电池壳体及电池壳体的制造方法与流程

1.本公开涉及电池壳体及电池壳体的制造方法。


背景技术：

2.在日本特开2020－129474中公开了一种收容层叠的电池单元的电池壳体。该电池壳体包括金属壳体构件和以从外侧覆盖该金属壳体构件的方式设置的树脂壳体构件。金属壳体构件是通过将1张金属板折弯而形成为箱型。树脂壳体构件通过树脂的注射成形而形成，并固定连结于金属壳体构件而一体化。


技术实现要素：

3.在如日本特开2020－129474所记载的电池壳体那样将金属板与树脂构件组合而形成的电池壳体中，为了提高形状的自由度，考虑采用具备由多个金属板构成的金属板部和将该多个金属板相连的树脂部的结构。在此，搭载于车辆的电池壳体需要以使得电池包与车身成为等电位的方式取得接地。然而，在从多个金属板分别取得接地的结构中，需要多个接地线。这会导致成本的增加及构造的浪费的产生。
4.本公开提供能够以不对每个金属板设置接地线的方式取得接地的电池壳体及其制造方法。
5.本公开的一个方案的电池壳体构成为收容1个或多个电池单元，并具备金属板部和树脂部。所述金属板部由作为所述电池壳体的一部分的多个金属板构成。所述树脂部介于所述多个金属板之间并将所述多个金属板相连，且是所述电池壳体的另一部分。所述多个金属板包括第1金属板和第2金属板。所述第1金属板包括第1重叠部，所述第2金属板包括第2重叠部，所述第1重叠部及所述第2重叠部经由所述树脂部而相互重叠。所述第1重叠部具有朝向所述第2重叠部突出的1个以上的接触用突起。所述第2重叠部与所述1个以上的接触用突起直接接触。
6.可以是，所述第2重叠部是以与所述1个以上的接触用突起接触的方式将所述第2金属板的一部分折弯而设置的部位。并且，可以是，所述1个以上的接触用突起各自的高度比所述第1重叠部与所述第2重叠部之间的间隙大，以使得所述第2重叠部搭在所述1个以上的接触用突起上。
7.可以是，所述电池壳体具有以强化所述第1金属板与所述树脂部的结合的方式构成的、所述第1金属板与所述树脂部机械地交缠的交缠(缠结，日文：絡
み
合
い
)构造。并且，所述交缠构造可以包括设置于所述第1金属板的1个以上的突起，所述1个以上的突起可以是所述1个以上的接触用突起。
8.可以是，所述1个以上的接触用突起分别是所述第1重叠部的一部分隆起的部位。
9.可以是，所述1个以上的接触用突起分别是将所述第1重叠部的一部分折回而设置的部位。
10.可以是，所述第1金属板和所述第2金属板除了所述1个以上的接触用突起的1个以
上的位置以外相互分离地配置。
11.可以是，所述1个以上的突起分别具备开口，可以是，在所述1个以上的突起各自的内部填充有所述树脂部。
12.本公开的一个方案的电池壳体的制造方法是制造构成为收容1个或多个电池单元的所述电池壳体的方法。所述电池壳体包括：金属板部，所述金属板部由作为所述电池壳体的一部分的多个金属板构成；以及树脂部，所述树脂部介于所述多个金属板之间并将所述多个金属板相连，且是所述电池壳体的另一部分。所述多个金属板包括第1金属板和第2金属板。所述第1金属板包括第1重叠部，所述第2金属板包括第2重叠部，所述第1重叠部及所述第2重叠部经由所述树脂部而相互重叠。所述第1重叠部具有朝向所述第2重叠部突出的1个以上的接触用突起。所述第2重叠部与所述1个以上的接触用突起直接接触。
13.所述制造方法包括：冲压成形工序，通过冲压成形来成形所述多个金属板；突起形成工序，冲压成形所述1个以上的接触用突起；放置工序，在冲压成形工序及突起形成工序之后将所述多个金属板放置于模具；以及注射成形工序，通过在设置于所述模具的所述多个金属板之间填充树脂而成形所述树脂部，从而形成电池壳体。
14.在所述制造方法中，可以是，所述第1金属板和所述第2金属板除了所述1个以上的接触用突起的1个以上的位置以外相互分离地配置。
