WO2017068708A1 - 電池パックおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線を電池モジュールに取り付けるための作業スペースを効率化した電池パックおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】本発明は、偏平に形成した単電池１１０を厚み方向に複数積層して備えると共に電力の入出力を行なう正負のターミナル１３３、１３４を備えた複数の電池モジュール１００Ａ、１００Ｂと、複数の電池モジュールを設置するベース部材３１０と、を有する。複数の電池モジュールのターミナルは、ベース部材側とは反対側の端部に配置し、複数の電池モジュールは、ベース部材における複数の電池モジュールの設置面に沿って、設置面上に配列して構成している。

Description

電池パックおよびその製造方法

　本発明は、電池パックおよびその製造方法に関する。

　自動車業界では近年、環境保護や燃費などの観点から二次電池や燃料電池の開発が主に行なわれている。二次電池は電池ひとつひとつの出力がそれほど大きくないため、自動車の航続を可能にするために、所望の数積層されて電池モジュールとされる。また、電池モジュールは所定個数集められて電池パック（組電池とも呼ばれる）とされる場合もある。電池パックに関する従来の技術として、特許文献１にはセル（単電池とも呼ばれる）を所定個数積層した電池モジュールを高さ方向に積層して構成している。

特開２０１５－５３６１号公報

　電池パックは、所定の電力を生じさせるために電池セルや電池モジュールを多くの数、必要とする。そのため、電池パックから電力を取り出すための配線も数多く必要となる。このように電池パックには多くの配線が必要となるため、配線の取り付け態様によっては電池パックのレイアウトも大きく変わり、電池パックを製造する際の作業スペースに影響を与えるおそれがある。

　本発明は、配線を電池モジュールに取り付けるための作業スペースを効率化した電池パックおよびその製造方法を提供することを目的とする。

　上記目的を達成する本発明は、偏平に形成した単電池を厚み方向に複数積層して備えると共に電力の入出力を行なう正負のターミナルを備えた複数の電池モジュールと、複数の電池モジュールを設置するベース部材と、を有する。複数の電池モジュールのターミナルは、ベース部材側とは反対側の端部に配置し、複数の電池モジュールは、ベース部材における複数の電池モジュールの設置面に沿って、設置面上に配列して構成している。

　上記目的を達成する本発明は、偏平に形成した単電池を厚み方向に複数積層して備えると共に電力の入出力を行なう正負のターミナルを備えた電池モジュールを複数含む電池パックの製造方法である。当該製造方法では、複数の電池モジュールを、ターミナルがベース部材が位置する側と反対側の端部に位置するように、ベース部材上に配置し、複数の電池モジュールを、ベース部材における複数の電池モジュールの設置面に沿って、当該設置面上に配列する。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）は第１実施形態に係る電池パックを示す斜視図、平面図および正面図である。 電池パックにおける電池モジュール同士の電気的な接続を示す概念図である。 図３（Ａ）、図３（Ｂ）は電池モジュールを設置するベース部材を示す斜視図および平面図である。 電池パックを構成する電池モジュールを示す斜視図である。 図５（Ａ）、図５（Ｂ）は図４の電池モジュールを示す平面図、側面図である。 電池モジュールをボルトとブラケットによってベース部に設置する様子を示す断面図である。 電池モジュールから上部加圧板と下部加圧板および左右の側板を分解して保護カバーを取り付けた状態の積層体全体を露出させた状態を示す斜視図である。 図７に示される積層体から保護カバーを取り外し、かつ、積層体を電池群とバスバユニットに分解して示す斜視図である。 図８に示されるバスバユニットを分解して示す斜視図である。 第１セルサブアッシ（３組毎に並列接続する単電池）のアノード側電極タブと第２セルサブアッシ（３組毎に並列接続する単電池）のカソード側電極タブをバスバによって接合する状態を模式的に分解して示す斜視図である。 図１１（Ａ）は、単電池に一対のスペーサ（第１スペーサおよび第２スペーサ）を取り付けた状態を示す斜視図、図１１（Ｂ）は、単電池から一対のスペーサ（第１スペーサおよび第２スペーサ）を取り外した状態を示す斜視図である。 一対のスペーサ（第１スペーサおよび第２スペーサ）を示す斜視図である。 図１３（Ａ）は、積層した単電池の電極タブにバスバを接合した状態の要部を断面で示す斜視図、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）を側方から示す側面図である。 電池モジュールにおいてモジュール間バスバの取り付け位置を説明するための比較例を示す図である。 第１実施形態に係る電池パックの製造方法を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る電池パックの製造方法を示す図であって、電池モジュールを構成する部材を載置台に対して順に積層している状態を模式的に示す斜視図である。 図１６に引き続き、電池モジュールの構成部材を上方から押圧している状態を模式的に示す斜視図である。 図１７に引き続き、側板を上部加圧板および下部加圧板に対してレーザ溶接している状態を模式的に示す斜視図である。 図１８に引き続き、電池群にバスバユニットの一部の部材を取り付けている状態を模式的に示す斜視図である。 図１９に引き続き、バスバユニットのバスバを単電池の電極タブに対してレーザ溶接している状態を模式的に示す斜視図である。 積層した単電池の電極タブにバスバをレーザ接合している状態の要部を断面で示す側面図である。 図２０および図２１に引き続き、バスバユニットに保護カバーを取り付け、アノード側ターミナルおよびカソード側ターミナルをアノード側バスバおよびカソード側バスバに対してレーザ溶接している状態を模式的に示す斜視図である。 第２実施形態に係る電池パックを構成する電池モジュールを示す斜視図である。 第２実施形態に係る電池パックにおいて電池モジュールの内部を示す部分断面図である。 図２５（Ａ）、図２５（Ｂ）は図１（Ａ）、図１（Ｂ）の変形例を示す概略斜視図、概略平面図である。 電池モジュールを積層方向に沿って切断した断面図であり、第１実施形態の変形例を示す断面図である。

　以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における各部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。図中において、Ｘ、Ｙ、およびＺで表す矢印を用いて、方位を示している。Ｘによって表す矢印の方向は、単電池１１０の積層方向と交差し、かつ、単電池１１０の長手方向に沿った方向を示している。Ｙによって表す矢印の方向は、単電池１１０の積層方向と交差し、かつ、単電池１１０の短手方向に沿った方向を示している。Ｚによって表す矢印の方向は、単電池１１０の積層方向を示している。

　（第１実施形態）
　まず、第１実施形態の電池パック１０を図１～図１４を参照しつつ説明する。

　図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）は第１実施形態に係る電池パックを示す斜視図、平面図および正面図である。図２は電池パックにおける電池モジュール同士の電気的な接続を示す概念図である。図３（Ａ）、図３（Ｂ）は電池モジュールを設置するベース部材を示す斜視図および平面図である。図４は、電池パック１０を構成する電池モジュール１００を示す斜視図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）は図４の電池モジュールを示す平面図、側面図である。図６は、電池モジュールをボルトとブラケットによってベース部材に設置する様子を示す断面図である。図７は電池モジュールから上部加圧板と下部加圧板および左右の側板を分解して保護カバーを取り付けた状態の積層体全体を露出させた状態を示す斜視図である。

　図８は図７に示される積層体から保護カバーを取り外し、かつ、積層体を電池群とバスバユニットに分解して示す斜視図である。図９は図８に示されるバスバユニットを分解して示す斜視図である。図１０は第１セルサブアッシ（３組毎に並列接続する単電池）のアノード側電極タブと第２セルサブアッシ（３組毎に並列接続する単電池）のカソード側電極タブをバスバによって接合する状態を模式的に分解して示す斜視図である。

　図１１（Ａ）は、単電池に一対のスペーサ（第１スペーサおよび第２スペーサ）を取り付けた状態を示す斜視図、図１１（Ｂ）は、単電池から一対のスペーサ（第１スペーサおよび第２スペーサ）を取り外した状態を示す斜視図である。図１２は一対のスペーサ（第１スペーサおよび第２スペーサ）を示す斜視図である。図１３（Ａ）は、積層した単電池の電極タブにバスバを接合した状態の要部を断面で示す斜視図、図１３（Ｂ）は、図１２（Ａ）を側方から示す側面図である。図１４は電池モジュールにおいてモジュール間バスバの取り付け位置を説明するための比較例を示す図である。

　なお、図１に示される状態において、左手前側を電池モジュール１００全体および各構成部品の「前面側」といい、右手奥側を電池モジュール１００全体および各構成部品の「背面側」といい、右手前側および左手奥側を電池モジュール１００全体および各構成部品の左右の「側方側」という。

