JP2017004693A - 電池モジュール及び電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】積層体の撓みを改善可能な電池モジュール及び電池パックを提供する。【解決手段】電池モジュール１は、第１の方向Ｄ１に沿って積層された複数の電池セル１１を含む積層体１０と、第１の方向Ｄ１における積層体１０の両端に配置された一対のエンドプレート３０と、エンドプレート３０同士を互いに締結することにより第１の方向Ｄ１に沿って複数の電池セル１１に第１の荷重Ｆ１を付加し、電池セル１１を互いに拘束する複数の拘束部材５０と、を備える。複数の拘束部材５０の少なくも１つは、第１の方向Ｄ１に交差する第２の方向Ｄ２に沿って第２の荷重Ｆ２を積層体１０に付加する付加部６０を含む。【選択図】図４

Description

本発明は、電池モジュール及び電池パックに関する。

特許文献１には、燃料電池が記載されている。この燃料電池は、電池セルを複数積層して構成された電池セルスタックと、電池セルスタックを挟持する一対のエンドプレートと、エンドプレートに架け渡されて固定された複数の締結シャフトと、向かい合う締結シャフトに組み込まれた撓み機構と、を備えている。

特開２０１１−３３８４号公報

上述した燃料電池においては、撓み機構を用いて締結シャフトを撓ませることにより、エンドプレート同士を引き寄せて、電池セルの積層方向に沿った電池セルへの荷重（初期荷重）を増大させることを図っている。

ところで、上述した燃料電池のように、互いに積層された複数の電池セルを含む積層体を有する燃料電池モジュールにおいては、例えば振動や衝撃等によって鉛直下方向に積層体が撓んだり、各電池セルの膨張等に応じて別の方向に積層体が撓んだりするおそれがある。その場合には、上述した燃料電池のように電池セルの積層方向に沿った荷重を増大させても、当該積層体の撓みを改善することは困難である。

本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、積層体の撓みを改善可能な電池モジュール及び電池パックを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る電池モジュールは、第１の方向に沿って積層された複数の電池セルを含む積層体と、第１の方向における積層体の両端に配置された一対のエンドプレートと、エンドプレート同士を互いに締結することにより第１の方向に沿って複数の電池セルに第１の荷重を付加し、電池セルを互いに拘束する複数の拘束部材と、を備え、複数の拘束部材の少なくも１つは、第１の方向に交差する第２の方向に沿って第２の荷重を積層体に付加する付加部を含む。

この電池モジュールは、複数の拘束部材を備えている。拘束部材は、複数の電池セルを含む積層体の両端に配置されたエンドプレート同士を互いに締結することにより、電池セルの積層方向（第１の方向）に沿って電池セルに第１の荷重を付加し、電池セルを互いに拘束する。これらの拘束部材の少なくとも１つは、電池セルの積層方向に交差する方向（第２の方向）に沿って第２の荷重を積層体に付加する付加部を含む。このため、例えば、積層体における撓みが想定される方向（例えば鉛直下方向）を、付加部による第２の荷重の方向と反対になるように当該電池モジュールを設置すれば、当該第２の荷重により積層体の撓みを改善可能である。なお、ここでの積層体の撓みを改善可能であるとは、積層体に生じる撓みを抑制可能であること、及び、積層体に生じた撓みを低減可能であること等を含む。

本発明に係る電池モジュールにおいては、付加部は、一対のエンドプレートに架け渡されるようにエンドプレートに挿通されたボルトを含み、ボルトは、少なくとも拘束部材が電池セルに第１の荷重を付加していない状態において、第２の方向に撓んでいてもよい。このように、予め第２の方向に撓んだボルトを用いて付加部を構成することにより、積層体に対して第２の荷重を確実に付加することが可能である。

本発明に係る電池モジュールにおいては、付加部は、第１の方向に沿った回転軸周りのボルトの回転を規制する規制部材を含んでもよい。上記のように、付加部が予め撓んだボルトを含む場合には、規制部材を用いて当該ボルトの回転を規制すれば、積層体に対して確実に第２の方向に沿って第２の荷重を付加することが可能となる。

本発明に係る電池モジュールにおいては、付加部は、一対のエンドプレートに架け渡されるようにエンドプレートに挿通された直線状のボルトと、ボルトの端部に螺合されるナットと、ナットとエンドプレートとの間に介在されナットの座面が設けられた座面部材と、を含み、座面は、第１の方向に直交する面に対して傾斜していてもよい。このように、付加部が、直線状の（すなわち予め撓んでいない）ボルトを含む場合には、ナットの座面を上記のように傾斜させれば、当該ボルトへのナットの螺合を進めるにつれて当該ボルトを第２の方向に撓ませ、積層体に対して第２の荷重を付加することができる。

本発明に係る電池モジュールは、電池セルのそれぞれを個別に保持する複数のセルホルダを備え、付加部においては、ボルトがセルホルダに挿通されており、セルホルダを介して積層体に第２の荷重が付加されてもよい。この場合には、電池セルに対する付加部のボルトを設ける位置を任意に設定することが可能となる。

本発明に係る電池モジュールにおいては、積層体は、互いに隣り合う電池セルの間に配置された伝熱プレートを含んでもよい。この場合、伝熱プレートがない場合と比較して積層体の重量が増加する。このため、相対的に積層体が撓みやすいので、積層体に第２の荷重を付加することが特に有効である。

