JP5755101B2

JP5755101B2 - 電池保持構造

Info

Publication number: JP5755101B2
Application number: JP2011224121A
Authority: JP
Inventors: 友敬刑部; 村山　僚悟; 僚悟村山; 智水谷; 伸得藤原; 木村　健治; 健治木村
Original assignee: Toyota Motor Corp; Kojima Industries Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Kojima Industries Corp
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2031-10-11
Also published as: JP2013008655A

Description

本発明は、複数個並列に（横並びに）配置される電池を、ホルダにて電池の側面で保持する、電池保持構造に関する。

特開２００８−３４２９６号公報は、複数個並列に（横並びに）並べて配置される円筒型電池を、円筒部を有する樹脂製のホルダにて電池の側面で保持する、電池保持構造を開示している。

しかし、従来の電池保持構造には、つぎの問題点がある。
（ａ）電池が電池の軸方向にホルダから比較的容易に抜けてしまう。
（ｂ）電池をホルダの円筒部に挿入した際にホルダが電池により電池の径方向に撓むため、電池自体の寸法誤差の影響、電池自体の温度変化や充放電による膨張収縮の影響が、ホルダの最外形に影響を及ぼしてしまう。

特開２００８−３４２９６号公報

本発明の目的は、従来に比べて、電池がホルダから抜けにくく、電池の寸法がホルダの最外形に影響を及ぼすことを抑制できる、電池保持構造を提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）複数個並列に配置される電池を、ホルダにて前記電池の側面で保持する、電池保持構造であって、
前記電池の側面と前記ホルダの前記電池の側面に対向する電池対向面との間の隙間が、該隙間に樹脂を流入して固化させることで、該樹脂で充填されており、
前記電池の側面および／または前記ホルダの電池対向面に、前記隙間の容積を大にする方向に凹む第２の凹部が設けられており、
前記第２の凹部は、該第２の凹部が設けられる面の周方向の一部で、該第２の凹部が設けられる面の周方向と直交する方向に延びて設けられており、前記樹脂で充填されており、
前記第２の凹部は、該第２の凹部が設けられる面の周方向と直交する方向で前記隙間の全体にわたって連続して設けられている、電池保持構造。
（２）前記電池の側面および／または前記ホルダの電池対向面に、前記隙間の容積を大にする方向に凹む第１の凹部が設けられており、
前記第１の凹部は、該第１の凹部が設けられる面の周方向と直交する方向の一部で、該第１の凹部が設けられる面の周方向に延びて設けられており、前記樹脂で充填されている、（１）記載の電池保持構造。
（３）前記樹脂は、前記隙間から該隙間の外にはみ出すはみ出し部を備える、（１）または（２）記載の電池保持構造。
（４）前記はみ出し部のはみ出し量は、前記ホルダから前記電池に近づくにつれて大とされている、（３）記載の電池保持構造。

上記（１）の電池保持構造によれば、つぎの効果を得ることができる。
電池の側面とホルダの電池対向面との間の隙間が、該隙間に樹脂を流入して固化させることで、樹脂で充填されているため、樹脂と電池および／またはホルダとの接着力を利用して電池をホルダで保持することができる。そのため、従来に比べて、電池をホルダから抜けにくくすることができる。
また、電池の寸法誤差は、電池の側面とホルダの電池対向面との間の隙間の容積（大きさ）に影響を及ぼすだけであり、この隙間に流入される樹脂量に影響を及ぼすだけである。そのため、電池の寸法誤差がホルダの最外形に影響を及ぼすことを従来に比べて抑制できる。
また、電池の温度変化や充放電による膨張収縮は、隙間に流入されて固化された樹脂の弾性変形にて吸収できる。そのため、電池の温度変化や充放電による膨張収縮がホルダの最外形に影響を及ぼすことを従来に比べて抑制できる。
また、電池の側面および／またはホルダの電池対向面に、隙間の容積を大にする方向に凹む周方向と直交する方向に延びる第２の凹部が設けられているため、電池の側面とホルダの電池対向面との間の隙間に樹脂を流入させる際に第２の凹部がフローリーダー部として働く。そのため、第２の凹部以外の部分における電池の側面とホルダの電池対向面との間の隙間が比較的狭い場合であっても、該隙間に樹脂を流入させることができる。そのため、第２の凹部が設けられていない場合に比べて、第２の凹部以外の部分における電池の側面とホルダの電池対向面との間の隙間を狭くすることができ、ホルダ（電池保持構造）を小型化できる。

