ホーム > 特許ランキング > アイシン軽金属株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】2024-07-19
(45)【発行日】2024-07-29
(54)【発明の名称】電池モジュール
(51)【国際特許分類】
H01M 50/262 20210101AFI20240722BHJP
H01M 50/264 20210101ALI20240722BHJP
H01M 50/289 20210101ALI20240722BHJP
H01M 50/209 20210101ALI20240722BHJP
【ＦＩ】
H01M50/262 S
H01M50/262 P
H01M50/264
H01M50/289
H01M50/209
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020012500
(22)【出願日】2020-01-29
(65)【公開番号】P2021118150
(43)【公開日】2021-08-10
【審査請求日】2023-01-17
(73)【特許権者】
【識別番号】000100791
【氏名又は名称】アイシン軽金属株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114074
【弁理士】
【氏名又は名称】大谷 嘉一
(72)【発明者】
【氏名】久々江 岳文
【審査官】佐宗 千春
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－０１６５０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０７５２４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－０９２４０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１６９３８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国実用新案第２０９４６１５０９（ＣＮ，Ｕ）
【文献】特開２０１６－１２２５７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１９１６８９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８
Ｂ６０Ｋ １／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の電池セルを配列してなる配列体と、前記配列体を配列方向に狭持する一対のエンドプレートと、前記一対のエンドプレート間で、前記配列体を配列方向に拘束する拘束部材と、を備える電池モジュールであって、前記エンドプレートは、中空断面形状からなる押出材であり、中空端面に取付部材を接設し、前記取付部材に前記拘束部材が固定されていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項2】
前記エンドプレートは、外側面にフランジ部を有し、前記フランジ部は前記エンドプレートに一体的に成形してあることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項3】
前記エンドプレートは、外側面に締結孔を有し、前記締結孔に取付ブラケットが締結されることを特徴とする請求項１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、車両に搭載する電池モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
電気自動車やハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車等には、駆動源として電池モジュールが用いられている。
主に複数の電池セルとエンドプレート、側板等の拘束部材によって構成される電池モジュールは、衝撃や振動に対する優れた強度が必要とされる一方で、自動車の優れた燃費性能を発揮するための軽量化が望まれている。
主に複数の電池セルとエンドプレート、側板等の拘束部材によって構成される電池モジュールは、衝撃や振動に対する優れた強度が必要とされる一方で、自動車の優れた燃費性能を発揮するための軽量化が望まれている。
【0003】
特許文献１には、鉄系金属材料によって形成された金属製プレートの成型品に亜鉛メッキを施したエンドプレートを備える蓄電装置（電池モジュール）を開示する。
しかし、同公報に開示されるエンドプレートは、優れた強度を確保する一方でその重量が大きいために電池モジュールの軽量化を阻む。
特許文献２には、エンドプレートの材質としてアルミニウム合金、銅合金、ＳＵＳ等の金属材料を用いた二次電池モジュールを開示する。
