JP2013235827A - 電池ブロック及び二次電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電池セルを安定して保持でき、電極に溶接等で接続された導電部材の溶接部にかかる負荷を低減できる電池ブロックと二次電池モジュールを提供すること。
【解決手段】本発明の電池ブロック（４０）は、下保持枠部材（１２１）及び中保持枠部材（１３１）の一方が、電池セルの外周面に接触する２つの突起部（１３８）を備え、その他方が、電池セル（１０１）の外周面を径方向内側に向かって押圧する押圧部（１２６）を備える。そして、上保持枠部材（１４１）及び中保持枠部材（１３１）の一方が、電池セル（１０１）の外周面に接触する２つの突起部（１３９）を備え、その他方が、電池セル（１０１）の外周面を径方向内側に向かって押圧する押圧部（１４６）を備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、複数の電池セルを保持した電池ブロック及び二次電池モジュールに関する。

特許文献１には、互いに直列に接続している複数の電源モジュール（電池セル）１を内蔵するホルダーケース２を有する電源装置の技術が示されている。ホルダーケース２は、上下の蓋ケース２Ａと、上下の蓋ケース２Ａの間に配設される中間ケース２Ｂとを備え、蓋ケース２Ａと中間ケース２Ｂで電源モジュール１を挟着して定位置に内蔵させる構造が示されている。そして、複数の電源モジュールはそれぞれの出力端子が直列に接続されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−６６４３号公報

ところで、前記特許文献１に記載の電源装置では、蓋ケース２Ａと中間ケース２Ｂで多数の電源モジュール（電池セルに相当）１を挟着して定位置に内蔵させているため、電源モジュールの固定状態が安定せず、各々の電源モジュールが振動等で微動するおそれがあった。また、各電源モジュールは、製造時の公差により例えばその直径が互いに異なっており、挟着時に蓋ケースや中間ケースとの間に隙間が発生し、同様に電源モジュールが振動等で微動するおそれがあった。したがって、振動等で出力端子を接続する導電部材の溶接部に負荷がかかるおそれがあった。

前記構造の電池ブロックでは、配列固定された複数の電源モジュールは、例えば円柱状の電池セルの場合、２つの部材で挟まれたとき、各電池セルの直径のバラツキにより電池ごとの隙間が異なり、この隙間により電池セルが２つの部材間で僅かに動くことがある。複数の電池セルは、それぞれの電極が導電板等で接続され、例えば溶接で導通板が固定される場合は溶接個所に負荷がかかり、接続不良となるおそれがあった。また、接続個所が外れた場合、蓄電装置としての機能が損なわれるという問題点があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、複数の電池セルを安定して保持できる電池ブロックと、この電池ブロックを収容した二次電池モジュールを提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る電池ブロックは、円柱状の電池セルを複数個配列し、配列された前記電池セル配列体を対向して位置する２つの保持部材で前記電池セルを径方向に挟んで保持した電池ブロックであって、前記一方の保持部材は、前記電池セルの外周面に接触する２つの突起部を備え、前記他方の保持部材は、前記電池セルの外周面を径方向内側に向かって押圧する押圧部を備えることを特徴とする。

本発明の電池ブロックは、複数の電池セルを安定して保持でき、振動等が加わった際に電池セル同士の微動を抑えることができるので、例えば電池セル同士を接続する導電部材の接続状態を安定させることができる。

本発明に係る電池ブロックを用いた二次電池モジュールの一実施形態の外観構成を示し、左前方から見た斜視図。 本発明に係る電池ブロックを用いた二次電池モジュールの一実施形態の外観構成を示し、右前方から見た斜視図。 図１の二次電池モジュールの分解斜視図。 図１の二次電池モジュールに収容される電池ブロックの配置状態を示す模式図。 図１の二次電池モジュールに収容される電池ブロックの斜視図と、その面構成と冷媒流通口を示す模式図。 図１の二次電池モジュールに収容される他の電池ブロックの斜視図。 図４の電池ブロックの分解斜視図。 図４の電池ブロックの分解断面図。 図４の電池ブロックの導電部材を分解し電圧検出基板を組み込む前の状態を示す分解斜視図。 図４の電池ブロックの要部断面図。 図４の電池ブロックの保持部の詳細を示す要部断面図。 図９の保持部の要部正面図。 図４の電池ブロックの締結手段と位置決め手段を示し、締結後の状態の断面図。 図４の電池ブロックの締結手段と位置決め手段を示し、締結前の状態の断面図。 図４、図５の電池ブロックを下ケースに収容する動作状態を示す模式図。 図４、図５の電池ブロックを下ケースに収容した後の要部断面図。 図２の電池ブロックの外観斜視図。 絶縁樹脂カバーが取り外された電池ブロックの外観斜視図。 図１４の電池ブロックの分解斜視図。 電圧検出基板の斜視図。 電圧検出基板の斜視図。

以下、本発明に係る電池ブロックを用いた二次電池モジュールの一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

本実施の形態では、二次電池モジュールの一例として、リチウムイオンバッテリ装置の場合について説明する。本実施の形態に係わるリチウムイオンバッテリ装置は、電動車両、例えば電気自動車の電動機駆動システムにおける車載電源装置に適用されるものである。この電気自動車の概念には、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源として備えたハイブリッド電気自動車、および電動機を車両の唯一の駆動源とする純正電気自動車等が含まれる。

まず、図１〜図５を用いて、リチウムイオンバッテリ装置の全体構成について説明する。図１は、リチウムイオンバッテリ装置の外観構成の斜視図を示し、図１Ａは左前方から見た状態、図１Ｂは右前方から見た状態を示し、図２は、図１の二次電池モジュールの分解斜視図、図３は電池ブロックの配置状態を示す模式図、図４は、図１の二次電池モジュールに収容される電池ブロックの斜視図と、その面構成と冷媒流通口を示す図、図５は、図１の二次電池モジュールに収容される他の電池ブロックの斜視図である。なお、以下の説明では、リチウムイオンバッテリ装置の取り付け位置や方向にかかわらず、冷却空気の上流側を前側、冷却空気の下流側を後側として説明する。

リチウムイオンバッテリ装置１は、モジュール筐体２内に電池ユニット３と制御ユニット４の二つを収容した構成を有している。モジュール筐体２は、図１及び図２に示すように、平面状に広がる横長矩形のボックス形状を有しており、上方が開口し収容空間を有する下ケース１１と、下ケース１１の上部開口を閉じる上蓋１２によって構成されている。下ケース１１は、所定深さを有する浅皿形状を有し、上蓋１２は、下ケース１１の上部を閉塞する平板形状を有している。上蓋１２および下ケース１１は、金属製の薄板部材をプレス加工や曲げ加工することによって形成されている。下ケース１１は、モジュール筐体２の前後方向に離間して対峙する筐体前壁部２１と筐体後壁部３１を有している。筐体前壁部２１と筐体後壁部３１には、冷媒である冷却空気を電池ブロック４０内に流通させるための吸気口２２と排気口３２が設けられている。図示の例では吸気口２２及び排気口３２は、収容される３つの電池ブロックに合わせてそれぞれ３個ずつ形成されている。

モジュール筐体２内には、モジュール筐体２の横方向一方側に電池ユニット３を収容する電池ユニット収容エリア２Ａが形成されており、横方向他方側に制御ユニット４を収容する制御ユニット収容エリア２Ｂが形成されている。

電池ユニット３は、第１電池ブロック４１、第２電池ブロック４２、第３電池ブロック４３の３個の電池ブロック４０を有している。各電池ブロック４１〜４３は、長尺のブロック形状を有しており、長手方向同士が平行となるように互いに隣接して並列に配置される。本実施の形態では、下ケース１１内でモジュール筐体２の前後方向に延在するように収容され、制御ユニット収容エリア２Ｂから離反する方向に向かって第１電池ブロック４１、第２電池ブロック４２、第３電池ブロック４３の順番に並べて配置される。

各電池ブロック４１〜４３には、長手方向両側に分かれた部位に、図３の模式図に示すように、正極端子４１Ａ〜４３Ａと負極端子４１Ｂ〜４３Ｂが設けられている。本実施の形態では、第１電池ブロック４１と第２電池ブロック４２は、第１電池ブロック４１の正極端子４１Ａ側の端部と第２電池ブロック４２の負極端子４２Ｂ側の端部とが対向し、かつ、第１電池ブロック４１の負極端子４１Ｂ側の端部と第２電池ブロック４２の正極端子４２Ａ側の端部とが対向するように並列に配置される。