本発明に係る電池モジュールは、互いに隣り合う電池セルの間に配置され、電池セルを冷却するための冷媒が流通する冷媒流路が形成された複数の流路部材を備え、冷媒流路は、電池セル側に開口していてもよい。この場合、例えば電池セル同士を直接接触させる場合と比較して、冷媒流路の分だけ接触面積が低減する。このため、相対的に積層体が撓みやすいので、積層体に第２の荷重を付加することが特に有効である。

ここで、熱伝導部材を介して筐体の内面に電池モジュールを固定して構成される電池パックにおいては、各電池セルに熱伝導部材から反力が付与される。このため、電池セルと筐体とを熱的に接続する伝熱面が筐体の内面及び熱伝導部材から離れるように、積層体に撓みが生じるおそれがある。このように積層体に撓みが生じると、個々の電池セルの放熱性が低下したり、電池セル間の温度差が増大したりするおそれがある。

そこで、本発明に係る電池パックは、筐体と、筐体に収容され筐体の内面に固定される電池モジュールと、電池モジュールと内面との間に介在された熱伝導部材と、を備える電池パックであって、電池モジュールは、第１の方向に沿って積層された複数の電池セルと、熱伝導部材を介して電池セルと筐体とを熱的に接続するための伝熱面と、を含む積層体と、第１の方向における積層体の両端に配置された一対のエンドプレートと、エンドプレート同士を互いに締結することにより第１の方向に沿って複数の電池セルに第１の荷重を付加し、電池セルを互いに拘束する複数の拘束部材と、を有し、複数の拘束部材の少なくも１つは、伝熱面から内面に向かう第２の方向に沿って第２の荷重を積層体に付加する付加部を含む。

この電池パックにおいては、熱伝導部材を介して筐体の内面に電池モジュールが固定される。電池モジュールにおいては、複数の拘束部材によって複数の電池セルが互いに拘束されている。そして、複数の拘束部材のうちの少なくとも１つは、伝熱面から筐体の内面に向かう第２の方向に沿って第２の荷重を積層体に付加する付加部を含む。このため、上述したように熱伝導部材から電池セルに反力が付与されたとしても、付加部による第２の荷重によって、伝熱面が筐体の内面及び熱伝導部材から離れるように積層体に生じる撓みを改善可能である。これにより、個々の電池セルの放熱性の低下や、電池セル間の温度差が増大することを抑制可能である。

本発明によれば、積層体の撓みを改善可能な電池モジュール及び電池パックを提供することができる。

本実施形態に係る電池モジュールの模式的な側面図である。 図１に示された電池モジュールの部分的な分解斜視図である。 図１に示された電池モジュールの部分的な分解斜視図である。 図１に示された電池モジュールの部分拡大図である。 規制部材の一例を示す斜視図である。 図１に示された電池モジュールの変形例を示す図である。 図１に示された電池モジュールの変形例を示す図である。 図１に示された電池モジュールの変形例を示す図である。 図１に示された電池モジュールの変形例を示す図である。 図１に示された電池モジュールの変形例を示す図である。 本実施形態に係る電池パックの模式的な断面図である。 図１１に示された電池パックの側面図である。 図１２に示された電池パックの変形例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図面の説明において、同一の要素同士、或いは相当する要素同士には互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

図１は、本実施形態に係る電池モジュールの模式的な側面図である。図２及び図３は、図１に示された電池モジュールの部分的な分解斜視図である。図１〜３に示されるように、本実施形態に係る電池モジュール１は、積層体１０を備える。積層体１０は、第１の方向Ｄ１に沿って積層された複数（ここでは７つ）の電池セル１１を含む。

電池セル１１は、電極組立体１２と、電極組立体１２を収容するケース１３と、電極組立体１２の電極（正極及び負極のそれぞれ）に電気的に接続され、ケース１３から突出する一対の端子１４と、を有している。電極組立体１２は、複数の正極（不図示）及び負極（不図示）と、正極と負極との間に配置されたセパレータ（不図示）と、を含む。正極及び負極は、セパレータを介して交互に第１の方向Ｄ１に沿って積層されている。

ケース１３は、直方体状を呈している。ケース１３は、互いに対向する一対の側面１３ａ，１３ｂと、互いに対向する一対の側面１３ｃ，１３ｄと、互いに対向する上面１３ｅ及び底面１３ｆと、を含む。側面１３ａ，１３ｂは、電極組立体１２における電極の積層方向（第１の方向Ｄ１）に交差する面である。側面１３ｃ，１３ｄは、電極組立体における電極の積層方向に沿った面であり、側面１３ａと側面１３ｂとを互いに接続する面である。端子１４は、上面１３ｅから突出している。

積層体１０は、互いに隣接する電池セル１１の間に配置された複数の伝熱プレート１５を含む。伝熱プレート１５は、例えば金属からなる。伝熱プレート１５は、矩形板状の本体部１５ａと、本体部１５ａに交差する方向に本体部１５ａの一端から延設された矩形板状の延設部１５ｃとよって、Ｌ字板状に形成されている。ここでは、伝熱プレート１５は、本体部１５ａがケース１３の側面１３ａ上に位置し、且つ、延設部１５ｃが側面１３ｃ上に位置するように、ケース１３に取り付けられている。

