(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の平板状の二次電池を積層して収容する筐体と、
積層される前記二次電池間に設けられ、良熱伝導性を有する熱伝導板と、
前記熱伝導板の対向する一対または二対の両端部に設けられる良熱伝導性を有する弾性体と、を備え、
前記筐体の内壁には、前記弾性体が支持される溝部が設けられ、
前記溝部には、前記弾性体が密着して接触していることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記弾性体は、先端部に平板部を有するバネであり、
前記バネが前記熱伝導板の両端部に位置し、前記平板部の全面と前記溝部の内壁面とが密着して接触するように構成され、
前記バネと前記熱伝導板とが良熱伝導性を有し、かつ、一体化された構造であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記バネは、前記二次電池の積層方向と直交する第１方向に伸縮し、かつ、前記積層方向に撓むように構成され、
前記平板部は、前記積層方向に延びる面を有していることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記溝部は、前記筐体において前記二次電池の積層方向に備わる４つの側板のうちの対向する２面、または４面の内壁に設けられ、かつ、前記熱伝導板の数だけ前記積層方向と直交する第２方向、または前記第２方向および前記第１方向に延びて形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記平板部は、前記溝部の前記積層方向に延びる内壁面と密着するように接していることを特徴とする請求項４に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記弾性体は、前記積層方向に伸縮するバネであり、
前記熱伝導板の両端部は、前記溝部の内部に挿入され、
前記バネが、前記熱伝導板の両端部近傍において、前記熱伝導板の前記積層方向に対峙する前記溝部の上面および下面との間にそれぞれ挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記バネの両先端部がそれぞれ平板形状を有し、
一方の先端部が前記熱伝導板の前記上面および下面と、他方の先端部が前記溝部内に形成される前記積層方向に直交する上面および下面とそれぞれ密着して接していることを特徴とする請求項６に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記平板部は、前記二次電池の前記積層方向の一端から他端まで延びる一枚の平板形状であり、
前記バネが前記熱伝導板に対応する数だけ前記平板部に接続されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、負荷電圧や負荷容量の増大に対しては、複数の単電池（二次電池）を直列接続や並列接続、またはそれらを組み合わせた接続を行って組電池を構成し、それを筺体に収納したモジュール構造をとることが多い。
【０００３】
このような電池のモジュール構造としては、複数の単電池を密接配置させて緊締し、ハードケースに収納する方法が一般的である。しかし、これだけでは、電池自体の発熱による熱が放散せず、ハードケース内に蓄積し、電池が高温となるため、短寿命になってしまう。
【０００４】
近年では、急速充電や高率放電にて使用される用途が増大し、電池温度が高温になり易く、一層寿命を縮める原因となっている。特に、扁平形または平板形単電池の広い面同士が接するように単電池を積層して組電池を構成した場合、放熱経路がタブリード以外ほとんど無く、積層方向の中央部に位置する単電池の温度が最も高くなり、他に位置する単電池よりも早期に寿命に至り、結果的に電池モジュールとしての寿命が短くなってしまう。このため積層間の単電池温度差をできるだけ均一にするモジュール冷却方法が種々提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、段積みされた各電池セル間に、断熱性を有する断熱部材または熱伝導性が良好な放熱部材からなる層間部材を挟み込むことが記載されている。また、特許文献２には、積層された複数の電池と、電池の積層方向に沿って延びると共に熱伝導性を有する外装部材と、断熱部、断熱部の両側の伝熱部に連結された外側当接面部を有するスペーサと、を備え、伝熱部が電池の表面に面的に当接し、外側当接面部が外装部材に面的に当接する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１９６２３０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１８７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記特許文献１には、扁平板状の電池間に熱伝導性を有する層間部材とモジュール容器を形成する熱伝達部材とが、例えばアルミダイキャストなどで一体成形された構成が記載されている。このような一体成形により、層間部材とモジュール容器間に接触熱抵抗が存在しないことから、熱伝導性が良好となり、電池平面方向の放熱性が良くなり、かつ、各電池の温度が均一化される。
【０００８】
また、熱伝導性の層間部材は扁平型のような電池の場合、密着性だけでなく、適切な面圧が層間部材を通して、電池に常時かかるようにすることが、伝熱性能のみならず電池の性能・寿命の面からも望ましいとされている。すなわち、長寿命を目指した扁平型の電池パックでは長期間にわたり適切な面圧が積層方向に掛かっていることが伝熱的にも性能的にも望ましい。
