(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に電池モジュールが収容されている電池パックであって、
前記電池モジュールは、
一方向に沿って配列される複数の電池セルを含む配列体と、
前記配列体の配列端にそれぞれ配置され、前記筐体の壁面に固定される一対の固定部材と、
前記配列体に対して前記電池セルの配列方向に拘束荷重を付加する締結部材と、
を有し、
前記一対の固定部材のそれぞれは、前記壁面に接触する接触面を有し、
前記複数の電池セルのそれぞれは、前記一対の固定部材の前記接触面を含む単一の平面である基準面に対向する第１側面を有し、
前記複数の電池セルは、前記基準面に向かって凸となるように配列され、
前記配列体の中央部に対し前記配列体の配列端近くに配置される前記電池セルほど、前記第１側面と前記基準面とがなす角度が大きくなるように配置されている、電池パック。
【請求項２】
筐体内に電池モジュールが収容されている電池パックであって、
前記電池モジュールは、
一方向に沿って配列される複数の電池セルを含む配列体と、
前記配列体の配列端にそれぞれ配置され、前記筐体の壁面に固定される一対の固定部材と、
前記配列体に対して前記電池セルの配列方向に拘束荷重を付加する締結部材と、
を有し、
前記一対の固定部材のそれぞれは、前記壁面に接触する接触面を有し、
前記複数の電池セルのそれぞれは、前記配列方向に交差する第２側面を有し、
前記複数の電池セルは、前記一対の固定部材の前記接触面を含む単一の平面である基準面に向かって凸となるように配列され、隣接する前記複数の電池セルにおいて互いに向かい合う第２側面同士の距離が前記基準面から遠ざかるにつれて小さくなるように配列されている、電池パック。
【請求項３】
前記一対の固定部材のそれぞれは、前記配列体を拘束する拘束面と、前記筐体に固定される固定面と、を有し、
前記拘束面と前記固定面とがなす角のうち前記拘束面に関して前記配列体とは反対側の角度は、鈍角である、請求項１又は２記載の電池パック。
【請求項４】
前記配列体と前記壁面との間に配置され弾性を有する熱伝導部材を更に備える、請求項１〜３の何れか一項記載の電池パック。
【請求項５】
前記熱伝導部材は、粘着性を有する、請求項４記載の電池パック。
【請求項６】
前記熱伝導部材は、ゴム系の材料からなる、請求項４又は５記載の電池パック。
【請求項７】
前記締結部材は、前記配列体の前記壁面側に対して前記電池セルの配列方向に拘束荷重を付加する第１締結部材と、前記第１締結部材の位置よりも前記壁面から遠い位置において前記配列体に対して前記電池セルの配列方向に拘束荷重を付加する第２締結部材と、を有し、
前記第１締結部材の拘束荷重は、前記第２締結部材の拘束荷重よりも小さい、請求項１〜６の何れか一項記載の電池パック。
【請求項８】
一方向に沿って配列される複数の電池セルを含む配列体と、
前記配列体の配列端にそれぞれ配置され、外部部品に固定される一対の固定部材と、
前記配列体に対して前記電池セルの配列方向に拘束荷重を付加する締結部材と、
を備え、
前記一対の固定部材のそれぞれは、前記外部部品に接触する接触面を有し、
前記複数の電池セルのそれぞれは、前記一対の固定部材の前記接触面を含む単一の平面である基準面に対向する第１側面を有し、
前記複数の電池セルは、前記基準面に向かって凸となるように配列され、
前記配列体の中央部に対し前記配列体の配列端近くに配置される前記電池セルほど、前記第１側面と前記基準面とがなす角度が大きくなるように配置されている、電池モジュール。
【請求項９】
一方向に沿って配列される複数の電池セルを含む配列体と、
前記配列体の配列端にそれぞれ配置され、外部部品に固定される一対の固定部材と、
前記配列体に対して前記電池セルの配列方向に拘束荷重を付加する締結部材と、
を備え、
前記一対の固定部材のそれぞれは、前記外部部品に接触する接触面を有し、
前記複数の電池セルのそれぞれは、前記配列方向に交差する第２側面を有し、
前記複数の電池セルは、前記一対の固定部材の前記接触面を含む単一の平面である基準面に向かって凸となるように配列され、隣接する前記複数の電池セルにおいて互いに向かい合う第２側面同士の距離が前記基準面から遠ざかるにつれて小さくなるように配列されている、電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パック及び電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池セルが配列された電池モジュールが筐体等に取り付けられた電池パックが知られている。特許文献１には、電池セルが配列された配列体と、配列体の配列方向の両端に配置された一対のエンドプレートと、エンドプレート同士を締結する拘束バンドと、を有する電池モジュールが筐体に収容された電池パックが記載されている。この電池パックでは、電池セルの膨張により電池セルがエンドプレートを押圧したとき、意図的に拘束バンドを変形させてエンドプレートを撓ませることで、電池セルの膨張による変形の抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０４０２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンドプレート等の一対の固定部材が筐体の壁面に固定され、この一対の固定部材がボルト等の締結部材で締結されている電池パックでは、例えば、電池セルの劣化の進展に伴い電池セルが膨張し、配列体の配列端が固定部材を押圧するようになる。これにより、一対の固定部材が筐体の壁面側を支点として変形し、配列体の中央部が筐体の壁面から離れるように配列体が変形することで、締結部材に応力集中が生じる。特に、電池セルの膨張量が大きく、締結部材に対し相対的に大きな荷重がかかる劣化末期に締結部材に応力集中が生じると、締結部材の破損等が引き起こされる可能性が高くなる。
