JP6231918B2

JP6231918B2 - バッテリシステムとその製造方法

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Publication number: JP6231918B2
Application number: JP2014061506A
Authority: JP
Inventors: 新吾越智; 櫻井　敦; 敦櫻井; 秀明矢野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2017-11-15
Anticipated expiration: 2034-03-25
Also published as: JP2015185413A

Description

本発明は、複数の電池セルを積層して電池積層ブロックとし、この電池積層ブロックの両端をエンドプレートで押圧して固定しているバッテリシステムとその製造方法に関する。

多数の電池セルを積層して電池積層ブロックとし、この電池積層ブロックの両端面に一対のエンドプレートを配置し、両方のエンドプレートを結束具で連結して、積層している電池セルを押圧状態に固定するバッテリシステムは開発されている。（特許文献１参照）

このバッテリシステムは、一対のエンドプレートでもって、電池セルを押圧状態に固定している。エンドプレートは、複数の電池セルを積層している電池積層ブロックの両端面に配置されて、電池積層ブロックを加圧する状態で結束具に連結されて、電池積層ブロックを加圧状態に固定する。さらに、隣接する電池セルは、正負の電極端子に金属板のバスバーが固定されて、直列にあるいは並列に接続される。

特開２０１１−６０６２３号公報

ところで、バッテリシステムは、製造工程において発生する電池セルの寸法誤差が原因で、互いに積層される状態で、隣接する電池セルの電極端子の相対位置にずれが生じることがある。隣接する電池セルは、正負の電極端子に金属板のバスバーを溶接し、あるいはネジ止めして固定するので、相対位置がずれるとバスバーを確実に安定して無理なく固定するのが難しくなる。たとえば、電極端子を設けている端子面とその反対側の底面との間の高さに寸法誤差のある電池セルが、底面を同一平面に積層されると、隣接する電池セルの端子面が同一平面に配置されない。隣接する電池セルの端子面を同一平面に配置できない電池積層ブロックは、隣接する電池セルの電極端子が相対的に上下に位置ずれする。上下に位置ずれする端子面の電極端子に、弾性変形しない厚い金属板のバスバーが固定されると、電極端子に無理な応力が作用して、電池セルを損傷する原因となる。

以上の弊害は、たとえば、各々の電池セルの端子面を同一平面に配置する構造で解消できる。このバッテリシステムは、端子面を同一平面に配置する嵌合部を結束具に設けて、各々の電池セルの底面に弾性体を配置して実現できる。嵌合部は、各々の電池セルの端子面の上に配置され、各々の電池セルの端子面をこれに押し付けて同一平面に配置する。電池セルの端子面は、絶縁材を介して、あるいは直接に嵌合部の内面に押し付けられて、同一平面に配置される。弾性体は、各々の電池セルの底面に配置されて、各々の電池セルを弾性的に嵌合部に向かって押圧する。

図１３のバッテリシステムは、電池積層ブロック９０２の底面に弾性プレート９０９を配置する。弾性プレート９０９は、各々の電池セル９０１を底面から端子面９０１Ａに向かって弾性的に押圧する弾性押圧部９１９を設けている。このバッテリシステムは、図において、各弾性押圧部９１９でもって各電池セル９０１を独立して弾性的に押し上げている。各々の電池セル９０１は、絶縁材の絶縁スペーサ９０５を介して結束具９０４の嵌合部９０４Ａの下面に端子面９０１Ａを押し付けている。絶縁スペーサ９０５を介して嵌合部９０４Ａの内面に押し付けられる各電池セル９０１は、端子面９０１Ａを同一平面に配置して積層される。このバッテリシステムは、弾性押圧部９１９が電池セル９０１を弾性的に押し上げ、電池セル９０１の端子面９０１Ａを結束具９０４の嵌合部９０４Ａの内面に配置して、各々の電池セル９０１の端子面９０１Ａを同一平面に配置する。

以上のバッテリシステムは、弾性押圧部で各電池セルを弾性的に押圧するように弾性プレートを配置している。弾性押圧部は、各電池セルの底面に押し付けられている。この弾性プレートは、弾性押圧部を押し潰して弾性変形させる状態で、電池セルを弾性的に押圧する。弾性プレートを電池セルの底面に押し付けるために、図１３のバッテリシステムは、結束具９０４に弾性プレート９０９を電池積層ブロック９０２に押し付ける係止部９０４Ｂを設けている。係止部９０４Ｂは、弾性プレート９０９の下にあって、弾性押圧部９１９を押し潰す状態で弾性プレート９０９を電池積層ブロック９０２の底面に配置する。以上のバッテリシステムは、弾性プレート９０９の弾性押圧部９１９を押し潰す状態で、電池積層ブロック９０２と弾性プレート９０９を、結束具９０４の嵌合部９０４Ａと係止部９０４Ｂの間に挿入して、結束具９０４をエンドプレートに固定する。弾性押圧部を押し潰す状態で、電池積層ブロックと弾性プレートを結束具の嵌合部と係止部の間に入れるには、電池積層ブロックの端子面をジグで押圧して、弾性プレートに向かって押し付けて、弾性押圧部を押し潰し状態に保持し、この状態で電池積層ブロックと弾性プレートを嵌合部と係止部との間に挿入する必要がある。結束具の嵌合部と係止部の間に、電池積層ブロックと弾性プレートを挿入する状態で、嵌合部と係止部は電池セルの両側部をカバーする。したがって、弾性押圧部を押し潰すために、ジグでもって、嵌合部でカバーされる位置で電池積層ブロックを押圧できない。ジグが電池積層ブロックを嵌合部の内側に挿入するのに邪魔になるからである。したがって、このバッテリシステムは、結束具の嵌合部を挿入する位置よりも内側で電池積層体を押圧して弾性押圧部を押し潰して、電池積層ブロックを嵌合部の内側に挿入する必要がある。しかしながら、嵌合部に挿入する位置よりも内側をジグで押圧して、電池積層ブロックを嵌合部の内側に挿入すると、弾性押圧部を押し潰す状態に保持して、電池積層ブロックを嵌合部の内側にスムーズに挿入するのが難しい欠点がある。それは、電池積層ブロックが嵌合部に挿入されない位置で押圧されるので、電池積層ブロックの押圧位置を正確に位置決めできないからである。とくに、端子面の両端部に絶縁スペーサの水平部を配置して、絶縁スペーサの水平部を電池積層ブロックと嵌合部との間に配置するバッテリシステムは、嵌合部の内側に挿入する絶縁スペーサの水平部を押圧できないので、さらに嵌合部の内側に電池積層ブロックを挿入するのが難しくなる欠点がある。

