JP2019128979A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】精密な拘束荷重制御を行うことができる電池モジュールを提供すること。【解決手段】ここに開示される電池モジュールに備えられる変位調整部材（５０）は、単電池の積層方向に弾性変位可能な第１の弾性体（５２）および第２の弾性体（５４）を少なくとも備えており、第１の弾性体は、所定の荷重に対する弾性変位量が第２の弾性体よりも相対的に大きい弾性体から構成されており、積層体が積層方向に所定荷重で拘束された状態における該積層体の積層方向の基準長さＸ０から該積層体が膨張して第１の長さＸ１に至るまでは、前記第１の弾性体が弾性変位することによって該積層体の積層方向への拘束荷重が制御され、且つ、該積層体がさらに膨張して前記Ｘ１から第２の長さＸ２に至るまでは、前記第２の弾性体が弾性変位することによって該積層体の積層方向への拘束荷重が制御される。【選択図】図４

Description

本発明は、電池モジュール（電池パック、組電池とも呼称される。）に関する。詳しくは、複数の単電池を拘束した状態で保持する電池モジュールに関する。

リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等の二次電池を単電池として複数備える電池モジュールは、電気を駆動源とする車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末等の電気製品等に搭載される電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池を単電池として用いた電池モジュールは、電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）等の車両の駆動用高出力電源として好ましく、需要が今後ますます拡大するものと期待されている。

かかる電池モジュールの典型的な構成として、同形状の複数の単電池が所定方向に積層されてなる積層体（電池スタック）を備え、且つ、該積層体を構成する複数の単電池を積層方向に拘束する拘束部材によって、該積層体が積層方向に所定の荷重が加えられた状態で拘束されている形態のものが挙げられる。例えば、特許文献１には、この種の電池モジュールであって、積層体に加わる積層方向の圧力を、所定の範囲に保持するための圧力保持手段を備えた電池モジュールが開示されている。

特開２００９−２３８６０６号公報

ところで、比較的高いＣレートで充放電を行うリチウムイオン二次電池等の二次電池（単電池）では、充放電時において比較的大きく体積が膨張または収縮する傾向にある。特に、電池の外装体がラミネートフィルムで構成されている扁平形状のいわゆるラミネート型電池において充放電時の体積の膨張収縮が大きい傾向にある。また、電池の作製時における寸法誤差によっても単電池間での体積差が生じ得る。換言すれば、複数の単電池を積層方向に配列した際の積層方向厚みが設計値とは一致しない誤差が生じ得る。
これらの理由により、電池モジュールに備えられる拘束部材は、かかる体積の膨張収縮や厚みの誤差を緩衝し得る程度に比較的寸法変位が大きいものが好ましい。
しかしながら、その一方において、単電池における過剰な体積の膨張収縮（変動）は、該電池に内蔵される活物質の変性（例えば、活物質粒子の微粉化）を生じさせる虞があり好ましくない。かかる観点からは、電池モジュールに備えられる拘束部材は、比較的寸法変位が小さい方が好ましいといえる。

そこで本発明は、電池モジュールにおける積層体（積層された単電池群）の拘束に関する上述した相反する課題を解決するべく創出されたものである。その目的は、状況に応じて上記積層方向の寸法変位の程度を異ならせることにより、上記相反する課題を両立し得る変位を実現し得る拘束構造を備えた電池モジュールを提供することである。