【０００５】
本発明は、劣化末期において締結部材に応力集中が発生することを低減できる電池パック及び電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電池パックは、筐体内に電池モジュールが収容されている電池パックであって、電池モジュールは、一方向に沿って配列される複数の電池セルを含む配列体と、配列体の配列端にそれぞれ配置され、筐体の壁面に固定される一対の固定部材と、配列体に対して電池セルの配列方向に拘束荷重を付加する締結部材と、を有し、複数の電池セルのそれぞれは、壁面に対向する第１側面を有し、複数の電池セルは、壁面に向かって凸となるように配列され、配列体の中央部に対し配列端近くに配置される電池セルほど、第１側面と壁面とがなす角度が大きくなるように配置されている。
【０００７】
この構成の電池パックでは、複数の電池セルは、壁面に向かって凸となるように配列され、配列体の中央部に対し配列端近くに配置される電池セルほど、第１側面と壁面とがなす角度が大きくなるように配置されている。そのため、配列体は、その中央部が筐体の壁面に近付くように予め湾曲した状態となっている。よって、時間経過に伴う電池セルの膨張により配列体の中央部が筐体の壁面から離れるように配列体が変形したとしても、配列体が予め湾曲した状態から湾曲していない状態（配列方向が直線に近い状態）となるので、筐体の壁面とは反対側に凸となるような配列体の反り変形が低減される。その結果、配列体の変形に伴う締結部材の変形が抑制され、劣化末期において締結部材に応力集中が発生することを低減することが可能となる。
【０００８】
筐体内に電池モジュールが収容されている電池パックであって、電池モジュールは、一方向に沿って配列される複数の電池セルを含む配列体と、配列体の配列端にそれぞれ配置され、筐体の壁面に固定される一対の固定部材と、配列体に対して電池セルの配列方向に拘束荷重を付加する締結部材と、を有し、複数の電池セルのそれぞれは、配列方向に交差する第２側面と、を有し、複数の電池セルは、壁面に向かって凸となるように配列され、隣接する複数の電池セルにおいて互いに向かい合う第２側面同士の距離が壁面から遠ざかるにつれて小さくなるように配列されている。
【０００９】
この構成の電池パックでは、複数の電池セルは、壁面に向かって凸となるように配列され、隣接する複数の電池セルにおいて互いに向かい合う第２側面同士の距離が壁面から遠ざかるにつれて小さくなるように配列されている。そのため、配列体は、その中央部が筐体の壁面に近付くように予め湾曲した状態となっている。よって、時間経過に伴う電池セルの膨張により配列体の中央部が筐体の壁面から離れるように配列体が変形したとしても、筐体の壁面とは反対側に凸となるような配列体の反り変形が低減される。その結果、配列体の変形に伴う締結部材の変形が抑制され、劣化末期において締結部材に応力集中が発生することを低減することが可能となる。
【００１０】
本発明の電池パックでは、一対の固定部材のそれぞれは、配列体を拘束する拘束面と、筐体に固定される固定面と、を有し、拘束面と固定面とがなす角のうち拘束面に関して配列体とは反対側の角度は、鈍角であってもよい。この場合、時間経過に伴って電池セルが膨張した場合において固定部材の変形が進展する方向とは反対方向に予め拘束面が傾斜した状態となっている。そのため、筐体の壁面に向かって凸となるように配列体を配列することが容易となる。
【００１１】
本発明の電池パックでは、配列体と壁面との間に配置され弾性を有する熱伝導部材を更に備えていてもよい。この場合、例えば予め配列体が湾曲した状態において熱伝導部材を圧縮しておくことで、時間経過に伴う電池セルの膨張により配列体の中央部が筐体の壁面から離れるように配列体が変形したとしても、熱伝導部材が復元することができる。よって、配列体と壁面との間に熱伝導部材が介在しない隙間ができ難くなり、時間経過に伴って電池セルの冷却性が低下することを抑制することができる。
【００１２】
本発明の電池パックでは、熱伝導部材は、粘着性を有していてもよい。この場合、例えば時間経過に伴う電池セルの膨張により配列体の中央部が筐体の壁面から離れるように配列体が変形したとしても、熱伝導部材は、その粘着性により、配列体と壁面との双方に接触した状態を維持し易くなる。よって、配列体と壁面との間に熱伝導部材が介在しない隙間ができ難くなり、時間経過に伴って電池セルの冷却性が低下することを抑制することができる。
【００１３】
上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、熱伝導部材は、ゴム系の材料からなっていてもよい。
【００１４】
本発明の電池パックでは、締結部材は、配列体の壁面側に対して電池セルの配列方向に拘束荷重を付加する第１締結部材と、第１締結部材の位置よりも壁面から遠い位置において配列体に対して電池セルの配列方向に拘束荷重を付加する第２締結部材と、を有し、第１締結部材の拘束荷重は、第２締結部材の拘束荷重よりも小さくてもよい。この場合、壁面側の拘束荷重が小さくなるため、配列体の中央部が壁面に近付くように配列体を予め湾曲させることが容易となる。
【００１５】
