WO2020110447A1 - 電池モジュール - Google Patents

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WO2020110447A1
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battery
battery stack
cooling plate
batteries
stacking direction
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拓也 江頭
浩志 高田
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三洋電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module.
  • Patent Document 1 discloses a battery stack having a plurality of stacked batteries, a pair of end plates arranged at both ends of the battery stack in the stacking direction of the batteries, and a pair of end plates.
  • a battery module that includes a bind bar that spans between and constrains a plurality of batteries in the stacking direction, and a cooling plate that is connected to the bottom surface of the battery stack.
  • the present invention has been made in view of these circumstances, and an object thereof is to provide a technique for simplifying the structure of a battery module.
  • One aspect of the present invention is a battery module.
  • This battery module includes a battery stack having a plurality of stacked batteries, a cooling plate thermally connected to the battery stack, a plurality of batteries sandwiched in the battery stacking direction, and a battery stack and a cooling plate. And a restraining member sandwiched in the arrangement direction.
  • the structure of the battery module can be simplified.
  • FIG. 3 is a perspective view of the battery module according to the first embodiment. It is an exploded perspective view of a battery module.
  • FIG. 3A is an enlarged cross-sectional view showing the upper part of the battery module.
  • FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view showing the bottom of the battery module. It is a perspective view which expands and shows the bottom part of a battery module.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a bottom portion of the battery module according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of the battery module according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery module.
  • the battery module 1 includes a battery stack 2, a pair of end plates 4, a cooling plate 6, a heat conductive layer 8, a side separator 10, and a restraining member 12.
  • the battery stack 2 has a plurality of batteries 14 and an inter-cell separator 16.
  • Each battery 14 is, for example, a rechargeable secondary battery such as a lithium-ion battery, a nickel-hydrogen battery, a nickel-cadmium battery, or the like.
  • the battery 14 is a so-called prismatic battery and has a flat rectangular parallelepiped outer can 18.
  • a not-shown substantially rectangular opening is provided on one surface of the outer can 18, and an electrode body, an electrolytic solution, and the like are accommodated in the outer can 18 through this opening.
  • a sealing plate 20 that seals the outer can 18 is provided at the opening of the outer can 18.
  • the sealing plate 20 is provided with a positive output terminal 22 near one end in the longitudinal direction and a negative output terminal 22 near the other end.
  • Each of the pair of output terminals 22 is electrically connected to a positive electrode plate and a negative electrode plate that form an electrode body.
  • the positive output terminal 22 is referred to as a positive terminal 22a
  • the negative output terminal 22 is referred to as a negative terminal 22b.
  • the positive electrode terminal 22a and the negative electrode terminal 22b are collectively referred to as the output terminal 22.
  • the outer can 18, the sealing plate 20, and the output terminal 22 are conductors, and are made of metal, for example.
  • the sealing plate 20 and the opening of the outer can 18 are joined by welding or the like.
  • Each output terminal 22 is inserted into a through hole (not shown) formed in the sealing plate 20.
  • An insulating seal member (not shown) is interposed between each output terminal 22 and each through hole.
  • the surface of the outer can 18 on the side where the sealing plate 20 is provided is the upper surface of the battery 14, and the surface facing the upper surface of the outer can 18 is the bottom surface of the battery 14.
  • Battery 14 also has two major surfaces that connect the top and bottom surfaces.
  • the main surface has the largest area among the six surfaces of the battery 14. Further, the main surface is a long side surface connected to the long sides of the top surface and the bottom surface. The remaining two surfaces excluding the top surface, the bottom surface, and the two main surfaces are the side surfaces of the battery 14.
  • the side surface is a short side surface connected to the short sides of the top surface and the bottom surface.
  • the surface on the upper surface side of the battery 14 is the upper surface of the battery stack 2
  • the surface on the bottom surface side of the battery 14 is the bottom surface of the battery stack 2
  • the short side surface of the battery 14 is The surface is the side surface of the battery stack 2.
  • the top surface side of the battery stack 2 is vertically upward
  • the bottom surface side of the battery stack 2 is vertically downward.
  • the sealing plate 20 is provided with a valve portion 24 between a pair of output terminals 22.
  • the valve unit 24 is also called a safety valve, and is a mechanism for releasing gas inside the battery 14.
  • the valve portion 24 is configured to open when the internal pressure of the outer can 18 rises above a predetermined value to release the gas inside.
  • the valve portion 24 is composed of, for example, a thin portion provided in a part of the sealing plate 20 and having a smaller thickness than other portions, and a linear groove formed on the surface of the thin portion. In this configuration, when the internal pressure of the outer can 18 rises, the thin portion tears from the groove to open the valve.
  • the valve portion 24 of each battery 14 is connected to an exhaust duct 38 described later, and the gas inside the battery is discharged from the valve portion 24 to the exhaust duct 38.
  • the battery 14 also has an insulating film 26.
  • the insulating film 26 is, for example, a cylindrical shrink tube, and is heated after the outer can 18 is passed inside. As a result, the insulating film 26 contracts and covers the two main surfaces and the two side surfaces of the outer can 18.
  • the insulating film 26 can suppress a short circuit between the adjacent batteries 14 or between the batteries 14 and the end plate 4.
  • the plurality of batteries 14 are stacked at a predetermined interval such that the main surfaces of the adjacent batteries 14 face each other.
  • stacking means arranging a plurality of members in any one direction. Therefore, stacking the batteries 14 also includes horizontally arranging the plurality of batteries 14.
  • the batteries 14 are arranged so that the output terminals 22 face the same direction. In the present embodiment, for convenience, each battery 14 is arranged so that the output terminal 22 faces upward in the vertical direction.
  • Two adjacent batteries 14 are stacked so that the positive electrode terminal 22a of one battery 14 and the negative electrode terminal 22b of the other battery 14 are adjacent to each other.
  • the inter-cell separator 16 is also called an insulating spacer and is made of, for example, a resin sheet having an insulating property.
  • the resin forming the inter-cell separator 16 include thermoplastic resins such as polypropylene (PP), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), and Noryl (registered trademark) resin (modified PPE).
  • PP polypropylene
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PC polycarbonate
  • Noryl (registered trademark) resin modified PPE
  • the battery stack 2 is sandwiched between a pair of end plates 4.
  • the pair of end plates 4 are arranged at both ends of the battery stack 2 in the stacking direction X of the batteries 14.
  • the pair of end plates 4 are adjacent to the batteries 14 located at both ends in the stacking direction X with the outer end separator 5 interposed therebetween.
  • the outer edge separator 5 can be made of the same resin material as the inter-cell separator 16.
  • Each end plate 4 is a metal plate made of metal such as iron, stainless steel, and aluminum.
  • the outer end separator 5 is interposed between the end plate 4 and the battery 14 to insulate the both.