上記目的を実現するべく、ここに開示される電池モジュールは、複数の単電地が積層された積層体と、その積層の方向に荷重をかけて該積層体を拘束する拘束部材と、該拘束部材によって該積層体とともにその積層方向に拘束される変位調整部材であって、該積層体に含まれるいずれか二つの単電地間の間隙、該積層体の積層方向の一方の端部および他方の端部のうちの少なくとも一箇所に配置される変位調整部材とを備えている。
また、ここに開示される電池モジュールは、上記変位調整部材が、積層方向に弾性変位可能な第１の弾性体および第２の弾性体を少なくとも備えている。上記第１の弾性体は、所定の荷重に対する弾性変位量が上記第２の弾性体よりも相対的に大きい弾性体から構成されている。他方、上記第２の弾性体は、上記弾性変位量が相対的に小さい弾性体から構成されている。
そして、ここに開示される電池モジュールは、上記積層体が上記拘束部材によって積層方向に所定荷重で拘束された状態における該積層体の積層方向の基準長さをＸ０とすると、Ｘ０から該積層体が膨張して第１の長さＸ１に至るまでは、上記第１の弾性体が弾性変位することによって該積層体の積層方向への拘束荷重が制御され、且つ、該積層体がさらに膨張してＸ１から第２の長さＸ２に至るまでは、上記第２の弾性体が弾性変位することによって該積層体の積層方向への拘束荷重が制御されることを特徴とする。

かかる構成の電池モジュールでは、上記変位調整部材が、相互に異なる弾性変位量、換言すれば相互に異なる弾性率をそれぞれ有する第１の弾性体と第２の弾性体とを備えている。このことによって、該電池モジュールの使用時において、上記積層体を構成するいくつかの単電池の厚みが膨張した場合（即ち、該単電池を含む積層体が膨張した場合）、その膨張の開始直後のような相対的に積層体の膨張量が少なく、積層方向の長さが基準値Ｘ０に相対的に近いＸ１（ｍｍ）に至るまでは、所定の荷重に対する弾性変位量が相対的に大きい（即ち弾性率が相対的に小さい）第１の弾性体の弾性変位によって積層方向の拘束荷重が制御される。このため、積層体の膨張に伴う該積層体（換言すれば個々の単電池）の積層方向の厚み変位量を比較的大きくすることができる。以下、かかるＸ０からＸ１までの領域を高変位領域という。

他方、上記積層体を構成するいくつかの単電池の厚みがさらに膨張した場合、具体的には、積層方向の長さが上記Ｘ１（ｍｍ）を超えて所定のＸ２（ｍｍ）に至るまでは、所定の荷重に対する弾性変位量が相対的に小さい（即ち弾性率が相対的に大きい）第２の弾性体の弾性変位によって積層方向の拘束荷重が制御される。このため、積層体の膨張に伴う該積層体（換言すれば個々の単電池）の積層方向の厚み変位量をこの段階では比較的小さく抑えることができる。以下、かかるＸ１からＸ２までの領域を低変位領域という。
このように、ここに開示される電池モジュールによると、積層体の体積膨張や厚みの誤差を緩衝し得る程度に比較的大きな寸法変位が要求される状況と、単電池内部に含まれる活物質の変性（活物質粒子の微粉化、等）を生じさせないように積層体の過剰な体積膨張を抑制するべく比較的寸法変位を小さくすることが要求される状況のいずれにも対応させることができる。

ここに開示される電池モジュールの好ましい一態様では、上記第１の弾性体は、ばねによって構成されており、且つ、上記第２の弾性体は、金属、合金、ゴム若しくは合成樹脂によって構成されていることを特徴とする。
かかる構成の電池モジュールでは、第１の弾性体と第２の弾性体との間で、上記目的に適うように、容易に弾性変位量（弾性率）を異ならせることができる。

また、ここに開示される電池モジュールの特に好ましい一態様では、上記変位調整部材は、上記第１の弾性体および第２の弾性体に隣接するプレートを備えており、上記積層体の積層方向の長さが上記Ｘ０から上記Ｘ１に至るまでは、上記第１の弾性体が上記プレートに当接することによって該第１の弾性体が弾性変位し、該積層体の積層方向の長さが上記Ｘ１から上記Ｘ２に至るまでは、上記第２の弾性体が上記プレートに当接することによって該第２の弾性体が弾性変位することを特徴とする。
かかる構成の電池モジュールによると、Ｘ１において第１の弾性体から第２の弾性体へと弾性変位の主体が変わることにより、確実に、上記積層体の積層方向の長さが上記基準長さＸ０から所定のＸ１（ｍｍ）までを高変位領域とし、該Ｘ１から所定のＸ２（ｍｍ）までを低変位領域とすることができる。

