包壳体、电池包及包壳体的制造方法与流程

文档序号:21882103发布日期:2020-08-18 16:50阅读:286来源:国知局
包壳体、电池包及包壳体的制造方法与流程

本发明涉及收容层叠多个电池而成的电池堆叠体(英文:batterystack)的包壳体、在包壳体收容电池堆叠体而成的电池包、及包壳体的制造方法。



背景技术:

作为收容有多个电池的电池包,有时要求对层叠多个电池而成的电池堆叠体在层叠方向上施加预定的压缩力而成为束缚了各电池的状态的电池包。作为这样的电池包,可举出在配置于电池堆叠体的层叠方向两端处的端板彼此之间架设螺栓并利用螺母进行紧固连结而对电池堆叠体施加了压缩力的电池包(参照日本特开2005-339929)。



技术实现要素:

另外,也可考虑以下电池包:将电池堆叠体以用比期望的压缩力大的压缩力压缩的状态向由铝压铸等形成的有底矩形箱状的包壳体插入后,放松压缩,通过该包壳体的刚性而将电池堆叠体收容成以期望的压缩力压缩的状态。

然而,在使用螺栓、螺母来束缚电池堆叠体的情况下,电池包的体格变大,而且电池包整体的重量也因端板、螺栓等的重量而变重。另一方面,在铝压铸的包壳体收容电池堆叠体而成的电池包虽然能够相对较轻,但为了保持合适的压缩力,需要通过加厚包壳体的壁部的厚度等来提高各部的刚性,包壳体自身容易变重。

本发明提供一种在为轻量的同时能够向电池堆叠体施加压缩力而收容的包壳体、在这样的包壳体收容电池堆叠体而成的电池包、包壳体的制造方法。

本发明的第一方案涉及包壳体。所述包壳体收容将多个电池在层叠方向上层叠而成的电池堆叠体,且在上述层叠方向上压缩束缚所述电池堆叠体。所述包壳体具备:第1壁部,位于收容的上述电池堆叠体的上述层叠方向的一侧,与上述电池堆叠体的一侧端部抵接,将上述电池堆叠体向层叠方向的另一侧按压;及第2壁部,位于收容的上述电池堆叠体的上述层叠方向另一侧,与上述电池堆叠体的另一侧端部抵接,将上述电池堆叠体向上述层叠方向一侧按压。上述第1壁部及上述第2壁部的至少任一方是包括第1金属板、第2金属板及介设构件的板构造壁部。上述第2金属板位于比上述第1金属板靠上述层叠方向的外侧处且与上述第1金属板相对。上述介设构件介于上述第1金属板与上述第2金属板之间,固定于上述第1金属板及上述第2金属板,与构成上述第1金属板及上述第2金属板的金属相比为低密度。

在收容电池堆叠体并在层叠方向上压缩束缚电池堆叠体的该包壳体中,将电池堆叠体在层叠方向上按压的第1壁部及第2壁部的至少任一方被设为包括第1金属板、第2金属板及介于它们之间且固定于它们且相对低密度的介设构件的、所谓夹层板构造的板构造壁部。因而,在被设为该板构造壁部的第1壁部或第2壁部中,与该壁部是仅由第1金属板构成的壁部的情况、或者是仅由第1金属板和固定于该第1金属板的介设构件构成的壁部的情况相比,弯曲刚性和扭转刚性变高,能够抑制因将电池堆叠体在层叠方向上压缩的压缩力的反作用力而导致板构造壁部(第1壁部或第2壁部)变形从而将电池堆叠体在层叠方向上压缩的压缩力下降的情况。而且,由于介于第1金属板与第2金属板之间的介设构件与构成第1金属板及第2金属板的金属相比为低密度,所以与将板构造壁部取代设为夹层板构造而设为相同厚度的实心金属板的情况相比能够设为轻量,因此作为包壳体也能够设为轻量。

包壳体例如可以是从四方包围电池堆叠体的矩形框形状,也可以是还具有底部的有底的矩形框形状(有底矩形箱状)。还可以呈不具有横侧壁部而是除了第1壁部及第2壁部之外还具有底部的u字状(コ字状)的形态。另外,构成板构造壁部的第1金属板和第2金属板可以是互相分体的金属板,也可以使1张金属板弯折成u字状而设为第1金属板和第2金属板。

作为构成板构造壁部(第1壁部或第2壁部)的第1金属板及第2金属板的材质,可以使用适当的金属板。例如,可举出钢板、镀锌钢板、镀镍钢板、不锈钢板、铝板等。

另外,作为介设构件,可以使用由聚酰胺等热塑性树脂、环氧树脂等热固性树脂、玻璃纤维增强聚酰胺等纤维增强塑料等构成的树脂材料。在该情况下,除了将由树脂构成的介设构件设为实心之外,也可以为了板构造壁部的轻量化进而为了包壳体的轻量化而在介设构件设置凹孔(减重孔)等减重部。而且,也可以将由发泡氨基甲酸酯、发泡聚酰胺等构成的发泡树脂材料、将铝、不锈钢等金属或聚丙烯、芳香族聚酰胺等树脂等构成为蜂巢形状而得到的芯材用蜂巢材料等使用于介设构件。另外,介设构件可以由向板构造壁部整体扩展的单个构件构成,但也可以利用多个构件构成,例如将介设构件中的与构成矩形框状的包壳体的四角的角部接近的部分、和中央部分利用不同的构件构成等。

在板构造壁部的第1金属板及第2金属板与介设构件的固定中,除了在第1金属板及第2金属板涂布底涂料(英文:primer)并与介设构件粘接之外,也可以对第1金属板及第2金属板实施由化学蚀刻或激光加工等实现的表面粗化等后,通过注射成形来向第1金属板与第2金属板之间注入树脂而形成介设构件,并且与第1金属板及第2金属板粘接。

在上述第一方案中,所述板构造壁部可以具有使1张金属板弯折成u字状而构成的、作为所述第1金属板的第1金属板部、作为所述第2金属板的第2金属板部、及将上述第1金属板部与第2金属板部连结的连结部。

