WO2014125605A1

WO2014125605A1 - 二次電池モジュール

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Publication number: WO2014125605A1
Application number: PCT/JP2013/053615
Authority: WO
Inventors: 青木　定之
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2014-08-21
Also published as: EP2958165A4; EP2958165A1; CN105051935A; JPWO2014125605A1; EP2958165B1; CN105051935B; US20150340669A1; JP6081568B2

Abstract

　二次電池モジュールは、複数の角形電池が積層配置されてなる電池積層体と、電池積層体の積層方向一方側と他方側にそれぞれ対向して配置される一対のエンドプレートと、電池積層体の積層方向に直交するセル幅方向一方側と他方側にそれぞれ対向して配置される一対のサイドフレームと、電池積層体の積層方向一方側の端面と積層方向一方側のエンドプレートとの間に配置され、電池積層体を積層方向に押圧する弾性体とを備える。一対のサイドフレームは、セル幅方向一方側と他方側において、それぞれ、積層方向一方側のエンドプレートに一方端部が係合されかつ積層方向他方側のエンドプレートに他方端部が係合される。

Description

二次電池モジュール

　本発明は、複数の電池セルを有し、電気エネルギの放出、蓄積が可能な二次電池モジュールに関する。

　特許文献１には、Ｌ字形状をした第一のフレームと第二のフレームを組合せて構成される空間に電池積層体と弾性体とを収納した構造体が示されている。

日本国特開２０１２-１６０３４７号公報

　特許文献１に記載された二次電池モジュールは、積層された状態の複数の角形の二次電池と、弾性体とが一対のフレームで締結固定される構造とされている。このため、電池の積層方向の寸法精度が悪化し、弾性体の押圧荷重がばらつくおそれがある。

　本発明の第１の態様によると、二次電池モジュールは、扁平角形の電池容器を有する複数の二次電池が、電池容器の側面のうちで大きな面積を有する幅広側面同士が対向するように積層配置されてなる電池積層体と、電池積層体の積層方向一方側と他方側にそれぞれ対向して配置される一対のエンドプレートと、電池積層体の積層方向に直交するセル幅方向一方側と他方側にそれぞれ対向して配置されて、セル幅方向一方側と他方側において、それぞれ、積層方向一方側のエンドプレートに一方端部が係合されかつ積層方向他方側のエンドプレートに他方端部が係合される一対のサイドフレームと、電池積層体の積層方向一方側の端面と、積層方向一方側のエンドプレートとの間に配置され、電池積層体を積層方向に押圧する弾性体とを備える。

　本発明によれば、良好な寸法精度を得ることができ、弾性体から二次電池に作用する押圧荷重のばらつきを抑えることができる。

第１の実施の形態に係る二次電池モジュールの外観を示す斜視図。第１の実施の形態に係る二次電池モジュールからサイドフレームを取り外した状態を示す斜視図。第１の実施の形態に係る二次電池モジュールの構成を示す斜視図。第１の実施の形態に係る二次電池モジュールの平面図。角形電池の斜視図。エンドプレートの斜視図。サイドフレームの斜視図。エンド用セルホルダの斜視図。第１の実施の形態に係る二次電池モジュールに設けられる板バネを示す斜視図。角形電池の幅広側面に対する板バネの押圧位置を示す模式図。（ａ）は第１の姿勢で押圧する形態を示す模式図、（ｂ）は第２の姿勢で押圧する形態を示す模式図。第１の姿勢で押圧する形態と、第２の姿勢で押圧する形態とを比較した説明図。（ａ）は第２の実施の形態に係る二次電池モジュールに設けられる板バネ組立体を示す斜視図、（ｂ）は第２の実施の形態の変形例に係る二次電池モジュールに設けられる板バネ組立体を示す斜視図。（ａ）は図１２（ａ）の組合せ用の板バネを示す斜視図、（ｂ）は図１２（ｂ）の組合せ用のバネを示す斜視図。（ａ）は図１２（ａ）の板バネ組立体の押圧位置を示す模式図、（ｂ）は図１２（ｂ）の板バネ組立体の押圧位置を示す模式図。変形例に係る二次電池モジュールに設けられる板バネを示す模式図。

　以下、図面を参照して、本発明を扁平角形のリチウムイオン二次電池（以下、角形電池と記す）を複数備えた二次電池モジュールに適用した実施の形態について説明する。

―第１の実施の形態―
　図１は第１の実施の形態に係る二次電池モジュール１１の外観を示す斜視図であり、図２は二次電池モジュール１１からサイドフレーム４１，５１を取り外した状態を示す斜視図である。図３は二次電池モジュール１１の構成を示す斜視図であり、図４は二次電池モジュール１１の平面図である。

　図１～図４に示すように、二次電池モジュール１１は、複数の角形電池６１と、各角形電池６１を保持するセルホルダと、一対のエンドプレート２１，３１と、一対のサイドフレーム４１，５１とを含んで構成されている。

　図５は、角形電池６１の外観を示す斜視図である。角形電池６１は、直方体状の電池缶６２と矩形平板状の電池蓋６３とから構成される電池容器を備え、電池缶６２内に絶縁ケースを介して充放電要素が収納され、電池缶６２の開口部６２Ａが電池蓋６３によって封止された構造とされている。電池蓋６３には、正極端子６４と負極端子６５が突設されている。正極端子６４と負極端子６５は、電池缶６２内の充放電要素で発電した電力を外部に出力し、外部で発電した電力を充放電要素に充電するための端子である。

　電池缶６２は金属製であり、深絞り法により開口部の短辺の寸法より深さ寸法が大きく形成されている。電池缶６２は、有底直方体状の扁平容器であって、面積の大きな幅広側面６２Ｗと、面積の小さな幅狭側面６２Ｎと、容器底面である底面（缶底面）６２Ｂとで形成され、上面に開口部６２Ａを有する。

