JP5823532B2 - 二次電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、複数の電池セルを有し、電気エネルギの放出、蓄積が可能な二次電池モジュールに関する。

特許文献１には、積層している角型電池の両端面に配置される一対のエンドプレートに端部を連結して積層状態の角型電池を圧縮状態に固定する金属バンドの構造が示されている。

また、特許文献２には、積層した複数の電池を第一挟持部材及び第二挟持部材で挟持した積層体と、この寸法に合わせて形成した締結部材を有し、締結部材の変形によって寸法変化の生じ難い構成を目的とした組電池構造体の構造が示されている。

特開２００８−２８２５８２号公報 特開２０１０−９２６１０号公報

特許文献１に記載された二次電池モジュールは、積層されて圧縮された状態の角形電池を金属バンドで締結して固定しているので、充放電を繰り返す場合、電池セルの膨れを伴う力を金属バンドで受けることとなり、締結方向に対して絶えず直角方向の力が作用し、即ち、金属バンドに対して剪断方向に繰り返し荷重が掛かることになり、緩む可能性があり、長期的使用において初期拘束力を保てず、電池性能劣化を招く恐れがある。

また、拘束力低下は、バスバー締結部の緩みや変形に至る等、製品信頼性に及ぼす影響が大きい。特許文献２に記載された構造も同様な問題を有する。

本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、その目的は、積層される角型電池を理想的な状態で固定すると共に組立作業が容易で、冗長信頼性のある二次電池モジュールを提供することにある。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、本発明の二次電池モジュールは、複数の角形電池が積層されたセルブロックを有する二次電池モジュールであって、セルブロックの積層方向一方側と他方側にそれぞれ対向して配置される一対のエンドプレートと、セルブロックの積層方向に直交するセル幅方向一方側と他方側にそれぞれ対向して配置されて、セル幅方向一方側と他方側において、それぞれ、積層方向一方側のエンドプレートに一方端部が係合されかつ積層方向他方側のエンドプレートに他方端部が係合される一対のサイドフレームを有することを特徴としている。

本発明の二次電池モジュールによれば、積層される複数の角形電池を理想的な状態で固定すると共に組立作業が容易であり、経時による保持力の減少も生じることがなく、冗長信頼性を得ることができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

セルブロックの組立状態を示す斜視図。 セルブロックから一方のサイドフレームを取り外した状態を示す斜視図。 エンドプレートの斜視図。 サイドフレームの斜視図。 角形電池の斜視図。 中間用セルホルダの斜視図。 中間用セルホルダの正面図。 図７のＡ−Ａ線断面図。 図７のＢ−Ｂ線断面図。 中間用セルホルダの連結構造の一例を説明する斜視図。 中間用セルホルダの連結構造の他の一例を説明する斜視図。 エンドプレートとエンド用セルホルダとの連結構造を説明する斜視図。 エンドプレートとエンド用セルホルダとの連結状態を示す断面図。 セルブロックの組み立て完成状態を示す斜視図。 二次電池モジュールの組立完成状態を示す斜視図。

次に、本実施の形態について以下に説明する。

図１は、セルブロックの組立状態を示す斜視図、図２は、セルブロックから一方のサイドフレームを取り外した状態を示す斜視図、図３は、エンドプレートの斜視図、図４は、サイドフレームの斜視図である。

セルブロック１１は、二次電池モジュール１（図１５を参照）を構成する主要部品であり、複数の角形電池６１が積層された構成を有している。セルブロック１１は、一対のエンドプレート２１、３１と、一対のサイドフレーム４１、５１によって、積層された状態で固縛されている。

一対のエンドプレート２１、３１は、セルブロック１１の積層方向一方側Ｄｆと他方側Ｄｒにそれぞれ対向して配置されている。そして、一対のサイドフレーム４１、５１は、セルブロック１１の積層方向に直交するセル幅方向一方側Ｗｌと他方側Ｗｒにそれぞれ対向して配置されている。一対のサイドフレーム４１、５１は、セル幅方向一方側Ｗｌと他方側Ｗｒにおいて、それぞれ、積層方向一方側Ｄｆのエンドプレート２１に一方端部が係合されかつ積層方向他方側Ｄｒのエンドプレート３１に他方端部が係合される構成を有している。