在该包壳体中,由于通过使1张金属板弯折成u字状来设置作为第1金属板及第2金属板的第1金属板部及第2金属板部,所以构成包壳体的部件件数少,能够设为廉价的包壳体。而且,与使第1金属板与第2金属板为分体相比,第1金属板部与第2金属板部经由连结部而连结(利用1张金属板构成了第1金属板部、第2金属板部及将它们连结的连结部),所以能够进一步提高板构造壁部(第1壁部、第2壁部)的弯曲刚性和扭转刚性。

作为金属板的连结部处的u字状的弯折形态,可以将连结部设为半圆状(r状)的弯折形态。而且,也可以设为コ字状(使平坦的连结部的两端缘向相同方向弯折了90度的形状)的弯折形态。这是因为,通过弯折90度而使各部位连结,能够进一步提高板构造壁部(第1壁部、第2壁部)的弯曲刚性和扭转刚性。

上述第一方案的包壳体可以具备第3壁部和第4壁部,该第3壁部和第4壁部位于与收容的所述电池堆叠体的所述层叠方向正交的横向的外侧,与所述第1壁部及所述第2壁部一起构成从四方包围所述电池堆叠体的矩形框,将上述第1壁部与上述第2壁部之间连结。可以是,所述第3壁部和第4壁部分别包括在上述层叠方向上延伸的横侧金属板,上述横侧金属板经由由树脂构成的角部结合树脂部而与所述第1金属板及所述第2金属板结合。

在该包壳体中,第3壁部和第4壁部分别包括在层叠方向上延伸的横侧金属板,该横侧金属板经由角部结合树脂部而与板构造壁部(第1壁部、第2壁部)结合。因而,能够将通过板构造壁部(第1壁部、第2壁部)向电池堆叠体施加压缩力而产生的反作用力的一部分经由角部结合树脂部而向包括横侧金属板的第3壁部和第4壁部传递,使第3壁部和第4壁部将其作为在层叠方向上伸长的拉伸力而承受。

此外,包壳体可以设为横侧金属板与构成板构造壁部的第1金属板或第2金属板不直接连接的形态。即,可举出横侧金属板和第1金属板及第2金属板互相分体构成的形态、从共同连接的底板以互相正交的折痕将横侧金属板和第1金属板分别折弯并立起而构成的形态。另一方面,也可以将包壳体设为将一连串金属板折弯且横侧金属板与构成板构造壁部的第1金属板或第2金属板直接连接(连续)的结构。

在上述第一方案的包壳体中,所述横侧金属板可以具有延伸至比作为上述第1壁部或上述第2壁部的所述板构造壁部的所述第1金属板靠所述层叠方向外侧处的延出部。上述延出部可以包括板接合部,该板接合部在比上述第1金属板靠上述层叠方向外侧处位于比上述第1金属板的所述横向的端缘靠横向内侧处,经由所述角部结合树脂部而接合于上述第1金属板。

在该包壳体中,设置于横侧金属板的延出部的板接合部经由角部结合树脂部而接合于第1金属板。因而,能够使包括横侧金属板的横侧壁部与板构造壁部(第1壁部、第2壁部)更牢固地结合,能够设为刚性更高且强度也更高的包壳体。

作为板接合部,例如可举出在横侧金属板的延出部中使延出部的一部分向板厚方向(横向内侧)鼓出且使其位于比第1金属板的横向的端缘靠横向内侧处并经由角部结合树脂部而接合于第1金属板的鼓出部。另外,也可举出在横侧金属板的延出部中使延出部的一部分弯折并向横向内侧突出并经由角部结合树脂部而接合于第1金属板的弯折突出部。

在上述第一方案的包壳体中,所述第3壁部和第4壁部中的至少任一方可以是包括所述横侧金属板、第2横侧金属板及横侧介设构件的板构造横侧壁部。所述第2横侧金属板可以在所述层叠方向上延伸,位于上述横侧金属板的所述横向外侧或横向内侧且与上述横侧金属板相对。横侧介设构件可以介于上述横侧金属板与上述第2横侧金属板之间,固定于上述横侧金属板及上述第2横侧金属板,与构成上述横侧金属板和上述第2横侧金属板的金属相比为低密度。

在该包壳体中,将第3壁部和第4壁部的至少任一方也设为夹层板构造的板构造横侧壁部。该板构造横侧壁部与仅1张横侧金属板的横侧壁部或仅横侧金属板和横侧介设构件的横侧壁部相比,横侧壁部的弯曲刚性和扭转刚性变高,因此能够进一步提高矩形框状的包壳体的刚性和强度。

在此,横侧金属板和第2横侧金属板可以是互相分体的金属板,也可以使1张金属板弯折成u字状而作为横侧金属板和第2横侧金属板来使用。另外,也可以将包括横侧金属板、第2横侧金属板及横侧介设构件的夹层板构造仅采用于横侧壁部中的与层叠方向及横向正交的高度方向的一部分。

在上述第一方案的包壳体中,第3壁部和所述第4壁部可以都是所述板构造横侧壁部。

在该包壳体中,由于所述第3壁部和第4壁部都设为夹层板构造,所以能够设为具有更高的刚性而且轻量的包壳体。

在上述第一方案的包壳体中,所述第1壁部及所述第2壁部可以都是所述板构造壁部。

在该包壳体中,由于将第1壁部和第2壁部都设为夹层板构造,所以能够设为具有更高的刚性而且轻量的包壳体。

本发明的第二方案涉及电池包。所述电池包在上述第一方案的包壳体收容所述电池堆叠体且在所述层叠方向上压缩束缚所述电池堆叠体而成。

在该电池包中,将压缩束缚电池堆叠体的包壳体的第1壁部及第2壁部的至少任一方设为具有弯曲刚性和扭转刚性高的刚性夹层板构造的板构造壁部。因而,成为以下的电池包:在轻量的同时,在设为板构造壁部的第1壁部或第2壁部中,不容易产生由为了压缩束缚电池堆叠体而向电池堆叠体施加的压缩力的反作用力引起的变形,防止了由第1壁部或第2壁部的变形引起的压缩力的下降。