しかし、同公報はエンドプレートの形状を特定したものではなく、エンドプレートによって優れた強度を確保する二次電池モジュールではない。
しかし、同公報に開示されるエンドプレートは、優れた強度を確保する一方でその重量が大きいために電池モジュールの軽量化を阻む。
特許文献２には、エンドプレートの材質としてアルミニウム合金、銅合金、ＳＵＳ等の金属材料を用いた二次電池モジュールを開示する。
しかし、同公報はエンドプレートの形状を特定したものではなく、エンドプレートによって優れた強度を確保する二次電池モジュールではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１５－０５００６７号公報
【文献】特開２０１８－０８１７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、強度とともに軽量化に優れたエンドプレートを備える電池モジュールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る電池モジュールは、複数の電池セルを配列してなる配列体と、前記配列体を配列方向に狭持する一対のエンドプレートと、前記一対のエンドプレート間で、前記配列体を配列方向に拘束する拘束部材と、を備える電池モジュールであって、前記エンドプレートは、中空断面形状からなる押出材であることを特徴とする。
エンドプレートが中空断面形状からなる押出材であることで、エンドプレートの変形強度が向上する。
また、中空部の形成によりエンドプレートが軽量化する。
エンドプレートが中空断面形状からなる押出材であることで、エンドプレートの変形強度が向上する。
また、中空部の形成によりエンドプレートが軽量化する。
【0007】
本発明において、エンドプレートは、上部又は／及び下部にそれぞれ固定部を有し、前記固定部に前記拘束部材が固定されていてもよい。
また、エンドプレートは、上記と併せてあるいは上記の代わりに、中空端面に取付部材を接設し、前記取付部材に前記拘束部材が固定されていてもよい。
また、エンドプレートは、上記と併せてあるいは上記の代わりに、中空端面に取付部材を接設し、前記取付部材に前記拘束部材が固定されていてもよい。
【0008】
本発明において、エンドプレートは、外側面にフランジ部を有し、前記フランジ部は前記エンドプレートに一体的に成形してあってもよい。
エンドプレートの外側面とは、配列体に対面する内側面と配列方向に反する面をいう。
フランジ部をエンドプレートに一体的に成形すると、配列体の配列方向へのエンドプレートの曲げ剛性が向上する。
また、エンドプレートに取付ブラケット等を締結するための締結部品を必要としないため、電池モジュールの軽量化を促す。
エンドプレートの外側面とは、配列体に対面する内側面と配列方向に反する面をいう。
フランジ部をエンドプレートに一体的に成形すると、配列体の配列方向へのエンドプレートの曲げ剛性が向上する。
また、エンドプレートに取付ブラケット等を締結するための締結部品を必要としないため、電池モジュールの軽量化を促す。
【0009】
本発明において、エンドプレートは、前記外側面に締結孔を有し、前記締結孔に取付ブラケットが締結されてもよい。
【発明の効果】
【0010】
本発明に係る電池モジュールにあっては、強度と軽量化に優れた中空断面形状からなる押出材であるエンドプレートを備えることによって、電池モジュールの保護強度を確保するとともに軽量化を可能とする。
また、エンドプレートの中空部を利用し、冷媒等を流すことで電池モジュールの冷却等を行うこともできる。
また、エンドプレートの中空部を利用し、冷媒等を流すことで電池モジュールの冷却等を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】（ａ）は本発明に係る電池モジュールの構造例（実施例１）を示し、（ｂ）は実施例１のエンドプレートの構造例を示す。
【図2】実施例１の電池モジュールの概略側面図を示す。
【図3】電池モジュールの構造例（実施例２）を示す。
【図4】実施例２のエンドプレートの構造例を示し、（ａ）は取付部材嵌着前、（ｂ）は取付部材嵌着後を示す。
【図5】電池モジュールの構造例（実施例３）を示す。
【図6】（ａ）、（ｂ）はエンドプレートの構造例（実施例４）を示す。
【図7】（ａ）、（ｂ）はエンドプレートの構造例（実施例５）を示す。
【図8】（ａ）、（ｂ）はエンドプレートの構造例（実施例６）を示す。
【図9】電池モジュールの車両フロア等への取り付け例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明に係る電池モジュールの例を以下図に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されない。
