JPWO2017026145A1 - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

積層される複数の平板状の電池セル（１）と、電池セルが収容される筐体（３）とを有する電池モジュールであって、筐体は、側壁部（３０ｃ，３０ｄ）に係合爪（３０ｅ）を有する容器状の下部パーツ（３０）と、下部パーツとの間に電池セルが配置されると共に下部パーツの係合爪が係合される係合孔（３１ｅ）を有する上部パーツ（３１）とを有する。

Description

本開示は、電池モジュールに関する。
本願は、２０１５年８月７日に日本に出願された特願２０１５−１５７７６９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

近年、平板状の電池セルを複数枚積層することで形成されるラミネート型の電池モジュールが開発されている。このような電池モジュールは、充放電を行うことで電池セルが膨張と収縮とを繰り返し、これにより電池セルが劣化することが知られている。このため、電池セルの膨張を抑制するため、加圧状態で電池セルを保持する方法が考案されている。
例えば、特許文献１には、平板状電池セルを挟み込む形で保持する加圧ホルダーを備え、加圧ホルダーを両側から締結用ボルトと締結用ナットで締結することで電池セルの加圧状態を保持する電池モジュールが開示されている。

日本国特開２００８−２４３６３９号公報

ところで、近年では、電池モジュールを搭載する装置類の複雑化及び小型化に伴って、電池モジュールを小型化することが必要とされている。しかしながら、特許文献１に開示された電池モジュールは、締結用ボルトと締結用ナットによって加圧状態を保持するため、加圧ホルダーの外側から締結用ボルトの端部及び締結用ナットが突出する。このようなボルトやナットには、強度を保持するため、大口径のボルトやナットが用いられており、電池モジュールの薄型化には阻害要因となる。

本開示は、上述する問題点に鑑みてなされ、ボルト及びナットを用いることなく電池セルを加圧状態で保持可能とすることで、電池モジュールを小型化することを目的とする。

本開示は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

本開示に係る第１の態様は、積層される複数の平板状の電池セルと、電池セルが収容される筐体とを有する電池モジュールであって、筐体が、側壁部に係合爪を有する容器状の第１パーツと、第１パーツとの間に電池セルが配置されると共に第１パーツの係合爪が係合される係合孔を有する第２パーツとを有する。

本開示によれば、電池モジュールの筐体が、側壁部に係合爪を有する容器状の第１パーツと、第１パーツとの間に電池セルが配置されると共に第１パーツの係合爪が係合される係合孔を有する第２パーツとを有する。このため、係合孔に係合爪が係合することで、第１パーツと第２パーツとを固定することが可能である。これにより、第１パーツと第２パーツとの間に電池セルを挟み、加圧状態で保持することが可能となる。したがって、ボルト及びナットを用いることなく電池セルを加圧状態で保持することができ、電池モジュールを小型化することができる。

本開示の一実施形態に係る電池モジュールの斜視図である。 本開示の一実施形態に係る電池モジュールの分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本開示の一実施形態における補強プレートの溶接位置を示す図である。 本開示に係る、下部ケースを兼ねた下部パーツの例を示す斜視図である。 本開示に係る、下部ケースを兼ねた下部パーツの例を示す斜視図である。 係合板の例を示す斜視図である。 本開示に係る下部パーツに対応する上部パーツの例を示す斜視図である。 本開示に適用される上部ケースの例を示す斜視図である。 本開示に適用される上部ケースの例を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本開示に係る電池モジュールの実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本開示の一実施形態に係る電池モジュールの斜視図であり、図２は、本開示の一実施形態に係る電池モジュールの分解斜視図である。本実施形態の電池モジュールは、リチウムイオン二次電池のモジュールであり、図２に示すように、電池セル１と、緩衝材２と、筐体３と、補強プレート４とを有している。

電池セル１は、薄い正極板と薄い負極板とをセパレータを間に挟んで重ね合わせ、全体をラミネートすることにより形成された、平板状のラミネート型リチウムイオン二次電池のセルである。本実施形態の電池モジュールは、このような複数の電池セル１が積層されることで、大容量のバッテリとして用いられる。また、電池セル１は、端部に電極１ａを有している。電極１ａは、外部と接続するための電極である。この電極１ａを介して電池セル１の充放電が行われる。

