JP-2026077304-A - 拘束装置、および、積層体ユニットの製造方法

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Abstract

【課題】積層方向における拘束によって積層体に不均等荷重が生じることを抑制できる拘束装置を提供する。【解決手段】積層体２を拘束する拘束装置１は、第１エンドプレート１４と、第２エンドプレート１５と、第１拘束部材２３ａと、第２拘束部材２３ｂとを備える。第１拘束部材２３ａと、第２拘束部材２３ｂとは、積層体２を間に挟み、積層体２の幅方向Ｗにおいて、間隔をあけて配置される。第１拘束部材２３ａは、第１板押え２６ａと第２板押え３２ａと第１柱部材３８ａとを備える。第１板押え２６ａと第２板押え３２ａとは、積層方向Ｈに間隔をあけて配列するとともに、第１板押え２６ａは、第１エンドプレート１４に接するように設けられ、第２板押え３２ａは、第２エンドプレート１５に接するように設けられる。第１柱部材３８ａは、第１板押え２６ａと第２板押え３２ａとを接続する。【選択図】図１

Inventors

齋藤章紀
鈴木信司

Assignees

トヨタ自動車株式会社
株式会社豊田自動織機

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (14)

蓄電モジュールを含む積層体を拘束する拘束装置であって、前記拘束装置は、第１エンドプレートと、第２エンドプレートと、第１拘束部材と、第２拘束部材とを備え、前記第１エンドプレートと、前記第２エンドプレートとは、前記積層体を間に挟み、積層方向に積層されており、前記第１エンドプレートは、前記積層方向において前記積層体の一方端に配置されるとともに、前記積層体を覆うように形成され、前記第２エンドプレートは、前記積層方向において前記積層体の他方端に配置されるとともに、前記積層体を覆うように形成され、前記第１拘束部材と、前記第２拘束部材とは、前記積層体を間に挟み、前記積層体の幅方向において、間隔をあけて配置されるとともに、前記第１拘束部材は、第１板押えと第２板押えと第１柱部材とを含み、前記第１板押えと前記第２板押えとは、前記積層方向に間隔をあけて配列するとともに、前記第１板押えは、前記第１エンドプレートに接するように設けられ、前記第２板押えは、前記第２エンドプレートに接するように設けられ、前記第１柱部材は、前記第１板押えと前記第２板押えとを接続し、前記第２拘束部材は、第３板押えと第４板押えと第２柱部材とを含み、前記第３板押えと前記第４板押えとは、前記積層方向に間隔をあけて配列するとともに、前記第３板押えは、前記第１エンドプレートに接するように設けられ、前記第４板押えは、前記第２エンドプレートに接するように設けられ、前記第２柱部材は、前記第３板押えと前記第４板押えとを接続する、拘束装置。
前記積層体は、前記積層体の一方端である第１主面と、前記積層体の他方端である第２主面と、前記第１主面および前記第２主面の間に位置する周面とを含み、前記周面は、前記第１柱部材と対向する第１側面と、前記第１側面に対して前記幅方向に間隔あけて位置すると共に、前記第２柱部材と対向する第２側面と、前記第１側面および前記第２側面を接続する第１端面と、前記第１端面に対して長さ方向に間隔をあけて位置すると共に、前記第１側面および前記第２側面を接続する第２端面とを含み、前記第１拘束部材は、前記長さ方向に間隔をあけて配列する複数の前記第１柱部材を含む、請求項１に記載の拘束装置。
複数の前記第１柱部材は、前記積層方向に同じ長さに形成されている、請求項２に記載の拘束装置。
前記第２拘束部材は、前記長さ方向に間隔をあけて配列する複数の前記第２柱部材を含む、請求項２または請求項３に記載の拘束装置。
複数の前記第２柱部材は、前記積層方向において前記第１柱部材と同じ長さに形成されている、請求項４に記載の拘束装置。