本発明に係る電池モジュールは、エンドプレートが中空断面形状からなる押出材であることに特徴がある。
エンドプレートを中空断面形状にすることで電池モジュールの大型化に伴う重量増を抑え、軽量化と高強度の両立を図ることができる。
エンドプレートの構造例を以下実施例に基づいて説明するが、中空断面形状に制限はない。
例えば、「口」、「日」、「目」字型あるいはさらに複数の中空部を有する多穴断面でもよい。
なお、本実施例ではＸＹＺ直交座標系を設定して各構成の位置関係を説明する。
以下、Ｘ方向を左右方向といい、Ｙ方向を配列方向といい、Ｚ方向を上下方向という。
本発明に係る電池モジュールは、エンドプレートが中空断面形状からなる押出材であることに特徴がある。
エンドプレートを中空断面形状にすることで電池モジュールの大型化に伴う重量増を抑え、軽量化と高強度の両立を図ることができる。
エンドプレートの構造例を以下実施例に基づいて説明するが、中空断面形状に制限はない。
例えば、「口」、「日」、「目」字型あるいはさらに複数の中空部を有する多穴断面でもよい。
なお、本実施例ではＸＹＺ直交座標系を設定して各構成の位置関係を説明する。
以下、Ｘ方向を左右方向といい、Ｙ方向を配列方向といい、Ｚ方向を上下方向という。
【0013】
実施例１の電池モジュール１について、図１～図２を参照して説明する。
図１（ａ）は本実施例の電池モジュール１の構造例を、（ｂ）はエンドプレート１２の構造例を、図２は電池モジュール１の概略側面図を示す。
本実施例は、電池モジュール１であって、複数の電池セル１１ａを配列してなる配列体１１を一対のエンドプレート１２で配列方向に挟持し、配列体１１を拘束する一対の拘束部材１３ａをエンドプレート１２の上下方向で固定した例である。
図１（ｂ）に本実施例のエンドプレート１２の構造例を示すが、本発明においてエンドプレート１２は、複数の中空部１２ｄを有する中空断面形状からなる押出材であれば、他に制限がない。
本実施例は、中空部１２ｄが４つの４穴断面になっているが、穴の数に制限はない。
また、本実施例は、複数の電池セル１１ａの配列方向と直交する左右方向に中空部１２ｄが形成されている。
このような中空断面形状からなる押出材は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム等の押出し加工により容易に製作でき、エンドプレート１２の材質をアルミニウム等とすることで、エンドプレート１２をより軽量化する。
本実施例におけるエンドプレート１２は、上部１２ａ、下部１２ｂのそれぞれに拘束部材１３ａを固定するための固定部１２ｃを備える。
本実施例においては、図２に示すようにボルト等の固定部材１４を用いて拘束部材１３ａを固定したが、配列体１１を一対のエンドプレート１２間の上下方向で拘束できれば、固定方法や固定部１２ｃの位置、拘束部材１３ａの形状等は、特に限定しなくてもよい。
また、本実施例のエンドプレート１２は、外側面Ｂの下部付近にフランジ部１２ｆを有し、このフランジ部１２ｆに設けた取付孔１２ｇを介して、電池モジュール１を車両フロアや電池モジュールを収容するケース体等に取り付ける。
外側面Ｂに有するフランジ部１２ｆの位置は、図１、２等に示した実施例では、エンドプレート１２の外側面Ｂの下部付近に設けた例になっているが、このフランジ部１２ｆの位置は、例えば図９に示すように、車両フロアや電池モジュールを収容するケース体の被取付部材１５の構造や位置に合せることができる。
従って、図９では外側面Ｂの上下方向の中間位置になっているが、外側面Ｂの上部付近でもよい。
また、押出し加工により、フランジ部１２ｆはエンドプレート１２に一体的に成形することも容易である。
図１（ａ）は本実施例の電池モジュール１の構造例を、（ｂ）はエンドプレート１２の構造例を、図２は電池モジュール１の概略側面図を示す。
本実施例は、電池モジュール１であって、複数の電池セル１１ａを配列してなる配列体１１を一対のエンドプレート１２で配列方向に挟持し、配列体１１を拘束する一対の拘束部材１３ａをエンドプレート１２の上下方向で固定した例である。
図１（ｂ）に本実施例のエンドプレート１２の構造例を示すが、本発明においてエンドプレート１２は、複数の中空部１２ｄを有する中空断面形状からなる押出材であれば、他に制限がない。
本実施例は、中空部１２ｄが４つの４穴断面になっているが、穴の数に制限はない。
また、本実施例は、複数の電池セル１１ａの配列方向と直交する左右方向に中空部１２ｄが形成されている。
このような中空断面形状からなる押出材は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム等の押出し加工により容易に製作でき、エンドプレート１２の材質をアルミニウム等とすることで、エンドプレート１２をより軽量化する。
