JP2024060681A - 電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】強度の維持と軽量化とを両立した電池モジュール、および切断工程が効率化された電池モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】電池モジュールは、第１の方向に並んで配置され、角形形状を各々有する複数の電池セルと、複数の電池セルに対して第１の方向に直交する第２の方向に並ぶように設けられ、第１の方向に沿って複数の電池セルを拘束する２つの拘束部材とを備える。２つの拘束部材は、第１の方向および第２の方向に直交する第３の方向および第１の方向を含む平面方向に延びる板状部分を含む。板状部分は、第３の方向に沿うロール目を有する金属部材により形成され、板状部分に開口が設けられる。
【選択図】図１５

Description

本技術は、電池モジュールおよびその製造方法に関する。

複数の電池セルを積層し、拘束部材により拘束した電池モジュールが従来から知られている。拘束部材に開口を設けることも従来から行われている。

国際公開第２０１６／００２１７８号 国際公開第２０２１／０２４７７４号

拘束部材に開口を設けることにより、電池モジュールの軽量化を図ることができるが、拘束部材の強度の維持に留意する必要がある。

上記とは異なる観点では、拘束部材用の板状部材を形成するための金属板の切断工程を効率化することが求められる。

本技術の目的は、強度の維持と軽量化とを両立した電池モジュール、および切断工程が効率化された電池モジュールの製造方法を提供することにある。

本技術は、以下の電池モジュールおよびその製造方法を提供する。

［１］第１の方向に並んで配置され、角形形状を各々有する複数の電池セルと、複数の電池セルに対して第１の方向に直交する第２の方向に並ぶように設けられ、第１の方向に沿って複数の電池セルを拘束する２つの拘束部材とを備え、２つの拘束部材は、第１の方向および第２の方向に直交する第３の方向および第１の方向を含む平面方向に延びる板状部分を含み、板状部分は、第３の方向に沿うロール目を有する金属部材により形成され、板状部分に開口が設けられる、電池モジュール。

［２］第１の方向の中間部分において第２の方向に延在し、２つの拘束部材を互いに連結する帯状の連結部材をさらに備え、連結部材は、２つの拘束部材を第２の方向に沿って挟む方向から２つの拘束部材と各々係合する第１係合部および第２係合部を有する、［１］に記載の電池モジュール。

［３］板状部分の第３の方向の端部において、金属部材を第３の方向から第２の方向に曲げる第１の曲げ加工部が設けられる、［１］または［２］に記載の電池モジュール。

［４］板状部分の第１の方向の端部において、金属部材を第１の方向から第２の方向に曲げる第２の曲げ加工部が設けられ、第１の曲げ加工部の曲げ半径は、第２の曲げ加工部の曲げ半径よりも小さい、［３］に記載の電池モジュール。

［５］複数の電池セルを収容して少なくとも第１の方向に支持し、複数の電池セルを含むユニットを形成するケースをさらに備えた、［１］から［４］のいずれか１項に記載の電池モジュール。

［６］ユニットは、２個以上の電池セルを各々含み、２個以上の電池セルの各々の出力密度は８０００Ｗ／Ｌ以上である、［５］に記載の電池モジュール。

［７］第１の方向に並ぶ複数の電池セルを含む積層体を形成する工程と、金属板を圧延方向に沿って送りながら圧延方向が短手方向となるように金属板を切断する工程と、切断された金属板を圧延方向が第１の方向に直交するように積層体上に配置し、金属板により積層体を第１の方向に沿って拘束する工程とを備えた、電池モジュールの製造方法。
［８］金属板に開口が設けられる、［７］に記載の電池モジュールの製造方法。

本技術によれば、強度の維持と軽量化とを両立した電池モジュール、および切断工程が効率化された電池モジュールの製造方法を提供することができる。

この発明の実施の形態における電池モジュールを示す斜視図である。 この発明の実施の形態における電池モジュールを示す別の斜視図である。 図１中の電池モジュールを示す分解組み立て図である。 図１中の電池モジュールの内部構造を示す斜視図である。 図１中の電池モジュールを構成する電池セルユニットを示す斜視図である。 図１中の電池セルユニットを構成する電池セルを示す斜視図である。 第１カバー体を示す斜視図である。 第１カバー体を示す別の斜視図である。 第２カバー体を示す斜視図である。 第２カバー体を示す別の斜視図である。 バインドバーに作用する荷重を示す図である。 バインドバーとリテーナとを示す斜視図である。 バインドバーとリテーナとの係合部を示す拡大斜視図である。 電池モジュールの製造工程を示すフロー図である。 板状部材の切断工程を示す図である。 バインドバーの上部フランジ部近傍を示す拡大斜視図である。 バインドバーの正面図である。 バインドバーの下部フランジ部近傍を示す拡大正面図である。

以下に、本技術の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本技術の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本技術にとって必ずしも必須のものではない。また、本技術は、本実施の形態において言及する作用効果を必ずしもすべて奏するものに限定されない。

なお、本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含む場合に、当該構成以外の他の構成を含んでもよいし、含まなくてもよい。

また、本明細書において幾何学的な文言および位置・方向関係を表す文言、たとえば「平行」、「直交」、「斜め４５°」、「同軸」、「沿って」などの文言が用いられる場合、それらの文言は、製造誤差ないし若干の変動を許容する。本明細書において「上側」、「下側」などの相対的な位置関係を表す文言が用いられる場合、それらの文言は、１つの状態における相対的な位置関係を示すものとして用いられるものであり、各機構の設置方向（たとえば機構全体を上下反転させる等）により、相対的な位置関係は反転ないし任意の角度に回動し得る。