本発明は、さらに以上の欠点を解消することを目的に開発されたもので、本発明の大切な目的は、弾性プレートの弾性押圧部を押し潰す状態に保持して、電池積層ブロックと弾性プレートをスムーズに結束具の嵌合部と係止部の内側に挿入して、簡単に能率よく組み立てできるバッテリシステムとその製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のバッテリシステムは、端子面１Ａに正負の電極端子１３を設けてなる複数の電池セル１を厚さ方向に積層して、各々の電池セル１の電極端子１３に固定してなるバスバー１４を介して各々の電池セル１を電気接続してなる電池積層ブロック２と、電池セル１の端子面１Ａの反対側に位置する底面１Ｂに配置されて、各々の電池セル１を底面１Ｂから端子面１Ａに向かって弾性的に押圧する弾性押圧部１９を有する弾性プレート９と、電池積層ブロック２の両端部にあって、電池セル１を積層方向に加圧して固定する一対のエンドプレート３と、一対のエンドプレート３を連結して、複数の電池セル１を積層方向に加圧状態で固定する結束具４とを備えている。結束具４は、電池積層ブロック２の端子面１Ａの外側に配置してなる嵌合部４Ａと、弾性プレート９の外側に配置してなる係止部４Ｂとを有している。バッテリシステムは、電池積層ブロック２と弾性プレート９が、結束具４の嵌合部４Ａと係止部４Ｂとの間に配置され、弾性押圧部１９が弾性変形されて、各々の弾性押圧部１９の弾性復元力で各々の電池セル１を嵌合部４Ａに向かって弾性的に押圧しており、さらに、嵌合部４Ａと係止部４Ｂの何れか一方又は両方に、電池積層ブロック２又は弾性プレート９を押圧するジグを案内する切り欠き４ａを設けている。

以上のバッテリシステムは、弾性プレートの弾性押圧部を押し潰す状態に保持して、電池積層ブロックと弾性プレートをスムーズに結束具の嵌合部と係止部との間に挿入して、簡単に能率よく組み立てできる特徴がある。それは、以上のバッテリシステムが、嵌合部や係止部に切り欠きを設けて、この切り欠きに案内されるジグでもって弾性プレートの弾性押圧部を押し潰し状態に保持できるからである。とくに、以上のバッテリシステムは、嵌合部や係止部に切り欠きを設けているので、嵌合部と係止部の内側に挿入する電池積層ブロックと弾性プレートを押圧し、弾性押圧部を押し潰し状態に保持して、嵌合部と係止部の内側にスムーズに挿入できる特徴がある。

本発明のバッテリシステムは、切り欠き４ａを結束具４の両端部に設けることができる。このバッテリシステムは、両端部に設けている切り欠きに案内されるジグでもって、電池積層ブロックや弾性プレートを両端部で押圧して、嵌合部と係止部の内側に電池積層ブロックを挿入できる。電池積層ブロックや弾性プレートの両端部をジグで押圧することで、弾性プレートは両端でバランスよく押圧されて、嵌合部と係止部の内側にスムーズに挿入できる。

本発明のバッテリシステムは、結束具４に、電池積層ブロック２の側面に配置してなる側面プレート４Ｘと、この側面プレート４Ｘの両端部に連結されてエンドプレート３の外側端面に配置されるＬ字状固定部４Ｃとを設け、嵌合部４Ａと係止部４Ｂを側面プレート４Ｘの両側縁に設けて、嵌合部４Ａと係止部４Ｂの両端部に切り欠き４ａを設けることができる。
以上のバッテリシステムは、Ｌ字状固定部をエンドプレートの外側に配置して、結束具を確実にしかも強固にエンドプレートに固定できる。また、電池積層ブロックや弾性プレートを押圧して弾性押圧部を押し潰すためのジグを案内する切り欠きを嵌合部や係止部の両端部に設けているので、切り欠きが側面プレートのコーナー部に集中する応力を分散して、側面プレートの損傷を防止できる特徴も実現する。

