JP6379566B2

JP6379566B2 - 電源モジュール

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Publication number: JP6379566B2
Application number: JP2014062444A
Authority: JP
Inventors: 久幸山根
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2018-08-29
Anticipated expiration: 2034-03-25
Also published as: JP2015185463A

Description

本発明は、例えば二次電池その他の電池等の蓄電素子を備えてなる電源モジュールに関する。

二次電池は、一次電池の置きかえ用途はもとより、携帯電話、ＩＴ機器などの電子機器の電源として広く普及している。とりわけ、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、高エネルギー密度であることから、電気自動車などの産業用大型電気機器への応用も進められており、この場合、高出力化、大容量化を意図して電源モジュールとしての使用が一般的になっている。

電源モジュールは、等間隔で配列された複数の非水電解質二次電池が筐体に収納された構成を有する。そして、非水電解質二次電池のそれぞれの電極端子が接続されることにより、高電圧、大容量の一個の電源として機能している（例えば特許文献１、図１等を参照）。

特開２００５−３２２６４７号公報

以上のような構成を有する従来の電源モジュールにおいては、非水電解質二次電池同士は間隔を開けて配置されることにより、筐体内における放熱経路を確保して、装置全体の過熱を防ぐようにしている。

しかしながら、非水電解質二次電池は充放電を繰り返すことにより内部でガスが生成され、電極体及び電解液を収容する外装である収容容器が膨張する。これにより、非水電解質二次電池同士の間隔が減少、あるいは接触することとなり、放熱効果が低下してしまう虞があった。

また、電源モジュールにおいては、配列された電池全体の外形を一定に保つ為、列の両端をエンドプレートで挟み込み配列方向に締結することが行われているが、収容容器が膨張した場合、配列された電池も一体として膨張することとなり、エンドプレートを含めた締結用の部材、さらには筐体に対して負荷がかかることとなってしまう。

このように、従来の電源モジュールにおいては、非水電解質二次電池その他蓄電素子の膨張に起因する不具合があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、単セルとしての蓄電素子の膨張に起因する不具合の発生を抑制して信頼性の高い電源モジュールを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、配列された複数の蓄電素子と、
隣接する前記蓄電素子間に配置される緩衝具とを備え、
前記緩衝具は、
隣接する一方の前記蓄電素子の中間部に接触する第１の接触面と、
隣接する他方の前記蓄電素子の両端側に接触する第２の接触面とを有し、
前記第１の接触面と前記第２の接触面が、前記隣接する蓄電素子の配列方向から見て、離隔して配置されている、
電源モジュールである。

本発明の第２の側面は、前記緩衝具は、
前記第１の接触面を含む第１の接触部と、
前記第２の接触面を含む第２の接触部と、
前記第１の接触部と前記第２の接触部とを接続する接続部とを有し、
前記第１の接触部及び前記第２の接触部は、前記接続部を介して配置されている、
本発明の第１の側面の電源モジュールである。

本発明の第３の側面は、前記一対の蓄電素子の配列方向に直交する方向から見て、
前記第１の接触部と前記第２の接触部は離隔している、
本発明の第２の側面の電源モジュールである。

本発明の第４の側面は、前記第１の接触面及び前記第２の接触面の少なくともいずれか一方は湾曲面とされている、
本発明の第１から第３のいずれかの側面の電源モジュールである。

以上のような本発明は、蓄電素子を有する電源モジュールにおいて蓄電素子の膨張に起因する不具合の発生を抑制して信頼性を高めることが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る電源モジュールの構成を模式的に示す分解斜視図（ａ）本発明の実施の形態１に係る電源モジュールにおける緩衝具の構成を正面側から示す斜視図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る電源モジュールにおける緩衝具の構成を背面側から示す斜視図（ａ）本発明の実施の形態１に係る電源モジュールにおける緩衝具の構成を示す平面図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る電源モジュールにおける緩衝具の構成を示す側面図従来の電源モジュールにおける非水電解質二次電池の膨張状態を説明するための図本発明の実施の形態１に係る電源モジュールにおける緩衝具の作用効果を説明するための図（ａ）本発明の実施の形態２に係る電源モジュールにおける緩衝具の構成を示す斜視図（ｂ）本発明の実施の形態２に係る電源モジュールにおける緩衝具の構成を示す平面図（ａ）本発明の実施の形態３に係る電源モジュールにおける緩衝具の構成を示す斜視図（ｂ）本発明の実施の形態３に係る電源モジュールにおける緩衝具の構成を示す平面図（ａ）本発明の実施の形態４に係る電源モジュールにおける緩衝具の構成を示す斜視図（ｂ）本発明の実施の形態４に係る電源モジュールにおける緩衝具の構成を示す側面図（ａ）本発明の実施の形態５に係る電源モジュールにおける緩衝具の構成を示す斜視図（ｂ）本発明の実施の形態５に係る電源モジュールにおける緩衝具の構成を示す側面図（ａ）本発明の実施の形態に係る電源モジュールにおける緩衝具の他の構成例を示す斜視図（ｂ）本発明の実施の形態に係る電源モジュールにおける緩衝具の他の構成例を示す斜視図（ａ）本発明の実施の形態に係る電源モジュールにおける緩衝具の他の構成例を示す斜視図（ｂ）本発明の実施の形態に係る電源モジュールにおける緩衝具の他の構成例を示す斜視図本発明の実施の形態に係る電源モジュールの他の構成例を模式的に示す分解斜視図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
（１．電源モジュール）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電源モジュール１の構成を示す分解斜視図であり、図２（ａ）及び（ｂ）は電源モジュール１において用いられる緩衝具４０の構成を示す正面側及び背面側からみた斜視図である。

