(57)【要約】【課題】本発明は、簡素な構造で高い信頼性を備えたバッテリモジュールを提供しつつ、バッテリモジュールの組付性の向上及び小型化を図ることを目的としている。【解決手段】このため、複数のバッテリセルとバッテリセルの積層方向両端の一対のエンドプレートを有するバッテリモジュールを設け、エンドプレートにバッテリセルを締め付ける拘束バンドを取り付け、拘束バンドを締結部材を介してエンドプレートに固定した車両用バッテリモジュールの拘束バンド構造において、締結部材はエンドプレート外側表面からバッテリセルの積層方向外側に突出する熱可塑性樹脂の突出部を備え、突出部を拘束バンドの取付孔に挿入し、取付孔よりもバッテリセルの積層方向外側に突出した突出部の先端部を抑圧加熱して、突出部に取付孔の径寸法より大きく旦つ拘束バンド表面に装着するスカート部が形成され、スカート部を介して拘束バンドをエンドプレートに締結する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに積層される複数のバッテリセルと、この複数のバッテリセルの積層方向両端に配置される一対のエンドプレートとを有するバッテリモジュールを設け、一対の前記エンドプレートに、この一対のエンドプレートを挟持するとともに複数の前記バッテリセルをその積層方向中央側に締め付ける拘束バンドを取り付け、この拘束バンドを締結部材を介して前記エンドプレートに固定した車両用バッテリモジュールの拘束バンド構造において、前記締結部材は、前記エンドプレートの外側表面から前記バッテリセルの積層方向外側に突出する熱可塑性樹脂から成る突出部を備え、この突出部を前記拘束バンドの取付孔に挿入し、この取付孔よりも前記バッテリセルの積層方向外側に突出した前記突出部の先端部を抑圧し加熱することによって、前記突出部に前記取付孔の径寸法より大きく、旦つ、前記拘束バンドの表面に装着するスカート部が形成され、このスカート部を介して前記拘束バンドを前記エンドプレートに締結することを特徴とする車両用バッテリモジュールの拘束バンド構造。
【請求項２】
前記締結部材は、前記突出部の基部に装着する金属製の台座部を設け、この台座部を介して前記突出部を前記エンドプレートに取り付けることを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリモジュールの拘束バンド構造。
【請求項３】
前記エンドプレートの前記締結部材が取り付けられる位置に凹部を形成し、前記台座部と前記凹部とを嵌め合わせることで、前記締結部材を前記エンドプレートに固定することを特徴とする請求項２に記載の車両用バッテリモジュールの拘束バンド構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車両用バッテリモジュールの拘束バンド構造に係り、特にバッテリモジュールを簡素な構造とし、高い信頼性を備えつつ、バッテリモジュールの組み付け性を高め、かつ、バッテリモジュールの小型化を図る車両用バッテリモジュールの拘束バンド構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるバッテリパックは、複数の車両用バッテリモジュールによって形成される。
この車両用バッテリモジュールは、積層される複数のバッテリセルとこのバッテリセルの積層方向両端に配置される一対のエンドプレートとを有する。
また、車両用バッテリモジュールは、一対のエンドプレートを挟持して複数のバッテリセルをその積層方向中央側に締め付ける拘束バンドを使用している。
このとき、前記車両用バッテリモジュールにおいては、バッテリセルとしてリチウムイオン電池を使用している。
