(57)【要約】  第１主面と第１主面に対向する第２主面を有する電池セル（１０）を収納するバッテリーケース（４０）である。バッテリーケース（４０）は、電池セル（１０）の第１主面に当接されるシャシ（２０）と、電池セル（１０）の第２主面側に部分的に当接し、電池セル（１０）を押圧する、保持プレート（３０）とを、備えている。電池セル（１０）を、膨張力に依存することなく確実に固定することができ、軽量でかつ耐振動性の高いバッテリーモジュール（１）を得ることができる。
2018008135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と前記第１主面に対向する第２主面を有する電池セルを収納するバッテリーケースであって、
前記電池セルの第１主面に当接されるシャシと、
前記電池セルの前記第２主面側に部分的に当接し、前記電池セルを押圧する、保持プレートとを備えたことを特徴とするバッテリーケース。
【請求項２】
前記保持プレートは、前記電池セルの前記第２主面側の中央部を帯状に覆う帯状部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーケース。
【請求項３】
前記保持プレートは、前記電池セルの前記第２主面と側面との間の面に、前記保持プレートが当接しないように構成された逃げ部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリーケース。
【請求項４】
前記保持プレートは、前記電池セルの前記第２主面と側面との間の面に、開口を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のバッテリーケース。
【請求項５】
前記保持プレートは、前記電池セルの表面の圧力分布の高い領域で前記電池セルに選択的に当接されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーケース。
【請求項６】
前記保持プレートは、前記電池セルの前記第２主面に対向する領域と前記電池セルの側面に対向する領域との間に段差部を有し、前記段差部のエッジで、前記電池セルの外装缶と当接されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーケース。
【請求項７】
前記保持プレートと前記電池セルの外装缶との当接部は、前記電池セルの第２主面上の平行な２本の線状領域を含むことを特徴とする請求項１または６に記載のバッテリーケース。
【請求項８】
前記保持プレートは、前記電池セルの外装缶との当接部に、前記電池セルの第２主面上の平行な２本の線状の突出部を含むことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーケース。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載のバッテリーケースと、
前記シャシに、第１主面が当接するとともに前記第１主面に対向する第２面が保持プレートに当接する電池セルとを、備えたことを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項１０】
前記電池セルの搭載される面が外側にくるように、２つの前記シャシが一体的に形成されており、前記電池セルの前記第１主面同士が平行となるように、前記電池セルが前記シャシに装着されていることを特徴とする請求項９に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１１】
第１主面と前記第１主面に対向する第２主面を有する外装缶と、前記外装缶内に設けられた２つの極板と、前記極板に接続された集電板と、前記集電板に接続された端子電極とを有する電池セルを製造する工程と、
前記電池セルの機械特性を測定する工程と、
前記機械特性に応じて調整板の厚みを決定する工程と、
前記第１主面をシャシに当接させ、前記外装缶の前記第２主面側から、前記調整板を介して、前記第２主面を保持プレートで部分的に押圧し、固定する工程と、
前記保持プレートの変形量を測定する工程と、
前記測定する工程で得られた測定値があらかじめ決められた範囲内であるか否かを判定し、前記範囲内となるように前記調整板の厚みを調整する工程とを含むことを特徴とするバッテリーモジュールの製造方法。
【請求項１２】
第１主面と前記第１主面に対向する第２主面を有する外装缶と、前記外装缶内に設けられた２つの極板と、前記極板に接続された集電板と、前記集電板に接続された端子電極とを有する電池セルを、
シャシに載置し、前記電池セルの第１主面を前記シャシに当接させ、前記外装缶の前記第２主面側から、検査プレートで押圧し、前記検査プレート上の圧力分布を測定する工程と、
前記圧力分布に基づき、押圧力が一定値よりも高い領域を選択的に押圧する押圧部を備えた保持プレートを配し、前記保持プレートを前記シャシに固定する工程とを含むことを特徴とするバッテリーモジュールの製造方法。
【請求項１３】