そして、第２電池ブロック４２と第３電池ブロック４３は、第２電池ブロック４２の負極端子４２Ｂ側の端部と第３電池ブロック４３の正極端子４３Ａ側の端部とが対向し、かつ、第２電池ブロック４２の正極端子４２Ａ側の端部と第３電池ブロック４３の負極端子４３Ｂ側の端部とが対向するように並列に配置される。

そして、第１電池ブロック４１の負極端子４１Ｂと第２電池ブロック４２の正極端子４２Ａの間、及び、第２電池ブロック４２の負極端子４２Ｂと第３電池ブロック４３の正極端子４３Ａの間が、図示していないバスバーによって電気的に接続される。第２電池ブロック４２と第３電池ブロック４３との間は、ＳＤ（サービスディスコネクト）スイッチ５３によって両者間を電気的に接続または遮断できるようなっている。ＳＤスイッチ５３は、リチウムイオンバッテリ装置１の保守、点検の時の安全性を確保するために設けられた安全装置であり、スイッチとヒューズとを電気的に直列に接続した電気回路から構成され、サービスマンによって保守、点検時に操作される。

第１電池ブロック４１の正極端子４１Ａから第３電池ブロック４３の負極端子４３Ｂの６つの外部端子は、モジュール筐体２の上部を横方向に延在する２つのハーネスガイド５４Ａ，５４Ｂ（詳細は後述する）を介して、各電池ブロックが直列に接続されると共に、制御ユニット４の図示していない外部端子に接続される。電池ブロック４０は、その長手方向の側面に沿って配置された２枚の電圧検出基板２０１，２０２と温度検出センサ３００を有しており、それぞれハーネスガイド５４Ａ、５４Ｂ内に配線された図示していない電圧検出線とセンサ線によって制御ユニット４の制御装置（図示せず）に接続されている。

電池ブロック４０は、図４および図５に示すように、保持ケース１１１内に複数の電池セル１０１を保持した構成を有しており、本実施の形態では、上下２層に電池セル１０１が配列されている。保持ケース１１１は、図４に示すように、長尺の六面体形状を有しており、上下方向に離間して対向し略一定幅で長手方向に延在する上面部１１２と下面部１１３、短手方向に離間して対向し上面部１１２と下面部１１３の各長辺部間に亘る一対の縦壁面部１１４、１１４、長手方向に離反して対向し上面部１１２、下面部１１３、一対の縦壁面部１１４、１１４の各短辺部間に亘る一対の端面部１１５、１１５を有する。

保持ケース１１１の長手方向の両端部には、電池ブロック４０内に冷媒を流通させるための冷媒流通口が設けられている。冷媒流通口として、例えば、保持ケース１１１の長手方向両側の端面部１１５、１１５に、開口部１１６、１１８が設けられており、一方が冷却空気を保持ケース１１１内に導入するための冷媒導入口とされ、他方が保持ケース１１１内を通過した冷却空気を保持ケース１１１外に導出するための冷媒導出口とされる。そして、保持ケース１１１の内部には、冷媒導入口から保持ケース１１１内に冷却空気を流入させて、保持ケース１１１内を長手方向に亘って流通させ、冷媒導出口から流出させることができるように冷却通路が形成される。

電池ブロック４０は、モジュール筐体２内に収容された状態で、筐体前壁部２１に保持ケース１１１の前側の端面部１１５が対向して配置され、端面部１１５の開口部１１６と１１８のいずれか一方が冷媒導入口として筐体前壁部２１の吸気口２２と対向する。そして、筐体後壁部３１に保持ケース１１１の後側の端面部１１５が対向して配置され、端面部１１５の開口部１１６と１１８のいずれか他方が冷媒導出口として筐体後壁部３１の排気口３２と対向する。

モジュール筐体２内において、筐体前壁部２１とケース前側の端面部１１５とが当接され、筐体後壁部３１とケース後側の端面部１１５とが当接されて、ケース前側の端面部１１５の冷媒導入口と筐体前壁部２１の吸気口２２とが連通した状態とされると共に、ケース後側の端面部１１５の冷媒導出口と筐体後壁部３１の排気口３２とが連通した状態とされる。かかる状態では、筐体前壁部２１とケース前側の端面部１１５との間、及び筐体後壁部３１とケース後側の端面部１１５との間が密着されており、モジュール筐体２内のガスが漏れ入るのを防止できる。さらに、筐体前壁部２１とケース前側の端面部１１５との間、及び筐体後壁部３１とケース後側の端面部１１５との間に、シール材を介在させてもよい。

モジュール筐体２の筐体前壁部２１と筐体後壁部３１には、図示していない吸気ダクトと排気ダクトがそれぞれ取り付けられる。例えば、吸気ダクトの一部を、吸気口２２からモジュール筐体２内に挿入してモジュール筐体２内でケース前側の端面部１１５の冷媒導入口に当接させ、保持ケース１１１の内部と連通接続させる構成としてもよい。同様に、排気ダクトの一部を、排気口３２からモジュール筐体２内に挿入してモジュール筐体２内でケース後側の端面部１１５の冷媒導出口に当接させ、保持ケース１１１の内部と連通接続させる構成としてもよい。かかる構成によれば、筐体前壁部２１と吸気ダクトとの間、及び筐体後壁部３１と排気ダクトとの間が密着されており、モジュール筐体２内のガスが冷媒流通経路に漏れ入るのを防止できる。さらに、筐体前壁部２１と吸気ダクトとの間、及び筐体後壁部３１と排気ダクトとの間に、シール材を介在させてもよい。

このため、モジュール筐体２の吸気口２２を通して導入された空気等の冷媒は、電池ブロック４０の冷媒導入口を通りブロック内に導入され、冷媒導出口を通って、モジュール筐体２の排気口３２から排出され、電池ブロック４０の内部に配列された複数の電池セル１０１を冷却することができる。

そして、ケース前側の端面部１１５と筐体前壁部２１の吸気口２２との間の上部に形成された空間領域と、ケース後側の端面部１１５と筐体後壁部３１の排気口３２との間の上部に形成された空間領域を配線通路として利用し、これらの空間領域にハーネスガイド５４Ａ，５４Ｂを配置して第１〜第３電池ブロック４１〜４３と制御ユニット４との間を接続する配線が通される。ハーネスガイド５４Ａ，５４Ｂに通される配線としては、第３電池ブロック４３の負極端子４３Ｂと制御ユニット４との間を接続するハーネス、各電池ブロック４１〜４３の電圧の検出信号を制御ユニット４に送信する電圧検出線、温度検出センサ３００の検出信号を制御ユニット４に送信するセンサ線等が含まれる。

＜電池ブロック＞
次に、本実施の形態における電池ブロックの構成について詳細に説明する。図６は、図４の電池ブロックの分解斜視図、図７は図４の電池ブロックの分解断面図である。

図８は、図４の電池ブロックの導電部材を分解し電圧検出基板を組み込む前の状態を示す分解斜視図、図９は、図４の電池ブロックの要部断面図、図１０は、図４の電池ブロックの保持部の詳細を示す要部断面図、図１１は、図９の保持部の要部正面図である。

電池ブロック４０のうち、第１電池ブロック４１と第３電池ブロック４３は、正極端子４１Ａ、４３Ａと負極端子４１Ｂ、４３Ｂの位置が互いに同じとなるように並んでモジュール筐体２内に配置される。一方、第２電池ブロック４２は、第１電池ブロック４１及び第３電池ブロック４３との間で、正極端子４２Ａと負極端子４２Ｂの位置が第１電池ブロック４１及び第３電池ブロック４３と反対になる向きに配置される。

第１〜第３電池ブロック４１〜４３は、基本的には３つとも、外観形状は同一構成であるが、第１電池ブロック４１と第３電池ブロック４３は、１４個の電池セルを有する構成であり、第２電池ブロック４２は１２個の電池セルと２個のダミーセル１０２を有する構成となっている。

第１電池ブロック４１と第３電池ブロック４３は、１４個の電池セル１０１が配列され、隣接する電池セルの正極と負極とを導電部材１９１で斜めに接続し、最初の電池セル１０１と最後の電池セル１０１にそれぞれ外部引出し端子が接続されて、正極端子４０Ａ（４１Ａ，４３Ａ）と負極端子４０Ｂ（４１Ｂ，４３Ｂ）に接続されている。

第２電池ブロック４２は、１４個のスペースがあるため２個のダミーセル１０２が端部に配列されスペースを埋めている。第２電池ブロック４２では、１２個の電池セル１０１について互いに隣接する正極と負極との間を導電部材１９１で接続しているが、ダミーセル１０２と隣接する最後の電池セル１０１では、図５に示すように、ダミーセル１０２をバイパスする形状の外部引出し端子４２Ｃが接続されている。外部引出し端子４２Ｃは、下段の電池セル１０１の電極から斜め上のダミーセル１０２に向かって引き出され、第２電池ブロック４２の高さ方向中央位置で折曲されて第２電池ブロック４２の長手方向外側に向かって延出し、第２電池ブロック４２の端部で、負極端子４２Ｂに接続されている。このため、ダミーセル１０２を有する第２電池ブロック４２でも、第１、第３電池ブロック４１、４３と同様に、第２電池ブロック４２の端部位置に、外部端子を配置することができ、複数の電池ブロック４０の収容、組立を同じ工程で行うことができる。なお、負極端子４２Ｂは、正極側の端子でもよい。

