JP7117609B2

JP7117609B2 - 電池モジュール

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Publication number: JP7117609B2
Application number: JP2019540920A
Authority: JP
Inventors: 信吾粂; 俊哉後藤
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2022-08-15
Anticipated expiration: 2038-08-30
Also published as: WO2019049760A1; US11217851B2; US20200212390A1; CN111033796A; CN111033796B; JPWO2019049760A1

Description

本発明は、電池モジュールに関する。

例えば車両用等の、高い出力電圧が要求される電源として、複数個の電池が直列接続された電池積層体が知られている（例えば特許文献１参照）。一般に電池積層体は、決められた数の電池が積層されてバインドバーで拘束あるいは締結されてなるモジュール構造をとっていた。そして、複数の電池積層体が電池パックに収容されていた。

特開２０１２－１８１９７２号公報

本発明者は、従来の電池モジュールについて鋭意検討を重ねた結果、新規な構造を有する電池モジュールに想到した。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、新規な構造を有する電池モジュールを提供することにある。

本発明のある態様は、電池モジュールである。当該電池モジュールは、積層された複数の電池を有する電池積層体と、電池積層体を拘束する第１拘束部及び複数の第２拘束部と、を備える。第１拘束部は、平板部と、平板部の主表面から突出して電池の積層方向に延在するとともに積層方向と交わる第１方向に配列される複数の第１壁部と、積層方向における第１壁部の端部において第１方向に延在する第２壁部と、を有する。複数の第２拘束部は、各第２拘束部が複数の第１壁部の少なくとも一部に対応して配置され、平板部と平行に延在する帯部と、帯部から第１壁部に向かって突出して積層方向に延在する第３壁部と、前記積層方向における第３壁部の端部において第１方向に延在する第４壁部と、を有する。平板部上には、平板部、第１壁部、第２壁部、帯部、第３壁部及び第４壁部によって区画される、電池積層体の収容空間が複数配列される。

本発明によれば、新規な構造を有する電池モジュールを提供することができる。

実施の形態に係る電池モジュールを備える電池パックの概略構造を示す分解斜視図である。電池モジュールの概略構造を示す分解斜視図である。図３（Ａ）は、電池モジュールの一部を拡大して示す断面図である。図３（Ｂ）は、電池モジュールの一部を拡大して示す側面図である。図３（Ｃ）は、電池モジュールの断面図である。変形例に係る電池モジュールが備える中間部の一部を拡大して示す平面図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、同一の部材であっても、各図面間で縮尺等が若干相違する場合もあり得る。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合、特に言及がない限りいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。

図１は、実施の形態に係る電池モジュールを備える電池パックの概略構造を示す分解斜視図である。図２は、電池モジュールの概略構造を示す分解斜視図である。図３（Ａ）は、電池モジュールの一部を拡大して示す断面図である。図３（Ｂ）は、電池モジュールの一部を拡大して示す側面図である。図３（Ｃ）は、電池モジュールの断面図である。図３（Ａ）は電池の積層方向と直交する方向の断面図であり、図３（Ｂ）は積層方向から見た側面図であり、図３（Ｃ）は積層方向の断面図である。なお、図１では、電池積層体を簡略化して図示し、また締結部材と締結部材が挿通される挿通孔の図示を省略している。図２では、冷却部の図示を省略している。また、電池積層体が分解された様子を図示している。また、一部の第２拘束部については、帯部を透視した様子を図示している。図３（Ａ）～図３（Ｃ）では、冷却部の図示を省略している。図３（Ａ）及び図３（Ｃ）では、電池積層体を簡略化して図示し、電池の内部構造の図示を省略している。

電池パック１は、筐体２と、電池モジュール４とを備える。筐体２は、電池モジュール４を収容する容器である。好ましくは、筐体２は防水性を有する。なお、筐体２は、防水性を有しなくてもよい。筐体２は、開口を有する容器部２ａと、容器部２ａの開口を塞ぐ蓋部２ｂとを含む。容器部２ａは、底板と、底板の周囲から立ち上がる側壁とを有する。筐体２は、車体等の取り付け対象（図示せず）に固定される。

電池モジュール４は、電池積層体１０と、第１拘束部３０と、複数の第２拘束部３２と、一対のエンドプレート３４と、中間部３６と、冷却部３８とを備える。

電池積層体１０は、積層された複数の電池１２を有する。各電池１２は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル－水素電池、ニッケル－カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。電池１２は、いわゆる角形電池であり、扁平な直方体形状の外装缶１４を有する。外装缶１４の一面には図示しない略長方形状の開口が設けられ、この開口を介して外装缶１４に電極体や電解液等が収容される。外装缶１４は、シュリンクチューブ等の図示しない絶縁シートで被覆される。外装缶１４の表面を絶縁シートで被覆することで、隣り合う電池１２間、及び電池１２と第１拘束部３０、第２拘束部３２、エンドプレート３４及び中間部３６のそれぞれとの間の短絡を抑制することができる。外装缶１４の開口には、外装缶１４を封止する封口板１６が設けられる。

