JP2017191755A - 電池パック及び電池パックの組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱伝導部材の圧縮量を適切且つ容易に規定することができる電池パック及びその組立方法を提供する。【解決手段】電池パック１は、電池体５及びブラケット６，７を有する電池モジュール３と、筐体２と、電池体５と側壁２ｂとの間に設けられる熱伝導部材９と、段付ボルト１０，２０と、を備える。ブラケット６，７は、段付ボルト１０，２０のネジ部１２，２２が螺合されるボルト孔６２ａ，７２ａと、段付ボルト１０，２０の円筒部１３，２３の座面１３ａ，２３ａに当接する側面６２ｂ，７２ｂと、を有する。側壁２ｂには、段付ボルト１０，２０の円筒部１３，２３が挿通される挿通孔２ｇ，２ｈが設けられている。熱伝導部材９の圧縮量は、段付ボルト１０，２０の円筒部１３，２３の長さｈ１，ｈ２と側壁２ｂの厚さｔとにより定まる側面６２ｂ，７２ｂと側壁２ｂとの離間距離ｄ１，ｄ２に基づいて規定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電池パック及びその組立方法に関する。

従来、複数の電池モジュールが筐体の内壁に取り付けられた電池パックが知られている。例えば特許文献１には、電池モジュールに含まれる複数の電池セルで発生する熱を外部に放熱し易くするために、電池モジュールと筐体との間に熱伝導部材を配置する構成が開示されている。ここで、電池モジュールは、一方向に配列された複数の電池セルを有する電池体と、電池体を支持する断面Ｌ字状の一対のブラケットと、を備える。一対のブラケットは、電池セルの配列方向の両側から電池体を拘束する側壁と、側壁の縁部に立設され、ボルト等で筐体に固定される底壁と、を有する。

特開２０１５−０８８２４３号公報

ところで、例えば柔軟性を有するシート状の材料等を熱伝導部材として用いる場合、熱伝導部材を介して電池モジュールから筐体へと確実に放熱されるように、熱伝導部材の圧縮量を適切に規定する必要がある。ここで、電池モジュールを筐体内に取り付ける方法としては、筐体内に熱伝導部材を設けた後に、当該熱伝導部材に電池体が重なるように電池モジュールを取り付ける方法が考えられる。このような取付方法では、例えば、一対のブラケットで電池体を拘束する際に、筐体に当接するブラケットの当接面に対する電池体の筐体側の端部の位置を調節することで、熱伝導部材の圧縮量を規定することができる。具体的には、ブラケットの当接面と電池体の筐体側の端部が沿う平面との離間距離が熱伝導部材の厚さとして規定される結果、熱伝導部材の圧縮量が所定量に規定されることになる。しかしながら、このように、ブラケットに対する電池体の位置を調整する作業には手間がかかるため、電池モジュールの組み付け作業の作業性が低下するという問題がある。

そこで、本発明は、熱伝導部材の圧縮量を適切且つ容易に規定することができる電池パック及びその組立方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る電池パックは、所定の配列方向に配列される複数の電池セルを有する電池体、電池体を配列方向の一方側から支持する第１支持部、及び電池体を配列方向の他方側から支持する第２支持部、を有する電池モジュールと、支持壁を有する筐体と、電池体と支持壁との間に設けられる熱伝導部材と、第１支持部を支持壁に取り付けるための第１ボルトと、第２支持部を支持壁に取り付けるための第２ボルトと、を備え、第１ボルト及び第２ボルトの各々は、頭部と、頭部の径よりも小さい径を有するネジ部と、頭部とネジ部との間に設けられ、頭部の径よりも小さく且つネジ部の径よりも大きい径を有する円筒部と、を有し、第１支持部は、第１ボルトのネジ部が螺合される第１締結部と、第１ボルトの円筒部の座面に当接する第１締結面と、を有し、第２支持部は、第２ボルトのネジ部が螺合される第２締結部と、第２ボルトの円筒部の座面に当接する第２締結面と、を有し、支持壁には、第１ボルトの円筒部が挿通される第１挿通孔と、第２ボルトの円筒部が挿通される第２挿通孔と、が設けられており、第１ボルトの頭部の座面及び第２ボルトの頭部の座面は、支持壁に当接しており、熱伝導部材の圧縮量は、第１ボルトの円筒部の軸方向における長さと第２ボルトの円筒部の軸方向における長さと支持壁の厚さとにより定まる第１締結面及び第２締結面の各々と支持壁との離間距離に基づいて規定されている。

この電池パックでは、第１ボルトの頭部の座面が支持壁に当接するとともに第１ボルトの円筒部の座面が第１支持部の第１締結面に当接した状態とされることで、第１締結面と支持壁との離間距離が、第１ボルトの円筒部の長さと支持壁の厚さとの差に規定される。また、第２ボルトの頭部の座面が支持壁に当接するとともに第２ボルトの円筒部の座面が第２支持部の第２締結面に当接した状態とされることで、第２締結面と支持壁との離間距離が、第２ボルトの円筒部の長さと支持壁の厚さとの差に規定される。そして、このように規定される第１締結面及び第２締結面の各々と支持壁との離間距離に基づいて、電池体と支持壁との間に設けられる熱伝導部材の圧縮量が規定される。以上のように、この電池パックでは、第１ボルト及び第２ボルトの各々の円筒部の長さを調整することで、熱伝導部材の圧縮量を適切且つ容易に規定することができる。

第１締結面、第２締結面、及び電池体の支持壁側の端部は、同一平面上に位置してもよい。この構成によれば、電池体を第１支持部及び第２支持部に対して固定する際に、第１締結面、第２締結面、及び電池体の端部を面一に揃えることで、第１支持部及び第２支持部に対する電池体の位置決めを容易に行うことができる。