15.根据本公开的一个方案的电池壳体，经由树脂部相连的多个金属板所包括的第1金属板及第2金属板分别具备第1重叠部及第2重叠部。并且，第2重叠部与第1重叠部所具有的1个以上的接触用突起直接接触。由此，能够形成第1金属板与第2金属板之间的电导通。因此，如果多个金属板中的相邻的各对金属板满足第1金属板与第2金属板的关系，则能够形成上述多个金属板间的电导通。由此，能够以不对每个金属板设置接地线的方式取得接地。
16.另外，根据本公开的一个方案的电池壳体的制造方法，1个以上的接触用突起通过冲压成形而形成。由此，仅通过对通过冲压成形而形成的第1金属板追加利用了冲压成形的突起形成工序就能够形成1个以上的接触用突起。因此，能够抑制制造工序的追加并且能够制造能够确保多个金属板间的接触的电池壳体。
附图说明
17.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，其中同样的附图标记表示同样的要素，并且附图中：
18.图1是具备实施方式1的电池壳体的电池包的俯视图。
19.图2是实施方式1的电池壳体的立体图。
20.图3是图2所示的金属板部的分解立体图。
21.图4是图2中的iv-iv线剖视图。
22.图5是图2中的v-v线剖视图。
23.图6a是用于说明实施方式1的接触构造的电池壳体的放大立体图。
24.图6b是用于说明实施方式1的接触构造的、包含图6a中的vib-vib线剖面的电池壳体的立体剖视图。
25.图7是示出实施方式1的电池壳体的制造方法的步骤的流程图。
26.图8a是用于对接触用突起的形成及经由接触用突起的金属板彼此的接触构造的实现进行补充的图。
27.图8b是用于对接触用突起的形成及经由接触用突起的金属板彼此的接触构造的实现进行补充的图。
28.图8c是用于对接触用突起的形成及经由接触用突起的金属板彼此的接触构造的实现进行补充的图。
29.图9a是用于说明实施方式2的接触用突起的形成方法的图。
30.图9b是用于说明实施方式2的接触用突起的形成方法的图。
31.图9c是用于说明实施方式2的接触用突起的形成方法的图。
具体实施方式
32.在以下说明的实施方式中，对各图中通用的要素标注相同的附图标记并省略或简化重复的说明。另外，在以下所示的实施方式中提及了各要素的个数、数量、量、范围等数的情况下，除了特别明示的情况、原理上明确地确定为该数的情况以外，本发明的技术思想并不限定于该提及的数。另外，在以下所示的实施方式中说明的构造等除了特别明示的情况、原理上明确地确定为该构造的情况以外，并不一定是本公开的技术思想所必须的。
33.1.实施方式1
34.1-1.电池壳体的结构
35.图1是具备实施方式1的电池壳体10的电池包1的俯视图。电池包1具备层叠的多个电池单元2的层叠体即电池堆叠体3、和收容电池堆叠体3的电池壳体10。电池包1搭载于电动车辆，向电动车辆供给电力。
36.更详细而言，在图1所示的一例中，电池堆叠体3构成为将多个方型的电池单元2和间隔件(树脂框)4交替层叠，并且具备以从层叠方向d的两侧夹持电池单元2与间隔件4的集合体的方式配置的一对端板5。间隔件4由绝缘性的树脂形成，确保相邻的电池单元2的绝缘性，并且作为电池单元2的散热路径发挥功能。具有这样的结构的电池堆叠体3在从位于其两端的一对端板5侧施加有压缩载荷的状态下收容于电池壳体10。此外，收容于电池壳体10的电池单元2的数量不一定是多个，也可以是1个。另外，本公开的一个方案的“电池壳体”也可以形成为收容以2列以上的多列排列配置的电池堆叠体。
37.图2是实施方式1的电池壳体10的立体图。电池壳体10具有大致长方体形状，由构成电池壳体10的顶面的上罩(省略图示)和构成底面及4个侧面的下壳体构成。图2示出电池壳体10中的该下壳体。即，下壳体具有顶面开口的大致长方体形状。