封口板１６には、長手方向の一端寄りに正極の出力端子１８が設けられ、他端寄りに負極の出力端子１８が設けられる。以下では適宜、正極の出力端子１８を正極端子１８ａと称し、負極の出力端子１８を負極端子１８ｂと称する。また、出力端子１８の極性を区別する必要がない場合、正極端子１８ａと負極端子１８ｂとをまとめて出力端子１８と称する。外装缶１４、封口板１６及び出力端子１８は導電体であり、例えば金属製である。

本実施の形態では、封口板１６が設けられる側を電池１２の上面、反対側を電池１２の底面とする。また、電池１２は、上面及び底面をつなぐ２つの主表面を有する。この主表面は、電池１２が有する６つの面のうち面積の最も大きい面である。上面、底面及び２つの主表面を除いた残り２つの面は、電池１２の側面とする。また、電池１２の上面側を電池積層体１０の上面とし、電池１２の底面側を電池積層体１０の底面とする。また便宜上、電池積層体１０の上面側を鉛直方向上方とし、電池積層体１０の底面側を鉛直方向下方とする。

封口板１６には、一対の出力端子１８の間に安全弁２０が設けられる。安全弁２０は、外装缶１４の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。各電池１２の安全弁２０から排出されるガスは、排気ダクト（図示せず）を介して筐体２の外部に排気される。

複数の電池１２は、隣り合う電池１２の主表面同士が対向するようにして積層される。なお、「積層」は、任意の１方向に複数の部材を並べることを意味する。したがって、電池１２の積層には、複数の電池１２を水平に並べることも含まれる。また、各電池１２は、出力端子１８が同じ方向（ここでは便宜上、鉛直方向上方とする）を向くように配置される。隣接する２つの電池１２は、一方の正極端子１８ａと他方の負極端子１８ｂとが隣り合うように積層される。正極端子１８ａと負極端子１８ｂとは、バスバー（図示せず）を介して電気的に接続される。なお、隣接する２つの電池１２の同極性の出力端子１８同士をバスバーで接続する場合もあり得る。

また、電池積層体１０は、複数のセパレータ２２を有する。セパレータ２２は、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。複数の電池１２と複数のセパレータ２２とは交互に積層される。セパレータ２２は、電池１２の主表面に平行な平面部２４と、平面部２４の端部から電池１２の積層方向Ｘ（各図における矢印Ｘで示す方向）に延在する壁部２６とを有する。

平面部２４は、隣接する２つの電池１２の対向する主表面間に延在する。これにより、隣り合う電池１２の外装缶１４同士がより確実に絶縁される。また、平面部２４は、電池１２とエンドプレート３４との間、及び電池１２と中間部３６との間にそれぞれ延在する。これにより、電池１２の外装缶１４と、エンドプレート３４及び中間部３６のそれぞれとがより確実に絶縁される。また、壁部２６によって電池１２の側面が覆われる。これにより、電池１２の外装缶１４と、第１拘束部３０の後述する第１壁部４２及び第２拘束部３２の後述する第３壁部５８とがより確実に絶縁される。

第１拘束部３０及び第２拘束部３２は、電池積層体１０を拘束する部材である。電池積層体１０が有する複数の電池１２は、第１拘束部３０及び第２拘束部３２により締結される。第１拘束部３０及び第２拘束部３２は、高剛性の材料、例えば鉄やステンレス等の金属で構成される。第１拘束部３０は、平板部４０と、複数の第１壁部４２と、複数の第２壁部４４とを有する。平板部４０は略長方形状の板材であり、積層方向Ｘと、積層方向Ｘに直交する水平方向Ｙとを含むＸＹ平面に対して平行に延在する。平板部４０は、容器部２ａに収まる外寸を有する。

平板部４０は、長方形の一辺からＸＹ平面の延在方向に突出する突出部４６を有する。突出部４６には、２つの貫通孔４８が設けられる。一方の貫通孔４８には、冷却部３８に冷媒を供給するための冷媒配管（図示せず）が接続される。他方の貫通孔４８には、冷却部３８から冷媒を回収するための冷媒配管（図示せず）が接続される。また、平板部４０のエンドプレート３４に対応する位置には、後述する締結部材３００が挿通される貫通孔５０が設けられる。平板部４０の中間部３６に対応する位置には、後述する締結部材３００が挿通される貫通孔５２が設けられる。

