JP2019185929A - バッテリーモジュールの製造方法及び機械特性測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルの変形特性のばらつきによらず、耐振動性の高いバッテリーモジュールを製造する製造方法、及び電池セルの変形特性を測定する機械特性測定装置を提供する。【解決手段】バッテリーモジュールの製造方法は、電池セルの第１主面と第１主面に対向する第２主面の間に加わる荷重と、第１主面と第２主面の間の距離との対応関係を測定する工程（Ｓ１０）と、測定された対応関係から、予め設定されている第１荷重における第１主面と第２主面の間の距離を求める工程（Ｓ２０）と、電池セルを、第１主面に当接するシャシと第２主面に当接する保持プレートにより挟み、第１主面と第２主面の間の距離を、求められた第１主面と第２主面の間の距離にした状態で、保持プレートをシャシに取り付ける工程（Ｓ３０）と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、バッテリーモジュールの製造方法及び機械特性測定装置に関する。

電池セルをバッテリーケースに収納したバッテリーモジュールが知られている。バッテリーモジュールに収納された複数の電池セルは、連結されて組電池を形成する。例えば、特許文献１は、電池セルを、シャシと保持プレートとの間に保持したバッテリーモジュールを開示している。

特許文献１のバッテリーモジュールでは、シャシと保持プレートとを固定する固定ボルトの締め込み量の調整と保持プレートの変形により、電池セルの厚み公差と、シャシと保持プレートの電池セルに接触する面における平行度公差とを吸収して、電池セルの接触状態を向上させ、高い耐震動性を実現している。

特開２００４−１３９９３４号公報 特開２０１５−１６１５１４号公報

特許文献１では、電池セルの押圧力に対する変形特性を把握せずに、バッテリーモジュールを製造している。このため、電池セルの変形特性のばらつきにより、シャシと保持プレートが電池セルを押圧する力が不足して、十分な耐振動性を得ることができない場合がある。また、特許文献２の圧壊試験装置のように、電池セルを押圧して電池セルの圧壊試験を行う装置が知られている。特許文献２の圧壊試験装置は、電池セルを永久変形させて短絡試験を行うので、電池セルを損傷させずに、クリープ特性やヒステリシス特性を有する電池セルの変形特性を、繰り返し測定することは困難である。その結果、電池セルの変形特性を得ることができず、電池セルの変形特性を把握して、十分な耐振動性を有するバッテリーモジュールを製造することも困難である。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、電池セルの変形特性のばらつきによらず、耐振動性の高いバッテリーモジュールを製造する製造方法、及び電池セルの変形特性を測定する機械特性測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のバッテリーモジュールの製造方法は、まず、電池セルの第１主面と第１主面に対向する第２主面の間に加わる荷重と、第１主面と第２主面の間の距離との対応関係を測定する。次に、測定された対応関係から、予め設定されている第１荷重における第１主面と第２主面の間の距離を求める。さらに、電池セルをシャシと保持プレートにより挟み、第１主面と第２主面の間の距離を、求められた第１主面と第２主面の間の距離にした状態で、保持プレートをシャシに取り付ける。シャシは第１主面に当接し、保持プレートは第２主面に当接する。

本発明によれば、電池セルの第１主面と第２主面の間に加わる荷重と、第１主面と第２主面の間の距離との対応関係を測定して、電池セルをシャシと保持プレートにより挟み、保持プレートをシャシに取り付けるので、電池セルの変形特性のばらつきによらず、耐振動性の高いバッテリーモジュールを製造できる。

本発明の実施の形態１に係るバッテリーモジュールの正面を示す模式図 図１に示すバッテリーモジュールをＡ−Ａ線で矢視した断面図 本発明の実施の形態１に係るバッテリーモジュールの製造方法を示すフローチャート 第１主面と第２主面の間に加わる荷重と、第１主面と第２主面の間の距離との対応関係を示す図 本発明の実施の形態１に係る機械特性測定装置の構成を示す図 本発明の実施の形態１に係る機械特性測定装置を示す模式図 本発明の実施の形態２に係る機械特性測定装置を示す模式図 本発明の実施の形態３に係る機械特性測定装置を示す模式図 本発明の実施の形態３に係る荷重プレートを示す側面図 本発明の実施の形態３に係る連結部を示す模式図 本発明の実施の形態４に係る機械特性測定装置を示す模式図 本発明の変形例に係る機械特性測定装置を示す模式図 本発明の変形例に係る機械特性測定装置を示す模式図