　電池蓋６３は、レーザービーム溶接法により電池缶６２の開口部６２Ａに固着されている。電池蓋６３には、正極端子６４と負極端子６５とが、それぞれ、挿通される貫通孔が形成されている。電池蓋６３には、注液孔６３Ａと安全弁６３Ｂとが設けられている。注液孔６３Ａは、電池缶６２内に電解液が注入された後に、注液栓がレーザービーム溶接されることで封止される。安全弁６３Ｂは、電池缶６２内の圧力が所定値以上に上昇した場合に開裂して、電池缶６２内の圧力を開放する。

　図１～図４に示すように、複数の角形電池６１は、幅広側面６２Ｗ同士が対向するように積層配置されることで電池積層体６０を構成する。電池積層体６０を構成する複数の角形電池６１は、一対のエンドプレート２１，３１と、一対のサイドフレーム４１，５１とによって積層された状態で固縛されている。一対のエンドプレート２１，３１は、電池積層体６０の積層方向一方側Ｄｆと他方側Ｄｒにそれぞれ対向して配置されている。一対のサイドフレーム４１，５１は、電池積層体６０の積層方向に直交するセル幅方向一方側Ｗｌと他方側Ｗｒにそれぞれ対向して配置されている。一対のサイドフレーム４１，５１は、セル幅方向一方側Ｗｌと他方側Ｗｒにおいて、それぞれ、積層方向一方側Ｄｆのエンドプレート２１に一方端部が係合されかつ積層方向他方側Ｄｒのエンドプレート３１に他方端部が係合される構成を有している。

　図２、図３および図６を参照して、エンドプレート２１，３１の構成について説明する。図６は、エンドプレート２１，３１の斜視図である。積層方向一方側Ｄｆのエンドプレート２１と、積層方向他方側Ｄｒのエンドプレート３１とは、同一の構成を有している。

　エンドプレート２１，３１は、それぞれ、電池積層体６０の積層方向の端面とほぼ同一の大きさを有する矩形で所定の板厚からなる平板形状を有している。エンドプレート２１の外側面には、セル幅方向一方側Ｗｌの端部でかつセル高さ方向両端部のそれぞれにおいて積層方向一方側Ｄｆに突出する突起部２２Ｌと、セル幅方向他方側Ｗｒの端部でかつセル高さ方向両端部のそれぞれにおいて積層方向一方側Ｄｆに突出する突起部２２Ｒとが設けられている。同様に、エンドプレート３１の外側面には、セル幅方向一方側Ｗｌの端部でかつセル高さ方向両端部のそれぞれにおいて積層方向他方側Ｄｒに突出する突起部３２Ｌと、セル幅方向他方側Ｗｒの端部でかつセル高さ方向両端部のそれぞれにおいて積層方向他方側Ｄｒに突出する突起部３２Ｒとが設けられている。

　突起部２２Ｌ，３２Ｌは、円柱形状であって、サイドフレーム４１の板厚とほぼ同一の突出寸法となる形状を有している。突起部２２Ｒ，３２Ｒは、円柱形状であって、サイドフレーム５１の板厚とほぼ同一の突出寸法となる形状を有している。
　突起部２２Ｌ，３２Ｌおよび突起部２２Ｒ，３２Ｒは、立方形状であっても良い。なお、後述するサイドフレーム４１，５１の開口の端縁部４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂが挿入し易いよう端部が傾斜していることが望ましい。

　図２および図６に示すように、エンドプレート２１には、ピン孔２４とネジ孔（締結孔）２６が設けられている。同様に、エンドプレート３１には、ピン孔３４とネジ孔（締結孔）３６が設けられている。ネジ孔２６，３６は、エンドプレート２１，３２にサイドフレーム４１，５１を固定する固定ネジ１０を締結するためのものである。ネジ孔２６はエンドプレート２１の四隅に設けられ、ネジ孔３６はエンドプレート３１の四隅に設けられている。

　ピン孔２４は、後述のエンド用セルホルダ８１ｆのガイドピン８６ｕ，８６ｄが挿入される貫通孔である。ピン孔２４は、エンドプレート２１のセル幅方向中央位置におけるセル高さ方向両端部のそれぞれに設けられている。同様に、ピン孔３４は、後述のエンド用セルホルダ８１ｒのガイドピン８６ｕ，８６ｄが挿入される貫通孔である。ピン孔３４は、エンドプレート３１のセル幅方向中央位置におけるセル高さ方向両端部のそれぞれに設けられている。なお、後述するように、エンド用セルホルダ８１ｒのガイドピン８６ｕ，８６ｄが省略される場合、ピン孔３４を省略することができる。

　図１～図３に示すように、セル幅方向一方側Ｗｌのサイドフレーム４１は、積層方向一方側Ｄｆのエンドプレート２１が有する突起部２２Ｌ（図２、図６（ａ）参照）と、積層方向他方側Ｄｒのエンドプレート３１が有する突起部３２Ｌ（図６（ｂ）参照）との間に亘って開口して、各エンドプレート２１，３１のセル幅方向一方側Ｗｌの突起部２２Ｌ，３２Ｌがそれぞれ挿入される開口部４２を有している。

　同様に、セル幅方向他方側Ｗｒのサイドフレーム５１は、積層方向一方側Ｄｆのエンドプレート２１が有する突起部２２Ｒ（図２、図６（ａ）参照）と、積層方向他方側Ｄｒのエンドプレート３１が有するセル幅方向他方側Ｗｒの突起部３２Ｒ（図６（ｂ）参照）との間に亘って開口して、各エンドプレート２１，３１のセル幅方向他方側Ｗｒの突起部２２Ｒ，３２Ｒがそれぞれ挿入される開口部５２を有している。

　図７を参照して、サイドフレーム４１，５１の構成について説明する。図７は、サイドフレーム５１（４１）の斜視図である。なお、以下の説明では、サイドフレーム５１の構成についてのみ説明し、サイドフレーム４１の構成については、サイドフレーム５１と同一であるので、対応する構成の符号をかっこ書きで示すことにより、その詳細な説明は省略する。

　サイドフレーム５１（４１）は、電池積層体６０のセル幅方向の端面と対向して接面する平面視略矩形の板部材からなる。サイドフレーム５１（４１）は、電池積層体６０のセル高さ寸法にほぼ等しい一定高さ寸法で一対のエンドプレート２１，３１の間に亘って延在する大きさを有している。