複数の第１壁部４２はそれぞれ、平板部４０の第１主表面から突出して積層方向Ｘに延在する。各第１壁部４２は、平板部４０の水平方向Ｙに延在する一辺から、当該一辺と積層方向Ｘで対向する他辺にかけて延在する。また、各第１壁部４２は、積層方向Ｘと交わる第１方向に配列される。本実施の形態では、積層方向Ｘと直交する水平方向Ｙを第１方向とする。隣り合う第１壁部４２の水平方向Ｙの距離は、電池積層体の水平方向Ｙの寸法に応じて、より具体的には当該寸法とほぼ等しくなるように設定される。第１壁部４２の鉛直方向Ｚの長さは、電池積層体１０の鉛直方向Ｚの寸法の半分以下に設定される。

第２壁部４４は、各第１壁部４２の積層方向Ｘにおける両端部において第１方向、すなわち水平方向Ｙに延在する。第１壁部４２と第２壁部４４とは、第２壁部４４の水平方向Ｙにおける中央部において、互いに連結されている。各第２壁部４４の鉛直方向Ｚにおける延在範囲は、平板部４０の第１主表面に背向する第２主表面から、第１壁部４２の上端までである。水平方向Ｙで隣り合う２つの第２壁部４４は、所定の距離を隔てて離間している。

積層方向Ｘで対向する２つの第２壁部４４の間隔は、少なくとも電池積層体１０の積層方向Ｘの寸法以上である。本実施の形態では、２つの電池積層体１０と、一対のエンドプレート３４と、中間部３６とが間に収まるように、第２壁部４４の積層方向Ｘの間隔が設定されている。つまり、本実施の形態に係る電池モジュール４では、各収容空間５４に、２つの電池積層体１０が積層方向Ｘに並んで収容される。

第１拘束部３０は、例えば以下のように形成される。すなわち、まず長方形の各長辺から突出する凸状の端部であって将来的に第２壁部４４となる端部を有する、所定形状の金属板を用意する。そして、この金属板の端部に折り曲げ加工が施されて、平板部４０と第２壁部４４とが形成される。続いて、細幅の金属板の長辺が平板部４０に溶接され、短辺が第２壁部４４に溶接されることで、第１壁部４２が形成される。

複数の第２拘束部３２は、複数の第１壁部４２の少なくとも一部に対応して配置される。本実施の形態では、第２拘束部３２は、水平方向Ｙにおける両端の第１壁部４２を除く各第１壁部４２と、鉛直方向Ｚから見て重なるように配置されている。各第２拘束部３２は、帯部５６と、第３壁部５８と、第４壁部６０とを有する。帯部５６は、平板部４０と平行に延在する、細幅の板状体である。また、帯部５６は積層方向Ｘに延在する。帯部５６のエンドプレート３４に対応する位置には、後述する締結部材３００が挿通される貫通孔６２が設けられる。帯部５６の中間部３６に対応する位置には、後述する締結部材３００が挿通される貫通孔６４が設けられる。

第３壁部５８は、帯部５６の平板部４０と対向する表面から第１壁部４２に向かって突出して積層方向Ｘに延在する。第３壁部５８は、第１壁部４２と鉛直方向Ｚから見て重なるように配置される。第３壁部５８の鉛直方向Ｚの長さは、電池積層体１０の鉛直方向Ｚの寸法の半分以下に設定される。本実施の形態では、第１壁部４２の鉛直方向Ｚの長さが電池積層体１０の鉛直方向Ｚの寸法の半分以下に設定されている。また、第３壁部５８の鉛直方向Ｚの長さも電池積層体１０の鉛直方向Ｚの寸法の半分以下に設定されている。よって、鉛直方向Ｚにおける第１壁部４２および第３壁部５８の合計の長さは、電池積層体１０の鉛直方向Ｚの寸法以下に設定される。しかしながら、特にこの構成に限定されず、鉛直方向Ｚにおける第１壁部４２および第３壁部５８の合計の長さが電池積層体１０の鉛直方向Ｚの寸法以下であれば、第１壁部４２および第３壁部５８の一方の鉛直方向Ｚの長さは電池積層体１０の鉛直方向Ｚの寸法の半分以上に設定されてもよい。

第４壁部６０は、第３壁部５８の積層方向Ｘにおける両端部において第１方向、すなわち水平方向Ｙに延在する。第３壁部５８と第４壁部６０とは、第４壁部６０の水平方向Ｙにおける中央部において、互いに連結されている。各第４壁部６０の鉛直方向Ｚにおける延在範囲は、帯部５６の平板部４０に背向する表面から、第３壁部５８の下端までである。第４壁部６０は、第２壁部４４と鉛直方向Ｚから見て重なる。

第２拘束部３２は、例えば以下のように形成される。すなわち、まず細幅の金属板の両端部に折り曲げ加工が施されて、帯部５６と第４壁部６０とが形成される。続いて、別の細幅の金属板の長辺が帯部５６に溶接され、短辺が第４壁部６０に溶接されることで、第３壁部５８が形成される。