各エンドプレート２１、３１には、セル幅方向一方側Ｗｌと他方側Ｗｒにそれぞれ突出する突起部２２、３２が設けられている。一対のサイドフレーム４１、５１のうち、セル幅方向一方側Ｗｌのサイドフレーム４１は、積層方向一方側Ｄｆのエンドプレート２１が有するセル幅方向一方側Ｗｌの突起部２２と、積層方向他方側Ｄｒのエンドプレート３１が有するセル幅方向一方側Ｗｌの突起部３２との間に亘って開口して、各エンドプレート２１、３１のセル幅方向一方側Ｗｌの突起部２２、３２がそれぞれ挿入される開口部４２を有している。

そして、セル幅方向他方側のサイドフレーム５１は、積層方向一方側Ｄｆのエンドプレート２１が有するセル幅方向他方側Ｗｒの突起部２３と、積層方向他方側Ｄｒのエンドプレート３１が有するセル幅方向他方側Ｗｒの突起部３２との間に亘って開口して、各エンドプレート２１、３１のセル幅方向他方側Ｗｒの突起部２３、３２がそれぞれ挿入される開口部５２を有している。

エンドプレート２１、３１は、セル幅方向一方側Ｗｌの突起部２２、３２がセル幅方向一方側Ｗｌのサイドフレーム４１の開口部４２に挿入され、かつ、セル幅方向他方側Ｗｒの突起部２２、３２がセル幅方向他方側Ｗｒのサイドフレーム５１の開口部５２に挿入されることによって、エンドプレート２１と３１の互いに積層方向に離反する方向への移動が規制されており、セルブロック１１を積層方向両側から固縛している。

＜エンドプレート＞
次に、エンドプレート２１、３１の構成について図３を用いて説明する。なお、エンドプレート３１については、エンドプレート２１と同一の構成を有しているので、対応する構成の符号をかっこ書きで示すことにより、その詳細な説明は省略する。

エンドプレート２１（３１）は、セルブロック１１の積層方向一方側あるいは他方側の端面とほぼ同一の大きさを有する矩形で所定の板厚からなる平板形状を有している。エンドプレート２１（３１）は、セル幅方向一方側Ｗｌと他方側Ｗｒにそれぞれ突出する突起部２２（３２）を有している。

突起部２２（３２）は、セル高さ方向に沿って延在し、サイドフレーム４１、５１の板厚とほぼ同一の突出寸法となる形状を有している。そして、サイドフレーム４１、５１の開口部４２、５２に挿入された場合に、開口部４２、５２を構成する積層方向一方側の端縁部４２ａ、５２ａに対向して当接するようになっている。

エンドプレート２１（３１）の外端面には、係止穴２４（３４）とネジ穴（締結穴）２６（３６）が設けられている。係止穴２４（３４）は、サイドフレーム４１、５１の係止爪４４、５４が係入されるものであり、ネジ穴２６（３６）は、エンドプレート２１（３１）にサイドフレーム４１、５１を固定する固定ネジ１０を締結するためのものである。

係止穴２４（３４）は、エンドプレート２１（３１）のセル幅方向両端部でかつセル高さ方向略中央位置に位置するように、合計で２個が設けられている。係止穴２４（３４）は、エンドプレート２１（３１）の外端面に凹陥して形成されており、所定深さを有する丸穴形状を有している。ネジ穴２６（３６）は、エンドプレート２１（３１）のセル幅方向両端部でかつセル高さ方向一方側Ｈｄと他方側Ｈｕの２箇所に分かれて位置するように、合計で４個が設けられている。

また、図面には記載していないが、係止方法は前述と反対の組合せでも良い。つまり、エンドプレート２１（３１）の外端面の２４（３４）部に係止爪（凸形状）を形成し、サイドフレーム４１、５１の５４（４４）部に係止穴を形成する構造であっても良い。

＜サイドフレーム＞
次に、サイドフレーム４１、５１の構成について図４を用いて説明する。なお、以下の説明では、サイドフレーム５１の構成についてのみ説明し、サイドフレーム４１の構成については、サイドフレーム５１と同一であるので、対応する構成の符号をかっこ書きで示すことにより、その詳細な説明は省略する。

サイドフレーム５１（４１）は、セルブロック１１のセル幅方向一方側Ｗｌあるいは他方側Ｗｒの端面と対向して接面する平面視略矩形の板部材からなり、セルブロック１１のセル高さよりも若干大きい一定高さ幅で一対のエンドプレート２１、３１の間に亘って延在する大きさを有している。

サイドフレーム５１（４１）には、一定の高さ幅で一方端部から他方端部に亘って開口する開口部５２（４２）が設けられている。開口部５２（４２）は、セルブロック１１のセル幅方向他方側Ｗｒの端面を露出させることができるように、サイドフレーム５１（４１）の形状に沿って矩形状に開口形成されている。

