(57)【要約】  外部接続用の端子と電池群を構成する電池セルのセル端子との間の電気抵抗の増大を防止する。電池群１０と、一対のエンドプレート２０と、バスバー３０と、締結部材４０と、備えた電池モジュール１００。エンドプレート２０は、締結部材４０の一部を複数の電池セル１の積層方向である一方向（Ｘ方向）に相対移動可能に収容する凹部２１を有する。電池モジュール１００は、一方向（Ｘ方向）において、凹部２１の内側壁２１ａと締結部材４０との間に間隙Ｓを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを一方向に積層させて接続した電池群と、該電池群を前記一方向の両側から挟持する一対のエンドプレートと、前記電池群を外部接続用の端子に接続するためのバスバーと、該バスバーに前記端子を締結するための締結部材と、備えた電池モジュールであって、
前記エンドプレートは、前記締結部材の一部を前記一方向に相対移動可能に収容する凹部を有し、
前記一方向において、前記凹部の内側壁と前記締結部材との間に間隙を有することを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記締結部材は、前記凹部に収容されたナットと該ナットに締結されるボルトとを有し、
前記一方向において、前記凹部の前記内側壁と前記ナットとの間に前記間隙を有す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】
前記締結部材は、前記凹部に部分的に収容されたボルトと該ボルトに締結されるナットとを有し、
前記一方向において、前記凹部の前記内側壁と前記ボルトとの間に前記間隙を有す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４】
前記凹部に隣接して配置されて前記バスバーを保持するバスバーケースを備え、
前記バスバーケースは、前記締結部材による前記バスバーと前記端子の締結方向における両側から前記バスバーを支持する支持部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記支持部に前記バスバーが支持されていない状態で、前記締結方向における前記支持部の間隔は、前記締結方向における前記バスバーの寸法よりも狭くされ、
前記支持部に前記バスバーが支持された状態で、前記支持部が前記締結方向に弾性変形して前記バスバーを挟持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】
前記バスバーケースは、前記一対のエンドプレートに係合する係合部を有することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記電池セルの上面に対向して設けられ前記バスバーを保持するバスバーケースを備え、
前記締結部材は、前記バスバーケースおよび前記バスバーを貫通して設けら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８】
前記バスバーケースは、前記一対のエンドプレートに連結されていることを特徴とする請求項７に記載の電池モジュール。
【請求項９】
前記凹部に収容された前記締結部材の一部は、前記一方向に沿う前記凹部の内側壁に隣接しかつ該内側壁に対向する回転防止壁を有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項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、複数の電池セルを含む電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から主としてハイブリッドカーや電気自動車に使用されるバッテリシステムに関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された従来のバッテリシステムは、電池ブロックと、一対のエンドプレートと、連結具と、出力ラインとを備える（同文献、請求項１等を参照）。前記電池ブロックは、複数の電池セルが積層されたものである。前記一対のエンドプレートは、前記電池ブロックの対向面にあって、積層された電池セルを積層方向に挟着して固定する。前記連結具は、前記一対のエンドプレートを連結する。前記出力ラインは、前記電池ブロックを構成する電池セルの電極端子に接続される。【０００３】
