(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】
(24)【登録日】2022-01-28
(45)【発行日】2022-02-07
(54)【発明の名称】電池パック及び車両
(51)【国際特許分類】
H01M 50/262 20210101AFI20220131BHJP
H01M 10/04 20060101ALI20220131BHJP
H01M 50/204 20210101ALI20220131BHJP
【ＦＩ】
H01M50/262 S
H01M10/04 W
H01M50/204 101
H01M50/262 P
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2019157851
(22)【出願日】2019-08-30
(65)【公開番号】P2021007090
(43)【公開日】2021-01-21
【審査請求日】2019-08-30
(31)【優先権主張番号】201910565257.4
(32)【優先日】2019-06-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】513196256
【氏名又は名称】寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｉｍｉｔｅｄ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２，Ｘｉｎｇａｎｇ Ｒｏａｄ，Ｚｈａｎｇｗａｎ Ｔｏｗｎ，Ｊｉａｏｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｎｉｎｇｄｅ Ｃｉｔｙ，Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ ３５２１００
(74)【代理人】
【識別番号】110000796
【氏名又は名称】特許業務法人三枝国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】游凱杰
(72)【発明者】
【氏名】汪用廣
(72)【発明者】
【氏名】唐▲ユー▼
(72)【発明者】
【氏名】林偉龍
(72)【発明者】
【氏名】馬俊
【審査官】松嶋 秀忠
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１８／１９０４９８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／００１２３３０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国実用新案第２０８３３６３２６（ＣＮ，Ｕ）
【文献】特開２０１６－２１９２６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０８１８５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１０６５３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０１８７２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１０１６６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１２３９１７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ５０／２０－２９８
Ｈ０１Ｍ １０／０４－３９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
筐体（１１）と、前記筐体（１１）に固定される固定梁（１２）とを含む筐体アセンブリ（１）と、前記筐体（１１）内に設けられる電池セル（２）と、
前記電池セル（２）を覆い、前記固定梁（１２）と固定される拘束部材（３）と、
前記拘束部材（３）の前記筐体（１１）から離間する側に設けられ、前記筐体（１１）の開口端を閉塞する外装カバー（４）と、を含む電池パックであって、
前記電池セル（２）は、
ケース（２１）と、
前記ケース（２１）内に設けられる電極アセンブリ（２２）とを含み、
前記電極アセンブリ（２２）は、第１極シート（２２１）、第２極シート（２２２）、および第１極シート（２２１）と第２極シート（２２２）との間に設けられるセパレータ（２２３）を含み、
前記電極アセンブリ（２２）は、巻回型構造であり、扁平状を呈し、前記電極アセンブリ（２２）の外表面は、２つの扁平面（２２４）を含み、２つの前記扁平面（２２４）は、前記電池パックの高さ方向において互いに対向して設けられており、又は、
前記電極アセンブリ（２２）は、積層型構造であり、前記第１極シート（２２１）と前記第２極シート（２２２）は、前記電池パックの高さ方向に重ねて設けられており、
前記外装カバー（４）の内表面と前記拘束部材（３）の外表面との間には、所定の隙間（Ｌ）を有し、前記所定の隙間（Ｌ）は、前記電池セル（２）の膨張のために事前に確保される空間として設置されており、
前記拘束部材（３）は、分体式構造であり、第１拘束部材（３Ａ）と第２拘束部材（３Ｂ）とを含み、対応する前記電池セル（２）の少なくとも一部の表面を覆い、