　（電池パック）
　まず、電池パックについて説明する。電池パック１０は、図１（Ａ）～図１（Ｃ）、図７、図１１を参照して概説すれば、偏平に形成した単電池１１０を、厚み方向に複数積層して備えるとともに、電力の入出力を行なうアノード側ターミナル１３３とカソード側ターミナル１３４とを備えた複数の電池モジュール１００Ａ、１００Ｂと、複数の電池モジュール１００Ａ、１００Ｂを設置しベース部３００を構成するベース部材３１０と、を有する。電池モジュール１００Ａ，１００Ｂは、アノード側ターミナル１３３およびカソード側ターミナル１３４はベース部材３１０の側とは反対側の端部に配置し、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂはベース部材３１０の設置部３１１に沿って設置部３１１上に配列している。また、電池パック１０は、隣接する電池モジュール同士を電気的に接続するモジュール間バスバ４１０、４２０、４３０と、電気的に接続された複数の電池モジュール１００Ａ、１００Ｂの電気的な終端の位置に配置される配線４４０と、を有する。電池モジュール１００Ａ、１００Ｂは、単電池１１０を積層した電池群１００Ｇの積層方向Ｚにおける端部において上部加圧板１５１と下部加圧板１５２（一対の第１カバー部材に相当）を配置し、積層方向Ｚと交差し、電極タブ１１３を導出する長手方向Ｘと交差する短手方向Ｙにおける両端部に側板１５３（一対の第２カバー部材に相当）を配置している。

　電池パック１０は、単電池１１０の積層数が異なる電池モジュール１００Ａと電池モジュール１００Ｂとを有する。電池モジュール１００Ａ、１００Ｂはベース部材３１０において積層することなく一段で設置している。電池モジュール１００Ａ、１００Ｂは、図１（Ａ）、図１（Ｃ）などに示すように、電力の入出力を行なうターミナルの位置する面が向かい合うように配置している。一方で、図１（Ｂ）において同じ行における電池モジュールは皆、同じ方向を向くように構成している。電池モジュール１００Ａは、単電池１１０を２７積層して構成し、電池モジュール１００Ｂは単電池１１０を２１積層して構成している。しかし、積層数はあくまで例示であって、これに限定されない。このように、電池モジュール１００Ａと電池モジュール１００Ｂとでは単電池１１０の積層数が異なるため、電池群１００Ｇを短手方向Ｙから覆う側板１５３の仕様が異なる。

　具体的にいえば、電池モジュール１００Ａは電池モジュール１００Ｂよりも単電池１１０の積層数が多いため、それに合わせて側板１５３の高さが電池モジュール１００Ｂよりも電池モジュール１００Ａの方が高くなるように構成している。一方で、電池群１００Ｇを積層方向Ｚにおける外方から覆う上部加圧板１５１および下部加圧板１５２は単電池１１０の積層数の影響を受けない。よって、電池モジュール１００Ａと電池モジュール１００Ｂとで部品を共用しうる。上部加圧板１５１、下部加圧板１５２、および側板１５３の詳細については後述する。

　ベース部３００は、図３．図４、図６に示すように、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂを設置するベース部材３１０と、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂをベース部材３１０に取り付けるためのブラケット３２０と、ボルト３３０およびナット３４０と、を有する。ベース部材３１０は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂを設置する設置部３１１と、設置部３１１よりも外方に設けられるフランジ部３１２と、を有する。設置部３１１は、平坦に構成しているが、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂを設置できれば、平坦以外の形状であってもよい。フランジ部３１２は、電池パック１０を例えば車両に搭載する際などにブラケットを取り付けることができるように、平坦な板材を折り曲げるなどして構成している。

　また、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂは、図６に示すように、単電池１１０が積層される部位にあたる積層部１００Ｃと、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂをベース部材３１０に取り付けるボルト３３０を挿通させる挿通部１００Ｄと、を有する。電池モジュール１００Ａを正面（Ｘ方向）または側面（Ｙ方向）から見た場合、挿通部１００Ｄは積層部１００Ｃよりも積層方向Ｚにおける長さを短く構成している。さらに、積層部１００Ｃから挿通部１００Ｄにかけては、段差として凹部１００Ｆが形成されている。

　ブラケット３２０は、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂをベース部材３１０に設置するために用意される。ブラケット３２０は、図６に示すように、電池モジュール１００Ａまたは電池モジュール１００Ｂとベース部材３１０との間であって、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂの積層部１００Ｃから挿通部１００Ｄにかけての凹部１００Ｆの形状に嵌り合って配置される。これにより、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂをベース部材３１０に取り付けた際に取り付け箇所の補強材として機能させることができる。ブラケット３２０は、本実施形態においてベース部材３１０と溶接によって接合しているが、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂを設置できれば、溶接以外の方法によって接合してもよい。

　ボルト３３０は、ベース部材３１０の設置部３１１と交差する方向において電池モジュール１００Ａ、１００Ｂを構成する複数の単電池１１０に挿通し、電池モジュール１００Ａ，１００Ｂをナット３４０と共にブラケット３２０に取り付ける。ブラケット３２０はベース部材３１０に接合しているため、図６に示すように、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂをブラケット３２０に取り付けることによって、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂがベース部３００に取り付けられる。電池モジュール１００Ａ、１００Ｂは、単電池１１０を積層方向Ｚに積層した状態でベース部材３１０に設置している。ボルト３３０は、単電池１１０の積層態様に応じて電池モジュール１００Ａ、１００Ｂの積層方向、本実施形態では積層方向Ｚに挿通し、ナット３４０と締結している。また、図６に示すように、ボルト３３０の頭部は積層部１００Ｃの上部に位置する上部加圧板１５１を超えないように構成している。

　モジュール間バスバ４１０、４２０、４３０は、図１（Ｂ）、図２に示すように電池パック１０における隣接する電池モジュールを接続するために用いられる。モジュール間バスバ４１０は、図１（Ｂ）において同じ列において隣接する電池モジュール同士を電気的に接続する（例えば、図２における（１）と（２）の電池モジュール参照）。モジュール間バスバ４２０は、隣接する列間であって、行の位置が異なる電池モジュール同士、いわゆる斜めの位置関係にある電池モジュール同士を電気的に接続する（例えば、図２における（２）と（３）の電池モジュール参照）。モジュール間バスバ４３０は、隣接する列間であって、同じ行の位置にある電池モジュール同士を電気的に接続する（例えば、図２における（４）と（５）の電池モジュール参照）。電池パック１０は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）のようにモジュール間バスバ４１０、４２０、４３０を配置することによって、図２の（１）～（１６）の順番で電池モジュールを電気的に接続している。しかし、図２はあくまで例示であり、これに限定されない。また、モジュール間バスバ４１０、４２０、４３０は、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂの上面においてボルト４５０によって電池モジュール１００Ａ，１００Ｂに締結されている。これにより、図１４に示すように、モジュール間バスバを締結するボルトの取り付け位置が向かい合う電池モジュールの間に位置する場合と比べて、電池パックの部品が存在しない空間を作業スペースとして利用することができる。よって、隣接する電池モジュールをより近接させて配置できる。また、長手方向Ｘにおける電池モジュール１００Ａ、１００Ｂはターミナルの部分を向かい合わせている。そのため、モジュール間バスバ４２０の長さを比較的短くできる。配線４４０は、図１（Ｂ）、図２における左に位置し、複数の電池モジュール１００Ａ、１００Ｂから生じる電力の取り出し口となる不図示の端子部分に接続される。

　（電池モジュール）
　次に電池モジュールについて説明する。ここでは特に言及しないかぎり、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂは、単電池１１０の積層数と側板１５３の積層方向Ｚの寸法のみが異なるため、電池モジュール１００と総称して説明する。図４および図７に示すように、電池モジュール１００は、扁平形状を有する単電池１１０を厚み方向に複数枚積層した電池群１００Ｇを含む積層体１００Ｓを有する。電池モジュール１００はさらに、積層体１００Ｓの前面側に取り付けられる保護カバー１４０と、単電池１１０の積層方向に沿ってそれぞれの単電池１１０を加圧した状態において積層体１００Ｓを収容する筐体１５０と、を有する。図８に示すように、積層体１００Ｓは、電池群１００Ｇと、電池群１００Ｇの前面側に取り付けられ複数個のバスバ１３１を一体的に保持するバスバユニット１３０と、を有する。保護カバー１４０は、バスバユニット１３０を被覆して保護する。図９に示すように、バスバユニット１３０は、複数個のバスバ１３１と、複数個のバスバ１３１をマトリクス状に一体的に取り付けるバスバホルダ１３２と、を有する。複数のバスバ１３１のうち、アノード側の終端にはアノード側ターミナル１３３を取り付け、カソード側の終端にはカソード側ターミナル１３４を取り付けている。

　図１０に示すように、電池群１００Ｇは、電気的に並列接続した３つの単電池１１０からなる第１セルサブアッシ１００Ｍと、電気的に並列接続した別の３つの単電池１１０からなる第２セルサブアッシ１００Ｎと、をバスバ１３１によって直列に接続して構成している。