上記（２）の電池保持構造によれば、つぎの効果を得ることができる。
電池の側面および／またはホルダの電池対向面に、隙間の容積を大にする方向に凹む周方向に延びる第１の凹部が設けられており、該第１の凹部も樹脂で充填されているため、電池および／またはホルダのうち第１の凹部が設けられている部材から樹脂が剥がれてしまった場合であっても、第１の凹部内の樹脂が、第１の凹部が設けられている部材に引っかかる。そのため、第１の凹部が設けられ該第１の凹部に樹脂が充填されていない場合に比べて、ホルダの樹脂を介する電池保持力を大にすることができ、電池をホルダから抜けにくくすることができる。

上記（３）の電池保持構造によれば、つぎの効果を得ることができる。
樹脂が隙間から隙間の外にはみ出すはみ出し部を備えるため、樹脂がはみ出し部を備えていない場合に比べて、樹脂と電池およびホルダとの接触面積（接着面積）を大にすることができる。そのため、ホルダの樹脂を介する電池保持力を大にすることができ、電池をホルダから抜けにくくすることができる。

上記（４）の電池保持構造によれば、つぎの効果を得ることができる。
はみ出し部のはみ出し量が、ホルダから電池に近づくにつれて大とされているため、樹脂を成形する金型の、はみ出し部を成形するための部分に、傾斜面を設けることができる。その結果、金型に傾斜面が設けられていない場合に比べて、金型に電池とホルダをセットして樹脂をインサート成形する際に、電池が金型に引っ掛かりにくくなり電池を容易に金型にセットすることができる。

本発明実施例の電池保持構造の平面図である。ただし、電池の側面とホルダの電池対向面との間の隙間に充填される樹脂は省略している。図１のＡ−Ａ線断面図である。本発明実施例の電池保持構造における樹脂を成形する金型の、電池とホルダをセットした状態の部分断面図である。本発明実施例の電池保持構造の、電池の側面に第１の凹部が設けられている場合の、電池とその近傍の部分断面図である。本発明実施例の電池保持構造の、ホルダの電池対向面に第２の凹部が３個設けられている場合の、部分平面図である。ただし、電池の側面とホルダの電池対向面との間の隙間に充填される樹脂は省略している。図５のＢ−Ｂ線断面図である。本発明実施例の電池保持構造の、ホルダの電池対向面に第２の凹部が６個設けられている場合の、部分平面図である。ただし、電池の側面とホルダの電池対向面との間の隙間に充填される樹脂は省略している。本発明実施例の電池保持構造の、ホルダの電池対向面に第２の凹部が９個設けられている場合の、部分平面図である。ただし、電池の側面とホルダの電池対向面との間の隙間に充填される樹脂は省略している。本発明実施例の電池保持構造の、ホルダの電池対向面に第２の凹部が１２個設けられている場合の、部分平面図である。ただし、電池の側面とホルダの電池対向面との間の隙間に充填される樹脂は省略している。

以下に、本発明実施例の電池保持構造を、図面を参照して説明する。
本発明実施例の電池保持構造（電池保持装置）１０は、図２に示すように、複数個並列に配置される電池２０の各電池２０を、ホルダ３０にて電池２０の側面２１で保持する、電池保持構造である。なお、ここでいう「並列」とは、電池の並び方を示すものであり、電池を横並びに並べる並べ方を示すものである。

電池２０は、たとえば自動車に搭載される電池である。電池２０は、リチウムイオン円筒型電池である。ただし、電池２０は、円筒型電池に限定されるものではなく、角型電池であってもよい。また、電池２０は、リチウムイオン電池に限定されるものではなく、ニッケル水素電池等であってもよい。

互いに隣り合う電池２０同士は、一方の電池２０が他方の電池２０の熱の影響を受けることを抑制するために、互いに間隔をおいて配置されている。電池２０が円筒型電池である場合、複数の電池２０は、格子状に配置されていてもよいが、図１に示すように、省スペース化のために隣り合う２列が千鳥足状となるように配置されていることが望ましい。