前記第１拘束部材（３Ａ）と前記第２拘束部材（３Ｂ）は、いずれも、
対応する前記電池セル（２）の群を覆う位置規制部（３１）と、
前記位置規制部（３１）における前記電池セル（２）の群分け方向に沿った一側に接続される１つの取付部（３２）と、を含み、
前記第１拘束部材（３Ａ）の取付部（３２）と前記第２拘束部材（３Ｂ）の取付部（３２）は、対応する前記電池セル（２）の群の両側における前記固定梁（１２）と別々に固定されていることを特徴とする電池パック。
【請求項2】
前記固定梁（１２）は、前記筐体（１１）を複数の収容キャビティ（１３）に仕切っており、前記電池パックは、複数の前記電池セル（２）を含み、複数の前記電池セル（２）は、高さ方向に垂直な平面内に複数の群に分けられ、各群の前記電池セル（２）は、いずれも少なくとも２つの前記電池セル（２）を有し、かつ、それぞれ異なる前記収容キャビティ（１３）内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項3】
前記電池パックは、複数本の前記固定梁（１２）を含み、各群の前記電池セル（２）における群分け方向に沿った両側には、いずれも前記固定梁（１２）が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
【請求項4】
複数の前記電池セル（２）は、前記電池パックの長さ方向に沿って群分けられ、前記固定梁（１２）は、前記電池パックの幅方向に沿って延在し、および／または、複数の前記電池セル（２）は、前記電池パックの幅方向に沿って群分けられ、前記固定梁（１２）は、前記電池パックの長さ方向に沿って延在することを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
【請求項5】
複数の前記拘束部材（３）を含み、各前記拘束部材（３）は、それぞれ異なる群の前記電池セル（２）を覆うことを特徴とする請求項２～４のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項6】
前記位置規制部（３１）は、全体的に前記取付部（３２）に対して、前記電池パックの高さ方向に沿って前記電池セル（２）から離間するように突出することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項7】
隣接する２群の前記電池セル（２）の間には、１本の前記固定梁（１２）が設けられ、 １本の前記固定梁（１２）と固定される隣接する２つの前記取付部（３２）は、いずれも複数の取付ブロック（３２１）を含み、前記複数の取付ブロック（３２１）は、前記固定梁（１２）の延在方向に間隔をおいて設けられ、かつ、前記隣接する２つの前記取付部（３２）に対応する前記複数の取付ブロック（３２１）が、交互に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項8】
前記所定の隙間（Ｌ）の範囲は、２ｍｍ～１００ｍｍであることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項9】
ビード（６）と締結具（５）とをさらに含み、前記取付部（３２）は、前記ビード（６）と前記締結具（５）との間に設けられ、前記締結具（５）は、前記取付部（３２）を前記固定梁（１２）に固定するように、前記ビード（６）および前記取付部（３２）を通って、前記固定梁（１２）と固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項10】
封止部材（７）をさらに含み、前記封止部材（７）は、前記筐体（１１）の開口端を閉塞するように、前記外装カバー（４）と前記筐体（１１）との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項11】
最底層の前記電池セル（２）と前記筐体（１１）の内底面との間に、および／または、各群の前記電池セル（２）のうち隣接する２つの前記電池セル（２）間に、および／または、前記拘束部材（３）と最頂層の前記電池セル（２）との間に、接着層が設けられていることを特徴とする請求項２～４のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項12】
車両本体と、請求項１～１１のいずれか１項に記載の電池パックとを含み、前記電池パックが前記車両本体内に設けられていることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電池技術分野に関し、特に、電池パック及び車両に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、充電可能な電池は、車両に動力を提供するために広く使用されている。複数の充電可能な電池は、大きい容量または電力を達成するために、直列、並列又はハイブリッド方式で接続されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
