JP4848733B2 - 電池モジュールおよび組電池 - Google Patents
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Description
本発明は、電池モジュール、および当該電池モジュールを単位ユニットとして組み立てられる組電池に関するものである。
複数の単電池を電気的に直列および／または並列に接続することにより、高出力および高容量の組電池とすることが行われている（特許文献１参照）。組電池は、製造の容易化を図るため、一般的に、複数の単電池をケース内に収納してなる電池モジュールを、組み立ての単位ユニットとしている。電池モジュールは、複数の単電池がケース内において電気的に接続され、正負の出力端子がケースから外部に導出されている。そして、要求される出力および容量に応じた個数の電池モジュールを、電気的に直列および／または並列に接続することによって、組電池が製造される。
なお、電池モジュールは、電気的に接続された複数の単電池を備える点において組電池の一種であるが、本明細書においては、「組電池」を組み立てる際の単位ユニットであって、複数の単電池をケース内に収納してなるユニットを「電池モジュール」と称することとする。
特開２００１−２２９８９６号公報
組電池は、多数の電池モジュールから組み立てられる。このため、個々の電池モジュールをネジ止めしながら組電池を組み立てる形態では、煩雑なネジ止め作業を多数箇所に対して行う必要があり、手間を要する。
また、組電池の組み立ての簡素化を図るためには、単位ユニットである電池モジュール自体の組み立ての簡素化も必要である。
本発明の目的は、組電池の組み立ての簡素化を図り得る電池モジュール、および当該電池モジュールを単位ユニットとして組み立てられる組電池を提供することにある。
上記目的は下記の手段により達成される。
（１）組電池を組み立てる単位ユニットをなす電池モジュールであって、
複数の単電池を含むセルユニットと、
前記セルユニットを収納する収納空間を形成するために用いられ、互いに締結される第１と第２のケースと、
前記セルユニットに設けられた貫通孔および前記各ケースに設けられた貫通孔に挿通された中空形状のシャフト部材と、を有していることを特徴とする電池モジュール。
複数の単電池を含むセルユニットと、
前記セルユニットを収納する収納空間を形成するために用いられ、互いに締結される第１と第２のケースと、
前記セルユニットに設けられた貫通孔および前記各ケースに設けられた貫通孔に挿通された中空形状のシャフト部材と、を有していることを特徴とする電池モジュール。
（２）前記シャフト部材の軸線方向の両端面には嵌合部が形成され、他のシャフト部材を軸線方向に沿って接続する際に当該他のシャフト部材の側の嵌合部に嵌まり合うことによって、前記シャフト部材の軸線と前記他のシャフト部材の軸線とが一致することを特徴とする上記（１）に記載の電池モジュールである。
（３）上記（２）に記載の電池モジュールを単位ユニットとして組み立てられる組電池であって、
複数個の電池モジュールを、前記シャフト部材の前記嵌合部を嵌め合わせながら積層してなる電池モジュール群と、
前記嵌合部が嵌まり合った前記シャフト部材を前記電池モジュール群の両側から挟持することによって、前記電池モジュール群を保持する保持手段と、を有していることを特徴とする組電池である。
複数個の電池モジュールを、前記シャフト部材の前記嵌合部を嵌め合わせながら積層してなる電池モジュール群と、
前記嵌合部が嵌まり合った前記シャフト部材を前記電池モジュール群の両側から挟持することによって、前記電池モジュール群を保持する保持手段と、を有していることを特徴とする組電池である。
上記（１）の発明によれば、中空形状のシャフト部材をセルユニットの貫通孔および各ケースの貫通孔に挿通した構造としたことにより、各ケースに負荷がかかって各ケースが変形しても、各ケースにおける貫通孔の周縁部の移動がシャフト部材によって規制されるので、このシャフト部材が各ケースの補強部材として機能し、各ケースの強度が向上し、各ケースの変形を抑えてセルユニットを収納空間内に収納できるという効果が得られる。
