CN110998906B - 电池模块和装备该电池模块的车辆 - Google Patents

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Abstract

为了能够利用简单的构造来减小因单体反作用力产生的固定螺栓的剪切力，使整体小型轻量化并且以低成本大量生产，在电池模块中，利用连结杆将配置于电池层叠体(2)的两端面的一对端板(3)连结起来，以对电池层叠体(2)加压的加压状态将该电池层叠体(2)固定，在端板(3)设有沿着端板(3)的面方向延伸的固定孔(7)，利用贯穿于固定孔(7)的固定螺栓(5)将端板(3)固定于底板(20)，在固定孔(7)设有变形空间(8)，该变形空间(8)是供固定螺栓(5)在电池层叠体(2)的单体反作用力的作用下发生变形的空间。

Description

电池模块和装备该电池模块的车辆
技术领域
本发明涉及一种电池模块和装备该电池模块的车辆，在该电池模块中，利用连结杆(bind bar)将配置于电池层叠体的两端的端板连结起来，并且借助沿着端板的面方向贯穿端板的固定螺栓将该电池模块固定于车辆的底盘等底板。
背景技术
典型的电池模块包括：电池层叠体，其包括多个方形电池单体；一对端板，该一对端板配置于电池层叠体的两端面；以及连结杆，其连结一对端板(参照专利文献1)。在该电池模块中，能够通过利用端板和连结杆束缚电池层叠体从而抑制构成电池层叠体的方形电池单体的膨胀。此外，针对该电池模块而言，在搭载并固定于车辆等的情况下借助沿着端板的面方向贯穿端板的固定螺栓而固定于车辆的底盘等，从而避免在受到方形电池单体的因充放电导致的膨胀、车辆行驶时的振动、冲击等的环境中束缚部松弛。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/057322号
发明内容
发明要解决的问题
另一方面，近年来，谋求每单位体积的能量密度、每单位重量的能量密度较高的电池模块，构成电池模块的方形电池单体也希望采用每单位体积的能量密度、每单位重量的能量密度较高的电池。对于方形电池单体，如果试图提高每单位体积的能量密度、每单位重量的能量密度，则与充放电、劣化相伴的尺寸变化会具有变大的倾向。因此，为了抑制与充放电、劣化相伴的尺寸变化较大的方形电池单体的膨胀，需要利用比较大的力来束缚方形电池单体。此外，在借助沿着端板的面方向贯穿端板的固定螺栓而固定于车辆的底盘等的结构中，因方形电池单体的膨胀而作用于端板的单体反作用力会向固定螺栓施加负荷。因此，还需要应对作用于固定螺栓的剪切力的对策。
本发明是以解决以上的缺点为目的而开发出的，本发明的目的之一在于提供一种如下这样的技术，即，能够利用非常简单的结构来减小因单体反作用力产生的固定螺栓的剪切力，使整体小型、轻量化，进而能够以低价大量生产。
用于解决问题的方案
本发明的一个技术方案的电池模块包括：电池层叠体2，其为多个方形电池单体1沿着厚度方向层叠而成；一对端板3，该一对端板3配置于电池层叠体2的两端面；连结杆4，其连结一对端板3；以及固定螺栓5，其将端板3固定于底板20。端板3具有沿着端板3的面方向延伸的供固定螺栓5贯穿的固定孔7，固定孔7在电池侧设有变形空间8，该变形空间8是供固定螺栓5在电池层叠体2的单体反作用力的作用下发生变形的空间。
本发明的一个技术方案的车辆包括以上的电池模块10，底板20为车辆的底盘92，利用固定螺栓5将端板3固定于底盘92。
发明的效果
采用上述结构，能够实现如下特征：能够在不增设专用的零部件的前提下利用非常简单的结构来减小固定螺栓的剪切力，使螺栓轻量化，进而使整体小型化，能够以低价大量生产。在以上的电池模块的情况下，在端板形成有具有变形空间的固定孔，借助贯穿于固定孔的固定螺栓来将端板固定，因此，若单体反作用力较大，则能够在将端板固定于底板的状态下使端板位移。若端板位移，则电池单体的膨胀被容许，从而使单体反作用力降低，因此作用于固定螺栓的剪切力减小。
附图说明
图1是本发明的实施例的电池模块的立体图。
图2是图1所示的电池模块的II-II线剖视图。
图3是本发明的另一实施方式的电池模块的剖视图。
图4是本发明的另一实施方式的电池模块的剖视图。
图5是本发明的另一实施方式的电池模块的剖视图。