外装缶と、前記外装缶内に設けられた２つの極板と、前記極板に接続された集電板と、前記集電板に接続された端子電極とを有し、
前記外装缶は、相対向する第１および第２主面の内、前記第２主面の外表面または内表面に凸部を有することを特徴とする電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持プレートを用いた、バッテリーケース、電池セル、バッテリーモジュールおよびバッテリーモジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電池セルをバッテリーケース内に収納し、連結することで組電池を実現したバッテリーが用いられている。特に、宇宙空間で用いられるバッテリーでは、要求される機械環境条件によっては、軽量化が重要な課題となっている。【０００３】
バッテリーのモジュール化技術が特許文献１に開示されている。特許文献１では、充電時に電池セルが膨張する現象を利用し、背面である第１主面をシャシに固定されたバッテリー本体の第２主面全体を弾性体とみなすことのできるステンレス製の保持プレートで押さえこみ、膨張力に対する反発力で、電池セルを固定している。【０００４】
特許文献１のセル実装方式では、高い充電状態のセルの膨張力に対して、ばね性のあるステンレス製の保持プレートで押さえこむことで、電池セルを固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８８８２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ステンレス製の保持プレートでセル本体の全体を覆って押さえこむ方法では、ばね性を確保するためには、板厚を１ｍｍ程度確保する必要があり、保持プレートの軽量化は困難となるため、バッテリーモジュールの軽量化に限界がある。また、高い充電状態での膨張力が低い電池においては、特許文献１のバッテリーケースでは、電池セルに十分な押圧力を印加することができず、要求される機械環境条件に対して、十分な耐振動性を得ることができない場合がある、という問題があった。【０００７】
本発明者らは、耐振動性を確保するための条件を見出すために種々の実験を重ねた結果、電池セル本体の全体、つまり、シャシに当接する第１主面に対向する第２主面全体を保持プレートで覆った場合にも、保持プレートがバッテリー本体を押圧する押圧力は、第１主面内および第２主面内で分布が存在することを発見した。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、軽量で、膨張力の大小に依存することなく電池セルを確実に固定することができ、耐振動性の高いバッテリーケースを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決し、目的を達成するためになされたものであり、第１主面と第１主面に対向する第２主面を有する電池セルを収納するバッテリーケースである。バッテリーケースは、電池セルの第１主面に当接されるシャシと、電池セルの第２主面側に部分的に当接し、電池セルを押圧する、保持プレートとを、備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、軽量で、膨張力に依存することなくバッテリーを確実に固定することができ、耐振動性の高いバッテリーケースを得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１のバッテリーモジュールの斜視図
【図２】実施の形態１のバッテリーモジュールの保持プレートを示す斜視図
【図３】実施の形態１のバッテリーモジュールを示す断面説明図
【図４】実施の形態１のバッテリーモジュールの保持プレートの断面図
【図５】実施の形態１のバッテリーモジュールの保持プレートの断面図
【図６】実施の形態１のバッテリーモジュールにおけるバッテリーの第２主面の圧力分布を示す図
【図７】実施の形態１の電池セルを示す一部破断斜視図
【図８】実施の形態１のバッテリーモジュールの製造工程を示すフローチャート
【図９】実施の形態１のバッテリーケースで用いられる保持プレートの変形例を示す斜視図
【図１０】実施の形態２に係るバッテリーモジュールを示す斜視図
【図１１】実施の形態２のバッテリーモジュールを背面側からみた斜視図
【図１２】実施の形態２に係るバッテリーモジュールを示す断面説明図
【図１３】実施の形態３のバッテリーモジュールを構成する電池セルを示す分解斜視図
【図１４】実施の形態３の電池セルを示す一部破断斜視図
【図１５】実施の形態３のバッテリーモジュールの保持プレートを示す斜視図
【図１６】実施の形態３のバッテリーモジュールで用いられる保持プレートの製造工程を示すフローチャート
【図１７】実施の形態４のバッテリーモジュールを構成する電池セルを示す分解斜視図
【図１８】実施の形態４の電池セルを示す一部破断斜視図
【図１９】実施の形態４のバッテリーモジュールの保持プレートを示す斜視図