また、ここに開示される電池モジュールの好ましい他の一態様では、上記変位調整部材は、さらに第３の弾性体を備えており、その第３の弾性体は、所定の荷重に対する弾性変位量が上記第１および第２のいずれの弾性体よりも相対的に小さい弾性体から構成されている。そして、上記積層体がＸ２からさらに膨張して第３の長さＸ３に至るまで該第３の弾性体が弾性変位することによって該積層体の積層方向への拘束荷重が制御されることを特徴とする。
かかる構成の電池モジュールによると、上記高変位領域および低変位領域に加え、さらにより超低変位の領域を設けることができるため、より精密な拘束荷重制御を行うことができる。

一実施形態に係る電池モジュールを模式的に示す平面図である。 一実施形態に係る電池モジュールに備えられる単電池の形状を説明する図であり、（Ａ）は単電池の正負極端子が露出している面を示す上面図、（Ｂ）は単電池の幅広な扁平面を示す正面図、（Ｃ）は単電池の厚さを示す側面図である。 一実施形態に係る電池モジュールの構築フローと拘束構造を説明する図である。 一実施形態に係る変位調整部材の構造と作動態様を説明する図である。 一実施形態に係る電池モジュールにおける積層体の積層方向長さと拘束荷重の関係について説明するグラフである。 他の一実施形態に係る変位調整部材の構造と作動態様を説明する図である。 他の一実施形態に係る変位調整部材の構造と作動態様を説明する図である。

以下、図面を参照しながら、本発明による一実施形態を説明する。なお、以下に説明する図面において、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。

図１は、一実施形態に係る電池モジュール１００の構造を模式的に示す平面図である。図示されるように、本実施形態に係る電池モジュール１００は、複数の単電池１０が所定方向に積層（配列）されて積層体２０（電池スタック）が構成され、且つ、該積層体２０の積層方向の両端には、後述する構成の変位調整部材５０がそれぞれ配置されている。そして、該２つの変位調整部材５０が積層体２０とともに該積層方向に荷重を加えた状態で拘束されることにより、形成されている。以下、本実施形態に係る電池モジュール１００の構成を詳細に説明する。

図２の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、本実施形態に係る単電池１０は、従来の一般的な電池モジュールに装備される単電池と同様、所定の電池構成材料（正負極それぞれの集電体に正負極それぞれの活物質が保持されたシート状の電極、セパレータ等）を具備する扁平形状の電極体（図示せず）が、適当な電解質とともに、該電極体を収容し得る形状（ここでは図示されるような扁平な直方体形状、即ち角型）の容器に相当する外装体１２に収容された構成を有する。
外装体１２を構成する材質は、例えば典型的な単電池で使用されるものと同様とすることができ、特に制限はない。例えば、単電池２０の高い物理的強度、放熱性等の観点から、金属製（例えばアルミニウム製）の外装体１２を好ましく使用することができる。
或いは、積載性やモジュール全体の重量が軽量になることから、ラミネートフィルムで構成されていてもよい。この場合の好適例として、２つの合成樹脂層の間に金属層を配置した三層構造を有するラミネートフィルムが挙げられる。外装体１２の上面には、内部にある電極体の正極および負極とそれぞれ電気的に接続する正極端子１４および負極端子１６が設けられている。