また、第１と第２のケースを締結する際、例えば、第１と第２のケースを巻き締めによって締結する際に、シャフト部材をセルユニットの貫通孔および各ケースの貫通孔に挿通しておくことにより、この締結工程において各ケースに負荷がかかってケースが変形しても、セルユニットの貫通孔に対する各ケースの貫通孔の位置ずれがシャフト部材によって規制され、セルユニットの貫通孔と各ケースの貫通孔との位置ずれを抑制して電池モジュールを組み立てることができる。
さらに、シャフト部材の中空部を、電池モジュール同士を締結するための穴として用いることができるため、複数個の電池モジュールを、各シャフト部材の軸線が一致するように積層し、各シャフト部材の中空部を通る締結部材によって複数個の電池モジュールを締結することができ、組電池の組立工程の簡素化を図ることができる。
上記（２）の発明によれば、シャフト部材の嵌合部を嵌め合わせながら複数の電池モジュールを積層することにより、各電池モジュールが相互に位置決めされた電池モジュール群を容易に形成することができる。
上記（３）の発明によれば、シャフト部材の嵌合部を嵌め合わせながら積層することにより、電池モジュール同士の間に空間が形成されるため、当該空間を形成するための別個の部品、例えばカラーを電池モジュールの間に挟み込む作業が不要となる。したがって、カラーの取り付け工数の削減を通して、組電池の組み立ての簡素化を図ることができる。しかも、部品点数も削減できるため、コスト的に有利な組電池となる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る組電池１１の概略構成を示す斜視図、図２は、図１の２−２線に沿う概略断面図、図３は、組電池１１を組み立てる際の単位ユニットである電池モジュール２０の一例を示す斜視図、図４は、複数個の電池モジュール２０を積層してなる電池モジュール群２５の要部を、図３の４−４線に沿う断面で示す断面図、図５は、図３に示される電池モジュール２０を上下反転し、さらに分解して示す斜視図、図６は、扁平型電池３０の一例を示す斜視図である。図７は、電池モジュール２０に含まれるシャフト部材７０を示す斜視図、図８（Ａ）（Ｂ）は、シャフト部材７０を示す縦断面図および上方から見た平面図、図９（Ａ）（Ｂ）は、シャフト部材７０の要部を示す断面図である。図１０は、電池モジュール２０を組み立てるときに、シャフト部材７０が治具として兼用される様子を示す斜視図である。
図１および図２を参照して、組電池１１は、電池モジュール２０を単位ユニットとして組み立てられ、複数個の電池モジュール２０を空間６０を隔てて積層してなる電池モジュール群２５と、電池モジュール群２５を保持する保持手段５０と、を有している。電池モジュール２０を任意の個数直並列に接続することによって、所望の電流、電圧、容量に対応できる組電池１１となる。本実施形態の組電池１１は、１２個の電池モジュール２０を含んでいる。１２個の電池モジュール２０は、図１において上下方向に３個積層された電池モジュール群２５を、左右方向に４列に配列されている。電池モジュール２０は空冷式であり、電池モジュール２０同士の間の空間６０は、電池モジュール２０のそれぞれを冷却するための冷却風が流下する冷却風通路６１として利用される。冷却風を流して各電池モジュール２０を冷却することにより、電池温度を下げ、充電効率などの特性が低下することを抑制する。なお、図示省略するが、電池モジュール２０を直並列に接続する際には、バスバーのような適当な接続部材が用いられる。この組電池１１は、例えば、自動車や電車などに搭載して使用される。保持手段５０、組電池１１の組み立てについては後に詳述する。
図３〜図６を参照して、電池モジュール２０は、概説すれば、組電池１１を組み立てる単位ユニットをなし、複数の扁平型電池３０（単電池に相当する）を含むセルユニット４０と、セルユニット４０を収納する収納空間を形成するために用いられ、互いに締結されるアッパーケース２３（第１のケースに相当する）およびロアケース２２（第２のケースに相当する）と、セルユニット４０に設けられた貫通孔４５および各ケース２２、２３に設けられた貫通孔２４に挿通された中空形状のシャフト部材７０と、を有する。シャフト部材７０は、アッパーケース２３における貫通孔２４の周縁部およびロアケース２２における貫通孔２４の周縁部をセルユニット４０に対して支持している。シャフト部材７０は、アッパーケース２３およびロアケース２２のそれぞれから突出する長さを有する。シャフト部材７０がアッパーケース２３から突出する部分には、アッパーケース２３に係止される係止部材７１が設けられている。