(57)【要約】【課題】簡易な構造で、複数の電池セルを拘束し、ケース内に収容可能な電池パックの製造方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る電池パックの製造方法は、複数の平板状の電池セルＣの積層方向における少なくとも一方側が開放されたケース１１内に、複数の電池セルＣを積層して収容し、収容した複数の電池セルＣの積層方向に圧縮荷重を付与した状態で、ケース１１の一部を用いて、最外側の両端の電池セルＣのうち少なくとも一方の位置を規制する第２突出部１５を形成し、第２突出部１５を用いて複数の電池セルＣを拘束した状態で圧縮荷重を開放する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の平板状の電池セルの積層方向における少なくとも一方側が開放されたケース内に、複数の前記電池セルを積層して収容し、
収容した複数の前記電池セルの積層方向に圧縮荷重を付与した状態で、前記ケースの一部を用いて、最外側の両端の前記電池セルのうち少なくとも一方の位置を規制する規制部を形成し、
前記規制部を用いて複数の前記電池セルを拘束した状態で、前記圧縮荷重を開放する、
電池パックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パックの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド車等の動力源として、ケース内に、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等のエネルギ密度の高い平板状の電池セルをその厚み方向に複数積層した組電池を備える電池パックが知られている。
【０００３】
電池セルの内部でガスが発生し内圧が上昇すると、電池セルが厚み方向に膨張することがある。そこで、特許文献１では、組電池の積層方向の両端にそれぞれ位置する電池セルにそれぞれ突き当てられた一対の拘束プレートが設けられている。該１対の拘束プレートは、拘束プレート間の電池セルが押圧されるように、該電池セルの両側に配置された長手状の連結部材によって相互に連結されている。
【０００４】
各拘束プレートの一部は、電池セルの上面及び下面からそれぞれ突出した状態になっており、各拘束プレートにおける相互に対向する突出部間には、各電池セルの積層方向に平行に、連結部材である連結ロッドが架け渡されている。連結ロッドの端部は、拘束プレートの突出部をそれぞれ挿通し、連結ロッドの端部にナットがそれぞれ螺合されることにより、１対の拘束プレートが連結ロッドにより連結される。
【０００５】
また、特許文献１では、組電池を収容するケースは、電池セルの幅方向に突き出すフランジ部が両側にそれぞれ設けられた下側ケースと上側ケースとを備えている。下側ケース上に載置された組電池を覆うように上側ケースが配置されて、下側ケースのフランジ部と上側ケースのフランジ部とがボルト及びナットによって一体的に連結される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５２２９３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、複数の電池セルの拘束保持構造が複雑であり、拘束するためにボルト締め作業を伴うため、電池セルの拘束作業に手間がかかる。また、組電池を収容するケースは複数の部材からなり、組電池を収容するためにボルト締め作業が含まれるため、さらに手間がかかるという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、簡易な構造で、複数の電池セルを拘束し、ケース内に収容可能な電池パックの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る電池パックの製造方法は、複数の平板状の電池セルの積層方向における少なくとも一方側が開放されたケース内に、複数の前記電池セルを積層して収容し、収容した複数の前記電池セルの積層方向に圧縮荷重を付与した状態で、前記ケースの一部を用いて、最外側の両端の前記電池セルのうち少なくとも一方の位置を規制する規制部を形成し、前記規制部を用いて複数の前記電池セルを拘束した状態で、前記圧縮荷重を開放する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易な構造で、複数の電池セルを拘束し、ケース内に収容可能な電池パックの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る電池パックの構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る電池パックを電池セルの積層方向における一方側から見た図である。