この従来のバッテリシステムは、次の構成を特徴としている。前記出力ラインは、電池セルの電極端子に接続された中継バスバーを介して電池セルの電極端子に接続される。前記出力ラインの接続端子は、止ネジとこの止ネジにねじ込まれてなるナットとを介して中継バスバーに接続される。また、前記ナットは、前記エンドプレートに非回転状態に固定されている。このナットに前記止ネジがねじ込まれて止ネジがエンドプレートに固定され、止ネジとナットとで、中継バスバーと出力ラインの接続端子とを接続してエンドプレートに固定している。【０００４】
この構成により、前記従来のバッテリシステムは、電池セルの電極端子の損傷を防止しながら、出力ラインの接続端子を小さい接触抵抗で確実に安定して接続することで、出力ラインの理想的な接続状態を実現できる。これは、この従来のバッテリシステムにおいて、出力ラインを接続する止ネジやナットの締め付けトルクが電極端子に無理な回転トルクを作用させないからである（同文献、段落０００８等を参照）。【０００５】
また、前記従来のバッテリシステムは、中継バスバーを電極端子に接続しているが、この中継バスバーは、止ネジを介してエンドプレートに固定される状態で電池セルの電極端子に接続できる。そのため、中継バスバーを電極端子に接続するときに、回転トルクで電極端子を損傷させることもない。中継バスバーを回転しない状態に固定して、電極端子に接続できるからである（同文献、段落０００８等を参照）。【０００６】
また、前記従来のバッテリシステムは、ナットを回転しないようにエンドプレートに固定しているので、止ネジをねじ込む回転トルクで中継バスバーが回転されず、中継バスバーが電極端子に無理な力を作用させることがない（同文献、段落０００９等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−０８０３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記従来のバッテリシステムは、電池ブロックを構成する複数の電池セルが充電や温度上昇などによって積層方向に膨張すると、積層された電池セルを積層方向に挟着して固定する一対のエンドプレートがたわむ。ここで、前記出力ラインの接続端子は、止ネジとこの止ネジにねじ込まれてなるナットとを介して中継バスバーに接続されている。そのため、一対のエンドプレートがたわむと、この一対のエンドプレートに止ネジを介して固定された中継バスバーを介して、止ネジに応力が作用し、止ネジのナットに対する締結が緩むおそれがある。すると、出力ラインと電池ブロックを構成する電池セルの電極端子との間の電気抵抗が増大するおそれがある。【０００９】
本発明は、前記従来のバッテリシステムの課題を解決することができる電池モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電池モジュールは、複数の電池セルを一方向に積層させて接続した電池群と、該電池群を前記一方向の両側から挟持する一対のエンドプレートと、前記電池群を外部接続用の端子に接続するためのバスバーと、該バスバーに前記端子を締結するための締結部材と、備えた電池モジュールであって、前記エンドプレートは、前記締結部材の一部を前記一方向に相対移動可能に収容する凹部を有し、前記一方向において、前記凹部の内側壁と前記締結部材との間に間隙を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電池モジュールによれば、締結部材の緩みを防止して、外部接続用の端子とバスバーとの接触抵抗を低減し、外部接続用の端子と電池群を構成する電池セルのセル端子との間の電気抵抗の増大を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る電池モジュールの分解斜視図。
【図２】図１に示す電池モジュールの電池セルとセルホルダの斜視図。
【図３】図１に示す電池モジュールの分解斜視図の拡大図。
【図４】図３に示す電池モジュールのバスバーケースとバスバーの分解斜視図。
【図５】図１に示す電池モジュールの拡大断面図。
【図６】図１に示す電池モジュールの変形例１を示す拡大断面図。
【図７】図１に示す電池モジュールの変形例２を示す拡大斜視図。
【図８】図７に示す電池モジュールの拡大断面図。
【図９】図１に示す電池モジュールの変形例３を示す拡大分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の電池モジュールの実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る電池モジュール１００の分解斜視図である。図２は、図１に示す電池モジュール１００の電池群１０を構成する電池セル１とセルホルダ２の斜視図である。本実施形態の電池モジュール１００は、主に、電池群１０と、一対のエンドプレート２０と、バスバー３０と、締結部材４０と、備えている。さらに、図示の例において、電池モジュール１００は、一対のサイドプレート５０と、バスバーケース６０とを備えている。
