JP6661922B2 - 電池モジュール及び電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電池モジュール及び電池モジュールの製造方法に関する。

例えば、特許文献１に記載された電池モジュールは、セルホルダによって保持された電池セルが複数配列されてなる配列体と、配列体を電池セルの配列方向に加圧して拘束する拘束部材と、を備えている。この電池モジュールでは、セルホルダの配列方向の一方面に突出部が設けられ、他方面に凹部が設けられている。これら突出部と凹部とが嵌合することで配列方向と直交する方向におけるセルホルダの位置ずれが抑制され、配列体の直列性が確保されている。

特開２０１１−２２２４９０号公報

上記特許文献１の電池モジュールでは、劣化又は過充電等によって電池セルが配列方向に膨張した場合、隣り合うセルホルダ間の距離が広がり、突出部が凹部から抜けてしまうことが考えられる。この場合、配列方向と直交する方向にセルホルダの位置がずれ、配列体の直列性が損なわれてしまうおそれがある。

本発明は、電池セルが膨張した場合でも配列体の直列性を維持できる電池モジュール、及びそのような電池モジュールを製造できる電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る電池モジュールは、セルホルダによって保持され、所定の配列方向に沿って配列された複数の電池セルを含んで構成される配列体と、電池セル間で弾性部材を挟むことなく隣り合う非挟持セルホルダ対が存在するように、配列体の配列方向両端及び電池セル間の少なくとも１箇所に配置された弾性部材と、配列体及び弾性部材を配列方向に加圧して拘束する拘束部材と、を備え、隣り合うセルホルダの一方には、隣り合うセルホルダの他方との対向面から配列方向に突出する突出部が設けられ、隣り合うセルホルダの他方には、突出部が配置される凹部が設けられ、非挟持セルホルダ対においては、突出部の凹部に対する配列方向の挿入長さが、電池セルの膨脹に対する弾性部材の一電池セル当たりの許容圧縮量以上となっている。

この電池モジュールでは、電池セルが膨張した場合、弾性部材が圧縮変形することによって電池セルの膨張が許容される。このとき、電池セル間で弾性部材を挟むことなく隣り合う非挟持セルホルダ対においては、電池セルが膨張した分だけセルホルダ間の距離が広がる。この点、この電池モジュールでは、隣り合うセルホルダの一方の突出部が他方の凹部に配置されており、非挟持セルホルダ対においては、突出部の凹部に対する配列方向の挿入長さが、電池セルの膨脹に対する弾性部材の一電池セル当たりの許容圧縮量以上となっている。そのため、電池セルの膨張量が一電池セル当たりの許容圧縮量に達し、第１のセルホルダ対の間の距離が一電池セル当たりの許容圧縮量だけ広がった場合でも、突出部が凹部に挿入された状態が維持される。よって、この電池モジュールによれば、電池セルが膨張した場合でも配列体の直列性を維持することができる。なお、「許容圧縮量」とは、電池セルが膨脹した場合における弾性部材の圧縮量の最大値を意味する。また、「電池セルの膨脹に対する弾性部材の一電池セル当たりの許容圧縮量」とは、弾性部材が複数配置されている場合、各弾性部材の許容圧縮量の総和を電池セルの配置数で除した量を意味する。

また、電池セル間で弾性部材を挟んで隣り合う挟持セルホルダ対が存在し、挟持セルホルダ対においては、突出部の先端から凹部の底面までの配列方向の距離が、挟持セルホルダ対の間に配置された弾性部材の許容圧縮量以上となっていてもよい。電池セルが膨脹した場合、電池セル間で弾性部材を挟んで隣り合う挟持セルホルダ対においては、当該弾性部材が圧縮された分だけセルホルダ同士が接近する。この点、この電池モジュールでは、挟持セルホルダ対においては、突出部の先端から凹部の底面までの配列方向の距離が、挟持セルホルダ対の間に配置された弾性部材の許容圧縮量以上となっている。そのため、挟持セルホルダ対の間に配置された弾性部材が許容圧縮量まで圧縮され、当該弾性部材の許容圧縮量だけセルホルダ同士が接近した場合でも、突出部の先端が凹部の底面に当接しない。その結果、突出部の先端が凹部の底面に当接してしまうことを回避でき、セルホルダにより拘束荷重を受けることでセルホルダが破損してしまう事態の発生を抑制できる。

