JP4961695B2 - 組電池および組電池の組み立て方法 - Google Patents

Description

本発明は、組電池および組電池の組み立て方法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。

単電池としては、発電要素をラミネートフィルムなどの外装材によって封止した扁平型電池が広く使用されている。扁平型電池は、板状をなす正負の電極タブが外装材から外部に導出されている。

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、複数の扁平型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

複数個の電池モジュールから構成される組電池を例えば車両に搭載する場合には、振動の入力に対して影響を受け難い構造が要請されている。

組電池においては、一般的に、電池モジュールのケースにおける周縁部は保持固定されているが、中央部は保持されていない。このため、振動がケースに入力されると、ケースは、周縁部よりも内側の領域では、収納された扁平型電池の扁平面に対して直交する方向に沿って自由に振動し変位する。ケースの振動に伴って、収納された扁平型電池に応力が作用し、電極タブ同士を接合している部分などに応力が集中する虞がある。

本発明の目的は、耐振動強度を向上させて、振動の入力に対して影響を受け難い組電池およびその組み立て方法を提供することにある。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、電極タブを備える扁平型電池をケース内に複数個収納してなる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、
空間を隔てて積層される複数個の電池モジュールと、
前記電池モジュール同士の間の前記空間に配置され、前記ケースにおける前記電池モジュールの積層方向と直交する面の周縁部を保持する保持手段と、
前記電池モジュール同士の間の前記空間に配置され前記ケースの振動を抑える制振手段と、を有していることを特徴とする組電池である。

また、請求項９に記載の発明は、電極タブを備える扁平型電池をケース内に複数個収納してなる電池モジュールを単位ユニットとして組電池を組み立てる組電池の組み立て方法において、
空間を隔てて複数個の前記電池モジュールを積層する際に、前記空間のクリアランスを定めるスペーサと、前記クリアランスを規制する方向の前記スペーサの寸法より大きな寸法から前記スペーサの前記寸法まで弾性変形することによって前記電池モジュールに弾発力を付勢する弾性部材とを含む制振手段を、前記電池モジュール同士の間の前記空間に配置する手順と、
保持手段を前記電池モジュール同士の間の前記空間に配置し、前記ケースにおける前記電池モジュールの積層方向と直交する面の周縁部を前記保持手段により保持することによって、前記制振手段が介装された前記電池モジュール同士を固定する手順と、を有していることを特徴とする組電池の組み立て方法である。

本発明の組電池および本発明の組電池の組み立て方法を適用して組み立てられた組電池にあっては、電池モジュール同士の間の空間に配置した制振手段によって、ケースの振動が抑えられ、ケース内に収納された扁平型電池が電極タブを支持点として変位することを抑えることができる。この結果、電極タブ同士を接合している部分などに応力が集中することを防止できる。よって、耐振動強度を向上させて、振動の入力に対して影響を受け難い組電池を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
図１（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る組電池１１の概略構成を示す正面図および側面図、図２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３は、図２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４は、扁平型電池３０の一例を示す斜視図、図５（Ａ）は、制振手段７０を示す斜視図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線に沿う断面図、図６（Ａ）（Ｂ）は、制振手段７０の作用の説明に供する図である。また、図７は、制振手段７０を設けずに電池モジュール２０に対する加振試験を行った結果、ケース２１が、収納された扁平型電池３０の扁平面に対して直交する方向に沿って自由に振動し変位する様子を示す概念図である。なお、図２に示されるＸ軸方向を電池モジュール２０の長手方向といい、Ｙ軸方向を電池モジュール２０の短手方向という。

図１（Ａ）（Ｂ）を参照して、組電池１１は、概説すれば、電池モジュール２０を単位ユニットとして組み立てられ、空間６０を隔てて積層される複数個の電池モジュール２０と、電池モジュール２０のケース２１の周縁部を保持する保持手段５０と、電池モジュール２０同士の間の空間６０に配置されケース２１の振動を抑える制振手段７０と、を有している。電池モジュール２０は、電極タブ３１、３２を備える扁平型電池３０（図４参照）をケース２１内に複数個収納して構成されている。この組電池１１は、ケース２１に伝達される振動を生じる車両、例えば、自動車や電車などに搭載されている。以下、詳述する。

図２および図３を参照して、前記ケース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の縁部２３ａは、カシメ加工によって、ロアケース２２の周壁２２ｂの縁部２２ｃに巻き締められている（図２の部分拡大図参照）。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、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。ケース２１の隅部の４箇所に後述する通しボルト５１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４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４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。

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。図１に示すように、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（Ａ）において上下方向に３個積層され、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、各扁平型電池３０の電池温度を下げ、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。