  • Each end plate 4 has a fastening hole 4a on a direction Y orthogonal to the stacking direction X of the batteries 14, that is, on two surfaces facing a direction in which the pair of output terminals 22 are arranged.
  • three fastening holes 4a are arranged at a predetermined interval in the arrangement direction Z of battery stack 2 and cooling plate 6.
  • the surface provided with the fastening hole 4 a is a surface facing the flat portion 54 of the restraint member 12.
  • a bus bar plate 28 is placed on the upper surface of the battery stack 2.
  • the bus bar plate 28 is a plate-shaped member that covers the surface of the plurality of batteries 14 on which the output terminals 22 are provided.
  • the bus bar plate 28 has a plurality of openings 32 that expose the valve portions 24 at positions corresponding to the valve portions 24 of each battery 14.
  • the bus bar plate 28 has a duct top plate 34 that covers the upper side of the opening 32, and a side wall 36 that surrounds the side of the opening 32.
  • An exhaust duct 38 is formed in the bus bar plate 28 by fixing the duct top plate 34 to the upper end of the side wall 36.
  • Each valve portion 24 communicates with the exhaust duct 38 via the opening 32.
  • the bus bar plate 28 has an opening 40 that exposes the output terminal 22 at a position corresponding to the output terminal 22 of the battery 14.
  • a bus bar 42 is placed in each opening 40.
  • the plurality of bus bars 42 are supported by the bus bar plate 28.
  • the bus bar 42 placed in each opening 40 electrically connects the positive electrode terminal 22a and the negative electrode terminal 22b of the adjacent batteries 14 to each other.
  • the bus bar 42 is a substantially strip-shaped member made of metal such as copper or aluminum.
  • the bus bar 42 has one end connected to the positive electrode terminal 22a of the one battery 14 and the other end connected to the negative terminal 22b of the other battery 14.
  • the output terminals 22 having the same polarity in the adjacent batteries 14 may be connected in parallel to form a battery block, and the battery blocks may be connected in series.
  • the bus bar 42 connected to the output terminals 22 of the batteries 14 located at both ends in the stacking direction X has external connection terminals 44.
  • the external connection terminal 44 is electrically connected to a terminal portion 62 of the top cover 60 described later.
  • the external connection terminal 44 is connected to an external load (not shown) via the terminal portion 62.
  • the voltage detection line 46 is placed on the bus bar plate 28.
  • the voltage detection line 46 is electrically connected to the plurality of batteries 14 and detects the voltage of each battery 14.
  • the voltage detection line 46 has a plurality of conducting wires (not shown). One end of each conductor is connected to each bus bar 42, and the other end is connected to the connector 48.
  • the connector 48 is connected to an external battery ECU (not shown) or the like.
  • the battery ECU controls the detection of the voltage of each battery 14 and the charging/discharging of each battery 14.
  • the cooling plate 6 is made of a material having high thermal conductivity such as aluminum.
  • the cooling plate 6 is thermally connected to the battery stack 2, that is, heat-exchangeably connected to the battery stack 2, and cools each battery 14.
  • battery stack 2 is placed on the main surface of cooling plate 6.
  • the battery stack 2 is placed on the cooling plate 6 with its bottom surface facing the cooling plate 6 side.
  • the cooling plate 6 may have therein a flow path through which a coolant such as water or ethylene glycol flows. Thereby, the cooling efficiency of the battery 14 can be further improved.
  • An insulating heat conductive layer 8 is interposed between the battery stack 2 and the cooling plate 6. That is, the cooling plate 6 is thermally connected to the battery stack 2 via the heat conduction layer 8.
  • the heat conductive layer 8 of the present embodiment covers the entire bottom surface of the battery stack 2.
  • the thermal conductivity of the thermal conductive layer 8 is higher than that of air.
  • the heat conductive layer 8 can be formed of a known resin sheet having good heat conductivity such as an acrylic rubber sheet or a silicone rubber sheet.
  • the cooling efficiency of each battery 14 can be improved and each battery 14 can be cooled more uniformly.
  • the heat conductive layer 8 has an insulating property, it is possible to prevent the battery stack 2 and the cooling plate 6 from being electrically connected via the heat conductive layer 8. Further, the heat conduction layer 8 suppresses the displacement between the battery stack 2 and the cooling plate 6 in the direction perpendicular to the arrangement direction Z of the battery stack 2 and the cooling plate 6 (that is, the extending direction of the XY plane). You can
  • the side separator 10 is a long member that is long in the stacking direction X of the batteries 14.
  • the pair of side separators 10 are arranged in the direction Y orthogonal to the stacking direction X of the batteries 14.
  • Each side separator 10 is made of, for example, an insulating resin.
  • a thermoplastic resin such as polypropylene (PP), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), Noryl (registered trademark) resin (modified PPE), or the like. Is exemplified.
  • Each side separator 10 has a first portion 50, a second portion 52, and a third portion 53.
  • the first portion 50 has a rectangular shape and extends in the stacking direction X of the battery 14 along the side surface of the battery stack 2.
  • the second portion 52 has a strip shape extending in the stacking direction X and projects from the lower side of the first portion 50 to the battery stack 2 side.
  • the third portion 53 has a strip shape extending in the stacking direction X and projects from the upper side of the first portion 50 to the battery stack 2 side.
  • the restraint member 12 is also called a bind bar, and is a long member that is long in the stacking direction X of the batteries 14.
  • the pair of restraint members 12 are arranged in the direction Y orthogonal to the stacking direction X of the batteries 14.
  • Each restraint member 12 is made of metal such as iron or stainless steel.
  • the battery stack 2, the pair of end plates 4, the cooling plate 6, the heat conduction layer 8 and the pair of side separators 10 are arranged between the pair of restraining members 12.
  • Each restraint member 12 has a flat surface portion 54 and a pair of arm portions 56.
  • the plane portion 54 has a rectangular shape and extends in the stacking direction X along the side surface of the battery stack 2.
  • the pair of arm portions 56 protrude from the end of the flat surface portion 54 toward the battery stack 2 and face each other in the arrangement direction Z of the battery stack 2 and the cooling plate 6. That is, one arm portion 56 projects from the upper side of the flat surface portion 54 toward the battery stack 2 side, and the other arm portion 56 projects from the lower side of the flat surface portion 54 toward the battery stack body 2 side.
  • the battery stack 2, the cooling plate 6, the heat conduction layer 8 and the pair of side separators 10 are arranged between the pair of arms 56.
  • a contact plate 68 is fixed by welding or the like to a region of the flat surface portion 54 facing each end plate 4.
  • the contact plate 68 is a member that is long in the arrangement direction Z.
  • the contact plate 68 is provided with a through hole 70 penetrating the contact plate 68 in the direction Y at a position corresponding to the fastening hole 4 a of the end plate 4.
  • the plane portion 54 has a through hole 58 penetrating the plane portion 54 in the direction Y at a position corresponding to the through hole 70 of the contact plate 68.