そして、このリチウムイオン電池に使用される有機電解液が充放電中に揮発して内圧が上昇し、前記バッテリセルが膨張するため、バッテリセルの積層方向両端に樹脂製の一対のエンドプレートを配置し、かつ、金属製の拘束バンドで挟持し締結するという堅固な構成を前記車両用バッテリモジュールは備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５７６５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５７６５２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、上記特許文献１及び特許文献２に開示される従来の車両用バッテリモジュールの拘束バンド構造においては、拘束バンドとエンドプレートとをリベットで締結している。
つまり、前記車両用バッテリモジュール１０２を形成する際に、図７（ａ）に示す如く、複数のバッテリセル１０３及びセパレータ１０４の積層方向両端に一対のエンドプレート１０５ａを配置し、この一対のエンドプレート１０５ａを拘束バンド１０６で挟持して複数のバッテリセル１０３をその積層方向中央側に締め付ける。
そして、前記バッテリモジュール１０２のエンドプレート１０５ａと拘束バンド１０６とを固定するリベット１３１を配置する。
このとき、このリベット１３１は、前記拘束バンド１０６の外側からこの拘束バンド１０６に形成した取付孔１１０と前記エンドプレート１０５ａに形成した取付孔１３２とを挿通するように、専用の工具１３３を使用して配置する。
また、前記リベット１３１を配置した後には、図７（ｂ）に示す如く、前記工具１３３によってリベット１３１の先端部１３４を前記バッテリセル１０３側から前記エンドプレート１０５ａ側に押圧し、リベット１３１の先端部１３４を前記エンドプレート１０５ａの取付孔１３２よりも大形に変形させている。
そして、前記リベット１３１を変形させた後には、図７（ｃ）に示す如く、前記工具１３３を抜き取り、この工具１３３の一部１３３ａを変形させたリベット１３１の先端部１３４に残し、リベット１３１よって前記バッテリモジュール１０２のエンドプレート１０５ａに前記拘束バンド１０６を締結している。
しかし、従来の構造においては、前記拘束バンド１０６の取付孔１１０と前記エンドプレート１０５ａの取付孔１３２との位置合わせをした後、前記リベット１３１を挿入する必要があった。
この結果、前記拘束バンド１０６の取付孔１１０と前記エンドプレート１０５ａの取付孔１３２との位置を合わせる際の位置決めがなく、作業者の作業負担が増加するという不都合がある。
また、前記拘束バンド１０６と前記エンドプレート１０５ａとの締結に、前記リベット１３１を設けていたため、エンドプレート１０５ａと前記バッテリセル１０３との間に、図７（ａ）〜（ｃ）に示す如く、リベット挿入分やリベット用工具挿入分の空間Ｓが必要となり、エンドプレート１０５ａとバッテリセル１０３との間に余剰空間が形成されていた。
この結果、前記バッテリモジュール１０２の全長が長くなってしまい、バッテリモジュール１０２の小型化が図り難いという不都合がある。
【０００５】
この発明は、車両用バッテリモジュールの拘束バンド構造において、簡素な構造で高い信頼性を備えたバッテリモジュールを提供しつつ、バッテリモジュールの組み付け性を高めるとともにバッテリモジュールの小型化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、互いに積層される複数のバッテリセルと、この複数のバッテリセルの積層方向両端に配置される一対のエンドプレートとを有するバッテリモジュールを設け、一対の前記エンドプレートに、この一対のエンドプレートを挟持するとともに複数の前記バッテリセルをその積層方向中央側に締め付ける拘束バンドを取り付け、この拘束バンドを締結部材を介して前記エンドプレートに固定した車両用バッテリモジュールの拘束バンド構造において、前記締結部材は、前記エンドプレートの外側表面から前記バッテリセルの積層方向外側に突出する熱可塑性樹脂から成る突出部を備え、この突出部を前記拘束バンドの取付孔に挿入し、この取付孔よりも前記バッテリセルの積層方向外側に突出した前記突出部の先端部を抑圧し加熱することによって、前記突出部に前記取付孔の径寸法より大きく、旦つ、前記拘束バンドの表面に装着するスカート部が形成され、このスカート部を介して前記拘束バンドを前記エンドプレートに締結することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、上記構造とすることで、エンドプレートに拘束バンドを取り付ける際に、エンドプレートに取り付けられている突出部が位置決めとなり、拘束バンドのエンドプレートヘの組み付けを容易にすることができる。