電池モジュール１は、複数（電池セル１１の数と同数）のセルホルダ２０を備えている。セルホルダ２０は、電池セル１１のそれぞれを個別に保持する。より具体的には、セルホルダ２０は、互いに対向する一対の側壁部２０ｃ，２０ｄと、背面部２０ｅ及び底壁部２０ｆと、を含む。側壁部２０ｃ，２０ｄは、長方形板状を呈している。背面部２０ｅは、長方形板状を呈しており、側壁部２０ｃ，２０ｄの長手方向の一端部において側壁部２０ｃと側壁部２０ｄとを互いに接続している。底壁部２０ｆは、長方形板状を呈しており、側壁部２０ｃ，２０ｄの長手方向の他端部において側壁部２０ｃと側壁部２０ｄとを互いに接続している。

セルホルダ２０においては、側壁部２０ｃ，２０ｄと背面部２０ｅ及び底壁部２０ｆとによって、電池セル１１が嵌め合される直方体状の空間部が画成されている。側壁部２０ｃ，２０ｄは、それぞれ、当該空間部に電池セル１１が嵌め合されたときにケース１３の側面１３ｃ，１３ｄ上に配置される。同様に、背面部２０ｅは、ケース１３の上面１３ｅ近傍において、側面１３ａ上に配置される。さらに、底壁部２０ｆは、ケース１３の底面１３ｆ上に配置される。伝熱プレート１５の延設部１５ｃは、セルホルダ２０の側壁部２０ｃを介してケース１３の側面１３ｃ上に配置される。

背面部２０ｅには、一対の突設部２１が設けられている。突設部２１は、直方体状を呈している。突設部２１は、背面部２０ｅに交差する方向（ケース１３の側面１３ａから側面１３ｂに向かう方向：一例として第１の方向Ｄ１）に沿って延在している。突設部２１は、セルホルダ２０の上記空間部に電池セル１１が嵌め合されたときに、ケース１３の上面１３ｅ上であって、一対の端子１４の間の位置に配置される。突設部２１には、その延在方向に沿った貫通孔２１ｈが形成されている。この貫通孔２１ｈには、後述する拘束部材５０のボルト５１が挿通される。

また、底壁部２０ｆにおける側壁部２０ｃ，２０ｄとの接続部分には、一対の突設部２２が設けられている。突設部２２は、直方体状を呈している。突設部２２は、上述した突設部２１の延在方向に沿って延在している。突設部２２は、セルホルダ２０の上記空間部に電池セル１１が嵌め合されたときに、ケース１３の底面１３ｆにおける側面１３ｃ，１３ｄ側の端部に配置される。突設部２２には、その延在方向に沿った貫通孔２２ｈが形成されている。この貫通孔２２ｈには、後述する拘束部材５０のボルト５１が挿通される。

電池モジュール１は、一対のエンドプレート３０を備える。エンドプレート３０は、第１の方向Ｄ１における積層体１０の両端に配置されている。エンドプレート３０は、矩形板状の本体部３１と、本体部３１の１つの外縁３１ｅに設けられた一対の突設部３２と、本体部３１における外縁３１ｅの反対側の外縁３１ｆに設けられた一対の突設部３３と、を含む。本体部３１は、電池セル１１（ケース１３）の側面１３ａ，１３ｂに対向する。

突設部３２は、矩形板状を呈している。突設部３２は、第１の方向Ｄ１からみて、電池セル１１の上面１３ｅ側において、電池セル１１の側面１３ａ，１３ｂから突出している。突設部３２には、貫通孔３２ｈが設けられている。貫通孔３２ｈは、第１の方向Ｄ１からみて、セルホルダ２０の突設部２１の貫通孔２１ｈと重複する。貫通孔３２ｈには、後述する拘束部材５０のボルト５１が挿通される。

突設部３３は、矩形板状を呈している。突設部３３は、第１の方向Ｄ１からみて、電池セル１１の底面１３ｆ側において、電池セル１１の側面１３ａ，１３ｂから突出している。突設部３３には、貫通孔３３ｈが設けられている。貫通孔３３ｈは、第１の方向Ｄ１からみて、セルホルダ２０の突設部２２の貫通孔２２ｈと重複する。貫通孔３３ｈには、後述する拘束部材５０のボルト５１が挿通される。

なお、第１の方向Ｄ１における積層体１０の一端を構成する電池セル１１とエンドプレート３０との間には、ミドルプレート４０が配置されている。ミドルプレート４０は、第１の方向Ｄ１からみて、エンドプレート３０と略同一の形状を呈している。したがって、ミドルプレート４０にも、第１の方向Ｄ１からみてエンドプレート３０における貫通孔３２ｈ，３３ｈと重複する貫通孔が設けられている。ミドルプレート４０とエンドプレート３０との間には、電池セル１１の膨張に応じて圧縮される弾性部材４５が介在している。

