(57)【要約】【課題】バスバースペースが確保されており、テンションバンドの座屈変形が抑制されている電池モジュールの提供。【解決手段】積層されている複数の電池を含んでいるセルスタック及びセルスタックを拘束している拘束部品を有している電池モジュールであって、拘束部品が複数の電池の積層方向においてセルスタックの両端に配置されている一対のエンドプレート、及び一対のエンドプレートを連結し、かつセルスタックを加圧状態で拘束するテンションバンドから構成されており、テンションバンドが一対のエンドプレートにそれぞれ固定されている一対の固定部、一対の固定部の間の本体部、及び本体部の拘束方向と平行な側部に配置されているフランジ部を有しており、フランジ部がテンションバンドの本体部と同一ではない面を形成し、かつ本体部の拘束方向と平行な方向及び本体部の拘束方向と垂直な方向の一部にわたって切欠きを備えている。【選択図】図１Ｃ
2020021705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層されている複数の電池を含んでいるセルスタック、及び、前記セルスタックを拘束している拘束部品を有している電池モジュールであって、
前記拘束部品が、前記複数の電池の積層方向において前記セルスタックの両端に配置されている一対のエンドプレート、及び、前記一対のエンドプレートを連結しておりかつ前記セルスタックを加圧状態で拘束しているテンションバンドから構成されており、
前記テンションバンドが、前記一対のエンドプレートにそれぞれ固定されている一対の固定部、前記一対の固定部の間の本体部、及び、前記本体部の拘束方向と平行な側部に配置されているフランジ部を有しており、
前記フランジ部が、前記テンションバンドの前記本体部と同一ではない面を形成しており、かつ、前記本体部の拘束方向と平行な方向及び前記本体部の拘束方向と垂直な方向の一部にわたって切欠きを備えている、
電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数の電池を積層して構成されている電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池モジュールは、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、その他の二次電池などの電池を複数接続することによって、形成されている。このような電池モジュールは、高出力が得られるため、車両搭載用電源又はパソコン及び携帯端末の電源として、重要性が高まっている。
【０００３】
このような電池モジュールでは、省スペース、振動対策、又は電池への不均等な圧力付与の解消等を目的として、同形状の複数の電池を、拘束部品などによって拘束している。
【０００４】
特許文献１は、固定部品によって固定されている電池ブロックを開示している。複数の電池を積層して形成されている電池ブロックが、電池の両端に配置されているエンドプレート及びこのエンドプレートの端部を連結している金属バンドによって、固定されている。
【０００５】
特許文献２は、燃料電池スタックの締結装置を開示している。この締結装置は、燃料電池スタックの両端に配置されておりかつ燃料電池スタックを支持している一対のエンドプレート、及び、エンドプレートを設定された圧力で加圧している複数の締結バンドを含んでいる。
【０００６】
電池モジュールに外部から衝撃又は荷重がかけられると、電池モジュールを構成している電池の一部が破損又は変形し、電池モジュールの電池性能が著しく低下することがある。特に、自動車等の車両に搭載される電池モジュールに関しては、車両の事故などの際に、電池モジュールに衝撃又は荷重が加わる事態が想定される。そのため、電池モジュールについて、衝撃又は荷重に耐えて電池性能を維持するための改善が図られてきた。
【０００７】
特許文献３では、複数の単電池が所定の方向に配列して構成されている組電池が開示されており、拘束部材が、これら複数の単電池をまとめて拘束している。この組電池では、単電池の外装容器に応力集中部が設けられており、単電池それぞれの応力集中部の大きさが、最外部の単電池の応力集中部から配列方向に沿って順に増大するように構成されている。この構成によって、当該組電池は、優れた耐圧壊性を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−２０７５５３号公報