電池ブロック４０は、保持ケース１１１内に複数本の電池セル１０１を保持し、各電池セル１０１を導電部材によって電気的に直列に接続することによって組電池とする構成を有する。電池セル１０１には、リチウムイオン二次電池が用いられている。

電池セル１０１は、円柱形状の構造体であり、電解液が注入された電池缶の内部に電池素子および安全弁等の構成部品が収納されて構成されている。正極側の安全弁は、過充電などの異常によって電池缶の内部の圧力が所定の圧力になったときに開裂する開裂弁である。安全弁は、開裂によって電池蓋と電池素子の正極側との電気的な接続を遮断するヒューズ機構として機能するとともに、電池缶の内部に発生したガス、すなわち電解液を含むミスト状の炭酸系ガス（噴出物）を電池缶の外部に噴出させる減圧機構として機能する。

電池缶の負極側にも開裂溝が設けられており、過充電などの異常によって電池缶の内部の圧力が所定の圧力になったときに開裂する。これにより、電池缶の内部に発生したガスを負極端子側からも噴出させることができる。リチウムイオン二次電池の公称出力電圧は３．０〜４．２ボルト、平均公称出力電圧は３．６ボルトである。

保持ケース１１１は、電池セル１０１の中心軸が保持ケース１１１の短手方向である一対の端面部１１４、１１４間に沿って延在するように電池セル１０１を横倒にして複数本並列に配置した電池セル配列体１０３とし、その電池セル配列体１０３を、積層配置した状態で保持する構成を有している。

下層の電池セル配列体１０３Ｌと上層の電池セル配列体１０３Ｕは、互いに列方向に偏位させた状態で保持され、本実施の形態では、保持ケース１１１の長手方向に半個分だけずれた状態で保持される。すなわち、下層の電池セル配列体１０３Ｌの配列ピッチと上層の電池セル配列体１０３Ｕの配列ピッチは同じに設定され、上下の配列体同士で半ピッチずれて配列されている。このように、下層の電池セル配列体１０３Ｌと上層の電池セル配列体１０３Ｕとを列方向に偏位させた状態で保持することにより、下層の電池セル配列体１０３Ｌと上層の電池セル配列体１０３Ｕを互いに接近させることができ、列方向に直交する方向の寸法を短くすることができる。したがって、組電池全体としての高さ方向を低くでき、電池ブロック４０の高さを低くすることができる。

下層の電池セル配列体１０３Ｌと上層の電池セル配列体１０３Ｕは、各電池セル１０１の正極と負極の向きが逆向きになるように配列され、下層の電池セル配列体１０３Ｌは、各電池セル１０１の正極が、保持ケース１１１の短手方向一方側に位置し、上層の電池セル１０３Ｕは、各電池セル１０１の正極が、保持ケースの短手方向他方側に位置するように保持されている。

保持ケース１１１は、下保持枠部材１２１と中保持枠部材１３１と上保持枠部材１４１の３つの部材からなり、下保持枠部材１２１と中保持枠部材１３１により下層の電池セル配列体１０３Ｌを挟み込んで保持し、中保持枠部材１３１と上保持枠部材１４１により上層の電池セル配列体１０３Ｕを挟み込んで保持する構成を有する。

保持ケース１１１は、組み立て状態において、ケース内部に、各電池セル１０１が露出して長手方向に延在する冷却通路が形成され、保持ケース１１１の一対の端面部１１５、１１５には、通路部の両端部にそれぞれ連通する開口部１１６、１１８が形成される。すなわち、上下に配列された各電池セル１０１は、その外周面同士の間に互いに僅かな隙間が形成され、この隙間を冷媒として、一方の開口部１１６から入り、他方の開口部１１８から出る空気が流れることで電池セルを冷却する構成となっている。

各開口部１１６、１１８は、電池ブロック４０をモジュール筐体２内に装着する方向によって、すなわち、電池ブロック４０を第１電池ブロック４１または第２電池ブロック４２のいずれに用いるかに応じて、一方の開口部１１６が冷媒導入口又は冷媒導出口となり、他方の開口部１１８が冷媒導出口又は冷媒導入口となる（図３〜図５を参照）。本実施の形態では、第１電池ブロック４１は、正極端子４１Ａ側の開口部１１６が冷媒導入口、負極端子４１Ｂ側の開口部１１８が冷媒導出口となり、第２電池ブロック４２は、負極端子４２Ｂ側の開口部１１８が冷媒導入口、正極端子４２Ａ側の開口部１１６が冷媒導出口となる。

図６に示すように、下保持枠部材１２１は、一定の横幅で延在する平板状の下面部１２２と、下面部１２２の短手方向両側端から上方に起立して対峙する一対の下縦壁面部１２３、１２３を有する。下保持枠部材の下面部１２２は、保持ケース１１１の下面部１１３（図４を参照）を構成し、下縦壁面部１２３、１２３は、保持ケース１１１の縦壁面部１１４、１１４の下方部分を構成する。

一対の下縦壁面部１２３、１２３には、下層の電池セル配列体１０３Ｌを構成する各電池セル１０１の下側部分をそれぞれ保持する下層下保持部１２４と、下層下保持部に保持された各電池セル１０１の中心軸方向両側の端面をそれぞれ露出させる開口窓部１２５が設けられている。各下層下保持部１２４は、各電池セル１０１の端部の外周面に接面するように下縦壁面部１２３、１２３の上辺部から下面部１２２に向かって半円弧状に切り欠かれた下層下凹陥面と、各電池セル１０１の中心軸方向の端面に対向する対向面を有しており、後述する中縦壁面部１３２、１３２の下層上保持部１３４との協働により、電池セル１０１をその中心軸方向と径方向への移動を規制した状態で下層の電池セル配列体１０３Ｌを保持する下保持部を構成する。

開口窓部１２５は、下縦壁面部１２３、１２３に開口して形成されており、下層下保持部１２４に保持された電池セル１０１の端面の中央部分を、保護ケース１１１の側方に露出させることができるようになっている。

中保持枠部材１３１は、一定の高さ幅で延在して互いに対向する一対の中縦壁面部１３２、１３２と、中縦壁面部１３２、１３２の長手方向両端の短辺部間に亘って設けられる一対の端面部１３３、１３３を有する。中保持枠部材１３１は、下保持枠部材１２１の上に重ねて結合することによって、下保持枠部材１２１の各下縦壁面部１２３、１２３の上部に各中縦壁面部１３２、１３２が連続して接続され、保持ケース１１１の縦壁面部１１４、１１４の高さ方向中央部分を構成する。そして、中保持枠部材１３１、１３１の各端面部１３３、１３３は、保持ケース１１１の各端面部１１５、１１５を構成し、開口部１１６、１１８が形成される。

一対の中縦壁面部１３２、１３２には、下保持枠部材１２１に保持された各電池セル１０１の上側部分をそれぞれ保持する下層上保持部１３４と、上層の電池セル配列体を構成する各電池セルの下側部分をそれぞれ保持する上層下保持部１３６が設けられている。そして、下層上保持部１３４に保持された各電池セル１０１の中心軸方向両側の端面と、上層下保持部１３６に保持された各電池セル１０１の中心軸方向両側の端面をそれぞれ露出させる開口窓部１３５、１３７が設けられている。

各下層上保持部１３４は、各電池セル１０１の端部の外周面に接面するように中縦壁面部１３２の下辺部から上辺部に向かって半円弧状に切り欠かれた下層上凹陥面と、各電池セル１０１の中心軸方向の端面に対向する対向面を有しており、下保持枠部材１２１の下層下保持部１２４との協働により、各電池セル１０１の中心軸方向と径方向への移動を規制した状態で下層の電池セル配列体１０３Ｌを保持する下保持部を構成する。

各上層下保持部１３６は、各電池セル１０１の端部の外周面に接面するように中縦壁面部１３２の上辺部から下辺部に向かって半円弧状に切り欠かれた上層下凹陥面と、各電池セル１０１の中心軸方向の端面に対向する対向面を有しており、後述する上保持枠部材１４１の上層上保持部１４４との協働により、各電池セル１０１の中心軸方向と径方向への移動を規制した状態で上層の電池セル配列体１０３Ｕを保持する上保持部を構成する。