開口部５２（４２）は、一方端部と他方端部との間に亘って互いに平行に延在する上縁部５２ｃ（４２ｃ）及び下縁部５２ｄ（４２ｄ）と、一方端部と他方端部で高さ方向に沿って互いに平行に延在する一対の端縁部５２ａ（４２ｂ）、５２ｂ（４２ａ）とを有している。

開口部５２の一対の端縁部５２ａ、５２ｂは、エンドプレート２１、３１のセル幅方向他方側Ｗｒの突起部２２、３２に対して積層方向外側位置で対向して当接し、開口部４２の一対の端縁部４２ａ、４２ｂは、エンドプレート２１、３１のセル幅方向一方側Ｗｌの突起部２２、３２に対して積層方向外側位置で対向して当接するように構成されている。

サイドフレーム５１（４１）は、一方端部と他方端部でそれぞれ同方向に向かって折曲されて積層方向一方側Ｄｆのエンドプレート２１の外端面と積層方向他方側Ｄｒのエンドプレート３１の外端面にそれぞれ対向する一対のフランジ５３（４３）を有している。

各フランジ５３（４３）には、エンドプレート２１、３１の係止穴２４、３４に係入される一対の係止爪５４（４４）、５４（４４）が設けられている。各係止爪５４（４４）は、エンドプレート２１、３１に対向する面から互いに接近する方向に向かって短軸円柱状に突出しており、各エンドプレート２１、３１の係止穴２４（３４）に係入可能な寸法形状を有している。そして、係止爪５４（４４）を係止穴２４（３４）に係入することによって、サイドフレーム５１（４１）をエンドプレート２１、３１に固定できるようになっている。

また、各フランジ５３（４３）には、固定ネジ（締結部材）１０が挿通される貫通穴５５が形成されている。貫通穴５５（４５）は、サイドフレーム５１（４１）を取り付けた状態で、エンドプレート２１、３１のネジ穴２６、３６に連続して配置され、積層方向外側から固定ネジ１０を挿通してネジ穴２６、３６に螺入できるように構成されている。

なお、本実施の形態では、固定ネジ１０を用いて締結する方法について説明したが、ボルト、リベット、かしめなどを用いて締結固定してもよい。

上記構成により、サイドフレーム４１、５１とエンドプレート２１、３１は、まず、突起部２２、３２が開口部４２、５２に挿入されて、開口部４２の一対の端縁部４２ａ、４２ｂがエンドプレート２１、３１のセル幅方向一方側Ｗｌの突起部２２、３２と対向して当接しかつ開口部５２の一対の端縁部５２ａ、５２ｂがエンドプレート２１、３１のセル幅方向他方側Ｗｒの突起部２２、３２と対向して当接することによって係合される。

かかる係合状態で、サイドフレーム４１、５１の係止爪４４、５４が係止穴２４、３４に係入されるので、サイドフレーム４１、５１がエンドプレート２１、３１から外れるのを防ぐことができる。

そしてさらに、固定ネジ１０により、サイドフレーム４１、５１とエンドプレート２１、３１とが締結されるので、サイドフレーム４１、５１をエンドプレート２１、３１に確実に固定することができる。そして、何らかの原因により、開口部５２内における突起部２２、３２の係合が解除された場合でも、セルブロック１１を固縛して、積層された状態を維持することができる。

サイドフレーム４１、５１には、それぞれ上端部と下端部に沿って延在する一対の補強フランジ４６、５６が形成されており、高さ方向の断面が略コ字型を有している。補強フランジ４６、５６は、サイドフレーム４１、５１の上端部と下端部でフランジ４３、５３の折曲方向と離反する方向にフランジ曲げ加工することによって形成されている。

補強フランジ４６、５６は、サイドフレーム４１、５１の剛性を向上させることができ、サイドフレーム４１、５１の変形を防ぐことができる。したがって、サイドフレーム４１、５１のねじれ等によって、エンドプレート２１、３１の突起部２２、３２と係合が解除されるのを防ぐことができる。

なお、サイドフレーム４１、５１の断面形状は、上記した例に限定されるものではなく、サイドフレーム４１、５１の剛性を向上させることができるものであればよく、例えば、サイドフレーム４１、５１の下端部の補強フランジ４６を省略して上端部の補強フランジ４６のみとした断面が略Ｌ字型を有するものでもよく、また、断面が角パイプ型を有するものであってもよい。