平板部４０上には、電池積層体１０の収容空間５４が複数配列される。各収容空間５４は、平板部４０、第１壁部４２、第２壁部４４、帯部５６、第３壁部５８及び第４壁部６０によって区画される。より具体的には、積層方向Ｘに並ぶ一対の第２壁部４４及び一対の第４壁部６０によって、収容空間５４の積層方向Ｘの範囲が規定される。また、水平方向Ｙに並ぶ一対の第１壁部４２及び一対の第３壁部５８によって、収容空間５４の水平方向Ｙの範囲が規定される。また、鉛直方向Ｚに並ぶ平板部４０と帯部５６によって、収容空間５４の鉛直方向Ｚの範囲が規定される。複数の収容空間５４は、水平方向Ｙに配列される。

一対のエンドプレート３４は、収容空間５４において、電池積層体１０と積層方向Ｘに並んで配置される。一方のエンドプレート３４は、収容空間５４における積層方向Ｘの一端側に配置され、他方のエンドプレート３４は、収容空間５４における積層方向Ｘの他端側に配置される。エンドプレート３４は、例えばアルミニウム等の金属で構成される。各エンドプレート３４は、複数の収容空間５４に対応する複数の本体部６６と、隣り合う本体部６６同士を連結する連結部６８とを有する。つまり、エンドプレート３４は、複数の本体部６６が水平方向Ｙに並び、隣り合う本体部６６の間に連結部６８が配置された構造を有する。

各本体部６６は、扁平な直方体形状である。本体部６６は、収容空間５４に配置された状態で、主表面が電池積層体１０側を向くように配置される。本体部６６の上面には、下方に凹む凹部７０が設けられる。各電池１２に接続される配線の束、すなわちハーネス等の部材は、凹部７０を介して外部から収容空間５４に引き込むことができる。あるいは、ハーネス等の部材は、凹部７０を介して収容空間５４から外部に引き回すことができる。必要に応じて、容器部２ａの内壁には図示しない開口部が設けられ、ハーネス等の部材は当該開口部を介して筐体２の外部に引き回される。本体部６６の水平方向Ｙの長さは、収容空間５４の水平方向Ｙの寸法よりも小さく設定される。本体部６６の鉛直方向Ｚにおける延在範囲は、平板部４０の第１主表面から、帯部５６の平板部４０と対向する表面までである。

各連結部６８は、本体部６６よりも薄い平板状であり、水平方向Ｙに並ぶ２面が本体部６６に接続される。本実施の形態では、一枚の金属板に切削加工等が施されて複数の本体部６６と複数の連結部６８とが形成される。したがって、複数の本体部６６と複数の連結部６８とは一体品である。連結部６８の鉛直方向Ｚにおける延在範囲は、平板部４０の第１主表面から、本体部６６の上端よりも帯部５６の厚み分だけ低い位置までである。連結部６８は、第１拘束部３０側を向く下面に、鉛直方向Ｚ上方に向けて切り欠かれた第１切り欠き部７２を有する。また連結部６８は、第２拘束部３２側を向く上面に、鉛直方向Ｚ下方に向けて切り欠かれた第２切り欠き部７４を有する。電池モジュール４が組み立てられた状態で、第１切り欠き部７２には第１壁部４２が嵌合し、第２切り欠き部７４には第３壁部５８が嵌合する。

また、連結部６８の下面には、第１切り欠き部７２を挟んで水平方向Ｙにおける両側に、後述する締結部材３００が挿通される貫通孔７６が設けられる。同様に、連結部６８の上面には、第２切り欠き部７４を挟んで水平方向Ｙにおける両側に、後述する締結部材３００が挿通される貫通孔７６が設けられる。

連結部６８は、本体部６６よりも肉薄である。また、連結部６８は、第１切り欠き部７２および第２切り欠き部７４を有している。このため、エンドプレート３４は、連結部６８において若干の柔軟性を有する。これにより、連結部６８は、隣り合う本体部６６の相対的な変位に応じて変形可能である。電池積層体１０は、電池１２の膨張等に起因して寸法が変化する場合がある。特に、電池１２の積層方向Ｘにおいて、寸法の変化が大きくなる傾向がある。このため、隣り合う本体部６６同士は、各収容空間５４に収容される電池積層体１０の寸法変化に応じて相対的に変位し得る。これに対し、連結部６８が弾性変形することで、隣り合う本体部６６の相対的な変位を吸収することができる。その結果、各電池積層体１０の寸法の変化を吸収することができる。

