JP6227876B2

JP6227876B2 - 電池モジュール

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Publication number: JP6227876B2
Application number: JP2013030511A
Authority: JP
Inventors: 小出　珠貴; 珠貴小出
Original assignee: Captex Co Ltd
Current assignee: Captex Co Ltd
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2033-02-20
Also published as: JP2014160569A

Description

本発明は、複数の筒形電池を接続した電池モジュールに関する。

近年、電気自動車等のモータ駆動用電源や家庭用の非常電源等の種々の用途において、複数の蓄電池をケースに内包した電池モジュールが用いられている。この電池モジュールには、過電流保護や、電池残量の検出のための監視装置が設けられている。

例えば、特許文献１及び特許文献２には、複数の蓄電池の電圧を検出するための電圧検出構造を備えた電池モジュールが示されている。特許文献１に示された電池モジュールの電圧検出構造は、一端が蓄電池の電極と接続され、他端が電圧検出回路に接続されたリード線を有している。このリード線は、複数本ごと接続された畜電池の正極及び負極にそれぞれ接続されている。

また、特許文献２には、横方向及び縦方向に並べられた複数の蓄電池と、この複数の蓄電池の電圧を監視するための電圧監視基板と、複数の畜電池を接続するリード板と、リード板と電圧監視基板とを接続する基板リード部とを備えた電池モジュールが示されている。電圧監視基板には、複数の回路パターンが形成されている。また、リード板は、電圧監視基板側に延びる突出部を有している。基板リード部は、電圧監視基板における回路パターンの一端と、リード板の突出部とを接続している。

ＷＯ２００９／１２５５４４号公報特許４５３０７１１号公報

しかしながら、特許文献１の電池モジュールには、以下の問題点がある。
特許文献１の電池モジュールは、上記のごとく、蓄電池の電極と電圧検出回路とをリード線によって接続している。リード線は、その形状を容易に変化させることができ、形状が安定しないため、蓄電池と電圧検出回路との間をリード線で接続する際の接続作業性が悪化している。また、複数のリード線が電池モジュール内に配されるため、電池モジュール内が煩雑となっている。

特許文献２の電池モジュールは、金属板を加工することにより、形状が安定した基板リード部を形成し、特許文献１の問題点を解消することができる。その一方で、特許文献２の電池モジュールにおいては、リード板が突出部を備えているため、リード板を生産する際の歩留まりが悪化する。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、作業性を向上すると共に省線化が可能で、生産効率を向上することができる電池モジュールを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、軸方向が互いに平行となるように、縦方向及び横方向に並べて配置された複数の筒形電池と、
上記横方向に並ぶ複数の筒形電池の一方側電極を並列に接続すると共に、上記縦方向に並ぶ複数の筒形電池の一方側電極を直列に接続する複数の一方側接続タブと、
上記横方向に並ぶ複数の筒形電池の他方側電極を並列に接続すると共に、上記縦方向に並ぶ複数の筒形電池の他方側電極を直列に接続する複数の他方側接続タブと、
上記一方側接続タブと分割して形成されて、上記横方向に並ぶ複数の筒形電池のうち上記横方向の一方側端に位置する端部筒形電池の上記一方側電極に、直接接触する複数の一方側電圧監視タブと、
上記他方側接続タブと分割して形成されて、上記横方向に並ぶ複数の筒形電池のうち上記横方向の一方側端に位置する端部筒形電池の上記他方側電極に、直接接触する複数の他方側電圧監視タブと、
上記複数の筒形電池の上記軸方向に直交して配置され、上記一方側電圧監視タブ及び上記他方側電圧監視タブが接続される回路基板と、を備えており、
上記一方側電圧監視タブは、上記端部筒形電池の上記一方側電極に接触する部分と、上記回路基板の表面に対面して接触する部分とが直交する屈曲形状に形成されており、
上記他方側電圧監視タブは、上記端部筒形電池の上記他方側電極に接触する部分と、上記回路基板の表面に対面して接触する部分とが直交する屈曲形状に形成されていることを特徴とする電池モジュールにある（請求項１）。
本発明の他の態様は、軸方向が互いに平行となるように、縦方向及び横方向に並べて配置された複数の筒形電池と、
上記横方向に並ぶ複数の筒形電池の一方側電極を並列に接続すると共に、上記縦方向に並ぶ複数の筒形電池の一方側電極を直列に接続する複数の一方側接続タブと、
上記横方向に並ぶ複数の筒形電池の他方側電極を並列に接続すると共に、上記縦方向に並ぶ複数の筒形電池の他方側電極を直列に接続する複数の他方側接続タブと、
上記一方側接続タブと分割して形成されて、上記横方向に並ぶ複数の筒形電池のうち上記横方向の一方側端に位置する端部筒形電池の上記一方側電極に、上記一方側接続タブを介して接触する複数の一方側電圧監視タブと、
上記他方側接続タブと分割して形成されて、上記横方向に並ぶ複数の筒形電池のうち上記横方向の一方側端に位置する端部筒形電池の上記他方側電極に、上記他方側接続タブを介して接触する複数の他方側電圧監視タブと、
上記複数の筒形電池の上記軸方向に直交して配置され、上記一方側電圧監視タブ及び上記他方側電圧監視タブが接続される回路基板と、を備えており、
上記一方側電圧監視タブは、上記一方側接続タブの表面に対面して重なり、該一方側接続タブを介して上記端部筒形電池の上記一方側電極に接触する部分と、上記回路基板の表面に対面して接触する部分とが直交する屈曲形状に形成されており、
上記他方側電圧監視タブは、上記他方側接続タブの表面に対面して重なり、該他方側接続タブを介して上記端部筒形電池の上記他方側電極に接触する部分と、上記回路基板の表面に対面して接触する部分とが直交する屈曲形状に形成されていることを特徴とする電池モジュールにある（請求項２）。