本発明のバッテリシステムの製造方法は、端子面１Ａに正負の電極端子１３を設けてなる複数の電池セル１が厚さ方向に積層されて、各々の電池セルの電極端子に固定してなるバスバーを介して各々の電池セルを電気接続してなる電池積層ブロック２と、電池積層ブロック２の底面１Ｂに配置されて、各々の電池セル１を底面１Ｂから端子面１Ａに向かって弾性的に押圧する弾性押圧部１９を有する弾性プレート９と、電池積層ブロック２の両端部にあって、電池セル１を積層方向に加圧して固定する一対のエンドプレート３と、一対のエンドプレート３を連結して、複数の電池セル１を積層方向に加圧状態で固定する結束具４とを備え、結束具４は、電池積層ブロック２の端子面１Ａの外側に配置してなる嵌合部４Ａと、弾性プレート９の外側に配置してなる係止部４Ｂとを有し、電池積層ブロック２と弾性プレート９が、結束具４の嵌合部４Ａと係止部４Ｂとの間に配置され、弾性押圧部１９が弾性変形されて、各々の弾性押圧部１９の弾性復元力で各々の電池セル１を嵌合部４Ａに向かって弾性的に押圧してなるバッテリシステムの製造方法であって、結束具４の嵌合部４Ａと係止部４Ｂの何れか又は両方に、電池積層ブロック２又は弾性プレート９を押圧するジグを案内する切り欠き４ａを設けると共に、電池積層ブロック２の両端にエンドプレート３を配置して、エンドプレート３でもって各々の電池セル１を積層方向に加圧する状態で、切り欠き４ａに案内されるジグでもって、弾性プレート９の弾性押圧部１９を弾性変形させる状態に保持して、結束具４の嵌合部４Ａと係止部４Ｂとの間に電池積層ブロック２と弾性プレート９とを配置して、ジグを切り欠き４ａに案内し、この状態で結束具４をエンドプレート３に固定する。

以上の製造方法は、切り欠きに案内されるジグでもって、弾性プレートの弾性押圧部を押し潰す状態に保持して、電池積層ブロックと弾性プレートをスムーズに嵌合部と係止部の内側に挿入して、バッテリシステムを簡単に能率よく組み立てできる特徴がある。それは、以上の製造方法が、嵌合部や係止部に切り欠きを設けて、この切り欠きに案内されるジグでもって弾性押圧部を押し潰す状態に変形して、電池積層ブロックと弾性プレートとを係止部と嵌合部との間に挿通できるからである。とくに、以上の製造方法は、結束具の嵌合部や係止部に切り欠きを設けているので、嵌合部と係止部の内側に挿入する電池積層ブロックや弾性プレートの両側をジグで押圧して、嵌合部と係止部の内側にスムーズに挿入できる特徴がある。

本発明の一実施の形態にかかるバッテリシステムの斜視図である。図１に示すバッテリシステムの分解斜視図である。図１に示すバッテリシステムの垂直横断面図である。図１に示すバッテリシステムの分解平面図である。図１に示すバッテリシステムの分解底面図である。電池セルとスペーサの積層構造を示す分解斜視図である。本発明の他の実施の形態にかかるバッテリシステムの垂直横断面図である。弾性プレートの斜視図である。結束具の拡大斜視図である。バッテリシステムの組み立て工程の一例を示す概略断面図である。バッテリシステムの組み立て工程の他の一例を示す概略断面図である。バッテリシステムの組み立て工程の他の一例を示す概略断面図である。従来のバッテリシステムの組み立て工程を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのバッテリシステムとその製造方法を例示するものであって、本発明はバッテリシステムとその製造方法を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。

図１ないし図５に示すバッテリシステム１００は、複数の電池セル１を積層している電池積層ブロック２と、この電池積層ブロック２の積層方向の両端部に配置している一対のエンドプレート３と、電池積層ブロック２の下に配置している弾性プレート９と、両端部を一対のエンドプレート３に連結して、電池積層ブロック２の電池セル１を積層方向に加圧状態で固定して、電池積層ブロック２の下に弾性プレート９を配置している結束具４とを備えている。

電池セル１は、図６に示すように、厚さに比べて幅が広い、対向するフラット面１Ｃを四角形とする角形電池で、厚さ方向に積層されて電池積層ブロック２としている。電池セル１は、電池ケース１０を金属ケースとする非水系電解液電池である。非水系電解液電池である電池セル１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池セルは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の他の全ての二次電池とすることもできる。図の電池セル１は、外形を四角形とする電池で、両面を対向するように積層して電池積層ブロック２としている。

電池セル１は、対向するフラット面１Ｃの外形を四角形とする金属製の電池ケース１０に、電極体（図示せず）を収納して電解液を充填している。金属ケースからなる電池ケース１０は、アルミニウムやアルミニウム合金で製造することができる。電池ケース１０は、底を閉塞する筒状に金属板をプレス加工している外装缶１０Ａと、この外装缶１０Ａの開口部を気密に閉塞している封口板１０Ｂとを備えている。封口板１０Ｂは平面状の金属板で、その外形を外装缶１０Ａの開口部の内形としている。封口板１０Ｂは、外装缶１０Ａの開口部の内側に隙間なく挿入され、外装缶１０Ａの内面との間にレーザーを照射して外装缶１０Ａに溶接される。

電池セル１は、封口板１０Ｂの両端部に正負の電極端子１３を固定して、封口板１０Ｂを端子面１Ａとして、端子面１Ａの反対側の面、図６において電池セル１の下面を底面１Ｂとしている。さらに、封口板１０Ｂは、正負の電極端子１３の中間にはガス排出口１２を設けている。ガス排出口１２の内側には、所定の内圧で開弁する排出弁１１を設けている。電池積層ブロック２は、複数の電池セル１を、端子面１Ａを同一平面に位置する姿勢で積層している。