图6是本发明的另一实施方式的电池模块的剖视图。
图7是本发明的另一实施方式的电池模块的剖视图。
图8是本发明的另一实施方式的电池模块的剖视图。
图9是本发明的另一实施方式的电池模块的剖视图。
图10是本发明的另一实施方式的电池模块的剖视图。
图11是表示单体反作用力作用于图2所示的电池模块的状态的放大剖视图。
图12是表示在利用引擎和马达进行行驶的混合动力车搭载电池模块的例子的框图。
图13是表示在仅利用马达进行行驶的电动汽车搭载电池模块的例子的框图。
图14是以往的电池模块的概略垂直纵剖视图。
具体实施方式
首先，对本发明的一个着眼点进行说明。在包括许多方形电池单体的电池模块中，在层叠有多个方形电池单体的电池层叠体的两端面配置有端板，利用连结杆连结一对端板，以在层叠方向上对电池层叠体加压的状态将该电池层叠体固定。该电池模块借助沿着端板的面方向贯穿端板的固定螺栓而固定于车辆的底盘等，从而避免在受到方形电池单体的因充放电导致的膨胀、振动、冲击等的环境中紧固部松弛。图14示出了将电池模块110固定于底板120的一个例子的剖视图。固定于底板120的电池模块110在方形电池单体101的因充放电导致的膨胀的作用下对端板103的内表面加压。端板103被膨胀的电池层叠体102自该端板103的内表面推压，因此端板103在箭头A所示的方向上受到与电池层叠体102的面积和电池层叠体102推压的压力的乘积成正比的单体反作用力。因此，针对与充放电等相伴的尺寸变化较大的方形电池单体101而言，与其膨胀量相应的大小的单体反作用力会作用于端板103。作用于端板103的单体反作用力在例如对车辆的行驶马达进行驱动的电源用的电池模块110中非常大，大到几吨。作用于端板103的强大的单体反作用力沿着使连结杆(未图示)伸长的方向进行作用。在该方向上进行作用的单体反作用力沿着使端板103沿着方形电池单体101的层叠方向移动的方向发挥作用。由于端板103被沿着端板103的面方向贯穿的固定螺栓105固定于底板120，因此作用于端板103的强大的单体反作用力会作为剪切力而作用于固定螺栓105。由于施加于端板103的单体反作用力非常大，因此作用于固定螺栓105的剪切力也非常大。因此，在电池模块110中，为了承受得住强大的剪切力，需要使所使用的固定螺栓105的根数较多，或者使螺栓直径较大，再或者使端板103较厚。这需要使电池模块110的外形较大，使重量增加，因此存在难以实现对于电池模块110而言非常重要的轻量化和低成本化的弊端。
本发明的一个形态的电池模块包括：电池层叠体2，其为多个方形电池单体1沿着厚度方向层叠而成；一对端板3，该一对端板3位于电池层叠体2的两端面，以对电池层叠体2加压的加压状态将该电池层叠体2固定；连结杆4，其连结一对端板3；以及固定螺栓5，其将端板3固定于底板20。端板3具有沿着端板3的面方向延伸的供固定螺栓5贯穿的固定孔7，固定孔7在电池侧设有变形空间8，该变形空间8是供固定螺栓5在电池层叠体2的单体反作用力的作用下发生变形的空间。
其中，在本说明书中，端板的面方向是指与外形呈大致板状的端板的宽面即主面平行的方向。
对于以上的电池模块，固定螺栓以能够在电池层叠体的单体反作用力的作用下发生变形的方式配置于具有变形空间的固定孔，由此将强大的单体反作用力的传递路径分散为最佳状态，从而能显著地减小固定螺栓的剪切力。对于以上的结构，在较大的单体反作用力推压端板的状态下，固定螺栓不会较强力地抵接于固定孔的内表面，而是在具有变形空间的固定孔内部发生变形。电池层叠体的单体反作用力使固定螺栓的剪切力和连结杆的张力增大。如果连结杆和端板为完全不变形的刚体，则能够使单体反作用力与连结杆的张力平衡，使固定螺栓的剪切力较小。然而，即使连结杆使用较厚的金属板，也无法将其做成完全不变形的刚体。不是刚体的连结杆会在单体反作用力的作用下伸长。在以往的电池模块中，在连结杆欲伸长且端板欲移动时，移动会被固定螺栓的剪切力阻止，因此固定螺栓的剪切力非常大。