実際の使用過程において、電池パックの外装カバーは面積が大きく剛性が低く、充放電中に電池セルが膨張するため、電池パックの外装カバーが大きく変形することを見出した。電池パックの外装カバーが変形すると、外装カバーと筐体との封止性能が低下し、電池パック内部に外部からの湿気が侵入して短絡問題を引き起こす恐れがあり、かつ、電池パックの外装カバーが変形すると、車両の他の部品に押し当たる恐れがあるため、メンテナンスのために電池パックを車両から取り外す必要がある際に、車両から取り外すこと、および車両に再び組み付けることは困難である。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の実施形態は、電池パックの封止性を向上させることができる電池パック及び車両を提供している。
【0005】
本発明の一態様によれば、電池パックが提供される。当該電池パックは、
筐体と、筐体に固定される固定梁とを含む筐体アセンブリと、
筐体内に設けられる電池セルと、
電池セルを覆い、固定梁と固定される拘束部材と、
拘束部材の筐体から離間する側に設けられ、筐体の開口端を閉塞する外装カバーと、を含む。
筐体と、筐体に固定される固定梁とを含む筐体アセンブリと、
筐体内に設けられる電池セルと、
電池セルを覆い、固定梁と固定される拘束部材と、
拘束部材の筐体から離間する側に設けられ、筐体の開口端を閉塞する外装カバーと、を含む。
【0006】
いくつかの実施形態では、固定梁は、筐体を複数の収容キャビティに仕切っており、電池パックは、複数の電池セルを含み、複数の電池セルは、高さ方向に垂直な平面内に複数の群に分けられ、各群の電池セルは、いずれも少なくとも２つの電池セルを有し、かつ、それぞれ異なる収容キャビティ内に設けられている。
【0007】
いくつかの実施形態では、電池パックは、複数本の固定梁を含み、各群の電池セルにおける群分け方向に沿った両側には、いずれも固定梁が設けられている。
【0008】
いくつかの実施形態では、複数の電池セルは、電池パックの長さ方向に沿って群分けられ、固定梁は、電池パックの幅方向に沿って延在し、および／または、複数の電池セルは、電池パックの幅方向に沿って群分けられ、固定梁は、電池パックの長さ方向に沿って延在する。
【0009】
いくつかの実施形態では、電池パックは、複数の拘束部材を含み、各拘束部材は、それぞれ異なる群の電池セルを覆う。
【0010】
いくつかの実施形態では、拘束部材は、対応する群の電池セルを覆う位置規制部と、それぞれ位置規制部における電池セルの群分け方向に沿った両側に接続される２つの取付部とを含み、２つの取付部はそれぞれ、対応する群の電池セルの両側における固定梁と固定されている。
【0011】
いくつかの実施形態では、位置規制部は、全体的に取付部に対して電池セルから離間する方向に向かって突出する。
【0012】
いくつかの実施形態では、隣接する２群の電池セルの間には、１本の固定梁が設けられ、１本の固定梁と固定される隣接する２つの取付部は、いずれも複数の取付ブロックを含み、複数の取付ブロックは、固定梁の延在方向に間隔をおいて設けられ、かつ、隣接する２つの取付部に対応する複数の取付ブロックが、交互に設けられている。
【0013】
いくつかの実施形態では、拘束部材は、分体式構造であり、対応する電池セルの少なくとも一部の表面を覆う。
【0014】
いくつかの実施形態では、外装カバーの内表面と拘束部材の外表面との間には、所定の隙間を有し、好ましくは、所定の隙間の範囲が２ｍｍ～１００ｍｍである。
【0015】
いくつかの実施形態では、電池パックは、ビードと締結具とをさらに含み、取付部は、ビードと締結具との間に設けられ、締結具は、取付部を固定梁に固定するように、ビードおよび取付部を通って固定梁と固定されている。
【0016】
いくつかの実施形態では、電池パックは、封止部材をさらに含み、封止部材は、筐体の開口端を閉塞するように、外装カバーと筐体との間に設けられている。
【0017】
いくつかの実施形態では、最底層の電池セルと筐体の内底面との間に、および／または、各群の電池セルのうち隣接する２つの電池セル間に、および／または、拘束部材と最頂層の電池セルとの間に、接着層が設けられている。
【0018】
いくつかの実施形態では、電池セルは、ケースと、ケース内に設けられる電極アセンブリとを含み、
電極アセンブリは、第１極シート、第２極シート、および第１極シートと第２極シートとの間に設けられるセパレータを含み、
電極アセンブリは、巻回型構造であり、扁平状を呈し、電極アセンブリの外表面は、２つの扁平面を含み、２つの扁平面は、高さ方向において互いに対向して設けられており、または、
電極アセンブリは、積層型構造であり、第１極シートと第２極シートは、高さ方向に重ねて設けられている。
電極アセンブリは、第１極シート、第２極シート、および第１極シートと第２極シートとの間に設けられるセパレータを含み、
電極アセンブリは、巻回型構造であり、扁平状を呈し、電極アセンブリの外表面は、２つの扁平面を含み、２つの扁平面は、高さ方向において互いに対向して設けられており、または、
電極アセンブリは、積層型構造であり、第１極シートと第２極シートは、高さ方向に重ねて設けられている。
【0019】
本発明の他の態様によれば、車両が提供される。当該車両は、車両本体と、上記実施形態の電池パックとを含み、電池パックが車両本体内に設けられている。
【発明の効果】
【0020】
