(57)【要約】【課題】製造コストの増加を抑制し、バッテリモジュールの高さ寸法を小さくできるバッテリモジュールを提供する。【解決手段】複数のセル２１が積層されたセル積層体２と、該セル積層体２を保持するモジュールケース３と、を備えるバッテリモジュール１であって、モジュールケース３は、セル積層体２の側面を保持する一対のサイドプレート５と、セル積層体２が載置されるボトムプレート６と、サイドプレート５の上端部に設けられ、セル積層体２の上面の少なくとも一部を覆うプレート部材７と、を備える。プレート部材７とセル積層体２の上面との間に形成される隙間Ｓ１、及びサイドプレート５とセル積層体２の側面との間に形成される隙間Ｓ２には、充填剤８が充填されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリセルが積層されたセル積層体と、
該セル積層体を保持するモジュールケースと、を備えるバッテリモジュールであって、
前記モジュールケースは、
前記セル積層体の側面を保持する一対のサイドプレートと、
前記セル積層体が載置されるボトムプレートと、
前記サイドプレートの上端部に設けられ、前記セル積層体の上面の少なくとも一部を覆うプレート部材と、を備え、
前記プレート部材と前記セル積層体の前記上面との間に形成される第１空間、及び前記サイドプレートと前記セル積層体の前記側面との間に形成される第２空間には、充填剤が充填されている、バッテリモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリモジュールであって、
前記プレート部材は、前記充填剤が注入される注入孔を有し、
前記注入孔は、前記セル積層体の前記上面とオーバーラップする位置に配置されている、バッテリモジュール。
【請求項３】
請求項２に記載のバッテリモジュールであって、
前記プレート部材と前記セル積層体の前記上面との間には、前記注入孔から注入された充填剤を前記第２空間に向かって斜め下方に案内するガイド流路部材が設けられる、バッテリモジュール。
【請求項４】
請求項３に記載のバッテリモジュールであって、
前記ガイド流路部材は、前記プレート部材に対し上下方向に移動可能である、バッテリモジュール。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のバッテリモジュールであって、
前記セル積層体の前記上面には、複数のバスバーを保持するバスバープレートが設けられ、
前記ガイド流路部材は、前記バスバープレートの一部である、バッテリモジュール。
【請求項６】
請求項３又は４に記載のバッテリモジュールであって、
前記セル積層体の前記上面には、前記セル積層体の端子とセルケースとを絶縁する端子絶縁プレートが設けられ、
前記ガイド流路部材は、前記端子絶縁プレートの一部である、バッテリモジュール。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のバッテリモジュールであって、
前記モジュールケースは、冷却機構を有する、バッテリモジュール。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のバッテリモジュールであって、
前記第２空間は、前記セル積層体の下面から前記セル積層体の前記上面に向かって広くなる、バッテリモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両などに搭載されるバッテリモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より電動車両などにはバッテリモジュールが搭載されている。例えば、特許文献１には、複数のバッテリセルが積層されたセル積層体と、該セル積層体を保持するモジュールケースと、を備えるバッテリモジュールが開示されている。特許文献１のモジュールケースは、セル積層体のセル積層方向の両端部に配置される一対のエンドプレートと、該一対のエンドプレートを連結する一対のサイドプレートと、を備えており、セル積層体のセル積層方向の位置が一対のエンドプレート間で位置決めされ、セル積層体のセル幅方向の位置が一対のサイドプレート間で位置決めされ、セル積層体のセル高さ方向の位置が一対のサイドプレートの上部フランジと下部フランジとの間で位置決めされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２５６４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この種のバッテリモジュールでは、組立性を考慮し、セル積層体とサイドプレートとの間に隙間を確保しているので、セル積層体のセル幅方向の拘束性に限界があった。また、特許文献１に示されるように、セル積層体とサイドプレートの下部フランジ（又は上部フランジ）との間にバネ部材を設けることで、セル積層体のセル高さ方向の移動を規制するバッテリモジュールでは、製造コストが増加し、さらにバッテリモジュールの高さ方向の寸法が大きくなるといった課題があった。