シャフト部材７０がロアケース２２から突出する部分には、ロアケース２２に係止されるロック部材７２が設けられている。このロック部材７２は、セルユニット４０の貫通孔４５および各ケース２２、２３の貫通孔２４への挿通が許容される第１位置Ｐ１と、セルユニット４０および各ケース２２、２３のシャフト部材７０からの抜けを防止する第２位置Ｐ２との間で移動自在に構成されている（図９参照）。そして、シャフト部材７０は、電池モジュール２０を組み立てるときに、ロック部材７２の側から係止部材７１の側に向けて、アッパーケース２３、セルユニット４０、およびロアケース２２を順に挿入するための治具として兼用されている（図１０参照）。以下、詳述する。
図３〜図５を参照して、セルユニット４０を収納するケース２１は、開口部２２ａが形成された箱形状をなすロアケース２２と、開口部２２ａを閉じる蓋体をなすアッパーケース２３とから形成されている。アッパーケース２３およびロアケース２２は、一方のケースの縁部が他方のケースの縁部に巻き締められることによって、相互に締結されている。つまり、アッパーケース２３（一方のケースに相当する）の縁部２３ａは、カシメ加工によって、ロアケース２２（他方のケースに相当する）の周壁２２ｂの縁部２２ｃに巻き締められている（図４参照）。ロアケース２２およびアッパーケース２３は、比較的薄肉の鋼板またはアルミ板から形成され、プレス加工によって所定形状が付与されている。このケース２１内に、複数枚（図示例では８枚）の扁平型電池３０を直列に接続したセルユニット４０が収納される。セルユニット４０は、扁平型電池３０の電極タブ３１、３２を保持するために用いられる絶縁スペーサ４１と、正負の出力端子４２、４３とを含んでいる。正負の出力端子４２、４３は、ロアケース２２の周壁２２ｂの一部に形成した切り欠き部２２ｄ、２２ｅを通してケース２１から外部に導出される。図中符号４４は、各扁平型電池３０の電圧検出端子（図示せず）に接続されるコネクタ（図示せず）を差し込む差込口を示している。この差込口４４も、周壁２２ｂの一部に形成した切り欠き部２２ｆを通してケース２１の外部に露出される。シャフト部材７０を挿通するために、ロアケース２２およびアッパーケース２３の隅部の４箇所に貫通孔２４が形成され、各絶縁スペーサ４１の２箇所に貫通孔４５が形成されている。
図６を参照して、前記扁平型電池３０は、例えば、リチウムイオン二次電池であり、正極板、負極板およびセパレータを順に積層した積層型の発電要素（図示せず）がラミネートフィルムなどの外装材３３によって封止されている。扁平型電池３０は、発電要素に一端が電気的に接続されるとともに板状をなす正負の電極タブ３１、３２が外装材３３から外部に導出されている。正負の電極タブ３１、３２は、扁平型電池３０の長手方向（図６において左右方向）の両側に延びている。積層型の発電要素を備える扁平型電池３０にあっては、電極板間の距離を均一に保って電池性能の維持を図るために、発電要素に圧力を掛けて押さえる必要がある。このため、各扁平型電池３０は、発電要素が押さえつけられるようにケース２１に収納されている。
図４、図７〜図９を参照して、本実施形態のシャフト部材７０は、中心孔８０ａが貫通して形成されたロケート８０と、中心孔９０ａが貫通して形成されたスリーブ９０とを有し、両者を連結して構成されている。シャフト部材７０は、全体として、中空部としての中心孔７０ａ（中心孔８０ａ、９０ａの総称）が貫通して形成された中空形状を有する。
ロケート８０およびスリーブ９０は、セルユニット４０の貫通孔４５および各ケース２２、２３の貫通孔２４の内径寸法よりも小さい外径寸法を有し、シャフト部材７０は、貫通孔２４、４５に挿通され得る。ロケート８０およびスリーブ９０の各長さは、電池モジュール２０を組み立てた状態において、ロケート８０がロアケース２２から突出し、スリーブ９０がアッパーケース２３から突出する長さに設定されている。ロケート８０およびスリーブ９０の成形材料は特に限定されないが、図示例では、ロケート８０は樹脂材料から形成され、スリーブ９０は金属材料から形成されている。図９（Ａ）に拡大して示すように、スリーブ９０の中心孔９０ａには、ロケート８０の基端を受け入れるための大径部が形成されている。大径部の内周面には、図中上端から図中下側に向けてシャフト部材７０の軸線方向に沿って伸びる縦溝９１と、縦溝９１の末端で周方向に沿って伸びる周溝９２とが形成されている。周溝９２は、例えば９０度の範囲に形成されている。一方、ロケート８０の基端外周面には、縦溝９１および周溝９２に嵌まり込む大きさの突起８１が形成されている。縦溝９１、周溝９２、および突起８１によって、キー溝構造が構成される。そして、突起８１を縦溝９１に沿わせながらロケート８０をスリーブ９０内に挿入し、さらに突起８１を周溝９２に沿わせながらロケート８０を例えば９０度回転することにより、ロケート８０とスリーブ９０との連結状態が固定される。