図１に示すように、本実施の形態１の電源モジュールは、外形矩形の角柱形状を有する複数の非水電解質二次電池１０と、非水電解質二次電池１０が載置されるベースフレーム２０と、ベースフレーム２０及び非水電解質二次電池１０を収納する、筐体３０とから主に構成される。

非水電解質二次電池１０は、アルミニウム製の開口箱状の容器本体１１と、容器本体１１と同一材料による板状の蓋部１２から構成される収容容器を有し、収容容器内に電極体及び電解液を収容している。また、蓋部１２の主面上には内部の電極体と接続される正負の電極端子１３、収容容器の内圧が所定値以上になると開放される安全弁１４、及び製造時に非水電解質二次電池１０に注入される電解液の注液口を封止する封止栓１５が設けられている。

非水電解質二次電池１０は、容器本体１１の幅広の側面である幅広面１１ａ同士が対向するようにベースフレーム２０上に配列される。

次に、ベースフレーム２０は、非水電解質二次電池１０を載置するための凹部２１が形成された、合成樹脂製の枠状の部材である。凹部２１は非水電解質二次電池１０の容器本体１１の底面に対応した形状を有し、ベースフレーム２０上に載置される非水電解質二次電池１０が等間隔で配列されるように位置決めする手段である。

また、筐体３０は金属又は合成樹脂製の中空の六面体の容器であり、後述する緩衝具４０とともに複数の非水電解質二次電池１０を収容する。

なお、非水電解質二次電池１０の配列方向は、図１に示すＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の直交座標系においてＸ軸と平行な直線上にあり、非水電解質二次電池１０及び筐体３０の各面は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸とそれぞれ平行に位置する。以下の説明に際しては、図中矢印の方向を基準にし、Ｘ軸の矢印の方向を、奥から手前、Ｙ軸の矢印の方向を、右から左、並びにＺ軸の矢印の方向を下から上とする。

次に、隣接する非水電解質二次電池１０の幅広面１１ａの間、並びに筐体３０の内壁と非水電解質二次電池１０の幅広面１１ａとの間には、緩衝具４０が配置されている。緩衝具４０は上下に延び、非水電解質二次電池１０の幅広面１１ａに接する３つの板状の接触部４１、４２及び４３と、左右に延びて接触部４１、４２及び４３を接続する接続部４４とを備える。

以上の構成において、電源モジュール１は本発明の電源モジュールに相当し、非水電解質二次電池１０は本発明の蓄電素子に相当し、緩衝具４０は本発明の緩衝具に相当する。

このような構成を有する、電源モジュール１は、緩衝具４０を備えたことを特徴とする。以下、緩衝具４０の構成を詳細に説明するとともに、これにより本発明の緩衝具の一実施の形態について説明を行う。

（２．緩衝具）
図２（ａ）は本実施の形態１にかかる緩衝具４０の構成を、正面側から見た斜視図であり、図２（ｂ）は背面側から見た斜視図であり、図３（ａ）、図３（ｂ）はそれぞれ緩衝具４０の平面図及び側面図である。

上記各図に示すように、緩衝具４０は、非水電解質二次電池１０の配列方向である図中Ｘ軸に対して上下方向にて直交するＹ軸に沿って延びる外形板状の部材である３つの接触部４１、４２及び４３と、図中Ｘ軸に対して左右方向にて直交するＹ軸に沿って延びる外形板状の部材である接続部４４とを有する。なお、接触部４１、４２及び４３並びに接続部４４の材質としては、ポリカーボネート等の耐熱性、耐衝撃性、耐圧縮性を有する合成樹脂、セラミックその他の絶縁性材料が好ましい。また、放熱効果あるいは構造強度強化のために、金属材料を使用することもできる。

次に、特に図３（ａ）に示すように、接触部４１、４２及び４３は接続部４４に沿って間隔を開けて配置されており、更に、接触部４１及び４２は、接続部４４の一方の主面４４ｙに接合面４１ｂ及び４２ｂにてそれぞれ接合されており、接触部４３は、接続部４４の他方の主面４４ｘに接合面４３ｂにて接合されている。

