の右斜め下方向が「+X軸方向」であり、左斜め上方向が「-X軸方向」である。図1の紙面の上方向が「+Z軸方向」であり、下方向が「-Z軸方向」である。典型的には、電池モジュール100は、+Z軸方向が上方向に対応し、-Z軸方向が下方向に対応する姿勢により車両に搭載される。
【0023】
まず、電池モジュール100の全体構造について説明する。図4に示されるように、電池モジュール100は、複数の電池セルユニット21を有する。複数の電池セルユニット21は、Y軸方向に並べられている。-Y軸方向における端部には、電池セルユニット21Aが配置され、+Y軸方向における端部には、電池セルユニット21Rが配置されている。
【0024】
なお、電池モジュール100に備わる電池セルユニット21の数は、2以上であれば、特に限定されない。
【0025】
図5および図6に示されるように、各電池セルユニット21は、複数の電池セル11と、ケース体31とを有する。
【0026】
各電池セルユニット21において、2個の電池セル11が、Y軸方向に連続して並んでいる。各電池セルユニット21に備わる電池セル11の数は、複数であれば、特に限定されない。
【0027】
電池セル11は、リチウムイオン電池である。電池セル11は、8000W/L以上の出力密度を有する。電池セル11は、角形であり、直方体形状の薄板形状を有する。複数の電池セル11は、Y軸方向が電池セル11の厚み方向となるように積層されている。
【0028】
電池セル11は、外装体12を有する。外装体12は、直方体形状の筐体からなり、電池セル11の外観をなしている。外装体12には、電極体および電解液が収容されている。
【0029】
外装体12は、セル側面13と、セル側面14と、セル頂面15とを有する。セル側面13およびセル側面14の各側面は、Y軸方向に直交する平面からなる。セル側面13およびセル側面14は、Y軸方向において、互いに反対側を向いている。セル側面13およびセル側面14の各側面は、外装体12が有する複数の側面のうちで最も大きい面積を有する。セル頂面15は、Z軸方向に直交する平面からなる。セル頂面15は、+Z軸方向を向いている。
【0030】
電池セル11は、ガス排出弁17をさらに有する。ガス排出弁17は、セル頂面15に設けられている。ガス排出弁17は、X軸方向におけるセル頂面15の中央部に設けられている。ガス排出弁17は、外装体12の内部で発生したガスにより外装体12の内圧が所定値以上となった場合に、そのガスを外装体12の外部に排出する。ガス排出弁17からのガスは、後述するダクト71を流れて、電池モジュール100の外部に排出される。
【0031】
電池セル11は、正極端子16Pおよび負極端子16Nが対となった電極端子16をさらに有する。電極端子16は、セル頂面15に設けられている。正極端子16Pおよび負極端子16Nは、X軸方向においてガス排出弁17を挟んだ両側にそれぞれ設けられている。
【0032】
ケース体31は、直方体形状の外観をなしている。ケース体31は、樹脂製である。各電池セルユニット21において、ケース体31は、複数の電池セル11を収容している。ケース体31は、ケース頂部32を有する。ケース頂部32は、Z軸方向が厚み方向となり、X軸-Y軸平面に平行に配置される壁形状をなしている。
【0033】
図4に示されるように、Y軸方向に並べられた電池セルユニット21の間に渡って、複数の電池セル11がY軸方向に積層されている。複数の電池セル11は、Y軸方向に隣り合う電池セル11の間において、セル側面13同士が向かい合わせとなり、セル側面14同士が向かい合わせとなるように積層されている。これにより、複数の電池セル11が積層されるY軸方向において、正極端子16Pと負極端子16Nとが、交互に並んでいる。Y軸方向に隣り合う正極端子16Pおよび負極端子16Nは、バスバー(不図示)により互いに接続されている。これにより、複数の電池セル11は、互いに電気的に直列に接続されている。
【0034】
図1から図4に示されるように、電池モジュール100は、一対のエンドプレート42(42P,42Q)と、一対のバインドバー43とをさらに有する。一対のバインドバー43および一対のエンドプレート42は、Y軸方向に並ぶ複数の電池セルユニット21(複数の電池セル11)を一体に保持している。