　サイドフレーム５１（４１）は、セルホルダに当接される矩形平板状の平板部５０（４０）と、平板部５０（４０）の長手方向両端部がそれぞれセル幅方向内側に向かって９０度折り曲げられてなるフランジ５３（４３）と、平板部５０（４０）の短手方向両端部がそれぞれセル幅方向外方に向かって９０度折り曲げられてなるリブ５６（４６）とを備えている。場合によっては、リブ５６（４６）は無くても良い。

　サイドフレーム５１（４１）には、一定の高さ寸法で一方端部から他方端部に亘って開口する開口部５２（４２）が設けられている。開口部５２（４２）は、電池積層体６０のセル幅方向他方側Ｗｒの端面を露出させることができるように、サイドフレーム５１（４１）の形状に沿って、一方のフランジ５３（４３）から他方のフランジ５３（４３）に亘って開口されている。

　開口部５２（４２）は、平板部５０（４０）からフランジ５３（４３）に亘って形成される上縁部５２ｃ（４２ｃ）および下縁部５２ｄ（４２ｄ）と、一対のフランジ５３（４３）に形成される端縁部５２ａ（４２ｂ），５２ｂ（４２ａ）とを有している。上縁部５２ｃ（４２ｃ）および下縁部５２ｄ（４２ｄ）は、一方端部と他方端部との間に亘って互いに平行に延在している。端縁部５２ａ（４２ｂ）と端縁部５２ｂ（４２ａ）とは、一方端部と他方端部でセル高さ方向に沿って互いに平行に延在している。

　開口部５２の一対の端縁部５２ａ，５２ｂは、エンドプレート２１，３１のセル幅方向他方側Ｗｒの突起部２２Ｒ，３２Ｒのセル幅方向内側位置で対向して当接される。開口部４２の一対の端縁部４２ａ，４２ｂは、エンドプレート２１，３１のセル幅方向一方側Ｗｌの突起部２２Ｌ，３２Ｌのセル幅方向内側位置で対向して当接される。

　一対のフランジ５３（４３）は、サイドフレーム５１（４１）の一方端部と他方端部でそれぞれ同方向に向かって折曲され、積層方向一方側Ｄｆのエンドプレート２１の外端面と積層方向他方側Ｄｒのエンドプレート３１の外端面にそれぞれ対向するように構成されている。

　各フランジ５３（４３）には、固定ネジ（締結部材）１０が挿通される貫通孔５５（４５）が形成されている。貫通孔５５（４５）は、サイドフレーム５１（４１）を取り付けた状態で、エンドプレート２１，３１のネジ孔２６，３６に重ねて配置され、積層方向外側から固定ネジ１０を挿通してネジ孔２６，３６に螺入できるように構成されている。なお、サイドフレーム５１，４１は、固定ネジ１０を用いて締結することに代えて、ボルト、リベット、かしめなどを用いて締結固定してもよい。

　一対のリブ５６（４６）は、サイドフレーム５１（４１）の上端部と下端部に沿って延在し、積層方向一方側Ｄｆから見た断面が略コ字状を呈している。一対のリブ５６（４６）は、サイドフレーム５１（４１）の剛性を向上させることができ、サイドフレーム５１（４１）の変形を防ぐことができる。したがって、サイドフレーム５１（４１）のねじれ等によって、エンドプレート２１，３１の突起部２２Ｒ（２２Ｌ），３２Ｒ（３２Ｌ）と係合が解除されるのを防ぐことができる。

　図１および図３に示すように、電池積層体６０は、エンドプレート２１とエンドプレート３１との間に配置され、エンドプレート２１と電池積層体６０との間には後述する板バネ７１が配置される。板バネ７１は、圧縮されるように弾性変形された状態で配置され、エンドプレート２１と電池積層体６０とを離隔するように、積層方向に押圧力を付与している。エンドプレート２１，３１は、サイドフレーム４１の両端部のフランジ４３と、サイドフレーム５１の両端部のフランジ５３とで積層方向寸法が規制される。したがって、二次電池モジュール１１の積層方向の寸法は、サイドフレーム４１のフランジ４３間の寸法、ならびに、サイドフレーム５１のフランジ５３間の寸法によって決まる。

　つまり、サイドフレーム４１，５１がエンドプレート２１，３１に取り付けられることで、板バネ７１による積層方向への押圧力により、エンドプレート２１とエンドプレート３１とが互いに積層方向に離反する方向へ移動することが規制され、電池積層体６０は積層方向両側から固縛されることになる。

　図３に示すように、複数のセルホルダは、各エンドプレート２１，３１と角形電池６１との間にそれぞれ介在される一対のエンド用セルホルダ８１ｆ，８１ｒと、積層方向一方側Ｄｆの角形電池６１と積層方向他方側Ｄｒの角形電池６１との間に介在されて、一対のエンド用セルホルダ８１ｆ，８１ｒの間で積層方向に複数連結可能な中間用セルホルダ９１とを有する。角形電池６１は、エンド用セルホルダ８１ｆ，８１ｒと中間用セルホルダ９１、および、中間用セルホルダ９１同士を互いに積層方向に連結することによって積層方向両側から挟み込まれた状態で保持される。

　エンド用セルホルダ８１ｆ，８１ｒは、電池積層体６０のセル幅方向一方側Ｗｌと他方側Ｗｒにおいて、一対のサイドフレーム４１，５１の各開口部４２，５２にそれぞれ挿入されて一対のサイドフレーム４１，５１に係合される凸部８４Ｃを有している。凸部８４Ｃは、セル高さ方向中央位置に設けられ、凸部８４Ｃのセル高さ方向一方側Ｈｕおよびセル高さ方向他方側Ｈｄのそれぞれには、サイドフレーム４１，５１の平板部４０，５０と接面する当接面部８４Ｂｕ，８４Ｂｄが設けられている。