38.参照图2、图3～图5对电池壳体10(下壳体)的结构进行说明。电池壳体10(下壳体)由金属板部12和树脂部14构成。图3是图2所示的金属板部12的分解立体图。图4是图2中的iv-iv线剖视图。图5是图2中的v-v线剖视图。
39.如图3所示，金属板部12由多个(作为一例为3个)金属板20、30及40构成。金属板20等的材质没有特别限定，例如为钢板、镀锌钢板、镀镍钢板、不锈钢板或铝板。
40.如图2、图3及图5所示，金属板20具备构成电池壳体10的底面10a的底壁部21、和构成相互相对的一对侧面10b及10c的一对侧壁部22及23。更详细而言，底壁部21以及一对侧壁部22及23分别具有矩形状的基本形状。并且，一对侧壁部22及23分别从底壁部21向电池
壳体10的上方立起并延伸。另外，为了提高一对侧壁部22及23的刚性，一对侧壁部22及23中的与底壁部21相反的一侧的端部折弯90度。由此，分别形成有截面l字状的凸缘部22a及23a。
41.如图2、图3及图4所示，金属板30主要具备构成电池壳体10的侧面10d的侧壁部31。更详细而言，侧壁部31具有矩形状的基本形状。并且，如图4所示，侧壁部31与金属板20的底壁部21分离，但从底壁部21侧向电池壳体10的上方立起并延伸。另外，为了提高侧壁部31的刚性，侧壁部31中的与底壁部21相反的一侧的端部两次折弯90度。由此，形成有截面为
“コ”
字状的凸缘部31a。
42.金属板40具备构成与由金属板30的侧壁部31构成的电池壳体10的侧面10d相对的侧面10e的侧壁部41。作为一例，金属板40具有与金属板30相同的形状。即，金属板40具有与凸缘部31a相同的形状的凸缘部41a。另外，金属板40具有与后述的贯通孔32、重叠部31b及突起33相同的形状的贯通孔42、重叠部41b及突起43。
43.根据图4所示的剖视图也可知，上述3个金属板20、30及40即使在图2所示的电池壳体10(下壳体)的完成状态下也不直接相互接触而是相互分离地配置(其中，除了作为本实施方式的电池壳体10的特征构造的后述的接触用突起27c的位置以外)。
44.并且，这些金属板20、30及40通过树脂部14结合。树脂部14的材质没有特别限定，例如为聚酰胺等热塑性树脂、环氧等热固性树脂、或者玻璃纤维强化聚酰胺等纤维强化塑料。如图2及图4所示，树脂部14介于3个金属板20、30及40之间并将这些金属板20、30及40之间相连。
45.更详细而言，树脂部14为了保持3个金属板20、30及40而如以下那样形成。即，如图4所示，为了将金属板20的底壁部21与金属板30的侧壁部31之间以分离的状态保持，树脂部14具备介于底壁部21与侧壁部31之间的介设树脂部141。这对于金属板20与金属板40的关系也是同样的。
46.另外，如图2、图4及图5所示，树脂部14具有以电池壳体10的底面10a及4个侧面10b～10e的各自为对象并从电池壳体10的外侧分别覆盖金属板20、30及40的箱形状的部位。图4及图5所示的底壁树脂部142、以及图2、图4及图5所示的方筒状的侧壁树脂部143相当于这里所说的箱形状的部位。通过具有这样的箱形状的部位，树脂部14能够与金属板部12一起承受施加于上述的电池堆叠体3的压缩载荷的反作用力以及从电池壳体10的外侧对电池壳体10的各侧面10b～10e作用的外力。此外，用于将电池壳体10固定于车身的预定数量的托架(省略图示)例如紧固连结于压入到树脂部14(例如，侧壁树脂部143)的螺母(省略图示)。
47.如上所述，树脂部14不仅具有将形成电池壳体10的基本骨架的金属板部12(金属板20、30及40)相连的功能，还作为电池壳体10的一部分发挥功能，有助于电池壳体10的刚性及强度的确保。此外，在图4及图5所示的例子中，树脂部14仅覆盖底面10a的缘部，但也可以代替这样的例子，而在底壁部21的外侧覆盖底面10a的整体。