これにより、接触部４１及び４２と接触部４３とは接続部４４を間に挟んで交互に配置され、図３（ａ）（ｂ）に示すように、隣接する２つの非水電解質二次電池１０の一方である単セル１０ａに対しては、そのＹ軸方向両端側に接触部４１の接触面４１ａ及び接触部４２の接触面４２ａが接触し、他方の単セル１０ｂに対しては、そのＹ軸方向中間部に接触部４３の接触面４３ａが接触している。これにより、緩衝具４０は、単セル１０ａ及び１０ｂに挟持され、配列されたセル全体が筐体３０に収容された際に、個々の単セルの配置及び配列されたセル全体の形状を安定に保つようにしている。

この構成において、接触面４３ａと接触面４１ａ及び４２ａとは、図中Ｘ軸方向である非水電解質二次電池１０の配列方向から見て、離隔して配置されている。なお、接触面４１ａ及び４２ａと接触面４３ａとは、互いに色を違えておくことが望ましい。これにより、緩衝具４０の向きを容易に区別することができ、電源モジュール１の組立て時に生産性を高めることができる。

また、特に図３（ａ）に示すように、接触部４１の接合面４１ｂ及び接触部４２の接合面４２ｂと単セル１０ａとの間には空隙Ｃ１が、接触部４３の接合面４３ｂと電池１０ｂとの間には空隙Ｃ２がそれぞれ形成される。空隙Ｃ１と空隙Ｃ２は接続部４４に沿って交互に位置しており、これにより、単セル１０ａ及び１０ｂの間、並びに外部空間と連通して、単セル１０ａと１０ｂとの間に放熱経路を形成し、単セル１０ａ及び１０ｂの過熱を防ぐようにしている。

以上の構成において、接触部４１及び４２は本発明の第２の接触部に相当し、接触面４１ａ及び４２ａは本発明の第２の接触面に相当する。また、接触部４３は本発明の第１の接触部に相当し、接触面４３ａは本発明の第１の接触面に相当する。また、接続部４４は本発明の接続部に相当する。

このような本実施の形態１の電源モジュール１における緩衝具４０の機能について上記各図と、図４及び５を更に参照して、説明を行う。

はじめに、従来の電源モジュールにおいても、単セル間の配置の安定及び放熱経路の確保のために、図４に示すように、隣接する単セル１０ａ及び１０ｂの間にシリコンゴムやポリエチレンその他合成樹脂製の緩衝具２００を配置することは行われていた。しかしながら、単セル１０ａ及び１０ｂが膨張すると、緩衝具２００は、元の形状からの膨張部１０ａ１と１０ｂ１の間で圧縮され、放熱経路となるセル間の空隙Ｃｘは縮小して、外気の流通が阻害されてしまう。

これは、電源モジュールを構成する単セルである非水電解質二次電池が同一寸法、同一形状であって、膨張時に変形の程度がもっとも大きくなる箇所同士が対向していることに起因するものであった。

そこで、本実施の形態１の緩衝具４０は上述した構成の接触部４１〜４３を備えたことにより、隣接する単セル間において、緩衝具とセルの側面の接触位置を、隣接するセル毎に入れ替わるようにしている。具体的には、図３（ａ）に示すように、単セル１０ａ及び１０ｂである非水電解質二次電池１０の幅広面１１ａ及び１１ｂの長手方向であるＹ軸に沿って、緩衝具４０は、幅広面１１ａ及び１１ｂに交互に接触している。まず、接触部４１が接触面４１ａにて一方の単セル１０ａの幅広面１１ａと接触する一方、接触面４１ａの裏面である接合面４１ｂと他方の単セル１０ｂの幅広面１１ｂは空隙Ｃ１をもって離隔している。次に、接触部４１に隣接する接触部４３においては、接触面４３ａが他方の単セル１０ｂの幅広面１１ｂと接触する一方、接触面４３ａの裏面である接合面４３ｂは一方の単セル１０ａの幅広面１１ａと空隙Ｃ２をもって離隔している。更に、接触部４３に隣接する接触部４２においては、接触面４２ａが一方の単セル１０ａの幅広面１１ａと接触する一方、接触面４２ａの裏面である接合面４２ｂは他方の単セル１０ｂの幅広面１１ｂと空隙Ｃ１をもって離隔している。

このような緩衝具４０を挟持した単セル１０ａ及び１０ｂは、図５に示すように、接触部４１〜４３の配置に対応して、互いに異なる形態の変形を生じさせる。すなわち、接触部４１及び４２に接触する単セル１０ａの幅広面１１ａは、接触面４１ａ及び４２ａにより押圧されるため左右両端側の膨張が抑えられる一方で、中間部が接触部４３との間に生じる空隙Ｃ２に向かって変形して膨張部１０ａ２を生じる。