電池積層ブロック２は、隣接する電池セル１の正負の電極端子１３に金属板のバスバー１４を固定して、バスバー１４で電池セル１を互いに直列に接続している。ただし、電池積層ブロックは、電池セルを直列及び／又は並列に接続することもできる。隣接する電池セルを互いに直列に接続するバッテリシステムは、出力電圧を高くして出力を大きくでき、隣接する電池セルを並列に接続して、充放電の電流を大きくできる。図６の電池積層ブロック２は、電池セル１の電極端子１３に、直線状のバスバー１４Ａと、Ｌ字状のバスバー１４Ｂを溶接して固定している。直線状のバスバー１４ＡとＬ字状のバスバー１４Ｂは、先端を互いに積層し、積層部に貫通孔１４ａを設けて、貫通孔１４ａに止ネジ１５を挿通し、止ネジ１５にナット１６をねじ込んで、バスバー１４を互いに固定している。

図６に示す電池積層ブロック２は、複数の電池セル１の間に絶縁スペーサ５を挟んで積層している。図の電池積層ブロック２は、互いに隣接する電池セル１同士を逆向きに並べており、その両側において隣接する電極端子１３同士をバスバー１４で連結して、隣り合う２個の電池セル１を直列に接続して、すべての電池セル１を直列に接続している。ただ、本発明は、電池積層ブロックを構成する電池セルの個数とその接続状態を特定しない。

絶縁スペーサ５は、隣接する電池セル１の間に挟まれて電位差のある電池セル１を絶縁する。図に示す絶縁スペーサ５は、絶縁材のプラスチックを成形して製作される。絶縁スペーサ５は、隣接する電池セル１のフラット面１Ｃに接触するように配置されて、電池セル１の間に挟まれるプレート部２０と、電池セル１の外周面の外側に配置される水平部２２とをプラスチックで一体的に成形している。この絶縁スペーサ５は、水平部２２の内側に電池セル１を配置して定位置に配置する形状として、電池セル１を位置ずれしないように積層できる。

以上のように、絶縁スペーサ５で絶縁して積層される電池セル１は、外装缶１０Ａをアルミニウムなどの金属製にできる。ただ、電池積層ブロックは、必ずしも電池セルの間に絶縁スペーサを介在させる必要はない。例えば、電池セルの外装缶を絶縁材で成形し、あるいは電池セルの外装缶の外周を絶縁シートや絶縁塗料等で被覆する等の方法で、互いに隣接する電池セル同士を絶縁することによって、絶縁スペーサを不要とできるからである。

さらに、図６に示す絶縁スペーサ５は、電池セル１を効果的に冷却するために、電池セル１との間に挟着されるプレート部２０に、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間２６を設けている。図６に示す絶縁スペーサ５のプレート部２０は、電池セル１との対向面に、両側縁まで延びる溝２５を設けて、電池セル１との間に冷却隙間２６を設けている。図の絶縁スペーサ５は、複数の溝２５を、互いに平行に所定の間隔で設けている。図のプレート部２０は、両面に溝２５を設けており、互いに隣接する電池セル１と絶縁スペーサ５との間に冷却隙間２６を設けている。この構造は、プレート部２０の両側に形成される冷却隙間２６で、両側の電池セル１を効果的に冷却できる特長がある。ただ、絶縁スペーサは、片面にのみ溝を設けて、電池セルと絶縁スペーサとの間に冷却隙間を設けることもできる。図の冷却隙間２６は、電池積層ブロック２の左右に開口するように水平方向に設けている。冷却隙間２６に強制送風される空気は、電池セル１の外装缶１０Ａを直接に効率よく冷却する。この構造は、電池セル１の熱暴走を有効に阻止しながら、電池セル１を効率よく冷却できる特徴がある。

以上の絶縁スペーサ５は、電池セル１との間に冷却隙間２６を設けて、この冷却隙間２６に冷却用の空気などの冷却気体を強制的に送風して、電池セル１を冷却できる。ただ、絶縁スペーサは、必ずしも電池セルとの間に冷却隙間を設ける必要はなく、図７に示すように、電池積層ブロック２の底面に積層される弾性プレート９を冷却プレート３０に熱結合状態に連結する構造とすることもできる。このバッテリシステム２００は、冷却プレート３０を冷却し、冷却プレート３０で弾性プレート９を冷却して、弾性プレート９を介して電池セル１を冷却することができる。冷却プレート３０は、表面に放熱フィン（図示せず）を設けて冷却し、あるいは、内部に冷却用の冷媒や冷却液を循環させて強制的に冷却できる。

図６の絶縁スペーサ５は、電池セル１の端子面１Ａ及び底面１Ｂの外側に水平部２２を配置している。端子面１Ａの外側、図において上に配置される第１の水平部２２Ａは、結束具４の嵌合部４Ａと電池セル１の端子面１Ａとの間に挟まれて、上面を嵌合部４Ａに、下面を端子面１Ａに密着させている。結束具４の嵌合部４Ａは、第１の水平部２２Ａを介して端子面１Ａを押圧して、各々の電池セル１の端子面１Ａを嵌合部４Ａでもって同一平面に配置する。電池セル１の底面１Ｂの外側、図において底面１Ｂの下に配置される第２の水平部２２Ｂは、電池セル１の底面１Ｂと弾性押圧部１９である弾性アーム１９Ａとの間にあって、上面を電池セル１の底面１Ｂに密着して、下面を弾性アーム１９Ａで押圧している。弾性アーム１９Ａは、第２の水平部２２Ｂを介して電池セル１の底面１Ｂを押し上げて、各々の電池セル１の端子面１Ａを嵌合部４Ａでもって同一平面に配置している。

