WO2014125807A1

WO2014125807A1 - 電池モジュール

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Publication number: WO2014125807A1
Application number: PCT/JP2014/000690
Authority: WO
Inventors: 慎也本川; 智彦横山
Original assignee: 三洋電機株式会社
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2014-08-21
Also published as: US20160006006A1; JPWO2014125807A1; CN104981920B; JP2017224627A; CN104981920A; JP6199369B2

Abstract

　電池モジュール（１）は、複数の電池ブロック（２）と、複数の電池ブロック（２）を予め定めた配置方向に揃えて連結する連結部材（３）を備える。電池ブロック（２）は、長手方向を揃えた複数の電池（５）と複数の電池（５）を整列配置して収納する電池ケース（６）と、電池ケース（６）における電池（５）の正極側端部に配置され、電池の正極と正極集電板（１２）との間の絶縁を行う正極側絶縁蓋である蓋部（１０）と、電池ケース（６）における電池（５）負極側端部に配置され、電池（５）の負極と負極集電板との間の絶縁を行う負極側絶縁蓋である蓋部（１１）と、蓋部（１０）に設けられ、互いに平行な方向に延伸する一組のガイド溝部（１４），（１５）を含み、連結部材（３）に設けられる一組のスライド部（１６），（１７）がガイド溝部（１４），（１５）に嵌め込まれる。

Description

電池モジュール

　本発明は、複数の電池ブロックを並べて配置される電池モジュールに関する。

　所望の電圧と電流を得るために、複数の電池を接続して構成される電池ブロックが用いられ、さらに複数の電池ブロックを接続して構成される電池モジュールが用いられる。

　特許文献１には、平角型のバッテリセルの広い面を向い合せて複数段積層させるために、バッテリを収納するケーシング部材の四隅の丸穴のうち、対角に向かい合う２つの丸穴の縦断面形状がＨ字状で雌ネジが切られてなく、残りの２つの丸穴の縦断面形状が矩形で雌ネジが切られている構造が述べられている。ここでは、各段を積層したときに、ケーシング部材を裏返しとすることでＨ字状断面の丸穴と矩形断面の丸穴が向かい合わせ、丸穴にボルトを通して各段の間を順次固定する。

　また、特許文献２には、組電池のバッテリボックスとして、ベースプレートとカバープレートとの間に電池を横置きに複数列配設したもの高さ方向に複数段積み、各段の複数列配設されている複数の電池をベースプレートに平行に配置される一対の挟着バーで挟着することが開示されている。

特開２０１０－１０８７３４号公報特開２００７－２３４３６９号公報

　電池モジュールにおいて、簡単な構造で複数の電池ブロックを連結して配置することが望まれる。また、簡単な構造で複数の電池ブロックを固定することが望まれる。

　本発明のある態様に係る電池モジュールは、複数の電池ブロックと、複数の電池ブロックを予め定めた配置方向に揃えて連結する連結部材と、を備える電池モジュールであって、電池ブロックは、長手方向を揃えた複数の電池と、複数の電池を整列配置して収納する電池ケースと、電池ケースにおける電池の正極側端部または負極側端部に配置される絶縁蓋と、絶縁蓋に設けられ、互いに平行な方向に延伸する少なくとも一組のガイド溝部であって、連結部材に設けられる少なくとも一組のスライド部が嵌め込まれるガイド溝部と、を含み、複数の電池ブロックは、それぞれのガイド溝部の延伸する方向を揃えて配置され、連結部材のスライド部が複数の電池ブロックのそれぞれのガイド溝部にまたがって嵌め込まれて互いに連結される。

　本発明の別の態様に係る電池モジュールは、円筒形外形を有する複数の電池が複数の電池の長手方向を揃えながら配置され、複数の電池の列配置方向の両端側において、電池の長手方向に沿って電池の一方側から他方側に延びる電池が配置されない貫通部を有する複数の電池ブロックと、電池の長手方向に平行な方向を電池ブロックの配置方向として複数の電池ブロックを並べて配置し、電池ブロックの配置方向に沿った各電池ブロックの両端部にそれぞれ配置される複数の蓋部材と、複数の電池ブロックを複数の蓋部材を介して固定する固定部材と、を備え、複数の電池ブロックは、貫通部の位置を電池ブロックの配置方向に沿って一直線となるように揃えて配置され、固定部材は、複数の電池ブロックのそれぞれの貫通部に沿って配置される。

　本発明によれば、電池モジュールにおいて、簡単な構造で複数の電池ブロックを連結して配置することができる。また、簡単な構造で複数の電池ブロックを固定することができる。

本発明に係る第１の実施の形態の一例において、Ｘ方向に電池ブロックを配置した電池モジュールを示す斜視図である。（ａ）は電池モジュール、（ｂ）は電池ブロック、（ｃ）は電池集合体、（ｄ）は連結部材を示す。図１（ａ）についてＸ方向に垂直な面で切断した断面図である。本発明に係る第１の実施の形態の一例において、電池モジュールの別の構成例について、図２と同様にＸ方向に垂直な面で切断した断面図である。本発明に係る第１の実施の形態の一例において、Ｙ方向に電池ブロックを配置した電池モジュールを示す斜視図である。本発明に係る第１の実施の形態の一例において、Ｚ方向に電池ブロックを配置した電池モジュールを示す斜視図である。本発明に係る第１の実施の形態の一例の電池モジュールにおいて、連結部材の他の構造を示す図である。本発明に係る第１の実施の形態の一例において、電池モジュールの他の構成例について、図２、図３と同様にＸ方向に垂直な面で切断した断面図である。本発明に係る第２の実施の形態の一例における電池モジュールを示す斜視図である。（ａ）は電池モジュール、（ｂ）は電池ブロックを示す。図１（ａ）のＡ方向から見た断面図である。本発明に係る第２の実施の形態の一例における固定部材を示す図である。本発明に係る第２の実施の形態の一例における固定部材の他の構造を示す図である。

