JP2001268717A

JP2001268717A - 電池の結合構造、組電池、および電動車両

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Publication number: JP2001268717A
Application number: JP2000074443A
Authority: JP
Inventors: Toyohiko Eto; 豊彦江藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2001-09-28

Abstract

(57)【要約】【課題】電池あるいは該電池が組み付けられる組付部
材が、それらの結合部付近で破損し難くする。【解決手段】電池を組付部材に組み付けるに際して、
結合部において該電池と該組付部材とが互いに相対変位
可能に取り付けておく。こうすれば、電池に荷重が加わ
ると、該電池が該組付部材に対して相対変位して結合部
にかかる荷重が吸収され、該電池あるいは該組付部材の
結合部付近に大きな荷重が生じることがない。前記電池
あるいは前記組付部材の少なくとも一方に、該電池と該
組付部材との間の相対変位を可能とする変形部を、結合
部の近傍に設けておいても良い。また、電動車両に搭載
される電池には、車両の走行による振動や温度変化等に
起因する種々の荷重が加わるので、かかる結合構造を用
いて電池を組付部材に組み付けて車両に搭載すれば、車
両の信頼性向上につながる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電池を組付部材
に組み付ける結合構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる乾電池などの一次電池は、放電
しなくなってきたら交換することが前提となっているの
で、通常、容易に着脱できるように電気機器に組み付け
られている。これに対して二次電池は、充電して何度で
も使用することが可能なため、電池を装着したまま充電
できるように設計される場合がある。このような場合に
は、ネジ止め，接着，あるいはハンダ付けなどの方法を
用いて電池を固定しておくことが望ましい。本明細書で
は、電池が固定される部材を組付部材と呼ぶ。

【０００３】また一次電池であっても、電力消費量の少
ない電気機器に使用する場合や、停電時の非常電源とし
て使用する場合など、電池の交換を前提としない使われ
方をする場合には、組付部材に電池を固定しておくこと
が望ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電池を組付部
材にしっかりと固定している場合、何らかの原因で電池
に大きな力が加わると、組付部分に大きな荷重がかかる
おそれがあった。

【０００５】また、電力によって走行するいわゆる電動
車両においては、複数の電池を接続した組電池が搭載さ
れている。車両に搭載された組電池は、車両の走行に伴
う振動や環境温度の変化などにさらされる。このため、
組電池を構成する個々の電池電池と、これら電池が組み
付けられている組付部材との結合部付近に大きな荷重が
加わるおそれがあった。

【０００６】この発明は、従来技術における上述のよう
な問題を解決するためになされたものであり、何らかの
原因で電池に大きな力が加わった場合でも、電池の結合
部付近で電池あるいは組付部材が大きな荷重を受けるこ
とを回避可能な技術を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の電
池の結合構造は次の構成を採用した。すなわち、電池を
組付部材に組み付けるための結合構造において、前記電
池あるいは前記組付部材の少なくとも一方には、該電池
と該組付部材との結合部近傍に、該電池と該組付部材と
の間の相対変位を可能とする変形部が設けられているこ
とを特徴とする。

【０００８】かかる電池の結合構造においては、電池あ
るいは組付部材の少なくともどちらかが、該電池と該組
付部材との結合部付近で変形可能となっており、該電池
と該組付部材とが互いに相対変位可能に結合されてい
る。

【０００９】こうすれば、何らかの理由によって電池に
大きな荷重が作用した場合に、前記変形部の変形によっ
て、該電池は該組付部材に対して該荷重から逃げる方向
に相対変位する。その結果、このような相対変位によっ
て荷重が吸収され、電池と組付部材との結合部付近に大
きな荷重が加わることを回避することができるので好ま
しい。

【００１０】かかる電池の結合構造を、組付部材に二次
電池を組み付けるために適用してもよい。二次電池は、
充放電の条件に応じて内圧が上昇して電池が変形するこ
とがあり、二次電池の結合部付近に大きな荷重が作用す
る場合がある。このような場合でも、二次電池が本発明
の構造によって組み付けられていれば、内圧上昇に起因
して加わる荷重を結合部付近の変形が吸収するので、二
次電池あるいは組付部材に大きな荷重が生じることがな
くなるので好ましい。

【００１１】かかる電池の結合構造においては、電池あ
るいは組付部材に設けられた変形部を、可塑性材料ある
いは弾性材料を用いて形成しても良い。

【００１２】こうすれば、何らかの理由によって電池に
大きな荷重が作用した場合に、可塑性材料あるいは弾性
材料で形成された該変形部が変形して荷重を吸収するこ
とができるので好ましい。

【００１３】かかる電池の結合構造においては、電池と
組付部材とを、該電池あるいは該組付部材とは別体に形
成された変形部を介して結合してもよい。かかる構造に
おいても、何らかの理由で電池の大きな荷重が作用した
場合に、該変形部の変形によって該電池が該組付部材に
対して相対変位する。その結果、このような相対変位に
よって荷重が吸収され、電池と組付部材との結合部付近
に大きな荷重が加わることがなくなる。

【００１４】長手形状をした電池の結合構造において
は、電池と組付部材との結合部近傍に、短手方向の荷重
を受けて変形し、電池を組付部材に対して相対変位させ
るような変形部を設けてもよい。

【００１５】こうすれば、電池に短手方向の荷重が加わ
った場合でも、前記変形部の変形によって該電池が組付
部材に対して相対変位して荷重を吸収する。長手形状の
電池が短手方向の荷重を受ける場合には、荷重方向に対
するスパンを充分に取れないため、電池と組付部材との
結合部付近に大きな荷重が生じやすくなるが、かかる変
形部を設けておけば、該変形部が変形して荷重を吸収す
るので、電池と組付部材との結合部付近に大きな荷重が
生じることを回避することが可能となる。