緩衝材２は、電池セル１にかかる圧力を均等にし、さらに電池モジュールの振動等により電池セル１が受ける衝撃及び発熱等に伴う電池セル１の変形を吸収するため、ゴム等の弾性変形可能な材料で形成された板である。このような緩衝材２は、電池セル１を表裏から一枚ずつ挟むように配置され、電池セル１同士の間と、電池セル１と補強プレート４との間とに配置されている。つまり、筐体３内において、電池セル１と緩衝材２とは、交互に積層するよう配置されている。また、緩衝材２に熱伝導性に優れた材料を使用することにより、緩衝材２の熱伝導性を、電池セル１よりも高くしておくことが好ましい。これにより、電池セル１で発生した熱を、緩衝材２を介して効率良く外部に放出することが可能となる。

さらに、例えば図２に示すように、電池セル１と緩衝材２との間に、電池セル１よりも高い熱伝導性を有する放熱シートＳを配置してもよい。この放熱シートＳは、上述した緩衝材２の機能に影響しないよう、少なくとも緩衝材２と同程度に変形可能である必要がある。具体的には、放熱シートＳの材質及び厚みを調節することにより、熱伝導性に優れ、かつ変形可能な放熱シートＳとし、この放熱シートＳを、電池セル１と緩衝材２と間に積層する。これにより、電池セル１で発生した熱を、放熱シートＳを介して効率良く外部に放出することが可能となる。

なお、電池セル１で発生した熱を、緩衝材２や放熱シートＳを介して外部に放出する場合、緩衝材２や放熱シートＳの端部を、筐体３に接触させておくことが望ましい。後述するように、筐体３には、アルミ等熱伝導の良い材料が用いられている。したがって、緩衝材２や放熱シートＳの端部を筐体３に接触させておくことにより、電池セル１から緩衝材２や放熱シートＳに伝わった熱を、さらに緩衝材２や放熱シートＳの端部から筐体３に伝え、筐体３から、より効率良く外部に放出することが可能となる。例えば、後述する図３では、緩衝材２の端面２ａが、筐体３を構成する下部パーツ３０の側面部３０ａに内側から当接している。これにより、電池セル１で発生した熱を、緩衝材２の端面２ａを介して筐体３に伝え、筐体３から、より効率良く外部に放出することが可能となる。

図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。筐体３は、内圧や振動などの衝撃に強く、熱伝導の良いアルミなどの金属製の直方体状の容器であり、電池セル１を収容している。このような筐体３は、下部パーツ３０（第１パーツ）と、上部パーツ３１（第２パーツ）とを備え、電池セル１及び緩衝材２を積層方向から下部パーツ３０と上部パーツ３１で挟み込むことで、電池セル１を加圧しながら保持する。また、筐体３の側面の一部には開口部が形成されており、この開口部より電極１ａが筐体３の外に突出している。

下部パーツ３０は、３面から成る側面部３０ａと、側面部３０ａの下端を塞ぐ底面部３０ｂとを有する容器状（具体的には上方に開口する直方体状）のパーツである。このような下部パーツ３０は、側面部３０ａの３面のうち底面部３０ｂを挟んで対向する面である右側壁部３０ｃと左側壁部３０ｄに、係合爪３０ｅを有している。

係合爪３０ｅは、右側壁部３０ｃ及び左側壁部３０ｄの各々に、等間隔に３か所ずつ形成された突起である。また、右側壁部３０ｃに形成された係合爪３０ｅと、左側壁部３０ｄに形成された係合爪３０ｅとは、底面部３０ｂを挟んで線対称に（すなわち底面部３０ｂを挟んで対向する位置に）形成されている。さらに、係合爪３０ｅは、図３に示すように、底面部３０ｂ側に向かって外側に広がる傾斜面３０ｆと、底面部３０ｂに平行な面である水平部３０ｇとを有する略三角形の断面形状をしている。

上部パーツ３１は、下部パーツ３０に上側から覆い被さるパーツであり、３つの壁部から成る側面部３１ａと、側面部３１ａの上方を塞ぐ上面部３１ｂとを有する。このような上部パーツ３１は、側面部３１ａの３面のうち上面部３１ｂを挟んで対向する２つの面である右側壁部３１ｃと左側壁部３１ｄの各々に係合孔３１ｅを有している。

係合孔３１ｅは、右側壁部３１ｃ及び左側壁部３１ｄに形成された長方形の開口である。係合孔３１ｅは、係合爪３０ｅを係合させるために係合爪３０ｅの各々の位置に対応して等間隔に３か所ずつ形成されており、係合爪３０ｅと同様に、右側壁部３１ｃに形成された係合孔３１ｅと、左側壁部３１ｄに形成された係合孔３１ｅとは、上面部３１ｂを挟んで線対称に設けられる。