３個の電池モジュール２０を積層する場合には、各電池モジュール２０は、中心孔が形成された筒形状のカラー５２を介して積層され、所定のクリアランスを隔てた状態に配置される。最下位の電池モジュール２０とベースプレート５５との間、および最上位の電池モジュール２０と拘束板５６との間にも、カラー５３、５４が介装されている。電池モジュール２０間のクリアランスは、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（例えば、３ｍｍ）である。カラー５２、５３、５４は、ケース２１の周縁部における複数箇所（図示例では、ケース２１の隅部の４箇所）に配置されている。カラー５２、５３、５４の中心孔は、ロアケース２２、アッパーケース２３、および絶縁スペーサ４１の貫通孔２４、４５に連通する。そして、ベースプレート５５、電池モジュール２０、カラー５２、５３、５４、および拘束板５６に挿通された通しボルト５１を締結することによって、積層された電池モジュール２０同士は、ベースプレート５５と拘束板５６との間で挟持され、かつ、空間６０を隔てて固定される。本実施形態では、ベースプレート５５、カラー５２、５３、５４、拘束板５６、および通しボルト５１により、電池モジュール２０のケース２１の周縁部を保持する保持手段５０が構成される。

締結された通しボルト５１は、絶縁スペーサ４１の貫通孔４５に挿通されている。このため、電池モジュール２０は、扁平型電池３０の電極タブ３１、３２がケース２１に対して実質的に固定された状態となる。

図５および図６を参照して、前記制振手段７０は、電池モジュール２０同士の間の空間６０のクリアランスＣＬ（図６（Ｂ）参照）を定めるスペーサ７１と、前記クリアランスＣＬを規制する方向のスペーサ７１の寸法ｈ（図５（Ｂ）、図６（Ａ）参照）より大きな寸法からスペーサ７１の前記寸法まで弾性変形することによって電池モジュール２０に弾発力を付勢する弾性部材７２と、を含んでいる。スペーサ７１は、接着剤によって弾性部材７２に取り付けられる。

スペーサ７１は、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）などの硬質の樹脂材料から形成され、断面矩形形状を有している（図５（Ｂ）参照）。図５（Ｂ）において上下方向の寸法ｈにより、電池モジュール２０同士の間の空間６０のクリアランスＣＬが規制される。前述したように、クリアランスＣＬは数ｍｍ程度である。

弾性部材７２は、硬質ゴムから形成するのが好ましい。弾性変形した後に、十分大きな強さの弾発力を電池モジュール２０に付勢することができるからである。弾性部材７２の材料としては、例えば、ブタジエンアクリロニトリル共重合体であるＮＢＲ（ニトリルゴム）が挙げられる。

図７には、制振手段７０を設けずに電池モジュール２０に対して行った加振試験が概念的に示される。電池モジュール２０は、ベース８０上にカラー８１を介して配置され、ボルト８２によってベース８０に対して締結され固定されている。ケース２１は、隅部の４箇所において保持され、中央部は保持されていない。ベース８０に振動を加えると、ケース２１は、収納された扁平型電池３０の扁平面に対して直交する方向（図中上下方向）に沿って自由に振動し変位する。図７には、電池モジュール２０の長手方向から見た振動の様子が示されているが、短手方向から見た振動の様子も同様である。

ケース２１内に収納される扁平型電池３０の電極タブ３１、３２は、電池モジュール２０の長手方向の両端部に位置し、さらに、電極タブ３１、３２がケース２１に対して実質的に固定された状態となっている。電池モジュール２０の長手方向から見た図７に示すような振動がケース２１に生じると、ケース２１内に収納された扁平型電池３０も、電極タブ３１、３２を支持点としながら、図中上下方向に繰り返し変位する。つまり、電極タブ３１、３２が振動の「節」となり、扁平型電池３０の長手方向の中央部が振動の「腹」となる。このため、電極タブ３１、３２同士を接合している部分などに応力が集中する虞がある。

かかる不具合を回避ないし低減するためには、ケース２１の振動を抑え、ケース２１内に収納された扁平型電池３０の変位を抑えればよい。したがって、ケース２１の振動を抑える制振手段７０は、電池モジュール２０同士の間の空間６０のうち、保持手段５０により保持されるケース２１の周縁部よりも内側に配置すればよい。ここに、「ケース２１の周縁部よりも内側」とは、振動がケース２１に入力された場合に、収納された扁平型電池３０の扁平面に対して直交する方向に沿ってケース２１が振動し得る領域内であればよく、ケース２１の長手方向中央部あるいは短手方向中央部に限定されるものではない。ケース２１の振動の振幅が小さくなれば、扁平型電池３０の変位が抑えられ、上記の不具合を回避ないし低減できるからである。振動を抑制するには、振動の「腹」の位置を保持することが効果的ではあるが、本発明では扁平型電池３０の変位量を低減できれば、発明の目的を十分に達成できる。このため、制振手段７０を設ける位置が振動の「腹」の部分に一致することは必ずしも必要ではない。

次に、作用を説明する。

組電池１１の組み立て手順は、概説すれば、電池モジュール２０を単位ユニットとして組み立てられ、空間６０を隔てて複数個の電池モジュール２０を積層する際に、制振手段７０を電池モジュール２０同士の間の空間６０に配置する手順と、電池モジュール２０のケース２１の周縁部を保持手段５０により保持することによって、制振手段７０が介装された電池モジュール２０同士を固定する手順と、を有している。以下、詳述する。