第１挿通孔は、第１ボルトの円筒部が電池セルの膨張に応じて配列方向に沿って移動可能なように、配列方向に沿って延びる長孔状を呈していてもよい。この構成によれば、電池セルが膨張した場合に、膨張した電池体が第１支持部を押す方向（配列方向の一方側）に、第１ボルト及び第１支持部が一体として移動することが可能となる。このような移動により、電池セルの膨張に起因して第１支持部及び第２支持部にかかる配列方向の力を逃すことができ、第１支持部及び第２支持部の変形を抑制することができる。さらに、第１ボルトがいわゆる段付ボルトであることにより、上記移動を円滑に行うことが可能になっている。具体的には、第１ボルトと第１締結部との間の締結力が、第１ボルトの円筒部の座面にかかるようになっているため、第１ボルトの頭部の座面には、締結力と比較して小さい力（圧縮された熱伝導部材からの反力等）しかかからない。このため、第１ボルト及び第１支持部が上記移動を行う際に第１ボルトの頭部の座面と支持壁との間に生じる摩擦力は、比較的小さくなる。従って、上記構成によれば、電池セルが膨張した場合に、第１支持部及び第１ボルトを配列方向に沿って円滑に移動させることができ、電池セルの膨張による第１支持部及び第２支持部の変形を適切に抑制することができる。

第１ボルトの軸心位置は、電池セルが膨張していない初期状態において、第１挿通孔の配列方向における中心位置よりも、配列方向の他方側に位置してもよい。この構成によれば、電池セルの膨張に応じて第１ボルト及び第１支持部が配列方向の一方側に移動可能な距離を確保することができる。これにより、電池セルの膨張による第１支持部及び第２支持部の変形を確実に抑制することができる。

上記電池パックは、第１挿通孔の内壁面と第１ボルトの円筒部との隙間を埋めるように設けられたスポンジ状のシール部材を更に備えてもよい。この構成によれば、シール部材によって筐体の気密性を向上させることができる。また、第１ボルトの円筒部が長孔状の第１挿通孔内を移動することにより隙間の位置が変化しても、新たに生じた隙間を埋めるようにスポンジ状に形成されたシール部材が変形することで、筐体の気密性を維持することができる。

上記電池パックは、第２支持部と電池体との間に設けられる弾性部材を更に備えてもよい。電池体及び弾性部材には、第１支持部及び第２支持部によって拘束力が加えられているため、電池セルが膨張した場合には、まず弾性部材が電池セルの膨張量を吸収しようとする。すなわち、電池セルの膨張分だけ弾性部材が収縮することで、配列方向における各電池セルの中心位置は、配列方向の他方側（第１支持部から第２支持部に向かう方向）に移動することになる。その後、弾性部材で電池セルの膨張量を吸収しきれなくなると、第１支持部及び第１ボルトが、弾性部材で吸収しきれなかった電池セルの膨張分だけ配列方向の一方側（第２支持部から第１支持部に向かう方向）に移動することになる。すなわち、配列方向における各電池セルの中心位置は、まず弾性部材の収縮によって配列方向の他方側に移動した後に、第１支持部及び第１ボルトの移動によって配列方向の一方側に移動することになる。従って、電池セルの膨張による電池体の最終的な移動量（初期位置からの変位量）を抑制することができる。その結果、電池体に対する熱伝導部材の位置ずれを抑制し、電池セルで発生する熱の放熱効率の低下を抑制することができる。

第２挿通孔は、第２ボルトの円筒部が電池セルの膨張に応じて配列方向に沿って移動可能なように、配列方向に沿って延びる長孔状を呈していてもよい。この構成では、第１挿通孔及び第２挿通孔の両方が長孔状であることにより、電池セルの膨張に応じて、第１ボルト及び第１支持部が配列方向の一方側に移動することが可能であるとともに、第２ボルト及び第２支持部が配列方向の他方側に移動することが可能となる。このように第１挿通孔及び第２挿通孔の両方を長孔状とすることで、吸収可能な電池セルの膨張量を増加させることができる。また、各電池セルを配列方向の一方向及び他方向にバランス良く移動させることで電池体と熱伝導部材との位置ずれを抑制し、電池セルで発生する熱の放熱効率の低下を抑制することができる。

本発明の一側面に係る電池パックの組立方法は、電池体を第１支持部及び第２支持部に取り付けることで電池モジュールを形成する第１工程と、第１工程において形成された電池モジュールにおける第１締結面、第２締結面、及び電池体の支持壁側の端部の相対的な位置関係を計測する第２工程と、第２工程における計測結果と予め定められた熱伝導部材の目標圧縮量とに基づいて、第１締結面と支持壁との離間距離の目標値である第１目標値、及び第２締結面と支持壁との離間距離の目標値である第２目標値、を算出する第３工程と、第３工程において算出された第１目標値及び第２目標値と支持壁の厚さとに基づいて、それぞれ頭部、円筒部、及びネジ部を有し、円筒部の長さの異なる予め用意された複数の段付ボルトのうちから、第１ボルト及び第２ボルトを選択する第４工程と、第４工程において選択された第１ボルト及び第２ボルトを用いて第１支持部及び第２支持部を支持壁に取り付ける第５工程と、を含む。

