JPWO2019181411A1 - 電池モジュールおよび電池パック - Google Patents

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Abstract

電池モジュールは、複数の電池を有する電池積層体と、複数の第１拘束部材および複数の第２拘束部材と、連結部材とを備える。各第１拘束部材は電池の積層方向Ｘに延在し、複数の第１拘束部材は積層方向と交わる方向に並ぶ。各第２拘束部材は積層方向と交わる方向に延在し、複数の第２拘束部材は積層方向に並ぶ。第１拘束部材および第２拘束部材によって電池積層体の収容空間が区画される。第１拘束部材は、電池積層体、第１拘束部材および第２拘束部材が並ぶ面方向と交わる方向に延在する第１収容部を有し、第２拘束部材は、面方向と交わる方向に延在する第２収容部を有する。連結部材は、第１収容部と第２収容部とに収容されることで、第１拘束部材と第２拘束部材とを連結する。

Description

本発明は、電池モジュールおよび電池パックに関する。
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、所定数の電池が積層されてバインドバーで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の筐体に収容されていた。
特開２０１２−１８１９７０号公報
従来の電池モジュールでは、一対のエンドプレートで電池積層体を挟み込んでいた。そして、バインドバーの両端部を折り曲げて、先端を各エンドプレートに固定していた。これにより、電池の積層方向で各電池を締結していた。
電池は、充放電の繰り返し等により内部にガスが発生し、外装缶が膨張する。また、電極体自体も膨張するため、これによっても外装缶が膨張する。電池が膨張すると、バインドバーの折り曲げ部に負荷がかかる。特に、近年は電池の高容量化が進んでおり、電池の膨張量が増大する傾向にある。このため、バインドバーの折り曲げ部にかかる負荷も増大する傾向にある。
これに対し、バインドバーを厚くして折り曲げ部の強度を高めることで、増大する負荷に対処することが考えられる。しかしながら、バインドバーを厚くすると、曲げ加工が困難になる。あるいは、折り曲げ部の曲げ半径を小さくして折り曲げ部への応力集中を緩和することで、増大する負荷に対処することが考えられる。しかしながら、曲げ半径を小さくする上ではバインドバーを薄くすることが望ましく、一方でバインドバーを薄くするとバインドバー全体の強度が低下してしまう。したがって、従来の折り曲げ構造を有するバインドバーでは、将来的に電池の膨張抑制が不十分になるおそれがある。
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、電池モジュールにおける電池の膨張をより確実に抑制する技術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複数の第１拘束部材および複数の第２拘束部材と、第１拘束部材および第２拘束部材を連結する連結部材と、を備える。各第１拘束部材は電池の積層方向に延在し、複数の第１拘束部材は積層方向と交わる方向に並ぶ。各第２拘束部材は積層方向と交わる方向に延在し、複数の第２拘束部材は積層方向に並ぶ。隣り合う２つの第１拘束部材および隣り合う２つの第２拘束部材によって、電池積層体が収容される収容空間が区画される。第１拘束部材は、電池積層体、複数の第１拘束部材および複数の第２拘束部材が並ぶ面方向と交わる方向に延在する第１収容部を有し、第２拘束部材は、面方向と交わる方向に延在する第２収容部を有する。連結部材は、第１収容部と第２収容部とに収容されることで、第１拘束部材と第２拘束部材とを連結する。
本発明の他の態様は、電池パックである。当該電池パックは、上記態様の電池モジュールと、電池モジュールを収容する筐体と、を備える。
本発明によれば、電池モジュールにおける電池の膨張をより確実に抑制することができる。
実施の形態に係る電池パックの概略構造を示す平面図である。 実施の形態に係る電池モジュールにおける電池積層体の拘束構造の斜視図である。 電池積層体の拘束構造の分解斜視図である。 電池モジュールの一部を拡大して示す平面図である。 図５（Ａ）は、変形例に係る第１拘束部材の概略構造を示す平面図である。図５（Ｂ）は、変形例に係る第１拘束部材の概略構造を示す正面図である。図５（Ｃ）は、変形例に係る第２拘束部材の概略構造を示す平面図である。図５（Ｄ）は、変形例に係る第２拘束部材の概略構造を示す正面図である。