また、セルホルダは、電気絶縁性を有し、拘束部材は、配列体及び弾性部材を配列方向に挟む一対のエンドプレートと、一対のエンドプレート同士を連結する金属製の連結部材と、を有し、突出部は、連結部材の少なくとも電池セル側を覆うように配列方向に延びていてもよい。この場合、電池セルの膨張量が一電池セル当たりの許容圧縮量に達し、非挟持セルホルダ対の間の距離が一電池セル当たりの許容圧縮量だけ広がった場合でも、突出部が凹部に挿入された状態が維持され、電気絶縁性を有する突出部によってセルホルダ間の電池セルと連結部材との間が隔てられる。その結果、突出部が凹部から抜けてしまうことを回避でき、金属製の連結部材がセルホルダ間で露出することで電池セルと連結部材との間の絶縁性を維持できなくなってしまう事態の発生を抑制できる。

また、弾性部材の許容圧縮量は、拘束部材により配列体及び弾性部材に付加される拘束荷重が電池セルの膨脹によって所定の大きさまで増加したときの弾性部材の圧縮量であってもよい。電池セルが膨脹した場合、弾性部材が圧縮されて弾性部材の弾性反発力が増加し、拘束部材により配列体及び弾性部材に付加される拘束荷重が増加する。拘束荷重が過大になると、例えば拘束部材が破損してしまう等の不具合が生じるおそれがある。この点、この電池モジュールでは、例えば当該所定の大きさを電池モジュールにそのような不具合が生じない程度の値とすることで、電池セルが膨脹した場合に電池モジュールに不具合が生じることを抑制できる。

本発明の一側面に係る電池モジュールの製造方法は、セルホルダによって保持された電池セルを所定の配列方向に沿って複数配列してなる配列体と、電池セル間で弾性部材を挟むことなく隣り合うセルホルダである非挟持セルホルダ対が存在するように配列体の配列方向両端及び電池セル間の少なくとも１箇所に配置した弾性部材とを、拘束部材によって配列方向に加圧して拘束する組立工程を備え、隣り合うセルホルダの一方には、隣り合うセルホルダの他方との対向面から配列方向に突出する突出部が設けられ、隣り合うセルホルダの他方には、突出部が挿入される凹部が設けられ、組立工程では、非挟持セルホルダ対においては、突出部の凹部に対する配列方向の挿入長さが、電池セルの膨脹に対する弾性部材の一電池セル当たりの許容圧縮量以上となるように、突出部を凹部に挿入する。

この電池モジュールの製造方法により製造された電池モジュールでは、非挟持セルホルダ対においては、突出部の凹部に対する配列方向の挿入長さが、電池セルの膨脹に対する弾性部材の一電池セル当たりの許容圧縮量以上となる。そのため、電池セルの膨張量が一電池セル当たりの許容圧縮量に達し、非挟持セルホルダ対の間の距離が一電池セル当たりの許容圧縮量だけ広がった場合でも、突出部が凹部に挿入された状態が維持される。よって、この電池モジュールの製造方法によれば、電池セルが膨張した場合でも配列体の直列性を維持することができる。

本発明によれば、電池セルが膨張した場合でも配列体の直列性を維持できる電池モジュール、及びそのような電池モジュールを製造できる電池モジュールの製造方法を提供できる。

第１実施形態の電池モジュールの斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における概略断面図である。 （ａ）は図１のセルホルダを配列方向の一方側から見た斜視図であり、（ｂ）は他方側から見た斜視図である。 （ａ）は電池セルの膨張前における図１の電池モジュールの概略断面図であり、（ｂ）は電池セルの膨張後における概略断面図である。 変形例の電池モジュールの概略断面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線における概略断面図である。 （ａ）は電池セルの膨張前における変形例の電池モジュールの概略断面図であり、（ｂ）は電池セルの膨張後における概略断面図である。 第２実施形態の電池モジュールの斜視図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線における概略断面図である。 （ａ）は図８のセルホルダを配列方向の一方側から見た斜視図であり、（ｂ）は他方側から見た斜視図である。 （ａ）は電池セルの膨張前における図８の電池モジュールの概略断面図であり、（ｂ）は電池セルの膨張後における概略断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