また、接触部４３に接触する単セル１０ｂの幅広面１１ｂは、接触面４３ａの押圧により中間部の膨張が抑えられる一方で、左右両端側は接触部４１及び４２との間にそれぞれ生じる空隙Ｃ１に向かって変形して膨張部１０ｂ２及び１０ｂ３を生じる。

その結果、単セル１０ａと１０ｂの間には、互いにかみ合うような凹凸が生じ、蛇行した態様の空隙Ｃｗが形成される。空隙Ｃｗにおいては、幅広面１１ａと１１ｂとの表面距離は図中Ｙ軸方向に沿って平均化されており、放熱経路として外気の流通が確保されている。

更に、緩衝具４０は、単セル１０ａ及び１０ｂの表面に生ずる膨張の位置を異ならせることにより、それぞれの単セルに属する膨張部同士の干渉を回避させる。すなわち、各膨張部１０ｂ２、１０ｂ３及び１０ａ２は、それぞれ対向する単セルの、変形が小さい面と組をなすことにより、隣接する単セル全体における変形の影響が相殺されている。これにより、緩衝具４０を間に挟んでなる電源モジュール１においては、単セルである非水電解質二次電池１０がそれぞれ膨張した場合であっても、それぞれの単セルに大きな負荷をかけることなく、セル全体の外形の変形を抑制することが可能となっている。

以上のように、本発明の実施の形態１の電源モジュール１によれば、緩衝具とセルの側面の接触位置を、隣接するセル毎に入れ替わらせる緩衝具４０を備えたことにより、単セルとしての非水電解質二次電池の膨張に起因する不具合の発生を抑制して、高い信頼性を獲得することが可能となる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る電源モジュールは、実施の形態１の構成において、緩衝具４０に代えて、図６（ａ）の斜視図及び図６（ｂ）の平面図に示す緩衝具５０を備えたことを特徴とする。以下、図６（ａ）（ｂ）を参照して説明を行う。ただし、図１、図２等と同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。以下の実施の形態の説明も同様である。

本実施の形態２における緩衝具５０は、実施の形態１の緩衝具４０の接触部４１〜４３及び接続部４４とそれぞれ材質、配置を同じくする接触部５１〜５３及び接続部５４を備え、更に、緩衝具４０との相違点として、接触部５１〜５３において、接触面５１ａ〜５３ａと側面の境界が湾曲してなる曲面５１ａ１〜５３ａ１を有する。

実施の形態１においては、接触部４１〜４３の図中Ｘ−Ｙ平面に平行な断面形状を矩形としたが、接触面と側面との境界の角張の程度によっては、非水電解質二次電池１０の表面に食い込み、傷や亀裂等を生じさせ、表面の強度を局所的に低下させる虞がある

上記構成としたことにより、単セルである非水電解質二次電池１０に接触面５１ａ〜５３ａが強く圧接された場合、接触面５１ａ〜５３ａから滑らかに連続して曲面５１ａ１〜５３ａ１が接触することで、幅広面１１ａ及び１１ｂの表面を緩やかな変化で変形させることができる。

これにより、本実施の形態２の緩衝具５０及びこれを用いた電源モジュールは、実施の形態１の効果を奏しつつ、単セルとしての非水電解質二次電池１０の表面強度が局所的に低下することを抑制することが可能となる。なお、上記の説明においては、接触面５１ａ〜５３ａはいずれも曲面５１ａ１〜５３ａ１が形成されるものとしたが、接触面５１ａ及び５２ａと、接触面５３ａのいずれか一方のみに、曲面が形成される構成であるとしてもよい。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る電源モジュールは、実施の形態１の構成において、緩衝具４０に代えて、図７（ａ）の斜視図及び図７（ｂ）の平面図に示す緩衝具６０を備えたことを特徴とする。以下、図７（ａ）（ｂ）を参照して説明を行う。

本実施の形態３における緩衝具６０は、実施の形態１の緩衝具４０との相違点として、接触部６１〜６３において、図中Ｙ軸方向、すなわち単セルとしての非水電解質二次電池１０の幅広面１１ａ及び１１ｂの左右に沿って凸に湾曲した接触面６１ａ〜６３ａを有する。なお、接触面６１ａ〜６３ａは本発明の湾曲面に相当する。また、接続部６４は実施の形態１の接続部４４と同一の構成を有する。

特に図７（ｂ）に示すように、接触部６１〜６３は、その左右方向の厚み、すなわち非水電解質二次電池１０の幅広面１１ａの長手方向に沿った図中Ｙ軸方向の寸法が中央部分で最大となり、左右両端に向かうに従って徐々に厚みを減じるように変化した構成を有する。

