JPWO2014034350A1 - 電池モジュール - Google Patents

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Abstract

優れた耐振動性・耐衝撃性を有する電池モジュールを提供するために、本発明に係る電池モジュールは、正極と負極とをセパレータを介して積層した電極積層体６０と、前記電極積層体６０と電解液を収容するラミネートフィルム外装材９０とからなる単位電池１００が用いられ、少なくともＧの衝撃に対する耐衝撃性を有する電池モジュールであって、前記ラミネートフィルム外装材内に電解液が充填されたときの、前記電極積層体６０の最外層と前記ラミネートフィルム外装材９０の内層との間の実効静止摩擦係数μeffと、正極とセパレータと間の静止摩擦係数と、負極とセパレータと間の静止摩擦係数のうち大きい方の静止摩擦係数μ１と、の間にはμeff＜μ１の関係を有し、前記電極積層体６０の重さｍと、前記電極積層体６０の最外層と前記ラミネートフィルム外装材９０の内層と接する面積Ａと、大気圧Ｐとの間にはｍＧ＜２ＰＡμeffの関係を有する。

Description

本発明は、リチウムイオン電池などの二次単位電池を用いて構成される電池モジュールに関する。
近年、環境問題から、戸建て住宅などの家庭用途や、輸送機器、建設機器等の産業用途に用いることが可能な、風力発電、太陽光発電等から得られるクリーンエネルギーが注目されている。しかし、クリーンエネルギーは状況に応じた出力の変動が大きいという問題を有している。例えば、太陽光発電によるエネルギーは、太陽が昇っている日中には得られるが、太陽が沈んだ後の夜間には得られない。
クリーンエネルギーの出力を安定化するために、クリーンエネルギーを一時的に電池に蓄える技術が用いられる。例えば、電池に蓄えられた太陽光エネルギーは、太陽が沈んだ後の夜間にも利用可能となる。このようなクリーンエネルギーを蓄えるための電池としては、一般的に鉛電池が使用されていたが、鉛蓄電池は一般的に大型であり、エネルギー密度が低い、という欠点がある。
そこで、近年では、常温で作動可能であり、エネルギー密度も高いリチウムイオン二次電池が注目されている。チウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いという特性に加えて、インピーダンスが低いため応答性に優れている、という特徴も有する。
リチウムイオン二次電池としては、例えば、可撓性のフィルムの内部に電池要素が封入されているラミネート電池がある。ラミネート電池は、一般的に平板状であり、正極および負極が可撓性フィルムの外部に引き出されている。
上記のようなラミネート電池の２個以上を直列に接続して、容器本体（ケーシング）内に収容しモジュール化することで、大容量化に好適なものとする技術が知られている。
例えば、特許文献１（特許第３９７０６８４号公報）には、シート状に形成された４枚のシート状二次電池セルを互いに直列に接続して構成された組電池と、この組電池を収容する薄型直方体形状のケーシングとで構成された電池モジュールが開示されている。
特許第３９７０６８４号公報
特許文献１に記載されているような、ラミネート電池をケーシングに組み込んだ電池モジュールの場合には、ラミネート電池の周囲が前記ケーシングに対して接着などにより固着されていたり、電池の引き出しタブがネジ止めされていたりすることで、単位電池がケーシング内に固定されていても、ラミネートフィルム内に設けられている電極積層体が若干変位するようになっているので、電池モジュールに長時間の振動や衝撃が加わると、前記電極積層体が振り子のように作用し、ついには、ラミネートフィルムが破損し電解液が漏出したり、電極積層体と引き出しタブを導電接続している集電体が破断したり、あるいは、引き出しタブが破断したりするといった問題があった。
本発明は、上記のような問題を解決するものであって、本発明に係る電池モジュールは、正極と負極とをセパレータを介して積層した電極積層体と、前記電極積層体と電解液を収容するラミネートフィルム外装材とからなる単位電池が用いられ、少なくともＧの衝撃に対する耐衝撃性を有する電池モジュールであって、前記ラミネートフィルム外装材内に電解液が充填されたときの、前記電極積層体の最外層と前記ラミネートフィルム外装材の内層との間の実効静止摩擦係数μeffと、正極とセパレータと間の静止摩擦係数と、負極とセパレータと間の静止摩擦係数のうち大きい方の静止摩擦係数μ１と、の間にはμeff＜μ１の関係を有し、前記電極積層体の重さｍと、前記電極積層体の最外層と前記ラミネートフィルム外装材の内層と接する面積Ａと、大気圧Ｐとの間にはｍＧ＜２ＰＡμeffの関係を有する。
また、本発明に係る電池モジュールは、正極と負極とをセパレータを介して積層した電極積層体と、前記電極積層体と電解液を収容するラミネートフィルム外装材とからなる単位電池が用いられ、少なくともＧの衝撃に対する耐衝撃性を有する電池モジュールであって、前記ラミネートフィルム外装材内に電解液が充填されたときの、前記電極積層体の最外層と前記ラミネートフィルム外装材の内層との間の実効静止摩擦係数μeffと、正極とセパレータと間の静止摩擦係数と、負極とセパレータと間の静止摩擦係数のうち大きい方の静止摩擦係数μ１と、の間にはμeff＜μ１の関係を有し、前記電極積層体の厚さＴと、前記電極積層体の比重ｄと、前記電極積層体の最外層と前記ラミネートフィルム外装材の内層と接する面積Ａと、大気圧Ｐとの間にはＴ＜２Ｐμeff／１０3ｄＧの関係を有する。
また、本発明に係る電池モジュールは、電解液が存在しない状態における前記電極積層体の最外層と前記ラミネートフィルム外装材の内層との間の静止摩擦係数をμとするとき、実効静止摩擦係数μeffはμeff＝ｅμにより求める。
また、本発明に係る電池モジュールは、ｅの値の範囲が０．１１≦ｅ≦０．１２である。
また、本発明に係る電池モジュールは、前記単位電池がリチウムイオン二次電池である。
本発明に係る電池モジュールによれば、電池モジュール１０００が衝撃Ｇを受けても、電極積層体６０自体が動き出さない条件であるｍＧ＜２ＰＡμeffを満たすようにされているため、電池モジュールに長時間の振動や衝撃が加わったとしても、ラミネートフィルム外装材が破損し電解液が漏出したり、電極積層体と引き出しタブとを導電接続している集電体が破断したり、あるいは、引き出しタブが破断したりする確率が低減し、優れた耐振動性・耐衝撃性を有する電池モジュールを提供できる。
本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する単位電池１００及びその予備加工工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する上で用いられる単位電池収容体８００を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する上で用いられる単位電池収容体８００を説明する図である。 第１コネクタ８２８の単位電池収容体８００への取り付けを説明する図である。 第２コネクタ８４０のコネクタ取り付けパネル８４７への取り付けを説明する図である。 コネクタ取り付けパネル８４７の単位電池収容体８００への取り付けを説明する図である。 単位電池収容体８００に取り付けられた第２コネクタ８４０正面図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの製造工程を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの製造工程を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの製造工程を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの製造工程を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの製造工程を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの製造工程を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの製造工程を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールの製造工程を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュールを分解的に示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュール１０００を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュール１０００の内部構造を説明する図である。 