JP2008066061A - 二次電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】耐振性に優れた電池モジュールを提供する。
【解決手段】電池モジュール２０は、組電池２の下部を支持するブロックベース３、４と、上部を支持する２つのブロック補強板５とに、各組電池２をネジ締結することで、６個の組電池２を挟持し、強固に固定した組電池ブロック１１を有している。このため、電池モジュール２０に振動が加わっても組電池２が遊動することがない。また、ブロックベース３、４と組電池２との間には弾性シート９が介在しているため、単電池１を保持固定する枠体１２等の寸法精度のバラツキとブロークベース３、４の寸法精度のバラツキから生じる空隙をなくすことができるので、耐振性を高めることができる。異種材の組合せから生じる熱応力変化に対しても弾性シート９を介在させることで、その影響を低減できる。
【選択図】図４

Description

本発明は二次電池モジュールに係り、特に、複数の単電池群を隣接配置した電池ブロックを有する二次電池モジュールに関する。

二次電池を用いた電池電源装置を構成するには、複数個の単電池を電気的に直列あるいは並列接続して高電圧化あるいは高容量化等がなされる。このような直列あるいは並列接続には、導通部品のブスバを単電池に溶接したり、単電池端部の正、負極に予め加工されたネジ部を設け、または、加工されたネジ部を有する導通部材を接合し、これらネジ部に上記のブスバを締結固定する技術が開示されている。なお、金属容器全体が一方の極性を有する単電池においては、短絡を防止するために、金属容器表面が熱収縮チューブや絶縁膜等により被覆されている。

これらの電気接続された集合電池は絶縁性を有する枠体に保持されることにより固定され単電池群（組電池）が構成される。単電池群を隣接配置し、隣り合う単電池群に導通部材を装着して高電圧あるいは高容量の二次電池モジュールが考案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１８２５８３号公報

例えば、自動車用電源のように高電力を供給することが必要な場合、単電池の総数は数十個におよぶ。この数十個の単電池を上記の導通部材を介して直列接続する作業は、多くの工数を要し、短絡を防ぐと言う観点からは高コストの電源となってしまう。また、容量体積密度の高いリチウムイオン電池を単電池に用いる場合には、各単電池の電圧を検出して監視するための電線が接続されなければならず、その接続作業も煩雑である。

これら導通部材の部品数を低減する方策としては、単電池間を繋ぐ導通部品、例えばブスバを直接溶接あるいは塑性変形等によるものが望ましいが、反面、接続された単電池がなんらかの不具合を生じた場合、接続された数十個の単電池全てが不良品となってしまう。電気接続が複数回にわたり入り切りできる、例えば上述のようなネジ締結式であれば、不具合を生じた単電池のみを取り替えることが可能となるが、この接続方法では締結部品が増加するため、コスト、部品の取り付け加工費、重量増加等の問題がある。

また、自動車等の移動体用電源の場合には、単電池と導通部材の接続部、電圧検出部材の接続部、単電池あるいは複数個の集合電池その物の固定部、前記導通部材や電圧検出部材その物の固定部分は耐振性を有していなければならない。この耐振性は、使用環境において、個々の形状が維持確保されなければならない。

特に、自動車用電源においては、その使用される地域、季節等で、環境が大きく変化する。そのため、単電池の外装を形成する金属容器、導通部材、これらを保持固定する絶縁性を有する枠体等、多種多用な部材の集合体である電池モジュールは、振動等の外的応力だけでなく、それらの持つ膨張率の違いから生じる熱応力に対しても考慮する必要がある。

一方、工業的に生産される部品は、それ自体に寸法バラツキが生じる。そのため、部品間に生じる空間が振動の影響を大きく受け、接続部分の破壊、絶縁部の破壊により電力供給の停止、あるいは短絡による発熱、発火等の問題を引き起こすことがある。

なお、単電池を多数個収容した電池モジュールは、その実使用時の充放電において発生する熱を効率良く取り除く必要があるため、各単電池間には空間を設けこの空間に冷却風を通過させなければならず、また、一般に組み立て作業以上に作業が煩雑化するリサイクルの問題も考慮する必要がある。

