(57)【要約】【課題】簡易な構成で部品点数や作業工数をより低減できるセルホルダを提供する。【解決手段】複数の電池セル１００を積層した状態で保持するセルホルダ１０は、電池セル１００間に配置され、各電池セル１００を保持する複数の保持枠１２と、前記複数の保持枠１２を一列に並べた状態で連結するシート体１４であって、隣接する保持枠１２が正対するべく蛇腹折りされるシート体１４と、を備えることを特徴とする。【選択図】図３
2015191771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを積層した状態で保持するセルホルダであって、
電池セル間に配置され、各電池セルを保持する複数の保持枠と、
前記複数の保持枠を一列に並べた状態で連結するシート体であって、隣接する保持枠が正対するべく蛇腹折りされるシート体と、
を備えることを特徴とするセルホルダ。
【請求項２】
請求項１に記載のセルホルダであって、さらに、
前記シート体を蛇腹折りした際に、正対する保持枠同士を、間隔をあけた状態で連結する連結部材を備える、ことを特徴とするセルホルダ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のセルホルダであって、
前記連結部材は、前記保持枠同士の間隔を調整する公差吸収機能を備える、ことを特徴とするセルホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池セルを積層した状態で保持する際に用いられるセルホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の電池セルを積層して構成される電池モジュールが知られている。電池モジュールでは、複数の電池セルを積層した状態で保持するためのセルホルダが用いられていた。図５は、従来のセルホルダの一例を示す図である。図５に示すように、従来のセルホルダは、電池セル１００間に配置される略平板状の保持枠１１２や、エンドプレート１１４、保持枠１１２および電池セル１００等の積層体を積層状態で拘束する拘束バンド１１６等から構成されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２２４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、こうした従来のセルホルダでは、電池セル１００の数に合わせて多数の保持枠１１２を用意する必要があり、部品点数の増加を招いていた。また、多数の保持枠１１２および電池セル１００は、全て、完全に分離した別部品であるため、積層するにあたっての作業工数の増加等の問題を招いていた。
【０００５】
特許文献１には、電池セル間に介在される面圧部材と、隣り合う面圧部材を連結する連結部材とを一体に備えた電池ホルダが開示されている。かかる電池ホルダによれば、部品点数を大幅に低減できる。しかしながら、この電池ホルダは、構成が複雑であり、また、電池セルの個数変化に容易に対応できない等の問題があった。
【０００６】
そこで、本発明では、簡易な構成で部品点数や作業工数をより低減できるセルホルダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のセルホルダは、複数の電池セルを積層した状態で保持するセルホルダであって、電池セル間に配置され、各電池セルを保持する複数の保持枠と、前記複数の保持枠を一列に並べた状態で連結するシート体であって、隣接する保持枠が正対するべく蛇腹折りされるシート体と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
好適な態様では、さらに、前記シート体を蛇腹折りした際に、正対する保持枠同士を、間隔をあけた状態で連結する連結部材を備える。他の好適な態様では、前記連結部材は、前記保持枠同士の間隔を調整する公差吸収機能を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の保持枠がシート体で連結されているため、部品点数を大幅に低減でき、ひいては、セルホルダの管理や取り回しが容易になり、作業工数をより低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態であるセルホルダの斜視図である。
【図２】セルホルダの底面図である。
【図３】保持枠をスタックした状態のセルホルダの斜視図である。
【図４】セルホルダの製造の様子を示す図である。