本実施例におけるエンドプレート１２は、上部１２ａ、下部１２ｂのそれぞれに拘束部材１３ａを固定するための固定部１２ｃを備える。
本実施例においては、図２に示すようにボルト等の固定部材１４を用いて拘束部材１３ａを固定したが、配列体１１を一対のエンドプレート１２間の上下方向で拘束できれば、固定方法や固定部１２ｃの位置、拘束部材１３ａの形状等は、特に限定しなくてもよい。
また、本実施例のエンドプレート１２は、外側面Ｂの下部付近にフランジ部１２ｆを有し、このフランジ部１２ｆに設けた取付孔１２ｇを介して、電池モジュール１を車両フロアや電池モジュールを収容するケース体等に取り付ける。
外側面Ｂに有するフランジ部１２ｆの位置は、図１、２等に示した実施例では、エンドプレート１２の外側面Ｂの下部付近に設けた例になっているが、このフランジ部１２ｆの位置は、例えば図９に示すように、車両フロアや電池モジュールを収容するケース体の被取付部材１５の構造や位置に合せることができる。
従って、図９では外側面Ｂの上下方向の中間位置になっているが、外側面Ｂの上部付近でもよい。
また、押出し加工により、フランジ部１２ｆはエンドプレート１２に一体的に成形することも容易である。
【0014】
実施例２の電池モジュール１について、図３、図４を参照して説明する。
図３は本実施例の電池モジュール１の構造例を、図４（ａ）はエンドプレート１２の構造例のうち取付部材１２ｈの嵌着前を、（ｂ）は取付部材１２ｈの嵌着後を示す。
本実施例は、電池モジュール１であって、配列体１１を一対のエンドプレート１２で配列方向に挟持し、配列体１１を拘束する二対の拘束部材１３ｂをエンドプレート１２の左右方向で固定した例である。
本実施例におけるエンドプレート１２は、中空端面１２ｅに取付部材１２ｈを接設し、取付部材１２ｈを介して拘束部材１３ｂを固定する。
エンドプレート１２を複数の中空部１２ｄからなる中空断面形状としたことにより、実施例１は上部１２ａ又は／及び下部１２ｂに直接拘束部材１３ａを固定することができるが、実施例２においては中空端面１２ｅに拘束部材１３ｂを固定できるようにした例である。
本実施例においては、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、取付部材１２ｈを中空端面１２ｅに接設するのに中空部１２ｄを利用し、この中空部１２ｄに取付部材１２ｈを嵌着して固定するために、上部１２ａに接設部１２ｉを設け、取付部材１２ｈに設けた被接設部１２ｊを固定部材１４にて固定した例になっている。
ここで、中空端面１２ｅに取付部材１２ｈを接設できれば、接設する方法は接合や接着を含めて特に限定しない。
また、取付部材１２ｈの形状に限定はない。
さらに、本実施例においては、取付部材１２ｈに拘束部材１３ｂを固定するために、取付部材１２ｈに固定部１２ｋを設け、固定部材１４にて拘束部材１３ｂを固定したが、固定方法や拘束部材１３ｂの数、大きさ、形状等は特に限定しなくてもよい。
図３は本実施例の電池モジュール１の構造例を、図４（ａ）はエンドプレート１２の構造例のうち取付部材１２ｈの嵌着前を、（ｂ）は取付部材１２ｈの嵌着後を示す。
本実施例は、電池モジュール１であって、配列体１１を一対のエンドプレート１２で配列方向に挟持し、配列体１１を拘束する二対の拘束部材１３ｂをエンドプレート１２の左右方向で固定した例である。
本実施例におけるエンドプレート１２は、中空端面１２ｅに取付部材１２ｈを接設し、取付部材１２ｈを介して拘束部材１３ｂを固定する。
エンドプレート１２を複数の中空部１２ｄからなる中空断面形状としたことにより、実施例１は上部１２ａ又は／及び下部１２ｂに直接拘束部材１３ａを固定することができるが、実施例２においては中空端面１２ｅに拘束部材１３ｂを固定できるようにした例である。
本実施例においては、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、取付部材１２ｈを中空端面１２ｅに接設するのに中空部１２ｄを利用し、この中空部１２ｄに取付部材１２ｈを嵌着して固定するために、上部１２ａに接設部１２ｉを設け、取付部材１２ｈに設けた被接設部１２ｊを固定部材１４にて固定した例になっている。
ここで、中空端面１２ｅに取付部材１２ｈを接設できれば、接設する方法は接合や接着を含めて特に限定しない。
また、取付部材１２ｈの形状に限定はない。
さらに、本実施例においては、取付部材１２ｈに拘束部材１３ｂを固定するために、取付部材１２ｈに固定部１２ｋを設け、固定部材１４にて拘束部材１３ｂを固定したが、固定方法や拘束部材１３ｂの数、大きさ、形状等は特に限定しなくてもよい。
【0015】
実施例３の電池モジュール１の構造例を図５に示す。
本実施例は、電池モジュール１であって、配列体１１を一対のエンドプレート１２で配列方向に挟持し、配列体１１を拘束する拘束部材１３ａ、１３ｂをエンドプレート１２の上又は／及び下方向、併せて左右方向で固定した例である。