図１に示すように、１２個の電池モジュール２０から組電池１１を構成する場合には、電池モジュール２０同士の間に制振手段７０を配置しながら、電池モジュール２０を３個ずつカラー５２を介して積層する。図示例では、制振手段７０は、電池モジュール２０の短手方向に沿う中央位置において、電池モジュール２０の長手方向に沿わせて配置される。最下位の電池モジュール２０とベースプレート５５との間には、カラー５３と制振手段７０とを介装する。最上位の電池モジュール２０と拘束板５６との間には、カラー５４を介装する。そして、ベースプレート５５、電池モジュール２０、カラー５２、５３、５４、および拘束板５６に通しボルト５１を挿通し、当該通しボルト５１を締結する。積層された電池モジュール２０同士は、ベースプレート５５と拘束板５６との間で挟持され、かつ、空間６０を隔てて固定される。電池モジュール２０のケース２１の周縁部は、保持手段５０（ベースプレート５５、カラー５２、５３、５４、拘束板５６、および通しボルト５１）により、４箇所において保持される。

通しボルト５１を締結する際には、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、制振手段７０の弾性部材７２は、スペーサ７１の寸法ｈより大きな寸法からスペーサ７１の寸法ｈまで徐々に弾性変形する。上位側の電池モジュール２０のケース下面２１ａがスペーサ７１の上面７１ａに圧接し、下位側の電池モジュール２０のケース上面２１ｂがスペーサ７１の下面７１ｂに圧接するまで、弾性部材７２が弾性変形する。電池モジュール２０は、弾性変形した弾性部材７２から弾発力が付勢される。カラー５２およびスペーサ７１によって、電池モジュール２０同士の間のクリアランスＣＬが定められる。

通しボルト５１による締結力および弾性部材７２による弾発力によって、各電池モジュール２０は、ベースプレート５５と拘束板５６との間で、扁平型電池３０の扁平面に対して直交する方向（図１中上下方向）に沿って加圧される。通しボルト５１の締結後は、制振手段７０はまた、電池モジュール２０のケース２１に面圧を伝達する部材としても機能する。電池モジュール２０を加圧することにより、各扁平型電池３０は、積層型の発電要素が押さえつけられる。これにより、発電要素における電極板間の距離が均一に保たれ、電池性能の維持が図られる。

自動車や電車などの車両に組電池１１を搭載すると、車両の走行に伴う振動が電池モジュール２０のケース２１に伝達される。

この組電池１１にあっては、電池モジュール２０同士の間の空間６０のうち、保持手段５０により保持されるケース２１の周縁部よりも内側に制振手段７０を配置してある。このため、ケース２１の振動が抑えられ、ケース２１内に収納された扁平型電池３０が電極タブ３１、３２を支持点として変位することを抑えることができる。この結果、電極タブ３１、３２同士を接合している部分などに応力が集中せず、電極タブ３１、３２が振動によって破損を受けることを防止できる。よって、耐振動強度を向上させて、振動の入力に対して影響を受け難い組電池１１を提供することができる。

なお、図示した制振手段７０は、長尺形状を有している（図５（Ａ）参照）が、長手方向長さや、幅寸法は、ケース２１の形状や大きさに応じて適宜改変できることは言うまでもない。また、電池モジュール２０同士の間の１つの空間６０に１つの制振手段７０を配置した例を示したが、１つの空間６０に複数個の制振手段７０を配置する形態に改変してもよい。１つの空間６０に複数個の制振手段７０を配置する際には、複数個の制振手段７０を隙間なく並べたり、隙間を隔てて並べたり、散点的に並べたりすることができる。

（第２の実施形態）
図８（Ａ）は、第２の実施形態に係る組電池１２における制振手段７０の配置状態を示す平面図、図８（Ｂ）は、対比例の組電池１００を示す平面図である。

第２の実施形態に係る組電池１２は、第１の実施形態の組電池１１の全体をケーシング９０によって囲繞し、電池パックの形態に改変したものである。前述したように、積層された電池モジュール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。

配列された複数個の電池モジュール２０に対する冷却風の流し方には、電池モジュール２０の配列方向（図８において左右方向）と、冷却風の流下方向との関係から２つに大別される。つまり、配列方向と流下方向とが略平行をなすように冷却風を流す第１の流し方と、配列方向と流下方向とが略直交するように冷却風を流す第２の流し方とに大別される。組電池１１、１２においては、これに含まれる各電池モジュール２０を温度がほぼ同じになるように冷却し、特定の電池モジュール２０が偏って劣化することを防止する必要がある。この観点からは、冷却風の流下方向の下流側になるにつれて電池モジュール２０の温度が上昇してしまう第１の流し方よりも、配列された複数個の電池モジュール２０に対して並列的に冷却風を流す第２の流し方の方が好ましい。

図８（Ａ）に示すように、第２の実施形態にあっては、冷却風を第２の流し方によって流すために、電池モジュール２０の配列方向と平行をなすケーシング前面９０ａ（図中下側）に冷却風入口９１を設け、ケーシング背面９０ｂ（図中上側）に冷却風出口９２を設けてある。但し、車両に搭載する際のレイアウトなどの制限から、冷却風入口９１および冷却風出口９２の幅を、電池モジュール２０を配列した幅よりも短い寸法にしか設定できない場合がある。このような場合には、冷却風入口９１および冷却風出口９２を電池モジュール２０の配列方向に沿ってずらす必要がある。図示例では、冷却風入口９１を図中左側に、冷却風出口９２を図中右側にずらして配置してある。