48.为了使金属板20、30及40各自与树脂部14的固定连结(结合)更可靠，电池壳体10具备如下的“交缠构造”。这里所说的交缠构造是指，不使用粘接而是通过使金属板20等与树脂部14机械地交缠来用于强化两者的结合的构造。
49.具体而言，交缠构造例如通过形成于金属板20的突起24与形成于金属板30及40各自的贯通孔32及42的组合来实现。如图3所示，金属板20具备分别与侧壁部31及41对应的相
对壁部25及26。相对壁部25及26通过将侧壁部22及23的一部分分别折弯而形成。突起24形成于这些相对壁部25及26。如后述的图6a、图6b良好地示出那样，突起24具有朝向侧壁部31或41侧突出的圆筒形状。并且，突起24以不与贯通孔32或42接触的方式贯通该贯通孔32或42。包括突起24的相对壁部25或26与侧壁部31或41之间的间隙由树脂部14充满。根据利用这样的圆筒形状的突起24和贯通孔32及42的交缠构造，与仅以与金属板20等的平面部分接触的方式形成有树脂部14的壁部的情况相比，能够将金属板20等与树脂部14可靠地固定连结(结合)，进而，能够将金属板20与金属板30及40的各自经由树脂部14更可靠地固定连结(结合)。
50.另外，交缠构造例如也通过拱形状的突起27、33及43来实现。如图3所示，突起27分别设置于侧壁部22及23，突起33及43分别设置于侧壁部31及侧壁部41。如后述的图6a、图6b所示，这里所说的拱形状的突起27、33及43在拱部的两端开口。因此，在其内部填充树脂部14。由此，能够使金属板20等与树脂部14良好地交缠。即，交缠构造例如能够视为包括突起27、33及43。因此，通过利用了这样的拱形状的突起27等的交缠构造，与仅以与金属板20等的平面部分接触的方式形成有树脂部14的壁部的情况相比，也能够将金属板20、30及40各自与树脂部14更可靠地固定连结(结合)。
51.根据上述那样将多个金属板20等与树脂部14组合而形成的电池壳体10，与通过将1张金属板折弯而形成为箱型的金属壳体构件与承受夹持构件的组合来构成电池壳体的例子相比，能够提高壳体形状的自由度。
52.在此，为了确保电池包的emc(电磁兼容性)，需要以使得电池壳体与车身成为等电位的方式取得接地。然而，在由多个金属板构成的金属板部经由树脂部而结合的基本结构中，存在无法确保多个金属板之间的接触及导通而对于多个金属板分别需要接地线的情况。这导致电池壳体的部件数量及制造工时的增加，导致成本的增加及构造的浪费的产生。
53.1-1-1.金属板间的接触构造
54.鉴于上述的课题，本实施方式的电池壳体10具有如下的接触构造。图6a、图6b是用于说明实施方式1的接触构造的电池壳体10的放大立体图。更详细而言，图6a放大示出侧壁部31侧的侧壁部22的端部的形状，图6b是包含图6a中的vib-vib线剖面的侧壁部22及31的立体剖视图。
55.金属板20的侧壁部22及金属板30的侧壁部31分别具备隔着树脂部14相互重叠的重叠部22b及31b。并且，重叠部22b具有朝向重叠部31b突出的“接触用突起”。作为一例，在本实施方式中，如图6a、图6b所示，为了上述的交缠构造而设置于金属板20的侧壁部22处的多个拱形状的突起27的一部分是接触构造中的接触用突起。因此，在以下的说明中，将作为接触用突起的突起27称为“接触用突起27c”。
56.并且，金属板30侧的重叠部31b与接触用突起27c直接(即，不隔着树脂部14)接触。这样，金属板20和金属板30经由接触用突起27c(换言之，仅在设置有接触用突起27c的部位)直接接触。
57.更具体而言，在图6a、图6b所示的一例中，金属板30侧的重叠部31b是为了与接触用突起27c的接触而将金属板30的侧壁部31的一部分折弯而设置的部位(即，延长的部位)。重叠部31b通过将侧壁部31的一部分折弯90度，从而以在与重叠部22b之间具有由树脂部14充满的间隙并与重叠部22b重叠的方式冲压成形为平板状。在此基础上，接触用突起27c的