【００１５】
各図面には、電池群１０を構成する複数の電池セル１の積層方向である一方向をＸ方向、電池セル１の幅方向をＹ方向、電池セル１の高さ方向をＺ方向とする直交座標系を示している。以下の説明では、このＸＹＺ直交座標系を用いて、本実施形態の電池モジュール１００の各部の構成を説明する場合がある。
【００１６】
詳細については後述するが、本実施形態の電池モジュール１００は、次の構成を特徴としている。エンドプレート２０は、締結部材４０の一部を、電池群１０を構成する電池セル１の積層方向である一方向（Ｘ方向）に相対移動可能に収容する凹部２１を有している。この一方向（Ｘ方向）において、凹部２１の内側壁２１ａと締結部材４０との間に間隙Ｓが形成されている（図３等を参照）。以下、本実施形態の電池モジュール１００の各部の構成について、詳細に説明する。
【００１７】
電池群１０は、複数の電池セル１を一方向（Ｘ方向）に積層させて接続させることによって構成されている。より詳細には、電池群１０は、たとえば、偏平な角形の電池セル１を、セルホルダ２と交互に厚さ方向（Ｘ方向）に繰り返し積層させることによって構成されている。
【００１８】
電池セル１は、たとえば、矩形箱形の形状を有する角形リチウムイオン二次電池である。電池セル１は、おおむね直方体形状で薄型の電池容器１ａと、この電池容器１ａの外面に配置された正負のセル端子１ｐ，１ｎとを備えている。電池容器１ａは、厚さ方向の両側に相対的に面積の大きい一対の広側面を有し、幅方向（Ｙ方向）の両側に相対的に面積の小さい一対の狭側面を有し、高さ方向（Ｚ方向）の上下に細長い長方形の上面と底面を有している。
【００１９】
電池容器１ａは、たとえば、アルミニウムやアルミニウム合金を素材として製作され、上部に開口を有する矩形箱形の電池缶１ｃと、この電池缶１ｃの開口を閉塞する矩形平板状の電池蓋１ｂとによって構成されている。電池蓋１ｂは、たとえば、レーザ溶接によって電池缶１ｃの開口の全周にわたって接合され、電池缶１ｃの開口を封止している。正負のセル端子１ｐ，１ｎは、電池蓋１ｂの外面の長手方向の両端部すなわち電池容器１ａの幅方向の両端部に、互いに離隔して設けられている。
【００２０】
図示を省略するが、電池容器１ａの内部には、たとえばセパレータを介在させて積層させた正負の電極を捲回した充放電要素が、絶縁性を有する樹脂製のケースまたはシートに覆われた状態で収容されている。充放電要素の正負の電極は、それぞれ、正負の集電板を介して、正負のセル端子１ｐ，１ｎに接続されている。正負の集電板は、たとえば、電気絶縁性を有する樹脂製の絶縁部材を介して、電池蓋１ｂに固定されている。
【００２１】
また、図示を省略するが、電池容器１ａの内部には、電解液が充填されている。電池蓋１ｂは、正負のセル端子１ｐ，１ｎの間に、電解液を注入するための注液孔１ｄが穿設されている。注液孔１ｄは、電池容器１ａの内部への電解液の注入後に、たとえば注液栓１ｅをレーザ溶接によって接合することで、密閉されて封止されている。電池容器１ａの内部に収容される電解液としては、たとえば、エチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を用いることができる。
【００２２】
また、電池容器１ａは、たとえば電池蓋１ｂの長手方向の中央部にガス排出弁１ｆを有している。ガス排出弁１ｆは、たとえば、平板状の電池蓋１ｂの一部をプレス加工によって薄肉化することによって形成することができる。ガス排出弁１ｆは、過充電等、何らかの異常によって電池容器１ａの内部の圧力が規定の圧力を超えたときに開裂して、電池容器１ａの内部のガスを外部へ放出することで、電池容器１ａの内部の圧力を低減させる。
【００２３】
セルホルダ２は、たとえば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）などのエンジニアリングプラスチックやゴムなど、絶縁性および耐熱性を有する樹脂を素材とする部材である。セルホルダ２は、個々の電池セル１の厚さ方向の両側に配置され、個々の電池セル１を保持するとともに、隣り合う電池セル１の間を電気的に絶縁している。
【００２４】
セルホルダ２は、たとえば、電池容器１ａの広側面に対向する隔離部２ａと、電池容器１ａの狭側面に対向する連結部２ｂとを有している。隔離部２ａは、互いに隣接する電池セル１において、電池容器１ａの広側面が当接することを防止する。連結部２ｂは、互いに隣接するセルホルダ２を連結するための凸部と凹部を有している。
