约束部件的制作方法

本发明涉及一种约束电池单元层叠体的约束部件。

背景技术：

以往，在电动车辆等中搭载有电池模块。例如，在专利文献1中公开有一种电池模块(电池组)，该电池模块具备：电池单元层叠体(蓄电模块)，其层叠多个电池单元(蓄电池)；一对端板，他们设置于电池单元层叠体的层叠方向两端；以及一对约束部件(约束带)，它们沿电池单元层叠体的相互平行的侧面延伸，并与一对端板连结而约束电池单元层叠体。

在这种电池模块中，由于因温度变化或时效劣化引起的电池单元的膨胀而产生电池模块的电池单元层叠方向的载荷(以下，适当称为电池单元厚度约束反作用力。)。近年来，随着电池单元的高容量化和高能量密度化，在电池单元内填充更多的活性物质，因此上述电池单元厚度约束反作用力有增加的倾向。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2016-122572号公报

然而，专利文献1中示出的一对约束板成为在电池单元层叠方向及其正交方向(上下方向)上约束电池单元层叠体，且不允许因电池单元的膨胀引起的电池单元层叠体在层叠方向上的尺寸扩大的结构，因此有可能使因电池单元的膨胀引起的过大的应力作用于约束板的电池单元层叠方向的两端。

技术实现要素：

本发明提供一种约束部件，其能够分散由于电池单元的膨胀而作用于约束板的应力，并且允许因电池单元的膨胀引起的电池单元层叠体在层叠方向上的尺寸扩大。

本发明是一种约束部件，其约束层叠有多个电池单元的电池单元层叠体，其中，

所述约束部件包括一对板状的约束板，

所述约束板具有：

板主体部，其从与所述电池单元层叠体的层叠方向正交的正交方向观察时，与所述电池单元层叠体对置；以及

板固定部，其与所述板主体部连续而一体形成，且在所述层叠方向上与配置于所述电池单元层叠体的两端的终端部件对置并固定于该终端部件，

关于所述板主体部的宽度，所述板主体部在所述层叠方向上的中央部比两端部窄。

另外，本发明是一种约束部件，其约束层叠有多个电池单元的电池单元层叠体，其中，

所述约束部件包括一对板状的约束板，

所述约束板具有：

板主体部，其从与所述电池单元层叠体的层叠方向正交的正交方向观察时，与所述电池单元层叠体对置；以及

板固定部，其与所述板主体部连续而一体形成，且在所述层叠方向上与配置于所述电池单元层叠体的两端的终端部件对置并固定于该终端部件，

所述板主体部具有多个减重孔，

所述板主体部中，所述层叠方向上的中央部，与两端部相比，所述减重孔的数量多，或所述减重孔的合计面积大。

发明效果

根据本发明，能够分散由于电池单元的膨胀而作用于约束板的应力，并且允许因电池单元的膨胀引起的电池单元层叠体在层叠方向上的尺寸扩大。

附图说明

图1是从斜上方观察本发明的第一实施方式的电池模块的立体图。

图2是从斜下方观察本发明的第一实施方式的电池模块的立体图。

图3是本发明的第一实施方式的电池模块的分解立体图。

图4是图1的约束部件的内侧视图。

图5是从斜上方观察图1的约束部件的立体图。

图6是图1的约束板的主要部分扩大侧视图。

图7是图2的a-a剖视图。

图8是用于本发明的第二实施方式的电池模块的约束部件的侧视图。

图9是图8的b-b扩大剖视图。

图10是图8的主要部分扩大侧视图。

图11是本发明的第三实施方式的电池模块的剖视图。

附图标记说明：

2电池单元层叠体；

21电池单元；

213电池单元主体；

214盖部件；

3端板(终端部件)；

31鼓出部；

5约束部件；

6约束板；

61约束板主体部(板主体部)；

61a台阶部；

61b台阶部；

62约束板固定部(板固定部)。

具体实施方式

以下，根据附图，与本发明的一实施方式的约束部件一同对使用该约束部件的电池模块的各实施方式进行说明。需要说明的是，附图沿附图标记的朝向观察。

[第一实施方式]