単電池１０は、燃料電池や、ニッケル水素電池等の二次電池であってよいが、好ましくは、リチウムイオン二次電池である。また、リチウムイオン二次電池としては、典型的には、電解質が非水電解液である非水電解液リチウムイオン二次電池、或いは、電解質が固体状である全固体リチウムイオン二次電池であり得る。
全固体リチウムイオン二次電池は、正極、負極、電解質の何れもが固体であるため、電池の内部抵抗が比較的高いという課題がある。このため、全固体リチウムイオン二次電池を単電池１０として積層体２０を形成した場合、積層方向への拘束荷重を適切に保つことは重要である。また、全固体リチウムイオン二次電池は、使用される正負極材料にもよるが、非水電解液リチウムイオン二次電池と比較して充放電に伴う膨張収縮の度合いが大きい傾向にある。この点からも、積層方向への拘束荷重を適切に保つことが重要となり、ここに開示される技術を適用する単電池として全固体リチウムイオン二次電池は好適である。
なお、全固体リチウムイオン二次電池および他の形態のリチウムイオン二次電池（典型的に非水電解液を備えたリチウムイオン二次電池）、或いは、リチウムイオン二次電池以外の二次電池についても、単電池を構成する材料や部材については、従来から採用されているものを特に制限なく用いることができる。かかる単電池の内部構成自体は、本発明を特徴付けるものではないため、これ以上の詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る電池モジュール１００は、従来のこの種の電池モジュールと同様に構築することができる。即ち、図３に示すように、先ず、所定数の単電池１０を幅広な扁平面１３が相互に対向するように積層し、積層体２０を構築する。その積層体の積層方向の両端には、後述する構成の本実施形態に係る変位調整部材５０がそれぞれ配置される。
この状態で、所定の圧縮用治具３４によって積層方向に所定の拘束荷重を加える。そして、積層体２０および変位調整部材５０の両側面に、該積層体２０および変位調整部材５０をまとめて拘束する一対の拘束部材（サイドプレート）３０Ａ，３０Ｂが取り付けられる。同時に、当該一対の拘束部材（サイドプレート）３０Ａ，３０Ｂを架橋するようにエンドプレート３６Ａ，３６Ｂが取り付けられる。そして、エンドプレート３６Ａ，３６Ｂの端部を締結部材（例えばボルトおよびナット）３２によって締め付けることにより、所定の拘束荷重がかかった状態で、積層体２０および変位調整部材５０を固定することができる。かかる固定後、圧縮用治具３４は取り外すことができる。

この一連のプロセスによって、所定の拘束荷重が積層方向に加えられた状態、換言すれば、積層体２０（即ち、複数の単電池１０）の積層方向の長さが予め設定されている基準長さＸ０（ｍｍ）となった状態で、該積層体２０が一対の変位調整部材５０とともに拘束することができる。
なお、このときの拘束荷重の程度は、単電池１０の性状に応じて異なり得るので特に制限はないが、典型的には、積層された各単電池１０の扁平面１３の受ける面圧が１０^４Ｐａ〜１０^６Ｐａ程度となるように拘束することができる。
そして、積層体２０を構成する複数の単電池１０の正負極間を所定の接続具（図示せず）によって次々に電気的に直列に接続することにより、目的の電池モジュール１００が構築される。

次に、本実施形態に係る変位調整部材５０の構成と作用効果について図面を参照しつつ説明する。
図１および図４に示すように、本実施形態に係る変位調整部材５０は、第１の弾性体として複数の金属製コイルばね５２、ならびに、第２の弾性体として複数の金属若しくは合金製、ゴム製または合成樹脂製の弾性柱状体５４を備えている。図示されるように、これらコイルばね５２および弾性柱状体５４は、拘束荷重に応じて積層体２０の積層方向に圧縮および伸長が生じる（換言すれば弾力が生じる）ように配置されている。本実施形態においては、図示されるように、積層体２０の端部、換言すれば積層体２０を構成する複数の単電池１０のうちの積層方向の端部に配置される単電池１０の扁平面１３と変位調整部材５０との間に、ベースプレート５６が配置されている。これにより、コイルばね５２ならびに弾性柱状体５４は、ベースプレート５６を介して間接的に積層体２０に弾力を付与する。このため、コイルばね５２若しくは弾性柱状体５４が単電池１０の扁平面１３に直接的に接触する場合と比較して、より均等に単電池１０の扁平面１３の全体に弾力を付与することができる。
なお、コイルばね５２および弾性柱状体５４の材質は、所望する弾性率のものであれば特に制限はなく、種々の材料から形成することができる。例えば、コイルばね５２としては、種々の金属材、鋼材等から形成されたものを使用することができる。また、弾性柱状体５４としては、天然ゴム、ブタジエンスチレンゴム、ブタジエンアクリロニトリルゴム、ブチルゴム、等のゴムまたはエラストマー材料、或いは、ウレタン樹脂、ポリイソブチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、シリコン樹脂、等の合成樹脂材料から形成されたものを使用することができる。或いは、弾性柱状体５４としては、種々の金属製（例えば鉄製）または該金属を含む合金製（例えば鋼製）としてもよい。この場合において、好適な一実施形態として、鉄材や鋼材等からなるエンドプレート３６Ａ，３６Ｂの一部に、同じ材質の弾性柱状体５４を一体に形成することが挙げられる。