【図３】実施の形態に係る電池パックをケースの側面側から見た図である。
【図４】実施の形態に係る電池パックに用いられるケースを示す図である。
【図５Ａ】実施の形態に係る電池パックの製造方法を説明する製造工程図である。
【図５Ｂ】実施の形態に係る電池パックの製造方法を説明する製造工程図である。
【図５Ｃ】実施の形態に係る電池パックの製造方法を説明する製造工程図である。
【図５Ｄ】実施の形態に係る電池パックの製造方法を説明する製造工程図である。
【図５Ｅ】実施の形態に係る電池パックの製造方法を説明する製造工程図である。
【図６】規制部の製造工程を説明する図である。
【図７】実施の形態に係る電池パックに用いられるケースの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図における同等の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
実施の形態は、平板状の電池セルを複数積層した組電池をケース内に収容した電池パックに関する。発電中の電池セルは膨張して、上部から見ると湾曲した形状になり、電池セル同士の接触面積が減少して発電効率が悪化する。本発明者は、電池セルの膨張をケースの剛性で支える構造を考えた。
【００１４】
電池セルの膨張をケースで支えるためには、電池セルとケースとが密着している必要がある。しかし、電池セルとケースとが密着した状態では、ケース内に電池セルを挿入することができない。これは、ケースの内寸が拘束荷重を付与した状態の積層した複数の電池セルの厚みと等しく、挿入する隙間がないためである。
【００１５】
ケース内に電池セルを挿入するために、ケースの内寸を、拘束荷重を付与していない状態の積層した複数の電池セルの厚みよりも大きくすると、ケースと電池セルとの間に隙間が発生する。この場合、内寸の異なる複数のケースを用意するか、シムにより隙間を調整する必要があり、コストが増大する。
【００１６】
また、拘束後の組電池の寸法は、個々の電池セルＣの寸法誤差の累積誤差になる。電池セルＣの寸法精度をゼロに近づけることには限界がある。このため、ケースの内寸を個々の組電池の寸法に合わせて変化させることが求められる。
【００１７】
そこで、本発明者は、以下の実施の形態に係るケースの構造、製造方法を考案した。実施の形態に係る電池パックの製造方法は、複数の平板状の電池セルの積層方向における少なくとも一方側が開放されたケース内に、複数の電池セルを積層して収容し、収容した複数の電池セルの積層方向に圧縮荷重を付与した状態で、ケースの一部を用いて、最外側の両端の電池セルのうち少なくとも一方の位置を規制する規制部を形成し、規制部を用いて複数の電池セルを拘束した状態で、圧縮荷重を開放する。これにより、簡易な構造で、複数の電池セルを拘束し、ケース内に収容することができる。
【００１８】
以下、具体的な実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係る電池パック１０の構成を示す図である。図１に示すように、電池パック１０は、ケース１１と、ケース１１内に収容される複数の電池セルＣを備える。ケース１１は、底面１２、側面１３、第１突出部１４、第２突出部１５を含む。
【００１９】
図２は、電池パック１０を電池セルＣの積層方向における一方側（第２突出部１５側）から見た図である。図３は、電池パック１０をケース１１の側面１３側から見た図である。図４は、電池パック１０に用いられるケース１１のみを示す図である。図中、底面１２の短辺が延びる方向をｘ方向とし、側面１３が延びる方向をｙ方向とし、底面１２の長辺が延びる方向をｚ方向する。平板状の電池セルＣは、ｘｙ平面に平行に配置され、ｚ方向に並ぶように積層される。
【００２０】
図４に示すように、ケース１１は、矩形状の底面１２と、該底面１２の対向する２つの長辺からそれぞれ立設する２つの側面１３を有する。２つの側面１３は略平行に配置されており、それらの高さは等しい。ケース１１の上面は開放されている。ケース１１は、電池セルＣの積層方向における一方側から見ると、コの字型である。
【００２１】
ケース１１は、金属によって形成されており、例えば鋼やアルミニウム等で形成されている。ケース１１の内側に、複数の電池セルＣからなる組電池が収容される。なお、ここでは図示していないが、ケース１１の内面には、絶縁部材が配置される。
【００２２】