【００１６】かかる電池の結合構造においては、前記変
形部を、前記電池の結合部と該電池の本体部とを長手方
向につなぐ弾性変形可能な橋梁部としてもよい。

【００１７】こうすれば、短手方向の荷重に対して、前
記橋梁部が弾性変形するので、前記電池は前記組付部材
に対して相対変位する。その結果、該電池あるいは該組
付部材の結合部付近に大きな荷重が生じることを回避す
ることができる。また、前記橋梁部は前記電池の結合部
と該電池の本体部とを長手方向につないでおり、長手方
向の荷重に対しては変形することがない。このため、長
手方向の荷重に対しては電池を組付部材にしっかりと結
合することができる。

【００１８】更に、かかる電池の結合構造においては、
電池の結合部を、樹脂製の電池容器に金属製のネジ部材
を埋設して形成した結合部としてもよい。かかる結合部
を有する電池を上述した結合構造を適用して組み付け
る。

【００１９】こうすれば、電池が荷重を受けたときに変
形部が変形することで電池が組付部材に対して相対変位
して荷重を吸収するので、樹脂製の電池容器と金属製の
ネジ部材との境界部付近に大きな荷重が生じることがな
い。

【００２０】長手形状の二次電池を電池の短手方向に複
数並べて組付部材に組み付ける場合には、該電池あるい
は該組付部材の少なくとも一方には、該電池と該組付部
材との結合部近傍に次のような変形部を設けてもよい。
すなわち、前記複数の二次電池の中の一の電池が変形し
て隣接する二次電池に荷重を及ぼしたときに、該荷重に
よって変形して、荷重を受けた二次電池を前記組付部材
に対して相対変位可能とする変形部を、該電池側あるい
は該組付部材側の少なくとも一方に設けてもよい。

【００２１】こうすれば、充放電条件に起因した内圧上
昇によって変形するといった原因により、複数の二次電
池の中の一の電池が隣接した二次電池に荷重を及ぼした
としても、荷重を受けた二次電池は組付部材に対して相
対変位して荷重を吸収するため、該二次電池あるいは組
付部材の結合部付近に大きな荷重が生じることがない。

【００２２】かかる電池の結合構造においては、前記電
池を前記組付部材に組み付けるための結合部で、該電池
と該組付部材とが互いに相対変位可能なように組み付け
ておいても良い。

【００２３】このように組み付けておけば、何らかの理
由によって電池に大きな荷重が作用した場合に、電池は
組付部材に対して該荷重から逃げる方向に相対変位す
る。その結果、このような相対変位によって荷重が吸収
されて、電池と組付部材との結合部に大きな荷重が加わ
ることがなくなるので好適である。

【００２４】組付部材に複数の電池を組み付けて成る組
電池においては、上述した構造を適用して電池を組付部
材に組み付けてもよい。こうすれば、電池に何らかの原
因で荷重が加わっても、組電池を構成する電池あるいは
組付部材の結合部付近に大きな荷重が加わることがな
い。その結果、複数の電池を組み付けて成る組電池の信
頼性を向上させることができる。

【００２５】また、組付部材に組み付けた複数の電池を
電気的に接続して組電池を構成し、該組電池の電力を用
いて走行する電動車両においては、上述した構造を適用
して電池を組付部材に組み付けてもよい。

【００２６】電動車両の走行に伴って、車両の搭載され
た組電池には、走行に伴う振動や温度環境の変化等にさ
らされ、組電池を構成する個々の電池にも、これら要因
に起因する荷重が加わる場合がある。上述した構造を適
用して各電池を組付部材に組み付けておけば、荷重を受
けた電池が取付部材に対して相対変位して荷重を吸収す
るので、電池と組付部材との結合部付近に大きな荷重が
生じるおそれがない。その結果、組電池の信頼性を向上
させ、延いては電動車両の信頼性を向上させることが可
能となる。

【００２７】かかる電動車両においては、複数の二次電
池で構成された組電池を搭載することとして、該各二次
電池を上述した構造を適用して組付部材に組み付けても
よい。

【００２８】電動車両に搭載された二次電池は、車両の
走行条件に応じて充放電条件が変化する。一般に二次電
池は、充放電条件によっては電池内圧が上昇して電池が
変形することがあるので、車両の走行条件によっては電
池が変形して、二次電池と組付部材との結合部付近に大
きな荷重が加わる場合がある。このような場合でも、上
述した構造を適用して二次電池を組み付けていれば、電
池内圧の上昇に起因して加わる荷重を結合部付近の変形
が吸収するので、二次電池あるいは組付部材に大きな荷
重が加わるおそれがない。従って、組電池の信頼性向上
を通じて電動車両の信頼性を向上させることが可能とな
る。

【００２９】かかる電動車両においては、長手形状をし
た複数の二次電池を短手方向に並べて組付部材に組み付
けた組電池を搭載することとして、該各二次電池あるい
は該組付部材の少なくとも一方には、次のような変形部
を設けることとしてもよい。すなわち、複数の二次電池
の中の一の二次電池が変形して隣接する二次電池に荷重
を及ぼしたときに、該荷重によって変形して荷重を受け
た二次電池を前記組付部材に対して相対変位させるよう
な変形部を、該各二次電池を該組付部材に組み付けるた
めの結合部近傍に設けるようにしてもよい。

【００３０】このように、長手形状の二次電池を短手方
向に複数並べて組み付けて構成した組電池は、コンパク
トな組電池とすることができるので、電動車両に好適に
搭載することができる。かかる組電池において、各二次
電池と組付部材とを上述した構造を適用して組み付けれ
ば、複数の二次電池の中の一の電池が変形して隣接する
二次電池の荷重を及ぼした場合でも、荷重を受けた二次
電池が組付部材に対して相対変位して該荷重を吸収する
ので、二次電池あるいは組付部材に大きな荷重が加わる
おそれがない。このため、電動車両の信頼性を向上させ
ることが可能となる。

