JP6794709B2 - 電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、電池モジュールに関する。

特許文献１には、複数の角型電池セルを一体的に積層してなる組電池（電池モジュール）が記載されている。この組電池においては、積層された角型電池セルのうちの端部に位置する角型電池セルに対して、金属製の拘束プレートが突き当てられている。それらの一対の拘束プレートは、角型電池セルが押圧されるように、長手状の連結部材によって相互に連結されている。

特開２００１−２３６９３７号公報

上述した電池モジュールを電池パックの筐体に固定する際には、例えば、電池セルの積層方向における電池モジュールの両端に所定の固定部材を設置し、電池モジュールの両端側において電池モジュールを筐体に固定することが想定される。この場合には、電池モジュールに対して振動や衝撃が加わると、電池セルの積層体が、その積層方向に交差する方向に撓むおそれがある。また、電池セルの劣化等に起因した電池セルの膨張も、積層体の撓みの原因になる場合がある。

本発明は、電池セルの積層体の撓みを抑制可能な電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る電池モジュールは、第１方向に沿って互いに積層された複数の電池セルを含む積層体と、第１方向に沿って積層体に拘束荷重を負荷すると共に、第１方向における積層体の両端側において積層体を被固定部材に対して固定するための一対の拘束固定機構と、一対の拘束固定機構の間に配置され、積層体を被固定部材に固定する固定部材と、を備え、拘束固定機構は、電池セルが拘束荷重に抗しつつ第１方向に沿ってスライド可能なように、積層体を被固定部材に固定する。

この電池モジュールにおいては、拘束固定機構が、第１方向（積層方向）に沿って互いに積層された複数の電池セルを含む積層体に対して拘束荷重を加えると共に、電池セルが拘束荷重に抗しながら積層方向に沿ってスライド可能なように、積層体の両端側において積層体を被固定部材に固定している。したがって、電池セルが膨張した場合に電池セルのスライドが許容されるので、電池セルの膨張に起因した積層体の撓みが抑制される。さらに、この電池モジュールにあっては、拘束固定機構の間において、固定部材が積層体を被固定部材に固定している。したがって、電池モジュールに振動や衝撃が加わった際の積層体の撓みが抑制される。なお、被固定部材の一例としては、複数の電池モジュールを備える電池パックの筐体等が挙げられる。

本発明に係る電池モジュールにおいては、固定部材は、第１方向に沿って電池セルと共に配列された板状部と、板状部と一体に形成され、被固定部材に固定されることによって積層体を被固定部材に固定する第１固定部と、を含むでもよい。このように、積層体の固定に際して、板状の部分（板状部）を有する固定部材を用いることができる。

本発明に係る電池モジュールにおいては、第１固定部には、第１貫通孔が設けられており、第１固定部は、第１貫通孔に挿通されるボルトによって被固定部材に固定され、第１貫通孔は、第１方向に沿って延びる長穴であってもよい。この場合、固定部材の固定に用いられる第１貫通孔（ボルト穴）が積層方向に沿って延びる長穴であるので、ボルトに対する第１貫通孔の相対的な位置の変化によって固定部材のスライドが許容される。すなわち、電池セルが膨張した場合に、固定部材がスライドすることによって、電池セルのスライドが阻害されない。このため、電池セルの膨張に起因した積層体の撓みを確実に抑制可能である。

本発明に係る電池モジュールにおいては、拘束固定機構は、それぞれ、第１方向に沿って電池セルと共に配列され積層体に拘束荷重を負荷する拘束部と、被固定部材に固定されることによって積層体を被固定部材に固定する第２固定部と、を有してもよい。

本発明に係る電池モジュールにおいては、拘束固定機構のうちの少なくとも１つは、拘束部と積層体との間に配置された弾性部材を含み、拘束固定機構は、弾性部材の第１方向に沿った変形によって、電池セルのスライドを許容してもよい。このように、弾性部材の変形によって電池セルをスライド可能とすれば、電池セルの膨張に起因した積層体の撓みを確実に抑制可能である。一方、この場合には、例えば電池セルの膨張時や電池モジュールに振動・衝撃が加えられたときに、弾性部材が剪断変形することによって、積層体における弾性部材側の部分が撓みやすくなる。このため、固定部材によって撓みを抑制することがより有効である。

本発明に係る電池モジュールにおいては、拘束固定機構は、それぞれ、弾性部材を含んでもよい。この場合、積層体の両端側に弾性部材が配置されることになる。したがって、電池セルの膨張に起因した積層体の撓みをより確実に抑制可能である。また、固定部材によって撓みを抑制することの有効性がさらに高い。さらに、この場合には、電池セルのスライドが、積層体の両端側の弾性部材によって許容されるので（すなわち両側に分散されるので）、それぞれの電池セルのスライド量を低減することが可能である。

本発明に係る電池モジュールにおいては、固定部材は、板状部が積層体と弾性部材との間に介在するように配置されていてもよい。この場合、積層体における弾性部材側の部分の撓みを効果的に抑制可能である。

本発明に係る電池モジュールにおいては、固定部材は、板状部が電池セルの間に介在するように配置されていてもよい。例えば、弾性部材の剛性が大きく剪断変形しにくく、且つ、積層体の全体の剛性が低く撓みやすい場合には、このように固定部材を弾性部材から離して電池セル間に配置することによって、積層体の撓みを効果的に抑制可能である。