本発明は上記事案に鑑み、耐振性に優れた電池モジュールを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、複数の単電池群を隣接配置した電池ブロックを有する二次電池モジュールであって、前記電池ブロックは、前記単電池群の下部を支持する２つのチャネル状ブロックベースと、前記単電池群の上部を支持する２つのチャネル状ブロック補強板とで前記単電池群を挟持、固定しており、前記ブロックベースと前記単電池群との間に弾性体を介在させたことを特徴とする。

本発明において、弾性体の表面が粘着性を有していることが好ましく、弾性体はブロックベースと単電池群との間で接着固化した弾性接着剤であってもよい。

本発明によれば、電池ブロックは、単電池群の下部を支持する２つのチャネル状ブロックベースと、上部を支持する２つのチャネル状ブロック補強板とで単電池群を挟持、固定しているため、振動が加わっても単電池群が遊動することがなく、また、ブロックベースと単電池群との間には弾性体が介在しているため、単電池群を保持固定する枠体等の寸法精度のバラツキとブロークベースの寸法精度のバラツキから生じる空隙をなくすことができるので、耐振性を高めることができる、という効果を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明を電気自動車用の電池モジュールに適用した実施の形態について説明する。

（構成）
図１および図２に示すように、本実施形態の電池モジュール２０は、上蓋２１と下蓋２２とからなり金属製で略六面体の外装ケースを備えている。外装ケース内には、複数個の組電池１が収容固定されている。外装ケース内には組電池を構成する単電池の電圧を検出するための配線や制御回路が存在しているが、これらが外部からの電気的なノイズに対して保護されている。

＜組電池＞
図３に示すように、組電池２は、複数個の単電池１の極性が交互となるように２行２列に配設され、これら複数個の好ましくは４個の単電池１が直列に接続されている。単電池形状には様々な種類があるが、本実施形態では、正極活物質にリチウムマンガン複酸化物、負極活物質に非晶質炭素が用いられ、熱伝導性の高い金属性ケーシング内に収容し、さらにケーシングの側周面を熱シュリンクチューブ１３で被覆した円柱状リチウムイオン二次電池が用いられている。

本実施形態では、単電池１をその側面が互いに対向する位置関係で組電池２として一体化し、図２に示すように、これら組電池２を単電池の側面が対向する配置関係で外装ケース内に固定している。

図３に示すように、組電池２は、単電池１を電気絶縁性の高い樹脂成形品からなる２つの樹脂製枠体１２で、単電池１の円周方向に対して上下方向から挟み込むように構成されており、４個の単電池１は互いに金属ブスバでスポット溶接されることによって電気的に直列に接続されている。また、組電池２には、各単電池１の電圧を検出するとともに、電圧を調整するための電圧検出線１４（図２参照）が接続されている。金属ブスバは電圧検出線１４を構成する図示しないフレキシブル基板を介して一方の（図３に示す左側の）枠体１２に集約されており、作業性を向上させるために、組電池２の組み立て前に金属ブスバと図示しないフレキシブル基板とは予め接続されている。すなわち、フレキシブル基板には電圧検出線１４を構成する複数の導線がプリント被覆されており、導線の一端側が金属ブスバに接続されており、他端側がコネクタに集約されている。

枠体１２間の上下２箇所には、枠体１２間の間隔を画定するとともに、単電池１の外周面側に冷却風を流通させるための断面略Ｕ字のアーチ状ルーバー３１が配設されている。また、枠体１２間の中央には、枠体１２間の間隔を画定するともに、単電池１の内周面側に冷却風を流通させるための断面略十字の十字状ルーバー３２が配置されている（図７も参照）。なお、フレキシブル基板の一部は、コネクタが固定された一方の枠体１２とは反対側の他方（図３に示す右側）の枠体１２側まで十字状ルーバー３２の長手方向に沿って固定されている。

一方の枠体１２には、単電池１間を接続する単電池間ブスバ３３、正極出力のための正極ブスバ３４、負極出力のための負極ブスバ３５がインサート成形されており、さらに、正極ブスバ３４、負極ブスバ３５にはネジ締結するためのナットがインサートされている。また、他方の枠体１２にも、単電池間ブスバ３３と交差する方向に２つの単電池間ブスバがインサート成形されている。従って、これらのブスバと単電池１とをスポット溶接することにより、４本の単電池１を直列接続した組電池２を構成することができる。なお、各枠体１２には組電池２を固定するための組電池固定部１６（ネジ孔）が上下２箇所に形成されている。