【００３１】尚、本発明の結合構造は、ネジ止め，溶
接，接着，かしめ等の種々の結合方法に対しても適用可
能であることは言うまでもない。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明の作用・効果をより明確に
説明するために、本発明の実施の形態を、次のような順
序に従って説明する。Ａ．装置構成：Ｂ．電池モジュールの結合構造：Ｂ−１．バッテリユニットおよび電池モジュールアセン
ブリの構造：Ｂ−２．電池モジュールの結合構造：Ｃ．変形例：

【００３３】Ａ．装置構成：図１は、本実施例の方法で
組み付けられた電池を搭載するハイブリッド車両の構成
を示す説明図である。ハイブリッド車両とは、エンジン
と電動機とを動力源とする車両のことである。図示する
ように、かかるハイブリッド車両は、エンジン１０と、
モータ２０と、トルクコンバータ３０と、駆動回路４０
と、バッテリユニット５０と、制御ユニット８０と、変
速機９０などから構成されている。本実施例の結合構造
を有する電池は、バッテリユニット５０の構成要素とし
て使用されている。以下、ハイブリッド車両を構成する
各要素について簡単に説明する。

【００３４】エンジン１０は、通常のガソリンエンジン
である。エンジン１０の出力軸１２は、モータ２０のロ
ータ２２に結合されている。モータ２０は、外周面に複
数の永久磁石が設けられたロータ２２と、内周面に三相
コイルを備えたステータ２４とから構成された同期モー
タである。ステータ２４の三相コイルに交流電流を流す
と、交流電流の電流値および周波数に応じて、所定の駆
動力および回転速度でロータ２２が回転する。また、ロ
ータ２２が外力によって回転させられる場合には、三相
コイルの両端に起電力が生じ、モータ２０は発電機とし
て機能する。

【００３５】駆動回路４０は、半導体素子を用いて構成
されたインバータである。駆動回路４０は、ステータ２
４に巻回された三組のコイルの各端子と、後述するバッ
テリユニット５０の直流電源とを接続するスイッチとし
ての機能を有している。制御ユニット８０の制御の下、
駆動回路４０はバッテリユニット５０の直流電流を適切
な電流値および周波数の交流電流に変換して、ステータ
２４の三相コイルに流している。また、モータ２０が発
電機として機能している場合には、発電された交流電流
を直流電流に変換してバッテリユニット５０に蓄えるこ
とができる。バッテリユニット５０については後述す
る。

【００３６】制御ユニット８０は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，Ｒ
ＯＭなどを備える周知のワンチップ・マイクロコンピュ
ータであり、エンジン１０あるいは駆動回路４０などの
制御を行う。トルクコンバータ３０は、液体を利用した
周知の動力伝達機構であり、モータ２０からの動力は入
力軸１３を介してトルクコンバータ３０に入力され、出
力軸１４から変速機９０に出力される。変速機９０は、
遊星ギヤ機構と、複数のクラッチなどから構成された周
知の自動変速機であり、制御ユニット８０の制御の下、
入力軸と出力軸１５との間の変速比を制御している。変
速機の出力軸１５は、ディファレンシャルギヤ１６を介
して車軸１７に結合されている。

【００３７】以上のような構成のハイブリッド車両は、
エンジン１０あるいはモータ２０から出力される駆動力
を、トルクコンバータ３０を介して変速機９０に伝達
し、変速機９０で増速あるいは減速して車軸１７に伝達
して車両を駆動する。車両の運転条件に応じて、エンジ
ン１０およびモータ２０の２つの動力源を使い分けるこ
とによって、車両全体としてのエネルギ効率を向上させ
ることができる。

【００３８】Ｂ．電池モジュールの結合構造：Ｂ−１．バッテリユニットおよび電池モジュールアセン
ブリの構造：上述のハイブリッド車両のバッテリユニッ
ト５０は多くの電池モジュールによって構成されてお
り、該電池モジュールを組み付けるために、本実施例の
電池の結合構造が使用されている。そこで、電池モジュ
ールの結合構造を説明する準備として、バッテリユニッ
ト５０および電池モジュールアセンブリ５２の構造につ
いて簡単に説明する。

【００３９】図２は、バッテリユニット５０の構造を概
念的に示した説明図である。図示するようにバッテリユ
ニット５０は、４つの電池モジュールアセンブリ５２を
並列に接続した構造となっている。もちろん、必要な電
流量あるいは電圧に応じて、より多数の電池モジュール
アセンブリ５２を並列あるいは直列に接続しても構わな
い。電池モジュールアセンブリ５２は多数の二次電池モ
ジュール１００を直列に接続して構成されている。

【００４０】図２に示すように、電池モジュールアセン
ブリ５２内には３８個の電池モジュール１００が、鉄や
銅などの導電性材料を用いて形成された端子接続板５８
で直列に接続されて収納されている。複数の電池モジュ
ールを直列に接続した正極側の最終端は、電池モジュー
ルアセンブリ５２の正極側出力端子５５に接続され、負
極側の最終端は電池モジュールアセンブリ５２の負極側
出力端子５７に接続されている。この結果、電池モジュ
ールアセンブリ５２の正極側出力端子５５と負極側出力
端子５７との間には、１つの電池モジュール１００が発
生する電圧の３８倍の電圧が得られることになる。

【００４１】４つの電池モジュールアセンブリ５２の正
極側の各出力端子５５は、バッテリユニット５０の正極
側出力端子５４に接続されている。同様に、４つの電池
モジュールアセンブリ５２の負極側の各出力端子５７
は、バッテリユニット５０の負極側出力端子５６に接続
されている。このように複数個の電池モジュールを組み
合わせて、直列あるいは並列に適切に接続することによ
って、所望の電圧値で所望の電流量を供給し得るバッテ
リユニット５０を構成することができる。