上記電池モジュールにおいて、上記複数の端部筒形電池の上記一方側電極と、上記回路基板とは、上記複数の一方側電圧監視タブによって接続されており、上記複数の端部筒形電池の上記他方側電極と、上記回路基板とは、上記他方側電圧監視タブによって接続されている。そのため、組み付け作業性を向上し、省線化をすることができる。

すなわち、上記複数の一方側電圧監視タブ及び上記複数の他方側電圧監視タブは、板金素材等を加工して形成することができる。そのため、加工後の形状が安定しており、上記一方側電圧監視タブ及び上記他方側電圧監視タブの組み付け作業性を向上することができる。また、一方側電圧監視タブ及び他方側電圧監視タブによって、上記複数の端部筒形電池の上記一方側電極及び上記他方側電極と、上記回路基板とを接続することで、この部位におけるリード線を廃止し、上記電池モジュールの省線化をすることができる。

また、上記電池モジュールは、上記一方側接続タブと上記一方側電圧監視タブ、及び上記他方側接続タブと他方側電圧監視タブとにそれぞれ分割することにより、これらタブの外形に、部分的に突出する部位を形成することなく、その形状をシンプルにすることができる。これにより、上記一方側接続タブ及び上記他方側接続タブを製造する際に材料の歩留まりを向上することができる。

以上のごとく、上記電池モジュールによれば、作業性を向上すると共に省線化が可能で、生産効率を向上することができる。

実施例１における、電池モジュールの断面図。図１のＡ−Ａ矢視断面図。実施例１における、電池モジュール内部を示す平面図。実施例１における、電池モジュールの回路図。実施例１における、電池モジュールの一例を示す説明図。実施例２における、電池モジュール内部を示す平面図。

上記一態様の電池モジュールにおいて、上記一方側電圧監視タブは、上記端部筒形電池の上記一方側電極に直接接触しており、上記他方側電圧監視タブは、上記端部筒形電池の上記他方側電極に直接接触している。これにより、上記一方側電圧監視タブと上記一方側電極の間、及び上記他方側電圧監視タブと上記他方側電極との間における接触抵抗を低減することができる。

また、上記他の態様の電池モジュールにおいて、上記一方側電圧監視タブは、上記一方側接続タブに重なって、上記端部筒形電池の上記一方側電極に接触しており、上記他方側電圧監視タブは、上記他方側接続タブに重なって、上記端部筒形電池の上記他方側電極に接触している。これにより、上記一方側電圧監視タブ及び上記他方側電圧監視タブの上記一方側電極又は上記他方側電極への配置自由度を向上することができる。