［第１実施形態］
図１及び図２に示される第１実施形態の電池モジュール１は、所定の配列方向Ｄに沿って配列された複数の電池セル１０を含んで構成される配列体１５と、配列体１５の配列方向Ｄの一端（図２中の右端）に配置された弾性部材２０と、配列体１５及び弾性部材２０を配列方向Ｄに加圧して拘束する拘束部材３０と、を備えている。拘束部材３０は、配列体１５及び弾性部材２０を配列方向Ｄに挟む一対のエンドプレート３１と、一対のエンドプレート３１同士を連結する拘束バンド（連結部材）３５と、を有している。

電池セル１０は、矩形箱状のケース内に電極組立体が収容されてなる電池である。電池セル１０は、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。電池セル１０は、この例では、配列方向Ｄに沿って７つ配列されている。電池セル１０は、セルホルダ４０によって保持されている。隣り合う電池セル１０の電極端子１２は、図略のバスバーによって互いに電気的に接続されており、これにより、隣り合う電池セル１０が電気的に直列に接続されている。

図２に示されるように、隣り合う電池セル１０の間には、金属製で矩形板状の伝熱プレート１３が介在している。伝熱プレート１３は、電池セル１０の温度調整のための部材であり、隣り合う電池セル１０間の温度差を低減するために設けられている。配列体１５は、これら電池セル１０、セルホルダ４０、バスバー、及び伝熱プレート１３を含んで構成されている。セルホルダ４０の構成については後述する。

弾性部材２０は、例えばウレタン製のゴムスポンジにより平板状に形成されている。弾性部材３の材料の他の例としては、例えばエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム、シリコンゴム等が挙げられる。図２に示されるように、弾性部材２０は、配列体１５とエンドプレート３１との間に配置されている。すなわち、第１実施形態では、隣り合うセルホルダ４０の対は、いずれも、電池セル１０間で弾性部材２０を挟むことなく隣り合う非挟持セルホルダ対６０となっている。換言すれば、弾性部材２０は、非挟持セルホルダ対６０が存在するように設けられている。

図１及び図２に示されるように、この例では、配列体１５と弾性部材２０との間には、ミドルプレート２５が配置されている。ミドルプレート２５は、例えば樹脂により平板状に形成されている。ミドルプレート２５が配列体１５と弾性部材２０との間に介在していることで、弾性部材２０から配列体１５に作用する荷重のばらつきが抑制されている。ミドルプレート２５には、後述する拘束バンド３５の延在部３５ａが配置される配置部２７が設けられている。配置部２７は、延在部３５ａを囲う断面略Ｕ字状（コ字状）の壁部により構成されている。この例では、配置部２７には、延在部３５ａと共に、後述するセルホルダ４０の突出部５０が配置されている。

エンドプレート３１は、例えば金属により平板状に形成されている。一対のエンドプレート３１は、配列体１５、弾性部材２０、及びミドルプレート２５を配列方向Ｄの両側から挟んでいる。一対のエンドプレート３１同士は、配列方向Ｄに延在する複数の（この例では、４つ）拘束バンド３５によって連結されている。各エンドプレート３１には、拘束バンド３５の延在部３５ａが配置される複数の配置部３３が設けられている。配置部３３は、延在部３５ａを囲う断面略Ｕ字状の壁部により構成されている。

拘束バンド３５は、例えば鉄等の金属により帯状に形成されている。拘束バンド３５は、配列方向Ｄに沿って延在する延在部３５ａと、延在部３５ａの配列方向Ｄの両端から電池セル１０側へ垂直に延びる締結部３５ｂと、を有している。各拘束バンド３５の延在部３５ａは、ミドルプレート２５の配置部２７、各エンドプレート３１の配置部３３、後述する各セルホルダ４０の配置部４９，５７のそれぞれに配置されている。各拘束バンド３５の締結部３５ｂは、各エンドプレート３１の配列方向Ｄの外面に、例えばボルト３７等の締結部材によって締結されている。この締結により、配列体１５、弾性部材２０、及びミドルプレート２５に対して拘束荷重が付加されている。