図４に示すように、本実施形態に係る変位調整部材５０では、コイルばね（第１の弾性体）５２の方が弾性柱状体５４よりも積層方向の全長が長くなっている。このため、図３に示すような所定の拘束荷重が加えられた電池モジュール１００の構築時、即ち積層体２０の積層方向の長さが基準長さＸ０（ｍｍ）であるときには、コイルばね５２のみがベースプレート５６に当接しており、弾性柱状体５４は、ベースプレート５６には当接していない。このため、構築後の電池モジュール１００を満充電するときのように、積層体２０が積層方向に膨張（伸長）しはじめたときは、そのときの積層方向の積層体２０の長さ、および、該積層方向の拘束荷重は、コイルばね５２の弾性変位によって制御され得る。

しかし、図４に示すように、積層体２０が積層方向にさらに膨張（伸長）し、該積層方向の長さが所定の第１の長さＸ１（ｍｍ）となってついに弾性柱状体５４がベースプレート５６に当接するに至った時点からは、典型的には拘束荷重が上限となるか或いは積層体２０の積層方向の長さが上限となる長さ（本実施形態では便宜上、Ｘ２（ｍｍ）とする。）に至るまで、主として該弾性柱状体５４が弾性変位することによって該積層体２０の積層方向への拘束荷重が制御され得る。

したがって、本実施形態に係る電池モジュール１００では、充電時のような積層体２０の膨張過程において上記基準長さＸ０からＸ１に至るまでと、Ｘ１からＸ２に至るまでとの間で、変位調整部材５０の弾性変位量や拘束荷重の調整量を異ならせることができる。
そして、本実施形態においては、コイルばね５２の弾性率が相対的に小さく、弾性柱状体５４の弾性率が相対的に大きくなるように、設計されている。このことによって、図５のグラフに模式的に示すように、積層体２０の膨張に伴って、好適な高変位領域と低変位領域とを連続して設定することができる。
即ち、図５に示すように、積層体２０の積層方向の長さが基準長さＸ０であるときからＸ１に至るときまでは、弾性率が相対的に小さいコイルばね５２による弾性変位によって積層体２０の積層方向への拘束荷重が制御されるため、拘束荷重（ｋＮ）の単位増加量に対する積層体２０の膨張率（伸長率）が比較的大きい高変位領域を形成する。このため、積層体２０の体積膨張や厚みのばらつきを緩衝し得る程度に比較的大きな寸法変位を拘束荷重を過度に増大させることなく許容することができる。

一方、図５に示すように、積層体２０の積層方向の長さがＸ１を超えると（典型的にはＸ２に至るまで）、主として弾性率が相対的に大きい弾性柱状体５４による弾性変位によって積層体２０の積層方向への拘束荷重が制御されるようになるため、拘束荷重（ｋＮ）の単位増加量に対する積層体２０の膨張率（伸長率）が比較的小さい低変位領域を形成する。この領域においては、積層体２０を構成する単電池１０の内部に含まれる活物質の変性（活物質粒子の微粉化、等）を生じさせないように積層体の過剰な体積膨張を抑制することができる。