シャフト部材７０がアッパーケース２３から突出する部分、つまりスリーブ９０に、係止部材７１が設けられている。図示例の係止部材７１は、貫通孔２４、４５の内径寸法よりも大きい外径寸法のフランジ形状を有する。係止部材７１の上面がアッパーケース２３の下面に当接することによって、係止部材７１はアッパーケース２３に係止される（図４参照）。
シャフト部材７０がロアケース２２から突出する部分、つまりロケート８０に、ロック部材７２が設けられている。図示例のロック部材７２は、ロケート８０の外周面から径方向外方かつ係止部材７１の側に向けて下り傾斜しながら拡開する爪形状あるいは傘形状を有する。ロック部材７２の先端がロアケース２２の上面に当接することによって、ロック部材７２はロアケース２２に係止される（図４、図９（Ａ）参照）。この爪形状のロック部材７２は、図９（Ｂ）に示されるように、貫通孔２４、４５への挿通が許容される第１位置Ｐ１と、図９（Ａ）に示されるように、セルユニット４０および各ケース２２、２３のシャフト部材７０からの抜けを防止する第２位置Ｐ２との間で移動自在に構成されている。
ロック部材７２は、樹脂材料から形成された爪形状を有するので、弾性を備えている。さらに、ロック部材７２は、係止部材７１の側に向けて下り傾斜しながら拡開している。したがって、ロック部材７２の側から係止部材７１の側に向けて、アッパーケース２３、セルユニット４０、またはロアケース２２をシャフト部材７０に挿入するときには、ロック部材７２の先端は、貫通孔２４、４５の内周面にガイドされながら、ロケート８０の外周面に向けて内側ないしシャフト部材７０の軸線に向けて折り畳まれ、第１位置Ｐ１（図９（Ｂ））に達する。そして、貫通孔２４、４５がロック部材７２を通り過ぎると、ロック部材７２は、その弾性によって再び拡開し、第２位置Ｐ２（図９（Ａ））に復帰する。すなわち、本実施形態におけるロック部材７２は、シャフト部材７０の軸線に向けて弾性的に変位することにより、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間で移動自在である。
図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、ロック部材７２の可動を円滑にするため、ロック部材７２の基端近傍にジャバラ溝７３を設けてもよい。また、ロック部材７２の第２位置Ｐ２への復帰を確実にするために、ロケート８０の外周面とロック部材７２との間に、板バネ、スプリングあるいはゴムなどの弾性部材を介在させ、ロック部材７２を第２位置Ｐ２に向けて移動させる弾発力を当該ロック部材７２に付勢してもよい。
図４および図８に示すように、シャフト部材７０の軸線方向の両端面には嵌合部が形成され、他のシャフト部材７０を軸線方向に沿って接続する際に当該他のシャフト部材７０の側の嵌合部に嵌まり合うことによって、シャフト部材７０の軸線と他のシャフト部材７０の軸線とが一致するようにしてある。具体的には、シャフト部材７０のロケート８０の端部には凸部８２が形成され、スリーブ９０の端部には凸部８２に合致した形状を有する凹部９３が形成されている。これら凸部８２および凹部９３により嵌合部が構成されている。
次に、電池モジュール２０の組み立て手順を説明する。
図１０に示すように、まず、治具ベース１００上にシャフト部材７０を保持する。治具ベース１００上面には、スリーブ９０下端に設けられた係止部材７１の形状に合致した凹所が形成されている。治具ベース１００の下面側には、金属製のスリーブ９０を吸引するための電磁石装置（図示せず）が配置されている。電磁石装置を作動させてスリーブ９０を吸引することにより、シャフト部材７０が治具ベース１００上にしっかりと固定される。