セルホルダ４０は、例えば樹脂製であり、電気絶縁性を有している。図３に示されるように、セルホルダ４０は、枠体部４２と、仕切部４３と、を有している。以下、セルホルダ４０の配列方向Ｄにおける一方面を第１対向面４４とし、他方面を第２対向面４５とする。組付状態では、第１対向面４４は、配列方向Ｄの一方側に隣り合うセルホルダ４０との対向面となり、第２対向面４５は、他方側に隣り合うセルホルダ４０との対向面となる。

枠体部４２は、底板４６と、底板４６の両端から起立する一対の側板４７と、を有している。底板４６の両端部の各々には、底板４６の厚み方向に突出する脚部４８が設けられている。図２〜図４に示されるように、各脚部４８には、拘束バンド３５の延在部３５ａが配置される配置部４９が設けられている。配置部４９は、脚部４８の底面から底板４６の厚み方向に凹むように形成された凹溝である。配置部４９は、延在部３５ａを囲う断面略逆Ｕ字状の壁部により構成されている。当該壁部は、矩形柱状の配置空間を形成しており、当該配置空間は、この例では配列方向Ｄと直交する方向（底板４６の厚み方向）に開口している。

各脚部４８には、第１対向面４４における配置部４９の縁部から配列方向Ｄに突出する突出部５０が設けられている。突出部５０は、電池セル１０と拘束バンド３５の延在部３５ａとの間に介在するように脚部４８から張り出す壁部と、当該壁部の両端から底板４６の厚み方向に起立する一対の壁部とを有している。突出部５０は、全体として樋状に形成され、配列方向Ｄに直交する断面が略逆Ｕ字状をなしている。突出部５０の壁部の内面は、配置部４９の壁部の内面に連続している。各突出部５０の内側に延在部３５ａが配置され、突出部５０は延在部３５ａの電池セル１０側を覆うこととなる。

配置部４９は、拘束バンド３５の延在部３５ａ、及び配列方向Ｄの他方側に隣り合うセルホルダ４０の突出部５０が配置される凹部５１を有している。凹部５１は、第２対向面４５から配列方向Ｄに凹むように設けられ、矩形柱状をなしている。配列方向Ｄに直交する断面において、凹部５１の断面形状は、配置部４９の断面形状よりも少なくとも突出部５０の厚さの分だけ大きくなっている。これにより、凹部５１に延在部３５ａ及び突出部５０の両方が配置可能となっている。

図３に示されるように、仕切部４３は、一対の側板４７同士を接続している。仕切部４３上には、一対の端子収容部５５が設けられている。各端子収容部５５は、電極端子１２を囲う円形の内壁を有している。仕切部４３上には、端子収容部５５に接続された一対の基部５６が設けられている。

図２〜図４に示されるように、各基部５６には、延在部３５ａが配置される配置部５７が設けられている。配置部５７は、配置部４９を上下方向に反転した形状を有しており、延在部３５ａを囲う断面略Ｕ字状の壁部により構成されている。各基部５６には、配置部５７の縁部から突出するように突出部５０が設けられており、この突出部５０にも延在部３５ａが配置される。配置部５７は、凹部５１を有しており、この凹部５１にも延在部３５ａ及び突出部５０が挿入される。

図４（ａ）に示されるように、凹部５１の配列方向Ｄの長さＬ１、すなわち第２対向面４５から凹部５１の底面までの配列方向Ｄの距離は、突出部５０の凹部５１に対する配列方向Ｄの挿入長さＬ２よりも大きくなっている。そのため、組付状態において、突出部５０の先端面と凹部５１の底面とは当接せず、突出部５０の先端面と凹部５１の底面との間には、隙間５３が形成される。また、突出部５０の第１対向面４４からの配列方向Ｄの突出長さは、挿入長さＬ２よりも大きくなっている。そのため、組付状態において、隣り合うセルホルダ４０の第１対向面４４と第２対向面４５との間には、隙間５４が形成される。

図３に示されるように、セルホルダ４０では、枠体部４２及び仕切部４３によって収容空間Ｓが形成されている。この収容空間Ｓに電池セル１０が収容されることで、セルホルダ４０に電池セル１０が保持される。また、セルホルダ４０では、枠体部４２と、仕切部４３の図３中の下端面とによって矩形状の開口部５９が形成されている。組付状態においては、この開口部５９に伝熱プレート１３が配置される。これにより、図２及び図４に示されるように、伝熱プレート１３によって隣り合う電池セル１０間に形成される隙間内に仕切部４３が配置された状態となる。