【０００９】
しかし、特許文献１のアルミダイキャストの容器（電池パック）を備えた電池モジュールにおいては、予め、容器内に層間部材が固定されて設けられているため、組立時に各電池を定められた層間部材間に挿入することが必要になる。この際、各電池は単に挿入されるだけでなく適切な面圧設定が行わなければならない。挿入と面圧調整作業を同時に行うことは組立作業上、極めて難しいという問題がある。仮に、挿入後に適切な面圧を掛けようにも、層間部材が容器と固定されている構成では、思うような面圧を電池の平板面に均一に掛けることは難しい。特にモジュールの大容量化に伴い、数多い電池を扱う場合には、作業の効率性あるいは組立時の面圧管理に課題が残る。
【００１０】
特許文献２には、中心部に断熱材、外側が熱伝導材で覆われたスペーサを各電池間に介在させ、さらに積層方向と直交する方向のスペーサ両端にコ字型部材を溶接し、このコ字型部材を筺体の熱伝達部とネジ止めで固定させ、該コ字型部材とスペーサ間に電池を収納する構成が記載されている。これにより、スペーサ間に挟まれた単電池に均一な圧力がかけられ、かつ、電池に発生する熱を効率よく外部に放熱できる構成となっている。
【００１１】
しかし、このような構成では、構造や組立方法が非常に複雑となる。すなわち、組立方法に関しては、まず、スペーサが該スペーサに取り付けられたコ字型部材を介して筺体を形成する底板と天板とにネジで仮止めされる。そのあと電池が各スペーサ間に挿入され、適切な面圧で積層方向に加圧される。なお、面圧を掛けたことによる積層方向の厚み変化分のずれを吸収させるために移動可能なように底板および天板のネジ用穴は長孔とし、面圧調整および位置調整後、該ネジを本締めする。
【００１２】
また、熱伝導板と筺体（外装ケース）とに介在するコ字型部材は熱伝導板側とは溶接で、筺体側とはネジ止めで接続されるため、特にモジュールの大容量化に伴い、数多い電池を扱う場合には、熱伝導板の位置決めも含めて組立作業の複雑化や工数増加、あるいは部品点数の増加に伴うコストアップなどの課題が残る。
【００１３】
また、特許文献１および特許文献２のいずれも、熱伝導板と筺体とは完全に固定されている構造となっている。しかし、リチウムイオン電池の中でもラミネート型電池は充放電中に厚み方向に伸縮する特性を持つ場合がある。また、ガス発生などによっても膨らむことがある。
【００１４】
この場合、熱伝導板と筺体とが一体成形またはネジで固定されているということは、ラミネート型電池が挿入される熱伝導板間の隙間の間隔は常に一定であることを意味している。したがって、セル（単電池）が膨張したときには、厚み方向への余裕がないため、内部圧力が上昇してセル側面の熱圧着シール部が破れてガスや液が噴き出す恐れがある。逆にセルが収縮した時には、面圧が低下し、熱伝導板とセルとの接触熱抵抗が増加し、電池性能にも悪影響を及ぼす。
【００１５】
これを防ぐには組立時の面圧管理も重要であるが、運転中にもセルの厚み方向の変化に対して熱伝導板が追従できるようにして、セル内部圧力の極端な上昇を防ぐことにより破損を防止することが望まれる。また、逆にセルが収縮した場合でも、セル平面と熱伝導板との接触性すなわち面圧を維持することが熱伝導の面から必要となる。
【００１６】
本発明は、単電池間の温度差を均一にでき、長時間にわたって冷却能力に優れ、かつ、モジュールの組立てが容易で、電池の運転中にもセルの面圧管理に優れた電池モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、複数の平板状の二次電池を積層して収容する筐体と、積層される前記二次電池間に設けられ、良熱伝導性を有する熱伝導板と、前記熱伝導板の対向する一対または二対の両端部に設けられる良熱伝導性を有する弾性体と、を備え、前記筐体の内壁には、前記弾性体が支持される溝部が設けられ、前記溝部には、前記弾性体が密着して接触していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、単電池間の温度差を均一にでき、長時間にわたって冷却能力に優れ、かつ、モジュールの組立てが容易で、電池の運転中にもセルの面圧管理に優れた電池モジュール構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る電池モジュールを示す縦断面図である。
【図２】第１実施形態に係る電池モジュールの筺体の構成要素を示す一部分解斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る電池モジュールの筐体内に収容する際の単電池を積層した組電池の固定方法を示す側面図である。
【図４】第１実施形態に係る電池モジュールの熱伝導板およびバネ部を示す斜視図である。
【図５】第１実施形態に係る電池モジュールの筺体へのバネ部の支持構造を示す断面図である。
【図６】第１実施形態に係る電池モジュールの運転中の内部状態を示す縦断面図である。
【図７】第１実施形態に係る電池モジュールの筺体へのバネ部の支持構造の変形例を示す断面図である。
【図８】第２実施形態に係る電池モジュールを示す縦断面図である。
【図９】第３実施形態に係る電池モジュールの筺体へのバネ部の支持構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態に係る電池モジュール１Ａは、複数枚の四角平板状（平板型または扁平型）のラミネートセル２（２ａ〜２ｇ）（二次電池）、熱伝導板２０、バネ部３０Ａ（弾性体、バネ）、緩衝材４０ａ，４０ｂ、これらラミネートセル２、熱伝導板２０、バネ部３０Ａ、緩衝材４０ａ，４０ｂを収容する筺体１０を含んで構成されている。また、本実施形態では、ラミネートセル２を７枚積層したものを例に挙げて説明するが、この枚数に限定されるものではなく、７枚より少ない構成であっても、７枚よりも多い構成であってもよい。