  • the plurality of batteries 14 are constrained in the stacking direction X by the pair of end plates 4 engaging with the flat surface portion 54 of each restraint member 12.
  • the plurality of batteries 14 and the plurality of inter-cell separators 16 are alternately arranged to form the battery laminated body 2, and the battery laminated body 2 is oriented with the pair of end plates 4 via the outer end separators 5.
  • the heat conduction layer 8 is arranged on the bottom surface of the battery stack 2, and the cooling plate 6 is arranged so as to face the battery stack 2 with the heat conduction layer 8 interposed therebetween.
  • the battery stack 2, the pair of end plates 4, the cooling plate 6 and the heat conduction layer 8 are sandwiched in the direction Y by the pair of side separators 10. Further, the pair of restraining members 12 sandwich the entire pair in the direction Y from the outside of the pair of side separators 10.
  • the pair of end plates 4 and the pair of restraint members 12 are aligned with each other such that the fastening holes 4a, the through holes 70, and the through holes 58 overlap each other. Then, a fastening member 59 such as a screw is inserted into the through hole 58 and the through hole 70 and screwed into the fastening hole 4a. As a result, the pair of end plates 4 and the pair of restraint members 12 are fixed.
  • the plurality of batteries 14 are tightened and restrained in the stacking direction X.
  • each battery 14 is positioned in the stacking direction X.
  • the top surface and the bottom surface of the plurality of batteries 14 are sandwiched by the two arm portions 56 facing each other in the arrangement direction Z. Thereby, the plurality of batteries 14 are positioned in the arrangement direction Z.
  • the bus bar plate 28 is placed on the battery stack 2 after these positionings are completed. Then, the bus bar 42 is attached to the output terminal 22 of each battery 14, and the output terminals 22 of the plurality of batteries 14 are electrically connected to each other. For example, the bus bar 42 is fixed to the output terminal 22 by welding.
  • a top cover 60 is laminated on the upper surface of the bus bar plate 28.
  • the top cover 60 suppresses contact of dew condensation water, dust, or the like with the output terminal 22, the valve portion 24, the bus bar 42, etc. of the battery 14.
  • the top cover 60 is made of, for example, a resin having an insulating property.
  • the top cover 60 has a terminal portion 62 at a position overlapping the external connection terminal 44 in the arrangement direction Z.
  • the top cover 60 is fixed to the bus bar plate 28 by, for example, snap fitting. With the top cover 60 placed on the bus bar plate 28, the external connection terminals 44 and the terminal portions 62 are connected.
  • FIG. 3A is an enlarged cross-sectional view showing the upper part of the battery module.
  • FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view showing the bottom of the battery module.
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view showing the bottom of the battery module.
  • the bus bar plate 28 and the top cover 60 are not shown.
  • illustration of the internal structure of the battery 14 is omitted.
  • the illustration of the end plate 4 is omitted.
  • the restraint member 12 of the present embodiment sandwiches the plurality of batteries 14 in the stacking direction X of the batteries 14, and also sandwiches the battery stack 2 and the cooling plate 6 in the arraying direction Z thereof.
  • the restraining member 12 sandwiches the plurality of batteries 14 in the stacking direction X by engaging both ends of the flat surface portion 54 in the stacking direction X of the batteries 14 with the pair of end plates 4 (FIG. 1, FIG. 2).
  • the restraint member 12 sandwiches the battery stack 2, the heat conduction layer 8 and the cooling plate 6 in the arrangement direction Z by the pair of arms 56. That is, the restraint member 12 has both the function of fastening the plurality of batteries 14 and the function of fastening the battery stack 2 and the cooling plate 6. Therefore, unlike the conventional structure, the battery stack 2 and the cooling plate 6 are not fastened with screws.
  • the first portion 50 of the side separator 10 extends in the stacking direction X of the battery 14 along the side surface of the battery stack 2.
  • the flat portion 54 of the restraint member 12 extends in the stacking direction X of the battery 14 along the side surface of the battery stack 2 outside the first portion 50. Therefore, the first portion 50 of the side separator 10 is interposed between the side surface of the battery stack 2 and the flat portion 54 of the restraint member 12. Thereby, the side surface of each battery 14 and the restraint member 12 are electrically insulated.
  • the second portion 52 of the side separator 10 is in contact with the lower surface of the cooling plate 6, that is, the main surface opposite to the battery stack 2.
  • the arm portion 56 projecting from the lower end of the flat portion 54 of the restraint member 12 extends outside the second portion 52 and along the lower main surface of the cooling plate 6. Therefore, the second portion 52 of the side separator 10 is interposed between the cooling plate 6 and one arm portion 56 of the restraint member 12, that is, the lower arm portion 56. Thereby, the cooling plate 6 and the restraint member 12 are electrically insulated.
  • the third portion 53 of the side separator 10 contacts the upper surface of the battery stack 2.
  • the arm portion 56 of the restraint member 12 projecting from the upper end of the flat surface portion 54 extends along the upper surface of the battery stack 2 outside the third portion 53. Therefore, the third portion 53 of the side separator 10 is interposed between the upper surface of the battery stack 2 and the other arm portion 56 of the restraint member 12, that is, the upper arm portion 56. Thereby, the upper surface of each battery 14 and the restraint member 12 are electrically insulated.
  • the heat conduction layer 8 and the cooling plate 6 are sandwiched by the pair of arms 56 in the arrangement direction Z, the heat conduction layer 8 is pressed against the battery stack 2 and the cooling plate 6. , Elastic deformation or plastic deformation. Thereby, the thermal connection between the battery stack 2 and the cooling plate 6 can be obtained more reliably. Further, uniform cooling of the entire battery stack 2 can be achieved.
  • the third portion 53 of the side separator 10 has a folded portion 64.
  • returning part 64 extends toward the outer side of the battery module 1 in the direction Y from the front end which protruded to the battery laminated body 2 side of the 3rd part 53.
  • a predetermined interval is provided in the arrangement direction Z between the third portion 53 and the folded portion 64, and the upper arm portion 56 of the restraint member 12 is provided in the space between the third portion 53 and the folded portion 64. Plugged in. Therefore, the tip of the upper arm portion 56 is wrapped with the side separator 10.
  • the battery module 1 includes a battery stack 2 having a plurality of stacked batteries 14, a cooling plate 6 thermally connected to the battery stack 2, and a plurality of cooling plates 6.
  • the battery 14 is sandwiched in the stacking direction X of the battery 14, and the restraint member 12 is sandwiched between the battery stack 2 and the cooling plate 6 in the arrangement direction Z thereof. That is, in the present embodiment, the binding members 12 fasten the plurality of batteries 14 and fasten the battery stack 2 and the cooling plate 6. Therefore, the battery stack 2 and the cooling plate 6 are not fastened with screws.
  • the battery module 1 also includes a pair of end plates 4 arranged at both ends of the battery stack 2 in the stacking direction X of the batteries 14.