【００４２】図３は、電池モジュール１００の外観形状
を示した説明図である。本実施例の電池モジュール１０
０は、薄い箱型形状をした密閉容器（以下では、モジュ
ール容器１０２と呼ぶ）に正極端子１０４および負極端
子１０６の２つの端子が突設された形状となっている。
モジュール容器１０２は、ナイロンなどの絶縁性樹脂材
料を用いて形成されている。図示するように、モジュー
ル容器１０２の両端には結合部１１０が設けられてお
り、後述するように結合部１１０で、電池モジュールア
センブリ５２のロアケース６０と呼ばれる部品にネジ止
めされる。結合部１１０の形状については、後ほど詳し
く説明する。また、モジュール容器１０２の外側の側面
には、図示するように、両端に小さな突出部１０１が設
けられていて、両側の突出部１０１の間に形成された少
し窪んだ部分には、小さな突起１０３が多数設けられて
いる。突出部１０１および突起１０３の役割については
後述する。

【００４３】電池モジュール１００の内部は、セルと呼
ばれる６つの小部屋に分割されていて、各セルには単電
池が１つずつ格納されている。バッテリユニット５０で
は単電池として、いわゆるニッケル−水素二次電池が使
用されている。すなわち、ニッケル合金製の正極板と水
素吸蔵合金製の負極板とを、樹脂製の不織布（セパレー
タと呼ばれる）を挟んで複数組積層し、強アルカリ性の
電解液とともにセルに格納されている。各単電池は電池
モジュール内部で直列に接続され、直列に接続された単
電池のソース側（高電圧側）が正極端子１０４に、シン
ク側（低電圧側）が負極端子１０６に接続されている。
各単電池は約１．２Ｖの起電力を発生させており、電池
モジュール内では６つの単電池が直列に接続されている
ので、１つの電池モジュールで７．２Ｖの電圧を得るこ
とができる。

【００４４】図４は、３８個の電池モジュール１００を
組み付けて、電池モジュールアセンブリ５２を組み立て
る様子を示す説明図である。図示するように、ロアケー
ス６０には送風口６８からの冷却風が通る冷却風通路６
０ａが設けられていて、冷却風通路６０ａの両側にはボ
ルト６１で電池モジュール１００を固定するための組み
付け穴６０ｂが空けられている。冷却風通路６０ａをま
たぐように電池モジュール１００を置いて、電池モジュ
ール１００の両端をロアケース６０の下側からボルト６
１で固定する。電池モジュール１００の底面には、電池
モジュール１００をボルトで固定するためのネジ穴が両
端に設けられている。ロアケース６０の組み付け穴６０
ｂは、電池モジュール１００を組み付けたときにモジュ
ールの間隔が等間隔となるよう、穴ピッチｐで等間隔に
空けられている。

【００４５】電池モジュール１００の厚さＴは、穴ピッ
チｐとほぼ等しくなっている。このため、ロアケース６
０の上に電池モジュール１００を組み付ける際には、先
に組み付けた電池モジュール１００に次の電池モジュー
ル１００を軽く押し当てるようにすれば、電池モジュー
ル１００の底面に設けられたネジ穴位置とロアケース６
０の組み付け穴６０ｂ位置とを容易に一致させることが
できる。３８個の電池モジュール１００をこうして１つ
ずつロアケース６０にボルト６１で固定していく。尚、
本実施例の組電池としての電池モジュールアセンブリ５
２では、電池モジュール１００は、図２に示したように
直列に接続されるので、電池モジュール１００の極性が
交互に逆になるように、注意して組み付けておく。

【００４６】こうしてすべての電池モジュール１００を
組み付けたら、図４に示すように、３８個の電池モジュ
ールを両側から挟み込むようにして、２枚の拘束プレー
ト７０を拘束ロッド７２とナット７１で組み付ける。拘
束プレート７０および拘束ロッド７２は鉄などの金属材
料で形成されている。拘束プレート７０の機能について
は後述する。

【００４７】拘束プレート７０を組み付けたら、隣接す
る電池モジュール１００の正極端子１０４と負極端子１
０６とを端子接続板５８で接続して、３８個の電池モジ
ュールを直列に接続する。端子接続板５８は、銅，鉄な
どの導電性のある金属材料で形成されている。尚、図２
を用いて前述したように、隣接する正極端子と負極端子
とは端子接続板５８を用いてそれぞれ接続されている
が、図示の煩雑化を避けるために、図４では、一部の端
子接続板５８のみを表示し、他の端子接続板５８は図示
を省略している。端子接続板５８を用いて各電池モジュ
ールを直列に接続したら、電池モジュール列の正極側を
正極側出力端子５５に、負極側を負極側出力端子５７に
それぞれ結線する。図４では、図の煩雑化を避けるため
に電気配線の表示も省略している。こうして端子間を接
続した後、アッパケース６２を上から被せて、ボルト６
３でロアケース６０に締結すると電池モジュールアセン
ブリ５２が完成する。このような電池モジュールアセン
ブリ５２を４つ並列に接続して、バッテリユニット５０
が構成されている。

【００４８】電池モジュール１００は、放電時あるいは
充電時に内部抵抗によってジュール熱を発生する。一般
に二次電池は電池温度が高くなると充電効率、すなわち
充電電力量に対する放電可能な電力量の比率が低下する
傾向があるので、電池モジュールの温度が高くなり過ぎ
ないように冷却しながら使用される。また、上述したよ
うに、電池モジュールアセンブリ５２は複数の電池モジ
ュール１００を用いて構成されているので、各電池モジ
ュール間で電池温度にばらつきが生じないように冷却す
ることが望ましい。電池モジュール間の温度のばらつき
が小さければ、各電池モジュールの寿命のばらつきが少
なくなるといった効果が得られる。このような効果を得
るために、電池モジュール１００の側面には突出部１０
１および突起１０３が設けられている（図３参照）。以
下、電池モジュール１００の側面に設けられた突出部１
０１および突起１０３の機能について説明する。