弾性プレート９は、電池セル１の底面１Ｂに配置されて、各々の電池セル１を底面１Ｂから端子面１Ａに向かって弾性的に押圧する弾性押圧部１９を有する。図５と図８の弾性プレート９は弾性変形できるステンレス等の金属板を裁断し、また、プレス加工して、複数の弾性アーム１９Ａを弾性押圧部１９として一体構造に設けている。さらに、図５と図８の弾性プレート９は、電池セル１の底面１Ｂの長手方向に延びる一対の弾性アーム１９Ａを設けている。一対の弾性アーム１９Ａは弾性プレート９の両側部で弾性プレート９に連結されて、弾性プレート９の両側部から中央部に向かって延びるように設けている。図の弾性プレート９は、電池積層ブロック２の底面の外形に沿う矩形状の外周枠部９Ａを備えており、この外周枠部９Ａの両側部から内側に延びる複数の弾性アーム１９Ａを一体的に設けている。弾性アーム１９Ａは、先端に向かって、電池セル１の底面１Ｂに向かって突出する形状に折曲加工されている。弾性プレート９の両側部に設けている一対の弾性アーム１９Ａは、ひとつの電池セル１の底面１Ｂを押圧する。したがって、隣接する弾性アーム１９Ａの間隔は、積層している電池セル１の間隔に等しくして、弾性プレート９の両側部に複数の弾性アーム１９Ａを設けている。

さらに、図３と図８に示す弾性プレート９は、外周枠部９Ａの両側縁に沿って補強リブ９Ｂを設けている。図の弾性プレート９は、外周枠部９Ａの両側縁部を上方に向かって折曲して補強リブ９Ｂを設けている。この弾性プレート９は、両側縁に設けた補強リブ９Ｂによって、外周枠部９Ａの両側部の剛性を高めることができる。この構造の弾性プレート９は、バッテリシステムの組み立て工程において、両側部を押圧して弾性押圧部１９を弾性変形させる状態で、外周枠部９Ａの両側部を変形させることなく押圧できる特徴がある。さらに、図の弾性プレート９は、外周枠部９Ａの両側縁に設けた補強リブ９Ｂの内面が電池積層ブロック２の下側コーナー部の外側面に当接する構造としている。この弾性プレート９は、電池積層ブロック２の底面に対して、両側の補強リブ９Ｂで左右方向の位置を位置決めしながら定位置に配置できる特徴がある。

エンドプレート３は、結束具４に連結されて、電池積層ブロック２を両端面から加圧して、電池セル１を積層方向に加圧する。エンドプレート３は、結束具４に固定されて、電池積層ブロック２の各電池セル１を所定の締め付け圧で加圧状態に固定する。エンドプレート３の外形は、電池セル１の外形にほぼ等しく、あるいはこれよりもわずかに大きく、四隅部に結束具４を連結して、電池積層ブロック２を加圧状態に固定して変形しない四角形の板状である。このエンドプレート３は、四隅部に結束具４を連結して、電池セル１の表面に面接触状態に密着し、電池セル１を均一な圧力で加圧状態に固定する。バッテリシステムは、電池積層ブロック２の両端部にエンドプレート３を配置し、両端のエンドプレート３をプレス機（図示せず）で加圧して、電池セル１を積層方向に加圧する状態に保持し、この状態でエンドプレート３に結束具４を固定して、電池積層ブロック２を所定の締め付け圧に保持して固定する。エンドプレート３が結束具４に連結された後、プレス機の加圧状態は解除される。

結束具４は、図１、図２、図４、及び図５に示すように、電池積層ブロック２の両端のエンドプレート３を連結して、複数の電池セル１を積層方向に加圧状態で固定する。結束具４は金属板をプレス加工して製作される。この結束具４は、図９に示すように、電池積層ブロック２の側面に配置される側面プレート４Ｘと、この側面プレート４Ｘの両端部にあって、エンドプレート３の外側面に配置されるＬ字状固定部４Ｃとを備え、Ｌ字状固定部４Ｃは、止ネジ１８を介してエンドプレート３の外側端面に固定される。

さらに、結束具４は、電池セル１の端子面１Ａの外側に配置される嵌合部４Ａと、弾性プレート９の外側に配置される係止部４Ｂとを有する。底面１Ｂに弾性プレート９を積層する電池積層ブロック２は、嵌合部４Ａと係止部４Ｂの間に配置される。図３と図９の結束具４は、側面プレート４Ｘの上縁を内側に直角に折曲して嵌合部４Ａを設け、下縁を内側に直角に折曲して係止部４Ｂを設けている。さらに、側面プレート４Ｘは、外周縁部を除く内部に切除部４Ｄを設けて軽量化している。図９の側面プレート４Ｘは、外周縁部にある四角形の枠フレーム４Ｅを連結バー４Ｆで縦横に連結して、枠フレーム４Ｅを補強している。

嵌合部４Ａは、内面を平面状として、各々の電池セル１の端子面１Ａを同一平面に配置する。図３のバッテリシステム１００は、電池セル１の端子面１Ａに絶縁スペーサ５の水平部２２を配置する。したがって、このバッテリシステム１００は、端子面１Ａと嵌合部４Ａとの間に絶縁スペーサ５の水平部２２が挟まれるように配置される。電池セル１の端子面１Ａは、水平部２２を介して嵌合部４Ａに押し付けられて同一平面に配置される。本発明のバッテリシステムは、電池セルの端子面に必ずしも絶縁スペーサの水平部を配置しない。このバッテリシステムは、端子面を嵌合部の内面に接するように配置して、各々の電池セルの端子面を同一平面に配置する。このバッテリシステムは、嵌合部や端子面を絶縁材とし、あるいは嵌合部と端子面との間に積層シートや絶縁層を設ける。