　第１セルサブアッシ１００Ｍおよび第２セルサブアッシ１００Ｎは、単電池１１０の電極タブ１１３の先端部１１３ｄの屈折方向を除いて同一の構成である。具体的には、第２セルサブアッシ１００Ｎは、第１セルサブアッシ１００Ｍに含まれる単電池１１０の天地を逆転させたものである。但し、第２セルサブアッシ１００Ｎの電極タブ１１３の先端部１１３ｄの屈折方向は、第１セルサブアッシ１００Ｍの電極タブ１１３の先端部１１３ｄの屈折方向と、同一になるように積層方向Ｚの下方の側に揃えている。各々の単電池１１０は、一対のスペーサ１２０（第１スペーサ１２１および第２スペーサ１２２）を取り付けている。

　単電池１１０は、例えば、扁平なリチウムイオン二次電池に相当する。単電池１１０は、図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すように、発電要素１１１を一対のラミネートフィルム１１２（外装体に相当）によって封止した電池本体１１０Ｈと、発電要素１１１に電気的に接続され電池本体１１０Ｈから外部に導出された薄板状の電極タブ１１３と、を備えている。ラミネートフィルム１１２は、例えばポリエチレンやニッケルをラミネートして構成している。

　発電要素１１１は、正極と負極をセパレータで挟持したものを複数枚積層して構成している。発電要素１１１は、外部から電力の供給を受けて充電した上で、外部の電気デバイスに対して放電しつつ電力を供給する。

　ラミネートフィルム１１２は、絶縁性を備えたシートによって金属箔の両側を覆って構成している。一対のラミネートフィルム１１２は、発電要素１１１を積層方向Ｚに沿った両側から被覆して、その四辺を封止している。一対のラミネートフィルム１１２は、図１１（Ｂ）に示すように、短手方向Ｙに沿った一端部１１２ａの間から外部に向かって、アノード側電極タブ１１３Ａおよびカソード側電極タブ１１３Ｋを導出させている。

　ラミネートフィルム１１２は、図１１（Ｂ）および図１２に示すように、短手方向Ｙに沿った一端部１１２ａの両端にそれぞれ備えた一対の連結孔１１２ｅに、第１スペーサ１２１の一対の連結ピン１２１ｉをそれぞれ挿通させている。一方、ラミネートフィルム１１２は、短手方向Ｙに沿った他端部１１２ｂの両端にそれぞれ備えた一対の連結孔１１２ｅに、一対の連結ピン１２２ｉをそれぞれ挿通させている。ラミネートフィルム１１２は、長手方向Ｘに沿った両端部１１２ｃおよび１１２ｄを、積層方向Ｚの上方に向かって折り曲げて形成している。

　電極タブ１１３は、図１１（Ｂ）、図１３（Ａ）、および図１３（Ｂ）に示すように、アノード側電極タブ１１３Ａおよびカソード側電極タブ１１３Ｋから構成し、それぞれ一対のラミネートフィルム１１２の一端部１１２ａの間から互いに離間した状態において外部に向かって延在している。アノード側電極タブ１１３Ａは、発電要素１１１中のアノード側の構成部材の特性に合わせて、アルミニウムからなる。カソード側電極タブ１１３Ｋは、発電要素１１１中のカソード側の構成部材の特性に合わせて、銅からなる。

　電極タブ１１３は、図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すように、電池本体１１０Ｈと隣接する基端部１１３ｃから先端部１１３ｄにかけてＬ字状に形成している。具体的には、電極タブ１１３は、その基端部１１３ｃから長手方向Ｘの一方に沿って延在している。一方、電極タブ１１３の先端部１１３ｄは、積層方向Ｚの下方に沿って屈折して形成している。電極タブ１１３の先端部１１３ｄの形状は、Ｌ字形状に限定されない。電極タブ１１３の先端部１１３ｄは、バスバ１３１と対面するように面状に形成している。電極タブ１１３は、先端部１１３ｄをさらに延在させ、その延在部分を基端部１１３ｃに沿って電池本体１１０Ｈ側に折り返すようにして、Ｕ字形状に形成してもよい。一方、電極タブ１１３の基端部１１３ｃは、波状に形成したり湾曲形状に形成したりしてもよい。また、電極タブ１１３の面は、アノード側電極タブ１１３Ａおよびカソード側電極タブ１１３Ｋの面と同じ側に配置している。

　各々の電極タブ１１３の先端部１１３ｄは、複数枚積層した単電池１１０において、図１３（Ｂ）に示すように、積層方向Ｚの下方に揃えて屈折させている。ここで、電池モジュール１００は、図１０に示すように、電気的に並列接続した３つの単電池１１０（第１セルサブアッシ１００Ｍ）と、電気的に並列接続した別の３つの単電池１１０（第２セルサブアッシ１００Ｎ）を、直列に接続している。したがって、３つの単電池１１０毎に、その単電池１１０の天地を入れ替えて、単電池１１０のアノード側電極タブ１１３Ａとカソード側電極タブ１１３Ｋの位置を、積層方向Ｚに沿って交差させるようにしている。

　但し、３つの単電池１１０毎の天地を単純に入れ替えただけでは、電極タブ１１３の先端部１１３ｄの位置が積層方向Ｚに沿った上下方向にばらついてしまうため、全ての単電池１１０の電極タブ１１３の先端部１１３ｄの位置が揃うように調整して屈折させている。

　図１０の下方に図示した第１セルサブアッシ１００Ｍは、図中の右側にアノード側電極タブ１１３Ａを配置し、図中の左側にカソード側電極タブ１１３Ｋを配置している。一方、図１０の上方に図示した第２セルサブアッシ１００Ｎは、図中の右側にカソード側電極タブ１１３Ｋを配置し、図中の左側にアノード側電極タブ１１３Ａを配置している。

　このように、アノード側電極タブ１１３Ａとカソード側電極タブ１１３Ｋの配置が異なっていても、単電池１１０の電極タブ１１３の先端部１１３ｄは積層方向Ｚに沿った下方に屈折している。また、各々の電極タブ１１３の先端部１１３ｄは、図１３（Ｂ）に示すように、積層体１００Ｓの同一面の側に配設している。第１セルサブアッシ１００Ｍおよび第２セルサブアッシ１００Ｎの上面に位置する単電池１１０には、上方に積層する積層部材と接着する両面テープ１６０を貼り付けている。

　一対のスペーサ１２０（第１スペーサ１２１および第２スペーサ１２２）は、図１３（Ａ）、１３（Ｂ）などに示すように、積層した単電池１１０の間に配設している。第１スペーサ１２１は、図１１（Ａ）に示すように、単電池１１０の電極タブ１１３を突出させたラミネートフィルム１１２の一端部１１２ａに沿って配設している。第２スペーサ１２２は、図１１（Ａ）に示すように、ラミネートフィルム１１２の他端部１１２ｂに沿って配設している。第２スペーサ１２２は、第１スペーサ１２１の形状を簡略した構成からなる。各々の単電池１１０は、一対のスペーサ１２０（第１スペーサ１２１および第２スペーサ１２２）を取り付けた上で、積層方向Ｚに沿って複数枚積層する。一対のスペーサ１２０（第１スペーサ１２１および第２スペーサ１２２）は、絶縁性を備えた強化プラスチックスからなる。以下、第１スペーサ１２１の構成について説明した後に、第２スペーサ１２２の構成について第１スペーサ１２１の構成と比較しつつ説明する。

　第１スペーサ１２１は、図１１（Ｂ）および図１２に示すように、短手方向Ｙに沿って長尺な直方体形状から形成している。第１スペーサ１２１は、その長手方向（短手方向Ｙ）の両端に載置部１２１Ｍおよび１２１Ｎを備えている。

　第１スペーサ１２１は、図１３（Ｂ）に示すように、単電池１１０に取り付けた状態で積層したとき、一の第１スペーサ１２１の載置部１２１Ｍおよび１２１Ｎの上面１２１ａと、当該一の第１スペーサ１２１の上方に配設された他の第１スペーサ１２１の載置部１２１Ｍおよび１２１Ｎの下面１２１ｂが、当接する。

　第１スペーサ１２１は、図１２および図１３（Ｂ）に示すように、複数枚積層する単電池１１０の相対的な位置決めを行うために、一の第１スペーサ１２１の上面１２１ａに備えられた位置決ピン１２１ｃと、他の第１スペーサ１２１の下面１２１ｂに開口し位置決ピン１２１ｃの位置に対応した位置決穴１２１ｄを、嵌合させる。

　第１スペーサ１２１は、図１２に示すように、積層方向Ｚに沿って連結する複数の単電池１１０同士を連結するボルトを挿通するためにロケート孔１２１ｅを、積層方向Ｚに沿って載置部１２１Ｍおよび１２１Ｎにそれぞれ開口している。

　第１スペーサ１２１は、図１１（Ｂ）および図１２に示すように、載置部１２１Ｍおよび１２１Ｎの間の領域を積層方向Ｚの上側から切り欠いたように形成している。当該切り欠いた部分は、第１スペーサ１２１の長手方向（単電池１１０の短手方向Ｙ）に沿って第１支持面１２１ｇおよび第２支持面１２１ｈを備えている。第１支持面１２１ｇは、第２支持面１２１ｈよりも積層方向Ｚに沿って高く形成し、かつ、単電池１１０側に位置している。

