JP2014203747A - 蓄電素子モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電池モジュールにおける外部端子の配置の改良。【解決手段】電池モジュール１は、個々の電池セル３の端子７ａ，７ｂが配置された面である蓋体６の外面６ａが同じ方向を向くように縦方向に積層された複数の電池セル３を備える電池セル群４を備える。電池モジュール１全体としての正負の外部端子１１ａ，１１ｂは、電池セル群４の電池セル３の積層方向の上側端部に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の蓄電素子（単電池、電池セル）を電気的に接続してモジュール化した蓄電素子モジュール（電池モジュール、組電池）に関する。

従来の蓄電素子モジュールの一例である特許文献１に開示された電池モジュールは、積層配置された複数の電池セル（蓄電素子）を備え、これらの電池セルはバスバーで電気的に接続されている。電池モジュール全体としての正負の端子（外部端子）は、個々の電池セルの端子が設けられている面に配置されている。

しかしながら、特許文献１に開示されたものを含め、従来の蓄電素子モジュールでは、外部端子の配置について、特段の考慮は払われていない。

特開２０１０−９７７２２号公報

本発明は、蓄電素子モジュールにおける外部端子の配置の改良を課題とする。

本発明は、個々の蓄電素子の電極端子が配置された面である端子面が同じ方向を向くように縦方向に積層された複数の蓄電素子を備える蓄電素子群と、前記蓄電素子群を構成する前記蓄電素子の積層方向の上側端部に配置された、正負の外部端子とを備える、蓄電素子モジュールを提供する。

蓄電素子モジュール全体としての正負の外部端子は、前記蓄電素子群の上側端部（蓄電素子群の前記電池セルの積層方向で上側の端部）に配置される。つまり、蓄電素子モジュール全体としての正負の外部端子は個々の蓄電素子の正負の端子が配置された面とは異なる面に配置されている。そのため、蓄電素子モジュールを外部機器に接続するためのケーブル等が、蓄電素子間を接続するためのバスバー等の導電部材に対して干渉や意図しない電気的な接続を起こす可能性を、最小限に低減できる。

蓄電素子モジュールを構成する蓄電素子は縦方向に積層されている。そのため、個々の蓄電素子の自重は蓄電素子間の結束力を増大させるように作用し、その結果、耐振動性（振動に抗して蓄電素子間の結束が維持される機能）が向上する。

また、ケース等に収容した場合に、外部端子をケース等の開口側に配置することができるので、ケース等に収容した後に、外部機器に接続するためのケーブル等を外部端子に接続することが可能であり、作業性に優れている。

蓄電素子モジュールが車載用である場合には、特に、以下の利点がある。車両の加減速の繰り返し時の慣性等で蓄電素子モジュールが振動または移動しても、外部端子は蓄電素子モジュールの側面（端子面を含む）ではなく上側端部に配置されているので、他の部品等と干渉や衝突を起こす可能性は、最小限に低減される。また、車体の変形が生じた場合でも、外部端子が蓄電素子モジュールの側面（端子面を含む）ではなく上側端部に配置されているので、蓄電素子間を接続するためのバスバー等の導電部材が、外部端子に対して干渉や意図しない電気的な接続を起こす可能性を、最小限に低減できる。

本発明の第１実施形態に係る電池モジュールの模式的な斜視図。 本発明の第２実施形態に係る電池モジュールの模式的な斜視図。 本発明の第３実施形態に係る蓄電装置を示す斜視図。 図３に示す蓄電装置の電池モジュールを示す斜視図。 図４に示す電池モジュールを構成する積層体とカバープレートを一部分解して示す分解斜視図。 組付け状態の積層体と、この積層体から分離した状態のカバープレートを示す分解斜視図。 本発明の第４実施形態に係る電池モジュールの模式的な斜視図。

（第１実施形態）
図１は本発明の実施形態に係る電池モジュール（蓄電素子モジュール）１を示す。電池モジュール１は、スペーサ２を介在させて積層配置された複数個（本実施形態では４個）の電池セル（蓄電素子）３からなる電池セル群（蓄電素子群）４を備える。電池セル群４を構成する電池セル３は、例えば、両端に配置されたエンドプレートを含む保持構造（本実施形態では図示せず）により、積層状態で保持される。

個々の電池セル３を、互いに並列に接続された２個以上の電池セル（蓄電素子）から構成されるユニットで置き換えてもよい。本明細書では、特に言及しない限り、「電池セル」及び「蓄電素子」という用語は、単一の電池セル３自体又は蓄電素子自体とそれらのユニットの両方を包含する。

本実施形態では、個々の電池セル３は角型であり、非水電解質二次電池の一例であるリチウムイオン電池である。電池セル３は、電極体等が収容されたケース本体５（本実施形態では扁平な直方体状）と、ケース本体５の開口５ａを閉じる蓋体６とを備える。