２つの側面１３には、それぞれ第１突出部１４、第２突出部１５が形成されている。側面１３において、第１突出部１４は電池セルＣの積層方向（ｚ方向）における一方の端側に形成されており、第２突出部１５は他方の端側に形成されている。
【００２３】
電池セルＣは、膜電極接合体と膜電極接合体を挟む一対のガス拡散層と、一対のガス拡散層を挟む一対のセパレータとで形成されている。電池セルＣは、反応ガスの電気化学反応によって発電する。本実施形態では、電池セルは、水素ガス及び空気の供給を受けて、水素と酸素との電気化学反応によって発電する。
【００２４】
電池セルＣは、複数個が直列に組み合わされて組電池とされ、ケース内に収容されて電池パックとなる。電池パックは、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関とともに、ハイブリッド自動車の動力源とされる。なお、電池パックにおいては、放熱性向上等の目的から、隣り合う電池セル間にスペーサが配置されることもある。
【００２５】
実施の形態では、第１突出部１４が請求項に記載の当接部となり、第２突出部１５が請求項に記載の規制部となる。第１突出部１４と第２突出部１５との間の幅Ｗは、拘束荷重を付与した状態の積層した複数の電池セルＣの厚みと等しい。電池セルＣは、ｚ方向に積層された状態で、第１突出部１４と第２突出部１５とにより拘束荷重を加えられつつ締結されている。
【００２６】
２つの側面１３における第１突出部１４、第２突出部１５の形成位置は略等しい。第１突出部１４側の最外の電池セルＣは、２つの第１突出部１４に当接している。また、第２突出部１５側の最外の電池セルＣは、２つの第２突出部１５に当接している。図３に示すように、側面１３の高さは、電池セルＣの高さよりも高い。従って、電池セルＣは、側面１３からはみ出さないように、ケース１１の内側に収容される。
【００２７】
ここで、図５Ａ〜図５Ｅ及び図６を参照して、実施の形態に係る電池パック１０の製造方法について説明する。図５Ａ〜図５Ｅは、実施の形態に係る電池パックの製造方法を説明する製造工程図である。図６は、規制部である第２突出部１５の製造工程を説明する図である。
【００２８】
図５Ａに示すように、まず、ケース１１に、当接部である第１突出部１４を形成する。第１突出部１４は、側面１３の一部を切断し、切断部位をケース１１の内側に押し出して塑性変形させることにより形成される。第１突出部１４の切断面は、ｘｙ平面に平行である。ケース１１の第１突出部１４が形成された側と反対側には第２突出部１５は形成されておらず、開放されている。第１突出部１４の切断面は、ケース１１の開放された側に向かって配置される。
【００２９】
そして、図５Ｂに示すように、複数の電池セルＣの積層方向（ｚ方向）における一方側が開放されたケース１１内に所定の数の電池セルＣを積層して配置する。第１突出部１４側の最外側の電池セルＣは、第１突出部１４に当接する。
【００３０】
その後、図５Ｃに示すように、第１突出部１４側の最外側の電池セルＣを第１突出部１４に当接させた状態で、白抜き矢印で示す方向（収容した複数の電池セルの積層方向）に圧縮荷重を付与する。圧縮荷重は、例えば、プレッシャープレート（不図示）と第１突出部１４とで複数の電池セルＣを挟み込むように、ケース１１のｚ方向の開放されている側からプレッシャープレートを押圧することによって付与することができる。
【００３１】
そして、複数の電池セルＣに圧縮荷重を付与した状態で、第２突出部１５を形成する。まず、図５Ｄに示すように、第２突出部１５を形成するためのパンチユニットＰを、第２突出部１５を形成する所定の位置に移動させる。なお、パンチユニットＰが所定の位置にくるように、ケース１１を移動させてもよい。
【００３２】
第２突出部１５は、第１突出部１４と同様に、側面１３の一部を切断し、切断部位をケース１１の内側に押し出して塑性変形させることにより形成される。第２突出部１５の切断面はｘｙ平面に平行であり、第１突出部１４の切断面と対向する。図６に示すように、パンチユニットＰの先端部にはルーバーが形成されており、破線で示すように側面１３の切断部位をケース１１の内側に押し出すことができる。
【００３３】
このように、実施の形態では、複数の電池セルＣの積層方向（ｚ方向）に圧縮荷重を付与した状態で、ケース１１の一部を用いて、第２突出部１５が形成される。第２突出部１５は、圧縮荷重を付与した状態で、電池セルＣの最外側の面に当接する位置に形成される。これにより、図５Ｅに示すように、最外側の両端の電池セルＣのうち一方の位置が規制され、第１突出部１４と第２突出部１５とで複数の電池セルＣが拘束される。
【００３４】