【図２０】実施の形態５の保持プレートの製造工程を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態に係るバッテリーケース、バッテリーモジュールおよびバッテリーモジュールの製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１のバッテリーモジュールの斜視図、図２は実施の形態１のバッテリーモジュールの保持プレートを示す斜視図、図３は、実施の形態１のバッテリーモジュールを示す断面説明図、図４および図５は、同保持プレートの断面図である。図６は、実施の形態１のバッテリーモジュールにおけるバッテリーの第２主面の圧力分布を示す図である。図７は、実施の形態１の電池セルを示す一部破断斜視図である。図８は、バッテリーモジュールの製造工程を示すフローチャートである。実施の形態１のバッテリーモジュール１は、必要な個数のリチウム電池セルを直列または並列接続して構成される、組電池の最小構成単位であり、第１主面１０Ａと第１主面１０Ａに対向する第２主面１０Ｂを有する断面が長楕円形の電池セル１０をバッテリーケース４０に収納したものである。実施の形態１のバッテリーケース４０は、電池セル１０の第１主面１０Ａに当接されるシャシ２０と、電池セル１０の第２主面１０Ｂ側に部分的に当接し、電池セル１０を押圧する保持プレート３０とを、備える。保持プレート３０は、ＪＩＳ規格のＡ７０７５をはじめとするアルミニウム合金で構成され、後述するように板厚が５ｍｍ程度の凸状部３３を備え、凸状部３３の両端の段差部３４のエッジ３３Ｅで電池セル１０と当接する。バッテリーケース４０は電池セル１０を２台収納することができる。電池セル１０はバッテリーケースの中心面４０Ｆｃに対して対称となるように固定されているため、電池セル１０を保持プレート３０で固定した時にシャシ２０に働く力が打ち消しあい、シャシ２０の変形を最小にしている。
【００１４】
保持プレート３０は、図２および図３に示すように、外表面３０Ａと電池セル１０の第２主面１０Ｂと当接する内表面３０Ｂとを備え、内表面３０Ｂ側には、電池セル１０の第２主面１０Ｂ側の中央部を帯状に覆う帯状部を構成する凸状部３３を備えている。また、保持プレート３０は、電池セル１０の第２主面１０Ｂと保持プレート３０の内表面３０Ｂ以外の箇所が、当接しないことを目的として構成された逃げ部３１を有する。
【００１５】
図４は、電池セル１０との当接前すなわち初期状態における保持プレート３０を示し、図５は、電池セル１０を押圧した状態の保持プレート３０を示している。保持プレート３０は電池セル１０の第２主面１０Ｂに対向する領域に凸状部３３を有するとともに、電池セル１０の側面１０Ｃに対向する領域との間に逃げ部３１を有する。凸状部３３と逃げ部３１との間に段差部３４が形成される。保持プレート３０は電池セル１０を押圧した際、段差部３４のエッジ３３Ｅで、電池セル１０の外装缶１１と当接される。
【００１６】
保持プレート３０は、図２に示すように上記逃げ部３１に軽量化を目的として少なくとも１つの開口部３２を有してもよい。
【００１７】
また、保持プレート３０は、シャシ２０に、調整板であるシム３５を介して固定されている。保持プレート３０の逃げ部３１によって、逃げ部３１と電池セル１０の側面１０Ｃとの間に形成される間隙７０の存在により、保持プレート３０が電池セル１０に干渉することなく、電池セル１０は押圧される。軽量な保持プレート３０を実現するためには、保持プレート３０から電池セル１０に伝えられる押圧力は電池セル１０の個体によらず一定であることが望ましい。しかしながら電池セル１０の第１主面１０Ａと第２主面１０Ｂ間の電池セル厚み寸法は、製造公差の範囲内でバラツキをもっており、また電池セル１０の電池セル厚み寸法を変化させるために必要な外力を決定する係数、すなわち電池セル１０のバネ係数に相当する値はバラツキをもっている。実施の形態１においては、電池セル１０を固定するために必要な押圧力を一定とするために、シム３５の厚みを電池セル１０の個体ごとに調整している。保持プレート３０は電池セル１０を固定する前は図４に示す形状をなしているが、電池セル１０を固定することで電池セル１０からの反発力を受けて、図５に示す形状となる。保持プレート３０の外表面３０Ａは電池セル１０からの反発力の大きさに対応して、変形量が変化する。
【００１８】
外装缶１１を外側から押圧して圧力分布を測定し、測定された圧力分布に基づいて、押圧力の高い領域を覆うように保持プレート３０の形状加工を行うようにするのが望ましい。
【００１９】
本発明者は、外装缶１１を外側から平板で押圧し、押圧時の外装缶１１にかかる圧力分布を測定した。測定結果を図６に示す。平板で一様に押圧したにもかかわらず、高圧力となる領域ＰHと低圧力となる領域ＰLに分けられる圧力分布が存在し、この圧力分布は充電状態を変化させた場合においても消失しないことを発見した。保持プレート３０の形状を決定するためには、同様の方法で圧力分布を測定し、高圧力となる領域ＰHに保持プレート３０の内表面３０Ｂが当接するように形状を決定することが望ましい。