単位電池１００の内部構造とこれにかかる大気圧を説明する図である。 単位電池１００内の静止摩擦係数を説明する図である。 電極積層体６０各パラメーターを説明する図である。 電極積層体６０における正極、負極、セパレーターのずれを説明する図である。 バッテリー管理回路ユニット１１００の製造工程を説明する図である。 バッテリー管理回路ユニット１１００の製造工程を説明する図である。 バッテリー管理回路ユニット１１００の製造工程を説明する図である。 バッテリー管理回路ユニット１１００を示す図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュール１０００が用いられた蓄電装置１２００の概要を示す図である。 蓄電装置１２００の中継ボード１１５０を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュール１０００が用いられた蓄電装置１２００の概要を示す図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュール１０００の第２コネクタ８４０周辺の構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュール１０００が用いられた蓄電装置１２００の概要を示す図である。 本発明の実施形態に係る電池モジュール１０００が用いられた蓄電装置１２００の概要を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する単位電池１００及びその予備加工工程を示す図である。この単位電池１００としては、リチウムイオンが負極と正極とを移動することにより充放電が行われる、電気化学素子の１種であるリチウムイオン二次単位電池が用いられる。
図１（Ａ）は予備加工を施していない単位電池１００を示している。単位電池１００の電池本体部１１０は、複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレータを介して積層された電極積層体、および電解液（いずれも図示しない）が、平面視で矩形のラミネートフィルム外装材内に収容された構造となっている。そして、電池本体部１１０の一方の端部（辺）からは正極引き出しタブ１２０が、また、前記一方の端部と対向する他方の端部（辺）からは負極引き出しタブ１３０が引き出されている。上記のような複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレータを介して積層された積層方向をシート厚方向として定義する。
正極引き出しタブ１２０及び負極引き出しタブ１３０は、いずれも平面状で、ラミネートフィルム外装材内において、それぞれ、シート状正極、シート状負極と直接またはリード体などを介して接続されている。ラミネートフィルム外装材は、熱融着樹脂層を有する金属ラミネートフィルムにより構成されている。より具体的には、例えば２枚の金属ラミネートフィルムが、熱融着樹脂層同士を相対して重ねられてラミネートフィルム外装材を構成し、シート状正極、シート状負極およびセパレータを有する電極積層体や電解液を、内部に収容した状態でラミネートフィルム外装材の外周辺が熱シールされることで、その内部が密閉されている。
ここで、ラミネートフィルム外装材よりなる電池本体部１１０から引き出される正極引き出しタブ１２０や負極引き出しタブ１３０などの金属片は、「引き出しタブ」と称することとし、ラミネートフィルム外装材の内側でセパレータや電解液などを介して積層されているシート状正極やシート状負極を「電極」と称する。
なお、電極積層体には、上記のように複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレータを介して積層したものの他に、シート状正極とシート状負極とがセパレータを介し積層したものを巻回し、これが圧縮されることにより積層体をなすものも含まれる。
上記のような単位電池１００においては、正極引き出しタブ１２０の材質としてはアルミニウムまたはアルミニウム合金が、また、負極引き出しタブ１３０の材質としては、ニッケル、他の金属にニッケルメッキを施した材料（ニッケルメッキ材。例えば、ニッケルメッキをした銅など）、ニッケルと他の金属のクラッド（ニッケルクラッド材。例えば、ニッケル−銅クラッドなど）が一般的に用いられている。本実施形態においては、アルミニウム製の正極引き出しタブ１２０が、また、ニッケルメッキをした銅からなる負極引き出しタブ１３０がそれぞれ用いられている。
以上のように構成される単位電池１００に対して、電池モジュールに組み込み前段としての予備加工を実施する。まず、図１（Ｂ）に示すように、銅製の継ぎ足しタブ部材１４０を、溶着部１４３で超音波溶着することで、正極引き出しタブ１２０に接続する。このような継ぎ足しタブ部材１４０を用いる理由について説明する。
本発明に係る電池モジュールを構成する上では、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０と、この単位電池１００に隣り合う単位電池１００の負極引き出しタブ１３０とを、ネジによって機械的に銅製のバスバーに固着することで、電気接続を行うようにする。
ここで、単位電池１００のアルミニウムを含む正極引き出しタブ１２０と、銅製のバスバーとを機械的に固着させる構成では、電位差の問題により所定の年月が経過した後の導電性が劣化する可能性がある。
そこで、本発明に係る電池モジュールにおいては、上述のように、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０には、銅製の継ぎ足しタブ部材１４０を溶着により接合しておく。そして、銅製の継ぎ足しタブ部材１４０と、バスバーとを機械的に固着することによって、電位差による導電性劣化の問題を解決する。このような構成によれば、機械的な電気接続部では、同種の金属材料による電気接続となり、電位差の問題がなく、年月の経過による導電性の劣化が発生することがほとんどなくなる。
続く、図１（Ｃ）の工程においては、正極引き出しタブ１２０に位置合わせ貫通孔１２４を設け、正極引き出しタブ１２０に継ぎ足された継ぎ足しタブ部材１４０に貫通孔１４５を設け、負極引き出しタブ１３０に位置合わせ貫通孔１３４及び貫通孔１３５を設ける。これらの貫通孔のうち、正極引き出しタブ１２０の位置合わせ貫通孔１２４及び負極引き出しタブ１３０の位置合わせ貫通孔１３４については、単位電池１００を後に詳しく説明する単位電池収容体８００にセットする際に利用する。
単位電池収容体８００には単位電池位置合わせ突起部８６０が設けられているが、単位電池１００を単位電池収容体８００に載置する際には、単位電池位置合わせ突起部８６０を位置合わせ貫通孔１２４、位置合わせ貫通孔１３４に貫通させるようにすれば、簡単に単位電池１００を単位電池収容体８００にセッティングすることが可能となり、製造効率がよい。
また、継ぎ足しタブ部材１４０の貫通孔１４５、及び、負極引き出しタブ１３０の貫通孔１３５については、後述するように（１）単位電池１００を単位電池収容体８００に機械的に固定するため、（２）単位電池収容体８００のバスバーにタブを電気的に接続するため、及び、（３）タブとセンス線、電源線を電気的に接続するために利用される。
次に、以上のように準備加工された単位電池１００を収容するための単位電池収容体８００の詳細な構成について説明する。図２及び図３は本発明の実施形態に係る電池モジュールを構成する上で用いられる単位電池収容体８００を説明する図である。