【００４９】図５は、ロアケース６０上に電池モジュー
ル１００が組み付けられている状態を、３つの電池モジ
ュール１００のみを取り出して示す上面図である。電池
モジュール側面の両側には突出部１０１が設けられてい
るので（図３参照）、図５に示すように、電池モジュー
ル同士の突出部位置を合わせて複数の電池モジュール１
００を並べると、各電池モジュールの間に、矩形断面の
冷却通路１０９が形成される。冷却通路１０９の短手方
向の幅は、どの通路も突出部１０１の高さの２倍に等し
い。すなわち、図４に示したように電池モジュールアセ
ンブリ５２を組み立てると、３８個の電池モジュール１
００の各モジュール間には、等しい大きさの冷却通路１
０９が形成されることになる。従って、ロアケース６０
に設けた送風口６８から、送風ファンを用いて冷却風を
供給すると、冷却風は、電池モジュール１００間の各冷
却通路１０９を抜けて、アッパケース６２に設けた排気
口６９から電池モジュールアセンブリ５２外に排出され
る（図４参照）。冷却通路１０９の大きさは、いずれの
電池モジュール間も等しいので、通路を通過する冷却風
の風量はほぼ等しく、すべての電池モジュールが同じよ
うに冷却される。このように、電池モジュール１００の
突出部１０１は、同じ大きさの冷却通路１０９をモジュ
ール間に形成し、各電池モジュール１００を等しく冷却
する機能を有している。

【００５０】また、電池モジュール１００の側面に設け
られた突起１０３は次のような機能を有している。突起
１０３は、突出部１０１とほぼ同じ高さに形成されてい
る。また、図５に示すように突出部１０１の位置を合わ
せて電池モジュール１００を並べると、電池モジュール
側面の突起１０３が隣接する電池モジュールの突起１０
３と向かい合う関係となるような位置に、突起１０３は
設けられている（図５参照）。このため、電池モジュー
ル１００の充放電条件の影響で電池モジュールの内圧が
上昇し、モジュール容器の側面が膨らむように変形する
電池モジュールがあったとしても、この電池モジュール
と隣接する電池モジュールとの間の冷却通路１０９は幅
は変化することなく確保される。従って、このような場
合にも、各冷却通路１０９を通過する冷却風量は等しく
なって、すべての電池モジュールを同じように冷却する
ことができる。すなわち、電池モジュール１００の側面
に設けられた突起１０３は、モジュール間の冷却通路１
０９の幅を常に保って、電池モジュール１００を等しく
冷却する機能を有している。

【００５１】Ｂ−２．電池モジュールの結合構造：図６
は、電池モジュール１００の両端に設けられた結合部１
１０の形状を示す斜視図である。また、図７は電池モジ
ュール１００の結合部１１０を上方から見た拡大図であ
り、図８は、図７にＡ−Ａと示した位置での断面図であ
る。図６に示すように、結合部１１０は略円筒形状をし
ていて、図７および図８に示すように結合部１１０の内
部にはネジ部材１１４が埋め込まれている。ネジ部材１
１４の内面には雌ねじが切られていて、電池モジュール
１００はこのネジによってロアケース６０に固定され
る。

【００５２】モジュール容器１０２は、雌型の中に高温
の樹脂を射出後、樹脂を硬化させて所望の形状を得ると
いう、いわゆるインジェクション成型と呼ばれる方法で
作られている。本実施例では、樹脂射出前に雌型の所定
位置にネジ部材１１４をセットしておき、モジュール容
器１０２を成型すると同時にネジ部材１１４を埋め込む
方法を用いている。こうすれば、モジュール容器１０２
の成型と同時にネジ部材１１４が埋め込まれるので、簡
便にモジュール容器１０２を製造することができる。も
ちろん、予め成型しておいたモジュール容器１０２に、
圧入または接着などの方法によってネジ部材１１４を設
けても構わない。

【００５３】図６ないし図８に示すように、結合部１１
０とモジュール容器１０２とは橋梁部１１２によって、
モジュール容器の長手方向につながっている。橋梁部１
１２は、電池モジュールの長手方向の荷重を受けた場
合、あるいは上下方向の荷重を受けた場合には変形しな
いが、短手方向の荷重を受けた場合には変形し得る。こ
のため、結合部１１０をボルト６１でロアケース６０に
組み付けると、電池モジュール１００は長手方向あるい
は上下方向に対してはロアケース６０にしっかりと固定
され、その一方で短手方向に対しては橋梁部１１２が変
形する分だけロアケース６０に対して相対変位すること
が可能となっている。

【００５４】一般に二次電池は、充放電条件によっては
電極からガスが発生して電池内圧が上昇する場合があ
り、本実施例の電池モジュール１００もこのような内圧
上昇によって変形する場合がある。本実施例の電池モジ
ュールアセンブリ５２は、図４に示すようにロアケース
６０上に複数の電池モジュール１００を並べて構成され
ているので、複数の電池モジュールの中のある電池モジ
ュールで変形が生じると、隣接する電池モジュールが短
手方向の荷重を受けることになる。

【００５５】図９は、ロアケース６０上に組み付けられ
た一の電池モジュール１００が内圧上昇によって変形
し、隣接する電池モジュール１００が短手方向に荷重を
受けている様子を示す説明図である。図９では、内圧上
昇によって変形している電池モジュールと隣接する両側
の電池モジュール、すなわち３つの電池モジュールを上
方から見た様子を示している。尚、図の煩雑化をさせる
ために、ロアケース６０等の表示は省略している。ま
た、説明の都合上から、以下では３つの電池モジュール
に上から「Ｍ１」，「Ｍ２」，「Ｍ３」と符合して各電
池モジュールを区別する。図示した例では、電池モジュ
ールＭ２が、内圧上昇によって変形しているものとす
る。

