约束部件以及电池模块的制作方法

本发明涉及约束部件和具备该约束部件的电池模块。

背景技术：

例如作为车辆用等的要求较高的输出电压的电源，已知具有多个电池被串联连接的构造的电池模块。在专利文献1中，公开了一种电池模块，具备：包含被层叠的多个电池和将其夹着的端板的电池层叠体；和夹着电池层叠体并且被固定于端板的约束部件。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：jp特开2015-99648号公报

技术实现要素：

近年来，在电池模块中，要求进一步的高容量化、高输出化。为了满足该要求，电池模块处于被层叠的电池的数量增加的趋势。另一方面，若电池的数量增加，则难以在电池模块内均匀地保持各电池。电池保持的均匀化在使电池模块的动作稳定上很重要。

本发明鉴于这种状况而作出，其目的在于，提供一种用于提高电池模块的稳定性的技术。

本发明的某个方式是一种约束部件。该约束部件是对具有被层叠的多个电池的电池层叠体进行约束的约束部件，具备：主体部，在电池的层叠方向延伸；支承部，在层叠方向延伸，并且从主体部在电池层叠体与本约束部件排列的第1方向突出，支承电池层叠体；和多个施力部，在与层叠方向以及第1方向相交的第2方向，与支承部隔开规定的间隔而被配置，在层叠方向排列并且从主体部在第1方向突出，朝向支承部对电池层叠体进行施力。多个施力部之中的规定的第1施力部相比于比该第1施力部更接近于电池层叠体与本约束部件的固定部的第2施力部，具有较强的施力。

根据本发明，能够提高电池模块的稳定性。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的电池模块的概略构造的立体图。

图2是电池模块的分解立体图。

图3是表示实施方式所涉及的约束部件的概略构造的立体图。

图4是表示约束部件的概略构造的主视图。

图5是表示变形例1所涉及的约束部件的概略构造的立体图。

图6是表示变形例2所涉及的约束部件的一部分的概略构造的立体图。

图7是表示变形例3所涉及的约束部件的一部分的概略构造的主视图。

图8是表示变形例4所涉及的约束部件的一部分的概略构造的立体图。

图9是表示变形例5所涉及的约束部件的一部分的概略构造的主视图。

具体实施方式

以下，基于适当的实施方式，参照附图来说明本发明。实施方式并不限定发明而是示例，实施方式中记述的全部特征或其组合未必是发明的本质特征。对各附图中所示的相同或者同等的结构要素、部件、处理赋予相同的符号并适当地省略重复的说明。此外，各图所示的各部的比例尺、形状是为了容易说明而被方便设定的，只要没有特别提及则并不被限定性解释。此外，即使是相同的部件，也可能在各附图间比例尺等稍微不同。此外，本说明书或者权利要求中使用“第1”、“第2”等的用语的情况下，只要没有特别提及则不表示顺序、重要度，而用于区分某个结构与其他结构。

图1是表示实施方式所涉及的电池模块的概略构造的立体图。图2是电池模块的分解立体图。电池模块1作为主结构而具备电池层叠体2、一对约束部件6(6a)、冷却板8。

电池层叠体2具有：被层叠的多个电池10、多个隔离件12、一对端板4。电池10例如是锂离子电池、镍-氢电池、镍-镉电池等可充电的二次电池。电池10是所谓的方形电池，具有扁平的长方体形状的外装罐14。在外装罐14的一面设置大致长方形的开口，经由该开口来向外装罐14收纳电极体、电解液等。外装罐14被收缩管等的未图示的绝缘膜覆盖。通过利用绝缘膜覆盖外装罐14的表面，能够抑制相邻的电池10间的短路、电池10与端板4、约束部件6以及冷却板8各个之间的短路。在外装罐14的开口，设置将外装罐14密封的封口板16。