在以上的电池模块中，将固定螺栓配置为能够在具有变形空间的固定孔的内部发生变形，从而使连结杆能够伸长，使端板能够移动。在固定孔的内部发生变形的固定螺栓在单体反作用力的作用下使端板移动。移动的端板使连结杆的伸长较大从而使连结杆的张力较大，从而使单体反作用力与端板的张力平衡。其原因在于，连结杆的张力与变形量成正比地增大。另外，在移动的端板和底板之间作用有摩擦阻力。摩擦阻力与端板和底板之间的接触压力成正比地增大。固定螺栓将端板牢固地紧固于底板，使摩擦阻力较大。针对单体反作用力而言，与变形量成正比地增大的连结杆的张力和在较强的接触压力的作用下成为强大的力的摩擦阻力的合力使固定螺栓的剪切力较小。其原因在于，连结杆的张力和摩擦阻力这两者沿着单体反作用力的方向的相反方向进行作用。因此，对于以上的电池模块，单体反作用力成为被连结杆的张力和摩擦阻力分散地抵消的状态，固定螺栓的剪切力较小。在端板移动而产生的连结杆的张力和端板紧固于底板而产生的摩擦阻力相当大并且单体反作用力被张力和摩擦阻力分散地抵消的结构的情况下，固定螺栓的剪切力相当小。单体反作用力被张力和摩擦阻力分散地抵消的结构利用将固定螺栓配置于具有变形空间的固定孔而使固定螺栓能够变形的结构来实现，采用该结构，能够使固定螺栓的剪切力显著地减小到几十分之一。在以上的电池模块的情况下，能够显著地使固定螺栓的剪切力较小，因此能实现如下这样的特征，即，不需要使用许多较粗的螺栓，使螺栓不会对重量造成较大的影响，在上述前提下能够使模块尺寸较小。
此外，对于电池模块，能够是，端板3A的固定孔7A是随着朝向固定螺栓5的顶端去而变大的锥形状，在固定螺栓5的顶端侧设有变形空间8。该结构的电池模块具有这样的特征：能够将固定螺栓不错位地贯穿于端板的固定位置，并且使固定螺栓在单体反作用力的作用下能够在变形空间中发生变形。
另外，对于电池模块，能够是，端板3B的固定孔7B是在电池层叠体2的层叠方向上细长的长孔，在固定螺栓5的电池侧设有变形空间8。该结构的电池模块具有这样的特征：能够使端板较薄并且使固定螺栓的变形空间较大。
再另外，对于电池模块，能够是，固定孔7C的内径大于固定螺栓5的螺纹部的外径，在固定螺栓5的后端侧设有具有与固定孔7C嵌合的外径的嵌合部5C，嵌合部与固定孔7C嵌合，在固定螺栓5的顶端侧设有变形空间8。该结构的电池模块具有这样的特征：能够将固定螺栓不错位地贯穿于端板的固定位置，并且使固定螺栓在单体反作用力的作用下能够可靠地在变形空间中发生变形。
再另外，对于电池模块，能够是，在固定孔7D设有供固定螺栓5的后端侧贯穿的小径部7a和供固定螺栓5的顶端侧贯穿的大径部7b，利用小径部7a来将螺纹部5B配置于固定位置，利用较大的内径的大径部7b来设置变形空间8，采用该结构，电池模块具有这样的特征：能够利用小径部将固定螺栓不错位地贯穿于端板的固定位置，并且能够利用大径部设置固定螺栓的变形空间从而使固定螺栓能够发生变形。
再另外，电池模块能够为如下这样的构造，即，固定孔7E的内径大于固定螺栓5的螺纹部5B的外径，并且在固定孔7E的开口部设有随着朝向开口端去而变大的锥形扩开部7e，在固定螺栓5设有被锥形扩开部7e引导的锥形状的插入部5E，使插入部5E被锥形扩开部7e引导从而将固定螺栓5贯穿于固定孔7E的固定位置。该电池模块具有这样的特征：能够将固定螺栓不错位地配置于端板的固定位置，并且能够使固定螺栓在变形空间中发生变形，从而使剪切力较小。
再另外，电池模块能够为如下这样的构造，即，固定孔7C的内部形状大于固定螺栓5的螺纹部5B的外形，在固定孔7C和螺纹部5B之间设有变形空间8，在变形空间8的一部分插入有套环9，在套环9的中心孔插入有固定螺栓5的螺纹部5B。在该电池模块的情况下，能够将固定螺栓不错位地贯穿于端板的固定位置，并且能够在固定孔设置变形空间。
再另外，对于电池模块，能够是，固定孔7C的内部形状大于固定螺栓5的螺纹部5B的外形，在固定孔7C和螺纹部5B之间设有变形空间8，在变形空间8插入有挠性环11，该挠性环11具有被变形的螺纹部5B推压会发生变形的挠性。在该结构的电池模块的情况下，能够将固定螺栓不错位地贯穿于端板的固定位置，并且使固定螺栓在单体反作用力的作用下能够在固定孔的内部发生变形。
再另外，对于电池模块，能够是，固定孔7F为电池侧开口的槽形，在固定螺栓5的螺纹部5B的电池侧设有变形空间8。
再另外，对于电池模块，能够是，在一对端板3这两者都设有通过设置变形空间8而成的固定孔7。
另外，本发明的车辆包括以上的电池模块，底板20为车辆的底盘92，利用固定螺栓5将端板3固定于底盘92。