【００５６】図５を用いて説明したように、電池モジュ
ール１００の側面には、冷却通路１０９を確保して電池
モジュールを均等に冷却するための突起１０３が設けら
れている。このため、図９に示すように、電池モジュー
ルＭ２の側面が膨らむように変形すると、隣接する電池
モジュールＭ１あるいはＭ３の側面が突起１０３によっ
て押されて、電池モジュールＭ１あるいはＭ３が弓状に
変形する（図９参照）。このとき、電池モジュールＭ１
あるいはＭ３とロアケース６０との結合部には大きな捻
りトルクが作用する。図６ないし図８を用いて説明した
ように、本実施例の電池モジュールは橋梁部１１２を介
してロアケース６０に組み付けられているので、結合部
に捻りトルクが作用した場合に橋梁部１１２が変形して
トルクを吸収する。このため、例えば樹脂製のモジュー
ル容器１０２と金属製のネジ部材１１４とが接合する部
分に大きなトルクがかかって、モジュール容器１０２と
ネジ部材１１４とが離れてしまうことがない。すなわ
ち、本実施例の電池モジュールの結合構造によれば、内
圧上昇などによって電池モジュール１００が変形して
も、モジュール容器１０２はネジ部材１１４を介してロ
アケース６０にしっかりと固定しておくことができる。

【００５７】内圧が上昇したときの電池モジュールは、
必ずしも図９に示したように両側の側面が同じように膨
らむとは限らない。例えば、電池モジュールがよじれる
ように、すなわち、電池モジュールの一端と他端とが逆
方向に倒れるように変形する場合もある。

【００５８】図１０は、ロアケース６０上に組み付けら
れた一の電池モジュール１００が内圧上昇によってよじ
れるように変形し、隣接する電池モジュール１００が変
形している様子を示す説明図である。図１０では、内圧
上昇によって変形している電池モジュールと隣接する両
側の電池モジュール、すなわち３つの電池モジュールを
短手方向から見た様子を示している。説明の都合から、
図９と同様に以下では３つの電池モジュールに左側から
「Ｍ４」，「Ｍ５」，「Ｍ６」と符合して各電池モジュ
ールを区別する。図示した例では、電池モジュールＭ５
が、内圧上昇によって変形しているものとする。

【００５９】図３を用いて説明したように、電池モジュ
ール１００の側面には突出部１０１が設けられており、
図５に示したように各電池モジュールは突出部１０１位
置を合わせてロアケース６０に組み付けられる。このた
め、電池モジュールＭ５がよじれるように変形すると、
図１０に示すように、隣接する電池モジュールＭ６は突
出部１０１に押されて、押された側が倒れるように変形
する。このとき、電池モジュールＭ６とロアケース６０
との結合部には大きな曲げトルクが作用する。図６ない
し図８を用いて説明したように、本実施例の電池モジュ
ールは橋梁部１１２を介してロアケース６０に組み付け
られているので、結合部に曲げトルクが作用した場合に
橋梁部１１２が変形して曲げを吸収する。このため、例
えば樹脂製のモジュール容器１０２と金属製のネジ部材
１１４とが接合する部分に大きな曲げトルクがかかっ
て、ネジ部材１１４がこじられるようにしてモジュール
容器１０２から抜けてしまうことがない。すなわち、本
実施例の電池モジュールの結合構造によれば、内圧上昇
などによって電池モジュール１００が変形しても、モジ
ュール容器１０２はネジ部材１１４を介してロアケース
６０にしっりと固定しておくことができる。

【００６０】以上では、電池モジュール１００の内圧上
昇によってモジュールが変形し、その結果、隣接する電
池モジュール１００が短手方向の荷重を受ける場合を２
つ例にとって説明した。もっとも、電池モジュールが短
手方向の荷重を受けるメカニズムはこのようなものに限
られず、例えば、電池モジュール１００が他の部品と干
渉して荷重を受けるといった場合にも同様に適用でき
る。また、上述の説明では、ロアケース６０上に複数の
電池モジュール１００を並べて取り付ける場合を例にと
って説明しているが、電池モジュールを単独で取り付け
る場合や、あるいは複数の電池モジュールをモジュール
同士の間隔をおいて取り付ける場合にも適用することが
できる。

【００６１】また、図４を用いて説明したように、本実
施例の電池モジュール１００は、ロアケース６０に組み
付けられた後、両側を拘束プレート７０で拘束されてい
る。拘束プレート７０は次のような目的で装着される。
すなわち、拘束プレート７０で両側を拘束しておけば、
電池モジュールの内圧が上昇してモジュールの両側面が
外側に膨らむように変形しても、最大変形量を所定値以
下に規制することができる。変形量があまりに大きい
と、電池モジュール１００に格納されている単電池の正
極板と負極板との間隔が変化して電池性能が変わってし
まう場合があるが、拘束プレート７０によって最大変形
量を所定値以下に規制しておけば、このようなおそれを
回避することができる。また、３８個の電池モジュール
をきちんと並べ両側を拘束プレート７０で軽く拘束して
一体化しておけば、すべての電池モジュール１００を一
度に位置決めすることができるので、ロアケース６０へ
の組み付け作業を簡単にできる場合もある。

【００６２】本実施例の結合構造を採用した電池モジュ
ール１００は、短手方向の荷重に対して変形する橋梁部
１１２を有するため、短手方向の荷重を受けるとロアケ
ース６０に対して相対変位する。しかし、電池モジュー
ル１００の両側は拘束プレート７０によって拘束されて
いるので、電池モジュール１００が所定以上に大きく変
位してしまうことはない。また、それ以上の大きな荷重
が加わった場合には、電池モジュール１００が変位して
拘束プレート７０に荷重が加わることになる。すなわ
ち、大きな荷重が橋梁部１１２に集中してかかるおそれ
がない。