在封口板16，在靠近长边方向的一端设置正极的输出端子18，在靠近另一端设置负极的输出端子18。以下，适当地将正极的输出端子18称为正极端子18a，将负极的输出端子18称为负极端子18b。此外，在不需要区分输出端子18的极性的情况下，将正极端子18a和负极端子18b总称为输出端子18。在封口板16，在一对输出端子18之间设置安全阀(未图示)。安全阀构成为在外装罐14的内压上升到规定值以上时开阀，能够释放内部的气体。外装罐14、封口板16以及输出端子18是导电体，例如是金属制。

在本实施方式中，将设置封口板16的一侧设为电池10的上表面，将相反的一侧设为电池10的底面。此外，电池10具有将上表面以及底面连结的两个主表面。该主表面是电池10所具有的六个面之中面积最大的面。除上表面、底面以及两个主表面以外的剩余两个面设为电池10的侧面。此外，将电池10的上表面侧设为电池层叠体2的上表面，将电池10的底面侧设为电池层叠体2的底面。此外，为了方便，将电池层叠体2的上表面侧设为铅垂方向上方，将电池层叠体2的底面侧设为铅垂方向下方。

多个电池10被层叠为相邻的电池10的主表面彼此对置。另外，“层叠”是指在任意的一个方向将多个部件排列。因此，电池10的层叠中，也包含将多个电池10水平地排列。此外，各电池10被配置为输出端子18朝向相同的方向(这里，为了方便，设为铅垂方向上方)。相邻的两个电池10被层叠为一个的正极端子18a与另一个的负极端子18b相邻。正极端子18a与负极端子18b经由汇流条(未图示)而被电连接。另外，也可以存在通过汇流条来将相邻的两个电池10的同极性的输出端子18彼此连接的情况。

隔离件12也被称为绝缘隔离物，例如包含具有绝缘性的树脂。作为构成隔离件12的树脂，示例聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚碳酸酯纤维(pc)、壬基(注册商标)树脂(变性ppe)等的热塑性树脂。多个电池10与多个隔离件12被交替层叠。隔离件12具有：与电池10的主表面平行的平面部20、从平面部20的端部在电池10的层叠方向x(各图中由箭头x表示的方向)延伸的壁部22。

平面部20在相邻的两个电池10的对置的主表面间延伸。由此，相邻的电池10的外装罐14彼此被更加可靠地绝缘。此外，平面部20在电池10与端板4之间延伸。由此，电池10的外装罐14与端板4被更加可靠地绝缘。此外，通过壁部22，电池10的上表面的一部、侧面以及底面的一部分被覆盖。由此，能够抑制由于电池10或者端板4的表面处的露水等而可能产生的、相邻的电池10间的短路。此外，电池10的外装罐14与约束部件6被更加可靠地绝缘。

壁部22具有切口24以使得电池10的底面露出。通过设置切口24，能够避免电池10与冷却板8之间的热连接被隔离件12阻碍。

此外，隔离件12在与电池10的层叠方向x正交的水平方向y(各图中由箭头y表示的方向)上的两端部，具有朝向与层叠方向x以及水平方向y正交的铅垂方向z(各图中由箭头z表示的方向)的上方的施力接受部26。

被层叠的多个电池10以及多个隔离件12被一对端板4夹着。一对端板4被配置于电池10的层叠方向x上的电池层叠体2的两端。端板4例如包含金属板。在端板4的主表面，设置紧固螺丝28所螺合的螺丝孔4a。

一对约束部件6也被称为绑定条，是约束电池层叠体2的部件。一对约束部件6被配置于水平方向y，在其间配置电池层叠体2。约束部件6具备：主体部30、支承部32、多个施力部34、一对固定部36。

主体部30是在电池10的层叠方向x延伸的矩形状的部分。主体部30相对于各电池10的侧面平行地延伸。支承部32在层叠方向x延伸，并且从主体部30在电池层叠体2与约束部件6排列的第1方向突出。在本实施方式中，支承部32从主体部30的下端在水平方向y突出。支承部32是在层叠方向x连续的板状体，在约束部件6与电池层叠体2组装的状态下支承电池层叠体2。