次に、アッパーケース２３をシャフト部材７０に挿入する。このとき、ロック部材７２の先端は、貫通孔２４の内周面にガイドされながら第１位置Ｐ１（図９（Ｂ））に弾性的に変位する。これにより、貫通孔２４がロック部材７２を通過し得る。貫通孔２４がロック部材７２を通り過ぎると、ロック部材７２は、その弾性によって再び拡開し、第２位置Ｐ２（図９（Ａ））に復帰する。
次に、セルユニット４０をシャフト部材７０に挿入する。このときも同様に、ロック部材７２の先端は、貫通孔４５の内周面にガイドされながら第１位置Ｐ１に弾性的に変位する。これにより、貫通孔４５がロック部材７２を通過し得る。貫通孔４５がロック部材７２を通り過ぎると、ロック部材７２は、その弾性によって再び拡開し、第２位置Ｐ２に復帰する。
次に、ロアケース２２をシャフト部材７０に挿入する。このときも同様に、ロック部材７２の先端は、貫通孔２４の内周面にガイドされながら第１位置Ｐ１に弾性的に変位する。これにより、貫通孔２４がロック部材７２を通過し得る。貫通孔２４がロック部材７２を通り過ぎると、ロック部材７２は、その弾性によって再び拡開し、第２位置Ｐ２に復帰する。これにより、ロック部材７２がロアケース２２に係止され、セルユニット４０および各ケース２２、２３のシャフト部材７０からの抜けが防止される。さらに、ロアケース２２の抜けが防止される結果、セルユニット４０には面圧が掛けられる。これに伴い、扁平型電池３０の発電要素が十分に押さえつけられ、電池性能の維持が図られる。
次に、図示しないカシメ装置によって、アッパーケース２３の縁部２３ａを、ロアケース２２の縁部２２ｃに巻き締めし、アッパーケース２３およびロアケース２２を相互に締結する。
そして、電磁石装置の作動を停止し、電池モジュール２０を治具ベース１００から取り外すことにより、電池モジュール２０の一連の組み立て工程が完了する。
本実施形態では、中空形状のシャフト部材７０をセルユニット４０の貫通孔４５および各ケース２２、２３の貫通孔２４に挿通した構造としたことにより、各ケース２２、２３に負荷がかかって各ケース２２、２３が変形しても、各ケース２２、２３における貫通孔２４の周縁部の移動がシャフト部材７０によって規制される。これにより、シャフト部材７０が各ケース２２、２３の補強部材として機能し、各ケース２２、２３の強度が向上し、各ケース２２、２３の変形を抑えてセルユニット４０を収納空間内に収納できる。
また、シャフト部材７０によって、各ケース２２、２３における貫通孔２４の周縁部がセルユニット４０に対して支持される。具体的には、シャフト部材７０の係止部材７１によって、アッパーケース２３における貫通孔２４の周縁部がセルユニット４０に対して支持され、シャフト部材７０のロック部材７２によって、ロアケース２２における貫通孔２４の周縁部がセルユニット４０に対して支持される。このため、シャフト部材７０が各ケース２２、２３の補強部材として十分に機能し、各ケース２２、２３の強度が一層向上し、各ケース２２、２３の変形を一層抑えてセルユニット４０を収納空間内に収納できる。
また、アッパーケース２３とロアケース２２とを巻き締めによって締結する際に、シャフト部材７０をセルユニット４０の貫通孔４５および各ケース２２、２３の貫通孔２４に挿通しておくことにより、この締結工程において各ケース２２、２３に負荷がかかってケース２２、２３が変形しても、セルユニット４０の貫通孔４５に対する各ケース２２、２３の貫通孔２４の位置ずれがシャフト部材７０によって規制される。これにより、セルユニット４０の貫通孔４５と各ケース２２、２３の貫通孔２４との位置ずれを抑制して電池モジュール２０を組み立てることができる。
また、シャフト部材７０は、電池モジュール２０を組み立てるときに、ロック部材７２の側から係止部材７１の側に向けて、アッパーケース２３、セルユニット４０、およびロアケース２２を順に挿入するための治具として兼用されている。このため、カシメ加工に伴ってケース２２、２３が変形したような場合であっても、組み立て後の電池モジュール２０を組立治具から簡単に外すことができる。さらに、組み立て後の電池モジュール２０においては、シャフト部材７０がセルユニット４０およびケース２２、２３を貫通しているので、これらセルユニット４０およびケース２２、２３相互の位置精度を容易に安定させることができる。
次に、組電池１１について説明する。