以下、本発明の実施の形態に係るバッテリーモジュールの製造方法について、図面を参照して説明する。

実施の形態１．
まず、図１、図２を参照して、本発明の実施の形態に係るバッテリーモジュールの製造方法によって製造されるバッテリーモジュール１０を説明する。バッテリーモジュール１０は、図１に示すように、電池セル２０と、電池セル２０の第１主面２４に当接するシャシ３０と、電池セル２０の第２主面２６に当接する保持プレート４０と、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６と間の距離を調整するシム５０と、保持プレート４０をシャシ３０に取り付けるボルト６０と、を備える。バッテリーモジュール１０は、例えば、人工衛星に搭載される。

電池セル２０は、例えば、リチウムイオン電池セルである。電池セル２０は、金属製の図示しない外装缶と、外装缶の内部に設けられた２つの極板を含む図示しない電極構造体と、極板に接続された図示しない集電板と、集電板に接続された電極端子２２とを備える。電極構造体は、２つの極板がセパレータを介して巻回された巻回体を備える。

電池セル２０は、図２に示すように、断面形状が角丸長方形に形成され、第１主面２４と第１主面２４に対向する第２主面２６とを有する。電池セル２０は、第１主面２４と第２主面２６のそれぞれが、シャシ３０と保持プレート４０のそれぞれに当接した状態で、シャシ３０と保持プレート４０に挟まれ、保持される。

シャシ３０は、例えばアルミニウム製である。シャシ３０は、有底凹形状に形成され、図１、図２に示すように、電池セル２０の第１主面２４に当接する長方形の底板３２と、底板３２の長辺に設けられた２つの側板３４とを有する。シャシ３０は、さらに、底板３２と側板３４が接続されている角部に、保持プレート４０が取り付けられる取り付け部３６を有する。取り付け部３６は、ボルト６０に対応する、図示しないねじ穴を有する。

シャシ３０は、底板３２を電池セル２０の第１主面２４に当接させ、保持プレート４０と共に電池セル２０を挟んで保持する。

保持プレート４０は、例えばアルミニウム製である。保持プレート４０は、有底凹形状に形成され、図１、図２に示すように、電池セル２０の第２主面２６が当接する長方形の底板４２と、底板４２の短辺に設けられた２つの側板４４とを有する。保持プレート４０は、さらに、側板４４の端部に、外側に突出して端部に沿って延びる、リブ状の被取り付け部４６を有する。被取り付け部４６には、ボルト６０が挿通する図示しない貫通孔が設けられている。

保持プレート４０は、被取り付け部４６の貫通孔を挿通するボルト６０によって、シャシ３０の取り付け部３６に、シム５０を介して取り付けられる。保持プレート４０は、取り付け部３６に取り付けられる場合に、底板４２を電池セル２０の第２主面２６に当接させる。これにより、保持プレート４０は、シャシ３０と共に、電池セル２０を挟んで保持する。電池セル２０は、シャシ３０と保持プレート４０に保持された状態において、第１主面２４と第２主面２６との間に荷重が加わり、圧縮されている。図２に示すように、シャシ３０と保持プレート４０に保持され、第１荷重Ｊ１が加えられた状態における、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６と間の距離を距離Ｄ１とする。第１荷重Ｊ１と、第１主面２４と第２主面２６と間の距離Ｄ１については、後述する。

シム５０は、金属製であり、ボルト６０が挿通する図示しない貫通孔を有する。シム５０は、シャシ３０の取り付け部３６と保持プレート４０の被取り付け部４６との間に設けられ、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６と間の距離を調整する。

ボルト６０は、保持プレート４０の被取り付け部４６の貫通孔とシム５０の貫通孔とを挿通しており、シャシ３０の取り付け部３６に設けられたネジ穴に螺合する。これにより、保持プレート４０が、シム５０を介してシャシ３０に取り付けられる。

次に、図３、図４を参照して、上記の構成を有するバッテリーモジュール１０の製造方法を説明する。図３は、バッテリーモジュール１０の製造方法を示すフローチャートである。

