电池模块的制作方法

本发明涉及一种在电动车辆等中搭载的电池模块。

背景技术：

一直以来，在电动车辆等中搭载有电池模块。例如，在专利文献1中公开了一种电池模块，其具备：单电池层叠体；一对端板，它们配置于该单电池层叠体的层叠方向两端部；以及一对梯形框架，它们将该一对端板连结。

在这种电池模块中，因温度变化、时效劣化引起的单电池的膨胀而产生电池模块的单电池层叠方向的载荷(以下，适当称为单电池厚度约束反作用力)。近年来，伴随单电池的高容量化、高能量密度化，处于向单电池内填入更多的活性物质的方向，因此上述单电池厚度约束反作用力成为增加趋势。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2012-256466号公报

然而，专利文献1的电池模块具有刚性高的一对端板，通过该一对端板来承挡单电池厚度约束反作用力，因此端板及电池模块的重量有可能大幅增加。

技术实现要素：

本发明提供一种在电池模块中能够实现端板的轻量化且同时提高端板相对于单电池厚度约束反作用力的刚性的技术。

用于解决课题的方案

本发明的一方案为电池模块，其具备：

单电池层叠体，其在第一方向上层叠多个单电池而构成，且具有在所述第一方向上为一端侧的面的第一面、在所述第一方向上为另一端侧的面的第二面、在与所述第一方向正交的方向即第二方向上为一端侧的面的第三面、在所述第二方向上为另一端侧的面的第四面、在与所述第一方向及所述第二方向正交的第三方向上为一端侧的面的第五面、以及在所述第三方向上为另一端侧的面的第六面；

一对端板，它们配置于该单电池层叠体的所述第一面及所述第二面；以及

一对连结框架，它们将该一对端板连结，

其中，

所述端板具有沿所述第三方向延伸的多个柱部、沿所述第二方向延伸的多个梁部、以及通过该柱部和该梁部形成的减重部，

所述端板的所述第一方向的宽度相同，

多个所述梁部中的至少一个梁部中，所述第二方向上的中央部的所述第三方向的宽度大于所述第二方向上的两端部的所述第三方向的宽度。

发明效果

根据上述方案，因单电池厚度约束反作用力而在端板上产生的弯曲应力在第二方向上的中央部比端部高，因此通过在至少一个梁部中，使第二方向上的中央部的第三方向的宽度大于第二方向上的两端部的第三方向的宽度，由此能够实现端板的轻量化，且同时提高端板相对于单电池厚度约束反作用力的刚性。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式所涉及的电池模块的立体图。

图2是图1的电池模块的分解立体图。

图3是图1的电池模块的主视图。

图4是表示图1的电池模块的端板及连结框架的主视图。

图5是本发明的第二实施方式所涉及的电池模块的主视图。

附图标记说明：

1电池模块

2单电池层叠体

21单电池

26外部连接端子

3端板

31圆角部

32柱部

33梁部

33a、33b、33c平行面

34减重部

36突出部

4连结框架

41连结框架主体

42f前凸缘部(回绕部)

42r后凸缘部(回绕部)

5底板

55槽部

r2铆钉(紧固连结构件)

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的电池模块的各实施方式进行说明。需要说明的是，沿着附图标记的朝向来观察附图。

[电池模块]

如图1所示，本发明的第一实施方式所涉及的电池模块1具备：单电池层叠体2，其在前后方向上层叠多个单电池21而构成，并具有前表面、后表面、左表面、右表面、上表面及下表面；一对端板3，它们配置于单电池层叠体2的前表面及后表面；连结框架4，其配置于单电池层叠体2的左表面及右表面，且将一对端板3连结；以及底板5，其配置于单电池层叠体2的下表面。