上記技術案に基づいて、本発明の一実施形態の電池パックでは、拘束部材を設けて固定梁に固定することによって、電池セルが膨張するとき、電池セルに安定且つ有効な押圧力を提供し、電池セルの膨張変形の度合いを低減させることができる。そして、拘束部材が設けられるため、外装カバーの変形を低減でき、電池パックの封止性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
ここで説明する図面は、本発明についてさらなる理解を提供するためのものであり、本願の一部を構成し、本発明の例示的な実施形態及びその説明は、本発明について不当な限定を構成するものではなく、本発明を解釈するためのものである。
【図1】本発明に係る電池パックの一実施形態の分解模式図である。
【図5】電池パックにおいてビードと封止部材が設けられる構造を示す模式図である。
【図6】本発明に係る電池パックの他の実施形態の分解図である。
【図8】電池パックにおける電池セルの一実施形態の分解模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
本発明を以下に詳細に説明する。以下の段落では、実施形態の異なる態様をより詳細に限定する。そのように限定された各態様は、それらが組み合わせることができないことを明確に示されない限り、他の任意の１つ又は複数の態様と組み合わせることができる。特に、好ましいまたは有利であると考えられる任意の特徴は、好ましいまたは有利であると考えられる他の１つまたは複数の特徴と組み合わせることができる。
【0023】
本発明に用いられる「第１」、「第２」などの用語は、説明の便宜上、同じ名称を有する異なる構成部品を区別するためのものであり、先後関係または主従関係を示すものではない。
【0024】
また、ある要素が別の要素の「上」に位置すると称される場合、その要素は、前記別の要素の上に直接位置してもよく、または前記別の要素の上に間接的に位置し、かつ、それらの間に１つ以上の中間要素が挿入されていてもよい。さらに、ある要素が別の要素に「接続されている」と称される場合、その要素は、前記別の要素に直接接続されていてもよく、または前記別の要素に間接的に接続され、かつ、それらの間に１つ以上の中間要素が挿入されていてもよい。以下において、同じ符号は同じ要素を示す。
【0025】
本発明に用いられる「複数」とは、２つ以上（２つを含む）を指し、同様に、「複数群」とは、２群以上（２群を含む）を指し、「複数本」とは、２本以上（２本を含む）を指す。
【0026】
以下の実施形態において様々な方位を明確に記述するために、例えば、図１における座標系は、電池パックの各方向を定義し、ｘ方向が電池パックの長さ方向を表し、ｙ方向が電池パックの幅方向を表し、ｚ方向がｘ方向とｙ方向によって形成される平面に垂直なものであり、電池パックの高さ方向を表す。電池パックが車両に取り付けられたとき、電池パックの高さ方向は垂直方向と平行であり、ここで言及される垂直方向とは、理論的な垂直方向に対して、一定の角度だけずれることが許容される。このような方位の定義に基づいて、「上」、「下」、「頂」、および「底」が用いられているが、これらはすべて高さ方向に対していうものである。
【0027】
いくつかの実施形態において、本発明は、車両本体と、車両本体内に設けられた電池パックとを含む車両を提供する。ここで、車両は、新エネルギー自動車であり、純粋な電気自動車であってもよく、ハイブリッド自動車やレンジエクステンダ自動車であってもよい。車両本体には駆動モータが設けられ、駆動モータは、電池パックと電気的に接続され、電池バックで電気エネルギーが提供される。駆動モータは、伝達機構を介して車両本体における車輪に接続され、自動車を駆動して走行させる。好ましくは、電池パックは、車両本体の底部に水平に配置することができ、頂部掛けおよび／または底部支持の取付方式を採用することができる。
【0028】
【0029】
ここで、筐体アセンブリ１は、筐体１１と固定梁１２とを含み、筐体１１は、開口端を有し、固定梁１２は、筐体１１に固定され、例えば、固定梁１２は、筐体１１の内底面または側壁に固定されてもよい。電池セル２は、筐体１１内に設けられ、拘束部材３は、電池セル２を覆い、最上層の電池セル２と接触してもよく、または最上層の電池セル２との間に所定の隙間を有してもよい。また、拘束部材３は、固定梁１２と固定され、電池セル２の膨張を制限するように設けられる。
【0030】
外装カバー４は、拘束部材３の筐体１１から離間する側に設けられ、電池パックの高さ方向に沿って筐体１１の開口端に係合して、筐体１１の開口端を閉塞することに用いられる。ここで、閉塞とは、外装カバー４と筐体１１が封止接続されることを指し、外部の液体、湿気が電池パック内に侵入することを防止し、電池パックの安全性能を向上させることができる。
【0031】
本発明の当該実施形態では、拘束部材３を設けて固定梁１２に固定することによって、電池セル２が膨張するとき、安定且つ有効な押圧力を電池セル２に提供し、電池セル２の膨張変形の度合いを低減させることができる。そして、拘束部材３が設けられるため、外装カバー４の変形を低減でき、電池パックの封止性を向上させることができる。さらに、電池パックでは、拘束部材３を設けることにより外装カバー４の変形を低減することで、電池パックが車両に用いられる場合に、長期間使用した後、スムーズに元の取付位置に対して着脱することができるので、電池パックのメンテナンスの難しさを低減することができ、また、電池パックの変形による車両における取付構造要素への外力の印加を防止することもできる。