（実施例１）
電池モジュールにかかる実施例について、図１〜図５を参照して説明する。
図１及び図２に示すごとく、電池モジュール１は、軸方向が互いに平行となるように、縦方向Ｙ及び横方向Ｘに並べて配置された複数の筒形電池２０と、複数の筒形電池２０の一方側電極２１を接続する複数の一方側接続タブ３１と、複数の筒形電池２０の他方側電極２２を接続する複数の他方側接続タブ３２とを備えている。

図１及び図２に示すごとく、一方側接続タブ３１は、横方向Ｘに並ぶ複数の筒形電池２０の一方側電極２１を並列に接続すると共に、縦方向Ｙに並ぶ複数の筒形電池２０の一方側電極２１を直列に接続している。
他方側接続タブ３２は、横方向Ｘに並ぶ複数の筒形電池２０の他方側電極２２を並列に接続すると共に、縦方向Ｙに並ぶ複数の筒形電池２０の他方側電極２２を直列に接続している。

図１及び図２に示すごとく、電池モジュール１は、一方側電極２１に直接接触する複数の一方側電圧監視タブ４１と、他方側電極２２に、直接接触する複数の他方側電圧監視タブ４２と、複数の筒形電池２０の軸方向に直交して配置され、一方側電圧監視タブ４１及び他方側電圧監視タブ４２が接続される回路基板５とを備えている。

図１及び図２に示すごとく、複数の一方側電圧監視タブ４１は、横方向Ｘに並ぶ複数の筒形電池２０のうち横方向Ｘの一方側端に位置する端部筒形電池２０１の一方側電極２１に直接接触している。
複数の他方側電圧監視タブ４２は、横方向Ｘに並ぶ複数の筒形電池２０のうち横方向Ｘの一方側端に位置する端部筒形電池２０１の他方側電極２２に直接接触している。

図１及び図２に示すごとく、電池モジュール１は、複数の筒形電池２０を接続した筒形電池組２と、筒形電池組２を収容するケース７と、ケース７の上面から引き出されたプラス側出力端子６１及びマイナス側出力端子６２と、筒形電池２０の軸方向と直交して配された回路基板５とを備えている。

以下、さらに詳細に説明する。
図１及び図２に示すごとく、複数の筒形電池２０は、電池ホルダー３３によって一体に固定されており、その軸方向が互いに平行でかつ上下方向Ｚとなるように配されている。複数の筒形電池２０は、上下方向Ｚに直交する横方向Ｘと、上下方向Ｚ及び横方向Ｘの両方と直交する縦方向Ｙに並べて配置されている。筒形電池２０は、横方向Ｘにおいては、隣り合う電極端部の極性が同じとなるように３個並べられており、縦方向Ｙにおいては、隣り合う電極端部の極性が異なるように８個並べられている。

具体的には、図３に示すごとく、横方向Ｘに３個並んだ筒形電池２０の列は縦方向Ｙに、Ａ１〜Ａ８の８列が並んで形成されており、縦方向Ｙに８個並んだ筒形電池２０の列は横方向ＸにおいてＢ１〜Ｂ３の３列が並んで形成されている。そして、Ａ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７の各列に配された筒形電池２０は、正極が一方側（上方）を向き、負極が他方側（下方）を向くように配されている。また、Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８の各列に配された筒形電池２０は負極が一方側を向き、正極が他方側を向くように配されている。尚、横方向ＸにおけるＢ１列が配された側を、横方向Ｘにおける一方側とし、Ｂ１列に配された筒形電池２０を端部筒形電池２０１とする。

図１〜図３に示すごとく、複数の筒形電池２０は、横方向Ｘに並ぶ筒形電池２０同士が並列接続となり、縦方向Ｙに並ぶ筒形電池２０同士が直列接続となるように、一方側電極２１同士は一方側接続タブ３１によって、他方側電極２２同士は他方側接続タブ３２によって接続されている。

つまり、複数の筒形電池２０の一方側電極２１は、Ａ２列とＡ３列、Ａ４列とＡ５列、Ａ６列とＡ７列とが、一方側接続タブ３１によってそれぞれ接続されている。尚、Ａ１列及びＡ８列においては、各列に並ぶ３個の筒形電池２０同士が一方側接続タブ３１によって接続されている。
また、筒形電池２０の他方側電極２２は、Ａ１列とＡ２列、Ａ３列とＡ４列、Ａ５列とＡ６列、Ａ７列とＡ８列とが、他方側接続タブ３２によってそれぞれ接続されている。