【００２１】
ラミネートセル２は、例えば、リチウムイオン二次電池であり、複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレータを介して積層された積層体が、平面視で矩形のラミネートフィルム内に電解液とともに収容、密閉されて構成されている（いずれも図示せず）。なお、ラミネートフィルムは、熱融着樹脂層を有する金属ラミネートフィルムにより構成され、その外周縁部が熱シールされることで密閉されている。
【００２２】
また、図示していないが、各ラミネートセル２は、ラミネートフィルムの縁部から、正極端子部および負極端子部が引き出され、各ラミネートセル２が電気的に直列に接続されている。なお、前記した正極端子部および負極端子部は、図１の正面側（図示手前側）または背面側（図示奥側）、つまり後記するバネ部３０Ａが設けられていない縁部（辺部）から引き出されると、作業性やスペースの点において好ましい。
【００２３】
筺体１０は、四角箱型形状（図２参照）を呈する金属製のケースであり、積層したラミネートセル２の、上側を覆う天板１１、下側を覆う底板１２、側方を覆う側板１３，１３，１４，１４で構成されている。
【００２４】
図２に示すように、側板１３，１３の内壁１３ｓには、ラミネートセル２の積層方向（以下、Ｚ方向と表記する）に直交するＹ方向（第２方向）に延びる溝部１３Ａが形成され、前記溝部１３ＡがＺ方向に間隔を置いて６本形成されている。この溝部１３Ａは、ラミネートセル２間の熱伝導板２０と対向する位置に形成されている（図１参照）。
【００２５】
なお、底板１２と側板１３との固定方法、天板１１と側板１３との固定方法は、ネジ止め、溶接などの方法を採用できる。ちなみに、底板１２に側板１３，１３が固定され、緩衝材４０ｂと後記する組電池２Ａ（図３参照）とが収容され、緩衝材４０ａが積層され、天板１１が側板１３の上縁部１３ｔにおいて接続、固定される。そして、天板１１、底板１２、側板１３，１３に対して、側板１４（後ろ板：図示奥側）が接続、固定され、最後に側板１４（正面前板：図示手前側）が接続、固定されることで、電池モジュール１Ａ（図１参照）が組み立てられる。
【００２６】
図３に示すように、各ラミネートセル２（２ａ〜２ｇ）を筐体１０に収容する場合には、ラミネートセル２と熱伝導板２０とを積層してなる組電池２Ａを、各ラミネートセル２がずれないよう固定するため、固定用冶具３，３を用いる。
【００２７】
固定用冶具３は、組電池２Ａの全周を覆うような絶縁バンドまたは絶縁テープで構成されている。この固定用治具３は、筺体１０内に組み入れた後は取り外される。なお、このような固定用冶具３を用いないで電池モジュール１Ａの組み立てを行うことも可能であるが、組立て作業性が悪くなる。
【００２８】
図１に戻って、熱伝導板２０は、例えば、高い熱伝導率（良熱伝導性）を有する銅やアルミニウム合金などの金属製の四角形状を呈するプレートで構成され、上下のラミネートセル２に対向する上面２０ａおよび下面２０ｂを有し、ラミネートセル２（２ａ〜２ｇ）間に挟まれている。また、熱伝導板２０の上面２０ａおよび下面２０ｂは、ラミネートセル２（２ａ〜２ｇ）のＺ方向に直交する面の全体が接触できる面積を有している。
【００２９】
バネ部３０Ａは、各熱伝導板２０の端部２０ｃから側板１３に向けて突出して形成され、その先部が側板１３に形成された溝部１３Ａに挿入され、バネ部３０Ａが筐体１０に支持されるように構成されている。
【００３０】
図４に示すように、バネ部３０Ａは、Ｚ方向（積層方向）に直交するＸ方向（第１方向）に伸縮し、かつ、Ｚ方向（積層方向）に撓み変形する伸縮撓み部３０ａと、Ｚ方向（積層方向）に平行な面を有する平板部３０ｂとを有している。
【００３１】
なお、本実施形態では、バネ部３０Ａ（伸縮撓み部３０ａおよび平板部３０ｂ）は、熱伝導板２０と同様に、銅やアルミニウム合金などの高い熱伝導性を有する金属板により形成され、熱伝導板２０と一体化された構造である。また、本実施形態では、バネ部３０Ａの板厚と熱伝導板２０の板厚とが異なる構成の場合を例に挙げて説明しているが、これに限定されるものではなく、それぞれの板厚が同じであってもよい。なお、バネ部３０Ａの板厚は、このバネ部３０Ａに要求される適正な弾性力に応じて決定すればよい。
【００３２】
伸縮撓み部３０ａは、Ｚ方向に折り返しながらＸ方向に延びる波型形状を呈している。また、伸縮撓み部３０ａのＹ方向（奥行方向）の寸法は、熱伝導板２０のＹ方向（奥行方向）の寸法ｄと同じに形成されている。
【００３３】
平板部３０ｂは、伸縮撓み部３０ａの先端に位置し、Ｚ方向とＹ方向とで構成される四角形状の平面３０ｂ１を有し、伸縮撓み部３０ａと一体に形成されている。また、平板部３０ｂのＹ方向（奥行方向）の寸法は、熱伝導板２０および伸縮撓み部３０ａのＹ方向の寸法ｄと同じに形成されている。また、平板部３０ｂのＺ方向の寸法Ｈ１は、溝部１３Ａ内に挿入可能で、伸縮撓み部３０ａのＺ方向の寸法Ｈ２よりも大きく形成されている。なお、寸法Ｈ２は、伸縮撓み部３０ａがＺ方向に最大で撓んだとしても、伸縮撓み部３０ａが溝部１３Ａ内に接触しないように設定されている。
【００３４】
緩衝材４０ａ（図１参照）は、最上段に位置するラミネートセル２（２ａ）と天板１１との間に挟まれるようにして設けられている。また、緩衝材４０ｂ（図１参照）も同様にして、最下段に位置するラミネートセル２（２ｇ）と底板１２との間に挟まれるようにして設けられている。なお、緩衝材４０ａ，４０ｂとしては、ウレタン、ゴムなどの弾性を有する材料が用いられる。