前記積層体は、前記積層体の一方端である第１主面と、前記積層体の他方端である第２主面と、前記第１主面および前記第２主面の間に位置する周面とを含み、前記周面は、前記第１柱部材と対向する第１側面と、前記第１側面に対して前記幅方向に間隔あけて位置すると共に、前記第２柱部材と対向する第２側面と、前記第１側面および前記第２側面を接続する第１端面と、前記第１端面に対して長さ方向に間隔をあけて位置すると共に、前記第１側面および前記第２側面を接続する第２端面とを含み、前記第１エンドプレートは、前記長さ方向に配列する第１端辺および第２端辺を含み、前記第１板押えと、前記第３板押えとは、前記第１端辺から前記第２端辺まで延びるように形成されており、前記第２エンドプレートは、前記長さ方向に配列する第３端辺および第４端辺を含み、前記第２板押えと、前記第４板押えとは、前記第３端辺から前記第４端辺まで延びるように形成されている、請求項１に記載の拘束装置。
前記第１エンドプレートは、前記幅方向に配列する第１側部および第２側部を含み、前記第１側部には、第１切欠部が形成されており、前記第２側部には、第２切欠部が形成されており、前記第２エンドプレートは、前記幅方向に配列する第３側部および第４側部を含み、前記第３側部には、第３切欠部が形成されており、前記第４側部には、第４切欠部が形成されており、前記第２エンドプレートを前記積層方向に離れた位置から前記第１エンドプレートおよび前記第２エンドプレートを平面視すると、前記第１切欠部は前記第３切欠部と重なる位置に配置されており、前記第２切欠部は前記第４切欠部と重なる位置に配置されており、前記第１柱部材は、前記第１切欠部と、前記第３切欠部とを通るように配置されており、前記第２柱部材は、前記第２切欠部と、前記第４切欠部とを通るように配置されている、請求項１に記載の拘束装置。
前記第１柱部材は、前記積層方向に長さを調整できる機構を有し、前記第２柱部材は、前記積層方向に長さを調整できる機構を有す、請求項１に記載の拘束装置。
前記第１拘束部材は、さらに、第１ボルトを含み、前記第１板押えには、第１貫通孔が形成されており、前記第１柱部材は、第２貫通孔が形成された第１中空部と、第１ボルト挿入孔が形成された第１シムと、第１柱部とから形成され、前記第１柱部は、前記第２板押えに固定されるとともに第１ネジ穴が形成され、前記第１貫通孔と、前記第２貫通孔と、前記第１ボルト挿入孔と、前記第１ネジ穴とは、それぞれ、前記積層方向において同軸状に形成されており、前記第１板押えと前記第１柱部とは、前記積層方向において、前記第１中空部と前記第１シムとを間に挟んで配列し、前記第１ボルトは、前記第１貫通孔と、前記第２貫通孔と、前記第１ボルト挿入孔とを貫通するとともに、前記第１ネジ穴に挿入されることによって、前記第１板押えと前記第１柱部とを前記積層方向に拘束し、前記第２拘束部材は、さらに、第２ボルトを含み、前記第３板押えには、第３貫通孔が形成されており、前記第２柱部材は、第４貫通孔が形成された第２中空部と、第２ボルト挿入孔が形成された第２シムと、第２柱部とから形成され、前記第２柱部は、前記第４板押えに固定されるとともに第２ネジ穴が形成され、前記第３貫通孔と、前記第４貫通孔と、前記第２ボルト挿入孔と、前記第２ネジ穴とは、それぞれ、前記積層方向において同軸状に形成されており、前記第３板押えと前記第２柱部とは、前記積層方向において、前記第２中空部と前記第２シムとを間に挟んで配列し、前記第２ボルトは、前記第３貫通孔と、前記第４貫通孔と、前記第２ボルト挿入孔とを貫通するとともに、前記第２ネジ穴に挿入されることによって、前記第３板押えと前記第２柱部とを前記積層方向に拘束する、請求項８に記載の拘束装置。