　（第１の実施の形態）
　以下に図面を用いて、本発明の第１の実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる材質、寸法、寸法、形状、電池の数、電池ブロックの数等は説明のための例示であって、電池ブロック、電池モジュールの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

　図１は、第１の実施の形態に係る電池モジュール１と、電池モジュール１を構成する電池ブロック２と連結部材３、電池ブロック２を構成する電池集合体４を示す斜視図である。図１（ａ）は電池モジュール１を示し、（ｂ）は１つの電池ブロック２を示し、（ｃ）は電池集合体４を示し、（ｄ）は連結部材３を示す。電池モジュール１は、複数の電池ブロック２と、連結部材３を含んで構成される。ここでは、２つの電池ブロック２と、１つの連結部材３が示されている。各電池ブロック２には電池集合体４が含まれ、電池集合体４は複数の電池５が整列配置される。以下では、電池５、電池集合体４、電池ブロック２と連結部材３、電池モジュール１の順にそれぞれの構成を説明する。

　図１に、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を示した。電池ブロック２が配置される方向で、連結部材３が延びる方向がＸ方向である。Ｙ方向は、電池集合体４において複数の電池５が長手方向に揃えて整列配置されるときの電池５の長手方向である。Ｚ方向は、Ｘ方向に垂直でＹ方向にも垂直な方向で、連結部材３の高さ方向に相当する方向である。このように、ＸＺ面は複数の電池５の整列配置面で、Ｘ方向は、複数の整列配置面を１つの面に揃えるときに整列配置面が延びる方向の一つの方向である。以下で述べるように、整列配置面で電池５の配置数の多い方向を連結部材３の延びるＸ方向とするが、整列配置面で電池５の配置数の少ない方向を連結部材３の延びる方向としてもよい。

　電池集合体４は、複数の電池５を整列配置して電池ケース６に収納したものである。図１（ｃ）の例では、２０個の電池５が１つの電池ケース６に収納される。電池５は、充放電可能な二次電池である。二次電池としては、リチウムイオン電池が用いられる。これ以外に、ニッケル水素電池、アルカリ電池等を用いてもよい。図１（ｃ）に示されるように、２０個の電池５は、隣接する電池５の間の隙間を最小にする千鳥型の配置関係とされる。なお、これ以外の配置関係で複数の電池５を配置してもよい。

　電池５は、長手方向を揃えて、複数の行と複数の列に配置される。配置される電池の数の多い方向を列方向とすると、図１（ｃ）では、６つまたは７つの電池５が配置される方向が列方向で、３つの電池５が配置される方向が行配置方向である。列方向はＸ方向に平行な方向で、行方向はＺ方向に平行な方向となる。

　電池５の長手方向の両端部のうち一方端が正極端子７、他方端が負極端子８として用いられる。図１（ｃ）では、図面の手前側に電池５の正極端子７が揃えられている。負極端子８は図１（ｃ）では電池５の向こう側となって図示されない。電池５は、円筒形の外形を有する。円筒形の電池５の一例を挙げると、直径が１８ｍｍ、高さが６５ｍｍ、端子間電圧が３．６Ｖ、容量が２．５Ａｈのリチウムイオン電池である。これは説明のための例示であって、これ以外の寸法、特性値であってもよい。また、外径は円筒形でなくてもよく、例えば、角型であってもよい。

　電池５は、安全弁９を有する。安全弁９は、電池５の内部で行われる電気化学反応によって発生するガスの圧力が予め定めた閾値圧力を超すときに、電池５の内部から外部に排ガスとして放出する機構である。安全弁９は、電池５の長手方向の両端部のいずれかの側に設けられる。図１の例では、正極端子７の側に設けられるが、これを負極端子８の側に設けるものとしてもよい。以下では、安全弁９は正極端子７の側に設けられるものとする。したがって、電池ブロック２の正極側に電池５の安全弁９の側が揃えられ、電池５の内部からの排ガスは、電池ブロック２の正極側に揃えられた安全弁９のガス排出口から排出されることになる。

　電池ケース６は、２０個の電池５を所定の配置関係で整列配置して電池集合体４として保持する保持容器である。電池ケース６は、高さ方向の両端側がそれぞれ開口する２０個の電池収納部が設けられる枠体で、それぞれの電池５は、電池収納部の１つに収納配置される。かかる電池ケース６としては、アルミニウムを材料として、押出成形によって所定の形状としたものを用いることができる。

　電池ブロック２は、２０個の電池５が収納された電池ケース６の両端を絶縁体の蓋部１０，１１で覆ったものである。蓋部１０は、電池ケース６における電池５の正極側端部に配置される正極側絶縁蓋で、２０個の電池５の正極端子を並列に接続する正極集電板１２が取り付けられる。正極側絶縁蓋は、２０個の電池５の正極端子７のそれぞれと正極集電板１２との間の絶縁を行う。蓋部１１は、電池ケース６における電池５の負極側端部に配置される負極側絶縁蓋で、２０個の電池５の負極端子８を並列に接続する負極集電板１３が取り付けられる（図２参照）。負極側絶縁蓋は、２０個の電池５の負極端子のそれぞれと負極集電板１３との間の絶縁を行う。