【図５】従来の電池モジュールの構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態であるセルホルダ１０について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態であるセルホルダ１０の斜視図である。また、図２は、セルホルダ１０の底面図、図３は、スタッキング状態でのセルホルダ１０の斜視図である。
【００１２】
セルホルダ１０は、複数の電池セル１００を積層して保持し、電池モジュールを構成する。電池モジュールは、例えば、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーや、モータのみで走行する電気自動車等の電動車両の電源等に用いられる。
【００１３】
電池モジュールにおいて、複数の略平板状の電池セル１００は、その広い面（以下、この面を「正面または背面」という）同士が正対するように、互いに所定の間隔を隔てて一方向に積層される。この電池セル１００としては、例えば、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池等が用いられる。各電池セル１００は、電気絶縁性樹脂の外装ケースによってその外周面を被覆された扁平状直方体である。各電池セル１００の上面からは、正極端子および負極端子からなる二つの端子部１０２が突出している。積層された電池セル１００は、端子部間を接続するバスバーによって直列に接続される。
【００１４】
セルホルダ１０は、こうした複数の電池セル１００を積層した状態で保持する際に用いられるもので、各電池セル１００を保持する複数の保持枠１２と、当該複数の保持枠１２を連結するシート体１４と、を備えている。
【００１５】
保持枠１２は、電気絶縁性樹脂からなる部材である。この保持枠１２は、電池セル１００間に介在する仕切板１６や、当該仕切板１６の周囲から突出する枠部１８、他の保持枠１２に着脱自在に取り付ける着脱部２４等に大別される。仕切板１６は、電池セル１００間に位置して、電池セル１００間の絶縁を担保する部材である。この仕切板１６は、電池セル１００の正面とほぼ同じ、または僅かに大きい形状、サイズを有した薄い方形平板である。仕切板１６の表面および裏面は、図１では、略矩形の凸部が形成されただけの単純な形態としているが、実際には、この仕切板１６の表面および裏面には、冷却用空気の通路となる溝が複数形成されている。
【００１６】
仕切板１６の左右両端辺および底辺には、枠部１８が設けられている。この枠部１８は、セルホルダ１０に収容された電池セル１００の左右方向への移動、および、下方への抜けを防止するための部位である。本実施形態の枠部１８は、電池セル１００の左右両側面に沿う側壁２０と、電池セル１００の底面に沿う底壁２２と、からなる。側壁２０および底壁２２は、いずれも、仕切板１６の前方および後方の両方に突出している。なお、本実施形態では、枠部１８を、仕切板１６の左右両端辺および底辺に沿って連続して延びる壁としているが、電池セル１００の左右方向への移動および下方への抜けを防止できるのであれば、枠部１８は、他の形状でもよい。例えば、枠部１８は、仕切板１６の四隅にのみ設けられ、前方および後方に突出する部位としてもよい。
【００１７】
底壁２２には、隣接する保持枠１２同士を着脱自在に連結するための着脱部２４が設けられている。着脱部２４は、保持枠１２の正面に設けられた連結溝２６と、保持枠１２の背面に設けられた連結突起２８と、から構成される。連結溝２６は、仕切板１６より前方に突出する底壁２２の一部を分断することで形成されており、幅方向に間隔をあけて二つ設けられている。また、連結突起２８は、仕切板１６より後方に突出する底壁２２から後方に突出しており、幅方向に間隔をあけて二つ設けられている。連結突起２８の幅は、連結溝２６の幅と同じとなっており、一つの保持枠１２の連結突起２８は、他の保持枠１２の連結溝２６に挿入可能となっている。また、一つの保持枠１２の正面を、他の保持枠１２の背面に正対させた際に、一つの保持枠１２の連結溝２６は、他の保持枠１２の連結突起２８に正対するような位置に設けられている。したがって、一つの保持枠１２の連結溝２６に、他の保持枠１２の連結突起２８を挿し込むことで、二つの保持枠１２が互いに正対した状態で連結できるようになっている。
【００１８】