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。其中，以下所示的实施方式是用于使本发明的技术思想具体化的例示，本发明并不特别限定于以下的实施方式。另外，权利要求书所示的构件绝不限定于实施方式的构件。特别是实施方式中记载的构成构件的尺寸、材质、形状、相对的配置等，在没有特别地限定的记载的情况下只是说明例，并不旨在将本发明的范围仅限定于此。另外，为了使说明清楚，各附图所示的构件的大小、位置关系等存在被夸张表示的情况。另外，在以下的说明中，相同的名称、附图标记表示相同或者本质相同的构件，恰当地省略详细说明。另外，针对构成本发明的各要素而言，既可以是将多个要素构成为同一个构件从而利用一个构件兼用作多个要素的形态，相反地，也能够是利用多个构件来分担并实现一个构件的功能。此外，在一部分实施例、实施方式中说明的内容有时也能够利用于其他实施例、实施方式等。
本发明的实施方式的电池模块10被图示在图1的立体图和图2～图10的剖视图中。这些图所示的电池模块10包括：电池层叠体2，其是多个方形电池单体1隔着绝缘材料的隔离件12地层叠而成的；一对端板3，该一对端板3位于电池层叠体2的两端面，从电池层叠体2的两端面夹着该电池层叠体2；连结杆4，其连结一对端板3；以及固定螺栓5，其将端板3固定于底板20。以上的电池模块10如图1所示那样外观呈大致箱形，层叠许多方形电池单体1而形成电池层叠体2，利用端板3从电池层叠体2的层叠方向的两端面夹着该电池层叠体2，利用连结杆4连结两端的端板3，从而以对电池层叠体2加压的加压状态将该电池层叠体2固定。在电池层叠体2中，层叠的方形电池单体1借助金属板即汇流条(未图示)串联或者并联地连接在一起，或者既串联又并联地连接在一起。
对于方形电池单体1，外形为厚度比宽度薄的方形的外装罐的开口部被封口板封闭，在封口板设置正负的电极端子，使该电极端子与汇流条连接。方形电池单体1彼此串联地连接的电池模块10能够使输出电压较高、使输出较大，方形电池单体1并联地连接的电池模块10能够使电流容量较大。方形电池单体1是锂离子二次电池等非水系电解液二次电池。其中，方形电池单体1能够采用目前使用的镍氢电池、镍镉电池等，或者也能够采用今后开发的所有的二次电池。
端板3由铝、铝合金制作成。但是，端板3也能够利用其他的金属来代替铝、铝合金而制作，也能够采用塑料和金属板的层叠体。如图1所示，在端板3的外侧的表面的四个角部螺纹紧固有连结杆4。金属制的端板3与电池层叠体2之间隔有绝缘材料6，从而使端板3与方形电池单体1绝缘。
在端板3设有朝向底板20地沿着端板3的面方向延伸的供固定螺栓5贯穿的固定孔7。固定螺栓5贯穿于固定孔7，沿着端板3的面方向贯穿端板3，将端板3固定于底板20。沿着端板3的面方向贯穿端板3的固定螺栓5以螺栓头5A位于宽度方向的一端面(图中的上端面)且螺纹部5B的顶端自宽度方向的另一端面(图中的下端面)突出的方式固定于底板20。图1的电池模块10固定于底板20上，因此在端板3设有沿上下方向延伸并且使端板3上下贯通的固定孔7。固定螺栓5以垂直姿势贯穿于该固定孔7，将端板3固定于底板20。通过将固定螺栓5的螺纹部5B的顶端拧入设于底板20的外侧的作为固定部的螺母21，从而将端板3固定于底板20。利用焊接、嵌合构造将螺母21以不会旋转的方式固定于底板20。其中，也能够是，在较厚的金属板的底板设置内螺纹孔，将螺纹部的顶端拧入内螺纹孔而进行固定。
端板3会由于方形电池单体1的膨胀而在其内表面受到单体反作用力。端板3以对电池层叠体2加压的状态将电池层叠体2固定，因此会由于方形电池单体1的膨胀而受到较大的单体反作用力。配置于电池层叠体2的两端的端板3被连结杆4连结，以对方形电池单体1加压的加压状态将该方形电池单体1固定，因此在单体反作用力的作用下在连结杆4作用有张力。作用于连结杆4的张力使连结杆4变形，进而使该连结杆4伸长而使端板3移动。若端板3在单体反作用力的作用下移动而使固定螺栓5与固定孔7的内表面抵接，则会在固定螺栓5作用有剪切力。在借助不会在因单体反作用力产生的剪切力的作用下发生变形的强韧的固定螺栓5将端板3以不移动的方式配置于固定位置的电池模块10的情况下，要求固定螺栓5为强韧的螺栓，因此需要使固定螺栓5相当粗，而且使用于固定一块端板3的螺栓数量较多。