本発明に係る電池モジュールにおいては、第２固定部には、第２貫通孔が設けられており、第２固定部は、第２貫通孔に挿通されるボルトによって被固定部材に固定され、第２貫通孔は、第１方向に沿って延びる長穴であり、拘束固定機構は、ボルトに対する第２貫通孔の第１方向に沿った相対的な位置の変化によって、電池セルのスライドを許容すしてもよい。この場合、拘束固定機構の第２固定部を利用して、電池セルをスライド可能とすることができる。つまり、弾性部材を用いることなく、電池セルの膨張に起因した積層体の撓みを抑制可能である。ただし、弾性部材を併せて利用することにより、電池セルのスライドを確実に許容可能としてもよい。

本発明に係る電池モジュールにおいては、積層体は、複数の電池セルの一部を含む第１部分と、複数の電池セルの残部を含む第２部分と、を有し、固定部材は、第１部分と第２部分との間に配置されており、拘束固定機構は、拘束部のそれぞれを固定部材に締結することにより、一方の拘束部と固定部材とによって第１部分に拘束荷重を負荷すると共に、他方の拘束部と固定部材とによって第２部分に拘束荷重を負荷してもよい。このように、積層体の第１部分と第２部分との間に配置された固定部材を用いて、拘束部の締結を行えば、積層体の両端の拘束部同士を締結する場合と比較して、締結のためのボルトを短くできる。これにより、コストを低減できる。

本発明に係る電池モジュールにおいては、２つ以上の固定部材を備え、固定部材同士の間には、電池セルが介在していてもよい。このように、２つ以上の固定部材を用いれば、積層体の撓みをより確実に抑制可能である。

本発明によれば、電池セルの積層体の撓みを抑制可能な電池モジュールを提供することができる。

本実施形態に係る電池モジュールを示す図である。 図１に示された電池ユニットを示す分解斜視図である。 図１に示された電池モジュールの一部を示す図である。 本実施形態に係る電池モジュールを示す図である。 本実施形態に係る電池モジュールを示す図である。 本実施形態に係る電池モジュールを示す図である。 本実施形態に係る電池モジュールを示す図である。

以下、図面参照して電池モジュールの一実施形態について説明する。なお、図面の説明において、同一の要素同士、又は、相当する要素同士には互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。また、各図面には、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸からなる直交座標系Ｓを示す場合がある。
［第１実施形態］

図１は、本実施形態に係る電池モジュールを示す図である。図１の（ａ）は電池モジュールの模式的な側面図であり、図１の（ｂ）は撓みに関する特性を示すグラフである。図１に示されるように、電池モジュール１は、例えば、電池パックの筐体等の被固定部材Ｍに固定されている。電池モジュール１は、積層体１０と、一対の拘束固定機構２０と、締結部材３０と、固定部材４０と、を備えている。積層体１０は、第１方向（ここではＸ軸方向）に沿って互いに積層された複数（例えば１０個）の電池ユニット１１を含む。

図２は、図１に示された電池ユニットを示す分解斜視図である。図２に示されるように、電池ユニット１１は、それぞれ、電池セル１２と、セルホルダ１３と、伝熱プレート１４と、を含む。したがって、積層体１０は、第１方向に沿って互いに積層された複数（例えば１０個）の電池セル１２を含む。電池セル１２は、例えば、リチウムイン二次電池等の非水電解質二次電池である。

電池セル１２は、電極組立体１５と、電極組立体１５を収容する直方体状のケース１６と、電極組立体１５の電極（正極及び負極のそれぞれ）に電気的に接続された一対の端子１７と、を含む。電極組立体１５は、複数の正極（不図示）及び負極（不図示）と、正極と負極との間に配置されたセパレータ（不図示）と、を含む。正極及び負極は、第１方向に沿って、セパレータを介して交互に積層されている。ケース１６は、第１方向（電池セル１２の積層方向）に沿った一対の側面１６ａと、第１方向に交差する方向（ここではＹ軸方向及びＺ軸方向）に沿って延び、側面１６ａ同士を接続する一対の側面１６ｂと、を含む。

セルホルダ１３は、電池セル１２を保持する。より具体的には、セルホルダ１３は、互いに対向する一対の側壁部１３ａと、背面部１３ｂ及び底壁部１３ｃと、を含む。側壁部１３ａは、長方形板状を呈している。背面部１３ｂは、長方形板状を呈しており、側壁部１３ａの長手方向の一端部において側壁部１３ａ同士を互いに接続している。底壁部１３ｃは、長方形板状を呈しており、側壁部１３ａの長手方向の他端部において側壁部１３ａ同士を互いに接続している。

セルホルダ１３においては、側壁部１３ａと背面部１３ｂ及び底壁部１３ｃとによって、電池セル１２が嵌め合される直方体状の空間部が画成されている。側壁部１３ａは、それぞれ、当該空間部に電池セル１２が嵌め合されたときに、ケース１６の側面１６ａ上に配置される。同様に、背面部１３ｂは、ケース１６の側面１６ｂ上に配置される。