本実施例においては、エンドプレート１２の中空端面１２ｅに取付部材１２ｈを接設するために、固定部材を用いない方法、例えば、溶接を用いた例になっている。
エンドプレート１２に拘束部材１３ａ、１３ｂを固定する方法は、実施例１及び実施例２と同様である。
本実施例は、電池モジュール１であって、配列体１１を一対のエンドプレート１２で配列方向に挟持し、配列体１１を拘束する拘束部材１３ａ、１３ｂをエンドプレート１２の上又は／及び下方向、併せて左右方向で固定した例である。
本実施例においては、エンドプレート１２の中空端面１２ｅに取付部材１２ｈを接設するために、固定部材を用いない方法、例えば、溶接を用いた例になっている。
エンドプレート１２に拘束部材１３ａ、１３ｂを固定する方法は、実施例１及び実施例２と同様である。
【0016】
エンドプレート１２の構造例である実施例４～実施例６を、図６～図８に示す。
図６～図８の各図（ａ）はエンドプレート１２の上方からの斜視図を、各図（ｂ）は下方からの斜視図を示す。
エンドプレート１２は、配列体１１に対面する内側面Ａと、配列方向に内側面Ａと反する外側面Ｂを有し、上方からの斜視図では外側面Ｂの全体を、下方からの斜視図では内側面Ａの全体を視認可能に表現した。
本発明において、エンドプレート１２を押出材を用いて製作したことから押出方向の断面形状の自由度は高い。
本実施例では、エンドプレート１２が複数の中空部１２ｄを有する多穴断面であるとともに、内側面Ａと外側面Ｂとが平行な面で形成された略プレート形状になっているため、配列体１１の両側の端部を拘束しやすい特徴を有している。
また、中空部１２ｄに冷媒等を流すことで電池モジュール１の温調に用いることもできる。
図６に示す実施例４は、外側面Ｂの下部付近にフランジ部１２ｆを有し、中空端面１２ｅに取付部材１２ｈを接設したエンドプレート１２である。
本実施例における取付部材１２ｈは、中空端面１２ｅに接設するために接設面Ｃを有し、接設面Ｃを外側面Ｂに接着又は接合することにより、取付部材１２ｈを中空端面１２ｅに接設する。
図７、図８に示す実施例５、実施例６は、外側面Ｂから内側面Ａにかけて締結孔１２ｍを有し、締結孔１２ｍに取付ブラケット等が締結可能なエンドプレート１２である。
実施例５における中空端面１２ｅに取付部材１２ｈを接設する方法は、実施例４と同様である。
また、実施例６における中空端面１２ｅに取付部材１２ｈを接設する方法は、実施例２と同様である。
図６～図８の各図（ａ）はエンドプレート１２の上方からの斜視図を、各図（ｂ）は下方からの斜視図を示す。
エンドプレート１２は、配列体１１に対面する内側面Ａと、配列方向に内側面Ａと反する外側面Ｂを有し、上方からの斜視図では外側面Ｂの全体を、下方からの斜視図では内側面Ａの全体を視認可能に表現した。
本発明において、エンドプレート１２を押出材を用いて製作したことから押出方向の断面形状の自由度は高い。
本実施例では、エンドプレート１２が複数の中空部１２ｄを有する多穴断面であるとともに、内側面Ａと外側面Ｂとが平行な面で形成された略プレート形状になっているため、配列体１１の両側の端部を拘束しやすい特徴を有している。
また、中空部１２ｄに冷媒等を流すことで電池モジュール１の温調に用いることもできる。
図６に示す実施例４は、外側面Ｂの下部付近にフランジ部１２ｆを有し、中空端面１２ｅに取付部材１２ｈを接設したエンドプレート１２である。
本実施例における取付部材１２ｈは、中空端面１２ｅに接設するために接設面Ｃを有し、接設面Ｃを外側面Ｂに接着又は接合することにより、取付部材１２ｈを中空端面１２ｅに接設する。
図７、図８に示す実施例５、実施例６は、外側面Ｂから内側面Ａにかけて締結孔１２ｍを有し、締結孔１２ｍに取付ブラケット等が締結可能なエンドプレート１２である。
実施例５における中空端面１２ｅに取付部材１２ｈを接設する方法は、実施例４と同様である。
また、実施例６における中空端面１２ｅに取付部材１２ｈを接設する方法は、実施例２と同様である。
【符号の説明】
【0017】
１ 電池モジュール
１１ 配列体
１１ａ 電池セル
１２ エンドプレート
１２ａ 上部
１２ｂ 下部
１２ｃ 固定部
１２ｄ 中空部
１２ｅ 中空端面
１２ｆ フランジ部
１２ｈ 取付部材
１２ｍ 締結孔
１３ａ 拘束部材
１３ｂ 拘束部材
Ａ 内側面
Ｂ 外側面
Ｃ 接設面
１１ 配列体
１１ａ 電池セル
１２ エンドプレート
１２ａ 上部
１２ｂ 下部
１２ｃ 固定部
１２ｄ 中空部
１２ｅ 中空端面
１２ｆ フランジ部
１２ｈ 取付部材
１２ｍ 締結孔
１３ａ 拘束部材
１３ｂ 拘束部材
Ａ 内側面
Ｂ 外側面
Ｃ 接設面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】