【０００５】
本発明は、製造コストの増加を抑制し、バッテリモジュールの高さ寸法を小さくできるバッテリモジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
複数のバッテリセルが積層されたセル積層体と、
該セル積層体を保持するモジュールケースと、を備えるバッテリモジュールであって、
前記モジュールケースは、
前記セル積層体の側面を保持する一対のサイドプレートと、
前記セル積層体が載置されるボトムプレートと、
前記サイドプレートの上端部に設けられ、前記セル積層体の上面の少なくとも一部を覆うプレート部材と、を備え、
前記プレート部材と前記セル積層体の前記上面との間に形成される第１空間、及び前記サイドプレートと前記セル積層体の前記側面との間に形成される第２空間には、充填剤が充填されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、プレート部材がセル積層体の上面の少なくとも一部を覆い、プレート部材とセル積層体の上面との隙間である第１空間、及びサイドプレートとセル積層体の側面との隙間である第２空間には、充填剤が充填されているので、セル積層体のセル幅方向及びセル高さ方向の移動を規制できる。また、バネ部材による固定ではなく充填剤による固定であるため、製造コストの増加を抑制でき、さらにバッテリモジュールの高さ方向の寸法を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態のモジュールユニットの概略斜視図である。
【図２】図１のモジュールユニットの断面図である。
【図３】図２の要部拡大断面図である。
【図４】バスバープレートの部分斜視図である。
【図５】プレート部材の部分斜視図である。
【図６】第２実施形態のバッテリモジュールの要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の各実施形態のバッテリモジュールについて図面を参照しながら説明する。なお、本明細書等では説明を簡単且つ明確にするためにセルの積層方向を前後方向と定義し、セルの積層方向に直交するセル幅方向を左右方向、セルの積層方向に直交するセル高さ方向を上下方向と称するが、バッテリモジュールが搭載される製品の前後方向等とは無関係である。即ち、バッテリモジュールが車両に搭載される場合、セルの積層方向は、車両の前後方向に一致してもよく、車両の上下方向、左右方向であってもよく、これらの方向から傾斜した方向であってもよい。図面には、バッテリモジュールの前方をＦｒ、後方をＲｒ、左側をＬ、右側をＲ、上方をＵ、下方をＤ、として示す。
【００１０】
［第１実施形態］
先ず、本発明の第１実施形態のバッテリモジュール１について図１〜図５を参照しながら説明する。
【００１１】
＜バッテリモジュール＞
図１及び図２に示すように、バッテリモジュール１は、複数のセル２１が積層されたセル積層体２と、セル積層体２を保持するモジュールケース３と、を備える。モジュールケース３は、セル積層体２の前面及び後面を保持する一対のエンドプレート４と、セル積層体２の側面を保持する少なくとも一対のサイドプレート５と、セル積層体２が載置されるボトムプレート６と、サイドプレート５の上端部に設けられ、セル積層体２の上面の少なくとも一部を覆う一対のプレート部材７と、を備える。
【００１２】
（セル積層体）
セル積層体２は、複数のセル２１を前後方向に積層して構成される。セル２１は、図示しない蓄電要素と、蓄電要素を収容するセルケース２１１と、蓄電要素のプラス電極又はマイナス電極に接続され、セル２１の上面から突出する一対の内部端子２１２と、セル２１の上面に配置され、接続部材２１３を介して内部端子２１２に電気的に接続される一対の外部端子２１４と、セル２１の上面に沿って配置され、接続部材２１３及び外部端子２１４とセルケース２１１との間を絶縁する端子絶縁プレート２１５と、を備える。
【００１３】