中間部３６は、各収容空間５４において積層方向Ｘに隣り合う電池積層体１０の間に配置される平板状部材である。本実施の形態の中間部３６は、各収容空間５４に対応する複数の第１部分７８が、第２部分８０によって互いに連結された構造を有する。中間部３６は、例えばアルミニウム等の金属で構成される。中間部３６は、電池積層体１０に比べて寸法変化が小さい。本実施の形態では、一枚の金属板に切削加工等が施されて複数の第１部分７８と複数の第２部分８０とが形成される。したがって、複数の第１部分７８と複数の第２部分８０とは一体品である。

各第１部分７８は平板状であり、中間部３６が収容空間５４に配置された状態で、一方の主表面が一方の電池積層体１０に当接し、他方の主表面が他方の電池積層体１０に当接する。第１部分７８の鉛直方向Ｚにおける延在範囲は、平板部４０の第１主表面から、帯部５６の平板部４０と対向する表面までである。ただし、第１部分７８は、第２拘束部３２側を向く上面における水平方向Ｙの端部に、鉛直方向Ｚ下方に凹む段差部８２を有する。段差部８２を含む領域における第１部分７８の鉛直方向Ｚの延在範囲は、平板部４０の第１主表面から、連結部６８の上端と同じ位置までである。段差部８２における鉛直方向Ｚ上方を向く表面には、後述する締結部材３００が挿通される貫通孔８４が設けられる。また、第１部分７８の下面における水平方向Ｙの端部には、後述する締結部材３００が挿通される貫通孔８４が設けられる。

隣り合う２つの第１部分７８は、第２部分８０によって互いに連結される。第２部分８０は、柱状であり積層方向Ｘに延在する。第２部分８０は、第１部分７８の鉛直方向Ｚの中央部で第１部分７８の側面に連結される。したがって、中間部３６は、第２部分８０の上方に、２つの第１部分７８の側面と第２部分８０の上面とで区画される第３切り欠き部８８を有する。また、中間部３６は、第２部分８０の下方に、２つの第１部分７８の側面と第２部分８０の下面とで区画される第４切り欠き部９０を有する。電池モジュール４が組み立てられた状態で、第３切り欠き部８８には第３壁部５８が嵌合し、第４切り欠き部９０には第１壁部４２が嵌合する。

本実施の形態では各収容空間５４に２つの電池積層体１０が収容されるため、各収容空間５４に収容される中間部３６は１つである。しかしながら特にこの構成に限定されず、電池積層体１０が３つ以上収容される場合には、中間部３６は２つ以上設けられてもよい。

冷却部３８は、電池積層体１０を冷却するための機構である。冷却部３８は、冷却プレート９２と、冷媒流路９４とを有する。冷却プレート９２は、鉛直方向Ｚから見て第１拘束部３０の平板部４０とほぼ同一の形状を有する。したがって、長方形の一辺からＸＹ平面の延在方向に突出する突出部９６を有する。冷却プレート９２は、平板部４０の第２主表面にロウ付け等により固定される。冷却プレート９２は、容器部２ａに収まる外寸を有する。

冷媒流路９４は、冷却プレート９２の平板部４０側を向く主表面に設けられる。本実施の形態の冷媒流路９４は、冷却プレート９２の主表面に設けられる溝で構成される。冷媒流路９４は、冷却プレート９２と平板部４０とにより液密に封止される。冷媒流路９４には、冷媒配管を介して電池パック１の外部から供給される冷媒が流れる。冷媒は、例えば水やエチレングリコールである。

冷媒流路９４の両端は、突出部９６に配置される。また、冷媒流路９４の一端は、平板部４０の突出部４６に設けられた一方の貫通孔４８と鉛直方向Ｚから見て重なるように配置される。冷媒流路９４の他端は、突出部４６に設けられた他方の貫通孔４８と鉛直方向Ｚから見て重なるように配置される。冷媒は、一方の貫通孔４８を介して冷媒配管から冷媒流路９４に供給され、冷媒流路９４を流れた後に他方の貫通孔４８を介して冷媒配管に回収される。冷却部３８は、第１拘束部３０を介して電池積層体１０に熱的に接続される。収容空間５４に配置される各電池積層体１０は、冷媒流路９４を流れる冷媒との間で熱交換することで冷却される。

電池モジュール４は、例えば以下のようにして組み立てられる。すなわち、まず複数の電池１２と複数のセパレータ２２とが交互に配列されて、複数の電池積層体１０が形成される。この状態では、各電池積層体１０は未拘束である。つまり、各電池１２と各セパレータ２２とは未締結である。また、冷却部３８が固定された第１拘束部３０が用意される。そして、第１拘束部３０に中間部３６が取り付けられる。中間部３６は、所定位置に位置合わせされ、第４切り欠き部９０に第１壁部４２が嵌め込まれる。続いて、第１拘束部３０の隣り合う第１壁部４２で挟まれた空間のそれぞれに、２つの電池積層体１０が積層方向Ｘに並んだ状態で収容される。２つの電池積層体１０は、中間部３６を挟むようにして収容される。２つの電池積層体１０は、一端が中間部３６の第１部分７８に当接した状態で、第１拘束部３０に位置合わせされる。