需要说明的是，在本说明书等中，为了使说明简单且明确，将单电池21的层叠方向定义为前后方向，将与单电池21的层叠方向正交的方向定义为左右方向及上下方向，这与搭载有电池模块1的产品的前后方向等无关。即，在电池模块1搭载于车辆的情况下，单电池21的层叠方向可以与车辆的前后方向一致，也可以为车辆的上下方向、左右方向，还可以为从这些方向倾斜的方向。在附图中，将电池模块1的前方表示为fr，将后方表示为rr，将左侧表示为l，将右侧表示为r，将上方表示为u，并将下方表示为d。

(单电池层叠体)

如图1及图2所示，单电池层叠体2通过在前后方向上交替层叠多个单电池21和多个第一绝缘构件22而构成。在单电池层叠体2的前表面及后表面分别以隔着第二绝缘构件23的绝缘状态配置有一对端板3，在单电池层叠体2的下表面以隔着第三绝缘构件24的绝缘状态配置有底板5。另外，在单电池层叠体2的左表面及右表面分别以隔着微小间隙的绝缘状态配置有一对连结框架4。在单电池层叠体2的上表面的左端部及右端部配置有一对第四绝缘构件25。

已知单电池21因温度变化、时效劣化而膨胀。单电池21具有上下方向的长度比前后方向的长度长且左右方向的长度比上下方向的长度长的长方体形状。因此，单电池21的前表面及后表面的面积远大于左表面、右表面、上表面及下表面的面积，在单电池21的前表面及后表面，其左右方向中央部及上下方向中央部容易膨胀。

在单电池层叠体2的上表面配置有与单电池21的端子21a电连接的多个母线(未图示)。在母线中包括用于将单电池21的端子21a彼此连接的母线、用于将单电池21的端子21a与外部连接端子26连接的母线。在构成单电池层叠体2的多个单电池21在其宽度方向(左右方向)上相对地错位的情况下，在端子21a与母线之间产生应力，有可能产生连接不良。因此，期望尽可能地抑制单电池21的宽度方向的移动。

(端板)

如图1～图4所示，一对端板3分别经由第二绝缘构件23与单电池层叠体2的前表面及后表面抵接，来承挡单电池层叠体2的单电池层叠方向的载荷(以下，也适当地称为单电池厚度约束反作用力)。单电池层叠体2的单电池层叠方向的载荷主要因温度变化、时效劣化导致的单电池21的膨胀引起，如上所述，在单电池21的前表面及后表面，其左右方向中央部及上下方向中央部容易膨胀，因此对端板3的左右方向中央部及上下方向中央部输入有较大的载荷。

端板3使用铝挤压材料(铝制的挤压成型件)而形成。端板3通过将在前后方向上连续地具有同一截面形状的铝挤压材料以规定宽度切断而形成，因此在前后方向上具有同样的宽度t。另外，铝挤压材料的加工精度高，且能够不需要或简化追加加工等。本实施方式的端板在从前后方向观察时具有矩形形状，在其四角设置有具有规定的曲率的圆角部31。

如图3及图4所示，端板3具有沿上下方向延伸的多个柱部32、沿左右方向延伸的多个梁部33、以及通过柱部32和梁部33形成的减重部34。若具体地进行说明，则本实施方式的端板3具有：中央柱部32c，其在左右方向上设置于端板3的中央部；左柱部32l及右柱部32r，它们在左右方向上设置于端板3的左端部及右端部；四根梁部33c、33u、33d(在上下方向上设置于中央部的两根中央梁部33c、在上下方向上设置于上端部及下端部的上梁部33u和下梁部33d)，它们将中央柱部32c、左柱部32l及右柱部32r连结；以及六个减重部34，它们通过上述的柱部32c、32l、32r和梁部33c、33u、33d形成。