【0035】
一対のエンドプレート42は、それぞれ、Y軸方向における複数の電池セル11(複数の電池セルユニット21)の両端に配置されている。エンドプレート42Pは、Y軸方向において、電池セルユニット21Aと対向し、エンドプレート42Qは、Y軸方向において、電池セルユニット21Rと対向している。
【0036】
エンドプレート42は、プレート部46と、庇部47とを有する。プレート部46は、Y軸方向が厚み方向となるプレート形状を有する。庇部47は、+Z軸方向におけるプレート部46の端部(上端部)から、Y軸方向において電池セル11の積層体から遠ざかる方向に延出している。庇部47は、Z軸方向に厚みを有し、プレート部46の上端部に沿って帯状に延びる庇形状をなしている。
【0037】
一対のバインドバー43は、X軸方向において電池セル11の積層体の両端に配置されている。バインドバー43は、Y軸方向に延びている。-Y軸方向におけるバインドバー43の端部は、エンドプレート42Pに接続されている。+Y軸方向におけるバインドバー43の端部は、エンドプレート42Qに接続されている。一対のバインドバー43は、一対のエンドプレート42とともに、複数の電池セル11(複数の電池セルユニット21)に対してY軸方向の拘束力を作用させている。
【0038】
電池モジュール100は、プラス端子箱81と、マイナス端子箱86とをさらに有する。プラス端子箱81およびマイナス端子箱86は、樹脂製である。プラス端子箱81およびマイナス端子箱86には、電池モジュール100と、電池モジュール100の外部に配置されるケーブル等の外部配線とを接続するためのプラス総端子およびマイナス総端子がそれぞれ収容されている。
【0039】
図4に示されるように、プラス端子箱81は、基台212と、開閉扉211とを有する。基台212は、エンドプレート42(42P)に取り付けられている。基台212は、Y軸方向において庇部47を跨ぐように設けられている。基台212には、電池セル11からプラス総端子に向けて延びるバスバー27が搭載されている。開閉扉211は、開閉動作が可能なように基台212に取り付けられている。マイナス端子箱86は、基台217と、開閉扉216とを有する。基台217および開閉扉216は、それぞれ、プラス端子箱81における基台212および開閉扉211に対応している。基台217には、電池セル11からマイナス総端子に向けて延びるバスバー28が搭載されている。
【0040】
電池モジュール100は、ダクト71をさらに有する。ダクト71は、樹脂製である。ダクト71は、Z軸方向において複数の電池セル11(複数の電池セルユニット21)と対向しながら、Y軸方向に延びている。ダクト71は、複数の電池セル11から排出されたガスが流れる通路を形成している。ダクト71は、複数のケース体31に取り付けられている。
【0041】
図3に示されるように、ダクト71は、ダクト本体部72と、コネクタ支持部74とを有する。ダクト本体部72は、電池セル11からのガスを流通させるためのダクト71の主要部をなしている。ダクト本体部72は、Z軸方向において、Y軸方向に間隔を開けて並ぶ複数のガス排出弁17と対向しながら、Y軸方向に延びている。コネクタ支持部74は、+Y軸方向におけるダクト本体部72の端部から+Y軸方向に延出している。コネクタ支持部74は、X軸-Y軸平面と平行に配置されるプレート形状を有する。
【0042】
電池モジュール100は、第1カバー体51および第2カバー体52と、リテーナ91とをさらに有する。
【0043】
第1カバー体51および第2カバー体52は、樹脂製である。第1カバー体51は、Z軸方向より複数の電池セル11を覆うように設けられている。第1カバー体51および第2カバー体52は、Z軸方向において、ケース体31のケース頂部32と対向して設けられている。第1カバー体51および第2カバー体52は、バスバー27,28と、ダクト71とをさらに覆うように設けられている。
【0044】