また、本発明の電池モジュールは、一方向に沿って配列される複数の電池セルを含む配列体と、配列体の配列端にそれぞれ配置され、外部部品に固定される一対の固定部材と、配列体に対して電池セルの配列方向に拘束荷重を付加する締結部材と、を備え、一対の固定部材のそれぞれは、外部部品に接触する接触面を有し、複数の電池セルのそれぞれは、一対の固定部材の接触面を含む基準面に対向する第１側面を有し、複数の電池セルは、基準面に向かって凸となるように配列され、配列体の中央部に対し配列端近くに配置される電池セルほど、第１側面と基準面とがなす角度が大きくなるように配置されている。
【００１６】
この構成の電池モジュールでは、複数の電池セルは、基準面に向かって凸となるように配列され、配列体の中央部に対し配列端近くに配置される電池セルほど、第１側面と基準面とがなす角度が大きくなるように配置されている。そのため、配列体は、その中央部が基準面に近付くように予め湾曲した状態となっている。よって、時間経過に伴う電池セルの膨張により配列体の中央部が基準面から離れるように配列体が変形したとしても、基準面とは反対側に凸となるような配列体の反り変形が低減される。その結果、配列体の変形に伴う締結部材の変形が抑制され、劣化末期において締結部材に応力集中が発生することを低減することが可能となる。
【００１７】
本発明の電池モジュールは、一方向に沿って配列される複数の電池セルを含む配列体と、配列体の配列端にそれぞれ配置され、外部部品に固定される一対の固定部材と、配列体に対して電池セルの配列方向に拘束荷重を付加する締結部材と、を備え、一対の固定部材のそれぞれは、外部部品に接触する接触面を有し、複数の電池セルのそれぞれは、配列方向に交差する第２側面を有し、複数の電池セルは、一対の固定部材の接触面を含む基準面に向かって凸となるように配列され、隣接する複数の電池セルにおいて互いに向かい合う第２側面同士の距離が基準面から遠ざかるにつれて小さくなるように配列されている。
【００１８】
この構成の電池モジュールでは、複数の電池セルは、基準面に向かって凸となるように配列され、隣接する複数の電池セルにおいて互いに向かい合う第２側面同士の距離が基準面から遠ざかるにつれて小さくなるように配列されている。そのため、配列体は、その中央部が基準面に近付くように予め湾曲した状態となっている。よって、時間経過に伴う電池セルの膨張により配列体の中央部が基準面から離れるように配列体が変形したとしても、基準面とは反対側に凸となるような配列体の反り変形が低減される。その結果、配列体の変形に伴う締結部材の変形が抑制され、劣化末期において締結部材に応力集中が発生することを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、劣化末期において締結部材に応力集中が発生することを低減できる電池パック及び電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施形態に係る電池パックの模式的な側面図である。
【図２】図２は、図１の電池モジュールの部分的な分解斜視図である。
【図３】図３は、図１の電池モジュールの部分的な分解斜視図である。
【図４】図４は、電池パックの製造方法の一例を説明するための模式的な側面図である。
【図５】図５は、図４の電池モジュールを筐体に固定した状態を示す模式的な側面図である。
【図６】図６は、図５の配列体が変形した状態を示す模式的な側面図である。
【図７】図７は、変形例に係る電池パックの模式的な側面図である。
【図８】図８は、図７の配列体が変形した状態を示す模式的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図面の説明において、同一の要素同士、或い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。なお、以下の説明において、図面に付した直交座標系Ｓを用いる場合がある。
【００２２】
図１に示されるように、本実施形態に係る電池パック１００は、筐体（外部部品）１と、電池モジュール２と、熱伝導部材（ＴＩＭ：Thermal Interface Material）Ｔと、を備えている。筐体１は、壁面１ｓを有している。電池モジュール２は、電池パック１００において筐体１内に収容されている。電池モジュール２は、筐体１の壁面１ｓに固定されている。電池モジュール２と壁面１ｓとの間には、熱伝導部材Ｔが配置されている。熱伝導部材Ｔは、弾性を有する部材であり、例えばゴム系の材料からなる板状部材である。
【００２３】
電池モジュール２は、複数の電池セル１１を含む配列体２ａと、配列体２ａの配列端にそれぞれ配置される一対の固定部材３と、配列体２ａに対して電池セル１１の配列方向Ａに拘束荷重を付加する締結部材４と、を有する。配列体２ａでは、複数の電池セル１１が一方向に沿って配列されている。電池セル１１の数は、一例として７つである。一方向は、特に限定されないが、図１の例では、直交座標系Ｓで示されるＸ方向である。本実施形態では、電池セル１１の劣化が進展する前において、複数の電池セル１１は、壁面１ｓに向かって凸となるように配列されている。よって、電池セル１１の配列方向Ａは、一方向（ここではＸ方向）に沿う方向であって壁面１ｓに向かって凸となる曲線に沿って延在する。配列方向Ａは、電池セル１１の劣化の進展に伴って変化し得る（詳しくは後述）。
【００２４】
図２に示されるように、電池セル１１は、電極組立体１２と、電極組立体１２を収容するケース１３と、電極組立体１２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１４と、を有している。電極組立体１２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、配列方向Ａに沿って、セパレータを介して交互に配列されている。