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パックの概略構造を示す平面図である。図２は、実施の形態に係る電池モジュールにおける電池積層体の拘束構造の斜視図である。図３は、電池積層体の拘束構造の分解斜視図である。なお、図１では、筐体のうち蓋部の図示を省略している。また、１つの電池積層体８のみ図示している。図２および図３では、拘束構造の一部のみを図示している。
電池パック１は、筐体２と、電池モジュール４と、電装系ユニット６とを主な構成として備える。筐体２は、電池モジュール４および電装系ユニット６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。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（図示せず）とを含む。筐体２は、車体等の取り付け対象（図示せず）に固定される。電装系ユニット６は、電池モジュール４に接続される配線や、電圧検出装置等の従来公知の機構が含まれる。
電池モジュール４は、電池積層体８と、複数の第１拘束部材１０と、複数の第２拘束部材１２と、連結部材１４とを主な構成として備える。
電池積層体８は、積層された複数の電池１６を有する。各電池１６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１６は、いわゆる角形電池であり、扁平な直方体形状の外装缶を有する。外装缶には、電極体や電解液等が収容される。電池１６は、長手方向の一端寄りに正極の出力端子（図示せず）が設けられ、他端寄りに負極の出力端子（図示せず）が設けられる。一対の出力端子の間には、弁部（図示せず）が設けられる。弁部は、外装缶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。
本実施の形態では、出力端子が設けられる側を電池１６の上面、反対側を電池１６の底面とする。また、電池１６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１６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１６の側面とする。また、電池１６の上面側を電池積層体８の上面とし、電池１６の底面側を電池積層体８の底面とする。また便宜上、電池積層体８の上面側を鉛直方向上方とし、電池積層体８の底面側を鉛直方向下方とする。
複数の電池１６は、隣り合う電池１６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１６の積層には、複数の電池１６を水平に並べることも含まれる。また、各電池１６は、出力端子が同じ方向（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１６は、一方の正極端子と他方の負極端子とが隣り合うように積層される。正極端子と負極端子とは、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１６の同極性の出力端子同士をバスバーで並列接続する場合もあり得る。隣接する電池１６を並列接続する場合、３つ以上の電池１６を並列接続する場合もある。
隣り合う電池１６の間には、セパレータ（図示せず）が配置される。つまり、複数の電池１６と複数のセパレータとが交互に積層される。セパレータは、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。したがって、隣り合う２つの電池１６の外装缶同士は、セパレータによって電気的に絶縁される。図１には、２９個の電池１６が積層されてなる電池積層体８が図示されているが、電池１６の数は特に限定されない。なお、セパレータは、電池１６と第１拘束部材１０との間、および電池１６と第２拘束部材１２との間にも介在する。これにより、電池１６と、第１拘束部材１０および第２拘束部材１２のそれぞれとが絶縁される。電池１６の外装缶は、シュリンクチューブ等の絶縁シートで被覆されてもよい。これにより、隣り合う電池１６間、電池１６と第１拘束部材１０との間、および電池１６と第２拘束部材１２との間の短絡を抑制することができる。