　第１スペーサ１２１は、図１０（Ｂ）に示すように、第１支持面１２１ｇによって、電極タブ１１３を突出させたラミネートフィルム１１２の一端部１１２ａを載置して支持している。第１スペーサ１２１は、第１支持面１２１ｇの両端から上方に突出した一対の連結ピン１２１ｉを備えている。

　第１スペーサ１２１は、図１１（Ｂ）および図１２に示すように、電極タブ１１３にバスバ１３１と反対側から当接して単電池１１０の電極タブ１１３の先端部１１３ｄを支持する支持部１２１ｊを、第２支持面１２１ｈと隣接し、積層方向Ｚに沿った側面に備えている。第１スペーサ１２１の支持部１２１ｊは、バスバ１３１と共に電極タブ１１３の先端部１１３ｄを挟持して、先端部１１３ｄとバスバ１３１が互いに十分に当接するようにしている。

　第２スペーサ１２２は、図１１（Ｂ）および図１２に示すように、第１スペーサ１２１の形状を簡略した構成からなる。第２スペーサ１２２は、第１スペーサ１２１の一部を単電池１１０の短手方向Ｙに沿って削除した構成に相当する。具体的には、第２スペーサ１２２は、第１スペーサ１２１の第２支持面１２１ｈおよび第１支持面１２１ｇを支持面１２２ｋに置き換えて構成している。具体的に、第２スペーサ１２２は、第１スペーサ１２１と同様に、載置部１２２Ｍおよび１２２Ｎを備えている。第２スペーサ１２２は、載置部１２２Ｍおよび１２２Ｎの間の領域を積層方向Ｚの上側から切り欠いた部分に、支持面１２２ｋを備えている。支持面１２２ｋは、ラミネートフィルム１１２の他端部１１２ｂを載置して支持している。第２スペーサ１２２は、第１スペーサ１２１と同様に、位置決ピン１２２ｃ、位置決穴、ロケート孔１２２ｅ、および連結ピン１２２ｉを備えている。

　バスバユニット１３０は、図８および図９に示すように、バスバ１３１を一体的に複数備えている。バスバ１３１は、導電性を備えた金属からなり、異なる単電池１１０の電極タブ１１３の先端部１１３ｄ同士を電気的に接続する。バスバ１３１は、平板状に形成し、積層方向Ｚに沿って起立している。

　バスバ１３１は、一の単電池１１０のアノード側電極タブ１１３Ａとレーザ溶接するアノード側バスバ１３１Ａと、積層方向Ｚに沿って隣り合う他の単電池１１０のカソード側電極タブ１１３Ｋとレーザ溶接するカソード側バスバ１３１Ｋを、接合して一体的に構成している。

　アノード側バスバ１３１Ａとカソード側バスバ１３１Ｋは、図９および図１０に示すように、同一の形状からなり、それぞれＬ字状に形成している。アノード側バスバ１３１Ａとカソード側バスバ１３１Ｋは、天地を反転させて重ね合わせている。具体的には、バスバ１３１は、アノード側バスバ１３１Ａの積層方向Ｚに沿った一端部の屈折した部分と、カソード側バスバ１３１Ｋの積層方向Ｚに沿った一端部の屈折した部分を接合して、一体化している。アノード側バスバ１３１Ａとカソード側バスバ１３１Ｋは、図９に示すように、短手方向Ｙの一端から長手方向Ｘに沿って側部１３１ｃを備えている。側部１３１ｃは、バスバホルダ１３２に接合する。

　アノード側バスバ１３１Ａは、アノード側電極タブ１１３Ａと同様に、アルミニウムからなる。カソード側バスバ１３１Ｋは、カソード側電極タブ１１３Ｋと同様に、銅からなる。異なる金属からなるアノード側バスバ１３１Ａとカソード側バスバ１３１Ｋは、超音波接合によって互いに接合している。

　バスバ１３１は、図９に示すように、電池モジュール１００が例えば３つの単電池１１０を並列接続したものを複数組にわたって直列接続して構成されたものである場合、アノード側バスバ１３１Ａの部分を、積層方向Ｚに沿って互いに隣接している３つの単電池１１０のアノード側電極タブ１１３Ａに対してレーザ溶接する。同様に、バスバ１３１は、カソード側バスバ１３１Ｋの部分を、積層方向Ｚに沿って互いに隣接している３つの単電池１１０のカソード側電極タブ１１３Ｋに対してレーザ溶接する。

　但し、マトリクス状に配設したバスバ１３１のうち、図８および図９の図中右上に位置するバスバ１３１は、２１つの単電池１１０（３並列７直列）のアノード側の終端に相当し、アノード側バスバ１３１Ａのみから構成している。このアノード側バスバ１３１Ａは、電池群１００Ｇの最上部の３つの単電池１１０のアノード側電極タブ１１３Ａに対してレーザ接合する。同様に、マトリクス状に配設したバスバ１３１のうち、図８および図９の図中左下に位置するバスバ１３１は、２１つの単電池１１０（３並列７直列）のカソード側の終端に相当し、カソード側バスバ１３１Ｋのみから構成している。このカソード側バスバ１３１Ｋは、電池群１００Ｇの最下部の３つの単電池１１０のカソード側電極タブ１１３Ｋに対してレーザ接合する。

　バスバホルダ１３２は、図９に示すように、複数のバスバ１３１を、複数枚積層した各々の単電池１１０の電極タブ１１３に対面するようにマトリクス状に一体的に保持している。バスバホルダ１３２は、絶縁性を備えた樹脂からなり、枠状に形成している。

　バスバホルダ１３２は、図９に示すように、単電池１１０の電極タブ１１３を支持している方の第１スペーサ１２１の長手方向の両側に位置するように、積層方向Ｚに沿って起立した一対の支柱部１３２ａをそれぞれ備えている。一対の支柱部１３２ａは、第１スペーサ１２１の載置部１２１Ｍおよび１２１Ｎの側面に嵌合する。一対の支柱部１３２ａは、積層方向Ｚに沿って視認した場合にＬ字状であって、積層方向Ｚに沿って延在した板状に形成している。バスバホルダ１３２は、第１スペーサ１２１の長手方向の中央付近に位置するように、積層方向Ｚに沿って起立した一対の補助支柱部１３２ｂを離間させて備えている。一対の補助支柱部１３２ｂは、積層方向Ｚに沿って延在した板状に形成している。

　バスバホルダ１３２は、図９に示すように、積層方向Ｚに沿って隣り合うバスバ１３１の間にそれぞれ突出する絶縁部１３２ｃを備えている。絶縁部１３２ｃは、短手方向Ｙに沿って延在した板状に形成している。各々の絶縁部１３２ｃは、支柱部１３２ａと補助支柱部１３２ｂとの間に水平に備えている。絶縁部１３２ｃは、積層方向Ｚに沿って隣り合う単電池１１０のバスバ１３１の間を絶縁することによって放電を防止する。

　バスバホルダ１３２は、それぞれ独立して形成した支柱部１３２ａと補助支柱部１３２ｂおよび絶縁部１３２ｃを互いに接合して構成してもよいし、支柱部１３２ａと補助支柱部１３２ｂおよび絶縁部１３２ｃを一体的に成形して構成してもよい。

　アノード側ターミナル１３３は、図７及び図９に示すように、第１セルサブアッシ１００Ｍと第２セルサブアッシ１００Ｎを交互に積層して構成した電池群１００Ｇのアノード側の終端に相当する。

　アノード側ターミナル１３３は、図９に示すように、マトリクス状に配設したバスバ１３１のうち、図中右上に位置するアノード側バスバ１３１Ａに接合する。アノード側ターミナル１３３は、導電性を備えた金属板からなり、短手方向Ｙに沿って平面視した場合、平板状の部材を折り曲げ箇所１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃにおいて略９０度またはＬ字状に折り曲げた形状からなる。折り曲げ箇所１３３ａから端部までの面は、アノード側バスバ１３１Ａにレーザ接合する。折り曲げ箇所１３３ｃから端部までの面は、電池モジュール１００の上面に臨んでモジュール間バスバ４１０、４２０、４３０のいずれかを接続させ、その中央に開口した孔１３３ｄ（ネジ溝を含む）を備える。孔１３３ｄには、ボルト４５０を取り付けて、モジュール間バスバ４１０、４２０、４３０のいずれかを接続させる。

　カソード側ターミナル１３４は、図９に示すように、第１セルサブアッシ１００Ｍと第２セルサブアッシ１００Ｎを交互に積層して構成した電池群１００Ｇのカソード側の終端に相当する。カソード側ターミナル１３４は、図９に示すように、マトリクス状に配設したバスバ１３１のうち、図中左下に位置するカソード側バスバ１３１Ｋに接合する。カソード側ターミナル１３４は、アノード側ターミナル１３３と同様にモジュール間バスバ４１０、４２０、４３０のいずれかを電池モジュール１００の上面にて接続できるように構成している。カソード側ターミナル１３４は、アノード側ターミナル１３３と同様に、図９に示すように平坦な板材を略９０度またはＬ字状に折り曲げた折り曲げ箇所１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃを形成している。折り曲げ箇所１３４ａよりも下方の面は、カソード側バスバ１３１Ｋにレーザ等によって接合される。折り曲げ箇所１３４ｃから端部までの面は、アノード側ターミナル１３３と同様に、その中央に開口した孔１３４ｄ（ネジ溝を含む）を備える。孔１３４ｄには、モジュール間バスバ４１０、４２０、４３０のいずれかを接続させる。