　かかる蓋部１０，１１としては、耐熱性と電気絶縁性を備えたプラスチック材料を所定の形状に成形したものを用いることができる。プラスチック材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネイト、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート等を用いることができる。

　電池ブロック２に設けられる一組のガイド溝部１４，１５は、連結部材３をスライドするための案内溝である。一組のガイド溝部１４，１５は、正極側絶縁蓋である蓋部１０に一体化して設けられる。一組のガイド溝部１４，１５は、蓋部１０のＺ方向に沿った両端部に設けられ、互いに平行な方向に延伸する。延伸する方向は連結部材３の延伸する方向で、Ｘ方向である。一組のガイド溝部１４，１５の溝開口は、Ｚ方向に対して互いに逆方向である。すなわち、蓋部１０のＺ方向の上方側に設けられるガイド溝部１４の溝開口はＺ方向の上方側を向き、蓋部１０のＺ方向の下方側に設けられるガイド溝部１５の溝開口はＺ方向の下方側を向く。

　かかる一組のガイド溝部１４，１５は、蓋部１０を所定の形状に成形するときに、溝形状として成形したものを用いることができる。あるいは、溝形状を有するガイド部材を別部材として準備し、これを蓋部１０に接着や適当な固定手段で一体化して用いてもよい。
ガイド溝部１４，１５を有するガイド部材を用いるときは、蓋部１０と同様の絶縁材料で成形される。

　連結部材３は、複数の電池ブロック２をＸ方向に配置したときに、これらを一体化して連結する部材である。連結部材３は、電池ブロック２の一組のガイド溝部１４，１５のそれぞれにスライドして嵌め込まれる２つで一組のスライド部１６，１７と、一組のスライド部１６，１７を互いに接続するカバー部１８を有する。カバー部１８は、Ｚ方向に延びる天井壁部と天井部の両端からＹ方向に延びる２つの側壁部から構成され、Ｘ方向に垂直な方向で切断した断面がコの字形状である。一組のスライド部１６，１７は、カバー部１８の２つの側壁部の先端からＺ方向に突き出し、Ｘ方向に延伸する。一組のスライド部１６，１７の突き出す方向は互いに逆方向で、スライド部１６の先端とスライド部１７の先端は互いに向かい合う。このように、カバー部１８と一組のスライド部１６，１７が一体化した連結部材３は、Ｘ方向に垂直な方向で切断した断面が、先端に鉤部を有するコの字形状またはＣの字形状となる。

　連結部材３のＸ方向に沿った長さは、電池モジュール１を構成する複数の電池ブロック２のＸ方向に沿った長さの総和と同じか、やや長めに設定される。図１の例では、２つの電池ブロック２を連結するので、１つの電池ブロック２のＸ方向に沿った長さをＬ₀として、連結部材３のＸ方向に沿った長さＬは、２Ｌ₀よりもやや長めに設定される。

　上記では、２つの電池ブロック２をＸ方向に連結する例を述べたが、連結部材３の長さＬを長くすることで、３つ以上の電池ブロック２をＸ方向に連結して配置することができる。

　連結部材３は、２つの電池ブロック２のそれぞれのガイド溝部１４，１５にまたがって嵌め込まれる。嵌め込みは、２つの電池ブロック２のガイド溝部１４，１５の延伸する方向を一直線に合わせて、電池モジュール１の端部側から、連結部材３のスライド部１６，１７をそのガイド溝部１４，１５にスライドさせてＸ方向に沿って移動させることで行われる。上記のように、スライド部１６の先端とスライド部１７の先端は互いに向かい合っている。また、２つの電池ブロック２のガイド溝部１４，１５の溝開口は互いに逆方向である。そこで、一組のスライド部１６，１７を複数の電池ブロック２のそれぞれの一組のガイド溝部１４，１５に嵌め込むことで、複数の電池ブロック２をＺ方向およびＹ方向に分離させることなく、これらをＸ方向に一体化して連結することができる。一体化した連結部材３と複数の電池ブロック２は、Ｘ方向に分離しないように、適当な固定手段で固定される。

　連結部材３は、電池ブロック２の正極側に配置されるので、安全弁９から排出される排ガスを流すダクトとしての機能を有する。図２は、図１（ａ）についてＸ方向に垂直な面で切断した断面図である。

　電池５は、正極側に正極側絶縁蓋である蓋部１０が被せられ、蓋部１０の外側、つまり、電池５の反対側に正極集電板１２が設けられる。正極集電板１２と蓋部１０の間には、電池５の正極端子に接続されるリード端子を有する正極リード板２０が配置される。正極集電板１２と正極リード板２０は、金属等の導電性板材で構成される。蓋部１０には、２０個の電池５の正極端子７に対応する開口が設けられ、その開口のそれぞれにリード端子が挿入されて正極端子７に押し付け接触または溶接で接続される。正極リード板２０と正極集電板１２は溶接等で一体化され、適当な固定手段で蓋部１０に固定される。