【００２０】
なお、図６には、保持プレート３０が電池セル１０を押圧した際、段差部３４のエッジ３３Ｅが、電池セル１０の外装缶１１と当接される位置を、破線Ｌ33Eで示している。このように、圧力分布の高い領域のみを押さえるようにすることで、軽量で、かつ、膨張力に依存することなくバッテリーを確実に固定でき、耐振動性の高いバッテリーケースを得ることができる。
【００２１】
電池セル１０は、図７に示すように、外装缶１１と、外装缶１１内に２つの極板１２Ｅ1，１２Ｅ2を含む電極構造体１２と、極板１２Ｅ1，１２Ｅ2にそれぞれ接続された集電板１３と、集電板１３に接続された端子電極１４とを有する。ここでは一方の極性を持つ集電板と端子電極のみを図示し、他方は省略する。電極構造体１２は、２つの極板がセパレータ１２Ｓを介して巻回された巻回体であり、外装缶１１内で図示しない電解液に浸漬されている。そして、外装缶１１内で電気化学反応により生成された電荷が集電板１３を介して端子電極１４から取り出されるように構成されている。
【００２２】
次に、バッテリーモジュールの製造方法について図８に示すフローチャートを用いて説明する。まず、図８のステップＳ１０で電池セルを製造する。ステップＳ１０では、外装缶１１と、外装缶１１内に２つの極板１２Ｅ1，１２Ｅ2を、セパレータ１２Ｓを介して巻回した電極構造体１２と、極板１２Ｅ1，１２Ｅ2のそれぞれに接続された集電板１３と、集電板１３に接続された端子電極１４とを有する電池セル１０を形成する。
【００２３】
次いで、底板２０Ｂｏと、底板２０Ｂｏの両側に設けられた側板２０Ｓとを有するアルミニウム製のシャシ２０が用意される。シャシ２０の底板２０Ｂｏに電池セル１０の第１主面１０Ａが当接されることで電池セル１０がシャシ２０に装着される。
【００２４】
次に電池セルの機械特性を測定する機械特性測定ステップＳ２０を実施する。電池セル１０は、電池セル厚み寸法と、バネ係数に相当する値にバラツキを持っているため、測定機器を用いて電池セルの個体ごとの機械特性を測定する。
【００２５】
次の工程である、シム厚みを決定するシム厚みの決定ステップＳ３０では、電池セルの機械特性測定ステップＳ２０で得られた値と、シャシ２０、保持プレート３０の設計値または実測値をもとにして、シム３５の厚みを決定する。
【００２６】
次の工程である、電池セルをバッテリーケースに固定するステップＳ４０では、電池セル１０を、シム厚みの決定ステップＳ３０で決定した厚みのシム３５を介してシャシ２０に対し保持プレート３０とともに固定する。
【００２７】
次の工程である、保持プレート変形量を測定する測定ステップＳ５０では、保持プレート３０をシャシ２０に固定した際の、電池セル１０の反発力にて変形する保持プレート３０の変形量をノギスなどの測定機器を用いて測定する。
【００２８】
次の工程である、判定ステップＳ６０で保持プレート３０の変形量を事前に決定していた閾値と比較し、測定値が既定範囲内であるか否かの判定を行う。測定値が既定範囲よりも大きければシム厚みの決定ステップＳ３０に戻り、シム厚みを厚くしてから再度以降の工程を行う。測定値が既定範囲よりも小さければシム厚みの決定ステップＳ３０に戻り、シム厚みを薄くしてから再度以降の工程を行う。
【００２９】
次の工程である、その他の部品の組立ステップＳ７０では図１に図示していない電気配線あるいは温度センサをはじめとする部品の取付けを行う。
【００３０】
以上のようにして、バッテリーモジュール１が形成される。
【００３１】
以上のようにして得られたバッテリーモジュール１は、電池セル１０の全体を覆っていた保持プレート３０を、圧力分布の高い領域ＰHのみにおいてエッジ３３Ｅで当接するようにしたことで、１／３の幅にしても、保持プレート３０による押圧力を十分に確保することが可能となり、保持プレート３０の大幅な軽量化を図っている。
【００３２】
なお、保持プレート３０は、アルミニウム合金で形成したが、アルミニウム合金以外の金属を用いてもよい。
【００３３】
また、実施の形態１のバッテリーモジュール１では、電池セル１０の最も広い面積を有する第１主面１０Ａとシャシ２０とが全面で当接し、第２主面１０Ｂでは、保持プレート３０と電池セル１０の第２主面１０Ｂが部分的に接触している。
【００３４】
また、保持プレート３０において、取付け後の変形の状態を考慮して、事前に保持プレート３０の形状を凸形状に成形しておくことによって、電池セル１０と保持プレート３０の接触面内における圧力分布を変化させることができる。
【００３５】
なお、保持プレート３０の形状については、電池セル１０の必要箇所を押圧し得る範囲であれば、中間部に空洞あるいは凹部を形成したり、梁のみで構造体を構成したりする点をはじめとし、軽量化のために適宜変形可能である。
【００３６】
また、シャシ２０についても、不要部を削除し、軽量化を図る構成とすることも可能である。
【００３７】
さらにまた、実施の形態１では、断面が長楕円形の電池セル１０を用いたが、電池セル１０の形状については断面矩形あるいは断面円形をはじめとした、適宜断面形状に変更可能である。