この電池パックの組立方法では、電池モジュールが形成された後に、第１締結面、第２締結面、及び電池体の支持壁側の端部の相対的な位置関係が計測される。続いて、当該位置関係と熱伝導部材の目標圧縮量とに基づいて、第１締結面及び第２締結面の各々と支持壁との間の理想的な離間距離（第１目標値及び第２目標値）が算出される。そして、このように算出された離間距離と支持壁の厚さとに基づいて、適切な長さの円筒部を有する段付ボルトを第１ボルト及び第２ボルトとして選択することができる。具体的には、円筒部の長さが第１目標値と支持壁の厚さとの和になるべく近い段付ボルトを第１ボルトとして選択し、円筒部の長さが第２目標値と支持壁の厚さとの和になるべく近い段付ボルトを第２ボルトとして選択することで、熱伝導部材の圧縮量を目標圧縮量に近付けることができる。以上のように、上記電池パックの組立方法によれば、予め用意された複数の段付ボルトのうちから、適切な長さの円筒部を有する段付ボルトを第１ボルト及び第２ボルトとして選択することにより、熱伝導部材の圧縮量を適切且つ容易に規定することができる。また、電池モジュールを形成した後に確認される組付け誤差（例えば、第１締結面、第２締結面、及び電池体の支持壁側の端部の相対的な位置関係についての設計値からのずれ）にも対応して、熱伝導部材の圧縮量を適切に規定することができる。

本発明によれば、熱伝導部材の圧縮量を適切且つ容易に規定することができる電池パック及びその組立方法を提供することができる。

一実施形態に係る電池パックを示す概略斜視図である。 図１の電池モジュールの正面図である。 図２のIII−III線に沿った断面図である。 電池セルの膨張前後の状態を示す図である。 電池パックの組立手順を示す図である。 電池パックの組立手順を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の電池パックと必ずしも一致していない。

図１は、本発明の一実施形態に係る電池パックを示す概略斜視図である。図１に示すように、本実施形態の電池パック１は、矩形箱状の筐体２と、筐体２内に収容された複数（ここでは４つ）の電池モジュール３と、を備える。

筐体２は、矩形平板状の底壁２ａと、底壁２ａの周縁から立設する矩形平板状の側壁２ｂ〜２ｅと、底壁２ａと対向する矩形平板状の天壁２ｆとからなる。側壁２ｂ，２ｄ同士は対向し、側壁２ｃ，２ｅ同士は対向している。筐体２は、例えば金属（例えば鉄）で形成されている。４つの電池モジュール３は、筐体２の側壁２ｂ（支持壁）に取り付けられている。

図２は、電池パック１において、電池モジュール３が側壁２ｂに取り付けられた状態を概略的に示す正面図である。図３は、図２のIII−III線に沿った断面図である。図２及び図３に示すように、電池モジュール３は、配列方向Ｄ（本実施形態では一例として、側壁２ｃ，２ｅが対向する方向）に配列された複数の電池セル４を有する電池体５と、電池体５を配列方向Ｄの一方側（図２における右側）から支持するブラケット６（第１支持部）と、電池体５を配列方向Ｄの他方側（図２における左側）から支持するブラケット７（第２支持部）と、ブラケット６と電池体５との間に設けられる弾性部材８と、を有する。

電池セル４は、例えば直方体状のケース内に電極組立体が収容されてなるリチウムイオン二次電池及びニッケル水素蓄電池等の二次電池である。各電池セル４は、電池ホルダ４Ａに収容された状態で配列方向Ｄに並設されている。なお、図１以外の図においては、電池ホルダ４Ａを省略している。また、電池体５は、各電池セル４で発生した熱の放熱性を向上させるために電池ホルダ４Ａに接触するように設けられた伝熱プレート（例えば特開２０１５−１５６３０３号公報参照）を有してもよい。

ブラケット６は、断面略Ｌ字状の部材であり、電池体５に当接する挟持部６１と、挟持部６１の側壁２ｂ側の縁部において配列方向Ｄの一方側に向かって立設された固定部６２と、を有する。

ブラケット７は、断面略Ｌ字状の部材であり、弾性部材８に当接する挟持部７１と、挟持部７１の側壁２ｂ側の縁部において配列方向Ｄの他方側に向かって立設された固定部７２と、を有する。

挟持部６１，７１は、配列方向Ｄにおいて対向しており、挟持部６１，７１には、配列方向Ｄに沿って延びる４本のボルトＢが挿通されている。本実施形態では一例として、各ボルトＢは、挟持部７１から挟持部６１に向けて挿通されるとともに、挟持部６１を挿通した位置でナットＮに螺合されている。これにより、挟持部６１，７１には、互いに近づく方向に荷重が加わり、電池体５及び弾性部材８は、配列方向Ｄに加圧された状態で、挟持部６１，７１によって拘束される。

固定部６２は、配列方向Ｄに直交する方向に離間して設けられる２つのボルト孔６２ａの各々に段付ボルト１０（第１ボルト）が締結されることで、側壁２ｂに取り付けられている。段付ボルト１０は、頭部１１と、雄ネジが切られたネジ部１２と、頭部１１とネジ部１２との間に設けられた円筒部１３と、を有する。ここで、頭部１１の径ｄ１１は、円筒部１３の径ｄ１３よりも大きく、円筒部１３の径ｄ１３は、ネジ部１２の径ｄ１２よりも大きくなっている。ボルト孔６２ａには、ネジ部１２の雄ネジに対応する雌ネジが切られている。ボルト孔６２ａは、ネジ部１２と螺合する締結部（第１締結部）として機能する。また、筐体２の側壁２ｂには、段付ボルト１０の円筒部１３が挿通される挿通孔２ｇ（第１挿通孔）が設けられている。

円筒部１３が側壁２ｂの挿通孔２ｇに挿通され、ネジ部１２が固定部６２のボルト孔６２ａに螺合されることで、ブラケット６は、段付ボルト１０を介して側壁２ｂに取り付けられている。この状態において、頭部１１の座面１１ａは、側壁２ｂの外側面に当接している。また、円筒部１３の座面１３ａは、固定部６２の側壁２ｂに対向する側面６２ｂ（第１締結面）に当接している。これにより、固定部６２の側面６２ｂと側壁２ｂとの離間距離ｄ１は、段付ボルト１０の円筒部１３の軸方向における長さｈ１と側壁２ｂの厚さｔとの差（＝ｈ１−ｔ）に規定される。