多个施力部34在与层叠方向x以及第1方向相交的第2方向，与支承部32隔开规定的间隔而被配置。并且，从主体部30在第1方向突出。在本实施方式中，多个施力部34与主体部30的上端连接。换句话说，多个施力部34在铅垂方向z与支承部32隔开间隔而被配置。支承部32与施力部34在铅垂方向z对置。并且，从主体部30的上端在水平方向y突出。此外，多个施力部34隔开规定的间隔而被配列于层叠方向x。各施力部34与各电池10对应配置。各施力部34是片簧状，向支承部32对电池层叠体2以及电池10进行施力。

一对固定部36是从层叠方向x上的主体部30的两端部在水平方向y突出的板状体。“端部”中，不仅包含层叠方向x上的最外侧的部分，也包含该最外侧部分的附近。一对固定部36在层叠方向x对置。在各固定部36，设置紧固螺丝28所被插入的贯通孔36a。通过一对固定部36，约束部件6被固定于电池层叠体2。

例如约束部件6能够通过准备在矩形状的金属板的各边具有将来成为支承部32、多个施力部34以及一对固定部36的突起部的规定形状的金属板并对各边实施折弯加工而形成。

冷却板8是用于冷却多个电池10的机构。冷却板8由金属等具有热传导性的材料构成。电池层叠体2被载置于冷却板8的主表面上，通过向支承部32的贯通孔32a与冷却板8的贯通孔8a插入螺丝等的紧固部件(未图示)而被固定于冷却板8。因此，冷却板8也作为电池层叠体2的载置台而发挥功能。各电池10通过与冷却板8之间进行热交换而被冷却。也可以在冷却板8设置制冷剂在内部流通的制冷剂管(未图示)。

电池模块1例如以下那样而被组装。即，首先，多个电池10与多个隔离件12被交替排列，这些被一对端板4夹着，形成电池层叠体2。在该电池层叠体2，安装一对约束部件6。电池层叠体2的一部分进入到被各约束部件6中的支承部32、多个施力部34以及一对固定部36包围的空间。此外，各约束部件6被对位以使得贯通孔36a与端板4的螺丝孔4a重叠。在该状态下，紧固螺丝28被插入到贯通孔36a，进而与螺丝孔4a螺合。其结果，电池层叠体2通过一对约束部件6而被紧固。

在电池层叠体2组装有约束部件6的状态下，多个电池10被一对固定部36夹着并在层叠方向x被勒紧。由此，进行各电池10的层叠方向x的定位。此外，电池层叠体2的底面与支承部32抵接。因此，各电池10的底面被支承部32支承。在电池10的底面与支承部32之间存在隔离件12的壁部22。此外，电池层叠体2的上表面与多个施力部34抵接。各施力部34与各隔离件12的施力接受部26抵接。各施力部34经由施力接受部26而向支承部32对各电池10进行施力。即，通过支承部32和多个施力部34，电池层叠体2在铅垂方向z被夹着。其结果，被进行各电池10的铅垂方向z的定位。

在该状态下，各电池10的输出端子18与汇流条电连接。然后，外罩部件(未图示)被安装于电池层叠体2的上表面。外罩部件也被称为顶盖，防止露水、尘埃等向电池10的输出端子18、汇流条、阀部等的接触。外罩部件通过包含螺丝或公知的卡止机构的公知的固定构造(未图示)，能够被固定于电池层叠体2的上表面。安装有约束部件6以及外罩部件的电池层叠体2被载置于冷却板8，通过向贯通孔8a以及贯通孔32a插入紧固部件而被固定于冷却板8。通过以上的工序，可得到电池模块1。另外，也可以将电池层叠体2设置于冷却板8之后，通过约束部件6来一并固定电池层叠体2和冷却板8并制造电池模块1。在该情况下，冷却板8被配置于一对约束部件6的内侧。

约束部件6在规定的位置被固定于电池层叠体2。本发明人经过仔细研究，发现根据距电池层叠体2与约束部件6的固定部的距离，各施力部34的施力不同。即，距固定部较远的施力部34相比于距固定部较近的施力部34，处于电池层叠体2与约束部件6被组装的状态下的施力变弱的趋势。此外，由于振动、冲击而导致电池层叠体2中产生的力矩在距固定部较远的区域较大，在距固定部较近的区域较小。因此，越是距固定部较远的施力部34，越希望增大施力。