本发明的第三方案涉及包壳体的制造方法。包壳体收容将多个电池在层叠方向上层叠而成的电池堆叠体,并在上述层叠方向上压缩束缚所述电池堆叠体。所述包壳体包括第1壁部和第2壁部。所述第1壁部位于收容的上述电池堆叠体的上述层叠方向的一侧,与上述电池堆叠体的一侧端部抵接,将上述电池堆叠体向上述层叠方向的另一侧按压。所述第2壁部位于收容的上述电池堆叠体的上述层叠方向另一侧,与上述电池堆叠体的另一侧端部抵接,将上述电池堆叠体向上述层叠方向一侧按压。上述第1壁部及上述第2壁部的至少任一方是包括第1金属板、第2金属板及介设构件的板构造壁部。所述第2金属板位于比上述第1金属板靠上述层叠方向外侧处且与上述第1金属板相对。所述介设构件介于上述第1金属板与上述第2金属板之间,固定于上述第1金属板及上述第2金属板,与构成上述第1金属板及上述第2金属板的金属相比为低密度。所述包壳体的制造方法包括:放置,将上述第1金属板和上述第2金属板放置于模具;及注射成形,向放置的上述第1金属板与上述第2金属板之间填充树脂而形成上述介设构件,来形成上述板构造壁部。

在该制造方法中,由于将介设构件通过注射成形而形成,所以能够容易地制造具有板构造壁部(第1壁部、第2壁部)的包壳体。此外,在注射成形时,除了将由树脂构成的介设构件设为实心之外,也可以为了板构造壁部的轻量化进而为了包壳体的轻量化而在介设构件设置有减重孔等减重部。

上述第三方案的制造方法可以还包括:在所述放置之前,使1张金属板弯折成u字状而形成作为所述第1金属板的第1金属板部、作为所述第2金属板的第2金属板部、及将上述第1金属板部与上述第2金属板部连结的连结部。

在该制造方法中,由于在弯折中使1张金属板弯折成u字状来构成作为第1金属板的第1金属板部及作为第2金属板的第2金属板部,所以能够减少板构造壁部的部件件数进而减少包壳体的部件件数,能够在放置等中减少工时而容易地制造。而且,由于第1金属板部与第2金属板部连结,所以能够进一步提高板构造壁部(第1壁部、第2壁部)的弯曲刚性和扭转刚性。

在上述第三方案的制造方法中,所述包壳体可以具备第3壁部和第4壁部,该第3壁部和第4壁部位于与收容的所述电池堆叠体的所述层叠方向正交的横向的外侧,与所述第1壁部及所述第2壁部一起构成从四方包围所述电池堆叠体的矩形框,将上述第1壁部与上述第2壁部之间连结。所述第3壁部和所述第4壁部可以分别包括在上述层叠方向上延伸的横侧金属板。上述横侧金属板可以经由由树脂构成的角部结合树脂部而与所述第1金属板及所述第2金属板结合。在所述放置中,可以将构成所述第3壁部和所述第4壁部的各上述横侧金属板也放置于所述模具。在所述注射成形中,可以形成所述板构造壁部,并且形成上述角部结合树脂部。

在该制造方法中,由于在注射成形中形成板构造壁部并且也形成角部结合树脂部,所以能够更容易地制造包壳体。

附图说明

以下将参照附图来说明本发明的示例性实施方式的特征、优点、以及技术上和工业上的意义,在这些附图中,同样的附图标记表示同样的要素,并且其中:

图1是说明实施方式1的电池包的说明图。

图2是实施方式1及变形方式1的包壳体的立体图。

图3是实施方式1的包壳体中的、图2中的iii-iii向视剖面处的放大剖视立体图。

图4是在实施方式1及变形方式1的包壳体中使用的金属壳体构件的立体图。

图5是在实施方式1及变形方式1的包壳体中使用的金属壳体构件中的角部(图4中的b部)的放大立体图。

图6是将在实施方式1及变形方式1的包壳体中使用的金属壳体构件展开了的展开图。

图7涉及实施方式1、2及变形方式1~4,是示出包壳体及电池包的制造工序的流程图。

图8是从底面侧观察变形方式1的包壳体时的立体图。

图9是变形方式1的包壳体中的、图8中的ix-ix向视剖面处的放大剖视立体图。

图10是在变形方式2的包壳体中使用的金属壳体构件的立体图。

图11是在变形方式2的包壳体中使用的金属壳体构件中的角部(图10中的d部)的放大立体图。

图12是在变形方式2的包壳体中使用的金属壳体构件中的、图11中的xii-xii向视剖面处的角部的放大剖视立体图。

图13是变形方式2的包壳体的立体图。

图14是变形方式2的包壳体中的角部(图13中的f部)的放大立体图。

图15是变形方式2的包壳体中的、图14中的xv-xv向视剖面处的角部的放大剖视立体图。

图16是变形方式3的包壳体的立体图。

图17是变形方式3的包壳体中的、图16中的xvii-xvii向视剖面处的角部的放大剖视立体图。

图18是在变形方式3的包壳体中使用的金属壳体构件的立体图。

图19是在变形方式3的包壳体中使用的金属壳体构件中的角部(图18中的i部)的放大立体图。

图20是在变形方式4的包壳体中使用的金属壳体构件的立体图。

图21是在变形方式4的包壳体中使用的金属壳体构件中的角部(图20中的j部)的放大立体图。

图22是变形方式4的包壳体的立体图。

图23是变形方式4的包壳体中的角部(图22中的k部)的放大立体图。

图24是实施方式2的包壳体的立体图。

图25涉及实施方式2,是图24中的xxv-xxv向视剖面处的包壳体的剖视立体图。

图26是在实施方式2的包壳体中使用的金属壳体构件的立体图。

具体实施方式

实施方式1

以下,参照附图对本发明的实施方式1进行说明。图1示出本实施方式1的电池包1。该电池包1是搭载于混合动力车、插电式混合动力车、电动汽车等车辆的车载用的电池包。电池包1具备将电池(单元电池)2、间隔件3及端板4在层叠方向sh(在图1中是左右方向)上层叠而成的电池堆叠体5和将该电池堆叠体5在层叠方向sh上用压缩力kf压缩的同时收容的包壳体10。