この組付状態においては、セルホルダ４０には拘束荷重が作用しておらず、セルホルダ４０は、電池セル１０及び伝熱プレート１３に対して配列方向Ｄに沿ってスライド移動可能となっている。具体的には、セルホルダ４０は、隙間５３の配列方向Ｄの長さ、及び隙間５４の配列方向Ｄの長さのいずれか短い方の分だけ、スライド移動可能となっている。この例では、これらの長さは同一となっている。図２及び図４では、仕切部４３が電池セル１０の配列方向Ｄの一方面に当接する位置にセルホルダ４０が配置された状態が示されている。

次に、図４を参照しつつ、電池セル１０が配列方向Ｄに膨張した場合について説明する。図４（ａ）は電池セル１０の膨張前の電池モジュール１の概略断面図であり、図４（ｂ）は電池セル１０の膨張後の電池モジュール１の概略断面図である。図４（ｂ）では、弾性部材２０の圧縮量が許容圧縮量Ａ１に達した状態が示されている。なお、電池セル１０の膨張の態様としては、複数の電池セル１０のうちのいずれか１つが膨張する場合、及び２つ以上又は全ての電池セル１０が同時に膨張する場合が含まれる。以下では、全ての電池セル１０が均一に膨張する場合を例に挙げて説明する。また、説明の便宜上、図中に示される各部材の寸法は実際のものとは異なる場合がある。

電池モジュール１では、各電池セル１０が膨張した場合、弾性部材２０が圧縮変形することにより、各電池セル１０の膨張が許容される。具体的に説明すると、まず、膨張した電池セル１０は、弾性部材２０側へ変位する。変位した電池セル１０は、隣り合う電池セル１０を、伝熱プレート１３を介して弾性部材２０側へ押圧し、弾性部材２０側へ変位させる。その結果、配列方向Ｄにおいて最も弾性部材２０側に配置された電池セル１０は、全ての電池セル１０の膨張量を足し合わせた量だけ弾性部材２０側へ変位する。この電池セル１０は、ミドルプレート２５を弾性部材２０側へ押圧する。これにより、ミドルプレート２５が弾性部材２０側へ移動する。そして、ミドルプレート２５によって押圧されることで、弾性部材２０が圧縮変形する。以上説明した作用により、各電池セル１０が膨張した場合、電池セル１０の膨張量の総和の分だけ弾性部材２０が圧縮変形し、各電池セル１０の膨張が許容される。このとき、隣り合うセルホルダ４０間の距離は、各電池セル１０が膨張した分だけ広がる。

図４に示されるように、弾性部材２０は、圧縮量が許容圧縮量Ａ１に達するまで圧縮変形可能となっている。すなわち、電池モジュール１では、許容圧縮量Ａ１を電池セル１０の配置数で除した量だけ、各電池セル１０の膨張が許容される。以下、この量を、電池セル１０の膨張に対する弾性部材２０の一電池セル当たりの許容圧縮量Ａ２とする。

電池モジュール１では、突出部５０の凹部５１に対する挿入長さＬ２は、一電池セル当たりの許容圧縮量Ａ２以上となっている。このため、図４（ｂ）に示されるように、各電池セル１０の膨張量が一電池セル当たりの許容圧縮量Ａ２に達し（弾性部材２０の圧縮量が許容圧縮量Ａ１に達し）、セルホルダ４０間の距離が一電池セル当たりの許容圧縮量Ａ２だけ広がった場合でも、突出部５０が凹部５１に挿入された状態が維持される。よって、電池セル１０が膨張した場合においても、配列体１５の直列性を維持することができる。