電池積層体８は、複数の第１拘束部材１０、複数の第２拘束部材１２および連結部材１４によって拘束される。つまり、第１拘束部材１０、第２拘束部材１２および連結部材１４は、電池積層体８の拘束構造を構成する。これらは、例えば鉄やアルミニウム、ステンレス等の金属からなる。
各第１拘束部材１０は、平板状の長尺体であり、電池の積層方向Ｘに延在する。第１拘束部材１０は、バインドバーに相当する。第１拘束部材１０は、折り曲げ部を有しない。複数の第１拘束部材１０は、積層方向Ｘと交わる方向、本実施の形態では積層方向Ｘと直交する水平方向Ｙに並んでいる。各第２拘束部材１２は、平板状の長尺体であり、積層方向Ｘと交わる方向、本実施の形態では水平方向Ｙに延在する。第２拘束部材１２は、エンドプレートに相当する。複数の第２拘束部材１２は、積層方向Ｘに並んでいる。
隣り合う２つの第１拘束部材１０および隣り合う２つの第２拘束部材１２によって、電池積層体８が収容される収容空間１８が区画される。積層方向Ｘに延在する２つの第１拘束部材１０は、水平方向Ｙで電池積層体８を挟み込む。水平方向Ｙに延在する２つの第２拘束部材１２は、積層方向Ｘで電池積層体８を挟み込む。そして、第１拘束部材１０と第２拘束部材１２との交点に、連結部材１４が取り付けられる。これにより、第１拘束部材１０および第２拘束部材１２が連結される。
第１拘束部材１０は、電池積層体８、複数の第１拘束部材１０および複数の第２拘束部材１２が並ぶ面方向、つまりＸＹ平面の延在方向と交わる方向に延在する第１収容部２０を有する。本実施の形態の第１収容部２０は、ＸＹ平面と直交する鉛直方向Ｚに延在する貫通孔で構成される。第１拘束部材１０は、両端部に第１収容部２０を有する。また、第１拘束部材１０は、第１収容部２０が設けられる領域Ｒ２における鉛直方向Ｚの中央部に、切り欠き２２を有する。第１収容部２０は、切り欠き２２によって上側孔２０ａと下側孔２０ｂとに分断されている。上側孔２０ａは鉛直方向Ｚで上方に位置し、下側孔２０ｂは鉛直方向Ｚで下方に位置する。
第２拘束部材１２は、ＸＹ平面方向と交わる方向に延在し、第１収容部２０と重なる第２収容部２４を有する。本実施の形態の第２収容部２４は、鉛直方向Ｚに延在する貫通孔で構成される。第２拘束部材１２には、延在方向（つまり水平方向Ｙ）に所定の間隔をあけて、複数の第２収容部２４が設けられる。隣り合う第２収容部２４の間隔は、電池１６の一方の側面から他方の側面までの長さに応じて定まる。また、第２拘束部材１２は、第２収容部２４が設けられる領域が、他の領域よりも鉛直方向Ｚの寸法が小さい。つまり、第２拘束部材１２は、その延在方向に所定の間隔をあけて細幅部２６を有する。そして、細幅部２６に第２収容部２４が設けられている。
切り欠き２２の鉛直方向Ｚの寸法と、細幅部２６の鉛直方向Ｚの寸法とはほぼ等しい。第１拘束部材１０と第２拘束部材１２とは、切り欠き２２に細幅部２６が嵌め込まれることで、互いに係合する。すなわち、凹部を構成する切り欠き２２と、凸部を構成する細幅部２６との組継ぎによって、第１拘束部材１０と第２拘束部材１２とが接合される。この状態で、第１収容部２０と第２収容部２４とは、鉛直方向Ｚから見て重なる。連結部材１４は、棒状の部材であり、第１収容部２０と第２収容部２４とに収容される。言い換えれば、第１収容部２０を構成する貫通孔と第２収容部２４を構成する貫通孔とに、連結部材１４が挿通される。これにより、第１拘束部材１０と第２拘束部材１２とが連結される。
例えば、第１収容部２０の下側孔２０ｂの径は、連結部材１４の径よりもわずかに小さい。連結部材１４は、第１収容部２０および第２収容部２４に挿通される際、下側孔２０ｂに圧入される。これにより、第１拘束部材１０および第２拘束部材１２が連結されるとともに、連結部材１４が固定される。
収容空間１８に電池積層体８が収容された状態で、一対の第１拘束部材１０によって電池積層体８の水平方向Ｙにおける位置決めがなされる。また、一対の第２拘束部材１２によって電池積層体８の積層方向Ｘにおける位置決めがなされる。また、一対の第１拘束部材１０および一対の第２拘束部材１２によって、電池１６の膨張による電池積層体８の容積の増大が押さえ込まれる。