【特許文献２】特開２００５−１４２１４５号公報
【特許文献３】特開２０１６−５８２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
車載電池などにおいては、例えば、複数の電池を含む複数の電池モジュールを直列接続することによって、所望の電圧を実現する。このような接続を行うためには、電池モジュールが、電池モジュール間での接続のためのバスバースペースを備えている必要がある。
【００１０】
従来の電池モジュールでは、テンションバンドが帯形状を呈しており、上記のようなバスバースペースが確保された構成であった。しかしながら、このような構成では、例えば車両の側突時に、電池モジュールに圧縮方向の荷重が加わった際に、圧縮方向における寸法変化によってテンションバンドが座屈変形し、これが、隣接している電池モジュールのセルスタックと接触し、電池が破損するおそれがあった。
【００１１】
本開示は上記の問題に鑑みてなされたものであり、バスバースペースが確保されており、かつテンションバンドの座屈変形が抑制されている電池モジュールを提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示は、以下の手段によって上記の目的を達成するものである。
【００１３】
積層されている複数の電池を含んでいるセルスタック、及び、前記セルスタックを拘束している拘束部品を有している電池モジュールであって、
前記拘束部品が、前記複数の電池の積層方向において前記セルスタックの両端に配置されている一対のエンドプレート、及び、前記一対のエンドプレートを連結しておりかつ前記セルスタックを加圧状態で拘束しているテンションバンドから構成されており、
前記テンションバンドが、前記一対のエンドプレートにそれぞれ固定されている一対の固定部、前記一対の固定部の間の本体部、及び、前記本体部の拘束方向と平行な側部に配置されているフランジ部を有しており、
前記フランジ部が、前記テンションバンドの前記本体部と同一ではない面を形成しており、かつ、前記本体部の拘束方向と平行な方向及び前記本体部の拘束方向と垂直な方向の一部にわたって切欠きを備えている、
電池モジュール。
【発明の効果】
【００１４】
本開示によれば、バスバースペースが確保されており、かつテンションバンドの座屈変形が抑制されている電池モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】図１Ａは、本開示に係る電池モジュールの１つの実施態様の組立前の全体的な外観を示す概略的な平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本開示に係る電池モジュールの１つの実施態様の組立後の全体的な外観を示す概略的な平面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本開示に係る電池モジュールの１つの実施態様の組立後の全体的な外観を示す概略的な斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本開示に係るテンションバンドの１つの実施態様の概略的な斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの切断線Ａ−Ａ′を通る概略的な断面図である。
【図３】図３は、従来技術に係るテンションバンドの概略的な斜視図である。
【図４】図４は、複数の電池モジュールからなる電池パックの概略図である。
【図５】図５は、フランジ部の幅とテンションバンドの座屈変形の関係を調べた結果を示している。
【図６】図６は、フランジ部の長さ及びフランジ部における切欠きの有無がテンションバンドの座屈変形に及ぼす影響を調べた結果を示している。
【図７Ａ】図７Ａは、Ａタイプの切欠き形状の概略的な平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、Ｂタイプの切欠き形状の概略的な平面図である。
【図８】図８は、フランジ部における切欠きの形状がテンションバンドの座屈変形に及ぼす影響を調べた結果である。
【図９】図９は、模擬試験に用いた種々のテンションバンドの概略的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本開示に係る電池モジュールの実施の形態を説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨の範囲内で種々変形して実施できる。図面に示されている形態は、本開示の例示であり、本開示を限定するものではない。