【００６３】Ｃ．変形例：上述した電池モジュールの結
合構造には、種々の変形例が存在する。第１の変形例の
結合構造は、図１１に示すように、円柱形の結合部２１
０とモジュール容器２０２とが、橋梁部２１２で長手方
向につながった構造となっている。第１の変形例の電池
モジュール２００の場合もモジュール容器２０２は樹脂
によって形成され、結合部２１０の内部には金属製のネ
ジ部材２１４が埋設されている。前述した実施例と同様
に、電池モジュール２００はネジ部材２１４を用いてロ
アケース６０にネジ止めされる。

【００６４】かかる第１の変形例の結合構造を有する電
池モジュール２００に短手方向の荷重か加わると、前述
した結合構造の場合と同様に、橋梁部２１２が変形して
荷重を吸収する。このため、結合部２１０に大きな捻り
トルクあるいは曲げトルクがかかることがない。

【００６５】また、第１の変形例の結合構造には、結合
部２１０の外径を電池モジュールの厚さＴ程度まで大き
くすることができるので、大きなネジ部材２１４を埋設
することができる。大きなネジ部材２１４を用いれば、
太いボルトを用いて、電池モジュール２００とロアケー
ス６０とをしっかりと結合することができるので好適で
ある。

【００６６】上述した結合構造においては、荷重を受け
て変形する橋梁部はいずれも電池モジュール側に設けら
れているが、ロアケース側に設けてもよい。図１２は、
ロアケース６０側に、結合部３１０および橋梁部３１２
を設けた結合構造を示した説明図である。図１２に示す
ように、第２の変形例においては、結合部３１０とロア
ケースの本体とは橋梁部３１２によってつながってい
る。橋梁部３１２の方向は、組み付けられる電池モジュ
ールの長手方向に一致している。

【００６７】かかる第２の変形例の結合構造において
は、組み付けられている電池モジュールに短手方向の荷
重が加わると、ロアケース側に設けられた橋梁部３１２
が変形して、電池モジュールにかかった荷重を吸収す
る。このため、電池モジュールとロアケースとの結合部
でに大きな荷重が加わることを回避することができる。

【００６８】また、ロアケース６０に容易に変形可能な
突起部を設け、該突起部に電池モジュールをネジ止めし
た結合構造としてもよい。図１３は、かかる第３の変形
例の結合構造を説明するためのロアケース６０の横断面
図である。図示されているように、ロアケース６０に設
けられた冷却風通路６０ｂの両側に、変形部４１２とし
て、容易に変形可能な突起部を設け、該突起部に電池モ
ジュールの両端をボルト６１でネジ止めする。

【００６９】かかる第３の変形例の結合構造において
は、以下に説明するように、熱膨張による電池モジュー
ルの変形を変形部４１２で吸収することによって、電池
モジュールとロアケース６０との結合部に大きな荷重が
加わることを回避することができる。すなわち、環境温
度が変動すると、それに伴って電池モジュール両端に埋
め込まれたネジ部材４１４間の距離も増減するが、電池
モジュールとロアケースとは、通常、熱膨張係数が異な
っているので、電池モジュールとロアケースとの結合部
分に熱応力が発生し得る。これに対して、第３の変形例
の結合構造においては、ロアケースに設けた変形部４１
２が、図中に破線で示すように変形して熱膨張差を吸収
するので、結合部に生じる熱応力が緩和され、電池モジ
ュールとロアケースとの結合部に大きな荷重が加わるこ
とを回避することができる。

【００７０】上述の例では、電池モジュールをロアケー
スに組み付ける際に、荷重を受けて変形する部分である
変形部を電池モジュールあるいはロアケースのいずれか
に設けている。しかし、これに限らず、荷重を受けて変
形する部材を介して、電池モジュールをロアケースに組
み付けるようにしてもよい。図１４は、変形部を有する
スタッドボルト５６１を用いて電池モジュールをロアケ
ースに結合する例を示している。図１４に示した第４の
変形例の結合構造においては、電池モジュール５００を
ロアケース６０と結合するために結合部５１０には、ネ
ジ部材５１４が埋設されていて、ネジ部材５１４に、ス
タッドボルト５６１の一端をねじ込む。次いで、ねじ込
まれたスタッドボルト５６１の他端を、ロアケース６０
に設けられた取り付け穴６０ｂに入れて、ナットでロア
ケース６０に固定する。図１４に示すように、スタッド
ボルト５６１の中央部分にはゴムなどの弾性材料あるい
は可塑性材料でできた変形部５１２が設けられている。
電池モジュール５００に短手方向の荷重が加わると、ス
タッドボルト５６１に設けた変形部５１２が変形して荷
重を吸収する。このため、電池モジュールとロアケース
との結合部に大きな荷重が加わることを回避することが
できる。図１４に示した例では、変形部を有するスタッ
ドボルト５６１を介して電池モジュールとロアケースと
を結合したが、これに限らず例えば、図１５に示す第５
の変形例のように、ゴムシート等の変形部材６１２を介
して電池モジュールとロアケースとを接着しても構わな
い。

【００７１】更には、次のような単純な構造を用いて電
池モジュールを取り付けても良い。すなわち、電池モジ
ュール７００の結合部に取り付け穴７１０を設けてお
き、図１６に示すように、この取り付け穴７１０にボル
ト７６１を通して、ワッシャ７６２とロアケース６０と
で電池モジュール７７００を挟み込むように締結する。
ここで、電池モジュールの取り付け穴７１０の内径を、
ボルト７６１との間に所定の隙間が生じるような適切な
値にしておく。このような第６の変形例では、何らかの
要因で電池モジュール７００に大きな荷重が加わった場
合に、取り付け穴７１０とボルト７６１との間に設けた
隙間の分だけ電池モジュール７００が移動し得る。ま
た、熱膨張によって電池モジュール７００が変形した場
合にも、かかる相対移動によって変形を吸収することも
できる。従って、電池モジュールとロアケースとの結合
部分に大きな荷重が生じることを回避することが可能と
なる。

【００７２】以上、各種の実施例について説明してきた
が、本発明は上記すべての実施例に限られるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の電池モジュールが用いられているハ
イブリッド車両の機能ブロック図である。