本明細書において、「電池」は、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル水素電池およびナトリウムイオン電池などの他の電池を含み得る。本明細書において、「電極」は正極および負極を総称し得る。

図１および図２は、この発明の実施の形態における電池モジュールを示す斜視図である。図３は、図１中の電池モジュールを示す分解組み立て図である。図４は、図１中の電池モジュールの内部構造を示す斜視図である。図５は、図１中の電池モジュールを構成する電池セルユニットを示す斜視図である。図６は、図１中の電池セルユニットを構成する電池セルを示す斜視図である。

図１から図６を参照して、電池モジュール１００は、ハイブリッド車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）または電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）などの車両の駆動用電源として用いられる。

本明細書においては、電池モジュール１００の構造を説明する便宜上、後述する複数の電池セル１１の積層方向に平行に延びる軸を「Ｙ軸」といい、その「Ｙ軸」を基準に、Ｙ軸に直交する方向に延びる軸を「Ｘ軸」といい、Ｙ軸と、Ｘ軸とに直交する方向に延びる軸を「Ｚ軸」という。図１の紙面の右斜め上方向が「＋Ｙ軸方向」であり、左斜め下方向が「－Ｙ軸方向」である。図１の紙面の右斜め下方向が「＋Ｘ軸方向」であり、左斜め上方向が「－Ｘ軸方向」である。図１の紙面の上方向が「＋Ｚ軸方向」であり、下方向が「－Ｚ軸方向」である。典型的には、電池モジュール１００は、＋Ｚ軸方向が上方向に対応し、－Ｚ軸方向が下方向に対応する姿勢により車両に搭載される。

まず、電池モジュール１００の全体構造について説明する。図４に示されるように、電池モジュール１００は、複数の電池セルユニット２１を有する。複数の電池セルユニット２１は、Ｙ軸方向に並べられている。－Ｙ軸方向における端部には、電池セルユニット２１Ａが配置され、＋Ｙ軸方向における端部には、電池セルユニット２１Ｒが配置されている。

なお、電池モジュール１００に備わる電池セルユニット２１の数は、２以上であれば、特に限定されない。

図５および図６に示されるように、各電池セルユニット２１は、複数の電池セル１１と、ケース体３１とを有する。

各電池セルユニット２１において、２個の電池セル１１が、Ｙ軸方向に連続して並んでいる。各電池セルユニット２１に備わる電池セル１１の数は、複数であれば、特に限定されない。

電池セル１１は、リチウムイオン電池である。電池セル１１は、８０００Ｗ／Ｌ以上の出力密度を有する。電池セル１１は、角形であり、直方体形状の薄板形状を有する。複数の電池セル１１は、Ｙ軸方向が電池セル１１の厚み方向となるように積層されている。

電池セル１１は、外装体１２を有する。外装体１２は、直方体形状の筐体からなり、電池セル１１の外観をなしている。外装体１２には、電極体および電解液が収容されている。

外装体１２は、セル側面１３と、セル側面１４と、セル頂面１５とを有する。セル側面１３およびセル側面１４の各側面は、Ｙ軸方向に直交する平面からなる。セル側面１３およびセル側面１４は、Ｙ軸方向において、互いに反対側を向いている。セル側面１３およびセル側面１４の各側面は、外装体１２が有する複数の側面のうちで最も大きい面積を有する。セル頂面１５は、Ｚ軸方向に直交する平面からなる。セル頂面１５は、＋Ｚ軸方向を向いている。

電池セル１１は、ガス排出弁１７をさらに有する。ガス排出弁１７は、セル頂面１５に設けられている。ガス排出弁１７は、Ｘ軸方向におけるセル頂面１５の中央部に設けられている。ガス排出弁１７は、外装体１２の内部で発生したガスにより外装体１２の内圧が所定値以上となった場合に、そのガスを外装体１２の外部に排出する。ガス排出弁１７からのガスは、後述するダクト７１を流れて、電池モジュール１００の外部に排出される。

電池セル１１は、正極端子１６Ｐおよび負極端子１６Ｎが対となった電極端子１６をさらに有する。電極端子１６は、セル頂面１５に設けられている。正極端子１６Ｐおよび負極端子１６Ｎは、Ｘ軸方向においてガス排出弁１７を挟んだ両側にそれぞれ設けられている。

ケース体３１は、直方体形状の外観をなしている。ケース体３１は、樹脂製である。各電池セルユニット２１において、ケース体３１は、複数の電池セル１１を収容している。ケース体３１は、ケース頂部３２を有する。ケース頂部３２は、Ｚ軸方向が厚み方向となり、Ｘ軸－Ｙ軸平面に平行に配置される壁形状をなしている。

図４に示されるように、Ｙ軸方向に並べられた電池セルユニット２１の間に渡って、複数の電池セル１１がＹ軸方向に積層されている。複数の電池セル１１は、Ｙ軸方向に隣り合う電池セル１１の間において、セル側面１３同士が向かい合わせとなり、セル側面１４同士が向かい合わせとなるように積層されている。これにより、複数の電池セル１１が積層されるＹ軸方向において、正極端子１６Ｐと負極端子１６Ｎとが、交互に並んでいる。Ｙ軸方向に隣り合う正極端子１６Ｐおよび負極端子１６Ｎは、バスバー（不図示）により互いに接続されている。これにより、複数の電池セル１１は、互いに電気的に直列に接続されている。