如图1～图3所示，本发明的第一实施方式的电池模块1具备：电池单元层叠体2，其沿前后方向(第一方向)层叠多个电池单元21而构成，并具有在前后方向上对置的前表面(第一面)及后表面(第二面)、在与前后方向正交的左右方向(第二方向)上对置的左表面(第三面)及右表面(第四面)、在与前后方向及左右方向正交的上下方向(第三方向)上对置的上表面(第五面)及下表面(第六面)；一对端板3，它们配置于电池单元层叠体2的前表面及后表面；下框架4，其配置于电池单元层叠体2的下表面；以及约束部件5，其约束电池单元层叠体2。

需要说明的是，在本说明书等中，为了简化且明确说明，将电池单元21的层叠方向定义为前后方向，将与电池单元21的层叠方向正交的方向定义为左右方向及上下方向，与搭载电池模块1的产品的前后方向等无关。

即，当电池模块1搭载于车辆时，电池单元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，也可以为从这些方向倾斜的方向。附图中，将电池模块1的前方设为fr、将后方设为rr、将左侧设为l、将右侧设为r、将上方设为u、将下方设为d来示出。

(电池单元层叠体)

电池单元层叠体2将多个电池单元21和多个第一绝缘部件22沿前后方向交替地层叠而构成。在电池单元层叠体2的前表面及后表面分别以隔着第二绝缘部件23的绝缘状态配置有一对端板3，在电池单元层叠体2的下表面以隔着第三绝缘部件24的绝缘状态配置有下框架4，在电池单元层叠体2的左表面及右表面分别以隔着少许间隙的绝缘状态配置有约束部件5，而且在电池单元层叠体2的上表面的左端部及右端部配置有一对第四绝缘部件25。

电池单元21具有在上表面设置正极端子211及负极端子212的六面体的方形形状。这种电池单元21通过在有底筒状的电池单元主体213收容电极体(未图示)之后，焊接作为电池单元21的上表面的盖部件214而构成。电池单元21在由于电极体的温度变化或时效劣化而膨胀时，以扩张焊接部(未图示)的方式膨胀，因此优选抑制焊接部的膨胀。

(端板)

一对端板3分别隔着第二绝缘部件23与电池单元层叠体2的前表面及后表面抵接，并承接电池单元层叠体2的电池单元层叠方向的载荷(以下，适当称为电池单元厚度约束反作用力。)。端板3例如使用铝压铸材料而形成，整体为平板形状。在端板3的上部中比电池单元21的焊接部靠下方的位置且焊接部的附近一体地设置有在电池单元21的层叠方向上向外侧鼓出的鼓出部31。根据这种端板3，不仅能够通过鼓出部31抑制电池单元21的焊接部的膨胀，还能够使作用于端板3的负荷在上下方向上均匀化。

另外，端板3的上下方向的高度比电池单元21的高度低，且为存在于电池单元21的内部的电极体的高度以上。根据这种端板3，通过承接因电极体引起的电池单元21的膨胀，并且抑制端板3的高度尺寸而能够实现端板3的轻质化。

(下框架)

下框架4例如为使用铝压出材料来形成的板状部件，且具备：下框架主体部41，其沿电池单元层叠体2及端板3的下表面延伸；多个固定部42，其固定于支承电池模块1的模块支承结构体(未图示)；以及一对引导部43，它们从下框架主体部41的左右两端部向上方竖立，且沿前后方向延伸。引导部43以沿电池单元层叠体2的左表面及右表面的方式从下框架主体部41的左右两端部向上方竖立，在电池单元层叠体2振动时，限制电池单元层叠体2在左右方向上的偏移。

(约束部件)