背面部１３ｂには、一対の突設部１３ｐが設けられている。また、底壁部１３ｃにおける側壁部１３ａとの接続部分にも、一対の突設部１３ｐが設けられている。突設部１３ｐは、直方体状を呈している。突設部１３ｐには、第１方向に沿った挿通孔１３ｈが形成されている。この挿通孔１３ｈには、後述するように、締結部材３０のボルト３１が挿通される。

伝熱プレート１４は、矩形板状の本体部１４ａと、矩形板状の延在部１４ｂと、を含む。伝熱プレート１４は、本体部１４ａと延在部１４ｂとによってＬ字板状に形成されている。本体部１４ａは、電池セル１２（ケース１６）の側面１６ｂ上に配置される。延在部１４ｂは、本体部１４ａから第１方向に沿って延び、電池セル１２（ケース１６）の側面１６ａ上に配置される。特に、延在部１４ｂは、セルホルダ１３の側壁部１３ａを介して側面１６ａ上に配置される。

伝熱プレート１４は、本体部１４ａにおいて電池セル１２に接触すると共に、延在部１４ｂにおける側壁部１３ａと反対側の面において、被固定部材Ｍに接触する（直接的な接触に限らず、所定の熱伝導部材を介して接触する場合もある）。これにより、伝熱プレート１４は、電池セル１２と被固定部材Ｍとを熱的に接続する。特に、延在部１４ｂにおける側壁部１３ａと反対側の面は、電池セル１２を被固定部材Ｍに熱的に接続する伝熱面１４ｓである。すなわち、電池ユニット１１は、伝熱面１４ｓが被固定部材Ｍに対向するように配置される。

引き続いて図１を参照する。拘束固定機構２０は、第１方向に沿って積層体１０に拘束荷重を負荷する。また、拘束固定機構２０は、第１方向における積層体１０の両端側において積層体１０を全体として被固定部材Ｍに対して固定する。より具体的には、拘束固定機構２０は、第１方向及び第１方向に交差する第２方向（ここではＹ軸方向）について、積層体１０を被固定部材Ｍに固定する。第２方向は、第１方向に交差する方向であって、被固定部材Ｍから離れる方向である。

一方、拘束固定機構２０は、例えば、電池セル１２が膨張したときに、その膨張分だけ、電池セル１２（電池ユニット１１）が拘束荷重に抗しつつ第１方向に沿ってスライド可能なように、積層体１０を被固定部材Ｍに固定している。なお、ここでの電池セル１２がスライド可能であるとは、電池モジュール１の組み立ての際に電池セル１２を初期拘束した状態において、電池セル１２が第１方向について位置決めされており、且つ、電池セル１２の劣化等に応じて電池セル１２が膨張した際に、その膨張量の分だけ電池セル１２が第１方向に沿って移動可能であることを意味する。拘束固定機構２０についてより具体的に詳細に説明する。

一対の拘束固定機構２０のうちの積層体１０の一方の端部側に位置する拘束固定機構２０Ａは、ブラケット２１と、弾性部材２２と、を含む。一対の拘束固定機構２０のうちの積層体１０の他方の端部側に位置する拘束固定機構２０Ｂは、ブラケット２１を含む。ここでは、拘束固定機構２０Ａがブラケット２１及び弾性部材２２であり、拘束固定機構２０Ｂがブラケット２１である。このため、電池モジュール１においては、積層体１０の一方の端部側のみに弾性部材２２が配置されることになる。

ブラケット２１は、第１方向に交差する第２方向及び第３方向に沿って延びる板状の拘束部２１ａと、第１方向に沿って拘束部２１ａから積層体１０の外側に向けて延びる板状の固定部（第２固定部）２１ｂと、を含む。ここでは、ブラケット２１は、拘束部２１ａと固定部２１ｂとによってＬ字板状に形成されている。拘束部２１ａは、第１方向に沿って電池セル１２共に配列されている。拘束部２１ａには、貫通孔が形成されている。拘束部２１ａは、その貫通孔に挿通される締結部材３０のボルト３１によって互いに締結されることにより、第１方向に沿って積層体１０に拘束荷重を負荷する。

固定部２１ｂには、貫通孔が形成されている。固定部２１ｂは、拘束部２１ａが積層体１０を拘束した状態において、その貫通孔に挿通されるボルトＢにより被固定部材Ｍに固定されることによって、積層体１０を被固定部材Ｍに固定する。その状態において、弾性部材２２は、積層体１０と共に拘束されている。したがって、拘束固定機構２０（ここでは拘束固定機構２０Ａ）は、例えば電池セル１２が膨張したときに、その膨張分だけ、弾性部材２２が第１方向に沿って変形することによって、電池セル１２の第１方向に沿ったスライドを許容する。

締結部材３０は、複数（例えば４つ）のボルト３１、及び、ボルト３１の数に対応する数のナット３２を含む。ボルト３１は、ブラケット２１の拘束部２１ａの貫通孔、及び、セルホルダ１３の突設部１３ｐの挿通孔１３ｈに挿通される。ナット３２は、拘束部２１ａの貫通孔及び挿通孔１３ｈに挿通された状態のボルト３１の端部に螺合される。これにより、締結部材３０は、拘束部２１ａ同士を互いに締結する。