　各中間用セルホルダ９１は、電池積層体６０のセル幅方向一方側Ｗｌと他方側Ｗｒにおいて、一対のサイドフレーム４１，５１の各開口部４２，５２にそれぞれ挿入されて一対のサイドフレーム４１，５１に係合される凸部９４Ｃを有している。凸部９４Ｃは、セル高さ方向中央位置に設けられ、凸部９４Ｃのセル高さ方向一方側Ｈｕおよびセル高さ方向他方側Ｈｄのそれぞれには、サイドフレーム４１，５１の平板部４０，５０と接面する当接面部９４Ｂｕ，９４Ｂｄが設けられている。

　当接面部８４Ｂｕ，８４Ｂｄは、サイドフレーム４１，５１に接面されることによって、エンド用セルホルダ８１ｆ，８１ｒのセル幅方向への移動を規制する。当接面部９４Ｂｕ，９４Ｂｄは、サイドフレーム４１，５１に接面されることによって、中間用セルホルダ９１のセル幅方向への移動を規制する。

　凸部８４Ｃは、サイドフレーム４１，５１の開口部４２，５２に挿入されて、凸部８４Ｃの上端部が開口部４２，５２の上端部４２ｃ，５２ｃと対向し、かつ、凸部８４Ｃの下端部が開口部４２，５２の下端部４２ｄ，５２ｄと対向して、エンド用セルホルダ８１ｆ，８１ｒのセル高さ方向への移動を規制する。

　図８は、積層方向一方側Ｄｆのエンド用セルホルダ８１ｆの斜視図である。エンド用セルホルダ８１ｆは、角形電池６１の幅広側面６２Ｗに当接される当接部８２を有している。当接部８２の周縁には、当接部８２から垂直に立ち上がる枠部８３が設けられている。枠部８３のセル幅方向両端側の側面には、上述した凸部８４Ｃおよび当接面部８４Ｂｕ，８４Ｂｄが設けられている。

　当接部８２は、一方の面が角形電池６１の幅広側面６２Ｗに当接される当接面とされ、他方の面が板バネ７１が当接されるバネ受け面８２ａとされている。バネ受け面８２ａには、一対のガイドピン８６ｕ，８６ｄが設けられている。一対のガイドピン８６ｕ，８６ｄは、セル高さ方向に互いに離間して、それぞれ積層方向に延在するように突設されている。

　積層方向他方側Ｄｒのエンド用セルホルダ８１ｒは、積層方向一方側Ｄｆのエンド用セルホルダ８１ｆと同じ構成とされる。積層方向他方側Ｄｒのエンド用セルホルダ８１ｒとエンドプレート３１との間には、板バネ７１が配置されないため、ガイドピン８６ｕ，８６ｄを省略してもよい。なお、ガイドピン８６ｕ，８６ｄを設けた場合、ガイドピン８６ｕ，８６ｄをエンドプレート３１のピン孔３４に挿入させて、エンドプレート３１を容易に位置決めすることができるため、好適である。

　図１、図３および図４に示すように、電池積層体６０の積層方向一方側Ｄｆの端面と、積層方向一方側Ｄｆのエンドプレート２１との間には、板バネ７１が配置されている。板バネ７１は、エンド用セルホルダ８１ｆを介して、角形電池６１に弾性力を付与し、電池積層体６０を積層方向に押圧する弾性体である。

　図９は、第１の実施の形態に係る二次電池モジュールに設けられる板バネ７１を示す斜視図である。図１および図９に示すように、板バネ７１は、金属材料からなり、矩形平板状の平板部７１０と、平板部７１０のセル幅方向両端から延在する一対の傾斜部７１１と、一対の傾斜部７１１のそれぞれの端部に設けられた湾曲端部７１２とを備えている。

　平板部７１０は、一方の面がエンドプレート２１の端面に当接される平坦な当接面７１０ａとされている。平板部７１０のセル幅方向中央位置におけるセル高さ方向両端部のそれぞれには、上述したエンド用セルホルダ８１ｆのガイドピン８６ｕ，８６ｄが挿通される一対のピン孔７１６が設けられている。

　図４および図９に示すように、一対の傾斜部７１１は、それぞれ、平板部７１０のセル幅方向両端縁から積層方向他方側Ｄｒに向かって屈曲し、平板部７１０に対して傾斜するように延在している。図４に示すように、一対の傾斜部７１１は、平面視で先端に近づくほど傾斜部７１１同士のセル幅方向の間隔が広くなるように傾斜している。

　傾斜部７１１の先端は、積層方向一方側Ｄｆに向かって湾曲され、湾曲端部７１２とされている。一対の湾曲端部７１２は、それぞれ、幅狭側面６２Ｎに沿って、すなわちセル高さ方向に平行に設けられている。図４に示すように、湾曲端部７１２の積層方向他方側Ｄｒの面は、エンド用セルホルダ８１ｆに当接される当接曲面部７１２ａとされている。

　板バネ７１は、平板部７１０と湾曲端部７１２との積層方向の距離が近づくように弾性変形された状態、すなわち圧縮された状態で配置され、エンドプレート２１とエンド用セルホルダ８１ｆとを離隔する方向に弾性力を発生する。板バネ７１の弾性力は、エンド用セルホルダ８１ｆを介して電池積層体６０を構成する複数の角形電池６１のうち、積層方向一方側Ｄｆの最も外側に位置する角形電池６１に伝達される。以下、積層方向一方側Ｄｆの最も外側に位置される角形電池６１のことを第１角形電池６１Ａという。

　エンド用セルホルダ８１ｆは、樹脂材からなり、湾曲端部７１２の当接曲面部７１２ａによって押圧されると、押圧された部分、すなわちエンド用セルホルダ８１ｆのセル幅方向両端部近傍が積層方向他方側Ｄｒに向かって膨らむように弾性変形する。その結果、板バネ７１の弾性力は、エンド用セルホルダ８１ｆを介して、第１角形電池６１Ａの幅広側面６２Ｗにおけるセル幅方向両端部近傍の２カ所に伝達されることになる（図１０（ａ）参照）。