単位電池収容体８００は、ＡＢＳなどの合成樹脂製の部材であり、単位電池収容体８００においては、単位電池１００などが組み付けられ、単位電池１００同士などの配線が行われる。
単位電池収容体８００は、平板状の基体と、基体の２つの主面である表面および裏面の周縁部に形成された周縁隔壁部と、を有する。周縁隔壁部は、基体表面側に設けられた第１面周縁隔壁部と、基体裏面側に設けられた第２面周縁隔壁部と、から構成されている。ここで、図２は単位電池収容体８００の基体表面側を斜視的にみた図であり、図３は単位電池収容体８００の基体裏面側を斜視的にみた図である。図２に示されている基体表面側の電池収容体の主面を第１面８０１、また、図３に示されている基体裏面側の電池収容体の主面を第２面８１２として、以下、説明する。
第１面８０１においては、基体表面の周縁を囲むように、基体表面から垂直方向に立設した第１面周縁隔壁部８０２が設けられている。この第１面周縁隔壁部８０２で囲まれた内側のエリアは、後述するカバー体によって遮蔽される。
また、第１面８０１における第１面周縁隔壁部８０２で囲まれた内側のエリアにおいては、基体表面から垂直方向に立設した第１面区画分け隔壁部８０３が設けられており、第１面内で互いに隣接する単位電池１００の間の隔壁を成し、単位電池１００を収容する独立した収容室を供するようになっている。また、第１面区画分け隔壁部８０３は、一列に配列される端部に位置する単位電池１００の隔壁としても機能する。第１面区画分け隔壁部８０３により、第１面８０１側においては、第１電池収容室８０７、第２電池収容室８０８、第３電池収容室８０９、第４電池収容室８１０の計４つの単位電池１００の収容空間を構成することが可能となる。
第１面８０１の一端側と、これに対向する他端側とにおいては、第１面周縁隔壁部８０２と、第１面区画分け隔壁部８０３との中間に位置し、基体表面から垂直方向に立設した第１面中間隔壁部８０５が設けられている。第１面区画分け隔壁部８０３と第１面中間隔壁部８０５との間の空間は、単位電池１００のタブの電位を検出するセンス線などを這わせるための第１面センス線収容部８１１として利用される。
第１面区画分け隔壁部８０３により形成される単位電池１００の収容室に、単位電池１００が収容されたとき、その引き出しタブが引き出される方向と、第１面区画分け隔壁部８０３が交差する箇所には、区画分け隔壁切り欠き部８０４が設けられている。また、同様に、前記引き出しタブが引き出される方向と第１面中間隔壁部８０５とが交差する箇所には、中間隔壁切り欠き部８０６が設けられている。
電池モジュールが異常な状態で使用された結果、複数の単位電池のうち、１つの単位電池で異常が発生し、ラミネートフィルム外装材内に生じたガスがラミネートフィルム外装材外に排気するような場合であっても、区画分け隔壁切り欠き部８０４及び中間隔壁切り欠き部８０６が、上記のようなガスを排気する排気構造として機能し、当該ガスの隣接する単位電池への影響を低減することができるようになっている。
第２面８１２においても、基体裏面の周縁部に囲むように、基体裏面から垂直方向に立設した第２面周縁隔壁部８１３が設けられている。この第２面周縁隔壁部８１３で囲まれた内側のエリアは、後述するカバー体によって遮蔽される。
また、第２面８１２における第２面周縁隔壁部８１３で囲まれた内側のエリアにおいては、基体表面から垂直方向に立設した第２面区画分け隔壁部８１４が設けられており、第２面内で互いに隣接する単位電池１００の間の隔壁を成し、単位電池１００を収容する独立した収容室を供するようになっている。また、第２面区画分け隔壁部８１４は、一列に配列される端部に位置する単位電池１００の隔壁としても機能する。第２面区画分け隔壁部８１４により、第２面８１２側においては、第５電池収容室８１８、第６電池収容室８１９、第７電池収容室８２０、第８電池収容室８２１の計４つの単位電池１００の収容空間を構成することが可能となる。単位電池収容体８００においては、第１面８０１と第２面８１２とで合わせて、計８つの単位電池１００を収容する。
第２面８１２の一端側と、これに対向する他端側とにおいては、第２面周縁隔壁部８１３と、第２面区画分け隔壁部８１４との中間に位置し、基体表面から垂直方向に立設した第２面中間隔壁部８１６が設けられている。第２面区画分け隔壁部８１４と第２面中間隔壁部８１６との間の空間は、単位電池１００のタブの電位を検出するセンス線などを這わせるための第２面センス線収容部８２２として利用される。
第２面区画分け隔壁部８１４により形成される単位電池１００の収容室に、単位電池１００が収容されたとき、その引き出しタブが引き出される方向と、第２面区画分け隔壁部８１４が交差する箇所には、区画分け隔壁切り欠き部８１５が設けられている。また、同様に、前記引き出しタブが引き出される方向と第２面中間隔壁部８１６とが交差する箇所には、中間隔壁切り欠き部８１７が設けられている。
電池モジュールが異常な状態で使用された結果、複数の単位電池のうち、１つの単位電池で異常が発生し、ラミネートフィルム外装材内に生じたガスがラミネートフィルム外装材外に排気するような場合であっても、区画分け隔壁切り欠き部８１５及び中間隔壁切り欠き部８１７が、上記のようなガスを排気する排気構造として機能し、当該ガスの隣接する単位電池への影響を低減することができるようになっている。
上記に示すように、単位電池収容体８００は、第１面８０１において第１電池収容室８０７、第２電池収容室８０８、第３電池収容室８０９、第４電池収容室８１０の４つの単位電池１００の収容室を有しており、第２面８１２において第５電池収容室８１８、第６電池収容室８１９、第７電池収容室８２０、第８電池収容室８２１の４つの単位電池１００の収容室を有しており、両面で合わせて計８つの単位電池１００の収容室を有している。仮にひとつの電池収容室に１つの単位電池１００を収容するものとすると、本実施形態に係る単位電池収容体８００では、最大で８つの単位電池１００を収容することが可能である。なお、本発明における電池モジュールでは、単位電池収容体８００で収容可能とする単位電池１００の数は、この例に限定されるものではなく、単位電池収容体８００の両面を利用するのであれば、単位電池収容体８００で収容可能とする単位電池１００の数は、任意の数とすることができる。
単位電池収容体８００の一方の端部（第１電池収容室８０７及び第８電池収容室８２１が配されている側の端部）においては、直列接続される単位電池１００の電源が取り出せる第１コネクタ８２８が配される空間である第１コネクタ収容凹部８２４が設けられている。
図４は第１コネクタ８２８の単位電池収容体８００への取り付けを説明する図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の要部拡大図である。単位電池収容体８００の側壁には、第１コネクタ８２８を取り付けるための第１コネクタ取り付け開口部８２５と、その両側に第１コネクタ取り付けネジ孔８２６とが設けられており、第１コネクタ８２８を第１コネクタ取り付け開口部８２５にはめ込み、第１コネクタ取り付けネジ孔８２６に取り付けネジ８２９を螺着させることで、第１コネクタ８２８を単位電池収容体８００に固着する。第１コネクタ収容凹部８２４の近傍には、第１面８０１と第２面８１２とを貫通する電源線用開口部８２７が設けられており、第１面８０１側に設けられる第１コネクタ８２８の電源線８８１を第２面８１２側に引き回せるようになっている。
単位電池収容体８００の一方の端部第４電池収容室８１０及び第５電池収容室８１８が配されている側の端部）においては、単位電池１００からのセンス線、サーミスタ接続線からの出力が取り出せる第２コネクタ８４０が配される空間である第２コネクタ取り付け凹部８３２が設けられている。
この第２コネクタ２３４からは、直列接続される各単位電池１００のタブの電位情報、モジュール内の温度情報が取り出せるようになっている。このような各単位電池１００のタブの電位情報によって、後述するバッテリー管理回路ユニット１１００が各々の単位電池１００の管理を行うことができるようになっている。
電池モジュール１０００を蓄電装置１２００に装着する際には、電池モジュール１０００をレール部材で位置規制しつつ、蓄電装置１２００筐体の奥部にあるコネクタ（後述する第７コネクタ１１５２）に嵌合させるが、このとき、レール部材などに公差があると、第２コネクタ８４０と第７コネクタ１１５２との嵌合が困難となる。そこで、第２コネクタ８４０は、上記のような公差をカバーするように、若干変位可能に構成されている。