ホルダ３０は、一部品構成である。ただし、ホルダ３０は、複数部品が組付けられて一体化したものであってもよい。ホルダ３０は、たとえば、アルミ合金製等の金属製である。ただし、ホルダ３０は樹脂製であってもよい。ホルダ３０は変形しないかまたは変形しても無視できる程度とされており、ホルダ３０が積極的に変形して電池２０の寸法誤差や形状変化を吸収することはない。

ホルダ３０は、図２に示すように、電池２０の側面２１のみで、電池２０を保持する。なお、「電池の側面」とは、電池２０の電極が設けられる面と直交する面であり、電池２０が円筒型電池の場合電池２０の軸方向に延びる面（円筒面）である。ホルダ３０は、電池２０を、電池２０の側面２１の全周で保持している。ホルダ３０は、電池２０を、電池２０の側面２１の周方向と直交する方向の一部のみ（電池２０が円筒型電池の場合には電池２０の軸方向の一部のみ）で保持する。

ホルダ３０には、図１に示すように、ホルダ３０で保持する電池２０の数と同数の電池保持用穴３１が設けられており、１個の電池保持用穴３１に１個の電池２０が位置している。各電池保持用穴３１の径は、同一とされており、電池２０の寸法誤差、電池２０の温度変化や充放電による径方向の寸法変化に対応できるように、電池２０の設計上の径よりたとえば半径２ｍｍ程度大とされている。そのため、電池２０の側面２１とホルダ３０の電池２０の側面２１に対向する電池対向面３２（ホルダ３０の電池保持用穴３１の周面）との間には、隙間Ｓが存在する。隙間Ｓは電池２０の全周にわたって存在している。

隙間Ｓは、図２に示すように、隙間Ｓに樹脂４０を流入して固化させることで、樹脂４０で充填されている（埋められている）。

図４に示すように、電池２０の側面２１および／またはホルダ３０の電池対向面３２に隙間Ｓの容積を大にする方向に凹む第１の凹部５０が設けられていてもよい。第１の凹部５０が設けられている場合には、第１の凹部５０も樹脂４０で充填されている。なお、図４は、電池２０の側面２１のみに第１の凹部５０が設けられており、ホルダ３０の電池対向面３２には第１の凹部５０が設けられていない場合を示している。

第１の凹部５０は、第１の凹部５０が設けられる面の周方向と直交する方向（第１の凹部５０が設けられる面の軸方向）の一部で、第１の凹部５０が設けられる面の周方向に延びて設けられている。第１の凹部５０は、第１の凹部５０が設けられる面の全周にわたって連続して設けられていることが望ましいが、第１の凹部５０が設けられる面の周方向の一部のみに設けられていてもよい。第１の凹部５０が電池２０の側面２１に設けられる場合、第１の凹部５０は、電池２０の側面２１の周方向と直交する方向の一部に電池２０を製造する際にできるカシメ部であってもよく、該カシメ部とは別に形成される凹部であってもよい。

また、図５〜図９に示すように、電池２０の側面２１および／またはホルダ３０の電池対向面３２に、隙間Ｓの容積を大にする方向に凹む第２の凹部５１が設けられていてもよい。第２の凹部５１が設けられている場合には、第２の凹部５１も樹脂４０で充填されている。なお、図５〜図９は、ホルダ３０の電池対向面３２のみに第２の凹部５１が設けられており、電池２０の側面２１には第２の凹部５１が設けられていない場合を示している。

第２の凹部５１は、第２の凹部５１が設けられる面の周方向の一部で、第２の凹部５１が設けられる面の周方向と直交する方向（第２の凹部５１が設けられる面の軸方向）に延びて設けられている。第２の凹部５１の横断面形状は、第２の凹部５１の形成を容易に行なうことができるように、角部を持たない半円形（略半円形を含む）であることが望ましい。第２の凹部５１は、第２の凹部５１が設けられる面の周方向と直交する方向で、隙間Ｓの全体（全域）にわたって連続して設けられている。