如图4及图5所示，约束部件5具备：一对约束板6，它们具有沿电池单元层叠体2的左表面及右表面配置的约束板主体部61，且在电池单元层叠方向上约束电池单元层叠体2；以及一对夹持板7，它们具有沿电池单元层叠体2的左表面及右表面配置的夹持板主体部71，且在上下方向上夹持电池单元层叠体2。根据这种约束部件5，将由于电池单元21的膨胀而在电池单元层叠方向上产生的应力和通过在上下方向上摁压电池单元层叠体2而产生的应力进行分离，从而由不同的组件负担，因此与由一个组件具有两个功能的情况相比，能够缓和应力集中。

(约束板)

约束板6通过对金属板材料进行冲压加工而形成，且具有：约束板主体部61，其沿电池单元层叠体2的左表面及右表面配置；一对约束板固定部62，它们与约束板主体部61连续而一体形成，且在电池单元层叠方向上与端板3对置而固定于一对端板3。

在约束板固定部62设置有借助螺栓b1紧固连接于端板3的多个紧固连接部62a。紧固连接部62a具有供螺栓b1穿过的圆孔，通过将穿过该圆孔的螺栓b1拧入端板3的螺孔32，约束板固定部62紧固连接于端板3。

约束板主体部61中，电池单元层叠方向上的中央部，与两端部相比，上下方向的宽度变窄。根据这种约束板6，约束板主体部61与约束板固定部62的交叉部附近的面积变大，因此能够使伴随电池单元21的膨胀而在约束板6上产生的应力分散。另外，约束板主体部61在中央部上下方向的宽度较小，因此容易沿电池单元层叠方向延伸，能够一定程度允许因电池单元21的膨胀引起的电池单元层叠体2在层叠方向上的尺寸扩大。

约束板主体部61在电池单元层叠方向上以上下方向的宽度从两端部到中央部变窄的方式弯曲。根据这种约束板6，能够抑制在约束板主体部61中产生的应力变得局部过大。

如图6所示，约束板主体部61在电池单元层叠方向的两端部具有上下方向的宽度朝向电池单元层叠方向的中央部变窄的台阶部61a、61b。换言之，台阶部61a、61b在电池单元层叠方向的两端部扩大约束板主体部61的上下方向的宽度，因此能够对应力容易集中的约束板主体部61与约束板固定部62的交叉部附近进行加强。另外，通过台阶部61a、61b调节约束板6的刚性，由此能够适当分散作用于约束板6的应力。

如上所述，电池单元21以将焊接部扩张的方式膨胀，因此在约束板6上产生的应力在电池单元21的上方侧变大，但在本实施方式的电池模块1中，在端板3的上部一体设置有在电池单元21的层叠方向上向外侧鼓出的鼓出部31，因此在约束板6上产生的应力相反地在电池单元21的下方侧变大。于是，在本实施方式中，根据上下的台阶部61a、61b的电池单元层叠方向的长度l1、l2使在约束板6上产生的应力均匀化。

当具体说明时，关于台阶部61a、61b的电池单元层叠方向的长度l1、l2，上侧的台阶部61a比下侧的台阶部61b窄。根据这种电池模块1，能够使在端板3及约束板6上产生的应力在上下方向上均匀化。

需要说明的是，当在端板3上不形成鼓出部31时，在约束板6上产生的应力在电池单元21的上方侧变大，因此优选台阶部61a、61b的电池单元层叠方向的长度l1、l2以下侧的台阶部61b比上侧的台阶部61a窄的方式调节。另外，优选台阶部61a、61b的电池单元层叠方向的长度l1、l2通过约束电池单元21的位置(约束板固定部62的紧固连接部62a的位置)而适当调节。

另外，作为使在约束板6上产生的应力在上下方向上均匀化的调节机构，具有使约束板主体部61的重心在上下方向上偏移的机构。例如，当在约束板6上产生的应力在电池单元21的上方侧变大时，使约束板主体部61的中央部的上下方向的宽度的中心位置比两端部的上下方向的宽度的中心位置靠上方偏移。根据这种约束板6，无需设置台阶部61a、61b便能够使约束板6上产生的应力在上下方向上均匀化。另外，如果与台阶部61a、61b同时使用，则能够实现更高精度的应力的均匀化。