＜セルブロック＞
次に、セルブロック１１の構成について説明する。

セルブロック１１は、複数の角形電池６１と、各角形電池６１を保持するセルホルダによって構成されている。セルホルダは、セルブロック１１のセル幅方向一方側Ｗｌと他方側Ｗｒにおいて、一対のサイドフレーム４１、５１の各開口部４２、５２にそれぞれ挿入されて一対のサイドフレーム４１、５１に係合される凸部８４Ｃ、９４Ｃを有している。

セルホルダは、各エンドプレート２１、３１と角形電池６１との間にそれぞれ介在される一対のエンド用セルホルダ８１、８１と、積層方向一方側Ｄｆの角形電池６１と積層方向他方側Ｄｒの角形電池６１との間に介在されて、一対のエンド用セルホルダ８１、８１の間で積層方向に複数連結可能な中間用セルホルダ９１とを有する。角形電池６１は、エンド用セルホルダ８１と中間用セルホルダ９１、及び、中間用セルホルダ９１同士を互いに積層方向に連結することによって積層方向両側から挟み込まれた状態で保持される。

＜角形電池＞
図５は、角形電池６１の外観斜視図である。

角形電池６１は、例えば、リチウムイオン二次電池であり、一面が開口した直方体状の電池缶６２内に絶縁ケースを介して捲回型発電要素群を収納し、電池缶６２の開口部６２Ａを電池蓋６３によって封止した構造を有する。電池缶６２と電池蓋６３によって容器外装が構成される。電池蓋６３には、正極端子６４と負極端子６５が突設されている。正極端子６４と負極端子６５は、電池缶６２内の捲回型発電要素群で発電した電力を外部に出力し、外部で発電した電力を捲回型発電要素群に充電するための端子である。

電池缶６２は金属製であり、深絞り法により開口部の短辺の寸法より深さ寸法が大きく形成されている。電池缶６２は、有底直方体容器の面積の大きな幅広側面６２Ｗと、面積の小さい幅狭側面６２Ｎと、容器底面である底面（缶底面）６２Ｂとで形成された扁平容器であり、上面に開口部６２Ａを有する。

電池蓋６３は、レーザービーム溶接法により電池缶６２の開口部６２Ａに固着されている。電池蓋６３には、正極端子６４と負極端子６５が、それぞれ、挿通される貫通孔が形成されている。また、電池蓋３には、注液口６３Ａと安全弁６３Ｂが設けられている。注液口６３Ａは、電池缶６２内に電解液が注入された後に、レーザービーム溶接により封止される。安全弁６３Ｂは、電池缶６２内の圧力が所定値以上に上昇した場合に開裂して、電池缶６２内の圧力を開放する構成を有している。

＜中間用セルホルダ＞
図６は、中間用セルホルダの斜視図、図７は、中間用セルホルダの正面図、図８は、図７のＡ−Ａ線断面図、図９は、図７のＢ−Ｂ線断面図、図１０は、中間用セルホルダの連結構造の一例を説明する斜視図である。

中間用セルホルダ９１は、積層方向一方側Ｄｆの角形電池６１の幅広側面６２Ｗと積層方向他方側Ｄｒの角形電池６１の幅広側面６２Ｗとの間に介在されて区画する隔壁部９２と、隔壁部９２を積層方向に貫通してセル幅方向に亘って切り欠き形成されて、積層方向一方側Ｄｆの角形電池６１の幅広側面６２Ｗと積層方向他方側Ｄｒの角形電池６１の幅広側面６２Ｗとの間をセル幅方向に連通する通気パス９３を有する。

通気パス９３は、隔壁部９２をセル幅方向に切り欠くことによって形成されているので、角形電池６１どうしの間を小さくすることができ、必要な冷却空気の流量を確保することができる。したがって、装置全体を小型化することができる。また、通気パス９３は、一直線状に形成されているので、冷却空気を円滑に流すことができ、高い冷却効率を得ることができる。

中間用セルホルダ９１は、隔壁部９２のセル幅方向両端部から積層方向一方側と他方側に突出して、積層方向一方側Ｄｆと他方側Ｄｒの各角形電池６１の幅狭側面６２Ｎにそれぞれ対向する一対の側壁部９４、９４と、隔壁部９２のセル高さ方向一方側の端部から積層方向一方側と他方側に突出して、積層方向一方側Ｄｆと他方側Ｄｒの各角形電池６１の底面６２Ｂに対向する底壁部９５を有している。

各側壁部９４には、通気パス９３に連通する開口部９４Ａがそれぞれ穿設されており、セルブロック１１のセル幅方向一方側の開口部９４Ａから通気パス９３内に冷却空気を導入して、積層方向一方側と他方側に配置された角形電池６１の間を通過させ、セル幅方向他方側の開口部９４Ａから流出させることができるようになっている。