係止部４Ｂは弾性プレート９の外側、図３において弾性プレート９の下にあって、弾性プレート９を押し上げて、弾性プレート９の弾性押圧部１９を押し潰すように弾性変形させる状態に保持する。係止部４Ｂで電池積層ブロック２の底面に押し付けられている弾性プレート９は、弾性変形する弾性押圧部１９の復元力で、電池セル１を押圧して、電池セル１の端子面１Ａを同一平面に配置する。図３のバッテリシステム１００は、弾性プレート９と電池セル１の底面１Ｂとの間に絶縁スペーサ５の水平部２２を配置する。したがって、弾性押圧部１９は水平部２２を介して電池セル１を押し上げて、端子面１Ａを同一平面に配置する。

嵌合部４Ａと係止部４Ｂの内側間隔は、底面１Ｂに弾性プレート９を配置する電池積層ブロック２を配置して、弾性プレート９の弾性押圧部１９を押し潰して弾性変形させる寸法とする。嵌合部４Ａ及び係止部４Ｂと電池セル１との間に、絶縁スペーサ５の水平部２２を配置するバッテリシステムは、嵌合部４Ａと係止部４Ｂの内側間隔を、上下に絶縁スペーサ５の水平部２２を積層して底面１Ｂに弾性プレート９を配置する電池積層ブロック２を配置して、弾性プレート９の弾性押圧部１９を押し潰して弾性変形させる寸法とする。

さらに、結束具４は、図９に示すように、弾性プレート９と電池積層ブロック２を嵌合部４Ａと係止部４Ｂの間に挿通するとき、弾性押圧部１９を押し潰し状態に保持するジグを案内するための切り欠き４ａを、嵌合部４Ａと係止部４Ｂの両方に設けている。図の結束具４は、嵌合部４Ａと係止部４Ｂの両方に切り欠き４ａを設けているが、本発明は、必ずしも嵌合部と係止部の両方に切り欠きを設ける必要はなく、嵌合部と係止部の一方に切り欠きを設けることもできる。それは、ジグで電池積層ブロックを押圧し、あるいは弾性プレートを押圧して弾性押圧部を押し潰す状態に保持して、このジグに切り欠きを案内しながら弾性プレートを積層している電池積層ブロックを嵌合部と係止部の間に挿通できるからである。

さらに、図４、図５、及び図９の結束具４は、切り欠き４ａを、嵌合部４Ａと係止部４Ｂの両端部に設けている。嵌合部４Ａの切り欠き４ａには、絶縁スペーサ５の第１の水平部２２Ａを介して電池積層ブロック２を押圧して弾性プレート９の弾性押圧部１９を押し潰すジグが案内される。係止部４Ｂの切り欠き４ａには、弾性プレート９を押圧して弾性押圧部１９を押し潰すジグが案内される。ジグで押し潰された弾性押圧部１９は、絶縁スペーサ５の第２の水平部２２Ｂを介して電池積層ブロック２を押圧する。

以上の結束具４は、電池積層ブロック２の両端に積層しているエンドスペーサ５’に位置して切り欠き４ａを設けている。このエンドスペーサ５’は、電池積層ブロック２の両端部に積層している最端積層電池セル１’とエンドプレート３との間に積層されている。両端部に切り欠き４ａを設けている結束具４は、固定部４Ｃをエンドプレート３の外側に固定する状態で、両端部の切り欠き４ａでもって、側面プレート４Ｘのコーナー部に集中する応力を分散して、側面プレート４Ｘの損傷を防止できる。図９の結束具４は、嵌合部４Ａと係止部４Ｂの両端部の両方に切り欠き４ａを設けているので、側面プレート４Ｘの上下のコーナー部に集中する応力を分散して、側面プレート４Ｘの四隅の損傷を防止できる特徴がある。

さらに、図９の結束具４は、Ｌ字状固定部４Ｃと、嵌合部４Ａ及び係止部４Ｂとの間に切り離し隙間４ｂを設けている。この形状の結束具４は、金属板をプレス加工して結束具４を安価に多量生産でき、さらに、嵌合部４Ａと係止部４Ｂに設けた切り欠き４ａと、切り離し隙間４ｂの両方でもって、側面プレート４Ｘの四隅のコーナー部に作用する応力集中をより効果的に防止して分散して、この部分の損傷をさらに効果的に防止できる特徴がある。

以上のバッテリシステム１００は、以下の工程で組み立てられる。
（１）水平姿勢に配置する弾性プレート９の上に、電池セル１と絶縁スペーサ５とを交互に積層して電池積層ブロック２とする。

（２）電池積層ブロック２の両端にエンドプレート３を配置して、電池積層ブロック２を積層方向に加圧する。このとき、弾性プレート９の弾性押圧部１９で各々の電池セル１を押し上げて、電池セル１の端子面１Ａを同一平面に配置する。このことを実現するために、電池セル１の端子面１Ａの上に配置している絶縁スペーサ５の第１の水平部２２Ａを同一平面に配置する。第１の水平部２２Ａは、その上に水平ロッドや水平バーを配置して、これに押し付けて同一平面に配置することができる。