このような第２コネクタ８４０について、図５乃至図７に基づいて説明する。図５は第２コネクタ８４０のコネクタ取り付けパネル８４７への取り付けを説明する図であり、図６はコネクタ取り付けパネル８４７の単位電池収容体８００への取り付けを説明する図であり、図７は単位電池収容体８００に取り付けられた第２コネクタ８４０正面図である。
第２コネクタ８４０の本体部８４１の両端には、２つの貫通孔８４３（図５には不図示）が設けられており、これらの２つの貫通孔８４３にそれぞれブッシュ８４４が取り付けられているが、このブッシュ８４４の外径は、貫通孔８４３の内径より２Δｂより小さくなっており、これによりブッシュ８４４に対して第２コネクタ８４０の本体部８４１は２Δｂの変位を行い得るようになっている。
この第２コネクタ８４０は、コネクタ取り付けパネル８４７のコネクタ取り付け開口部８４８にはめ込まれ、コネクタ取り付けパネル８４７のコネクタ取り付けネジ孔８４９と、ブッシュ８４４と、締結部材８５２の雌ネジ孔８５３とに挿入・螺着される取り付けネジ８５０によって、コネクタ取り付けパネル８４７に対して固着される。したがって、第２コネクタ８４０は、コネクタ取り付けパネル８４７に対して、２Δｂの変位量で変位可能となっている。
第２コネクタ取り付け凹部８３２におけるパネル取り付け基台部８３３には、パネル取り付け基台部８３３を形成する平面より突出するネジ孔周縁突状部８３５が設けられており、ネジ孔周縁突状部８３５の中心には、コネクタ取り付けパネル８４７を単位電池収容体８００に対して取り付けるために利用されるパネル取り付けネジ孔８３４が設けられている。
コネクタ取り付けパネル８４７の両側に設けられている取り付け切り欠き部８５１内に、挿通されるネジ孔周縁突状部８３５の外径は、取り付け切り欠き部８５１の内側部より２Δａ小さくされており、コネクタ取り付けパネル８４７は単位電池収容体８００に対して２Δａ変位可能となる。
第２コネクタ８４０が取り付けられたコネクタ取り付けパネル８４７は、コネクタ取り付けネジ孔８４９と、抜け止めワッシャー８３７と、取り付け切り欠き部８５１と、パネル取り付けネジ孔８３４とに挿通された取り付けネジ８３６によって、単位電池収容体８００に取り付けられる。
コネクタ取り付けパネル８４７は単位電池収容体８００に対して２Δａ変位可能となり、さらに、第２コネクタ８４０はコネクタ取り付けパネル８４７に対して２Δｂ変位可能となるので、第２コネクタ８４０は単位電池収容体８００に対して２Δａ＋２Δｂの変位が可能となる。ここで、Δａ＞Δｂの寸法関係に設定することにより、レール部材によって位置規制されながら誘導される電池モジュール１０００の第２コネクタ８４０は、より滑らかに第７コネクタ１１５２に嵌合する。
単位電池収容体８００の（第１電池収容室８０７及び第８電池収容室８２１が配されている側の端部）においては、第１面８０１と第２面８１２との間を貫通する取手貫通孔８５４が設けられており、取手貫通孔８５４とその周囲が取手部８５５として機能するようになっている。このような取手部８５５は、電池モジュールの取り扱い性を向上させるものである。
単位電池収容体８００における第１面８０１の第４電池収容室８１０と、第２面８１２の第５電池収容室８１８との間には、第１面８０１と第２面８１２との間を貫通するバスバー引き回し貫通孔８６７が設けられている。
本発明に係る電池モジュールにおいては、各電池収容室に配された電池が直列接続されるが、このバスバー引き回し貫通孔８６７によって、面間バスバー８７７を第１面８０１の第４電池収容室８１０と、第２面８１２の第５電池収容室８１８との間を跨がせることが可能となり、これにより、第４電池収容室８１０に収容される単位電池１００と第５電池収容室８１８に収容される単位電池１００とを、面間バスバー８７７を介して電気接続することができるようになっている。
第１電池収容室８０７乃至第８電池収容室８２１のそれぞれの収容室には、基体表面または基体裏面から立設さようにして、それぞれ２つの単位電池位置合わせ突起部８６０が設けられている。
それぞれの収容室の一方の単位電池位置合わせ突起部８６０は、正極引き出しタブ１２０の位置合わせ貫通孔１２４に、また、他方の単位電池位置合わせ突起部８６０は、負極引き出しタブ１３０の位置合わせ貫通孔１３４に嵌合するようになっており、これにより、単位電池１００を単位電池収容体８００に迅速に位置合わせしてセットすることが可能となり、製造効率上有効である。
また、それぞれの収容室には、基体表面または基体裏面の平面から立設されたタブ部材載置部８６１が設けられている。タブ部材載置部８６１は単位電池収容体８００に単位電池１００がセットされたときに、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０、負極引き出しタブ１３０やこれらタブ間に配設されるバスバーを前記平面から所定距離離した状態で保つための構成である。
タブ部材載置部８６１の一部にはタブ部材固着ネジ孔８６２が設けられており、このタブ部材固着ネジ孔８６２を利用してネジ止め行うことで、（１）単位電池１００を単位電池収容体８００に機械的に固定し、（２）単位電池収容体８００のバスバーにタブを電気的に接続し、及び、（３）タブとセンス線、電源線を電気的に接続することができるようになっている。タブ部材固着ネジ孔８６２は、内周にネジパターンが切られた金属の筒状体が、樹脂で形成される単位電池収容体８００に一体モールドで埋め込まれるような形で設けられることが好ましい。
タブ部材載置部８６１におけるタブ部材固着ネジ孔８６２の一部には、十字状のリブ構造が設けられ、タブ部材固着ネジ孔８６２を補強するようになっている。また、タブ部材固着ネジ孔８６２のうち、タブ部材間バスバー８７６が設けられる箇所においては、相隣るタブ部材固着ネジ孔８６２の間に、ネジ孔間架橋部８６３が設けられ、安定的にタブ部材間バスバー８７６を載置することができるようになっている。さらに、このネジ孔間架橋部８６３の上面には、バスバー位置決め突起部８６４が設けられており、タブ部材間バスバー８７６に予め設けられる貫通孔にバスバー位置決め突起部８６４を嵌合することで、タブ部材間バスバー８７６を簡便にセットすることでき、製造効率を向上させるようになっている。
また、第１面８０１の第１電池収容室８０７に収容される単位電池１００の正極引き出しタブ１２０、及び、第２面８１２の第８電池収容室８２１に収容される単位電池１００の負極引き出しタブ１３０はそれぞれ、センス線以外に電源線にも接続されるが、このために用いる端部バスバー８７５を固定するために、それぞれの収容室には端部バスバー固定枠８６５が設けられている。
単位電池収容体８００の外周における一の端部には第１端側突状ガイド部材８７０が、また当該端部と対向する他の端部には第２端側突状ガイド部材８７２が設けられている。
これら第１端側突状ガイド部材８７０、及び、第２端側突状ガイド部材８７２は、凸部が長手方向に連続するような構造であり、後述するレール部材における凹状ガイド部材１１４５に、これらをスライドさせることで、本発明に係る電池モジュール１０００を蓄電装置１２００の筐体に収容することが可能となる。
第１端側突状ガイド部材８７０の両端部にはテーパー部８７１が、また、第２端側突状ガイド部材８７２の両端部にはテーパー部８７３がそれぞれ設けられることで、上記のように、レール部材における凹状ガイド部材１１４５に電池モジュール１０００を差し込み入れる際には、差し込みが容易となり取り扱い性が向上する。また、レール部材における凹状ガイド部材１１４５から電池モジュール１０００を取り外す際には、各テーパー部がアソビとなるので、電池モジュール１０００の抜き去り方向に留意する必要性があまりなく、取り扱い性が向上する。
第１端側突状ガイド部材８７０の幅と、第２端側突状ガイド部材８７２の幅とは、互いに異なるものを用いることで、想定していない姿勢で、電池モジュール１０００が蓄電装置１２００に対して抜き差しされることを防止することが可能となる。なお、第１端側突状ガイド部材８７０の幅は、或いは、第２端側突状ガイド部材８７２の幅は、基体表面または基体裏面と垂直な方向でみた長さとして定義することができる。