　同様に、電池５は、負極側に負極側絶縁蓋である蓋部１１が被せられ、蓋部１１の外側、つまり、電池５の反対側に負極集電板１３が設けられる。負極集電板１３と蓋部１１の間には、電池５の負極端子に接続されるリード端子を有する負極リード板２１が配置される。負極集電板１３と負極リード板２１は、金属等の導電性板材で構成される。蓋部１１には、２０個の電池５の負極端子８に対応する開口が設けられ、その開口のそれぞれにリード端子が挿入されて負極端子８に押し付け接触または溶接で接続される。負極リード板２１と負極集電板１３は溶接等で一体化され、適当な固定手段で蓋部１１に固定される。
このようにして、２０個の電池５は、正極集電板１２と負極集電板１３によって互いに並列接続される。

　連結部材３は、電池ブロック２の正極側の端部を覆い、そのスライド部１６，１７と蓋部１０のガイド溝部１４，１５と気密に接合して、電池ブロック２の正極側の端部側にガスを流すことができるダクト空間２４を形成する。電池ブロック２の正極側は、安全弁９が揃えられる側であるので、安全弁９から排出される排ガスを他に漏らすことなく、ダクト空間２４を通って所定の排気口から外部に排出することができる。なお、図１（ａ）には、排ガスが排出されるときの流れ２５を白抜き矢印で示した。

　上記では、正極側絶縁蓋である蓋部１０にガイド溝部１４，１５を設けるものとしたが、負極側絶縁蓋である蓋部１１にもガイド溝部を設けることができる。図３に示す電池モジュール３０は、図１、図２で説明した蓋部１１に代えて、正極側絶縁蓋である蓋部１０と同じ構造の蓋部３１を負極側絶縁蓋に用いる。蓋部３１は、負極側絶縁板で、ガイド溝部３２，３３を有する。ガイド溝部３２，３３は、図１、図２で説明したガイド溝部１４，１５と同じ構造である。蓋部３１に対応して、負極側に配置される連結部材３４は、図１、図２で説明した連結部材３と同様に一組のスライド部３５，３６とカバー部３７を有する。連結部材３４はダクト空間２４を形成するためのものでなく、負極集電板１３と負極リード板２１を覆うためのものであるので、連結部材３に比べ、Ｙ方向の寸法が短い。

　図３の電池モジュール３０から連結部材３，３４を取り外したものを電池ブロック４０とすると、図４は、２つの電池ブロック４０Ａ，４０ＢをＹ方向に配置する電池モジュール４１を示す図である。ここでは、新しい連結部材４２が用いられる。

　連結部材４２には、図１（ｄ）で説明した２つで一組のスライド部１６，１７に加えて、さらに２つで一組のスライド部４３，４４が設けられる。一組のスライド部１６，１７は、隣接して配置される２つの電池ブロック４０Ａ，４０Ｂのうち、電池ブロック４０Ｂの蓋部１０のガイド溝部１４，１５に嵌め込むために設けられる。これは図１と同じである。一方、もう一組のスライド部４３，４４は、もう１つの電池ブロック４０Ａの蓋部３１のガイド溝部３２，３３に嵌め込むために設けられる。

　連結部材４２は、スライド部１６とスライド部４３を接続する上部板４５と、スライド部１７とスライド部４４を接続する下部板４６と、上部板４５と下部板４６を接続して一体化する連結板４７を含んで構成される。連結部材４２は、Ｘ方向に垂直な面で切断した断面がＨ型形状を有する。Ｈ型形状のうち、電池ブロック４０Ａの蓋部１０を覆う部分は、ダクト空間を形成し、電池ブロック４０Ｂの蓋部３１を覆う部分はダクト空間を形成しない。したがって、連結部材４２の断面形状は非対称のＨ型形状である。なお、図４に、ダクト空間によって排出される排ガスの流れ２５を示した。

　２つの電池ブロック４０Ａ，４０ＢをＹ方向に所定の間隔を置きながらＸＹ面上に揃え、ガイド溝部３２，３３，１４，１５を互いに平行となるように配置する。そして、ガイド溝部３２，３３，１４，１５にそれぞれ連結部材４２のスライド部４３，４４，１６，１７をスライドさせながら嵌め込む。このようにして、連結部材４２を用いて、２つの電池ブロック４０Ａ，４０ＢをＹ方向に配置し、Ｙ方向、Ｚ方向に分離しないように連結して電池モジュール４１とできる。連結部材４２を複数用いることで、さらに多くの電池ブロック４０をＹ方向に配置した電池モジュールとすることができる。

　図５は、図１、図２で説明した電池ブロック２を２つ、Ｚ方向に配置する電池モジュール５０を示す図である。図５では、Ｚ方向に隣接して配置される２つの電池ブロック２を区別して、電池ブロック２Ａ，２Ｂとして示した。ここでは、新しい連結部材５１が用いられる。

　連結部材５１には、図１（ｄ）で説明した２つで一組のスライド部１６，１７に加えて、さらに２つで一組のスライド部５２，５３が設けられる。一組のスライド部１６，１７は、隣接して配置される２つの電池ブロック２Ａ，２Ｂの一方側の電池ブロック２Ａの蓋部１０Ａに設けられるガイド溝部１４Ａ，１４Ｂに嵌め込まれるために用いられる。新しく設けられる一組のスライド部５２，５３は、隣接して配置される２つの電池ブロック２Ａ，２Ｂの他方側の電池ブロック２Ｂの蓋部１０Ｂに設けられるガイド溝部１４Ｂ，１５Ｂに嵌め込まれるために用いられる。