上梁部33u及下梁部33d中，左右方向上的中央部的上下方向的宽度w1大于左右方向上的两端部的上下方向的宽度w2、w3，中央梁部33c中，左右方向上的中央部的上下方向的宽度w4大于左右方向上的两端部的上下方向的宽度w5、w6。即，因单电池厚度约束反作用力而在端板3上产生的弯曲应力在左右方向上的中央部比两端部高，因此通过使梁部33c、33u、33d的左右方向上的中央部的上下方向的宽度w1、w4大于左右方向上的两端部的上下方向的宽度w2、w3、w5、w6，从而能够通过多个减重部34来实现端板3的轻量化，且同时提高端板3相对于单电池厚度约束反作用力的刚性。尤其是在铝挤压材料的情况下，由于端板3的前后方向的宽度相同，因此能够通过改变梁部33c、33u、33d的上下方向的宽度来提高端板3的刚性。

需要说明的是，在本实施方式中，使全部的梁部33c、33u、33d的左右方向上的中央部的上下方向的宽度w1、w4大于左右方向上的两端部的上下方向的宽度w2、w3、w5、w6，但也可以仅在梁部33c、33u、33d的一部分中，使左右方向上的中央部的上下方向的宽度w1、w4大于左右方向上的两端部的上下方向的宽度w2、w3、w5、w6。

梁部33c、33u、33d具有与前后方向及左右方向平行的一对平行面33a、33b、33c。在本实施方式的端板3中，在梁部33c、33u、33d的左右方向上的中央部的两处(33a)和梁部33c、33u、33d的左右方向上的两端部的各两处(33b、33c)具有一对平行面33a、33b、33c。一对平行面33a、33b、33c被利用作为固定外部连接端子26的外部连接端子固定部。

具体而言，在左右方向上的上梁部33u的中央部形成的一对平行面33a和在左右方向上的上梁部33u的右端部形成的一对平行面33b上，加工沿上下方向贯通的铆钉插通孔(未图示)，在沿着一对平行面33a、33b中的上侧的面配置外部连接端子26之后，通过穿过铆钉插通孔的铆钉r1来固定外部连接端子26。这样，能够利用上梁部33u的平行面33a、33b而可靠地固定外部连接端子26。另外，铆钉r1只要具有沿上下方向贯通上梁部33u的长度即可，因此能够使用轴部短的小型的铆钉。

需要说明的是，在本实施方式中，虽然利用梁部33c、33u、33d的平行面33a、33b、33c来固定外部连接端子26，但在底板5与端板3的连结、对电池模块1进行支承的模块支承结构体(未图示)与端板3的连结、对单电池层叠体2的温度进行控制的温度调节设备(未图示)与端板3的连结等中也可以利用梁部33c、33u、33d的平行面33a、33b、33c。

端板3在左右方向上的两端部具有经由螺栓b1而与连结框架4紧固连结的多个紧固连结部35。多个紧固连结部35为沿前后方向延伸的圆筒形状，经由多个连结部35a而与梁部33c、33u、33d或柱部32l、32r一体化。

而且，端板3在与底板5对置的对置面(下表面)上具有多个突出部36。本实施方式的突出部36为在前后方向上连续的恒定的截面形状，且具有折弯或弯曲成l形状或j形状的钩形状。需要说明的是，本实施方式的端板3在下表面的左右两端侧具备两个突出部36，但突出部36的数量可以是一个或三个以上，另外，设置突出部36的位置也可以是端板3的下表面的左右方向中央侧。

(连结框架)

如图1～图4所示，连结框架4具备：连结框架主体41，其通过对金属板材进行冲压加工而形成，且沿着单电池层叠体2的左表面或右表面；前凸缘部42f，其从连结框架主体41的前端向前侧的端板3(单电池层叠体2)的前表面回绕；后凸缘部42r，其从连结框架主体41的后端向后侧的端板3(单电池层叠体2)的后表面回绕；上凸缘部43，其从连结框架主体41的上端向单电池层叠体2的上表面回绕；以及下凸缘部44，其从连结框架主体41的下端向底板5(单电池层叠体2)的下表面回绕。