【００３８】
さらにまた、必要とされる出力によって、バッテリーの個数の増減だけでなく、実施の形態１のバッテリーモジュール１を単位とする、複数のバッテリーモジュールを連結した構造も有効である。
【００３９】
なお、実施の形態１では、保持プレート３０には、凸状部３３をもち、内側に向けて復元力を持つような弾性体を用いたが、必ずしも、中央部に凸状部を形成する必要はなく、周縁部に複数個の凸状部を形成しても良く、形状を限定するものではない。
【００４０】
図９は実施の形態１のバッテリーケース４０で用いられる保持プレート３０の変形例を示す斜視図である。変形例の保持プレート３０は、電池セル１０との当接部が、電池セル１０の第２主面１０Ｂ上の平行な２本の線状領域となっている。図６に示したように電池セル１０の圧力分布の、高圧力となる領域ＰHに対応して平行な２本の線状領域が平行な２本の線状の突出部３３Ｓを構成する。
【００４１】
保持プレート３０と電池セル１０の外装缶１１との当接部は、電池セル１０の第２主面１０Ｂ上の平行な２本の線状領域となっており、線状領域で外装缶１１を保持するため、確実で強固な保持が可能となる。以上のように、保持プレート３０は、電池セル１０の外装缶１１との当接部に、電池セル１０の第２主面１０Ｂ上の平行な２本の線状の突出部３３Ｓを形成するようにすれば、より確実な保持が可能となる。
【００４２】
また、実施の形態１の保持プレートおよび変形例の保持プレートのいずれにおいても、逃げ部３１を必ずしも形成しなくてもよく、保持プレート３０を構成する板状体自体が、電池セル１０の方向に復元力をもつものであればよい。
【００４３】
実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２に係るバッテリーモジュールを示す斜視図、図１１は、実施の形態２のバッテリーモジュールを背面側からみた斜視図、図１２は、本発明の実施の形態２に係るバッテリーモジュールを示す断面説明図である。
【００４４】
実施の形態２のバッテリーモジュール２は、バッテリーケース４０が電池セル１０を１台収納する構造となっている点が異なるだけで、他部については実施の形態１のバッテリーモジュールと同様である。
【００４５】
構成については同様であるが、電池セル１０を保持プレート３０で固定した時にシャシ２０に働く力がシャシ２０を変形させようとするため、図１１に示すリブ状の強化構造部２０Ｍを設けることでシャシ２０の変形を抑制している。リブ状の強化構造部２０Ｍはシャシ２０の変形を抑制しながらもシャシ２０の質量の増大を防ぐように配置されている。
【００４６】
電池セル１０を収納するアルミニウム製のシャシ２０は、底板２０Ｂｏと、底板２０Ｂｏの両側に設けられた側板２０Ｓとを有する。シャシ２０の背面側には、軽量化と強度を高めるための凹凸を有する強化構造部２０Ｍが形成されている。
【００４７】
外装缶１１を保持プレート３０で押圧するとき、外装缶１１外面に現れるわずかな凹凸によって、凸部が選択的に押圧されることになる。このため、外装缶１１を外側から押圧して圧力分布を測定し、測定された圧力分布に基いて、押圧力の高い領域を覆うように保持プレート３０の形状加工を行うようにするのが望ましい。
【００４８】
実施の形態１のバッテリーモジュールでは、２個の電池セルをバッテリーケースの中心面４０Ｆｃに対して対称となるように固定することで、電池セル１０を保持プレート３０で固定した時にシャシ２０に働く力が打ち消し合い、シャシ２０の変形を最小にすることができた。これに対し、１個の電池セル１０のみを保持プレート３０で固定した場合には、シャシ２０に変形が生じてしまい、電池セル１０を所望の保持力で保持することが困難である場合がある。
【００４９】
実施の形態２に係るバッテリーモジュールによれば、１個の電池セル１０のみを保持プレート３０で固定する場合であっても、リブ状の強化構造部２０Ｍによってシャシ２０の変形を抑えることができ、電池セル１０を保持し続けることができる。
【００５０】
なお、電池セル１０が極板１２Ｅ1，１２Ｅ2の端部位置に相当する領域に凹凸が存在する場合がある。この場合、保持プレート３０は、電池セル１０の極板１２Ｅ1，１２Ｅ2の端部位置に相当する領域の外装缶１１外面を覆うように設けられる。保持プレート３０は、極板１２Ｅ1，１２Ｅ2の巻端の少なくとも一部を覆う。また、外装缶１１を保持プレート３０で押圧した際、外装缶１１外側にも凹凸が存在する場合には、保持プレート３０は、電池セル１０の凸部に対応した位置に設けるようにしてもよい。
【００５１】
この場合、図６のように電池セル１０の第２主面の圧力分布を計測することなく、保持プレート３０の設計を行うことができる。
【００５２】
なお、実施の形態１の２個の電池セルを実装する場合にも、電池セル１０が極板１２Ｅ1，１２Ｅ2の端部位置に相当する領域に凹凸が存在する場合であって、外装缶１１を保持プレート３０で押圧した際、外装缶１１外側にも凹凸が存在する場合には、保持プレート３０は、電池セル１０の極板１２Ｅ1，１２Ｅ2の端部位置に相当する領域の外装缶１１外面を覆うように、設けるようにしてもよい。