＜組電池ブロック＞
図４および図５に示すように、本実施形態では、電池モジュール２０の組立性および取り扱いの利便性を向上させるために、互いに向き合うように配置された断面略Ｌ字の２本のチャネル状ブロックベース３、４上にそれぞれ細長い短冊状で片面（ブロックベース３、４側）に粘着剤を配した弾性シート９を介して、複数個（本実施形態では６個）の組電池２が配置され、枠体１２に形成された固定孔（雌ネジ部）に螺合する固定ネジ（タッピングネジ）８で固定され、隣接する組電池２同士の負極ブスバ３５と正極ブスバ３４とを組電池間ブスバ６を介してキャップボルト７で締結して直列接続がなされた組電池ブロック１１が組み立てられる。

図２および図５に示すように、ブロックベース３、４は、側面に飛び出し組電池ブロック１１を側方から下蓋２２に固定するための複数のフランジを有している。このフランジは２種類あり、便宜上、電池モジュール２０の外側に位置するものをブロックフランジＡ１７、内側に位置するものをブロックフランジＢ１８とする。換言すると、電池モジュール２０の外側に位置する面を組電池２のコネクタが固定されている面とすると、この面でのブロックベース３にはブロックフランジＡ１７が配設されている。ブロックフランジＡ１７は、下蓋２２と上蓋２１とで挟み込まれ、下蓋２２と上蓋２１との締結と同時にブロックベース３も締め付けられ固定されている。また、ブロックベース３、４の長手方向両端には、組電池ブロック１１を正面および背面側から下蓋２２に固定するための固定ネジ穴１０が形成されている。

図５に示すように、組電池ブロック１１の上部には、断面略Ｌ字状でチャネル状のブロック補強板５がそれぞれブロックベース３、４と平行に配置されている。組電池２（の組電池固定部１６）は、固定ネジ（タッピングネジ）８により側方からブロック補強板５に固定されている。コネクタが固定された面側のブロック補強板５には、組電池ブロック１１を構成する各組電池２の電圧検出線１４に接続された電圧検出ハーネス５２が固定されている。すなわち、結束バンドを装着するためのケーブルタイが固定ネジ８でブロック補強板５に取り付けられており、電圧検出ハーネス５２はこの結束バンドでブロック補強板５に固定されている。また、ブロック補強板５は、２箇所で湾曲しており丸穴が形成されたブロック補強板湾曲部１９を有している。

＜電池モジュール＞
図６に示すように、下蓋２２は、下蓋ベース６１、（冷却風）導入側固定台６２、（冷却風）排出側固定台６３、ブロック固定台６４、補強ルーバー６５、センターポール６６の６種類の部品よりなる。

下蓋ベース６１は外装ケースの正面、底面、背面を構成している。下蓋ベース６１の正面部は、中央両側に、正極強電ケーブル８１、負極強電ケーブル８２（図２参照）を取り出すための丸穴が形成されており、下側に、冷却風を導入するためのスリット状の吸気口２６が形成されている。また、下蓋ベース６１の正面部の上面側および左右側面側端部はＬ字状に折り曲げられている。一方、下蓋ベース６１の背面部の下側には、正面部に形成された吸気口２６に対応する位置に、冷却風を排出するためのスリット状の排気口２７が形成されている（図７参照）。下蓋ベース６１の底面部からは、下蓋ベース６１の底面より上方に位置し、略水平面を有する下蓋フランジ部６８が左右側方に張り出している。下蓋フランジ部６８の端部には、上方に屈曲した屈曲リブ６９が形成されている。

下蓋ベース６１の底面部の正面部側には、組電池ブロック１１のブロックベース３、４を正面側から固定すると共に、吸気口２６から導入された冷却風を補強ルーバー６５まで案内するための導入側固定台６２が固定されている（図７も参照）。一方、下蓋ベース６１の底面部の背面部側には、組電池ブロック１１のブロックベース３、４を背面側から固定すると共に、電池モジュール２０内を単電池１間に形成された冷却通風路１５（図４参照）を介して流通した冷却風を上面に形成された２つの排出口７２を介して排気口２７まで案内するための排出側固定台６３が固定されている（図７も参照）。また、下蓋ベース６１の底面部の長手方向中央に沿って、上蓋２１の長手方向中央部を支持し上蓋２１とネジ締結するためのセンターポール６６、電池ブロック３０のブロックベース４のブロックフランジＢ１８を固定するためのブロック固定台６４が交互に固定されている。