電池１６が膨張すると、電池積層体８は主に積層方向Ｘに寸法が大きくなる。これにより、第１拘束部材１０に引っ張り方向の力がかかる。また、連結部材１４は、第１収容部２０内に位置する部分と第２収容部２４内に位置する部分とに、相対的に逆方向の力がかかる。これに対し、電池モジュール４が備える拘束構造は、第１拘束部材１０が持つ積層方向Ｘへの引っ張り強度と、連結部材１４が持つせん断強度とで、電池１６の膨張を抑制して電池積層体８の寸法を保持することができる。
本実施の形態の電池モジュール４は、一対の第２拘束部材１２に３つ以上の第１拘束部材１０が連結されてなる複数の収容空間１８を有する。より具体的には、一対の第２拘束部材１２に対して、７つの第１拘束部材１０が連結されている。これにより、６つの収容空間１８が形成されている。したがって、電池モジュール４は、６つの電池積層体８を有する。収容空間１８および電池積層体８は、水平方向Ｙに配列される。なお、第１拘束部材１０、第２拘束部材１２および収容空間１８の数は、特に限定されない。
本実施の形態の拘束構造によれば、第２拘束部材１２の長さと、一対の第２拘束部材１２に連結する第１拘束部材１０の数とを調整することで、搭載する電池積層体８の数の変化に柔軟に対応することができる。また、第１拘束部材１０の長さを調整することで、電池１６の積層数の変化に柔軟に対応することができる。
また、第１拘束部材１０は、筐体２に固定される固定部２８を有する。本実施の形態の固定部２８は、ねじ等の締結部材が挿通される挿通孔で構成される。筐体２の容器部２ａおよび／または蓋部には、電池モジュール４が筐体２に収容された状態で固定部２８と重なり合う貫通孔（図示せず）を有する。容器部２ａおよび／または蓋部に設けられた貫通孔と、固定部２８とに締結部材が挿通されることで、筐体２と電池モジュール４とが互いに固定される。第１拘束部材１０を筐体２に固定することで、筐体２の剛性を高めることができる。つまり、電池積層体８の拘束構造は、筐体２を補強する骨格部としても機能する。
固定部２８は、第１拘束部材１０のうち、電池積層体８に隣接する領域Ｒ１に設けられる。領域Ｒ１は、収容空間１８に接する領域、あるいは第１収容部２０が設けられる領域Ｒ２を除く領域である。このため、電池１６の積層数の増大にともなって第１拘束部材１０がより長尺化しても、筐体２の剛性を保持することができる。また、第１拘束部材１０の長尺化により、部品点数の増加をともなうことなく電池１６の積層数を増やすことができる。これにより、電池モジュール４の軽量化が可能である。
また図４に示すように、電池モジュール４は、第２拘束部材１２と電池積層体８との間に、平板状のスペーサ３０を備える。図４は、電池モジュール４の一部を拡大して示す平面図である。スペーサ３０は、第２拘束部材１２と電池積層体８との間に配置されて、両者の隙間を埋める隙間調整部材である。電池１６の寸法公差等に起因して、電池積層体８と第２拘束部材１２との間には隙間が生じることがある。スペーサ３０をこの隙間に配置することで、電池積層体８をより確実に固定することができる。スペーサ３０は、金属や樹脂材料で構成される。好ましくは、スペーサ３０は弾性を有する。これにより、スペーサ３０によっても電池１６の膨張を吸収することができる。
また、第１拘束部材１０は、電池積層体８に隣接する領域Ｒ１の幅Ｗ１が第１収容部２０が設けられる領域Ｒ２の幅Ｗ２よりも狭い。幅Ｗ１，Ｗ２は、水平方向Ｙの寸法である。これにより、領域Ｒ１の幅Ｗ１と領域Ｒ２の幅Ｗ２とが等しい場合に比べて、収容空間１８をより大きくすることができる。この結果、電池１６の寸法を大きくすることができ、電池モジュール４の体積エネルギー密度を高めることができる。また、体積エネルギー密度の増加は、一対の第２拘束部材１２に連結する第１拘束部材１０の数を減らして各収容空間１８を大きくし、より大きな電池１６を積層することによっても、実現することができる。
また、第１収容部２０が設けられる領域Ｒ２の幅Ｗ２を大きくすることで、連結部材１４の径をより大きくすることができる。これにより、電池積層体８の拘束構造の強度をより高めることができる。
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８と、電池積層体８を拘束する複数の第１拘束部材１０および複数の第２拘束部材１２と、第１拘束部材１０および第２拘束部材１２を連結する連結部材１４とを備える。各第１拘束部材１０は、電池１６の積層方向Ｘに延在し、複数の第１拘束部材１０は水平方向Ｙに並ぶ。また、各第２拘束部材１２は、水平方向Ｙに延在し、複数の第２拘束部材１２は積層方向Ｘに並ぶ。隣り合う２つの第１拘束部材１０と隣り合う２つの第２拘束部材１２とによって、電池積層体８の収容空間１８が区画される。