また、上面部３１ｂのうち、側面部３１ａが形成されていない部分（電極１ａを突出させるための開口部に対応する部分）には、上面部３１ｂの縁部を上方に屈曲させた後、さらに上面部３１ｂの上面に重なるよう屈曲させてなる補強部３１ｆが形成されている。この補強部３１ｆは、下部パーツ３０と上部パーツ３１とで電池セル１を挟んで加圧しながら保持した際における、上部パーツ３１の変形を防止する。

補強プレート４は、筐体３が電池セル１の膨張により変形することを防ぐため、筐体３と電池セル１との間に介挿される金属製の板部材である。この補強プレート４として、底側補強プレート４ａと、上側補強プレート４ｂとが設置されている。底側補強プレート４ａは、下面が底面部３０ｂにスポット溶接により固定されており、上面が緩衝材２に全面において当接している。底側補強プレート４ａは、緩衝材２を介して、下部パーツ３０と電池セル１との間に介挿されている。また、底側補強プレート４ａは、電池セル１の積層方向から見て、電池セル１の全域を覆っている。また、緩衝材２と当接する底側補強プレート４ａの当接面は、凹凸の無い平面とされている。

図４は、本実施形態における補強プレート４の溶接位置を示す図である。底側補強プレート４ａは、直線Ｂ上に設けられた溶接ポイントＸにおいて、下部パーツ３０にスポット溶接されている。この直線Ｂは、電池セル１の積層方向から見て、側面部３０ａの開口部に最も近い側に配置された対向する２つの係合爪３０ｅ同士、開口部側から二番目に配置された対向する２つの係合爪３０ｅ同士、開口部から最も離れた側に配置された係合爪３０ｅ同士をそれぞれ結ぶ３本の直線である。溶接ポイントＸは、個々の直線Ｂ上に等間隔でそれぞれ３か所設けられている。つまり、このように複数の箇所（図４では９か所）で下部パーツ３０に溶接された底側補強プレート４ａは、底面部３０ｂが変形することを防止し、さらには下部パーツ３０全体の変形を防止する。

上側補強プレート４ｂは、上面が上面部３１ｂに固定されており、下面が緩衝材２に全面において当接している。底側補強プレート４ａと同様に、上側補強プレート４ｂは、緩衝材２を介して、上部パーツ３１と電池セル１との間に介挿されている。また、上側補強プレート４ｂは、電池セル１の積層方向から見て、電池セル１の全域を覆っている。緩衝材２と当接する上側補強プレート４ｂの当接面は、凹凸の無い平面とされている。

また、上側補強プレート４ｂは、直線Ｃ上の溶接ポイントＹにおいて、スポット溶接されている。この直線Ｃは、電池セル１の積層方向から見て、側面部３１ａの開口部に最も近い側に配置された対向する２つの係合孔３１ｅ同士、開口部側から二番目に配置された対向する２つの係合孔３１ｅ同士、開口部から最も離れた側に配置された係合孔３１ｅ同士をそれぞれ結ぶ３本の直線である。したがって、この直線Ｃは、下部パーツ３０と上部パーツ３１を係合させた状態において、電池セル１の積層方向から見て、側面部３０ａの開口部から一番手前に配置された対向する２つの係合爪３０ｅ同士、二番目に配置された対向する２つの係合爪３０ｅ同士、一番奥に配置された係合爪３０ｅ同士をそれぞれ結ぶ３本の直線である。溶接ポイントＹは、個々の直線Ｃ上に等間隔で３か所ずつ設けられている。つまり、このように複数の箇所（図４では９か所）で上部パーツ３１に溶接された上側補強プレート４ｂは、上面部３１ｂが変形することを防止し、さらには上部パーツ３１全体の変形を防止する。

次に、本実施形態に係る電池モジュールの組立工程について説明する。なお、ここでの説明においては、予め下部パーツ３０に対して底側補強プレート４ａがスポット溶接により接合され、上部パーツ３１に対して上側補強プレート４ｂがスポット溶接により接合されている。