其中,电池堆叠体5包括交替层叠的多个方型(长方体状)的电池2和多个矩形板状的间隔件3及进一步在它们的层叠方向sh的两侧配置的为矩形板状且由金属构成的端板4。

电池2是密闭方型的锂离子二次电池。电池2彼此经由未图示的汇流条而串联连接。电池2在为长方体箱状且由金属(在本实施方式1中是铝)构成的电池壳体2a的内部收容有未图示的电极体和非水电解液。在电池壳体2a的上表面2au,以分别与电池壳体2a绝缘的状态固定设置有正极端子构件2b及负极端子构件2c。这些端子构件2b、2c在电池壳体2a内与电极体(未图示)的正极板或负极板连接并导通,另一方面,贯通电池壳体2a的上表面2au而延伸至电池上部。

间隔件3是由绝缘性的树脂构成的矩形板状的构件,介于在层叠方向sh上相邻的电池2彼此之间而将电池2的电池壳体2a彼此绝缘,并且形成各电池2的散热路。端板4是由金属(在本实施方式1中是铝)构成的矩形板状的构件,分别配置于位于层叠方向sh的两端处的电池2的外侧。

另一方面,包壳体10(也参照图2)是仅与层叠方向sh正交的高度方向hh的上方hhu开口的有底方筒状。该包壳体10包括矩形板状的底壁部11和从该底壁部11的四方的边缘向上方hhu立起延伸且呈矩形框状的4个壁部12~15。其中,第1侧壁部12位于层叠方向sh的一侧sh1(在图1中是右方,在图2中是右下方),第2侧壁部13位于层叠方向sh的另一侧sh2(在图1中是左方,在图2中是左上方),与第1侧壁部12相对。另一方面,如图2所示,第3侧壁部14及第4侧壁部15正交于与层叠方向sh及高度方向hh正交的横向yh,在层叠方向sh上延伸,互相相对。4个壁部12~15通过位于四角的角部结合树脂部36(后述)而互相结合。

该包壳体10包括图4、图5所示的金属壳体构件20和以从外侧覆盖该金属壳体构件20的方式设置的树脂壳体构件30。该树脂壳体构件30通过树脂的注射成形而形成,固定于金属壳体构件20并与金属壳体构件20一体化。

其中,金属壳体构件20(参照图4、图5)通过将图6所示的由镀锌钢板构成的金属板20m折弯而形成,包括矩形的底部金属板部21和从该底部金属板部21的四方的边缘向上方hhu立起延伸的矩形状的侧壁金属板部22~25。其中,第1侧壁金属板部22位于层叠方向sh的一侧sh1(在图4中是右下方),第2侧壁金属板部23位于层叠方向sh的另一侧sh2(在图4中是左上方),与第1侧壁金属板部22相对。另一方面,如图4所示,第3侧壁金属板部24及第4侧壁金属板部25与横向yh正交,在层叠方向sh上延伸,互相相对。如图4所示,这4个侧壁金属板部22~25相互没有直接相互结合,经由底部金属板部21而结合。

此外,如图5所示,第1侧壁金属板部22通过使1张金属板20m弯折成u字状(コ字状)而构成,具有与底部金属板部21连接且弯折90度而向上方hhu立起延伸的内侧金属板部22a、与该内侧金属板部22a连接且弯折90度而向层叠方向一侧sh1延伸的平板状的连结部22b及与该连结部22b连接且进一步弯折90度而向下方hhd延伸并与内侧金属板部22a相对的外侧金属板部22c。连结部22b将内侧金属板部22a与外侧金属板部22c连结。

第2侧壁金属板部23也与第1侧壁金属板部22同样,具有与底部金属板部21连接且弯折90度而向上方hhu立起延伸的内侧金属板部23a、与该内侧金属板部23a连接且弯折90度而向层叠方向另一侧sh2延伸的平板状的连结部23b及与该连结部23b连接且进一步弯折90度而向下方hhd延伸并与内侧金属板部23a相对的外侧金属板部23c。连结部23b将内侧金属板部23a与外侧金属板部23c连结。另外,第3侧壁金属板部24及第4侧壁金属板部25为了提高自身的刚性而其顶端部分弯折90度。

另一方面,树脂壳体构件30由玻璃纤维增强聚酰胺构成,如图2、图3、图4所示,成形为从外侧覆盖金属壳体构件20的有底矩形筒状。即,在底壁部11中,在底部金属板部21的下方hhd固定成形有底板部31。另外,在第3侧壁部14中,在第3侧壁金属板部24的横向一侧yh1固定成形有第3侧壁树脂部34,同样,在第4侧壁部15中,在第4侧壁金属板部25的横向另一侧yh2固定成形有第4侧壁树脂部35。

另外,在第1侧壁部12中,第1侧壁树脂部32固定成形于第1侧壁金属板部22中的内侧金属板部22a的层叠方向外侧sho(层叠方向一侧sh1)且外侧金属板部22c的层叠方向内侧shi(层叠方向另一侧sh2),即内侧金属板部22a与外侧金属板部22c之间。另外,在第2侧壁部13中,在第2侧壁金属板部23中的内侧金属板部23a的层叠方向外侧sho(层叠方向另一侧sh2)且外侧金属板部23c的层叠方向内侧shi(层叠方向一侧sh1)即内侧金属板部23a与外侧金属板部23c之间固定成形有第2侧壁树脂部33。

而且,底板部31及4个侧壁树脂部32~35通过位于四角的角部结合树脂部36而互相结合。因而,如前所述,包括4个侧壁树脂部32~35的4个壁部12~15通过角部结合树脂部36而互相结合。

此外,在本实施方式1中,关于金属壳体构件20的各部与树脂壳体构件30的各部的固定,在金属壳体构件20的成为固定面的部分涂布底涂料(例如,大赛璐-赢创(daicel-evonik)公司制vestamelthylink(商标名)等),之后,通过注射成形向金属壳体构件20的各固定面包覆并固定树脂。