【００５３】
実施の形態１および２のバッテリーモジュールにおいては、電池セル１０の第２主面の圧力分布の測定結果に従い、保持プレートで高圧部分のみをエッジ３３Ｅで押さえるものであるが、上述したように、電池セル１０の第２主面１０Ｂに凹凸が存在することが明らかな場合は、凸部を押さえるようにしてもよい。
【００５４】
実施の形態３．
図１３は、実施の形態３のバッテリーモジュールを構成する電池セルを示す分解斜視図、図１４は、実施の形態３の電池セルを示す一部破断斜視図、図１５は、実施の形態３のバッテリーモジュールの保持プレートを示す斜視図である。図１６は、保持プレートの製造工程を示すフローチャートである。実施の形態３のバッテリーである電池セル１０は、外装缶１１と、外装缶１１内に設けられた正極板と負極板とからなる２つの極板１２Ｅ1，１２Ｅ2と、極板１２Ｅ1，１２Ｅ2に接続された集電板１３と、集電板１３に接続された図示しない端子電極とを有する。外装缶１１は、相対向する第１および第２主面１１Ａ，１１Ｂの内、第２主面１１Ｂの外表面に凸部１１Ｔを有する。凸部１１Ｔは、電池セル１０の集電板１３の端部位置に相当する領域を覆う。
【００５５】
電池セル１０は、正極板と負極板とからなる２つの極板１２Ｅ1，１２Ｅ2が、セパレータ１２Ｓを挟んで巻回された、巻きセル方式である。
【００５６】
電池セル１０は、外表面の凸部１１Ｔを有するため、凸部１１Ｔが保持プレート３０Ｓの押圧時に高圧で押圧される領域となっている。従って凸部１１Ｔが保持プレート３０Ｓの凸状部３３Ｔで選択的に押圧されることで、電池セル１０は、バッテリーケース４０のシャシ２０に対し確実に固定される。図１５に示すように、保持プレート３０Ｓは、電池セル１０の外装缶の凸部１１Ｔに対応して凸状部３３Ｔを有している。従って保持プレート３０Ｓは、確実にシャシ２０に電池セル１０を固定することができる。
【００５７】
保持プレート３０Ｓは、強固に電池セル１０を固定することができるだけでなく、実施の形態１のバッテリーモジュール１よりも大面積の開口部３２Ｏを有しており、より軽量化をはかることができる。
【００５８】
実施の形態３のバッテリーモジュールに用いられる保持プレートの製造に際しては、図１６に保持プレートの製造工程を示すフローチャートを示すように、以下の方法がとられる。まず、保持プレート３０Ｓの設計に先立ち、ステップＳ３１０で、電池セル１０の第１主面１０Ａをシャシ２０に当接させ、外装缶１１の第２主面１１Ｂ側から、検査プレートで押圧することで、検査プレート上の圧力分布が測定される。
【００５９】
次いで、上記圧力分布に基づき、押圧力が一定値よりも高い領域を選択的に押圧する形状を備えるようにステップＳ３２０で保持プレートを設計する。ステップＳ３２０では、ステップＳ３１０で測定された圧力分布に基づき、押圧力が一定値よりも高い領域を選択的に押圧する押圧部を備えた保持プレートを設計する。形状については強度面での要件も考慮する。
【００６０】
ステップＳ３３０で、上記設計で得られた設計データに基づき図１５に示す保持プレート３０Ｓを形状加工する。そして、シャシ２０に固定された電池セル１０に保持プレート３０Ｓを装着する。
【００６１】
実施の形態４．
図１７は、実施の形態４のバッテリーモジュールを構成する電池セルを示す分解斜視図、図１８は、実施の形態４の電池セルを示す一部破断斜視図、図１９は、実施の形態４のバッテリーモジュールの保持プレートを示す斜視図である。実施の形態３の電池セル１０では外装缶１１の外表面に凸部１１Ｔが設けられたのに対し、実施の形態４のバッテリーである電池セル１０Ｓでは、外装缶１１Ｓの内表面に凸部１１ＴＵが設けられた点で異なる。他部については実施の形態３の電池セル１０と同様であるためここでは説明を省略する。同一部位には同一符号を付した。
【００６２】
実施の形態４の電池セル１０Ｓでは、外装缶１１Ｓは、相対向する第１および第２主面１１Ａ，１１Ｂの内、第２主面１１Ｂの内表面に凸部１１ＴＵを有する。
【００６３】
電池セル１０Ｓは、内表面の凸部１１ＴＵを有するため、凸部１１ＴＵが保持プレート３０Ｔの押圧時に高圧で押圧される領域となっている。従って凸部１１ＴＵは保持プレート３０の凸状部３３Ｔで選択的に押圧されることで、電池セル１０Ｓは、バッテリーケース４０のシャシ２０に対し確実に固定される。図１９に示すように、保持プレート３０Ｔは、電池セル１０Ｓの外装缶の凸部１１Ｔに対応して凸状部３３Ｔを有している。従って保持プレート３０Ｔは、確実にシャシ２０に電池セル１０Ｓを固定することができる。
【００６４】
保持プレート３０Ｔは、強固に電池セル１０Ｓを固定することができるだけでなく、実施の形態３のバッテリーモジュールよりもさらに大面積の開口部３２ＯＣを有しており、より軽量化をはかることができる。
【００６５】
実施の形態５．