  • the restraint member 12 has a flat surface portion 54 extending in the stacking direction X along the battery stack 2, and a pair of arm portions projecting from the end of the flat surface portion 54 toward the battery stack 2 and facing in the array direction Z. 56 and. Then, the restraint member 12 engages the pair of end plates 4 with both ends of the flat surface portion 54 in the stacking direction X to sandwich the plurality of batteries 14, and the pair of arms 56 holds the battery stack 2 and the cooling plate 6 together. Sandwich. Thereby, the fastening of the batteries 14 and the fastening of the battery stack 2 and the cooling plate 6 can be realized by the restraint member 12 having a simple structure.
  • the battery module 1 also includes a side separator 10.
  • the side separator 10 extends in the stacking direction X along the battery stack 2, and is interposed between the battery stack 2 and the flat portion 54 of the restraining member 12, and the first part 50 to the battery stack. 2 and a second portion 52 protruding between the cooling plate 6 and one arm portion 56 of the restraint member 12, and a battery laminated body 2 protruding from the first portion 50 to the battery laminated body 2 side.
  • the third portion 53 interposed between the restraining member 12 and the other arm portion 56.
  • the battery module 1 also includes an insulating heat conductive layer 8 interposed between the battery stack 2 and the cooling plate 6.
  • an insulating heat conductive layer 8 interposed between the battery stack 2 and the cooling plate 6.
  • FIG. 5 is an enlarged perspective view showing a bottom portion of the battery module according to the second embodiment.
  • the end plate 4 is not shown in FIG.
  • the battery module 1 of the present embodiment includes a battery stack 2, a cooling plate 6 that is thermally connected to the battery stack 2, a plurality of batteries 14 sandwiched in the stacking direction X, and the battery stack 2 and the cooling plate. And a restraining member 12 sandwiching 6 in the arrangement direction Z.
  • the restraint member 12 has a flat surface portion 54 extending along the side surface of the battery stack 2, and a pair of arm portions 56 protruding from the upper and lower ends of the flat surface portion 54 toward the battery stack 2 side. Both ends of the flat surface portion 54 in the stacking direction X engage with the pair of end plates 4 that sandwich the battery stack 2 in the stacking direction X. As a result, the plurality of batteries 14 are sandwiched in the stacking direction X. Further, the pair of arms 56 sandwiches the battery stack 2 and the cooling plate 6 in the arrangement direction Z. The battery stack 2 and the cooling plate 6 are not fastened with screws.
  • an insulating heat conduction layer 8 is interposed between the battery stack 2 and the cooling plate 6.
  • the heat conduction layer 8 is pressed by the battery stack 2 and the cooling plate 6 and elastically or plastically deforms.
  • the battery module 1 also includes a pair of side separators 10.
  • Each side separator 10 has a first portion 50, a second portion 52, and a third portion 53.
  • the first portion 50 extends in the stacking direction X along the battery stack 2 and is interposed between the side surface of the battery stack 2 and the flat portion 54 of the restraining member 12.
  • the second portion 52 projects from the lower end of the first portion 50 toward the battery stack 2 and is interposed between the cooling plate 6 and the lower arm portion 56 of the restraint member 12.
  • the third portion 53 projects from the upper end of the first portion 50 toward the battery stack 2 and is interposed between the upper surface of the battery stack 2 and the upper arm portion 56 of the restraint member 12.
  • the second portion 52 extends in the stacking direction X of the battery 14. An end of the second portion 52 in the stacking direction X is located outside the battery module 1 with respect to the cooling plate 6.
  • the side separator 10 has a convex portion 66 that protrudes toward the battery stack 2 from the end of the second portion 52 in the stacking direction X.
  • the protrusions 66 are provided at both ends of each side separator 10 in the stacking direction X. Therefore, the protrusions 66 are provided at the four corners of the battery module 1.
  • the tip of the convex portion 66 is located closer to the battery stack 2 than the main surface of the cooling plate 6 opposite to the battery stack 2. That is, when viewed in the stacking direction X, the convex portion 66 partially overlaps the cooling plate 6.
  • the convex portion 66 more preferably projects to the main surface of the cooling plate 6 on the battery stack 2 side, and more preferably projects to the heat conduction layer 8. Therefore, the cooling plate 6 is sandwiched by the protrusions 66 in the stacking direction X. Thereby, the shift of the cooling plate 6 in the stacking direction X can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the cooling plate 6 from protruding from the battery module 1 in the stacking direction X.
  • the number of batteries 14 included in the battery module 1 is not particularly limited.
  • the fastening structure between the end plate 4 and the restraint member 12 is not particularly limited.
  • the battery 14 may be cylindrical or the like.
  • the side separator 10 may be composed of a plurality of divided parts. When sufficient heat conduction and frictional force between the battery stack 2 and the cooling plate 6 can be ensured, the heat transfer layer 8 is omitted, and an insulating sheet made of PET or PC is used as the battery stack 2 and the cooling plate. 6 may be interposed.