こうした着脱部２４や枠部１８の前後方向の長さは、正対する二つの保持枠１２を連結させた際、正対する仕切板１６間の間隔が、電池セル１００の厚みと同じか僅かに大きくなるように調整されている。ただし、連結溝２６に挿入された連結突起２８は、連結溝２６に対して前後方向にスライド移動可能であるため、連結された保持枠１２の仕切板１６間の間隔は、微調整可能となっている。換言すれば、本実施形態の着脱部２４は、電池セル１００の厚み寸法のばらつきを吸収する公差吸収機構を有しているといえる。なお、ここで説明した着脱部２４の構成は、一例であり、二つの保持枠１２を着脱自在に連結できるのであれば、その形状や位置、個数等は、適宜、変更されてもよい。
【００１９】
こうした保持枠１２は、シート体１４により連結されている。シート体１４は、電気絶縁性樹脂等からなり、一方向に長尺な帯状シートである。本実施形態では、このシート体１４を用いて、複数の保持枠１２を、間隔をあけて一列に連結している。シート体１４において、複数の保持枠１２は、その表裏の向きを交互に変えて並べられている。すなわち、シート体１４の表面側に正面が向くように配置された保持枠１２の隣りには、必ず、シート体１４の裏面側に正面が向くように配置された保持枠１２が配置されている。そのため、保持枠１２間のシート体１４を折り曲げて、隣接する保持枠１２を正対させた場合、必ず、一方の保持枠１２の正面と、他方の保持枠１２の背面とが向かいあう。そして、一方の保持枠１２の連結溝２６に、他方の保持枠１２の連結突起２８を挿し込むことで隣接する保持枠１２同士を連結出来るようになっている。そして、図３に示すように、保持枠１２間のシート体１４を、山折りおよび谷折りを交互に繰り返す蛇腹折りにすることで、複数の保持枠１２が、連続して積層されたスタック状態とすることができる。スタック状態にした場合、セルホルダ１０には、仕切板１６で仕切られた複数の略矩形の挿入空間３０が形成される。この挿入空間３０が、電池セル１００が挿入される空間となる。
【００２０】
次に、このセルホルダ１０に電池セル１００を組み付ける場合について説明する。セルホルダ１０に電池セル１００を組み付ける場合は、まず、保持枠１２が所望の個数になるように、任意の位置でシート体１４を切断し、余剰の保持枠１２をセルホルダ１０から切り離しておく。このように、シート体１４を切断して余剰の保持枠１２を切り離すことで、電池モジュール毎の電池セル１００数の変更にも柔軟に対応できる。
【００２１】
保持枠１２を所望の個数に調整できれば、続いて、図３に示すように、シート体１４を蛇腹折りして、複数の保持枠１２をスタック状態にしておく。このように複数の保持枠１２をスタック状態とし、複数の挿入空間３０を形成しておけば、複数の電池セル１００を一括で挿入空間３０に挿入できる。その結果、従来のセルホルダ１０を用いる場合に比べて、組み付けの作業工数を大幅に低減できる。これについて、図５を参照して説明する。
【００２２】
図５は、従来のセルホルダでの組み付けの様子を示す斜視図である。従来のセルホルダでは、電池セル１００間に配置される複数の保持枠１１２は、連結されておらず、全て別体となっていた。そのため、保持枠１１２に電池セル１００を組み付ける際には、一つの保持枠１１２に一つの電池セル１００を嵌め込む作業を、電池セル１００の個数分行う必要があり、非常に工数がかかっていた。
【００２３】
一方、本実施形態では、予め、複数の保持枠１２を連結しスタック化し、電池セル１００が挿入される複数の挿入空間３０を形成している。そして、この複数の挿入空間３０に合わせて整列させた電池セル１００を、スタック化した保持枠１２の上側から挿入空間３０に向かって移動させれば、複数の電池セル１００を、複数の挿入空間３０に挿入することができる。この場合、挿入空間３０に挿入された電池セル１００は、保持枠１２で保持された状態、すなわち、保持枠１２に組み付けられた状態となる。つまり、本実施形態によれば、複数の電池セル１００を一括して複数の保持枠１２に組み付けることができ、組み付けの作業工数を大幅に低減できる。
【００２４】
ところで、電池セル１００は、基本的には、均一の寸法となるように製造されているが、公差内での寸法のばらつきは存在する。そこで、本実施形態では、保持枠１２同士を連結する着脱部２４に、連結間隔（仕切板１６の間隔）を調整し、公差を吸収する公差吸収機能を持たせている。かかる公差吸収機能を持たせることで、電池セル１００の厚み方向の寸法のばらつきに応じて仕切板１６の間隔を変更することができ、電池セル１００の組み付けをより簡易に行うことができる。
【００２５】
また、最も端に位置する電池セル１００については、積層方向内側にのみ保持枠１２を配置し、積層方向外側には、エンドプレート（図示せず）を配置する。そして、全ての電池セル１００が積層できれば、従来技術と同様に、積層方向の両端に位置する一対のエンドプレートを拘束バンド（図示せず）で連結する。これにより、電池セル１００の積層体は、積層体の両端部から内側に向かう外力による圧縮力を受けて、拘束されることになる。