図１から図４に示されるように、電池モジュール１００は、一対のエンドプレート４２（４２Ｐ，４２Ｑ）と、一対のバインドバー４３とをさらに有する。一対のバインドバー４３および一対のエンドプレート４２は、Ｙ軸方向に並ぶ複数の電池セルユニット２１（複数の電池セル１１）を一体に保持している。

一対のエンドプレート４２は、それぞれ、Ｙ軸方向における複数の電池セル１１（複数の電池セルユニット２１）の両端に配置されている。エンドプレート４２Ｐは、Ｙ軸方向において、電池セルユニット２１Ａと対向し、エンドプレート４２Ｑは、Ｙ軸方向において、電池セルユニット２１Ｒと対向している。

エンドプレート４２は、プレート部４６と、庇部４７とを有する。プレート部４６は、Ｙ軸方向が厚み方向となるプレート形状を有する。庇部４７は、＋Ｚ軸方向におけるプレート部４６の端部（上端部）から、Ｙ軸方向において電池セル１１の積層体から遠ざかる方向に延出している。庇部４７は、Ｚ軸方向に厚みを有し、プレート部４６の上端部に沿って帯状に延びる庇形状をなしている。

一対のバインドバー４３は、Ｘ軸方向において電池セル１１の積層体の両端に配置されている。バインドバー４３は、Ｙ軸方向に延びている。－Ｙ軸方向におけるバインドバー４３の端部は、エンドプレート４２Ｐに接続されている。＋Ｙ軸方向におけるバインドバー４３の端部は、エンドプレート４２Ｑに接続されている。一対のバインドバー４３は、一対のエンドプレート４２とともに、複数の電池セル１１（複数の電池セルユニット２１）に対してＹ軸方向の拘束力を作用させている。

電池モジュール１００は、プラス端子箱８１と、マイナス端子箱８６とをさらに有する。プラス端子箱８１およびマイナス端子箱８６は、樹脂製である。プラス端子箱８１およびマイナス端子箱８６には、電池モジュール１００と、電池モジュール１００の外部に配置されるケーブル等の外部配線とを接続するためのプラス総端子およびマイナス総端子がそれぞれ収容されている。

図４に示されるように、プラス端子箱８１は、基台２１２と、開閉扉２１１とを有する。基台２１２は、エンドプレート４２（４２Ｐ）に取り付けられている。基台２１２は、Ｙ軸方向において庇部４７を跨ぐように設けられている。基台２１２には、電池セル１１からプラス総端子に向けて延びるバスバー２７が搭載されている。開閉扉２１１は、開閉動作が可能なように基台２１２に取り付けられている。マイナス端子箱８６は、基台２１７と、開閉扉２１６とを有する。基台２１７および開閉扉２１６は、それぞれ、プラス端子箱８１における基台２１２および開閉扉２１１に対応している。基台２１７には、電池セル１１からマイナス総端子に向けて延びるバスバー２８が搭載されている。

電池モジュール１００は、ダクト７１をさらに有する。ダクト７１は、樹脂製である。ダクト７１は、Ｚ軸方向において複数の電池セル１１（複数の電池セルユニット２１）と対向しながら、Ｙ軸方向に延びている。ダクト７１は、複数の電池セル１１から排出されたガスが流れる通路を形成している。ダクト７１は、複数のケース体３１に取り付けられている。

図３に示されるように、ダクト７１は、ダクト本体部７２と、コネクタ支持部７４とを有する。ダクト本体部７２は、電池セル１１からのガスを流通させるためのダクト７１の主要部をなしている。ダクト本体部７２は、Ｚ軸方向において、Ｙ軸方向に間隔を開けて並ぶ複数のガス排出弁１７と対向しながら、Ｙ軸方向に延びている。コネクタ支持部７４は、＋Ｙ軸方向におけるダクト本体部７２の端部から＋Ｙ軸方向に延出している。コネクタ支持部７４は、Ｘ軸－Ｙ軸平面と平行に配置されるプレート形状を有する。

電池モジュール１００は、第１カバー体５１および第２カバー体５２と、リテーナ９１とをさらに有する。

第１カバー体５１および第２カバー体５２は、樹脂製である。第１カバー体５１は、Ｚ軸方向より複数の電池セル１１を覆うように設けられている。第１カバー体５１および第２カバー体５２は、Ｚ軸方向において、ケース体３１のケース頂部３２と対向して設けられている。第１カバー体５１および第２カバー体５２は、バスバー２７，２８と、ダクト７１とをさらに覆うように設けられている。

「カバー部材」としての第１カバー体５１および第２カバー体５２は、Ｘ軸－Ｙ軸平面に平行に配置されている。第１カバー体５１および第２カバー体５２は、Ｙ軸方向（電池セル１１の積層方向）に並べられている。第１カバー体５１は、Ｙ軸方向におけるプラス側に配置され、第２カバー体５２は、Ｙ軸方向におけるマイナス側に配置されている。

第１カバー体５１および第２カバー体５２は、複数のケース体３１、基台２１２、基台２１７およびダクト７１に対して着脱可能に取り付けられている。複数のケース体３１、基台２１２、基台２１７およびダクト７１は、第１カバー体５１および第２カバー体５２が取り付けられる被取り付け部材３０を構成している。

リテーナ９１は、金属製である。リテーナ９１は、Ｘ軸方向に延びている。リテーナ９１は、Ｘ軸方向に延びる両端において、一対のバインドバー４３にそれぞれ接続されている。リテーナ９１は、Ｙ軸方向における複数の電池セル１１の全長の中心位置に設けられている。Ｙ軸方向におけるエンドプレート４２Ｐおよびリテーナ９１の間の長さは、Ｙ軸方向におけるリテーナ９１およびエンドプレート４２Ｑの間の長さと同じである。