電池モジュール１は、複数（ここでは４つ）の拘束部材５０を備えている。拘束部材５０は、エンドプレート３０同士を互いに締結することにより、第１の方向Ｄ１に沿って複数の電池セル１１（積層体１０）に第１の荷重（拘束荷重）Ｆ１を付加する。これにより、拘束部材５０は、電池セル１１を互いに拘束する。そのために、拘束部材５０のそれぞれは、例えば、長尺状のボルト５１と、ボルト５１に螺合されるナット５２と、を含む。ボルト５１は、一例として、その一端５１ａに六角柱状の頭部５３が一体形成されると共に、その他端５１ｂにネジ山が形成されている。ナット５２は、ボルト５１の他端５１ｂに螺合される。

拘束部材５０においては、電池セル１１を保持したセルホルダ２０の貫通孔２１ｈ，２２ｈ、積層体１０の両端に配置されたエンドプレート３０の貫通孔３２ｈ，３３ｈ、及び、ミドルプレート４０の貫通孔に対してボルト５１を挿通した状態において、エンドプレート３０同士を互いに締め付けるようにボルト５１の他端５１ｂにナット５２を螺合することによって、エンドプレート３０を介して電池セル１１（積層体１０）に第１の荷重Ｆ１が付加される。これにより、電池モジュール１が構成される。

以上のように構成された電池モジュール１においては、例えば振動や衝撃等によって鉛直下方向に積層体１０が撓んだり、各電池セル１１の膨張等に応じて別の方向に積層体１０が撓んだりするおそれがある。ここでは、重力の影響によって、積層体１０に対して鉛直下方向（第１の方向Ｄ１に交差する第２の方向Ｄ２）に撓むように力Ｆが生じる場合について例示する。本実施形態に係る電池モジュール１は、そのような力Ｆに対向する荷重を積層体１０に付加し、積層体１０の撓みを改善するための構成を備えている。

図４は、図１に示された電池モジュールの部分拡大図である。図４の（ａ），（ｂ）においては、セルホルダ２０の図示を省略している。図４に示されるように、電池モジュール１においては、拘束部材５０のうちの少なくとも１つが、第１の方向Ｄ１に交差（直交）する第２の方向Ｄ２に沿って第２の荷重Ｆ２を積層体１０に付加する付加部６０を含む。ここでは、一例として、第２の方向Ｄ２が鉛直方向に略一致しており、且つ、４つの拘束部材５０のうちの鉛直下側に位置する１つの拘束部材５０が付加部６０として構成されている。

付加部６０は、上述したように、一対のエンドプレート３０に架け渡されるようにエンドプレート３０（貫通孔３２ｈ，３３ｈ）に挿通されたボルト５１を含む。図４の（ａ）に示されるように、ボルト５１は、拘束部材５０が電池セル１１に第１の荷重Ｆ１を付加していない状態において、第２の方向Ｄ２に撓んでいる。拘束部材５０が電池セル１１に第１の荷重Ｆ１を付加していない状態とは、エンドプレート３０同士を締め付けるようにボルト５１にナット５２を螺合する前の状態である。つまり、この状態においては、ボルト５１は、第１の荷重Ｆ１の反力を受けていない。

また、ここでは、ボルト５１が第２の方向Ｄ２方向に撓むとは、第１の方向Ｄ１におけるボルト５１の両端５１ａ，５１ｂよりもボルト５１の中心の方が相対的に積層体１０から遠くなるようにボルト５１が湾曲することを意味する。

この状態において、図４の（ｂ）に示されるように、ボルト５１の他端５１ｂにナット５２を螺合してエンドプレート３０同士を締め付けていくと、エンドプレート３０を介して、ボルト５１に対して第１の方向Ｄ１に沿った荷重ｆの反力ｆｃが付加され、ボルト５１の撓みが矯正されていく。そして、図４の（ｃ）に示されるように、エンドプレート３０の締結により電池セル１１に第１の荷重Ｆ１が付加され、ボルト５１へのナット５２の螺合が完了すると、ボルト５１の撓みが解消されてボルト５１が直線状になる。

このように、ボルト５１が第２の方向Ｄ２に撓んだ状態から、ボルト５１の撓みが解消された状態となる中で、ボルト５１から積層体１０に対して第２の方向Ｄ２に沿った第２の荷重Ｆ２が付加される。特に、ここでは、第２の方向Ｄ２に沿って鉛直上向きに第２の荷重Ｆ２が積層体１０に付加される。この第２の荷重Ｆ２は、積層体１０が撓もうとする力Ｆに対向する。したがって、電池モジュール１においては、積層体１０の第２の方向Ｄ２に沿った鉛直下向きの撓みが改善される。

なお、電池モジュール１においては、個々の電池セル１１がセルホルダ２０に保持されている。したがって、当該第２の荷重Ｆ２は、セルホルダ２０を介して電池セル１１（積層体１０）に付加される。また、ここでの積層体１０の撓みが改善されるとは、積層体１０に生じる撓みが抑制されることを意味する。ただし、後述するように、積層体１０の撓みが改善されるとは、積層体１０に生じた撓みが低減（矯正）されることを意図する場合もある。なお、付加部６０として機能しない拘束部材５０のボルト５１は、予め撓んでおらず直線状を呈している。

以上説明したように、本実施形態に係る電池モジュール１は、複数の拘束部材５０を備えている。拘束部材５０は、複数の電池セル１１を含む積層体１０の両端に配置されたエンドプレート３０を互いに締結する。これにより、拘束部材５０は、電池セル１１の積層方向（第１の方向Ｄ１）に沿って電池セル１１に第１の荷重Ｆ１を付加し、電池セル１１を互いに拘束する。