冷却風入口９１および冷却風出口９２を電池モジュール２０の配列方向に沿ってずらした組電池１００にあっては、冷却風入口９１からケーシング９０内に導入された冷却風は、図８（Ｂ）に二点鎖線によって示すように、冷却風出口９２に向けて最短距離となるように斜めに流れる。このため、破線によって囲まれる領域１０１では、冷却風が流れずによどんでしまい、電池モジュール２０の温度が局所的に上昇する。このような事態は、前述したように、特定の電池モジュール２０が偏って劣化する原因となる。

そこで、図８（Ａ）に示すように、第２の実施形態では、制振手段７０は、冷却風を流下させる方向に沿わされて配置されている。図示例では、冷却風を流下させる方向は、各電池モジュール２０の長手方向に設定されており、制振手段７０は、その長手方向が各電池モジュール２０の長手方向に沿わされて配置されている。また、４列に配列された電池モジュール２０のうち、冷却風入口９１から遠い位置に配置される図中右２列の電池モジュール２０に対しては、長さを短くした制振手段７０を配置してある。冷却風入口９１から図中右２列の電池モジュール２０に至る通路抵抗を低減し、４列の各電池モジュール２０に対して流れる冷却風の風量をできるだけ均一なものとするためである。

第２の実施形態によれば、第１の実施形態の作用効果に加えてさらに、制振手段７０によって冷却風の流れを整えることができ、組電池１２に含まれる各電池モジュール２０を冷却する性能が向上する。

なお、冷却風を流下させる方向は、電池モジュール２０の温度を効率的に低減する観点から定められ、電池モジュール２０の長手方向に限定されるものではない。このため、冷却風入口９１と冷却風出口９２との位置関係などによっては、制振手段７０を、電池モジュール２０の長手方向に対して傾斜させて配置してもよい。また、電池モジュール２０同士の間の１つの空間６０に１つの制振手段７０を配置した例を示したが、１つの空間６０に複数個の制振手段７０を配置する形態に改変してもよい。１つの空間６０に複数個の制振手段７０を配置する際には、複数個の制振手段７０を隙間なく並べたり、隙間を隔てて並べたり、散点的に並べたりすることができる。

（第３の実施形態）
図９（Ａ）（Ｂ）は、制振手段７０の他の例７０ａを示す斜視図および平面図、図１０は、制振手段７０のさらに他の例７０ｂを示す平面図、図１１（Ａ）（Ｂ）は、制振手段７０のさらに他の例７０ｃを示す正面図および平面図、図１２（Ａ）（Ｂ）は、制振手段７０のさらに他の例７０ｄを示す断面図および平面図である。

制振手段７０は、電池モジュール２０同士の間の空間６０に配置されケース２１の振動を抑え得る限りにおいて適宜改変できる。

図９（Ａ）（Ｂ）に示される制振手段７０ａは、スペーサ７３が弾性部材７４を挟持するクリップ形状を有している点において、スペーサ７１が接着剤によって弾性部材７２に取り付けられる第１の実施形態の制振手段７０と相違する。スペーサ７３は、基部７３ａと、基部７３ａの両端から伸びる脚部７３ｂ、７３ｃとを含んでいる。脚部７３ｂ、７３ｃの先端間の寸法は、弾性部材７４の幅寸法よりも狭小に設定されている。図９（Ａ）に矢印によって示されるように、脚部７３ｂ、７３ｃの間に弾性部材７４を差し込むことにより、弾性部材７４が一対の脚部７３ｂ、７３ｃによって挟持され保持される。スペーサ７３の基部７３ａ近傍と弾性部材７４との間には、圧縮に伴って拡張する弾性部材７４を受け入れるための空隙７５が予め設けられている。図示例では、弾性部材７４の先端部分をテーパ形状とすることにより、空隙７５が形成される。このような形状とすることにより、弾性部材７４がスペーサ７３の寸法ｈまで弾性変形することが阻害されない。

図１０に示される制振手段７０ｂは、図９に示したスペーサ７３に、第１の実施形態と同様に接着剤によって弾性部材７４ａを取り付けて構成されている。すなわち、制振手段７０ｂは、弾性部材７４ａの一辺が接着剤によって脚部７３ｃに取り付けられ、反対側の辺と脚部７３ｂとの間に、圧縮に伴って拡張する弾性部材７４ａを受け入れるための空隙７５が設けられている。

図１１（Ａ）（Ｂ）に示される制振手段７０ｃは、１つのスペーサ７６に２つの弾性部材７７を取り付けた点において、２つのスペーサ７１が１つの弾性部材７２に取り付けられる第１の実施形態の制振手段７０と相違する。平面で見て、スペーサ７６および弾性部材７７は、矩形形状を有している。

図１２（Ａ）（Ｂ）に示される制振手段７０ｄは、１つのスペーサ７８に１つの弾性部材７９を取り付けた点において、２つのスペーサ７１が１つの弾性部材７２に取り付けられる第１の実施形態の制振手段７０と相違する。平面で見て、スペーサ７８は円盤形状を有し、弾性部材７７はスペーサ７８を嵌め込むための中心孔が形成されたリング形状を有している。