図２０は、実施の形態５のバッテリーモジュールの製造方法のうち保持プレートの製造工程を示すフローチャートである。実施の形態５では、保持プレートを電池セルの圧力分布に応じて設計することを特徴とする。電池セル１０は実施の形態１に示したものと同様であり、外装缶に凸部を形成しなくてもよい。図示は省略するが、実施の形態１のバッテリーモジュール１の製造工程に基づいて説明する。まず、ステップＳ５１０で電池セルを製造する。ステップＳ５１０では、外装缶１１と、外装缶１１内に設けられた２つの極板１２Ｅ1，１２Ｅ2間にセパレータ１２Ｓを介して巻回した電極構造体１２と、極板１２Ｅ1，１２Ｅ2のそれぞれに接続された集電板１３と、集電板１３に接続された端子電極１４とを有するリチウム電池からなる電池セル１０を形成する。
【００６６】
次いで、ステップＳ５２０で、底板２０Ｂｏと、底板２０Ｂｏの両側に設けられた側板２０Ｓとを有するアルミニウム製のシャシ２０が用意される。そしてシャシ２０の底板２０Ｂｏに電池セル１０の第１主面１０Ａが当接されることで電池セル１０がシャシ２０に装着される。
【００６７】
この後、ステップＳ５３０で、図示しない検査プレートによって外装缶１１の第２主面側から電池セル１０が押圧され、圧力分布が測定される。
【００６８】
ステップＳ５４０で、圧力分布の大きい外装缶１１の中央部を覆うように保持プレート３０が設計され、保持プレート３０が形状加工される。
【００６９】
設計に基づいて形状加工のなされた保持プレート３０が電池セル１０の第２主面１０Ｂに装着される。
【００７０】
電池セル１０の第２主面１０Ｂに電池セル１０の第２主面１０Ｂ側を部分的に覆うように、保持プレート３０が配される。そして、電池セル１０の第１主面１０Ａおよび第２主面１０Ｂ間の中心Ｏよりも上方で、かつ電池セル１０との間に間隙７０が形成されるように測定ステップＳ５０で、保持プレート３０がシャシ２０に固定される。
【００７１】
以上のようにして、バッテリーモジュール１が形成されるが、ステップＳ５４０で、保持プレート３０が設計され、形状加工された後は、実施の形態１に図８で示したフローチャートに従って組み立てることで、保持性の高いバッテリーモジュールを得ることができる。
【００７２】
なお、実施の形態３および４の電池セルでは、凸部は、電池セルの極板の端部位置に相当する領域の少なくとも一部を覆うように形成したが、極板の端部全域にわたって形成されるようにしてもよい。また、電池セルの極板の端部位置以外の領域に凸部を設けてもよく、自由に凸部位置を設計することで、保持プレートの形状も適宜選択可能である。
【００７３】
さらにまた保持プレートの強度を考慮して保持プレートの形状を決定してもよい。保持プレートの形状が決定された場合は、保持プレートの形状に合わせて電池セルの外装缶の外表面または内表面に凸部を形成し、積極的に押圧力の大きい領域を形成してもよい。
【００７４】
また、電池セルについては、極板を巻回して形成した巻構造の電極構造体を用いたが、正極板と負極板とをセパレータを挟んで交互に積層した積層構造の電極構造体を用いても良いことはいうまでもない。積層構造の電極構造体の場合は、電極板の端部に段差が形成され易いため、電極板の周縁を覆う保持プレートを用いるのが望ましい。
【００７５】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１，２  バッテリーモジュール、１０，１０Ｓ  電池セル、１０Ａ  第１主面、１０Ｂ  第２主面、１１  外装缶、１１Ａ  外装缶の第１主面、１１Ｂ  外装缶の第２主面、１１Ｔ，１１ＴＵ  凸部、１２  電極構造体、１２Ｅ1，１２Ｅ2  極板、１２Ｓ  セパレータ、１３  集電板、１４  端子電極、２０  シャシ、２０Ｂｏ  底板、２０Ｓ  側板、２０Ｍ  強化構造部、３０，３０Ｓ，３０Ｔ  保持プレート、３１  逃げ部、３２，３２Ｏ，３２ＯＣ  開口部、３３，３３Ｔ  凸状部、３５  シム、４０  バッテリーケース、４０Ｆｃ  バッテリーケースの中心面、７０  間隙。
【図１】
2018008135.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年11月6日(2017.11.6)
【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主面と前記第１主面に対向する第２主面を有する電池セルを収納するバッテリーケースであって、
前記電池セルの第１主面に当接されるシャシと、
前記電池セルの前記第２主面側に、前記電池セルの表面の圧力分布の高い領域で前記電池セルに選択的に当接し、前記電池セルを押圧する、保持プレートとを備えたことを特徴とするバッテリーケース。
【請求項２】
前記保持プレートは、前記電池セルの前記第２主面側の中央部を帯状に覆う帯状部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーケース。
【請求項３】
前記保持プレートは、前記電池セルの前記第２主面と側面との間の面に、前記保持プレートが当接しないように構成された逃げ部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリーケース。