【００３５】
なお、緩衝材４０ａ，４０ｂの厚さＨ３（図１参照）は、組電池２Ａの各ラミネートセル２に掛かる面圧を適正な圧力になるように予め調整された厚さに設計されている。適正な圧力とは、運転中のラミネートセル２の厚さ方向（Ｚ方向）の伸縮（膨張、収縮）に対して、前記熱伝導板２０とラミネートセル２の密着性が良好に維持され、かつ、ラミネートセル２の内圧上昇によってラミネートフィルムの熱圧着のシール部分に破れが生じない程度にラミネートセル２の膨張に追従して内圧上昇を抑制できる面圧をいう。
【００３６】
図５に示すように、熱伝導板２０は、Ｘ方向の両端部２０ｃにバネ部３０Ａを有している（一方は図示省略）。また、熱伝導板２０は、ラミネートセル２ａ（２）とラミネートセル２ｂ（２）との間に挟まれており、ラミネートセル２ａの下面が熱伝導板２０の上面２０ａと、またラミネートセル２ｂの上面が熱伝導板２０の下面２０ｂと、それぞれ密着して接している。
【００３７】
一方、バネ部３０Ａは、ラミネートセル２からＸ方向にはみ出した熱伝導板２０に一体に形成されている。さらに、バネ部３０Ａは、その先部が溝部１３Ａ内に挿入され、平板部３０ｂの平面３０ｂ１（全面）が溝部１３Ａ内の垂直面１３ａ（内壁面）と面同士で接触して当接している。
【００３８】
このように、溝部１３Ａの垂直面１３ａに平板部３０ｂが接しているが、垂直面１３ａにはバネ部３０Ａの弾性作用により平板部３０ｂが有する平面３０ｂ１によって押し圧Ｐが作用するようになっている。この押し圧Ｐは、バネの弾性特性をもとにバネ部３０Ａ（伸縮撓み部３０ａ）の長さＬｂによって定められ、電池モジュール１Ａの組立時には図１に示す向かい合う二枚の側板１３，１３間の距離Ｗ（図２参照）で決められる。すなわち、電池モジュール１Ａの組立時において、側板１３，１３の位置を定めることにより、前記バネ長さＬｂも決定される。
【００３９】
また、溝部１３Ａを側板１３の内壁１３ｓに形成することにより、バネ部３０Ａを筐体１０内においてしっかりと支持することが可能になる。また、溝部１３Ａは、組電池２Ａを側板１３に設置する際のガイドの役割も果たしている。すなわち、２枚の側板１３，１３に挟まれた組電池２Ａ（図１および図３参照）に側面側から荷重をかける際、各熱伝導板２０が位置ずれを起こして斜めになることなく水平性が保たれる。これにより、各熱伝導板２０からバネ部３０Ａに均等な荷重が作用する。
【００４０】
また、電池モジュール１Ａの組み立て時には、組電池２Ａのバネ部３０Ａが一方の側板１３の溝部１３Ａに嵌め込まれる。他方の側板１３にも同様にして溝部１３Ａにバネ部３０Ａの平板部３０ｂを嵌め込んだ後、前記押し圧Ｐの調整のため設定された側板１３間の距離Ｗ（図２参照）の位置において両側板１３，１３が底板１２に固定される。
【００４１】
また、バネ部３０Ａを有することにより、図３に示す固定用冶具３による組電池２Ａの固定の仕方で溝部１３Ａと平板部３０ｂとの間に位置ずれが生じたとしても、伸縮撓み部３０ａの撓み変形によりずれを吸収できるため、組電池２Ａの筺体１０内の取り付け作業が容易となる。
【００４２】
ちなみに、天板１１が固定される際には、前記固定用冶具３（図３参照）は不要となるので取り外される。そのあと、側板１４（後ろ板）が取り付けられ、最後に側板１４（正面前板）が取り付けられ、電池モジュール１Ａの組み立てが完了する。
【００４３】
次に、電池モジュール１Ａにおけるラミネートセル２で発生する熱の伝熱経路について図１を参照して説明する。この伝熱経路は、第１伝達経路と第２伝達経路の大きく二つに分けられる。
【００４４】
まず、第１伝熱経路について、例えば、ラミネートセル２ｃ（２）で発生した熱は、熱伝導板２０Ａ（２０），２０Ｂ（２０）とラミネートセル２ｃとの接触面Ｓ１，Ｓ２を通って熱伝導板２０Ａ，２０Ｂに伝えられる。熱伝導板２０Ａ，２０Ｂに伝わった熱は、それぞれ、バネ部３０Ａの伸縮撓み部３０ａから平板部３０ｂに伝達される。そして、バネ部３０Ａの平板部３０ｂと接触する筐体１０の側板１３に形成された溝部１３Ａの垂直面１３ａ（内壁面）を介して、筐体１０の側板１３の外表面に熱が伝えられる。そして、側板１３の外表面に伝えられた熱は、図示しない冷媒による強制対流伝熱や自然対流伝熱の冷却により放熱される。
【００４５】
なお、本実施形態では、ラミネートセル２の熱がＸ方向に流れる場合、つまり熱伝導板２０の対向する一対の両端部２０ｃ，２０ｃにバネ部３０Ａ，３０Ａを有する場合を例に挙げて説明しているが、Ｘ方向と直交する方向（Ｙ方向）にもラミネートセル２の熱を伝達する経路が追加して存在する構成、つまり熱伝導板２０の対向する二対の両端部にバネ部３０Ａを有する場合においても、同様にしてラミネートセル２の熱が熱伝導板２０、バネ部を介して筐体１０の側板（後ろ板）１４に伝達される。このときの作用、効果については、Ｘ方向の場合と同様である。
【００４６】
第２伝熱経路は、ラミネートセル２の積層方向（Ｚ方向）の経路であり、例えば、ラミネートセル２ｃで発生した熱が、積層された各ラミネートセル２および各熱伝導板２０の厚み方向（Ｚ方向）に伝わりながら筐体１０の天板１１および底板１２に向かって流れる伝熱経路である。
【００４７】
ところで、組電池２Ａ全体の冷却効果を高めるだけであれば第１伝熱経路でも第２伝熱経路でも経路の熱伝導性を高める工夫をすればよいことになる。しかし、冷却効果と同時に各ラミネートセル２間の温度差をできるだけ均一に保つためには、第２伝熱経路よりも第１伝熱経路により熱が流れるようにすることが望ましい。
【００４８】