本実施の形態３は、上記構成としたことにより、以下の作用効果を奏する。すなわち、通常時において、緩衝具６０は非水電解質二次電池１０の幅広面１１ａ及び１１ｂに対して接触面６１ａ〜６３ａ中央の稜線部分で接触する。そして、非水電解質二次電池１０が膨張した際には、接触面６１ａ〜６３ａは、幅広面１１ａ及び１１ｂそれぞれに圧接して、これを自らの曲面に沿わせるように緩やかに変形させつつ、徐々に接触面積を拡大する。

これにより、幅広面１１ａ及び１１ｂに対しては、接触面６１ａ〜６３ａのそれぞれの中央がより深く食い込むとともに接触面６１ａ〜６３ａのそれぞれの両端が滑らかに湾曲させることとなり、図５に示す空隙Ｃｗの深さ、すなわちＸ軸方向における変形の程度をより小さく抑えて、セル全体の変形を更に抑制することが可能となる。また、空隙Ｃｗの形状をより滑らかな曲面として形成することができ、放熱流路としての性能を向上させることが可能となる。

このように、本実施の形態３の緩衝具６０及びこれを用いた電源モジュールは、実施の形態１の効果を更に向上させて、高い信頼性を獲得することが可能となる。

なお、上記の説明においては、接触面６１ａ〜６３ａの厚みは徐々に変化して曲面を形成するとしたが、厚みが段階的に変化する構成としてもよく、同様の効果を奏する。また、上記の説明においては、接触部６１〜６３はいずれも厚みを減じるように変化するものとしたが、接触部６１及び６２と、接触部６３のいずれか一方のみが厚みを変化する構成であるとしてもよい。

また、上記の説明においては、接触面６１ａ〜６３ａと側面の境界は実施の形態１の緩衝具４０と同様、屈曲して角を有するものとして示したが、実施の形態２の緩衝具５０と同様、曲面として構成されていてもよい。この場合、実施の形態２の、非水電解質二次電池１０の表面強度の局所的な低下を抑制する効果を合せて奏することができる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る電源モジュールは、実施の形態１の構成において、緩衝具４０に換えて、図８（ａ）の斜視図及び図８（ｂ）の側面図に示す緩衝具７０を備えたことを特徴とする。以下、図８（ａ）（ｂ）を参照して説明を行う。

本実施の形態４における緩衝具７０は、実施の形態１の緩衝具４０との相違点として、接触部７１〜７３において、図中Ｚ軸方向、すなわち単セルとしての非水電解質二次電池１０の幅広面１１ａ及び１１ｂの上下に沿って凸に湾曲した接触面７１ａ〜７３ａを有する。なお、接触面６１ａ〜６３ａは本発明の湾曲面に相当する。また、接続部７４は実施の形態１の接続部４４と同一の構成を有する。

特に図８（ｂ）に示すように、接触面７１ａ〜７３ａを含む接触部７１〜７３は、その上下方向の厚み、すなわち非水電解質二次電池１０の高さに沿った図中Ｚ軸方向の寸法が、中央部分で最大となり、上下両端に向かうに従って徐々に厚みを減じるように変化した構成を有する。

本実施の形態４は、上記構成としたことにより、以下の作用効果を奏する。すなわち、非水電解質二次電池１０は、図１に示すように外形矩形の角柱形状であって、使用による収容容器の変形は、主に幅広面１１ａ及び１１ｂの重心近傍、又は収容される電極体の中央に対応する箇所において最も大きくなる。これは、図４の平面図に示す非水電解質二次電池１０の左右方向、つまりＹ軸に沿った中央部分の他、非水電解質二次電池１０の高さ方向、つまりＺ軸に沿った中央部分にもあてはまる。

本実施の形態３は、この点に着目して、接触部７１〜７３が、幅広面１１ａの高さ方向の中央部分に、接触面７１ａ〜７３ａ中央の稜線部分にて接触する構成としている。

これにより、実施の形態３と同様、幅広面１１ａ及び１１ｂに対しては、接触面７１ａ〜７３ａのそれぞれの中央がより深く食い込むとともに上下端を滑らかに湾曲させることとなり、図５に示す空隙Ｃｗの高さ方向、すなわち図の表裏を貫くＺ軸方向の寸法をより小さく抑えて、セル全体の変形を更に抑制するとともに、空隙Ｃｗの形状を滑らかな曲面として形成し、放熱流路としての性能を向上させることが可能となる。

このように、本実施の形態４の緩衝具７０及びこれを用いた電源モジュールは、実施の形態１の効果を更に向上させて、高い信頼性を獲得することが可能となる。

なお、上記の説明においては、接触部７１〜７３の厚みは中央部分で最大となるとしたが、これは非水電解質二次電池１０の幅広面１１ａ及び１１ｂの変形が最大となる位置が、接触部７１〜７３の中央部分と正対することに基づく。しかしながら、非水電解質二次電池１０の幅広面１１ａ及び１１ｂの変形が最大になる位置は、非水電解質二次電池１０の収容容器の形状や、収容される電極体の形状等に依存する。したがって、接触部７１〜７３の厚みが最大となる位置は、収容容器の変形が最大となる箇所に対向する位置とすることがもっとも好適であり、接触部７１〜７３の中央部分に限定されるものではない。