リテーナ９１は、バー部９２と、一対の折れ曲がり部９３とを有する。バー部９２は、Ｚ軸方向が厚み方向となり、Ｘ軸－Ｙ軸平面に平行に配置される平板からなる。バー部９２は、Ｙ軸方向において一定の幅を有しながら、Ｘ軸方向が長手方向となるように帯状に延びている。一対の折れ曲がり部９３は、それぞれ、Ｘ軸方向におけるバー部９２の両端から９０°折れ曲がり、－Ｚ軸方向に延びている。一対の折れ曲がり部９３は、爪部および開口部の組み合わせからなる嵌合構造によって、一対のバインドバー４３にそれぞれ接続されている。

図７および図８は、第１カバー体を示す斜視図である。図９および図１０は、第２カバー体を示す斜視図である。図１１は、図１中のＸＩ－ＸＩ線上の矢視方向に見た電池モジュールを示す断面図である。続いて、第１カバー体５１および第２カバー体５２の構造についてより具体的に説明する。

図１から図３、および、図７から図１１を参照して、第１カバー体５１および第２カバー体５２の各カバー体は、平板部２３１と、縁部２３６とを有する。平板部２３１は、Ｚ軸方向に厚みを有し、Ｘ軸－Ｙ軸平面と平行に配置されている。平板部２３１は、全体として、矩形形状の平面視を有する。平板部２３１は、Ｚ軸方向において、複数の電池セル１１（複数の電池セルユニット２１）と対向して設けられている。縁部２３６は、平板部２３１の周縁部から－Ｚ軸方向に延出している。縁部２３６は、Ｚ軸方向に高さをなしながら、平板部２３１の周縁部に沿って断続的に延びている。

Ｙ軸方向における第１カバー体５１（の平板部２３１）の全長は、Ｙ軸方向における第２カバー体５２（の平板部２３１）の全長よりも大きい。

図７および図８に示されるように、第１カバー体５１は、第１重畳部２３２を有する。第１重畳部２３２は、第１カバー体５１における平板部２３１の－Ｙ軸方向の端部に沿って設けられている。第１重畳部２３２は、平板部２３１の一部であって、Ｙ軸方向に一定の幅を有しながら、Ｘ軸方向に帯状に延びている。

第１カバー体５１には、溝部９６が設けられている。溝部９６は、Ｚ軸方向に凹み、前Ｘ軸方向に延びている。溝部９６は、第１カバー体５１の平板部２３１に設けられている。溝部９６は、＋Ｚ軸方向を向く平板部２３１の表面から凹む凹形状をなし、Ｙ軸方向に一定の幅を有しながら、Ｘ軸方向に延びている。Ｙ軸方向における溝部９６の幅は、Ｙ軸方向におけるリテーナ９１（バー部９２）の幅よりも大きい。

図９および図１０に示されるように、第２カバー体５２は、第２重畳部２３３を有する。第２重畳部２３３は、第２カバー体５２における平板部２３１の＋Ｙ軸方向の端部に沿って設けられている。第２重畳部２３３は、平板部２３１に対して平板部２３１の厚み分だけ－Ｚ軸方向に段差をなしている。第２重畳部２３３は、Ｙ軸方向に一定の幅を有しながら、Ｘ軸方向に帯状に延びている。

図１から図３、および、図１１を参照して、第２重畳部２３３は、第１重畳部２３２と重ね合わされている。第２重畳部２３３は、Ｚ軸方向において、電池セル１１および第１重畳部２３２の間に配置されている。第１カバー体５１は、Ｚ軸方向において、電池セル１１およびリテーナ９１（バー部９２）の間に配置されている。

第１重畳部２３２および第２重畳部２３３は、Ｘ軸－Ｙ軸平面に平行な面内で面接触している。Ｙ軸方向における、第２カバー体５２の平板部２３１と、第１カバー体５１の第１重畳部２３２との間には、隙間３２１が設けられている。＋Ｙ軸方向における第２カバー体５２の平板部２３１の端部と、－Ｙ軸方向における第１重畳部２３２の端部とは、隙間３２１を介して対向している。

電池モジュール１００の組み立て時、被取り付け部材３０に対して、第２カバー体５２、第１カバー体５１およびリテーナ９１が挙げた順に組み付けられる。続いて、被取り付け部材３０に対する第１カバー体５１および第２カバー体５２の取り付け構造について説明する。

図１および図２、および、図７から図１０を参照して、第１カバー体５１は、第１接続部５７を有する。第２カバー体５２は、第２接続部５６を有する。第１カバー体５１および第２カバー体５２の少なくともいずれか一方は、第３接続部５８を有する。

第１接続部５７は、Ｙ軸方向において、第１重畳部２３２に対して第２カバー体５２の反対側に配置されている。第１接続部５７は、＋Ｙ軸方向における第１カバー体５１の端部に設けられている。第１接続部５７は、Ｙ軸方向に固定されるように被取り付け部材３０に接続されている。第２接続部５６は、Ｙ軸方向において、第２重畳部２３３に対して第１カバー体５１の反対側に配置されている。第２接続部５６は、－Ｙ軸方向における第２カバー体５２の端部に設けられている。第２接続部５６は、Ｙ軸方向に固定されるように被取り付け部材３０に接続されている。