高度被设定为比重叠部22b与重叠部31b的间隙大，以使得在后述的放置工序s4中放置于模具的状态下重叠部31b搭在接触用突起27c上(参照后述的图8a、图8b、图8c)。
58.此外，在图6a、图6b所示的例子中，包括重叠部22b的金属板20相当于本公开的“包括第1重叠部的第1金属板”的一例，包括重叠部31b的金属板30相当于本公开的“包括第2重叠部的第2金属板”的一例。另外，在图6a、图6b所示的例子中，接触用突起27c的数量为2个，但也可以为1个，或者也可以为3个以上。
59.在此简化说明，但在金属板20与金属板40之间也适用同样的接触构造。即，如图3所示，金属板20的侧壁部22及金属板40的侧壁部41分别具备隔着树脂部14相互重叠的重叠部22b及41b。并且，侧壁部22侧的突起27的一部分也用作接触用突起27c，与重叠部41b接触。此外，在金属板20与金属板40的关系中，金属板20及金属板40分别相当于本公开的“第1金属板”及“第2金属板”的其他例。
60.此外，接触用突起27c是利用拱形状使得重叠部22b的一部分隆起的部位。然而，在使重叠部22b的一部分隆起而形成接触用突起的情况下，也可以代替这样的拱形状，而是以接触用突起不具有开口(参照图6b)的方式利用压花形状来形成。上述的交缠构造所包括的突起27也可以如该压花形状的例子那样未必兼作“接触用突起”。
61.另外，上述的接触构造设置于金属板20中的侧壁部22侧，但也可以取而代之而是设置于另一方的侧壁部23侧，或者也可以设置于双方的侧壁部22及23。另外，本公开的“接触用突起”也可以不设置于金属板20侧，而是设置于为了与重叠部22b重叠而延长的部位即重叠部31b及41b侧。
62.1-2.电池壳体的制造方法
63.接着，参照图7及图8a、图8b、图8c，对本实施方式的电池壳体10的制造方法进行说明。图7是示出实施方式1的电池壳体10的制造方法的步骤的流程图。更详细而言，图7示出利用由压力机进行的冲压加工及由注射成形机进行的注射成形来制造(形成)电池壳体10时的主要工序。图8a、图8b、图8c是用于对接触用突起27c的形成及经由接触用突起27c的金属板彼此的接触构造的实现进行补充的图。
64.首先，在冲裁工序s1中，通过由压力机进行的冲裁加工，从箍(英文：hoop)状的金属板形成成为金属板20、30及40各自的基础的金属板(即，将金属板20等展开而得到的平板状的金属板)。此外，金属板30及40的贯通孔32及42可以在该冲裁工序s1中同时形成，也可以在之后的其他工序中形成。
65.接着，在折弯工序s2中，通过利用压力机对在冲裁工序s1中得到的各金属板的各部分进行折弯，从而逐个地冲压成形金属板20、30及40。此外，在图7所示的例子中，冲裁工序s1及折弯工序s2的组合相当于本公开的一个方案的“冲压成形工序”的一例。
66.接着，在突起形成工序s3中，冲压成形包括接触用突起27c的各突起24、27、33及43。在此，参照图8a、图8b、图8c，对接触用突起27c的形成进行补充。通过对金属板20(侧壁部22)实施冲压成形，从而如图8a、图8b、图8c所示那样形成接触用突起27c。
67.接着，在放置工序s4中，将形成为图3所示的状态的金属板20、30及40放置于注射成形机的模具。在图8a、图8b、图8c中，示出这样放置于模具的状态下的金属板20及30。在将金属板20及30这样放置于模具时，重叠部31b搭在接触用突起27c上。其结果是，能够确保利用了接触用突起27c的金属板20与金属板30的直接接触。这对于金属板20与金属板40的关
系也是同样的。