さらに、下蓋ベース６１には、下蓋ベース６１の底面強度を補強すると共に、組電池ブロック１１毎に冷却風を供給するための補強ルーバー６５が固定されている。補強ルーバー６５の長手方向中央は、下蓋ベース６１の底面部に当接しており、下蓋ベース６１に固定されたセンターポール６６およびブロック固定台６４を挿通するための丸穴および矩形穴が形成されている。補強ルーバー６５の長手方向中央を挟む両側は一段高くなっており（以下、この部分をダクト形成部という。）、下蓋ベース６１と共に開口断面が矩形状のダクト７５が形成されている。補強ルーバー６５のダクト形成部には、組電池２を構成する単電池１間に対応する箇所、すなわち、冷却通風路１５に矩形状の通風孔７６が形成されている（図７も参照）。吸気口２６に最も近い通風孔は、斜めに傾斜したリブ状の遮へいルーバー７７で開口面積の略半分が覆われている。

補強ルーバー６５のダクト形成部の側方両側は、長手方向中央と同様に、下蓋ベース６１の底面部に当接している。補強ルーバー６５の側方両側端部は立ち上がっており、さらに、略水平面を有するフランジ部が左右側方に張り出している。補強ルーバー６５のフランジ部は、下蓋ベース６１の下蓋フランジ部６８と面接触して固定されている。また、補強ルーバー６５は、下蓋ベース６１に固定された導入側固定台６２、排出側固定台６３の位置を避けるように、正面および背面側で切り欠かれている。なお、補強ルーバー６５のダクト形成部の導入側固定台６２側の端部は、ダクト７５が吸気口２６と連通するように、導入側固定台６２に挿入されている（図７も参照）。

図２および図６に示すように、下蓋２２には２個の組電池ブロック１１が並設するように固定されている。すなわち、導入側固定台６２、排出側固定台６３に立設されたスタッドボルト７８に、各組電池ブロック１１のブロックベース３、４の両端の固定ネジ穴１０が挿通されており、スプリング組み込みナットで固定されている。また、組電池ブロック１１のブロックベース４のブロックフランジＢ１８同士も、ブロック固定台６４上で相対するようにスプリング組み込みナットで固定されている。

排出側固定台６３上には、セルコントローラ（Ｃ／Ｃ）を内蔵したＣ/Ｃボックス７９が下蓋ベース６１にネジ固定されている。セルコントローラは横長で両面にプリント配線されマイクロコンピュータ等が実装された一枚基板で構成されており、Ｃ／Ｃボックス７９内に上下複数箇所に形成された丸穴を介して直立状態でネジ固定されている。

セルコントローラを構成する基板の左右両側端部には接続コネクタが配設されており、電圧検出ハーネス５２の一側に取り付けられたハーネスコネクタがセルコンの接続コネクタに接続されている。なお、電圧検出ハーネス５２は組電池ブロック１１毎に導出され、一側にセルコントローラに接続するためのコネクタが配置されており、他側には６個の組電池２のコネクタにそれぞれ接続するための６個の接続コネクタを有している。

図２に示すように、上蓋２１は外装ケースの左側面、上面、右側面を構成している。上蓋２１には、正面・背面側が絞られた上蓋絞り部８４が形成されている。すなわち、上蓋２１の左側面、上面、右側面の両端部は、外装ケース全体のねじり方向に耐力を増加させるため、下蓋ベース６１の正面部側ないし背面部側に屈曲して狭まっている。また、上蓋２１の左右側面には、カラー９１（図８参照）を介して電池モジュール２０を積層して使用する場合に備え、カラー９１の動きを規制するためのカラーガイド８５が溶接されている。なお、下蓋２２には凸状の下蓋突起７３が突設されており、上蓋２１には凹状の上蓋窪み８９が形成されているため（図７参照）、電池モジュール２０を積層して使用する場合の位置決めを容易に行うことができる。上蓋２１の左右側からは、略水平面を有する上蓋フランジ部８６が張り出している。上蓋フランジ部８６には、ブロックベース３から飛び出したブロックフランジＡ１７が、下蓋フランジ部６８の上に乗っている状態でその部分を避けるように、フランジ部窪み８７が形成されている。