第３接続部５８は、Ｙ軸方向において第１接続部５７および第２接続部５６の間に配置されている。第３接続部５８は、第１カバー体５１および第２カバー体５２に設けられている。第３接続部５８は、Ｙ軸方向にスライド可能なように被取り付け部材３０に接続されている。

図１から図５を参照して、ケース体３１は、リブ部１１３と、爪部２２１とをさらに有する。

リブ部１１３は、ケース頂部３２から突出し、Ｚ軸方向に高さをなしながら、電極端子１６を取り囲むようにリブ状に延びている。爪部２２１は、リブ部１１３の側面からＸ軸方向に突出する凸形状をなしている。爪部２２１は、＋Ｘ軸方向を向くリブ部１１３の外側面と、－Ｘ軸方向を向くリブ部１１３の外側面との各側面に設けられている。爪部２２１は、＋Ｘ軸方向を向くリブ部１１３の外側面において、＋Ｘ軸方向に突出する凸形状をなし、－Ｘ軸方向を向くリブ部１１３の外側面において、－Ｘ軸方向に突出する凸形状をなしている。複数のケース体３１がＹ軸方向に並べられた状態において、複数の爪部２２１が、Ｙ軸方向において互いに間隔を開けて設けられている。

図１から図４を参照して、基台２１２には、爪部２２２と、爪部２２５とが設けられている。爪部２２２は、＋Ｘ軸方向を向く基台２１２の外側面に設けられ、＋Ｘ軸方向に突出する凸形状をなしている。爪部２２５は、－Ｘ軸方向を向く基台２１２の外側面に設けられ、－Ｘ軸方向に突出する凸形状をなしている。爪部２２２および爪部２２５は、エンドプレート４２Ｐの直上に設けられている。基台２１７には、爪部２２３が設けられている。爪部２２３は、＋Ｘ軸方向を向く基台２１７の外側面に設けられ、＋Ｘ軸方向に突出する凸形状をなしている。爪部２２３は、エンドプレート４２Ｑの直上に設けられている。

ダクト７１のコネクタ支持部７４には、爪部２２４が設けられている。爪部２２４は、－Ｘ軸方向を向くコネクタ支持部７４の外側面に設けられ、－Ｘ軸方向に突出する凸形状をなしている。爪部２２４は、エンドプレート４２Ｑの直上に設けられている。

図１および図２、ならびに、図７から図１０を参照して、第１カバー体５１には、複数の開口部２５１と、開口部２５３と、開口部２５４とが設けられている。第２カバー体５２には、複数の開口部２５１と、開口部２５２と、開口部２５５とが設けられている。複数の開口部２５１、開口部２５２、開口部２５３、開口部２５４および開口部２５５は、縁部２３６に設けられている。

図１および図２、ならびに、図７および図８に示されるように、開口部２５３は、第１カバー体５１において、基台２１７を覆う部分に設けられている。開口部２５４は、第１カバー体５１において、コネクタ支持部７４を覆う部分に設けられている。開口部２５３および開口部２５４には、それぞれ、爪部２２３および爪部２２４が嵌合されている。Ｙ軸方向における開口部２５３の開口長さ（幅）は、Ｙ軸方向における爪部２２３の長さ（幅）と略同じであり、Ｙ軸方向における開口部２５４の開口長さ（幅）は、Ｙ軸方向における爪部２２４の長さ（幅）と略同じである。爪部２２３および爪部２２４は、それぞれ、開口部２５３および開口部２５４の内側で、Ｚ軸方向およびＹ軸方向に係止されている。このような構成により、開口部２５３および開口部２５４は、Ｙ軸方向に固定されるように被取り付け部材３０（基台２１７，コネクタ支持部７４）に接続される第１接続部５７を構成している。

図１および図２、ならびに、図９および図１０に示されるように、開口部２５２および開口部２５５は、第２カバー体５２において、基台２１２を覆う部分に設けられている。開口部２５２および開口部２５５には、それぞれ、爪部２２２および爪部２２５が嵌合されている。Ｙ軸方向における開口部２５２の開口長さ（幅）は、Ｙ軸方向における爪部２２２の長さ（幅）と略同じであり、Ｙ軸方向における開口部２５５の開口長さ（幅）は、Ｙ軸方向における爪部２２５の長さ（幅）と略同じである。爪部２２２および爪部２２５は、それぞれ、開口部２５２および開口部２５５の内側で、Ｚ軸方向およびＹ軸方向に係止されている。このような構成により、開口部２５２および開口部２５５は、Ｙ軸方向に固定されるように被取り付け部材３０（基台２１２）に接続される第２接続部５６を構成している。

図１および図２、ならびに、図７および図８に示されるように、第１カバー体５１には、複数の開口部２５１がさらに設けられている。複数の開口部２５１は、Ｙ軸方向において、互いに間隔を開けて並んでいる。複数の開口部２５１は、Ｙ軸方向において、開口部２５３および開口部２５４（第１接続部５７）と、第１重畳部２３２との間に配置されている。

図１および図２、ならびに、図９および図１０に示されるように、第２カバー体５２には、複数の開口部２５１がさらに設けられている。複数の開口部２５１は、Ｙ軸方向において、互いに間隔を開けて並んでいる。複数の開口部２５１は、Ｙ軸方向において、開口部２５２および開口部２５５（第２接続部５６）と、第２重畳部２３３との間に配置されている。