【００１７】
本開示の電池モジュールは、
積層されている複数の電池を含んでいるセルスタック、及び、セルスタックを拘束している拘束部品を有しており、
拘束部品が、複数の電池の積層方向においてセルスタックの両端に配置されている一対のエンドプレート、及び、一対のエンドプレートを連結しておりかつセルスタックを加圧状態で拘束しているテンションバンドから構成されており、
テンションバンドが、一対のエンドプレートにそれぞれ固定されている一対の固定部、一対の固定部の間の本体部、及び、本体部の拘束方向と平行な側部に配置されているフランジ部を有しており、
フランジ部が、テンションバンドの本体部と同一ではない面を形成しており、かつ、本体部の拘束方向と平行な方向及び本体部の拘束方向と垂直な方向の一部にわたって切欠きを備えている。
【００１８】
図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃは、本開示に係る電池モジュール１００の１つの実施態様の全体的な外観を示す概略的な図である。図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに示されているように、電池モジュール１００は、積層されている複数の電池１０２を含むセルスタック１０、及び、セルスタック１０を拘束している拘束部品を有している。セルスタック１０は、中間プレート１８も有している。拘束部品は、複数の電池の積層方向においてセルスタック１０の両端に配置されている一対のエンドプレート１２及び１３、並びに、一対のエンドプレート１２及び１３を連結しておりかつセルスタック１０を加圧状態で拘束しているテンションバンド１４及び１５から構成されている。テンションバンド１４及び１５が、それぞれ、一対のエンドプレートにそれぞれ固定されている一対の固定部１４４及び１４５並びに１５４及び１５５、一対の固定部の間の本体部１４２及び１５２、並びに、本体部の拘束方向と平行な側部に配置されているフランジ部１４６及び１５６を有している。
【００１９】
図２Ａは、本開示に係るテンションバンド１４の１つの実施態様の概略的な斜視図である。図２Ａに示されているように、テンションバンド１４のフランジ部１４６が、テンションバンド１４の側部を構成しており、テンションバンドの本体部１４２と同一ではない面を形成しており、かつ、本体部の拘束方向と平行な方向及び本体部の拘束方向と垂直な方向の一部にわたって切欠き２９ａを備えている。また、後述するように、一対の固定部１４４及び１４５とフランジ部１４６との間に、端部スペース２９ｂ及び２９ｃが形成されている。
【００２０】
上述したように、従来のテンションバンドには、側突荷重によって座屈変形しやすいという問題があった。すなわち、図３に示すように、従来のテンションバンド３４は、一般に帯形状を呈しており、拘束方向における荷重に対して、座屈変形しやすい。テンションバンドが座屈変形すると、電池モジュールの損傷などを引き起こしうる。特に、複数の電池モジュールが隣接して配置されている場合には、テンションバンドが座屈変形すると、隣接している電池モジュールのセルスタックと接触して、電池モジュールが破損するおそれがある。
【００２１】
本件発明者らは、本開示に係るフランジ部の存在によって、側突によるテンションバンドの座屈変形の低減がもたらされることを見出した。理論によって限定する意図はないが、これは、フランジ部の存在によりテンションバンドの断面二次モーメントが大きくなり、それにより、変形に対する抵抗力が大きくなったためであると考えられる。
【００２２】
本開示に係るテンションバンドでは、さらに、フランジ部に切欠きが設けられており、バスバースペースが確保されている。例えば、図４に示すように、車両の左右に２つの４００Ｖ電源ユニット４２及び４４をそれぞれ確保するために、それぞれの電池モジュール１００におけるセルスタックを複数の区画に分け、かつ、それぞれの区画を他の電池モジュールの区画と接続して、電池パックを形成する場合が考えられる。このような場合には、それぞれの電源ユニット４２及び４４において複数の電池及び電池モジュールをそれぞれ直列接続する電気接続４２２及び４４２、並びに／又は、前輪又は後輪駆動用の配線４６が必要となる。したがって、これらの配線等のために、少なくとも電池モジュールの中央及び両端において、バスバースペースが必要となる。