まず、電池セル２０と、シャシ３０と、保持プレート４０と、シム５０と、ボルト６０とを準備する。なお、シム５０は、厚さが異なる複数種類のシム５０を準備する。また、電池セル２０は、予め設定された充電率に充電されている。

次に、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間に荷重を加え、第１主面２４と第２主面２６の間に加わる荷重と、第１主面２４と第２主面２６の間の距離との対応関係を測定する（ステップＳ１０）。

具体的には、電池セル２０の第１主面２４を定盤に当接させた状態で、第１主面２４と第２主面２６の間に荷重を加えるためのプレートを、下降速度０．１〜０．３ｍｍ／ｓで下降させて、プレートにより電池セル２０の第２主面２６を押圧していく。そして、荷重計によって第１主面２４と第２主面２６の間に加わる荷重を測定すると共に、変位計によって第１主面２４と第２主面２６の間の距離を測定する。これにより、図４に示すような、第１主面２４と第２主面２６の間に加わる荷重と、第１主面２４と第２主面２６の間の距離との対応関係を得ることができる。本ステップにおいて使用される、第１主面２４と第２主面２６の間に加わる荷重と、第１主面２４と第２主面２６の間の距離との対応関係を測定する機械特性測定装置については、後述する。

本実施の形態では、測定誤差を抑制するために、上記の対応関係の測定を繰り返し実行する。具体的には、図４に示すように、予め設定されている第２荷重Ｊ２における、Ｎ（Ｎは１以上の整数）回目に測定された第１主面２４と第２主面２６の間の距離とＮ＋１回目に測定された第１主面２４と第２主面２６の間の距離との差が、予め定められている範囲の内になるまで、対応関係の測定を繰り返す。そして、Ｎ＋１回目に測定された対応関係を、本工程において測定された対応関係とする。これにより、電池セル２０のクリープ特性とヒステリシス特性が大きい場合であっても、より正確な、第１主面２４と第２主面２６の間に加わる荷重と、第１主面２４と第２主面２６の間の距離との対応関係を得ることができる。

次に、図３に戻り、ステップＳ１０において測定された対応関係、すなわちＮ＋１回目に測定された対応関係から、図４に示す予め設定されている第１荷重Ｊ１における、第１主面２４と第２主面２６の間の距離Ｄ１を求める（ステップＳ２０）。ここで、第１荷重Ｊ１は、バッテリーモジュール１０が要求される耐振動性を満たすために、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間に加えられなければならない荷重であり、電池セル２０の振動特性、シャシ３０と保持プレート４０の剛性と強度等から、予め設定されている荷重である。

最後に、電池セル２０を、第１主面２４に当接するシャシ３０の底板３２と第２主面２６に当接する保持プレート４０の底板４２により挟み、第１主面２４と第２主面２６の間の距離を距離Ｄ１とした状態で、保持プレート４０をシャシ３０に取り付ける（ステップＳ３０）。具体的には、シャシ３０に載置された電池セル２０を、保持プレート４０により挟み、シム５０を介して、ボルト６０によって保持プレート４０の被取り付け部４６をシャシ３０の取り付け部３６に取り付ける。ここで使用されるシム５０は、準備された厚さが異なるシム５０のうち、保持プレート４０をシャシ３０に取り付けた場合に、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間の距離が距離Ｄ１となるシム５０である。これにより、電池セル２０は、第１主面２４と第２主面２６の間の距離を、ステップＳ２０において求められた距離Ｄ１にされた状態で、シャシ３０と保持プレート４０に押圧され、保持される。

以上によって、耐震動性の高いバッテリーモジュール１０を製造できる。本実施の形態では、第１主面２４と第２主面２６の間の距離が測定された対応関係から求められた距離Ｄ１とされた状態で、電池セル２０がシャシ３０と保持プレート４０に保持されるので、電池セル２０の変形特性のばらつきによらず、耐振動性の高いバッテリーモジュール１０を製造できる。また、シャシ３０の取り付け部３６と保持プレート４０の被取り付け部４６との間に設けられたシム５０によって、第１主面２４と第２主面２６の間の距離を調整するので、容易に、第１主面２４と第２主面２６の間の距離を調整できる。

ここで、図５、図６を参照して、対応関係を測定する工程（ステップＳ１０）において使用される、機械特性測定装置１００を説明する。なお、理解を容易にするために、図６の上下方向を機械特性測定装置１００の上下方向、図６の左右方向を機械特性測定装置１００の左右方向として説明する。