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Abstract

電池モジュールの構造を簡素化するために、電池モジュール（１）は、積層された複数の電池（１４）を有する電池積層体（２）と、電池積層体（２）に熱的に接続される冷却プレート（６）と、複数の電池（１４）を電池（１４）の積層方向（Ｘ）に挟み込むとともに電池積層体（２）および冷却プレート（６）をこれらの配列方向（Ｚ）に挟み込む拘束部材（１２）と、を備える。

Description

電池モジュール
　本発明は、電池モジュールに関する。
　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、複数個の電池が電気的に接続された電池モジュールが知られている。このような電池モジュールに関して、特許文献１には、積層された複数の電池を有する電池積層体と、電池の積層方向における電池積層体の両端に配置される一対のエンドプレートと、一対のエンドプレート間に掛け渡されて、複数の電池を積層方向に拘束するバインドバーと、電池積層体の底面に接続される冷却プレートと、を備えた電池モジュールが開示されている。
国際公開２０１６／１７４８５５号
　従来の電池モジュールでは、冷却プレートを電池積層体にねじ止めしていた。本発明者らは従来の電池モジュールについて鋭意研究を重ねた結果、従来の電池モジュールには、構造を簡素化する余地があることを認識するに至った。
　本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池モジュールの構造を簡素化するための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。この電池モジュールは、積層された複数の電池を有する電池積層体と、電池積層体に熱的に接続される冷却プレートと、複数の電池を電池の積層方向に挟み込むとともに電池積層体および冷却プレートをこれらの配列方向に挟み込む拘束部材と、を備える。
　なお、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。
　本発明によれば、電池モジュールの構造を簡素化することができる。
実施の形態１に係る電池モジュールの斜視図である。 電池モジュールの分解斜視図である。 図３（Ａ）は、電池モジュールの上部を拡大して示す断面図である。図３（Ｂ）は、電池モジュールの底部を拡大して示す断面図である。 電池モジュールの底部を拡大して示す斜視図である。 実施の形態２に係る電池モジュールの底部を拡大して示す斜視図である。
　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、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には、特に言及がない限りこの用語は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。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１に係る電池モジュールの斜視図である。図２は、電池モジュールの分解斜視図である。電池モジュール１は、電池積層体２と、一対のエンドプレート４と、冷却プレート６と、熱伝導層８と、サイドセパレータ１０と、拘束部材１２と、を備える。
　電池積層体２は、複数の電池１４と、セル間セパレータ１６と、を有する。各電池１４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１４は、いわゆる角形電池であり、扁平な直方体形状の外装缶１８を有する。外装缶１８の一面には図示しない略長方形状の開口が設けられ、この開口を介して外装缶１８に電極体や電解液等が収容される。外装缶１８の開口には、外装缶１８を封止する封口板２０が設けられる。
　封口板２０には、長手方向の一端寄りに正極の出力端子２２が設けられ、他端寄りに負極の出力端子２２が設けられる。一対の出力端子２２はそれぞれ、電極体を構成する正極板、負極板と電気的に接続される。以下では適宜、正極の出力端子２２を正極端子２２ａと称し、負極の出力端子２２を負極端子２２ｂと称する。また、出力端子２２の極性を区別する必要がない場合、正極端子２２ａと負極端子２２ｂとをまとめて出力端子２２と称する。外装缶１８、封口板２０および出力端子２２は導電体であり、例えば金属製である。封口板２０と外装缶１８の開口とは、溶接等により接合される。各出力端子２２は、封口板２０に形成された貫通孔（図示せず）に挿通される。各出力端子２２と各貫通孔との間には、絶縁性のシール部材（図示せず）が介在する。
　本実施の形態では、説明の便宜上、外装缶１８の封口板２０が設けられる側の面を電池１４の上面、外装缶１８の上面に背向する面を電池１４の底面とする。また、電池１４は、上面および底面をつなぐ２つの主表面を有する。この主表面は、電池１４が有する６つの面のうち面積の最も大きい面である。また、主表面は、上面および底面の長辺に接続される長側面である。上面、底面および２つの主表面を除いた残り２つの面は、電池１４の側面とする。この側面は、上面および底面の短辺に接続される短側面である。
　また、説明の便宜上、電池積層体２において電池１４の上面側の面を電池積層体２の上面とし、電池１４の底面側の面を電池積層体２の底面とし、電池１４の短側面側の面を電池積層体２の側面とする。また、電池積層体２の上面側を鉛直方向上方とし、電池積層体２の底面側を鉛直方向下方とする。これらの方向および位置は、便宜上規定したものである。したがって、例えば、本発明において上面と規定された部分は、底面と規定された部分よりも必ず上方に位置することを意味するものではない。
　封口板２０には、一対の出力端子２２の間に弁部２４が設けられる。弁部２４は、安全弁とも呼ばれ、電池１４の内部のガスを放出するための機構である。弁部２４は、外装缶１８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。弁部２４は、例えば、封口板２０の一部に設けられる、他部よりも厚さが薄い薄肉部と、この薄肉部の表面に形成される線状の溝とで構成される。この構成では、外装缶１８の内圧が上昇すると、溝を起点に薄肉部が裂けることで開弁される。各電池１４の弁部２４は、後述する排気ダクト３８に接続され、電池内部のガスは弁部２４から排気ダクト３８に排出される。
　また、電池１４は、絶縁フィルム２６を有する。絶縁フィルム２６は、例えば筒状のシュリンクチューブであり、外装缶１８を内部に通した後に加熱される。これにより、絶縁フィルム２６は収縮し、外装缶１８の２つの主表面および２つの側面を被覆する。絶縁フィルム２６により、隣り合う電池１４間、あるいは電池１４とエンドプレート４との間の短絡を抑制することができる。
　複数の電池１４は、隣り合う電池１４の主表面同士が対向するようにして所定の間隔で積層される。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１４の積層には、複数の電池１４を水平に並べることも含まれる。また、各電池１４は、出力端子２２が同じ方向を向くように配置される。本実施の形態では便宜上、各電池１４は、出力端子２２が鉛直方向上方を向くように配置される。隣接する２つの電池１４は、一方の電池１４の正極端子２２ａと他方の電池１４の負極端子２２ｂとが隣り合うように積層される。
　セル間セパレータ１６は、絶縁スペーサとも呼ばれ、例えば絶縁性を有する樹脂シートからなる。セル間セパレータ１６を構成する樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ノリル（登録商標）樹脂（変性ＰＰＥ）等の熱可塑性樹脂が例示される。セル間セパレータ１６は、隣接する２つの電池１４の間に配置されて、当該２つの電池１４間を電気的に絶縁する。