「カバー部材」としての第1カバー体51および第2カバー体52は、X軸-Y軸平面に平行に配置されている。第1カバー体51および第2カバー体52は、Y軸方向(電池セル11の積層方向)に並べられている。第1カバー体51は、Y軸方向におけるプラス側に配置され、第2カバー体52は、Y軸方向におけるマイナス側に配置されている。
【0045】
第1カバー体51および第2カバー体52は、複数のケース体31、基台212、基台217およびダクト71に対して着脱可能に取り付けられている。複数のケース体31、基台212、基台217およびダクト71は、第1カバー体51および第2カバー体52が取り付けられる被取り付け部材30を構成している。
【0046】
リテーナ91は、金属製である。リテーナ91は、X軸方向に延びている。リテーナ91は、X軸方向に延びる両端において、一対のバインドバー43にそれぞれ接続されている。リテーナ91は、Y軸方向における複数の電池セル11の全長の中心位置に設けられている。Y軸方向におけるエンドプレート42Pおよびリテーナ91の間の長さは、Y軸方向におけるリテーナ91およびエンドプレート42Qの間の長さと同じである。
【0047】
リテーナ91は、バー部92と、一対の折れ曲がり部93とを有する。バー部92は、Z軸方向が厚み方向となり、X軸-Y軸平面に平行に配置される平板からなる。バー部92は、Y軸方向において一定の幅を有しながら、X軸方向が長手方向となるように帯状に延びている。一対の折れ曲がり部93は、それぞれ、X軸方向におけるバー部92の両端から90°折れ曲がり、-Z軸方向に延びている。一対の折れ曲がり部93は、爪部および開口部の組み合わせからなる嵌合構造によって、一対のバインドバー43にそれぞれ接続されている。
【0048】
図7および図8は、第1カバー体を示す斜視図である。図9および図10は、第2カバー体を示す斜視図である。図11は、図1中のXI-XI線上の矢視方向に見た電池モジュールを示す断面図である。続いて、第1カバー体51および第2カバー体52の構造についてより具体的に説明する。
【0049】
図1から図3、および、図7から図11を参照して、第1カバー体51および第2カバー体52の各カバー体は、平板部231と、縁部236とを有する。平板部231は、Z軸方向に厚みを有し、X軸-Y軸平面と平行に配置されている。平板部231は、全体として、矩形形状の平面視を有する。平板部231は、Z軸方向において、複数の電池セル11(複数の電池セルユニット21)と対向して設けられている。縁部236は、平板部231の周縁部から-Z軸方向に延出している。縁部236は、Z軸方向に高さをなしながら、平板部231の周縁部に沿って断続的に延びている。
【0050】
Y軸方向における第1カバー体51(の平板部231)の全長は、Y軸方向における第2カバー体52(の平板部231)の全長よりも大きい。
【0051】
図7および図8に示されるように、第1カバー体51は、第1重畳部232を有する。第1重畳部232は、第1カバー体51における平板部231の-Y軸方向の端部に沿って設けられている。第1重畳部232は、平板部231の一部であって、Y軸方向に一定の幅を有しながら、X軸方向に帯状に延びている。
【0052】
第1カバー体51には、溝部96が設けられている。溝部96は、Z軸方向に凹み、前X軸方向に延びている。溝部96は、第1カバー体51の平板部231に設けられている。溝部96は、+Z軸方向を向く平板部231の表面から凹む凹形状をなし、Y軸方向に一定の幅を有しながら、X軸方向に延びている。Y軸方向における溝部96の幅は、Y軸方向におけるリテーナ91(バー部92)の幅よりも大きい。
【0053】
図9および図10に示されるように、第2カバー体52は、第2重畳部233を有する。第2重畳部233は、第2カバー体52における平板部231の+Y軸方向の端部に沿って設けられている。第2重畳部233は、平板部231に対して平板部231の厚み分だけ-Z軸方向に段差をなしている。第2重畳部233は、Y軸方向に一定の幅を有しながら、X軸方向に帯状に延びている。
【0054】
図1から図3、および、図11を参照して、第2重畳部233は、第1重畳部232と重ね合わされている。第2重畳部233は、Z軸方向において、電池セル11および第1重畳部232の間に配置されている。第1カバー体51は、Z軸方向において、電池セル11およびリテーナ91(バー部92)の間に配置されている。