その後、第１突出部１４と第２突出部１５とで複数の電池セルＣを拘束した状態で、付与していた圧縮荷重を開放する。これにより、複数の電池セルＣには、第１突出部１４と第２突出部１５とによる拘束荷重が付加された状態となる。このように、実施の形態によれば、簡易な構造で複数の電池セルＣを拘束し、ケース内に収容することが可能となる。
【００３５】
また、実施の形態では、複数の電池セルＣに圧縮荷重をかけた状態で、最外側となる電池セルＣの位置に合わせて第２突出部１５を形成することができる。このため、個々の電池セルＣの寸法誤差の累積誤差が異なっていても、その変化に合わせて第２突出部１５を形成することが可能となる。すなわち、第１突出部１４と第２突出部１５との間の幅Ｗを、拘束後の個々の組電池の寸法に適合させることができ、電池セルＣとケース１１とを密着させることが可能となる。
【００３６】
なお、図５Ａ〜５Ｅに示した例では、複数の平板状の電池セルの積層方向における一方側のみが開放されたケースを用い、第１突出部１４に最外側の電池セルＣを当接させた状態でケース１１の開放側から圧縮荷重を付与し、複数の電池セルＣに圧縮荷重を付与した状態で、所定の位置に第２突出部１５を形成した。
【００３７】
これに対し、他の実施の形態では、複数の平板状の電池セルの積層方向における両側がいずれも開放されたケースを用いることができる。以下、このような第１突出部１４、第２突出部１５のいずれも設けられていないコの字型のケース１１を用いた場合の電池パックの製造方法について説明する。
【００３８】
まず、ケース１１内に所定の数の電池セルＣを積層して配置する。その後、最外側の両端の電池セルＣを挟み込むように、収容した複数の電池セルの積層方向に圧縮荷重を付与する。この場合、例えば、２つのプレッシャープレート（不図示）で複数の電池セルＣを挟み込むように押圧して、圧縮荷重を付与することができる。
【００３９】
そして、複数の電池セルＣに圧縮荷重を付与した状態で、ケース１１の側面１３の一部を用いて第１突出部１４及び第２突出部１５を形成する。第１突出部１４及び第２突出部１５は、上記と同様に、パンチユニットＰを用いてそれぞれ所定の位置に形成することができる。なお、第１突出部１４、第２突出部１５の形成順序は特に限定されず、複数のパンチユニットＰを用いて同時に形成してもよい。
【００４０】
このように、他の実施の形態では、複数の電池セルＣの積層方向（ｚ方向）に圧縮荷重を付与した状態で、ケース１１の一部を用いて、第１突出部１４、第２突出部１５の両方が形成される。第１突出部１４は、一方側の電池セルＣの最外側の面に当接し、第２突出部１５は、他方側の電池セルＣの最外側の面に当接する。これにより、最外側の両端の電池セルＣの位置が規制され、第１突出部１４と第２突出部１５とで複数の電池セルＣが拘束される。
【００４１】
その後、上記と同様に、第１突出部１４と第２突出部１５とで複数の電池セルＣを拘束した状態で、付与していた圧縮荷重を開放する。これにより、複数の電池セルＣには、第１突出部１４と第２突出部１５とによる拘束荷重が付加された状態となる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。図７に実施の形態に係る電池パックに用いられるケースの他の例を示す。図７に示すように、ケース１１の剛性を高めるために、側面１３の上端部に沿ってリブ部１６を設けてもよい。リブ部１６は、例えば、側面１３の一部を塑性変形させて形成することができる。
【００４３】
また、側面１３の中央部に、電池セルＣを冷却するための穴１７を設けることも可能である。穴１７は、対向する２つの側面１３の一方にのみ設けられてもよく、両方に設けられてもよい。図７に示すように、ケース１１は、リブ部１６、穴１７の両方を備えていてもよく、いずれか一方のみを備えていてもよい。
【００４４】
また、上記の実施の形態では、第１突出部１４は、第２突出部１５と同様に側面１３の一部を用いて形成したが、これに限定されない。最外側の電池セルＣが当接する当接部を予め別の部材を用いて形成してもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０  電池パック
１１  ケース
１２  底面
１３  側面
１４  第１突出部
１５  第２突出部
１６  リブ部
１７  穴
Ｃ  電池セル
Ｐ  パンチユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６】
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【図７】
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