　電池積層体２は、一対のエンドプレート４で挟まれる。一対のエンドプレート４は、電池１４の積層方向Ｘにおける電池積層体２の両端に配置される。一対のエンドプレート４は、積層方向Ｘにおける両端に位置する電池１４と、外端セパレータ５を介して隣り合う。外端セパレータ５は、セル間セパレータ１６と同じ樹脂材料で構成することができる。各エンドプレート４は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属で構成される金属板である。エンドプレート４と電池１４との間に外端セパレータ５が介在することで、両者が絶縁される。
　各エンドプレート４は、電池１４の積層方向Ｘと直交する方向Ｙ、つまり一対の出力端子２２が並ぶ方向を向く２つの面に、締結孔４ａを有する。本実施の形態では、３つの締結孔４ａが、電池積層体２および冷却プレート６の配列方向Ｚに所定の間隔をあけて配置されている。締結孔４ａが設けられる面は、拘束部材１２の平面部５４と対向する面である。
　電池積層体２の上面には、バスバープレート２８が載置される。バスバープレート２８は、複数の電池１４における出力端子２２が設けられた面を覆う板状の部材である。バスバープレート２８は、各電池１４の弁部２４に対応する位置に、弁部２４を露出させる複数の開口部３２を有する。また、バスバープレート２８は、開口部３２の上方を覆うダクト天板３４と、開口部３２の側方を囲う側壁３６と、を有する。ダクト天板３４が側壁３６の上端に固定されることで、バスバープレート２８に排気ダクト３８が形成される。各弁部２４は、開口部３２を介して排気ダクト３８に連通される。
　また、バスバープレート２８は、電池１４の出力端子２２に対応する位置に、出力端子２２を露出させる開口部４０を有する。各開口部４０には、バスバー４２が載置される。複数のバスバー４２は、バスバープレート２８によって支持される。各開口部４０に載置されたバスバー４２によって、隣り合う電池１４の正極端子２２ａと負極端子２２ｂとが電気的に接続される。
　バスバー４２は、銅やアルミニウム等の金属で構成される略帯状の部材である。バスバー４２は、一方の端部が一方の電池１４の正極端子２２ａに接続され、他方の端部が他方の電池１４の負極端子２２ｂに接続される。なお、バスバー４２は、隣接する複数個の電池１４における同極性の出力端子２２どうしを並列接続して電池ブロックを形成し、さらに電池ブロックどうしを直列接続してもよい。
　積層方向Ｘにおいて両端に位置する電池１４の出力端子２２に接続されるバスバー４２は、外部接続端子４４を有する。外部接続端子４４は、後述するトップカバー６０の端子部６２に電気的に接続される。外部接続端子４４は、端子部６２を介して外部負荷（図示せず）に接続される。また、バスバープレート２８には、電圧検出線４６が載置される。電圧検出線４６は、複数の電池１４に電気的に接続されて各電池１４の電圧を検出する。電圧検出線４６は、複数の導線（図示せず）を有する。各導線は、一端が各バスバー４２に接続され、他端がコネクタ４８に接続される。コネクタ４８は、外部の電池ＥＣＵ（図示せず）等に接続される。電池ＥＣＵは、各電池１４の電圧等の検知、各電池１４の充放電等を制御する。
　冷却プレート６は、アルミニウム等の熱伝導性の高い材料で構成される。冷却プレート６は、電池積層体２に熱的に接続されて、つまり電池積層体２に熱交換可能に接続されて、各電池１４を冷却する。本実施の形態では、冷却プレート６の主表面に電池積層体２が載置される。電池積層体２は、底面が冷却プレート６側を向くようにして、冷却プレート６に載置される。なお、冷却プレート６は、水やエチレングリコール等の冷媒が流れる流路を内部に有してもよい。これにより、電池１４の冷却効率をより高めることができる。
　電池積層体２と冷却プレート６との間には、絶縁性の熱伝導層８が介在する。つまり、冷却プレート６は、熱伝導層８を介して電池積層体２に熱的に接続される。本実施の形態の熱伝導層８は、電池積層体２の底面全体を覆っている。熱伝導層８の熱伝導率は空気の熱伝導率よりも高い。熱伝導層８は、例えばアクリルゴムシートやシリコーンゴムシート等の、良好な熱伝導性を有する公知の樹脂シート等で構成することができる。
　熱伝導層８を電池積層体２と冷却プレート６との間に介在させることで、各電池１４の冷却効率を高めることができるとともに、各電池１４をより均一に冷却することができる。また、熱伝導層８が絶縁性を有することで、熱伝導層８を介して電池積層体２と冷却プレート６とが電気的に接続されてしまうことを回避することができる。さらに、熱伝導層８によって、電池積層体２および冷却プレート６の配列方向Ｚと垂直な方向（つまり、ＸＹ平面の延在方向）における電池積層体２と冷却プレート６とのずれを抑制することができる。
　サイドセパレータ１０は、電池１４の積層方向Ｘに長い長尺状の部材である。本実施の形態では、電池１４の積層方向Ｘと直交する方向Ｙに、一対のサイドセパレータ１０が配列される。各サイドセパレータ１０は、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。サイドセパレータ１０を構成する樹脂としては、セル間セパレータ１６と同様に、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ノリル（登録商標）樹脂（変性ＰＰＥ）等の熱可塑性樹脂が例示される。
　一対のサイドセパレータ１０の間には、電池積層体２、一対のエンドプレート４、冷却プレート６および熱伝導層８が配置される。各サイドセパレータ１０は、第１部分５０と、第２部分５２と、第３部分５３と、を有する。第１部分５０は、矩形状であり、電池積層体２の側面に沿って電池１４の積層方向Ｘに延びる。第２部分５２は、積層方向Ｘに延びる帯状であり、第１部分５０の下辺から電池積層体２側に突出する。第３部分５３は、積層方向Ｘに延びる帯状であり、第１部分５０の上辺から電池積層体２側に突出する。
　拘束部材１２は、バインドバーとも呼ばれ、電池１４の積層方向Ｘに長い長尺状の部材である。本実施の形態では、電池１４の積層方向Ｘと直交する方向Ｙに、一対の拘束部材１２が配列される。各拘束部材１２は、鉄やステンレス鋼等の金属で構成される。一対の拘束部材１２の間には、電池積層体２、一対のエンドプレート４、冷却プレート６、熱伝導層８および一対のサイドセパレータ１０が配置される。
　各拘束部材１２は、平面部５４と、一対の腕部５６と、を有する。平面部５４は、矩形状であり、電池積層体２の側面に沿って積層方向Ｘに延びる。一対の腕部５６は、平面部５４の端部から電池積層体２側に突出するとともに、電池積層体２および冷却プレート６の配列方向Ｚで対向する。つまり、一方の腕部５６は、平面部５４の上辺から電池積層体２側に突出し、他方の腕部５６は、平面部５４の下辺から電池積層体２側に突出する。一対の腕部５６の間には、電池積層体２、冷却プレート６、熱伝導層８および一対のサイドセパレータ１０が配置される。
　平面部５４における各エンドプレート４と対向する領域には、コンタクトプレート６８が溶接等により固定される。コンタクトプレート６８は、配列方向Ｚに長い部材である。コンタクトプレート６８には、エンドプレート４の締結孔４ａに対応する位置に、コンタクトプレート６８を方向Ｙに貫通する貫通孔７０が設けられる。また、平面部５４は、コンタクトプレート６８の貫通孔７０に対応する位置に、平面部５４を方向Ｙに貫通する貫通孔５８を有する。