また、上記の説明においては、接触面７１ａ〜７３ａの厚みは徐々に変化して曲面を形成するとしたが、厚みが段階的に変化する構成としてもよく、同様の効果を奏する。また、上記の説明においては、接触部７１〜７３はいずれも厚みを減じるように変化するものとしたが、接触部７１及び７２と、接触部７３のいずれか一方のみが厚みを変化する構成であるとしてもよい。

また、上記の説明においては、接触面７１ａ〜７３ａと側面の境界は実施の形態１の緩衝具４０と同様、屈曲して角を有するものとして示したが、実施の形態２の緩衝具５０と同様、曲面として構成されていてもよい。

更に、実施の形態４と実施の形態３を組み合わせた構成として、本発明の第１の接触面及び第２の接触面は、幅方向及び上下方向の双方において厚みが変化するものとしてもよい。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る電源モジュールは、実施の形態１の構成において、緩衝具４０に換えて、図９（ａ）の斜視図及び図９（ｂ）の側面図に示す緩衝具８０を備えたことを特徴とする。以下、図９（ａ）（ｂ）を参照して説明を行う。

本実施の形態３における緩衝具８０は、実施の形態１の緩衝具４０との相違点として、接触部４１〜４３を接続する接続部４４に換えて、管状のサブ接続部８４ａ〜８４ｃから構成された接続部８４を有する。各図に示すように、サブ接続部８４ａ〜８４ｃは、図中Ｚ−Ｘ平面による断面形状が円形であって、両端を連通する貫通孔８４ａ１〜８４ａ３をそれぞれ有し、非水電解質二次電池１０の上下方向、すなわち図中Ｚ軸に沿って配列されることで、全体として板状の形状を有する。

本実施の形態５は、上記構成としたことにより、以下の作用効果を奏する。すなわち、サブ接続部８４ａ〜８４ｃは断面円形であって、単セルとしての非水電解質二次電池１０の配列方向において、接触部４１〜４３の接合面４１ｂ〜４３ｂに対して線接触している。これにより、接続部８４は、単セル間の圧力が加わる図中Ｙ軸方向において平板状の接続部４４よりも大きな強度を有することとなっており、単セルの膨張により、接触部４１〜４３を介して圧力が加わった際にも接続部８４が折損、屈曲又は湾曲等する虞を低減して、空隙Ｃｗの蛇行した形状を安定に保つことを可能とする。

更に、サブ接続部８４ａ〜８４ｃは、貫通孔８４ａ１〜８４ａ３がそれぞれ独立した放熱経路として働き、接触部４１〜４３を介して単セルから伝わる熱を放出させることができる。

このように、本実施の形態５の緩衝具８０及びこれを用いた電源モジュールは、実施の形態１の効果を更に向上させて、高い信頼性を獲得することが可能となる。

なお、上記の説明においては、接続部８４は３つのサブ接続部８４ａ〜８４ｃから構成されるものとしたが、サブ接続部の個数は単数、２つ又は４つ以上の任意であってよい。また、サブ接続部８４ａ〜８４ｃは、断面形状が円形であるとしたが、長円形、楕円形であってもよく、断面が円形の場合と同様の効果を奏する。また、サブ接続部８４ａ〜８４ｃは、それぞれ貫通孔８４ａ１〜８４ａ３を有するものとしたが、貫通孔は一部のサブ接続部にのみ設けるか、設けない構成としてもよい。少なくとも一つのサブ接続部において貫通孔が設けられていれば、上記放熱の効果は奏せられる。

更に、上記の説明においては、接触部４１〜４３は実施の形態１の緩衝具４０の接触部と同一の構成として説明を行ったが、接続部８４の構成は、実施の形態２〜４と組み合わせて実施してもよい。

以上のように、本発明の実施の形態による電源モジュールは、隣接する単セルとしての非水電解質二次電池１０の間に配置され、一方の単セルに接触する接触部４１及び４３、他方の単セルに接触する接触部４２及びこれら接触部４１〜４３を接続する接続部４４を有する緩衝具４０他を備えたことにより、単セルとしての非水電解質二次電池の膨張に起因する不具合の発生を抑制して、高い信頼性を獲得することが可能となる。

しかしながら、本発明は、上記の各実施の形態に限定されるものではない。

上記の各実施の形態においては、本発明の緩衝具は、接触部４１〜４３に示すように、いずれも同一形状、同一寸法の第１の接触部及び第２の接触部として実施されるものとして説明を行ったが、第１の接続部と第２の接続部は異なる構成としてもよい。