　図１０は、第１角形電池６１Ａの幅広側面６２Ｗに対する板バネ７１の押圧位置６６ｓを模式的に示した図である。上記したように、図９に示す板バネ７１の押圧位置６６ｓは、図１０（ａ）に示すように、第１角形電池６１Ａの幅広側面６２Ｗにおける電池容器の角部（セル幅方向両端）近傍となる。

　なお、本実施の形態では、板バネ７１を反転させて設置して、押圧位置を変更することができる。図１に示したように、平板部７１０をエンドプレート２１に当接させ、湾曲端部７１２をエンド用セルホルダ８１ｆに当接させた第１の姿勢では、第１角形電池６１Ａに対する押圧位置６６ｓは、図１０（ａ）に示すようになる。第１の姿勢での押圧位置６６ｓは、電池容器内に収容される充放電要素の位置を考慮し、幅広側面６２Ｗを正面から見たときに、幅狭側面６２Ｎと充放電要素との間に設定することが好ましい。

　これに対して、セル高さ方向に平行な軸を中心に、板バネ７１を１８０度回転させて、平板部７１０をエンド用セルホルダ８１ｆに当接させ、湾曲端部７１２をエンドプレート２１に当接させる第２の姿勢では、図１０（ｂ）に示すように、幅広側面６２Ｗに対する板バネ７１の押圧位置６６ｃは、幅広側面６２Ｗにおける電池容器の角部近傍を除く中央部分となる。

　このように、板バネ７１は、第１の姿勢で押圧する形態、および、第１の姿勢とは異なる第２の姿勢で押圧する形態のいずれでも設置可能に構成され、第２の姿勢では、第１の姿勢とは異なる位置で、電池積層体６０に弾性力を付与している。

　押圧する位置を変更可能とすることで、角形電池６１の電池容器の変形のしやすさに応じて、適正な弾性力を付与することができる。以下、押圧位置を変更できることのメリットについて具体的に説明する。

　図１１は、第１の姿勢で押圧する形態と、第２の姿勢で押圧する形態とを比較した説明図である。角形電池６１は、充放電により膨れやすいものと、膨れにくいものとがある。図１１（ａ）は充放電により膨れにくい角形電池６１で構成される電池積層体６０を第１の姿勢で押圧したときの模式図であり、図１１（ｂ）は充放電により膨れにくい角形電池６１で構成される電池積層体６０を第２の姿勢で押圧したときの模式図である。図１１（ｃ）は充放電により膨れやすい角形電池６１で構成される電池積層体６０を第２の姿勢で押圧したときの模式図であり、図１１（ｄ）は充放電により膨れやすい角形電池６１で構成される電池積層体６０を第１の姿勢で押圧したときの模式図である。

　第１角形電池６１Ａの幅広側面６２Ｗに作用する板バネ７１の押圧荷重は、幅狭側面６２Ｎを構成する側板によって受けている。このため、充放電により膨れにくい角形電池６１に押圧荷重を付与する場合、押圧位置が、幅広側面６２Ｗにおいて支点となる幅狭側面６２Ｎを構成する側板から近いほど、たわみ量を抑えることができる。

　このため、図１１（ａ）に示すように、第１角形電池６１Ａの幅広側面６２Ｗにおける電池容器の角部近傍が押圧された場合、第１角形電池６１Ａの電池容器の変形は防止され、第１角形電池６１Ａの形状は他の角形電池６１と同等とされ、電池積層体６０は均一に押圧されることになる。

　これに対して、図１１（ｂ）に示すように、第１角形電池６１Ａの幅広側面６２Ｗにおける電池容器の角部近傍を除く中央部分が押圧された場合、押圧された部分がセル厚み方向（積層方向）に凹むように変形し、電池の寿命劣化を招くおそれがある。

　したがって、充放電により膨れにくい角形電池６１により構成される電池積層体６０に押圧荷重を付与する場合は、第１の姿勢で押圧する形態（図１０（ａ）、図１１（ａ）参照）を採用することで、電池積層体６０に適正な押圧力を付与することができる。

　上記したように、幅広側面６２Ｗにおいて支点となる幅狭側面６２Ｎを構成する側板と押圧位置との距離が近いほどたわみ量は小さく、遠いほどたわみ量は大きくなる。したがって、充放電により膨れやすい角形電池６１により構成される電池積層体６０に押圧荷重を付与する場合、充放電により膨れようとする幅広側面６２Ｗの中央部分に対して弾性力を付与することで、幅広側面６２Ｗの中央が外側に張り出すことを防止することができる。

　図１１（ｃ）に示すように、第１角形電池６１Ａの幅広側面６２Ｗにおける電池容器の角部近傍を除く中央部分が押圧された場合、第１角形電池６１Ａの充放電に伴う膨張変形は防止され、第１角形電池６１Ａの形状は他の角形電池６１と同等とされ、電池積層体６０は均一に押圧されることになる。

　これに対して、図１１（ｄ）に示すように、第１角形電池６１Ａの幅広側面６２Ｗにおける電池容器の角部近傍が押圧された場合、充放電に伴って幅広側面６２Ｗの中央部分がエンドプレート２１側に向かって張り出すように電池容器が膨張変形し、電池の寿命劣化を招くおそれがある。

　したがって、充放電により膨れやすい角形電池６１に押圧荷重を付与する場合は、第２の姿勢で押圧する形態（図１０（ｂ）、図１１（ｂ）参照）を採用することで、電池積層体６０に適正な押圧力を付与することができる。

　上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）二次電池モジュール１１は、電池積層体６０と、電池積層体６０の積層方向一方側Ｄｆと他方側Ｄｒにそれぞれ対向して配置される一対のエンドプレート２１，３１と、セル幅方向一方側Ｗｌと他方側Ｗｒにそれぞれ対向して配置される一対のサイドフレーム４１，５１と、電池積層体６０の積層方向一方側Ｄｆの端面と、積層方向一方側Ｄｆのエンドプレート２１との間に配置され、電池積層体６０を積層方向に押圧する板バネ７１とを備える。一対のサイドフレーム４１，５１は、セル幅方向一方側Ｗｌと他方側Ｗｒにおいて、それぞれ、積層方向一方側Ｄｆのエンドプレート２１に一方端部が係合されかつ積層方向他方側Ｄｒのエンドプレート３１に他方端部が係合されている。したがって、二次電池モジュール１１の積層方向寸法は、サイドフレーム４１，５１によって設定される。このため、積層方向において良好な寸法精度を得ることができる。その結果、板バネ７１から電池積層体６０に作用する押圧荷重のばらつきを抑えることができる。