前記第１柱部材は、前記積層方向に配列するように配置された、第１分割柱部と、第２分割柱部とから形成され、前記第１分割柱部は、第１本体部と第１挿入部とを有し、前記第１挿入部は、前記積層方向に延びるように形成され、前記第１本体部のうち前記積層方向において前記第２分割柱部と対応する面に設けられ、ネジ山が形成されており、前記第２分割柱部は、前記積層方向において前記第１分割柱部と対応する面に、前記第１挿入部が挿入される第１ネジ穴が形成され、前記第２柱部材は、前記積層方向に配列するように配置された、第３分割柱部と、第４分割柱部とから形成され、前記第３分割柱部は、第２本体部と第２挿入部とを有し、前記第２挿入部は、前記積層方向に延びるように形成され、前記第２本体部のうち前記積層方向において前記第４分割柱部と対応する面に設けられ、ネジ山が形成されており、前記第４分割柱部は、前記積層方向において前記第３分割柱部と対応する面に、前記第２挿入部が挿入される第２ネジ穴が形成されている、請求項８に記載の拘束装置。
前記積層体は、前記積層体の一方端である第１主面と、前記積層体の他方端である第２主面とを含み、前記第１エンドプレートは、前記第１主面と対向する第１内面と、前記第１内面に対して前記積層方向に間隔をあけて位置する第１外面とを有し、前記第２エンドプレートは、前記第２主面と対向する第２内面と、前記第２内面に対して前記積層方向に間隔をあけて位置する第２外面とを有し、前記第１板押えは、前記第１外面に接触するように配置されており、前記第２板押えは、前記第２外面に接触するように配置されている、請求項１に記載の拘束装置。
配置工程と、圧縮工程と、取付工程と、除荷工程とを有す、積層体ユニットの製造方法であって、前記積層体ユニットは、蓄電モジュールを含む積層体と、前記積層体を拘束する拘束装置とを含み、前記拘束装置は、第１エンドプレートと、第２エンドプレートと、第１拘束部材と、第２拘束部材とを備え、前記積層体と、前記第１エンドプレートと、前記第２エンドプレートとは積層方向に積層されており、前記第１エンドプレートは、前記積層方向において前記積層体の一方端である第１主面に配置されるとともに、前記積層体を覆うように形成され、前記第２エンドプレートは、前記積層方向において前記積層体の他方端である第２主面に配置されるとともに、前記積層体を覆うように形成され、前記第１エンドプレートは、前記第１主面と対向する第１内面と、前記第１内面に対して前記積層方向に間隔をあけて位置する第１外面とを有し、前記第２エンドプレートは、前記第２主面と対向する第２内面と、前記第２内面に対して前記積層方向に間隔をあけて位置する第２外面とを有し、前記第１拘束部材は、第１板押えと第２板押えと第１柱部材とから形成されており、前記第２拘束部材は、第３板押えと第４板押えと第２柱部材とから形成されており、前記配置工程は、前記第１主面に対向する位置に前記第１エンドプレートを配置し、前記第２主面に対向する位置に前記第２エンドプレートを配置する工程を含み、前記圧縮工程は、前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートとを前記積層方向から圧縮する工程を含み、前記取付工程は、前記第１外面から前記第２外面までの高さである拘束高さに調整した前記第１柱部材を含む前記第１拘束部材を、前記第１板押えが前記第１エンドプレートに重なり、かつ、前記第２板押えが前記第２エンドプレートに重なるように取り付けるととともに、前記拘束高さに調整した前記第２柱部材を含む前記第２拘束部材を、前記第３板押えが前記第１エンドプレートに重なり、かつ、前記第４板押えが前記第２エンドプレートに重なるように取り付ける工程を含み、前記除荷工程は、前記圧縮工程において付加された圧縮を除荷する工程を含む、積層体ユニットの製造方法。
前記圧縮工程と前記取付工程との間に、さらに、計測工程と、調整工程とを含み、前記計測工程は、前記拘束高さを計測する工程を含み、前記調整工程は、前記第１柱部材と前記第２柱部材との、それぞれの高さを前記拘束高さに調整する工程を含む、請求項１２に記載の積層体ユニットの製造方法。