【0055】
第1重畳部232および第2重畳部233は、X軸-Y軸平面に平行な面内で面接触している。Y軸方向における、第2カバー体52の平板部231と、第1カバー体51の第1重畳部232との間には、隙間321が設けられている。+Y軸方向における第2カバー体52の平板部231の端部と、-Y軸方向における第1重畳部232の端部とは、隙間321を介して対向している。
【0056】
電池モジュール100の組み立て時、被取り付け部材30に対して、第2カバー体52、第1カバー体51およびリテーナ91が挙げた順に組み付けられる。続いて、被取り付け部材30に対する第1カバー体51および第2カバー体52の取り付け構造について説明する。
【0057】
図1および図2、および、図7から図10を参照して、第1カバー体51は、第1接続部57を有する。第2カバー体52は、第2接続部56を有する。第1カバー体51および第2カバー体52の少なくともいずれか一方は、第3接続部58を有する。
【0058】
第1接続部57は、Y軸方向において、第1重畳部232に対して第2カバー体52の反対側に配置されている。第1接続部57は、+Y軸方向における第1カバー体51の端部に設けられている。第1接続部57は、Y軸方向に固定されるように被取り付け部材30に接続されている。第2接続部56は、Y軸方向において、第2重畳部233に対して第1カバー体51の反対側に配置されている。第2接続部56は、-Y軸方向における第2カバー体52の端部に設けられている。第2接続部56は、Y軸方向に固定されるように被取り付け部材30に接続されている。
【0059】
第3接続部58は、Y軸方向において第1接続部57および第2接続部56の間に配置されている。第3接続部58は、第1カバー体51および第2カバー体52に設けられている。第3接続部58は、Y軸方向にスライド可能なように被取り付け部材30に接続されている。
【0060】
図1から図5を参照して、ケース体31は、リブ部113と、爪部221とをさらに有する。
【0061】
リブ部113は、ケース頂部32から突出し、Z軸方向に高さをなしながら、電極端子16を取り囲むようにリブ状に延びている。爪部221は、リブ部113の側面からX軸方向に突出する凸形状をなしている。爪部221は、+X軸方向を向くリブ部113の外側面と、-X軸方向を向くリブ部113の外側面との各側面に設けられている。爪部221は、+X軸方向を向くリブ部113の外側面において、+X軸方向に突出する凸形状をなし、-X軸方向を向くリブ部113の外側面において、-X軸方向に突出する凸形状をなしている。複数のケース体31がY軸方向に並べられた状態において、複数の爪部221が、Y軸方向において互いに間隔を開けて設けられている。
【0062】
図1から図4を参照して、基台212には、爪部222と、爪部225とが設けられている。爪部222は、+X軸方向を向く基台212の外側面に設けられ、+X軸方向に突出する凸形状をなしている。爪部225は、-X軸方向を向く基台212の外側面に設けられ、-X軸方向に突出する凸形状をなしている。爪部222および爪部225は、エンドプレート42Pの直上に設けられている。基台217には、爪部223が設けられている。爪部223は、+X軸方向を向く基台217の外側面に設けられ、+X軸方向に突出する凸形状をなしている。爪部223は、エンドプレート42Qの直上に設けられている。
【0063】
ダクト71のコネクタ支持部74には、爪部224が設けられている。爪部224は、-X軸方向を向くコネクタ支持部74の外側面に設けられ、-X軸方向に突出する凸形状をなしている。爪部224は、エンドプレート42Qの直上に設けられている。
【0064】
図1および図2、ならびに、図7から図10を参照して、第1カバー体51には、複数の開口部251と、開口部253と、開口部254とが設けられている。第2カバー体52には、複数の開口部251と、開口部252と、開口部255とが設けられている。複数の開口部251、開口部252、開口部253、開口部254および開口部255は、縁部236に設けられている。