(夹持板)

如图4及图5所示，夹持板7通过对金属板材料进行冲压加工而形成，且具备：夹持板主体部71，其沿电池单元层叠体2的左表面及右表面配置；夹持板弹性部72，其从夹持板主体部71的上端部沿电池单元层叠体2的上表面延伸；以及夹持板固定部73，其从夹持板主体部71的下端部沿下框架4的下表面延伸。

夹持板弹性部72具有将电池单元层叠体2的上表面朝向电池单元层叠体2的下表面按压的弹性。由此，夹持板弹性部72和夹持板固定部73在电池单元层叠体2的左端部及右端部中，将第四绝缘部件25、电池单元层叠体2及下框架4在上下方向上夹持。

本实施方式的夹持板弹性部72由沿前后方向排列的多个弹性片72a构成，弹性片72a的个数及位置与沿前后方向层叠的电池单元21的个数及位置相对应。由此，夹持板弹性部72具有适度的弹性，并且能够单独弹性保持多个电池单元21。

如图7所示，约束板6的约束板主体部61配置于电池单元层叠体2与夹持板主体部71之间。根据这种电池模块1，通过夹持板弹性部72的弹性，夹持板主体部71以将约束板主体部61向电池单元层叠体2侧按压的方式发挥作用，因此能够防止约束板6的突出。

另外，上述下框架4的一对引导部43配置于夹持板主体部71与电池单元层叠体2的左表面、及夹持板主体部71与电池单元层叠体2的右表面之间，从电池单元层叠方向观察时，在上下方向上约束板主体部61与引导部43不相重叠。根据这种电池模块1，通过将约束板6配置于由夹持板主体部71与下框架4的引导部43形成的间隙，能够有效地利用空间。

夹持板7固定或卡合于电池单元层叠体2的上表面侧与电池单元层叠体2的下表面侧，从而限制夹持板7在左右方向上脱落。当具体说明时，第四绝缘部件25具有从电池单元层叠体2的上表面侧向上方突出的突出部25a，通过形成于夹持板弹性部72的前端部的卡合部72b与突出部25a在左右方向上卡合，从而限制夹持板弹性部72在左右方向上脱落。由此，不需要防止夹持板弹性部72在左右方向上脱落的专用组件。

需要说明的是，也可以使夹持板弹性部72相对于第一绝缘部件22或端板3在左右方向上卡合。即便如此，也不需要防止夹持板弹性部72在左右方向上脱落的专用组件。

夹持板弹性部72的卡合部相对于第四绝缘部件25及电池单元层叠体2能够在电池单元层叠方向上相对移动。由此，能够防止由于电池单元21的膨胀而在夹持板7上产生过大的应力。

夹持板固定部73具备借助螺栓b2而紧固连接于下框架4的多个紧固连接部73a。紧固连接部73a是在左右方向上开口的缺口部，能够在将螺栓b2临时固定于下框架4的状态下从左右方向装配夹持板7。需要说明的是，夹持板7相对于下框架4的固定位置可以为引导部43。

在夹持板主体部71形成有多个减重孔71a。即，通过将约束部件5分割为约束板6和夹持板7，从而与一体式的情况相比，对夹持板7要求的刚性较低即可，因此通过设置多个减重孔71a能够使夹持板7轻质化。另外，从左右方向观察时，多个减重孔71a形成为在电池单元层叠方向上不与夹持板弹性部72的弹性片72a相重叠。由此，能够维持夹持板弹性部72的弹力，并且使夹持板7轻质化。

[另一实施方式]

接着，参照图8～图11对本发明的另一实施方式的电池模块进行说明。但是仅对与第一实施方式的不同点进行说明，关于与第一实施方式相同的结构，通过使用与第一实施方式相同的符号，援引第一实施方式的说明。