　これに対して、特許文献１に記載の従来技術では、Ｌ字形状をした第一のフレームと第二のフレームとで電池積層体を挟み込むようにし、第一のフレームと第二のフレームとの間隔を組立工程の際に調整する構成とされているため、本実施の形態に比べて良好な寸法精度を得ることが困難であり、弾性体により適正な押圧荷重を得られないおそれがある。本実施の形態では、サイドフレーム４１，５１によって積層方向寸法が定まるため、積層方向寸法で位置調整を行う必要がなく、良好な寸法精度を容易にえることができ、適切な押圧荷重を電池積層体６０に付与することができる。

（２）各エンドプレート２１，３１の外側面には、セル幅方向一方側Ｗｌにおいて、積層方向に突出する突起部２２Ｌ，３２Ｌが設けられ、セル幅方向他方側Ｗｒにおいて、積層方向に突出する突起部３２Ｌ，３２Ｒが設けられている。セル幅方向一方側Ｗｌのサイドフレーム４１には、一対のエンドプレート２１，３１に係合される両端部のフランジ４３のそれぞれに、セル幅方向一方側Ｗｌの突起部２２Ｌ，３２Ｌが挿入される開口が設けられ、該開口の端縁部４２ａ，４２ｂがセル幅方向一方側Ｗｌの突起部２２Ｌ，３２Ｌのセル幅方向内側と係合している。セル幅方向他方側Ｗｒのサイドフレーム５１には、一対のエンドプレート２１，３１に係合される両端部のフランジ５３のそれぞれに、セル幅方向他方側Ｗｒの突起部２２Ｒ，３２Ｒが挿入される開口が設けられ、該開口の端縁部５２ａ，５２ｂがセル幅方向他方側Ｗｒの突起部２２Ｒ，３２Ｒのセル幅方向内側と係合している。

　電池積層体６０とエンドプレート２１との間に板バネ７１が配置されているため、板バネ７１の弾性力によって、エンドプレート２１，３１がサイドフレーム４１，５１のフランジ４３，５３に押し当てられる。このため、組立作業の際、固定ネジ１０を取り付ける前に、サイドフレーム４１，５１を板バネ７１の弾性力により自己締結させることができる。端縁部４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂにエンドプレート２１，３１の突起部２２Ｌ，３２Ｌ，２２Ｒ，３２Ｒが係合されているため、サイドフレーム４１，５１の位置ずれ、脱落が防止され、容易に位置決めすることができる。その結果、組立作業を容易に行うことができる。

（３）ガイドピン８６ｕ，８６ｄを板バネ７１のピン孔７１６に挿通させ、エンドプレート２１のピン孔２４に挿通させることで、容易に板バネ７１をエンドプレート２１とエンド用セルホルダ８１ｆとの間において保持させることができる。

―第２の実施の形態―
　図１２（ａ）、図１３（ａ）および図１４（ａ）を参照して第２の実施の形態に係る二次電池モジュールを説明する。なお、図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図１２（ａ）は第２の実施の形態に係る二次電池モジュールに設けられる板バネ組立体７５を示す斜視図であり、図１３（ａ）は組合せ用の板バネを示す斜視図である。図１４（ａ）は、板バネ組立体７５の押圧位置６６ｓ，６６ｄを模式的に示した図である。

　第１の実施の形態では、図９および図１０（ａ）に示すように、単一の板バネ７１により、幅広側面６２Ｗのセル幅方向両端部である電池容器の角部近傍の２カ所の位置で、電池積層体６０に弾性力を付与する構成とされていた。

　これに対して、第２の実施の形態では、幅広側面６２Ｗのセル幅方向両端部に加え、セル高さ方向他方側Ｈｄの端部、すなわち底面６２Ｂ側の電池容器の角部近傍の位置も押圧する構成とされている。図１２（ａ）に示すように、板バネ組立体７５は、図９に示す板バネ７１に図１３（ａ）に示す組合せ用の板バネである追加バネ７２が重ねられたものである。

　図１２（ａ）および図１３（ａ）に示すように、追加バネ７２は、板バネ７１の平板部７１０に当接される平板部７２０と、平板部７２０のセル高さ方向他方側Ｈｄの端縁から延在する傾斜部７２１とを備えている。平板部７２０には、エンド用セルホルダ８１ｆに設けられたセル高さ方向一方側Ｈｕのガイドピン８６ｕが挿通されるピン孔７２６ｕと、エンド用セルホルダ８１ｆに設けられたセル高さ方向他方側Ｈｄのガイドピン８６ｄが挿通されるピン孔７２６ｄとが設けられている。

　傾斜部７２１は、平板部７２０のセル高さ方向他方側Ｈｄの端縁から積層方向他方側Ｄｒに向かって屈曲し、平板部７２０に対して傾斜するように延在している。傾斜部７２１の先端は、積層方向一方側Ｄｆに向かって湾曲され、湾曲端部７２２とされている。湾曲端部７２２は、底面６２Ｂに沿って、すなわちセル幅方向に平行に設けられている。湾曲端部７２２の積層方向他方側Ｄｒの面は、エンド用セルホルダ８１ｆに当接される当接曲面部とされている。

　図１２（ａ）に示すように、板バネ７１と追加バネ７２とは、電池積層体６０の積層方向に重ねて配置されており、追加バネ７２の平板部７２０が板バネ７１の平板部７１０におけるエンドプレート２１との当接面７１０ａとは反対の面に接している。板バネ７１の一対のピン孔７１６と、追加バネ７２の一対のピン孔７２６ｕ，７２６ｄとは重ねて配置され、エンド用セルホルダ８１ｆの一対のガイドピン８６ｕ，８６ｄが挿通され、板バネ組立体７５が形成される。