　各拘束部材１２の平面部５４に一対のエンドプレート４が係合することで、複数の電池１４が積層方向Ｘに拘束される。具体的には、複数の電池１４と複数のセル間セパレータ１６とが交互に配列されて電池積層体２が形成され、電池積層体２が外端セパレータ５を介して一対のエンドプレート４で方向Ｘに挟まれる。また、電池積層体２の底面に熱伝導層８が配置され、さらに熱伝導層８を挟んで電池積層体２と対向するように冷却プレート６が配置される。この状態で、電池積層体２、一対のエンドプレート４、冷却プレート６および熱伝導層８が、一対のサイドセパレータ１０で方向Ｙに挟まれる。さらに、一対のサイドセパレータ１０の外側から、一対の拘束部材１２が全体を方向Ｙに挟み込む。
　一対のエンドプレート４と一対の拘束部材１２とは、締結孔４ａ、貫通孔７０および貫通孔５８が重なり合うように、互いに位置合わせされる。そして、ねじ等の締結部材５９が貫通孔５８および貫通孔７０に挿通され、締結孔４ａに螺合される。これにより、一対のエンドプレート４と一対の拘束部材１２とが固定される。一対のエンドプレート４と一対の拘束部材１２とが係合されることで、複数の電池１４は、積層方向Ｘにおいて締め付けられて拘束される。これにより、各電池１４は、積層方向Ｘにおいて位置決めされる。また、複数の電池１４の上面および底面は、配列方向Ｚにおいて互いに対向する２つの腕部５６に挟まれる。これにより、複数の電池１４は、配列方向Ｚにおいて位置決めされる。
　一例として、これらの位置決めが完了した後に、電池積層体２にバスバープレート２８が載置される。そして、各電池１４の出力端子２２にバスバー４２が取り付けられて、複数の電池１４の出力端子２２どうしが電気的に接続される。例えばバスバー４２は、溶接により出力端子２２に固定される。
　バスバープレート２８の上面には、トップカバー６０が積層される。トップカバー６０により、電池１４の出力端子２２や弁部２４、バスバー４２等への結露水や塵埃等の接触が抑制される。トップカバー６０は、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。トップカバー６０は、配列方向Ｚで外部接続端子４４と重なる位置に、端子部６２を有する。トップカバー６０は、例えばスナップフィットによりバスバープレート２８に固定される。トップカバー６０がバスバープレート２８に載置された状態で、外部接続端子４４と端子部６２とが接続される。
　図３（Ａ）は、電池モジュールの上部を拡大して示す断面図である。図３（Ｂ）は、電池モジュールの底部を拡大して示す断面図である。図４は、電池モジュールの底部を拡大して示す斜視図である。図３（Ａ）では、バスバープレート２８およびトップカバー６０の図示を省略している。また、図３（Ａ）および図３（Ｂ）では、電池１４の内部構造の図示を省略している。図４では、エンドプレート４の図示を省略している。
　本実施の形態の拘束部材１２は、複数の電池１４を電池１４の積層方向Ｘに挟み込むとともに、電池積層体２および冷却プレート６をこれらの配列方向Ｚに挟み込む。具体的には、拘束部材１２は、電池１４の積層方向Ｘにおける平面部５４の両端部が一対のエンドプレート４と係合することで、複数の電池１４を積層方向Ｘに挟み込む（図１，２参照）。また、拘束部材１２は、一対の腕部５６で電池積層体２、熱伝導層８および冷却プレート６を配列方向Ｚに挟み込む。つまり、拘束部材１２は、複数の電池１４を締結する機能と、電池積層体２と冷却プレート６とを締結する機能とを兼ね備えている。したがって、電池積層体２と冷却プレート６とは、従来の構造とは異なり、ねじで非締結である。
　サイドセパレータ１０の第１部分５０は、電池積層体２の側面に沿って電池１４の積層方向Ｘに延在する。拘束部材１２の平面部５４は、第１部分５０の外側で、電池積層体２の側面に沿って電池１４の積層方向Ｘに延在する。したがって、サイドセパレータ１０の第１部分５０は、電池積層体２の側面と拘束部材１２の平面部５４との間に介在する。これにより、各電池１４の側面と拘束部材１２とが電気的に絶縁される。
　サイドセパレータ１０の第２部分５２は、冷却プレート６の下側、つまり電池積層体２とは反対側の主表面に当接する。拘束部材１２における平面部５４の下端から突出する腕部５６は、第２部分５２の外側で、冷却プレート６の下側の主表面に沿って延在する。したがって、サイドセパレータ１０の第２部分５２は、冷却プレート６と拘束部材１２の一方の腕部５６、つまり下側の腕部５６との間に介在する。これにより、冷却プレート６と拘束部材１２とが電気的に絶縁される。
　サイドセパレータ１０の第３部分５３は、電池積層体２の上面に当接する。拘束部材１２における平面部５４の上端から突出する腕部５６は、第３部分５３の外側で、電池積層体２の上面に沿って延在する。したがって、サイドセパレータ１０の第３部分５３は、電池積層体２の上面と拘束部材１２の他方の腕部５６、つまり上側の腕部５６との間に介在する。これにより、各電池１４の上面と拘束部材１２とが電気的に絶縁される。
　また、一対の腕部５６によって電池積層体２、熱伝導層８および冷却プレート６が配列方向Ｚに挟み込まれた状態で、熱伝導層８は、電池積層体２および冷却プレート６に押圧されて、弾性変形または塑性変形する。これにより、電池積層体２と冷却プレート６との熱的な接続をより確実に得ることができる。また、電池積層体２全体の冷却の均一化を図ることができる。
　サイドセパレータ１０の第３部分５３は、折り返し部６４を有する。折り返し部６４は、第３部分５３の電池積層体２側に突出した先端から、方向Ｙにおける電池モジュール１の外側に向かって延びる。第３部分５３と折り返し部６４との間には、配列方向Ｚに所定の間隔が設けられ、拘束部材１２の上側の腕部５６は、第３部分５３と折り返し部６４との間の空間に差し込まれる。したがって、上側の腕部５６の先端は、サイドセパレータ１０で包み込まれる。
　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１は、積層された複数の電池１４を有する電池積層体２と、電池積層体２に熱的に接続される冷却プレート６と、複数の電池１４を電池１４の積層方向Ｘに挟み込むとともに電池積層体２および冷却プレート６をこれらの配列方向Ｚに挟み込む拘束部材１２と、を備える。つまり、本実施の形態では、拘束部材１２によって複数の電池１４の締結と、電池積層体２および冷却プレート６の締結とを行っている。したがって、電池積層体２と冷却プレート６とは、ねじで非締結である。
　これにより、電池積層体２と冷却プレート６とをねじ止めする場合に比べて、電池モジュール１の構造を簡素化することができる。また、電池モジュール１の部品点数を削減することができ、電池モジュール１の組み立ての簡略化を図ることができる。
　また、電池モジュール１は、電池１４の積層方向Ｘにおける電池積層体２の両端に配置される一対のエンドプレート４を備える。また、拘束部材１２は、電池積層体２に沿って積層方向Ｘに延びる平面部５４と、平面部５４の端部から電池積層体２側に突出するとともに配列方向Ｚで対向する一対の腕部５６と、を有する。そして、拘束部材１２は、平面部５４の積層方向Ｘにおける両端部が一対のエンドプレート４と係合して複数の電池１４を挟み込み、一対の腕部５６で電池積層体２および冷却プレート６を挟み込む。これにより、構造が簡単な拘束部材１２で、複数の電池１４の締結と、電池積層体２および冷却プレート６の締結とを実現することができる。
　また、電池モジュール１は、サイドセパレータ１０を備える。サイドセパレータ１０は、電池積層体２に沿って積層方向Ｘに延びるとともに電池積層体２と拘束部材１２の平面部５４との間に介在する第１部分５０と、第１部分５０から電池積層体２側に突出するとともに冷却プレート６と拘束部材１２の一方の腕部５６との間に介在する第２部分５２と、第１部分５０から電池積層体２側に突出するとともに電池積層体２と拘束部材１２の他方の腕部５６との間に介在する第３部分５３と、を有する。これにより、拘束部材１２と電池積層体２とを電気的に絶縁することができ、また拘束部材１２と冷却プレート６とを電気的に絶縁することができる。