如图8～图10所示，用于第二实施方式的电池模块1的约束部件5与所述实施方式的不同点在于，约束板主体部61及夹持板主体部71在电池单元层叠方向上固定在中央部附近。根据这种约束部件5，能够抑制由电池单元21的膨胀带来的影响，并且能够防止夹持板7在左右方向上脱落。

当具体说明时，约束板主体部61及夹持板主体部71在电池单元层叠方向的中央部附近具有第一固定部51，以及在从该第一固定部51向电池单元层叠方向及上下方向偏移的位置具有第二固定部52，且在第一固定部51及第二固定部52处通过固定部件53相互固定。如图9所示，本实施方式的固定部件53例如为铆钉，在固定约束板主体部61及夹持板主体部71之后，其一部分从夹持板主体部71的外面突出规定长度l3。需要说明的是，约束板主体部61及夹持板主体部71也可以在第一固定部51及第二固定部52处通过点焊接固定。

夹持板主体部71在将通过第一固定部51及第二固定部52的直线作为对角线的假想四边形的其他两个顶点处具有第一凹部71c及第二凹部71d。根据这种约束部件5，将两个电池模块1排列配置时，其中一个电池模块1的固定部件53位于另一个电池模块1的夹持板7的第一凹部71c及第二凹部71d，由此能够防止固定部件53的干涉。另外，能够由一种夹持板7构成一对夹持板7。

另外，如图8及图10所示，约束板主体部61在电池单元层叠方向的两端部具有定位用突起部61c，夹持板主体部71具有卡合于定位用突起部61c的定位用孔部71b。定位用孔部71b的电池单元层叠方向的长度比定位用突起部61c长。根据这种约束部件5，通过设置于约束板主体部61及夹持板主体部71的定位用突起部61c及定位用孔部71b能够提高约束板6和夹持板7的组装操作性，并且能够防止由于电池单元21的膨胀而在夹持板7上产生过大的应力。

需要说明的是，也可以在夹持板主体部71形成定位用突起部，在约束板主体部61形成定位用孔部。另外，定位用突起部61c及定位用孔部71b可以不配置于约束部件5的电池单元层叠方向上的两端部，而配置于其中任一侧的端部。

[第三实施方式]

如图11所示，第三实施方式的约束部件5与所述实施方式的不同点在于，夹持板7的夹持板主体部71具有朝向电池单元层叠体2凹陷且在电池单元层叠方向上连续至夹持板主体部71的两端为止的凹部71e，并且约束板6的约束板主体部61收容于凹部71e。根据这种约束部件5，约束板6的约束板主体部61配置于夹持板7的夹持板主体部71的外侧，因此能够用约束板6限制夹持板7在左右方向上的脱落。另外，约束板6的约束板主体部61收容于凹部71e，因此能够抑制电池模块1在左右方向上的尺寸扩大。

另外，在第三实施方式的电池模块1中，从电池单元层叠方向观察时，在上下方向上凹部71e与下框架4的引导部43不相重叠。根据这种电池模块1，能够利用存在于引导部43的上方的空间而配置凹部71e，因此能够进一步抑制电池模块1在左右方向上的尺寸扩大。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够适当进行变形、改良等。例如，在上述实施方式中例示了具备一对约束板6和一对夹持板7的约束部件5，但一对夹持板7不是必需的，可以省略。