　連結部材５１は、スライド部５２が設けられる上部板５４と、スライド部１７が設けられる下部板５５と、スライド部１６，５３が設けられる中間板５６と、上部板５４と下部板５５と中間板５６を接続して一体化する連結板５７を含んで構成される。連結部材５１は、電池ブロック２Ａの正極側と電池ブロック２Ｂの正極側を覆い、ダクト空間を形成する。なお、図４に、ダクト空間によって排出される排ガスの流れ２５を示した。

　２つの電池ブロック２Ａ，２ＢをＺ方向に所定の間隔を置きながらＸＺ面上に揃え、ガイド溝部１４Ａ，１５Ａ，１４Ｂ，１５Ｂを互いに平行となるように配置する。そして、ガイド溝部１４Ａ，１５Ａ，１４Ｂ，１５Ｂにそれぞれ連結部材５１のスライド部１６，１７，５２，５３をスライドさせながら嵌め込む。このようにして、連結部材５１を用いて、２つの電池ブロック２Ａ，２ＢをＺ方向に配置し、Ｙ方向、Ｚ方向に分離しないように連結して電池モジュール５０とできる。連結部材５１の中間板５６の数を増やすことでで、さらに多くの電池ブロック２をＺ方向に配置した電池モジュールとすることができる。

　上記では、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれについて、複数の電池ブロック２または複数の電池ブロック４０を連結することを述べたが、例えば、図６に示す連結部材６０を用いることで、Ｘ方向とＹ方向とＺ方向にそれぞれ複数の電池ブロック４０を連結して配置することができる。

　上記では、ガイド溝部の開口が向かう方向をＺ方向として説明した。Ｚ方向を上下方向とすると、Ｚ方向に直交する水平方向であるＸ方向に向いてガイド溝部が開口するものとすることもできる。その一例を図７の電池モジュール７０として示す。図７は、図３に対応する図であるが、正極側絶縁蓋である蓋部７１は、水平方向であるＸ方向に向かって開口するガイド溝部７２，７３を有する。同様に、負極側絶縁蓋である蓋部７４は、開口がＸ方向に向かうガイド溝部７５，７６を有する。これらに対応して、正極側の連結部材８０は、水平方向であるＸ方向に向かって突き出すスライド部８１，８２と、これらを接続するカバー部８３を有する。正極側の連結部材８０は、正極側絶縁蓋である蓋部７１を覆い、ダクト空間２４を形成する。負極側の連結部材８４は、Ｘ方向に向かって突き出すスライド部８５，８６と、これらを接続するカバー部８７を有する。

　上記の実施形態では、安全弁９を電池５の正極端子７の付近に設け、正極側絶縁蓋である蓋部１０を覆うように連結部材３を配置する形態について説明した。しかし、安全弁９は電池５の負極端子８の付近に形成することもできる。この場合、電池５の安全弁９から排出される排ガスを流すダクト空間２４は、電池ブロック２の負極側に形成する必要がある。この場合、負極側絶縁蓋である蓋部１１によりダクト空間２４を形成するため、蓋部１１は、正極側絶縁蓋である蓋部１０よりも大きめの形状を有する。

　（第２の実施の形態）
　図８は、第２の実施の形態に係る電池モジュール１００とこれを構成する電池ブロック１０２を示す斜視図である。第２の実施の形態に係る電池ブロック１０２は、第１の実施の形態に係る電池集合体４に相当するものとも言える。よって、以下では、電池ブロック１０２については、第１の実施の形態に係る電池集合体４との相違について主に説明する。図８（ａ）は電池モジュール１００を示し、（ｂ）は１つの電池ブロック１０２を示す。電池モジュール１００は、複数の電池ブロック１０２と、複数種類の蓋部材１０３，１０４，１０５と、電池ブロック１０２を蓋部材１０３，１０４，１０５を介して固定する蓋部材１０６，１０７と、締結部材１０８，１０９を含んで構成される。ここでは、３つの電池ブロック１０２と、４つの蓋部材１０３，１０４，１０４，１０５と、２つの蓋部材１０６，１０７が示されている。

　図８において、電池５の長手方向と、列配置方向を示した。電池５は、長手方向を揃えて、複数の行と複数の列に配置されるが、配置される電池の数の多い方向を列配置方向とした。図８では、６つまたは７つの電池５が配置される方向が列配置方向で、３つの電池５が配置される方向が行配置方向である。

　安全弁９は、電池５の正極端子７の付近に設けられる。したがって、電池ブロック１０２の正極側には、それぞれの電池５の安全弁９のガス排出口が配置され、電池５内部からの排ガスは、電池ブロック１０２の正極側から排出されることになる。

　電池収納部の配置は、電池５の配置関係に対応して、千鳥型の配置関係とされる。すなわち、行方向に３つの電池収納部が配置され、列方向に沿って、７個、６個、７個の電池収納部を有する。