如上所述,第1侧壁部12在内侧金属板部22a与外侧金属板部22c之间夹持并固定有第1侧壁树脂部32,构成了所谓的夹层板构造。因而,与取代该第1侧壁部12而是仅使用了内侧金属板部22a的壁部或仅由内侧金属板部22a和固定于内侧金属板部22a的第1侧壁树脂部32构成的壁部的情况相比,弯曲刚性和扭转刚性变高,能够防止因将电池堆叠体5在层叠方向sh上压缩的压缩力kf的反作用力rkf而导致第1侧壁部12变形从而按压电池堆叠体5的压缩力kf下降的情况。而且,由于介于内侧金属板部22a与外侧金属板部22c之间的第1侧壁树脂部32(玻璃纤维增强聚酰胺,密度为1.35g/cm3)与构成内侧金属板部22a和外侧金属板部22c的金属(镀锌钢板,密度为7.8g/cm3)相比为低密度,所以与将第1侧壁部12取代设为夹层板构造而设为相同厚度的实心金属板的情况相比能够设为轻量,因此作为包壳体10也能够设为轻量。此外,关于具有同样的夹层板构造的第2侧壁部13,也起到与上述的第1侧壁部12同样的作用效果,因此省略记载。

而且,在该包壳体10中,由于通过使作为1张金属板20m的一部分的第1侧壁金属板部22弯折成u字状(コ字状)从而设置相当于第1金属板及第2金属板的内侧金属板部22a及外侧金属板部22c来构成第1侧壁部12,所以构成包壳体10的部件件数少,能够设为廉价的包壳体10。而且,与使第1金属板和第2金属板为分体相比,内侧金属板部22a和外侧金属板部22c经由连结部22b而连结。即,由于利用1张金属板20m的一部分构成了内侧金属板部22a、外侧金属板部22c及将它们连结的连结部22b,所以能够进一步提高第1侧壁部12的弯曲刚性和扭转刚性。尤其是,在本实施方式1的第1侧壁部12中,由于弯折90度而使内侧金属板部22a、连结部22b及外侧金属板部22c连结,所以能够进一步提高第1侧壁部12的弯曲刚性和扭转刚性。此外,关于具有同样的夹层板构造的第2侧壁部13,也起到与上述的第1侧壁部12同样的作用效果,因此省略记载。

而且,在该包壳体10中,由于将位于层叠方向一侧sh1及另一侧sh2的第1侧壁部12和第2侧壁部13都设为夹层板构造,所以能够设为具有更高的刚性而且轻量的包壳体10。

而且,在使用了该包壳体10的本实施方式1的电池包1中,将压缩束缚电池堆叠体5的包壳体10的第1侧壁部12及第2侧壁部13设为了具有弯曲刚性和扭转刚性高的刚性夹层板构造的板构造壁部。因而,成为以下的电池包1:轻量,但即使为了压缩束缚电池堆叠体5而向电池堆叠体5施加压缩力kf,也不容易产生由其反作用力rkf引起的变形,防止了由变形引起的压缩力kf的下降。

此外,在本实施方式1中,第3侧壁部14及第4侧壁部15与第1侧壁部12及第2侧壁部13不同,未设为夹层板构造。但是,也可以采用与该第1侧壁部12及第2侧壁部13同样的、或后述的实施方式2的包壳体510中的第3侧壁部514a、514b及第4侧壁部515那样的夹层板构造。在这样的包壳体中,由于第3侧壁部及第4侧壁部都设为夹层板构造,所以能够设为具有更高的刚性但轻量的包壳体。

本实施方式1的包壳体10通过以下的工序来制造(参照图7)。首先,在冲切工序s1中,通过冲压从未图示的环(英文:hoop)状的金属板形成金属板20m。接着,在涂布工序s2中,对金属板20m中的成为与树脂固定的固定面的部位涂布底涂料并使其干燥。接着,在弯折工序s3中,将金属板20m折弯,形成金属壳体构件20。此外,也可以在经过了对冲压前的金属板涂布底涂料的涂布工序后,在冲切工序中通过冲压而得到金属板20m。

接着,在放置工序s4中,在设置于注射成形装置(未图示)处的模具(未图示)内的预定位置放置金属壳体构件20。接着,在注射成形工序s5中,使注射成形装置工作来注射树脂,成形出固定于金属壳体构件20的树脂壳体构件30,完成包壳体10。

在上述的包壳体10的制造方法中,由于将第1侧壁树脂部32及第2侧壁树脂部33通过注射成形而形成,所以能够容易地制造具有作为板构造壁部的第1侧壁部12及第2侧壁部13的包壳体10。

另外,在弯折工序s3中,使1张金属板20m的一部分弯折成u字状(コ字状),构成了第1侧壁金属板部22的内侧金属板部22a及外侧金属板部22c和将它们连结的连结部22b。第2侧壁金属板部23也同样如此。因而,能够减少作为板构造壁部的第1侧壁金属板部22及第2侧壁金属板部23的部件件数,进而能够减少包壳体10的部件件数,能够减少之后的放置工序s4等中的工时而容易地制造。而且,由于内侧金属板部22a与外侧金属板部22c(内侧金属板部23a与外侧金属板部23c)连结,所以能够进一步提高作为板构造壁部的第1侧壁部12及第2侧壁部13的弯曲刚性和扭转刚性。

而且,前述的放置工序s4能够通过将金属壳体构件20放置于模具而将作为横侧金属板的第3侧壁金属板部24及第4侧壁金属板部25放置于模具,在注射成形工序s5中,形成作为板构造壁部的第1侧壁部12及第2侧壁部13,并且将角部结合树脂部36形成于各角部。因而,在该制造方法中,能够更容易地制造包壳体10。

接着,对电池包1的制造进行说明(参照图1、图7)。首先,在电池堆叠体形成工序s11中,形成电池堆叠体5。即,将另外制造了的电池2和间隔件3交替地并列而将它们层叠,在层叠方向sh上最靠外侧(最靠层叠方向一侧sh1及层叠方向另一侧sh2)的电池2的层叠方向外侧sho分别配置端板4,构成电池堆叠体5。