【００２５】
ケース１３は、直方体状を呈している。ケース１３は、互いに対向する一対の側面１３ａ，１３ｂと、互いに対向する一対の側面１３ｃ，１３ｄと、互いに対向する上面１３ｅ及び底面１３ｆと、を含む。側面１３ａ，１３ｂは、配列方向Ａに沿った面である。側面１３ｃ，１３ｄは、配列方向Ａに交差する面である。側面１３ａ，１３ｂは、側面１３ｃと側面１３ｄとを互いに接続する。端子１４は、上面１３ｅから突出している。側面１３ｃは、筐体１の壁面１ｓに対向する第１側面である。一対の側面１３ａ，１３ｂは、配列方向Ａに交差する第２側面である。
【００２６】
電池セル１１は、セルホルダ２０に保持されている。セルホルダ２０は、互いに対向する側壁部２０ｃ及び側壁部２０ｄと、背面部２０ｅ及び底壁部２０ｆと、を含む。側壁部２０ｃ，２０ｄは、長方形板状を呈している。背面部２０ｅは、長方形板状を呈しており、側壁部２０ｃ，２０ｄの長手方向の一端部において側壁部２０ｃと側壁部２０ｄとを互いに接続している。底壁部２０ｆは、長方形板状を呈しており、側壁部２０ｃ，２０ｄの長手方向の他端部において側壁部２０ｃと側壁部２０ｄとを互いに接続している。
【００２７】
セルホルダ２０では、側壁部２０ｃ，２０ｄと背面部２０ｅ及び底壁部２０ｆとによって、電池セル１１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２０ｃ，２０ｄは、それぞれ、当該空間部に電池セル１１が嵌め合されたときにケース１３の側面１３ｃ，１３ｄ上に配置される。同様に、背面部２０ｅは、ケース１３の上面１３ｅに配置される。さらに、底壁部２０ｆは、ケース１３の底面１３ｆ上に配置される。
【００２８】
背面部２０ｅには、一対の突設部２１が設けられている。突設部２１は、直方体状を呈している。突設部２１は、配列方向Ａに沿って延在している。突設部２１は、上記空間部に電池セル１１が嵌め合されたときに、ケース１３の上面１３ｅ上であって、一対の端子１４の間の位置に配置される。突設部２１には、その延在方向に沿った貫通孔２１ｈが形成されている。この貫通孔２１ｈには、後述する締結部材４のボルト４０，４１が挿通される。
【００２９】
また、底壁部２０ｆにおける側壁部２０ｃ，２０ｄとの接続部分には、一対の突設部２２が設けられている。突設部２２は、直方体状を呈している。突設部２２は、配列方向Ａに沿って延在している。突設部２２は、上記空間部に電池セル１１が嵌め合されたときに、ケース１３の底面１３ｆにおける側面１３ｃ，１３ｄ側の端部に配置される。突設部２２には、その延在方向に沿った貫通孔２２ｈが形成されている。この貫通孔２２ｈには、後述する締結部材４のボルト４２，４３が挿通される。
【００３０】
伝熱プレート１５は、矩形板状の本体部１５ａと、矩形板状の延在部１５ｃと、を含む。伝熱プレート１５は、本体部１５ａと延在部１５ｃとによってＬ字板状に形成されている。本体部１５ａは、電池セル１１（ケース１３）の側面１３ａ上に配置される。延在部１５ｃは、本体部１５ａから配列方向Ａに沿って延び、電池セル１１（ケース１３）の側面１３ｃ上に配置される。延在部１５ｃは、セルホルダ２０の側壁部２０ｃを介して側面１３ｃ上に配置される。
【００３１】
伝熱プレート１５は、本体部１５ａにおいて電池セル１１に接触すると共に、延在部１５ｃにおける側壁部２０ｃと反対側の面において熱伝導部材Ｔに接触する。つまり、伝熱プレート１５は、熱伝導部材Ｔを介して、電池セル１１と筐体１とを熱的に接続する。本実施形態では、伝熱プレート１５は、電池モジュール２における固定部材３の固定面３１ｓと延在部１５ｃとが電池セル１１に関して同じ側に位置するように電池セル１１に取り付けられている。つまり、電池セル１１の熱は、延在部１５ｃを介して筐体１の壁面１ｓに放熱される。
【００３２】
図３に示されるように、固定部材３は、矩形板状の拘束部３０と、矩形板状の固定部３１と、を有する。拘束部３０及び固定部３１は、例えば平板状である。拘束部３０は、配列方向Ａに交差するように延在している。固定部３１は、配列方向Ａに沿って延在するように拘束部３０の一端部に設けられている。これにより、固定部材３は、全体として、例えばＬ字板状に形成されている。
【００３３】
図１に示されるように、拘束部３０は、配列方向Ａに沿って複数の電池セル１１を挟持した状態において、締結部材４及びナット５により互いに締結される。これにより、拘束部３０は、電池セル１１に拘束荷重を付加し、電池セル１１を互いに拘束する。すなわち、拘束部３０は、配列体２ａを拘束する拘束面３０ｓを含む。
【００３４】
固定部材３は、筐体１の壁面１ｓに固定される。具体的には、固定部３１は、固定面３１ｓが壁面１ｓに接触した状態において、ボルト６によって壁面１ｓに固定される。これにより、配列体２ａが筐体１の壁面１ｓに固定される。固定部３１は、筐体１に固定される固定面３１ｓを含む。固定面３１ｓは、筐体１に接触する接触面である。配列体２ａが筐体１の壁面１ｓに固定され得る状態において、一対の固定面３１ｓは、単一の平面（基準面）に含まれる。
【００３５】
拘束面３０ｓと固定面３１ｓとは、角度θで交差している。角度θは、拘束面３０ｓと固定面３１ｓとがなす角のうち拘束面３０ｓに関して配列体２ａとは反対側の角度である。角度θは、例えば、電池セル１１の膨張量が大きい電池セル１１の劣化末期において９０°に近付くように、９０°よりも大きい鈍角であることが好ましい。
【００３６】