このような拘束部材５０の１つは、電池セル１１の積層方向に交差する方向（第２の方向Ｄ２）に沿って第２の荷重Ｆ２を積層体１０に付加する付加部６０を含む。このため、例えば、積層体１０における撓みが想定される方向（例えば鉛直下方向）を、付加部６０による第２の荷重Ｆ２の方向と反対になるように当該電池モジュール１を設置すれば、当該第２の荷重Ｆ２により積層体１０の撓みを改善可能である。

また、本実施形態に係る電池モジュール１は、電池セル１１のそれぞれを個別に保持する複数のセルホルダ２０を備えている。そして、付加部６０においては、ボルト５１がセルホルダ２０に挿通されており、セルホルダ２０を介して積層体１０に第２の荷重Ｆ２が付加される。このため、例えば、第２の方向Ｄ２からみて、付加部６０のボルト５１と電池セル１１とが重複していなくても、セルホルダ２０を介して積層体１０に第２の荷重Ｆ２を付加することができる。つまり、電池セル１１に対する付加部６０のボルト５１を設ける位置を任意に設定することが可能となる。

さらに、本実施形態に係る電池モジュール１においては、積層体１０は、互いに隣り合う電池セル１１の間に配置された複数の伝熱プレート１５を含む。このため、伝熱プレート１５がない場合と比較して積層体１０の重量が増加する。その結果、相対的に積層体１０が撓みやすいので、付加部６０によって積層体１０に第２の荷重Ｆ２を付加することが特に有効である。

ここで、上述したように、付加部６０として第２の方向Ｄ２に予め撓んだ状態のボルト５１を用いる場合には、ナット５２の螺合の際に、第１の方向Ｄ１に沿った回転軸周りのボルト５１の回転を規制する規制部材を用いることが有効である。図５は、規制部材の一例を示す斜視図である。図５の（ａ）に示されるように、電池モジュール１は、規制部材７０を備えることができる。

規制部材７０は、第１の方向Ｄ１に沿った回転軸周りのボルト５１の回転を規制する。規制部材７０は、一例として、第１の方向Ｄ１に沿って配列された複数のセルホルダ２０の突設部２２によって構成されている。より具体的には、ここでは、それぞれのセルホルダ２０の突設部２２に、貫通孔２２ｈに代えて、断面略Ｕ字状の凹部２５が形成されている。凹部２５は、突設部２２の延在方向（第１の方向Ｄ１）に沿って突設部２２を貫通すると共に、突設部２２における底壁部２０ｆと反対側の端面に開口している。

凹部２５は、複数の突設部２２が第１の方向Ｄ１に沿って配列されたときに、第１の方向Ｄ１に沿って延在する一続きの凹部Ｃを構成する。凹部Ｃの底面（凹部２５の底面の集合）Ｃｓは、付加部６０のボルト５１の撓みに対応するように、第１の方向Ｄ１における両端よりも中心側において凹部Ｃが浅くなるように湾曲している。このように構成される規制部材７０の凹部Ｃに付加部６０の撓んだボルト５１を挿通させれば、凹部Ｃの内面によって、第１の方向Ｄ１に沿った軸周りのボルト５１の回転が規制される。

また、図５の（ｂ）に示されるように、電池モジュール１は、規制部材７０に代えて（或いは規制部材７０に加えて）、規制部材８０を備えることができる。規制部材８０は、第１の方向Ｄ１に沿った回転軸周りのボルト５１の回転を規制する。規制部材８０は、互いに対向する表面８０ａ及び裏面８０ｂを含む直方体状を呈している。表面８０ａには、六角柱状の凹部８１が設けられている。凹部８１には、付加部６０のボルト５１の頭部５３が嵌め合される。凹部８１は、第１の方向Ｄ１に沿った回転軸周りの頭部５３の回転を規制する。凹部８１の底面８１ｓは、撓んだ状態のボルト５１の頭部５３の傾斜に対応するように、第１の方向Ｄ１に直交する面に対して傾斜している。

凹部８１の底面８１ｓには、底面８１ｓと裏面８０ｂとを連通する連通孔８２が設けられている。連通孔８２には、ボルト５１の頭部５３より先の部分が挿通される。このような規制部材８０は、エンドプレート３０上に配置される。そして、ボルト５１の頭部５３を凹部８１に嵌め合せつつ連通孔８２を介してエンドプレート３０等にボルト５１を挿通すれば、凹部８１の内面によって第１の方向Ｄ１に沿った軸周りのボルト５１の回転が規制される。

以上のように、電池モジュール１においては、規制部材７０，８０を用いて、付加部６０のボルト５１の回転を規制して、ボルト５１の撓み方向を規制すれば、積層体１０に対して確実に第２の方向Ｄ２に第２の荷重Ｆ２を付加することが可能となる。