一般的に、組電池２Ａの温度分布は積層方向（Ｚ方向）の中央に位置するラミネートセル２ｄの温度が最も高く、中央から積層方向に離れるにしたがって温度は低くなり、両端のラミネートセル２ａ，２ｇが最も低くなる傾向を示す。このため、側板１３への第１伝熱経路よりも、第２伝熱経路に流れる伝熱量の割合が大きくなるほど、組電池２Ａの温度分布（温度差）がより一層顕著になる。
【００４９】
すなわち、ラミネートセル２の温度差は第２伝熱経路に流れる伝熱量の割合に比例して大きくなる。各ラミネートセル２の温度が異なると、特にラミネートセル２が電気的に直列に接続されている場合、長期的にみたときに充放電特性や劣化速度の差が大きくなり易くなる。その結果、例えば劣化速度の速いラミネートセル２ｄに電池モジュール１Ａの全体が影響を受けることになり、長寿命化の面で不利となる。
【００５０】
そこで、本実施形態では、ラミネートセル２間に熱伝導板２０を備えることで、Ｘ方向（第１伝熱経路）の伝熱性に優れた構造を採用している。このような構造により、熱伝導板２０と接している各ラミネートセル２自体の温度分布を均一化することが可能になる。しかし、最終的に熱を筐体１０の側板１３側へ効果的に伝えないとラミネートセル２の冷却効果としては小さくなり、温度が高くなってしまう。また、相対的に第２伝熱経路の伝熱量の割合が大きくなってしまい、ラミネートセル２間の温度差も低減できない。
【００５１】
そこで、本実施形態では、さらに熱伝導板２０にバネ部３０Ａを備えることで、このバネ部３０Ａの伸縮撓み部３０ａの弾性作用により、平板部３０ｂが常に筐体１０の溝部１３Ａの垂直面１３ａに対してある圧力（押し圧Ｐ）をもって密着させることができる。この結果、単に押し圧Ｐがゼロで接している場合に比べて、平板部３０ｂと垂直面１３ａとの間の接触熱抵抗を小さくすることができる。したがって、第１伝熱経路において最も熱伝導で律速（ネック）となるバネ部３０Ａと垂直面１３ａとの間の熱抵抗の低減により、側板１３への熱伝導性能を高めることが可能になる。
【００５２】
また、第２伝熱経路に関しては、天板１１とラミネートセル２ａとの間に緩衝材４０ａが積層されている。同様に、底板１２とラミネートセル２ｇの間にも緩衝材４０ｂが積層されている。この緩衝材４０ａ，４０ｂは、機能の一つとして低い熱伝導性を有している。緩衝材４０ａ，４０ｂを前記した位置に積層することにより、天板１１、底板１２へ向かう熱抵抗が大きくなることから、伝熱量を第１伝熱経路からの伝熱量に比べて相対的に小さくすることが可能になる。
【００５３】
以上のことから、本実施形態によれば、第１伝熱経路からの伝熱量の割合を第２伝熱経路からの伝熱量の割合よりも大きくすることができるため、各ラミネートセル２間の温度差をより均一化することが可能になる。なお、冷却効果および温度均一化効果をさらに高めるために、側板１３の外表面にヒートシンク(図示せず)を備える筐体としてもよい。
【００５４】
ところで、ラミネートセル２は、構造上、シート状正極、シート状負極、セパレータを収容して密閉する外装部として薄いアルミ板をラミネート樹脂で覆っただけのものである。このため、ラミネートセル２は、強度的に弱く、充放電の際にラミネートセル２が厚さ方向（Ｚ方向）に膨張、収縮し、これに伴い外装部も変形する。
【００５５】
図６は、第１実施形態に係る電池モジュールの運転中の内部状態を示す縦断面図である。すなわち、図６はラミネートセル２が厚さ方向（Ｚ方向）に膨張した時の電池モジュール１Ａの状態を示す。このように、各ラミネートセル２の厚さＬｓが増加すると、組電池２Ａの全体の高さＨも増加することになる。このとき、緩衝材４０ａ，４０ｂが厚さ方向（Ｚ方向）に縮むことによって組電池２Ａの伸び差（伸び代）を吸収することができ、各ラミネートセル２に対して適度な面圧が維持されることになる。
【００５６】
仮に、この伸び差（伸び代）が吸収できないとすると、ラミネートセル２の内圧が上昇し、ラミネートセル２の熱圧着のシール部分が破れてしまう恐れがあるが、本実施形態では緩衝材４０ａ，４０ｂを設けることで、緩衝材４０ａ，４０ｂの弾性作用がこれを防ぐ働きをする。一方、ラミネートセル２が収縮するときには、緩衝材４０ａ，４０ｂが逆に膨張して、各ラミネートセル２に対して適度な面圧を維持することになる。
【００５７】
また、例えば、ラミネートセル２が膨張するときには、当然に熱伝導板２０と熱伝導板２０との間隔も広がらなければならない。例えば、積層方向の中央に位置するラミネートセル２ｄの上側の熱伝導板２０Ａ（２０）は、膨張前の位置よりΔｄ１だけ持ち上がるが、ラミネートセル２ｂでは、ラミネートセル２ｄ，２ｃの各ラミネートセル２ｄ，２ｃの伸び差（伸び代）が加算されるため、熱伝導板２０Ｃ（２０）ではΔｄ１よりも大きいΔｄ２だけ持ち上がる。ラミネートセル２の膨張によるこれらの熱伝導板２０の位置ずれに対しては、例えば熱伝導板２０Ｃのバネ部３０Ａは角度αだけＺ方向の上側に曲げられる。
【００５８】
一方、中央のラミネートセル２ｄの下側についても同様で、例えばラミネートセル２ｆの下側に位置する熱伝導板２０Ｅ（２０）ではバネ部３０Ａは角度αだけ下側に曲げられる。また、中央のラミネートセル２ｄを起点に、積層方向（Ｚ方向）に向かってバネ部３０Ａ（伸縮撓み部３０ａ）の撓み量も大きくなるため、曲がる角度も大きくなる。各バネ部３０Ａはこれらの変形に追従できる弾性特性を有するように構成されている。
【００５９】
このように緩衝材４０ａ，４０ｂの伸縮性とバネ部３０Ａの弾性作用により、ラミネートセル２の厚さが変化しても各ラミネートセル２の積層方向に適切な面圧が維持されることになる。しかも、その間、バネ部３０Ａ（伸縮撓み部３０ａ）のＸ方向への伸縮作用によって、側板１３の垂直面１３ａへの押し圧Ｐ（図５参照）も維持されるため、ラミネートセル２から発生する熱が熱伝導板２０、バネ部３０Ａを通って側版１３への熱伝導性が良好に保たれることになる。