ケース本体５は、細長い長方形状の底壁５ｂから図において上方に延びる側壁５ｃ〜５ｆを備える。個々の側壁５ｃ〜５ｆは、一端が底壁５ｂに接続されて他端がケース本体５の開口５ａを画定している。これらの側壁５ｃ〜５ｆには、互いに対向する一対の長側壁５ｃ，５ｄと、長側壁５ｃ，５ｄよりも小面積である互いに対向する一対の短側壁５ｅ，５ｆが含まれる。

個々の電池セル３の蓋体６の外面（端子面）６ａの両端付近には、正負の端子７ａ，７ｂｂが配置されている。

電池セル群４を構成する電池セル３は、隣接する電池セル３間で長側壁５ｃ，５ｄが互いに対向する向きに、本実施形態では上下方向又は鉛直方向に積層されている。なお、本明細書では、上下方向又は鉛直方向、すなわち実質的に重力が作用する方向に沿う方向を「縦方向」という場合がある。また、電池セル群４を構成する電池セル３は、端子７ａ，７ｂが配置されている蓋体６の外面６ａが同じ向き、本実施形態では電池セル３の積層方向に対して直交する向き（左右方向又は水平方向）を向くように積層されている。なお、本明細書では、左右方向又は水平方向、すなわち重力の作用方向に対して実質的に垂直な方向を「横方向」という場合がある。電池セル群４を構成する電池セル３の姿勢は、隣接する電池セル３間で正の端子７ａと負の端子７ｂとが互いに隣接するように設定されている。

隣接する電池セル３の正の端子７ａと負の端子７ｂは、バスバー８により直列に接続されている。本実施形態では、溶接により電池セル３の端子７ａ，７ｂにバスバー８を接続している。しかし、電池セル３の端子７ａ，７ｂをボルト状の形態とし、ナットによる締め付けによってバスバー８を端子７ａ，７ｂに接続してもよい。

電池セル群４の積層方向の上側端部、本実施形態では最上段の電池セル３の上側の長側壁５ａに、電池モジュール１又は電池セル群４全体としての正負の端子（外部端子）１１ａ，１１ｂが配置されている。

正極の外部端子１１ａは、最上段の電池セル３の正の端子７ａとバスバー１２により電気的に接続されている。このバスバー１２は、最上段の電池セル３の正の端子７ａに接続された短い第１部分１２ａを備える。また、バスバー１２は第１部分１２ａと折り曲げ部１２ｂを介して連続して設けられ、最上段の電池セル３の長側壁５ｃに沿って電池セル３の短側壁５ｆに向けて延びる第２部分１２ｃを備える。第２部分１２ｃの一端に正極の外部端子１１ａに接続されている。バスバー１２の一部又は全部を分割構造としてもよい。

負極の外部端子１１ｂは、最下段の電池セル３の負の端子７ｂとバスバー１３により電気的に接続されている。このバスバー１３は、最下段の電池セル３の負の端子７ｂに接続された短い第１部分１３ａを備える。また、バスバー１３は第１部分１３ａと折り曲げ部１３ｂを介して連続して設けられ、電池セル群４を構成する個々の電池セル３の短側壁５ｅ，５ｆに沿って延びる第２部分１３ｃを備える。さらに、バスバー１３は第２部分１３ｃと折り曲げ部１３ｄを介して連続して設けられ、最上段の電池セル３の長側壁５ｃの短側壁５ｅ側に配置された第３部分１３ｅとを備える。第３部分１３ｅに負極の外部端子１１ｂが接続されている。バスバー１３の一部又は全部を分割構造としてもよい。

電池モジュール１は、電池セル群４が収容されるケース１５を備える。電池セル群４は、前述のように最上段の電池セル群４の長側壁５ｃに配置された正負の外部端子１１ａ，１１ｂがケース１５の開口１５ａ側に配置されるように、ケース１５内に収容される。最下段の電池セル群４の下側の長側壁５ｃは図示しないケース１５の底部に配置される。ケース１５の開口１５ａは、図示しないカバーにより閉鎖されている。正負の外部端子１１ａ，１１ｂはカバーから外部に突出する。ケース１５内に収容された電池モジュール１５は電源装置（蓄電装置）を構成する。電源装置（蓄電装置）としての全体構成、並びに電池モジュール１の詳細な構造に関しては、後述する第３実施形態で詳細に説明する。

本実施形態の電池モジュール１は、特に、以下の特徴を有する。

電池モジュール１全体としての正負の外部端子１１ａ，１１ｂは、電池セル群４を構成する電池セル３の積層方向（縦方向）の端部に配置されている。言い換えれば、電池モジュール１全体としての正負の外部端子１１ａ，１１ｂは、個々の電池セル３の正負の端子７ａ，７ｂが配置された面（個々の電池セル３の蓋体６の外面６ａで構成される横方向を向いた面）とは異なる面に配置されている。そのため、電池モジュール１を外部機器に接続するためのケーブル等の電池セル３間を接続するためのバスバー１２や負の外部端子１１ｂを最下段の電池セル３の負の端子７ｂに接続バスバー１３に対して干渉や意図しない電気的な接続が起こる可能性を、最小限に低減できる。