具体的には、本発明の第１の接触部及び第２の接触部は、図１０（ａ）の緩衝具９０の接触部９３並びに接触部９１及び９２として示すように、厚み、すなわち非水電解質二次電池１０の配列方向に沿った図中Ｘ軸方向の寸法が、互いに異なる構成を有するものとしてもよい。特に、膨張時に変形の程度が最も大きくなる幅広面１１ａの中央部分と接触する接触部９３の厚みＨを接触部９１及び９２の厚みｈより大きくすることにより、接続部９４の変形の虞を低減して、確実に空隙を確保することができる。

同様に、本発明の第１の接触部及び第２の接触部は、図１０（ｂ）の緩衝具１００の接触部１０３並びに接触部１０１及び１０２として示すように、横幅、すなわち非水電解質二次電池１０の幅広面１１ａの長手方向に沿った図中Ｙ軸方向の寸法が、互いに異なる構成を有するものとしてもよい。この場合も、図１０（ａ）の構成例と同様、幅広面１１ａの中央部分と接触する接触部１０３の幅Ｗを接触部１０１及び１０２の幅ｗより大きくすることが好ましい。

更に、本発明の第１の接触部及び第２の接触部は、図１１（ａ）の緩衝具１１０の接触部１１３並びに接触部１１１及び１１２として示すように、高さ、すなわち非水電解質二次電池１０の幅広面１１ａの上下方向に沿った図中Ｚ軸方向の寸法が、互いに異なる構成を有するものとしてもよい。この場合も、図１０各図の構成例と同様、幅広面１１ａの中央部分と接触する接触部１１３の高さＨを接触部１１１及び１１２の幅ｈより大きくすることが好ましい。なお、接続部９４、１０４及び１１４は実施の形態１の接続部４４とそれぞれ同一の構成を有する。

また、図１０（ａ）〜図１１（ａ）の各構成においても、厚み、横幅、高さが大きくなるものはいずれも中央部分に位置する第１の接触部に相当する接触部９３〜１１３であるとしたが、これは、非水電解質二次電池１０の幅広面１１ａの変形が最大となる位置が、接触部７１〜７３の中央部分と正対することに基づく。

しかしながら、実施の形態４にて説明したのと同様、非水電解質二次電池１０の幅広面１１ａの変形が最大になる位置は、非水電解質二次電池１０の収容容器の形状や、収容される電極体の形状等に依存し、必ずしも幅広面１１ａの中央に限定されない。したがって、本発明の第１の接触部又は第２の接触部のうち、各部の寸法がより大きくなるものが配置される位置は、収容容器の変形が最大となる箇所に対向する位置とすることがもっとも好適である。

また、上記の各実施の形態においては、本発明の緩衝具は、接触部４１〜４３に示すように、一つの第１の接触部と二つの第２の接触部との組合せから構成されるものとして説明を行ったが、隣接する一方の前記蓄電素子の中間部に接触する第１の接触面と、隣接する他方の前記蓄電素子の両端側に接触する第２の接触面とを備えた構成であれば、これら接触面をそれぞれ有する第１の接触部及び第２の接触部の具体的な構成によって限定されない。

例えば、図１１（ｂ）に示す緩衝具１２０は、実施の形態１の接続部４４と同一の接続部１２４と、二つの第１の接触部としての接触部１２３ａ及び１２３ｂと、二つの第２の接触部としての接触部１２１及び１２２とを有する。図１０他の構成例と同様、膨張時に変形の程度が最も大きくなる幅広面１１ａの中間部と接触する接触部の本数を増やすことにより、接続部の変形の虞を低減して、確実に空隙を確保することができる。

更に、上記の各実施の形態においては、図１に例示するように、本発明の蓄電素子としての非水電解質二次電池１０はいずれも同一寸法であるとしたが、本発明の電源モジュールは、配列された複数の蓄電素子において、少なくとも隣接する一対の蓄電素子がその間隙に緩衝具を配置する構成であればよく、蓄電素子の個別の構成、性能、用途等によって限定されるものではない。すなわち、配列される蓄電素子は外形寸法、収容容器の耐圧その他特性が異なるものを含んでいてもよく、例えば、互いに形状が異なる矩形の底面である角柱形状、底面が三角形、又は五角形以上の多角形である角柱形状であっても、円筒形状であるものを含んでいてもよい。

電源モジュールにおいて、そのような多種の蓄電素子が配列された場合であっても、上述した図１０〜図１１の構成例の緩衝具を適用することにより、蓄電素子毎の変形のばらつきを補償して、蓄電素子間の放熱経路を確実に確保することができる。

また、本発明の緩衝具は、電源モジュールにおける蓄電素子の位置合わせに利用するようにしてもよい。

一例として、図１２に示す電源モジュール２は、接続部１３１〜１３３の下端が非水電解質二次電池１０の底面より更に下方に延出した緩衝具１３０と、ベースフレーム２０の凹部２１に隣接するとともに、接続部１３１〜１３３の位置に対応して形成された凹部２２〜２４を備えたことを特徴とする。

