(57)【要約】【課題】電池体を被固定部材に固定するブラケットの破断を抑制すること。【解決手段】電池体２２における電池セル２４の並設方向両端には、第１のエンドプレート３１、第２のエンドプレート３２が設けられている。第１のエンドプレート３１の連結ボルト挿通孔から第２のエンドプレート３２の連結ボルト挿通孔に向けて挿通された連結ボルトは、第２のエンドプレート３２を挿通した位置においてナットに螺合されている。第１のエンドプレート３１には、円形状の孔である第１の挿通孔４４が設けられた第１のブラケット４１が固定され、第２のエンドプレート３２には、電池セル２４の並設方向に延びる長孔である第２の挿通孔５５が設けられた第２のブラケット５１が固定されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを並設した電池体と、
前記電池体における前記複数の電池セルの並設方向の両端のうちの一端に固定された第１のブラケット及び他端に固定された第２のブラケットと、
前記電池体が固定される被固定部材と、を備え、前記第１のブラケット及び第２のブラケットに設けられた挿通孔を挿通した締結部材が前記被固定部材に締結されることで前記電池体を前記被固定部材に固定した電池モジュールであって、
前記電池セルの並設方向両端には、第１のエンドプレート及び第２のエンドプレートが設けられており、
前記第１のエンドプレートの連結ボルト挿通孔から前記第２のエンドプレートの連結ボルト挿通孔に向けて挿通された連結ボルトは、前記第２のエンドプレートを挿通した位置においてナットに螺合されており、
前記第１のブラケットに設けられた第１の挿通孔は、円形状の孔であり、
前記第２のブラケットに設けられた第２の挿通孔は、前記複数の電池セルの並設方向に延びる長孔であり、
前記第１のエンドプレートに前記第１のブラケットが固定され、前記第２のエンドプレートに前記第２のブラケットが固定されていることを特徴とする電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池体をブラケットによって被固定部材に固定した電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
並設した複数の電池セルをブラケットによって被固定部材に固定した電池モジュールとしては、例えば、特許文献１が挙げられる。
特許文献１では、複数の角型電池（電池セル）が、厚み方向に積層されている。並設された複数の角型電池は、一対の拘束プレートによって挟まれており、一対の拘束プレートは、連結部材によって連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３６９３７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、電池セルは、使用に伴い電極の表面に被膜が形成されていく。電池セルの使用期間が長くなると、被膜も厚みを増していき、電池セルが膨張していく。特許文献１の電池パックをケースなどの被固定部材に固定する場合、例えば、拘束プレートにブラケットを設け、このブラケットを挿通したボルトを被固定部材に固定する構成が挙げられる。この場合、電池セルが膨張すると、ブラケットには電池セルが膨張することで荷重が加わり、ブラケットの破断を招くおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、電池体を被固定部材に固定するブラケットの破断を抑制することができる電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する電池モジュールは、複数の電池セルを並設した電池体と、前記電池体における前記複数の電池セルの並設方向の両端のうちの一端に固定された第１のブラケット及び他端に固定された第２のブラケットと、前記電池体が固定される被固定部材と、を備え、前記第１のブラケット及び第２のブラケットに設けられた挿通孔を挿通した締結部材が前記被固定部材に締結されることで前記電池体を前記被固定部材に固定した電池モジュールであって、前記電池セルの並設方向両端には、第１のエンドプレート及び第２のエンドプレートが設けられており、前記第１のエンドプレートの連結ボルト挿通孔から前記第２のエンドプレートの連結ボルト挿通孔に向けて挿通された連結ボルトは、前記第