まず、下部パーツ３０に接合された底側補強プレート４ａ上に緩衝材２と電池セル１とを交互に重ねて配置する。このとき、緩衝材２と電池セル１との積層体の高さは、下部パーツ３０の側面部３０ａから上方に突出する高さとなる。このような緩衝材２と電池セル１との積層体が配置された下部パーツ３０の上側から上部パーツ３１を載せ、緩衝材２と電池セル１との積層体を圧縮させるように上部パーツ３１を下方に押し込む。このとき、上部パーツ３１の側面部３１ａが下部パーツ３０の側面部３０ａの外側に配置される。このため、上部パーツ３１の右側壁部３１ｃ及び左側壁部３１ｄは、下部パーツ３０の係合爪３０ｅの傾斜面３０ｆに沿って案内されることによって外側に広がる方向に弾性変形する。さらに上部パーツ３１を下部パーツ３０方向に押し込むと、係合孔３１ｅに内側から係合爪３０ｅが挿入される。これによって、上部パーツ３１の右側壁部３１ｃ及び左側壁部３１ｄが元の形状に復元し、下部パーツ３０の係合爪３０ｅが上部パーツ３１に係合される。このとき、係合爪３０ｅの水平部３０ｇが係合孔３１ｅの下側の縁に引っ掛ることで、下部パーツ３０と上部パーツ３１とが固定される。

このように下部パーツ３０の係合爪３０ｅが上部パーツ３１に係合されることによって、緩衝材２と電池セル１との積層体は、電池セル１の積層方向から下部パーツ３０と上部パーツ３１とによって挟まれると共に加圧状態で保持される。

このように組み立てられた本実施形態の電池モジュールを電源に繋ぎ、充電すると、電池セル１の温度が上昇すると共に電池セル１が膨張しようとする。このとき、係合爪３０ｅの水平部３０ｇが係合孔３１ｅの下側の縁に引っ掛ることで固定されており、上部パーツ３１は上方向に浮き上がることはない。このため、電池セル１の膨張が抑制され、電池セル１の変形が防止される。

以上のような本実施形態に係る電池モジュールは、筐体３は、右側壁部３０ｃ及び左側壁部３０ｄに係合爪３０ｅを有する下部パーツ３０と、下部パーツ３０との間に電池セル１が配置されると共に下部パーツ３０の係合爪３０ｅが係合される係合孔３１ｅを有する上部パーツ３１を有している。このような本実施形態に係る電池モジュールでは、係合爪３０ｅを係合孔３１ｅに挿入して係合させることで、下部パーツ３０と上部パーツ３１とを固定している。これにより、電池セル１が膨張し、上部パーツ３１を押し上げる力がはたらいたときに、係合爪３０ｅが係合孔３１ｅに引っ掛かるため、上部パーツ３１が外れることはない。したがって、ボルト及びナットを用いることなく電池セル１を加圧状態で保持することが可能である。

また、本実施形態に係る電池モジュールによれば、下部パーツ３０及び上部パーツ３１と電池セル１との間に介挿される補強プレート４を備えている。このため、電池セル１の膨張しようとする力を補強プレート４で受けることができ、下部パーツ３０及び上部パーツ３１の変形を防止することができる。

また、本実施形態に係る電池モジュールによれば、補強プレート４は、電池セル１の積層方向から見て電池セル１の全域を覆っており、表面（当接面）が平面とされている。これにより、補強プレート４及び緩衝材２を介して電池セル１の全面を抑えることができ、電池セル１の全面を均等に加圧することが可能である。また、緩衝材２が弾性変形可能とされているため、緩衝材２が弾性変形することにより、電池セル１を均等に加圧することに加え、電池モジュールの振動等により電池セル１が受ける衝撃及び発熱等に伴う電池セル１の変形を吸収することができる。

また、本実施形態に係る電池モジュールによれば、補強プレート４は、右側壁部３０ｃに形成された係合爪３０ｅと、対称である左側壁部３０ｄに形成された係合爪３０ｅとを各々結んだ直線Ｂと重なる溶接ポイントにおいて、スポット溶接されている。本実施形態においては、係合爪３０ｅ及び係合孔３１ｅの周囲が応力集中する箇所であるが、これらの箇所の近傍に溶接ポイント（すなわち溶接スポット）を設けることによって、上記応力による補強プレート４と下部パーツ３０及び上部パーツ３１との剥離を防ぐことができる。

また、本実施形態に係る電池モジュールによれば、筐体３及び補強プレート４を熱伝導の良い金属製としたため、電池セル１で発生した熱を、筐体３及び補強プレート４を介して効率良く外部に放出することができる。さらに、緩衝材２の端面２ａが、筐体３を構成する下部パーツ３０の側面部３０ａに内側から当接しているため、電池セル１で発生した熱を、緩衝材２の端面２ａを介して筐体３に伝え、筐体３から、より効率良く外部に放出することができる。