固定部７２は、配列方向Ｄに直交する方向に離間して設けられる２つのボルト孔７２ａの各々に段付ボルト２０（第２ボルト）が締結されることで、側壁２ｂに取り付けられている。段付ボルト２０は、頭部２１と、雄ネジが切られたネジ部２２と、頭部２１とネジ部２２との間に設けられた円筒部２３と、を有する。ここで、頭部２１の径ｄ２１は、円筒部２３の径ｄ２３よりも大きく、円筒部２３の径ｄ２３は、ネジ部２２の径ｄ２２よりも大きくなっている。ボルト孔７２ａには、ネジ部２２の雄ネジに対応する雌ネジが切られている。ボルト孔７２ａは、ネジ部２２と螺合する締結部（第２締結部）として機能する。また、筐体２の側壁２ｂには、段付ボルト２０の円筒部２３が挿通される挿通孔２ｈ（第２挿通孔）が設けられている。

円筒部２３が側壁２ｂの挿通孔２ｈに挿通され、ネジ部２２が固定部７２のボルト孔７２ａに螺合されることで、ブラケット７は、段付ボルト２０を介して側壁２ｂに取り付けられている。この状態において、頭部２１の座面２１ａは、側壁２ｂの外側面に当接している。また、円筒部２３の座面２３ａは、固定部７２の側壁２ｂに対向する側面７２ｂ（第２締結面）に当接している。これにより、固定部７２の側面７２ｂと側壁２ｂとの離間距離ｄ２は、段付ボルト２０の円筒部２３の軸方向における長さｈ２と側壁２ｂの厚さｔとの差（＝ｈ２−ｔ）に規定される。

弾性部材８は、電池セル４の膨張に伴う電池体５の膨張を一定範囲で吸収するための平板状の部材である。弾性部材８は、金属に比べて熱伝導率が低い材料、例えばシリコン系ゴム、フッ素ゴム、ウレタン系ゴム等のゴム、又は、エポキシ樹脂及びポリアミド合成樹脂等の樹脂で形成されている。なお、弾性部材８は、バネ等の弾性部材であってもよい。

電池体５と側壁２ｂとの間には、電池体５で発生した熱（電池セルの発熱）を筐体２に放熱するために、熱伝導部材９としてのＴＩＭ（Thermal Interface Material）が配置されている。すなわち、電池体５は、熱伝導部材９を介して筐体２の側壁２ｂに接触している。

熱伝導部材９は、例えば０．５ｍｍ〜８．０ｍｍの厚さを有するほぼ一様のシート状部材である。また、この熱伝導部材９は、絶縁性を有している。このような絶縁性を有する熱伝導部材として、金属フィラーを含まない熱伝導シートを用いることができる。また、このような熱伝導部材９には、シリコーン系の熱伝導シートと、アクリル系の熱伝導シートとがある。シリコーン系の熱伝導シートを用いる場合には、耐寒性及び耐熱性に優れているため使用温度の範囲を広くすることができる。また、金属フィラーを使用していないシリコーン系の熱伝導シートは、温度及び周波数による電気特性の変化が小さいため絶縁材料に適する。一方、アクリル系のシートは、シロキサンガスの発生がないため、密閉空間における機械接点の接点障害、及び磨耗が発生しない。また、アクリル系のシートは、一般的にシリコーンより安価である。

熱伝導部材９を介して電池体５で発生した熱を筐体２に放熱するためには、熱伝導部材９を電池体５及び側壁２ｂの両方に確実に接触させる必要がある。このような接触を確実なものとするためには、熱伝導部材９を電池体５と側壁２ｂとによって所定の目標圧縮量で圧縮された状態とすることが好ましい。ここで、「目標圧縮量」は、放熱性の観点から好ましい圧縮量であり、例えば、熱伝導部材９と電池体５とが接触する表面積及び熱伝導部材９と側壁２ｂとが接触する表面積を一定以上確保可能な圧縮量である。従って、電池体５の側壁２ｂ側の端部５ａと側壁２ｂとの離間距離ｄ３は、熱伝導部材９の圧縮量が目標圧縮量（或いは目標圧縮量から予め定めた許容誤差範囲内の値。以下同じ。）となるように、規定されることが好ましい。

ここで、固定部６２の側面６２ｂ、固定部７２の側面７２ｂ、及び電池体５の側壁２ｂ側の端部５ａの位置関係は、電池モジュール３を側壁２ｂに取り付ける前の計測によって把握可能である。従って、側面６２ｂと側壁２ｂとの離間距離ｄ１及び側面７２ｂと側壁２ｂとの離間距離ｄ２を規定することによって、離間距離ｄ３を規定することが可能である。そして、離間距離ｄ１，ｄ２は、上述の通り、円筒部１３，２３の長さｈ１，ｈ２と側壁２ｂの厚さｔとの差に一致するため、円筒部１３，２３の長さｈ１，ｈ２によって離間距離ｄ１，ｄ２を規定することが可能である。このように、電池パック１では、円筒部１３，２３の長さｈ１，ｈ２によって離間距離ｄ３を規定でき、これにより熱伝導部材９の圧縮量を規定することが可能となっている。具体的には、円筒部の長さの異なる複数の段付ボルトの中から、熱伝導部材９の圧縮量を目標圧縮量とすることが可能な長さの円筒部を有する段付ボルトを段付ボルト１０，２０として用いることで、熱伝導部材９を目標圧縮量で圧縮することができる。