これらの制振手段７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、および７０ｄによっても、第１の実施形態の制振手段７０と同様に、ケース２１の振動を抑えて、扁平型電池３０が電極タブ３１、３２を支持点として変位することを抑えることができる。

（第４の実施形態）
図１３は、第４の実施形態に係る組電池１４の概略構成を示す正面図、図１４（Ａ）および（Ｂ）は、組電池１４において使用されるプレート形状をなすアセンブリ体１３０を示す平面図および正面図、図１５は、図１４（Ａ）の１５−１５線に沿う断面図、図１６（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、図１４（Ｂ）の１６Ａ−１６Ａ線に沿う断面図、１６Ｂ−１６Ｂ線に沿う断面図、１６Ｃ−１６Ｃ線に沿う断面図、および、１６Ｄ−１６Ｄ線に沿う断面図である。図１７（Ａ）（Ｂ）は、プレート形状をなすアセンブリ体１３０の使用状態の説明に供する図である。なお、第１および第２の実施形態と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は一部省略する。

図１３を参照して、第４の実施形態に係る組電池１４は、第１の実施形態と同様に、電池モジュール２０を単位ユニットとして組み立てられ、空間６０を隔てて積層される複数個の電池モジュール２０と、電池モジュール２０のケース２１の周縁部を保持する保持手段１１０と、電池モジュール２０同士の間の空間６０に配置されケース２１の振動を抑える制振手段１２０と、を有している。図示省略するが、組電池１４は、第２の実施形態と同様に、ケーシング９０によって囲繞され、電池パックの形態で用いられる。空間６０が冷却風通路６１として利用される点も第１、第２の実施形態と同様である。

前記保持手段１１０は、電池モジュール２０同士の間の空間６０のクリアランスＣＬを定めるカラー１１１を含んでいる。図１４にも示すように、制振手段１２０およびカラー１１１は、接合部材１３１を介して一体的に接合され、プレート形状をなすアセンブリ体１３０を構成している。前述したように、クリアランスＣＬは数ｍｍ程度である。電池モジュール２０同士はプレート形状をなすアセンブリ体１３０を介して積層され、最下位の電池モジュール２０とベースプレート５５との間にも、アセンブリ体１３０が介装されている。最上位の電池モジュール２０と拘束板５６との間に関しては、第１の実施形態ではカラー５４のみを配置したが、第４の実施形態ではアセンブリ体１３０を介装してある。

図１５に示すように、前記カラー１１１は、段付きの筒形状を有し、中心孔が形成されている。カラー１１１の略上半分は、略下半分の外径寸法よりも大きい外径寸法を有する大径部１１１ａに形成されている。カラー１１１の略下半分は、ロアケース２２の貫通孔２４に嵌まり込む小径部１１１ｂに形成され、大径部１１１ａと小径部１１１ｂとの段差面１１１ｃがロアケース２２に当接する。カラー１１１の大径部１１１ａの高さ寸法ｈ’により、電池モジュール２０同士の間の空間６０のクリアランスＣＬが規制される。カラー１１１は、例えば、アルミニウム合金などの金属材料から形成されている。ベースプレート５５には、カラー１１１の小径部１１１ｂが嵌まり込む通孔（図示せず）が形成されている。

カラー１１１は、ケース２１の周縁部における複数箇所（図示例では、ケース２１の隅部の４箇所）に配置されている。カラー１１１の中心孔は、ロアケース２２、アッパーケース２３、および絶縁スペーサ４１の貫通孔２４、４５に連通する。そして、ベースプレート５５、電池モジュール２０、カラー１１１および拘束板５６に挿通された通しボルト５１を締結することによって、積層された電池モジュール２０同士は、ベースプレート５５と拘束板５６との間で挟持され、かつ、空間６０を隔てて固定される。第４の実施形態においても、ベースプレート５５、カラー１１１、拘束板５６、および通しボルト５１により、電池モジュール２０のケース２１の周縁部を保持する保持手段１１０が構成されている。

締結された通しボルト５１は、絶縁スペーサ４１の貫通孔４５に挿通されている。このため、電池モジュール２０は、扁平型電池３０の電極タブ３１、３２がケース２１に対して実質的に固定された状態となる。

図示したアセンブリ体１３０は、電池モジュール２０を１段当たり４列配列する組電池用に適合されている。１個の電池モジュール２０当たり４個のカラー１１１が必要であるので、アセンブリ体１３０は、合計１６個のカラー１１１を含んでいる。アセンブリ体１３０に含まれるカラー１１１は、４列に配列した電池モジュール２０の貫通孔２４の位置に合致する位置に配列されている。

前記制振手段１２０は、クリアランスＣＬを規制する方向のカラー１１１の大径部１１１ａの高さ寸法ｈ’より大きな寸法から圧縮され弾性変形することによって電池モジュール２０に弾発力を付勢する弾性部材１２１を含んでいる。弾性部材１２１は、接着剤によって接合部材１３１に取り付けられる。弾性部材１２１は、第１の実施形態と同様に、ブタジエンアクリロニトリル共重合体であるＮＢＲ（ニトリルゴム）などの硬質ゴムから形成するのが好ましい。カラー１１１は、第１の実施形態におけるスペーサ７１と同様に機能する。