【００２５】
電池群１０は、たとえば、前述のように、隣接する電池セル１の間にセルホルダ２を介在させ、隣接する電池セル１の電池容器１ａの広側面が対向するように、複数の電池セル１を厚さ方向（Ｘ方向）に積層させることによって構成されている。なお、セルホルダ２は、複数の電池セル１の積層方向（Ｘ方向）の両端にも配置される。図示は省略するが、電池群１０の両端部のセルホルダ２は、たとえば、一対のエンドプレート２０に対向する面が、平坦な面になっている。また、積層方向（Ｘ方向）に互いに隣接する電池セル１は、一方の電池セル１の正極のセル端子１ｐと他方の電池セル１の負極のセル端子１ｎとが積層方向（Ｘ方向）に隣り合うように、正負のセル端子１ｐ，１ｎの位置を交互に反転させて配置されている。
【００２６】
一対のエンドプレート２０は、電池群１０を複数の電池セル１の積層方向である一方向（Ｘ方向）の両側から挟持している。エンドプレート２０は、たとえば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）や繊維強化プラスチックなどの樹脂を素材とする矩形平板状の部材である。電極群の電池セル１に対向するエンドプレート２０の面の形状および寸法は、たとえば、電池容器１ａの広側面の形状および寸法とおおむね等しい。図示を省略するが、一対のエンドプレート２０は、たとえば電池セル１の積層方向である一方向（Ｘ方向）に沿う両側面に、サイドプレート５０を締結するためのナットを有している。ナットは、たとえば、一対のエンドプレート２０にインサート成形によって埋め込まれている。
【００２７】
一対のサイドプレート５０は、電池群１０の電池セル１の幅方向（Ｙ方向）の両側に配置され、電池セル１の積層方向である一方向（Ｘ方向）を長手方向とするおおむね長方形の板状の部材である。サイドプレート５０は、たとえば、ステンレス板や鋼鈑の細部を折り曲げ加工することによって製作され、長手方向（Ｘ方向）の一端と他端にボルト５１を挿通させる図示を省略するボルト孔を有している。一対のサイドプレート５０は、ボルト孔に挿通させたボルト５１を、一対のエンドプレート２０の側面に埋め込まれたナットに締結することで、長手方向（Ｘ方向）の両端が一対のエンドプレート２０に締結されている。これにより、一対のサイドプレート５０は、電池セル１の積層方向である一方向（Ｘ方向）から電池群１０を挟持する一対のエンドプレート２０を、その一方向（Ｘ方向）において拘束している。
【００２８】
バスバー３０は、たとえば、電池群１０の複数の電池セル１を接続する中間バスバー３１と、電池群１０を外部接続用の端子Ｔに接続するための端部バスバー３２とを含んでいる。中間バスバー３１は、たとえば銅やアルミなどの導電性を有する金属製の部材であり、長方形の板状の形状を有している。中間バスバー３１の一端と他端は、それぞれ、電池群１０の互いに隣接する一方の電池セル１の正極のセル端子１ｐと、他方の電池セル１の負極のセル端子１ｎに、たとえばレーザ溶接によって接合されて接続される。
【００２９】
前述のように、電池群１０の複数の電池セル１は、積層方向である一方向（Ｘ方向）において、正負のセル端子１ｐ，１ｎが交互に並ぶように、交互に反転させて配置されている。そのため、電池群１０の複数の電池セル１は、積層方向である一方向（Ｘ方向）において、互いに隣接する一方の電池セル１の正極のセル端子１ｐと、他方の電池セル１の負極のセル端子１ｎとを、中間バスバー３１によって、順次、接続していくことで、直列に接続されている。
【００３０】
端部バスバー３２は、中間バスバー３１と同様に、たとえば銅やアルミなどの導電性を有する金属製の部材であり、長方形の板状の形状を有している。端部バスバー３２は、たとえば、長手方向の寸法が中間バスバー３１よりも大きくされ、一方の端部に締結部材４０を挿通させるための長孔状の貫通孔３２ａを有している。長孔状の貫通孔３２ａは、上記一方向（Ｘ方向）に延びている。中間バスバー３１によって直列に接続された電池群１０の複数の電池セル１は、たとえばレーザ溶接によって、積層方向の一方の端部の電池セル１の正極のセル端子１ｐに正極の端部バスバー３２が接合され、積層方向の他方の端部の電池セル１の負極のセル端子１ｎに負極の端部バスバー３２が接合されている。
【００３１】
図３は、図１に示す電池モジュール１００の分解斜視図の拡大図である。図４は、図３に示す電池モジュール１００が備えるバスバーケース６０とバスバー３０の分解斜視図である。バスバーケース６０は、たとえばポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などのエンジニアリングプラスチックのように、絶縁性および耐熱性を有する樹脂を素材とする矩形板状の部材である。バスバーケース６０は、電池群１０およびその両側の一対のエンドプレート２０を覆うように、電池群１０を構成する複数の電池セル１のセル端子１ｐ，１ｎに対向して配置されている。