【００２６】
以上の説明から明らかな通り、本実施形態では、電池セル１００間に配される保持枠１２が全て、シート体１４で連結されている。そのため、部品点数を大幅に低減でき、部品の取り回しや管理を簡易化できる。また、本実施形態では、複数の保持枠１２を事前にスタックできるため、複数の電池セル１００を一括して保持枠１２に組み付けることができ、電池セル１００の組み付作業の工数を大幅に低減できる。さらに、本実施形態のホルダセルは、スタック化された保持枠１２の仕切板１６間の距離を調整できる公差吸収機構を有しているため、電池セル１００の寸法のばらつきにも容易に対応できる。また、シート体１４を適宜切断することで、保持枠１２の個数を自由に調整できるため、電池セル１００の個数の変動にも柔軟に対応できる。
【００２７】
次に、本実施形態のセルホルダ１０の製造方法について図４を参照して説明する。図４は、本実施形態のセルホルダ１０の製造工程を示す概略図である。セルホルダ１０の製造にあたっては、シート体１４を挟んで両側に金型１２０ｕ，１２０ｄを配置する。シート体１４の上側に配置された上金型１２０ｕには、保持枠１２の背面形状を形成する背面用凹１２２ｂと、保持枠１２の正面形状を形成する正面用凹１２２ｆと、がシート体１４の長尺方向に並んでいる。シート体１４の下側に配置される下金型１２０ｄは、上金型１２０ｕを左右反転させたような形状であり、上金型１２０ｕの正面用凹１２２ｆと正対する位置に背面用凹１２２ｂが、上金型１２０ｕの背面用凹１２２ｂと正対する位置に正面用凹１２２ｆが、それぞれ形成されている。
【００２８】
セルホルダ１０を製造する際には、この上金型１２０ｕおよび下金型１２０ｄでシート体１４を挟み、これら二つの金型１２０ｕ，１２０ｄに樹脂を射出する。そして、金型１２０ｕ，１２０ｄ内で樹脂が硬化することで、シート体１４には、長尺方向に並ぶ二つの保持枠１２が形成される。二つの保持枠１２が形成されれば、上金型１２０ｕおよび下金型１２０ｄを離間させたうえで、シート体１４を長尺方向に送る。そして、シート体１４の別の部分に、同様の手順で二つの保持枠１２を射出成型する。以降は、同様の手順でシート体１４の表面に直接、保持枠１２を順次形成していく。
【００２９】
このように、シート体１４を送りながら、シート体１４の表面に直接、保持枠１２を形成していくことで、複数の保持枠１２を別々に成型した後にシート体１４で連結する場合に比べて、製造時間を短縮できる。また、金型およびシート体１４が、事前に位置決めされた状態で、製造されるため、バラバラに製造された保持枠１２をシート体１４で連結する場合に比べて、保持枠１２間の位置ズレ等を低減できる。
【００３０】
なお、これまで説明した構成は、いずれも一例であり、複数の保持枠１２が、シート体１４で連結されているのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、本実施形態では、シート体１４の表面に直接保持枠１２を形成しているが、別々に製造された保持枠１２をシート体１４で連結するようにしてもよい。また、本実施形態では、隣接する保持枠１２と連結するための着脱部２４を設けているが、着脱部２４は省略されてもよい。さらに、本実施形態では、保持枠１２を、保持枠１２の幅方向に並べて連結しているが、上下方向に並べて連結するようにしてもよい。すなわち、一つの保持枠１２の上端と、他の保持枠１２の底壁２２とをシート体１４で連結するようにしてもよい。この場合、電池セル１００を上方から挿入しようとすると、シート体１４が邪魔になる。そのため、この場合には、保持枠１２の右側側壁２０および左側側壁２０の一方を無くして側方に電池セル１００挿入用の開口を設けておき、電池セル１００は側方から挿入するようにすることが望ましい。
【符号の説明】
【００３１】
１０  セルホルダ、１２、１１２  保持枠、１４  シート体、１６  仕切板、１８  枠部、２０  側壁、２２  底壁、２４  着脱部、２６  連結溝、２８  連結突起、３０  挿入空間、１００  電池セル、１０２  端子部、１１４  エンドプレート、１１６  拘束バンド、１２０  金型。
【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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