与此相对地，本实施方式所涉及的约束部件6具备以下说明的构造以使得在电池层叠体2与约束部件6被组装的状态下各施力部34的施力变得均匀。图3是表示实施方式所涉及的约束部件的概略构造的立体图。图4是表示约束部件的概略构造的主视图。

被设置于约束部件6的多个施力部34中，包含施力不同的规定的第1施力部34a和规定的第2施力部34b。第2施力部34b在层叠方向x，比第1施力部34a更接近于电池层叠体2与约束部件6的固定部、即约束部件6的固定部36。并且，第1施力部34a具有比第2施力部34b强的施力。在本实施方式中，约束部件6的层叠方向x的两端部被固定于电池层叠体2。因此，在约束部件6被组装于电池层叠体2的状态下，存在位于层叠方向x的内侧的施力部34的施力比位于层叠方向x的外侧的施力部34弱的趋势。因此，施力较强的第1施力部34a位于比第2施力部34b更靠层叠方向x上的中央侧的位置。

例如，第1施力部34a被包含于包含层叠方向x上的约束部件6的中心c的中央区域r1。此外，第2施力部34b被包含于包含层叠方向x上的约束部件6的端部的端部区域r2。此外，例如，第1施力部34a是最接近于中心c的施力部34，第2施力部34b是在层叠方向x上位于最外侧的施力部34。

此外，第1施力部34a的层叠方向x上的宽度w1比第2施力部34b的层叠方向x上的宽度w2大。由此，第1施力部34a的施力比第2施力部34b的施力大。另外，在本实施方式中，第1施力部34a的整体以及第2施力部34b的整体分别具有均匀的宽度w1、w2，但并不特别限定于该结构。只要第1施力部34a的施力比第2施力部34b的施力大，第1施力部34a在至少一部分具有比第2施力部34b的宽度大的宽度的部分即可。

此外，在图3以及图4中，图示了从约束部件6的中心c向两端部、施力部34的宽度逐渐变小的构造。在该情况下，施力部34的施力从中心c向两端部逐渐变小。因此，关于任意的相邻的两个施力部34，位于靠近中心c的位置的施力部34为第1施力部34a，位于靠近端部的位置的施力部34为第2施力部34b。从中心c向两端部变化的宽度的变化量、变化的级数能够适当地设定。

如以上说明那样，本实施方式所涉及的约束部件6具备：在电池10的层叠方向x延伸的主体部30、在层叠方向x延伸并且从主体部30突出并支承电池层叠体2的支承部32、与支承部32隔开规定的间隔而配置的多个施力部34。多个施力部34被排列于层叠方向x并且从主体部30突出，向支承部32对电池层叠体2进行施力。多个施力部34之中的规定的第1施力部34a相比于比第1施力部34a靠近固定部36的第2施力部34b，具有较强的施力。

由此，在约束部件6被组装于电池层叠体2的状态下，能够减少各施力部34的施力的差并实现均匀化。因此，能够实现各电池10的保持的均匀化。此外，通过使用这样的约束部件6，能够提高电池模块1的稳定性。

此外，本实施方式的约束部件6在层叠方向x上的两端部具备固定部36。换句话说，约束部件6的两端部被固定于电池层叠体2。并且，第1施力部34a比第2施力部34b位于更靠层叠方向x上的中央侧的位置，第2施力部34b比第1施力部34a位于更靠层叠方向x上的外侧的位置。由此，能够进一步实现各电池10的保持的均匀化。

此外，在本实施方式中，通过使第1施力部34a的宽度w1比第2施力部34b的宽度w2大，实现第1施力部34a与第2施力部34b的施力的差。因此，通过简单的构造，能够将施力部34的施力均匀化。因此，能够抑制制造工序的复杂化。此外，能够简单地得到主体部30与施力部34成为一体的构造。因此，能够抑制约束部件6的制造成本的上升。