図１および図２に示されるように、複数の開口部２５１には、それぞれ、複数の爪部２２１が嵌合されている。Ｙ軸方向における開口部２５１の開口長さ（幅）は、Ｙ軸方向における爪部２２１の長さ（幅）よりも大きい。爪部２２１は、±Ｙ軸方向における開口部２５１の開口縁から離れた位置に配置されている。爪部２２１は、開口部２５１の内側でＺ軸方向にのみ係止されている。このような構成により、複数の開口部２５１は、Ｙ軸方向にスライド可能なように被取り付け部材３０（複数のケース体３１）に接続される第３接続部５８を構成している。

リテーナ９１（バー部９２）は、溝部９６に配置されている。－Ｙ軸方向におけるリテーナ９１の端部と、第１カバー体５１の平板部２３１がなす溝部９６の溝壁との間には、隙間３２６が設けられている。＋Ｙ軸方向におけるリテーナ９１の端部と、第１カバー体５１の平板部２３１がなす溝部９６の溝壁との間には、隙間３２７が設けられている。

図１１は、バインドバー４３に作用する荷重を示す図である。図１１に示すように、バインドバー４３は、本体部４３１と、本体部４３１に形成された開口部４３２とを含む。

開口部４３２の形状は略樽型に規定されている。したがって、２つの開口部４３２の間において、本体部４３１の中央部４３１ＡのＹ軸方向の幅は、両端部４３１Ｂ，４３１ＣのＹ軸方向の幅よりも狭い。

バインドバー４３には、電池セル１１の膨張または外部負荷によって様々な方向から荷重が作用し得る。具体的には、バインドバー４３には、たとえばＹ軸方向に沿う荷重Ｆ１，Ｆ２、またはＺ軸方向に沿う荷重Ｆ３が作用し得る。

Ｙ軸方向に荷重が作用する場合には、本体部４３１における開口部４３２の上部または下部において当該荷重Ｆ１，Ｆ２を受けることができる。

Ｚ軸方向に沿って荷重が作用する場合には、Ｚ軸方向に平行な荷重Ｆ３が２つの開口部４３２の間に作用する。この場合、両端部４３１Ｂ，４３１Ｃよりも幅が狭い中央部４３１Ａに荷重Ｆ３が作用する。

バインドバー４３における材料の圧延方向は、Ｚ軸方向に沿っている。一般に、複数の結晶粒を有する金属材料が圧延された場合、金属材料は圧延方向に直交する方向と比較して圧延方向の強度が高い。このため、開口部４３２におけるＺ軸方向の中央部４３１ＡにおいてＹ軸方向の幅が狭くても、バインドバー４３は、中央部４３１Ａにおいて必要な耐荷重特性を満足することができる。

図１２は、バインドバー４３とリテーナ９１とを示す斜視図であり、図１３は、バインドバー４３とリテーナ９１との係合部を示す拡大斜視図である。図１２，図１３に示すように、リテーナ９１（連結部材）は、Ｙ軸方向の中間部分において２つのバインドバー４３（拘束部材）を互いに連結する。帯状のバー部９２（本体部）はＸ軸方向に延在する。バー部９２は、図１に示すように、電池セル１１の反対側（上側）から第１カバー体５１に重なる位置に設けられる。

一対の折れ曲がり部９３（フランジ部）は、バー部９２から－Ｚ軸方向に突出する。一対の折れ曲がり部９３、すなわち折れ曲がり部９３Ｔ（第１係合部）および折れ曲がり部９３Ｓ（第２係合部）は、２つのバインドバー４３をＸ軸方向に沿って挟む方向から２つのバインドバー４３と各々係合する。

バインドバー４３は、本体部４３１からＸ軸方向に突出する第１フランジ部４３３Ａおよび第２フランジ部４３３Ｂとを含む。第１フランジ部４３３Ａは、複数の電池セルユニット２１の上側（Ｚ軸方向における第１の側）に重なるように設けられる。第２フランジ部４３３Ｂは、複数の電池セルユニット２１の下側（Ｚ軸方向における第２の側）に重なるように設けられる。第１フランジ部４３３Ａの本体部４３１からの突出量は、第２フランジ部４３３Ｂの本体部４３１からの突出量よりも小さい。

リテーナ９１は、バインドバー４３の上側に設けられる。すなわち、リテーナ９１の折れ曲がり部９３Ｔ（第１係合部）および折れ曲がり部９３Ｓ（第２係合部）は、第１フランジ部４３３Ａの近傍に設けられる。具体的には、図１３に示すように、バインドバー４３の上部に設けられた係合突起４３４とリテーナ９１の折れ曲がり部９３に設けられた開口とが係合することにより、バインドバー４３とリテーナ９１とが接続される。

このように、本実施の形態に係る電池モジュール１００においては、バインドバー４３の上側に位置する第１フランジ部４３３Ａの近傍に、軽量の板状部材からなるリテーナ９１を設け、２つのバインドバー４３をＸ軸方向に連結する構造を採用している。このため、電池モジュール１００の軽量化を損なうことなく、２つのバインドバー４３のＸ軸方向の広がりに対する耐力の向上が特に必要な箇所について、選択的な補強を行うことができる。

図１４は、電池モジュール１００の製造工程を示すフロー図である。図１４に示すように、電池モジュール１００の製造方法は、複数の電池セル１１を含む電池セルユニット２１を積層した積層体を形成する工程（Ｓ１０）と、バインドバー４３を構成する金属板を切断ないし加工する工程（Ｓ２０）と、バインドバー４３により電池セルユニット２１の積層体をＹ軸方向に拘束する工程（Ｓ３０）とを備える。