機械特性測定装置１００は、図５、図６に示すように、電池セル２０が載置される定盤１１０と、後述する荷重プレート１４０を駆動する駆動部１２０と、駆動部１２０と荷重プレート１４０とを連結する連結部１３０と、電池セル２０に荷重を加える荷重プレート１４０と、電池セル２０に加わる荷重を測定する荷重計１５０と、荷重プレート１４０の変位量を検出する変位計１６０と、各部を制御する制御部１７０とを備える。機械特性測定装置１００は、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間に加わる荷重と、第１主面２４と第２主面２６の間の距離との対応関係を測定する。

定盤１１０は、金属製の平板である。図６に示すように、定盤１１０は、位置合わせ部１１２を上面１１０ａに有する。定盤１１０の上面１１０ａには、駆動部１２０が設けられるフレーム１１４が、設けられている。電池セル２０が、定盤１１０の上面１１０ａに第１主面２４を当接させた状態で、載置される。

定盤１１０の位置合わせ部１１２は、電池セル２０の左右側面に嵌まり合う断面形状を有する。位置合わせ部１１２は、電池セル２０の左右から定盤１１０の中心方向へ移動して、載置された電池セル２０を左右から挟み込む。位置合わせ部１１２が電池セル２０の左右側面に嵌まり合う断面形状を有するので、中央部が膨らんだ形状の電池セル２０であっても、電池セル２０を定盤１１０の上面１１０ａに対して水平に載置できる。また、位置合わせ部１１２が、中心方向へ移動して電池セル２０を左右から挟み込むので、定盤１１０における電池セル２０の中心と荷重プレート１４０の中心の位置を合わせることができる。

駆動部１２０は、図６に示すように、フレーム１１４に設けられ、荷重プレート１４０を上下方向に移動させる。駆動部１２０は、例えば電動アクチュエータであり、フレーム１１４に取り付けられるシリンダ部１２２と、電動で上下するシリンダロッド１２４とを有する。シリンダロッド１２４は、連結部１３０を介して、荷重プレート１４０に連結している。

連結部１３０は、駆動部１２０のシリンダロッド１２４に取り付けられ、シリンダロッド１２４と荷重プレート１４０とを連結している。連結部１３０は、図示しない貫通孔を有し、貫通孔を挿通する図示しない位置決めネジによって、荷重プレート１４０と接続している。

荷重プレート１４０は、金属製の平板状部材であり、連結部１３０を介して駆動部１２０のシリンダロッド１２４に連結している。荷重プレート１４０は、駆動部１２０によって、上下方向に移動される。荷重プレート１４０は、下面１４０ａで電池セル２０の第２主面２６に当接し第２主面２６を下方へ押圧することにより、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間に荷重を加える。

荷重計１５０は、例えば、圧縮型のロードセルである。荷重計１５０は、駆動部１２０のシリンダロッド１２４と連結部１３０との間に配置され、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間に加えられる荷重を測定する。

変位計１６０は、例えば接触式の変位計である。変位計１６０は、フレーム１１４に設けられる。変位計１６０は、定盤１１０に載置された電池セル２０の上方に位置する予め設定されている初期位置からの、荷重プレート１４０の変位量を検出する。

制御部１７０は、駆動部１２０と荷重計１５０と変位計１６０とを制御する。また、制御部１７０は、荷重計１５０が測定した荷重と、変位計１６０が検出した荷重プレート１４０の変位量から、図４に示す、加わる荷重と第１主面２４と第２主面２６の間の距離との対応関係を求める。

制御部１７０は、図５に示すように、各種の処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１７２と、プログラムとデータとを記憶しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１７４と、データを記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１７５と、各部の間の信号を入出力する入出力インタフェース１７６とを備える。制御部１７０の機能は、ＣＰＵ１７２が、ＲＯＭ１７４に記憶されたプログラムを実行することによって、実現される。入出力インタフェース１７６は、ＣＰＵ１７２と、駆動部１２０と荷重計１５０と変位計１６０との間の信号を入出力する。

次に、機械特性測定装置１００の動作を説明する。まず、ユーザから指示に基づき、制御部１７０が、駆動部１２０に信号を送信して、荷重プレート１４０を、予め設定された初期位置から下降させる。また、制御部１７０は、荷重計１５０と変位計１６０に信号を送信して、それぞれに荷重の測定と変位量の検出を開始させる。そして、制御部１７０は、荷重計１５０と変位計１６０が送信した、荷重の値を表す信号と変位量の値を表す信号を受信する。