【００２３】
フランジ部に切欠きが設けられている本発明に係るテンションバンドは、このようなバスバースペースへの要求を満たすことができる。例えば、図２Ａに示されている実施態様に係るテンションバンドのフランジ部１４６は、本体部の拘束方向と平行な方向の一部のみにわたって、具体的には、本体部の拘束方向におけるフランジ部１４６の中央において、切欠き２９ａを有している。さらに、フランジ部１４６が、拘束方向における本体部１４２の全長よりも短い長さＬを有しており、これによって、一対の固定部１４４及び１４５とフランジ部１４６との間に、それぞれ、端部スペース２９ｂ及び２９ｃが形成されている。すなわち、フランジ部が、中央の切欠き２９ａ、並びに、端部スペース２９ｂ及び２９ｃを有している。
【００２４】
さらに、本開示に係る電池モジュールの一つの態様では、図２Ａに示すように、フランジ部１４６の中央切欠き２９ａにおいて、フランジ部が部分的に残っている。すなわち、切欠きが、テンションバンドの本体部１４２にまで達していない。
【００２５】
本件発明者らは、このように、切欠きにおいてフランジ部を部分的に残すことによって、すなわち、本体部の拘束方向と垂直な方向の一部のみにわたって形成することによって、側突荷重に対するテンションバンドの座屈変形が良好に抑制され、切欠きを有していないフランジ部の場合と実質的に同等な座屈変形に対する抑制効果が得られることを見出した。これは、本体部の拘束方向と垂直な方向においてフランジ部を部分的に残した状態で切欠きを形成することによって、切欠きにおいてさえもテンションバンドの十分な断面二次モーメントを確保することができ、それによって、たとえ切欠きがあっても、変形に対する良好な抵抗力が得られるためであると考えられる。
【００２６】
以上のように、本開示によれば、バスバースペースが確保されており、かつ、テンションバンドの座屈変形が抑制されている電池モジュールを提供することが可能となる。
【００２７】
≪拘束部品≫
本開示に係る電池モジュールは、セルスタックを拘束している拘束部品を有している。拘束部品は、複数の電池の積層方向においてセルスタックの両端に配置されている一対のエンドプレート、及び、一対のエンドプレートを連結しており、かつ複数の電池を加圧状態で拘束しているテンションバンドから構成されている。
【００２８】
〈エンドプレート〉
本開示に係る電池モジュールにおいては、一対のエンドプレートが、積層方向におけるセルスタックの両端に配置されている。この一対のエンドプレートは、テンションバンドによって固定されており、かつ連結されている。
【００２９】
エンドプレートは、特に限定されず、公知のものから構成されてもよい。例えば、金属又は繊維強化プラスチックなどから構成されてもよい。金属としてはステンレス鋼を挙げることができる。また、繊維強化プラスチックとしては、例えば、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチックなどが用いられるが、これらに限定されない。エンドプレートは、アルミニウム等の金属、又は、十分な剛性を有している樹脂等からなる板材であってよい。
【００３０】
〈テンションバンド〉
本開示に係る拘束部品は、テンションバンドを有している。このテンションバンドは、一対のエンドプレートを連結しており、かつセルスタックを加圧状態で拘束している。
【００３１】
テンションバンドは、複数の電池を加圧状態で拘束できる部材であれば、公知のものから構成されてよい。例えば、上述したような、エンドプレートを構成するものと同一のものから構成されてよい。テンションバンドは、薄い金属板であってよく、又は、例えば、高張力鋼板（ハイテン板）であってよい。
【００３２】
本開示の電池モジュールは、２以上のテンションバンドを有していてよい。
【００３３】
テンションバンドは、一対のエンドプレートにそれぞれ固定されている一対の固定部、一対の固定部の間の本体部、及び、本体部の拘束方向と平行な側部に配置されているフランジ部を有している。
【００３４】
（固定部）
テンションバンドは、一対のエンドプレートにそれぞれ固定されている一対の固定部を有している。例えば、固定部に設けられている穴を通るボルトなどの固定具によって、テンションバンドが、エンドプレートに固定される。