前記第１柱部材は、前記第１板押えと前記第２板押えとを接続するように形成されており、前記第２柱部材は、前記第３板押えと前記第４板押えとを接続するように形成されている、請求項１２に記載の積層体ユニットの製造方法。

Description

本開示は、拘束装置、および、積層体ユニットの製造方法に関する。例えば、特開２０２０－０９１９４７号公報には、積層体と拘束装置とを備える蓄電装置が開示されている。拘束装置は、一対のエンドプレートとボルトから形成されている。一対のエンドプレートのそれぞれは、積層体の積層方向における両端面に配置されている。一対のエンドプレートは、ボルトにより互いに締結されている。特開２０２０－０９１９４７号公報本実施形態にかかる積層体アッセンブリの概略斜視図を示す。本実施形態にかかる積層体アッセンブリの分解斜視図を示す。本実施形態にかかる拘束部材の分解斜視図を示す。本実施形態にかかる柱部材の変形例を示した分解斜視図を示す。本実施形態にかかる積層体アッセンブリの製造方法における配置工程の概略図を示す。本実施形態にかかる積層体アッセンブリの製造方法における圧縮工程の概略図を示す。本実施形態にかかる積層体アッセンブリの製造方法における取付工程の概略図を示す。以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。本開示実施形態において、積層体ユニットの一形態である積層体アッセンブリ１００を形成する拘束装置について説明する。なお、積層体アッセンブリ１００は、蓄電装置の製造工程中における一形態である。図１に本実施形態にかかる積層体アッセンブリの概略斜視図を示す。なお、図１に示す積層方向Ｈは、積層体２と、エンドプレート１４，１５との積層方向を示す。幅方向Ｗは、積層体アッセンブリ１００の幅方向を示す。長さ方向Ｌは、積層体アッセンブリ１００の長さ方向を示す。積層体アッセンブリ１００は、拘束装置１と、積層体２と、弾性シート１２，１３（図２参酌）と、を備える。拘束装置１は、エンドプレート１４，１５と、拘束部材２３ａ，２３ｂと、を備える。拘束装置１は、図１に図示しない弾性シート１２，１３とともに、積層体２を拘束する。なお、エンドプレート１４とエンドプレート１５と拘束部材２３ａと拘束部材２３ｂとは、それぞれ、本開示の「第１エンドプレート」と「第２エンドプレート」と「第１拘束部材」と「第２拘束部材」との一例である。図２に、積層体アッセンブリの分解斜視図を示す。積層体２は、たとえば、直方体形状に形成されている。積層体２は、第１主面３と、第２主面４と、周面５とを有する。第１主面３と第２主面４とは、積層方向Ｈにおいて配列する積層体の両端面である。なお、第１主面３は、第２主面４に対して上方に位置する。周面５は、第１主面３の外周縁部と第２主面４の外周縁部とを接続する面である。周面５は、第１側面６ａと第２側面６ｂと、第１端面７ａと、第２端面７ｂとを有する。第１側面６ａと第２側面６ｂとは、幅方向Ｗに配列する。第１端面７ａと第２端面７ｂとは、長さ方向Ｌに配列する。第１端面７ａは、第１側面６ａと第２側面６ｂとを接続する。第２端面７ｂは、第１側面６ａと第２側面６ｂとを接続する。積層体２を積層体２から積層方向Ｈに離れた位置から平面視すると、積層体２は一対の長辺８と一対の短辺９とから形成される矩形形状に形成されている。長辺８は、短辺９と比較して長い。積層体２は、複数の蓄電モジュール１０と複数の介在物１１とを含む。蓄電モジュール１０は、図示しない複数の単位電池と、枠体とを含む。単位電池とは、たとえば、バイポーラ電池である。積層方向Ｈに隣り合う複数の単位電池のそれぞれは、電気的に接続されている。単位電池は、第１集電板と、負極シートと、セパレータと、正極シートと、第２集電板とを有する。複数の単位電池は、積層方向Ｈにおいて、第２集電板と第１集電板とが隣接するように、積層されている。