セル積層体２の上面には、セル２１の外部端子２１４に電気的に接続される複数のバスバー２２が配置される。複数のバスバー２２は、複数のセル２１が電気的に直列に接続されるように隣接するセル２１の外部端子２１４同士を接続している。具体的に説明すると、複数のセル２１は、プラス側の外部端子２１４とマイナス側の外部端子２１４とが順次左右反転するように積層されており、複数のバスバー２２は、セル積層方向の一方側では隣接するセル２１のプラス側の外部端子２１４とマイナス側の外部端子２１４とを接続し、セル積層方向の他方側でも隣接するセル２１のプラス側の外部端子２１４とマイナス側の外部端子２１４とを接続し、これを順次繰り返すことで、複数のセル２１を電気的に直列に接続している。
【００１４】
セル積層体２の上面には、複数のバスバー２２を保持するバスバープレート２３が設けられている。図４に示すように、バスバープレート２３は、複数のバスバー保持部２３１を備え、各バスバー保持部２３１に複数のバスバー２２を保持させた後、バスバープレート２３をセル積層体２の上面に載置すると、複数のバスバー２２が対応する外部端子２１４と接続可能な所定の位置に位置決めされる。なお、バスバープレート２３は、バスバー２２を外部端子２１４に接続した後に取り外される治具ではなく、バスバー２２を外部端子２１４に接続した後も取付状態を維持するバッテリモジュール１の構成要素である。
【００１５】
（エンドプレート）
一対のエンドプレート４は、セル積層体２の前面及び後面に沿って配置され、セル積層体２のセル積層方向の荷重を受け止める。セル積層体２のセル積層方向の荷重は、外部からの衝撃の他、セル積層体２の温度変化や経年劣化によるセル２１の膨張に起因するものである。
【００１６】
（サイドプレート）
一対のサイドプレート５は、セル積層体２の左側面又は右側面に沿うとともに、ボトムプレート６を介して連結されることにより、セル積層体２の側面を保持する。なお、本実施形態では、サイドプレート５とボトムプレート６とを一体成形しているが、サイドプレート５とボトムプレート６は別部材であってもよい。
【００１７】
図２及び図３に示すように、サイドプレート５とセル積層体２の側面との間には、隙間Ｓ２（第２空間）が確保される。この隙間Ｓ２は、一対のサイドプレート５間にセル積層体２を上方から組み込む際の組立性を考慮して設けられており、下方から上方に向かって左右幅が広くなっている。
【００１８】
サイドプレート５は、アルミ押出材（アルミ合金材）を用いて形成され、且つセル積層体２の左面及び右面に近接して配置されることで、セル積層体２の熱を伝熱して放熱する放熱部材としても機能している。
【００１９】
（ボトムプレート）
図２に示すように、ボトムプレート６は、セル積層体２の下面を保持する。ボトムプレート６は、アルミ押出材（アルミ合金材）を用いて形成され、且つセル積層体２の下面と密着することで、セル積層体２の熱を伝熱して放熱する放熱部材としても機能している。また、ボトムプレート６は、冷却機構を構成する複数のウォータージャケット６１を備えており、これらのウォータージャケット６１に冷却水を流すことで、セル積層体２の温度管理が可能になる。
【００２０】
（プレート部材）
図２及び図３に示すように、プレート部材７は、サイドプレート５の上端面に沿って配置されるとともに、複数のボルトＢを介してサイドプレート５に締結されている。プレート部材７は、図５に示すように、サイドプレート５の上端面に締結される締結部７１と、締結部７１からセル積層体２の上面上方に延出し、セル積層体２の上面の端部（角部）を覆う延出部７２と、を備え、延出部７２とセル積層体２の上面との間には、隙間Ｓ１（第１空間）が確保される。また、延出部７２には、上下方向に貫通する複数の注入孔７３が前後方向に所定の間隔で形成されている。これらの注入孔７３は、図２及び図３に示すように、左右方向においてセル積層体２の上面とオーバーラップする位置に形成され、隙間Ｓ１と連通している。
【００２１】
前述した隙間Ｓ１及び隙間Ｓ２には、充填剤８が充填される。充填剤８は、充填ノズルＮから注入孔７３を介して隙間Ｓ１に充填されるとともに、隙間Ｓ１を経由して隙間Ｓ２に充填される。充填剤８としては、充填時に流動性を有し、充填後に硬化可能なものであれば、任意の材料を用いることができる。
【００２２】
このようなバッテリモジュール１によれば、プレート部材７とセル積層体２の上面との隙間Ｓ１、及びサイドプレート５とセル積層体２の側面との隙間Ｓ２には、充填剤８が充填されるので、セル積層体２のセル幅方向及びセル高さ方向の移動を規制できる。
【００２３】
また、バネ部材による固定ではなく充填剤８による固定であるため、製造コストの増加を抑制でき、バッテリモジュール１の高さ方向の寸法を小さくできる。さらに、プレート部材７を固定した後に充填剤８を注入すればよいので、バッテリモジュール１の組立が容易となる。また、セル積層体２の側面及び上面の一部が充填剤８を介して冷却機構を有するモジュールケース３に密着するので、セル積層体２の冷却効率を向上させることができる。