本发明并不限定于上述实施方式，基于本领域技术人员的知识能够施加各种设计变更等的变形，被施加了变形的实施方式也包含于本发明的范围。通过向上述实施方式的变形的追加而产生的新的实施方式将一并具有合的实施方式以及变形各自的效果。

以下，对实施方式所涉及的约束部件6的变形例进行说明。另外，在各变形例的说明中，以与实施方式不同的方面为中心来进行说明，针对与实施方式共用的结构简单进行说明或者省略说明。

(变形例1)

图5是表示变形例1所涉及的约束部件的概略构造的立体图。本变形例所涉及的约束部件6(6b)的施力部34的构造与实施方式不同。具体而言，对于从施力部34与电池层叠体2的接触点p到主体部30的水平方向y的距离，第1施力部34a中的该距离l1比第2施力部34b中的该距离l2短。换句话说，第1施力部34a的从主体部30的突出长度比第2施力部34b的从主体部30的突出长度短。由此，通过简单的构造，能够使第1施力部34a的施力比第2施力部34b的施力大。因此，能够抑制制造工序的复杂化。此外，能够简单地得到主体部30与施力部34成为一体的构造。因此，能够抑制约束部件6的制造成本的上升。

(变形例2)

图6是表示变形例2所涉及的约束部件的一部分的概略构造的立体图。本变形例所涉及的约束部件6(6c)的施力部34的构造与实施方式不同。具体而言，第1施力部34a的厚度t1比第2施力部34b的厚度t2大。由此，能够使第1施力部34a的施力比第2施力部34b的施力大。另外，在本变形例中，第1施力部34a的整体以及第2施力部34b的整体分别具有均匀的厚度t1、t2，但并不特别限定于该结构。只要第1施力部34a的施力比第2施力部34b的施力大，第1施力部34a在至少一部分具有比第2施力部34b的厚度大的厚度的部分即可。

例如，主体部30与第2施力部34b由相同的厚度构成，第1施力部34a构成为比该厚度厚。或者，主体部30与第1施力部34a由相同的厚度构成，第2施力部34b构成为比该厚度薄。另外，第1施力部34a以及第2施力部34b这两方也可以由与主体部30不同的厚度构成。此外，也可以与主体部30相同的厚度的施力部34与主体部30一体地构成，与主体部30不同的厚度的施力部34与主体部30独立地构成，并且与主体部30接合。由此，能够简单地调整施力部34的厚度。

(变形例3)

图7是表示变形例3所涉及的约束部件的一部分的概略构造的主视图。本变形例所涉及的约束部件6(6d)的主体部30的构造与实施方式不同。具体而言，主体部30在相邻的两个施力部34之间具有切口38。切口38是从主体部30中的施力部34所连接的长边向支承部32侧延伸的凹陷。

切口38中，包含深度不同的第1切口38a和第2切口38b。第1切口38a与第1施力部34a相邻，第2切口38b与第2施力部34b相邻。换句话说，在层叠方向x，第1切口38a与第1施力部34a相邻，第2切口38b与第2施力部34b相邻。并且，第1切口38a的深度d1比第2切口38b的深度d2浅。由此，通过简单的构造，能够使第1施力部34a的施力比第2施力部34b的施力大。因此，能够抑制制造工序的复杂化。此外，能够简单地得到主体部30与施力部34成为一体的构造。因此，能够抑制约束部件6的制造成本的上升。

(变形例4)

图8是表示变形例4所涉及的约束部件的一部分的概略构造的立体图。本变形例所涉及的约束部件6(6e)的构成施力部34的材料与实施方式不同。具体而言，本变形例所涉及的约束部件6的构成第1施力部34a的材料与构成第2施力部34b的材料不同。