下蓋フランジ部６８と上蓋フランジ部８６とは、スタッドボルトによりネジ締結されている。また、上蓋絞り部８４と下蓋ベース６１の正面部および背面部もネジ締結されている。なお、上蓋絞り部８４によって、上蓋２１の上面との間に段差が形成されているため、締結後のネジ頭が上蓋２１の上面から飛び出すことがない（図１も参照）。さらに、下蓋ベース６１に立設されたセンターポール６６の頂部には雌ネジが形成されており、上蓋２１と下蓋２２とはこの箇所でもネジ締結されている。

＜電池モジュールの冷却系＞
図７に示すように、電池モジュール２０の冷却系は、吸気口２６から導入された冷却風が、下蓋２２の導入側固定台６２の内側を通り、補強ルーバー６５と下蓋ベース６１とで形成され、組電池ブロック１１毎に対応したダクト７５を流通し、補強ルーバー６５（のダクト形成部）に形成された各通風孔７６を抜けて、冷却通風路１５を介して各組電池２を構成するそれぞれの単電池１の周囲を回りながら上蓋２１との間に形成されている空間でまとまり、排出側固定台６３の上面に形成された排出口７２からＣ/Ｃボックス７９の下を通り排気口２７から抜けていく構造である。

上述したアーチ状ルーバー３１、十字状ルーバー３２は、組電池２を構成する２つの枠体１２間の支柱としての機能と、内部ルーバーとしての機能とを持たせている。ここで冷却上重要な点は、補強ルーバー６５に形成された通風孔７６の位置と開口面積である。本実施形態では、導入側に最も近い通風孔７６に遮へいルーバー７７を設け、導入側から遠くなるにつれて通風孔７６の開口面積を絞り、最も排出側に近い通風孔７６の面積を大きくしている。

排出側では、強制冷却によって熱交換がなされた冷却風が集中するため、通風孔７６の開口面積を絞って流速を増す方法に加え、温度の低い状態の冷却風を大量に当てる方が効果が大きく、例えば、中央部を１．０としたときに、通風孔７６の開口面積の比率を、排出側から０．７、０．２５、０．４、０．７、０．８、１．０、１．０、１．０、１．０、１．０、０．６５に設定することで、最適な冷却系の構築が可能となる。

（組立て手順）
次に、本実施形態の電池モジュール９の組立て手順について、組電池２、組電池ブロック１１、電池モジュール９の順に段階的に説明する。

＜組電池２の組立手順＞
枠体１２の単電池１と接触する湾曲部に接着剤を塗布し、単電池１を極性が互い違いになるように配設し、加圧して２つの枠体１２、枠体１２間の支柱となる十字状ルーバー３２間のスナップフィットを機能させる。次に、枠体１２にインサート成形されて金属ブスバと各単電池１とをスポット溶接する。なお、単電池１と２つの枠体１２との最終固定は接着剤に依存しているが、接着剤が乾燥・固化するまでの間、スナップフィットによる物理的拘束力でも十分まかなえる構造が採用されている。

また、電圧検出線１４は図示しないフレキシブル基板を介してコネクタに集約されており（フレキシブル基板の一端側がコネクタとなっており）、単電池１を金属ブスバにスポット溶接するだけで検圧検出線１４はコネクタに集約される構造が採られている。コネクタは一方の枠体１２に予め固定されている。このため、電圧検出線１４の接続を著しく簡素化することができる。

＜組電池ブロック１１の組立手順＞
図４および図５に示すように、２つのブロックベース３、４が向き合うように平行に配置し、ブロックベース３、４上に弾性シート９を配置し、弾性シート９の上に、作製した組電池２を配設し、固定ネジ８で固定して行く。ブロックベース３、４に組電池２を固定した後、ブロック補強板５を組電池２の上部に配置し、ブロックベース３、４の場合と同様に、固定ネジ８で固定する。これにより、６個の組電池２は、ブロックベース３、４およびブロック補強板５に上下四隅が挟持され、ブロックベース３、４およびブロック補強板５に強固に固定される。このとき、電圧検出線１４が配置された面では、結束バンドを装着するためのケーブルタイを４箇所、固定ネジ８で取り付ける（図２参照）。その後、ケーブルタイの近傍に電圧検出ハーネス５２を配置し、結束バンドで組電池ブロック１１に固定する。そして、電圧検出ハーネス５２の他側（ハーネスコネクタの反対側）に設けられた６つの接続コネクタを、組電池ブロック１１を構成する６個の組電池２のコネクタのそれぞれに差し込む（接続する）ことで、組電池ブロック１１の組立が完了する。