【図２】本実施例の電池モジュールが用いられているバ
ッテリユニットの構造を概念的に示す説明図である。

【図３】本実施例の電池モジュールの外観形状を例示す
る説明図である。

【図４】電池モジュールアセンブリの構造を示すための
分解組立図である。

【図５】ロアケース上に電池モジュールを組み付けた様
子を示す上面図である。

【図６】電池モジュールの結合部の形状を拡大して示す
斜視図である。

【図７】電池モジュールの結合部と橋梁部の形状を示す
上面図である。

【図８】電池モジュールの結合部と橋梁部の形状を示す
断面図である。

【図９】電池モジュールの変形によって、隣接する電池
モジュールに短手方向の荷重がかかる一例を示す説明図
である。

【図１０】電池モジュールの変形によって、隣接する電
池モジュールに短手方向の荷重がかかる他の一例を示す
説明図である。

【図１１】第１の変形例の結合構造を示す斜視図であ
る。

【図１２】第２の変形例の結合構造を示す斜視図であ
る。

【図１３】第３の変形例の結合構造を示すロアケースの
横断面図である。

【図１４】第４の変形例の結合構造を示す斜視図であ
る。

【図１５】第５の変形例の結合構造を示す斜視図であ
る。

【図１６】第６の変形例の結合構造を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０…エンジン１２…出力軸１３…入力軸１４…出力軸１５…出力軸１６…ディファレンシャルギヤ１７…車軸２０…モータ２２…ロータ２４…ステータ３０…トルクコンバータ４０…駆動回路５０…バッテリユニット５２…電池モジュールアセンブリ５４…正極側出力端子５５…正極側出力端子５６…負極側出力端子５７…負極側出力端子５８…端子接続板６０…ロアケース６１…ボルト６２…アッパケース６３…ボルト６４…シール部材６８…送風口６９…排気口７０…拘束プレート７２…拘束ロッド８０…制御ユニット９０…変速機１００…電池モジュール１０１…突出部１０２…モジュール容器１０３…突起１０４…正極端子１０６…負極端子１０９…冷却通路１１０…結合部１１２…橋梁部１１４…ネジ部材２００…電池モジュール２０２…モジュール容器２１０…結合部２１２…橋梁部２１４…ネジ部材３１０…結合部３１２…橋梁部４００…電池モジュール４１２…変形部４１４…ネジ部材５００…電池モジュール５１０…結合部５１２…変形部５１４…ネジ部材５６１…スタッドボルト６１２…変形部材７００…電池モジュール７１０…取り付け穴７６１…ボルト７６２…ワッシャ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池を組付部材に組み付けるための結合
構造において、前記電池あるいは前記組付部材の少なくとも一方には、
該電池と該組付部材との結合部近傍に、該電池と該組付
部材との間の相対変位を可能とする変形部が設けられて
いることを特徴とする結合構造。
【請求項２】前記電池は二次電池である請求項１記載
の電池の結合構造。
【請求項３】請求項１記載の電池の結合構造であっ
て、前記変形部は、可塑性材料あるいは弾性材料を用いて形
成されている電池の結合構造。
【請求項４】請求項１記載の電池の結合構造であっ
て、前記変形部は、前記電池あるいは前記組付部材とは別体
に形成されている電池の結合構造。
【請求項５】請求項１記載の電池の結合構造であっ
て、前記電池は長手形状をした電池であり、前記変形部は、該電池の短手方向の荷重を受けて変形
し、該電池と前記組付部材との間の相対変位を可能とす
る変形部である結合構造。
【請求項６】請求項５記載の電池の結合構造であっ
て、前記変形部は、前記電池の結合部と該電池の本体部とを
長手方向につなぐ弾性変形可能な橋梁部である結合構
造。
【請求項７】請求項５記載の電池の結合構造であっ
て、前記電池の結合部は、樹脂製の電池容器に金属製のネジ
部材を埋設して形成された結合部である結合構造。
【請求項８】請求項１記載の電池の結合構造であっ
て、前記電池は長手形状の二次電池であり、複数の前記二次電池を短手方向に並べながら、前記組付
部材に結合するとともに、前記変形部は、前記一の二次電池が変形して隣接する二
次電池に及ぼす荷重によって変形して、該荷重を受けた
二次電池と前記組付部材との間の相対変位を可能とする
変形部である結合構造。
【請求項９】電池を組付部材に組み付けるための結合
構造であって、前記電池と前記組付部材とは、該電池を該組付部材に組
み付けるための結合部において、互いに相対変位し得る
ように組み付けられていることを特徴とする結合構造。
【請求項１０】組付部材に組み付けた複数の電池を電
気的に接続して成る組電池において、前記各電池あるいは前記組付部材の少なくとも一方に
は、該各電池を該組付部材に組み付けるための各結合部
の近傍に、該電池と該組付部材との間の相対変位を可能
とする変形部が設けられていることを特徴とする組電
池。
【請求項１１】組付部材に組み付けた複数の電池を電
気的に接続して成る組電池を搭載し、該組電池の電力を
用いて走行する電動車両において、前記組電池を構成する前記各電池あるいは前記組付部材
の少なくとも一方には、該各電池を該組付部材に組み付
けるための各結合部の近傍に、該各電池と該組付部材と
の間の相対変位を可能とする変形部が設けられているこ
とを特徴とする電動車両。
【請求項１２】前記電池は二次電池である請求項１１
記載の電動車両。
【請求項１３】請求項１１記載の電動車両であって、前記電池は長手形状の二次電池であり、複数の前記二次電池を短手方向に並べながら、前記組付
部材に結合するとともに、前記変形部は、前記一の二次電池が変形して隣接する二
次電池に及ぼす荷重によって変形して、該荷重を受けた
二次電池と前記組付部材との間の相対変位を可能とする
変形部である電動車両。