【００３５】
（本体部）
テンションバンドは、本体部を有しており、この本体部は上記一対の固定部の間に位置しており、かつこれら固定部を連結している。テンションバンドが一対の固定部を介してエンドプレートに固定されることによって、セルスタックが、加圧状態で拘束される。
【００３６】
（フランジ部）
本開示に係るフランジ部は、テンションバンドの本体部の拘束方向と平行な側部に配置されている。フランジ部は、テンションバンドの本体部と同一ではない面を形成しており、かつ、本体部の拘束方向と平行な方向及び本体部の拘束方向と垂直な方向の一部にわたって切欠きを備えている。
【００３７】
テンションバンドの本体部及びフランジ部は、実質的に平坦であってよい。
【００３８】
図２Ｂは、図２Ａの切断線Ａ−Ａ′を通る概略的な断面図である。図２Ｂで示されているように、フランジ部１４６が、テンションバンドの本体部１４２と同一ではない面を形成している。
【００３９】
テンションバンドの本体部１４２とフランジ部１４６とが形成している角度αは、５°以上、２０°以上、若しくは４５°以上であってよく、かつ／又は、１７０°以下、１５０°以下、若しくは１２０°以下であってよい。好ましくは、角度αは、９０°である。角度αは、図２Ｂに示すように、本体部の拘束方向に直交する平面において、テンションバンドの本体部１４２とフランジ部１４６が形成している角度を意味している。
【００４０】
本開示において、「フランジ部の幅」は、図２ＢにおいてＷで示しているように、本体部の拘束方向に直交する方向における、フランジ部の長さを意味している。
【００４１】
フランジ部の幅Ｗは、拘束方向における本体部の長さに対して、５％以上、１０％以上、２０％以上、若しくは３０％以上であってよく、かつ／又は、９０％以下、８０％以下、６０％以下、若しくは５０％以下であってよい。フランジ部の幅Ｗは、本体部の拘束方向にわたって実質的に一定であってよく、又は、変化していてもよい。
【００４２】
本開示において、「フランジ部の長さ」は、図２ＡにおいてＬで示しているように、本体部の拘束方向における、フランジ部の長さである。フランジ部の長さは、拘束方向における本体部の全長に対して、１０％以上、２０％以上、３０％以上、若しくは４０％以上であってよく、かつ／又は、１００％以下、９０％以下、７０％以下、若しくは６０％以下であってよい。
【００４３】
フランジ部の長さが、拘束方向における本体部の全長よりも短い場合には、一対の固定部とフランジ部との間に、隙間が形成されうる。本発明に関して、この隙間を、「端部スペース」として言及する。図２Ａにおいて、この端部スペースを、２９ｂ及び２９ｃによって示している。「端部スペースの長さ」は、テンションバンドの本体部の拘束方向における、それぞれの端部スペースの長さである。端部スペースの長さは、拘束方向における本体部の全長に対して、１％以上、５％以上、１０％以上、若しくは２０％以上であってよく、かつ／又は、９０％以下、７５％以下、６０％以下、若しくは５０％以下であってよい。
【００４４】
本開示に係るフランジ部は、テンションバンドと同一の材料から製造されてよい。
【００４５】
本開示に係るテンションバンドは、本体部の拘束方向と平行な側部において、片側又は両側に、１又は複数のフランジ部を有していてよい。
【００４６】
本開示に係るフランジ部は、本体部の拘束方向と平行な方向及び本体部の拘束方向と垂直な方向の一部にわたって切欠きを有している。すなわち、切欠きは、フランジ部のうちの、本体部の拘束方向と平行な方向の一部のみが除去された部分であり、また、切欠きがある部位において、フランジ部の幅が、切欠きを有していない部位におけるフランジ部の幅と比較して、短くなっている。
【００４７】
本開示に係る電池モジュールの一つの実施態様では、図２Ａに示すように、フランジ部１４６が、切欠きを有していない部位において、実質的に一定の幅Ｗを有している一方で、フランジ部１４６が、フランジ部中央の切欠きにおいて、Ｗと比較してより短い幅ＷCを有している。
【００４８】
切欠きにおけるフランジ部の幅は、切欠きを有していない部位におけるフランジ部の幅に対して、１％以上、１０％以上、２０％以上、若しくは３０％以上であってよく、かつ／又は、９０％以下、７５％以下、６０％以下、若しくは５０％以下であってよい。
【００４９】
本開示に係る電池モジュールの他の実施態様では、フランジ部が、１又は複数の切欠きを有していてよい。