以上、図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本開示の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、電池モジュールは補強プレート４を有する構成としたが、本開示はこれに限定されない。補強プレート４を設けずに、外側の面（底面部３０ｂ及び上面部３１ｂ）にリブが形成された下部パーツ３０及び上部パーツ３１を有する構成としてもよい。外側の面がリブ加工された下部パーツ３０及び上部パーツ３１によれば、補強プレート４が不要となるため、底面部３０ｂ及び上面部３１ｂの強度を保持しつつ、本実施形態に係る電池モジュールと比較して軽量化をはかることが可能である。

また、上記実施形態においては、下部パーツ３０が係合爪３０ｅを有する第１パーツとし、上部パーツ３１が係合孔３１ｅを有する第２パーツとしたが、本開示はこれに限定されない。本開示に係る上部パーツを係合爪を有する第１パーツとし、下部パーツを係合孔を有する第２パーツとしてもよい。

また、多くの場合、電池モジュールは、上下に２分割されたケース内に収容されて使用される。この場合、上下に２分割されたケースのうち、下側のケース（以下、下部ケースと呼称する）を、筐体３の下部パーツで兼ねてもよい。
以下、下部ケースを筐体３の下部パーツで兼ねた場合における、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の記載において、図１〜図４に示す部材と同様の機能を備える部材については、図１〜図４に示す部材と同一の符号を付して、その説明及び図示を省略する。

図５Ａは、下部ケースを兼ねた下部パーツ３２の例を示す斜視図である。
図５Ａに示す下部パーツ３２は、３面から成る側面部３２ａと、側面部３２ａの下端を塞ぐ底面部３２ｂとを有する容器状（具体的には上方に開口する直方体状）のパーツであり、アルミなどの金属製とされている。そして、下部パーツ３２と、後述する上部パーツとの間に電池セル１及び緩衝材２を積層方向から挟み込むことで、電池セル１を加圧しながら保持する。また、符号３２ｃは、電池セル１の電極１ａを筐体３の外に突出させるために下部パーツ３２の側面の一部に形成された開口部である。

下部パーツ３２は、側面部３２ａの３面のうち底面部３２ｂを挟んで対向する面である右側壁部３２ｄと左側壁部３２ｅに、係合孔３２ｆを有している。係合孔３２ｆは、右側壁部３２ｄ及び左側壁部３２ｅの各々に、等間隔に２か所ずつ形成された長方形の開口である。また、右側壁部３２ｄに形成された係合孔３２ｆと、左側壁部３２ｅに形成された係合孔３２ｆとは、底面部３２ｂを挟んで線対称に形成されている。
また、図１〜図４に示す下部パーツ３０と同様、下部パーツ３２の底面部３２ｂには、底側補強プレート４ａがスポット溶接により接合されている。

さらに、下部パーツ３２は、電池モジュールを収容するための下部ケースとしても機能する。そのため、側面部３２ａの上端面３２ｇのうち、下部パーツ３２により構成される直方体の四隅にあたる位置には、後述する上側のケース（以下、上部ケースと呼称する）を固定するためのネジ孔３２ｈがそれぞれ形成されている。

一方、下部パーツ３２の側面部３２ａに係合孔３２ｆや開口部３２ｃを形成すると、それらの存在によりケースの気密性が低下する。このような不利益を防止する目的で、側面部３２ａに係合孔３２ｆや開口部３２ｃを有さない下部パーツ３２を提供することも可能である。
図５Ｂは、下部ケースを兼ねた下部パーツ３２において、側面部３２ａに係合孔３２ｆや開口部３２ｃを有さない場合の例を示す斜視図である。
図５Ｂに示す下部パーツ３２は、下部パーツ３２の周囲を囲う４面から成る側面部３２ａと、側面部３２ａの下端を塞ぐ底面部３２ｂとを有する容器状（具体的には上方に開口する直方体状）のパーツである。また、係合孔３２ｆに換えて、側面部３２ａのうち、右側壁部３２ｄ及び左側壁部３２ｅの各々に、係合孔３３ａを備える係合板３３が取り付けられている。

係合板３３は、図５Ｃに示すような長方形状をなす金属製の部材で、その一辺に沿ってスリット状の係合孔３３ａが開口している。また、係合孔３３ａと上記一辺との間には、係合板３３の表面を若干突出させてなる突出部３３ｂが形成されている。さらに、係合板３３の上記一辺と対向する辺は、突出部３３ｂと同一側に向け直角に屈曲されて屈曲部３３ｃを形成し、屈曲部３３ｃには、複数（図では３か所）のネジ孔３３ｄが形成されている。