図１、図２、および図４を参照して、組電池１１は、上述した電池モジュール２０を単位ユニットとして組み立てられ、複数個の電池モジュール２０をシャフト部材７０の嵌合部（凹部９３および凸部８２）を嵌め合わせながら積層してなる電池モジュール群２５と、嵌合部が嵌まり合ったシャフト部材７０を電池モジュール群２５の両側から挟持することによって電池モジュール群２５を保持する保持手段５０と、を有している。
本実施形態のシャフト部材７０は、中心孔７０ａが貫通して形成された中空形状を有し、保持手段５０は、シャフト部材７０の中心孔７０ａに挿通される締結ボルト５１（締結部材に相当する）を含んでいる。
組電池１１の組み立て手順を説明する。なお、説明の便宜上、最上位の電池モジュール２０を電池モジュールＡ、中段の電池モジュール２０を電池モジュールＢ、最下位の電池モジュール２０を電池モジュールＣと表記して説明する。
まず、ベースプレート５５上に最下位の電池モジュールＣを載置する。ベースプレート５５には、締結ボルト５１を挿通するための通孔５５ａと、シャフト部材７０の凹部９３に合致した形状の突起５５ｂとが形成されている。シャフト部材７０の凹部９３をベースプレート５５の突起５５ｂに嵌め合わせる。これにより、電池モジュールＣは、ベースプレート５５上に位置決めされた状態で載置される。
次に、電池モジュールＣ上に、中段の電池モジュールＢを載置する。このとき、電池モジュールＢにおけるシャフト部材７０の凹部９３を、電池モジュールＣにおけるシャフト部材７０の凸部８２に嵌め合わせる。これにより、電池モジュールＢは、電池モジュールＣ上に位置決めされた状態で載置される。
次に、電池モジュールＢ上に、最上位の電池モジュールＡを載置する。このとき、電池モジュールＡにおけるシャフト部材７０の凹部９３を電池モジュールＢにおけるシャフト部材７０の凸部８２に嵌め合わせる。これにより、電池モジュールＡは、電池モジュールＢ上に位置決めされた状態で載置される。
シャフト部材７０の嵌合部（凹部９３および凸部８２）を嵌め合わせながら電池モジュールＣ、Ｂ、Ａを積層することにより、各電池モジュールＣ、Ｂ、Ａが相互に位置決めされた電池モジュール群２５を容易に形成することができる。
次に、電池モジュールＡ上に、拘束板５６を載置する。拘束板５６には、締結ボルト５１を挿通するための通孔５６ａと、シャフト部材７０の凸部８２に合致した形状の凹所５６ｂとが形成されている。拘束板５６の凹所５６ｂを電池モジュールＡにおけるシャフト部材７０の凸部８２に嵌め合わせる。これにより、拘束板５６は、電池モジュールＡ上に位置決めされた状態で載置される。
そして、ベースプレート５５の通孔５５ａ、接続された３つのシャフト部材７０の中心孔７０ａ、および拘束板５６の通孔５６ａに締結ボルト５１を挿通し、当該締結ボルト５１をナット５２で締め付ける。これにより、嵌合部が嵌まり合ったシャフト部材７０が電池モジュール群２５の両側から挟持され、電池モジュール群２５が保持される。各電池モジュール群２５は、隅部の４箇所において保持される（図１参照）。本実施形態では、ベースプレート５５、拘束板５６、および締結ボルト５１により、電池モジュール群２５を保持する保持手段５０が構成される。
さらに、図２および図４に示されるように、嵌合部が嵌まり合ったシャフト部材７０によって、電池モジュール２０同士の間の空間のクリアランスＣＬが規制されることになる。電池モジュール２０間のクリアランスＣＬは、車両に搭載する際のレイアウトや、冷却風通路６１として機能させるために必要な寸法などを考慮して定められるが、数ｍｍ程度である。
本実施形態では、シャフト部材７０の中空部つまり中心孔７０ａを、電池モジュール２０同士を締結するための穴として用いることができる。このため、複数個の電池モジュール２０を、各シャフト部材７０の軸線が一致するように積層し、各シャフト部材７０の中心孔７０ａを通る締結ボルト５１によって複数個の電池モジュール２０を締結することができ、組電池１１の組立工程の簡素化を図ることができる。
また、嵌合部が嵌まり合ったシャフト部材７０によって、電池モジュール２０同士の間の空間のクリアランスが規制される。シャフト部材７０のうちケース２２、２３の外部に突出する部分がカラーの機能を発揮し得るため、別個の部品であるカラーを電池モジュール２０の間に挟み込む作業が不要となる。したがって、カラーの取り付け工数の削減を通して、組電池１１の組み立ての簡素化を図ることができる。しかも、部品点数も削減できるため、コスト的に有利な組電池１１を提供できる。