なお、図６の（ａ）に示されるように、電池モジュール１においては、上述した４つの拘束部材５０のうちの鉛直下側に位置する１つの拘束部材５０に限らず、任意の拘束部材５０を付加部６０として構成することができる。また、図６の（ｂ）に示されるように、上述した４つの拘束部材５０以外に、付加部６０として機能させるための別の拘束部材９０をさらに設けてもよい。その場合には、セルホルダ２０及びエンドプレート３０に対して、拘束部材９０のボルト５１を挿通するための貫通孔が設けられた突設部を設ければよい。同図においては、拘束部材９０を、電池セル１１の底面１３ｆ側に設けているが、拘束部材９０を設ける位置はこれに限定されない。

さらに、上記の説明では、拘束部材５０が電池セル１１に第１の荷重Ｆ１を付加した状態において、付加部６０のボルト５１の撓みが解消されて直線状になる場合について例示した。つまり、電池セル１１同士を拘束して電池モジュール１が完成された状態においては、付加部６０のボルト５１は、撓みが生じておらず直線状とされていた。しかしながら、電池モジュール１においては、図７に示されるように、付加部６０のボルト５１は、拘束部材５０が電池セル１１に第１の荷重Ｆ１を付加している状態において、第２の方向Ｄ２になお撓んでいてもよい。

この場合には、付加部６０の積層体１０に付加される第２の荷重Ｆ２よりも、例えば重力の影響によって積層体１０から第２の方向Ｄ２に沿って鉛直下向きに生じる力Ｆが大きくなり、積層体１０に対して撓みが生じた場合に、ナット５２の螺合を進めてエンドプレート３０の締め付けを強くすることにより、第２の荷重Ｆ２を増大させて当該積層体１０の撓みを低減（矯正）することが可能である。なお、図７においては、セルホルダ２０の図示が省略されている。

ここで、電池モジュール１においては、図８及び図９に示されるように、付加部６０は、拘束部材５０が電池セル１１に第１の荷重Ｆ１を付加していない状態において直線状である（予め撓んでいない）ボルト５１Ａを含むことができる。すなわち、付加部６０は、一対のエンドプレート３０に架け渡されるようにエンドプレート３０に挿通された直線状のボルト５１Ａを含むことができる。その場合、付加部６０は、ボルト５１Ａの端部（他端５１ｂ）に螺合されるナット５２と、ナット５２とエンドプレート３０との間に介在される座面部材５４と、をさらに含む。なお、座面部材５４は、ボルト５１Ａの頭部５３とエンドプレート３０との間にも介在されている。

座面部材５４には、ナット５２及び頭部５３の座面５４ｓが設けられている。座面５４ｓは、第１の方向Ｄ１に直交する基準面（面）Ｓに対して傾斜している。より具体的には、ナット５２のための座面５４ｓと、頭部５３のための座面５４ｓとは、第２の方向Ｄ２に沿って積層体１０から離れるにつれて互いの間隔が小さくなるように、基準面Ｓに対して傾斜している。なお、ナット５２と座面５４ｓとの間、及び、頭部５３と座面５４ｓとの間には、ワッシャＷが介在されている。

このように構成される付加部６０においては、ボルト５１Ａに対するナット５２の螺合を進めると、ナット５２及び頭部５３が座面５４ｓに沿って傾斜することに起因して、ボルト５１Ａに対して第２の方向Ｄ２への撓みが生じる。このとき生じる撓みは、座面５４ｓの傾斜方向に応じて、第１の方向Ｄ１におけるボルト５１Ａの両端５１ａ，５１ｂよりも中心において積層体１０に近づくような撓みとなる。

このため、例えば、第１の方向Ｄ１におけるボルト５１Ａの中心付近においてセルホルダ２０（例えば貫通孔２２ｈの内面）とボルト５１Ａとが接触することになる。その結果、セルホルダ２０とボルト５１Ａとの接触部分を介して、第２の方向Ｄ２に沿った第２の荷重Ｆ２が積層体１０に付加される。よって、電池セル１１が支えられるようにして積層体１０の撓みが抑制される。

なお、図１０に示されるように、電池モジュール１は、セルホルダ２０に代えてセルホルダ２０Ａを備えることができる。セルホルダ２０Ａは、セルホルダ２０と比較して、背面部２０ｅに代えて背面部（流路部材）２０ｇを含む点で、セルホルダ２０と相違している。セルホルダ２０Ａのそれ以外の構成は、セルホルダ２０と同様である。セルホルダ２０Ａの背面部２０ｇは、互いに隣り合う電池セル１１の間に配置される。背面部２０ｇは、矩形板状を呈しており、第１の方向Ｄ１からみて、電池セル１１の側面１３ａ，１３ｂの略全体にわたって配置されている。

背面部２０ｇには、一例として、側壁部２０ｃから側壁部２０ｄに至るように（すなわち、電池セル１１の側面１３ｃから側面１３ｄにわたって）延在する複数の溝（冷媒流路）２７が設けられている。溝２７は、電池セル１１側に開口している。より具体的には、ここでは、溝２７は、互いに隣り合う電池セル１１のうちの一方の電池セル１１の側面１３ａに開口している。このような溝２７は、電池セル１１を冷却するための冷媒（例えば空気）が流通させられる。すなわち、電池モジュール１は、互いに隣り合う電池セル１１の間に配置され、電池セル１１を冷却するための冷媒が流通する冷媒流路（溝２７）が形成された複数の流路部材（背面部２０ｇ）を備えることができる。