電池モジュール１を構成する電池セル３は縦方向に積層されている。そのため、個々の電池セル３の自重は電池セル３間の結束力を増大させるように作用し、その結果、耐振動性（振動に抗して電池セル３間の結束が維持される機能）が向上する。

正負の外部端子１１ａ，１１ｂが、電池セル群４を構成する電池セル３の積層方向（縦方向）の端部に配置されているので、図１のようにケース１５の上側の開口１５ａに外部端子１１ａ，１１ｂを配置できる。そのため、電池セル群４をケース１５に収容した後に、外部端子１１ａ，１１ｂに対する外部機器に接続するためのケーブル等を接続することが可能であり、作業性に優れている。

バスバー１２，１３は、第１部分１２ａ，１３ａを除き、個々の電池セル３の端子７ａ，７ｂが配置されている蓋体６の外面６ａ以外の面を通って正負の外部端子１１ａ，１１ｂまで達している。従って、これらバスバー１２，１３が電池セル３の端子７ａ，７ｂに対して意図しない電気的な接続を起こす可能性を、最小限に低減できる。

最下段の電池セル３の負の端子７ｂと負の外部端子１１ｂを接続するバスバー１３は、個々の電池セル３の正負の端子７ａ，７ｂが配置された面（個々の電池セル３の蓋体６の外面６ａで構成される面）とは異なる面、すなわち個々の電池セル３の短側壁５ｅ，５ｆで構成される面を通り、かつ、十分な長さを有する第２部分１３ｃを備える。このバスバー１３の第２部分１３ｃに符号１６で模式的に示す回路要素（例えば、リレー、ヒューズ、各種検出回路）を介在させることができる。

（第２実施形態）
図２は本発明の第２実施形態に係る電池モジュール１を示す。第１実施形態における電池セル群４は、偶数個（４個）の電池セル３を積層した構成である。これに対し、本実施形態の電池モジュール１が備える電池セル群４は、奇数個（３個）の電池セル３を積層した構成である。

第１実施形態のように、偶数個の電池セル３を積層して電池セル群４を構成した場合、負極の外部端子１１ｂと接続されたバスバー１３は、短側壁５ｅ，５ｆで構成される一対の側面のうち、最上段の電池セル３の正の端子７ａに隣接する側面を通る。これに対し、本実施形態のように、奇数個の電池セル３を積層して電池セル群４を構成した場合、負極の外部端子１１ｂと接続された１３は、短側壁５ｅ，５ｆで構成される一対の側面のうち、最上段の電池セル３の正の端子７ａとは反対側の側面を通る。

第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図３は、第３実施形態の電池モジュール１を用いた蓄電装置２０を示す。この蓄電装置２０は、電池モジュール１と、この電池モジュール１を収容する外装ケース２１とを備えている。この蓄電装置２０は、例えば、ガソリン自動車又はディーゼル自動車等に搭載される比較的低電圧（例えば１２Ｖ）の補機バッテリとして使用されるが、蓄電装置２０の用途は限定されるものでない。

外装ケース２１は、図３に示す姿勢で設置される。外装ケース２１は、１つの開口面を有する箱形のケース本体２１Ａと、該ケース本体２１Ａの開口面を塞ぐ蓋体２１Ｂとを備えている。図３に示す使用状態において、ケース本体２１Ａの開口面は上面に配置される。蓋体２１Ｂは、ケース本体２１Ａの開口面を塞いだ状態で例えばねじを用いてケース本体２１Ａに固定される。これにより、積層した電池セル３を締め付けるように固定できる。しかも、この締付力は、電池セル３の外面（端子面）６ａには作用しないため、信頼性高く固定できる。蓋体２１Ｂの上面には、正極外部端子１１ａと負極外部端子１１ｂが突出して設けられている。

以下、図４〜図６を参照して電池モジュール１の構成について説明する。なお、図４〜図６では、図３とは異なる向きで電池モジュール１を示している。そのため、図４〜図６を参照する以下の説明において、「上」、「下」及び「横」を含む用語、並びに「側面」という用語は、図５〜図７に示す電池モジュール１の姿勢における方向を示すものであり、図３に示す姿勢での方向を示すものではない。

図４に示すように、電池モジュール１は、複数（例えば８個）の電池セル３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ）をモジュール化して形成されている。電池セル３は、扁平な角形のケーシングに電極体と電解液が収容された二次電池である。具体的に、電池セル３は、例えばリチウムイオン電池であるが、リチウムイオン電池以外の二次電池であってもよい。電池セル３の上面には、長手方向両端部に正極端子７ａと負極端子７ｂが設けられ、長手方向中央部に安全弁２４が設けられている。

複数の電池セル３は、樹脂製のスペーサ２を介して電池セル３の厚さ方向（図中Ｄ方向）に積層されている。隣接する電池セル３間にスペーサ２が介装されることによって電池セル３のケーシング間が電気的に絶縁されている。このように積層された状態において、電池セル３の端子７（７ａ，７ｂ）は、２列に分かれて積層方向（図中Ｄ方向）に並べて配置される。端子７の各列では、２つの正極端子７ａと２つの負極端子７ｂが交互に並べられている。