図３は、図１に示された電池モジュールの一部を示す図である。図３の（ａ）は平面図であり、図３の（ｂ）は図１の領域ＡＲの拡大断面図である。図１，３に示されるように、固定部材４０は、一対の拘束固定機構２０Ａ，２０Ｂの間に配置され、積層体１０を被固定部材Ｍに固定する。固定部材４０は、第１方向に沿って電池セル１２と共に配列された板状部４１と、板状部４１と一体に形成され、被固定部材Ｍに固定されることによって少なくとも第２方向について積層体１０を被固定部材Ｍに固定する一対の固定部（第１固定部）４２と、を含む。板状部４１は、第２方向及び第３方向に沿って延びている。

固定部材４０は、ここでは、板状部４１が積層体１０と弾性部材２２との間に介在するように配置されている。すなわち、ここでは、固定部材４０は、第１方向における積層体１０の一端側に配置されている。板状部４１には、ボルト３１が挿通される貫通孔が設けられている。これにより、板状部４１は、積層体１０の撓み（ボルト３１の撓み）を、貫通孔の内面とボルト３１の外周面とのクリアランスの範囲に抑制するように機能する。また、板状部４１は、弾性部材２２から積層体１０への拘束荷重を第１方向に交差する面内において均一化する機能を有する。つまり、固定部材４０は、積層体１０と弾性部材２２との間に配置されたミドルプレートとしての機能を有する。

固定部４２は、板状部４１の下端側において板状部４１の両側に突設されている。固定部４２のそれぞれには、貫通孔（第１貫通孔）４２ｈが設けられている。固定部４２は、貫通孔４２ｈに挿通されるボルトＢによって被固定部材Ｍに固定されている。貫通孔４２ｈは、第１方向に沿って延びる長穴である。したがって、固定部４２は、少なくとも第２方向について、ボルトＢによって被固定部材Ｍに固定された状態において、ボルトＢに対する貫通孔４２ｈの第１方向に沿った相対的な位置の変化を許容する。

これにより、固定部材４０は、少なくとも第２方向について被固定部材Ｍに固定された状態において、貫通孔４２ｈの寸法に応じた距離だけ第１方向に沿ってスライド可能とされている。したがって、上述したように電池セル１２の膨張により電池セル１２がスライドしたときに、固定部材４０は、積層体１０の第２方向についての固定を維持しながら、電池セル１２と共に同方向にスライドする。

以上説明したように、この電池モジュール１においては、拘束固定機構２０が、第１方向（積層方向）に沿って互いに積層された複数の電池セル１２を含む積層体１０に対して拘束荷重を加えると共に、電池セル１２が拘束荷重に抗しながら積層方向に沿ってスライド可能なように、積層体１０の両端側において積層体１０を被固定部材Ｍに固定している。したがって、電池セル１２が膨張した場合に電池セル１２のスライドが許容されるので、電池セル１２の膨張に起因した積層体１０の撓みが抑制される。さらに、電池モジュール１にあっては、拘束固定機構２０の間において、固定部材４０が積層体１０を被固定部材Ｍに固定している。したがって、電池モジュール１に振動や衝撃が加わった際の積層体１０の撓みが抑制される。

特に、電池モジュール１においては、拘束固定機構２０は、それぞれ、第１方向に沿って電池セル１２と共に配列され積層体１０に拘束荷重を負荷する拘束部２１ａと、被固定部材Ｍに固定されることによって積層体１０を被固定部材Ｍに固定する固定部２１ｂと、を有する。そして、拘束固定機構２０Ａは、拘束部２１ａと積層体１０との間に配置された弾性部材２２を含む。これにより、拘束固定機構２０Ａは、弾性部材２２の第１方向に沿った変形によって、電池セル１２のスライドを許容する。

このように、弾性部材２２の変形によって電池セル１２をスライド可能とすれば、電池セル１２の膨張に起因した積層体１０の撓みを確実に抑制可能である。一方、この場合には、図１の（ｂ）の破線に示されるように、例えば電池セル１２の膨張時や電池モジュール１に振動・衝撃が加えられたときに、弾性部材２２が剪断変形することによって、積層体１０における弾性部材２２側の部分が撓みやすくなる（たわみ量が大きくなる）。このため、固定部材４０によって撓みを抑制することがより有効である。

特に、電池モジュール１においては、固定部材４０が、第１方向に沿って電池セル１２と共に配列された板状部４１と、板状部４１と一体に形成され、被固定部材Ｍに固定されることによって積層体１０を被固定部材Ｍに固定する固定部４２と、を含む。そして、電池モジュール１においては、固定部材４０が、その板状部４１が積層体１０と弾性部材２２との間に介在するように配置されている。このため、図１の（ｂ）の実線に示されるように、積層体１０における弾性部材２２側の部分の撓みを効果的に抑制可能である。

なお、電池モジュール１においては、固定部材４０の固定部４２には、貫通孔４２ｈが設けられており、固定部４２は、貫通孔４２ｈに挿通されるボルトＢによって被固定部材Ｍに固定されている。そして、貫通孔４２ｈは、第１方向に沿って延びる長穴である。このため、貫通孔に４２ｈ対するボルトＢの相対的な位置の変化（第１方向に沿った変化）によって固定部材４０のスライドが許容される。すなわち、電池セル１２が膨張した場合に、固定部材４０がスライドすることによって、電池セル１２のスライドが阻害されない。このため、電池セル１２の膨張に起因した積層体１０の撓みを確実に抑制可能である。
［第２実施形態］