このようなセルホルダ２０Ａを用いた場合には、溝２７が設けられていないセルホルダを用いた場合と比較して、溝２７の分だけセルホルダ２０と電池セル１１との接触面積が低減する。したがって、例えばセルホルダ２０と電池セル１１とを例えば両面テープ等で互いに固定する場合に、比較的固定が弱くなる。このため、相対的に積層体１０が撓みやすいので、付加部６０によって積層体１０に第２の荷重Ｆ２を付加することが特に有効である。

以上の実施形態は、本発明に係る電池モジュールの一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係る電池モジュールは、上述した電池モジュール１に限定されない。本発明に係る電池モジュールは、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述した電池モジュール１を任意変更することができる。

例えば、電池モジュール１は、セルホルダ２０，２０Ａを備えておらず、電池セル１１からなる積層体１０を直接的にエンドプレート３０及び拘束部材５０によって拘束して構成されてもよい。この場合には、付加部６０のボルト５１，５１Ａを、第２の方向Ｄ２からみて電池セル１１（積層体１０）に重複するように配置すればよい。また、その場合には、規制部材７０を、複数のセルホルダ２０の突設部２２によって構成するものでなく、凹部Ｃを有する一体的な部材として構成し、積層体１０とボルト５１との間に介在させばよい。

また、電池モジュール１においては、セルホルダ２０Ａの背面部２０ｇに冷媒流路としての溝２７を設けることにより、当該背面部２０ｇを流路部材として機能させるものとした。しかしながら、電池モジュール１においては、冷媒流路が設けられた部材を別途用意し、互いに隣り合う電池セル１１の間に配置してもよい。

ここで、図１１は、本実施形態に係る電池パックを示す模式的な断面図である。図１２は、図１１に示された電池パックの側面図である。以下の図面には、直交座標系Ｒを示している。図１１及び図１２に示されるように、電池パック１００は、電池モジュール１と、筐体２と、放熱シート（熱伝導部材）３と、を備えている。電池モジュール１は、筐体２の内面２ｓに固定されている。放熱シート３は、筐体２の内面２ｓと電池モジュール１との間に介在されている。

ここでは、電池セル１１のそれぞれに対して伝熱プレート１５が設けられている。それぞれの伝熱プレート１５は、本体部１５ａが電池セル１１の側面１３ａ上に位置し、且つ、延設部１５ｃが側面１３ｃ上に位置するように配置される。放熱シート３は、延設部１５ｃと筐体２の内面２ｓとの間に配置される。伝熱プレート１５は、本体部１５ａにおいて電池セル１１の側面１３ａに接触すると共に、延設部１５ｃにおける側面１３ｃと反対側の表面おいて放熱シート３に接触する。つまり、伝熱プレート１５は、電池セル１１と筐体２とを放熱シート３を介して熱的に接続する。特に、延設部１５ｃにおける側面１３ｃと反対側の面は、放熱シート３を介して電池セル１１と筐体２とを熱的に接続する伝熱面１５ｓである。換言すれば、積層体１０は、放熱シート３を介して電池セル１１と筐体２とを熱的に接続するための伝熱面１５ｓを含む。

電池モジュール１は、エンドプレート３０を用いて筐体２に固定される。そのために、ここでは、エンドプレート３０は、本体部３１に立設された矩形板状の固定部３４を含み、全体としてＬ字板状に形成されている。これにより、電池モジュール１（積層体１０）は、第１の方向Ｄ１における両端において筐体２に固定される。このように、放熱シート３を介して筐体２の内面２ｓに電池モジュール１を固定すると、各電池セル１１に放熱シート３から反力Ｆ３が付与される。このため、相対的に電池モジュール１の固定部分（エンドプレート３０）から遠い電池セル１１（すなわち、積層体１０の中央側の電池セル１１）が筐体２及び放熱シート３から離間するように、積層体１０に撓みが生じるおそれがある。

これに対して、この電池パック１００は、そのような反力Ｆ３に対向する荷重を積層体１０に付加し、積層体１０の撓みを改善する構成を備えている。すなわち、ここでは、エンドプレート３０は、本体部３１の外縁３１ｅに設けられた突設部３６と、外縁３１ｆに設けられた突設部３７と、をさらに含む。突設部３６，３７には、貫通孔が設けられている。また、セルホルダ２０は、エンドプレート３０の突設部３６，３７のそれぞれに対応する一対の突設部４６，４７をさらに含む。突設部４６，４７には、貫通孔が設けられている。突設部３６の貫通孔と突設部４６の貫通孔とは、互いに重複する。突設部３７の貫通孔と突設部４７の貫通孔とは、互いに重複する。

これらの貫通孔には、付加部６０として機能する拘束部材９０のボルト９１が挿通される。付加部６０は、伝熱面１５ｓから内面２ｓに向かう第２の方向Ｄ２に沿って第２の荷重Ｆ２を積層体１０に付加する。すなわち、複数の拘束部材５０，９０の少なくも１つは、第１の方向Ｄ１に交差すると共に伝熱面１５ｓから内面２ｓに向かう第２の方向Ｄ２に沿って第２の荷重Ｆ２を積層体１０に付加する付加部６０を含む。