端子７の一方の列では、積層方向（図中Ｄ方向）の一端側の２個の負極端子７ｂがバスバー８ａを介して互いに電気的に接続され、他端側の２個の正極端子７ａがバスバー８ｅを介して互いに電気的に接続されている。また、この列において、積層方向（図中Ｄ方向）の中間部の４個の端子７ａ，７ｂはバスバー８ｃを介して互いに電気的に接続されている。端子７の他方の列では、積層方向（図中Ｄ方向）の一端側の４個の端子７ａ，７ｂがバスバー８ｂを介して互いに電気的に接続され、他端側の４個の端子７ａ，７ｂがバスバー８ｄを介して互いに電気的に接続されている。このような接続構造によって、隣接する一対の電池セル３からなる並列回路が４組形成されるようになっており、これらの並列回路同士は直列に接続されている。

なお、電池セル３の端子７間を接続する複数のバスバー８（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ）は、バスバーフレーム（図示せず）を介してユニット化された状態で、複数の電池セル３に取り付けられる。

積層方向（図中Ｄ方向）の両側において、最も外側に積層された電池セル３ａ，３ｈの更に外側には、それぞれエンドプレート２５ａ，２５ｂが重ねて設けられている。これにより、一対のエンドプレート２５ａ，２５ｂと、これらのエンドプレート２５ａ，２５ｂにより挟み込まれた複数の電池セル３及び複数のスペーサ２によって、電池セル群４が形成されている。この電池セル群４は、複数（例えば４本）の金属製の拘束バンド５０（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）によって積層方向の両側から挟持されるようにして固定される（図４参照）。

図３に示す使用状態において、電池セル群４は、積層方向（図中Ｄ方向）が上下方向に一致する向きで外装ケース２１に収容される。この収容状態において、電池セル群４の上面部と下面部にエンドプレート（上側エンドプレート）２５ａとエンドプレート（下側エンドプレート）２５ｂが配置される。言い換えれば、最上段の電池セル３ａに隣接してエンドプレート２５ａが配置され、最下段の電池セル３ｂに隣接してエンドプレート２５ｂが配置される。電池セル群４を構成する複数の電池セル３は、一対のエンドプレート２５ａ，２５ｂによって上下方向両側から挟み込まれることにより、互いに強固に固定される。また、この収容状態において、電池セル群４の上面（積層方向（図中Ｄ方向）の一方のエンドプレート２５ａ側の端面）は、ケース本体２１Ａの開口面側に配置される。さらに、図３に示す向きで蓄電装置２０が自動車等に搭載される場合、複数の電池セル３は下側のエンドプレート２５ｂによって安定的に支持される。

図４に示すように、積層方向（図中Ｄ方向）に平行な電池セル群４の一側面には、蓄電装置２０を監視するバッテリ監視要素４０が設けられている。バッテリ監視要素４０は、過電流を遮断するリレーユニット４２と、回路基板を有するコントロールユニット４４とを備える。リレーユニット４２とコントロールユニット４４は、絶縁部材の一例であるベースプレート４１（本実施形態では樹脂製）を介して電池セル群４の側面に固定されている。リレーユニット４２は、最も外側に積層された電池セル３ｈの正極端子７ａに対して、上記バスバー８ｅ及び別のバスバー３０を介して電気的に接続されている。コントロールユニット４４には一対のバスバー３５，３６の一端部が接続されており、一方のバスバー３５の他端部はリレーユニット４２に接続され、他方のバスバー３６の他端部は、一方のエンドプレート２５ａの近傍に配置され、正極外部端子１１ａ（図４参照）に接続される。

本実施形態におけるリレーユニット４２とコントロールユニット４４は、第１実施形態に関して説明した回路要素１６（図１参照）の具体例に相当する。樹脂製のベースプレート（絶縁部材）４１が介在することで、リレーユニット４２やコントロールユニット４４の電池セル３に対する意図しない干渉や電気的な接触が防止される。樹脂製のベースプレート４１に代えて、弾性材料からなる絶縁部材をリレーユニット４２及びコントロールユニット４４と、電池セル群４との間に介在させてもよい。この構成により、意図しない外力がリレーユニット４２とコントロールユニット４４に作用して電池セル群４に向けて変位した場合でも、絶縁部材が弾性的に変形又は延びることで、確実にリレーユニット４２等と電池セル群４との間に介在された状態を維持し、電池セル３との意図しない干渉や電気的な接触がより確実に防止される。

図５に示すように、一方のエンドプレート２５ａの外側には、最も外側に積層された電池セル３ａの負極端子７ｂを負極外部端子１１ｂ（図３参照）に接続するためのバスバー３２が設けられている。バスバー３２は、直線状に延びる帯状の金属板であり、エンドプレート２５ａの上縁部に沿って配置される。バスバー３２の両端部にはボルト挿通穴３３ａ，３３ｂが設けられており、該ボルト挿通穴３３ａ，３３ｂに、バスバー３２をエンドプレート２５ａに固定するためのボルトが挿通される。