また、第１拘束部材１０は、ＸＹ平面方向と交わる鉛直方向Ｚに延在する第１収容部２０を有し、第２拘束部材１２は、鉛直方向Ｚに延在する第２収容部２４を有する。そして、連結部材１４は、第１収容部２０と第２収容部２４とに収容されることで、第１拘束部材１０と第２拘束部材１２とを連結する。このような構造により、電池１６の膨張による電池積層体８の寸法の増大を、第１拘束部材１０の引っ張り強度と、連結部材１４のせん断強度とで押さえ込むことができる。
したがって、先端に折り曲げ部を有するバインドバーで電池積層体８を締結する構造に比べて、電池１６の膨張に対する拘束構造の強度をより高めることができる。よって、電池モジュール４における電池１６の膨張をより確実に抑制することができる。また、電池１６の高容量化にともなう膨張量の増大に対応することができる。また、このような電池モジュール４を電池パック１に搭載することで、より安全性の高い電池パック１を提供することができる。
また、本実施の形態によれば、連結部材１４の径、第１拘束部材１０の厚み、および第２拘束部材１２の厚みの１つ以上を調整することで、拘束構造の強度を高めることができる。つまり、鉛直方向Ｚの寸法変化をともなわずに、電池１６の膨張に対する反力を簡単に増大させることができる。
また、電池モジュール４では、一対の第２拘束部材１２に３つ以上の第１拘束部材１０が連結されて、複数の収容空間１８が形成されている。これにより、複数の収容空間１８を、より少ない部品点数で締結することができる。これにより、電池モジュール４の軽量化が可能である。また、電池積層体８の収容数を簡単に増減させることができる。また、本実施の形態によれば、第１拘束部材１０および第２拘束部材１２の組み付け数や、第１拘束部材１０および第２拘束部材１２の寸法調整によって、電池１６の大型化や積層数の増大にともなう電池積層体８の大型化に簡単に対応することができる。
なお、本実施の形態では、一対の第２拘束部材１２に複数の第１拘束部材１０が連結されているが、３つ以上の第２拘束部材１２と３つ以上の第１拘束部材１０とを組み付けて、収容空間１８をマトリクス状に配列することもできる。また、一対の第１拘束部材１０と一対の第２拘束部材１２とを組み付けて、収容空間１８を１つのみとしてもよい。
さらに、第１拘束部材１０は、筐体２に固定される固定部２８を有する。これにより、電池パック１の剛性を高めることができる。このため、電池積層体８の大型化や搭載数の増加を許容しつつ、電池パック１の剛性を確保することができる。この結果、電池パック１の体積エネルギー密度を向上させることができる。電池１６を大型化させる場合には、電池モジュール４の部品点数を減らすことができるため、この点でも体積エネルギー密度を向上させることができる。
また、電池積層体８を第１拘束部材１０および第２拘束部材１２で囲っている。このため、第１拘束部材１０および第２拘束部材１２を電池１６の放熱に利用することができる。これにより、温度上昇による電池１６の性能低下を抑制することができる。また、電池１６の熱暴走や類焼の防止に寄与する。さらに、電池１６の冷却構造を別途設ける場合に比べて、電池パック１を小型化することができる。
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５（Ａ）は、変形例に係る第１拘束部材の概略構造を示す平面図である。図５（Ｂ）は、変形例に係る第１拘束部材の概略構造を示す正面図である。図５（Ｃ）は、変形例に係る第２拘束部材の概略構造を示す平面図である。図５（Ｄ）は、変形例に係る第２拘束部材の概略構造を示す正面図である。
実施の形態では、第１拘束部材１０が切り欠き２２を有し、第２拘束部材１２が細幅部２６を有する。一方、変形例では、第１拘束部材１０が細幅部２６を有し、第２拘束部材１２が切り欠き２２を有する。このような構造によっても、実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、第１拘束部材１０および第２拘束部材１２がともに切り欠き２２を有し、互いの切り欠き２２同士が嵌合してもよい。また、第１拘束部材１０および第２拘束部材１２がともに細幅部２６を有し、細幅部２６同士が重ね合わされてもよい。