側壁部９４は、セル高さ方向一方側と他方側の端部位置に、サイドフレーム４１、５１と接面する接面部９４Ｂ、９４Ｂが設けられており、セル高さ方向中央位置には、サイドフレーム４１、５１の開口部４２、５２に挿入されて係合される凸部９４Ｃ、９４Ｃが設けられている。

当接面部９４Ｂ、９４Ｂは、サイドフレーム４１、５１に接面されることによって、中間用セルホルダ９１のセル幅方向への移動を規制しかつシールする。凸部９４Ｃ、９４Ｃは、サイドフレーム４１、５１の開口部４２、５２に挿入されて、凸部９４Ｃ、９４Ｃの上端部が開口部４２、５２の上端部４２ｃ、５２ｃと対向し、かつ、凸部９４Ｃ、９４Ｃの下端部が開口部４２、５２の下端部４２ｄ、５２ｄと対向して、中間用セルホルダ９１のセル高さ方向への移動を規制する。

側壁部９４には、例えば図１０に示す状態から中間用セルホルダ９１同士を互いに積層方向に接近させて連結した場合や、中間用セルホルダ９１に対してエンド用セルホルダ８１を積層方向に接近させて連結した場合に、互いの積層方向端部が積層方向に直交する方向に互いに重なり合う重なり面部９４Ｄ、９４Ｅが設けられている。

そして、同様に、底壁部９５には、中間用セルホルダ９１同士を互いに積層方向に接近させて連結した場合や、中間用セルホルダ９１に対してエンド用セルホルダ８１を積層方向に接近させて連結した場合に、互いの積層方向端部が積層方向に直交する方向に互いに重なり合う重なり面部９５Ａ、９５Ｂが設けられている。

したがって、互いに連結されたセルホルダ同士が積層方向に直交する方向にずれるのを防ぐことができ、積層された状態を維持することができる。また、互いに隣り合うセルホルダ同士の接触面積を広く確保でき、気密性を向上させることができ、セルホルダ同士の連結部分から冷却空気が漏れるのを防ぐことができる。

図１１は、中間用セルホルダの連結構造の他の一例を説明する斜視図である。各中間用セルホルダ９１は、隔壁部９２のセル高さ他方側の上端部に基板を固定するための一対の台座部９６が設けられている。各台座部９６は、互いにセル幅方向に離間して設けられており、略矩形断面を有して積層方向に延在するブロック形状を有している。

そして、一対の台座部９６のうち、セル幅方向一方側Ｗｌの台座部９６は、積層方向一方側の端面に円柱状のダボ９６ａが突設され、積層方向他方側の端面にダボ穴９６ｂが穿設されている。また、セル幅方向他方側Ｗｒの台座部９６は、積層方向一方側の端面にダボ穴９６ｂが穿設され、積層方向他方側の端面にダボ９６ａが突設されている。

ダボ９６ａとダボ穴９６ｂは、中間用セルホルダ９１同士を積層方向に連結することによって互いに嵌合される。したがって、中間用セルホルダ９１のセル高さ方向他方側Ｈｕも積層方向に連結して固定することができる。したがって、複数の中間用セルホルダ９１を互いに容易に積層させることができ、組み立て作業が容易になる。

＜エンド用セルホルダ＞
図１２は、エンドプレートとエンド用セルホルダとの連結構造を説明する斜視図、図１３は、エンドプレートとエンド用セルホルダとの連結状態を示す断面図である。なお、以下の説明では、積層方向一方側のエンド用セルホルダ８１の構成について説明し、積層方向他方側のエンド用セルホルダ８１については、説明を省略する。

エンド用セルホルダ８１は、中間用セルホルダ９１を積層方向中央位置で２つに分割した形状を有している。

エンド用セルホルダ８１は、エンドプレート２１と角形電池６１との間に介在されて区画する隔壁部８２と、隔壁部８２を積層方向に貫通してセル幅方向に亘って切り欠き形成されて、エンド用セルホルダ８１のセル幅方向一方側と他方側との間を連通する通気パス８３を有する。

エンド用セルホルダ８１は、隔壁部８２のセル幅方向両端部から積層方向他方側に突出して、積層方向他方側Ｄｒの角形電池６１の幅狭側面６２Ｎにそれぞれ対向する一対の側壁部８４、８４と、隔壁部８２のセル高さ方向一方側の端部から積層方向他方側Ｄｒに突出して、積層方向他方側Ｄｒの角形電池６１の底面６２Ｂに対向する底壁部８５を有している。