【００６０】
以上説明したように、第１実施形態に係る電池モジュール１Ａでは、ラミネートセル２間に設けられる良熱伝導性を有する熱伝導板２０と、熱伝導板２０の対向する一対の両端部２０ｃ，２０ｃに設けられるバネ部３０Ａ（弾性体）と、を備え、筐体１０の内壁１３ｓにバネ部３０Ａを支持する溝部１３Ａが形成され、この溝部１３Ａにバネ部３０Ａが密着して接触する構成にしたものである。これによれば、各ラミネートセル２からの熱をそれぞれのラミネートセル２に接した熱伝導板２０、そしてバネ部３０Ａ（弾性体）を介して筐体１０の溝部１３Ａに伝達して放熱することができる。また、バネ部３０Ａの弾性作用により、バネ部３０Ａが常に溝部１３Ａに対してある圧力（押し圧Ｐ）をもって密着させることができるので、単に押し圧Ｐがゼロで接している場合に比べて、バネ部３０Ａと溝部１３Ａとの間の接触熱抵抗を小さくすることができ、熱伝導板２０から溝部１３Ａへの伝熱経路において最も熱伝導で律速（ネック）となるバネ部３０Ａと溝部１３Ａとの間の熱抵抗を低減することができ、側板１３への熱伝導性能を高めることが可能になる。さらに、バネ部３０Ａの弾性作用により、ラミネートセル２の厚さが変化しても各ラミネートセル２の積層方向に適切な面圧が維持されることになり、しかも、バネ部３０ＡのＸ方向への伸縮作用によって、溝部１３Ａへの押し圧Ｐも維持されるため、ラミネートセル２から発生する熱が熱伝導板２０、バネ部３０Ａを通って溝部１３Ａへの熱伝導性能が良好に保たれる。したがって、ラミネートセル２間の温度差を均一にでき、長時間にわたって冷却能力に優れ、かつ、電池モジュール１Ａの運転中にもラミネートセル２の面圧管理に優れる。また、前記したように、電池モジュール１Ａの組立てが容易である。
【００６１】
また、第１実施形態では、バネ部３０Ａの先端部に平板部３０ｂが形成され、平板部３０ｂの全面（平面３０ｂ１）と溝部１３Ａの垂直面１３ａ（内壁面）とが密着するように構成され、バネ部３０Ａと熱伝導板２０とが良熱伝導性を有し、かつ、一体化された構造である。これによれば、平板部３０ｂと垂直面１３ａとを面同士で接触させることにより、伝熱面積を広く確保できるので、ラミネートセル２の熱を、バネ部３０Ａから筐体１０に伝達する際の熱伝導性能をさらに向上させることができる。また、バネ部３０Ａと熱伝導板２０とを良熱伝導性を有する材料で一体化することにより、バネ部３０Ａと熱伝導板２０との接触熱抵抗を無くすことができる（または低減できる）ことから、熱伝導性が良好となり、かつ、各ラミネートセル２間の温度差の均一化を向上できる。
【００６２】
また、第１実施形態では、バネ部３０Ａがラミネートセル２の積層方向（Ｚ方向）と直交する第１方向（Ｘ方向）に伸縮し、かつ、積層方向（Ｚ方向）に撓むように構成され、平板部３０ｂが積層方向に延びる面を有している。これによれば、各熱伝導板２０が位置ずれを起こして斜めになることなく水平性が保たれ、各熱伝導板２０からバネ部３０Ａに均等な荷重が作用するようにできる。また、平板部３０ｂが積層方向（Ｚ方向）に延びる面（平面３０ｂ１）を有することにより、第１方向（Ｘ方向）に伸縮するバネ部３０Ａによって、平板部３０ｂと溝部１３Ａとを常に安定して密着させることができ、また、ラミネートセル２が膨張収縮してバネ部３０Ａが積層方向に撓んだとしても、平板部３０ｂと溝部１３Ａとを確実に密着させることができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、溝部１３Ａが、筐体１０においてラミネートセル２の積層方向に備わる４つの側面のうちの対向する２面に設けられ、かつ、熱伝導板２０の数だけ積層方向と直交する第２方向（Ｙ方向）に延びて形成されている。これによれば、バネ部３０Ａが溝部１３Ａによって支持されることにより、それぞれの熱伝導板２０をしっかりと支持することが可能になる。
【００６４】
また、第１実施形態では、平板部３０ｂが、溝部１３Ａの積層方向に延びる垂直面１３ａ（内壁面）と密着するように接している。これによれば、バネ部３０Ａの弾性力を安定して受けることができ、しかも平板部３０ｂと垂直面１３ａとの密着性を高めることができる。
【００６５】
図７は、第１実施形態に係る電池モジュールの筺体へのバネ部の支持構造の変形例を示す断面図である。
この変形例に係る電池モジュール１Ａは、前記した溝部１３Ａの構造を変形したものである。なお、図７では、ひとつの熱伝導板２０の一端側のバネ部３０Ａが挿入される溝部１３Ａのみを図示しているが、他端のバネ部が挿入される溝部、さらにその他の位置に配置される溝部についても同様に形成されているものとし、その説明を省略する。
【００６６】
溝部１３Ａは、側板１３の内壁１３ｓに形成され、断面視略Ｔ字形状を呈し、バネ部３０Ａが挿入される溝１３ｂと、平板部３０ｂの一部（上端部および下端部）が挿入される溝１３ｃ，１３ｃとで構成されている。
【００６７】
溝１３ｂは、平板部３０ｂが当接する垂直面１３ｂ１（内壁面）と、伸縮撓み部３０ａの一部が配置される水平面１３ｂ２，１３ｂ３とを有している。
【００６８】
溝１３ｃ，１３ｃは、それぞれ溝１３ｂの奥側（図示左端）に形成されている。一方（上側）の溝１３ｃは、水平面１３ｂ２に上向きに凸となるように形成され、他方（下側）の溝１３ｃは、水平面１３ｂ３に下向きに凸となるように形成されている。
【００６９】
また、溝１３ｂの垂直面１３ｂ１と、各溝１３ｃの一方の側面を構成する垂直面１３ｃ１とは、同一平面となるようにＺ方向に直線状に延びて形成されている。これにより、垂直面１３ｂ１，１３ｃ１，１３ｃ１（内壁面）には、バネ部３０Ａの平板部３０ｂが面同士で接触するように構成されている。
【００７０】