図３に戻り、拘束部３０は、拘束部３０の１つの外縁３０ｅに設けられた一対の突設部３２と、拘束部３０における外縁３０ｅの反対側の外縁３０ｆに設けられた一対の突設部３３と、を含む。拘束部３０は、電池セル１１（ケース１３）の側面１３ａ，１３ｂに対向する。
【００３７】
突設部３２は、矩形板状を呈している。突設部３２は、配列方向Ａからみて、電池セル１１の上面１３ｅ側において、電池セル１１の側面１３ａ，１３ｂから突出している。突設部３２には、貫通孔３２ｈが設けられている。貫通孔３２ｈは、配列方向Ａからみて、セルホルダ２０の突設部２１の貫通孔２１ｈと重複する。この貫通孔３２ｈには、後述する締結部材４のボルト４０，４１が挿通される。
【００３８】
突設部３３は、矩形板状を呈している。突設部３３は、配列方向Ａからみて、電池セル１１の底面１３ｆ側において、電池セル１１の側面１３ａ，１３ｂから突出している。突設部３３には、貫通孔３３ｈが設けられている。貫通孔３３ｈは、配列方向Ａからみて、セルホルダ２０の突設部２２の貫通孔２２ｈと重複する。この貫通孔３３ｈには、後述する締結部材４のボルト４２，４３が挿通される。
【００３９】
配列体２ａの一端２ｂ側の固定部材３と、その固定部材３に隣接する電池セル１１との間には、ミドルプレート７が配置されている。ミドルプレート７の一部は、配列方向Ａからみて、固定部材３と略同一の形状を呈している。したがって、ミドルプレート７にも、配列方向Ａからみて固定部材３における貫通孔３２ｈ，３３ｈと重複する貫通孔が設けられている。ミドルプレート７と固定部材３との間には、電池セル１１の膨張に応じて圧縮される弾性部材８が介在している。
【００４０】
隣接する電池セル１１の間において、電池セル１１の側面１３ｂと伝熱プレート１５の本体部１５ａとの間には、絶縁フィルム９が介在されている。絶縁フィルム９は、例えば伝熱プレート１５の本体部１５ａと同等の大きさを有する矩形形状を有する。絶縁フィルム９は、絶縁性を有し、例えば弾性を有する材料で構成されている。
【００４１】
締結部材４は、一対の固定部材３を互いに締結することにより、配列方向Ａに沿って複数の電池セル１１（配列体２ａ）に拘束荷重を付加する。電池モジュール２は、複数（ここでは４つ）の締結部材４を備えている。締結部材４は、例えば、長尺状のボルト４０〜４３と、ボルト４０〜４３のそれぞれに螺合されるナット５と、を含む。ボルト４０〜４３は、一例として、その一端４ａに六角柱状の頭部４ｂが一体形成されると共に、その他端４ｃにネジ山が形成されている。ナット５は、ボルト４０〜４３の他端４ｃに螺合される。
【００４２】
締結部材４は、配列体２ａの壁面１ｓ側に対して電池セル１１の配列方向Ａに拘束荷重を付加するボルト４１，４３（第１締結部材）と、ボルト４１，４３の位置よりも壁面１ｓから遠い位置において配列体２ａに対して電池セル１１の配列方向Ａに拘束荷重を付加するボルト４０，４２（第２締結部材）と、を有する。配列体２ａの壁面１ｓ側は、例えば、配列体２ａの配列方向Ａに沿う軸線を含む壁面１ｓに平行な面よりも壁面１ｓ側である。ボルト４１，４３の位置よりも壁面１ｓから遠い位置は、例えば、配列体２ａの配列方向Ａに沿う軸線に関してボルト４１，４３の位置の反対側の位置である。ボルト４０，４１は、電池セル１１を保持したセルホルダ２０の貫通孔２１ｈ、配列体２ａの配列端に配置された固定部材３の貫通孔３２ｈ、及び、ミドルプレート７の貫通孔に挿通されている。ボルト４２，４３は、電池セル１１を保持したセルホルダ２０の貫通孔２２ｈ、配列体２ａの配列端に配置された固定部材３の貫通孔３３ｈ、及び、ミドルプレート７の貫通孔に挿通されている。なお、図１及び図４〜図８においては、ボルト４２，４３、ボルト４２，４３を挿通させる貫通孔２２ｈ，貫通孔３３ｈ、及びボルト４２，４３のそれぞれに螺合されるナット５の図示を省略している。
【００４３】
電池モジュール２において、複数の電池セル１１が、壁面１ｓに向かって凸となるように配列されている点について、図１を参照しつつ詳述する。
【００４４】
具体的には、複数の電池セル１１は、配列体２ａの中央部Ｍに対し配列端近くに配置される電池セル１１ほど、側面１３ｃと壁面１ｓとがなす角度が大きくなるように配置されている。なお、以下の説明では、便宜上、配列体２ａの７つの電池セル１１を、配列体２ａの他端２ｃから一端２ｂに向かって順番に、電池セル１１１、電池セル１１２、・・・、電池セル１１７と称する。
【００４５】
図１の例では、配列体２ａの中央部Ｍに位置する電池セル１１４の側面１３４ｃは、壁面１ｓと略平行である。したがって、電池セル１１４の側面１３４ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂ４（不図示）は、略０°である。
【００４６】
この電池セル１１４に隣接する電池セル１１５の側面１３５ｃは、側面１３４ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂ４よりも大きい角度で、壁面１ｓに対して傾斜している。つまり、電池セル１１５の側面１３５ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂ５は、上記角度Ｂ４よりも大きい。この電池セル１１５に隣接する電池セル１１６の側面１３６ｃは、側面１３５ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂ５よりも、壁面１ｓに対して更に傾斜している。つまり、電池セル１１６の側面１３６ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂ６は、上記角度Ｂ５よりも大きい。この電池セル１１６に隣接する電池セル１１７の側面１３７ｃは、側面１３６ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂ６よりも、壁面１ｓに対して更に傾斜している。つまり、電池セル１１７の側面１３７ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂ７は、上記角度Ｂ６よりも大きい。したがって、電池セル１１４〜電池セル１１７では、配列体２ａの中央部Ｍに対し一端２ｂ近くに配置される電池セル１１ほど、側面１３ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂが大きくなるように配置されている。