各下層上保持部１３４と各上層下保持部１３６は、下層の電池セル配列体１０３Ｌと上層の電池セル配列体１０３Ｕを互いに列方向に偏位させた状態で保持するために、互いに中保持枠部材１３１の長手方向に半個分だけずれた位置に配置されており、互いに隣り合う下層上保持部１３４の間に、上層下保持部１３６の中心が位置するようになっている。そして、中縦壁面部１３２の高さが、電池セル１０１の直径よりも短くなるように構成されている。

上保持枠部材１４１は、一定の横幅で延在する平板状の上面部１４２と、上面部１４２の短手方向両側端から下方に垂下して対峙する一対の上縦壁面部１４３、１４３を有する。上保持枠部材１４１の上面部１４２は、保持ケース１１１の上面部１１２（図４を参照）を構成し、上縦壁面部１４３、１４３は、保持ケース１１１の縦壁面部１１４の上方部分を構成する。

一対の上縦壁面部１４３、１４３には、上層の電池セル配列体１０３Ｕを構成する各電池セル１０１の上側部分をそれぞれ保持する上層上保持部１４４と、上層上保持部１４４に保持された各電池セル１０１の中心軸方向両側の端面をそれぞれ露出させる開口窓部１４５が設けられている。

各上層上保持部１４４は、各電池セル１０１の端部の外周面に接面するように上縦壁面部１４３、１４３の下辺部から上面部１４２に向かって半円弧状に切り欠かれた上層上凹陥面と、各電池セル１０１の中心軸方向の端面に対向する対向面を有しており、中保持枠部材１３１の上層下保持部１３６との協働により、各電池セル１０１の中心軸方向と径方向への移動を規制した状態で上層の電池セル配列体１０３Ｕを保持する上保持部を構成する。

開口窓部１４５は、上縦壁面部１４３、１４３に開口して形成されており、上層上保持部１４４に保持された各電池セル１０１の端面の中央部分を、保護ケース１１１の側方に露出させることができるようになっている。この開口窓部１４５と、中保持枠部材１３１の開口窓部１３７で円形の開口が形成され、下保持枠部材１２１の開口窓部１２５と、中保持枠部材１３１の開口窓部１３５で円形の開口が形成され、これらの開口から露出する電池セル１０１の電極に接続用の導電部材１９１が溶接等で固着される。

本実施形態の電池ブロック４０では、電池ブロック４０内で円柱状の中心軸が平行になるように並べられた複数の電池セル１０１は、その外周面を対向して位置する２つの保持部材で径方向に挟んで固定されている。すなわち、下層の複数の電池セル１０１を配列した電池セル配列体１０３Ｌでは、電池セルは下保持枠部材１２１と中保持枠部材１３１の２つの保持部材で上下を径方向に挟まれて保持固定され、上層の複数の電池セル１０１を配列した電池セル配列体１０３Ｕでは、電池セルは中保持枠部材１３１と上保持枠部材１４１の２つの保持部材で上下を径方向に挟まれて保持固定されている。

ここで、３つの保持部材、すなわち下保持枠部材１２１と中保持枠部材１３１と上保持枠部材１４１と、電池セル１０１との接触部について詳細に説明する。

図９〜図１１において、下層の電池セル配列体１０３Ｌでは、複数の電池セル１０１に対して、下保持枠部材１２１には、電池セルの外周面の半径より僅かに大きい半径の半円弧状の下層下凹陥面が形成され、この下層下凹陥面に沿って平行に略Ｍ字状の弾性変形可能の押圧部１２６が樹脂で一体的に形成されている。一方、中保持枠部材１３１には、電池セルの外周面の半径より僅かに大きい半径の半円弧状の下層上凹陥面が形成され、この下層上凹陥面には２つの突起部１３８が形成されている。押圧部１２６は、図１１に示すように、電池セル１０１の中心線ＣＬ上に形成され、２つの突起部１３８は中心線ＣＬに対して対称に形成されている。中心線ＣＬは、電池セル１０１を下保持枠部材１２１と中保持枠部材１３１との間に保持させた状態において、電池セル１０１の中心軸を通過して上下に伸びる線として定義される。上下の半円弧状の下層下凹陥面と下層上凹陥面が合わさり、円周状の凹陥面が形成され、この円周状の凹陥面で電池セルの軸方向端部を径方向外側から囲むように構成されている。

上層の電池セル配列体１０３Ｕでも、下層の電池セル配列体１０３Ｌの場合も同様に、上保持枠部材１４１には、電池セルの外周面の半径より僅かに大きい半径の半円弧状の上層上凹陥面が形成され、この上層上凹陥面に沿って平行に略Ｍ字状の弾性変形可能の押圧部１４６が樹脂で一体的に形成されている。そして、中保持枠部材１３１には、電池セルの外周面の半径より僅かに大きい半径の半円弧状の上層下凹陥面が形成され、この上層下凹陥面には２つの突起部１３９が形成されている。押圧部１４６は電池セル１０１の中心線ＣＬ上に形成され、２つの突起部１３９は中心線ＣＬに対して対称に形成されている。上下の半円弧状の上層下凹陥面と上層上凹陥面が合わさり、円周状の凹陥面が形成され、この円周状の凹陥面で電池セルの軸方向端部を径方向外側から囲むように構成されている。

図１１に示すように、下層の電池セル配列体１０３Ｌの電池セル１０１において、外周面に径方向に接触する２つの突起部１３８との接触点Ａ，Ｂ、１つの押圧部１２６で径方向内側に向かって押圧されるＣ点の３点、及び上層の電池セル配列体１０３Ｕの電池セル１０１において、外周面に径方向に接触する２つの突起部１３９と、１つの押圧部１４６で径方向内側に向かって押圧される３点は、押圧部１２６，１４６の１点（Ｃ点）に対して、このＣ点と軸心を通る中心線ＣＬを中心に、突起部１３８の２点（Ａ点、Ｂ点）が対称となる位置が好ましい。具体的には、押圧部１２６，１４６の１点を頂点とする二等辺三角形上に位置することが好ましい。あるいは、前記の３点が正三角形の頂点上に位置することでもよい。

この構成により、図１１に詳細に示すように、下層の複数の電池セル１０１は、中保持枠部材１３１の２つの突起部１３８が外周面上部に接触し、下保持枠部材１２１の押圧部１２６が電池セル１０１の外周面を上方に押圧し、電池セル１０１の外周面を３点で３方向からバランスよく確実に保持する。

また、上層の複数の電池セル１０１は、中保持枠部材１３１の２つの突起部１３９が外周面下部に接触し、上保持枠部材１４１の押圧部１４６が電池セル１０１の外周面を下方に押圧し、電池セル１０１の外周面を３点で３方向からバランスよく確実に保持する。このため、配列された電池セル１０１の外周の直径が僅かに異なる場合でも、上下の押圧部１２６，１４６が変形して外周面の直径の公差を吸収し、電池セル１０１の直径にばらつきのある場合でも、電池セル１０１の振動を抑えて安定して保持固定することができる。また、電池セル１０１の振動が抑えられるため、電池セル１０１の正極、負極に溶接等で接続された導電部材１９１や、正極端子４０Ａ、負極端子４０Ｂ等に負荷がかからず、断線や接触不具合を防止することができる。

なお、押圧部１２６、１４６を下保持枠部材１２１と上保持枠部材１４１にそれぞれ形成し、突起部１３８、１３９を中保持枠部材１３１に形成した例を示したが、逆に形成してもよく、２つの突起部を下保持枠部材１２１と上保持枠部材１４１にそれぞれ形成し、押圧部を中保持枠部材１３１に形成してもよい。また、下保持枠部材１２１に２つの突起部を形成し、中保持枠部材１３１の下方に押圧部を形成し、中保持枠部材の上方に突起部を形成し、上保持枠部材１４１に下方に押圧部を形成してもよい。このように構成すると、押圧部には電池セル１０１の自重が作用せず、押圧部の耐久性を向上させることができる。

本実施形態の電池ブロック４０では、保持ケース１１１は、下保持枠部材１２１と中保持枠部材１３１を結合する下結合手段１５０と、中保持枠部材１３１と上保持枠部材１４１を結合する上結合手段１６０を備えている。下結合手段によって下保持枠部材１２１と中保持枠部材１３１は、下保持枠部材１２１の上に中保持枠部材１３１を重ねた状態で互いに結合され、上結合手段によって中保持枠部材１３１と上保持枠部材１４１は、中保持枠部材１３１の上に上保持枠部材１４１を重ねた状態で互いに結合される。ここで、図１２Ａ、図１２Ｂを参照して、これらの結合手段１５０，１６０について説明する。