２のエンドプレートを挿通した位置においてナットに螺合されており、前記第１のブラケットに設けられた第１の挿通孔は、円形状の孔であり、前記第２のブラケットに設けられた第２の挿通孔は、前記複数の電池セルの並設方向に延びる長孔であり、前記第１のエンドプレートに前記第１のブラケットが固定され、前記第２のエンドプレートに前記第２のブラケットが固定されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電池体を被固定部材に固定するブラケットの破断を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電池パックを示す斜視図。
【図２】電池体を示す斜視図。
【図３】電池モジュールを示す断面図。
【図４】第２のブラケットの一部を拡大して示す断面図。
【図５】（ａ）は第１のブラケットを示す斜視図、（ｂ）は第２のブラケットを示す斜視図。
【図６】電池パックの作用を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、電池パックを構成する電池モジュールの一実施形態について説明する。
図１に示すように、電池パック１０は、筐体１１に複数の電池モジュール２１が収容されている。筐体１１は、四角箱状をなしており、矩形平板状の底板１２と、底板１２から立設する矩形平板状の４つの側壁１３ａ〜１３ｄと、側壁１３ａ〜１３ｄによって囲まれる開口部を閉塞する矩形平板状の天板１４と、を有している。側壁１３ａと側壁１３ｄは、互いに対向しており、側壁１３ｂと側壁１３ｃは互いに対向している。本実施形態では、電池モジュール２１を２個積層した第１の電池列Ｌ１及び第２の電池列Ｌ２が、側壁１３ａの長手方向に並んで設けられており、計４個の電池モジュール２１が筐体１１に収容されている。
【００１０】
図２及び図３に示すように、電池モジュール２１は、並設される複数の電池セル２４を有する電池体２２を有し、電池体２２において電池セル２４の並設方向両端には、エンドプレート３１，３２が設けられている。電池体２２は、電池ホルダ２３に保持された電池セル２４（例えば、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素蓄電池などの二次電池）と伝熱プレート２５が複数並設されている。電池ホルダ２３に保持された電池セル２４と、伝熱プレート２５は、交互に並設されている。本実施形態の電池セル２４としては、角型電池が使用されている。電池セル２４は、ケース２６の内部に、複数の電極を有する電極組立体２７が収容されている。
【００１１】
二つのエンドプレート３１，３２には、ボルトＢ１が挿通されている。一方のエンドプレート３１を第１のエンドプレート３１、他方のエンドプレート３２を第２のエンドプレート３２とすると、ボルトＢ１は、第１のエンドプレート３１から第２のエンドプレート３２に向けて挿通されるとともに、第２のエンドプレート３２を挿通した位置でナットＮ１に螺合されている。これにより、各エンドプレート３１，３２には、互いに近づく方向に荷重が加わり、電池セル２４及び伝熱プレート２５には、エンドプレート３１，３２からの拘束荷重が電池セル２４の並設方向に加わっている。
【００１２】
第１のエンドプレート３１及び第２のエンドプレート３２には、電池体２２を側壁１３ａに固定するためのブラケット４１，５１が固定されている。第１のエンドプレート３１に固定されるブラケット４１，５１と第２のエンドプレート３２に固定されるブラケット４１，５１は、形状が異なっている。以下、第１のブラケット４１と、第２のブラケット５１について説明する。
【００１３】
図５（ａ）に示すように、第１のブラケット４１は、矩形平板状の第１の固定部４２と、第１の固定部４２の短手方向一端から立設する矩形平板状の第１のボルト挿通部４３とを有している。第１のボルト挿通部４３には、ボルトＢ２が挿通される第１の挿通孔４４が、長手方向に間隔を空けて形成されている。第１の挿通孔４４は、円形状をなしており、その直径はボルトＢ２の軸部の直径よりも若干大きい。
【００１４】