以上説明したように、本実施形態によれば、組電池１１の組み立ての簡素化を図り得る電池モジュール２０、および当該電池モジュール２０を単位ユニットとして組み立てられる組電池１１を提供できる。
（シャフト部材の変形例）
図１１（Ａ）（Ｂ）は、シャフト部材の変形例７４の説明に供する電池モジュール２０の縦断面図および上方から見た平面図である。
図１１（Ａ）（Ｂ）は、シャフト部材の変形例７４の説明に供する電池モジュール２０の縦断面図および上方から見た平面図である。
ロック部材７２は、セルユニット４０の貫通孔４５および各ケース２２、２３の貫通孔２４への挿通を許容する第１位置Ｐ１と、セルユニット４０および各ケース２２、２３のシャフト部材７０からの抜けを防止する第２位置Ｐ２との間で移動自在に構成されていれば足り、上述した実施形態のように、シャフト部材７０の軸線に向けて弾性的に変位することにより第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間で移動自在な構成に限定されるものではない。例えば、ロック部材７２は、シャフト部材の軸線を中心に回動することにより、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間で移動自在であってもよい。
具体的には、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、シャフト部材７４は、金属製のスリーブ９４から構成され、スリーブ９４の外表面から径方向外方に延びるリブ形状のロック部材７２が一体的に形成されている。シャフト部材７４は、中空部としての中心孔７４ａが貫通して形成された中空形状を有する。貫通孔２４には、ロック部材７２が挿通可能な切り込み２４ａが、ロック部材７２の位相に一致させて形成されている。図示例では、４個のロック部材７２が９０度間隔で形成されているので、これに対応して、４個の切り込み２４ａが９０度間隔で形成されている。セルユニット４０の貫通孔４５にも、同様の切り込みが形成されている。ロック部材７２と切り込み２４ａとが一致する位置が第１位置Ｐ１に相当し、この状態から、シャフト部材７４の軸線を中心に４５度回動させた位置が第２位置Ｐ２に相当する。
電池モジュール２０の組み立てにおいて、ロアケース２２をシャフト部材７４に挿入した後、ロック部材７２をシャフト部材７４の軸線を中心に４５度回動させれば、ロック部材７２がロアケース２２に係止され、セルユニット４０および各ケース２２、２３のシャフト部材７４からの抜けが防止される。
（その他の変形例）
ロック部材７２のみを移動自在に構成した形態を示したが、本発明では、係止部材をも第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間で移動自在に構成してもよい。この場合には、セルユニット４０に予め挿通したシャフト部材に、その両端側から同時にケース２２、２３を挿入することが可能となる。
ロック部材７２のみを移動自在に構成した形態を示したが、本発明では、係止部材をも第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間で移動自在に構成してもよい。この場合には、セルユニット４０に予め挿通したシャフト部材に、その両端側から同時にケース２２、２３を挿入することが可能となる。
１１ 組電池、
２０ 電池モジュール、
２２ ロアケース（第２のケース、他方のケース）、
２３ アッパーケース（第１のケース、一方のケース）、
２４ 各ケースの貫通孔、
２５ 電池モジュール群、
３０ 扁平型電池（単電池）、
４０ セルユニット、
４５ セルユニットの貫通孔、
５０ 保持手段、
５１ 締結ボルト（締結部材）、
５５ ベースプレート、
５６ 拘束板、
７０、７４ シャフト部材、
７０ａ、７４ａ シャフト部材の中心孔（中空部）、
７１ 係止部材、
７２ ロック部材、
８０ ロケート、
８２ ロケートの凸部（嵌合部）、
９０ スリーブ、
９３ スリーブの凹部（嵌合部）、
Ｐ１ 第１位置（ロック部材がセルユニットの貫通孔および各ケースの貫通孔への挿通が許容される位置）、
Ｐ２ 第２位置（セルユニットおよび各ケースのシャフト部材からの抜けを防止する位置）、
ＣＬ 電池モジュール２０同士の間の空間のクリアランス。
２０ 電池モジュール、