第１端側突状ガイド部材８７０及び第２端側突状ガイド部材８７２はいずれも、基体表面および基体裏面とは異なる側面であって、対向する２つの側面に基体表面あるいは基体裏面の平面方向に沿って設けられるものである。
第１端側突状ガイド部材８７０及び第２端側突状ガイド部材８７２は、周縁隔壁部（８０２，８１３）から突出あるいは基体から延在するように設けられるものある。また、各テーパー部は、前記突出する突出量あるいは延在する延長量が変化するものである、ということができる。
単位電池収容体８００においては、第１面８０１に配された単位電池１００や各種配線を第１面カバー体９１０により、また、第２面８１２に配された単位電池１００や各種配線を第２面カバー体９２０により遮蔽する構造を採る。
このために、第１面カバー体９１０を第１面８０１にネジにより螺着するために用いられるカバー体固着ネジ孔８６９が、第１面８０１に１６個設けられている。同様に、第２面カバー体９２０を第１面２２０にネジにより螺着するために用いられるカバー体固着ネジ孔８６９が、第２面８１２に同じく１６個設けられている。それぞれの面に、カバー体固着ネジ孔８６９は１６個設けられているが、全てのカバー体固着ネジ孔８６９でネジ留めする必要はない。また、カバー体固着ネジ孔８６９を一の面に設ける数は、１６個に限らず任意の数とすることができる。
次に、以上のように構成される単位電池収容体８００に単位電池１００などの各部品を組み付けて、本発明に係る電池モジュールとする工程について説明する。
図８に示す工程においては、第１面８０１の第４電池収容室８１０に収容される単位電池１００と、第２面８１２の第５電池収容室８１８に収容される単位電池１００との導通のために利用される面間バスバー８７７をセットする。面間バスバー８７７をバスバー引き回し貫通孔８６７に挿通し、面間バスバー８７７に設けられている貫通孔をバスバー位置決め突起部８６４に嵌合することで、面間バスバー８７７の取り付けが完了する。面間バスバー８７７には、タブ部材固着ネジ孔８６２に対応する貫通孔も予め設けられている。
図９に示す工程においては、タブ部材間バスバー８７６に設けられている貫通孔をバスバー位置決め突起部８６４に嵌合することで、タブ部材間バスバー８７６をタブ部材載置部８６１にセットする。タブ部材間バスバー８７６には、タブ部材固着ネジ孔８６２に対応する貫通孔も予め設けられている。また、この工程においては、端部バスバー固定枠８６５に、端部バスバー８７５をセットする。この端部バスバー８７５にも、タブ部材固着ネジ孔８６２に対応する貫通孔が予め設けられている。また、各電池収容室における斜線部に接着剤を塗布する。
続く、図１０に示す工程においては、接着剤が塗布されている第１電池収容室８０７、第２電池収容室８０８、第３電池収容室８０９、第４電池収容室８１０のそれぞれに単位電池１００を収容する。このとき、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０の位置合わせ貫通孔１２４及び負極引き出しタブ１３０の位置合わせ貫通孔１３４を、単位電池収容体８００の単位電池位置合わせ突起部８６０に貫通させることで、簡便に位置合わせを行うことができ、製造効率がよい。図中、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０が引き出された側には（＋）のマークを、また、負極引き出しタブ１３０が引き出された側には（−）のマークを記入している。図１０に示すように、隣り合う電池収容室に収容される単位電池１００のタブの極性は、単位電池収容体８００の一端部側おいて、相異なるようになっている。これによりタブ部材間バスバー８７６を介して、単位電池１００のタブ同士が電気接続されると、直列接続を構成するようになっている。
本実施形態では、単位電池１００の引き出しタブの引き出し方向と垂直な方向に、単位電池１００が一方向に複数配列され、さらに、隣り合う単位電池１００のタブ同士が電気接続されることで、簡便に単位電池１００の直列接続が実現できるようになっている。
タブ部材固着ネジ孔８６２を利用してネジ８８９によって、タブ部材間バスバー８７６と単位電池１００のタブの電気的及び機械的固着を行う。ここで、タブ部材間バスバー８７６を固着する２つのネジ８８９のうち一方のネジ８８９には、センス線端子８８８も合わせて固着する。センス線端子８８８は、第１面センス線収容部８１１に配されるセンス線８８７により第２コネクタ８４０と導通しており、第２コネクタ８４０から単位電池１００のタブの電位情報を出力可能とされる。
第１電池収容室８０７における単位電池１００の継ぎ足しタブ部材１４０は、ネジ８８９によりは、端部バスバー８７５上で、電源線端子８８２とセンス線端子８８８と端部バスバー８７５と電気的及び機械的固着が施される。この電源線端子８８２は、電源線８８１により第１コネクタ８２８と導通しており、第１コネクタ８２８からは、電池モジュールとしての正極性の出力を取り出すことができるようになっている。
また、第２電池収容室８０８と第３電池収容室８０９との間における２つの第１面区画分け隔壁部８０３の間には、電池モジュール１０００の温度をモニタするためのサーミスタ８８６が設けられている。このサーミスタ８８６と、第２コネクタ８４０とはサーミスタ接続線８８５とで導通しており、第２コネクタ８４０からは電池モジュール１０００の温度情報を出力可能とされる。
続く、図１１に示す工程においては、単位電池収容体８００の第１面８０１に、ネジ９３０により第１面カバー体９１０を取り付ける。ここで、図１６の斜視図も参照しつつ、第１面カバー体９１０について説明する。第１面カバー体９１０と第２面カバー体９２０とは鏡対称の関係にある以外は同様の構成を有しているので、以下、第１面カバー体９１０を例にとり説明する。
第１面カバー体９１０は、単位電池収容体８００の第１面８０１に収容される単位電池１００、電源線８８１、センス線８８７やサーミスタ８８６などを遮蔽するアルミニウム製のカバー用の部材である。
第１面カバー体９１０には、第１面カバー体９１０が第１面８０１に取り付けられたとき、各電池収容室に収容されている単位電池１００を押圧するための絞り加工（電池押圧絞り加工部９１１）が施されている。また、電池押圧絞り加工部９１１によって、単位電池１００を押圧する面は押圧面９１２として定義される。電池押圧絞り加工部９１１に基づく押圧面９１２は、第１面カバー体９１０装着時、単位電池１００の電極積層領域１０５を押圧することで、単位電池１００の経年使用による膨張などを押さえ込み、単位電池１００の寿命を伸ばす効果を有する。
また、第１面カバー体９１０には、第１面カバー体９１０が第１面８０１に取り付けられたとき、カバー体固着ネジ孔８６９と対応する位置に、ネジ孔９１４が形成されている。ネジ孔９１４の周囲には、ネジ孔絞り加工部９１３が設けられることで、ネジ孔９１４の周囲における第１面カバー体９１０と第１面８０１とが密着する形で、第１面カバー体９１０が固着される。
また、第１面カバー体９１０においては、第１面カバー体９１０が単位電池収容体８００に取り付けられたとき、単位電池１００の引き出しタブと対応するように、切り欠き部９１５が設けられている。このような切り欠き部９１５を設けることにより、電池モジュール１０００の排気性能を確保することが可能となる。
続く、図１２に示す工程においては、単位電池収容体８００の第２面８１２において、タブ部材間バスバー８７６に設けられている貫通孔をバスバー位置決め突起部８６４に嵌合することで、タブ部材間バスバー８７６をタブ部材載置部８６１にセットする。タブ部材間バスバー８７６には、タブ部材固着ネジ孔８６２に対応する貫通孔も予め設けられている。また、この工程においては、端部バスバー固定枠８６５に、端部バスバー８７５をセットする。この端部バスバー８７５にも、タブ部材固着ネジ孔８６２に対応する貫通孔が予め設けられている。また、各電池収容室における斜線部に接着剤を塗布する。