【0065】
図1および図2、ならびに、図7および図8に示されるように、開口部253は、第1カバー体51において、基台217を覆う部分に設けられている。開口部254は、第1カバー体51において、コネクタ支持部74を覆う部分に設けられている。開口部253および開口部254には、それぞれ、爪部223および爪部224が嵌合されている。Y軸方向における開口部253の開口長さ(幅)は、Y軸方向における爪部223の長さ(幅)と略同じであり、Y軸方向における開口部254の開口長さ(幅)は、Y軸方向における爪部224の長さ(幅)と略同じである。爪部223および爪部224は、それぞれ、開口部253および開口部254の内側で、Z軸方向およびY軸方向に係止されている。このような構成により、開口部253および開口部254は、Y軸方向に固定されるように被取り付け部材30(基台217,コネクタ支持部74)に接続される第1接続部57を構成している。
【0066】
図1および図2、ならびに、図9および図10に示されるように、開口部252および開口部255は、第2カバー体52において、基台212を覆う部分に設けられている。開口部252および開口部255には、それぞれ、爪部222および爪部225が嵌合されている。Y軸方向における開口部252の開口長さ(幅)は、Y軸方向における爪部222の長さ(幅)と略同じであり、Y軸方向における開口部255の開口長さ(幅)は、Y軸方向における爪部225の長さ(幅)と略同じである。爪部222および爪部225は、それぞれ、開口部252および開口部255の内側で、Z軸方向およびY軸方向に係止されている。このような構成により、開口部252および開口部255は、Y軸方向に固定されるように被取り付け部材30(基台212)に接続される第2接続部56を構成している。
【0067】
図1および図2、ならびに、図7および図8に示されるように、第1カバー体51には、複数の開口部251がさらに設けられている。複数の開口部251は、Y軸方向において、互いに間隔を開けて並んでいる。複数の開口部251は、Y軸方向において、開口部253および開口部254(第1接続部57)と、第1重畳部232との間に配置されている。
【0068】
図1および図2、ならびに、図9および図10に示されるように、第2カバー体52には、複数の開口部251がさらに設けられている。複数の開口部251は、Y軸方向において、互いに間隔を開けて並んでいる。複数の開口部251は、Y軸方向において、開口部252および開口部255(第2接続部56)と、第2重畳部233との間に配置されている。
【0069】
図1および図2に示されるように、複数の開口部251には、それぞれ、複数の爪部221が嵌合されている。Y軸方向における開口部251の開口長さ(幅)は、Y軸方向における爪部221の長さ(幅)よりも大きい。爪部221は、±Y軸方向における開口部251の開口縁から離れた位置に配置されている。爪部221は、開口部251の内側でZ軸方向にのみ係止されている。このような構成により、複数の開口部251は、Y軸方向にスライド可能なように被取り付け部材30(複数のケース体31)に接続される第3接続部58を構成している。
【0070】
リテーナ91(バー部92)は、溝部96に配置されている。-Y軸方向におけるリテーナ91の端部と、第1カバー体51の平板部231がなす溝部96の溝壁との間には、隙間326が設けられている。+Y軸方向におけるリテーナ91の端部と、第1カバー体51の平板部231がなす溝部96の溝壁との間には、隙間327が設けられている。
【0071】
図11は、バインドバー43に作用する荷重を示す図である。図11に示すように、バインドバー43は、本体部431と、本体部431に形成された開口部432とを含む。
【0072】
開口部432の形状は略樽型に規定されている。したがって、2つの開口部432の間において、本体部431の中央部431AのY軸方向の幅は、両端部431B,431CのY軸方向の幅よりも狭い。
【0073】
バインドバー43には、電池セル11の膨張または外部負荷によって様々な方向から荷重が作用し得る。具体的には、バインドバー43には、たとえばY軸方向に沿う荷重F1,F2、またはZ軸方向に沿う荷重F3が作用し得る。