【００３２】
すなわち、電池モジュール１００は、電池セル１の上面に対向して設けられてバスバー３０を保持するバスバーケース６０を備えている。そして、締結部材４０は、バスバーケース６０およびバスバー３０を貫通して設けられている。バスバーケース６０は、たとえば、締結部材４０によって、一対のエンドプレート２０に連結されている。換言すると、電池セル１の積層方向の両側にエンドプレート２０が配置され、これら一対のエンドプレート２０をバスバーケース６０が繋いでいる。
【００３３】
バスバーケース６０の両端部は、締結部材４０の一部を収容するエンドプレート２０の凹部２１に隣接して配置されている。バスバーケース６０は、中間バスバー３１と端部バスバー３２を含む複数のバスバー３０を保持している。バスバーケース６０は、複数のバスバー３０を収容する複数の開口部６１を有し、各開口部６１に各バスバー３０を保持する支持部６２を有している。図示の例において、開口部６１の形状および寸法は、開口部６１に収容されるバスバー３０の外形および寸法におおむね等しくなっている。支持部６２は、各バスバー３０を締結部材４０によるバスバー３０と外部接続用の端子Ｔの締結方向（Ｚ方向）における両側から支持している。
【００３４】
より具体的には、支持部６２は、たとえば、バスバー３０を締結部材４０によるバスバー３０と外部接続用の端子Ｔの締結方向（Ｚ方向）における両側から支持する梁状部６２ａと、複数の突起部６２ｂとを有している。梁状部６２ａは、電池セル１の積層方向である一方向（Ｘ方向）における開口部６１の中央部の電池群１０側（−Ｚ方向側）に開口部６１を横断するように設けられている。複数の突起部６２ｂは、その一方向（Ｘ方向）における開口部６１の両端部の電池群１０と反対側（＋Ｚ方向側）に、開口部６１の内側へ突出するように設けられている。
【００３５】
図５は、図１に示す電池モジュール１００の拡大断面図である。締結部材４０は、バスバー３０に外部接続用の端子Ｔを締結するための部材である。締結部材４０は、たとえば、金属製のボルト４１とナット４２を含んでいる。図示の例において、ボルト４１は、頭部がナベ頭またはトラス頭であるが、これらに限定されず、頭部が六角形の六角ボルトであってもよく、四角形やその他の形状の頭部を有していてもよい。また、図示の例において、ナット４２は四角形であるが、六角形やその他の形状であってもよい。なお、締結部材４０は、ボルト４１とナット４２に限定されず、たとえばリベット、かしめ部、溶接部など、他の締結手段であってもよい。
【００３６】
前述のように、一対のエンドプレート２０の少なくとも一方は、締結部材４０の一部を電池セル１の積層方向である一方向（Ｘ方向）に相対移動可能に収容する凹部２１を有している。すなわち、凹部２１は、一対のエンドプレート２０の両方に設けられていてもよいが、一対のエンドプレート２０のいずれか一方のみに設けられていてもよい。図示の例において、締結部材４０は、エンドプレート２０の凹部２１に収容されたナット４２と、このナット４２に締結されるボルト４１とを有している。すなわち、エンドプレート２０の凹部２１は、締結部材４０の一部であるナット４２を一方向（Ｘ方向）に相対移動可能に収容している。この一方向（Ｘ方向）において、エンドプレート２０の凹部２１の内側壁２１ａとナット４２との間に間隙Ｓを有している。
【００３７】
図示の例において、エンドプレート２０の凹部２１の寸法と、締結部材４０のナット４２の寸法との関係は、次のとおりである。電池群１０の複数の電池セル１の積層方向である一方向（Ｘ方向）において、凹部２１の寸法Ｌ１Ｘは、締結部材４０のナット４２の寸法Ｌ２Ｘよりも大きい（Ｌ１Ｘ＞Ｌ２Ｘ）。電池セル１の幅方向（Ｙ方向）において、凹部２１の寸法Ｌ１Ｙは、締結部材４０のナット４２の寸法Ｌ２Ｙと等しいかそれよりも大きい（Ｌ１Ｙ≧Ｌ２Ｙ）。電池セル１の高さ方向（Ｚ方向）において、凹部２１の寸法Ｌ１Ｚは、締結部材４０のナット４２の寸法Ｌ２Ｚよりも小さい（Ｌ１Ｚ＜Ｌ２Ｚ）。すなわち、締結部材４０のナット４２は、凹部２１の寸法Ｌ１Ｚとナット４２の寸法Ｌ２Ｚの差分ΔＬＺ（＝Ｌ２Ｚ−Ｌ１Ｚ）だけ、凹部２１の外側に突出する。
【００３８】