第２の凹部５１は、第２の凹部５１が設けられる面の周方向に等間隔に複数設けられていることが望ましい。第２の凹部５１が、第２の凹部５１が設けられる面の周方向に１つしか設けられていない場合、または、第２の凹部５１が設けられる面の周方向に片寄って複数設けられている場合に比べて、第２の凹部５１が設けられる面の全周にわたって第２の凹部５１によるフローリーダー効果を効果的に得ることができるからである。第２の凹部５１は、図５に示すように、第２の凹部５１が設けられる面の周方向に等間隔に３個設けられていてもよく、図７に示すように、第２の凹部５１が設けられる面の周方向に等間隔に６個設けられていてもよく、図８に示すように、第２の凹部５１が設けられる面の周方向に等間隔に９個設けられていてもよく、図９に示すように、第２の凹部５１が設けられる面の周方向に等間隔に１２個設けられていてもよい。なお、図示例では第２の凹部５１が３の倍数個設けられる場合を示しているが、第２の凹部５１の数は、３の倍数個以外であってもよい。

樹脂４０は、図２に示すように、隙間Ｓから隙間Ｓの外にはみ出すはみ出し部４１を備える。はみ出し部４１は、隙間Ｓから、電池２０の側面２１の周方向と直交する方向（電池２０が円筒型電池の場合には電池２０の軸方向）にはみ出す部分である。はみ出し部４１の隙間Ｓからのはみ出し量は、ホルダ３０から電池２０に近づくにつれて大とされている。はみ出し部４１の一部は、ホルダ３０の、電池２０の側面２１の周方向と直交する方向の両側に（図２〜図４、図６の上下方向の両側に）回り込んでいる。

樹脂４０は、図３に示すように、樹脂４０を成形する金型６０に電池２０とホルダ３０をセット（インサート）した状態で成形（インサート成形）される。ただし、樹脂４０は、図示はしないが、樹脂４０を成形する成形機（成形型）に電池２０とホルダ３０をセットした状態でポッティングにて成形されていてもよい。また、樹脂４０は、ホルダ３０が樹脂製である場合には、金型６０または図示略の成形機に電池２０のみをセットした状態で成形されていてもよい。

つぎに、本発明実施例の作用を説明する。
（Ａ）電池２０の側面２１とホルダ３０の電池対向面３２との間の隙間Ｓが、隙間Ｓに樹脂４０を流入して固化させることで、樹脂４０で充填されているため、樹脂４０と電池２０および／またはホルダ３０との接着力を利用して電池２０をホルダ３０で保持することができる。そのため、従来に比べて、電池２０をホルダ３０から抜けにくくすることができる。

（Ｂ）電池２０の寸法誤差は、電池２０の側面２１とホルダ３０の電池対向面３２との間の隙間Ｓの容積（大きさ）に影響を及ぼすだけであり、この隙間Ｓに流入される樹脂４０の量に影響を及ぼすだけである。そのため、電池２０の寸法誤差がホルダ３０の最外形に影響を及ぼすことを従来に比べて抑制できる。

（Ｃ）電池２０の温度変化や充放電による膨張収縮は、隙間Ｓに流入されて固化された樹脂４０の弾性力を利用した変形（引張圧縮）にて吸収できる。そのため、電池２０の温度変化や充放電による膨張収縮がホルダ３０の最外形に影響を及ぼすことを従来に比べて抑制できる。

（Ｄ）電池２０の側面２１および／またはホルダ３０の電池対向面３２に、隙間Ｓの容積を大にする方向に凹む第１の凹部５０が設けられており、第１の凹部５０も樹脂４０で充填されているため、電池２０および／またはホルダ３０のうち第１の凹部５０が設けられている部材から樹脂４０が剥がれてしまった場合であっても、第１の凹部５０内の樹脂が、第１の凹部５０が設けられている部材に引っかかる。そのため、第１の凹部５０が設けられ該第１の凹部５０に樹脂４０が充填されていない場合に比べて、ホルダ３０の樹脂４０を介する電池２０保持力を大にすることができ、電池２０をホルダ３０から抜けにくくすることができる。

（Ｅ）電池２０の側面２１および／またはホルダ３０の電池対向面３２に、隙間Ｓの容積を大にする方向に凹む周方向と直交する方向に延びる第２の凹部５１が設けられているため、電池２０の側面２１とホルダ３０の電池対向面３２との間の隙間Ｓに樹脂を流入させる際に第２の凹部５１がフローリーダー部として働く。そのため、第２の凹部５１以外の部分における電池２０の側面２１とホルダ３０の電池対向面３２との間の隙間Ｓが比較的狭い場合であっても、該隙間Ｓに樹脂を流入させることができる。そのため、第２の凹部５１が設けられていない場合に比べて、第２の凹部５１以外の部分における電池２０の側面２１とホルダ３０の電池対向面３２との間の隙間Ｓを狭くすることができ、ホルダ３０（電池保持構造１０）を小型化できる。