【００５０】
本開示において、「切欠きの長さ」は、本体部の拘束方向における、１つの切欠きの長さを意味している。
【００５１】
それぞれの切欠きの長さは、拘束方向におけるフランジ部の全長に対して、１％以上、５％以上、１０％以上、２０％以上、若しくは３０％以上であってよく、かつ／又は、９０％以下、７５％以下、６０％以下、５０％以下、若しくは４０％以下であってよい。
【００５２】
≪セルスタック≫
セルスタックは、積層されている複数の電池を含んでいる。電池は、同形状であってよい。ここで、「複数」とは、２以上を意味する。すなわち、本開示の電池モジュールは、２以上の積層されている電池を有していればよい。本開示において、複数の電池の数の上限は、特に限定されず、電池モジュールの使用用途及び／又は使用目的に応じて設定すればよい。
【００５３】
〈中間プレート〉
本開示に係る電池モジュールを構成するセルスタックは、中間プレートをさらに有していてよい。中間プレートは、複数の電池の間の絶縁補償をするためのスペースとなりうる。例えば、電池モジュールを構成するセルスタックを、中間プレートによって、それぞれが複数の電池を有している複数の区画に分けることができる。この場合には、分けられた区画を、他の区画と接続して、高電圧化及び高容量化を達成することができる。また、この場合には、仮にセルスタックの１つの区画が損傷又は破壊されても、残りの区画で、機能を確保することができる。
【００５４】
本開示に係る一つの実施態様では、例えば、フランジ部に設けられている切欠きの位置が、中間プレートの位置と一致するように、電池モジュールが構成されている。
【００５５】
〈電池〉
本開示の実施態様において、使用する電池の種類は、特に限定されない。電池としては、例えば、一次電池、二次電池、燃料電池、又は全固体電池を使用することができるが、本開示における発明の範囲は、これによって限定されない。
【００５６】
電池は、外装容器と、外装容器の内部に収容されている発電要素とを備えている。発電要素は、電力を生み出すのに必要な電池の構成要素であり、正極及び負極を含む電極体、並びに電解質を含んでいる。
【００５７】
外装容器の材質は、電池で使用されるものであれば特に制限されない。例えば、外装容器として、アルミニウム合金若しくはステンレス鋼などの合金製、金属製、又は樹脂製のものが、好ましくは使用されうる。外装容器の形状は、好ましくは、省スペース化の観点などから、扁平な直方体形状である。セルスタックを構成している複数の電池の形状は、好ましくは、同形状である。
【００５８】
外装容器には、電極体の正極と電気的に接続する正極端子、及び負極と電気的に接続する負極端子が設けられている。
【００５９】
このような電池が２以上用意され、所定の方向に積層されて、セルスタックを形成している。複数の電池は、典型的には、電池の外装容器の側面のうち幅広な側面が、隣接する電池の幅広な側面と対向するように積層されている。複数の電池が、互いに隣り合う電池間で正極端子と負極端子とが並ぶように積層されている。互いに隣り合う電池間で、正極端子と負極端子が適切な接続具によって電気的に接続されることによって、所望する電圧の電池モジュールが構築されている。
【００６０】
〈全固体電池〉
以下では、本開示にかかる複数の電池が全固体電池である場合について、詳細に説明する。
【００６１】
全固体電池の種類としては、全固体リチウム電池、全固体ナトリウム電池、全固体マグネシウム電池及び全固体カルシウム電池などを挙げることができ、中でも、全固体リチウム電池及び全固体ナトリウム電池が好ましく、特に、全固体リチウム電池が好ましい。また、全固体電池は、一次電池であっても良く、二次電池であっても良いが、中でも、二次電池であることが好ましい。
【００６２】
全固体電池は、１以上の単位全固体電池を有することができる。また、単位全固体電池は、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層をこの順で積層することによって、構成されうる。さらに、全固体電池は、２以上の単位全固体電池を有する場合に、バイポーラ型であってもよく、モノポーラ型であってもよい。
【００６３】
正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層のそれぞれの構成部材は、特に限定されず、全固体電池に適用可能な公知材料を用いることができる。