本実施形態では一例として、側面６２ｂ、側面７２ｂ、及び電池体５の側壁２ｂ側の端部５ａは、同一平面上に位置している。すなわち、離間距離ｄ１，ｄ２，ｄ３は、全て等しい大きさとされている。この構成によれば、電池体５及び弾性部材８をブラケット６，７に対して固定する際に、側面６２ｂ、側面７２ｂ、及び電池体５の端部５ａを面一に揃えることで、ブラケット６，７に対する電池体５及び弾性部材８の位置決めを容易に行うことができる。また、この場合、離間距離ｄ１，ｄ２が熱伝導部材９の厚さ（すなわち離間距離ｄ３）に一致するため、側壁２ｂの厚さｔに応じた長さｈ１，ｈ２の円筒部１３，２３を有する段付ボルト１０，２０を用いることで、熱伝導部材９の圧縮量を規定することができる。例えば、熱伝導部材９を目標圧縮量で圧縮するために、「ｄ３＝ｄ_ｏｂｊ」に規定する必要がある場合について考える。この場合、「ｈ１−ｔ＝ｄ_ｏｂｊ」及び「ｈ２−ｔ＝ｄ_ｏｂｊ」を満たす段付ボルト１０，２０を用いればよい。

このように、電池パック１では、段付ボルト１０の頭部１１の座面１１ａが側壁２ｂに当接するとともに円筒部１３の座面１３ａが固定部６２の側面６２ｂに当接した状態とされることで、側面６２ｂと側壁２ｂとの離間距離ｄ１が、円筒部１３の長さｈ１と側壁２ｂの厚さｔとの差（ｈ１−ｔ）に規定される。また、段付ボルト２０の頭部２１の座面２１ａが側壁２ｂに当接するとともに円筒部２３の座面２３ａが固定部７２の側面７２ｂに当接した状態とされることで、側面７２ｂと側壁２ｂとの離間距離ｄ２が、円筒部２３の長さｈ２と側壁２ｂの厚さｔとの差（ｈ２−ｔ）に規定される。そして、このように規定される離間距離ｄ１，ｄ２に基づいて、電池体５と側壁２ｂとの間に設けられる熱伝導部材９の圧縮量が規定される。具体的には、離間距離ｄ１，ｄ２に基づいて電池体５と側壁２ｂとの離間距離ｄ３が規定され、これにより、熱伝導部材９の厚さが規定される。その結果、熱伝導部材９の圧縮量が所定の大きさ（目標圧縮量）に規定される。以上のように、この電池パック１では、段付ボルト１０，２０の円筒部１３，２３の長さｈ１，ｈ２を調整することで、熱伝導部材９の圧縮量を適切且つ容易に規定することができる。

ところで、各電池セル４は、充電時等において、厚み方向（配列方向Ｄ）に膨張する。各電池セル４が厚み方向に膨張すると、挟持部６１，７１に対して、電池セル４から、配列方向Ｄに荷重（力）が加わることになる。そして、この荷重は、挟持部６１，７１を介して固定部６２，７２に加わる。また、挟持部６１，７１には、電池パック１使用時の振動（例えば、電池パック１が車両等に搭載されて用いられる場合に、車両走行時に発生する振動等）によっても、配列方向Ｄに荷重が加わる。また、電池セル４の使用に伴い、電池セル４内の電極組立体には、被膜が形成されていく。電池セル４の使用期間が長くなると、この被膜が厚さを増していき、これに伴い電池セル４が膨張する。この膨張による配列方向Ｄの荷重についても、挟持部６１，７１を介して固定部６２，７２に加わる。

図２及び図３に示すように、電池パック１では、挿通孔２ｇは、段付ボルト１０の円筒部１３が電池セル４の膨張に応じて配列方向Ｄに沿って移動可能なように、配列方向Ｄに沿って延びる長孔状を呈している。これにより、電池セル４が膨張した場合に、膨張した電池体５がブラケット６（挟持部６１）を押す方向（配列方向Ｄの一方側）に、段付ボルト１０及びブラケット６が一体として移動することが可能となる。このような移動により、電池セル４の膨張に起因してブラケット６，７にかかる配列方向Ｄの荷重を逃すことができ、ブラケット６，７の変形を抑制することができる。さらに、締結具が段付ボルト１０であることにより、上記移動を円滑に行うことが可能になっている。具体的には、段付ボルト１０とボルト孔６２ａとの間の締結力が、段付ボルト１０の円筒部１３の座面１３ａにかかるようになっているため、段付ボルト１０の頭部１１の座面１１ａには、締結力と比較して小さい力（圧縮された熱伝導部材９からの反力等）しかかからない。このため、段付ボルト１０及びブラケット６が上記移動を行う際に段付ボルト１０の頭部１１の座面１１ａと側壁２ｂとの間に生じる摩擦力は、比較的小さくなる。従って、上記構成によれば、電池セル４が膨張した場合に、ブラケット６及び段付ボルト１０を配列方向Ｄに沿って円滑に移動させることができ、電池セル４の膨張によるブラケット６，７の変形を適切に抑制することができる。

電池パック１では、段付ボルト１０の軸心位置は、電池セル４が膨張していない初期状態（図３に示す状態）において、挿通孔２ｇの配列方向Ｄにおける中心位置よりも、配列方向Ｄの他方側（図３における左側）に位置する。このような配置によれば、電池セル４の膨張に応じて段付ボルト１０及びブラケット６が配列方向Ｄの一方側（図３における右側）に移動可能な距離を確保することができる。これにより、電池セル４の膨張によるブラケット６，７の変形を確実に抑制することができる。