また、溝１３ｃ，１３ｃには、押バネ部３０ｃが設けられている。この押バネ部３０ｃは、皿バネにより構成され、各溝１３ｃの他方の側面１３ｃ２に設けられている。これにより、平板部３０ｂが押バネ部３０ｃの付勢力によって、平板部３０ｂの先端の平面３０ｂ１が押圧され、垂直面１３ｂ１，１３ｃ１，１３ｃ１側に押し付けられている。なお、押バネ部３０ｃは、皿バネに限定されるものではなく、コイルばね等の別の種類のバネ材であってもよい。
【００７１】
このような変形例によれば、図５に示す構造に比べて、熱伝導板２０が上下に移動し、それに伴いバネ部３０Ａが上下方向に撓んでも、押バネ部３０ｃ，３０ｃによる押し圧効果により平板部３０ｂが常に垂直面１３ｂ１，１３ｃ１，１３ｃ１に面同士で密着して接するため、接触熱抵抗を低くできる。この結果、ラミネートセル２の伸縮変化に対しても高い熱伝導性を維持でき、長期間にわたってラミネートセル２間の温度差を均一化でき、かつ、高い冷却能力を発揮することが可能になる。
【００７２】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係る電池モジュールを示す縦断面図である。なお、第２実施形態については、第１実施形態に係る電池モジュール１Ａと同様の構成および効果については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００７３】
電池モジュール１Ｂは、各熱伝導板２０の一端（他端）のバネ部３０Ｂ（伸縮撓み部）の群が一枚の平板状の平板部３０ｔで一体化された構造である。すなわち、電池モジュール１Ｂは、積層されたラミネートセル２（２ａ〜２ｇ）間に挿入されている各熱伝導板２０のＸ方向の両端部２０ｃ，２０ｃにバネ部３０Ｂを備えている。Ｘ方向の一端側の各バネ部３０Ｂは、積層方向（Ｚ方向）の一端（上端）から他端（下端）まで延びる一枚の平板部３０ｔに接続されている。同様に、Ｘ方向の他端側の各バネ部３０Ｂも、平板部３０ｔに接続されている。
【００７４】
平板部３０ｔは、アルミニウム合金や銅といった良好な熱伝導性を有する材料で形成されており、バネ部３０Ｂと溶接などで一体化されている。また、平板部３０ｔは、筐体１０の側板１３の内壁１３ｓに設けられた溝部１３Ｂに収容されるように構成されている。この平板部３０ｔは、各バネ部３０Ｂの弾性作用により、筐体１０の側板１３の垂直面１３ｄ（内壁面）に押し圧を与えられながら強く密着して接している。
【００７５】
第２実施形態によれば、第１実施形態の電池モジュール１Ａの構造と比べて、筐体１０の側板１３の内壁１３ｓと接する平板部３０ｔの面積が大きくなることから、伝熱面積を増加させることができ、Ｘ方向の熱伝導性を増すことができる。また、前記伝熱面積が増加することにより、平板部３０ｔと側板１３とをねじ止めなどで固定する方法も簡単に採用でき、バネ部３０Ｂによる押し圧効果に加え、さらに接触抵抗を低減できることから伝熱性能が向上し、より一層の温度均一化および温度上昇を抑制できる。
【００７６】
また、第２実施形態によれば、第１実施形態で説明したように、筐体１０内へ組電池２Ａをセッティングする際に複数の溝部１３Ａに合わせて組電池２Ａを挿入する必要がなくなり、ひとつの溝部１３Ｂに一枚の平板部３０ｔを挿入するだけで済むので、組立て作業性も向上する。
【００７７】
（第３実施形態）
図９は、第３実施形態に係る電池モジュールの筺体へのバネ部の支持構造を示す断面図である。なお、図９では、ひとつの熱伝導板２１の一端のバネ部３１Ｃ，３２Ｃが挿入される溝部１３Ｃのみを図示しているが、他端のバネ部が挿入される溝部、さらにその他の位置に配置される溝部についても同様に形成されているものとし、その説明を省略する。また、第１実施形態と同様の構成および効果については、重複する説明を省略する。
【００７８】
電池モジュール１Ｃは、熱伝導板２１、バネ部３１Ｃ，３２Ｃ、溝部１３Ｃを含むものである。その他の構成については、第１実施形態と同様である。
【００７９】
溝部１３Ｃは、筐体１０の側板１３の内壁１３ｓに形成され、溝部１３Ｃ内に熱伝導板２１の端部が挿入されるように構成されている。なお、本実施形態において、熱伝導板２１の端部は、溝部１３ＣのＺ方向に平行な面を有する垂直面１３ｃ１に接触していない状態が図示されているが、熱伝導板２１の上下動を妨げない範囲において熱伝導板２１と溝部１３Ｃとが接するようにしてもよい。
【００８０】
バネ部３１Ｃは、熱伝導板２１と溝部１３Ｃの上面（一方の側面）１３ｃ３との間に挿入され、バネ部３２Ｃは、熱伝導板２１と溝部１３Ｃの下面（他方の側面）１３ｃ４との間に挿入されている。また、バネ部３１Ｃ，３２Ｃは、例えば銅やアルミニウム合金のような良好な熱伝導性を有する部材で形成されるとともに、ラミネートセル２の積層方向（Ｚ方向）に伸縮する機能を有している。
【００８１】
また、バネ部３１Ｃ，３２Ｃは、各端部３０ｄ，３０ｅがそれぞれ平板形状を呈している。バネ部３１Ｃは、一方の端部３０ｄが熱伝導板２１の上面２０ａと接し、他の端部３０ｅが溝部１３Ｃの上面１３ｃ３と接している。また、バネ部３２Ｃは、一方の端部３０ｄが熱伝導板２０Ｃの下面２０ｂと接し、他方の端部３０ｅが溝部１３Ｃの下面１３ｃ４と接している。
【００８２】
これにより、バネ部３１Ｃの積層方向の弾性作用によって押し圧を与えられながら、バネ部３１Ｃが熱伝導板２１の上面２０ａと溝部１３Ｃの上面１３ｃ３とに強く密着して接触し、バネ部３２Ｃの積層方向の弾性作用によって押し圧を与えながら、バネ部３２Ｃが熱伝導板２１の下面２０ｂと溝部１３Ｃの下面１３ｃ４に強く密着して接触している。
【００８３】
なお、バネ部３１Ｃ，３２Ｃは、側板１３と熱伝導板２１から、物理的に独立していてもよいし、溝部１３Ｃ内の上面１３ｃ３、下面１３ｃ４にそれぞれ固定されていてもよく、また熱伝導板２１の両端部の上面２０ａ、下面２０ｂにそれぞれ固定されていてもよい。