【0032】
図１に示すように、固定梁１２は、筐体１１を複数の収容キャビティ１３に仕切っており、電池パックは、複数の電池セル２を含み、かつ、各電池セル２は、高さ方向に垂直な平面において複数群に分けられ、各群の電池セル２は、いずれも少なくとも２つの電池セル２を有し、それぞれ異なる収容キャビティ１３に設けられている。好ましくは、それぞれの収容キャビティ１３のサイズが、対応する群の電池セル２の全体の外形寸法とマッチングする。
【0033】
本実施形態では、各電池セル２を群分けして設けて、拘束部材３を電池セル２を群分けするための各固定梁１２と固定することで、拘束部材３と筐体１１との間の固定点を増やすことに相当し、これによって各固定点間のスパンを低減し、拘束部材３の抗変形能力を向上させることができる。本実施形態では、カバーによって全ての個々の電池セルを全体的に拘束する従来の方式と比較して、群ごとの電池セル２の外周に個別に一定の拘束が加えられるので、電池セルが膨張するときに、拘束部材３が変形しにくくなる。よって、電池セル２に安定した押圧力をより一層提供して、電池パックの高さ方向のサイズの増大を防止することができ、さらに、拘束部材３の変形による外装カバー４への押し出しも生じにくくなり、電池パックの使用寿命を向上することができる。
【0034】
そして、各電池セル２を群分けして設けるので、一部の電池セル２が動作して大きな熱量を生じて熱暴走が発生すると、熱が他の群の電池セル２に拡散することを遅らせ、電池パックの動作の安全性を向上させることができる。一部の電池セル２が正常に使用できなくなっても、電池パックに電力を低減させて使用することができる。
【0035】
図１に示すように、電池パックは、複数本の固定梁１２を含み、各群の電池セル２における群分け方向に沿った両側には、いずれも固定梁１２が設けられている。各固定梁１２は、隣接する電池セル２が形成する通路内だけでなく、最も外側の群の電池セル２における筐体１１の内壁に近接する側にも設けられている。固定梁１２は、その延在方向において連続的な構造となるように設計されてもよく、またはセグメント化された構造となるように設計されてもよい。
【0036】
当該構造では、電池セル２の群ごとに群分け方向に沿った両側に固定することで、より安定した拘束力を電池セル２に加えることができ、この群の電池セル２に対する拘束効果を向上させることができ、電池セルの膨張の発生がさらに制限され、電池パックの使用寿命を向上させることができる。
【0037】
例えば、各電池セル２は、高さ方向に一層または複数層が設けられ、例えば、図１において２層が設けられる。各電池セル２は、複数の列に分けて、各列における電池セル２同士がバスバーを介して並列または直列に接続されるので、隣接する２列の電池セル２の間には隙間が設けられている。
【0038】
好ましくは、隣接する固定梁１２間の距離は、最大で２列の電池セル２を収容するように構成される。このようにすれば、隣接する固定梁１２同士の間のスパンをできる限り小さくして、拘束部材３と固定梁１２により多くの固定点を持たせることができ、拘束部材３の抗変形能力を向上させ、電池セル２の各群ごとに対する拘束の信頼性を向上させることができる。
【0039】
図２の正面図に示すように、筐体１１内には、電池パックの幅方向に延在する３本の固定梁１２が設けられており、筐体１１の内底面に固定することができる。中間の固定梁１２は、２群の電池セル２の間に位置し、両側の固定梁１２は、筐体１１の内側壁に近接して設けられ、筐体１１内の空間を２つの収容キャビティ１３に仕切り、一方の収容キャビティ１３（図１に左側にある）には、１列の電池セル２を含む第１群電池セル２０Ａが配置され、他方の収容キャビティ１３（図１に右側にある）には、長さ方向に間隔をあけて並列的に設けられた２列の電池セル２を含む第２群電池セル２０Ｂが配置されている。電池セル２の各列毎には、幅方向に順に並列的に設けられた複数の電池セル２を含み、隣接する２つの電池セル２の側面が接触し、そして、各電池セル２は、高さ方向に２層に重ねて設けられている。
【0040】
各固定梁１２の延在方向は、各電池セル２の群分け方向に対して垂直であり、電池パックの内部構造をよりコンパクトにする。図１に示すように、複数の電池セル２が電池パックの長さ方向に沿って群分けされ、固定梁１２が電池パックの幅方向に沿って延在する。このようにすることで、各電池セル２をより多くの群に分けて、拘束部材３と筐体１１との固定点を増やすことに有利であり、さらに、各群の電池セル２全体の縦横比を小さくし、各群の電池セル２に対する拘束部材３の長さ方向および幅方向での拘束剛性を均衡させることができ、拘束信頼性を向上させる。
【0041】
若しくは、複数の電池セル２が電池パックの幅方向に沿って群分けされ、固定梁１２が電池パックの長さ方向に沿って延在するように構成されてもよい。あるいは、複数の電池セル２が同時に電池パックの長さ方向および幅方向に沿って群分けされ、各固定梁１２が格子構造を形成するように構成されてもよい。
【0042】
固定梁１２の具体的な構造としては、中実の固定梁または中空の固定梁が用いられてもよく、その断面が矩形、台形またはＣ字状等であってもよく、拘束部材を固定梁１２の上表面に固定するために、その上表面が平面に設けられても良い。若しくは、拘束部材３は、固定梁１２の側面に固定されてもよい。