続く、図１３に示す工程においては、単位電池収容体８００の第２面８１２において、接着剤が塗布されている第５電池収容室８１８、第６電池収容室８１９、第７電池収容室８２０、第８電池収容室８２１のそれぞれに単位電池１００を収容する。このとき、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０の位置合わせ貫通孔１２４及び負極引き出しタブ１３０の位置合わせ貫通孔１３４を、単位電池収容体８００の単位電池位置合わせ突起部８６０に貫通させることで、簡便に位置合わせを行うことができ、製造効率がよい。図中、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０が引き出された側には（＋）のマークを、また、負極引き出しタブ１３０が引き出された側には（−）のマークを記入している。図１３に示すように、隣り合う電池収容室に収容される単位電池１００のタブの極性は、単位電池収容体８００の一端部側おいて、相異なるようになっている。これによりタブ部材間バスバー８７６を介して、単位電池１００のタブ同士が電気接続されると、直列接続を構成するようになっている。
本実施形態では、単位電池１００の引き出しタブの引き出し方向と垂直な方向に、単位電池１００が一方向に複数配列され、さらに、隣り合う単位電池１００のタブ同士が電気接続されることで、簡便に単位電池１００の直列接続が実現できるようになっている。
タブ部材固着ネジ孔８６２を利用してネジ８８９によって、タブ部材間バスバー８７６と単位電池１００のタブの電気的及び機械的固着を行う。ここで、タブ部材間バスバー８７６を固着する２つのネジ８８９のうち一方のネジ８８９には、センス線端子８８８も合わせて固着する。センス線端子８８８は、第１面センス線収容部８１１に配されるセンス線８８７により第２コネクタ８４０と導通しており、第２コネクタ８４０から単位電池１００のタブの電位情報を出力可能とされる。
第８電池収容室８２１における単位電池１００の負極引き出しタブ１３０は、ネジ８８９によりは、端部バスバー８７５上で、電源線端子８８２とセンス線端子８８８と端部バスバー８７５と電気的及び機械的固着が施される。この電源線端子８８２は、電源線８８１により第１コネクタ８２８と導通しており、第１コネクタ８２８からは、電池モジュールとしての負極性の出力を取り出すことができるようになっている。
続く、図１４に示す工程においては、単位電池収容体８００の第２面８１２に、ネジ９３０により第２面カバー体９２０を取り付ける。
続く、図１５に示す工程においては、第１コネクタ８２８にキャップ部材８９１を装着する。第１コネクタ８２８の導電端子には、８つの単位電池１００を直列接続した分の電圧が印加された状態となる。そこで、電池モジュール１０００を取り扱う上での安全性を担保するために、このようなキャップ部材８９１により、第１コネクタ８２８を遮蔽するようにしている。キャップ部材８９１には２つの係止片８９２が設けられており、これらに対応して単位電池収容体８００の側壁部に設けられている２つの係止口８９０に、当該２つの係止片８９２を挿入することで、第１コネクタ８２８を覆うようにキャップ部材８９１を装着することができるようになっている。このキャップ部材８９１は、電池モジュール１０００を蓄電装置１２００に装着する際には、取り外される。
以上の工程を経て、図１７の斜視図に示されるような電池モジュール１０００が完成する。
次に、以上のように構成される、本実施形態に係る電池モジュール１０００の耐衝撃性について言及する。本実施形態に係る電池モジュール１０００は、少なくともＧ［Ｎ／ｋｇ］の衝撃に対する耐衝撃性を有するように設計されているが、これを具体的にどのように実現するかについて説明する。
まず、図１８を参照して、ラミネートフィルム外装材で電極積層体が封止された構造の単位電池１００が組み込まれた電池モジュール１０００において、衝撃や振動が電池モジュール１０００に加えられた際の問題点を説明する。
図１８は本発明の実施形態に係る電池モジュール１０００の内部構造を説明する図である。図１８（Ａ）は電池モジュール１０００の平面図であり、図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）に示されるＡ−Ａ断面図である。この断面図は、電池収容体８００に収容されている単位電池１００の引き出しタブの幅方向の略中心を切った状態を見るものである。
電池モジュール１０００において、単位電池１００が単位電池収容体８００及び第１面カバー体９１０（又は第２面カバー体９２０）に固定されていても、ラミネートフィルム外装材内に設けられている電極積層体が図１８の矢印に示すように、衝撃や振動により若干変位するようになっているので、電池モジュールに長時間の振動や衝撃が加わると、電極積層体が振り子のように作用し、ついには、ラミネートフィルム外装材が破損し電解液が漏出したり、電極積層体と引き出しタブを導電接続している集電体が破断したり、あるいは、引き出しタブが破断したりするといった問題が発生することとなる。
そこで、本実施形態に係る電池モジュール１０００においては、衝撃や振動により電極積層体が変位しないように、各パラメーターを設定するようにしている。
図１９は単位電池１００の内部構造と、これにかかる大気圧を説明する図である。図１９において、集電体については図示省略しており、ラミネートフィルム外装材９０は一部透過的に示している。図１９に示すように、ラミネートフィルム外装材９０には、大気圧Ｐ［Ｐａ］がかかっており、電極積層体６０の最外層とラミネートフィルム外装材９０の内層との間の摩擦力の算定においては、この大気圧Ｐ［Ｐａ］が関連することとなる。
図２０は単位電池１００内の静止摩擦係数を説明する図であり、図１９におけるＸ−Ｘ’の断面を示している。また、図２１は電極積層体６０各パラメーターを説明する図であり、単位電池１００の電極積層体６０のみを抜き出して示している。
単位電池１００の電池本体部１１０は、複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレータを介して積層された電極積層体６０、および電解液（いずれも図示しない）が、平面視で矩形のラミネートフィルム外装材９０内に収容された構造となっている。
ここで、図２０に示すように、電極積層体６０の最外層とラミネートフィルム外装材９０の内層との間の静止摩擦係数をμ、また、正極とセパレータと間の静止摩擦係数と、負極とセパレータと間の静止摩擦係数のうち大きい方の静止摩擦係数をμ１として定義する。
なお、電極積層体６０の最外層とラミネートフィルム外装材９０の内層との間の静止摩擦係数μは、電極積層体６０の最外層や、ラミネートフィルム外装材９０の内層に所定の加工を施すことにより、適宜変更することができるので、このような加工を利用することで、静止摩擦係数μを調整することができる。
また、図２１に示すように、電極積層体６０の重さをｍ［ｋｇ］と、電極積層体６０の最外層とラミネートフィルム外装材９０の内層と接する面積（電極積層体６０の積層方向の端面の面積）をＡ［ｍ2］、電極積層体６０の厚さをＴ［ｍ］、電極積層体６０の比重をｄ［ｇ／ｃｍ3］と定義する。
ラミネートフィルム外装材９０内には、電解液が充填されているので、電極積層体６０の最外層とラミネートフィルム外装材９０の内層との間の静止摩擦係数は、電解液が存在しない状態に比べて小さくなる。そこで、ラミネートフィルム外装材９０内に電解液が充填されたときの、電極積層体６０の最外層とラミネートフィルム外装材９０の内層との間の静止摩擦係数を実効静止摩擦係数μeffとして定義する。この実効静止摩擦係数μeffは、所定の係数をｅ（ただし、係数ｅは１未満の正の値をとる）とするとき、μeff＝ｅμとして求めることができる。
なお、ｅの値はラミネートフィルム外装材９０内に封入される電解液の種類や量などによって異なるが、単位電池１００がリチウムイオン二次電池である場合、おおむね０．１１≦ｅ≦０．１２の範囲の値をとる。
以上のような定義の下、本発明においては、まず、静止摩擦係数が満たすべき関係として、前記ラミネートフィルム外装材内に電解液が充填されたときの、電極積層体６０の最外層とラミネートフィルム外装材９０の内層との間の実効静止摩擦係数μeffと、正極とセパレータと間の静止摩擦係数と、負極とセパレータと間の静止摩擦係数のうち大きい方の静止摩擦係数μ１と、の間にはμeff＜μ１の関係を持たせるようにしている。