２２ ロアケース（第２のケース、他方のケース）、
２３ アッパーケース（第１のケース、一方のケース）、
２４ 各ケースの貫通孔、
２５ 電池モジュール群、
３０ 扁平型電池（単電池）、
４０ セルユニット、
４５ セルユニットの貫通孔、
５０ 保持手段、
５１ 締結ボルト（締結部材）、
５５ ベースプレート、
５６ 拘束板、
７０、７４ シャフト部材、
７０ａ、７４ａ シャフト部材の中心孔（中空部）、
７１ 係止部材、
７２ ロック部材、
８０ ロケート、
８２ ロケートの凸部（嵌合部）、
９０ スリーブ、
９３ スリーブの凹部（嵌合部）、
Ｐ１ 第１位置（ロック部材がセルユニットの貫通孔および各ケースの貫通孔への挿通が許容される位置）、
Ｐ２ 第２位置（セルユニットおよび各ケースのシャフト部材からの抜けを防止する位置）、
ＣＬ 電池モジュール２０同士の間の空間のクリアランス。
Claims (11)
- 組電池を組み立てる単位ユニットをなす電池モジュールであって、
複数の単電池を含むセルユニットと、
前記セルユニットを収納する収納空間を形成するために用いられ、互いに締結される第１と第２のケースと、
前記セルユニットに設けられた貫通孔および前記各ケースに設けられた貫通孔に挿通された中空形状のシャフト部材と、を有していることを特徴とする電池モジュール。 - 前記シャフト部材は、前記第１のケースにおける前記貫通孔の周縁部および前記第２のケースにおける前記貫通孔の周縁部を前記セルユニットに対して支持していることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
- 前記シャフト部材は、前記第１と第２のケースのそれぞれから突出する長さを有し、
前記シャフト部材が前記第１のケースから突出する部分に設けられ、前記第１のケースに係止される係止部材と、
前記シャフト部材が前記第２のケースから突出する部分に設けられ、前記第２のケースに係止されるロック部材と、をさらに有していることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。 - 前記ロック部材は、前記セルユニットの前記貫通孔および前記各ケースの前記貫通孔への挿通が許容される第１位置と、前記セルユニットおよび前記各ケースの前記シャフト部材からの抜けを防止する第２位置との間で移動自在に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の電池モジュール。
- 前記ロック部材は、前記シャフト部材の軸線に向けて弾性的に変位することにより、第１位置と第２位置との間で移動自在であることを特徴とする請求項４に記載の電池モジュール。
- 前記ロック部材は、前記シャフト部材の軸線を中心に回動することにより、第１位置と第２位置との間で移動自在であることを特徴とする請求項４に記載の電池モジュール。
- 前記第１と第２のケースは、一方のケースの縁部が他方のケースの縁部に巻き締められることによって、相互に締結されることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
- 前記シャフト部材の軸線方向の両端面には嵌合部が形成され、他のシャフト部材を軸線方向に沿って接続する際に当該他のシャフト部材の側の嵌合部に嵌まり合うことによって、前記シャフト部材の軸線と前記他のシャフト部材の軸線とが一致することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
- 請求項８に記載の電池モジュールを単位ユニットとして組み立てられる組電池であって、
複数個の電池モジュールを、前記シャフト部材の前記嵌合部を嵌め合わせながら積層してなる電池モジュール群と、
前記嵌合部が嵌まり合った前記シャフト部材を前記電池モジュール群の両側から挟持することによって、前記電池モジュール群を保持する保持手段と、を有していることを特徴とする組電池。 - 前記嵌合部が嵌まり合った前記シャフト部材によって、前記電池モジュール同士の間の空間のクリアランスが規制されることを特徴とする請求項９に記載の組電池。
- 前記保持手段は、前記シャフト部材の中空部に挿通される締結部材を含んでいることを特徴とする請求項９に記載の組電池。
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