引き続いて、電池モジュールの第２実施形態について説明する。図４は、本実施形態に係る電池モジュールを示す図である。図４の（ａ）は電池モジュールの模式的な側面図であり、図４の（ｂ）は撓みに関する特性を示すグラフである。図４に示されるように、本実施形態に係る電池モジュール２は、第１実施形態に係る電池モジュール１と比較して、固定部材４０の位置が異なる。電池モジュール２の他の点は、電池モジュール１と同様である。

より具体的には、電池モジュール２においては、固定部材４０は、その板状部４１が電池セル１２の間に介在するように配置されている。ここでは、固定部材４０は、その板状部４１が第１方向における積層体１０の中央に位置するように（すなわち、板状部４１の両側の電池セル１２の個数が同じになるように）配置されている。これにより、図４の（ｂ）の実線に示されるように、固定部材４０に対応する位置において、積層体１０の撓みが抑制される。なお、同図に示されるように、固定部材４０を積層体１０の中央に配置した場合（実線）であっても、破線に示される固定部材４０を用いない場合と比較して、弾性部材２２側の撓み（さらには全体の撓み）も抑制される。

このような電池モジュール２においても、電池モジュール１と同様に効果を奏することができる。特に、電池モジュール２にあっては、例えば、弾性部材２２の剛性が比較的大きく剪断変形しにくく、且つ、積層体１０の全体の剛性が低く撓みやすい場合に効果的である。すなわち、そのような場合においては、電池モジュール２のように固定部材４０を弾性部材２２から離して電池セル１２間に配置することによって、積層体１０の全体の撓みを効果的に抑制可能である。なお、固定部材４０の位置は、積層体１０の中央に限定されない。すなわち、固定部材４０は、第１方向における積層体１０の一方側（又は他方側）に偏って配置されていてもよい。
［第３実施形態］

引き続いて、電池モジュールの第３実施形態について説明する。図５は、本実施形態に係る電池モジュールを示す図である。図５の（ａ）は電池モジュールの模式的な側面図であり、図５の（ｂ）は撓みに関する特性を示すグラフである。図５に示されるように、本実施形態に係る電池モジュール３は、第１実施形態に係る電池モジュール１と比較して、固定部材４０の位置及び数が異なる。電池モジュール３の他の点は、電池モジュール１と同様である。

より具体的には、電池モジュール３は、２つの固定部材４０を備えている。ここでは、２つの固定部材４０は、それぞれ、板状部４１が電池セル１２の間に介在するように配置されている。一方の固定部材４０は、その板状部４１が第１方向における積層体１０の中央に位置するように配置されている。また、他方の固定部材４０は、その板状部４１が第１方向における積層体１０の中央よりも一方の端部側（弾性部材２２側）に位置するように配置されている。そして、固定部材４０同士の間には、複数の電池セル１２が介在している。

このような電池モジュール３においても、第１実施形態に係る電池モジュール１、及び、第２実施形態に係る電池モジュール２と同様の効果を奏することができる。特に、電池モジュール３は、２つの固定部材４０を備え、固定部材４０同士の間には、電池セル１２が介在している。このように、２つの固定部材４０を用いれば、図５の（ｂ）の実線に示されるように、積層体１０の撓みをより確実に抑制可能である。

なお、電池モジュール３においては、固定部材４０の個数、及び、位置は、図５の例に限定されない。電池モジュール３は、例えば、３つ以上の固定部材４０を備えていてもよい（すなわち、固定部材４０は２つ以上であればよい）。また、例えば、一の固定部材４０を、その板状部４１が電池セル１２の間に介在するように配置すると共に、別の固定部材４０を、その板状部４１が積層体１０と弾性部材２２との間に介在するように配置してもよい。さらに、その一の固定部材４０の位置は、積層体１０の中央でもなくてもよい。
［第４実施形態］

引き続いて、電池モジュールの第４実施形態について説明する。図６は、本実施形態に係る電池モジュールを示す図である。図６の（ａ）は電池モジュールの模式的な側面図であり、図６の（ｂ）は図６の（ａ）の領域ＢＲの拡大断面図である。図６に示されるように、本実施形態に係る電池モジュール４は、第２実施形態に係る電池モジュール２と比較して、拘束固定機構２０の構成、及び、固定部材４０の構成が異なる。電池モジュール４の他の点は、電池モジュール２と同様である。

より具体的には、電池モジュール４においては、拘束固定機構２０のうちの拘束固定機構２０Ｂも、ブラケット２１と弾性部材２２とを含む。すなわち、電池モジュール４においては、拘束固定機構２０のそれぞれが、弾性部材２２を含む。したがって、ここでは、積層体１０の両端側に弾性部材２２が配置されることになる。このため、拘束固定機構２０Ｂも、例えば電池セル１２が膨張したときに、その膨張分だけ弾性部材２２が第１方向に沿って変形することによって、電池セル１２の第１方向に沿ったスライドを許容する。