对于图2～图10的电池模块10，完全不阻止在电池层叠体2的单体反作用力的作用下而产生的固定螺栓5的变形，而是使固定螺栓5变形并且使端板3向单体反作用力的方向移动。为了实现此情况，在端板3的固定孔7设置固定螺栓5的变形空间8。变形空间8设于固定孔7从而在单体反作用力进行作用而使端板3移动的状态下使固定螺栓5能够变形。变形空间8设于固定孔7的电池侧。其原因在于，若端板3在单体反作用力的作用下移动，则如图11所示那样，固定螺栓5的螺纹部5B的电池相对面5b会相对地靠近电池侧。变形空间8能够使在单体反作用力的作用下使端板3向箭头A所示的方向移动的状态下发生变形的螺纹部5B的电池相对面5b抵接于固定孔7的内表面而产生的接触压力较小。若螺纹部5B的电池相对面5b抵接于固定孔7的内表面的接触压力较大，则螺纹部5B的电池相对面5b与底板20的分界处的剪切力就会较大，因此使接触压力较小会使得剪切力较小。针对在单体反作用力的作用下固定螺栓5变形且端板3移动的电池模块10而言，单体反作用力被连结杆4的张力、端板3与底板20之间的摩擦阻力分散地抵消，从而使固定螺栓5的剪切力较小。在端板3设置变形空间8而使固定螺栓5能够变形，从而使端板3在较大的单体反作用力的作用下能够移动。其原因在于，若固定螺栓5在单体反作用力的作用下发生变形，则端板3会向单体反作用力的方向移动。
通过使变形空间8的尺寸、准确而言是固定孔7的内表面和螺纹部5B的电池相对面5b之间的变形间隙(d)较大，从而能够使因单体反作用力产生的固定螺栓5的剪切力较小。考虑端板3、连结杆4、固定螺栓5的强度、最大单体反作用力从而将变形间隙(d)设定为最佳值。其原因在于，固定螺栓5的剪切力会根据上述等参数发生变化，螺纹部5B的最大变形是在以最大单体反作用力推压端板3的状态下产生的。螺纹部5B的最大变形根据最大单体反作用力、端板3、连结杆4、固定螺栓5的刚度等而变化，但在对车辆的行驶马达进行驱动的电池模块中，例如为0.8mm以上，优选为1mm以上，更优选为1.2mm以上。将变形间隙(d)设定为在最大单体反作用力的作用下固定孔7的内表面与螺纹部5B的电池相对面5b不会接触的尺寸，能够使固定螺栓5的剪切力为最小值。另外，也能够是，在产生最大单体反作用力的状态下螺纹部5B的电池相对面5b与固定孔7的内表面接触，但将变形间隙(d)设定为将该状态下的接触压力限制为较小的尺寸，使单体反作用力被连结杆4的张力、端板3和底板20之间的摩擦阻力、固定螺栓5的剪切力分散地抵消，使固定螺栓5的剪切力成为设定值。
在图2的端板3A的情况下，固定孔7A形成为随着朝向固定螺栓5的螺纹部5B的顶端去而变大的锥形状，在固定螺栓5的顶端侧设有逐渐变大的变形空间8。在该端板3A的情况下，能够使供螺纹部5B的后端插入的固定孔7A的内径与螺纹部5B的外径大致相等，在螺纹部5B的顶端侧设置变形空间8，因此能够使固定螺栓5贯穿于固定孔7A并且不错位地连结于端板3A的固定位置，并且能够使在单体反作用力的作用下端板3A移动而使螺纹部5B抵接于固定孔7A的内表面的接触压力较小。螺纹部5B的顶端部固定于底板20，后端部与端板3A连结，因此，当端板3A在单体反作用力的作用下移动时，螺纹部5B的后端部与端板3A一起移动，顶端部配置于底板20的固定位置。因此，在单体反作用力的作用下发生变形的螺纹部5B如图11所示那样，后端侧与端板3A一起沿着箭头B所示的方向移动并变形。后端部沿着箭头B的方向移动并变形的螺纹部5B的顶端部靠近固定孔7A的内表面。随着朝向螺纹部5B的顶端去而变大的锥形状的固定孔7A在顶端部设有变形空间8，因此能够使螺纹部5B的顶端部与固定孔7A的内表面彼此靠近，或者使螺纹部5B的顶端部与固定孔7A的内表面彼此抵接的状态下的接触压力较小，从而使螺纹部5B与底板20之间的分界处的剪切力较小。
在图3的剖视图所示的端板3B的情况下，固定孔7B的内部形状是在电池层叠体2的层叠方向上细长的长孔，在固定螺栓5的电池侧设有变形空间8。由于该端板3B的固定孔7B在宽度方向上不大，因此能够在不使端板3B的强度降低的前提下使变形空间8较大。对于长孔的固定孔7B，为了使电池侧的变形间隙(d)较大而将固定螺栓5偏向固定孔7B的一侧地插入。若固定螺栓5插入于长孔的中央部，则能够在螺纹部5B的两侧即电池侧和与电池侧相反的那一侧形成变形空间。偏向与电池侧相反的那一侧地插入固定螺栓5，从而将变形空间8仅设在螺纹部5B的电池侧，能够使变形间隙(d)较大。在该状态下固定的端板3B能够在电池侧设置较大的变形空间8，因此能够使长孔的长径较小并且使变形空间8的变形间隙(d)较大。