その他の変形例として、第２拘束部材１２と第２収容部２４とは、一体成形されていなくてもよい。例えば、第２収容部２４を構成するカラーを第２拘束部材１２に溶接し、このカラーに連結部材１４を挿入してもよい。第１拘束部材１０と第１収容部２０とについても同様である。また、第１収容部２０および第２収容部２４は、貫通孔に限定されない。例えば、第１収容部２０および第２収容部２４は、周方向の一部が切り欠かれた溝状であってもよい。また、第１収容部２０および／または第２収容部２４の内周面に螺溝を設け、連結部材１４を当該螺溝に対応するねじで構成し、第１収容部２０および／または第２収容部２４と連結部材１４とを螺合してもよい。また、下側孔２０ｂが有底状の凹部であり、連結部材１４の先端が下側孔２０ｂの底部に支えられることで、連結部材１４が固定されてもよい。また、領域Ｒ１の幅Ｗ１が領域Ｒ２の幅Ｗ２よりも狭いことが望ましいが、特にこの構造に限定されず、幅Ｗ１と幅Ｗ２とが同じ大きさであってもよいし、幅Ｗ１よりも幅Ｗ２の方が狭くてもよい。
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。
１ 電池パック
２ 筐体
４ 電池モジュール
８ 電池積層体
１０ 第１拘束部材
１２ 第２拘束部材
１４ 連結部材
１６ 電池
１８ 収容空間
２０ 第１収容部
２４ 第２収容部
２８ 固定部
３０ スペーサ

Claims (6)

  1. 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複数の第１拘束部材および複数の第２拘束部材と、
    前記第１拘束部材および前記第２拘束部材を連結する連結部材と、を備え、
    各第１拘束部材は前記電池の積層方向に延在し、前記複数の第１拘束部材は前記積層方向と交わる方向に並び、
    各第２拘束部材は前記積層方向と交わる方向に延在し、前記複数の第２拘束部材は前記積層方向に並び、
    隣り合う２つの前記第１拘束部材および隣り合う２つの前記第２拘束部材によって、前記電池積層体が収容される収容空間が区画され、
    前記第１拘束部材は、前記電池積層体、前記複数の第１拘束部材および前記複数の第２拘束部材が並ぶ面方向と交わる方向に延在する第１収容部を有し、
    前記第２拘束部材は、前記面方向と交わる方向に延在する第２収容部を有し、
    前記連結部材は、前記第１収容部と前記第２収容部とに収容されることで、前記第１拘束部材と前記第２拘束部材とを連結することを特徴とする電池モジュール。
  2. 一対の前記第２拘束部材に３つ以上の前記第１拘束部材が連結されてなる複数の前記収容空間を有する請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 前記第２拘束部材と前記電池積層体との間に配置されて、両者の隙間を埋めるスペーサをさらに備える請求項１または２に記載の電池モジュール。
  4. 前記第１拘束部材は、前記電池積層体に隣接する領域の幅が前記第１収容部が設けられる領域の幅よりも狭い請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
  5. 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と、
    前記電池モジュールを収容する筐体と、を備えることを特徴とする電池パック。
  6. 前記第１拘束部材は、前記筐体に固定される固定部を有する請求項５に記載の電池パック。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009021048A (ja) * 2007-07-10 2009-01-29 Panasonic Corp 電源モジュール

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5229303B2 (ja) * 1999-12-15 2013-07-03 トヨタ自動車株式会社 車両用電池パック
JP3891860B2 (ja) * 2002-02-26 2007-03-14 トヨタ自動車株式会社 集合電池および電池システム
JP4127060B2 (ja) * 2003-01-20 2008-07-30 トヨタ自動車株式会社 車両用リチウムイオン組電池