【0043】
ここで、図８に示す分解図の通り、各電池セル２は、いずれもケース２１と、ケース２１内に設けられる電極アセンブリ２２とを含み、ケース２１は、六面体形状または他の形状を有してもよく、且つ、開口を有する。電極アセンブリ２２は、ケース２１内に収容されている。ケース２１の開口には、カバープレートアセンブリ２４で覆われている。カバープレートアセンブリ２４は、カバープレート２４１と、カバープレート上に設けられる２つの電極端子とを含み、２つの電極端子は、それぞれ第１電極端子２４２と第２電極端子２４３である。第１電極端子２４２が正極端子として、第２電極端子２４３が負極端子として設けられてもよい。他の実施形態では、第１電極端子２４２が負極端子として、第２電極端子２４３が正極端子として設けられてもよい。カバープレートアセンブリ２４と電極アセンブリ２２との間には中継接続片２３が設けられ、電極アセンブリ２２のタブは、中継接続片２３を介してカバープレート２４１における電極端子に電気的に接続されている。本実施形態では、中継接続片２３が２つあり、すなわち、それぞれ正極中継接続片と負極中継接続片である。
【0044】
図８に示すように、ケース２１内には、２つの電極アセンブリ２２が設けられ、２つの電極アセンブリ２２は、電池セル２の高さ方向（ｚ方向）に沿って重ねられている。ここで、電池セル２の高さ方向は、電池パックの高さ方向と一致する。当然ながら、他の実施形態では、ケース２１内には、１つの電極アセンブリ２２が設けられてもよく、または３つ以上の電極アセンブリ２２が設けられてもよい。複数の電極アセンブリ２２は、電池セル２の高さ方向（ｚ方向）に重ねられている。
【0045】
図９および図１０に示すように、電極アセンブリ２２は、第１極シート２２１と、第２極シート２２２と、第１極シート２２１と第２極シート２２２との間に設けられたセパレータ２２３とを含む。第１極シート２２１は正極シートとして、第２極シート２２２は負極シートとして設けられてもよい。他の実施形態では、第１極シート２２１が負極シートとして、第２極シート２２２が正極シートとして設けられてもよい。ここで、セパレータ２２３は、第１極シート２２１と第２極シート２２２との間に介在する絶縁体である。正極シートの活物質は、正極シートの塗布エリアに塗布されてもよく、負極シートの活物質は、負極シートの塗布エリアに塗布されてもよい。正極シートの塗布エリアから延出する部分は、正極タブとして機能し、負極シートの塗布エリアから延出する部分は、負極タブとして機能する。正極タブは、正極中継接続片を介してカバープレートアセンブリ２４における正極端子に接続され、同様に、負極タブは、負極中継接続片を介してカバープレートアセンブリ２４における負極端子に接続されている。
【0046】
図９に示すように、電極アセンブリ２２は巻回型構造である。第１極シート２２１、セパレータ２２３、および、第２極シート２２２は、いずれも帯状構造であり、第１極シート２２１、セパレータ２２３および第２極シート２２２を順次重ねて２回以上巻回して、扁平状を呈した電極アセンブリ２２が形成される。電極アセンブリ２２を作製する際には、電極アセンブリ２２を扁平状に直接巻回してもよく、先に中空の円柱状に巻回してから、扁平状に押し潰されてもよい。図９は、電極アセンブリ２２の外形輪郭を示す模式図である。電極アセンブリ２２の外表面は、電池セル２の高さ方向（ｚ方向）に対向して設けられる２つの扁平面２２４を含む。ここで、電極アセンブリ２２は、略六面体構造であり、扁平面２２４は、巻回軸線に略平行であり、かつ、面積が最も大きい外表面である。扁平面２２４は、比較的平坦な表面としてもよく、必ずしも純粋な平面とする必要がない。
【0047】
図１０に示すように、電極アセンブリ２２は積層型構造であり、すなわち、電極アセンブリ２２は複数の第１極シート２２１と複数の第２極シート２２２とを含み、第１極シート２２１と第２極シートとの間にセパレータ２２３が設けられている。第１極シート２２１と第２極シートとは、電池セル２の高さ方向（ｚ方向）に重ねて設けられている。
【0048】
充放電時に電極アセンブリ２２が極シートの厚さ方向に必然的に膨張し、各極シートの膨張量が重なり合い、高さ方向に累積した膨張量が他の方向よりも大きくなる。本発明の実施形態では、拘束部材３と筐体１１との固定点を増やすことによって、電池セル２の膨張量が最大となる方向で拘束され、電池パックの変形を防止することができ、電池パックの使用寿命を向上させることができる。
【0049】
図３に示すように、外装カバー４の内表面と拘束部材３の外表面との間には、所定の隙間Ｌが設けられている。電池セル２に対して膨張空間を事前に確保することで、拘束部材３の変形による力が外装カバー４に伝達されて外装カバー４も変形させられることを防止することができる。また、仮に電池セル２の膨張によって拘束部材３が変形して外装カバー４に押し当てても、外装カバー４で、拘束部材３の変形と電池セル２の膨張をさらに抑制することができる。好ましくは、異なるサイズの電池パックについて、所定の隙間の範囲は、２ｍｍ～１００ｍｍである。
【0050】