図５（ｂ）に示すように、第２のブラケット５１は、矩形平板状の第２の固定部５２と、第２の固定部５２の短手方向一端から立設する矩形平板状の第２のボルト挿通部５３とを有している。第２のボルト挿通部５３の短手方向において、第２の固定部５２側には、第２の固定部５２に向けて厚くなる厚肉部５４が設けられている。厚肉部５４は、第２の固定部５２の厚さ方向と交わる二面のうち第２のボルト挿通部５３が設けられる面と、第２のボルト挿通部５３の厚さ方向と交わる二面のうち第２の固定部５２が設けられた面とを繋ぐテーパ面５６を有している。第２のボルト挿通部５３には、締結部材としてのボルトＢ２が挿通される第２の挿通孔５５が長手方向に間隔を空けて形成されている。第２の挿通孔５５は、第２のボルト挿通部５３の短手方向一端側から短手方向他端側に向かって延びる長孔である。第２の挿通孔５５の短手方向の寸法は、ボルトＢ２の軸部の直径よりも若干大きく、第２の挿通孔５５の長手方向の寸法は、ボルトＢ２の軸部の直径よりも大きい。第２の挿通孔５５の長手方向の一端は、厚肉部５４の一部分に至るまで延びている。これにより、第２の挿通孔５５の長手方向の周縁の一部には、テーパ面５６が設けられている。
【００１５】
図３及び図４に示すように、図１における第１の電池列Ｌ１の電池モジュール２１には、第１のエンドプレート３１に第１のブラケット４１の第１の固定部４２が固定され、第２のエンドプレート３２に第２のブラケット５１の第２の固定部５２が固定されている。第１の固定部４２及び第２の固定部５２は、例えば、溶接や、ボルトなどによりエンドプレート３１，３２に固定されており、本実施形態では溶接により固定される。そして、電池モジュール２１は、第１のブラケット４１と側壁１３ｂとが隣り合うように固定される。図１における第２の電池列Ｌ２の電池モジュール２１には、第１のエンドプレート３１に第２のブラケット５１の第２の固定部５２が固定され、第２のエンドプレート３２に第１のブラケット４１の第１の固定部４２が固定されている。第２のボルト挿通部５３の短手方向と、電池セル２４の並設方向は、同一方向となる。第２の挿通孔５５は、第２のボルト挿通部５３の短手方向に延びているため、電池セル２４の並設方向と、第２の挿通孔５５の長手方向は同一方向となる。そして、電池モジュール２１は、第１のブラケット４１と側壁１３ｃとが隣り合うように固定されている。
【００１６】
第１のブラケット４１の第１の挿通孔４４及び第２のブラケット５１の第２の挿通孔５５には、ボルトＢ２が挿通されている。そして、第１のブラケット４１の第１の挿通孔４４及び第２のブラケット５１の第２の挿通孔５５を挿通したボルトＢ２は、側壁１３ａに締結され、これにより第１のブラケット４１及び第２のブラケット５１が側壁１３ａに固定されている。すなわち、本実施形態では、第１のブラケット４１及び第２のブラケット５１が締結される被固定部材は、筐体１１の側壁１３ａとなる。第１のブラケット４１の第１のボルト挿通部４３は、第１のボルト挿通部４３の厚さ方向と交わる二面のうち第１の固定部４２が設けられる面とは反対側の面が側壁１３ａと接触している。同様に、第２のブラケット５１の第２のボルト挿通部５３は、第２のボルト挿通部５３の厚さ方向と交わる二面のうち第２の固定部５２が設けられる面とは反対側の面が側壁１３ａと接触している。第２のブラケット５１のテーパ面５６は、電池体２２に近付くにつれて、側壁１３ａから離間する。
【００１７】
第２のブラケット５１の第２の挿通孔５５に挿通されたボルトＢ２は、第２の挿通孔５５の長手方向において、第２の固定部５２側（電池体２２側）とは反対側の端部に挿通されている。これにより、第２のブラケット５１の第２の挿通孔５５に挿通されたボルトＢ２と、第２の挿通孔５５の長手方向における第２の固定部５２側（電池体２２側）の端部との間には隙間５８が形成されている。
【００１８】
また、筐体１１の外面及び内面は、塗装されており、塗料６１で覆われている。筐体１１の内面の一部は、塗料６１が設けられていない非塗装部６２となっている。本実施形態において、非塗装部６２の面積は、第２のブラケット５１の第２のボルト挿通部５３の厚さ方向と交わる二面のうち第２の固定部５２が設けられる面とは反対側の面の面積よりも大きい。具体的にいえば、側壁１３ａにおいて、第２のブラケット５１の第２のボルト挿通部５３と対向する面を第２の挿通孔５５の長手方向の寸法分、側壁１３ａの長手方向に延長した面が非塗装部６２となっている。そして、第２のブラケット５１は、第２のボルト挿通部５３が非塗装部６２と対向するように固定されている。
【００１９】