＜電池モジュール２０の組立手順＞
図２および図６に示すように、下蓋２２に組電池ブロック１１を配置・固定する。このとき、組電池ブロック１１は、ブロック補強板５のブロック補強板湾曲部１９の丸穴に、太い針金で作ったフックを差し込んで持ち運び等の取り扱いが行われる。組電池ブロック１１のブロックベース３、４の両端に形成された固定ネジ穴１０を、下蓋２２を構成する導入側固定台６２、排出側固定台６３上のスタッドボルト７８を通してスプリング組み込みナットで締結し固定する。２つの組電池ブロック１１を並設して固定した後、組電池ブロック１１のブロックベース４から飛び出しているブロックフランジＢ１８同士がブロック固定台６４上で相対しているのを確認してスプリング組み込みナットで締結する。

組電池ブロック１１の締結が終了すると、セルコントローラを内蔵したＣ/Ｃボックス７９を、下蓋２２の排出側固定台６３の組電池ブロック１１と下蓋２２との間に挿入し、電圧検出ハーネス５２（図２に示すように２本導出されている）の先端部のコネクタを、セルコントローラの接続コネクタとそれぞれ嵌合させる。その後、下蓋２２の背面の壁側へスライドさせて押し当てて電池モジュール２０の外部からネジで締結する。Ｃ/Ｃボックス７９の固定点は４点で、下蓋２２の背面からの横方向固定と、排出側固定台６３上に設けられた溶接ナット部分への上方固定とで行われる。コネクタ同士を締結するには、コネクタを差し込むストローク分の遊びが電圧検出ハーネス５２側に必要であるが、そうすると必要以上に長くなってしまう。Ｃ/Ｃボックス７９を固定していないフリーの段階でコネクタ同士を接続し、固定点までスライドさせることによって、必要遊びを最小に抑えることができる。

組電池ブロック１１間の電気的接続を行うブロック間接続ブスバを取り付けネジで締結し、下蓋２２に予め固定されていたグロメット付の正極強電ケーブル８１、負極強電ケーブル８２を夫々の組電池ブロック１１に接続しネジにて締結する。これら強電ケーブルの末端には圧着端子が接続されているため、その取り付けは簡易に行える。

全ての電気的接続が終了した後、上蓋２１を被せて各ネジで下蓋２２と上蓋２１とを締結する。すなわち、下蓋２２の下蓋フランジ部６８に立設されたスタッドボルト８８と、上蓋２１の上蓋フランジ部８６に形成された丸穴とを介してネジで締結する。このとき、ブロックベース３から飛び出しているブロックフランジＡ１７が、下蓋フランジ部６８の上に乗っており、フランジ部窪み８７で上蓋２１と下蓋２２とを締結し、組電池ブロック１１も締結する。また、上蓋絞り部８４でも下蓋２２とネジ締結し、上蓋２１の上面とセンターポール６６とをネジ締結することで、電池モジュール２０の組立が完了する。

（効果等）
次に、本実施形態の電池モジュール２０の効果等について説明する。

本実施形態の電池モジュール２０では、組電池２の下部を支持するブロックベース３、４と、上部を支持する２つのブロック補強板５とに、各組電池２を４箇所でネジ締結することで、６個の組電池２を挟持し、強固に固定して組電池ブロック１１を構成し、組電池ブロック１１を外装ケースに固定している。このため、電池モジュール２０に振動が加わっても組電池２はもとより各単電池１が遊動することがない。また、ブロックベース３、４と組電池２との間には弾性シート９が介在しているため、単電池１を保持固定する枠体１２の寸法精度のバラツキとブロークベース３、４の寸法精度のバラツキとから生じる空隙をなくすことができるので、耐振性を高めることができる。