また、本発明では、バッテリモジュールを組み立てる際のみ、突出部がバッテリセルの積層方向外方側のみに突出している。
そして、拘束バンドとエンドプレートとを締結する際には、突出部の先端部を抑圧し加熱することで、塑性変形させて、拘束バンドとエンドプレートとを締結できる。
これによって、エンドプレートとバッテリセルとの間に、従来構造のようなリベットおよびリベット工具挿入用の余剰空間を設ける必要がなくなり、バッテリモジュールを小型化できる。
更に、突出部を押圧して加熱することで、突出部のスカート部でエンドプレートと拘束バンドとを強固に締結できるため、ユーザによるバッテリモジュールの分解を阻止できる。
これによって、ユーザによるバッテリセルの交換を防止できるため、バッテリモジュールの性能を維持でき、簡素な構造で高い信頼性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１はバッテリモジュールの拘束バンドによる締付状態を示し、（ａ）は複数のバッテリセルの積層方向両端にエンドプレートを位置させた状態の斜視図、（ｂ）はエンドプレートの外側から治具によって押し付けた状態の斜視図、（ｃ）はバッテリモジュールに拘束バンドを取り付けた状態の斜視図、（ｄ）はバッテリモジュールと拘束バンドとを締結部材によって締結した状態の斜視図である。（実施例１）
【図２】図２はバッテリパックの平面図である。（実施例１）
【図３】図３は締結部材による締結状態を示し、（ａ）はバッテリモジュールと拘束バンドとを締結部材によって締結した状態の斜視図、（ｂ）は締結部材部分の要部拡大斜視図である。（実施例１）
【図４】図４は図３のＩＶ−ＩＶ線による要部拡大断面を示し、（ａ）はバッテリモジュールと拘束バンドとに締結部材を配置した状態の要部拡大断面図、（ｂ）はバッテリモジュールと拘束バンドとを締結部材に形成したスカート部を介して締結した状態の要部拡大断面図である。（実施例１）
【図５】図５は締結部材の拡大斜視図である。（実施例１）
【図６】図６はエンドプレートへの締結部材の取付状態を示し、（ａ）はエンドプレートへの締結部材の取付状態を示す斜視図、（ｂ）は締結部材部分の要部拡大斜視図である。（実施例２）
【図７】図７はこの発明の従来技術を示し、（ａ）はバッテリモジュールのエンドプレートに拘束バンドの外側からリベットを配置した状態の断面図、（ｂ）は工具によってリベットを変形させた状態の断面図、（ｃ）は工具を除去し、リベットによってバッテリモジュールのエンドプレートに拘束バンドを取り付けた状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１〜図５はこの発明の実施例を示すものである。
図１〜図３において、１はバッテリパック、２は車両用バッテリモジュールである。
このバッテリモジュール２は、図１及び図３に示す如く、互いに積層される複数、例えば８個のバッテリセル３と、このバッテリセル３間に夫々配置させた伸縮性を有するセパレータ４と、複数の前記バッテリセル３の積層方向両端に配置される樹脂製材料からなる一対のエンドプレート５ａ、５ｂとを有している。
また、この一対のエンドプレート５ａ、５ｂには、一対のエンドプレート５ａ、５ｂを挟持するとともに、複数の前記バッテリセル３をその積層方向中央側に締め付ける金属製の拘束バンド６を設けている。
そして、この拘束バンド６を締結部材７を介して一対の前記エンドプレート５ａ、５ｂに固定し、前記バッテリモジュール２を構成している。
その後に、載置台８に複数、例えば４組のバッテリモジュール２を載置し、図２に示す如く、車両に搭載するための前記バッテリパック１を構成している。
【００１１】