また、ここでは、ブラケット２１が、固定部２１ｂに代えて固定部（第２固定部）２１ｃを含む。固定部２１ｃは、固定部２１ｂと同様に、拘束部２１ａから積層体１０の外側に向けて第１方向に沿って延びる板状となっている。したがって、ここでも、ブラケット２１は、拘束部２１ａと固定部２１ｃとによってＬ字板状に形成されている。固定部２１ｃには、貫通孔（第２貫通孔）２１ｈが形成されている。固定部２１ｃは、拘束部２１ａが積層体１０を拘束した状態において、その貫通孔２１ｈに挿通されるボルトＣにより被固定部材Ｍに固定されることによって、積層体１０を被固定部材Ｍに固定する。

特に、貫通孔２１ｈは、第１方向に沿って延びる長穴である。したがって、拘束固定機構２０Ａ，２０Ｂは、少なくとも第２方向について、ボルトＣによってブラケット２１が被固定部材Ｍに固定された状態において、ボルトＣに対する貫通孔２１ｈの第１方向に沿った相対的な位置の変化を許容する。

これにより、ブラケット２１（拘束部２１ａ）は、少なくとも第２方向について被固定部材Ｍに固定された状態において、貫通孔２１ｈの寸法に応じた距離だけ第１方向に沿ってスライド可能とされている。したがって、電池セル１２の膨張により電池セル１２がスライドしたときに、ブラケット２１は、積層体１０の第２方向についての固定を維持しながら、電池セル１２と共に同方向にスライドする。この構成について具体的に説明する。

図６の（ｂ）に示されるように、固定部２１ｃの固定に用いられるボルトＣは、頭部Ｃ１と、ねじ山が形成された軸部Ｃ２と、頭部Ｃ１と軸部Ｃ２とを接続する接続部Ｃ３と、からなる。接続部Ｃ３は、頭部Ｃ１よりも小さく軸部Ｃ２よりも大きな柱形状を呈している。つまり、ボルトＣは、段付ボルトである。接続部Ｃ３には、ねじ山が形成されていない。このようなボルトＣは、貫通孔２１ｈに挿通された状態において、軸部Ｃ２と接続部Ｃ３との間の段差部分が被固定部材Ｍに接触するまで、軸部Ｃ２が被固定部材Ｍのねじ穴に螺合される。

これにより、固定部２１ｃの表面（被固定部材Ｍと反対側の面）から頭部Ｃ１の裏面（固定部２１ｃの表面に対向する面）までの距離が、固定部２１ｃの厚さ及び接続部Ｃ３の長さに応じて一定となる。固定部２１ｃの表面と頭部Ｃ１の裏面との間には、例えばバネ等の弾性部材Ｄが配置されている。この弾性部材Ｄには、当該一定の距離に応じた圧縮量が付与される。これにより、固定部２１ｃを固定する力が、弾性部材Ｄの圧縮量に応じて一定となる。したがって、弾性部材Ｄの設計によって、電池セル１２の初期圧縮の際の荷重にスライドせずに耐え、且つ、その後の電池セル１２の膨張の際には第１方向にスライドするように、ブラケット２１の固定の形態を設計できる。

また、電池モジュール４においては、固定部材４０は、その板状部４１が電池セル１２の間に介在するように配置されている。この例では、固定部材４０は、その板状部４１が積層体１０の中央に位置するように配置されている。一方、固定部材４０の固定部４２に設けられた貫通孔４２ｈは、長穴でなく、ボルトＢの形状に応じた形状である。したがって、ボルトＢに対する貫通孔４２ｈの相対的な位置の変化は生じない。つまり、電池モジュール４においては、固定部材４０はスライドしない。これは、電池セル１２の膨張による変位を、積層体１０の両端側の弾性部材２２及び拘束固定機構２０によって許容可能であるためである。

このような電池モジュール４においても、固定部材４０がスライド可能なことによる効果を除いて、第２実施形態に係る電池モジュール２と同様の効果を奏することができる。特に、電池モジュール４においては、拘束固定機構２０のそれぞれが、弾性部材２２を含み、積層体１０の両端側に弾性部材２２が配置される。このため、電池セル１２の膨張に起因した積層体１０の撓みをより確実に抑制可能である。

また、電池モジュール４においては、積層体１０の両端側に、剪断変形するおそれのある弾性部材２２が配置されているので、固定部材４０によって積層体１０の撓みを抑制することの有効性が高い。また、電池モジュール４においては、電池セル１２のスライドが、積層体１０の両端側の弾性部材２２によって許容されるので（すなわち両側に分散されるので）、それぞれの電池セル１２のスライド量を低減することが可能である。

さらに、電池モジュール４においては、拘束固定機構２０の固定部２１ｃには、貫通孔２１ｈが設けられており、固定部２１ｃは、貫通孔２１ｈに挿通されるボルトＣによって被固定部材Ｍに固定される。貫通孔２１ｈは、第１方向に沿って延びる長穴である。そして、拘束固定機構２０は、ボルトＣに対する貫通孔２１ｈの第１方向に沿った相対的な位置の変化によって、電池セル１２のスライドを許容する。