　また、電池モジュール１は、電池積層体２と冷却プレート６との間に介在する絶縁性の熱伝導層８を備える。これにより、各電池１４の冷却効率を高めることができ、また各電池１４の冷却の均一化を図ることができる。また、電池積層体２および冷却プレート６のずれを抑制することができる。また、熱伝導層８は、電池積層体２と冷却プレート６とに押圧されて、弾性変形または塑性変形する。これにより、電池積層体２と冷却プレート６との熱的な接続をより確実に得ることができ、また電池積層体２全体の冷却の均一化を図ることができる。さらに、電池積層体２と冷却プレート６とのずれをより一層抑制することができる。
（実施の形態２）
　実施の形態２に係る電池モジュールは、サイドセパレータの形状を除き、実施の形態１と共通の構成を有する。以下、本実施の形態に係る電池モジュールについて実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図５は、実施の形態２に係る電池モジュールの底部を拡大して示す斜視図である。なお、図５では、エンドプレート４の図示を省略している。
　本実施の形態の電池モジュール１は、電池積層体２と、電池積層体２に熱的に接続される冷却プレート６と、複数の電池１４を積層方向Ｘに挟み込むとともに電池積層体２および冷却プレート６を配列方向Ｚに挟み込む拘束部材１２と、を備える。拘束部材１２は、電池積層体２の側面に沿って延びる平面部５４と、平面部５４の上端および下端から電池積層体２側に突出する一対の腕部５６と、を有する。平面部５４の積層方向Ｘにおける両端部は、電池積層体２を積層方向Ｘに挟む一対のエンドプレート４と係合する。これにより、複数の電池１４が積層方向Ｘに挟み込まれる。また、一対の腕部５６は、電池積層体２および冷却プレート６を配列方向Ｚに挟み込む。電池積層体２と冷却プレート６とは、ねじで非締結である。
　また、電池積層体２と冷却プレート６との間には、絶縁性の熱伝導層８が介在する。熱伝導層８は、電池積層体２および冷却プレート６に押圧されて、弾性変形または塑性変形する。
　また、電池モジュール１は、一対のサイドセパレータ１０を備える。各サイドセパレータ１０は、第１部分５０と、第２部分５２と、第３部分５３と、を有する。第１部分５０は、電池積層体２に沿って積層方向Ｘに延びるとともに電池積層体２の側面と拘束部材１２の平面部５４との間に介在する。第２部分５２は、第１部分５０の下端から電池積層体２側に突出するとともに冷却プレート６と拘束部材１２の下側の腕部５６との間に介在する。第３部分５３は、第１部分５０の上端から電池積層体２側に突出するとともに電池積層体２の上面と拘束部材１２の上側の腕部５６との間に介在する。
　第２部分５２は、電池１４の積層方向Ｘに延在する。第２部分５２の積層方向Ｘにおける端部は、冷却プレート６よりも電池モジュール１の外側に位置する。そして、サイドセパレータ１０は、第２部分５２の積層方向Ｘにおける端部から、電池積層体２側に突出する凸部６６を有する。凸部６６は、各サイドセパレータ１０における積層方向Ｘの両端部に設けられる。したがって、凸部６６は、電池モジュール１における四隅に設けられる。
　凸部６６の先端は、冷却プレート６の電池積層体２とは反対側の主表面よりも電池積層体２側に位置する。つまり、積層方向Ｘから見て、凸部６６は一部が冷却プレート６と重なっている。凸部６６は、より好ましくは冷却プレート６の電池積層体２側の主表面まで突出し、さらに好ましくは熱伝導層８まで突出する。したがって、冷却プレート６は、凸部６６によって積層方向Ｘに挟まれる。これにより、冷却プレート６の積層方向Ｘにおけるずれを抑制することができる。よって、電池モジュール１から冷却プレート６が積層方向Ｘに突き出してしまうことを抑制することができる。
　以上、本発明の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。各実施の形態に含まれる構成要素の任意の組み合わせも、本発明の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。
　電池モジュール１が備える電池１４の数は特に限定されない。エンドプレート４と拘束部材１２との締結構造は、特に限定されない。電池１４は、円筒状等であってもよい。サイドセパレータ１０は、分割された複数の部品で構成されてもよい。電池積層体２と冷却プレート６との間の熱伝導と摩擦力とが十分に確保できる場合には、熱伝導層８を省略し、ＰＥＴやＰＣからなる絶縁シートを電池積層体２と冷却プレート６との間に介在させてもよい。
　１　電池モジュール、　２　電池積層体、　４　エンドプレート、　６　冷却プレート、　８　熱伝導層、　１０　サイドセパレータ、　１２　拘束部材、　１４　電池、　５０　第１部分、　５２　第２部分、　５３　第３部分、　５４　平面部、　５６　腕部、　６６　凸部。

Claims (7)

  1. 　積層された複数の電池を有する電池積層体と、
    　前記電池積層体に熱的に接続される冷却プレートと、
    　前記複数の電池を電池の積層方向に挟み込むとともに前記電池積層体および前記冷却プレートをこれらの配列方向に挟み込む拘束部材と、を備えることを特徴とする電池モジュール。
  2. 　前記積層方向における前記電池積層体の両端に配置される一対のエンドプレートをさらに備え、
    　前記拘束部材は、前記電池積層体に沿って前記積層方向に延びる平面部と、前記平面部の端部から前記電池積層体側に突出するとともに前記配列方向で対向する一対の腕部と、を有し、
    　前記拘束部材は、前記平面部の前記積層方向における両端部が前記一対のエンドプレートと係合して前記複数の電池を挟み込み、前記一対の腕部で前記電池積層体および前記冷却プレートを挟み込む請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 　サイドセパレータをさらに備え、
    　前記サイドセパレータは、
    　前記電池積層体に沿って前記積層方向に延びるとともに前記電池積層体と前記拘束部材の前記平面部との間に介在する第１部分と、
    　前記第１部分から前記電池積層体側に突出するとともに前記冷却プレートと前記拘束部材の一方の前記腕部との間に介在する第２部分と、
    　前記第１部分から前記電池積層体側に突出するとともに前記電池積層体と前記拘束部材の他方の前記腕部との間に介在する第３部分と、を有する請求項２に記載の電池モジュール。
  4. 　前記第２部分は、前記積層方向に延び、
    　前記サイドセパレータは、前記第２部分の前記積層方向における端部から前記電池積層体側に突出する凸部を有する請求項３に記載の電池モジュール。
  5. 　前記電池積層体と前記冷却プレートとの間に介在する、絶縁性の熱伝導層をさらに備える請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電池モジュール。
  6. 　前記熱伝導層は、前記電池積層体および前記冷却プレートに押圧されて、弾性変形または塑性変形する請求項５に記載の電池モジュール。
  7. 　前記電池積層体と前記冷却プレートとは、ねじで非締結である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電池モジュール。
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