図１２Ａは、図４の電池ブロックの締結手段と位置決め手段を示し、締結後の状態の断面図、図１２Ｂは、図４の電池ブロックの締結手段と位置決め手段を示し、締結前の状態の断面図である。図１２Ａ、図１２Ｂにおいて、上結合手段１６０は、中保持枠部材１３１の一対の中縦壁面部１３２、１３２から側方に突出して形成された締結ボス部１６１と、上保持枠部材１４１の平板状の上面部１４２の短手方向両側端から下方に垂下して対峙する一対の上縦壁面部１４３、１４３から側方に突出して形成された締結ボス部１６２とを、上締結ねじ１６３で締め付けることにより中保持枠部材１３１の上部に上保持枠部材１４１を締結固定するものである。上保持枠部材１４１の締結ボス部１６２は、複数の電池セルを支持するための上縦壁面部１４３、１４３の下辺部から上面部１４２に向かって半円弧状に切り欠かれた複数の上層上凹陥面の中間位置に形成されており、上層に位置する複数の電池セル間をそれぞれ上締結ねじ１６３で締結するので、各電池セル１０１の保持力を均一にして強固に保持することができる。

同様に、下結合手段１５０は、下保持枠部材１２１の平板状の下面部の短手方向両側端から上方に起立して対峙する一対の下縦壁面部から側方に突出して形成された締結ボス部１５１と、中保持枠部材１３１の一対の中縦壁面部から側方に突出して形成された締結ボス部１５２とを、下締結ねじ１５３で締め付けることにより下保持枠部材１２１の上部に中保持枠部材１３１を締結固定するものである。下保持枠部材１２１の締結ボス部１５１は、複数の電池セル１０１を支持するための下縦壁面部１２３、１２３の上辺部から下面部１２２に向かって半円弧状に切り欠かれた複数の下層下凹陥面の中間位置に形成されており、下層に位置する複数の電池セル間をそれぞれ下締結ねじ１５３で締結するため、各電池セル１０１の保持力を均一にして強固に保持することができる。

このように、上結合手段１６０は上層の７つの電池セルの間で、上保持枠部材１４１に形成された６つの締結ボス部１６１と、中保持枠部材１３１に形成された６つの締結ボス部１６２を６本の締結ねじ１６３で締め付けることにより、上層の７つの電池セルの外径にばらつきがある場合でも、各電池セルの近傍を締め付けて均一に保持固定することができる。また、下結合手段１５０は下層の７つの電池セルの間で、下保持枠部材１２１に形成された６つの締結ボス部１５１と、中保持枠部材１３１に形成された６つの締結ボス部１５２を６本の締結ねじ１５３で締め付けることにより、下層の７つの電池セルの外径にばらつきがある場合でも、各電池セルの近傍を締め付けて均一に保持固定することができる。このため、上結合手段１６０、下結合手段１５０により結合された保持枠部材で挟まれた電池セル配列体１０３では、電池セル１０１が振動等により微動することが防止され、電池セルの電極に溶接等で接続された導電部材１９１の溶接部への負荷を低減することができる。

そして、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、保持ケース１１１を構成する下保持枠部材１２１、中保持枠部材１３１、上保持枠部材１４１には、下保持枠部材１２１と中保持枠部材１３１との部材同士、及び、中保持枠部材１３１と上保持枠部材１４１との部材同士を正確に組み付けるための位置決め手段１７０が設けてある。

この位置決め手段１７０は対向する一方の部材の対向面に形成された位置決め凸部と、他方の部材の対向面に形成され前記位置決め凸部が嵌合する位置決め凹部で構成される。一例として、中保持枠部材１３１と上保持枠部材１４１の四隅の対向面に、位置決め手段として上保持枠部材１４１から下方に向けて位置決め凸部１７１が突出形成され、中保持枠部材１３１には位置決め凸部１７１が嵌合する上部開口の位置決め凹部１７２が形成されている。位置決め凸部１７１と位置決め凹部１７２は、それぞれ４つずつ形成されており、互いに嵌合させることによって中保持枠部材１３１と上保持枠部材１４１を決められた位置関係となるように配置位置決めすることができる。したがって、上結合手段１６０の上締結ねじ１６３のねじ込みが容易に行える。

また、図１２Ｂに示すように、下保持枠部材１２１と中保持枠部材１３１の四隅の対向面に、中保持枠部材１３１から下方に向けて位置決め凸部１７１が突出形成され、下保持枠部材１２１には位置決め凸部１７１が嵌合する上部開口の位置決め凹部１７２が形成されている。位置決め凸部１７１と位置決め凹部１７２は、それぞれ４つずつ形成されており、互いに嵌合させることによって下保持枠部材１２１と中保持枠部材１３１を決められた位置関係となるように配置位置決めすることができる。したがって、下結合手段１５０の下締結ねじ１５３のねじ込みが容易に行える。なお、位置決め凸部と位置決め凹部は逆に形成してもよく、位置決め凸部を下保持枠部材１２１に設けて、対応する位置決め凹部を中保持枠部材１３１の下面に設ける構成、および、位置決め凸部を中保持枠部材１３１の上面に設けて、対応する位置決め凹部を上保持枠部材１４１の下面に設ける構成としてもよい。このように、位置決め凸部と位置決め凹部を適宜組み合わせることで、３つの部材１２１，１３１，１４１の誤組み立てを防止することができる。

次に、上記構成を有する保持ケース１１１の組み立て方法について説明する。まず、下保持枠部材１２１の上方から電池セル１０１を挿入して、各下層下保持部１２４にそれぞれ保持させる。各電池セル１０１は、各電池セル１０１の正極が、保持ケース１１１の短手方向一方側に位置するように整列して保持され、下層の電池セル配列体１０３Ｌを構成する。各電池セル１０１は下保持枠部材１２１に挿入される際に、正極、負極に隣接する外周面に細幅で弾性接着剤が塗布され、接着層１０５（図１０参照）が形成される。

次いで、下保持枠部材１２１の上に中保持枠部材１３１を重ね合わせて、下保持枠部材１２１の下縦壁面部１２３、１２３から側方に突出して形成された締結ボス部１５１と、中保持枠部材１３１の一対の中縦壁面部１３２、１３２から側方に突出して形成された締結ボス部１５２とを重ね合わせ、下方の締結ボス部１５１から下締結ねじ１５３を挿入して上方の締結ボス部１５２にねじ込むことで両締結ボス部を連結することができる。この際、下保持枠部材１２１と中保持枠部材１３１とは、位置決め手段を構成する位置決め凸部１７１を位置決め凹部１７２に嵌合させることで容易に位置決めでき、締結ボス部１５１，１５２の位置合わせが容易で下締結ねじ１５３の挿通が容易に行える。この下締結ねじ１５３のねじ込み操作を片側６本、両側で１２本実施することで、下保持枠部材１２１に中保持枠部材１３１を結合することができる。

なお、下締結ねじ１５３のねじ込む方向は下から上に限られるものでなく、上から下でもよいことは勿論である。これにより、下保持枠部材１２１と中保持枠部材１３１は、下保持枠部材１２１と中保持枠部材１３１の間に複数の電池セル１０１を保持した状態で互いに結合される。また、電池セル１０１は下保持枠部材１２１及び中保持枠部材１３１と、電池セルの外周面との間に接着層１０５が形成され、押圧部１２６と２つの突起部１３８による３点保持と共に接着層１０５で固定される。

そして、中保持枠部材１３１の上方から電池セル１０１を挿入して、中保持枠部材１３１の各上層下保持部１３６にそれぞれ保持させる。各電池セル１０１は、各電池セル１０１の正極端子が、保持ケース１１１の短手方向他方側に位置するように整列して保持され、上層の電池セル配列体１０３Ｕを構成する。この場合も、各電池セル１０１は中保持枠部材１３１に挿入される際に、正極、負極に隣接する外周面に細幅で弾性接着剤が塗布され、接着層１０５（図１０参照）が形成される。

それから、中保持枠部材１３１の上に上保持枠部材１４１を重ね合わせて、中保持枠部材１３１の中縦壁面部１３２、１３２から側方に突出して形成された締結ボス部１６１と、上保持枠部材１４１の一対の上縦壁面部１４３、１４３から側方に突出して形成された締結ボス部１６２とを重ね合わせ、上方の締結ボス部１６２から上締結ねじ１６３を挿入して下方の締結ボス部１６１にねじ込むことで両締結ボス部を連結することができる。

この際も、中保持枠部材１３１と上保持枠部材１４１とは、位置決め手段を構成する凸部１７１を凹部１７２に嵌合させることで容易に位置決めでき、締結ボス部１６１，１６２の位置合わせが容易で上締結ねじ１６３の挿通が容易に行える。この上締結ねじ１６３のねじ込み操作を片側６本、両側で１２本実施することで、中保持枠部材１３１に上保持枠部材１４１を結合することができる。