ところで、電池パック１は、その用途及び使用環境等によって、筐体２の気密性を高める必要がある場合がある。本実施形態では、図２及び図３に示すように、挿通孔２ｇの内壁面と段付ボルト１０の円筒部１３との隙間を埋めるように、スポンジ状のシール部材Ｓが設けられている。このシール部材Ｓは、例えば円筒状に形成されており、段付ボルト１０を挿通孔２ｇに挿通する前に、円筒部１３に予め挿通される。このような円筒状のシール部材Ｓの定常状態（圧縮されない状態）における外径は、例えば挿通孔２ｇの最大径（配列方向Ｄにおける径）よりも十分に大きくされる。これにより、円筒部１３が挿通孔２ｇに挿通された状態において、シール部材Ｓは、円筒部１３と挿通孔２ｇの内壁面とによって圧縮された状態となる。なお、円筒部１３を挿通孔２ｇに挿通させる際には、作業者がシール部材Ｓを手で圧縮して挿通孔２ｇに押し込めばよい。

上記構成によれば、シール部材Ｓによって筐体２の気密性を向上させることができる。また、段付ボルト１０の円筒部１３が長孔状の挿通孔２ｇ内を移動することにより、円筒部１３と挿通孔２ｇの内壁面との隙間の位置が変化しても、新たに生じた隙間を埋めるようにスポンジ状に形成されたシール部材Ｓが変形することで、筐体２の気密性を維持することができる。例えば、円筒部１３が挿通孔２ｇ内を配列方向Ｄの一方側に移動すると、円筒部１３よりも配列方向Ｄの他方側の隙間が増加するが、圧縮されていたシール部材Ｓがこのような隙間を埋めるように膨張することにより、気密性が維持される。

なお、シール部材Ｓは、円筒部１３ではなく、挿通孔２ｇの内壁面に取り付けられていてもよい。この場合、シール部材Ｓには、円筒部１３を挿通させるために、例えば側壁２ｂの厚み方向に延在する貫通孔が設けられる。貫通孔は、押し広げないと開かない程度の大きさに設定され、シール部材Ｓが挿通孔２ｇ内において圧縮されている状態では、塞がれた状態とされる。段付ボルト１０のネジ部１２及び円筒部１３で上記貫通孔を押し広げながら段付ボルト１０を挿通孔２ｇに挿通することで、円筒部１３と挿通孔２ｇの内壁面との間にシール部材Ｓが設けられた構成（図３参照）となる。また、シール部材Ｓは、筐体２の気密性をより高めるために、長孔状ではない挿通孔２ｈの内壁面と段付ボルト２０の円筒部２３との僅かな隙間にも設けられてもよい。

図４を用いて、ブラケット７と電池体５との間に弾性部材８を設けたことによる効果について説明する。上述の通り、電池体５及び弾性部材８には、ボルトＢ及びナットＮ（図２参照）で固定されたブラケット６，７によって配列方向Ｄに拘束力が加えられている。このため、電池セル４が膨張した場合には、まず弾性部材８が電池セル４の膨張量を吸収しようとする。すなわち、図４の（ａ）に示すように、電池セル４の膨張分だけ弾性部材８が収縮することで、配列方向Ｄにおける各電池セル４の中心位置は、配列方向Ｄの他方側（ブラケット６からブラケット７に向かう方向）に移動することになる。

その後、図４の（ｂ）に示すように、弾性部材８で電池セル４の膨張量を吸収しきれなくなると、ブラケット６及び段付ボルト１０が、弾性部材８で吸収しきれなかった電池セル４の膨張分だけ配列方向Ｄの一方側（ブラケット７からブラケット６に向かう方向）に移動することになる。すなわち、配列方向Ｄにおける各電池セル４の中心位置は、まず弾性部材８の収縮によって配列方向Ｄの他方側に移動した後に、ブラケット６及び段付ボルト１０の移動によって配列方向Ｄの一方側に移動することになる。従って、電池セル４の膨張による電池体５の最終的な移動量（初期位置からの変位量）を抑制することができる。その結果、電池体５に対する熱伝導部材９の位置ずれを抑制し、電池セル４で発生する熱の放熱効率の低下を抑制することができる。

次に、図５及び図６を用いて、電池パック１の組立方法の一例について説明する。図５に示すように、まず、電池体５及び弾性部材８がブラケット６，７に取り付けられることで電池モジュール３が形成される（第１工程）。具体的には、電池体５及び弾性部材８が挟持部６１，７１によって配列方向Ｄの両側から挟み込まれ、ボルトＢ及びナットＮ（図２参照）が締められる。これにより、電池体５及び弾性部材８は、配列方向Ｄに加圧された状態で、挟持部６１，７１によって拘束される。

続いて、第１工程において形成された電池モジュール３において、固定部６２の側面６２ｂ、固定部７２の側面７２ｂ、及び電池体５の側壁２ｂ側の端部５ａの相対的な位置関係の計測が実行される（第２工程）。図５の例では、側面６２ｂと側面７２ｂとが同一平面上に位置するのに対し、端部５ａは、側面６２ｂ，７２ｂが沿う平面よりも上方に距離Δｄだけずれている。この例では、第２工程において、距離Δｄが計測される。また、第１工程及び第２工程と並行して、挿通孔２ｇ，２ｈが設けられた筐体２の側壁２ｂの内側面に、熱伝導部材９が設けられる。ここで、電池モジュール３が側壁２ｂに取り付けられる前の熱伝導部材９の厚さ（すなわち、圧縮されていない状態での熱伝導部材９の厚さ）は、厚さｔ１であるものとする。