（３）図１０に示すように、電池積層ブロック２の底に積層している弾性プレート９を、結束具４の係止部４Ｂに係止する状態で、嵌合部４Ａの両端に設けている切り欠き４ａが案内される位置において、ジグで電池積層ブロック２を押圧して（図において矢印Ａで表示）、電池積層ブロック２を押し下げ、弾性プレート９の弾性押圧部１９である弾性アーム１９Ａを押し潰す状態に保持する。この状態で、電池積層ブロック２を嵌合部４Ａの内側に挿入する。電池積層ブロック２が嵌合部４Ａの内側に挿入される状態で、電池積層ブロック２を押圧しているジグは切り欠き４ａに案内される。したがって、ジグで電池積層ブロック２を押圧しながら、電池積層ブロック２と弾性プレート９を嵌合部４Ａと係止部４Ｂの内側に挿入できる。

以上の方法は、嵌合部４Ａの切り欠き４ａが案内される位置において、ジグで電池積層ブロック２を押圧するが、以下の方法で、係止部４Ｂの切り欠き４ａが案内される位置において、ジグで弾性プレート９を押圧することもできる。この方法は、図１１に示すように、底に弾性プレート９を積層している電池積層ブロック２の上面に水平台３５を当接させる状態で、係止部４Ｂの両端に設けている切り欠き４ａが案内される位置において、ジグで弾性プレート９を押圧して（図において矢印Ｂで表示）、弾性プレート９を押し上げて、弾性プレート９の弾性押圧部１９である弾性アーム１９Ａを押し潰す状態に保持する。この状態で、電池積層ブロック２に積層している弾性プレート９を電池積層ブロック２と共に結束具４の嵌合部４Ａと係止部４Ｂの内側に挿入する。電池積層ブロック２と弾性プレート９を嵌合部４Ａと係止部４Ｂの内側に挿入する状態で、弾性プレート９を押圧しているジグは係止部４Ｂの切り欠き４ａに案内される。したがって、ジグで弾性プレート９を押圧しながら、電池積層ブロック２と弾性プレート９を嵌合部４Ａと係止部４Ｂの内側に挿入できる。

（４）結束具４の嵌合部４Ａと係止部４Ｂとの間に、電池積層ブロック２と弾性プレート９とを積層状態で挿入し、この状態で結束具４のＬ字状固定部４Ｃをエンドプレート３の外側に固定する。その後、ジグが電池積層ブロック２や弾性プレート９を押圧する状態を解除する。

以上の方法は、弾性プレート９の上に電池積層ブロック２を載せて組み立てるが、以上の方法とは上下反転して、電池積層ブロック２の上に弾性プレート９を載せて組み立てることもできる。この方法は、以下のようにしてバッテリシステムを組み立てる。

（１）図１２に示すように、水平姿勢に配置する水平台３５の上に電池セル１の端子面１Ａを載せて、電池セル１と絶縁スペーサ５とを交互に積層して電池積層ブロック２とし、その後、電池積層ブロック２の上に弾性プレート９を載せる。

（２）電池積層ブロック２の両端にエンドプレート３を配置して、電池積層ブロック２を積層方向に加圧する。

（３）結束具４の係止部４Ｂの両端に設けている切り欠き４ａが案内される位置において、ジグで弾性プレート９を押圧し（図において矢印Ｂで表示）、弾性プレート９を電池積層ブロック２に押し付けて、弾性プレート９の弾性押圧部１９である弾性アーム１９Ａを押し潰す状態に保持する。この状態で、電池積層ブロック２に積層している弾性プレート９を電池積層ブロック２と共に結束具４の嵌合部４Ａと係止部４Ｂの内側に挿入する。電池積層ブロック２と弾性プレート９を嵌合部４Ａと係止部４Ｂの内側に挿入する状態で、弾性プレート９を押圧しているジグは係止部４Ｂの切り欠き４ａに案内される。したがって、ジグで弾性プレート９を押圧しながら、電池積層ブロック２と弾性プレート９を嵌合部４Ａと係止部４Ｂの内側に挿入できる。

以上の方法は、係止部４Ｂの切り欠き４ａが案内される位置において、ジグで弾性プレート９を押圧するが、以下の方法で嵌合部の切り欠きが案内される位置をジグで押圧することもできる。この方法は、図示しないが、電池積層ブロックの上に積層している弾性プレートを結束具の係止部に係止する状態で、嵌合部の両端に設けている切り欠きが案内される位置において、ジグで電池積層ブロックを押圧して、電池積層ブロックを押し上げて、弾性プレートの弾性押圧部である弾性アームを押し潰す状態に保持する。この状態で、上に弾性プレートを積層している電池積層ブロックを嵌合部の内側に挿入する。電池積層ブロックを嵌合部の内側に挿入する状態で、電池積層ブロックを押圧しているジグは嵌合部の切り欠きに案内される。したがって、ジグで電池積層ブロックを押圧しながら、電池積層ブロックと弾性プレートを嵌合部と係止部の内側に挿入できる。

（４）結束具４の嵌合部４Ａと係止部４Ｂとの間に、電池積層ブロック２と弾性プレート９とを積層状態で挿入し、この状態で、結束具４のＬ字状固定部４Ｃをエンドプレート３の外側に固定する。その後、ジグが電池積層ブロック２や弾性プレート９を押圧する状態を解除する。

以上のバッテリシステムは、電動車両を走行させるモータに電力を供給する電源装置に最適である。バッテリシステムを搭載する電動車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの電動車両の電源として使用される。ただ、本発明はバッテリシステムの用途を電動車両に搭載する電源装置には特定せず、たとえば、太陽光発電、風力発電などの自然エネルギーを蓄電する電源装置として使用でき、また深夜電力を蓄電する電源装置等の電源装置のように、大電力を蓄電する全ての用途に最適である。