また、前記締結部材７は、前記エンドプレート５ａ、５ｂの外側表面から前記バッテリセル３の積層方向外側に突出する熱可塑性樹脂から成る突出部９を備えている。
この突出部９を前記拘束バンド６に形成した取付孔１０に挿入する。
そして、この取付孔１０よりも前記バッテリセル３の積層方向外側に突出した前記突出部９の先端部１１を抑圧し加熱する。
これによって、前記突出部９に前記取付孔１０の径寸法より大きく、旦つ、前記拘束バンド６の表面に装着するスカート部１２が形成され、このスカート部１２を介して前記拘束バンド６を前記エンドプレート５ａ、５ｂに締結している。
詳述すれば、前記バッテリモジュール２を構成する際には、図１（ａ）に示す如く、先ず、複数の前記バッテリセル３と複数の前記セパレータ４と前記バッテリセル３の積層方向両端に配置される一対のエンドプレート５ａ、５ｂとを配置する。
そして、一対のエンドプレート５ａ、５ｂの外側に、図１（ａ）及び（ｂ）に示す如く、前記締結部材７を取り付ける。
また、前記拘束バンド６の前記取付孔１０に、図１（ｃ）に示す如く、前記締結部材７の突出部９を挿入して前記拘束バンド６を配置する。
その後、この拘束バンド６の前記取付孔１０から前記バッテリセル３の積層方向外側に突出した前記締結部材７の突出部９の先端部１１を抑圧し加熱する。
なお、この突出部９の先端部１１を抑圧し加熱する際には、図１（ｄ）に矢印Ａで示す如く、工具（図示せず）の作業方向を前記バッテリモジュール２の外側から積層方向中央に向けて行うことができる。
このとき、工具によって前記締結部材７の突出部９の先端部１１に塑性変形を加えることによって、図１〜図４に示す如く、前記締結部材７の突出部９には前記取付孔１０の径寸法より大きく、旦つ、前記拘束バンド６の表面に装着する前記スカート部１２が形成される。
そして、このスカート部１２を介して前記拘束バンド６を前記エンドプレート５ａ、５ｂに締結している。
【００１２】
このため、上記構造とすることで、前記エンドプレート５ａ、５ｂに前記拘束バンド６を取り付ける際に、エンドプレート５ａ、５ｂに取り付けられている前記締結部材７の突出部９が位置決めとなり、拘束バンド６のエンドプレート５ａ、５ｂヘの組み付けを容易にすることができる。
また、本発明では、前記バッテリモジュール２を組み立てる際のみ、前記締結部材７の突出部９が前記バッテリセル３の積層方向外方側のみに突出している。
そして、前記拘束バンド６と前記エンドプレート５ａ、５ｂとを締結する際には、突出部９の先端部１１を抑圧し加熱することで、塑性変形させて、拘束バンド６とエンドプレート５ａ、５ｂとを締結できる。
これによって、前記エンドプレート５ａ、５ｂと前記バッテリセル３との間に、従来構造のようなリベットおよびリベット工具挿入用の余剰空間を設ける必要がなくなり、前記バッテリモジュール２を小型化できる。
更に、前記締結部材７の突出部９を押圧して加熱することで、突出部９の前記スカート部１２で前記エンドプレート５ａ、５ｂと前記拘束バンド６とを強固に締結できるため、ユーザによる前記バッテリモジュール２の分解を阻止できる。
これによって、ユーザによる前記バッテリセル３の交換を防止できるため、前記バッテリモジュール２の性能を維持でき、簡素な構造で高い信頼性を確保できる。
【００１３】
前記締結部材７は、前記突出部９の基部１３に装着する金属製の台座部１４を設け、この台座部１４を介して前記突出部９を前記エンドプレート５ａ、５ｂに取り付ける。
つまり、前記突出部９は、図５に示す如く、前記拘束バンド６の前記取付孔１０に挿入可能な寸法を有する円柱形状とした先端部１１と、この先端部１１の前記エンドプレート５ａ、５ｂ側に形成し、かつ、前記取付孔１０に挿入不可能な寸法に形成した前記基部１３とからなる。
そして、この突出部９の基部１３に、所定の厚みを有し、かつ、基部１３よりも大なる寸法を有する、例えば角柱形状に形成した金属製の前記台座部１４を設けている。
これにより、上記構造とすることで、前記締結部材７の前記突出部９を押圧し加熱したとしても、突出部９に加わった熱が金属製の前記台座部１４によって前記エンドプレート５ａ、５ｂに直接伝達されるのを抑制できる。