図１５は、金属板４３０Ａ（板状部材）の切断工程を示す。図１５を参照して、金属板４３０Ａは、その圧延方向に沿って矢印ＤＲ４３０方向に送られる。金属板４３０Ａは、搬送方向、すなわち圧延方向（ロール目の方向）が短手方向となるように順次切断され、金属板４３０Ａ１，４３０Ａ２，４３０Ａ３，４３０Ａ４・・・が形成される。図１５に示す金属板４３０Ａの短手方向の幅はＨ１であり、長手方向の幅はＬ１（＞Ｈ１）である。

切断された金属板４３０Ａには、開口部４３２、第１フランジ部４３３Ａおよび第２フランジ部４３３Ｂなどを形成するための加工（打ち抜き加工ないし曲げ加工）が施される。

図１６は、バインドバー４３の第１フランジ部４３３Ａの近傍を示す拡大斜視図であり、図１７は、バインドバー４３の正面図であり、図１８は、バインドバー４３の第２フランジ部４３３Ｂの近傍を示す拡大正面図である。

図１６ないし図１８に示すように、Ｚ軸方向の上端部および下端部において、板状部材をＺ軸方向からＸ軸方向に曲げる曲げ加工部４３７，４３９（第１の曲げ加工部）が設けられる。これにより、第１フランジ部４３３Ａおよび第２フランジ部４３３Ｂが形成される。

また、Ｘ軸方向の端部において、板状部材をＹ軸方向からＸ軸方向に曲げる曲げ加工部４３８（第２の曲げ加工部）が設けられる。これにより、第３フランジ部４３５が形成される。第３フランジ部４３５には、ボルト挿入孔４３６が形成される。

板状部材をＺ軸方向からＸ軸方向に曲げる曲げ加工部４３７，４３９（第１の曲げ加工部）の曲げ半径は、板状部材をＹ軸方向からＸ軸方向に曲げる曲げ加工部４３８（第２の曲げ加工部）の曲げ半径よりも小さい。この結果、バインドバー４３のＺ軸方向の高さを抑えることができる。

圧延方向に沿って金属板の曲げ加工を施す場合には、圧延方向に垂直な方向に沿って金属板の曲げ加工を施す場合と比較して、曲げ半径を小さくすることが可能である。電池モジュール１００においては、バインドバー４３を構成する金属板の圧延方向がＺ軸方向であるため、曲げ加工部４３７，４３９の曲げ半径を小さくして、バインドバー４３のＺ軸方向の高さを抑えることが可能となる。

本実施の形態に係る電池モジュール１００によれば、Ｚ軸方向に沿うロール目を有する金属部材によりバインドバー４３の本体部４３１を構成することにより、バインドバー４３の強度の維持と電池モジュール１００の軽量化とを両立することができる。また、金属板の切断工程において、搬送方向が短手方向となるように切断することにより、切断工程を効率よく行うことができる。

また、板状のリテーナ９１により２つのバインドバー４３をＸ軸方向に連結することにより、バインドバー４３の耐力を向上させながら軽量化を図ることができる。リテーナ９１が第１カバー体５１に設けられた溝部９６に配置されるため、第１カバー体５１に対するリテーナ９１の位置ずれを防ぐことができる。

また、温度変化による第１カバー体５１および第２カバー体５２の膨張収縮に伴って、第１重畳部２３２および第２重畳部２３３がＺ軸方向において互いに重ね合わされつつ、Ｙ軸方向に相対的にスライド動作することにより、第１カバー体５１および第２カバー体５２の間に隙間が生じることを防ぎ、電池セル１１に対する絶縁距離を十分に確保することができる。

また、第２カバー体５２の第２重畳部２３３が、電池セル１１と、第１カバー体５１の第１重畳部２３２に間に配置され、第１カバー体５１が、電池セル１１およびリテーナ９１の間に配置されている。このため、第１カバー体５１の第１重畳部２３２が、被取り付け部材３０に対する第２カバー体５２の留め具として機能し、リテーナ９１が、被取り付け部材３０に対する第１カバー体５１の留め具として機能する。これにより、第１カバー体５１および第２カバー体５２が被取り付け部材３０から脱落することをより確実に防止できる。

また、隙間３２１が、第２カバー体５２の平板部２３１と、第１重畳部２３２との間に設けられ、隙間３２６および隙間３２７が、リテーナ９１と、第１カバー体５１の平板部２３１がなす溝部９６の溝壁との間に設けられている。このような構成により、Ｙ軸方向における第１カバー体５１および第２カバー体５２のスライド動作に伴って、第１カバー体５１および第２カバー体５２が互いに干渉したり、第１カバー体５１およびリテーナ９１が互いに干渉したりすることを防止できる。

また、Ｙ軸方向における第１カバー体５１の全長が、Ｙ軸方向における第２カバー体５２の全長よりも大きいため、Ｚ軸方向において第１カバー体５１と重ね合わされるリテーナ９１を、Ｙ軸方向における複数の電池セル１１の全長の中心位置に設けることが可能となる。これにより、リテーナ９１を電池モジュール１００の剛性の向上により効率的に寄与させることができる。

また、第１接続部５７および第２接続部５６の各接続部が、Ｙ軸方向に固定されるように被取り付け部材３０（基台２１２，基台２１７，コネクタ支持部７４）に接続される一方、第１接続部５７および第２接続部５６の間に配置される第３接続部５８が、Ｙ軸方向にスライド可能なように被取り付け部材３０（複数のケース体３１）に接続されている。このような構成により、Ｙ軸方向の両端において第１カバー体５１および第２カバー体５２の位置が保持されたまま、第１カバー体５１および第２カバー体５２の膨張収縮に伴う、これらカバー体のＹ軸方向に沿ったスライド動作が許容される。これにより、複数の電池セル１１に対する第１カバー体５１および第２カバー体５２の位置ずれを防ぎつつ、第１カバー体５１および第２カバー体５２の変形、または、被取り付け部材３０に対する第１カバー体５１および第２カバー体５２の取り付け状態の毀損を防ぐことができる。