　保護カバー１４０は、図７および図８に示すように、バスバユニット１３０を被覆することによって、バスバ１３１同士が短絡したり、バスバ１３１が外部の部材に接触して短絡したり漏電したりすることを防止する。さらに、保護カバー１４０は、アノード側ターミナル１３３およびカソード側ターミナル１３４を外部に臨ませて、各々の単電池１１０の発電要素１１１に充放電をさせる。保護カバー１４０は、絶縁性を備えたプラスチックスからなる。

　保護カバー１４０は、図８に示すように、平板状に形成し、積層方向Ｚに沿って起立している。保護カバー１４０は、その側面１４０ａの上端１４０ｂと下端１４０ｃを長手方向Ｘに沿って屈折した形状からなり、バスバユニット１３０に嵌合させる。

　保護カバー１４０の側面１４０ａは、図８に示すように、バスバユニット１３０に備えられたアノード側ターミナル１３３をアノード側バスバ１３１Ａに接合するために、当該アノード側ターミナル１３３よりも若干大きい矩形状の孔からなる第１開口１４０ｄを備えている。同様に、保護カバー１４０の側面１４０ａは、バスバユニット１３０に備えられたカソード側ターミナル１３４をカソード側バスバ１３１Ｋに接合するために、当該カソード側ターミナル１３４よりも若干大きい矩形状の孔からなる第２開口１４０ｅを備えている。

　筐体１５０は、図４および図５（Ｂ）に示すように、電池群１００Ｇを積層方向Ｚに沿って加圧した状態において収容している。上部加圧板１５１および下部加圧板１５２は、電池群１００Ｇに備えられた各々の単電池１１０の発電要素１１１を挟持しつつ加圧することによって、発電要素１１１に適正な面圧を与える。別の言い方をすれば、電池モジュール１００における電池群１００Ｇの高さは、上部加圧板１５１および下部加圧板１５２によって、単電池１１０を無負荷状態で電池群１００Ｇと同じ数だけ積層した際の高さよりも高さが低くなるように構成している。

　上部加圧板１５１は、図４および図７に示すように、電池群１００Ｇの積層方向Ｚに沿った上方に配設している。上部加圧板１５１は、積層方向Ｚに沿って下方に突出した加圧面１５１ａを、中央に備えている。加圧面１５１ａによって、各々の単電池１１０の発電要素１１１を下方に押圧する。上部加圧板１５１は、短手方向Ｙに沿った両側から、長手方向Ｘに沿って延在した保持部１５１ｂを備えている。保持部１５１ｂは、第１スペーサ１２１の載置部１２１Ｍおよび１２１Ｎ、または第２スペーサ１２２の載置部１２２Ｍおよび１２２Ｎを被覆する。保持部１５１ｂの中央には、第１スペーサ１２１の位置決穴１２１ｄまたは第２スペーサ１２２の位置決穴１２２ｄと積層方向Ｚに沿って連通するロケート孔１５１ｃが開口している。ロケート孔１５１ｃには、単電池１１０同士を連結するボルト３３０が挿通する。上部加圧板１５１は、十分な厚みを備えた金属板からなる。上部加圧板１５１は、また、図７に示すように側板１５３との接合部として積層方向Ｚと交差する短手方向Ｙにおける両端を折り曲げた折り曲げ部１５１ｄを有している。

　下部加圧板１５２は、図４および図７に示すように、上部加圧板１５１と同一の構成からなり、上部加圧板１５１の上下が逆転した状態で配置している。下部加圧板１５２は、電池群１００Ｇの積層方向Ｚに沿った下方に配設している。下部加圧板１５２は、積層方向Ｚに沿って上方に突出した加圧面１５２ａによって、各々の単電池１１０の発電要素１１１を上方に押圧する。下部加圧板１５２は、また、図７に示すように側板１５３との接合部として積層方向Ｚに交差する短手方向Ｙにおける両端を折り曲げた折り曲げ部１５２ｄを有している。

　一対の側板１５３は、図４および図７に示すように、電池群１００Ｇを積層方向Ｚの上下から挟持しつつ加圧している上部加圧板１５１および下部加圧板１５２が互いに離間しないように、上部加圧板１５１および下部加圧板１５２の相対位置を固定する。側板１５３は、矩形状の金属板からなり、積層方向Ｚに沿って起立している。一対の側板１５３は、図４に示すように上部加圧板１５１の折り曲げ部１５１ｄおよび下部加圧板１５２の折り曲げ部１５２ｄよりも外方に配置している。一対の側板１５３は、上部加圧板１５１および下部加圧板１５２に対して電池群１００Ｇの短手方向Ｙの両側からレーザ溶接によって接合される。各々の側板１５３は、図５（Ｂ）に示すように、上部加圧板１５１と当接している上端１５３ａの部分に対して、長手方向Ｘに沿って、シーム溶接等で線状の溶接部１５３ｃ（接合部に相当）を形成している。同様に、各々の側板１５３は、下部加圧板１５２と当接している下端１５３ｂの部分に対して、長手方向Ｘに沿って、シーム溶接等で線状の溶接部１５３ｄ（接合部に相当）を形成している。一対の側板１５３は、電池群１００Ｇの短手方向Ｙの両側を被覆して保護する。

　（電池パックの製造方法）
　次に、電池パック１０の製造方法について図１５～図２２を参照しつつ説明する。図１５は第１実施形態に係る電池パック１０の製造方法を示すフローチャートである。

　図１５を参照して電池パック１０の製造方法について概説すれば、下部加圧板１５２の配置（ステップＳＴ１）と、単電池１１０の積層（ステップＳＴ２）と、上部加圧板１５１の配置（ステップＳＴ３）と、加圧（ステップＳＴ４）と、側板１５３の上部加圧板１５１および下部加圧板１５２への接合（ステップＳＴ５）と、電極タブ１１３、バスバ１３１の接合（ステップＳＴ６）と、、アノード側ターミナル１３３およびカソード側ターミナル１３４の接合（ステップＳＴ７）と、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂのベース部材３１０への取り付け（ステップＳＴ９）と、モジュール間バスバ４１０、４２０、４３０の取り付け（ステップＳＴ１０）と、を有する。なお、便宜上、ステップＳＴ１からステップＳＴ３までを積層工程、ステップＳＴ４を加圧工程、ステップＳＴ５を第１接合工程、ステップＳＴ６、ステップＳＴ７を第２接合工程、ステップＳＴ９、１０を取り付け工程、と称する。なお、上記工程は説明の便宜上呼称しているものであり、以下に述べる各々の動作が同様であれば、工程が上記と同様に呼称されたり、分けられたりしていなくてもよい。

　まず、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂを構成する部材を積層する積層工程（ステップＳＴ１からステップＳＴ３）について図１６を参照しつつ説明する。

　図１６は、第１実施形態に係る電池パック１０の製造方法を示す図であって、電池モジュール１００を構成する部材を載置台７０１に対して順に積層している状態を模式的に示す斜視図である。

　積層工程に用いる載置台７０１は、板状に形成し、水平面に沿って設けている。載置台７０１は、順に積層する下部加圧板１５２、第１セルサブアッシ１００Ｍ、第２セルサブアッシ１００Ｎ、および上部加圧板１５１の長手方向Ｘおよび短手方向Ｙに沿った相対的な位置を合わせる位置決め用のロケートピン７０２を備えている。ロケートピン７０２は、載置台７０１の上面７０１ａに、所定の間隔を隔てて４本起立している。４本のロケートピン７０２の互いの間隔は、例えば、上部加圧板１５１の４隅に備えられたロケート孔１５２ｃの互いの間隔に対応している。ロボットアーム、ハンドリフタ、および真空吸着タイプのコレット等を用いて、電池モジュール１００を構成する部材を積層する。

　積層工程では、図１６に示すように、ロボットアームによって、下部加圧板１５２を、その四隅に設けたロケート孔１５２ｃがロケートピン７０２に挿入された状態において、積層方向Ｚに沿って降下させつつ、載置台７０１の上面７０１ａに載置する（ステップＳＴ１）。次に、ロボットアームによって、単電池１１０を有する第１セルサブアッシ１００Ｍを、その構成部材の第１スペーサ１２１および第２スペーサ１２２に備えたロケート孔がロケートピン７０２に挿入された状態において、積層方向Ｚに沿って降下させる。そして、第１セルサブアッシ１００Ｍを下部加圧板１５２に積層する。同様に、ロボットアームによって、単電池１１０を有する第２セルサブアッシ１００Ｎと第１セルサブアッシ１００Ｍを、交互に３組ずつ積層する（ステップＳＴ２）。第１セルサブアッシ１００Ｍおよび第２セルサブアッシ１００Ｎの上面には、上方に積層する積層部材と接着する両面テープ１６０を貼り付けている。その後、ロボットアームによって、上部加圧板１５１を、その四隅に設けたロケート孔１５１ｃがロケートピン７０２に挿入された状態において、積層方向Ｚに沿って降下させつつ、第１セルサブアッシ１００Ｍに積層する（ステップＳＴ３）。