枠体は、環状に形成されるとともに、積層方向に延びるように形成されている。枠体は、積層された複数の単位電池を囲むように形成されている。介在物１１は、蓄電モジュール１０を間に挟んで、積層方向Ｈに積層されている。介在物１１は、導電板と、２枚の弾性体とから形成される。２枚の弾性体は、導電板を間にはさみ、積層方向Ｈに配列している。なお、弾性シート１２，１３に隣接する介在物１１は、１枚の弾性体と、導電板とから形成されていてもよい。この場合、導電板が、弾性シート１２、または、弾性シート１３と隣接する。弾性シート１２，１３は、それぞれ、第１主面３と第２主面４とに設けられている。弾性シート１２，１３を弾性シート１２，１３から積層方向Ｈに離れた位置から平面視すると、弾性シート１２，１３は積層体２の第１主面３と同一形状に形成されている。エンドプレート１４と、エンドプレート１５とは、積層体２を間に挟み、積層方向Ｈに積層されている。すなわち、エンドプレート１４は、積層方向Ｈにおい第１主面３に対向する位置に配置されている。エンドプレート１５は、積層方向Ｈにおい第２主面４に対向する位置に配置されている。より詳しくは、エンドプレート１４は弾性シート１２の上面に設けられており、エンドプレート１５は弾性シート１３の下面に設けられている。なお、エンドプレート１５は、エンドプレート１４と実質的に同じ構成であるため、エンドプレート１４の構成について主に説明する。エンドプレート１４は、板状の部材である。エンドプレート１４をエンドプレート１４から積層方向Ｈに離れた位置から平面視すると、エンドプレート１４は、積層体２を覆うように形成された、一対の長辺１６と一対の短辺１７とから形成される矩形形状である。長辺１６は、長辺８と長さが同じである。短辺１７は、短辺９と比較して、長い。なお一対の短辺１７は、第１端辺１７ａと第２端辺１７ｂとを含む。第１端辺１７ａと第２端辺１７ｂとは、長さ方向Ｌに間隔をあけて配列している。エンドプレート１４は、第１外面２１ａと、第１内面２２ａと、第１側部８１ａと、第２側部８１ｂとを有す。第１外面２１ａと、第１内面２２ａとは、積層方向Ｈに間隔をあけて配列している。第１内面２２ａは、第１主面３と対向する位置に配置されている。第１側部８１ａと、第２側部８１ｂとは、幅方向Ｗに間隔をあけて配列している。第１側部８１ａには第１切欠部１８ａが形成されている。第２側部８１ｂには、第２切欠部１８ｂが形成されている。第１切欠部１８ａと第２切欠部１８ｂとは、実質的に同一の構成であるため、第１切欠部１８ａについて主に説明する。第１切欠部１８ａは、積層方向Ｈにおいて、エンドプレート１４を貫通している。第１切欠部１８ａは、エンドプレート１４の長辺１６に沿って長さ方向Ｌに配列するように形成されている。第１切欠部１８ａを第１切欠部１８ａから積層方向Ｈに離れた位置から平面視すると、第１切欠部１８ａは円弧１９と円弧１９の端部に接続された一対の直線２０とから規定されている。一対の直線２０の他方端は、長辺１６と交差する。一対の直線２０の間隔は、円弧１９を形成する円の直径と等しい。なお、エンドプレート１５は、エンドプレート１４と実質的に同一の構成である。エンドプレート１５は、エンドプレート１４と同様に、第３端辺１７ｃと、第４端辺１７ｄと、第２外面２１ｂと、第２内面２２ｂと、第３側部８１ｃと、第４側部８１ｄとを有す。第３側部８１ｃには第３切欠部１８ｃが形成されている。第４側部８１ｄには、第４切欠部１８ｄが形成されている。エンドプレート１５を積層方向Ｈに離れた位置からエンドプレート１５およびエンドプレート１４を平面視すると、第１切欠部１８ａは第３切欠部１８ｃと重なる位置に配置されており、第２切欠部１８ｂは第４切欠部１８ｄと重なる位置に配置されている。エンドプレート１４は、薄板７１，７２とリブ７３とを有する。リブ７３は、幅方向Ｗに延びるように形成されている。リブ７３は、第１切欠部１８ａと第２切欠部１８ｂとを間に挟むように、長さ方向Ｌに間隔をあけて配列している。