また、上記一方向（Ｘ方向）において、凹部２１と締結部材４０のナット４２との間のクリアランスは、凹部２１の寸法Ｌ１Ｘとナット４２の寸法Ｌ２Ｘとの差分ΔＬＸ（＝Ｌ１Ｘ−Ｌ２Ｘ）である。また、電池セル１の幅方向（Ｙ方向）において、締結部材４０のナット４２と凹部２１との間のクリアランスは、凹部２１の寸法Ｌ１Ｙとナット４２の寸法Ｌ２Ｙとの差分ΔＬＹ（＝Ｌ１Ｙ−Ｌ２Ｙ）である。上記一方向（Ｘ方向）における凹部２１とナット４２のクリアランスである差分ΔＬＸは、電池セル１の幅方向（Ｙ方向）における凹部２１とナット４２のクリアランスである差分ΔＬＹよりも大きい（ΔＬＸ＞ΔＬＹ）。なお、電池セル１の幅方向（Ｙ方向）における凹部２１とナット４２のクリアランスである差分ΔＬＹは、たとえば最大でも数百μｍである。
【００３９】
また、本実施形態の電池モジュール１００は、エンドプレート２０の凹部２１に収容された締結部材４０の一部が、電池群１０の複数の電池セル１の積層方向である一方向（Ｘ方向）に沿う凹部２１の内側壁２１ｂに隣接しかつこの内側壁２１ｂに対向する回転防止壁４３を有している。より具体的には、エンドプレート２０の凹部２１に収容された締結部材４０のナット４２が回転防止壁４３を有している。ナット４２は、回転防止壁４３が上記一方向（Ｘ方向）に沿う凹部２１の内側壁２１ｂにおおむね平行になり、かつ内側壁２１ｂに接するかまたは微小な隙間をあけて対向した状態で、凹部２１に収容される。
【００４０】
以下、本実施形態の電池モジュール１００の作用について説明する。
【００４１】
本実施形態の電池モジュール１００は、前述のように、複数の電池セル１を一方向に積層させて接続した電池群１０と、この電池群１０をその一方向の両側から挟持する一対のエンドプレート２０とを備えている。また、本実施形態の電池モジュール１００は、電池群１０を外部接続用の端子Ｔに接続するためのバスバー３０である端部バスバー３２と、この端部バスバー３２に外部接続用の端子Ｔを締結するための締結部材４０と、備えている。
【００４２】
電池群１０は、一対のエンドプレート２０の間で複数の電池セル１を積層方向に加圧した状態で、たとえば一対のエンドプレート２０に一対のサイドプレート５０をボルト５１によって締結することで、複数の電池セル１が積層方向である一方向（Ｘ方向）において拘束される。これにより、電池群１０は、その一方向（Ｘ方向）に所定の圧縮量だけ圧縮された状態で、一対のエンドプレート２０の間に保持される。
【００４３】
本実施形態の電池モジュール１００は、たとえば、ハイブリット自動車の電源装置などの大電流で充放電される用途に使用される。この場合、電池モジュール１００の電池群１０を外部接続用の端子Ｔに接続するためのバスバー３０である端部バスバー３２を、比較的に径の大きい大電流用のケーブルの端部の外部接続用の端子Ｔに、可能な限り電気抵抗を低減させた状態で接続する必要がある。そのためには、外部接続用の端子Ｔを、電池群１０の外部接続用の端部バスバー３２に、締結部材４０によって強い力で締結する必要がある。
【００４４】
ここで、特許文献１に記載された従来のバッテリシステムは、電池ブロックを構成する複数の電池セルが充電や温度上昇などによって積層方向に膨張すると、積層された電池セルを積層方向に挟着して固定する一対のエンドプレートがたわむ。前記出力ラインの接続端子は、止ネジとこの止ネジにねじ込まれてなるナットとを介して中継バスバーに接続されている。そのため、一対のエンドプレートがたわむと、この一対のエンドプレートに止ネジを介して固定された中継バスバーを介して、止ネジに軸方向に垂直なせん断方向の応力が繰り返し作用し、止ネジのナットに対する締結が緩むおそれがある。すると、出力ラインと電池ブロックを構成する電池セルのセル端子との間の電気抵抗が増大するおそれがある。
【００４５】
これに対し、本実施形態の電池モジュール１００は、前述のように、エンドプレート２０が締結部材４０の一部を複数の電池セル１の積層方向である一方向（Ｘ方向）に相対移動可能に収容する凹部２１を有している。この一方向（Ｘ方向）において、本実施形態の電池モジュール１００は、凹部２１の内側壁２１ａと締結部材４０との間に間隙Ｓを有している。そのため、電池群１０を構成する複数の電池セル１が、積層方向である一方向（Ｘ方向）に膨張して一対のエンドプレート２０がこの一方向（Ｘ方向）にたわむと、締結部材４０がエンドプレート２０に対して一方向（Ｘ方向）に相対的に移動する。
【００４６】
これにより、端部バスバー３２や外部接続用の端子Ｔを介して締結部材４０に作用する応力が緩和され、締結部材４０の緩みが防止される。したがって、本実施形態の電池モジュール１００によれば、電池群１０に接続されたバスバー３０と外部接続用の端子Ｔとの間の接触抵抗が増大することを防止することができる。また、電池モジュール１００の製造時に、端部バスバー３２と外部接続用の端子Ｔを締結部材４０によって締結する際に、締結部材４０をエンドプレート２０に対して上記一方向（Ｘ方向）に相対的に移動させることができるので、端部バスバー３２と締結部材４０の正確な位置合わせが不要になる。したがって、電池モジュール１００の生産性を向上させることができる。