　次に、電池モジュール１００の電池群１００Ｇを加圧する加圧工程について図１７を参照しつつ説明する。

　図１７は、図１６に引き続き、電池モジュール１００の構成部材を上方から押圧している状態を模式的に示す斜視図である。

　加圧工程に用いる加圧治具７０３は、板状に形成し水平面に沿って設けた加圧部７０３ａと、円柱形状に形成し加圧部７０３ａの上面に起立させて接合した支持部７０３ｂを備えている。支持部７０３ｂは、積層方向Ｚに沿って駆動する電動ステージや油圧シリンダを連結している。加圧部７０３ａは、支持部７０３ｂを介して、積層方向Ｚに沿って下方および上方に移動する。加圧部７０３ａは、当接した積層部材を加圧する（ステップＳＴ４）。

　加圧工程では、図１７に示すように、加圧治具７０３の加圧部７０３ａは、支持部７０３ｂに連結した電動ステージが駆動することによって、上部加圧板１５１に当接しつつ積層方向Ｚの下方に沿って降下する。下方に沿って押圧された上部加圧板１５１と、載置台７０１に載置された下部加圧板１５２によって、電池群１００Ｇを挟持しつつ加圧する。電池群１００Ｇに備えられた各々の単電池１１０の発電要素１１１は、適正な面圧が与えられる。加圧工程は、次の第１接合工程が完了するまで継続する。

　次に、側板１５３を上部加圧板１５１および下部加圧板１５２に接合する第１接合工程について図１８を参照しつつ説明する。

　図１８は、図１７に引き続き、側板１５３を上部加圧板１５１および下部加圧板１５２に対してレーザ溶接している状態を模式的に示す斜視図である。

　第１接合工程に用いる押板７０４は、側板１５３を上部加圧板１５１および下部加圧板１５２に対してそれぞれ押圧して、側板１５３を上部加圧板１５１および下部加圧板１５２にそれぞれ密着させる。押板７０４は、金属からなり、長尺な板形状に形成している。押板７０４は、本体７０４ａに長手方向に沿って直線状のスリット７０４ｂを開口している。押板７０４は、積層方向Ｚに沿って、その短手方向を起立させている。押板７０４は、本体７０４ａによって側板１５３を押圧しつつ、スリット７０４ｂによって溶接用のレーザ光Ｌ１を通過させる。

　レーザ発振器７０５は、側板１５３を上部加圧板１５１および下部加圧板１５２に接合する光源である。レーザ発振器７０５は、例えば、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザから構成する。レーザ発振器７０５から導出したレーザ光Ｌ１は、例えば、光ファイバーやミラーによって光路を調整し、集光レンズによって集光した状態において、側板１５３の上端１５３ａと下端１５３ｂに対して照射する。レーザ発振器７０５から導出したレーザ光Ｌ１は、例えば、ハーフミラーによって分岐させて、側板１５３の上端１５３ａおよび下端１５３ｂに対して同時に照射する構成としてもよい。

　第１接合工程では、図１８に示すように、レーザ発振器７０５が、押板７０４によって押圧された側板１５３の上端１５３ａに対して、押板７０４のスリット７０４ｂを介してレーザ光Ｌ１を水平に走査し、側板１５３と上部加圧板１５１を複数箇所にわたりシーム溶接して接合する。同様に、レーザ発振器７０５は、押板７０４によって押圧された側板１５３の下端１５３ｂに対して、押板７０４のスリット７０４ｂを介してレーザ光Ｌ１を水平に走査し、側板１５３と下部加圧板１５２を複数箇所にわたりシーム溶接して接合する（ステップＳＴ５）。

　次に、第２接合工程のうち、バスバ１３１を単電池１１０の電極タブ１１３に接合する際について図１９～図２１を参照しつつ説明する。

　図１９は、図１８に引き続き、電池群１００Ｇにバスバユニット１３０の一部の部材を取り付けている状態を模式的に示す斜視図である。図２０は、図１９に引き続き、バスバユニット１３０のバスバ１３１を単電池１１０の電極タブ１１３に対してレーザ溶接している状態を模式的に示す斜視図である。図２１は、積層した単電池１１０の電極タブ１１３にバスバ１３１をレーザ接合している状態の要部を断面で示す側面図である。

　第２接合工程では、図１９から図２０に示すように、載置台７０１が、図中の反時計回りに９０°回転して、電池群１００Ｇの電極タブ１１３とレーザ発振器７０５を対面させる。さらに、各々のバスバ１３１が一体的に保持されたバスバホルダ１３２を、ロボットアームによって、電池群１００Ｇの対応する電極タブ１１３に当接させつつ押圧し続ける。さらに、図２０および図２１に示すように、レーザ発振器７０５は、バスバ１３１にレーザ光Ｌ１を照射して、バスバ１３１と電極タブ１１３の先端部１１３ｄをシーム溶接またはスポット溶接して接合する。その後、図２１に示すように、アノード側ターミナル１３３を、マトリクス状に配設したバスバ１３１のうち、アノード側の終端に相当するアノード側バスバ１３１Ａ（図９中右上）に接合する。同様に、カソード側ターミナル１３４を、マトリクス状に配設したバスバ１３１のうち、カソード側の終端に相当するカソード側バスバ１３１Ｋ（図９中左下）に接合する（ステップＳＴ６）。

　次に、第２接合工程のうち、保護カバー１４０をバスバ１３１に対して取り付け、アノード側ターミナル１３３およびカソード側ターミナル１３４をバスバ１３１に接合する際について図２２を参照しつつ説明する。

　図２２は、図２０および図２１に引き続き、バスバユニットに保護カバーを取り付け、アノード側ターミナルおよびカソード側ターミナルをアノード側バスバおよびカソード側バスバに対してレーザ溶接している状態を模式的に示す斜視図である。

　ここでは、ロボットアームを用いて、保護カバー１４０の上端１４０ｂと下端１４０ｃをバスバユニット１３０に嵌合させつつ、保護カバー１４０をバスバユニット１３０に取り付ける。保護カバー１４０の上端１４０ｂと下端１４０ｃは、バスバユニット１３０に対して接着剤によって接合してもよい。そして、図２２に示すように、第１開口１４０ｄからレーザーを照射してアノード側ターミナル１３３をアノード側バスバ１３１Ａに溶接する。同様に、第２開口１４０ｅからレーザーを照射してカソード側ターミナル１３４をカソード側バスバ１３１Ｋに溶接する（ステップＳＴ７）。保護カバー１４０によってバスバユニット１３０を被覆して、バスバ１３１同士が短絡したり、バスバ１３１が外部の部材に接触して短絡したり漏電したりすることを防止する。この後、電池モジュール１００は、載置台７０１から取り外して、電池性能等を検査する検査工程に搬出する。

　図１（Ａ）、図１（Ｂ）などに示すように、本実施形態に係る電池パック１０は、電池モジュールを１６個使用している。現時点では電池モジュールを１つしか形成できていない（ステップＳＴ８：ＮＯ）。そのため、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂを合わせて１６個用意できるまで、ステップＳＴ１からステップＳＴ７を繰り返す。なお、上記のように、電池モジュール１００Ａと電池モジュール１００Ｂは、単電池１１０の積層数や側板１５３の仕様が異なる。そのため、ステップＳＴ２は電池モジュールの仕様に応じて単電池１１０の積層数を変更する。同様に、ステップＳＴ５では電池モジュールの仕様に応じて使用する側板１５３の仕様を変更する。

　電池モジュール１００Ａ、１００Ｂを合わせて１６個用意できたら（ステップＳＴ８：ＹＥＳ）、取り付け工程においてブラケット３２０、ボルト３３０、およびナット３４０を用いてベース部材３１０に電池モジュール１００Ａ、１００Ｂを取り付ける（ステップＳＴ９）。電池モジュール１００Ａ，１００Ｂはベース部３００に対して交差する方向には積層されず、一段で設置される。そして、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂにモジュール間バスバ４１０、４２０、４３０、または配線４４０のいずれかを取り付ける（ステップＳＴ１０）。

　なお、ステップＳＴ１からステップＳＴ１０までの作業は、工程全般をコントローラによって制御する自動機、工程の一部を作業者が担う半自動機、または工程全般を作業者が担うマニュアル機のいずれの形態によって具現化してもよい。