【0074】
Y軸方向に荷重が作用する場合には、本体部431における開口部432の上部または下部において当該荷重F1,F2を受けることができる。
【0075】
Z軸方向に沿って荷重が作用する場合には、Z軸方向に平行な荷重F3が2つの開口部432の間に作用する。この場合、両端部431B,431Cよりも幅が狭い中央部431Aに荷重F3が作用する。
【0076】
バインドバー43における材料の圧延方向は、Z軸方向に沿っている。一般に、複数の結晶粒を有する金属材料が圧延された場合、金属材料は圧延方向に直交する方向と比較して圧延方向の強度が高い。このため、開口部432におけるZ軸方向のの中央部431AにおいてY軸方向の幅が狭くても、バインドバー43は、中央部431Aにおいて必要な耐荷重特性を満足することができる。
【0077】
図12は、バインドバー43とリテーナ91とを示す斜視図であり、図13は、バインドバー43とリテーナ91との係合部を示す拡大斜視図である。図12図13に示すように、リテーナ91(連結部材)は、Y軸方向の中間部分において2つのバインドバー43(拘束部材)を互いに連結する。帯状のバー部92(本体部)はX軸方向に延在する。バー部92は、図1に示すように、電池セル11の反対側(上側)から第1カバー体51に重なる位置に設けられる。
【0078】
一対の折れ曲がり部93(フランジ部)は、バー部92から-Z軸方向に突出する。一対の折れ曲がり部93、すなわち折れ曲がり部93T(第1係合部)および折れ曲がり部93S(第2係合部)は、2つのバインドバー43をX軸方向に沿って挟む方向から2つのバインドバー43と各々係合する。
【0079】
バインドバー43は、本体部431からX軸方向に突出する第1フランジ部433Aおよび第2フランジ部433Bとを含む。第1フランジ部433Aは、複数の電池セルユニット21の上側(Z軸方向における第1の側)に重なるように設けられる。第2フランジ部433Bは、複数の電池セルユニット21の下側(Z軸方向における第2の側)に重なるように設けられる。第1フランジ部433Aの本体部431からの突出量は、第2フランジ部433Bの本体部431からの突出量よりも小さい。
【0080】
リテーナ91は、バインドバー43の上側に設けられる。すなわち、リテーナ91の折れ曲がり部93T(第1係合部)および折れ曲がり部93S(第2係合部)は、第1フランジ部433Aの近傍に設けられる。具体的には、図13に示すように、バインドバー43の上部に設けられた係合突起434とリテーナ91の折れ曲がり部93に設けられた開口とが係合することにより、バインドバー43とリテーナ91とが接続される。
【0081】
このように、本実施の形態に係る電池モジュール100においては、バインドバー43の上側に位置する第1フランジ部433Aの近傍に、軽量の板状部材からなるリテーナ91を設け、2つのバインドバー43をX軸方向に連結する構造を採用している。このため、電池モジュール100の軽量化を損なうことなく、2つのバインドバー43のX軸方向の広がりに対する耐力の向上が特に必要な箇所について、選択的な補強を行うことができる。
【0082】
図14ないし図18は、リテーナ91の変形例を示す斜視図である。図14ないし図18に示すように、帯状のリテーナ91の幅は適宜変更可能である。また、バインドバー43に係合突起434を設けること(図13の例)に代えて、リテーナ91に係合突起94(94S,94T)を設けてもよい(図14図18の例)。係合突起94の数、形状、大きさについても適宜変更可能である。
【0083】
上述のとおり、本実施の形態に係る電池モジュール100によれば、板状のリテーナ91により2つのバインドバー43をX軸方向に連結することにより、バインドバー43の耐力を向上させながら軽量化を図ることができる。
【0084】
また、リテーナ91が第1カバー体51に設けられた溝部96に配置されるため、第1カバー体51に対するリテーナ91の位置ずれを防ぐことができる。
【0085】