なお、上締結ねじ１６３のねじ込む方向は上から下に限られるものでなく、下から上でもよいことは勿論である。これにより、中保持枠部材１３１と上保持枠部材１４１は、中保持枠部材１３１と上保持枠部材１４１の間に複数の電池セル１０１を保持した状態で互いに結合される。また、電池セル１０１は中保持枠部材１３１及び上保持枠部材１４１と、電池セルの外周面との間に接着層１０５が形成され、押圧部１４６と２つの突起部１３９により３点保持と共に接着層１０５で固定される。

上記した保持ケース１１１の組み立て方法によれば、保持ケース１１１を組み立てる途中で、下保持枠部材１２１、中保持枠部材１３１、上保持枠部材１４１の上下をひっくり返したりすることなく、保持ケース１１１の下部から上部に向かって順番に組み立てることができる。したがって、保持ケース１１１の組み立てを容易にすることができ、工数の削減により製造コストを削減することができる。

電池ブロック４０は、保持ケース１１１が組み立てられると、次いで、導電部材１９１が取り付けられる。そして、温度検出センサ３００と電圧検出基板２０１、２０２が取り付けられ、電圧検出基板２０１、２０２の外側を覆うように絶縁樹脂カバー３１０が取り付けられる。

図１４は、図２の電池ブロックの外観斜視図、図１５は、絶縁樹脂カバーが取り外された電池ブロックの外観斜視図、図１６は、図１４の電池ブロックの分解斜視図、図１７は、図１６に示す一方の電圧検出基板の斜視図、図１８は、図１６に示す他方の電圧検出基板の斜視図である。

導電部材１９１は、保持ケース１１１内に保持された各電池セル１０１を溶接等で電気的に直列に接続して組電池とするものであり、保持ケース１１１の両側の縦壁面部１１４、１１４に露出する電池セル１０１の電極にそれぞれ取り付けられる（図８を参照）。

導電部材１９１は、下保持枠部材１２１の開口窓部１２５と中保持枠部材１３１の開口窓部１３５からなる円形の開口を通して、下層の各電池セル１０１の端部に一端が溶接されて電気的に接続され、中保持枠部材１３１の開口窓部１３７と上保持枠部材１４１の開口窓部１４５からなる円形の開口を通して、下層の各電池セル１０１の長手方向斜め上方に位置する上層の各電池セル１０１の端部に他端が溶接されて電気的に接続され、上下の電池セル１０１同士を直列に接続する。導電部材１９１の略中央位置には、電圧検出基板２０１、２０２の電圧検出端子２０４に電気的に接続するための接続端子１９２が設けられている。

電池ブロック４０の正極端子４０Ａは、上層の電池セル配列体１０３Ｕのうち、下層の電池セル配列体１０３Ｌよりも長手方向に突出した位置に配置される電池セル１０１の電極に接続されている。そして、電池ブロック４０の負極端子４０Ｂは、下層の電池セル配列体１０３Ｌのうち、上層の電池セル配列体１０３Ｕよりも長手方向に突出した位置に配置される電池セル１０１の電極に接続されている。すなわち、正極端子４０Ａは、直列に接続された１４個の電池セルの一方の正極の引出し電極として機能し、負極端子４０Ｂは、１４個の電池セルの一方の負極の引出し電極として機能するものである。

温度検出センサ３００は、電池ブロック４０に保持された複数の電池セル１０１のうち、少なくとも一つの電池セル１０１の温度を検出する。本実施の形態では、配列方向一方側の端部に配置された電池セル１０１の温度を検出する。

温度検出センサ３００は、保持ケース１１１から露出する電池セル１０１の端面１０１ａ（外部露出部）に押接された状態に保持されている。温度検出センサ３００は、保持ケース１１１に設けられたセンサ保持部２１１に保持されている。

センサ保持部２１１は、保持ケース１１１の側面に露出する電池セル１０１の端面に対向する位置に設けられている。センサ保持部２１１は、下保持枠部材１２１の一方の側面にて、長手方向に離れて対をなして設けられている。そして、上保持枠部材１４１の他方の側面にて、長手方向に離れて対をなして設けられている。温度検出センサ３００は、長手方向に離れて対をなす２つのセンサ保持部２１１のうち、いずれか一方に選択的に配置される。例えば図１６に示す例では、上保持枠部材１４１が有する２つのセンサ保持部２１１の一方に、温度検出センサ３００が保持される。

温度検出センサ３００は、電池セル１０１の端面でかつ導電部材１９１の側方位置に形成されている外部露出部分に押接されて、かかる電池セル１０１の温度を検出するセンサ部３０１と、電圧検出線３０２と、電圧検出線３０２を電圧検出基板２０２のソケットに着脱可能に接続するコネクタ３０３とを有している。

電圧検出基板２０１，２０２は、例えば図１６に示すように、各導電部材１９１が取り付けられた後、これらの導電部材１９１の横に重ね合わせるように、保持ケース１１１の両側の縦壁面部１１４、１１４に沿ってそれぞれ取り付けられる。本実施の形態では、電圧検出基板２０１，２０２は、保持ケース１１１に複数本の止めビス１９３でビス留めされる。

電圧検出基板２０１，２０２は、各電池セル１０１の電圧を検出する電圧検出回路と、電圧検出回路と電池セル１０１との間の導通を遮断するヒューズ２０６を有している。電圧検出基板２０１，２０２は、例えば図１７および図１８に示すように、一定幅で延在する帯板形状を有しており、電圧検出線を接続するためのソケット等が設けられている。

電圧検出基板２０１，２０２には、保持ケース１１１の縦壁面部１１４に取り付けられた状態で各導電部材１９１の略中央部分に対向する部位に開口部２０３がそれぞれ形成されている。そして、各開口部２０３に対向する位置には、電圧検出端子２０４が設けられている。電圧検出端子２０４は、電圧検出回路に接続されており、例えば図１７に示すように、電圧検出基板２０１に基端が支持されて設けられている。接続端子１９２と電圧検出端子２０４との接続は複数の端子ねじ１９４をねじ込むことで行う。すなわち、電圧検出端子２０４は、端子ねじ１９４によって導電部材１９１の接続端子１９２に電気的に接続される。電圧検出端子２０４は、導電性の薄板部材を折り曲げて形成されており、弾性変形することによって接続端子１９２に対する位置ずれを吸収でき、また、電圧検出基板２０１、２０２から導電部材１９１に振動等が伝達されるのを防ぐことができる。

電圧検出端子２０４は、電圧検出基板２０１，２０２を保持ケース１１１に取り付けた場合で、各導電部材１９１の略中央位置に対向する位置にそれぞれ配置される。

ヒューズ２０６は、電圧検出基板２０１、２０２の基板上でかつ各電圧検出端子２０４の近傍位置にそれぞれ配置されている。ヒューズ２０６は、導電部材１９１から電圧検出回路に過電流が流れた場合に、溶断等して導通を遮断する。

電圧検出基板２０１，２０２には、他に図示していない素子や、コネクタ、接続端子等が取り付けられているが、これらについては省略する。なお、本実施の形態では、２つの電圧検出基板は外形が異なるものであるが、外形を同一形状とすると共に、同じ配線パターンとして相互に交換できるものとすると、組み立て施工が容易に行える。

絶縁樹脂カバー３１０は、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の絶縁性の合成樹脂材料を成形することによって形成されており、保持ケース１１１の側方に露出する電池セル１０１の端面、導電部材１９１、電圧検出基板２０１、２０２、温度検出センサ３００を覆い隠している。

絶縁樹脂カバー３１０は、保持ケース１１１の縦壁面部１１４に対向する対向面部３１１と、対向面部の上辺と下辺でそれぞれ折曲されて縦壁面部１１４に向かって突出する一対の折曲片部３１２とを有する断面が略コ字形状を有している。対向面部３１１には、折曲片部３１２と同じ方向に向かって突出するように複数の凸部３１１ａが設けられている。各凸部３１１ａは、電圧検出基板２０１、２０１の開口部２０３に対応する位置に設けられており、絶縁樹脂カバー３１０を取り付けた状態で開口部２０３内に挿入されて端子ねじ１９４のボルトヘッドに対向し、端子ねじ１９４の脱落を防止する。

各折曲片部３１２、３１２の先端には、互いに離反する方向に向かって突出するようにフランジがそれぞれ設けられており、このフランジを保持ケース１１１の縦壁面部１１４に設けられたフックに係止することによって、絶縁樹脂カバー３１０が保持ケース１１１に取り付けられる。