【００２４】
また、注入孔７３は、セル積層体２の上面とオーバーラップする位置に配置されているので、隙間Ｓ１への充填剤８の充填を容易に行うことができ、さらに、隙間Ｓ２は、上側ほど左右幅が広いので、充填剤８の流入を確実に許容し、充填剤８を適切に充填できる。
【００２５】
（ガイド流路部材）
また、バッテリモジュール１には、図３に示すように、プレート部材７とセル積層体２の上面との間に、注入孔７３から注入された充填剤８を隙間Ｓ２に向かって斜め下方に案内するガイド流路部材９が設けられる。ガイド流路部材９は、注入孔７３から注入された充填剤８の前後方向への流出を規制する一対の第１仕切壁９１と、注入孔７３から注入された充填剤８の外部端子２１４側への流出を規制する第２仕切壁９２と、注入孔７３から注入された充填剤８を隙間Ｓ２に向かって斜め下方に案内する傾斜ガイド部９３と、を備え、すべての注入孔７３の対応位置に設けられる。このようなガイド流路部材９によれば、隙間Ｓ２に対する充填剤８の充填を容易且つ確実に行うことができるだけでなく、充填剤８の不要な箇所への流出を規制できる。
【００２６】
本実施形態のガイド流路部材９は、図４に示すように、バスバープレート２３の一部として形成されている。バスバープレート２３には、各セル２１の上面左右両端部に配置されるガイド流路部材９がそれぞれ連結部２３２を介して連結されている。このようなバッテリモジュール１によれば、複数のバスバー２２を保持するバスバープレート２３がガイド流路部材９を兼ねることで、部品点数を削減できる。
【００２７】
ガイド流路部材９は、プレート部材７に対し上下方向に移動可能であることが好ましい。例えば、連結部２３２を弾性変形可能若しくは回動可能とすることにより、プレート部材７に対するガイド流路部材９の上下移動を許容している。このようなバッテリモジュール１によれば、ガイド流路部材９がプレート部材７に対し上下方向に移動可能であるため、セル２１間の高さのばらつきを吸収できる。
【００２８】
［第２実施形態］
続いて、本発明の第２実施形態のバッテリモジュール１Ａについて図６を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態のバッテリモジュール１と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略又は簡略化する。第１実施形態のバッテリモジュール１では、ガイド流路部材９がバスバープレート２３の一部として形成されているのに対し、第２実施形態のバッテリモジュール１Ａでは、ガイド流路部材９Ａが端子絶縁プレート２１５Ａの一部として形成されている。
【００２９】
端子絶縁プレート２１５Ａは、各セル２１の上面に沿って配置され、セル２１の外部端子２１４とセルケース２１１との間を絶縁するための部材である。本実施形態では、端子絶縁プレート２１５Ａの左右両端部にガイド流路部材９Ａを一体に形成している。このようなバッテリモジュール１Ａによれば、セル２１の外部端子２１４とセルケース２１１とを絶縁する端子絶縁プレート２１５Ａがガイド流路部材９Ａを兼ねることで、部品点数を削減できる。
【００３０】
なお、前述した実施形態は、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、前記実施形態では、各セル２１の上面の左右両端部にガイド流路部材９、９Ａを配置するとともに、各ガイド流路部材９、９Ａの上方に位置するようにプレート部材７に注入孔７３を形成しているが、ガイド流路部材９、９Ａ及び注入孔７３の個数等は適宜変更することができる。また、前述した実施形態では、ガイド流路部材９、９Ａをバスバープレート２３又は端子絶縁プレート２１５Ａの一部として形成しているが、ガイド流路部材９、９Ａは、バスバープレート２３や端子絶縁プレート２１５Ａと別部材として形成してもよい。
【００３１】
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
【００３２】
（１）  複数のバッテリセル（セル２１）が積層されたセル積層体（セル積層体２）と、
該セル積層体を保持するモジュールケース（モジュールケース３）と、を備えるバッテリモジュール（バッテリモジュール１）であって、
前記モジュールケースは、
前記セル積層体の側面を保持する一対のサイドプレート（サイドプレート５）と、
前記セル積層体が載置されるボトムプレート（ボトムプレート６）と、
前記サイドプレートの上端部に設けられ、前記セル積層体の上面の少なくとも一部を覆うプレート部材（プレート部材７）と、を備え、