【実施例】
【００６４】
〈変位評価１：フランジ部の幅〉
フランジ部の幅がテンションバンドの座屈変形に及ぼす影響を調べた。具体的には、様々な幅のフランジ部を有しているテンションバンドについて、側突荷重入力時のテンションバンドの変位を、ＣＡＥ（計算機援用工学）によって評価した。評価したフランジ部の幅は、０ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、及び３０ｍｍであった。ＣＡＥを用いた評価において、フランジ部の幅は、本体部の拘束方向と直交する方向における、フランジ部の長さを意味している。
【００６５】
変位評価１の結果を、図５及び表１に示す。
【００６６】
【表１】
2020021705.tif 000003
【００６７】
上記結果により、フランジ部の幅を大きくするほど、座屈変形が小さくなることが明らかとなった。また、フランジ部の幅を２０ｍｍ以上とした場合では、座屈変形の抑制効果が、小さくなることが分かった。
【００６８】
〈変位評価２：切欠きの有無〉
フランジ部の長さ及びフランジ部における切欠きの有無がテンションバンドの座屈変形に及ぼす影響を調べた。具体的には、以下に記載するサンプル１〜３のテンションバンドについて、変位評価１と同様の方法により評価し、テンションバンドの座屈変形を調べた。
【００６９】
サンプル１のテンションバンドのフランジ部は、テンションバンド本体部の端から端までにわたって延在しており、かつ、フランジ部は、切欠きを有していなかった。サンプル２のテンションバンドは、そのフランジ部の長さが、拘束方向における本体部の全長よりも短くなっており、一対の固定部とフランジ部との間に、それぞれ３０ｍｍの長さの端部スペースが設けられていた。サンプル３のテンションバンドは、そのフランジ部が、本体部の端から端にまでわたって延在している一方で、フランジ部の中央に、拘束方向における長さが６０ｍｍである切欠きを有していた。サンプル３の切欠きは、テンションバンドの本体部にまで達していた。換言すると、切欠きにおけるフランジ部の幅が、実質的にゼロであった。
【００７０】
変位評価２の結果を、図６及び表２に示す。
【００７１】
【表２】
2020021705.tif 000004
【００７２】
上記結果により、フランジ部の中央に切欠きを有している場合（サンプル３）の座屈変形が、切欠き及び端部スペースを有していない場合（サンプル１）の座屈変形と比較して、大きくなることが分かった。一方で、フランジ部の両端に端部スペースを有している場合（サンプル２）の座屈変形は、切欠き及び端部スペースを有していない場合（サンプル１）の座屈変形と比較して、ほとんど変化がないことが分かった。ただし、この場合の変形モードは、テンションバンド両端付近が電池モジュールの内側に入るような変形をしていた。
【００７３】
〈変位評価３：切欠きの形状〉
フランジ部における切欠きの形状がテンションバンドの座屈変形に及ぼす影響を調べた。具体的には、以下に記載するサンプル４〜６のテンションバンドについて、変位評価１と同様の方法により評価し、テンションバンドの座屈変形を調べた。
【００７４】
図７Ａ及び図７Ｂは、評価に用いた切欠きの形状のタイプ、すなわち、それぞれ、Ａタイプ及びＢタイプを示している。これらの図は、図２Ａの点線で示された囲みＢに対応している。図７Ａ及び図７Ｂに示されているように、テンションバンドの本体部１４２の側部に、異なるタイプの切欠き形状を有するフランジ部１４６が配置されている。図７Ａに示されている中央切欠きＡタイプでは、切欠きが、テンションバンドの本体部にまで達している。一方で、図７Ｂに示されている中央切欠きＢタイプは、切欠きを有していない部位におけるフランジ部の幅２０ｍｍに対して、１０ｍｍ短い幅を有していた。すなわち、Ｂタイプの切欠きでは、本体部の拘束方向と垂直な方向において、部分的にフランジ部が残っている。ここで、本体部の拘束方向におけるＡタイプ及びＢタイプの切欠きの長さは、ともに６０ｍｍであった。なお、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、テンションバンドの本体部１４２の厚みは、４ｍｍであった。また、Ａタイプ及びＢタイプでは、切欠きの角が、丸みを帯びた形状を有していた。
【００７５】