また、本実施形態の電池モジュール２０では、樹脂製の枠体１２と金属製のブロックベース３、４のように異種材の組合せから生じる熱応力変化に対しても弾性シート９を介在させることで、その影響を低減化できる。従って、本実施形態の電池モジュール２０は、耐振性に優れるだけでなく、使用環境による熱応力に対応でき、さらに、各部品に高精度な寸法公差を要求しないため、生産性の点でも優れている。

更に、本実施形態の電池モジュール２０は、外装ケースを、下蓋２２が正面、底面、背面の３面、上蓋２１が左側面、上面、右側面の３面を有し、下蓋２２と上蓋２１とを結合することで略六面体としたので、各６個の組電池２で構成された２つの組電池ブロック１１を下蓋２２に配置固定する際に、左側面及び右側面の空間が開いているため、作業性（組立性）を向上させることができ、下蓋２２と上蓋２１とを結合する際、正面と背面方向からの目視確認ができるため、安全性を向上させることができる。また、上蓋２１、下蓋２２ともに３面を有するため、５面を有する箱構造の外装ケースよりコストを低減させることができる。

また、本実施形態の電池モジュール２０では、外装ケース（下蓋ベース６１）の正面に正極強電ケーブル８１、負極強電ケーブル８２を取り出すための丸穴を形成し、下蓋２２に、組電池ブロック１１を収容固定する前に予め正極強電ケーブル８１、負極強電ケーブル８２を固定したので、結線ミスを防ぎ安全な電気接続を行うことができる。また、外装ケース（下蓋ベース６１）の正面と背面に、それぞれ、吸気口２６、排気口２７が形成されており、補強ルーバー６５にはダクト形成部が形成されているので、組電池ブロック１１を下蓋２２に配置固定し上蓋２１と結合することで冷却系の形成が完了するため、組立性を高めることができる。

更に、本実施形態の電池モジュール２０では、下蓋２２と上蓋２１とが、下蓋２２の底面部から側方両側へ張り出した下蓋フランジ部６８と、上蓋２１の左右側面から側方両側へ張り出した上蓋フランジ部８６とが対応するように固定されているので、下蓋フランジ部６８、上蓋フランジ部８６よって上蓋２１、下蓋２２の位置決めが簡易になり作業性が向上すると共に、下蓋フランジ部６８、上蓋フランジ部８６によりフラット面（略水平面）が形成されるため、ネジ締結がしやすくなる。

また、本実施形態の電池モジュール２０では、下蓋フランジ部６８が下蓋２２の底面よりも上方に位置しており、下蓋フランジ部６８と上蓋フランジ部８６との結合部は外装ケースの載置面より浮いており下蓋フランジ部６８は外装ケースの載置面とは接触しない構造となるため、結合部の振動等による破壊が回避され結合部の信頼性が向上する。また更に、下蓋フランジ部６８の端部に上方に屈曲した屈曲リブ６９が形成されているので、下蓋フランジ部６８の剛性が増し構造強度が増加するため、下蓋ベース６１の板厚を小さくし材料使用量を減らすこができ、下蓋２２の重量及びコストを低減させることができると共に、屈曲リブ６９が上方に屈曲しているため、下蓋２２と上蓋２１とを結合する際の位置決めが容易になり作業性が向上する。また、上蓋２１の左側面、上面、右側面の端部が、下蓋２２の正面ないし背面側で絞られているので、構造強度が増加し上蓋２１自体の歪みも少なくなると共に、強度が増したことによって、上蓋２１の板厚を小さくし材料使用量を減らすこができ、上蓋２１の重量及びコストを低減させることができる。

更に、本実施形態の電池モジュール２０は、このような組電池ブロック１１を２個並設して外装ケース内に収容固定したので、電池モジュール２０の組立性が著しく向上する。更にまた、組電池ブロック１１の上方に、ブロック補強板５をブロックベース３、４と平行になるよう配設したので、上下、左右方向への大きな衝撃に耐え、自動車用電源に適合する構造となる。