各側壁部８４には、通気パス８３に連通する開口部８４Ａがそれぞれ穿設されており、セルブロック１１のセル幅方向一方側の開口部８４Ａから通気パス８３内に冷却空気を導入して、積層方向他方側Ｄｒに配置された角形電池６１の間を通過させ、セル幅方向他方側Ｗｒの開口部９４Ａから流出させることができるようになっている。

側壁部９４は、セル高さ方向一方側Ｈｄと他方側Ｈｕの端部位置に、サイドフレーム４１、５１と接面する接面部８４Ｂ、８４Ｂが設けられており、セル高さ方向中央位置には、サイドフレーム４１、５１の開口部４２、５２に挿入されて係合される凸部８４Ｃ、８４Ｃが設けられている。

当接面部８４Ｂ、８４Ｂは、サイドフレーム４１、５１に接面されることによって、エンド用セルホルダ８１のセル幅方向への移動を規制しかつシールする。各凸部８４Ｃは、開口部４２、５２に挿入されることによって、各凸部８４Ｃの上端部が開口部４２、５２の上端部４２ｃ、５２ｃと対向し、かつ、各凸部８４Ｃの下端部が開口部４２、５２の下端部４２ｄ、５２ｄと対向して、中間用セルホルダ９１のセル高さ方向への移動を規制する。

側壁部８４には、中間用セルホルダ９１を積層方向に接近させて連結した場合に、互いの積層方向端部が積層方向に直交する方向に互いに重なり合う重なり面部８４Ｄ、８４Ｅが設けられている。

そして、同様に、底壁部８５には、中間用セルホルダ９１を積層方向に接近させて連結した場合に、互いの積層方向端部が積層方向に直交する方向に互いに重なり合う重なり面部８５Ａ、８５Ｂが設けられている。

したがって、互いに連結されたセルホルダ同士が積層方向に直交する方向にずれるのを防ぐことができ、積層された状態を維持することができる。また、互いに隣り合うセルホルダ同士の接触面積を広く確保でき、気密性を向上させることができ、セルホルダ同士の連結部分から冷却空気が漏れるのを防ぐことができる。

エンド用セルホルダ８１の外側面には、エンドプレート２１、３１に対する位置決め用の位置決めピン８７が突設されている。位置決めピン８７は、エンド用セルホルダ８１の外側面の対角線上の位置に配置されている。そして、図１３に示すように、エンドプレート２１、３１の対向面に凹設された位置決め穴２７に挿入することによって、相対位置決めできるようになっている。なお、図１２、１３では、エンドプレート２１の外端部の構成については一部省略して示している。

＜二次電池モジュールの組み立て方法＞
まず、所定数の中間用セルホルダ９１を用意して、互いに積層方向に連結しながら、間に角形電池６１を挟み込み、保持させる。そして、積層方向両端部にエンド用セルホルダ９１を連結して、セルブロック１１を形成する。

そして、セルブロック１１の積層方向両側にエンドプレート２１、３１を配置して、所定の圧縮力で積層方向に圧縮し、かかる圧縮状態に保持する。そして、セルブロック１１のセル幅方向両側からサイドフレーム４１、５１を接近させて、エンドプレート２１、３１のセル幅方向一方側Ｗｌの突起部２２、３３を、セル幅方向一方側Ｗｌのサイドフレーム４１の開口部４２に挿入させると共に、エンドプレート２１、３１のセル幅方向他方側Ｗｒの突起部２２、３３を、セル幅方向他方側Ｗｒのサイドフレーム５１の開口部５２に挿入させる。この挿入作業により、エンド用セルホルダ８１の凸部８４Ｃ、８４ｃと、中間用セルホルダ９１の凸部９４Ｃ、９４Ｃも開口部４２、５２に挿入される。

そして、サイドフレーム４１は、エンドプレート２１、３１の係止穴２４、３４に係止爪４４、４４が係入されて、エンドプレート２１、３１に固定される。同様にサイドフレーム５１は、エンドプレート２１、３１の係止穴２４、３４に係止爪５４、５４が係入されて、エンドプレート２１、３１に固定される。

係止爪４４、５４が係止穴２４、３４に係止されているので、例えば、組み立て作業において、セルブロック１１を積層方向に圧縮した状態で取り付けたサイドフレーム４１、５１が、圧縮状態を解除する前に、エンドプレート２１、３１から外れてしまうのを防ぐことができ、組立作業を容易化することができる。それから、固定ネジ１０の取り付けにより、サイドフレーム４１、５１をエンドプレート２１、３１に締結し、締結後にセルブロック１１の圧縮を解除する。