また、電池積層体１０の収容と同時にあるいは前後して、第１拘束部３０に一対のエンドプレート３４が取り付けられる。一対のエンドプレート３４は、各収容空間５４において２つの電池積層体１０と中間部３６とを挟むように配置される。そして、第１切り欠き部７２に第１壁部４２が嵌め込まれる。続いて、各第２拘束部３２が、所定の各第１壁部４２と鉛直方向Ｚから見て重なるように配置される。そして、第２拘束部３２の第３壁部５８が中間部３６の第３切り欠き部８８とエンドプレート３４の第２切り欠き部７４とに嵌め込まれる。電池積層体１０の収容とエンドプレート３４及び中間部３６の取り付けとが同時に行われる場合は、第１のエンドプレート３４、第１の電池積層体１０、中間部３６、第２の電池積層体１０及び第２のエンドプレート３４をこの順に並べて集合体を形成し、この集合体を第１拘束部３０に取り付けてもよい。

各収容空間５４の底面、すなわち平板部４０には、収容空間５４の四隅に貫通孔５０が設けられている。また、収容空間５４の積層方向Ｘの中央部に貫通孔５２が設けられている。エンドプレート３４が第１拘束部３０に取り付けられた状態で、連結部６８の下面に設けられた貫通孔７６は平板部４０の貫通孔５０と鉛直方向Ｚから見て重なる。貫通孔５０及び貫通孔７６に、ねじ等の締結部材３００が挿通されることで、エンドプレート３４が第１拘束部３０に固定される。また、中間部３６が第１拘束部３０に取り付けられた状態で、第１部分７８の下面に設けられた貫通孔８４は平板部４０の貫通孔５２と鉛直方向Ｚから見て重なる。貫通孔５２及び貫通孔８４に締結部材３００が挿通されることで、中間部３６が第１拘束部３０に固定される。

また、帯部５６には、四隅に貫通孔６２が設けられている。また、帯部５６の積層方向Ｘの中央部に貫通孔６４が設けられている。第２拘束部３２がエンドプレート３４及び中間部３６に取り付けられた状態で、帯部５６の貫通孔６２は連結部６８の上面に設けられた貫通孔７６と鉛直方向Ｚから見て重なる。貫通孔６２及び貫通孔７６に締結部材３００が挿通されることで、第２拘束部３２がエンドプレート３４に固定される。また、第２拘束部３２が中間部３６に取り付けられた状態で、帯部５６の貫通孔６４は第１部分７８の上面に設けられた貫通孔８４と鉛直方向Ｚから見て重なる。貫通孔６４及び貫通孔８４に締結部材３００が挿通されることで、第２拘束部３２が中間部３６に固定される。したがって、エンドプレート３４及び中間部３６は、第１拘束部３０及び第２拘束部３２の両方に固定される。

以上の工程により、電池モジュール４が得られる。また、得られた電池モジュール４が容器部２ａに収容され、蓋部２ｂが容器部２ａに取り付けられて、電池パック１が得られる。なお、第１拘束部３０、第２拘束部３２、エンドプレート３４及び中間部３６の固定には、締結部材３００以外の固定機構が用いられてもよい。

電池モジュール４が組み立てられた状態で、すなわち各電池積層体１０が収容空間５４に収まった状態で、各電池積層体１０の積層方向Ｘに並ぶ側面はエンドプレート３４に当接する。エンドプレート３４は、第２壁部４４及び第４壁部６０に当接する。したがって、第２壁部４４及び第４壁部６０により、積層方向Ｘにおける電池積層体１０並びに電池１２の位置決めがなされる。また、各電池積層体１０の水平方向Ｙに並ぶ側面は、第１壁部４２及び第３壁部５８に当接する。したがって、第１壁部４２及び第３壁部５８により、第１方向（本実施の形態では水平方向Ｙ）における電池積層体１０並びに電池１２の位置決めがなされる。さらに、各電池積層体１０の底面は平板部４０に当接し、各電池積層体１０の上面は帯部５６に当接する。したがって、平板部４０及び帯部５６により、積層方向Ｘ及び第１方向と交わる第２方向（本実施の形態では鉛直方向Ｚ）における電池積層体１０並びに電池１２の位置決めがなされる。

電池モジュール４が組み立てられた状態で、電池積層体１０には積層方向Ｘに所定の圧力が印加される。つまり、各電池積層体１０は、従来のバインドバーによる締結が施されていない状態で収容空間５４に収容される。そして、収容の結果、収容空間５４において第１拘束部３０及び第２拘束部３２によって締結される。