接着,在插入束缚工序s12中,利用压缩工具(未图示),将电池堆叠体5在层叠方向sh上用比压缩力kf大的压缩力压缩,在压缩了其长度(层叠方向尺寸)的状态下,将电池堆叠体5向包壳体10内插入,之后放松压缩工具的压缩力。于是,电池堆叠体5的长度伸长一些,电池堆叠体5以压缩力kf被包壳体10束缚。于是,之后,将压缩工具从电池堆叠体5取出。

之后,在连接工序s13中,将各电池2的正极端子构件2b及负极端子构件2c彼此使用汇流条(未图示)等而连接成预定的连接模式(例如,串联),完成电池包1。此外,后述的变形方式1~4及实施方式2的包壳体110、210、310、410、510及电池包101、201、301、401、501也用同样的制造方法制造。

变形方式1

接着,参照图2、图8、图9对变形方式1的包壳体110进行说明。该变形方式1的包壳体110具有与实施方式1的包壳体10同样的外观(参照图2),金属壳体构件20也相同(参照图4、图5)。

不过,在实施方式1的包壳体10中,作为板构造壁部的第1侧壁部12中的第1侧壁树脂部32及第2侧壁部13中的第2侧壁树脂部33由实心的树脂构成(参照图3)。

相对于此,在本变形方式1的包壳体110中,在第1侧壁部112中的第1侧壁树脂部132及第2侧壁部113中的第2侧壁树脂部133分别在横向yh上并列地形成有作为大致四棱柱状的凹孔的、许多减重部132h、133h(参照图8、图9)。

因而,第1侧壁部112具有内侧金属板部22a、外侧金属板部22c及介于它们之间且固定于它们的第1侧壁树脂部132,成为了呈夹层板构造的板构造壁部。而且,由于在第1侧壁树脂部132具有许多减重部132h,所以与实施方式1的第1侧壁树脂部32相比,能够与设置了减重部132h的情况相应地使第1侧壁树脂部132变得轻量,因此能够将第1侧壁部112轻量化,进而谋求包壳体110的轻量化。关于在第2侧壁部113设置减重部133h,也同样如此。

此外,在第1侧壁树脂部132及第2侧壁树脂部133设置减重部132h、133h时,可以顾虑由设置了减重部132h、133h引起的、第1侧壁部112及第2侧壁部113的轻量化的优点和弯曲刚性、扭转刚性的下降的程度,来考虑设置的减重部的形态、数量等。另外,在将本变形方式1的包壳体110通过注射成形而形成时,可以使用销等在第1侧壁树脂部132及第2侧壁树脂部133设置减重部132h、133h。

变形方式2

接着,参照图10~图15对变形方式2的包壳体210进行说明。该变形方式2的包壳体210及其使用的金属壳体构件220具有与实施方式1的包壳体10及金属壳体构件20(参照图2、图4、图5)大致同样的外观。

不过,在实施方式1的包壳体10中,将底壁部11的四角处的、第1侧壁部12及第2侧壁部13与第3侧壁部14及第4侧壁部15的结合仅通过由树脂构成的角部结合树脂部36来进行。因而,若向包壳体10插入电池堆叠体5,从第1侧壁部12及第2侧壁部13向该电池堆叠体5施加压缩力kf,则会在第1侧壁部12及第2侧壁部13施加其反作用力rkf(参照图1)。而且,反作用力rkf除了底壁部11之外,也会向第3侧壁部14及第4侧壁部15传递,但会在将第1侧壁部12及第2侧壁部13与第3侧壁部14及第4侧壁部15结合的部分(角部结合树脂部36)施加大的应力。因而,仅靠由树脂构成的角部结合树脂部36的话,容易产生蠕变、裂纹,难以维持压缩力kf。

相对于此,如从图11、图12、图15能够容易理解那样,在本变形方式2的包壳体210中,对第1侧壁部212及第2侧壁部213与第3侧壁部214及第4侧壁部215的结合施加了改良。

具体而言,金属壳体构件220中的第3侧壁金属板部224具有延伸至比第1侧壁部212的内侧金属板部222a靠层叠方向外侧sho(层叠方向一侧sh1,在图11、图12中是右下方向)处的延出部224a。并且,该延出部224a具有板接合部224ak,该板接合部224ak在比内侧金属板部222a靠层叠方向外侧sho(层叠方向一侧sh1)处位于比内侧金属板部222a的横向yh的端缘222at靠横向内侧yhi(横向另一侧yh2,在图11、图12中是右上方向)处,经由角部结合树脂部236而接合于内侧金属板部222a。

此外,在本变形方式2中,板接合部224ak是通过在延出部224a形成在高度方向hh上延伸的平行的切缝并使切缝之间的部分向横向内侧yhi(横向另一侧yh2,在图11、图12中是右上方向)鼓出而得到的2个鼓出部。

另外,在本变形方式2的包壳体210的金属壳体构件220(参照图10)中,在其他的3处角部也形成有板接合部。即,在第3侧壁金属板部224的延出部224b也形成有与板接合部224ak同样的作为鼓出部的板接合部224bk。另外,在第4侧壁金属板部225的延出部225a、225b也形成有与板接合部224ak同样的由鼓出部构成的板接合部(未图示)。

这样,在该变形方式2的包壳体210中,在第3侧壁金属板部224及第4侧壁金属板部225的延出部224a、224b、225a、225b设置的板接合部224ak等经由角部结合树脂部236而接合于内侧金属板部222a、223a。因而,能够使包括第3侧壁金属板部224及第4侧壁金属板部225的第3侧壁部214及第4侧壁部215与作为板构造壁部的第1侧壁部212及第2侧壁部213更牢固地结合,能够设为刚性更高且强度也更高的包壳体210。