また、本実施形態の電池モジュール２０では、下蓋２２が、配置された組電池ブロック１１毎にダクト７５が形成されており、ダクト７５には組電池２を構成する単電池１間に対応する箇所に冷却通風路１５が形成されているので、冷却風は各単電池１間を下側から吹き上がっていく構造となり、ダクト７５を流通する冷却風の温度は一定であるため、夫々の単電池１へは一定の温度の空気が当たり冷却条件はほとんど一定となる。また、内部にルーバー機能（アーチ状ルーバー３１、十字状ルーバー３２）をもった同一形状の組電池２を固定した組電池ブロック１１を、ダクト７５と通風孔７６とを有する下蓋２２へ形成するだけで、冷却系が完結する極めて効率的な構造となり、単電池１毎にルーバー形状を変える必要がなく簡易な組み立てが可能となる。更に、通風孔７６の開口面積が冷却風の導入側が大きく排出側へいくほど小さくなり、かつ、最も導入側に近い通風孔は略半分が遮へいルーバー７７で覆われており、最も排出側に近い通風口が最も導入側に近い通風孔と略同じ開口面積を有しているため、単電池１の温度をほぼ一定とすることができる。

なお、本実施形態では、弾性シート９にシート状の弾性体を例示したが、粘着材を両面あるいは片面に設けた弾性粘着テープを用いるようにしてもよい。例えば、粘着材を片面に設けた弾性粘着テープの場合には、２つのブロックベース３、４が向き合うように平行に配置し、弾性粘着テープのブロックベース３、４側に予め貼り付けられていた剥離紙を剥離して、弾性粘着テープをブロックベース３、４に貼り付けた後、組電池２を配設して固定ネジ８で固定して行けばよい。また、弾性シート９の代わりに接着固化する弾性接着剤を用いるようにしてもよい。この場合には、ブロックベース３、４に弾性接着剤を塗布した後、組電池２を配設して固定ネジ８で固定して行けばよい。

また、本実施形態では、６個の組電池２で組電池ブロック１１を構成した例を示したが、ブッロクベース３、４、ブロック補強板５、弾性シート９の長さを変更するだけで、さらなる高電圧二次電池モジュールを得ることができる。

更に、本実施形態では、単電池にリチウムイオン二次電池を例示したが、本発明はこれに限らず、例えば、ニッケル水素電池等の充放電可能な二次電池に適用が可能で、さらに、これら電池を主電源、あるいは、ハイブリッド電源とする移動体電源、例えば、電気自動車等の電源に好適に用いることができる。

また、組電池２の数だけでなく組電池ブロック１１の数を変更して集合化することが可能で、さらに、実使用時に異常状態になった単電池を組電池２単位で交換が可能となるため、産業上の価値が大なるものである。そして、組電池２を分解するには、一方の枠体１２にインサート成形された単電池間ブスバ３３、正極ブスバ３４、負極ブスバ３５および他方の枠体１２にインサート成形された２つの単電池間ブスバの５つのブスバを切断するだけで分解できるので、リサイクルの点でも優れている。

上述したように、本発明は耐振性に優れた電池モジュールを提供するものであるため、電池モジュールの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。

本発明が適用可能な実施形態の電池モジュールの外観斜視図である。 実施形態の電池モジュールの上蓋の組み付け状態を示す斜視図である。 組電池の外観斜視図である。 組電池ブロックの外観斜視図である。 組電池ブロックの分解斜視図である。 電池モジュールの下蓋構成部品の分解斜視図である。 冷却風の流通経路を模式的に示す電池モジュールの概略断面図である。 電池モジュールを積層して使用する場合の外観斜視図である。

符号の説明

１ 単電池
２ 組電池（単電池群）
３、４ ブロックベース
５ ブロック補強板
９ 弾性シート（弾性体）
１１ 組電池ブロック（電池ブロック）
２０ 電池モジュール（二次電池モジュール）

Claims (3)

1. 複数の単電池群を隣接配置した電池ブロックを有する二次電池モジュールであって、前記電池ブロックは、前記単電池群の下部を支持する２つのチャネル状ブロックベースと、前記単電池群の上部を支持する２つのチャネル状ブロック補強板とで前記単電池群を挟持、固定しており、前記ブロックベースと前記単電池群との間に弾性体を介在させたことを特徴とする二次電池モジュール。
2. 前記弾性体の表面が粘着性を有していることを特徴とする請求項１に記載の二次電池モジュール。
3. 前記弾性体は前記ブロックベースと前記単電池群との間で接着固化した弾性接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の二次電池モジュール。

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