このように、この電池モジュール４においては、拘束固定機構２０の固定部２１ｃを利用して、電池セル１２をスライド可能とすることができる。つまり、図６の例では弾性部材２２を用いているが、弾性部材２２を用いない場合であっても、電池セル１２の膨張に起因した積層体１０の撓みを抑制可能である。ただし、図６の例のように、弾性部材２２を併せて利用すれば、電池セル１２のスライドを確実に許容可能となる。
［第５実施形態］

引き続いて、電池モジュールの第５実施形態について説明する。図７は、本実施形態に係る電池モジュールを示す図である。図７に示されるように、本実施形態に係る電池モジュール５は、第４実施形態に係る電池モジュール４と比較して、積層体１０の拘束の態様、及び、固定部材４０に代えて固定部材５０を備える点が異なる。電池モジュール５の他の点は、電池モジュール４と同様である。より具体的に説明する。

電池モジュール５においては、積層体１０は、複数の電池セル１２の一部を含む第１部分１０Ａと、複数の電池セル１２の残部を含む第２部分１０Ｂと、を有する。一例として、ここでは、第１部分１０Ａに含まれる電池セル１２の個数と、第２部分１０Ｂに含まれる電池セル１２の個数と、が互いに同一である。すなわち、ここでは、積層体１０が第１部分１０Ａと第２部分１０Ｂとに２分割されている。

固定部材５０は、第１部分１０Ａと第２部分１０Ｂとの間に配置されている。より具体的には、固定部材５０は、第１方向に沿って電池セル１２と共に配列された板状部５１と、板状部５１と一体に形成され、被固定部材Ｍに固定されることによって積層体１０を被固定部材Ｍに固定する固定部（第１固定部）５２と、を含む。固定部材５０は、その板状部５１が第１部分１０Ａと第２部分１０Ｂとの間に位置するように配置されている。

すなわち、ここでは、固定部材５０は、その板状部５１が、第１部分１０Ａに属する電池セル１２と、第２部分１０Ｂに属する電池セル１２との間に介在するように配置されている。また、固定部５２は、ボルトＢが挿通されることにより被固定部材Ｍに固定される。固定部５２に設けられたボルトＢの挿通孔は、長穴でなく、ボルトＢの形状に応じた形状である。したがって、電池モジュール５においては、固定部材５０はスライドしない。

そして、拘束固定機構２０は、拘束部２１ａのそれぞれを固定部材５０の板状部５１に締結することにより、一方の拘束部２１ａ（ここでは、拘束固定機構２０Ａの拘束部２１ａ）と固定部材５０とによって第１部分１０Ａに拘束荷重を負荷すると共に、他方の拘束部２１ａ（ここでは、拘束固定機構２０Ｂの拘束部２１ａ）と固定部材５０とによって第２部分１０Ｂに拘束荷重を負荷する。拘束部２１ａは、それぞれ、締結部材３０のボルト３１によって固定部材５０に締結される。ボルト３１は、その頭部と反対側の先端部が固定部材５０のねじ穴に螺合される。

このような電池モジュール５においても、第４実施形態に係る電池モジュール４と同様の効果を奏することができる。特に、この電池モジュール５においては、積層体１０が、複数の電池セル１２の一部を含む第１部分１０Ａと、複数の電池セル１２の残部を含む第２部分１０Ｂと、を有し、固定部材５０が、第１部分１０Ａと第２部分１０Ｂとの間に配置されている。そして、拘束固定機構２０は、拘束部２１ａのそれぞれを固定部材５０に締結することにより、一方の拘束部２１ａと固定部材５０とによって第１部分１０Ａに拘束荷重を負荷すると共に、他方の拘束部２１ａと固定部材５０とによって第２部分１０Ｂに拘束荷重を負荷する。

このように、電池モジュール５においては、積層体１０の第１部分１０Ａと第２部分１０Ｂとの間に配置された固定部材５０を用いて、拘束部２１ａの締結を行えば、積層体１０の両端の拘束部２１ａ同士を締結する場合と比較して、締結のためのボルト３１を短くできる。これにより、コストを低減できる。また、生産性が向上する。

以上の実施形態は、本発明に係る電池モジュールの一実施形態について説明したものである。したがって、本発明に係る電池モジュールは、上述した電池モジュール１〜５に限定されない。本発明に係る電池モジュールは、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述した電池モジュール１〜５を任意に変形可能である。

例えば、上述した電池モジュール１〜５は、その各部の構成を互いに適用可能である。具体的には、例えば、電池モジュール１，２，４，５に対して、電池モジュール３のように複数の固定部材４０を用いる構成を適用してもよい。また、電池モジュール１〜３に対して、電池モジュール４，５のように、拘束固定機構２０Ａ，２０Ｂのそれぞれが弾性部材２２を有する構成や、固定部２１ｃを適用してもよい。

逆に、電池モジュール４，５に対して、電池モジュール１〜３のように、拘束固定機構２０のうちの一方の拘束固定機構２０Ａのみが弾性部材２２を有する構成を適用してもよい。また、電池モジュール４，５にあっては、拘束固定機構２０のいずれもが弾性部材２２を有していなくてもよい。また、電池モジュール２〜５に対して、電池モジュール１のように、固定部材４０を、その板状部４１が積層体１０と弾性部材２２との間に介在するように配置する構成を適用してもよい。さらに、電池モジュール１〜５の変形は、これらの態様に限らず、任意に、各部の構成を相互に適用可能である。