このバスバー３２の一端部は、電池セル３ａの負極端子７ｂに対して、電池セル群４の上面と電池セル群４のエンドプレート２５ａ側の側面とに跨がるようにＬ字状に屈曲したバスバー３４（図４参照）を介して、電気的に接続される。また、バスバー３２の他端部は、別のバスバー（図示せず）を介して負極外部端子１１ｂ（図３参照）に接続される。このバスバー３２が固定されるエンドプレート２５ａはケース本体２１Ａの開口面側に位置するため、バスバー３２を別のバスバーに接続する作業、バスバー３２の交換作業、及び、バスバー３２を利用した電圧又は電流の計測等は、電池セル群４がケース本体２１Ａに収容された状態においてもケース本体２１Ａの開口面を通して容易に行うことができる。

即ち、外部端子１１ａ，１１ｂは、電池セル３の端子面６ａではなく、電池セル群４の端部（上側端部）にあるエンドプレート２５ａ上に位置するように配設されるため、電池セル群４との間に隙間を生じさせることなく、配置できる。よって、直接加わる外力や、ケーブルを介して加わる応力に対抗可能な剛性を十分に確保できる。

また、一方のエンドプレート２５ａの外側には、バスバー３２に干渉しない部分において金属板７０が重ねられて固定される。金属板７０の材料としては、バスバー３２よりも高強度の金属材料を用いることが好ましい。金属板７０は略矩形であるが、金属板７０の上縁部には、バスバー３２との干渉を避けるための切欠部７４が設けられている。これにより、金属板７０の上縁部は、切欠部７４を挟んだ両側部分が上方に突出した形状となっている。金属板７０には、横方向に延びる例えば一対の膨出部７２ａ，７２ｂがエンドプレート２５ａ側に膨出するように形成されており、これにより、金属板７０の剛性が高められている。また、金属板７０には一対のボルト挿通穴７６が設けられている。各ボルト挿通穴７６には内側からウェルドボルト７７が挿通され、該ウェルドボルト７７は、金属板７０の内側の面に溶接される。

なお、他方のエンドプレート２５ｂの外側にも、同じ金属板７０が同様に重ねられて固定される。

両側のエンドプレート２５ａ，２５ｂは互いに同様の構成を有する。そのため、ここでは、一方のエンドプレート２５ａの構成についてのみ説明する。

エンドプレート２５ａは、電池セル３の形状に対応した略矩形とされている。また、エンドプレート２５ａは電気絶縁材料からなる絶縁部材である。具体的に、エンドプレート２５ａの材料は例えば樹脂であり、金属製とした場合に比べて容易に成形可能となっている。エンドプレート２５ａの周縁部には、最も外側に積層されたスペーサ２の係合凹部２６ａに係合可能な係合凸部６９ａと、スペーサ２の係合凸部２６ｂに係合可能な係合凹部６９ｂとが設けられている。

エンドプレート２５ａの外側の面には、バスバー３２を保持するバスバー用の保持部としてのバスバー用凹部６０と、金属板７０を保持する金属板用の保持部としての金属板用凹部６４とが形成されている。

バスバー用凹部６０は、エンドプレート２５ａの上縁部に沿って細長く延びるように形成されている。具体的に、バスバー用凹部６０の形状は、バスバー３２よりも僅かに大きな細長い矩形である。バスバー用凹部６０の深さは、バスバー３２の厚みと比べて同じか又は僅かに小さい。そのため、バスバー用凹部６０にバスバー３２が収容されたとき、厚み方向においてバスバー３２の全部または大部分がエンドプレート２５ａに埋め込まれる。バスバー用凹部６０の底部の長さ方向両端部には、円形の凹部６２が設けられている。これらの凹部６２にナット（図示せず）が装着されることで、該ナットに、バスバー３２を固定するためのボルトを締め付けることができる。

金属板用凹部６４は、金属板７０と略同様の形状を有し、金属板７０よりも僅かに大きく形成されている。金属板用凹部６４は、金属板７０の厚み以上の深さを有する。そのため、金属板用凹部６４に金属板７０が収容されたとき、厚み方向において金属板７０の全体がエンドプレート２５ａに埋め込まれる。上記のように、バスバー用凹部６０はエンドプレート２５ａの上縁部に沿って細長く形成されているため、この細長いバスバー用凹部６０を除いた残りの部分において、金属板用凹部６４を大きく形成することができる。よって、エンドプレート２５ａの外側の面の大部分に金属板７０を重ねることができ、これにより、高い剛性を確保することができる。

金属板用凹部６４の深さは、金属板７０の厚みよりも大きい。また、金属板用凹部６４の底部には、前記ウェルドボルト７７の頭部を収容するための一対の凹部６６が更に形成されている。