また、温度変化による第1カバー体51および第2カバー体52の膨張収縮に伴って、第1重畳部232および第2重畳部233がZ軸方向において互いに重ね合わされつつ、Y軸方向に相対的にスライド動作することにより、第1カバー体51および第2カバー体52の間に隙間が生じることを防ぎ、電池セル11に対する絶縁距離を十分に確保することができる。
【0086】
また、第2カバー体52の第2重畳部233が、電池セル11と、第1カバー体51の第1重畳部232に間に配置され、第1カバー体51が、電池セル11およびリテーナ91の間に配置されている。このため、第1カバー体51の第1重畳部232が、被取り付け部材30に対する第2カバー体52の留め具として機能し、リテーナ91が、被取り付け部材30に対する第1カバー体51の留め具として機能する。これにより、第1カバー体51および第2カバー体52が被取り付け部材30から脱落することをより確実に防止できる。
【0087】
また、隙間321が、第2カバー体52の平板部231と、第1重畳部232との間に設けられ、隙間326および隙間327が、リテーナ91と、第1カバー体51の平板部231がなす溝部96の溝壁との間に設けられている。このような構成により、Y軸方向における第1カバー体51および第2カバー体52のスライド動作に伴って、第1カバー体51および第2カバー体52が互いに干渉したり、第1カバー体51およびリテーナ91が互いに干渉したりすることを防止できる。
【0088】
また、Y軸方向における第1カバー体51の全長が、Y軸方向における第2カバー体52の全長よりも大きいため、Z軸方向において第1カバー体51と重ね合わされるリテーナ91を、Y軸方向における複数の電池セル11の全長の中心位置に設けることが可能となる。これにより、リテーナ91を電池モジュール100の剛性の向上により効率的に寄与させることができる。
【0089】
また、第1接続部57および第2接続部56の各接続部が、Y軸方向に固定されるように被取り付け部材30(基台212,基台217,コネクタ支持部74)に接続される一方、第1接続部57および第2接続部56の間に配置される第3接続部58が、Y軸方向にスライド可能なように被取り付け部材30(複数のケース体31)に接続されている。このような構成により、Y軸方向の両端において第1カバー体51および第2カバー体52の位置が保持されたまま、第1カバー体51および第2カバー体52の膨張収縮に伴う、これらカバー体のY軸方向に沿ったスライド動作が許容される。これにより、複数の電池セル11に対する第1カバー体51および第2カバー体52の位置ずれを防ぎつつ、第1カバー体51および第2カバー体52の変形、または、被取り付け部材30に対する第1カバー体51および第2カバー体52の取り付け状態の毀損を防ぐことができる。
【0090】
また、複数の電池セル11をY軸方向に並べてケース体31に収容する電池セルユニット21構成し、かつ、複数の電池セルユニット21をY軸の方向に並べて配置して電池モジュール100を構成することによって、複数の電池セル11の各々を一単位として電池モジュール100を製造する場合と比較して、製造工程を簡素化することができる。
【0091】
また、複数の電池セル11をケース体31に収容する電池セルユニット21を構成することによって、電池モジュール100を電池セルユニット21の単位で容易に解体または交換することができる。
【0092】
また、複数の電池セル11をケース体31に収容する電池セルユニット21を構成することによって、電池モジュール100を廃棄する際に、電池モジュール100を分割して、電池セルユニット21を一単位として低電圧化して取り扱うことができる。このため、電池モジュール100の廃棄を容易にすることができる。
【0093】
また、1つのユニットに2個以上の電池セル11を含み、2個以上の電池セル11の各々の出力密度を8000W/L以上程度にすることによって、ユニット単位で所定の電圧以上の電源装置を形成することができる。
【0094】
以上、本技術の実施の形態について説明したが、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。本技術の範囲は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。