１〜５…電池モジュール、１０…積層体、１０Ａ…第１部分、１０Ｂ…第２部分、１２…電池セル、２０，２０Ａ，２０Ｂ…拘束固定機構、２１ａ…拘束部、２１ｂ，２１ｃ…固定部（第２固定部）、２１ｈ…貫通孔（第２貫通孔）、２２…弾性部材、４０，５０…固定部材、４１，５１…板状部、４２，５２…固定部（第１固定部）、４２ｈ…貫通孔（第１貫通孔）、Ｍ…被固定部材。

Claims (11)

1. 第１方向に沿って互いに積層された複数の電池セルを含む積層体と、
   前記第１方向に沿って前記積層体に拘束荷重を負荷すると共に、前記第１方向における前記積層体の両端側において前記積層体を被固定部材に対して固定するための一対の拘束固定機構と、
   前記一対の拘束固定機構の間に配置され、前記積層体を前記被固定部材に固定する固定部材と、を備え、
   前記拘束固定機構は、前記電池セルが前記拘束荷重に抗しつつ前記第１方向に沿ってスライド可能なように、前記積層体を前記被固定部材に固定し、
   前記拘束固定機構は、前記第１方向に沿って前記電池セルと共に配列され前記積層体に前記拘束荷重を負荷する拘束部と、ボルトにより前記被固定部材に固定されることによって前記積層体を前記被固定部材に固定する第２固定部と、を有し、
   前記第２固定部と前記ボルトとの間には、弾性部材が配置されており、
   前記第２固定部は、前記弾性部材の圧縮量に応じた力によって固定される、
   電池モジュール。
2. 前記固定部材は、前記第１方向に沿って前記電池セルと共に配列された板状部と、前記板状部と一体に形成され、前記被固定部材に固定されることによって前記積層体を前記被固定部材に固定する第１固定部と、を含む、
   請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記第１固定部には、第１貫通孔が設けられており、
   前記第１固定部は、前記第１貫通孔に挿通されるボルトによって前記被固定部材に固定され、
   前記第１貫通孔は、前記第１方向に沿って延びる長穴である、
   請求項２に記載の電池モジュール。
4. 前記拘束固定機構のうちの少なくとも１つは、前記拘束部と前記積層体との間に配置された別の弾性部材を含み、
   前記拘束固定機構は、前記別の弾性部材の前記第１方向に沿った変形によって、前記電池セルの前記スライドを許容する、
   請求項２又は３に記載の電池モジュール。
5. 前記拘束固定機構は、それぞれ、前記別の弾性部材を含む、
   請求項４に記載の電池モジュール。
6. 前記固定部材は、前記板状部が前記積層体と前記別の弾性部材との間に介在するように配置されている、
   請求項４又は５に記載の電池モジュール。
7. 前記固定部材は、前記板状部が前記電池セルの間に介在するように配置されている、
   請求項２〜６のいずれか一項に記載の電池モジュール。
8. 前記第２固定部には、第２貫通孔が設けられており、
   前記第２固定部は、前記第２貫通孔に挿通される前記ボルトによって前記被固定部材に固定され、
   前記第２貫通孔は、前記第１方向に沿って延びる長穴であり、
   前記拘束固定機構は、前記ボルトに対する前記第２貫通孔の前記第１方向に沿った相対的な位置の変化によって、前記電池セルの前記スライドを許容する、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の電池モジュール。
9. 前記積層体は、前記複数の電池セルの一部を含む第１部分と、前記複数の電池セルの残部を含む第２部分と、を有し、
   前記固定部材は、前記第１部分と前記第２部分との間に配置されており、
   前記拘束固定機構は、前記拘束部のそれぞれを前記固定部材に締結することにより、一方の前記拘束部と前記固定部材とによって前記第１部分に前記拘束荷重を負荷すると共に、他方の前記拘束部と前記固定部材とによって前記第２部分に前記拘束荷重を負荷する、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の電池モジュール。
10. ２つ以上の前記固定部材を備え、
    前記固定部材同士の間には、前記電池セルが介在している、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の電池モジュール。
11. 第１方向に沿って互いに積層された複数の電池セルを含む積層体と、
    前記第１方向に沿って前記積層体に拘束荷重を負荷すると共に、前記第１方向における前記積層体の両端側において前記積層体を被固定部材に対して固定するための一対の拘束固定機構と、
    前記一対の拘束固定機構の間に配置され、前記積層体を前記被固定部材に固定する固定部材と、を備え、
    前記拘束固定機構は、前記電池セルが前記拘束荷重に抗しつつ前記第１方向に沿ってスライド可能なように、前記積層体を前記被固定部材に固定し、
    前記固定部材は、前記第１方向に沿って前記電池セルと共に配列された板状部と、前記板状部と一体に形成され、前記被固定部材に固定されることによって前記積層体を前記被固定部材に固定する第１固定部と、を含み、
    前記第１固定部には、第１貫通孔が設けられており、
    前記第１固定部は、前記第１貫通孔に挿通されるボルトによって前記被固定部材に固定され、
    前記第１貫通孔は、前記第１方向に沿って延びる長穴である、
    電池モジュール。

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