在本说明书中至少记载了以下事项。需要说明的是，尽管在括弧内示出了上述实施方式中的相应构成要素等，但并不限定于此。

(1)一种约束部件(约束部件5)，其约束层叠有多个电池单元(电池单元21)的电池单元层叠体(电池单元层叠体2)，其中，

所述约束部件包括一对板状的约束板(约束板6)，

所述约束板具有：

板主体部(约束板主体部61)，其从与所述电池单元层叠体的层叠方向(前后方向)正交的第一方向(左右方向)观察时，与所述电池单元层叠体对置；以及

板固定部(约束板固定部62)，其与所述板主体部连续而一体形成，且在所述层叠方向上与配置于所述电池单元层叠体的两端的终端部件(端板3)对置并固定于该终端部件，

关于所述板主体部的与所述层叠方向及所述第一方向正交的第二方向(上下方向)上的宽度，所述板主体部在所述层叠方向上的中央部比两端部窄。

根据(1)，关于板主体，与板固定部的交叉部附近的面积大，因此能够分散由于电池单元的膨胀而在约束板上产生的应力。另外，关于板主体部，在中央部宽度较小，因此容易沿层叠方向延伸，能够一定程度允许因电池单元的膨胀引起的电池单元层叠体在层叠方向上的尺寸扩大。即，与不允许因电池单元的膨胀引起的电池单元层叠体在层叠方向上的尺寸扩大的结构相比，能够使约束部件的结构小型化且轻质化。

(2)根据(1)所述的约束部件，其中，

所述板主体部以所述宽度从所述两端部到所述中央部变窄的方式弯曲。

根据(2)，板主体部以宽度从两端部到中央部变窄的方式弯曲，因此能够抑制在板主体部中产生的应力局部过大。

(3)根据(1)或(2)所述的约束部件，其中，

在所述两端部具有所述宽度朝向所述层叠方向的中央部变窄的台阶部(台阶部61a、61b)。

根据(3)，通过形成于两端部的台阶部，对应力容易集中的板主体与板固定部的交叉部附近进行加强，并且调节约束板的刚性，由此能够适当分散作用于约束板的应力。

(4)根据(3)所述的约束部件，其中，

所述电池单元层叠体具有：

在所述层叠方向上对置的前表面及后表面；

在所述第一方向上对置的上表面及下表面；以及

在所述第二方向上对置的左表面及右表面，

所述电池单元具有六面体的方形形状，且通过在有底筒状的电池单元主体(电池单元主体213)上焊接构成所述电池单元层叠体的所述上表面的盖部件(盖部件214)而构成，

所述终端部件的高度比所述电池单元的高度低，

在所述终端部件的上部设置有在所述层叠方向上鼓出的鼓出部(鼓出部31)，

上侧的所述台阶部的所述层叠方向的长度比下侧的所述台阶部的所述层叠方向的长度窄。

根据(4)，通过抑制终端部件的高度尺寸能够使终端部件轻质化。另外，由于电池单元以扩张焊接部的方式膨胀，在约束板上产生的应力在电池单元的上方变大时，通过在终端部件的上部设置鼓出部，能够使作用于终端部件的负荷在上下方向上均匀化。另外，通过将上侧的台阶部的层叠方向的长度设为比下侧的台阶部的层叠方向的长度窄，能够使约束部件中产生的应力均匀化。

(5)根据(4)所述的约束部件，其中，

所述终端部件的高度为存在于所述电池单元的内部的电极体的高度以上。

根据(5)，终端部件的高度为存在于电池单元的内部的电极体的高度以上，因此能够承接因电极体引起的电池单元的膨胀。

(6)根据(3)至(5)中任一项所述的约束部件，其中，

所述电池单元层叠体具有：

在所述层叠方向上对置的前表面及后表面；

在所述第一方向上对置的上表面及下表面；以及

在所述第二方向上对置的左表面及右表面，

所述电池单元具有六面体的方形形状，且通过在有底筒状的电池单元主体(电池单元主体213)上焊接构成所述电池单元层叠体的所述上表面的盖部件(盖部件214)而构成，

在所述第一方向上，所述板主体部的所述中央部的所述宽度的中心位于比所述板主体部的所述两端部的所述宽度的中心靠上方的位置。

根据(6)，由于电池单元以扩张焊接部的方式膨胀，在约束板上产生的应力在电池单元的上方变大时，通过使板主体部的中央部的宽度的中心位于比两端部的宽度的中心靠上方的位置，能够使约束部件中产生的应力均匀化。