以上説明したように、本実施の形態に係る電池モジュール４は、電池積層体１０と、電池積層体１０を拘束する第１拘束部３０及び複数の第２拘束部３２とを備える。第１拘束部３０は、平板部４０と、積層方向Ｘと交わる第１方向に配列される複数の第１壁部４２と、第１壁部４２の端部から第１方向に延在する第２壁部４４とを有する。また、複数の第２拘束部３２は、平板部４０と平行に延在する帯部５６と、帯部５６から第１壁部４２に向かって突出する第３壁部５８と、第３壁部５８の端部から第１方向に延在する第４壁部６０とを有する。

そして、電池モジュール４は、平板部４０、帯部５６及び第１壁部４２～第４壁部６０によって区画される、電池積層体１０の収容空間５４を複数有する。複数の電池積層体１０が収容空間５４に収容された状態で、各電池積層体１０の電池１２が互いに締結される。そして、第２壁部４４及び第４壁部６０により積層方向Ｘにおける電池積層体１０の位置決めがなされる。また、第１壁部４２及び第３壁部５８により第１方向における電池積層体１０の位置決めがなされる。また、平板部４０及び帯部５６により第２方向における電池積層体１０の位置決めがなされる。

本実施の形態では、１つの第１拘束部３０と、収容する電池積層体１０の数よりも少ない複数の第２拘束部３２とを用いて、複数の電池積層体１０を一括して締結している。すなわち、複数の電池積層体１０の間で拘束部を共有している。このため、従来の電池パックのように複数の電池積層体１０を個別に拘束した後に筐体に収容する構造に比べて、部品点数を削減することができ、また製造工程の簡略化を図ることができる。また、電池積層体１０のバインドバーとして機能する第１拘束部３０及び第２拘束部３２に、電池積層体１０の位置決め機能を付与している。これによっても、従来の電池パックに比べて部品点数を削減することができる。また、個別にモジュール構造をとっていた従来の電池積層体を筐体に敷設する場合とは異なる電池の配列が可能となる。したがって、電池の配列の自由度を高めることができる。その結果、電池パック１を車両等へ搭載する際に、効率的な配置が可能となる。

また、第１拘束部３０及び第２拘束部３２で複数の電池積層体１０を一括で拘束する構造をとることで、第１拘束部３０及び第２拘束部３２に筐体２の補強機能を付与することができる。つまり、第１拘束部３０及び第２拘束部３２によって筐体２の剛性を高めることができる。このため、容器部２ａ及び蓋部２ｂに必要な剛性を小さくすることができる。よって、筐体２の形状や寸法を容易に変更することができる。

また、電池モジュール４は、エンドプレート３４を有する。電池積層体１０は、一対のエンドプレート３４で挟み込まれる。これにより、電池積層体１０がより確実に固定される。エンドプレート３４は、複数の収容空間５４に対応する複数の本体部６６と、隣り合う本体部６６同士を連結する連結部６８とを有する。つまり、エンドプレート３４は、各収容空間５４の電池積層体１０に対応するエンドプレートが一体化された構造を有する。これにより、電池モジュール４の部品点数を削減することができる。また、連結部６８は、第１壁部４２が嵌合する第１切り欠き部７２と第３壁部５８が嵌合する第２切り欠き部７４とを有する。これにより、エンドプレート３４を簡単に第１拘束部３０に取り付けることができる。なお、エンドプレート３４は省略されてもよい。この場合、第２壁部４４及び第４壁部６０がエンドプレートの役割を担う。

また、電池モジュール４は、各収容空間５４に複数の電池積層体１０を収容する。そして、各収容空間５４において隣り合う電池積層体１０の間には、中間部３６が配置される。中間部３６は、第１拘束部３０及び第２拘束部３２に固定される。これにより、電池モジュール４ひいては電池パック１の剛性をより高めることができる。また、中間部３６は、電池１２のような膨張を引き起こさない。このため、中間部３６を設けることで、電池積層体１０の寸法変化によって第１拘束部３０及び第２拘束部３２にかかる力を、低減することができる。

また、電池モジュール４は、冷却部３８を備える。冷却部３８は、第１拘束部３０を介して電池積層体１０に熱的に接続される。これにより、温度上昇による電池１２の性能低下を抑制することができる。また、電池積層体１０には平板部４０、第１壁部４２及び第２壁部４４が当接する。このため、電池積層体１０の底面からだけでなく、電池積層体１０の側面からも電池１２の熱を吸熱することができる。よって、より効率的に電池積層体１０を冷却することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることが可能であり、変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれる。上述した実施の形態への変形の追加によって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態及び変形それぞれの効果をあわせもつ。