上記構成によれば、角形電池６１を弾性域で圧縮して開口穴４２、５２にエンドプレート２１、３１の突起部２２、３２を係合させているので、自己締結させることができ、組立作業を容易にすることができる。また、従来のようにバンドで固定する方法と比較して、緩むことがなく、適切な固縛力を維持することができる。

セルブロック１１は、図１４に示すように、セル高さ方向他方側Ｈｕに、ガス排出通路１０１、制御回路基板１１１、カバー部材１２１が取り付けられる。そして、図１５に示すように、セル幅方向一方側Ｗｌに吸気ダクト１４１が連結され、セル幅方向他方側Ｗｒに排気ダクト１３１が接続されて、二次電池モジュール１の組み立て完成状態とされる。尚、吸気ダクト、排気ダクトは、前述の反対の組合せでも良く、空気流入の方向性を限定するものでは無い。

また、冷却媒体として冷却液を使用する場合、冷却液が循環する冷却プレートは、図１５に示すセルブロック１１のセル高さ方向一方側Ｈｄに対向して配置される。その場合、セルホルダ９１は、底壁部９５を有さず、角型電池６１の缶底６２Ｂと冷却プレートが熱的結合を成す構成とする。尚、熱的結合を補償するため角型電池６１の缶底６２Ｂと冷却プレートの間に熱伝導性シートを介入する構造を採用しても良い。冷却プレートは、弾性部材であるクリップによりセルブロック１１に押圧された状態で取り付けられる。クリップは、弾性変形により所定の押圧力で冷却プレートをセルブロック１１に押圧する。

二次電池モジュール１は、一対のセルブロック１１をセル高さ方向一方側同士が互いに対向する姿勢状態に配置して、一対のセルブロックの間に冷却プレートを介在された構成としてもよい。これによれば、一枚の冷却プレートで、一対のセルブロック１１を同時に冷却することができ、モジュール全体の小型化と省エネルギ化を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１ 二次電池モジュール
１０ 固定ネジ（締結部材）
１１ セルブロック
６１ 角形電池
２１、３１ エンドプレート
２２、３２ 突起部
２４、３４ 係止穴
４１、５１ サイドフレーム
４２、５２ 開口部
４３、５３ フランジ
４４、５４ 係止爪
８１ エンド用セルホルダ
８２ 隔壁部
９１ 中間用セルホルダ
９２ 隔壁部

Claims (13)