このように構成されたエンドプレート２５ａのバスバー用凹部６０にバスバー３２を収容し、金属板用凹部６４に金属板７０を収容することで、バスバー３２がバスバー用凹部６０の周壁で取り囲まれるとともに、金属板７０が金属板用凹部６４の周壁で取り囲まれて、バスバー３２と金属板７０が確実に位置決めされる。そのため、バスバー３２と金属板７０との電気的な絶縁を確実に達成することができる。

また、バスバー３２と電池セル３ａのケーシングとの間、及び、金属板７０と電池セル３ａのケーシングとの間は、それぞれ樹脂製のエンドプレート２５ａが介装されることで電気的に絶縁される。

このように、電池セル３ａ、バスバー３２および金属板７０の間での電気的な絶縁はエンドプレート２５ａのみによって果たされる。そのため、電池セル群４において、エンドプレート２５ａとは別の絶縁体を更に積層する必要がなく、電池セル群４の厚みの低減を図ることができる。

また、両側のエンドプレート２５ａ，２５ｂには金属板７０が固定されるため、樹脂製のエンドプレート２５ａ，２５ｂを使用しても、電池セル群４の剛性を良好に確保することができる。そのため、エンドプレート２５ａ，２５ｂ自体の厚みを増大させる必要がない。さらに、一方のエンドプレート２５ａには、厚み方向において金属板７０の全部とバスバー３２の全部または大部分が埋め込まれるため、積層方向（図中Ｄ方向）において、エンドプレート２５ａからの金属板７０及びバスバー３２の突出が抑制される。したがって、電池セル群４の積層方向（図中Ｄ方向）外側に回路要素としてバスバー３２を配置する構成でありながら、このことによる電池セル群４の厚みの増大を抑制することができ、これにより、蓄電装置２０の小型化を図ることができる。

エンドプレート２５ａの外側には、バスバー３２を外側から覆うカバープレート２７が重ねて設けられており、これにより、バスバー３２と異物との接触防止が図られている。

カバープレート２７は、エンドプレート２５ａの形状に対応した略矩形とされている。また、カバープレート２７は電気絶縁材料からなる。具体的に、カバープレート２７の材料は例えば樹脂であり、金属製とした場合に比べて容易に成形可能となっている。上述したようにエンドプレート２５ａも樹脂製であるため、エンドプレート２５ａ及びカバープレート２７は、両者の間にバスバー３２を好適に収容できるような形状に成形することができる。

カバープレート２７の周縁部には、エンドプレート２５ａの係合凹部７９ａに係合可能な係合凸部８９ａが設けられている。また、カバープレート２７には、前記ウェルドボルト７７を挿通させるための一対のボルト挿通穴８６が設けられている。カバープレート２７の外側の面には、各ボルト挿通穴８６の周囲から立ち上がる一対の周壁部８８が設けられている。また、カバープレート２７の内側の面には、拘束バンド５０の端部との干渉を避けるための凹部９０が複数形成されている。

カバープレート２７の上縁部には、バスバー３２の一端部を露出させるための第１開口部８２と、バスバー３２の他端部を露出させるための第２開口部８４とが設けられている。これにより、エンドプレート２５ａにカバープレート２７が取り付けられた状態においても、第１開口部８２及び第２開口部８４を通して、バスバー３２の露出部分に別のバスバーを接続したり、バスバー３２の露出部分を利用してメンテナンス又は計測（テスト）等を行ったりすることができる。

ただし、バスバー３２には必ずしも第１開口部８２及び第２開口部８４を設ける必要はない。第１開口部８２又は第２開口部８４を設けない場合は、カバープレート２７が取り外された状態でバスバー３２と別のバスバーとの接続作業等を行えばよい。

以下、図５及び図６等を参照しながら、電池モジュール１を組み付ける手順について説明する。

先ず、スペーサ２を挟んで積層された複数の電池セル３を一対のエンドプレート２５ａ，２５ｂによって積層方向（図中Ｄ方向）の両側から挟み込んで、電池セル群４を形成する。なお、図３に示すように、一方のエンドプレート２５ａを電池セル３ａの外側に重ねるときは、エンドプレート２５ａの係合凸部６９ａと係合凹部６９ｂをスペーサ２の係合凹部２６ａと係合凸部２６ｂに係合させる。これにより、スペーサ２及び電池セル３ａに対してエンドプレート２５ａが位置決めされる。

続いて、各エンドプレート２５ａ，２５ｂの外側に、金属板７０を金属板用凹部６４に収まるように重ねる。これにより、金属板７０がエンドプレート２５ａ，２５ｂに埋め込まれる。ここで、一方のエンドプレート２５ａに重ねられる金属板７０には、前記ウェルドボルト７７を予め溶接しておく。

次に、例えば４本の拘束バンド５０（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）を用いて、電池セル群４の構成部材が分離しないように電池セル群４を固定する。具体的には、電池セル群４の積層方向（図中Ｄ方向）に平行な面においてスペーサ２の外周部およびエンドプレート２５ａ，２５ｂの外周部に各拘束バンド５０を押し当てるとともに、積層方向（図中Ｄ方向）の両端面において金属板７０の外側に、直角に屈曲された拘束バンド５０の端部を押し当てて例えばボルト（図示せず）により固定する。