在图4的剖视图所示的端板3C的情况下，固定孔7C整体的内径大于固定螺栓5的螺纹部5B的外径，在螺纹部5B的周围设有变形空间8。另外，固定螺栓5在后端侧设有具有与固定孔7C嵌合的外径的嵌合部5C。该固定螺栓5的嵌合部5C与固定孔7C嵌合，在螺纹部5B的顶端侧设有变形空间8。在以上的端板3C的情况下，能够使固定孔7C的内径大致等于嵌合部5C的外径但稍大于嵌合部5C的外径，将嵌合部5C插入于固定孔7C，能够将固定螺栓5相对于固定孔7C不错位地配置于准确的位置。在该电池模块10的情况下，将嵌合部5C插入于固定孔7C，能够将固定螺栓5不错位地配置于端板3C的固定位置，并且在固定孔7C的顶端部设置变形空间8。因此，能够将在单体反作用力的作用下弹性变形的螺纹部5B可靠地配置于变形空间8。
图5的剖视图所示的端板3D设有固定孔7D，在该固定孔7D中，供螺纹部5B的后端侧贯穿的部分为小径部7a，供螺纹部5B的顶端侧贯穿的部分为内径大于小径部7a的内径的大径部7b。在该固定孔7D的情况下，螺纹部5B插入于小径部7a而配置于固定位置，在大径部7b的周围设有变形空间8。在以上的端板3D的情况下，小径部7a的内径大致等于螺纹部5B的外径但稍大于螺纹部5B的外径，将固定螺栓5相对于固定孔7D不错位地配置于准确的位置。在该端板3D的情况下，能够将固定螺栓5插入于固定孔7D且不错位地配置于端板3D的固定位置，并且能够在固定孔7D的顶端部借助大径部7b而设置变形空间8。在该电池模块10的情况下，能够在固定螺栓5不使用特别的形状的螺栓的前提下在固定孔7D设置变形空间8。
在图6的剖视图所示的端板3E的情况下，固定孔7E的内径大于固定螺栓5的螺纹部5B的外径，在螺纹部5B的周围设有变形空间8。另外，在该端板3E的情况下，为了将固定螺栓5插入于固定位置，在固定孔7E的开口部设有锥形扩开部7e。即，图中所示的固定孔7E设有供螺纹部5B的顶端侧贯穿的较大的内径的大径部7b，在固定孔7E的上端开口部设有锥形扩开部7e。锥形扩开部7e是随着朝向固定孔7E的开口端去而变大的锥形状。固定螺栓5设有被固定孔7E的锥形扩开部7e引导的锥形状的插入部5E。另外，图6的固定螺栓5在螺栓头5A和插入部5E之间设有凸缘5F。通过将该固定螺栓5拧入至凸缘5F与端板3E的上表面紧密接触的位置，从而使锥形状的插入部5E与锥形扩开部7e嵌合。在该结构的情况下，以较大的面积将凸缘5F按压于端板3E的上表面，从而能够将端板3E牢固地固定于底板20，并且能够使锥形状的插入部5E与锥形扩开部7e嵌合，从而将固定螺栓5和固定孔7E准确地配置于同心位置，能够在固定螺栓5和固定孔7E之间设置变形空间8。
在图7的剖视图所示的端板3C的情况下，固定孔7C整体的内径大于固定螺栓5的螺纹部5B的外径，在固定孔7C和螺纹部5B之间设有变形空间8。另外，在该端板3C的情况下，为了将固定螺栓5配置于固定孔7C的中心，将套环9插入于在螺纹部5B和固定孔7C之间设置的变形空间8的一部分，将固定螺栓5的螺纹部5B插入于套环9的中心孔。套环9外套于螺纹部5B的后端部，在螺纹部5B的顶端部和固定孔7C之间设置有没有配置套环9的变形空间8。该电池模块10实现这样的特征：能够借助套环9将固定螺栓5不错位地贯穿于端板3C的固定位置，并且能够使因单体反作用力产生的固定螺栓5的剪切力较小。另外，在图8的剖视图所示的结构中，凸缘9a与套环9一体地设置。在将固定螺栓5紧固于底板20的状态下，凸缘9a与端板3C的上表面紧密接触，从而将该套环9配置于固定孔7C的固定位置。