【００４７】
より具体的には、本実施形態の電池モジュール１００において、締結部材４０は、前述のように、エンドプレート２０の凹部２１に収容されたナット４２と、このナット４２に締結されるボルト４１とを有し、上記一方向（Ｘ方向）において、凹部２１の内側壁２１ａとナット４２との間に間隙Ｓを有している。これにより、一対のエンドプレート２０がこの一方向（Ｘ方向）にたわむと、ナット４２がエンドプレート２０に対して一方向（Ｘ方向）に相対的に移動し、端部バスバー３２や外部電極用端子を介して締結部材４０に作用する応力が緩和され、締結部材４０の緩みが防止される。
【００４８】
また、本実施形態の電池モジュール１００は、エンドプレート２０の凹部２１に隣接して配置されてバスバー３０を保持するバスバーケース６０を備えている。バスバーケース６０は、締結部材４０によるバスバー３０と外部接続用の端子Ｔの締結方向における両側から、バスバー３０を支持する支持部６２を有している。これにより、バスバーケース６０の支持部６２によってバスバー３０を保持することができる。したがって、たとえば電池モジュール１００が車両に搭載される場合など、電池モジュール１００に振動が加わる場合に、バスバー３０の振動を防止して、電池モジュール１００の耐振動性を向上させることができる。
【００４９】
前記特許文献１に記載された従来のバッテリシステムは、エンドプレートに設けたナットに端子を固定している。しかし、この従来のバッテリシステムは、バスバーケースを設けてこれを貫通させて端子を設ける場合、バスバーケースの穴とナットとの位置合わせが困難である。これは、電池セルを積層させているので、個々の電池セルの寸法公差がバスバーケースの穴とナットとの位置に影響を与えるためである。
【００５０】
これに対し、本実施形態の電池モジュール１００は、電池セル１の上面に対向して設けられてバスバー３０を保持するバスバーケース６０を備え、締結部材４０がバスバーケース６０およびバスバー３０を貫通して設けられている。また、バスバーケース６０は、一対のエンドプレート２０に連結されている。換言すると、電池セル１の積層方向の両側にエンドプレート２０が配置され、これら一対のエンドプレート２０をバスバーケース６０が繋いでいる。そのため、凹部２１の内側壁２１ａと締結部材４０との間に間隙Ｓを設けることで、個々の電池セル１の寸法公差があっても、バスバーケース６０の穴と締結部材４０との位置を合わせることができる。
【００５１】
また、本実施形態の電池モジュール１００は、エンドプレート２０の凹部２１に収容された締結部材４０の一部であるナット４２が、上記一方向（Ｘ方向）に沿う凹部２１の内側壁２１ｂに隣接しかつこの内側壁２１ｂに対向する回転防止壁４３を有している。これにより、締結部材４０の一部であるナット４２の回転が防止され、ボルト４１をナット４２にねじ込んで端部バスバー３２に外部接続用の端子Ｔを締結する際に、凹部２１の内側壁２１ｂからナット４２の回転防止壁４３へ締結部材４０に作用するトルクに対する反力を作用させることができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態の電池モジュール１００によれば、締結部材４０の緩みを防止して、外部接続用の端子Ｔとバスバー３０との接触抵抗を低減し、外部接続用の端子Ｔと電池群１０を構成する電池セル１のセル端子１ｐ，１ｎとの間の電気抵抗の増大を防止することができる。
【００５３】
（変形例１）
図６は、図１に示す電池モジュール１００の変形例１を示す拡大断面図である。本変形例の電池モジュール１００Ａは、バスバーケース６０の支持部６２の構成が、前述の電池モジュール１００と異なっている。本変形例の電池モジュール１００Ａのその他の構成は、前述の電池モジュール１００と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
本変形例の電池モジュール１００Ａは、バスバーケース６０の支持部６２にバスバー３０が支持されていない状態で、締結部材４０によるバスバー３０の締結方向（Ｚ方向）における支持部６２の間隔が、締結方向（Ｚ方向）におけるバスバー３０の寸法よりも狭くされている。また、バスバーケース６０の支持部６２にバスバー３０が支持された状態で、支持部６２が締結方向（Ｚ方向）に弾性変形してバスバー３０を締結方向（Ｚ方向）に付勢して挟持している。
【００５５】