続いて、第２工程における計測結果（距離Δｄ）と予め定められた熱伝導部材９の目標圧縮量とに基づいて、側面６２ｂと側壁２ｂとの離間距離ｄ１の目標値ｄ１_ｏｂｊ（第１目標値）と、側面７２ｂと側壁２ｂとの離間距離ｄ２の目標値ｄ２_ｏｂｊ（第２目標値）と、が算出される（第３工程）。第３工程の処理について、熱伝導部材９の目標圧縮量が元の厚さｔ１の３０％である場合（すなわち、元の状態を基準とした圧縮率が７０％である場合）を例に挙げて具体的に説明する。この場合、電池モジュール３を側壁２ｂに取り付けた後の熱伝導部材９の厚さｔ２を元の厚さの７０％（ｔ１×０．７）にすることで、目標圧縮量を達成することができる。一方、上記厚さｔ２については、「ｔ２＝ｄ１＋Δｄ＝ｄ２＋Δｄ」の関係が成立する。従って、目標値ｄ１_ｏｂｊ，ｄ２_ｏｂｊは、以下の計算手順（１），（２）によって算出することができる。
ｄ１_ｏｂｊ＋Δｄ＝ｄ２_ｏｂｊ＋Δｄ＝０．７×ｔ１・・・（１）
ｄ１_ｏｂｊ＝ｄ２_ｏｂｊ＝０．７×ｔ１−Δｄ・・・（２）

続いて、第３工程において算出された目標値ｄ１_ｏｂｊ，ｄ２_ｏｂｊと側壁２ｂの厚さｔとに基づいて、円筒部の長さの異なる予め用意された複数の段付ボルトのうちから、段付ボルト１０，２０が選択される（第４工程）。具体的には、円筒部の長さと側壁２ｂの厚さｔとの差がｄ１_ｏｂｊになるべく近い段付ボルトが段付ボルト１０として選択され、円筒部の長さと側壁２ｂの厚さｔとの差がｄ２_ｏｂｊになるべく近い段付ボルトが段付ボルト２０として選択される。

この例では、側面６２ｂと側面７２ｂとが同一平面上に位置することに起因してｄ１_ｏｂｊとｄ２_ｏｂｊとが一致することから、同じ種類の段付ボルト（円筒部の長さが同一の段付ボルト）が段付ボルト１０，２０として選択される。ただし、ブラケット６，７の製造誤差、及びブラケット６，７に電池体５及び弾性部材８を組み付ける際の組み付け誤差等により、側面６２ｂと側面７２ｂとが同一平面上に位置しない場合もあり得る。このような場合には、上述したｄ１_ｏｂｊとｄ２_ｏｂｊとは一致しないため、異なる種類の段付ボルト（すなわち円筒部の長さが異なる段付ボルト）が段付ボルト１０，２０として選択されることになる。

続いて、第４工程において選択された段付ボルト１０，２０を用いて、固定部６２，７２が側壁２ｂに取り付けられる（第５工程）。これにより、図６に示すように、電池モジュール３が側壁２ｂに取り付けられる。この状態において、熱伝導部材９の厚さｔ２は、段付ボルト１０，２０の円筒部１３，２３の長さｈ１，ｈ２に応じた大きさに規定されている。具体的には、第４工程において適切に段付ボルト１０，２０が選択されることにより、熱伝導部材９の厚さｔ２は、目標圧縮量（７０％）を達成する厚さ（ｔ１×０．７）になるべく近くなるように規定される。

以上述べた電池パック１の組立方法では、電池モジュール３が形成された後に、側面６２ｂ、側面７２ｂ、及び電池体５の側壁２ｂ側の端部５ａの相対的な位置関係が計測される。続いて、当該位置関係と熱伝導部材９の目標圧縮量とに基づいて、側面６２ｂ及び側面７２ｂの各々と側壁２ｂとの間の理想的な離間距離（ｄ１_ｏｂｊ及びｄ２_ｏｂｊ）が算出される。そして、このように算出された離間距離と側壁２ｂの厚さｔとに基づいて、適切な長さの円筒部を有する段付ボルトを段付ボルト１０，２０として選択することができる。具体的には、円筒部の長さがｄ１_ｏｂｊと側壁２ｂの厚さｔとの和になるべく近い段付ボルトを段付ボルト１０として選択し、円筒部の長さがｄ１_ｏｂｊと側壁２ｂの厚さｔとの和になるべく近い段付ボルトを段付ボルト２０として選択することで、熱伝導部材９の圧縮量を目標圧縮量に近付けることができる。以上のように、上記の電池パック１の組立方法によれば、予め用意された複数の段付ボルトのうちから、適切な長さの円筒部を有する段付ボルトを段付ボルト１０，２０として選択することにより、熱伝導部材９の圧縮量を適切且つ容易に規定することができる。また、電池モジュール３を形成した後に確認される組付け誤差（例えば、側面６２ｂ、側面７２ｂ、及び電池体５の端部５ａの相対的な位置関係についての設計値からのずれ）にも対応して、熱伝導部材９の圧縮量を適切に規定することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、弾性部材８を設けることは必須ではなく、弾性部材８が設けられない構成であってもよい。

また、挿通孔２ｇだけでなく、挿通孔２ｈも長孔状に形成されていてもよい。すなわち、挿通孔２ｈは、段付ボルト２０の円筒部２３が電池セル４の膨張に応じて配列方向Ｄに沿って移動可能なように、配列方向Ｄに沿って延びる長孔状を呈していてもよい。この構成では、電池セル４の膨張に応じて、段付ボルト１０及びブラケット６が配列方向Ｄの一方側に移動することが可能になるとともに、段付ボルト２０及びブラケット７が配列方向Ｄの他方側に移動することが可能となる。このように挿通孔２ｇ，２ｈの両方を長孔状とすることで、吸収可能な電池セル４の膨張量を増加させることができる。また、各電池セル４を配列方向Ｄの一方向及び他方向にバランス良く移動させることで電池体５と熱伝導部材９との位置ずれを抑制し、電池セル４で発生する熱の放熱効率の低下を抑制することができる。例えば、筐体２内の部材（電池モジュール３及び配線等）の配置に起因する制約により、配列方向Ｄの一方側にしか電池モジュール３を移動させることができない場合には、上記実施形態のように挿通孔２ｈのみを長孔状にすればよい。一方、電池モジュール３を配列方向Ｄの両側に移動させる余地がある場合には、上記変形例のように挿通孔２ｈ，２ｇの両方を長孔状とすることができる。