これは、仮にμeff＜μ１の関係を満たさない場合には、電池モジュール１０００に衝撃や振動が加えられ時、電極積層体６０における正極、負極、セパレータが、図２２に示すようなずれを起こす可能性があるからである。
次に電極積層体６０自体がバルクとして変位しないための条件について説明する。電池モジュール１０００が保証する衝撃をＧとすると、電極積層体６０に加わる力Ｆ１は、最大Ｆ１＝ｍＧである。
一方、電極積層体６０の最大静止摩擦力Ｆ２は、電極積層体６０の上下面の２面分がカウントされるので、Ｆ２＝２ＰＡμeffと表すことができる。
電池モジュール１０００が衝撃Ｇを受けても、電極積層体６０自体が動き出さない条件は、Ｆ１＜Ｆ２である。この条件に、先の値を代入することで、ｍＧ＜２ＰＡμeffの関係を導くことができる。
以上のように、本発明に係る電池モジュール１０００によれば、電池モジュール１０００が衝撃Ｇを受けても、電極積層体６０自体が動き出さない条件であるｍＧ＜２ＰＡμeffを満たすようにされているため、電池モジュール１０００に長時間の振動や衝撃が加わったとしても、ラミネートフィルム外装材９０が破損し電解液が漏出したり、電極積層体６０と引き出しタブとを導電接続している集電体が破断したり、あるいは、引き出しタブが破断したりする確率が低減し、優れた耐振動性・耐衝撃性を有する電池モジュール１０００を提供できる。
さらに、比重ｄと電極積層体６０の体積（Ｔ×Ａ）と電極積層体６０の重さｍの間には、ｍ＝ＴＡｄ×１０3の関係があるので、この関係をｍＧ＜２ＰＡμeffに代入することで、Ｔ＜２Ｐμeff／１０3ｄＧを得ることができる。
このＴ＜２Ｐμeff／１０3ｄＧを満たすようにすることでも、衝撃Ｇにより、電池モジュール１０００の電極積層体６０自体が動き出すことがない電池モジュール１０００を提供することができる。
続いて、以上のような本発明に係る電池モジュール１０００の管理を行うバッテリー管理回路ユニット１１００の構成の概略について説明する。図２３、図２４、図２５はバッテリー管理回路ユニット１１００の製造工程を説明する図である。また、図２６はバッテリー管理回路ユニット１１００を示す図である。
図２３に示す工程では、コネクタパネル１１１０に、第３コネクタ１１１１及び第４コネクタ１１１２をネジ１１１５で取り付ける。バッテリー管理回路ユニット１１００は、蓄電装置１２００への取り付け性などを考慮すると、電池モジュール１０００と略同寸法とすることが望ましいが、回路基板１１２０のみで前記寸法を確保しようとするとコスト面などが問題となるので、コネクタパネル１１１０を用いるようにしている。
図２４に示す工程では、バッテリー管理用の回路が搭載されている回路基板１１２０にたいして、回路の冷却のために一部に通気孔１１２６が設けられた側板１１２５を、回路基板１１２０のネジ孔部１１２７及びネジ１１２９により固着する。
続く、図２５に示す工程では、回路基板１１２０とコネクタパネル１１１０とをネジ１１３０により固着する。
図２６に示す工程では、コネクタパネル１１１０に設けられている第３コネクタ１１１１、第４コネクタ１１１２のリード線１１１４を回路基板１１２０の各端子１１２３に電気接続する。
以上のようにして構成されるバッテリー管理回路ユニット１１００には、第３コネクタ１１１１、第４コネクタ１１１２、第５コネクタ１１２１、第６コネクタ１１２２が備えられている。
次に、以上のようなバッテリー管理回路ユニット１１００と電池モジュール１０００とにより構成される蓄電装置１２００について説明する。
図２７は本発明の実施形態に係る電池モジュール１０００が用いられた蓄電装置１２００の筐体１１４０を示している。この筐体１１４０内には、図示するように上段レール部材１１４１、中段レール部材１１４２、下段レール部材１１４３が設けられており、上段レール部材１１４１の下面、中段レール部材１１４２の上面、下面、下段レール部材１１４３の上面には、電池モジュール１０００をスライドしつつ蓄電装置１２００にセットする際に用いられる凹状ガイド部材１１４５が設けられている。
また、蓄電装置１２００の筐体１１４０の背面側には、中継ボード１１５０が設けられている。図２８は蓄電装置１２００の正面から中継ボード１１５０をみた図である。この中継ボード１１５０は、各電池モジュール１０００の第２コネクタ８４０が嵌合する第７コネクタ１１５２と、バッテリー管理回路ユニット１１００の第５コネクタ１１２１、第６コネクタ１１２２がそれぞれ嵌合する第８コネクタ１１５３、第９コネクタ１１５４とが設けられ、不図示の配線が施されることで、各電池モジュール１０００のセンス情報、温度情報をバッテリー管理回路ユニット１１００側に中継することができるようになっている。バッテリー管理回路ユニット１１００はこれにより、各単位電池１００の電位データと、各電池モジュール１０００内の温度データを取得して、これに基づいて放電停止などの制御を行うようにしている。
図２９は、レール部材の凹状ガイド部材１１４５を利用して、蓄電装置１２００の筐体１１４０に電池モジュール１０００をスライドしつつセットしている様子を示している。このとき、筐体１１４０の背面側の中継ボード１１５０の第７コネクタ１１５２に、電池モジュール１０００の第２コネクタ８４０を嵌合させるようにしなければならない。
レール部材などに公差があると、第２コネクタ８４０と第７コネクタ１１５２との嵌合が困難となる。そこで、第２コネクタ８４０は、上記のような公差をカバーするように、若干変位可能に構成されている。
上記のような変位を可能とするための構成について説明する。図３０は本発明の実施形態に係る電池モジュール１０００の第２コネクタ８４０周辺の構成を説明する図であり、図３０（Ａ）は電池モジュール１０００の第２コネクタ８４０を正面から見た図であり、図３０（Ｂ）は図３０（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図３０（Ｃ）は図３０（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
図３０（Ｂ）に示すように、単位電池収容体８００のパネル取り付け基台部８３３には、パネル取り付け基台部８３３を形成する平面より突出するネジ孔周縁突状部８３５が設けられている。このネジ孔周縁突状部８３５の中心には、コネクタ取り付けパネル８４７を単位電池収容体８００に対して取り付けるためのパネル取り付けネジ孔８３４が設けられている。
コネクタ取り付けパネル８４７の両側に設けられている取り付け切り欠き部８５１内に、挿通されるネジ孔周縁突状部８３５の外径は、取り付け切り欠き部８５１の内側部より、図に示すように、２Δａ小さくされており、コネクタ取り付けパネル８４７は単位電池収容体８００に対して２Δａ変位可能となる。
また、図３０（Ｃ）に示すように、第２コネクタ８４０の貫通孔８４３にはブッシュ８４４が取り付けられているが、このブッシュ８４４の外径は、貫通孔８４３の内径より２Δｂより小さくなっており、これによりブッシュ８４４に対して第２コネクタ８４０の本体部８４１は２Δｂの変位を行い得るようになっている。
コネクタ取り付けパネル８４７は単位電池収容体８００に対して２Δａ変位可能となり、さらに、第２コネクタ８４０はコネクタ取り付けパネル８４７に対して２Δｂ変位可能となるので、第２コネクタ８４０は単位電池収容体８００に対して２Δａ＋２Δｂの変位が可能となる。
ここで、Δａ＞Δｂの寸法関係に設定することが好ましい。レール部材によって位置規制されながら誘導される電池モジュール１０００の第２コネクタ８４０は、２Δａの裕度により、第７コネクタ１１５２に対して大まかな位置決めがなされ、さらに、第２コネクタ８４０と第７コネクタ１１５２とが嵌合するタイミングで、２Δｂの裕度により、第２コネクタ８４０が第７コネクタ１１５２と嵌合する。Δａ＞Δｂの寸法関係に設定すると、このように、第２コネクタ８４０は、より滑らかに第７コネクタ１１５２に嵌合することが可能となる。
図３１は、蓄電装置１２００の筐体１１４０にバッテリー管理回路ユニット１１００をセットしている様子を示している。このときバッテリー管理回路ユニット１１００の第５コネクタ１１２１、第６コネクタ１１２２を、それぞれ中継ボード１１５０の第８コネクタ１１５３、第９コネクタ１１５４に嵌合させる。