此外,如图15所示,在本变形方式2的包壳体210中,与变形方式1相同,在第1侧壁部212的第1侧壁树脂部232设置有减重部232h。因而,能够将第1侧壁部212轻量化,进而谋求包壳体210的轻量化。此外,虽然未图示,但在第2侧壁部213的第2侧壁树脂部也同样地设置有减重部。

变形方式3

接着,参照图16~图19对变形方式3的包壳体310进行说明。该变形方式3的包壳体310及其使用的金属壳体构件320也具有与实施方式1的包壳体10及金属壳体构件20(参照图2、图4、图5)大致同样的外观。

不过,在实施方式1的包壳体10中,将底壁部11的四角处的、第1侧壁部12及第2侧壁部13与第3侧壁部14及第4侧壁部15的结合仅通过由树脂构成的角部结合树脂部36而进行。

相对于此,如从图17、图19能够容易理解那样,在本变形方式3的包壳体310中,也对第1侧壁部312及第2侧壁部313与第3侧壁部314及第4侧壁部315的结合施加了改良。

具体而言,金属壳体构件320中的第3侧壁金属板部324具有延伸至比第1侧壁部312的内侧金属板部322a靠层叠方向外侧sho(层叠方向一侧sh1,在图17、图19中是右下方向)处的延出部324a。并且,该延出部324a具有板接合部324ak,该板接合部324ak在比内侧金属板部322a靠层叠方向外侧sho(层叠方向一侧sh1)处位于比内侧金属板部322a的横向yh的端缘322at靠横向内侧yhi(横向另一侧yh2,在图17、图19中是右上方向)处,经由角部结合树脂部336而接合于内侧金属板部322a。

此外,在本变形方式3中,板接合部324ak是使延出部324a的顶端部分向横向内侧yhi(横向另一侧yh2,在图17、图19中是右上方向)折弯且使该顶端部分在内侧金属板部322a与外侧金属板部322c之间向横向内侧yhi(横向另一侧yh2)突出而得到的弯折突出部。

在本变形方式3的包壳体310的金属壳体构件320(参照图18)中,也在其他的3处角部形成有板接合部。即,在第3侧壁金属板部324的延出部324b也形成有与板接合部324ak同样的作为弯折突出部的板接合部324bk。另外,在第4侧壁金属板部325的延出部325a、325b也形成有与板接合部324ak同样的由弯折突出部构成的板接合部(未图示)。

这样,在该变形方式3的包壳体310中,在第3侧壁金属板部324及第4侧壁金属板部325的延出部324a、324b、325a、325b设置的板接合部324ak等也经由角部结合树脂部336而接合于内侧金属板部322a、323a。因而,能够使包括第3侧壁金属板部324及第4侧壁金属板部325的第3侧壁部314及第4侧壁部315与作为板构造壁部的第1侧壁部312及第2侧壁部313更牢固地结合,能够设为刚性更高且强度也更高的包壳体310。

变形方式4

接着,参照图20~图23对变形方式4的包壳体410进行说明。该变形方式4的包壳体410及其使用的金属壳体构件420也具有与实施方式1的包壳体10及金属壳体构件20(参照图2、图4、图5)大致同样的外观。

不过,在实施方式1的包壳体10中,将底壁部11的四角处的、第1侧壁部12及第2侧壁部13与第3侧壁部14及第4侧壁部15的结合仅通过由树脂构成的角部结合树脂部36而进行。

相对于此,如从图21、图23能够容易理解那样,在本变形方式4的包壳体410中,也对第1侧壁部412及第2侧壁部413与第3侧壁部414及第4侧壁部415的结合施加了改良。

具体而言,金属壳体构件420中的第3侧壁金属板部424具有延伸至比第1侧壁部412的内侧金属板部422a靠层叠方向外侧sho(层叠方向一侧sh1,在图21、图23中是右下方向)处的延出部424a。并且,该延出部424a具有板接合部424ak,该板接合部424ak在比内侧金属板部422a靠层叠方向外侧sho(层叠方向一侧sh1)处位于比内侧金属板部422a的横向yh的端缘422at靠横向内侧yhi(横向另一侧yh2,在图21、图23中是右上方向)处,经由角部结合树脂部436而接合于内侧金属板部422a。

此外,在本变形方式4中,板接合部424ak是使延出部424a的顶端部分向横向另一侧yh2(横向内侧yhi,在图21、图23中是右上方向)折弯并使该顶端部分在层叠方向sh上与外侧金属板部422c相同的位置处向横向内侧yhi(横向另一侧yh2)突出而得到的弯折突出部。另一方面,在外侧金属板部422c设置有能够收容板接合部424ak的缺口部422ck。

在本变形方式4的包壳体410的金属壳体构件420(参照图20)中,在其他的3处角部也形成有板接合部。即,在第3侧壁金属板部424的延出部424b也形成有与板接合部424ak同样的作为弯折突出部的板接合部424bk。另外,在第4侧壁金属板部425的延出部425a、425b也形成有与板接合部424ak同样的由弯折突出部构成的板接合部425ak等。

这样,在该变形方式4的包壳体410中,在第3侧壁金属板部424及第4侧壁金属板部425的延出部424a、424b、425a、425b设置的板接合部424ak等也经由角部结合树脂部436而接合于内侧金属板部422a、423a。因而,能够使包括第3侧壁金属板部424及第4侧壁金属板部425的第3侧壁部414及第4侧壁部415与作为板构造壁部的第1侧壁部412及第2侧壁部413更牢固地结合,能够设为刚性更高且强度也更高的包壳体410。

实施方式2

接着,参照图24~图26对实施方式2的包壳体510进行说明。该实施方式2的包壳体510及其使用的金属壳体构件520与实施方式1的包壳体10及金属壳体构件20(参照图2、图4、图5)不同,以能够并列收容2个电池堆叠体5的方式形成有一对收容部510a、510b。

如从图26能够理解那样,金属壳体构件520也通过将金属板折弯而形成,包括一对矩形板状的底部金属板部521a、521b和从这些底部金属板部521a、521b的四方的边缘分别向上方hhu立起延伸的矩形状的侧壁金属板部522a、522b、523a、523b、524a、524b、525。