薄板７１，７２は、それぞれ、リブ７３を覆うように形成されている。薄板７１，７２は、リブ７３を間に挟み、間隔をあけて積層方向Ｈに配列している。薄板７２は、薄板７１と比較して、積層方向Ｈにおいて、積層体２側に配置されている。なお、エンドプレート１４と、薄板７１と、薄板７２と、リブ７３とは、本開示における「第１エンドプレート」と「第１薄板」と「第２薄板」と「第１リブ」との一例である。エンドプレート１５は、薄板７６，７７とリブ７８とを有する。リブ７８は、幅方向Ｗに延びるように形成されている。リブ７８は、第３切欠部１８ｃと第４切欠部１８ｄとを間に挟むように、長さ方向Ｌに間隔をあけて配列している。薄板７６，７７は、それぞれ、リブ７８を覆うように形成されている。薄板７６，７７は、リブ７８を間に挟み、間隔をあけて積層方向Ｈに配列している。薄板７７は、薄板７６と比較して、積層方向Ｈにおいて、積層体２側に配置されている。なお、エンドプレート１５と、薄板７６と、薄板７７と、リブ７８とは、本開示における「第２エンドプレート」と「第３薄板」と「第４薄板」と「第２リブ」との一例である。拘束部材２３ａ，２３ｂは、幅方向Ｗにおいて、積層体２を間に挟み、間隔をあけて配列している。拘束部材２３ａは、第１側面６ａに対向する位置に配置されている。拘束部材２３ｂは、第２側面６ｂに対向する位置に配置されている。拘束部材２３ａは、フレーム２５ａと、複数の柱部材３８ａとを有する。フレーム２５ａは、長さ方向Ｌに延びるように形成されている。フレーム２５ａは、上フレーム２６ａと下フレーム３２ａとを有する。上フレーム２６ａと下フレーム３２ａとは、積層方向Ｈにおいて間隔をあけて配列している。上フレーム２６ａから積層方向Ｈに離れた位置から上フレーム２６ａを平面視すると、上フレーム２６ａは長さ方向Ｌに延びるように形成されている。上フレーム２６ａの長さ方向Ｌの長さは、エンドプレート１４の長辺１６と等しい。すなわち、上フレーム２６ａは、第１端辺１７ａから第２端辺１７ｂまで、長さ方向Ｌに延びるように形成されている。上フレーム２６ａは、上フレーム２６ａから長さ方向Ｌに離れた位置から上フレーム２６ａを平面視すると、幅方向Ｗに延びるように形成されるとともに、矩形状に形成されている。上フレーム２６ａは、外面２７ａと内面２８ａとを有する。外面２７ａと内面２８ａとは、積層方向Ｈに配列する端面である。内面２８ａは、下フレーム３２ａ側に位置する。下フレーム３２ａから積層方向Ｈに離れた位置から下フレーム３２ａを平面視すると、下フレーム３２ａは長さ方向Ｌに延びるように形成されている。下フレーム３２ａの長さ方向Ｌの長さは、エンドプレート１５の長辺１６と等しい。すなわち、下フレーム３２ａは、第３端辺１７ｃから第４端辺１７ｄまで、長さ方向Ｌに延びるように形成されている。下フレーム３２ａは、下フレーム３２ａから長さ方向Ｌに離れた位置から下フレーム３２ａを平面視すると、幅方向Ｗに延びるように形成されるとともに、矩形状に形成されている。下フレーム３２ａは、外面３３ａと内面３４ａとを有する。外面３３ａと内面３４ａとは、積層方向Ｈに配列する端面である。内面３４ａは、上フレーム２６ａ側に位置する。フレーム２５ａは、エンドプレート１４，１５と接する位置に配置される。より詳細には、上フレーム２６ａの内面２８ａは、第１外面２１ａに接する位置に配置される。同様に、下フレーム３２ａの内面３４ａは、第２外面２１ｂに接する位置に配置される。複数の柱部材３８ａは、積層方向Ｈに延びるように形成されている。複数の柱部材３８ａは、積層方向Ｈの長さが同じになるよう形成されている。複数の柱部材３８ａは、長さ方向Ｌに間隔をあけて配列している。複数の柱部材３８ａのそれぞれは、第１切欠部１８ａと第３切欠部１８ｃを通るように配置されるとともに、上フレーム２６ａと下フレーム３２ａとを接続している。拘束部材２３ｂは、フレ