（Ｆ）樹脂４０が隙間Ｓから隙間Ｓの外にはみ出すはみ出し部４１を備えるため、樹脂４０がはみ出し部４１を備えていない場合に比べて、樹脂４０と電池２０およびホルダ３０との接触面積（接着面積）を大にすることができる。そのため、ホルダ３０の樹脂４０を介する電池２０保持力を大にすることができ、電池２０をホルダ３０から抜けにくくすることができる。

（Ｇ）樹脂４０が隙間Ｓから隙間Ｓの外にはみ出すはみ出し部４１を備えるため、樹脂４０がはみ出し部４１を備えていない場合に比べて、樹脂４０と電池２０およびホルダ３０との接触面積（接着面積）を大にすることができ、電池２０が車両走行振動等によりホルダ３０に対して左右に傾いてしまうことを抑制できる。

（Ｈ）はみ出し部４１のはみ出し量が、ホルダ３０から電池２０に近づくにつれて大とされているため、樹脂４０を成形する金型６０の、はみ出し部４１を成形するための部分に、傾斜面６１を設けることができる。その結果、金型６０に傾斜面６１が設けられていない場合に比べて、樹脂４０をインサート成形するために金型６０に電池２０をセットする際に、電池２０が金型６０に引っ掛かりにくくなり電池２０を容易に金型６０にセットすることができる。

（Ｉ）樹脂４０を隙間Ｓに流入させて固化させることで、樹脂４０を介してホルダ３０で電池２０を保持するため、電池保持構造１０の構造をほとんど複雑化させることなく、ホルダ３０による電池２０の保持力を強固にすることができる。

（Ｊ）電池２０の側面２１とホルダ３０との間の隙間Ｓが樹脂４０で充填されているため、ホルダ３０が金属製であっても電池２０とホルダ３０とを電気的に絶縁させることができる。また、電池２０とホルダ３０との間での熱の授受を抑制できる。

（Ｋ）電池２０と金型６０の変更を伴わずにホルダ３０の電池保持用穴３１の径を変えるだけで、隙間Ｓの容積を変化させた製品を作ることができる。そのため、隙間Ｓの容量の設計変更が容易である。

（Ｌ）はみ出し部４１の一部が、ホルダ３０の、電池２０の周方向と直交する方向の両側に回り込んでいるため、樹脂４０がホルダ３０から剥がれても、はみ出し部４１の前記一部がホルダ３０に引っかかり樹脂４０がホルダ３０から脱落することを抑制できる。

１０電池保持構造
２０電池
２１電池の側面
３０ホルダ
３１電池保持用穴
３２ホルダの電池対向面
４０樹脂
４１はみ出し部
５０第１の凹部
５１第２の凹部
６０金型
６１傾斜面
Ｓ隙間

Claims

複数個並列に配置される電池を、ホルダにて前記電池の側面で保持する、電池保持構造であって、
前記電池の側面と前記ホルダの前記電池の側面に対向する電池対向面との間の隙間が、該隙間に樹脂を流入して固化させることで、該樹脂で充填されており、
前記電池の側面および／または前記ホルダの電池対向面に、前記隙間の容積を大にする方向に凹む第２の凹部が設けられており、
前記第２の凹部は、該第２の凹部が設けられる面の周方向の一部で、該第２の凹部が設けられる面の周方向と直交する方向に延びて設けられており、前記樹脂で充填されており、
前記第２の凹部は、該第２の凹部が設けられる面の周方向と直交する方向で前記隙間の全体にわたって連続して設けられている、電池保持構造。
前記電池の側面および／または前記ホルダの電池対向面に、前記隙間の容積を大にする方向に凹む第１の凹部が設けられており、
前記第１の凹部は、該第１の凹部が設けられる面の周方向と直交する方向の一部で、該第１の凹部が設けられる面の周方向に延びて設けられており、前記樹脂で充填されている、請求項１記載の電池保持構造。
前記樹脂は、前記隙間から該隙間の外にはみ出すはみ出し部を備える、請求項１または請求項２記載の電池保持構造。
前記はみ出し部のはみ出し量は、前記ホルダから前記電池に近づくにつれて大とされている、請求項３記載の電池保持構造。