【００４７】
同様に、電池セル１１４に隣接する電池セル１１３の側面１３３ｃは、側面１３４ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂ４よりも大きい角度で、壁面１ｓに対して傾斜している。つまり、電池セル１１３の側面１３３ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂ３は、上記角度Ｂ４よりも大きい。この電池セル１１３に隣接する電池セル１１２の側面１３２ｃは、側面１３３ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂ３よりも、壁面１ｓに対して更に傾斜している。つまり、電池セル１１２の側面１３２ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂ２は、上記角度Ｂ３よりも大きい。この電池セル１１２に隣接する電池セル１１１の側面１３１ｃは、側面１３２ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂ２よりも、壁面１ｓに対して更に傾斜している。つまり、電池セル１１１の側面１３１ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂ１は、上記角度Ｂ２よりも大きい。したがって、電池セル１１１〜電池セル１１４では、配列体２ａの中央部Ｍに対し他端２ｃ近くに配置される電池セル１１ほど、側面１３ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂが大きくなるように配置されている。図１の例では、角度Ｂ１と角度Ｂ７、角度Ｂ２と角度Ｂ６、及び、角度Ｂ３と角度Ｂ５は、それぞれ略等しい角度となっているが、角度Ｂ１〜Ｂ７はこの例に限定されるものではない。
【００４８】
また、電池モジュール２では、複数の電池セル１１は、隣接する複数の電池セル１１において互いに向かい合う側面１３ａ，１３ｂ同士の距離が、壁面１ｓから遠ざかるにつれて小さくなるように配列されている。
【００４９】
図１の例では、隣接する電池セル１１１，１１２において、電池セル１１１の側面１３１ａと、電池セル１１２の側面１３２ｂと、が互いに向かい合っている。側面１３１ａと側面１３２ｂとの間の距離は、最も壁面１ｓに近い箇所において距離Ｌ１であり、壁面１ｓから遠ざかるにつれて小さくなっている。
【００５０】
隣接する電池セル１１２，１１３において、電池セル１１２の側面１３２ａと、電池セル１１３の側面１３３ｂと、が互いに向かい合っている。側面１３２ａと側面１３３ｂとの間の距離は、最も壁面１ｓに近い箇所において距離Ｌ２であり、壁面１ｓから遠ざかるにつれて小さくなっている。
【００５１】
隣接する電池セル１１３，１１４において、電池セル１１３の側面１３３ａと、電池セル１１４の側面１３４ｂと、が互いに向かい合っている。側面１３３ａと側面１３４ｂとの間の距離は、最も壁面１ｓに近い箇所において距離Ｌ３であり、壁面１ｓから遠ざかるにつれて小さくなっている。
【００５２】
隣接する電池セル１１４，１１５において、電池セル１１４の側面１３４ａと、電池セル１１５の側面１３５ｂと、が互いに向かい合っている。側面１３４ａと側面１３５ｂとの間の距離は、最も壁面１ｓに近い箇所において距離Ｌ４であり、壁面１ｓから遠ざかるにつれて小さくなっている。
【００５３】
隣接する電池セル１１５，１１６において、電池セル１１５の側面１３５ａと、電池セル１１６の側面１３６ｂと、が互いに向かい合っている。側面１３５ａと側面１３６ｂとの間の距離は、最も壁面１ｓに近い箇所において距離Ｌ５であり、壁面１ｓから遠ざかるにつれて小さくなっている。
【００５４】
隣接する電池セル１１６，１１７において、電池セル１１６の側面１３６ａと、電池セル１１７の側面１３７ｂと、が互いに向かい合っている。側面１３６ａと側面１３７ｂとの間の距離は、最も壁面１ｓに近い箇所において距離Ｌ６であり、壁面１ｓから遠ざかるにつれて小さくなっている。
【００５５】
したがって、電池セル１１１〜電池セル１１７は、隣接する複数の電池セル１１において互いに向かい合う側面１３ａ，１３ｂ同士の距離が、壁面１ｓから遠ざかるにつれて小さくなるように配列されている。本実施形態では、距離Ｌ１〜Ｌ６は互いに略等しい距離であるが、距離Ｌ１〜Ｌ６はこの例に限定されるものではない。
【００５６】