（変形例）
図４は、変形例に係る電池モジュールが備える中間部の一部を拡大して示す平面図である。変形例に係る電池モジュール４は、収容空間５４において電池積層体１０と積層方向Ｘに並んで配列される弾性部９８を備える。弾性部９８は、積層方向Ｘに変形可能である。図４には、中間部１３６に弾性部９８が組み込まれた状態が図示されている。中間部１３６は、第１部分７８と第２部分８０とを有する。第１部分７８は、段差部８２を除く部分が、２枚の小プレート７８ａ，７８ｂに分割されている。弾性部９８は、蛇腹形状であり、小プレート７８ａ，７８ｂの間に挟まれる。

電池積層体１０の膨張により小プレート７８ａと小プレート７８ｂとが互いに近づく方向に変位すると、弾性部９８は、蛇腹の各片が撓むことで積層方向Ｘの寸法が小さくなる。これにより、電池積層体１０の寸法変化を吸収することができる。また、弾性部９８は、積層方向Ｘについて、収容空間５４に収容される電池積層体１０、エンドプレート３４及び中間部３６の合計寸法と、収容空間５４の寸法との差を埋めることができる。このため、積層方向Ｘにおいて電池積層体１０をより確実に固定することができる。また、電池積層体１０を構成する電池１２の数を、より自由に設定可能となる。

弾性部９８は、バネ等の従来公知の弾性構造を有してもよいし、ゴム等の弾性材料で構成されてもよい。また、弾性部９８は、電池積層体１０と中間部３６との間、電池積層体１０とエンドプレート３４との間、エンドプレート３４と第２壁部４４及び第４壁部６０との間などに配置されてもよい。

（その他）
電池積層体１０が備える電池１２の数、収容空間５４の数、収容空間５４に収容される電池積層体１０の数は、特に限定されない。電池積層体１０と冷却部３８とは、任意の伝熱部材を介して熱的に接続されてもよい。以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

４電池モジュール
１０電池積層体
１２電池
３０第１拘束部
３２第２拘束部、
３４エンドプレート
３６，１３６中間部
３８冷却部
４０平板部
４２第１壁部
４４第２壁部
５４収容空間
５６帯部
５８第３壁部
６０第４壁部
６６本体部
６８連結部
９８弾性部

Claims

積層された複数の電池を有する電池積層体と、
前記電池積層体を拘束する第１拘束部及び複数の第２拘束部と、を備え、
前記第１拘束部は、平板部と、前記平板部の主表面から突出して前記電池の積層方向に延在するとともに前記積層方向と交わる第１方向に配列される複数の第１壁部と、前記積層方向における前記第１壁部の端部において前記第１方向に延在する第２壁部と、を有し、
前記複数の第２拘束部は、各第２拘束部が前記複数の第１壁部の少なくとも一部に対応して配置され、前記平板部と平行に延在する帯部と、前記帯部から前記第１壁部に向かって突出して前記積層方向に延在する第３壁部と、前記積層方向における前記第３壁部の端部において前記第１方向に延在する第４壁部と、を有し、
前記平板部上には、前記平板部、前記第１壁部、前記第２壁部、前記帯部、前記第３壁部及び前記第４壁部によって区画される、前記電池積層体の収容空間が複数配列されることを特徴とする電池モジュール。
前記電池積層体が前記収容空間に収容された状態で、
前記第２壁部及び前記第４壁部により前記積層方向における前記電池積層体の位置決めがなされ、
前記第１壁部及び前記第３壁部により前記第１方向における前記電池積層体の位置決めがなされ、
前記平板部及び前記帯部により前記積層方向及び前記第１方向と交わる第２方向における前記電池積層体の位置決めがなされる請求項１に記載の電池モジュール。
前記収容空間において、前記電池積層体と前記積層方向に並んで配置されるエンドプレートをさらに備え、
前記エンドプレートは、複数の前記収容空間に対応する複数の本体部と、隣り合う本体部同士を連結する連結部とを有し、
前記連結部は、前記第１壁部と前記第３壁部とが嵌合する切り欠き部を有する請求項１又は２に記載の電池モジュール。
前記収容空間には、複数の前記電池積層体が前記積層方向に並んで収容され、
隣り合う電池積層体の間に配置されて、前記第１拘束部及び前記第２拘束部に固定される中間部をさらに備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
前記第１拘束部を介して前記電池積層体に熱的に接続され、前記電池積層体を冷却する冷却部をさらに備える請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電池モジュール。
前記収容空間において前記電池積層体と前記積層方向に並んで配列され、前記積層方向に変形可能な弾性部をさらに備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電池モジュール。
前記中間部は、前記積層方向に変形可能な弾性部を有する請求項４に記載の電池モジュール。
前記電池積層体は、一端が前記中間部に当接した状態で前記第１拘束部に位置合わせされる請求項４に記載の電池モジュール。