係合板３３は、右側壁部３２ｄ及び左側壁部３２ｅの内側を向く側面に、等間隔に２か所ずつ取り付けられている。具体的には、個々の係合板３３は、右側壁部３２ｄ及び左側壁部３２ｅの内側を向く側面に沿って、屈曲部３３ｃが底面部３２ｂと対向するよう立設され、ネジ孔３３ｄを介して底面部３２ｂに螺合されるネジにより、底面部３２ｂに固定される。また、右側壁部３２ｄに取り付けられた係合板３３と、左側壁部３２ｅに取り付けられた係合板３３とは、底面部３２ｂを挟んで線対称に位置している。
図５Ｂに示す下部パーツ３２の他の構成は、図５Ａに示す下部パーツ３２と同様である。

図５Ｂに示す下部パーツ３２は、側面部３２ａに係合孔３２ｆや開口部３２ｃを有さないため、図５Ａに示す下部パーツ３２に比べ、下部パーツ３２の気密性が向上する。また、下部パーツ３２を製造する際の金型の構造が簡単となるという効果もある。なお、図５Ｂに示す例では、個々の係合板３３が、ネジ孔３３ｄを介して底面部３２ｂに螺合されるネジにより底面部３２ｂに固定されているが、係合板３３を、溶接により側面部３２ａ及び／または底面部３２ｂに固定してもよい。また、下部パーツ３２の側面部３２ａと底面部３２ｂとを樹脂等で成形する場合には、係合板３３にネジ孔３３ｄを設けず、係合板３３を側面部３２ａ及び／または底面部３２ｂに埋設し、固定してもよい。

図６は、上述した下部パーツ３２とともに筐体３を構成する上部パーツ３４の例を示す斜視図である。
上部パーツ３４は、下部パーツ３２に上側から嵌合されるパーツであり、アルミなどの金属製とされている。上部パーツ３４は、長方形状の上面部３４ａと、上面部３４ａを挟んで対向する２つの面である右側壁部３４ｂと左側壁部３４ｃとを有し、さらに右側壁部３４ｂと左側壁部３４ｃに、係合爪３４ｄを有している（図６では、右側壁部３４ｂに形成された係合爪３４ｄのみが示されている）。

係合爪３４ｄは、右側壁部３４ｂ及び左側壁部３４ｃに、係合孔３２ｆ，３３ａと係合するために係合孔３２ｆ，３３ａの各々の位置に対応して等間隔に２か所ずつ形成された突起である。また、係合孔３２ｆ，３３ａと同様に、右側壁部３４ｂに形成された係合爪３４ｄと、左側壁部３４ｃに形成された係合爪３４ｄとは、上面部３４ａを挟んで線対称に形成される。さらに、係合爪３４ｄは、上面部３４ａ側に向かって外側に広がる傾斜部３４ｅと、傾斜部３４ｅの上端に形成された、上面部３４ａに平行な面である水平部３４ｆとを有している。

また、上面部３４ａのうち、左右の側壁部３４ｂ，３４ｃが形成されていない部分（電極１ａを突出させるための開口部に対応する部分及び、この部分と上面部３４ａを挟んで対向する部分）には、上面部３４ａの縁部を上方または下方に屈曲させてなる補強部３４ｇ，３４ｈが形成されている。さらに、上面部３４ａには、上方に突出する複数のリブ３４ｉが形成されている。これらの補強部３４ｇ，３４ｈ及びリブ３４ｉは、下部パーツ３２と上部パーツ３４とで電池セル１を挟んで加圧しながら保持した際における、上部パーツ３４の変形を防止する。
また、図１〜図４に示す上部パーツ３１と同様、上部パーツ３４の上面部３４ａには、上側補強プレート４ｂがスポット溶接により接合されている。