このような電池モジュール２は、例えば、図４に示される電池モジュール２Ｘを、図５に示されるように筐体１の壁面１ｓに固定することにより、得ることができる。図４の例では、Ｘ方向と一致する配列方向Ａ１に配列体２ａが配置された状態で、セルホルダ２０の貫通孔２１ｈ，２２ｈ、固定部材３の貫通孔３２ｈ，３３ｈ、及び、ミドルプレート７の貫通孔に対してボルト４０〜４３が挿通される。この状態において、第１の拘束荷重で一対の固定部材３を互いに締め付けるようにボルト４０〜４３の他端４ｃにナット５を螺合することによって、固定部材３を介して配列体２ａに拘束荷重が付加される。このとき、絶縁フィルム９の全体が圧縮される。絶縁フィルム９は、例えばＹ方向において壁面１ｓからの位置によらず、略均一に圧縮される。これにより、電池モジュール２Ｘが構成される。電池モジュール２Ｘでは、固定部材３の拘束面３０ｓがＸ方向に略直交する方向に延在し、固定部材３の固定面３１ｓがＸ方向に傾斜している。
【００５７】
続いて、図５に示されるように、ボルト４１，４３の他端４ｃのナット５を緩めることによって、配列体２ａの壁面１ｓ側に対して付加される拘束荷重を第１の拘束荷重よりも小さい第２の拘束荷重に低減させる。このとき、絶縁フィルム９の壁面１ｓ側への拘束荷重が低減される。絶縁フィルム９は、例えばＹ方向において壁面１ｓから遠いほど、大きく圧縮された状態となる。これにより、配列体２ａの配列方向は、壁面１ｓに向かって凸となるように配列体２ａが湾曲するような配列方向Ａ２となる。配列方向Ａ２は、例えば図１の例における配列方向Ａと同様の方向である。この結果、配列体２ａの中央部Ｍに対し配列端（一端２ｂ及び他端２ｃ）近くに配置される電池セル１１ほど、側面１３ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂが大きくなる。また、隣接する複数の電池セル１１において互いに向かい合う側面１３ａ，１３ｂ同士の距離が壁面１ｓ（基準面）から遠ざかるにつれて小さくなる。このようにして、電池モジュール２が構成される。
【００５８】
電池モジュール２では、固定部材３の固定面３１ｓは、Ｘ方向に沿う方向に延在し、単一の平面である基準面３ｓに含まれるようになる。これにより、配列体２ａが筐体１の壁面１ｓに固定され得る状態となる。この状態において、固定部材３の固定面３１ｓを筐体１の壁面１ｓに沿わせた状態で、伝熱プレート１５の延在部１５ｃと壁面１ｓとの間に熱伝導部材Ｔを介在させつつ、ボルト６によって固定部材３を筐体１の壁面１ｓに固定する。このとき、配列体２ａの中央部Ｍの周囲における熱伝導部材Ｔが圧縮される。これにより、電池パック１００を得ることができる。
【００５９】
以上のような構成を有する電池モジュール２によれば、複数の電池セル１１が壁面１ｓに向かって凸となるように配列されているため、電池セル１１の膨張量が大きい劣化末期において締結部材４に応力集中が発生することが低減される。
【００６０】
例えば電池セル１１の劣化の進展に伴い電池セル１１が膨張し、配列体２ａの配列端が固定部材３を押圧するようになると、一対の固定部材３が筐体１の壁面１ｓ側を支点として変形し、配列体２ａの中央部Ｍが筐体１の壁面１ｓから離れるように配列体２ａが変形する。このため、締結部材４に応力集中が発生する。特に、電池セル１１の膨張量が大きく、締結部材４に対し相対的に大きな荷重がかかる劣化末期において締結部材４に応力集中が発生すると、締結部材４の破損等が引き起こされる可能性が高くなる。
【００６１】
この点、本実施形態に係る電池パック１００及び電池モジュール２によれば、複数の電池セル１１は、壁面１ｓ（基準面）に向かって凸となるように配列され、配列体２ａの中央部Ｍに対し配列端（一端２ｂ及び他端２ｃ）近くに配置される電池セル１１ほど、側面１３ｃと壁面１ｓとがなす角度Ｂが大きくなるように配置されている。また、隣接する複数の電池セル１１において互いに向かい合う側面１３ａ，１３ｂ同士の距離が壁面１ｓ（基準面）から遠ざかるにつれて小さくなるように配列されている。そのため、電池セル１１が膨張する前においては、配列体２ａの中央部Ｍが筐体１の壁面１ｓに近付くように予め湾曲した状態である。一方、例えば電池セルの劣化の進展に伴い電池セルが膨張すると、配列体２ａの中央部Ｍが筐体１の壁面１ｓから離れるように変形する。つまり、予め湾曲している配列体２ａが凸となっている向き（Ｙ方向における負の方向）と、時間経過に伴う電池セル１１の膨張に起因して配列体２ａの中央部Ｍが移動する方向（Ｙ方向における正の方向）とは、逆方向である。よって、少なくとも電池セル１１の劣化初期においては、配列体２ａは、予め湾曲した状態から湾曲していない状態（配列方向Ａが直線に近い状態）に近付いていく。
【００６２】
そして、電池セル１１の膨張量が大きい電池セル１１の劣化末期においては、例えば図６に示されるように、配列体２ａの配列方向Ａ３が再びＸ方向に沿った方向に近付く。この状態においては、Ｘ方向に沿う配列方向に対して配列体２ａが実質的に変形していないため、締結部材４に応力集中が生じ難い。よって、時間経過に伴う電池セル１１の膨張により配列体２ａの中央部Ｍが筐体１の壁面１ｓから離れるように配列体２ａが変形したとしても、配列体２ａが予め湾曲していない場合と比較して、配列体２ａの変形に伴う締結部材４の変形が抑制され、劣化末期において締結部材４に応力集中が発生することを低減することが可能となる。
【００６３】
なお、図６の例よりも更に電池セル１１の膨張量が大きくなって配列体２ａが筐体１の壁面１ｓとは反対側に凸となるように反り変形したとしても、上述の通り少なくとも電池セル１１の劣化初期において配列体２ａが予め湾曲していることから、劣化末期における最終的な配列体２ａの反り変形は、配列体２ａが予め湾曲していない場合と比較して低減されたものとなる。よって、図６の例よりも更に電池セル１１の膨張量が大きくなる場合においても、劣化末期において締結部材４に応力集中が発生することを低減することが可能となる。
【００６４】