【請求項４】
前記保持プレートは、前記電池セルの前記第２主面と側面との間の面に、開口を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のバッテリーケース。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
前記保持プレートは、前記電池セルの前記第２主面に対向する領域と前記電池セルの側面に対向する領域との間に段差部を有し、前記段差部のエッジで、前記電池セルの外装缶と当接されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーケース。
【請求項７】
前記保持プレートと前記電池セルの外装缶との当接部は、前記電池セルの第２主面上の平行な２本の線状領域を含むことを特徴とする請求項１または６に記載のバッテリーケース。
【請求項８】
前記保持プレートは、前記電池セルの外装缶との当接部に、
前記電池セルの第２主面上で平行な２本の線状の突出部を含むことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーケース。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載のバッテリーケースと、
前記シャシに、第１主面が当接するとともに前記第１主面に対向する第２主面が保持プレートに当接する電池セルとを、備えたことを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項１０】
前記電池セルの搭載される面が外側にくるように、２つの前記シャシが一体的に形成されており、前記電池セルの前記第１主面同士が平行となるように、前記電池セルが前記シャシに装着されていることを特徴とする請求項９に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１１】
第１主面と前記第１主面に対向する第２主面を有する外装缶と、前記外装缶内に設けられた２つの極板と、前記極板に接続された集電板と、前記集電板に接続された端子電極とを有する電池セルを製造する工程と、
前記電池セルの機械特性を測定する工程と、
前記機械特性に応じて調整板の厚みを決定する工程と、
前記第１主面をシャシに当接させ、前記外装缶の前記第２主面側から、前記調整板を介して、前記第２主面を保持プレートで部分的に押圧し、固定する工程と、
前記保持プレートの変形量を測定する工程と、
前記測定する工程で得られた測定値があらかじめ決められた範囲内であるか否かを判定し、前記範囲内となるように前記調整板の厚みを調整する工程とを含むことを特徴とするバッテリーモジュールの製造方法。
【請求項１２】
第１主面と前記第１主面に対向する第２主面を有する外装缶と、前記外装缶内に設けられた２つの極板と、前記極板に接続された集電板と、前記集電板に接続された端子電極とを有する電池セルを、
シャシに載置し、前記電池セルの第１主面を前記シャシに当接させ、前記外装缶の前記第２主面側から、検査プレートで押圧し、前記検査プレート上の圧力分布を測定する工程と、
前記圧力分布に基づき、押圧力が一定値よりも高い領域を選択的に押圧する押圧部を備えた保持プレートを配し、前記保持プレートを前記シャシに固定する工程とを含むことを特徴とするバッテリーモジュールの製造方法。
【請求項１３】
電池セルの第１主面に当接されるシャシと、
前記電池セルの前記第２主面側で前記電池セルの表面の圧力分布の高い領域で前記電池セルに選択的に当接し、前記電池セルを押圧する、凸状部を備えた保持プレートとを有するバッテリーケースに収納されバッテリーモジュールを構成するバッテリーモジュール用の電池セルであって、
外装缶と、前記外装缶内に設けられた２つの極板と、前記極板に接続された集電板と、前記集電板に接続された端子電極とを有し、
前記外装缶は、相対向する第１主面および第２主面の内、前記第２主面の外表面または内表面に凸部を有し、
前記凸部は、前記保持プレートの前記凸状部に当接することを特徴とする電池セル。
【請求項１４】
前記保持プレートは、前記電池セルの前記第２主面側を帯状に覆う帯状部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーケース。
【請求項１５】
第１主面と前記第１主面に対向する第２主面を有する電池セルを収納するバッテリーケースであって、
前記電池セルの第１主面に当接されるシャシと、
前記電池セルの外装缶との当接部に、前記電池セルの第２主面上で平行な２本の線状の突出部を含み、前記電池セルの前記第２主面側に部分的に当接し、前記電池セルを押圧する、保持プレートとを備えたことを特徴とするバッテリーケース。
【国際調査報告】
2018008135.tif 000023
2018008135.tif 000024
2018008135.tif 000025
2018008135.tif 000026