次に、図５Ａ，Ｂに示す下部パーツ３２及び図６に示す上部パーツ３４を備える、本開示の実施形態に係る電池モジュールの組立工程について説明する。
まず、下部パーツ３２に接合された底側補強プレート４ａ上に緩衝材２と電池セル１とを交互に重ねて配置する。このとき、緩衝材２と電池セル１との積層体の高さは、下部パーツ３２の側面部３２ａから上方に突出する高さとなる。このような緩衝材２と電池セル１との積層体が配置された下部パーツ３２の上側から上部パーツ３４を載せ、緩衝材２と電池セル１との積層体を圧縮させるように上部パーツ３４を下方に押し込む。このとき、上部パーツ３４の右側面部３４ｂ及び左側面部３４ｃが下部パーツ３２の右側面部３２ｄ及び左側面部３２ｅの内側にそれぞれ配置される。このため、上部パーツ３４の右側壁部３４ｂ及び左側壁部３４ｃは、上部パーツ３４の係合爪３４ｄの傾斜部３４ｅに沿って案内されることによって内側に弾性変形する。さらに上部パーツ３４を下部パーツ３２方向に押し込むと、係合孔３２ｆ，３３ａに内側から係合爪３４ｄが挿入される。これによって、上部パーツ３４の右側壁部３４ｂ及び左側壁部３４ｃが元の形状に復元し、上部パーツ３４の係合爪３４ｄが下部パーツ３２に係合される。このとき、係合爪３４ｄの水平部３４ｆが係合孔３２ｆの上側の縁（もしくは突出部３３ｂの下側の縁）に引っ掛ることで、下部パーツ３２と上部パーツ３４とが固定される。

このように上部パーツ３４の係合爪３４ｄが下部パーツ３２に係合されることによって、緩衝材２と電池セル１との積層体は、電池セル１の積層方向から下部パーツ３２と上部パーツ３４とによって挟まれると共に加圧状態で保持される。このとき、図示は省略するが、緩衝材２の端面が、筐体３を構成する上部パーツ３４の右側壁部３４ｂ及び左側壁部３４ｃに内側から当接する。

このように組み立てられた本実施形態の電池モジュールに、上方から上部ケースを被せることにより、電池モジュールが、上下に２分割されたケース内に収容される。
図７Ａ及びＢは、本実施形態の下部パーツ（下部ケース）３２に適合した上部ケース３５の例を示す斜視図である。ここで、図７Ａが図５Ａに示す下部パーツ３２に対応した上部ケース３５を、図７Ｂが図５Ｂに示す下部パーツ３２に対応した上部ケース３５をそれぞれ示す。上部ケース３５は、電池モジュールを収容可能なサイズの、下端が開口した直方体状をなす容器で、例えば樹脂製の一体成型品とされている。そして、上部ケース３５の下端面３５ａが、下部パーツ３２の側面部３２ａの上端面３２ｇに上方から当接するよう、電池モジュールに上方から上部ケース３５を被せることにより、電池モジュールがケース内に収容される。

また、上部ケース３５により構成される直方体の四隅にあたる位置には、ネジ孔３５ｂがそれぞれ形成されている。これらのネジ孔３５ｂの軸は、上部ケース３５の下端面３５ａを下部パーツ３２の側面部３２ａの上端面３２ｇに当接させた際に、下部パーツ３２のネジ孔３２ｈの軸と一致する。そして、この状態でネジ孔３５ｂ，３２ｈにネジを螺合させることにより、上部ケース３５が下部パーツ３２に固定される。また、符号３５ｃは、電池セル１の電極１ａから延びる端子等をケースの外に導出させるために上部ケース３５の上面の一部に形成された導出部である。

このように組み立てられた、ケース内に収容された電池モジュールにおける作用効果は、図１〜図４に示す実施形態と同様である。すなわち、係合爪３４ｄの水平部３４ｆが係合孔３２ｆの上側の縁（もしくは突出部３３ｂの下側の縁）に引っ掛ることで、下部パーツ３２と上部パーツ３４とが固定されており、上部パーツ３１は上方向に浮き上がることはない。このため、電池セル１の膨張が抑制され、電池セル１の変形が防止される。

また、電池セル１が膨張し、上部パーツ３４を押し上げる力がはたらいたときに、係合爪３４ｄが係合孔３２ｆ，３３ａに引っ掛かるため、上部パーツ３４が外れることはない。したがって、ボルト及びナットを用いることなく電池セル１を加圧状態で保持することが可能である。

また、下部パーツ３２及び上部パーツ３４と電池セル１との間に介挿される補強プレート４を備えているため、電池セル１の膨張しようとする力を補強プレート４で受けることができ、下部パーツ３２及び上部パーツ３４の変形を防止することができる。

また、補強プレート４が、電池セル１の積層方向から見て電池セル１の全域を覆っており、その表面（当接面）が平面とされているため、補強プレート４及び緩衝材２を介して電池セル１の全面を抑えることができ、電池セル１の全面を均等に加圧することが可能である。また、緩衝材２が弾性変形可能とされているため、緩衝材２が弾性変形することにより、電池セル１を均等に加圧することに加え、電池モジュールの振動等により電池セル１が受ける衝撃及び発熱等に伴う電池セル１の変形を吸収することができる。