図１〜図３に示すごとく、本例の一方側接続タブ３１及び他方側接続タブ３２は、略矩形形状をなしており、接続する筒形電池２０の一方側電極２１又は他方側電極２２の全面に被さるように形成されている。尚、一方側接続タブ３１及び他方側接続タブ３２は、端部筒形電池２０１に対して、横方向Ｘにおける他方側の半分に被さっており、一方側の半分は露出している。

また、図１に示すごとく、縦方向Ｙの両端に配された筒形電池組２におけるプラス側電極端部３１１とマイナス側電極端部３１２には、プラス側出力端子６１とマイナス側出力端子６２とがそれぞれ接続されている。

図１に示すごとく、プラス側出力端子６１及びマイナス側出力端子６２は、プラス側電極端部３１１及びマイナス側電極端部３１２に配された一方側接続タブ３１と接続された接続部６３と、接続部６３から直角に屈曲してケース７から引き出された引出部６４とを備えている。

図１及び図２に示すごとく、電池ホルダー３３において、横方向ＸにおけるＢ１列側である一方側には、上下方向Ｚ及び縦方向Ｙと平行に配された回路基板５と、この回路基板５と一方側接続タブ３１とを接続する５つの一方側電圧監視タブ４１と、回路基板５と他方側接続タブ３２とを接続する４つの他方側電圧監視タブ４２とが配されている。

図１〜図３に示すごとく、５つの一方側電圧監視タブ４１は、帯状の金属板を曲げ加工して略くの字状に形成されており、一方側接続タブ３１と回路基板５の回路パターンとを接続している。５つの一方側電圧監視タブ４１は、Ａ１列、Ａ３列、Ａ５列、Ａ７列及びＡ８列に配され、かつＢ１列に配された筒形電池２０の一方側電極２１の露出部と回路基板５の回路パターンとを接続している。

図１及び図２に示すごとく、４つの他方側電圧監視タブ４２は、帯状の金属板を曲げ加工して、一方側電圧監視タブ４１と同様の形状に形成されており、他方側接続タブ３２と回路基板５の回路パターンとを接続している。４つの他方側電圧監視タブ４２は、Ａ２列、Ａ４列、Ａ６列及びＡ８列に配され、かつＢ１列に配された筒形電池２０の他方側電極２２の露出部と回路基板５の回路パターンとを接続している。
尚、一方側接続タブ３１、他方側接続タブ３２、一方側電圧監視タブ４１及び他方側電圧監視タブ４２は、一方側電極２１又は他方側電極２２に、スポット溶接やろう付け等で接合されていてもよいし、図示しない固定部材によって押圧固定されていてもよい。

図１〜図４に示す回路基板５には、複数の回路パターン（図示略）が形成されている。各回路パターンの一端は、電圧出力コネクタ５１に接続されており、各回路パターンの他端は、一方側電圧監視タブ４１又は他方側電圧監視タブ４２と接続されている。電圧出力コネクタ５１には、電圧出力ハーネス５２が接続されており、電池モジュール１を制御する制御装置（図示略）と接続される。

図１及び図２に示すごとく、筒形電池組２を内包するケース７は、筒形電池２０を配する下方ケース７１と、下方ケース７１と共に電池収容空間を形成する上方ケース７２とからなる。
下方ケース７１は、上方から見て略矩形状をなす下方底部７１１と、下方底部７１１の外縁部の全周から上方に起立する下方側壁部７１２とを備えており、下方側壁部７１２の上端は開口している。下方ケース７１の内側には、電池ホルダー３３と嵌合可能な電池固定構造（図示略）を備えている。

図１及び図２に示すごとく、下方ケース７１に上方から被さって配される上方ケース７２は、上方から見て下方底部７１１よりも外形が大きい上方天井面７２１と、上方天井面７２１の外縁部の全周から垂下する上方側壁部７２２とを備えている。