ところで、電池セル２４は、充電時に膨張する。電池セル２４の膨張は、ケース２６内に設けられた電極の膨張に起因するものであり、電池セル２４は、厚み方向に膨張する。電池セル２４が厚み方向に膨張すると、エンドプレート３１，３２に電池セル２４からの荷重が加わり、この荷重はエンドプレート３１，３２を介してブラケット４１，５１に加わる。また、ブラケット４１，５１には、電池パック１０使用時の振動（例えば、本発明の電池パックが車両に搭載された場合における車両走行時に発生する振動）によっても荷重が加わる。
【００２０】
また、電池セル２４は、使用に伴い電極に被膜が形成されていく。電池セル２４の使用期間が長くなると、この被膜が厚みを増していき、これに伴い電池セル２４が膨張する。この荷重はエンドプレート３１，３２を介してブラケット４１，５１に加わる。
【００２１】
ここで、ブラケット４１，５１の締結力は、ブラケット４１，５１を固定するためのボルトＢ２の本数、ボルトＢ２の軸力及び側壁１３ａとブラケット４１，５１の界面の摩擦係数によって求めることができる。第２のブラケット５１を側壁１３ａに締結するボルトＢ２は、充電時の電池セル２４の膨張によって第２のブラケット５１に加わる荷重と、電池パック１０の振動によって第２のブラケット５１に加わる荷重を加算した定常荷重が電池体２２側から掛かった場合であっても第２のブラケット５１のスライドを抑制する締結力で第２のブラケット５１を締結している。また、第２のブラケット５１を締結するボルトＢ２は、定常荷重よりも大きく、ブラケット４１，５１が破断する破断荷重よりも小さい荷重が電池体２２側から掛かった場合に第２のブラケット５１がスライドする締結力で第２のブラケット５１を締結している。
【００２２】
次に、電池パック１０の作用について説明する。
図６に示すように、電池セル２４の使用に伴い、電極に被膜が形成されていくと、第１のブラケット４１及び第２のブラケット５１に加わる荷重が大きくなっていく。第２のブラケット５１に加わる荷重が、破断荷重となる前に、第２のブラケット５１は、電池セル２４の膨張方向（電池セル２４の並設方向）に、スライドする。第２のブラケット５１の第２の挿通孔５５は長孔であり、第２のブラケット５１のスライドを許容する隙間５８を有した状態で固定されているため、第２のボルト挿通部５３が、側壁１３ａ上をスライドする。このとき、第１のブラケット４１の第１の挿通孔４４は、長孔となっていないため、第２のブラケット５１のみがスライドする。このとき、側壁１３ａにおいて、第２のブラケット５１の第２のボルト挿通部５３と対向する面を第２の挿通孔５５の長手方向の寸法分、側壁１３ａの長手方向に延長した面が非塗装部６２となっている。すなわち、第２のブラケット５１のスライド先も非塗装部６２となっているため、第２のブラケット５１は、非塗装部６２をスライドする。
【００２３】
そして、第２のブラケット５１がスライドすることで、第１のブラケット４１及び第２のブラケット５１に加わっていた荷重が軽減され、第１のブラケット４１及び第２のブラケット５１が破断しにくくなる。
【００２４】
また、第２のブラケット５１のスライドや、振動などに伴いボルトＢ２の締結が緩むと、ボルトＢ２の頭部が側壁１３ａから次第に離れていくが、スライドした先にテーパ面５６を有する厚肉部５４が形成されているため、ボルトＢ２の頭部が厚肉部５４に乗り上げ、ボルトＢ２の締結力の低減が抑制される。
【００２５】
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）第２のブラケット５１は、ボルトＢ２が挿通される第２の挿通孔５５が長孔となっており、第２のブラケット５１を締結するボルトＢ２の締結力は、定常荷重よりも大きく、破断荷重よりも小さい荷重が電池体２２側から掛かった場合に第２のブラケット５１がスライドする締結力である。このため、電池セル２４が膨張していき、第２のブラケット５１に電池体２２側から加わる荷重がボルトＢ２の締結力よりも大きくなると、第２のブラケット５１がスライドする。これにより、第２のブラケット５１が破断することが抑制される。
【００２６】
（２）また、第１のブラケット４１と第２のブラケット５１のうち、第２のブラケット５１の第２の挿通孔５５のみを長孔としている。このため、電池セル２４が膨張したときに、第１のブラケット４１はスライドせず、第２のブラケット５１のみをスライドさせることができる。このため、側壁１３ｂ，１３ｃなど、ブラケット４１，５１のスライドを阻害する部材がない方向にブラケット４１，５１をスライドさせることができる。