　板バネ組立体７５は、平板部７１０，７２０と湾曲端部７１２，７２２との積層方向の距離が近づくように弾性変形された状態、すなわち圧縮された状態で配置され、積層方向外方に向けて弾性力を発生する。

　このように、追加バネ７２を板バネ７１に組み合わせて用いることで、図１４（ａ）に示すように、幅広側面６２Ｗにおける幅狭側面６２Ｎ側の角部近傍の押圧位置６６ｓに加え、幅広側面６２Ｗにおける底面６２Ｂ側の角部近傍の押圧位置６６ｄで第１角形電池６０Ａを押圧することができる。なお、板バネ組立体７５は、反転させて設置することで、押圧位置を変更することができる（図１０（ｂ）参照）。

　このような第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

―第２の実施の形態の変形例―
　図１２（ｂ）、図１３（ｂ）および図１４（ｂ）を参照して第２の実施の形態の変形例に係る二次電池モジュールを説明する。なお、図中、第２の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図１２（ｂ）は第２の実施の形態の変形例に係る二次電池モジュールに設けられる板バネ組立体７６を示す斜視図であり、図１３（ｂ）は組合せ用の板バネを示す斜視図である。図１４（ｂ）は、板バネ組立体７６の押圧位置を模式的に示した図である。

　第２の実施の形態では、図１２（ａ）および図１３（ａ）に示すように、板バネ７１と追加バネ７２とを重ねてなる板バネ組立体７５により、幅広側面６２Ｗのセル幅方向両端部である電池容器の角部近傍、および、幅広側面６２Ｗのセル高さ方向他方側Ｈｄの端部である電池容器の角部近傍の３カ所の位置で、電池積層体６０に弾性力を付与する構成とされていた。

　これに対して、第２の実施の形態の変形例では、図１２（ｂ）および図１３（ｂ）に示すように、第２の実施の形態の追加バネ７２に代えて、追加バネ７３が板バネ７１に重ねられることで板バネ組立体７６が形成され、幅広側面６２Ｗのセル幅方向両端部およびセル高さ方向他方側Ｈｄの端部に加え、セル高さ方向一方側Ｈｕ、すなわち電池蓋６３側の電池容器の角部近傍の位置も押圧する構成とされている。図１２（ｂ）に示すように、板バネ組立体７６は、図９に示す板バネ７１に図１３（ｂ）に示す組合せ用の板バネである追加バネ７３が重ねられたものである。

　図１２（ｂ）および図１３（ｂ）に示すように、追加バネ７３は、板バネ７１の平板部７１０に当接される平板部７３０と、平板部７３０のセル高さ方向両端縁から延在する一対の傾斜部７３１とを備えている。平板部７３０のセル幅方向中央位置におけるセル高さ方向両端部のそれぞれには、上述したエンド用セルホルダ８１ｆのガイドピン８６ｕ，８６ｄが挿通される一対のピン孔７３６が設けられている。

　一対の傾斜部７３１は、それぞれ、平板部７３０のセル高さ方向両端縁から積層方向他方側Ｄｒに向かって屈曲し、平板部７３０に対して傾斜するように延在している。一対の傾斜部７３１は、セル幅方向一方側Ｗｌから見て、先端に近づくほど傾斜部７３１同士のセル高さ方向の間隔が広くなるように傾斜している。

　傾斜部７３１の先端は、積層方向一方側Ｄｆに向かって湾曲され、湾曲端部７３２とされている。一対の湾曲端部７３２は、それぞれ、電池蓋６３および底面６２Ｂに沿って、すなわちセル幅方向に平行に設けられている。湾曲端部７３２の積層方向他方側Ｄｒの面は、エンド用セルホルダ８１ｆに当接される当接曲面部とされている。

　図１２（ｂ）に示すように、板バネ７１と追加バネ７３とは、電池積層体６０の積層方向に重ねて配置されており、追加バネ７３の平板部７３０が板バネ７１の平板部７１０におけるエンドプレート２１との当接面７１０ａとは反対の面に接している。板バネ７１の一対のピン孔７１６と、追加バネ７３の一対のピン孔７３６とは重ねて配置され、エンド用セルホルダ８１ｆの一対のガイドピン８６ｕ，８６ｄが挿通され、板バネ組立体７６が形成される。

　板バネ組立体７６は、平板部７１０，７３０と湾曲端部７１２，７３２との積層方向の距離が近づくように弾性変形された状態、すなわち圧縮された状態で配置され、積層方向外方に向けて弾性力を発生する。

　このように、追加バネ７３を板バネ７１に組み合わせて用いることで、図１４（ｂ）に示すように、幅広側面６２Ｗにおける幅狭側面６２Ｎ側の角部近傍の押圧位置６６ｓ、幅広側面６２Ｗにおける底面６２Ｂ側の角部近傍の押圧位置６６ｄ、および、幅狭側面６２Ｗにおける電池蓋６３側の角部近傍の押圧位置６６ｕの計４カ所で第１角形電池６０Ａを押圧することができる。なお、板バネ組立体７６は、反転させて設置することで、押圧位置を変更することができる（図１０（ｂ）参照）。

　このような第２の実施の形態の変形例によれば、第２の実施の形態と同様の効果を奏する。

　次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（１）電池積層体６０の積層方向一方側Ｄｆの端面と、積層方向一方側Ｄｆのエンドプレート２１との間に配置される弾性体として、板バネ７１や板バネ組立体７５，７６を採用したが、本発明はこれに限定されない。電池積層体６０を積層方向に押圧する弾性体であればよく、たとえば、図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、連続波形形状の金属板を、エンド用セルホルダ８１ｆと、エンドプレート２１との間に配置させてもよい。

　図１５（ａ）に示す波形バネ７８は、セル高さ方向一方側Ｈｕから見たときの形状が連続波形形状とされ、一方の面に形成される曲面部７８ｒ１がエンドプレート２１に当接され、他方の面に形成される曲面部７８ｒ２がエンド用セルホルダ８１ｆに当接される。波形バネ７８は、積層方向に圧縮されるように弾性変形された状態で配置され、エンド用セルホルダ８１ｆを介して、第１角形電池６１Ａの幅広側面６２Ｗに弾性力を付与する。