荷重プレート１４０が下降し、荷重プレート１４０の下面１４０ａが電池セル２０の第２主面２６に当接すると、制御部１７０は、荷重プレート１４０の下降速度を０．１〜０．３ｍｍ／ｓに調整して、荷重プレート１４０を更に下降させる。これにより、荷重プレート１４０が、電池セル２０の第２主面２６を押圧して、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間に荷重を加えていく。なお、荷重プレート１４０が第２主面２６に当接すると、荷重計１５０がゼロより大きい荷重の値を表す信号をＣＰＵ１７２へ送信するので、測定された荷重の値が予め設定されたしきい値を超えた場合に、制御部１７０は、荷重プレート１４０が第２主面２６と当接したと判定する。

制御部１７０は、荷重計１５０により測定された荷重が予め設定されている荷重に達するまで、荷重プレート１４０を下降させる。そして、制御部１７０は、荷重計１５０により測定された荷重が予め設定されている荷重に達した後、電池セル２０の第２主面２６への押圧を停止する。さらに、制御部１７０は、荷重プレート１４０を上昇速度０．１〜０．３ｍｍ／ｓで上昇させて、荷重プレート１４０を初期位置に戻す。荷重計１５０と変位計１６０は、荷重プレート１４０が下降している期間の間、測定した荷重の値を表す信号と検出した変位量を表す信号を、ＣＰＵ１７２に送信する。

制御部１７０は、荷重計１５０が測定した荷重と変位計１６０が検出した変位量から、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間に加わる荷重と、第１主面２４と第２主面２６の間の距離との対応関係を求める。以上により、機械特性測定装置１００は、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間に加わる荷重と、第１主面２４と第２主面２６の間の距離との対応関係の１回分を測定できる。

さらに、制御部１７０は、上記の１回分の測定を、予め設定されている第２荷重Ｊ２における、Ｎ（Ｎは１以上の整数）回目に測定された第１主面２４と第２主面２６の間の距離とＮ＋１回目に測定された第１主面２４と第２主面２６の間の距離との差が、予め定められている範囲の内になるまで、繰り返す。

以上により、機械特性測定装置１００は、１つの電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間に加わる荷重と第１主面２４と第２主面２６の間の距離との対応関係を、電池セル２０を損傷させずに、繰り返し測定できる。

機械特性測定装置１００では、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間に加わる荷重が予め設定されている荷重に達すると、荷重プレート１４０は電池セル２０の第２主面２６への押圧を停止する。したがって、機械特性測定装置１００は、電池セル２０を損傷させずに、同一の電池セル２０に対する測定を繰り返すことができる。また、機械特性測定装置１００は、同一の電池セル２０に対して、充電率を変えて測定することもできる。さらに、機械特性測定装置１００は、予め設定されている第２荷重Ｊ２における、Ｎ（Ｎは１以上の整数）回目に測定された距離とＮ＋１回目に測定された距離との差が、予め定められている範囲の内になるまで測定を繰り返すので、より正確な対応関係を測定できる。

以上のように、本実施の形態の製造方法は、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間の距離を対応関係から求められた距離Ｄ１にして、バッテリーモジュール１０を製造する。したがって、電池セル２０の変形特性のばらつきによらず、耐振動性の高いバッテリーモジュール１０を製造できる。また、機械特性測定装置１００は、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間に加わる荷重と第１主面２４と第２主面２６の間の距離との対応関係を、１つの電池セル２０を損傷させずに、繰り返し測定できる。

実施の形態２．
実施の形態１の機械特性測定装置１００は、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間に加わる荷重と、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間の距離とを測定するが、機械特性測定装置１００は、電池セル２０に関する他の特性を測定してもよい。

本実施の形態の機械特性測定装置１００は、図７に示すように、電池セル２０の第２主面２６に当接する荷重プレート１４０の下面１４０ａに、電池セル２０を押圧する圧力分布を測定する面圧センサ１８２を備える。その他の構成は、実施の形態１の機械特性測定装置１００と同様である。