続いて、一方のエンドプレート２５ａのバスバー用凹部６０にバスバー３２を収容することでエンドプレート２５ａにバスバー３２を埋め込んだ状態で、エンドプレート２５ａの外側にカバープレート２７を重ねる。このとき、カバープレート２７の係合凸部８９ａをエンドプレート２５ａの係合凹部７９ａに係合させることでエンドプレート２５ａに対してカバープレート２７を位置決めするとともに、カバープレート２７のボルト挿通穴８６にウェルドボルト７７を挿通させる。

エンドプレート２５ａの外側にカバープレート２７が重ねられた状態において、ウェルドボルト７７の先端部はカバープレート２７の外側に突出する。図６に示すように、このウェルドボルト７７の突出部分にナット７８を螺合して締め付けることで、カバープレート２７がエンドプレート２５ａに固定される。ウェルドボルト７７に螺合されたナット７８は、カバープレート２７の周壁部８８の内側に収容される。

その後、前記Ｌ字状のバスバー３４の一端部を、最も外側に積層された電池セル３ａの負極端子７ｂに取り付けられたバスバー８ａの端部に重ねてボルト又は溶接により固定する。また、Ｌ字状のバスバー３４の他端部を、カバープレート２７の第１開口部８２において露出するバスバー３２の一端部に重ねて、該バスバー３２のボルト挿通穴３３ａとＬ字状バスバー３４のボルト挿通穴３１に外側から挿通したボルト３９を、エンドプレート２５ａに装着されたナット（図示せず）に螺合して締め付けることで、これらのバスバー３２，３４をエンドプレート２５ａに固定する。これにより、エンドプレート２５ａのバスバー用凹部６０に収容されるバスバー３２と、該バスバー用凹部６０に収容されないバスバー３０とが、同じボルト３９の締結によって効率的にエンドプレート２５ａに固定される。このとき、バスバー３２はバスバー用凹部６０に埋め込まれていることにより位置ずれしないため、簡単かつ確実にボルトを締結することができる。

また、カバープレート２７の第２開口部８４において露出するバスバー３２の他端部を、別のバスバー（図示せず）と共にボルトの締結によりエンドプレート２５ａに固定する。その後、バスバー３２と共にエンドプレート２５ａに固定されたバスバーに負極外部端子１１ｂを接続する。ただし、バスバー３２の他端部をカバープレート２７の外側に突出するように延長させて、この延長部分を、負極外部端子１１ｂに直接接続するようにしてもよい。

本実施形態の電池モジュール１は、第１実施形態と同一又は同様の利点に加え、特に、以下の利点を有する。

車両の加減速の繰り返し時の慣性等で電池モジュール１が振動又は移動しても、外部端子７ａ，７ｂは電池モジュール１の側面（端子面を含む）ではなく上側端部に配置されているので、他の部品等と干渉や衝突を起こす可能性は、最小限に低減される。また、車体の変形が生じた場合でも、外部端子７ａ，７ｂが電池モジュール１の側面（端子面を含む）ではなく上側端部に配置されているので、電池セル３ａ〜３ｈ間を接続するためのバスバー８ｅ等の導電部材が、外部端子７ａ，７ｂに対して干渉や意図しない電気的な接続を起こす可能性を、最小限に低減できる。

ケース本体２１Ａの底部と蓋体２１Ｂとにより縦方向（電池セル３の積層方向）に締め付けられることで電池モジュール１が固定される。つまり、個々の電池セル３の端子面に締付力は作用せず、高い信頼性を持ってケース本体２１Ａ内に電池モジュール１を固定できる。

縦方向に積層配置された電池セル３を備える電池モジュール１の上側端部と下側端部にエンドプレート２５ａ，２５ｂが配置されている。前述した電池セル３の自重による電池セル３間の結束力の増大に加え、さらにエンドプレート２５ａ，２５ｂが電池セル３の積層方向に配置されていることで、耐振動性がさらに向上する。樹脂製のエンドプレート（第１の部材）２５ａ，２５ｂの外側に金属板（第２の部材）７０が配置され、さらにその外側に樹脂製のカバープレート（第３の部材）２７を配置されている。そのため、必要な絶縁性を確保しつつ、エンドプレート２５ａ，２５ｂ自体を高剛性としている。エンドプレート２５ａ，２５ｂ自体が高剛性を有するので、縦方向に積層配置された電池セル３の上側端部と下側端部にエンドプレート２５ａ，２５ｂを配置したことにより、効果的に耐振動性を向上できる。

外部端子７ａ，７ｂは端子面を含む電池モジュール１の横方向を向いた側面に配置されているのではなく、電池モジュール１の上側端部に設けられる。また、外部端子７ａ，７ｂと電池モジュール１の最上段の電池セル３ａとの間にはエンドプレート２５ａ、金属板７０、及びカバープレート２７が介在する。かかる構造により、外部端子７ａ，７ｂは電池モジュール１の他の部分に対して機械的に強固に連結され、外力や振動に対する耐性が高い。