制振手段１２０は、第２の実施形態と同様に、冷却風を流下させる方向に沿わされて配置されている。図示例では、冷却風を流下させる方向は、各電池モジュール２０の長手方向に設定されており、制振手段１２０は、その長手方向が各電池モジュール２０の長手方向に沿うように、接合部材１３１に取り付けられている。図１６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、制振手段１２０は、電池モジュール２０に当接する部分の長さが異なっている。４列に配列された電池モジュール２０のうち、右側２列の電池モジュール２０は、冷却風入口９１から遠い位置に配置されている（図８（Ａ）参照）。これに対応して、右側２個の制振手段１２０は、冷却風入口９１から遠くなるにしたがって前記長さを短くしてある。右側２個の制振手段１２０については比較的大きな通路１２２（図１６（Ｃ）（Ｄ）の２点鎖線参照）が確保される。したがって、冷却風入口９１から右２列の電池モジュール２０に至る通路抵抗を低減し、４列の各電池モジュール２０に対して流れる冷却風の風量をできるだけ均一なものとすることができる。

前記接合部材１３１は、プレート状の枠形状を有している。接合部材１３１は、カラー１１１の大径部１１１ａ同士を接続し（図１５参照）、接着剤を介して制振手段１２０が取り付けられることによって（図１６参照）、制振手段１２０およびカラー１１１を一体的に接合している。この接合部材１３１によって、アセンブリ体１３０をハンドリングする際に、制振手段１２０およびカラー１１１を一体的に取り扱うことが可能となる。接合部材１３１は、空間６０を冷却風通路６１として利用することを阻害しないことが必要である。このため、接合部材１３１の厚さは、制振手段１２０およびカラー１１１を一体的に取り扱うことが可能な強度を有する限度において、可及的に薄く形成されている。接合部材１３１の形成材料は限定されないが、図示例では、樹脂材料から形成されている。金属製のカラー１１１を、別途製作した接合部材１３１に組み付けてもよいが、工数を削減するために、樹脂材料から接合部材１３１を形成する場合には、金属製のカラー１１１をインサート成形することが望ましい。また、金属材料から接合部材を形成する場合には、部品点数を削減するために、カラーおよび接合部材をプレス加工により一体成形することが望ましい。

次に、作用を説明する。

組電池１４の組み立て手順は、概説すれば、電池モジュール２０を単位ユニットとして組み立てられ、空間６０を隔てて複数個の電池モジュール２０を積層する際に、制振手段１２０を含むアセンブリ体１３０を電池モジュール２０同士の間の空間６０に配置する手順と、電池モジュール２０のケース２１の周縁部を保持手段１１０により保持することによって、制振手段１２０が介装された電池モジュール２０同士を固定する手順と、を有している。以下、詳述する。

図１７（Ａ）に示すように、ベースプレート５５の上にアセンブリ体１３０を配置し、当該アセンブリ体１３０の上に最下位の４個の電池モジュール２０を配列し、当該４個の電池モジュール２０の上にアセンブリ体１３０を配置する。次いで、図１７（Ｂ）に示すように、アセンブリ体１３０の上に次の段の電池モジュール２０を配列していく。アセンブリ体１３０および電池モジュール２０の積層を繰り返して、１２個の電池モジュール２０を配列する。次いで、最上位の４個の電池モジュール２０の上にアセンブリ体１３０を配置し、当該アセンブリ体１３０の上に拘束板５６を配置する（図１３参照）。そして、ベースプレート５５、電池モジュール２０、カラー１１１および拘束板５６に通しボルト５１を挿通し、当該通しボルト５１を締結する。積層された電池モジュール２０同士は、ベースプレート５５と拘束板５６との間で挟持され、かつ、空間６０を隔てて固定される。電池モジュール２０のケース２１の周縁部は、保持手段１１０（ベースプレート５５、カラー１１１、拘束板５６、および通しボルト５１）により、４箇所において保持される。

アセンブリ体１３０を配置する際には、制振手段１２０およびカラー１１１を一体的に取り扱うことができるため、制振手段およびカラーを所定の位置に個々に配置していく形態に比べて、作業性がよく、配置作業に要する時間を短縮できる。アセンブリ体１３０および電池モジュール２０の積層作業を迅速に行うことができ、組電池１４の組み立ての容易化を図ることができる。

通しボルト５１を締結すると、制振手段１２０の弾性部材１２１は、カラー１１１の高さ寸法ｈ’より大きな寸法から圧縮され、カラー１１１の高さ寸法ｈ’にほぼ等しい寸法まで弾性変形する。電池モジュール２０は、弾性変形した弾性部材１２１から弾発力が付勢される。カラー１１１によって、電池モジュール２０同士の間のクリアランスＣＬが定められる。