1. 複数の角形電池が積層されたセルブロックを有する二次電池モジュールであって、
   前記セルブロックの積層方向一方側と他方側にそれぞれ対向して配置される一対のエンドプレートと、
   前記セルブロックの積層方向に直交するセル幅方向一方側と他方側にそれぞれ対向して配置されて、該セル幅方向一方側と他方側において、それぞれ、前記積層方向一方側のエンドプレートに一方端部が係合されかつ前記積層方向他方側のエンドプレートに他方端部が係合され、さらには、前記積層方向一方側のエンドプレートから前記積層方向他方側のエンドプレートまで積層方向に亘って開口した開口部を有する一対のサイドフレームと、
   を有し、
   前記角形電池は、一面が開口した角形の電池缶と、該電池缶の開口部を閉塞して正極端子と負極端子が設けられた電池蓋を有し、前記電池蓋が前記セルブロックの積層方向に直交する方向で且つ前記セル幅方向に直交する方向であるセル高さ方向に配置された状態で積層され、
   前記セルブロックは、前記角形電池を保持するセルホルダを有しており、
   該セルホルダは、前記セルブロックのセル幅方向一方側と他方側において、前記一対のサイドフレームの各開口部にそれぞれ挿入されて前記一対のサイドフレームに係合される一対の凸部を有することを特徴とする二次電池モジュール。
2. 複数の角形電池が積層されたセルブロックを有する二次電池モジュールであって、
   前記セルブロックの積層方向一方側と他方側にそれぞれ対向して配置される一対のエンドプレートと、
   前記セルブロックの積層方向に直交するセル幅方向一方側と他方側にそれぞれ対向して配置されて、該セル幅方向一方側と他方側において、それぞれ、前記積層方向一方側のエンドプレートに一方端部が係合されかつ前記積層方向他方側のエンドプレートに他方端部が係合され、さらには、前記積層方向一方側のエンドプレートから前記積層方向他方側のエンドプレートまで積層方向に亘って開口した開口部を有する一対のサイドフレームと、
   を有し、
   前記角形電池は、一面が開口した角形の電池缶と、該電池缶の開口部を閉塞して正極端子と負極端子が設けられた電池蓋を有し、前記電池蓋が前記セルブロックの積層方向に直交する方向で且つ前記セル幅方向に直交する方向であるセル高さ方向に配置された状態で積層され、
   前記各エンドプレートは、前記セル幅方向一方側と他方側にそれぞれ突出する突起部を有しており、
   前記一対のサイドフレームのうち、前記セル幅方向一方側のサイドフレームの開口部は、前記積層方向一方側のエンドプレートが有する前記セル幅方向一方側の突起部と、前記積層方向他方側のエンドプレートが有する前記セル幅方向一方側の突起部との間に亘って開口して、前記各エンドプレートの前記セル幅方向一方側の突起部がそれぞれ挿入されており、
   前記セル幅方向他方側のサイドフレームの開口部は、前記積層方向一方側のエンドプレートが有する前記セル幅方向他方側の突起部と、前記積層方向他方側のエンドプレートが有する前記セル幅方向他方側の突起部との間に亘って開口して、前記各エンドプレートの前記セル幅方向他方側の突起部がそれぞれ挿入されていることを特徴とする二次電池モジュール。
3. 前記各サイドフレームは、前記一方端部と前記他方端部でそれぞれ同方向に向かって折曲されて前記積層方向一方側のエンドプレートの外端面と前記積層方向他方側のエンドプレートの外端面にそれぞれ対向する一対のフランジを有する請求項１または２に記載の二次電池モジュール。
4. 前記エンドプレートの外端面と、該外端面に対向する前記フランジとのいずれか一方には前記積層方向に突出する係止爪が設けられており、いずれか他方には前記積層方向に凹陥して前記係止爪が係入される係止穴が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の二次電池モジュール。
5. 前記サイドフレームのフランジには、締結部材が挿通される貫通穴が前記積層方向に沿って貫通して形成されており、
   前記エンドプレートの外端面には、前記フランジの貫通穴に挿通された前記締結部材が締結される締結穴が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の二次電池モジュール。
6. 前記サイドフレームは、断面Ｌ字型、断面コ字型、断面角パイプ型を有していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の二次電池モジュール。
7. 前記セルホルダは、
   前記各エンドプレートと前記角形電池との間にそれぞれ介在される一対のエンド用セルホルダと、
   前記積層方向一方側の角形電池と積層方向他方側の角形電池との間に介在されて、前記一対のエンド用セルホルダの間で前記積層方向に複数連結可能な中間用セルホルダと、
   を有し、
   前記エンド用セルホルダと前記中間用セルホルダ、及び、前記中間用セルホルダ同士を互いに積層方向に連結することによって前記角形電池を積層方向両側から挟み込んで保持することを特徴とする請求項１に記載の二次電池モジュール。
8. 前記中間用セルホルダは、
   前記積層方向一方側の角形電池と積層方向他方側の角形電池との間に介在されて区画する隔壁部と、
   該隔壁部を積層方向に貫通して前記セル幅方向に亘って切り欠き形成されて、前記中間用セルホルダのセル幅方向一方側と他方側との間を連通する通気パスと、
   を有することを特徴とする請求項７に記載の二次電池モジュール。
9. 前記エンド用セルホルダは、
   前記エンドプレートと前記角形電池との間に介在されて区画する隔壁部と、
   該隔壁部を積層方向に貫通して前記セル幅方向に亘って切り欠き形成されて、前記エンド用セルホルダのセル幅方向一方側と他方側との間を連通する通気パスと、
   を有することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の二次電池モジュール。
10. 前記エンド用セルホルダ及び前記中間用セルホルダは、前記エンド用セルホルダと前記中間用セルホルダ、及び、前記中間用セルホルダ同士を互いに積層方向に連結した場合に、互いの積層方向端部が前記積層方向に直交する方向に互いに重なり合う重なり面部を有することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の二次電池モジュール。
11. 前記セルブロックの積層方向に直交するセル高さ方向一方側に対向して配置されて、冷却媒体の供給により冷却される冷却プレートを有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の二次電池モジュール。
12. 弾性変形により前記セルブロックに前記冷却プレートを押圧する弾性部材を有することを特徴とする請求項１１に記載の二次電池モジュール。
13. 前記セルブロックが対をなして前記セル高さ方向一方側同士が互いに対向する姿勢状態に配置されており、該一対のセルブロックの間に前記冷却プレートが介在されていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の二次電池モジュール。

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