一般に電池セル３の振動に対する耐性は厚み電極体の厚み方向が最も高い。車両では上下方向の振動が最も大きい。従って、電池セル３を端子７ａ，７ｂが横方向を向く姿勢で積層配置したことで、車両の走行時の振動に対して高い耐性が得られる。また、個々の電池セル３をこの姿勢で配置することで電解液の浸透性も良好であるので、電池セル３自体の性能の点でも好ましい。

（第４実施形態）
本実施形態における電池セル群４は、鉛直方向下向きに窪む収容部１７内に収容される。

例えば車両のフロア１８に設けられた下向きに窪む収容部１７に、電池モジュール１を収容することができる。しかも、収容部１７の開口１７ａ側に正負の外部端子１１ａ，１１ｂを配置し、フロア１８上から外部端子１１ａ，１１ｂが見えるようにする。収容部１７の開口１７ａは、図示しないカバーにより閉鎖してもよい。この場合、正負の外部端子１１ａ，１１ｂは、カバーから外部に突出させてもよいし、収容部１７内に収容してケーブルを導入して接続してもよい。また、ケース１５に収容した電池モジュール１を車両のフロア１８の収容部１７に収容させてもよい。

第４実施形態のその他の構成及び作用は第１及び第３実施形態と同様である。

１ 電池モジュール
２ スペーサ
３ 電池セル
４ 電池セル群
５ ケース本体
５ａ 開口
５ｂ 底壁
５ｃ，５ｄ 長側壁
５ｅ，５ｆ 短側壁
６ 蓋体
６ａ 外面（端子面）
７ａ，７ｂ 端子
８ バスバー
１１ａ，１１ｂ 外部端子
１２ バスバー
１２ａ 第１部分
１２ｂ 折り曲げ部
１２ｃ 第２部分
１３ バスバー
１３ａ 第１部分
１３ｂ 折り曲げ部
１３ｃ 第２部分
１３ｄ 折り曲げ部
１３ｅ 第３部分
１５ ケース
１５ａ 開口
１６ 回路要素
１７ 収容部
１７ａ 開口

Claims (13)

1. 個々の蓄電素子の電極端子が配置された面である端子面が同じ方向を向くように縦方向に積層された複数の蓄電素子を備える蓄電素子群と、
   前記蓄電素子群を構成する前記蓄電素子の積層方向の上側端部に配置された、正負の外部端子と
   を備える、蓄電素子モジュール。
2. 前記正負の外部端子のうちの少なくともいずれか一方に電気的に接続されるバスバーが前記蓄電素子群の前記端子面とは異なる面に配置されている、請求項１に記載の蓄電素子モジュール。
3. 前記蓄電素子群の前記端子面とは前記異なる面に回路要素が配置されている、請求項２に記載の蓄電素子モジュール。
4. 前記回路要素と前記蓄電素子群との間に介在された絶縁部材をさらに備える、請求項３に記載の蓄電素子モジュール。
5. 前記絶縁部材は弾性材料からなる、請求項４に記載の蓄電素子モジュール。
6. 前記蓄電素子群の下側端部に配置された下側エンドプレートと、
   前記蓄電素子群の前記上側端部に配置され、前記外部端子と前記蓄電素子群との間に介在する上側エンドプレートと
   をさらに備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の蓄電素子モジュール。
7. 前記上側エンドプレート及び前記下側エンドプレートのうち少なくとも一方は、
   前記蓄電素子群を構成する前記蓄電素子のうち最も外側に位置する前記蓄電素子に隣接する絶縁材料からなる第１の部材と、
   前記第１の部材に対して前記蓄電素子群とは反対側に配置された金属製の第２の部材と
   をさらに備える、請求項６に記載の電池モジュール。
8. 前記第２の部材に対して前記蓄電素子群とは反対側に配置された絶縁材料からなるカバー部材をさらに備える、請求項７に記載の電池モジュール。
9. 上端に設けられた開口から前記蓄電素子群が収容されるケースをさらに備え、
   前記蓄電素子群は、前記蓄電素子群の下側端部が前記ケースの底部に配置され、前記蓄電素子群の前記上端端部が前記ケースの前記開口に配置されるように、前記ケース内に収容されている、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の蓄電素子モジュール。
10. 前記ケースの前記開口を閉じる蓋をさらに備え、
    前記ケース内に収容された前記蓄電素子群は、前記ケースの前記底部と前記蓋とにより前記蓄電素子の前記積層方向に締め付けられることで前記ケース内に固定されている、請求項９に記載の蓄電素子モジュール。
11. 車載用である、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の蓄電素子モジュール。
12. 前記蓄電素子群は車両に設けられた上端に開口を有する収容部に収容され、
    前記蓄電素子群の下側端部が前記ケースの底部に配置され、前記蓄電素子群の上端端部が前記ケースの前記開口に配置されている、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の蓄電素子モジュール。
13. 前記蓄電素子はリチウムイオン電池である、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の蓄電素子モジュール。

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