　（作用効果）
　上述した第１実施形態に係る電池パック１０およびその電池パック１０の製造方法によれば、以下の作用効果を奏する。

　第１実施形態では電池モジュール１００Ａ、１００Ｂのアノード側ターミナル１３３とカソード側ターミナル１３４各々に取り付けられるモジュール間バスバ４１０、４２０、４３０、または配線４４０の取り付け部をベース部材３１０とは反対側の端部に配置し、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂをベース部材３１０の設置部３１１の設置面に沿って、設置面上に配列している。単電池１１０や電池モジュール１００の数は多くに及ぶため、上記のように構成することによって、モジュール間バスバ４１０等をベース部３００に近い下部まで取り回す必要がなくなる。そして、モジュール間バスバ４１０等においてベース部材３１０と反対側には電池パックの部品は配置されていない。そのため、電池パックの部品が存在しない空間をモジュール間バスバ４１０等を取り付ける際の作業スペースとすることができる。よって、隣接する電池モジュール同士の間に作業スペースを設けないか、または設けにくくすることができる。これにより、電池モジュール同士の間の間隔が比較的小さくても組み立てが可能な電池パックとすることができる。また、電池モジュール同士の間隔を比較的小さくできることによって、電池パック全体の容積のうち、電池モジュールが占める空間の割合を大きくでき、電池パックの小型化にもつながり得る。また、上記のような効果は、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂをベース部材１００Ａ，１００Ｂにおいて積層することなく一段で配置することによっても奏することができる。

　また、図１（Ｃ）において隣接する列、言い換えれば長手方向Ｘにおいて隣接する電池モジュール１００Ａのアノード側ターミナル１３３とカソード側ターミナル１３４は、電池モジュール１００Ｂのアノード側ターミナル１３３とカソード側ターミナル１３４と向かい合うように構成している。そのため、当該部位ではモジュール間バスバ４２０を短くでき、バスバの取り回しをコンパクトにすることができる。また、電池モジュール１００において電極タブ１１３の面はアノード側ターミナル１３３およびカソード側ターミナル１３４の面と同じ側に配置している。そのため、電池モジュール間だけでなく、電極タブからターミナルまでの間の電気的接続に必要な部品の長さを比較的短くすることができる。

　また、図１（Ｃ）ではボルト４５０を積層方向Ｚに挿通させているが、これに限定されず、隣接する電池モジュール同士の間にボルト４５０などのための作業スペースを少なくできれば、ボルト４５０は電池モジュール１００の側面に取り付けてもよい。この場合、図１（Ｃ）に示すように、向かい合う電池モジュール１００Ａのアノード側ターミナル１３３およびカソード側ターミナル１３４のベース部材３１０からの高さと電池モジュール１００Ｂのアノード側ターミナル１３３およびカソード側ターミナル１３４のベース部材３１０からの高さは、異なるように構成することが望ましい。隣接する電池モジュール同士のモジュール間バスバのボルト取り付け位置の高さが同じであると、図１４に示すように、ボルト取り付け位置の高さが異なる場合と比べて２倍程度の作業スペースが必要になるおそれがある。そのため、上記のように構成することによって、電池モジュール同士の間隔を比較的小さくすることができる。なお、図１（Ｃ）のように隣接する電池モジュールにおいて単電池の積層数が異なる場合、積層数の高い電池モジュールのモジュール間バスバのボルト取り付け位置は、作業スペースの観点から積層数の少ない電池モジュールの上部よりも高い位置に設けることが望ましい。

　また、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂは、ボルト３３０をベース部３００と交差する方向において複数の単電池１１０に挿通させ、ナット３４０と共に締結することによって、ブラケット３２０を介してベース部材３１０に固定している。電池モジュールにおいて単電池に挿通するボルトの作業スペースは電池モジュールのベース部に対する置き方によって変わる。仮に電池モジュールを単電池がベース部に平行に積層するように配置した場合には、工具等が電池モジュール同士の隙間の方向に沿って侵入し得るため、より多くの作業スペースが必要になってしまう。これに対して、ベース部３００と交差する方向にボルト３３０を挿通させることによって、電池バックの部品が存在しないスペースを有効活用して、電池モジュール同士の間に必要な作業スペースを少なくすることができる。

　また、ブラケット３２０は、積層部１００Ｃから当該積層部１００Ｃよりも積層方向Ｚにおける長さが短い挿通部１００Ｄにかけて形成された凹部１００Ｆの形状に嵌り合って電池モジュール１００Ａ、１００Ｂに接続している。そのため、電池パック１０に外力が作用した際にも、ブラケット３２０を挿通部１００Ｄの部位の剛性を強化するように機能させることができる。

　また、図５に示すように、挿通部１００Ｄにおいてボルト３３０を配置した部位の中でもボルト頭部の部位は、積層部１００Ｃの端部に位置する上部加圧板１５１を超えない長さを有するように構成している。そのため、ボルトが積層部よりも突出している場合に比べて電池パック全体の容積を小さくすることができる。よって、電池パック１０を例えば車両に搭載する場合にも、近接する部品等とのクリアランスにおいて有利になり、電池パック１０の適用可能性を向上させることができる。

　また、一対の側板１５３は、電池群１００Ｇを上部加圧板１５１および下部加圧板１５２によって積層方向Ｚに加圧した状態において上部加圧板１５１および下部加圧板１５２と溶接によって接合している。そのため、上部加圧板１５１、下部加圧板１５２、および側板１５３によって電池群１００Ｇをしっかりと固定することができ、衝撃に対する信頼性を向上させることができる。

　また、電池モジュール１００Ａ，１００Ｂは、単電池１１０の積層数に拘わらず同一の上部加圧板１５１および下部加圧板１５２を使用するように構成している。別の言い方をすれば、積層数に応じて積層方向Ｚに関係する側板１５３などの部材は単電池１１０の積層数に応じて変更する。そのため、ひとつの電池モジュールに搭載する単電池の数を柔軟に調整することができる。よって、電池パックとしてのレイアウトや性能などを柔軟に調整することができる。

　（第２実施形態）
　次に第２実施形態に係る電池パックおよびその製造方法について説明する。図２３は第２実施形態に係る電池パックを示す斜視図、図２４は第２実施形態に係る電池パックにおいて電池モジュールの内部を示す部分断面図である。

　第１実施形態では上部加圧板１５１と下部加圧板１５２の間に、単電池１１０を３つ積層した第１セルサブアッシ１００Ｍと第２セルサブアッシ１００Ｎを積層する実施形態について説明した。しかし、以下のように構成することもできる。

　第２実施形態に係る電池モジュール２００は、図２３、図２４に示すように、第１セルサブアッシ１００Ｍおよび第２セルサブアッシ１００Ｎの間に電池パックの使用時に生じうる熱を外部に放熱する放熱部材２７０（伝熱部材に相当）を配置している。放熱部材２７０は、第１セルサブアッシ１００Ｍまたは第２セルサブアッシ１００Ｎと接触するセル接触部２７１と、セル接触部２７１から得た熱を外部に放熱するために外壁である側板２５３と接触する放熱部２７２と、を有する。また、側板１５３は、絶縁部材２８０を介して放熱部材２７０と接触している。

　放熱部材２７０は、電極タブ１１３を除いて単電池１１０の発電要素１１１を覆うラミネートフィルム１１２よりも熱伝導率が高いアルミ等の材料によって構成している。放熱部材２７０は、例えばアルミ等の平板を端部にて折り曲げ、比較的中央付近をセル接触部２７１、折り曲げた端部を放熱部２７２とすることができる。しかし、第１セルサブアッシ１００Ｍなどから発生した熱を外部に放熱することができれば、上記に限定されない。側板２５３の外部には絶縁部材２８０を配置し、さらにその外側にはウォータージャケット２９０などを配置して放熱などを行なうことができる。また、図２４において放熱部材２３０は、下から４個目と５個目の単電池１１０の間に１つ配置している。しかし、放熱部材２７０の個数や位置は上記に限定されず、適宜変更してもよい。また、電池群１００Ｇと側板１５３との間には隙間を設け、当該隙間部分に外気を導入してもよい。なお、第２実施形態では放熱部材２７０、絶縁部材２８０、およびウォータージャケット２９０の構成が第１実施形態と異なり、その他の構成は第１実施形態と同様であるため、その他の構成の説明を省略する。

　（作用効果）
　次に第２実施形態に係る作用効果について説明する。第２実施形態では第１セルサブアッシ１００Ｍおよび第２セルサブアッシ１００Ｎを積層した電池群１００Ｇの積層方向Ｚにおけるいずれかの位置にラミネートフィルム１１２よりも熱伝導率の高い放熱部材２７０を配置するように構成している。電池モジュール２００は、第１実施形態と同様に単電池１１０の積層数に拘わらず上部加圧板１５１、下部加圧板１５２、および単電池１１０の積層数によって寸法を変更した側板１５３によって筐体を構成している。本実施形態における放熱部材２７０は、単電池１１０を直列や並列などに接続する態様、言い換えれば単位体積当たりの放熱量に応じて、配置する位置や数を任意に調整できる。よって、電池パック１０の冷却を効率よく行うことができる。