【００８４】
このような電池モジュール１Ｃでは、ラミネートセル２で発生した熱は熱伝導板２１をＸ１方向に流れ、熱伝導板２１の端部の上面２０ａおよび下面２０ｂからバネ部３１Ｃ，３２Ｃに伝えられ、さらにそれぞれのバネ部３１Ｃ，３２Ｃの中を熱が流れ、溝部１３Ｃの上面１３ｃ３および溝部１３Ｃの下面１３ｃ４を通って側板１３の外表面に流れる。
【００８５】
第３実施形態によれば、熱伝導板２１から筐体１０の側板１３に至る伝熱経路に存在するバネ部３１Ｃ，３２Ｃの両端部３０ｄ，３０ｅの接触熱抵抗成分がバネによる押し圧の効果により低減されるため、高い熱伝導性を維持できる。
【００８６】
また、第３実施形態によれば、前記したラミネートセル２の膨張、収縮に対しても、バネ部３１Ｃ，３２Ｃの弾性作用によりラミネートセル２に接する熱伝導板２１もラミネートセル２の伸縮方向に動くことができる。したがって、各ラミネートセル２の積層方向（Ｚ方向）に適切な面圧が維持されることになる。
【００８７】
なお、組電池２Ａの中央のラミネートセル２から積層方向に向うに従って、熱伝導板２１の位置ずれの変化量が大きくなるため、熱伝導板２１から溝部１３Ｃの上面１３ｃ３までの高さＨ４およびバネ部３１Ｃの伸縮長さを前記中央から積層方向に向かうにしたがって大きくする構成にしてもよい。
【００８８】
ちなみに、第３実施形態は、第１実施形態の電池モジュール１Ａの構造と異なり、バネ部３１Ｃ，３２Ｃの両端部３０ｄ，３０ｅの熱伝導板２１および溝部１３Ｃの上面１３ｃ３および下面１３ｃ４との接触面における押し圧方向とラミネートセル２の伸縮方向が同じ方向であるため、ラミネートセル２の伸縮時に、熱伝導板２１が動いても、前記接触面がずれたり、バネ部３１Ｃ，３２Ｃの端部３０ｄ，３０ｅが浮き上がったりすることがなく、接触面積が変化しないため、簡便にてより良好な熱伝導性が維持される。
【００８９】
なお、前記した熱伝導板２１に設けられるバネ部３１Ｃ，３２Ｃの配置は、前記した各実施形態に見られるような筐体１０の側板１３，１３の２面に溝部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを設けた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、側板１３，１３，１４，１４の４面に溝部を設けることも可能である。その結果、熱伝導板２１から側板１３への伝熱経路が増えることにより、さらに伝熱性が増し、温度均一化効果もさらに高まる。
【００９０】
また、温度均一化、冷却効果以外に、前記した各実施形態についての共通の効果としては、電池モジュール１Ａ，１Ｂ，１Ｃの構造にバネ部３０Ａ，３０Ｂ，３１Ｃ，３２Ｃを取り入れて、バネ部３０Ａ，３０Ｂ，３１Ｃ，３２Ｃによって各ラミネートセル２が支持されているので、電池モジュール１Ａ，１Ｂ，１Ｃに衝撃が加えられたときでも、その衝撃力を緩和できる。この結果、電池モジュール１Ａ，１Ｂ，１Ｃの信頼性も向上する。
【００９１】
また、最上段に位置するラミネートセル２ａ（２）の上面と緩衝材４０ａとの間、および、最下段に位置するラミネートセル２ｇ（２）の下面と緩衝材４０ｂとの間に、第１実施形態での熱伝導板２０、バネ部３０Ａ、溝部１３Ａからなる構成を追加してもよい（第２実施形態、第３実施形態を適用してもよい）。これにより、すべてのラミネートセル２（２ａ〜２ｇ）に対して、上下から熱伝導板２０で挟むことができ、全ラミネートセル２間の温度差の均一化をさらに向上させることができる。
【００９２】
また、本実施形態では、バネ部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃについて、金属板を波型に折り曲げたものを例に挙げて説明したが、例えば、複数のコイルバネをＹ方向に配置し、コイルバネの先端（一端）の溝部１３Ａの垂直面１３ａと対向する部分に積層方向に平行な面を有する平板部を取り付けた構成であってもよい。
【００９３】
なお、本発明に係る実施形態は、単電池としてラミネートセルを対象とした場合を例に挙げて説明したが、ラミネートセルに限定されるものではなく、薄い金属缶内に電極等が収容された単電池にも適用可能であり、本実施形態と同様な作用、効果を有するものである。さらに、本発明は前記した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために、詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることも可能である。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  電池モジュール
２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ）  ラミネートセル（二次電池）
１０    筐体
１３，１４  側板
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ  溝部
１３ａ，１３ｂ１，１３ｃ１，１３ｄ  垂直面（内壁面）
１３ｃ３  上面
１３ｃ４  下面
１３ｓ  内壁
２０，２１  熱伝導板
２０ａ  上面
２０ｂ  下面
３０Ａ，３０Ｂ，３１Ｃ，３２Ｃ  バネ部（弾性体、ばね）
３０ａ  伸縮撓み部
３０ｂ，３０ｔ  平板部
４０ａ，４０ｂ  緩衝材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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