また、上記実施形態では、固定部６２，７２に段付ボルト１０，２０のネジ部１２，２２の雄ネジに対応する雌ネジが切られたボルト孔６２ａ，７２ａを設ける構成について説明したが、ボルト孔６２ａ，７２ａの代わりにネジ部１２，２２を挿通可能な挿通孔が設けられてもよい。この場合、当該挿通孔を挿通したネジ部１２，２２にナットを螺合することにより、ネジ部１２，２２を固定部６２，７２に対して固定することができる。

１…電池パック、２…筐体、２ｂ…側壁（支持壁）、２ｇ…挿通孔（第１挿通孔）、２ｈ…挿通孔（第２挿通孔）、３…電池モジュール、４…電池セル、５…電池体、６…ブラケット（第１支持部）、７…ブラケット（第２支持部）、８…弾性部材、９…熱伝導部材、１０…段付ボルト（第１ボルト）、１１…頭部、１１ａ…座面、１２…ネジ部、１３…円筒部、１３ａ…座面、２０…段付ボルト（第２ボルト）、２１…頭部、２１ａ…座面、２２…ネジ部、２３…円筒部、２３ａ…座面、６１…挟持部、６２…固定部、６２ａ…ボルト孔（第１締結部）、６２ｂ…側面（第１締結面）、７１…挟持部、７２…固定部、７２ａ…ボルト孔（第２締結部）、７２ｂ…側面（第２締結面）、Ｓ…シール部材。

Claims (8)

1. 所定の配列方向に配列される複数の電池セルを有する電池体、前記電池体を前記配列方向の一方側から支持する第１支持部、及び前記電池体を前記配列方向の他方側から支持する第２支持部、を有する電池モジュールと、
   支持壁を有する筐体と、
   前記電池体と前記支持壁との間に設けられる熱伝導部材と、
   前記第１支持部を前記支持壁に取り付けるための第１ボルトと、
   前記第２支持部を前記支持壁に取り付けるための第２ボルトと、
   を備え、
   前記第１ボルト及び前記第２ボルトの各々は、頭部と、前記頭部の径よりも小さい径を有するネジ部と、前記頭部と前記ネジ部との間に設けられ、前記頭部の径よりも小さく且つ前記ネジ部の径よりも大きい径を有する円筒部と、を有し、
   前記第１支持部は、前記第１ボルトのネジ部が螺合される第１締結部と、前記第１ボルトの円筒部の座面に当接する第１締結面と、を有し、
   前記第２支持部は、前記第２ボルトのネジ部が螺合される第２締結部と、前記第２ボルトの円筒部の座面に当接する第２締結面と、を有し、
   前記支持壁には、前記第１ボルトの円筒部が挿通される第１挿通孔と、前記第２ボルトの円筒部が挿通される第２挿通孔と、が設けられており、
   前記第１ボルトの頭部の座面及び前記第２ボルトの頭部の座面は、前記支持壁に当接しており、
   前記熱伝導部材の圧縮量は、前記第１ボルトの円筒部の軸方向における長さと前記第２ボルトの円筒部の軸方向における長さと前記支持壁の厚さとにより定まる前記第１締結面及び前記第２締結面の各々と前記支持壁との離間距離に基づいて規定されている、
   電池パック。
2. 前記第１締結面、前記第２締結面、及び前記電池体の前記支持壁側の端部は、同一平面上に位置する、
   請求項１に記載の電池パック。
3. 前記第１挿通孔は、第１ボルトの円筒部が前記電池セルの膨張に応じて前記配列方向に沿って移動可能なように、前記配列方向に沿って延びる長孔状を呈している、
   請求項１又は２に記載の電池パック。
4. 前記第１ボルトの軸心位置は、前記電池セルが膨張していない初期状態において、前記第１挿通孔の前記配列方向における中心位置よりも、前記配列方向の他方側に位置する、
   請求項３に記載の電池パック。
5. 前記第１挿通孔の内壁面と前記第１ボルトの円筒部との隙間を埋めるように設けられたスポンジ状のシール部材を更に備える、
   請求項３又は４に記載の電池パック。
6. 前記第２支持部と前記電池体との間に設けられる弾性部材を更に備える、
   請求項３〜５のいずれか一項に記載の電池パック。
7. 前記第２挿通孔は、第２ボルトの円筒部が前記電池セルの膨張に応じて前記配列方向に沿って移動可能なように、前記配列方向に沿って延びる長孔状を呈している、
   請求項３〜５のいずれか一項に記載の電池パック。
8. 請求項１に記載の電池パックを組み立てる電池パックの組立方法であって、
   前記電池体を前記第１支持部及び前記第２支持部に取り付けることで前記電池モジュールを形成する第１工程と、
   前記第１工程において形成された電池モジュールにおける前記第１締結面、前記第２締結面、及び前記電池体の前記支持壁側の端部の相対的な位置関係を計測する第２工程と、
   前記第２工程における計測結果と予め定められた前記熱伝導部材の目標圧縮量とに基づいて、前記第１締結面と前記支持壁との離間距離の目標値である第１目標値、及び前記第２締結面と前記支持壁との離間距離の目標値である第２目標値、を算出する第３工程と、
   前記第３工程において算出された第１目標値及び第２目標値と前記支持壁の厚さとに基づいて、それぞれ前記頭部、前記円筒部、及び前記ネジ部を有し、前記円筒部の長さの異なる予め用意された複数の段付ボルトのうちから、前記第１ボルト及び前記第２ボルトを選択する第４工程と、
   前記第４工程において選択された第１ボルト及び第２ボルトを用いて前記第１支持部及び前記第２支持部を前記支持壁に取り付ける第５工程と、
   を含む、電池パックの組立方法。

Images