以上、相互に弾性率の異なる第１の弾性体（コイルばね５２）と第２の弾性体（弾性柱状体５４）とを備える変位調整部材５０の好適な一実施形態を説明したが、ここに開示される電池モジュール１００に備えられる変位調整部材５０は、上記の実施形態に限定されない。相互に弾性率（弾性変位量）が異なる２種の弾性体を使用すればよく、例えば、第１の弾性体が弾性率の小さい合成樹脂やゴム製の弾性柱状体であり、第２の弾性体が弾性率の大きいばねであってもよい。
また、上記第一実施形態のものは、高変位領域と低変位領域との２つの変位領域を実現し得る変位調整部材５０であるが、例えば、ここに開示される技術によると、３段階に弾性変位領域を異ならせることもできる。以下、他の実施形態として３段階に弾性変位領域を異ならせることができる変位調整部材１５０，２５０について図６、図７を参照しつつ説明する。なお、これらの図面では、変位調整部材１５０，２５０の特徴的な部分のみを模式的に示しており、かかる変位調整部材１５０，２５０を配置する部位や電池モジュールの他の構成は、上述した第一実施形態と同様である（図１〜３）。

図６に示す第二実施形態の変位調整部材１５０は、ベースプレート５６（図１参照）とエンドプレート３６Ａ，３６Ｂ（図１参照）との間に配置される変位調整部材１５０であり、相互にばね定数が異なる２種類のコイルばね１５２Ａ，１５２Ｂと、第一実施形態と同様、両コイルばね１５２Ａ，１５２Ｂよりも弾性率の大きい弾性柱状体１５４Ａ，１５４Ｂとを備えている。弾性柱状体１５４Ａ，１５４Ｂは、図示されるように、中間プレート１５６の両面に積層方向の長さが等しくなるように形成されている。２種類のコイルばね１５２Ａ，１５２Ｂは、中間プレート１５６で隔てられた二つの空間にそれぞれ分離独立して設けられている。この図面では、ばね定数（弾性率）が相対的に小さい方のコイルばね１５２Ａが、中間プレート１５６とベースプレート５６との間に配置され、ばね定数（弾性率）が相対的に大きい方のコイルばね１５２Ｂが、中間プレート１５６とエンドプレート３６Ｂとの間に配置されている。しかし、これは一例であり、２種類のコイルばね１５２Ａ，１５２Ｂの配置場所は、図示される場合の逆であってもよい。

かかる構成の結果、本実施形態に係る変位調整部材１５０によると、積層体の積層方向の長さが基準長さＸ０であるときから弾性柱状体１５４Ａがベースプレート５６に当接する長さＸ１に至るときまでは、ばね定数（弾性率）が相対的に小さい方のコイルばね１５２Ａによる弾性変位によって積層体の積層方向への拘束荷重が制御されるため、拘束荷重（ｋＮ）の単位増加量に対する積層体の膨張率（伸長率）が比較的大きい高変位領域を形成する（図中の荷重−変位関係１）。
次いで、積層体の積層方向の長さがＸ１であるときから弾性柱状体１５４Ｂがエンドプレート３６Ｂに当接する長さＸ２に至るときまでは、ばね定数（弾性率）が相対的に大きい方のコイルばね１５２Ｂによる弾性変位によって積層体の積層方向への拘束荷重が制御されるため、拘束荷重（ｋＮ）の単位増加量に対する積層体の膨張率（伸長率）が上記高変位領域よりも小さい低変位領域を形成する（図中の荷重−変位関係２）。