図３２の工程では、各電池モジュール１０００のキャップ部材８９１を取り外し、電源線１１６０により各電池モジュール１０００を直列接続する。直列接続した両端の電源線１１６０は、バッテリー管理回路ユニット１１００の第３コネクタ１１１１に入力する。
以上のように、各電池モジュール１０００とバッテリー管理回路ユニット１１００をセットすることで蓄電装置１２００が完成する。
産業上の利用性
本発明は、近年、クリーンエネルギーの蓄電装置等の分野において、用途が急速に拡大しているリチウムイオン電池等の電池モジュールに関するものである。従来、ラミネート電池をケーシングに組み込んだ電池モジュールの場合には、単位電池がケーシング内に固定されていても、ラミネートフィルム内に設けられている電極積層体が若干変位するようになっているので、電池モジュールに長時間の振動や衝撃が加わると、前記電極積層体が振り子のように作用し、ついには、ラミネートフィルムが破損し電解液が漏出したり、電極積層体と引き出しタブを導電接続している集電体が破断したり、あるいは、引き出しタブが破断したりするといった問題があった。これに対して、本発明に係る電池モジュールによれば、電池モジュール１０００が衝撃Ｇを受けても、電極積層体６０自体が動き出さない条件であるｍＧ＜２ＰＡμeffを満たすようにされているため、電池モジュールに長時間の振動や衝撃が加わったとしても、ラミネートフィルム外装材が破損し電解液が漏出したり、電極積層体と引き出しタブとを導電接続している集電体が破断したり、あるいは、引き出しタブが破断したりする確率が低減し、優れた耐振動性・耐衝撃性を有する電池モジュールを提供でき、産業上の利用性が非常に大きい。
６０・・・電極積層体、７０・・・集電体、９０・・・ラミネートフィルム外装材、１００・・・単位電池、１０５・・・電極積層領域、１１０・・・電池本体部、１１１・・・位置合わせ貫通孔、１１５・・・絶縁テープ、１２０・・・正極引き出しタブ、１２４・・・位置合わせ貫通孔、１３０・・・負極引き出しタブ、１３４・・・位置合わせ貫通孔、１３５・・・貫通孔、１４０・・・継ぎ足しタブ部材、１４３・・・溶着部、１４５・・・貫通孔、１５０・・・両面テープ、８００・・・単位電池収容体、８０１・・・第１面、８０２・・・第１面周縁隔壁部、８０３・・・第１面区画分け隔壁部、８０４・・・区画分け隔壁切り欠き部、８０５・・・第１面中間隔壁部、８０６・・・中間隔壁切り欠き部、８０７・・・第１電池収容室、８０８・・・第２電池収容室、８０９・・・第３電池収容室、８１０・・・第４電池収容室、８１１・・・第１面センス線収容部、８１２・・・第２面、８１３・・・第２面周縁隔壁部、８１４・・・第２面区画分け隔壁部、８１５・・・区画分け隔壁切り欠き部、８１６・・・第２面中間隔壁部、８１７・・・中間隔壁切り欠き部、８１８・・・第５電池収容室、８１９・・・第６電池収容室、８２０・・・第７電池収容室、８２１・・・第８電池収容室、８２２・・・第２面センス線収容部、８２４・・・第１コネクタ収容凹部、８２５・・・第１コネクタ取り付け開口部、８２６・・・第１コネクタ取り付けネジ孔、８２７・・・電源線用開口部、８２８・・・第１コネクタ、８２９・・・取り付けネジ、８３２・・・第２コネクタ取り付け凹部、８３３・・・パネル取り付け基台部、８３４・・・パネル取り付けネジ孔、８３５・・・ネジ孔周縁突状部、８３６・・・取り付けネジ、８３７・・・抜け止めワッシャー、８４０・・・第２コネクタ、８４１・・・本体部、８４２・・・金属端子部、８４３・・・貫通孔、８４４・・・ブッシュ、８４７・・・コネクタ取り付けパネル、８４８・・・コネクタ取り付け開口部、８４９・・・コネクタ取り付けネジ孔、８５０・・・取り付けネジ、８５１・・・取り付け切り欠き部、８５２・・・締結部材、８５３・・・雌ネジ孔、８５４・・・取手貫通孔、８５５・・・取手部、８６０・・・単位電池位置合わせ突起部、８６１・・・タブ部材載置部、８６２・・・タブ部材固着ネジ孔、８６３・・・ネジ孔間架橋部、８６４・・・バスバー位置決め突起部、８６５・・・端部バスバー固定枠、８６７・・バスバー引き回し貫通孔、８６９・・・カバー体固着ネジ孔、８７０・・・第１端側突状ガイド部材、８７１・・・テーパー部、８７２・・・第２端側突状ガイド部材、８７３・・・テーパー部、８７５・・・端部バスバー、８７６・・・タブ部材間バスバー、８７７・・・面間バスバー、８８１・・・電源線、８８２・・・電源線端子、８８３・・・ネジ、８８５・・・サーミスタ接続線、８８６・・・サーミスタ、８８７・・・センス線、８８８・・・センス線端子、８８９・・・ネジ、８９０・・・係止口、８９１・・・キャップ部材、８９２・・・係止片、９１０・・・第１面カバー体、９１１・・・電池押圧絞り加工部、９１２・・・押圧面、９１３・・・ネジ孔絞り加工部、９１４・・・ネジ孔、９１５・・・切り欠き部、９２０・・・第２面カバー体、９２１・・・電池押圧絞り加工部、９２２・・・押圧面、９２３・・・ネジ孔絞り加工部、９２４・・・ネジ孔、９２５・・・切り欠き部、９３０・・・ネジ、１０００・・・電池モジュール、１１００・・・バッテリー管理回路ユニット、１１１０・・・コネクタパネル、１１１１・・・第３コネクタ、１１１２・・・第４コネクタ、１１１４・・・リード線、１１１５・・・ネジ、１１２０・・・回路基板、１１２１・・・第５コネクタ、１１２２・・・第６コネクタ、１１２３・・・端子、１１２５・・・側板、１１２６・・・通気孔、１１２７・・・ネジ孔部、１１２９・・・ネジ、１１３０・・・ネジ、１１４０・・・筐体、１１４１・・・上段レール部材、１１４２・・・中段レール部材、１１４３・・・下段レール部材、１１４５・・・凹状ガイド部材、１１５０・・・中継ボード、１１５１・・・基材、１１５２・・・第７コネクタ、１１５３・・・第８コネクタ、１１５４・・・第９コネクタ、１１６０・・・電源線、１２００・・・蓄電装置

Claims (5)

  1. 正極と負極とをセパレータを介して積層した電極積層体と、前記電極積層体と電解液を収容するラミネートフィルム外装材とからなる単位電池が用いられ、少なくともＧの衝撃に対する耐衝撃性を有する電池モジュールであって、
    前記ラミネートフィルム外装材内に電解液が充填されたときの、前記電極積層体の最外層と前記ラミネートフィルム外装材の内層との間の実効静止摩擦係数μeffと、正極とセパレータと間の静止摩擦係数と、負極とセパレータと間の静止摩擦係数のうち大きい方の静止摩擦係数μ１と、の間にはμeff＜μ１の関係を有し、
    前記電極積層体の重さｍと、前記電極積層体の最外層と前記ラミネートフィルム外装材の内層と接する面積Ａと、大気圧Ｐとの間にはｍＧ＜２ＰＡμeffの関係を有する電池モジュール。
  2. 正極と負極とをセパレータを介して積層した電極積層体と、前記電極積層体と電解液を収容するラミネートフィルム外装材とからなる単位電池が用いられ、少なくともＧの衝撃に対する耐衝撃性を有する電池モジュールであって、
    前記ラミネートフィルム外装材内に電解液が充填されたときの、前記電極積層体の最外層と前記ラミネートフィルム外装材の内層との間の実効静止摩擦係数μeffと、正極とセパレータと間の静止摩擦係数と、負極とセパレータと間の静止摩擦係数のうち大きい方の静止摩擦係数μ１と、の間にはμeff＜μ１の関係を有し、
    前記電極積層体の厚さＴと、前記電極積層体の比重ｄと、前記電極積層体の最外層と前記ラミネートフィルム外装材の内層と接する面積Ａと、大気圧Ｐとの間にはＴ＜２Ｐμeff／１０3ｄＧの関係を有する電池モジュール。
  3. 電解液が存在しない状態における前記電極積層体の最外層と前記ラミネートフィルム外装材の内層との間の静止摩擦係数をμとするとき、
    実効静止摩擦係数μeffはμeff＝ｅμにより求める請求項１又は請求項２に記載の電池モジュール。
  4. ｅの値の範囲が０．１１≦ｅ≦０．１２である請求項３に記載の電池モジュール。
  5. 前記単位電池がリチウムイオン二次電池である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電池モジュール。
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