積層体１０に第２の荷重Ｆ２を付加するために、ボルト９１は、拘束部材９０が電池セル１１に第１の荷重Ｆ１を付加していない状態において、第２の方向Ｄ２に撓んでいる。より具体的には、ボルト９１は、第１の方向Ｄ１における両端９１ａ，９１ｂよりも中心の方が相対的に伝熱面１５ｓから遠くなるように、第２の方向Ｄ２に沿って湾曲している。ボルト９１の一端９１ｂにナット９２を螺合してエンドプレート３０同士を締め付けていくと、ボルト９１の撓みが矯正されていく。

このように、ボルト９１が第２の方向Ｄ２に撓んだ状態からボルト９１の撓みが解消さていく中で、ボルト９１から積層体１０に対して、第２の方向Ｄ２に沿った第２の荷重Ｆ２が付加される。特に、ここでは、伝熱面１５ｓから内面２ｓに向かうように第２の荷重Ｆ２が積層体１０に付加される。この第２の荷重Ｆ２は、反力Ｆ３に対向する。したがって、反力Ｆ３による積層体１０の第２の方向Ｄ２に沿った撓みが改善される。これにより、伝熱面１５ｓが筐体２及び放熱シート３から離間することに起因して個々の電池セル１１の放熱性が低下することや、電池セル１１間の温度差が増大することが抑制される。

なお、突設部３６，３７を設ける位置は、図１２の例に限定されない。例えば、図１３に示されるように、エンドプレート３０の本体部３１の外縁３１ｇに突設部３６を設け、その貫通孔にボルト９１を挿通してもよい。外縁３１ｇは、本体部３１における固定部３４と反対側の縁部である。また、例えば、突設部３６，３７を設けずに、突設部３２，３３に対して、上記のボルト９１のように撓んだボルト５１を挿通してもよい。

１…電池モジュール、２…筐体、２ｓ…内面、１０…積層体、１１…電池セル、１５…伝熱プレート、１５ｓ…伝熱面、２０，２０Ａ…セルホルダ、２０ｇ…背面部（流路部材）、２７…溝（冷媒流路）、３０…エンドプレート、５０，９０…拘束部材、５１…ボルト、５２…ナット、５４…座面部材、５４ｓ…座面、６０…付加部、７０，８０…規制部材、１００…電池パック、Ｄ１…第１の方向、Ｄ２…第２の方向、Ｆ１…第１の荷重、Ｆ２…第２の荷重。

Claims (8)

1. 第１の方向に沿って積層された複数の電池セルを含む積層体と、
   前記第１の方向における前記積層体の両端に配置された一対のエンドプレートと、
   前記エンドプレート同士を互いに締結することにより前記第１の方向に沿って複数の前記電池セルに第１の荷重を付加し、前記電池セルを互いに拘束する複数の拘束部材と、
   を備え、
   前記複数の拘束部材の少なくも１つは、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って第２の荷重を前記積層体に付加する付加部を含む、
   電池モジュール。
2. 前記付加部は、一対の前記エンドプレートに架け渡されるように前記エンドプレートに挿通されたボルトを含み、
   前記ボルトは、少なくとも前記拘束部材が前記電池セルに前記第１の荷重を付加していない状態において、前記第２の方向に撓んでいる、
   請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記付加部は、前記第１の方向に沿った回転軸周りの前記ボルトの回転を規制する規制部材を含む、
   請求項２に記載の電池モジュール。
4. 前記付加部は、一対の前記エンドプレートに架け渡されるように前記エンドプレートに挿通された直線状のボルトと、前記ボルトの端部に螺合されるナットと、前記ナットと前記エンドプレートとの間に介在され前記ナットの座面が設けられた座面部材と、を含み、
   前記座面は、前記第１の方向に直交する面に対して傾斜している、
   請求項１に記載の電池モジュール。
5. 前記電池セルのそれぞれを個別に保持する複数のセルホルダを備え、
   前記付加部においては、前記ボルトが前記セルホルダに挿通されており、前記セルホルダを介して前記積層体に前記第２の荷重が付加される、
   請求項２〜４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
6. 前記積層体は、互いに隣り合う前記電池セルの間に配置された伝熱プレートを含む、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
7. 互いに隣り合う前記電池セルの間に配置され、前記電池セルを冷却するための冷媒が流通する冷媒流路が形成された複数の流路部材を備え、
   前記冷媒流路は、前記電池セル側に開口している、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
8. 筐体と、前記筐体に収容され前記筐体の内面に固定される電池モジュールと、前記電池モジュールと前記内面との間に介在された熱伝導部材と、を備える電池パックであって、
   前記電池モジュールは、
   第１の方向に沿って積層された複数の電池セルと、前記熱伝導部材を介して前記電池セルと前記筐体とを熱的に接続するための伝熱面と、を含む積層体と、
   前記第１の方向における前記積層体の両端に配置された一対のエンドプレートと、
   前記エンドプレート同士を互いに締結することにより前記第１の方向に沿って複数の前記電池セルに第１の荷重を付加し、前記電池セルを互いに拘束する複数の拘束部材と、
   を有し、
   前記複数の拘束部材の少なくも１つは、前記伝熱面から前記内面に向かう第２の方向に沿って第２の荷重を前記積層体に付加する付加部を含む、
   電池パック。

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