在前凸缘部42f及后凸缘部42r上设置有经由螺栓b1而与前侧的端板3或后侧的端板3紧固连结的多个紧固连结部42a。紧固连结部42a具有供螺栓b1穿过的圆孔，通过将穿过该圆孔中的螺栓b1拧入前侧的端板3或后侧的端板3的紧固连结部35，从而将前凸缘部42f及后凸缘部42r与前侧的端板3或后侧的端板3紧固连结。由此，一对端板3经由连结框架4而连结。

连结框架4在单电池层叠体2的单电池层叠方向的载荷增加的情况下，允许端板3彼此的前后方向的相对位移。例如，通过连结框架主体41的前后方向的变形、连结框架主体41与前凸缘部42f的角度变化、连结框架主体41与后凸缘部42r的角度变化等来允许端板3彼此的前后方向的相对位移。

如图4所示，前凸缘部42f及后凸缘部42r的上下方向两端部在上下方向上与形成于端板3的四角的圆角部31重叠。这样，在前凸缘部42f及后凸缘部42r的上下方向两端部与端板3之间通过圆角部31来确保间隙，因此即使单电池层叠体2的单电池层叠方向的载荷作用于端板3及连结框架4，也能够避免前凸缘部42f及后凸缘部42r的上下方向两端部处的应力集中，能够防止连结框架4的破损。

另外，前凸缘部42f及后凸缘部42r的上下方向的长度l1比端板3的上下方向的长度l2短。这样，能够避免前凸缘部42f及后凸缘部42r的上下方向两端部处的应力集中，且同时使连结框架4小型化。

上凸缘部43和下凸缘部44在单电池层叠体2的左端部及右端部从上下方向夹持第四绝缘构件25、单电池层叠体2及底板5。由此，抑制单电池层叠体2、第四绝缘构件25、连结框架4及底板5的上下方向的相对位置变动，并且能够使构成单电池层叠体2的多个单电池21整齐排列。

上凸缘部43具有弹性，允许上下方向的弹性变形。由此，在将连结框架4从左右方向相对于单电池层叠体2及底板5安装时，通过使上凸缘部43弹性变形而变得容易安装，并且在上凸缘部43与下凸缘部44之间将单电池层叠体2弹性地夹入，能够提高抗振性。

本实施方式的上凸缘部43由沿前后方向排列的多个弹性片43a构成，弹性片43a的个数及位置与在前后方向上层叠的单电池21的个数及位置对应。由此，上凸缘部43具有适度的弹性，且同时能够将多个单电池21单独地弹性保持。

需要说明的是，在本实施方式的连结框架4中，上凸缘部43与连结框架主体41一体地冲压成形，但也可以将上凸缘部43与连结框架主体41分体地冲压成形之后，通过焊接或铆接与连结框架主体41一体化。

在下凸缘部44上设置有经由螺栓b2而被保持于底板5的多个被保持部44a。被保持部44a为在左右方向上向电池模块1的中心侧开口的缺口部，能够在将螺栓b2临时固定于底板5的状态下从左右方向装配连结框架4。

(底板)

如图1～图3所示，底板5具备：底板主体51，其使用铝挤压材料而形成，并沿着单电池层叠体2及端板3的下表面延伸；多个固定部52，它们固定于对电池模块1进行支承的模块支承结构体(未图示)；引导部53，其在左右方向上从底板主体51的两端部向上方突出，且沿着前后方向延伸；温度调节设备收容部54，其凹陷设置于底板主体51的下表面左右中央部；槽部55，其收容端板3的突出部36；以及多个保持部56，它们经由螺栓b2而保持下凸缘部44的被保持部44a。

固定部52设置于俯视长方形的底板主体51的四角，并经由螺栓等固定件固定于模块支承结构体。根据这样的电池模块1的固定结构，底板5固定于模块支承结构体，因此即便因温度变化、时效劣化引起的单电池21的膨胀而单电池厚度约束反作用力增加，与此相伴而端板3沿前后方向移动，也能够避免向模块支承结构体的应力传递。