US7507499B2 (en) * 2004-05-24 2009-03-24 General Motors Corporation Battery pack arrangements
JP5544931B2 (ja) * 2010-03-02 2014-07-09 株式会社デンソー ラミネートセル電池構造体
JP5489797B2 (ja) * 2010-03-17 2014-05-14 三菱重工業株式会社 電池システム
JP5478400B2 (ja) * 2010-07-20 2014-04-23 トヨタ自動車株式会社 組電池の製造装置および製造方法
JP2012181970A (ja) 2011-02-28 2012-09-20 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置及び電源装置を備える車両
WO2013073046A1 (ja) * 2011-11-18 2013-05-23 日立ビークルエナジー株式会社 二次電池モジュール
JP5592341B2 (ja) * 2011-12-09 2014-09-17 本田技研工業株式会社 バッテリモジュールユニット
US8652678B2 (en) * 2012-04-17 2014-02-18 Vecture Inc. Battery pack system
JP6157813B2 (ja) * 2012-08-06 2017-07-05 パナソニック株式会社 組電池
JP2015187911A (ja) * 2012-08-09 2015-10-29 三洋電機株式会社 車両用のバッテリシステム及びバッテリシステムを備える電動車両
DE102012015818B4 (de) * 2012-08-10 2023-10-26 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Ag Kraftfahrzeugbatterie
KR101688487B1 (ko) * 2013-08-30 2016-12-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
CN103904254B (zh) * 2014-02-25 2017-01-18 江苏华东锂电技术研究院有限公司 电池模块
JP6299513B2 (ja) * 2014-07-31 2018-03-28 株式会社Ｇｓユアサ 電源パック
JP6526961B2 (ja) * 2014-11-25 2019-06-05 アイシン軽金属株式会社 バッテリー搭載フレーム構造体
JP6344245B2 (ja) * 2015-01-14 2018-06-20 株式会社デンソー 電池モジュール
KR20160091124A (ko) * 2015-01-23 2016-08-02 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 유닛을 수납하는 하우징을 구비하는 배터리 모듈
JP6743359B2 (ja) * 2015-09-29 2020-08-19 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置
CN205159404U (zh) * 2015-12-02 2016-04-13 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 一种锂离子电池模组、锂离子电池箱和汽车
JP2017196952A (ja) * 2016-04-26 2017-11-02 トヨタ自動車株式会社 車両のバッテリ搭載構造
JP2017216221A (ja) * 2016-05-31 2017-12-07 株式会社豊田自動織機 電池モジュール
JP6706598B2 (ja) * 2017-07-06 2020-06-10 本田技研工業株式会社 バッテリモジュール
CN107732063A (zh) 2017-09-29 2018-02-23 江苏银基烯碳能源科技有限公司 一种可拆卸电池模组

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009021048A (ja) * 2007-07-10 2009-01-29 Panasonic Corp 電源モジュール

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