　したがって、中央の行の電池収納部の列配置方向に沿った長さは、その両側の行の電池収納部列の列配置方向に沿った長さよりも短い。これによって、電池ケース６の列配置方向に沿った両端において、電池５が配置されない余裕空間としての窪み部１０１５，１０１６が形成される。窪み部１０１５，１０１６は、電池５の長手方向に沿って電池５の一方側から他方側に延び、電池５が配置される部分に向かって窪む。このように、窪み部１０１５，１０１６は、複数の電池５の列配置方向の両端側において、電池５の長手方向に沿って電池５の一方側から他方側に延びる電池５が配置されない貫通部である。したがって、貫通部は、窪み部１０１５，１０１６のように電池ケース６が窪んだ形状のみならず、電池ケース６における窪み部１０１５，１０１６の位置に形成された貫通孔であってもよい。

　かかる電池ケース６としては、プラスチックを材料として、所定の形状に整形したものを用いることができる。また、これに代えて、第１の実施の形態と同様、例えば、アルミニウムを主材料として、押出成形やダイキャストによって所定の形状としたものを用いることができる。

　なお、電池ブロック１０２は、電池ケース６を省略して、複数の電池５を千鳥型に配置したものを適当な絶縁材または絶縁シートで固定するものとしてもよい。場合によっては、複数の電池５を千鳥型に配置しただけのものを、後述する正極側絶縁板１０２０、負極側絶縁板１０２２で固定するものとしてもよい。このような場合、貫通部とは、電池ブロック１０２において、電池５が配置されない部分として構成される。

　電池モジュール１００は、電池５の長手方向に平行な方向を電池ブロック１０２の配置方向として３つの電池ブロック１０２を並べて配置したものである。図８に、電池５の列配置方向と、電池５の長手方向である電池ブロック１０２の配置方向をそれぞれ示した。また、図８（ａ）では、３つの電池ブロック１０２を区別して、電池ブロック１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃとして示した。配置は、３つの電池ブロック１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃのそれぞれの貫通部である窪み部１０１５，１０１６の位置が電池ブロック１０２の配置方向に沿って一直線となるように揃えられる。

　蓋部材１０３，１０４，１０５は、電池ブロック１０２の配置方向に沿った各電池ブロック１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃの両端部にそれぞれ配置される。すなわち、ここでは、蓋部材１０３，１０４，１０５は、電池ブロック１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃの正極側または負極側に配置される部材で、配置される位置によって３種類の形状を有する。

　蓋部材１０３，１０５は、電池モジュール１００で電池ブロック１０２の配置方向に沿って配置される３つの電池ブロック１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃのうちで、両端部に配置される２つの電池ブロック１０２Ａ，１０２Ｃに配置されるものである。蓋部材１０３は電池ブロック１０２Ａの正極側に配置され、蓋部材１０５は電池ブロック１０２Ｃの負極側に配置される。蓋部材１０３は、電池ブロック１０２Ａの正極側に安全弁９が配置されることから、電池ブロック１０２Ａの正極側を覆い、安全弁９から排出される排ガスを流すダクト空間を形成できるように、蓋部材１０５よりも大きめの形状を有する。

　蓋部材１０４は、隣接する電池ブロック１０２の間に配置され、蓋部材１０３と蓋部材１０５を一体化した形状を有する。すなわち、隣接する電池ブロック１０２の一方側の負極側には蓋部材１０５と同様の形状が宛がわれ、他方側の正極側には蓋部材１０３と同様の形状が宛がわれる。図８（ａ）では、電池ブロック１０２の配置方向に沿って配置される３つの電池ブロック１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃのうちで、隣接する電池ブロック１０２としては、電池ブロック１０２Ａと電池ブロック１０２Ｂ、電池ブロック１０２Ｂと電池ブロック１０２Ｃがあるので、電池ブロック１０２Ａと電池ブロック１０２Ｂの間と、電池ブロック１０２Ｂと電池ブロック１０２Ｃの間に、それぞれ蓋１０４が配置される。

　電池ブロック１０２の配置方向に平行な断面で見ると、蓋部材１０３，１０５は、コの字形状またはＣの字形状を有し、蓋部材１０４は、Ｈ字形状を有する。Ｈ字形状は、ダクト空間１０２４を形成する側の空間体積が、安全弁９が配置されない側に形成される空間体積よりも大きい。かかる蓋部材１０３，１０４，１０５としては、所定の耐熱性と強度を有する適当な金属材料またはプラスチック材料を所定の形状に成形したものを用いることができる。

　固定部材１０６，１０７は、３つの電池ブロック１０２を４つの蓋部材１０３，１０４，１０５を介して固定する連結部材である。３つの電池ブロック１０２は、それぞれの窪み部１０１５，１０１６の位置が配置方向に沿って一直線となるように揃えて配置されるので、固定部材１０６は、３つの電池ブロックのそれぞれの窪み部１０１５に沿って配置され、固定部材１０７は、３つの電池ブロックのそれぞれの窪み部１０１６に沿って配置される。このように、窪み部１０１５，１０１６の余裕空間は、電池ブロック１０２の固定のために有効に利用される。

　締結部材１０８，１０９は、固定部材１０６，１０７の両端側において、蓋部材１０３，１０５を介して取り付けられ、ネジ締め等の締結方法で、３つの電池ブロック１０２を４つの蓋部材１０３，１０４，１０５を介して固定するために用いられる。かかる締結部材１０８，１０９としては、ボルト、ナットを用いることができる。