面圧センサ１８２は、例えば、加えられる圧力に応じてフィルムの局所的な抵抗値が変化する圧力測定シートから構成される。電池セル２０を押圧する力の不均一な分布によって、電池セル２０が十分に保持されない場合があるが、面圧センサ１８２により測定された圧力分布に基づいて、電池セル２０を選別することもできる。さらに、面圧センサ１８２により測定された圧力分布に基づいて、例えば、より均一な圧力分布を生じさせる保持プレート４０の形状を設計することによって、より高い耐振動性を有するバッテリーモジュール１０を製造できる。

また、面圧センサ１８２により測定された圧力分布から求められる荷重と、荷重計１５０により測定された荷重とを比較することによって、機械特性測定装置１００の測定精度を向上させることができる。

実施の形態３．
実施の形態１の機械特性測定装置１００では、荷重プレート１４０は平板状であるが、荷重プレート１４０の形状は他の形状であってもよい。

本実施の形態の機械特性測定装置１００は、図８に示すように、実施の形態１の機械特性測定装置１００の荷重プレート１４０に代えて、バッテリーモジュール１０の保持プレート４０と同じ形状を有する荷重プレート３４０を備える。また、本実施の形態の機械特性測定装置１００は、実施の形態１の機械特性測定装置１００の連結部１３０に代えて、シリンダロッド１２４と荷重プレート３４０とを連結している連結部３３０を備える。その他の構成は、実施の形態１の機械特性測定装置１００と同様である。

荷重プレート３４０は、バッテリーモジュール１０の保持プレート４０と同じ有底凹形状に形成され、図９に示すように、底板３４２と、２つの側板３４４と、側板３４４の端部から外側に突出し端部に沿って延びるリブ３４６とを有する。荷重プレート３４０の底板３４２は保持プレート４０の底板４２に、荷重プレート３４０の側板３４４は保持プレート４０の側板４４に、荷重プレート３４０のリブ３４６は保持プレート４０の被取り付け部４６に、相当する。本実施の形態では、図８に示すように、荷重プレート３４０の底板３４２が、定盤１１０に載置された電池セル２０の第２主面２６に当接して、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間に荷重を加える。

連結部３３０は、有底凹形状に形成され、図１０に示すように、底板３３２と２つの側板３３４とを有する。本実施の形態では、図８に示すように、連結部３３０の側板３３４の端部と荷重プレート３４０のリブ３４６が接続される。なお、連結部３３０は、荷重プレート３４０の底板３４２に接触しない。

本実施の形態では、荷重プレート３４０が、バッテリーモジュール１０の保持プレート４０と同じ形状を有するので、機械特性測定装置１００は、バッテリーモジュール１０の製造により即した測定を行うことができる。

さらに、保持プレート４０の被取り付け部４６に相当するリブ３４６と連結部３３０の側板３３４の端部が接続されているので、シャシ３０の取り付け部３６に取り付けられた保持プレート４０と同様の負荷が荷重プレート３４０に掛かり、荷重プレート３４０は、シャシ３０の取り付け部３６に取り付けられた保持プレート４０と同様に変形する。したがって、機械特性測定装置１００は、保持プレート４０の変形を含む、電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間に加わる荷重と第１主面２４と第２主面２６の間の距離との対応関係を測定できる。なお、バッテリーモジュール１０の保持プレート４０を、荷重プレート３４０として用いてもよい。

実施の形態４．
実施の形態１の機械特性測定装置１００では、荷重プレート１４０の変位量を検出するが、機械特性測定装置１００は、荷重プレート１４０と定盤１１０の間の距離を測定してもよい。

本実施の形態の機械特性測定装置１００は、図１１に示すように、荷重プレート１４０の端部に距離計４１０を有する。その他の構成は、実施の形態１の機械特性測定装置１００と同様である。

距離計４１０は、例えばレーザ距離計である。距離計４１０は、電池セル２０に当接する荷重プレート１４０の下面１４０ａと電池セル２０が載置される定盤１１０の上面１１０ａの間の距離を測定する。