通しボルト５１による締結力および弾性部材１２１による弾発力によって、各電池モジュール２０は、ベースプレート５５と拘束板５６との間で、扁平型電池３０の扁平面に対して直交する方向（図１３中上下方向）に沿って加圧される。通しボルト５１の締結後は、制振手段１２０はまた、電池モジュール２０のケース２１に面圧を伝達する部材としても機能する。電池モジュール２０を加圧することにより、各扁平型電池３０は、積層型の発電要素が押さえつけられる。これにより、発電要素における電極板間の距離が均一に保たれ、電池性能の維持が図られる。

自動車や電車などの車両に組電池１４を搭載すると、車両の走行に伴う振動が電池モジュール２０のケース２１に伝達される。

この組電池１４にあっても、第１の実施形態と同様に、電池モジュール２０同士の間の空間６０のうち、保持手段１１０により保持されるケース２１の周縁部よりも内側に制振手段１２０を配置してある。このため、耐振動強度を向上させて、振動の入力に対して影響を受け難い組電池１４を提供することができる。

さらに、第２の実施形態と同様に、制振手段１２０によって冷却風の流れを整えることができ、組電池１４に含まれる各電池モジュール２０を冷却する性能が向上する。

なお、図示した制振手段１２０は、長尺形状を有している（図１４（Ａ）参照）が、長手方向長さや、幅寸法は、ケース２１の形状や大きさに応じて適宜改変できることは言うまでもない。また、電池モジュール２０同士の間の１つの空間６０に１つの制振手段１２０を配置した例を示したが、１つの空間６０に複数個の制振手段１２０を配置する形態に改変してもよい。１つの空間６０に複数個の制振手段１２０を配置する際には、複数個の制振手段１２０を隙間なく並べたり、隙間を隔てて並べたり、散点的に並べたりすることができる。

また、制振手段１２０は、第１〜第３の実施形態と同様に、空間６０のクリアランスＣＬを定めるスペーサをさらに含んでいてもよい。この場合には、制振手段１２０に含まれる弾性部材１２１は、クリアランスＣＬを規制する方向のスペーサの寸法より大きな寸法からスペーサの寸法まで弾性変形することによって電池モジュールに弾発力を付勢することになる。

また、冷却風を流下させる方向は、電池モジュール２０の温度を効率的に低減する観点から定められ、電池モジュール２０の長手方向に限定されるものではない。このため、冷却風入口９１と冷却風出口９２との位置関係などによっては、制振手段１２０が電池モジュール２０の長手方向に対して傾斜して接合部材１３１に取り付けられたアセンブリ体１３０を使用してもよい。

（その他の改変例）
扁平型電池３０は、図４に示した形状、つまり正負の電極タブ３１、３２が発電要素を中心にして反対方向に延びる形状には限定されない。例えば、正負の電極タブが発電要素の一の辺から同じ方向に延びる形状の扁平型電池でもよい。

第１〜第３の実施形態に関して、制振手段のスペーサは、電池モジュール２０同士の間の空間６０のクリアランスＣＬを定め得る限りにおいて、樹脂材料以外の材料、例えば金属材料から形成してもよい。スペーサの形状も棒形状に限定されるものではなく、円盤形状、リング形状、矩形形状など適宜の形状に改変できる。

第４の実施形態に関して、保持手段１１０のカラー１１１は、電池モジュール２０同士の間の空間６０のクリアランスＣＬを定め得る限りにおいて、金属材料以外の材料、例えば樹脂材料から形成してもよい。カラー１１１の形状も円筒形状に限定されるものではなく、角筒形状など適宜の形状に改変できる。

第１〜第３の実施形態に関して、制振手段の弾性部材は、クリアランスを規制する方向のスペーサの寸法より大きな寸法からスペーサの前記寸法まで弾性変形することによって電池モジュール２０に弾発力を付勢する限りにおいて適宜の構成を採用することができる。弾性部材として、例えば、板バネ、スプリングなどを用いてもよい。

第４の実施形態に関しても同様に、制振手段１２０の弾性部材１２１は、クリアランスを規制する方向のカラー１１１の寸法より大きな寸法から圧縮され弾性変形することによって電池モジュール２０に弾発力を付勢する限りにおいて適宜の構成を採用することができる。弾性部材として、例えば、板バネ、スプリングなどを用いてもよい。

第１〜第３の実施形態に関して、保持手段５０は、空間６０を隔てて積層される電池モジュール２０のケース２１の周縁部を保持する限りにおいて適宜の構成を採用することができ、積層した電池モジュール２０をカラー５２、５３、５４や通しボルト５１などによって一体的に固定する形態に限定されるものではない。例えば、個々の電池モジュール２０のケース２１をフレームにネジ締結する形態でもよい。この形態にあっては、フレームおよびネジにより、保持手段５０が構成される。

第４の実施形態に関して、保持手段１１０は、電池モジュール２０同士の間の空間６０のクリアランスＣＬを定めるカラー１１１を含んでいれば足り、他の構成部材を適宜改変してもよい。