【００２７】
（３）第２のブラケット５１には厚肉部５４が設けられているため、第２のブラケット５１がスライドしたときに、この厚肉部５４でボルトＢ２の頭部を持ち上げて、ボルトＢ２の締結力を向上させることができる。また、厚肉部５４は、テーパ面５６を有しているため、ボルトＢ２の頭部が厚肉部５４に乗り上げやすい。
【００２８】
（４）第２のブラケット５１は、側壁１３ａの非塗装部６２に設けられている。第２のブラケット５１がスライドしたとき、第２のブラケット５１が塗装されている部分に設けられていると、第２のブラケット５１がスライドすることによる側壁１３ａ（塗料６１）の摩耗が大きく、ボルトＢ２の軸力が低下することで、摩擦力が低下する。非塗装部６２に第２のブラケット５１を設けることで、側壁１３ａの摩耗を抑制することができる。このため、第２のブラケット５１の締結力が低下しにくい。
【００２９】
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○第１のブラケット４１の第１の挿通孔４４及び第２のブラケット５１の第２の挿通孔５５の両方が長孔であってもよい。
【００３０】
○第２のブラケット５１は、厚肉部５４を有していなくてもよい。
○ケース２６の内面は、塗装されていなくてもよい。
○厚肉部５４は、第２の固定部５２の厚さ方向と交わる二面のうち第２のボルト挿通部５３が設けられる面と、第２のボルト挿通部５３の厚さ方向と交わる二面のうち第２の固定部５２が設けられる面とを繋ぐ面が、段差を有するように構成されていてもよい。
【００３１】
○ブラケット４１，５１を曲げることで形成される曲面（Ｒ）によってテーパ面を形成してもよい。
○塗装されている部分にブラケット４１，５１を固定してもよい。
【００３２】
○電池体２２は、電池セル２４を複数並設したものであればよく、電池ホルダ２３や、伝熱プレート２５を有していなくてもよい。
○被固定部材は、筐体１１の側壁以外でもよく、例えば、産業車両のカウンタウェイトなどであってもよい。
【００３３】
○電池モジュール２１の数は増やしてもよいし、減らしてもよい。
○締結部材は、リベットなどでもよい。
○エンドプレート３１，３２にブラケット４１，５１を設けたが、電池体２２（電池セル２４）に直接、ブラケット４１，５１を設けてもよい。
【００３４】
○第１のブラケット４１は設けられていなくてもよい。この場合、電池体２２における電池セル２４の並設方向の一端は溶接などで側壁１３ａに固定され、電池セル２４の並設方向の他端は第２のブラケット５１によって側壁１３ａに固定される。
【００３５】
次に、上記実施形態から把握することができる技術的思想について追記する。
（イ）複数の電池セルを並設した電池体において、前記電池セルの並設方向の両端のうち少なくとも一端に固定された固定ブラケットを挿通した締結部材を被固定部材に締結する締結部材の締結方法であって、前記締結部材は、前記電池セルの充電時における前記電池セルの膨張によって前記電池体側から前記固定ブラケットに加わる荷重と、前記電池パックの振動によって前記固定ブラケットに加わる荷重を加算した定常荷重が前記電池体側から前記固定ブラケットに掛かった場合であっても前記固定ブラケットのスライドを抑制する締結力で、かつ、前記固定ブラケットに対して前記電池体側から前記定常荷重より大きく前記固定ブラケットが破断する破断荷重よりも小さな荷重が掛かった場合に前記固定ブラケットが前記複数の電池セルの並設方向にスライドする締結力で、前記固定ブラケットを前記被固定部材に締結することを特徴とする締結部材の締結方法。
【符号の説明】
【００３６】
Ｂ２…ボルト、１０…電池パック、１３ａ…側壁、２２…電池体、２４…電池セル、４１…第１のブラケット、４４…第１の挿通孔、５１…第２のブラケット、５５…第２の挿通孔、５６…テーパ面、６２…非塗装部。
【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５】
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【図６】
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