上方ケース７２と下方ケース７１との間には、両者によって周囲の全周を囲まれ、筒形電池組２を収容する電池収容空間が形成されている。
図１〜図４に示すごとく、上方ケース７２の上面には、プラス側出力端子６１及びマイナス側出力端子６２を挿通する２つの上方挿通口７２３が形成されている。尚、プラス側出力端子６１及びマイナス側出力端子６２と各上方挿通口７２３との間には、シリコンシールが充填されており、水等の浸入を防止している。

電池モジュール１において、複数の端部筒形電池２０１の一方側電極２１と、回路基板５とは、複数の一方側電圧監視タブ４１によって接続されており、複数の端部筒形電池２０１の他方側電極２２と、回路基板５とは、他方側電圧監視タブ４２によって接続されている。そのため、組み付け作業性を向上し、省線化をすることができる。

すなわち、複数の一方側電圧監視タブ４１及び複数の他方側電圧監視タブ４２は、板金素材等を加工して形成することができる。そのため、加工後の形状が安定しており、一方側電圧監視タブ４１及び他方側電圧監視タブ４２の組み付け作業性を向上することができる。また、一方側電圧監視タブ４１及び他方側電圧監視タブ４２によって、複数の端部筒形電池２０１の一方側電極２１及び他方側電極２２と、回路基板５とを接続することで、この部位におけるリード線を廃止し、電池モジュール１の省線化をすることができる。

また、電池モジュール１は、一方側接続タブ３１と一方側電圧監視タブ４１、及び他方側接続タブ３２と他方側電圧監視タブ４２とにそれぞれ分割することにより、これらタブの外形に、部分的に突出する部位を形成することなく、その形状をシンプルにすることができる。これにより、一方側接続タブ３１及び他方側接続タブ３２を製造する際に材料の歩留まりを向上することができる。

また、一方側電圧監視タブ４１は、端部筒形電池２０１の一方側電極２１に直接接触しており、他方側電圧監視タブ４２は、端部筒形電池２０１の他方側電極２２に直接接触している。そのため、一方側電圧監視タブ４１と一方側電極２１の間、及び他方側電圧監視タブ４２と他方側電極２２との間における接触抵抗を低減することができる。

以上のごとく、本例の電池モジュール１によれば、作業性を向上すると共に省線化が可能で、かつ生産効率を向上することができる。

本例においては、一方側接続タブ３１及び他方側接続タブ３２を上述の形状としたがこれに限るものではなく、図５に示すごとく、筒形電池２０の一方側電極２１及び他方側電極２２の縦方向Ｙの半分に被さるような形状であってもよい。また、一方側電圧監視タブ４１及び他方側電圧監視タブ４２においても、上述の形状に限られるものではなく、一方側（Ｂ１列）に配された筒形電池２０の一方側電極２１及び他方側電極２２の露出面と直接接触されていればよい。

（実施例２）
本例は、図６に示すごとく、実施例１における、一方側接続タブ３１、他方側接続タブ３２、一方側電圧監視タブ４１及び他方側電圧監視タブ４２の形状を変更した例である。
本例における一方側接続タブ３１及び他方側接続タブ３２は、接続される筒形電池２０の一方側電極２１及び他方側電極２２の全面をそれぞれ覆うように形成されている。

図６に示すごとく、一方側電圧監視タブ４１及び他方側電圧監視タブ４２は、筒形電池２０と接続される一端側が、一方側接続タブ３１又は他方側接続タブ３２を介して、一方側電極２１又は他方側電極２２と接続されている。また、上下方向Ｚから見たとき、一方側電圧監視タブ４１及び他方側電圧監視タブ４２は、その一端側が端部筒形電池２０１の外形の内側に配されており、一方側電圧監視タブ４１及び他方側電圧監視タブ４２の一端側は、一方側接続タブ３１又は他方側接続タブ３２、及び一方側電極２１又は他方側電極２２と重なり合っている。

尚、一方側接続タブ３１、他方側接続タブ３２、一方側電圧監視タブ４１及び他方側電圧監視タブ４２は、一方側電極２１又は他方側電極２２に、スポット溶接やろう付け等で接合されていてもよいし、図示しない固定部材によって押圧固定されていてもよい。
その他の構成は、実施例１と同様である。