本発明のバッテリシステムは、大電力が要求される車両のモータに電力を供給する電源装置や、自然エネルギーや深夜電力を蓄電する蓄電装置に最適に使用される。

１００、２００…バッテリシステム
１…電池セル
１’…最端積層電池セル
１Ａ…端子面
１Ｂ…底面
１Ｃ…フラット面
２…電池積層ブロック
３…エンドプレート
４…結束具
４Ｘ…側面プレート
４Ａ…嵌合部
４Ｂ…係止部
４Ｃ…Ｌ字状固定部
４Ｄ…切除部
４Ｅ…枠フレーム
４Ｆ…連結バー
４ａ…切り欠き
４ｂ…切り離し隙間
５…絶縁スペーサ
５’…エンドスペーサ
９…弾性プレート
９Ａ…外周枠部
９Ｂ…補強リブ
１０…電池ケース
１０Ａ…外装缶
１０Ｂ…封口板
１１…排出弁
１２…ガス排出口
１３…電極端子
１４…バスバー
１４Ａ…直線状のバスバー
１４Ｂ…Ｌ字状のバスバー
１４ａ…貫通孔
１５…止ネジ
１６…ナット
１８…止ネジ
１９…弾性押圧部
１９Ａ…弾性アーム
２０…プレート部
２２…水平部
２２Ａ…第１の水平部
２２Ｂ…第２の水平部
２５…溝
２６…冷却隙間
３０…冷却プレート
３５…水平台
９０１…電池セル
９０１Ａ…端子面
９０２…電池積層ブロック
９０４…結束具
９０４Ａ…嵌合部
９０４Ｂ…係止部
９０５…絶縁スペーサ
９０９…弾性プレート
９１９…弾性押圧部

Claims

端子面に正負の電極端子を設けてなる複数の電池セルが厚さ方向に積層されて、各々の電池セルの電極端子に固定してなるバスバーを介して各々の電池セルを電気接続してなる電池積層ブロックと、
前記電池セルの端子面の反対側に位置する底面に配置されて、各々の電池セルを底面から前記端子面に向かって弾性的に押圧する弾性押圧部を有する弾性プレートと、
前記電池積層ブロックの両端部にあって、前記電池セルを積層方向に加圧して固定する一対のエンドプレートと、
一対のエンドプレートを連結して、複数の電池セルを積層方向に加圧状態で固定する結束具とを備えるバッテリシステムであって、
前記結束具は、前記電池積層ブロックの端子面の外側に配置してなる嵌合部と、前記弾性プレートの外側に配置してなる係止部とを有し、
前記電池積層ブロックと前記弾性プレートが、前記結束具の嵌合部と係止部との間に配置され、前記弾性押圧部が弾性変形されて、各々の弾性押圧部の弾性復元力で各々の電池セルを前記嵌合部に向かって弾性的に押圧しており、
さらに、前記嵌合部と前記係止部の何れか一方又は両方に、前記電池積層ブロック又は前記弾性プレートを押圧するジグを案内する切り欠きを設けてなることを特徴とするバッテリシステム。
請求項１に記載されるバッテリシステムであって、
前記切り欠きが結束具の両端部に設けられてなることを特徴とするバッテリシステム。
請求項１又は２に記載されるバッテリシステムであって、
前記結束具が、前記電池積層ブロックの側面に配置してなる側面プレートと、この側面プレートの両端部に連結されて前記エンドプレートの外側端面に配置されるＬ字状固定部とを備え、
前記嵌合部と前記係止部が前記側面プレートの両側縁に設けられて、前記嵌合部と前記係止部の両端部に切り欠きを設けてなることを特徴とするバッテリシステム。
端子面に正負の電極端子を設けてなる複数の電池セルが厚さ方向に積層されて、各々の電池セルの電極端子に固定してなるバスバーを介して各々の電池セルを電気接続してなる電池積層ブロックと、
前記電池積層ブロックの底面に配置されて、各々の電池セルを底面から前記端子面に向かって弾性的に押圧する弾性押圧部を有する弾性プレートと、
前記電池積層ブロックの両端部にあって、前記電池セルを積層方向に加圧して固定する一対のエンドプレートと、
一対のエンドプレートを連結して、複数の電池セルを積層方向に加圧状態で固定する結束具とを備え、
前記結束具は、前記電池積層ブロックの端子面の外側に配置してなる嵌合部と、前記弾性プレートの外側に配置してなる係止部とを有し、
前記電池積層ブロックと前記弾性プレートが、前記結束具の嵌合部と係止部との間に配置され、前記弾性押圧部が弾性変形されて、各々の弾性押圧部の弾性復元力で各々の電池セルを前記嵌合部に向かって弾性的に押圧してなるバッテリシステムの製造方法であって、
前記結束具の前記嵌合部と前記係止部の何れか一方又は両方に、前記電池積層ブロック又は前記弾性プレートを押圧するジグを案内する切り欠きを設けると共に、
前記電池積層ブロックの底面に前記弾性プレートを配置すると共に、電池積層ブロックの両端にエンドプレートを配置して、前記エンドプレートでもって各々の電池セルを積層方向に加圧する状態で、前記切り欠きに案内されるジグでもって、前記弾性プレートの弾性押圧部を弾性変形させる状態に保持して、前記結束具の嵌合部と係止部との間に前記電池積層ブロックと前記弾性プレートとを配置して、前記ジグを前記切り欠きに案内し、この状態で前記結束具を前記エンドプレートに固定することを特徴とするバッテリシステムの製造方法。