また、これらのエンドプレート５ａ、５ｂから前記バッテリセル３へ高熱が伝わるのを抑制できる。
これによって、エンドプレート５ａ、５ｂの熱変形やバッテリセル３への熱害を防止して、前記バッテリモジュール２の寿命が低下するのを防止でき、バッテリモジュール２の高出力を維持して、高い信頼性を確保できる。
【００１４】
また、前記エンドプレート５ａ、５ｂの前記締結部材７が取り付けられる位置に凹部１５を形成し、前記台座部１４と前記凹部１５とを嵌め合わせることで、前記締結部材７を前記エンドプレート５ａ、５ｂに固定している。
つまり、複数の前記凹部１５を、図１及び図４に示す如く、前記エンドプレート５ａ、５ｂの前記締結部材７が取り付けられる位置、例えばエンドプレート５ａ、５ｂの四隅に形成する。
このとき、前記凹部１５は、前記締結部材７の台座部１４と合致する形状とする。なお、前記凹部１５の深さ寸法は、この凹部１５に前記台座部１４を嵌合させた際に、前記締結部材７が脱落しない程度のものであれば良く、任意に設定可能である。
これにより、上記構造とすることで、前記締結部材７の台座部１４を前記エンドプレート５ａ、５ｂの前記凹部１５に嵌め込むだけで、締結部材７をエンドプレート５ａ、５ｂに固定できる。
そして、前記締結部材７と前記エンドプレート５ａ、５ｂとの間で接着などの作業工程が不要となるとともに、前記凹部１５と台座部１４とで締結部材７の位置決めが容易となり、組み付け性を高めることができる。
【００１５】
追記すれば、前記締結部材７の台座部１４や前記凹部１５を含めた前記バッテリモジュール２の組み立て手順は、以下のようになる。
（１）複数の前記バッテリセル３の間に前記セパレータ４を夫々配置する。
そして、バッテリセル３の積層方向両端に一対のエンドプレート５ａ、５ｂを配置して前記バッテリモジュール２を構成する（図１（ａ）参照。）。
（２）一対のエンドプレート５ａ、５ｂの四隅に形成した前記凹部１５に前記締結部材７の台座部１４を嵌め込む（図１（ａ）及び（ｂ）参照。）。
（３）一対のエンドプレート５ａ、５ｂに前記治具を当てて、この治具で複数の前記バッテリセル３及び前記セパレータ４をその積層方向中央に向けて矢印Ｂ方向に押し付ける（図１（ｂ）参照。）。
このとき、前記治具で押し付けることで、前記バッテリモジュール２の一対のエンドプレート５ａ、５ｂ間の隙間が縮んだり、この隙間に配置される前記セパレータ４などが弾性変形したりして、一対のエンドプレート５ａ、５ｂ間の全長が収縮する。
そして、上記治具によって一対のエンドプレート５ａ、５ｂ間の全長が圧縮されるため、一方のエンドプレート５ａに取り付けられた前記締結部材７の突出部９の先端部１１から他方のエンドプレート５ｂに取り付けられた締結部材の突出部の先端部までの長さ寸法が「Ｌ１−Ｌ２」となり、前記拘束バンド６の内側寸法「Ｌ３」よりも全長寸法を小さくすることができる。
つまり、前記治具で一対のエンドプレート５ａ、５ｂ間を押し付けないと、一方のエンドプレート５ａに取り付けられた締結部材７の突出部９の先端部１１から他方のエンドプレート５ｂに取り付けられた締結部材の突出部の先端部までの長さ寸法は「Ｌ１」となり、前記拘束バンド６の内側寸法「Ｌ３」よりも大きくなっている。
しかし、前記治具で一対のエンドプレート５ａ、５ｂ間を押し付けることで、一方のエンドプレート５ａに取り付けられた締結部材７の突出部９の先端部１１から他方のエンドプレート５ｂに取り付けられた締結部材の突出部の先端部までの長さ寸法は「Ｌ１−Ｌ２」となるため、前記拘束バンド６の内側寸法「Ｌ３」よりも小さくなる。
（４）そして、前記治具で抑圧を負荷された状態で、一対のエンドプレート５ａ、５ｂの外側に前記拘束バンド６を取り付ける。
つまり、一対のエンドプレート５ａ、５ｂに嵌合させた前記締結部材７の突出部９の先端部１１を前記拘束バンド６の前記取付孔１０の近傍に位置させ、前記治具による押し付け力を解除する。