サンプル４のテンションバンドは、中央にＡタイプの切欠きを有するフランジ部を有していた。サンプル５のテンションバンドは、中央にＡタイプの切欠きを有するフランジ部を有しており、かつ、一対の固定部とフランジ部との間に、一対の端部スペースを有していた。サンプル６のテンションバンドは、中央にＢタイプの切欠きを有するフランジ部を有しており、かつ、一対の固定部とフランジ部との間に、一対の端部スペースを有していた。拘束方向における端部スペースの長さは、それぞれ、３０ｍｍであった。
【００７６】
変位評価３の結果を、図８及び以下の表３に示す。
【００７７】
【表３】
2020021705.tif 000005
【００７８】
上記結果により、Ａタイプの切欠きを有する場合（サンプル４）の座屈変形と比較して、Ａタイプの切欠き及び端部スペースを有する場合（サンプル５）の座屈変形が大きいことが明らかとなった。一方で、Ｂタイプの切欠き及び端部スペースを有する場合（サンプル６）では、Ａタイプの切欠きを有する場合（サンプル４）、並びに、Ａタイプの切欠き及び端部スペースを有する場合（サンプル５）と比較して、テンションバンドの座屈変形の抑制効果が大幅に改善されていることが明らかとなった。
【００７９】
〈模擬試験〉
フランジ部の長さ及びフランジ部における切欠きの形状がテンションバンドの座屈変形に及ぼす影響について、模擬試験を行うことによって調べた。具体的には、図９及び以下の表４に示す比較例１〜３及び実施例１のテンションバンドを用いて、ダミー電池モジュールを実際に作成し、車両の側突試験を模擬した圧縮試験を行った。セルスタックは、樹脂ブロックとした。テンションバンドは、高張力鋼材（ハイテン材）によって作成した。テンションバンドのフランジ形状４水準で、電池モジュールを作成した。なお、模擬試験において、フランジ部の幅は、本体部の拘束方向と直交する方向における、テンションバンドの厚みを除いた、切欠きを有していない部位におけるフランジ部の長さである。模擬試験の結果を、以下の表４に示す。
【００８０】
【表４】
2020021705.tif 000006
【００８１】
上記結果から、切欠きのないフランジ部を有しておりかつ端部スペースを有していない比較例２のテンションバンドでは、フランジ部を有していない比較例１のテンションバンドと比較して、テンションバンドの座屈変形が小さくなっていたことが分かった。また、中央にＡタイプの切欠きを有するフランジ部及び端部スペースを有している比較例３のテンションバンドでは、比較例１のテンションバンドと比較して、テンションバンドの座屈変形が大きくなっていた。一方で、中央にＢタイプの切欠きを有するフランジ部及び端部スペースを有している実施例１のテンションバンドでは、比較例１のテンションバンドと比較して、テンションバンドの座屈変形が大幅に抑制されており、かつ、比較例２のテンションバンドと比較した場合にも、座屈変形が同等であった。
【符号の説明】
【００８２】
１０  セルスタック
１０２  複数の電池
１２、１３  エンドプレート
１４、１５、３４  テンションバンド
１４２、１５２，３４２  テンションバンドの本体部
１４４、１４５、１５４、１５５、３４４，３４５  テンションバンドの固定部
１４６、１５６  フランジ部
１８  中間プレート
１００  電池モジュール
２９ａ  切欠き
２９ｂ、２９ｃ  端部スペース
４２、４４  電源ユニット
４２２、４４２  電気接続
４６  配線
Ａ−Ａ′  切断線
Ｂ  囲み
α  テンションバンドの本体部とフランジ部との間の角度
Ｌ  フランジ部の長さ
Ｗ  切欠きを有していない部位におけるフランジ部の幅
ＷC  切欠きにおけるフランジ部の幅
【図１Ａ】
2020021705.tif 000007
【図１Ｂ】
2020021705.tif 000008
【図１Ｃ】
2020021705.tif 000009
【図２Ａ】
2020021705.tif 000010
【図２Ｂ】
2020021705.tif 000011
【図３】
2020021705.tif 000012
【図４】
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【図５】
2020021705.tif 000014
【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2020021705.tif 000017
【図８】
2020021705.tif 000018
【図９】
2020021705.tif 000019