　図９は、図８のＡ方向から見た断面図で、蓋部材１０３，１０４、窪み部１０１５、固定部材１０６、締結部材１０８が示される。

　電池５は、正極側に正極側絶縁板１０２０が設けられ、これを介して正極板１０２１が各電池５の正極端子７に接触するように配置される。同様に、負極側に負極側絶縁板１０２２が設けられ、これを介して負極板１０２３が各電池５の負極端子８に接触するように配置される。蓋部材１０３，１０４は、それぞれ、正極板１０２１と負極板１０２２と、絶縁部材１０２６を介して接続される。なお、正極板１０２１と正極側絶縁板１０２０、負極板１０２３と負極側絶縁板１０２２は、蓋部材１０３，１０４が電池５の側に押付けられることで、密着して固定される。絶縁部材１０２６は、蓋部材１０３，１０４の脚部が嵌まりこむ凹部を有することが好ましい。

　蓋部材１０３は、固定部材１０６と締結部材１０８を用い、電池ブロック１０２に固定される。電池ブロック１０２の正極側の端部を覆い、正極側絶縁板１０２０および電池ケース６と気密に接合して、電池ブロック１０２の正極側の端部側にガスを流すことができるダクト空間１０２４を形成する。このような構造とすることで、安全弁６から排出される排ガスを他に漏らすことなく、ダクト空間１０２４を通って所定の排気口から外部に排出することができる。なお、図８には、排ガスが排出されるときの流れ１０２５を白抜き矢印で示した。

　図１０は、固定部材１０６の詳細を示す図である。なお、固定部材１０７も固定部材１０６と同じ構造を有する。図１０は、図９と同様に、電池モジュール１００のＡ方向から見た断面図である。

　固定部材１０６は、電池モジュール１００の両端部の間の長さＬ₀を有し、軸本体１０３０とその両端部に固定用のネジ部１０３１，１０３２を有する。電池モジュール１００の両端部の間の長さＬ₀は、蓋部材１０３の最外端部と蓋部材１０５の最外端部との間の距離である。図８、図１０では締結部材１０８にボルトを用いるので、軸本体１０３０は、両端部にメネジのネジ部を有するものであればよく、中実の丸棒材で両端部にメネジが切られているものであってもよく、中空棒材でその中空穴の両端部にメネジが切られているものであってもよい。かかる固定部材１０６としては、適当な強度を有する金属製の棒材に所定のネジ加工を行ったものを用いることができる。

　なお、締結部材にナットを用いることもできる。その場合には、軸本体１０３０の両端部にオネジのネジ部を突き出させる構造となる。

　図１１は、他の構造の固定部材１０４０を示す図である。図１１は図１０と同様に、電池モジュール１００のＡ方向から見た断面図である。

　固定部材１０４０は、３つのスペーサ棒部材１０４１から構成される。スペーサ棒部材１０４１は、隣接する蓋の間の長さＬ₁を有し、締め付け回しができる外周形状を有する軸本体１０４２と、その一方端に設けられるオネジ部１０４３、他方端に設けられるメネジ部１０４４で構成される。隣接する蓋の間の長さＬ₁とは、配置方向に沿った長さであって、１つの電池ブロック１０２の正極側に配置される蓋部の内壁と負極側に配置される蓋部の内壁との間の距離である。

　３つのスペーサ棒部材１０４１は、蓋部材１０３とこれに隣接する蓋部材１０４の間、隣接する蓋部材１０４と蓋部材１０４の間、蓋部材１０５とこれに隣接する蓋部材１０４との間にそれぞれ配置される。そして、隣接するスペーサ棒部材１０４１は、一方側のスペーサ棒部材１０４１のオネジ部１０４３と他方側のスペーサ棒部材１０４１のメネジ部１０４４が互いに噛みあって、３つのスペーサ棒部材１０４１が１つの固定部材１０４０を形成する。隣接するスペーサ棒部材１０４１のオネジ部１０４３とメネジ部１０４４とを噛み合わせるためには、スペーサ棒部材１０４１がその軸の周りに締め付け回しができることが条件となる。図１１の例では、軸本体１０４２が六角棒で構成され、適当な六角スパナ等を用いて、その軸周りに締め付け回しができる。軸本体を丸棒として、その一部を六角形状としてもよい。六角形状の他に、四角形状等であってもよく、回し治具を挿入できる穴を設けるものとしてもよい。

　図１１の例では、蓋部材１０５の側の締結部材はボルトであるが、蓋部材１０３の側の締結部材１０４５はナットとなる。なお、スペーサ棒部材１０４１の取付方向を逆にすることで、締結部材１０８と締結部材１０４５を入れ替えることができる。

　上記実施形態では、安全弁９を電池５の正極端子７付近に設け、蓋部材１０３を電池ブロック１０２の正極側に設け、ダクト空間１０２４を電池ブロック１０２の正極側に設ける形態について説明した。しかし、安全弁９は電池５の負極端子８付近に形成することもできる。この場合、電池５の安全弁９から排出される排ガスを流すダクト空間１０２４は、電池ブロック１０２の負極側に形成する必要がある。この場合、蓋部材１０５によりダクト空間１０２４を形成するため、蓋部材１０５は、蓋部材１０３よりも大きめの形状を有する。