　図１５（ｂ）に示す波形バネ７９は、セル幅方向一方側Ｗｌから見たときの形状が連続波形形状とされ、一方の面に形成される曲面部７９ｒ１がエンドプレート２１に当接され、他方の面に形成される曲面部７９ｒ２がエンド用セルホルダ８１ｆに当接される。波形バネ７９は、積層方向に圧縮されるように弾性変形された状態で配置され、エンド用セルホルダ８１ｆを介して、第１角形電池６１Ａの幅広側面６２Ｗに弾性力を付与する。

　このような波形バネ７８，７９を弾性体として採用した場合であっても、サイドフレーム４１，５１によって、エンドプレート２１とエンドプレート３１との間隔の寸法精度を高くできるため、波形バネ７８，７９から電池積層体６０に作用する押圧荷重のばらつきを抑えることができる。

（２）サイドフレーム４１，５１の断面形状は、上記した例に限定されるものではない。たとえば、サイドフレーム４１，５１の下端部のリブ４６，５６を省略して上端部のリブ４６，５６のみとした断面が略Ｌ字型を有するものでもよい。

（３）上記した実施の形態では、突起部２２Ｌ、突起部２２Ｒ、突起部３２Ｌ、および、突起部３２Ｒをそれぞれ２個ずつ形成した例について説明したが本発明はこれに限定されない。たとえば、一対の突起部２２Ｌに変えて、セル高さ方向に沿って延在する矩形状の突起部を１個設けるようにしてもよい。

（４）第１の実施の形態では単一の板バネ７１を設け、第２の実施の形態および第２の実施の形態の変形例では２枚の板バネが積層方向に重ねて構成された板バネ組立体７５，７６を設けたが、本発明はこれに限定されない。３つ以上の弾性体によって電池積層体６０を積層方向に押圧してもよい。

（５）弾性体は、金属製の板状部材を加工することにより形成した板バネとする場合に限定されない。電池積層体６０を積層方向に押圧することができる種々の弾性体を採用することができる。

（６）二次電池モジュールを構成する角形電池として、リチウムイオン二次電池を一例に説明したが本発明はこれに限定されない。ニッケル水素電池などの充放電要素を容器内に収容する種々の角形二次電池に本発明を適用できる。

　上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

Claims

　二次電池モジュールであって、
　扁平角形の電池容器を有する複数の二次電池が、前記電池容器の側面のうちで大きな面積を有する幅広側面同士が対向するように積層配置されてなる電池積層体と、
　前記電池積層体の積層方向一方側と他方側にそれぞれ対向して配置される一対のエンドプレートと、
　前記電池積層体の積層方向に直交するセル幅方向一方側と他方側にそれぞれ対向して配置されて、前記セル幅方向一方側と他方側において、それぞれ、前記積層方向一方側のエンドプレートに一方端部が係合されかつ前記積層方向他方側のエンドプレートに他方端部が係合される一対のサイドフレームと、
　前記電池積層体の積層方向一方側の端面と、前記積層方向一方側のエンドプレートとの間に配置され、前記電池積層体を前記積層方向に押圧する弾性体とを備える二次電池モジュール。
　請求項１に記載の二次電池モジュールにおいて、
　前記各エンドプレートの外側面には、前記セル幅方向一方側と他方側のそれぞれにおいて、前記積層方向に突出する突起部が設けられ、
　前記セル幅方向一方側のサイドフレームには、前記一対のエンドプレートに係合される両端部のそれぞれに、前記セル幅方向一方側の突起部が挿入される開口が設けられ、該開口の縁が前記セル幅方向一方側の突起部のセル幅方向内側と係合し、
　前記セル幅方向他方側のサイドフレームには、前記一対のエンドプレートに係合される両端部のそれぞれに、前記セル幅方向他方側の突起部が挿入される開口が設けられ、該開口の縁が前記セル幅方向他方側の突起部のセル幅方向内側と係合するように構成されている二次電池モジュール。
　請求項１または２に記載の二次電池モジュールにおいて、
　前記弾性体は、少なくとも一つ設けられ、少なくとも２カ所以上の位置で、前記電池積層体に弾性力を付与している二次電池モジュール。
　請求項１または２に記載の二次電池モジュールにおいて、
　前記弾性体は、第１の姿勢で押圧する形態、および、前記第１の姿勢とは異なる第２の姿勢で押圧する形態のいずれでも設置可能に構成され、前記第２の姿勢では、前記第１の姿勢とは異なる位置で、前記電池積層体に弾性力を付与している二次電池モジュール。
　請求項１または２に記載の二次電池モジュールにおいて、
　前記弾性体は、複数設けられ、
　前記複数の弾性体は、積層方向に重ねて配置されている二次電池モジュール。
　請求項１または２に記載の二次電池モジュールにおいて、
　前記二次電池に対する前記弾性体の押圧位置が、前記二次電池の幅広側面における前記電池容器の角部近傍となるように、前記弾性体が設けられている二次電池モジュール。
　請求項１または２に記載の二次電池モジュールにおいて、
　前記二次電池に対する前記弾性体の押圧位置が、前記二次電池の幅広側面における前記電池容器の角部近傍を除く中央部分となるように、前記弾性体が設けられている二次電池モジュール。
　請求項１または２に記載の二次電池モジュールにおいて、
　前記弾性体は、連続波形形状とされている二次電池モジュール。
　請求項１または２に記載の二次電池モジュールにおいて、
　前記電池積層体の両端部に設けられる一対のセルホルダのうちの一方には、同じ方向に延在し、互いに離間している一対のガイドピンが設けられ、
　前記弾性体には、前記一対のガイドピンのそれぞれが挿通されるピン孔が設けられている二次電池モジュール。
　請求項１または２に記載の二次電池モジュールにおいて、
　前記弾性体は板バネである二次電池モジュール。