【符号の説明】
【0095】
11 電池セル、12 外装体、13,14 セル側面、15 セル頂面、16 電極端子、16N 負極端子、16P 正極端子、17 ガス排出弁、21,21A,21R 電池セルユニット、27,28 バスバー、30 被取り付け部材、31 ケース体、32 ケース頂部、42,42P,42Q エンドプレート、43 バインドバー、46 プレート部、47 庇部、51 第1カバー体、52 第2カバー体、56 第2接続部、57 第1接続部、58 第3接続部、71 ダクト、72 ダクト本体部、74 コネクタ支持部、81 プラス端子箱、86 マイナス端子箱、91 リテーナ、92 バー部、93,93S,93T 折れ曲がり部、94 係合突起、96 溝部、100 電池モジュール、113 リブ部、211,216 開閉扉、212,217 基台、221,222,223,224,225 爪部、231 平板部、232 第1重畳部、233 第2重畳部、236 縁部、251,252,253,254,255,432 開口部、321,326,327 隙間、431 本体部、431A 中央部、431B,431C 両端部、433A 第1フランジ部、433B 第2フランジ部、434 係合突起。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
【手続補正書】
【提出日】2023-10-23
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の方向に並んで配置され、角形形状を各々有する複数の電池セルと、
前記複数の電池セルに対して前記第1の方向に直交する第2の方向に並ぶように設けられ、前記第1の方向に沿って前記複数の電池セルを拘束する2つの拘束部材と、
前記第1の方向の中間部分において前記第2の方向に延在し、前記2つの拘束部材を互いに連結する帯状の連結部材とを備え、
前記連結部材は、前記2つの拘束部材を前記第2の方向に沿って挟む方向から前記2つの拘束部材と各々係合する第1係合部および第2係合部を有する、電池モジュール。
【請求項2】
前記第1の方向および前記第2の方向に直交する第3の方向から前記複数の電池セルを覆うように設けられたカバー部材をさらに備え、
前記連結部材は、前記複数の電池セルに対して反対側から前記カバー部材に重なる位置で前記第2の方向に延びる本体部と、前記本体部から前記第3の方向に突出し、前記第1係合部および前記第2係合部が形成されたフランジ部とを含む、請求項1に記載の電池モジュール。
【請求項3】
前記2つの拘束部材は、本体部と、前記本体部から前記第2の方向に突出する第1フランジ部および第2フランジ部とを各々含み、
前記第1フランジ部は、前記第1の方向および前記第2の方向に直交する第3の方向において、前記複数の電池セルの第1の側に重なるように設けられ、
前記第2フランジ部は、前記第3の方向において、前記複数の電池セルの第2の側に重なるように設けられ、
前記第1フランジ部の前記本体部からの突出量は、前記第2フランジ部の前記本体部からの突出量よりも小さく、
前記第1係合部および前記第2係合部は前記第1フランジ部の近傍に設けられる、請求項1に記載の電池モジュール。
【請求項4】
前記複数の電池セルを収容して少なくとも前記第1の方向に支持し、前記複数の電池セルを含むユニットを形成するケースをさらに備えた、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電池モジュール。
【請求項5】
前記第1の方向および前記第2の方向に直交する第3の方向から前記複数の電池セルを覆うように設けられたカバー部材と、
前記複数の電池セルを収容して少なくとも前記第1の方向に支持し、前記複数の電池セルを含むユニットを形成するケースとをさらに備え、
前記カバー部材と前記ケースとが互いに接続される、請求項1または請求項3に記載の電池モジュール。
【請求項6】
前記ユニットは、2個以上の電池セルを各々含み、前記2個以上の電池セルの各々の出力密度は8000W/L以上である、請求項4に記載の電池モジュール。