68.接着，在注射成形工序s5中，在放置工序s4中所放置的金属板20、30及40之间注射(填充)树脂，成形出固定连结于金属板20、30及40的树脂部14。其结果是，形成(制造)本实施方式的电池壳体10。
69.1-3.效果
70.如以上说明的那样，根据本实施方式的电池壳体10，经由树脂部14相连的金属板20及金属板30分别具备重叠部22b及重叠部31b。并且，重叠部31b与重叠部22b所具有的接触用突起27c直接接触。这对于金属板20与金属板40的关系也是同样的。根据这样的接触构造，能够形成多个金属板间的电导通。由此，能够以不对每个金属板设置接地线的方式取得接地。即，接地线为一根即可。
71.另外，在电池壳体10中，重叠部31b(第2重叠部)是为了与接触用突起27c接触而将金属板30(第2金属板)的一部分折弯而设置的部位。并且，如图8a、图8b、图8c良好地示出那样，接触用突起27c的高度比重叠部22b(第1重叠部)与重叠部31b的间隙大，以使得重叠部31b搭在接触用突起27c上。也可以代替这样的例子，接触用突起27c的高度与该间隙的大小相同。与此相对，通过将该高度设定为比该间隙大，从而在作为将金属板30的一部分折弯而设置的部位的重叠部31b上，伴随于重叠部31b搭在接触用突起27c上，作用有重叠部31b被接触用突起27c压靠的力。因此，能够可靠地进行金属板20与金属板30的接触(电导通)。这对于金属板20与金属板40的关系也是同样的。
72.另外，在电池壳体10中，上述的交缠构造所包括的设置于金属板20(第1金属板)的突起27是接触用突起27c。由此，能够以不设置用于接触构造的专用的突起的方式确保多个金属板间的接触。
73.另外，根据本实施方式的电池壳体10的制造方法，接触用突起27c通过冲压成形而形成。代替这样的方法，接触用突起例如也可以通过利用焊接等其他方法将金属构件接合于金属板20而形成。与此相对，根据本实施方式的制造方法，仅通过对通过冲压成形而形成的金属板20追加利用了冲压成形的突起形成工序s3就能够形成接触用突起27c。因此，能够抑制制造工序的追加并且能够制造能够确保多个金属板间的接触的电池壳体10。
74.2.实施方式2
75.实施方式2在“接触用突起”的形成方法上与实施方式1不同。图9a、图9b、图9c是用于说明实施方式2的接触用突起27c’的形成方法的图。如图9a、图9b、图9c所示，接触用突起27c’是将金属板20的重叠部22b(第1重叠部)的一部分折回而设置的部位。
76.具有折回构造的接触用突起27c’在突起形成工序s3中通过冲压成形而形成。更详细而言，接触用突起27c’是将金属板20的重叠部22b的一部分切割立起并且通过弯曲加工而形成。另外，在图9a、图9b、图9c所示的例子中，与图8a、图8b、图8c所示的例子同样地，接触用突起27c’的高度被设定为比重叠部22b与重叠部31b的间隙大，以使得重叠部31b搭在接触用突起27c’上。此外，如图9a、9b、9c所示那样折回的接触用突起27c’具备开口，在其内侧填充树脂部14，因此具有折回构造的接触用突起27c’也可以说相当于上述的交缠构造所包括的突起的一例。因此，对于该突起27c’，也可以说交缠构造所包括的突起的一部分是接触用突起。
77.另外，在实施方式2中也是，3个金属板20、30及40即使在电池壳体10(下壳体)的完
成状态下也不直接相互接触而是相互分离地配置(其中，除了作为本实施方式的电池壳体10的特征构造的接触用突起27c’的位置以外)。
78.3.其他实施方式
79.在上述的实施方式1及2中，例示了由3个金属板20、30及40构成的金属板部12。然而，本公开的“金属板部”也可以由2个、或4个以上的金属板构成。并且，为了在多个金属板之间确保电导通，在多个金属板中的相邻的各对金属板中以满足本公开的“第1金属板”与“第2金属板”的关系的方式构成各金属板即可。