荷重プレート１４０が定盤１１０に対して平行である場合、距離計４１０によって測定された荷重プレート１４０の下面１４０ａと定盤１１０の上面１１０ａの間の距離の変化量と、変位計１６０によって検出された荷重プレート１４０の変位量は同じ値となる。したがって、機械特性測定装置１００は、距離計４１０によって測定された距離の変化量と変位計１６０によって検出された変位量との差の有無から、荷重プレート１４０の定盤１１０に対する傾きの有無を検出できる。また、距離計４１０によって測定された距離の変化量と変位計１６０によって検出された変位量の差と、変位計１６０の検出位置と距離計４１０の測定位置の間の距離とから、荷重プレート１４０の定盤１１０に対する傾き量を検出できる。

以上、本発明の複数の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

電池セル２０の第１主面２４と第２主面２６の間に加わる荷重と、第１主面２４と第２主面２６の間の距離との対応関係を測定する工程（ステップＳ１０）において、電池セル２０の充電率は、バッテリーモジュール１０が最も強い振動を受ける状況における充電率であることが好ましい。例えば、バッテリーモジュール１０が人工衛星に搭載される場合、電池セル２０は、最も強い振動を受ける打ち上げ時の充電率に充電されていることが、好ましい。

対応関係を測定する工程（ステップＳ１０）では、第１主面２４と第２主面２６の間に加わる荷重と第１主面２４と第２主面２６の間の距離との対応関係と共に、電池セル２０を押圧する圧力分布を測定してもよい。この場合、例えば、実施の形態２の機械特性測定装置１００が使用される。

実施の形態１の機械特性測定装置１００は、測定された荷重が予め設定されている荷重に達するまで荷重プレート１４０を下降させるが、機械特性測定装置１００は、変位計１６０によって測定された荷重プレート１４０の初期位置からの変位量が、予め設定されている変位量に達するまで、荷重プレート１４０を下降させてもよい。

機械特性測定装置１００は、定盤１１０に載置された電池セル２０の温度を測定する温度センサを備えてもよい。これにより、機械特性測定装置１００は、電池セル２０の温度異常を検出して、電池セル２０の発火を防ぐことができる。また、機械特性測定装置１００は、電池セル２０を充電する電源装置を備えてもよい。

機械特性測定装置１００は、図１２に示すように、定盤１１０の上面１１０ａに、駆動部１２０と連結部１３０と荷重プレート１４０と荷重計１５０と変位計１６０を覆う耐火カバー４２０を備えてもよい。耐火カバー４２０は、例えば、厚さ１．６ｍｍの鋼板から形成され、図示しない開閉扉と電池セル２０の状態を観察するための図示しない窓部とを有している。さらに、機械特性測定装置１００は、図１２に示すように、消火装置４３０を備えてもよい。

機械特性測定装置１００の位置合わせ部１１２は、荷重プレート１４０が電池セル２０の第２主面２６に当接した後、電池セル２０を挟む位置から、例えば左右方向に退避することが好ましい。これにより、電池セル２０が、荷重プレート１４０に押圧されることにより、変形し左右方向に膨張しても、機械特性測定装置１００は測定を行うことができる。

実施の形態２の機械特性測定装置１００では、面圧センサ１８２が電池セル２０の第２主面２６に当接する荷重プレート１４０の下面１４０ａに設けられているが、面圧センサ１８２は、電池セル２０の第１主面２４に当接する定盤１１０の上面１１０ａに設けられてもよい。さらに、面圧センサ１８２は、荷重プレート１４０の下面１４０ａと定盤１１０の上面１１０ａとに設けられてもよい。

実施の形態４の機械特性測定装置１００では、距離計４１０は荷重プレート１４０に設けられているが、距離計４１０は定盤１１０の上面１１０ａに設けられてもよい。

機械特性測定装置１００は、複数の電池セル２０を並行に測定してもよい。具体的には、機械特性測定装置１００は、図１３に示すように、定盤１１０の上面１１０ａに、位置合わせ枠４４２に囲まれ、電池セル２０が載置される複数の載置部１１０ｂを有する。また、機械特性測定装置１００は、定盤１１０の上面１１０ａに、載置部１１０ｂに沿って延びるリニアガイド４４４を備える。駆動部１２０と変位計１６０が設けられたフレーム１１４は、リニアガイド４４４上を移動する。機械特性測定装置１００は、フレーム１１４を移動させることによって、フレーム１１４に設けられた駆動部１２０と変位計１６０と、駆動部１２０に連結している連結部１３０と荷重プレート１４０と荷重計１５０とを、載置部１１０ｂに載置された電池セル２０の上方に移動させ、複数の電池セル２０を順に測定していく。これにより、機械特性測定装置１００は、複数の電池セル２０を効率よく測定できる。