また、複数の電池セル１１をＹ軸方向に並べてケース体３１に収容する電池セルユニット２１構成し、かつ、複数の電池セルユニット２１をＹ軸の方向に並べて配置して電池モジュール１００を構成することによって、複数の電池セル１１の各々を一単位として電池モジュール１００を製造する場合と比較して、製造工程を簡素化することができる。

また、複数の電池セル１１をケース体３１に収容する電池セルユニット２１を構成することによって、電池モジュール１００を電池セルユニット２１の単位で容易に解体または交換することができる。

また、複数の電池セル１１をケース体３１に収容する電池セルユニット２１を構成することによって、電池モジュール１００を廃棄する際に、電池モジュール１００を分割して、電池セルユニット２１を一単位として低電圧化して取り扱うことができる。このため、電池モジュール１００の廃棄を容易にすることができる。

また、１つのユニットに２個以上の電池セル１１を含み、２個以上の電池セル１１の各々の出力密度を８０００Ｗ／Ｌ以上程度にすることによって、ユニット単位で所定の電圧以上の電源装置を形成することができる。

以上、本技術の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本技術の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１１ 電池セル、１２ 外装体、１３，１４ セル側面、１５ セル頂面、１６ 電極端子、１６Ｎ 負極端子、１６Ｐ 正極端子、１７ ガス排出弁、２１，２１Ａ，２１Ｒ 電池セルユニット、２７，２８ バスバー、３０ 被取り付け部材、３１ ケース体、３２ ケース頂部、４２，４２Ｐ，４２Ｑ エンドプレート、４３ バインドバー、４６ プレート部、４７ 庇部、５１ 第１カバー体、５２ 第２カバー体、５６ 第２接続部、５７ 第１接続部、５８ 第３接続部、７１ ダクト、７２ ダクト本体部、７４ コネクタ支持部、８１ プラス端子箱、８６ マイナス端子箱、９１ リテーナ、９２ バー部、９３，９３Ｓ，９３Ｔ 折れ曲がり部、９４ 係合突起、９６ 溝部、１００ 電池モジュール、１１３ リブ部、２１１，２１６ 開閉扉、２１２，２１７ 基台、２２１，２２２，２２３，２２４，２２５ 爪部、２３１ 平板部、２３２ 第１重畳部、２３３ 第２重畳部、２３６ 縁部、２５１，２５２，２５３，２５４，２５５，４３２ 開口部、３２１，３２６，３２７ 隙間、４３１ 本体部、４３１Ａ 中央部、４３１Ｂ，４３１Ｃ 両端部、４３３Ａ 第１フランジ部、４３３Ｂ 第２フランジ部、４３４ 係合突起、４３５ 第３フランジ部、４３６ ボルト挿入孔、４３７，４３８，４３９ 曲げ加工部。

Claims (8)

1. 第１の方向に並んで配置され、角形形状を各々有する複数の電池セルと、
   前記複数の電池セルに対して前記第１の方向に直交する第２の方向に並ぶように設けられ、前記第１の方向に沿って前記複数の電池セルを拘束する２つの拘束部材とを備え、
   前記２つの拘束部材は、前記第１の方向および前記第２の方向に直交する第３の方向および前記第１の方向を含む平面方向に延びる板状部分を含み、
   前記板状部分は、前記第３の方向に沿うロール目を有する金属部材により形成され、前記板状部分に開口が設けられる、電池モジュール。
2. 前記第１の方向の中間部分において前記第２の方向に延在し、前記２つの拘束部材を互いに連結する帯状の連結部材をさらに備え、
   前記連結部材は、前記２つの拘束部材を前記第２の方向に沿って挟む方向から前記２つの拘束部材と各々係合する第１係合部および第２係合部を有する、請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記板状部分の前記第３の方向の端部において、前記金属部材を前記第３の方向から前記第２の方向に曲げる第１の曲げ加工部が設けられる、請求項１または請求項２に記載の電池モジュール。
4. 前記板状部分の前記第１の方向の端部において、前記金属部材を前記第１の方向から前記第２の方向に曲げる第２の曲げ加工部が設けられ、
   前記第１の曲げ加工部の曲げ半径は、前記第２の曲げ加工部の曲げ半径よりも小さい、請求項３に記載の電池モジュール。
5. 前記複数の電池セルを収容して少なくとも前記第１の方向に支持し、前記複数の電池セルを含むユニットを形成するケースをさらに備えた、請求項１または請求項２に記載の電池モジュール。
6. 前記ユニットは、２個以上の電池セルを各々含み、前記２個以上の電池セルの各々の出力密度は８０００Ｗ／Ｌ以上である、請求項５に記載の電池モジュール。
7. 第１の方向に並ぶ複数の電池セルを含む積層体を形成する工程と、
   金属板を圧延方向に沿って送りながら前記圧延方向が短手方向となるように前記金属板を切断する工程と、
   切断された前記金属板を前記圧延方向が前記第１の方向に直交するように前記積層体上に配置し、前記金属板により前記積層体を前記第１の方向に沿って拘束する工程とを備えた、電池モジュールの製造方法。
8. 前記金属板に開口が設けられる、請求項７に記載の電池モジュールの製造方法。
   

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