其中,若就收容部510a来看,则第1侧壁金属板部522a位于层叠方向sh的一侧sh1(在图26中是右下方),第2侧壁金属板部523a位于层叠方向sh的另一侧sh2(在图26中是左上方),与第1侧壁金属板部522a相对。另一方面,第3侧壁金属板部524a及第4侧壁金属板部525a与横向yh正交,在层叠方向sh上延伸,互相相对。

另外,若就收容部510b来看,则第1侧壁金属板部522b位于层叠方向sh的一侧sh1(在图26中是右下方),第2侧壁金属板部523b位于层叠方向sh的另一侧sh2(在图26中是左上方),与第1侧壁金属板部522b相对。另一方面,第3侧壁金属板部524b及第4侧壁金属板部525b与横向yh正交,在层叠方向sh上延伸,互相相对。不过,在本实施方式2的金属壳体构件520中,第4侧壁金属板部525a、525b由收容部510a、510b共用。另外,配置于四方的侧壁金属板部522a~524a、525及配置于四方的侧壁金属板部522b~524b、525未直接地互相结合,经由底部金属板部521a、521b而结合。

在此,第1侧壁金属板部522a、522b及第2侧壁金属板部523a、523b与实施方式1(参照图4、图5)的第1侧壁金属板部22及第2侧壁金属板部23是同样的,因此省略说明。

另一方面,第3侧壁金属板部524a与实施方式1的第3侧壁金属板部24不同,具有从底部金属板部521a弯折并立起的内侧金属板部524aa、位于该内侧金属板部524aa的横向外侧yho(横向一侧yh1)且相对的外侧金属板部524ac、及将内侧金属板部524aa与外侧金属板部524ac连结的连结部524ab。另外,第3侧壁金属板部524b也同样地具有从底部金属板部521b弯折并立起的内侧金属板部524ba、位于该内侧金属板部524ba的横向外侧yho(横向另一侧yh2)且相对的外侧金属板部524bc、及将内侧金属板部524ba与外侧金属板部524bc连结的连结部524bb。

并且,包壳体510的第3侧壁部514a具有介于内侧金属板部524aa与外侧金属板部524ac之间且固定于这些内侧金属板部524aa及外侧金属板部524ac且与构成内侧金属板部524aa及外侧金属板部524ac的金属相比为低密度的第3侧壁树脂部534a,成为了夹层板构造的板构造横侧壁部。同样,第3侧壁部514b也在内侧金属板部524ba与外侧金属板部524bc之间具有第3侧壁树脂部534b,成为了夹层板构造的板构造横侧壁部。

而且,第4侧壁金属板部525也与实施方式1的第4侧壁金属板部25不同,具有从底部金属板部521a弯折并立起的第4侧壁金属板部525a、位于该第4侧壁金属板部525a的横向外侧yho(横向另一侧yh2)且相对且从底部金属板部521b弯折并立起的第4侧壁金属板部525b、及将第4侧壁金属板部525a与第4侧壁金属板部525b连结的连结部525c。

并且,包壳体510的第4侧壁部515具有介于第4侧壁金属板部525a与第4侧壁金属板部525b之间且固定于这些第4侧壁金属板部525a及第4侧壁金属板部525b且与构成第4侧壁金属板部525a及第4侧壁金属板部525b的金属相比为低密度的第4侧壁树脂部535,成为了夹层板构造的板构造横侧壁部。

这样,在该包壳体510中,第3侧壁部514a、514b及第4侧壁部515均成为了板构造横侧壁部。因而,与取代第3侧壁部514a、514b、第4侧壁部515而仅设为1张内侧金属板部524aa、524ba、525aa的情况、或者仅设为内侧金属板部524aa、524ba、525aa和第3侧壁树脂部534a、534b或第4侧壁树脂部535的情况相比,第3侧壁部514a、514b及第4侧壁部515的弯曲刚性和扭转刚性变高,因此能够进一步提高矩形框状的包壳体510的刚性和强度。尤其是,在本实施方式2的包壳体510中,第3侧壁部514a及第4侧壁部515和第3侧壁部514b及第4侧壁部515均被设为夹层板构造的板构造横侧壁部。因此,在该包壳体510中,能够设为具有更高的刚性但轻量的包壳体510。

除此之外,与实施方式1的包壳体10相同,在本实施方式2的包壳体510中,第1侧壁部512a、512b及第2侧壁部513a、513b也设为了夹层板构造的板构造壁部。因而,在本实施方式2的包壳体510中,能够设为具有更高的刚性但轻量的包壳体。

以上,虽然就实施方式1、2及变形方式1~4说明了本发明,但本发明并不限定于实施方式等,当然能够在不脱离其主旨的范围内适当变更而应用。例如,在实施方式1、2及各变形方式1~4中,示出了将金属壳体构件20等利用1张金属板20m等通过折弯而形成的包壳体10等。但是,不限于这样的结构,也可以将构成包壳体10等的金属壳体构件利用多个金属板来构成。

在变形方式2~4中,在第3侧壁金属板部224、324、424等中的延出部224a、324a、424a等设置了板接合部224ak、324ak、424ak等,但第3侧壁金属板部224、324、424等自身未设为夹层板构造。但是,也可以在第3侧壁金属板部224等的延出部224a等设置板接合部224ak,并且将第3侧壁部214等设为夹层板构造的板构造横侧壁部。由此,能够设为刚性和强度更高的包壳体。

另外,在实施方式1、2及变形方式1~4中,示出了在第1侧壁部12等及第2侧壁部13等中使内侧金属板部22a等和外侧金属板部22c等的高度方向hh的尺寸相同并将高度方向hh的整体设为夹层板构造的例子。但是,例如在实施方式2的包壳体510中,也可以如第3侧壁部514a、514b那样,相对于内侧金属板部缩短外侧金属板部的高度方向hh的尺寸等,在第1侧壁部及第2侧壁部中,将构成夹层板构造的部分仅采用于高度方向的一部分。另外,关于第3侧壁部及第4侧壁部,也可以将构成夹层板构造的部分仅采用于高度方向的一部分。

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