また、応力集中が生じやすい箇所である、係合爪３４ｄ及び係合孔３２ｆ，３３ａの近傍に補強プレート４の溶接ポイントを設けることによって、上記応力による補強プレート４と下部パーツ３２及び上部パーツ３４との剥離を防ぐことができる。

また、筐体３を熱伝導の良い金属製としたため、電池セル１で発生した熱を、筐体３を介して効率良く外部に放出することができる。さらに、緩衝材２の端面が、筐体３を構成する上部パーツ３４の右側壁部３４ｂ及び左側壁部３４ｃに内側から当接しているため、電池セル１で発生した熱を、緩衝材２の端面を介して筐体３に伝え、筐体３から、より効率良く外部に放出することができる。

さらに、筐体３の下部パーツ３２が下部ケースを兼ねる（すなわち、下部パーツ３２が下部ケースと一体化されている）ことにより、下部パーツ３２と下部ケースとを別々に製作する必要がなくなり、コストが低減される。また、筐体３の下部パーツ３２が下部ケースを兼ねるため、軽量化と小型化の点でも有利となる。

ボルト及びナットを用いることなく電池セルを加圧状態で保持することができ、電池モジュールを小型化することができる。

１ 電池セル
１ａ 電極
２ 緩衝材
３ 筐体
４ 補強プレート
３０、３２ 下部パーツ
３０ａ、３２ａ 側面部
３０ｂ、３２ａ 底面部
３０ｃ、３２ｄ 右側壁部
３０ｄ、３２ｅ 左側壁部
３０ｅ、３４ｄ 係合爪
３１、３４ 上部パーツ
３１ａ 側面部
３１ｂ、３４ａ 上面部
３１ｃ、３４ｂ 右側壁部
３１ｄ、３４ｃ 左側壁部
３１ｅ、３２ｆ、３３ａ 係合孔
Ｂ、Ｃ 直線
Ｓ 放熱シート
Ｘ、Ｙ 溶接ポイント

Claims (10)

1. 積層される複数の平板状の電池セルと、前記電池セルが収容される筐体とを有する電池モジュールであって、
   前記筐体は、側壁部に係合爪を有する容器状の第１パーツと、前記第１パーツとの間に前記電池セルが配置されると共に前記第１パーツの前記係合爪が係合される係合孔を有する第２パーツとを有する電池モジュール。
2. 前記第１パーツ及び前記第２パーツの少なくとも一方と前記電池セルとの間に介挿される補強プレートを有する請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記補強プレートが、前記電池セルの積層方向から見て前記電池セルの全域を覆っており、前記補強プレートの表面が平面とされている請求項２に記載の電池モジュール。
4. 前記第１パーツが、対向する２つの側壁部と、当該側壁部の各々に形成される前記係合爪とを有し、
   前記第２パーツが、対向する２つの側壁部と、当該側壁部の各々に形成される前記係合孔とを有し、
   前記補強プレートが、前記電池セルの積層方向から見て、対向する２つの前記側壁部に形成された係合爪同士を結ぶ直線に重なる位置にて前記第１パーツあるいは前記第２パーツとスポット溶接されている請求項２に記載の電池モジュール。
5. 前記第１パーツが、対向する２つの側壁部と、当該側壁部の各々に形成される前記係合爪とを有し、
   前記第２パーツが、対向する２つの側壁部と、当該側壁部の各々に形成される前記係合孔とを有し、
   前記補強プレートが、前記電池セルの積層方向から見て、対向する２つの前記側壁部に形成された係合爪同士を結ぶ直線に重なる位置にて前記第１パーツあるいは前記第２パーツとスポット溶接されている請求項３に記載の電池モジュール。
6. 弾性変形可能な緩衝材が、積層された前記電池セルの間に配置されている請求項１に記載の電池モジュール。
7. 前記緩衝材の熱伝導性が前記電池セルよりも高い請求項６に記載の電池モジュール。
8. 前記電池セルと前記緩衝材との間に、前記電池セルよりも高い熱伝導性を有する放熱シートが配置されている請求項６に記載の電池モジュール。
9. 前記第１パーツあるいは前記第２パーツのうち下部に位置するパーツが、電池モジュールを収容するケースの一部と一体化されている請求項１〜８のいずれかに記載の電池モジュール。
10. 前記第２パーツが有する前記係合孔が、前記第２パーツの前記側壁部が有する開口、または、前記側壁部の内側を向く側面に取り付けられた係合板が有する開口である請求項９に記載の電池モジュール。

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