より具体的には、図示の例において、バスバーケース６０の支持部６２は、ばね性を有する突起部６２ｂを有し、バスバーケース６０の支持部６２にバスバー３０が支持されていない状態で、突起部６２ｂと梁状部６２ａとの締結方向（Ｚ方向）における距離がバスバー３０の厚さよりも小さくされている。これにより、また、バスバーケース６０の支持部６２にバスバー３０が支持された状態で、突起部６２ｂが締結方向（Ｚ方向）に弾性変形して、バスバー３０を締結方向（Ｚ方向）に梁状部６２ａに向けて付勢し、突起部６２ｂと梁状部６２ａとの間にバスバー３０が挟持されている。これにより、たとえば電池モジュール１００Ａが車両に搭載される場合など、電池モジュール１００Ａに振動が加わる場合に、バスバー３０の振動をより効果的に防止して、電池モジュール１００Ａの耐振動性をさらに向上させることができる。
【００５６】
（変形例２）
図７は、図１に示す電池モジュール１００の変形例２を示す拡大断面図である。図８は、図７に示す電池モジュール１００Ｂの拡大断面図である。本変形例の電池モジュール１００Ｂは、バスバーケース６０の構成が、図１に示す電池モジュール１００と異なっている。本変形例の電池モジュール１００Ｂのその他の構成は、図１に示す電池モジュール１００と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
本変形例の電池モジュール１００Ｂにおいて、バスバーケース６０は、一対のエンドプレート２０に係合する係合部６３を有している。また、一対のエンドプレート２０は、バスバーケース６０の係合部６３を係合させる凹部２２を有してもよい。バスバーケース６０の係合部６３は、たとえば、バスバーケース６０の端部において、締結部材４０の締結方向（Ｚ方向）にエンドプレート２０に向けて延び、先端に電池セル１の積層方向である一方向（Ｘ方向）に突出してエンドプレート２０の凹部２２に係合する爪部６３ａを有している。このような構成により、たとえば電池モジュール１００Ｂが車両に搭載される場合など、電池モジュール１００Ｂに振動が加わる場合に、バスバーケース６０の振動を防止して締結部材４０に作用する応力を低減し、電池モジュール１００Ｂの耐振動性をさらに向上させることができる。
【００５８】
（変形例３）
図９は、図１に示す電池モジュール１００の変形例３を示す拡大分解斜視図である。本変形例の電池モジュール１００Ｃは、締結部材４０の構成が、図１に示す電池モジュール１００と異なっている。本変形例の電池モジュール１００Ｃのその他の構成は、図１に示す電池モジュール１００と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
本変形例の電池モジュール１００Ｃにおいて、締結部材４０は、エンドプレート２０の凹部２１に部分的に収容されたボルト４１とこのボルト４１に締結されるナット４２とを有している。より具体的には、エンドプレート２０の凹部２１にボルト４１の頭部が収容されている。また、本変形例の電池モジュール１００Ｃは、上記一方向（Ｘ方向）において、エンドプレート２０の凹部２１の内側壁２１ａとボルト４１との間に間隙Ｓを有している。この場合にも、ボルト４１の頭部の寸法とエンドプレート２０の凹部２１の寸法との間には、図３および図５に示すナット４２の寸法とエンドプレート２０の凹部２１の寸法と同様の関係が成立する。本変形例の電池モジュール１００Ｃにおいても、図１に示す電池モジュール１００と同様の効果を奏することができる。
【００６０】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６１】
１        電池セル
２        セルホルダ
１０      電池群
２０      エンドプレート
２１      凹部
２１ａ    内側壁
２１ｂ    内側壁
３０      バスバー
４０      締結部材
４１      ボルト
４２      ナット
４３      回転防止壁
６０      バスバーケース
６２      支持部
６３      係合部
１００    電池モジュール
１００Ａ  電池モジュール
１００Ｂ  電池モジュール
１００Ｃ  電池モジュール
Ｓ        間隙
Ｔ        外部接続用の端子
【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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【国際調査報告】
2019054079.tif 000012
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