図１および図２に示すように、電池パックは、それぞれ異なる群の電池セル２を覆う複数の拘束部材３を含むことができる。当該実施形態では、複数の拘束部材３を用いてそれぞれ異なる群の電池セル２を拘束することにより、各群の電池セル２に対して独立して一定の拘束を加えることができ、拘束部材３の被覆面を小さくして、変形が発生しにくくなるようにその自体の剛性を向上させることができ、これによって安定的で確実な拘束力を提供することができる。また、ある群の電池セル２の膨張量が大きいことによって対応する拘束部材３が変形した場合、他の電池セル２への影響を回避でき、電池パックの動作信頼性および使用寿命を向上させることができる。
【0051】
具体的には、各拘束部材３はいずれも、位置規制部３１と、２つの取付部３２とを含む。位置規制部３１は、対応する群の電池セル２を覆い、２つの取付部３２は、位置規制部３１における電池セル２の群分け方向に沿った両側に接続され、それぞれ対応する群の電池セル２における群分け方向に沿った両側における固定梁１２に固定されている。拘束部材３は、平板を折り曲げて形成することができる。
【0052】
図２に示すように、位置規制部３１は、対応する群の電池セル２の頂面を完全に覆うので、電池セル２に対する拘束力を高め、拘束部材３の抗変形能力を向上させることができる。
【0053】
本実施形態では、独立した拘束部材３を複数設けることにより、各群の電池セル２をそれぞれ拘束することができ、各群の電池セル２の拘束が完全に独立し、各拘束部材３の着脱が互いに影響しない。各群の電池セル２の高さに差があっても、拘束部材３の取付には影響がなく、個別の群の電池セル２の膨張量が大きい場合、対応する拘束部材３だけが変形してしまい、変形応力が他の拘束部材３に伝達することはない。そして、個別の群の電池セル２が故障することによってカバーを開けてメンテナンスを行う必要がある場合には、対応する拘束部材３のみを開ければよく、他の拘束部材３を取り外す必要はない。
【0054】
図３に示すように、位置規制部３１は、全体的に取付部３２に対して電池セル２から離れる方向に向かって突出している。このような構成とすることで、固定梁１２の高さを低くして、固定梁１２の強度を確保することができるだけでなく、締結具５で取付部３２と固定梁１２とを固定する場合に締結具５が位置規制部３１の頂面から突出することを避け、電池パックの高さを低減することができる。
【0055】
図３および図４に示すように、隣接する２群の電池セル２の間には１本の固定梁１２が設けられ、この固定梁１２に固定される隣接する２つの取付部３２は、いずれも複数の取付ブロック３２１を含み、複数の取付ブロック３２１は、固定梁１２の延在方向に沿って間隔をおいて設けられ、隣接する２つの取付部３２に対応する複数の取付ブロック３２１が交互に設けられている。例えば、取付ブロック３２１は、長方形、台形、または三角形の構造をなすことができる。当該構造により、隣接する２群の電池セル２に対応する拘束部材３は、１本の固定梁１２を共用して固定することができ、省スペース化および電池パックのエネルギー密度の向上を図ることができる。若しくは、隣接する群の電池セル２間には、２本の固定梁１２が設けられ、各拘束部材３がそれぞれ１本の固定梁１２に固定されてもよい。
【0056】
具体的には、図１に示すように、外装カバー４と筐体１１との固定を実現するために、筐体１１の開口端の周囲には第１フランジ１１１が設けられ、外装カバー４の周囲には第２フランジ４１が設けられている。第１フランジ１１１と第２フランジ４１との間には、接着または締結具接続によって固定することができる。拘束部材３と固定梁１２との固定を実現するために、取付部３２には、複数の第２取付穴３２２が固定梁１２の延在方向に沿って間隔をあけて設けられ、固定梁１２の頂部には、自身の延在方向に沿って複数の第１取付穴１２１が間隔をあけて設けられている。第２取付穴３２２および第１取付穴１２１に締結具５を貫通させることによって、拘束部材３を固定梁１２と固定することができる。
【0057】
図５に示すように、本発明の電池パックは、取付部３２と固定梁１２との間に設けられたビード６をさらに含んでもよい。ビード６は、長尺のシート状に形成されてもよく、ビード６には締結具５を通すための穴が設けられている。組立時に適当な厚さのビード６を選択して組立間隙を調整することができるので、拘束部材３と固定梁１２とが締結具５で固定された後、拘束部材３と電池セル２との間に適当な組立間隙を維持させることができ、拘束部材３が電池ユニット２に対して大きな押圧力を発生することが防止され、電池パックの使用寿命を向上させる。
【0058】
若しくは、ビード６は、締結具５と取付部３２の頂面との間に設けられてもよい。例えば、締結具５がネジである場合、ビード６は、締結具５による固定の信頼性を高めるために、ネジ頭と取付部３２の頂面との間に設けられる。
【0059】
さらに図５を参照すると、本発明の電池パックでは、電池パックの内部空間の封止性を確保して、外部の不純物または湿気が電池パックに入ることによって電池セル２の動作性能に影響を及ぼすことを防止するために、外装カバー４と筐体１１の間に設けられた封止部材７をさらに備えてもよい。封止部材７は、長尺のシート状構造でもよいし、矩形環状構造でもよい。封止部材７には、締結具５を通るように穴が設けられている。封止部材は、シリコーンゴムなどの材料を採用することができる。電池パックが車両に用いられる際に、封止部材は、車両の動作中に電池パックに伝達される振動を吸収することもできる。