第1施力部34a由杨氏模量比第2施力部34b高的材料构成。作为构成第1施力部34a的材料，例如举例钢铁、不锈钢。此外，作为构成第2施力部34b的材料，例如举例铝。由此，能够使第1施力部34a的施力比第2施力部34b的施力大。另外，在本变形例中，第1施力部34a的整体以及第2施力部34b的整体分别由相同的材料构成，但并不特别限定于该结构。只要第1施力部34a的施力比第2施力部34b的施力大，第1施力部34a的至少一部分由杨氏模量比第2施力部34b高的材料构成即可。

例如，主体部30与第2施力部34b由相同的材料构成，第1施力部34a由杨氏模量比该材料高的材料构成。或者，主体部30与第1施力部34a由相同的材料构成，第2施力部34b由杨氏模量比该材料低的材料构成。另外，也可以第1施力部34a以及第2施力部34b这两方由与主体部30不同的材料构成。此外，也可以与主体部30相同的材料的施力部34与主体部30一体地构成，与主体部30不同的材料的施力部34与主体部30独立地构成，并且与主体部30接合。由此，能够简单地变更施力部34的材料。

(变形例5)

图9是表示变形例5所涉及的约束部件的一部分的概略构造的主视图。本变形例所涉及的约束部件6(6f)的主体部30的构造与实施方式不同。具体而言，主体部30具有在第1方向贯通主体部30的减薄部40。在本变形例中，第1方向是水平方向y。在本变形例中，通过被设置于主体部30的多个贯通孔，构成多个减薄部40。各减薄部40是在铅垂方向z较长的大致矩形状，与层叠方向x隔开规定的间隔而排列。

此外，针对主体部30的残存部分与减薄部40的配置，如以下那样而设定。即，从水平方向y来看时，被第1施力部34a和支承部32夹着的第1区域30a中的减薄部40的总面积(第1区域30a中的斜线部分的面积的合计)比被第2施力部34b和支承部32夹着的第2区域30b中的减薄部40的总面积(第2区域30b中的斜线部分的面积的合计)小。换句话说，在第1区域30a，主体部30的残存部分较多，在第2区域30b，主体部30的残存部分较少。减薄部40相比于第2施力部34b与支承部32之间，在第1施力部34a与支承部32之间更多地延伸。在本变形例中，在主体部30的中央区域配置开口面积较小的减薄部40，在主体部30的端部区域配置开口面积较大的减薄部40。

由此，通过简单的构造，能够使第1施力部34a的施力比第2施力部34b的施力大。因此，能够抑制制造工序的复杂化。此外，能够简单地得到主体部30与施力部34成为一体的构造。因此，能够抑制约束部件6的制造成本的上升。

(其他)

在上述各变形例中，从施力部34的接触点p到主体部30的距离、施力部34的厚度、切口38的深度、构成施力部34的材料的杨氏模量、以及减薄部40的总面积也可以与实施方式同样地，从约束部件6的中心c向两端部逐渐变化。此外，实施方式与各变形例中的用于使施力部34的施力变化的构造能够适当地组合。

在上述实施方式以及变形例中，冷却板8也可以被省略。例如，也可以取代冷却板8，使用不期待冷却效果的基座。此外，约束部件6与端板4的固定并不限定于螺栓紧固。例如，也可以设置约束部件6与端板4被相互卡合的构造来使其卡合，或者通过焊接来将两者固定。在基于卡合的固定构造的情况下，约束部件6在从层叠方向x上的两端部分别稍微靠近中央的端部附近，可被固定于端板4。此外，也可以使用隔离件12以外的绝缘部件，抑制电池10的外装罐14与约束部件6等的其他部件之间的短路。

在上述实施方式以及变形例中，电池10是方形电池，但电池10的形状并不被特别限定，也可以是圆筒状等。此外，电池层叠体2所具备的电池10的数量也不被特别限定。

以上的结构要素的任意的组合、将本发明的表述在方法、装置、系统等之间变换的方式也作为本发明的方式有效。

-符号说明-

1电池模块

2电池层叠体

6约束部件

10电池

30主体部

30a第1区域

30b第2区域

32支承部

34施力部

34a第1施力部

34b第2施力部

36固定部

38切口

38a第1切口

38b第2切口

40减薄部