絶縁樹脂カバー３１０は、例えばモジュール筐体２に対して電池ブロック４０を着脱する作業中に作業者が電池セル１０１の電極や導電部材１９１に接触して感電するのを防ぐことができる。また、外部からモジュール筐体２に衝撃が加えられた場合に、電池セル１０１の電極や導電部材１９１等が下ケース１１等の導電性を有する部材と接触してショートするのを防ぐことができる。

前記のように構成された複数の電池セル１０１を保持した電池ブロック４０は、組み立てられた状態で長尺の六面体形状の保持ケース１１１の外観を有しており、略直方体の形状を呈している。そして、電池ブロック４０の四隅の角部には、この電池ブロックをモジュール筐体２の下ケース１１内に固定するための固定手段１８０が形成されている。この固定手段について、図４、図１３Ａ、図１３Ｂ等を参照して以下に詳細に説明する。

図４、図１３Ａ、図１３Ｂにおいて、固定手段１８０は、上下方向に貫通する貫通孔を有する円柱状の固定ボス部と、モジュール筐体２の下ケース１１の筐体底壁部２３から鉛直に固定されたスタッドボルト、及び固定ナットで構成されている。具体的には、下保持枠部材１２１の四隅に形成された上下方向に貫通孔を有する固定ボス部１８１と、中保持枠部材１３１の四隅に形成された上下方向に貫通孔を有する固定ボス部１８２と、上保持枠部材１４１の四隅に形成された上下方向に貫通孔を有する固定ボス部１８３と、３つの固定ボス部１８１，１８２，１８３の貫通孔を貫通し、下ケース１１から立設されたスタッドボルト１８４と、スタッドボルトの上端にねじ込まれる止めナット１８５から構成され、スタッドボルトは下ケースの底面に溶接等で固定される。上中下の３つの保持枠体に形成された固定ボス部は、それぞれの対向面が接するように構成されている。スタッドボルト１８４は、電池ブロック１つ当たり４本あり、合計で１２本が立設されている。

モジュール筐体２の下ケース１１から上方に向けて立設されたスタッドボルト１８４に電池ブロック４０の四隅に形成された固定ボス部１８１，１８２，１８３の貫通孔を順に通し、上端を止めナット１８５で締め付けることで電池ブロック４０をモジュール筐体２内に確実に固定することができる。第１電池ブロック４１、第２電池ブロック４２、第３電池ブロック４３とも、同様に固定ボス部の貫通孔にスタッドボルト１８４を通してナット締めすることで、容易に確実に３つの電池ブロックを下ケース１１内の電池ユニット収容エリア２Ａ内に固定することができる。スタッドボルト１８４の上端は、上蓋１２を貫通して上方に突出しており、ナットをねじ込むことにより電池ブロック４０と一体に上蓋１２も固定される。

＜モジュール筐体＞
図１３（ａ）はモジュール筐体２の下ケース１１の斜視図である。モジュール筐体２は前記のように、上方が開口する下ケース１１と、下ケース１１の上方開口を閉じる上蓋１２から構成される（図２参照）。下ケース１１は、箱曲げ加工により形成されており、平面視略矩形の筐体底壁部２３と、筐体底壁部２３の４辺で折曲されて垂直に立ち上げられて前後に対峙する筐体前壁部２１及び筐体後壁部３１と左右に対峙する一対の筐体側壁部３３を有している。そして、筐体前壁部２１及び筐体後壁部３１と筐体側壁部３３との間は、溶接加工により気密的に接合されている。下ケース１１は、筐体底壁部２３の外周が上方に立ち上がり、内部に収容空間を形成し、立ち上がり部の上部が水平方向に延出され、フランジ部３６が形成されている。そして、フランジ部３６には上蓋１２を固定するためのビス孔３７が形成されている。

一方、上蓋１２は、図１、図２に示すように、下ケース１１と同様に略長方形状の金属板材で形成され、外周部は下ケース１１のフランジ部３６と対向するように段差部４０１が形成され、下ケース１１のビス孔３７と対応する位置に貫通孔４０２が形成されている。また、上蓋１２の中央平板部には、長手方向に直交する方向に３本の段差部４０３が形成され、止めねじを通す貫通孔４０４が形成されている。

下ケース１１内には、横方向に所定間隔をおいて前後方向に延在する４本のリブ４１１〜４１４が設けられている。各リブ４１１〜４１４は、下ケース１１の筐体前壁部２１と筐体後壁部３１との間に亘って平面状に広がる筐体底壁部２３に立設されている。これら４本のリブ４１１〜４１４のうち、第１リブ４１１は、下ケース１１内を横方向一方側と横方向他方側に仕切り、電池ユニット３を収容する電池ユニット収容エリア２Ａと、制御ユニット４を収容する制御ユニット収容エリア２Ｂを形成する（中壁リブ）。

下ケース１１は、箱曲げ加工によって筐体前壁部２１と筐体後壁部３１と筐体側壁部３３が筐体底壁部２３に対して垂直に立ち上げられた形状を有しているので、金属板材を深絞り加工して壁部が斜めに形成される例と比較して、スペースに無駄がなく、車両内の限られた空間を有効に利用することができ、同一の設置空間に設置した場合に、筐体内の内部スペースをより大きく確保することができる。なお、下ケース１１内に設けられている４本のリブ４１１〜４１４には、複数の穴部が設けられており、軽量化を目的とした肉抜き加工が施されている。また、下ケース１１の下部には、車両の床に固定するための複数のブラケット３８が設けられている。

第２リブ４１２と第３リブ４１３は、電池ユニット収容エリア２Ａを３つの電池ブロック収容室に区画し、第１リブ４１１と第２リブ４１２との間には、第１電池ブロック４１を収容可能な第１収容室４２１を形成し、第２リブ４１２と第３リブ４１３との間には、第２電池ブロック４２を収容可能な第２収容室４２２を形成する。第４リブ４１４は、筐体側壁部３３に沿って設けられている。

各リブ４１１〜４１４の上部には、ねじ孔が設けられており、３本のリブ４１１〜４１３は上蓋１２に形成された段差部４０３の位置と一致して配置され、段差部の貫通孔４０２と３本のリブ４１１〜４１３のねじ孔が一致して設けられている。このように上蓋１２は外周の段差部４０１と下ケース１１のフランジ部３６とが対接し、外周をねじ止めされると共に、３本のリブが上蓋の段差部４０１と対接し、ねじによって各リブ４１１〜４１３の上部に締結され、下ケース１１の上部開口を塞ぐようになっている。

下ケース１１の筐体底壁部２３には、図１３（ａ）に示すように、複数本の浅溝部２４が設けられている。各浅溝部２４は、例えば下ケース１１をプレス成形する際に筐体底壁部２３から下方に突出させることによって形成される。各浅溝部２４は、互いに交差するように前後方向及び横方向に延在して設けられている。横方向に延在する浅溝部２４は、第１収容室４２１から第３収容室４２３の間に亘って連続している。このため、下ケース１１の高い剛性を得ることができ、モジュール筐体２の変形を防ぐことができる。

下ケース１１の筐体側壁部３３には、ガス排出口が開口して形成されており、ガス排気管３５が接続されている。さらに、筐体前壁部２１の吸気口２２と筐体後壁部３１の排気口３２は、各収容室４２１〜４２３に対応する位置にそれぞれ対をなして形成されている。各電池ブロック４１〜４３は、リブ４１１〜４１４によって横方向の移動が抑制された状態で収容される。

下ケース１１の筐体底壁部２３に形成された浅溝部２４は、各収容室４２１〜４２３に収容された各電池ブロック４１〜４３の少なくとも一つの電池セル１０１からガスが放出された場合に、放出されたガスを通過させて、ガス排出口に接続されたガス排気管３５を通してモジュール筐体２の外部に排出される。

前記した構成によれば、下ケース１１の浅溝部２４が第１収容室４２１から第３収容室４２３の間に亘って連続して形成されており、３つの収容室が連通しているので、収容室４２１〜４２３に収容されている各電池ブロック４１〜４３の少なくとも一つの電池セル１０１からガスが放出された場合に、浅溝部２４を通過させてガス排気管３５が接続された筐体側壁部３３までガスを流通させることができ、ガス排気管３５からモジュール筐体２の外部に排出させることができる。したがって、モジュール筐体２内で放出されたガスがモジュール筐体２内に滞留して、例えば筐体前壁部２１とケース前側の端面部１１５との間から電池ブロック４０の保持ケース１１１内に侵入し、あるいは、筐体後壁部３１とケース後端面部１１４との間を通過して、筐体後壁部３１の排気口３２から排出されるのを防ぐことができる。