　１，３０，４１，５０，７０，１００　電池モジュール、２，２Ａ，２Ｂ，４０，４０Ａ，４０Ｂ，１０２　電池ブロック、３，３４，４２，５１，６０，８０，８４　連結部材、４　電池集合体、５　電池、６　電池ケース、７　正極端子、８　負極端子、９　安全弁、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１１，３１，７１，７４　蓋部、１２　正極集電板、１３　負極集電板、１４，１４Ａ，１４Ｂ，１５，１５Ａ，１５Ｂ，３２，３３，７２，７３，７５，７６　ガイド溝部、１６，１７，３５，３６，４３，４４，５２，５３，８１，８２，８５，８６　スライド部、１８，３７，８３，８７　カバー部、２０　正極リード板、２１　負極リード板、２４　ダクト空間、２５　（排ガスの）流れ、４５，５４　上部板、４６，５５　下部板、４７，５７　連結板、５６　中間板、１０３，１０４，１０５　蓋部材、１０６，１０７，１０４０　固定部材、１０８，１０９，１０４５　締結部材、１０１５，１０１６　窪み部（貫通部）、１０２０　正極側絶縁板、１０２１　正極板、１０２２　負極側絶縁板、１０２３　負極板、１０２４　ダクト空間、１０２６　絶縁部材、１０３０，１０４１　軸本体、１０３１，１０３２　ネジ部、１０４１　スペーサ棒部材、１０４３　オネジ部、１０４４　メネジ部。

Claims

　複数の電池ブロックと、
　前記複数の電池ブロックを予め定めた配置方向に揃えて連結する連結部材と、
　を備える電池モジュールであって、
　前記電池ブロックは、
　長手方向を揃えた複数の電池と、
　前記複数の電池を整列配置して収納する電池ケースと、
　前記電池ケースにおける前記電池の正極側端部または負極側端部に配置される絶縁蓋と、
　前記絶縁蓋に設けられ、互いに平行な方向に延伸する少なくとも一組のガイド溝部であって、前記連結部材に設けられる少なくとも一組のスライド部が嵌め込まれるガイド溝部と、
　を含み、
　前記複数の電池ブロックは、それぞれの前記ガイド溝部の延伸する方向を揃えて配置され、前記連結部材の前記スライド部が前記複数の電池ブロックのそれぞれの前記ガイド溝部にまたがって嵌め込まれて互いに連結される、電池モジュール。
　複数の電池ブロックと、
　前記複数の電池ブロックを予め定めた配置方向に揃えて連結する連結部材と、
　を備える電池モジュールであって、
　前記電池ブロックは、
　長手方向を揃えた複数の電池と、
　前記複数の電池を整列配置して収納する電池ケースと、
　前記電池ケースにおける前記電池の正極側端部に配置され、前記電池の正極と正極集電板との間の絶縁を行う正極側絶縁蓋と、
　前記電池ケースにおける前記電池の負極側端部に配置され、前記電池の負極と負極集電板との間の絶縁を行う負極側絶縁蓋と、
　前記正極側絶縁蓋または前記負極側絶縁蓋の少なくとも一方に設けられ、互いに平行な方向に延伸する少なくとも一組のガイド溝部であって、前記連結部材に設けられる少なくとも一組のスライド部が嵌め込まれるガイド溝部と、
　を含み、
　前記複数の電池ブロックは、それぞれの前記ガイド溝部の延伸する方向を揃えて配置され、前記連結部材の前記スライド部が前記複数の電池ブロックのそれぞれの前記ガイド溝部にまたがって嵌め込まれて互いに連結される、電池モジュール。
　請求項１または２に記載の電池モジュールにおいて、
　前記電池は安全弁を有し、
　前記電池ブロックは、前記電池の前記安全弁の側を前記正極側端部の側または前記負極側端部の側の側に揃え、
　前記連結部材は、前記電池の前記安全弁の側が揃えられた前記電池ブロックの前記正極側端部の側または前記負極側端部の側を覆い、前記安全弁から排出される排ガスを流すダクト空間を形成するダクト兼用部材である、電池モジュール。
　請求項１または２に記載の電池モジュールにおいて、
　前記複数の電池ブロックについて、前記電池ブロックの前記複数の電池の整列配置面を１つの面に揃えるときに前記整列配置面が延びる方向をＸ方向として、
　前記複数の電池ブロックを前記Ｘ方向に揃えて配置するときは、
　前記電池ブロックの前記一組のガイド溝部は、前記Ｘ方向に沿って平行に、互いに離間して設けられ、
　前記連結部材の前記一組のスライド部は、前記Ｘ方向に沿って平行に、互いに離間して設けられる、電池モジュール。
　請求項４に記載の電池モジュールにおいて、
　前記複数の電池ブロックを前記Ｘ方向に揃えて配置すると共に、前記Ｘ方向に直交し前記電池の長手方向に平行なＹ方向にも揃えて配置するときは、
　前記電池ブロックの前記ガイド溝部は、前記正極側絶縁蓋と前記負極側絶縁蓋のそれぞれに一組ずつの合計二組設けられ、
　前記連結部材は、前記Ｙ方向に沿って隣接する前記電池ブロックで互いに向かい合う端部にそれぞれ設けられる二組の前記ガイド溝部に嵌め込まれる、電池モジュール。
　請求項１または４に記載の電池モジュールにおいて、
　前記複数の電池ブロックを前記Ｘ方向に揃えて配置すると共に、前記Ｘ方向に直交して前記電池の長手方向に直交するＺ方向にも揃えて配置するときは、
　前記連結部材は、前記Ｚ方向に沿って隣接する前記電池ブロックで互いに向かい合う端部にそれぞれ設けられる二組のガイド溝部に嵌め込まれる、電池モジュール。