図１（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る組電池の概略構成を示す正面図および側面図である。 組電池を組み立てる際の単位ユニットである電池モジュールの一例を示す斜視図である。 図２に示される電池モジュールを上下反転し、さらに分解して示す斜視図である。 扁平型電池の一例を示す斜視図である。 図５（Ａ）は、制振手段を示す斜視図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線に沿う断面図である。 図６（Ａ）（Ｂ）は、制振手段の作用の説明に供する図である。 制振手段を設けずに電池モジュールに対する加振試験を行った結果、ケースが、収納された扁平型電池の扁平面に対して直交する方向に沿って自由に振動し変位する様子を示す概念図である。 図８（Ａ）は、第２の実施形態に係る組電池における制振手段の配置状態を示す平面図、図８（Ｂ）は、対比例の組電池を示す平面図である。 図９（Ａ）（Ｂ）は、制振手段の他の例を示す斜視図および平面図である。 制振手段のさらに他の例を示す平面図である。 図１１（Ａ）（Ｂ）は、制振手段のさらに他の例を示す正面図および平面図である。 図１２（Ａ）（Ｂ）は、制振手段のさらに他の例を示す断面図および平面図である。 第４の実施形態に係る組電池の概略構成を示す正面図、 図１４（Ａ）および（Ｂ）は、組電池において使用されるプレート形状をなすアセンブリ体を示す平面図および正面図である。 図１４（Ａ）の１５−１５線に沿う断面図である。 図１６（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、図１４（Ｂ）の１６Ａ−１６Ａ線に沿う断面図、１６Ｂ−１６Ｂ線に沿う断面図、１６Ｃ−１６Ｃ線に沿う断面図、および、１６Ｄ−１６Ｄ線に沿う断面図である。 図１７（Ａ）（Ｂ）は、プレート形状をなすアセンブリ体の使用状態の説明に供する図である。

符号の説明

１１、１２、１４ 組電池、
２０ 電池モジュール、
２１ ケース、
３０ 扁平型電池、
３１、３２ 電極タブ、
３３ 外装材、
４０ セルユニット、
５０ 保持手段、
５１ 通しボルト、
５２、５３、５４ カラー、
５５ ベースプレート、
５６ 拘束板、
６０ 空間、
６１ 冷却風通路、
７０、７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ 制振手段、
７１、７３、７６、７８ スペーサ、
７２、７４、７４ａ、７７、７９ 弾性部材、
９０ ケーシング、
９１ 冷却風入口、
９２ 冷却風出口、
１１０ 保持手段、
１１１ カラー、
１２０ 制振手段、
１２１ 弾性部材、
１３０ プレート形状をなすアセンブリ体、
１３１ 接合部材、
ＣＬ 空間のクリアランス、
ｈ クリアランスを規制する方向のスペーサの寸法、
ｈ’ クリアランスを規制する方向のカラーの寸法。

Claims (9)

1. 電極タブを備える扁平型電池をケース内に複数個収納してなる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、
   空間を隔てて積層される複数個の電池モジュールと、
   前記電池モジュール同士の間の前記空間に配置され、前記ケースにおける前記電池モジュールの積層方向と直交する面の周縁部を保持する保持手段と、
   前記電池モジュール同士の間の前記空間に配置され前記ケースの振動を抑える制振手段と、を有していることを特徴とする組電池。
2. 前記制振手段は、前記空間のクリアランスを定めるスペーサと、前記クリアランスを規制する方向の前記スペーサの寸法より大きな寸法から前記スペーサの前記寸法まで弾性変形することによって前記電池モジュールに弾発力を付勢する弾性部材と、を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
3. 前記保持手段は、前記空間のクリアランスを定めるカラーを含み、
   前記制振手段および前記カラーは、接合部材を介して一体的に接合され、プレート形状をなすアセンブリ体を構成していることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
4. 前記制振手段は、前記クリアランスを規制する方向の前記カラーの寸法より大きな寸法から圧縮され弾性変形することによって前記電池モジュールに弾発力を付勢する弾性部材を含んでいることを特徴とする請求項３に記載の組電池。
5. 前記弾性部材は、硬質ゴムから形成されていることを特徴とする請求項２または請求項４に記載の組電池。
6. 前記電池モジュールは、前記扁平型電池の前記電極タブが前記ケースに対して実質的に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
7. 前記空間は、前記電池モジュール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として利用され、
   前記制振手段は、前記冷却風を流下させる方向に沿わされて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
8. 前記ケースに伝達される振動を生じる車両に搭載されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の組電池。
9. 電極タブを備える扁平型電池をケース内に複数個収納してなる電池モジュールを単位ユニットとして組電池を組み立てる組電池の組み立て方法において、
   空間を隔てて複数個の前記電池モジュールを積層する際に、前記空間のクリアランスを定めるスペーサと、前記クリアランスを規制する方向の前記スペーサの寸法より大きな寸法から前記スペーサの前記寸法まで弾性変形することによって前記電池モジュールに弾発力を付勢する弾性部材とを含む制振手段を、前記電池モジュール同士の間の前記空間に配置する手順と、
   保持手段を前記電池モジュール同士の間の前記空間に配置し、前記ケースにおける前記電池モジュールの積層方向と直交する面の周縁部を前記保持手段により保持することによって、前記制振手段が介装された前記電池モジュール同士を固定する手順と、を有していることを特徴とする組電池の組み立て方法。

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