【0060】
さらに、電池セル２の固定の信頼性を高め、電池セル２の揺れを防止するために、最底層の電池セル２と筐体１１の内底面との間に、および／または各群電池セル２における隣接する２つの電池セル２の間に、および／または拘束部材３と最頂層の電池セル２との間に、接着層が設けられている。単層電池セル２のみを備えた電池パックの場合、最底層と最頂層の電池セル２は、同一層の電池セル２である。
【0061】
図６および図７は、本発明による電池パックの他の実施形態の構成を示す模式図である。当該電池パック２００は、拘束部材３が分体式構造を採用し、電池セル２の一部の表面を覆うことができる点で、図１～図４に示す電池パック１００と異なる。
【0062】
拘束部材３は、長さ方向および／または幅方向に分体設置されることができる。拘束部材３は、分体式構造を採用し、対応する電池セル２の表面の少なくとも一部を覆う。図６に示すように、第１群電池セル２０Ａを覆うための拘束部材３は、第１拘束部材３Ａと第２拘束部材３Ｂとを含み、第１拘束部材３Ａおよび第２拘束部材３Ｂの位置規制部３１は、この群電池セル２の一部の表面を覆うように、長さ方向に沿って間隔をおいて設けられても良い。第１拘束部材３Ａの取付部３２は、幅方向に連続して延在しており、第２拘束部材３Ｂの取付部３２は、幅方向に間隔をおいて設けられた複数の取付ブロック３２１を含む。第２群電池ユニット２０Ｂを覆うための拘束部材３は、一体式構造を採用する。図７は、締結具５によって第１拘束部材３Ａおよび第２拘束部材３Ｂを固定梁１２に固定する模式図である。
【0063】
この実施形態の利点は、以下の通りである。各電池セル２の寸法公差および積層配置の精度から影響を受けて、同じ群における各電池セル２の頂部にも高さの差を有することがあるため、分体式拘束部材３を採用することによって位置規制部３１の側板の高さ寸法に対する加工要求を低下させることができ、組立も容易である。さらに、分体式拘束部材３では、材料を節約することができ、また、電池セル２の表面を部分的に覆うことによって、電池セル２の放熱に有利となる。
【0064】
これに加えて、電池パックの動作需要に応じて、温度調整を行うことができる。筐体アセンブリ１は、温度制御部品をさらに含んでもよい。温度制御部品は、筐体１１の底部領域に設けられ、底部から電池セル２の温度調整を行うことに用いられる。例えば、電池セル２の動作中に発生する熱を除去するために、電池セル２を冷却することができ、または電池パックが低温地域で使用されるとき、電池セルを加熱することができる。
【0065】
本発明の各実施形態では、各群電池セル２の側部と頂部とを覆うように、熱伝導性の固定梁１２と拘束部材３とを設けることによって、温度制御部材によって筐体１１の底部において温度調整しながら、温度を順に固定梁１２および拘束部材３に伝達することができるので、電池セル２の温度を調整するための温度制御部品の伝導経路を変更して、収容キャビティ内における高さ方向の温度分布を均衡させることができ、これによって、上下領域における電池セル２間の温度差を小さくし、各電池セル２の温度均一性を向上させ、放電深度の均一性を向上させる。
【0066】
以上において、本発明に提供される電池パックおよび車両について、詳細に記載されている。本発明の原理および実施形態について具体的な実施形態を適用して説明したが、以上の実施形態の説明は、本発明の方法および中心思想の理解を促すためのものに過ぎない。当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明に対して様々な改良および修飾を加えることができ、これらの改良および修飾も本発明の保護範囲に含まれると理解されるべきである。
【符号の説明】
【0067】
１ 筐体アセンブリ、１１ 筐体、１１１ 第１フランジ、１２ 固定梁、
１２１ 第１取付穴、１３ 収容キャビティ、
２ 電池セル、２０Ａ 第１群電池セル、２０Ｂ 第２群電池セル、２１ ケース、２２ 電極アセンブリ、２２１ 第１極シート、２２２ 第２極シート、２２３ セパレータ、２２４ 扁平面、２３ 中継接続片、２４ カバープレートアセンブリ、２４１ カバープレート、２４２ 第１電極端子、２４３ 第２電極端子、
３ 拘束部材、３Ａ 第１拘束部材、３Ｂ 第２拘束部材、３１ 位置規制部、３２ 取付部、３２１ 取付ブロック、３２２ 第２取付穴、
４ 外装カバー、４１ 第２フランジ、
５ 締結具、６ ビード、７ 封止部材。
１２１ 第１取付穴、１３ 収容キャビティ、
２ 電池セル、２０Ａ 第１群電池セル、２０Ｂ 第２群電池セル、２１ ケース、２２ 電極アセンブリ、２２１ 第１極シート、２２２ 第２極シート、２２３ セパレータ、２２４ 扁平面、２３ 中継接続片、２４ カバープレートアセンブリ、２４１ カバープレート、２４２ 第１電極端子、２４３ 第２電極端子、
３ 拘束部材、３Ａ 第１拘束部材、３Ｂ 第２拘束部材、３１ 位置規制部、３２ 取付部、３２１ 取付ブロック、３２２ 第２取付穴、
４ 外装カバー、４１ 第２フランジ、
５ 締結具、６ ビード、７ 封止部材。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】