さらに、積層体の積層方向の長さがＸ２を超えると、典型的には拘束荷重が上限となるか或いは積層体の積層方向の長さが上限となる長さ（本実施形態では便宜上、Ｘ３（ｍｍ）とする。）に至るまで、弾性率が最も大きい弾性柱状体１５２Ａ，１５２Ｂによる弾性変位によって積層体の積層方向への拘束荷重が制御される。この領域では、積層体の積層方向への拘束荷重の単位増加量に対する積層体の膨張率（伸長率）が上記低変位領域よりもさらに小さい超低変位領域を形成する（図中の荷重−変位関係３）。
以上のとおり、本実施形態に係る変位調整部材１５０では、３段階に変位領域を異ならせることができるため、かかる構成の変位調整部材１５０を備えた電池モジュールによると、より精密な拘束荷重制御を行うことができる。

図７に示す第三実施形態の変位調整部材２５０は、ベースプレート５６とエンドプレート３６Ａ，３６Ｂ（図１参照）との間に配置される変位調整部材２５０であり、所定のばね定数を有するコイルばね２５２Ａ，２５２Ｂと、該コイルばね２５２Ａ，２５２Ｂよりも弾性率の大きい２種類の弾性柱状体２５４Ａ，２５４Ｂとを備えている。
本実施形態においては、コイルばね２５２Ａ，２５２Ｂは、中間プレート２５６で隔てられた二つの空間のいずれにも設けられている。また、弾性柱状体２５４Ａ，２５４Ｂは、図示されるように、中間プレート２５６の両面に形成されている。
本実施形態においては、中間プレート２５６のベースプレート５６に対向する面に形成された弾性柱状体２５４Ａの積層方向の長さが、中間プレート２５６のエンドプレート３６Ｂに対向する面に形成された弾性柱状体２５４Ｂの積層方向の長さよりも短くなるように形成されている。以下、弾性柱状体２５４Ａを短身弾性柱状体２５４Ａと呼び、弾性柱状体２５４Ｂを長身弾性柱状体２５４Ｂと呼ぶ。

さらに本実施形態においては、短身弾性柱状体２５４Ａが、長身弾性柱状体２５４Ｂよりも相対的に弾性率が大きくなるように形成されている。即ち、弾性率の小さいものから順に、コイルばね２５２Ａ，２５２Ｂ、長身弾性柱状体２５４Ｂ、短身弾性柱状体２５４Ａとなるように形成されている。

かかる構成の結果、本実施形態に係る変位調整部材２５０によると、積層体の積層方向の長さが基準長さＸ０であるときから長身弾性柱状体２５４Ｂがエンドプレート３６Ｂに当接する長さＸ１に至るときまでは、コイルばね２５２Ａ，２５２Ｂによる弾性変位によって積層体の積層方向への拘束荷重が制御されるため、拘束荷重（ｋＮ）の単位増加量に対する積層体の膨張率（伸長率）が比較的大きい高変位領域を形成する（図中の荷重−変位関係１）。
次いで、積層体の積層方向の長さがＸ１であるときから短身弾性柱状体２５４Ａがベースプレート５６に当接する長さＸ２に至るときまでは、コイルばね２５２Ａによる弾性変位に加えて、弾性率が相対的に小さい方の長身弾性柱状体２５４Ｂによる弾性変位によって積層体の積層方向への拘束荷重が制御されるため、拘束荷重（ｋＮ）の単位増加量に対する積層体の膨張率（伸長率）が上記高変位領域よりも小さい低変位領域を形成する（図中の荷重−変位関係２）。

さらに、積層体の積層方向の長さがＸ２を超えると、典型的には拘束荷重が上限となるか或いは積層体の積層方向の長さが上限となる長さ（本実施形態では便宜上、Ｘ３とする。）に至るまで、弾性率が最も大きい短身弾性柱状体２５２Ａによる弾性変位が主となって積層体の積層方向への拘束荷重が制御される。この領域では、積層体の積層方向への拘束荷重の単位増加量に対する積層体の膨張率（伸長率）が上記低変位領域よりもさらに小さい超低変位領域を形成する（図中の荷重−変位関係３）。
以上のとおり、本実施形態に係る変位調整部材２５０の構成によっても、上述した第二実施形態と同様、３段階に変位領域を異ならせることができるため、かかる構成の変位調整部材２５０を備えた電池モジュールによると、より精密な拘束荷重制御を行うことができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、変位調整部材の配置される部位は、積層体の積層方向の端部に限られず、該積層体に含まれるいずれか二つの単電地間の間隙であってもよい。
また、図面に示す電池モジュールや変位調整部材は、本発明を説明するために敢えてシンプルな構成としてあるが、本発明の構成および効果を損なわない限りにおいて様々な変形や装備の追加が行われ得ることは当業者には明らかである。
ここに開示される電池モジュールは、モータ駆動用電源として特に高い電池性能が要求される電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等の車両に搭載される用途に好適である。