１０ バッテリーモジュール、２０ 電池セル、２２ 電極端子、２４ 第１主面、２６ 第２主面、３０ シャシ、３２ 底板、３４ 側板、３６ 取り付け部、４０ 保持プレート、４２ 底板、４４ 側板、４６ 被取り付け部、５０ シム、６０ ボルト、１００ 機械特性測定装置、１１０ 定盤、１１０ａ 上面、１１０ｂ 載置部、１１２ 位置合わせ部、１１４ フレーム、１２０ 駆動部、１２２ シリンダ部、１２４ シリンダロッド、１３０ 連結部、１４０ 荷重プレート、１４０ａ 下面、１５０ 荷重計、１６０ 変位計、１７０ 制御部、１７２ ＣＰＵ、１７４ ＲＯＭ、１７５ ＲＡＭ、１７６ 入出力インタフェース、１８２ 面圧センサ、３３０ 連結部、３３２ 底板、３３４ 側板、３４０ 荷重プレート、３４２ 底板、３４４ 側板、３４６ リブ、４１０ 距離計、４２０ 耐火カバー、４３０ 消火装置、４４２ 位置合わせ枠、４４４ リニアガイド

Claims (9)

1. 電池セルの第１主面と前記第１主面に対向する第２主面の間に加わる荷重と、前記第１主面と前記第２主面の間の距離との対応関係を測定する工程と、
   測定された前記対応関係から、予め設定されている第１荷重における前記第１主面と前記第２主面の間の距離を求める工程と、
   前記電池セルを、前記第１主面に当接するシャシと前記第２主面に当接する保持プレートにより挟み、前記第１主面と前記第２主面の間の距離を、求められた前記第１主面と前記第２主面の間の距離にした状態で、前記保持プレートを前記シャシに取り付ける工程と、を含む、
   バッテリーモジュールの製造方法。
2. 前記対応関係を測定する工程を、予め設定されている第２荷重における、Ｎ（Ｎは１以上の整数）回目に測定された前記第１主面と前記第２主面の間の距離とＮ＋１回目に測定された前記第１主面と前記第２主面の間の距離との差が、予め定められている範囲の内になるまで繰り返し、
   前記距離を求める工程では、前記Ｎ＋１回目に測定された前記対応関係から、前記第１荷重における前記第１主面と前記第２主面の間の距離を求める、
   請求項１に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
3. 前記対応関係を測定する工程では、前記電池セルは予め設定された充電率に充電されている、
   請求項１又は２に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
4. 前記対応関係を測定する工程では、前記対応関係と共に、前記電池セルを押圧する圧力分布を測定する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
5. 電池セルの第１主面が当接し、前記電池セルが載置される定盤と、
   前記電池セルの前記第１主面に対向する第２主面に当接して、前記第１主面と前記第２主面の間に荷重を加える荷重プレートと、
   前記荷重プレートを移動させる駆動部と、
   前記第１主面と前記第２主面の間に加わる荷重を測定する荷重計と、
   前記荷重プレートの前記第１主面と前記第２主面に垂直な方向の変位量を検出する変位計と、を備え、
   １つの前記電池セルについて、前記第１主面と前記第２主面の間に加わる荷重と、前記第１主面と前記第２主面の間の距離との対応関係を繰り返し測定する、
   機械特性測定装置。
6. 前記荷重プレートの前記電池セルの前記第２主面に当接する面と、前記定盤の前記電池セルの前記第１主面に当接する面の少なくとも一方に、前記電池セルを押圧する圧力分布を測定する面圧センサを備える、
   請求項５に記載の機械特性測定装置。
7. 前記定盤に、前記電池セルと前記荷重プレートの位置を合わせる位置合わせ部を備える、
   請求項５又は６に記載の機械特性測定装置。
8. 前記荷重プレートと前記定盤の間の距離を測定する距離計を備える、
   請求項５から７のいずれか１項に記載の機械特性測定装置。
9. 前記電池セルは、前記第１主面に当接するシャシと前記第２主面に当接する保持プレートに挟まれて、バッテリーモジュールを形成し、
   前記荷重プレートは、前記保持プレートの形状と同じ形状を有する、
   請求項５から８のいずれか１項に記載の機械特性測定装置。

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