また、下ケース１１の筐体底壁部２３には、前後方向及び横方向に延在する浅溝部２４が形成され、かつ、第１リブ４１１から第４リブ４１４が前後方向に延在して設けられているので、下ケース１１の高い剛性を得ることができ、モジュール筐体２の変形を防ぐことができる。

このように構成された３つの電池ブロック４１〜４３は、モジュール筐体２の電池ユニット収容エリア２Ａに収容され、固定手段１８０で筐体２内に固定される。具体的には電池ブロック４０を構成する上中下の保持枠部材１２１，１３１，１４１の四隅に形成された固定ボス部１８１，１８２，１８３の貫通孔に、下ケース１１の筐体底壁部２３から立設されたスタッドボルト１８４を挿通し、下ケース１１内に３つの電池ブロックを位置決め収容する。

下ケース１１内に収容固定された３つの電池ブロック４１〜４３は、外部引出し端子である正極端子４０Ａが３つ（４１Ａ，４２Ａ，４３Ａ）、負極端子４０Ｂ（４１Ｂ，４２Ｂ），４０Ｃ（４３Ｃ）が３つ前後方向に位置しているため、３つの正極端子４０Ａを接続するハーネス又はバスバーが、モジュール筐体２内に配置されたハーネスガイド５４Ａ内に配置されるとともに、３つの負極端子４０Ｂ，４０Ｃを接続するハーネス又はバスバーが、モジュール筐体２内に配置されたハーネスガイド５４Ｂ内に配置される。

前後方向で前側のハーネスガイド５４Ａは、例えば３つの電池ブロックの正極端子４０Ａを接続して制御ユニットエリア２Ｂまで配線を届けるものであり、後側のハーネスガイド５４Ｂは、例えば３つの電池ブロックの負極端子４０Ｂ，４０Ｃを接続して制御ユニットエリア２Ｂまで配線を届けるものである。そして、電源ユニット３の電源ラインは制御ユニットエリア２Ｂで制御ユニット４の所定の端子に接続される。本実施の形態では、止めナット１８５を締める際に、上蓋１２を被せ、上蓋１２の段差部４０３とリブ４１１〜４１３とを重ね、同様に止めナットを締め込むことでモジュール筐体２と複数の電池ブロックとを強固に結合することができる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記の実施の形態では、上述の実施の形態では、電池ブロック４０が上層の電池セル配列体１０３Ｕと下層の電池セル配列体１０３Ｌの２層の場合を例に説明したが、３層以上としてもよい。

また、電池セル配列体を１層とし、上下に位置する保持部材で挟むように構成してもよい。さらに、本発明に係る二次電池モジュールは、自動車等の車両の用途のみに関わらず、鉄道車両の用途にも適用できるものである。

１…リチウムイオンバッテリ装置（二次電池モジュール）、２…モジュール筐体（筐体）、１１…下ケース、１２…上蓋、３…電池ユニット、４…制御ユニット、４０…電池ブロック、４０Ａ…正極端子（外部引出し端子）、４０Ｂ…負極端子（外部引出し端子）、４０Ｃ…負極端子（外部引出し端子）、１０１…電池セル、１０２…ダミーセル、１０５…接着層、１１１…保持ケース、１２１…下保持枠部材（下層保持部材）、１２６，１４６…押圧部、１３１…中保持枠部材（中間保持部材）、１３８，１３９…突起部、１４１…上保持枠部材（上層保持部材）、１５０，１６０…締結手段、１７０…位置決め手段、１７１…凸部（位置決め凸部）、１７２…凹部（位置決め凹部）、１８０…固定手段、１８４…スタッドボルト

Claims (15)

1. 円柱状の電池セルを複数個配列し、配列された前記電池セル配列体を対向して位置する２つの保持部材で前記電池セルを径方向に挟んで保持した電池ブロックであって、
   前記一方の保持部材は、前記電池セルの外周面に接触する２つの突起部を備え、
   前記他方の保持部材は、前記電池セルの外周面を径方向内側に向かって押圧する押圧部を備えることを特徴とする電池ブロック。
2. 前記電池セルは、その外周面を前記２つの保持部材に保持されると共に、前記２つの保持部材と前記電池セルとの間に接着層を備えることを特徴とする請求項１に記載の電池ブロック。
3. 前記２つの保持部材は、該２つの保持部材を固定するべく、前記複数の電池セル同士の中間位置に設けた複数の締結手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の電池ブロック。
4. 前記２つの保持部材は、位置決め手段として、その一方に形成された位置決め凸部と、その他方に形成され前記位置決め凸部が嵌合する位置決め凹部を備えることを特徴とする請求項３に記載の電池ブロック。
5. 前記電池セル配列体は、下層の電池セル配列体と上層の電池セル配列体で構成され、
   前記下層の電池セル配列体は、下層の保持部材と中間保持部材で前記電池セルを径方向に挟んで保持する構成であり、
   前記上層の電池セル配列体は、上層の保持部材と前記中間保持部材で前記電池セルを径方向に挟んで保持する構成であり、
   前記下層の保持部材及び中間保持部材の一方は、前記電池セルの外周面に接触する２つの突起部を備え、その他方は、前記電池セルの外周面を径方向内側に向かって押圧する押圧部を備え、
   前記上層の保持部材及び中間保持部材の一方は、前記電池セルの外周面に接触する２つの突起部を備え、その他方は、前記電池セルの外周面を径方向内側に向かって押圧する押圧部を備えることを特徴とする請求項１に記載の電池ブロック。
6. 前記下層の保持部材と中間保持部材は、該下層の保持部材と中間保持部材とを固定するべく、前記複数の電池セル同士の中間位置に設けた複数の下部締結手段を備え、
   前記中間保持部材と上層の保持部材は、該中間保持部材と上層の保持部材とを固定するべく、前記複数の電池セル同士の中間位置に設けた複数の上部締結手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の電池ブロック。
7. 前記下層に配列した電池セル配列体と、前記上層に配列した電池セル配列体は、交互にずらして配列され、
   前記下部締結手段及び上部締結手段は、前記複数の電池セルの配列ピッチの半ピッチで設けられていることを特徴とする請求項６に記載の電池ブロック。
8. 前記下層の保持部材と中間保持部材は、位置決め手段として、その一方に形成された位置決め凸部と、その他方に形成され前記位置決め凸部が嵌合する位置決め凹部を備え、
   前記上層の保持部材と中間保持部材は、位置決め手段として、その一方に形成された位置決め凸部と、その他方に形成され前記位置決め凸部が嵌合する位置決め凹部を備えることを特徴とする請求項５に記載の電池ブロック。
9. 前記下層の電池セル配列体は、前記下層の保持部材と中間保持部材に保持されると共に、前記下層の保持部材と中間保持部材との間に接着層を備え、前記上層の電池セル配列体は、前記上層の保持部材と中間保持部材に保持されると共に、前記上層の保持部材と中間保持部材との間に接着層を備えることを特徴とする請求項５に記載の電池ブロック。
10. 前記電池セルは、外周面を挟む対向する２つの面に正極及び負極を備える形状であり、
    前記配列された複数の電池セル配列体は、隣接する電池セルの正極と負極を直列に連結する導電部材を備えると共に、端部に位置する電池セルは外部引出し端子を備えていることを特徴とする請求項５に記載の電池ブロック。
11. 前記電池ブロックは、前記電池セルと同形状のダミーセルを端部位置に備える構成であり、前記外部引出し端子は、前記ダミーセルをバイパスして前記端部に位置する電池セルと接続端子との間を導通接続する形状であることを特徴とする請求項１０に記載の電池ブロック。
12. 前記電池ブロックは、前記電池セルの電圧を検出する電圧検出回路と、該電圧検出回路と前記電池セルとの間の導通を遮断するヒューズとが設けられた電圧検出基板を有することを特徴とする請求項１に記載の電池ブロック。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載の電池ブロックを複数個並設して筐体内に収容した二次電池モジュールであって、
    前記筐体は、上部開口の下ケースと、前記上部開口を閉塞する上蓋とを備え、
    前記下ケースは、その底面から上方に向けて立設した締結手段を備え、
    前記電池ブロックは、前記締結手段により前記筐体内に固定されることを特徴とする二次電池モジュール。
14. 前記締結手段はスタッドボルト及びナットで構成され、前記電池ブロックは前記スタッドボルトが貫通する貫通孔を備え、前記電池ブロックを固定するべく前記スタッドボルトの上端に前記ナットをねじ込むことを特徴とする請求項１３に記載の二次電池モジュール。
15. 前記スタッドボルトは、前記上蓋を貫通して上方に突出し、該スタッドボルトの上端に前記ナットをねじ込むことにより前記電池ブロックと一体に前記上蓋を固定することを特徴とする請求項１４に記載の二次電池モジュール。

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