引导部53以沿着单电池层叠体2的左右侧面的方式从底板主体51的左右两端部向上方突出，且沿着前后方向延伸。由此，在单电池层叠体2振动时，左右方向上的错动由引导部53限制，因此能够提高抗振性。

底板主体51使用铝挤压材料而形成，且与单电池层叠体2的下表面接近配置，由此也作为将单电池层叠体2的热量传递而散热的散热构件来发挥作用。另外，本实施方式的底板主体51在下表面凹陷设置有温度调节设备收容部54，因此能够抑制电池模块1的上下尺寸，且同时在底板主体51的下方配置温度调节设备来控制单电池层叠体2的温度。

槽部55由在底板主体51的上表面左右两端部沿前后方向延伸的凹槽构成，来收容在端板3的下表面设置的突出部36，由此允许端板3相对于底板5的前后方向的位移，且同时抑制端板3相对于底板5的左右方向的位移。由此，能够允许端板3的单电池层叠方向的位移来缓和单电池厚度约束反作用力，且同时抑制单电池21的宽度方向的移动来防止端子21a与母线的连接不良等。

本实施方式的槽部55与在端板3上形成的突出部36的形状对应，为在前后方向上连续的恒定的截面形状，且具有折弯或弯曲成l形状或j形状的钩状的槽形状。根据这样的槽部55，还能够抑制端板3相对于底板5的上下方向的位移。

在底板主体51的左右方向两端部沿前后方向隔着规定的间隔而形成有多个保持部56。本实施方式的保持部56为将底板主体51沿上下方向贯通的螺纹孔，经由从下方拧入的螺栓b2来保持连结框架4的被保持部44a。

[第二实施方式]

接着，参照图5对本发明的第二实施方式所涉及的电池模块1进行说明。其中，对与第一实施方式共用的结构，通过使用与第一实施方式相同的附图标记而引用第一实施方式的说明。

如图5所示，第二实施方式的电池模块1与上述实施方式的不同点在于，经由铆钉r2将端板3和底板5结合，而不是基于突出部36和槽部55进行的结合。具体而言，在左右方向上的下梁部33d的中央部形成的一对平行面33a和底板5的对应位置上加工沿上下方向贯通的铆钉插通孔(未图示)之后，通过穿过铆钉插通孔的铆钉r2将端板3和底板5结合。这样，能够利用下梁部33d的平行面33a而可靠地固定端板3和底板5。

另外，铆钉插通孔优选为在前后方向上长的长孔。这样，与第一实施方式同样，能够限制端板3相对于底板5的左右方向的移动，且同时允许前后方向的移动。

需要说明的是，本发明并不限定于前述的实施方式，能够适当地进行变形、改良等。例如，端板3虽然优选为铝挤压材料(铝制的挤压成型件)，但也可以是铝以外的挤压材料。另外，端板3并不限于挤压材料，也可以为切削材料、铸件。

[总结]

从前述的实施方式中至少提取出以下的方案。需要说明的是，在括号内示出在上述实施方式中对应的构成要件等，但并不限定于此。

(1)一种电池模块(电池模块1)，其具备：

单电池层叠体(单电池层叠体2)，其在第一方向上层叠多个单电池(单电池21)而构成，且具有在所述第一方向上为一端侧的面的第一面、在所述第一方向上为另一端侧的面的第二面、在与所述第一方向正交的方向即第二方向上为一端侧的面的第三面、在所述第二方向上为另一端侧的面的第四面、在与所述第一方向及所述第二方向正交的第三方向上为一端侧的面的第五面、以及在所述第三方向上为另一端侧的面的第六面；

一对端板(端板3)，它们配置于该单电池层叠体的所述第一面及所述第二面；以及

一对连结框架(连结框架4)，它们将该一对端板连结，

其中，

所述端板具有沿所述第三方向延伸的多个柱部(柱部32)、沿所述第二方向延伸的多个梁部(梁部33)、以及通过该柱部和该梁部形成的减重部(减重部34)，

所述端板的所述第一方向的宽度相同，

多个所述梁部中的至少一个梁部中，所述第二方向上的中央部的所述第三方向的宽度(宽度w1、w4)大于所述第二方向上的两端部的所述第三方向的宽度(宽度w2、w3、w5、w6)。