また、電池パック１００では、一対の固定部材３のそれぞれは、配列体２ａを拘束する拘束面３０ｓと、筐体１に固定される固定面３１ｓと、を有する。拘束面３０ｓと固定面３１ｓとがなす角のうち拘束面３０ｓに関して配列体２ａとは反対側の角度θは、鈍角である。これにより、時間経過に伴って電池セル１１が膨張した場合において固定部材３の変形が進展する方向とは反対方向に予め拘束面３０ｓが傾斜した状態となっている。そのため、筐体１の壁面１ｓに向かって凸となるように配列体２ａを配列することが容易となる。
【００６５】
また、電池パック１００では、配列体２ａと壁面１ｓとの間に配置され弾性を有する熱伝導部材Ｔを更に備えている。これにより、例えば予め配列体２ａが湾曲した状態において熱伝導部材Ｔを圧縮しておくことで、時間経過に伴う電池セル１１の膨張により配列体２ａの中央部Ｍが筐体１の壁面１ｓから離れるように配列体２ａが変形したとしても、熱伝導部材Ｔが復元することができる。よって、配列体２ａと壁面１ｓとの間に熱伝導部材Ｔが介在しない隙間ができ難くなり、時間経過に伴って電池セル１１の冷却性が低下することを抑制することができる。
【００６６】
また、電池パック１００では、締結部材４は、配列体２ａの壁面１ｓ側に対して電池セル１１の配列方向Ａに拘束荷重を付加するボルト４１，４３（第１締結部材）と、ボルト４１，４３の位置よりも壁面１ｓから遠い位置において配列体２ａに対して電池セル１１の配列方向Ａに拘束荷重を付加するボルト４０，４２（第２締結部材）と、を有する。ボルト４１，４３の拘束荷重は、ボルト４０，４２の拘束荷重よりも小さい。これにより、壁面１ｓ側の拘束荷重が小さくなるため、配列体２ａの中央部Ｍが壁面に近付くように配列体２ａを予め湾曲させることが容易となる。
【００６７】
以上の第１実施形態及び第２実施形態は、本発明に係る電池パックの一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係る電池パックは、上述したものに限定されない。本発明に係る電池パックは、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述したものを任意に変形したものとすることができる。
【００６８】
上記実施形態では、電池セル１１の熱を筐体１の壁面１ｓに放熱する構成の電池パック１００を例示したが、例えば図７に示されるように、電池セル１１の熱を、筐体１とは異なる放熱部材１Ａの壁面１Ａｓに放熱する構成の電池パック１００Ａに変形することができる。この場合、セルホルダ２０の側壁部２０ｃを介して側面１３ｄ上に延在部１５ｃを配置し、延在部１５ｃと壁面１Ａｓとの間に熱伝導部材Ｔを介在させてもよい。
【００６９】
図７の例では、図５の例と同様、配列体２ａは、壁面１ｓに向かって凸となるように配列方向Ａ２に沿って配列されている。電池セル１１の膨張量が大きい電池セル１１の劣化末期においては、例えば図８に示されるように、配列体２ａの配列方向Ａ３が再びＸ方向に沿った方向に近付く。この状態においても、図６の例と同様、Ｘ方向に沿う配列方向に対して配列体２ａが実質的に変形していないため、締結部材４に応力集中が生じ難い。よって、時間経過に伴う電池セル１１の膨張により配列体２ａの中央部Ｍが筐体１の壁面１ｓから離れるように配列体２ａが変形したとしても、配列体２ａが予め湾曲していない場合と比較して、配列体２ａの変形に伴う締結部材４の変形が抑制され、劣化末期において締結部材４に応力集中が発生することを低減することが可能となる。
【００７０】
また、図８の例では、配列体２ａの変形に伴い、配列体２ａの中央部Ｍが放熱部材１Ａの壁面１Ａｓに近付いている。このため、配列体２ａと壁面１Ａｓとの間に熱伝導部材Ｔが介在しない隙間ができ難い。よって、時間経過に伴って電池セル１１の冷却性が低下することを抑制することができる。この場合の熱伝導部材Ｔとしては、弾性を有する部材、あるいはゴム系の材料からなる板状部材に限定されず、液状ＴＩＭ等、種々の熱伝導部材を採用することができる。
【００７１】
上記実施形態では、配列体２ａの中央に位置する電池セル１１４が筐体１の壁面１ｓに最も近付くように、電池セル１１１〜電池セル１１７が壁面１ｓに向かって凸となるように配列されていたが、この例に限定されるものではない。例えば電池セル１１３が筐体１の壁面１ｓに最も近くてもよいし、電池セル１１５が筐体１の壁面１ｓに最も近くてもよい。
【００７２】
また、熱伝導部材Ｔは、粘着性を有する部材（例えば接着剤等）であってもよい。この場合、例えば時間経過に伴う電池セル１１の膨張により配列体２ａの中央部Ｍが筐体１の壁面１ｓから離れるように配列体２ａが変形したとしても、熱伝導部材Ｔは、その粘着性により配列体２ａと壁面１ｓとの双方に接触した状態（界面密着）を維持し易くなる。よって、配列体２ａと壁面１ｓとの間に熱伝導部材Ｔが介在しない隙間ができ難くなり、時間経過に伴って電池セル１１の冷却性が低下することを抑制することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１…筐体、１ｓ…壁面、２…電池モジュール、２ａ…配列体、３…固定部材、３ｓ…基準面、４…締結部材、１１…電池セル、１３ａ，１３ｂ…側面（第２側面）、１３ｃ…側面（第１側面）、３０ｓ…拘束面、３１ｓ…固定面、４０〜４３…ボルト（締結部材）、Ｍ…中央部、Ｔ…熱伝導部材、１００，１００Ａ…電池パック。
【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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