１０ 単電池
１２ 外装体
１３ 扁平面
１４ 正極端子
１６ 負極端子
２０ 積層体
３０Ａ，３０Ｂ 拘束部材（サイドプレート）
３２ 締結部材
３４ 圧縮用治具
３６Ａ，３６Ｂ エンドプレート
５０ 変位調整部材
５２ コイルばね（第１の弾性体）
５４ 弾性柱状体（第２の弾性体）
５６ ベースプレート
１００ 電池モジュール
１５０ 変位調整部材
１５２Ａ，１５２Ｂ コイルばね
１５４Ａ，１５４Ｂ 弾性柱状体
１５６ 中間プレート
２５０ 変位調整部材
２５２Ａ，２５２Ｂ コイルばね
２５４Ａ，２５４Ｂ 弾性柱状体
２５６ 中間プレート

Claims (4)

1. 複数の単電地が積層された積層体と、
   前記積層の方向に荷重をかけて前記積層体を拘束する拘束部材と、
   前記拘束部材によって前記積層体とともに前記積層方向に拘束される変位調整部材であって、該積層体に含まれるいずれか二つの単電地間の間隙、該積層体の積層方向の一方の端部および他方の端部のうちの少なくとも一箇所に配置される変位調整部材と、
   を備えた電池モジュールであって、
   前記変位調整部材は、積層方向に弾性変位可能な第１の弾性体および第２の弾性体を少なくとも備えており、
   前記第１の弾性体は、所定の荷重に対する弾性変位量が前記第２の弾性体よりも相対的に大きい弾性体から構成されており、前記第２の弾性体は、前記弾性変位量が相対的に小さい弾性体から構成されており、
   ここで、前記積層体が前記拘束部材によって積層方向に所定荷重で拘束された状態における該積層体の積層方向の基準長さＸ０から該積層体が膨張して第１の長さＸ１に至るまでは、前記第１の弾性体が弾性変位することによって該積層体の積層方向への拘束荷重が制御され、且つ、該積層体がさらに膨張して前記Ｘ１から第２の長さＸ２に至るまでは、前記第２の弾性体が弾性変位することによって該積層体の積層方向への拘束荷重が制御されることを特徴とする、電池モジュール。
2. 前記第１の弾性体は、ばねによって構成されており、且つ、前記第２の弾性体は、金属、合金、ゴム若しくは合成樹脂によって構成されている、請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記変位調整部材は、前記第１の弾性体および第２の弾性体に隣接するプレートを備えており、
   前記積層体の積層方向の長さが前記Ｘ０から前記Ｘ１に至るまでは、前記第１の弾性体が前記プレートに当接することによって該第１の弾性体が弾性変位し、該積層体の積層方向の長さが前記Ｘ１から前記Ｘ２に至るまでは、前記第２の弾性体が前記プレートに当接することによって該第２の弾性体が弾性変位する、請求項１または２に記載の電池モジュール。
4. 前記変位調整部材は、さらに第３の弾性体を備えており、
   前記第３の弾性体は、所定の荷重に対する弾性変位量が前記第１および第２のいずれの弾性体よりも相対的に小さい弾性体から構成されており、
   ここで、前記積層体が前記Ｘ２からさらに膨張して第３の長さＸ３に至るまで前記第３の弾性体が弾性変位することによって該積層体の積層方向への拘束荷重が制御される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
   

Images