根据(1)的电池模块，因单电池厚度约束反作用力而在端板上产生的弯曲应力在第二方向上的中央部比端部高，因此通过在至少一个梁部中，使第二方向上的中央部的第三方向的宽度大于第二方向上的两端部的第三方向的宽度，由此能够实现端板的轻量化，且同时提高端板相对于单电池厚度约束反作用力的刚性。

(2)根据(1)所述的电池模块，其中，

所述至少一个梁部具有与所述第一方向及所述第二方向平行的一对平行面(平行面33a、33b、33c)，

在该一对平行面上固定有所述单电池层叠体的外部连接端子(外部连接端子26)。

根据(2)的电池模块，通过利用梁部的平行面，能够可靠地固定外部连接端子。另外，由于梁部具有减重部，因此能够使固定构件小型化。

(3)根据(1)或(2)所述的电池模块，其中，

一对所述连结框架分别具有连结框架主体(连结框架主体41)和从所述连结框架主体向所述单电池层叠体的所述第一面及所述第二面回绕的一对回绕部(前凸缘部42f、后凸缘部42r)，

所述端板在从所述第一方向观察时具有矩形形状，

在所述端板的四角设置有具有规定的曲率的圆角部(圆角部31)，

所述回绕部的所述第三方向上的两端部在所述第三方向上与所述圆角部重叠。

根据(3)的电池模块，由于回绕部的第三方向上的两端部在第三方向上与圆角部重叠，因此能够避免回绕部的两端部处的应力集中，能够防止连结框架的破损。

(4)根据(3)所述的电池模块，其中，

所述回绕部的所述第三方向的长度(长度l1)比所述端板的所述第三方向的长度(长度l2)短。

根据(4)的电池模块，由于回绕部的第三方向的长度比端板的第三方向的长度短，因此能够使连结框架小型化。

(5)根据(1)～(4)中任一项所述的电池模块，其中，

所述电池模块具备配置于所述单电池层叠体的所述第六面的底板(底板5)，

在所述端板的与所述底板对置的对置面上设置有突出部(突出部36)，

在所述底板上设置有收容所述突出部且沿所述第一方向延伸的槽部(槽部55)。

根据(5)的电池模块，端板的突出部向第一方向的移动由底板的槽部允许、即允许端板的单电池层叠方向的位移，因此能够缓和单电池层叠体的单电池厚度约束反作用力。另一方面，端板的突出部向第二方向的移动由底板的槽部限制，因此能够抑制端板向第二方向、即端板向与单电池层叠方向正交的方向的移动。

(6)根据(1)～(4)中任一项所述的电池模块，其中，

所述电池模块具备配置于所述单电池层叠体的所述第六面的底板(底板5)，

在所述端板上，与该底板对置的梁部具有与所述第一方向及所述第二方向平行的一对平行面(平行面33a)，

所述底板和该梁部的所述平行面通过紧固连结构件(铆钉r2)而结合。

根据(6)的电池模块，底板和与该底板对置的梁部的平行面通过紧固连结构件而结合，因此能够利用梁部的平行面而可靠地固定端板和底板。另外，由于梁部具有减重部，因此能够使紧固连结构件小型化。

(7)根据(1)～(6)中任一项所述的电池模块，其中，

所述端板为挤压成型件。

根据(7)的电池模块，若通过挤压成形来形成端板，则能够精度良好地形成平行面，因此能够降低制造成本。

(8)根据(1)～(7)中任一项所述的电池模块，其中，

所述端板为铝制的挤压成型件。

根据(8)的电池模块，由于端板为铝制，因此能够使电池模块轻量化。另外，若通过铝的挤压成形来形成端板，则能够精度良好地形成平行面，因此能够降低制造成本。