　なお、本発明は上述した実施形態にのみ限定されず、特許請求の範囲において種々の変更が可能である。図２５（Ａ）、図２５（Ｂ）は図１（Ａ）、図１（Ｂ）の変形例を示す概略斜視図、概略平面図である。なお、図２５（Ａ）、図２５（Ｂ）では説明の便宜上、モジュール間バスバおよび配線の図示を省略している。

　第１実施形態では、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）に示すように電池モジュール１００Ａ、１００Ｂをベース部材３１０の設置部３１１に垂直な方向と単電池１１０の積層方向とが一致するように設置する構成について説明した。しかし、これに限定されず、電池パック１０ａは、図２５（Ａ）、図２５（Ｂ）に示すように、ベース部材３１０の設置部３１１に垂直な方向に単電池１１０を積層した電池モジュール１００Ａと、設置部３１１に平行な方向に単電池１１０を積層した電池モジュール１００Ｅとによって構成してもよい。

　ここで、電池モジュール１００Ａのように単電池１１０をベース部３００に対して垂直に積層した場合を縦置き、電池モジュール１００Ｅのように単電池１１０をベース部３００に平行に配置した場合を横置きと呼ぶ。電池モジュール１００Ｅのようにベース部材３１０に横置きに配置することによって、電池モジュール１００を積層方向から平面視した際の幅寸法に拘束されずに電池モジュールを配置できる。第１、第２実施形態による電池モジュール１００は上述のように単電池の積層数を任意に調整できるため、横置きに配置することによって、少ないスペースに効率よく電池モジュールを配置することができる。

　また、電池パックを構成する電池モジュールは、電池モジュール１００Ａ、１００Ｂの２種類である実施形態について説明したが、これに限定されない。電池モジュールの種類は２種類以上であってもよいし、一種類であってもよい。また、電池パック１０に配置する電池モジュールの数は１６個と説明したが、例示であり、１６個に限定されない。

　また、上記ではバスバ同士を超音波接合、電極タブとバスバとをレーザ溶接によって接合する実施形態について説明したが、これに限定されない。バスバ同士、または電極タブとバスバとは溶接によって接合してもよい。また、上記では隣接する電極タブ同士をバスバに接合する実施形態について説明したが、これに限定されない。上記以外にも電極タブ同士を超音波接合または溶接によって接合してもよい。

　図２６は電池モジュールを積層方向に沿って切断した断面図であり、第１実施形態の変形例を示す断面図である。第１実施形態では筐体１５０を構成する上部加圧板１５１および下部加圧板１５２の間に単電池１１０を複数積層した電池群１００Ｇを配置する実施形態について説明した。しかし、これに限定されず、複数の単電池１１０のほかに、積層方向Ｚにおいて弾性力を生じさせる弾性部材３７０を設けるように構成してもよい。弾性部材３７０は、積層方向Ｚにおけるいずれかの位置に配置される。弾性部材３７０は、図２６における略中央の位置において主に弾性変形する弾性部材３７１、３７２を有し、隣接する部材と箇所ａ１にて接合される。弾性部材３７０は、隣接する部材と接合されるが、図２６に示すように、板状の中間部材２８０に接合することが望ましい。弾性部材３７１と弾性部材３７２とは、箇所ａ１よりも外方の箇所ｂ１にて接合される。

　このように構成することによって、電池パックの使用時に充放電などによって経時的に単電池１１０の積層方向Ｚの厚さが変化しても、弾性部材３７０が厚さ方向の変化を吸収し、外力が入力された際の単電池１１０などの移動を防止することができる。

１０　電池パック、
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｅ　電池モジュール、
１００Ｇ　電池群、
１１０　単電池、
１１３　電極タブ、
１２１　第１スペーサ、
１２２　第２スペーサ、
１５１　上部加圧板、
１５２　下部加圧板、
１５３　側板、
２７０　放熱部材、
３００　ベース部材、
３１０　ベース、
３１１　載置部、
３１２　フランジ部、
３２０　ブラケット、
３３０　ボルト、
３４０　ナット、
４１０、４２０、４３０　モジュール間バスバ、
４４０　配線、
Ｘ　長手方向、
Ｙ　短手方向、
Ｚ　積層方向。

Claims (15)

1. 　偏平に形成した単電池を厚み方向に複数積層して備えると共に電力の入出力を行なう正負のターミナルを備えた複数の電池モジュールと、
   　前記複数の電池モジュールを設置するベース部材と、を有し、
   　前記複数の電池モジュールの前記ターミナルを、電池モジュールにおける前記ベース部材側とは反対側の端部に配置し、前記複数の電池モジュールを、前記ベース部材における前記複数の電池モジュールの設置面に沿って、前記設置面上に配列した、電池パック。
2. 　前記複数の電池モジュールは、積層することなく一段で前記ベース部材上に設置されている請求項１に記載の電池パック。
3. 　一の電池モジュールは、その前記ターミナルを備える面が、隣接する他の電池モジュールにおいて前記ターミナルを備える面と向かい合って配置されている請求項１または２に記載の電池パック。
4. 　前記単電池は、発電要素を含む電池本体と、前記電池本体から導出した電極タブと、を備え、
   　前記ターミナルを備える面は、前記電池モジュールにおいて前記電極タブを備える面と同じ側に位置する請求項３に記載の電池パック。
5. 　互いに向かい合う前記一の電池モジュールの前記ターミナルと前記他の電池モジュールの前記ターミナルとは、前記ベース部材からの高さが異なっている請求項３に記載の電池パック。
6. 　前記複数の電池モジュールにおける少なくとも一の電池モジュールは、複数の前記単電池に、前記ベース部材に対して交差する方向にボルトを挿通させた状態で前記ベース部材に取り付けている請求項１から３のいずれか１項に記載の電池パック。
7. 　前記電池モジュールを前記ベース部材に取り付けるブラケットをさらに有し、
   　前記電池モジュールは、前記単電池を積層した積層部と、前記ボルトが挿通し前記積層部よりも前記単電池の積層方向の長さが短い挿通部と、を備え、
   　前記積層部と前記挿通部との間にかけて凹部が形成され、
   　前記ブラケットは、前記凹部の形状に嵌り合って前記電池モジュールに接続されている請求項６に記載の電池パック。
8. 　前記ボルトは、当該ボルトの頭部が前記積層部を超えない長さを有する請求項７に記載の電池パック。
9. 　前記複数の電池モジュールにおける一の電池モジュールは、前記単電池の積層方向を前記ベース部材に対して垂直な方向に沿わせた状態で前記ベース部材に配置され、
   　前記複数の電池モジュールにおける他の電池モジュールは、前記単電池の積層方向を前記ベース部材に平行な方向に沿わせた状態で前記ベース部材に配置されている請求項１に記載の電池パック。
10. 　前記単電池は、発電要素を含む電池本体と、前記電池本体から導出した電極タブと、を備え、
    　前記電池モジュールは、前記単電池の積層方向における両側から積層した前記単電池を覆う一対の第１カバー部材と、前記単電池の積層方向と交差し、かつ、前記電極タブが延びる方向と交差する方向における両側から積層した前記単電池を覆う一対の第２カバー部材と、を備え、
    　前記一対の第２カバー部材は、積層した前記単電池を前記一対の第１カバー部材によって前記単電池の積層方向に加圧した状態において前記一対の第１カバー部材と接合されている、請求項１に記載の電池パック。
11. 　前記単電池は、発電要素を含む電池本体と、前記電池本体から導出した電極タブと、を備え、
    　前記電池モジュールは、積層した前記単電池の前記複数の電極タブにおける各々と接合されるバスバを複数備え、
    　電極タブとバスバとの間、隣接する電極タブ同士の間、または隣接するバスバ同士の間は超音波接合されているか、または溶接されている請求項１に記載の電池パック。
12. 　前記単電池は、発電要素を覆う外装体を備え、
    　前記電池モジュールは、前記単電池の積層方向におけるいずれかの位置に配置され前記外装体よりも熱伝導率の高い部材を含む伝熱部材をさらに有する、請求項１に記載の電池パック。
13. 　前記複数の電池モジュールの各々は、前記単電池の積層数に拘わらず同一の前記一対の第１カバー部材が用いられる、請求項１に記載の電池パック。
14. 　前記電池モジュールは、前記単電池の積層方向におけるいずれかの位置に配置され前記積層方向に沿って弾発力を生じさせる弾性部材をさらに有する請求項１に記載の電池パック。
15. 　偏平に形成した単電池が厚み方向に複数積層されると共に電力の入出力を行なう正負のターミナルを備えた電池モジュールを複数含む電池パックの製造方法であって、
    　前記複数の電池モジュールを、前記ターミナルがベース部材が位置する側と反対側の端部に位置するように、前記ベース部材上に配置し、
    　前記複数の電池モジュールを、前記ベース部材における前記複数の電池モジュールの設置面に沿って、前記設置面上に配列する、電池パックの製造方法。

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