本例に示す電池モジュール１によれば、一方側電圧監視タブ４１及び他方側電圧監視タブ４２の一方側電極２１又は他方側電極２２への配置自由度を向上することができる。
また、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

また、本例に示す一方側電圧監視タブ４１及び他方側電圧監視タブ４２と、筒形電池２０の一方側電極２１及び他方側電極２２と、一方側接続タブ３１又は他方側接続タブ３２を介して接続する構造は、これらを重ね合わせて配置することで省スペース化が可能となる。そのため、筒形電池２０が比較的小型であっても容易に接続することができる。尚、筒形電池２０が比較的大型である場合でも、当然同様の作用効果を得ることができる。

１電池モジュール
２０筒形電池
２０１端部筒形電池
２１一方側電極
２２他方側電極
３１一方側接続タブ
３２他方側接続タブ
４１一方側電圧監視タブ
４２他方側電圧監視タブ
５回路基板５

Claims

軸方向が互いに平行となるように、縦方向及び横方向に並べて配置された複数の筒形電池と、
上記横方向に並ぶ複数の筒形電池の一方側電極を並列に接続すると共に、上記縦方向に並ぶ複数の筒形電池の一方側電極を直列に接続する複数の一方側接続タブと、
上記横方向に並ぶ複数の筒形電池の他方側電極を並列に接続すると共に、上記縦方向に並ぶ複数の筒形電池の他方側電極を直列に接続する複数の他方側接続タブと、
上記一方側接続タブと分割して形成されて、上記横方向に並ぶ複数の筒形電池のうち上記横方向の一方側端に位置する端部筒形電池の上記一方側電極に、直接接触する複数の一方側電圧監視タブと、
上記他方側接続タブと分割して形成されて、上記横方向に並ぶ複数の筒形電池のうち上記横方向の一方側端に位置する端部筒形電池の上記他方側電極に、直接接触する複数の他方側電圧監視タブと、
上記複数の筒形電池の上記軸方向に直交して配置され、上記一方側電圧監視タブ及び上記他方側電圧監視タブが接続される回路基板と、を備えており、
上記一方側電圧監視タブは、上記端部筒形電池の上記一方側電極に接触する部分と、上記回路基板の表面に対面して接触する部分とが直交する屈曲形状に形成されており、
上記他方側電圧監視タブは、上記端部筒形電池の上記他方側電極に接触する部分と、上記回路基板の表面に対面して接触する部分とが直交する屈曲形状に形成されていることを特徴とする電池モジュール。
軸方向が互いに平行となるように、縦方向及び横方向に並べて配置された複数の筒形電池と、
上記横方向に並ぶ複数の筒形電池の一方側電極を並列に接続すると共に、上記縦方向に並ぶ複数の筒形電池の一方側電極を直列に接続する複数の一方側接続タブと、
上記横方向に並ぶ複数の筒形電池の他方側電極を並列に接続すると共に、上記縦方向に並ぶ複数の筒形電池の他方側電極を直列に接続する複数の他方側接続タブと、
上記一方側接続タブと分割して形成されて、上記横方向に並ぶ複数の筒形電池のうち上記横方向の一方側端に位置する端部筒形電池の上記一方側電極に、上記一方側接続タブを介して接触する複数の一方側電圧監視タブと、
上記他方側接続タブと分割して形成されて、上記横方向に並ぶ複数の筒形電池のうち上記横方向の一方側端に位置する端部筒形電池の上記他方側電極に、上記他方側接続タブを介して接触する複数の他方側電圧監視タブと、
上記複数の筒形電池の上記軸方向に直交して配置され、上記一方側電圧監視タブ及び上記他方側電圧監視タブが接続される回路基板と、を備えており、
上記一方側電圧監視タブは、上記一方側接続タブの表面に対面して重なり、該一方側接続タブを介して上記端部筒形電池の上記一方側電極に接触する部分と、上記回路基板の表面に対面して接触する部分とが直交する屈曲形状に形成されており、
上記他方側電圧監視タブは、上記他方側接続タブの表面に対面して重なり、該他方側接続タブを介して上記端部筒形電池の上記他方側電極に接触する部分と、上記回路基板の表面に対面して接触する部分とが直交する屈曲形状に形成されていることを特徴とする電池モジュール。