在图9的剖视图所示的端板3C的情况下，固定孔7C的内径大于固定螺栓5的螺纹部5B的外径，在固定孔7C和螺纹部5B之间设有变形空间8，在该变形空间8插入有挠性环11。挠性环11具有被在单体反作用力的作用下发生变形的螺纹部5B推压会发生变形的挠性。该挠性环11的外径与固定孔7C的内径大致相等并且该挠性环11插入于固定孔7C，该挠性环11的内径与螺纹部5B的外径大致相等并且螺纹部5B外套于该挠性环11，从而将固定孔7C与固定螺栓5的螺纹部5B配置于同心位置。挠性环11由被变形的螺纹部5B推压会发生变形的具有柔软性的塑料、橡胶状弹性体制作成。在固定孔7C插入有挠性环11的结构的情况下，挠性环11被变形的螺纹部5B推压会发生变形，因此也能够以与固定孔7C的全长相同的长度插入于在螺纹部5B和固定孔7C之间设置的整个变形空间8。其中，也能够是，挠性环的长度短于固定孔的全长，仅插入于固定孔的上部。
在图10的剖视图所示的端板3F的情况下，固定孔7F形成为槽形。槽形的固定孔7F在电池侧开口，在螺纹部5B的电池侧设有变形空间8。在图中的端板3F与电池层叠体2之间配置有绝缘材料6，从而使固定螺栓5的螺纹部5B与方形电池单体1之间绝缘。在该电池模块10的情况下，将固定螺栓5配置于槽形的固定孔7F的槽底部7纵而将端板3固定于底板20。变形空间8设于在槽底部7f配置的固定螺栓5的螺纹部5B与绝缘材料6之间。
连结杆4的两端与端板3连结，将电池层叠体2紧固为加压状态。针对图1的连结杆4而言，通过将金属板的两端向内侧弯曲而成的弯曲片4A螺纹紧固于端板3从而进行固定。另外，图1的连结杆4的上下的端缘向内侧弯曲而形成为保持部4B，夹着电池层叠体2的上下表面从而将方形电池单体1保持于固定位置。连结杆4借助端板3自方形电池单体1和隔离件12的层叠体、即电池层叠体2的两端面夹持该电池层叠体2。
将以上的电池模块10载置于底板20的上表面，并且将贯穿端板3的固定螺栓5拧入底板20，从而将电池模块10固定于底板20的固定位置。该底板20是对电池模块10进行固定的板，在电池模块10搭载于车辆的使用例中，能够是固定于车辆的车架，例如是车辆的底盘。针对搭载于车辆的电池模块而言，将固定螺栓5贯穿于端板3的固定孔7，并将固定螺栓5的顶端拧入底盘的内螺纹孔，从而将电池模块固定于车辆的底盘。固定螺栓5将端板3牢固地固定于底盘。在该结构的情况下，如图12和图13所示，通过将贯穿端板3的固定螺栓5直接固定于车辆的底盘92，从而能够将电池模块10非常牢固地固定于车辆。
(装备电池模块的车辆)
以上的电池模块最适合于向使电动车辆行驶的马达供给电力的电源。作为搭载电池模块的电动车辆，能够使用利用引擎和马达这两者进行行驶的混合动力车、插电混合动力车、或者仅利用马达进行行驶的电动汽车等，以上的电池模块能够作为上述车辆的电源使用。另外，为了获得驱动车辆的电力，也能够构筑并搭载将许多上述的电池模块串联、并联地连接在一起而且还附加了必要的控制回路而形成的大容量、高输出的电源装置。
图12示出了在利用引擎和马达这两者进行行驶的混合动力汽车搭载电池模块的例子。该图所示的搭载有电池模块的车辆HV包括：使车辆HV行驶的引擎96和行驶用的马达93；电池模块10，其用于向马达93供给电力；发电机94，其用于对电池模块10的电池进行充电；车辆主体90，其搭载有引擎96、马达93、电池模块10和发电机94；以及车轮97，其被引擎96或者马达93驱动，使车辆主体90行驶。电池模块10借助DC/AC转换器95连接于马达93和发电机94。车辆HV在对电池模块10的方形电池进行充放电的同时利用马达93和引擎96这两者进行行驶。马达93在引擎效率较差的区域、例如在加速时、低速行驶时被驱动从而使车辆行驶。自电池模块10对马达93供给电力从而驱动马达93。发电机94被引擎96驱动，或者被对车辆施加制动时的再生制动驱动，从而对电池模块10的电池进行充电。
此外，图13示出了在仅利用马达进行行驶的电动汽车搭载电池模块的例子。该图所示的搭载有电池模块的车辆EV包括：行驶用的马达93，其用于使车辆EV行驶；电池模块10，其用于向该马达93供给电力；发电机94，其用于对该电池模块10的方形电池进行充电；车辆主体90，其搭载有马达93、电池模块10和发电机94；以及车轮97，其被马达93驱动，使车辆主体90行驶。电池模块10借助DC/AC转换器95连接于马达93和发电机94。自电池模块10对马达93供给电力从而驱动马达93。发电机94被对车辆EV进行再生制动时的能量驱动，从而对电池模块10的方形电池进行充电。
产业上的可利用性
本发明的电池模块能够恰当地用作混合动力车、插电混合动力车、电动汽车等的电源装置。
附图标记说明