すると、収縮状態が開放され、前記セパレータ４の形状復帰によって一対の前記エンドプレート５ａ、５ｂ間の寸法を「Ｌ１−Ｌ２」まで減少させた寸法が図１（ｃ）の矢印Ｃ方向に増加し、前記拘束バンド６の内側寸法「Ｌ３」に近づくことによって、前記拘束バンド６の前記取付孔１０に前記締結部材７の突出部９の先端部１１が挿入される。
そして、一対の前記エンドプレート５ａ、５ｂ間の寸法が前記拘束バンド６の内側寸法「Ｌ３」まで増加すると、一対の前記エンドプレート５ａ、５ｂが前記拘束バンド６の内側寸法「Ｌ３」に収納される（図１（ｃ）参照。）。
（５）その後、前記締結部材７の突出部９の先端部１１に対して、図１（ｄ）に矢印Ｂで示す如く、前記バッテリモジュール２の外側から工具（図示せず）を用いて抑圧し加熱する。
そして、前記突出部９の先端部１１に塑性変形を加え、突出部９に前記取付孔１０の径寸法より大きく、旦つ、前記拘束バンド６の表面に装着する前記スカート部１２が形成される。
このスカート部１２を介して前記拘束バンド６を前記エンドプレート５ａ、５ｂに締結する（図１（ｄ）及び図３、図４参照。）。
【実施例２】
【００１６】
図６はこの発明の第２実施例を示すものである。
この第２実施例において、上述第１実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
【００１７】
この第２実施例の特徴とするところは、一対の前記エンドプレート５ａ、５ｂの外側に締結部材２１を取り付ける際に、接着剤などを使用する構成とした点にある。
【００１８】
すなわち、前記締結部材２１を、図６に示す如く、突出部２２と、この突出部２２に装着する金属製の台座部２３とによって形成する。
そして、接着剤を使用して一対の前記エンドプレート５ａ、５ｂの外側に前記締結部材２１の台座部２３を取り付けるものである。
【００１９】
さすれば、上記構造とすることで、上述第１実施例と同様に、前記締結部材２１の前記突出部２２を押圧し加熱したとしても、突出部２２に加わった熱が金属製の前記台座部２３によって前記エンドプレート５ａ、５ｂに直接伝達されるのを抑制できる。また、これらのエンドプレート５ａ、５ｂから前記バッテリセルへ高熱が伝わるのを抑制できる。これによって、エンドプレート５ａ、５ｂの熱変形やバッテリセルへの熱害を防止して、上述第１実施例と同様に、前記バッテリモジュールの寿命が低下するのを防止でき、バッテリモジュールの高出力を維持して、高い信頼性を確保できる。
また、上記構造とすることで、上述第１実施例と同様に、前記締結部材２１をエンドプレート５ａ、５ｂに固定できる。
更に、前記拘束バンドの締結後に、万一、一対の前記エンドプレート５ａ、５ｂの外側と前記締結部材２１の台座部２３との取付部位の接着状態が低下し、分離するような状況が発生しても、複数の前記バッテリセルが前記拘束バンドによって堅固に締結されているため、前記バッテリモジュールが個々のバッテリセルに分解される恐れはないものである。
【符号の説明】
【００２０】
１  バッテリパック
２  車両用バッテリモジュール
３  バッテリセル
４  セパレータ
５ａ、５ｂ  一対のエンドプレート
６  拘束バンド
７  締結部材
８  載置台
９  突出部
１０  取付孔
１１  突出部の先端部
１２  スカート部
１３  突出部の基部
１４  台座部
１５  凹部
【図１】
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【図２】
2014220131.tif 000004
【図３】
2014220131.tif 000005
【図４】
2014220131.tif 000006
【図５】
2014220131.tif 000007
【図６】
2014220131.tif 000008
【図７】
2014220131.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年5月9日(2013.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2014220131.tif 000010