凹部２２〜２４に接続部１３１〜１３３が挿入されることによりベースフレーム２０に対して非水電解質二次電池１０と緩衝具１３０の双方を位置決めすることができ、製造容易で生産性に優れた電源モジュールを得ることができる。

更に、本発明の緩衝具は、緩衝具４０に示すように、第１の接触部及び第２の接触部としての接触部４１〜４３及びこれら接触部を接続する接続部としての接続部４４を有するものとして説明を行ったが、隣接する一方の蓄電素子の中間部に接触する第１の接触面と、隣接する他方の前記蓄電素子の両端側に接触する第２の接触面とを有し、第１の接触面と第２の接触面が、隣接する蓄電素子の配列方向から見て、離隔して配置されている関係にあればよい。したがって、第１の接触面及び第２の接触面は、上記各実施の形態のように、外観上異なる部材の組合せにより構成されていても良いし、同一部材の異なる部位として構成されていてもよく、これら各接触面を含む部材の具体的な構成に限定されるものではない。

また、上記の説明においては、本発明の第１の接触面及び第２の接触面としての接触面４１ａ〜４３ａは、いずれも矩形であるとして説明を行ったが、本発明の第１の接触面及び第２の接触面は、隣接する蓄電素子の各表面に接触して、蓄電素子の膨張に伴う表面形状の変化により空隙を形成することができれば、その形状によって限定されるものではない。したがって、長円形、楕円形、多角形その他任意の形状をとることができ、これら接触面を含む第１の接触部及び第２の接触部もまた、角柱、円柱、半円柱その他任意の形状であってもよい。

また、電源モジュール１等の筐体３０、ベースフレーム２０の材質については合成樹脂、金属等任意の材料であってよい。また、非水電解質二次電池１０の収容容器の材料はアルミニウム製であるとしたが、アルミニウム合金、ステンレスその他任意の金属又は金属化合物、樹脂、アルミニウムラミネートを材料とするものであってもよい。

更に、非水電解質二次電池１０における電極端子１３、安全弁１４並びに注液口及び封止栓１５の位置は蓋部１２上であるとしたが、これら各部の位置は収納容器の任意の位置であってよい。

更に、上記の説明においては、電源モジュール１等は筐体３０内に複数の非水電解質二次電池１０と緩衝具４０を収容するものとしたが、本発明の電源モジュールは、エンドプレートにより非水電解質二次電池１０を拘束するタイプのものにおいて実現してもよい。

また、上記の説明においては、本発明の蓄電素子は、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池１０であるとしたが、電気化学反応により充放電可能な電池であれば、ニッケル水素電池その他各種の二次電池を用いてもよい。また、一次電池であってもよい。更にキャパシタであってもよい。要するに、本発明の蓄電素子は発電要素と電解液を収容容器内に封入してなる電気を蓄積可能な素子であれば、起電力を発生させるための具体的な方式によって限定されるものではない。

要するに、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。

以上のような本発明は、蓄電素子を有する電源モジュールにおいて蓄電素子の膨張に起因する不具合の発生を抑制して信頼性を高めることが可能になるという効果を奏し、例えば二次電池を有する電源モジュールにおいて有用である。

１電源モジュール
１０非水電解質二次電池
１０ａ、１０ｂ単セル
１１容器本体
１１ａ、１１ｂ幅広面
１２蓋部
１３電極端子
１４安全弁
１５封止栓
２０ベースフレーム
３０筐体
４０緩衝具
４１〜４３接触部
４１ａ〜４３ａ接触面
４１ｂ〜４３ｂ接合面
４４接続部
４４ｘ、４４ｙ主面

Claims

電極体を収容する収容容器を各々有する、配列された複数の蓄電素子と、
隣接する前記蓄電素子間に配置される緩衝具とを備え、
前記緩衝具は、
隣接する一方の前記蓄電素子の中間部に接触する第１の接触面と、
隣接する他方の前記蓄電素子の両端側に接触する第２の接触面とを有し、
前記第１の接触面と前記第２の接触面が、前記隣接する蓄電素子の配列方向から見て、
離隔して配置されている、
電源モジュール。
前記緩衝具は、
前記第１の接触面を含む第１の接触部と、
前記第２の接触面を含む第２の接触部と、
前記第１の接触部と前記第２の接触部とを接続する接続部とを有し、
前記第１の接触部及び前記第２の接触部は、前記接続部を介して配置されている、
請求項１に記載の電源モジュール。
前記一対の蓄電素子の配列方向に直交する方向から見て、
前記第１の接触部と前記第２の接触部は離隔している、
請求項２に記載の電源モジュール。
前記第１の接触面及び前記第２の接触面の少なくともいずれか一方は湾曲面とされている、
請求項１から３のいずれかに記載の電源モジュール。