1、方形电池单体；2、电池层叠体；3、3A、3B、3C、3D、3E、3F、端板；4、连结杆；4A、弯曲片；4B、保持部；5、固定螺栓；5A、螺栓头；5B、螺纹部；5b、电池相对面；5C、嵌合部；5E、插入部；5F、凸缘；6、绝缘材料；7、7A、7B、7C、7D、7E、7F、固定孔；7a、小径部；7b、大径部；7e、锥形扩开部；7f、槽底部；8、变形空间；9、套环；9a、凸缘；10、电池模块；11、挠性环；12、隔离件；20、底板；21、螺母；90、车辆主体；92、底盘；93、马达；94、发电机；95、DC/AC转换器；96、引擎；97、车轮；101、方形电池单体；102、电池层叠体；103、端板；105、固定螺栓；110、电池模块；120、底板；EV、车辆；HV、车辆。

Claims (11)

1.一种电池模块，其特征在于，
该电池模块包括：
电池层叠体，其为多个方形电池单体沿着厚度方向层叠而成；
一对端板，该一对端板配置于所述电池层叠体的层叠方向的两端面；
连结杆，其连结一对所述端板；以及
固定螺栓，其将所述端板固定于底板，
所述端板具有沿着该端板的面方向延伸的供所述固定螺栓贯穿的固定孔，
所述固定孔在电池侧具有变形空间，该变形空间是供所述固定螺栓在所述电池层叠体的单体反作用力的作用下发生变形的空间，
所述固定螺栓沿所述端板的所述面方向贯穿所述固定孔的整个长度。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述端板的所述固定孔为随着朝向所述固定螺栓的顶端去而变大的锥形状，
在所述固定螺栓的顶端侧设有所述变形空间。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述端板的所述固定孔为在所述电池层叠体的层叠方向上细长的长孔，
在所述固定螺栓的电池侧设有所述变形空间。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述固定孔的内径大于所述固定螺栓的螺纹部的外径，
所述固定螺栓在后端侧设有具有与所述固定孔嵌合的外径的嵌合部，
所述嵌合部与所述固定孔嵌合，在所述固定螺栓的顶端侧设有所述变形空间。
5.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述固定孔包括供所述固定螺栓的后端侧贯穿的小径部和供所述固定螺栓的顶端侧贯穿的大径部，
借助所述大径部来设置所述变形空间。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述固定孔的内径大于所述固定螺栓的螺纹部的外径，
所述固定孔还具有随着朝向开口端去而变大的锥形扩开部，
所述固定螺栓具有被所述锥形扩开部引导的锥形状的插入部，
使所述插入部被所述锥形扩开部引导从而将所述固定螺栓贯穿于所述固定孔的固定位置。
7.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述固定孔的内部形状大于所述固定螺栓的螺纹部的外形，在所述固定孔和所述螺纹部之间设有所述变形空间，
在所述变形空间的一部分插入有套环，在所述套环的中心孔插入有所述固定螺栓的螺纹部。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述固定孔的内部形状大于所述固定螺栓的螺纹部的外形，在所述固定孔和所述螺纹部之间设有所述变形空间，
在所述变形空间插入有挠性环，该挠性环具有被变形的螺纹部推压会发生变形的挠性。
9.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述固定孔为电池侧开口的槽形，在固定螺栓的螺纹部的电池侧设有所述变形空间。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的电池模块，其特征在于，
在一对所述端板双方所设的所述固定孔和所述固定螺栓的螺纹部之间都设有所述变形空间。
11.一种车辆，其特征在于，
该车辆包括权利要求1～10中任一项所述的电池模块，
所述底板为车辆的底盘，
所述固定螺栓将所述端板固定于所述底盘。
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