前記プレート部材と前記セル積層体の前記上面との間に形成される第１空間（隙間Ｓ１）、及び前記サイドプレートと前記セル積層体の前記側面との間に形成される第２空間（隙間Ｓ２）には、充填剤（充填剤８）が充填されている、バッテリモジュール。
【００３３】
（１）によれば、セル積層体の上面の少なくとも一部を覆うプレート部材が設けられ、プレート部材とセル積層体の上面との隙間である第１空間、及びサイドプレートとセル積層体の側面との隙間である第２空間には、充填剤が充填されているので、セル積層体の上下方向及び左右方向の移動を規制できる。また、バネ部材による固定ではなく充填剤による固定であるため、製造コストの増加を抑制でき、バッテリモジュールの高さ方向の寸法を小さくできる。また、バネ部材による固定に比べて、組立が容易となる。
【００３４】
（２）  （１）に記載のバッテリモジュールであって、
前記プレート部材は、前記充填剤が注入される注入孔（注入孔７３）を有し、
前記注入孔は、前記セル積層体の前記上面とオーバーラップする位置に配置されている、バッテリモジュール。
【００３５】
（２）によれば、第１空間への充填剤の充填を容易に行うことができる。
【００３６】
（３）  （２）に記載のバッテリモジュールであって、
前記プレート部材と前記セル積層体の前記上面との間には、前記注入孔から注入された充填剤を前記第２空間に向かって斜め下方に案内するガイド流路部材（ガイド流路部材９、９Ａ）が設けられる、バッテリモジュール。
【００３７】
（３）によれば、第２空間への充填剤の充填を容易に行うことができる。
【００３８】
（４）  （２）又は（３）に記載のバッテリモジュールであって、
前記ガイド流路部材は、前記プレート部材に対し上下方向に移動可能である、バッテリモジュール。
【００３９】
（４）によれば、ガイド流路部材はプレート部材に対し上下方向に移動可能であるので、セル間の高さのばらつきを吸収できる。
【００４０】
（５）  （１）〜（４）のいずれかに記載のバッテリモジュールであって、
前記セル積層体の前記上面には、複数のバスバー（バスバー２２）を保持するバスバープレート（バスバープレート２３）が設けられ、
前記ガイド流路部材は、前記バスバープレートの一部である、バッテリモジュール。
【００４１】
（５）によれば、複数のバスバーを保持するバスバープレートがガイド流路部材を兼ねることで、部品点数を削減できる。
【００４２】
（６）  （１）〜（４）のいずれかに記載のバッテリモジュールであって、
前記セル積層体の前記上面には、前記セル積層体の端子（外部端子２１４）とセルケース（セルケース２１１）とを絶縁する端子絶縁プレート（端子絶縁プレート２１５Ａ）が設けられ、
前記ガイド流路部材は、前記端子絶縁プレートの一部である、バッテリモジュール。
【００４３】
（６）によれば、セル積層体の端子とセルケースとを絶縁する端子絶縁プレートがガイド流路部材を兼ねることで、部品点数を削減できる。
【００４４】
（７）  （１）〜（６）のいずれか１項に記載のバッテリモジュールであって、
前記モジュールケースは、冷却機構（ウォータージャケット６１）を有する、バッテリモジュール。
【００４５】
（７）によれば、モジュールケースは冷却機構を有し、セル積層体は充填剤を介して冷却されるので、セル積層体の冷却効率が向上する。
【００４６】
（８）  （１）〜（７）のいずれか１項に記載のバッテリモジュールであって、
前記第２空間は、前記セル積層体の下面から前記セル積層体の前記上面に向かって広くなる、バッテリモジュール。
【００４７】
（８）によれば、第２空間は、セル積層体の組付けが容易で、且つ、セル積層体の下面からセル積層体の上面に向かって広くなるので、充填剤を適切に充填することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１，１Ａ  バッテリモジュール
２  セル積層体
２１  セル
２１１  セルケース
２１４  外部端子
２１５，２１５Ａ  端子絶縁プレート
２２  バスバー
２３  バスバープレート
３  モジュールケース
５  サイドプレート
６  ボトムプレート
６１  ウォータージャケット（冷却機構）
７  プレート部材
７３  注入孔
８  充填剤
９，９Ａ  ガイド流路部材
Ｓ１  隙間（第１空間）
Ｓ２  隙間（第２空間）
【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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