また、電池モジュール１では、突出部５０が、拘束バンド３５の延在部３５ａの電池セル１０側を覆うように配列方向Ｄに延びているため、電池セル１０の膨張量が一電池セル当たりの許容圧縮量Ａ２に達し、セルホルダ４０間の距離が一電池セル当たりの許容圧縮量Ａ２だけ広がった場合でも、突出部５０が凹部５１に挿入された状態が維持され、電気絶縁性を有する突出部５０によってセルホルダ４０間の電池セル１０と延在部３５ａとの間が隔てられる。その結果、突出部５０が凹部５１から抜けてしまうことを回避でき、金属製の延在部３５ａがセルホルダ４０間で露出することで電池セル１０と拘束バンド３５との間の絶縁性を維持できなくなってしまう事態の発生を抑制できる。

ここで、挿入長さＬ２は、例えば以下のように決定される。まず、弾性部材２０の許容圧縮量Ａ１が算出される。この例では、弾性部材２０の許容圧縮量Ａ１は、拘束部材３０により配列体１５及び弾性部材２０に付加される拘束荷重が電池セル１０の膨脹によって所定の大きさまで増加したときの弾性部材２０の圧縮量である。この所定の大きさは、当該所定の大きさまで拘束荷重が増加した場合でも電池モジュール１に不具合が生じない程度の値とされている。これにより、電池セル１０が膨脹した場合に電池モジュール１に不具合が生じることを抑制できる。拘束荷重が過大になった場合に電池モジュール１に生じる不具合としては、拘束部材３０の破損等が挙げられる。当該所定の大きさは、電池セル１０の寸法及び特性等に基づいて算出される電池セル１０の最大膨張量、弾性部材２０の圧縮特性（例えば、圧縮量と弾性反発力との関係）、拘束部材３０の機械的強度、エンドプレート３１間の配列方向Ｄの距離等に基づいて算出することができる。

この許容圧縮量Ａ１を電池セル１０の配置数で除することにより、一電池セル当たりの許容圧縮量Ａ２が算出される。挿入長さＬ２は、許容圧縮量Ａ２以上の所定の長さに設定される。ここで、本実施形態では、上述したようにセルホルダ４０が所定量だけスライド移動可能となっていることから、挿入長さＬ２には、当該所定量が更に加算されてもよい。また、挿入長さＬ２には、寸法公差に対応した量が更に加算されてもよい。

電池モジュール１の組立工程を説明する。組立工程では、セルホルダ４０によって保持された電池セル１０を配列方向Ｄに沿って複数配列してなる配列体１５と、配列体１５に対して配列方向Ｄの一端に配置した弾性部材２０とを、拘束部材３０によって配列方向Ｄに加圧して拘束する。より具体的には、配列体１５と弾性部材２０とを配列方向Ｄから一対のエンドプレート３１で挟み、拘束バンド３５によって一対のエンドプレート３１同士を連結する。このとき、挿入長さＬ２が一電池セル当たりの許容圧縮量Ａ２以上となるように、突出部５０を凹部５１に挿入する。これにより、電池モジュール１が製造される。

この際、電池モジュール１では、突出部５０を凹部５１に挿入することでセルホルダ４０同士を位置決めできることから、組付性が高められている。なお、挿入長さＬ２の調整方法としては、例えば下記の方法が考えられる。例えば、突出部５０において先端から挿入長さＬ２だけ離れた位置に目印となるマーカ等を予め設けておき、組立工程において、当該目印が見えなくなるように突出部５０を凹部５１に挿入してもよい。

［第１実施形態の変形例］
図５〜図７に示される変形例の電池モジュール１Ａのように、弾性部材２０が電池セル１０間に配置されていてもよい。すなわち、上記電池モジュール１では、隣り合うセルホルダ４０の対が、いずれも、電池セル１０間で弾性部材２０を挟むことなく隣り合う非挟持セルホルダ対６０となっていたが、電池モジュール１Ａでは、隣り合うセルホルダ４０の対の一部が、電池セル１０間で弾性部材２０を挟むことなく隣り合う非挟持セルホルダ対６０となっている一方、隣り合うセルホルダ４０の対の残り（この例では、１対）が、電池セル１０間で弾性部材２０を挟んで隣り合う挟持セルホルダ対６２となっている。すなわち、電池モジュール１Ａでは、弾性部材２０は、非挟持セルホルダ対６０及び挟持セルホルダ対６２の両方が存在するように設けられている。

図６及び図７に示されるように、電池モジュール１Ａでは、挟持セルホルダ対６２の一方が、セルホルダ４０と形状が異なるセルホルダ４０Ａとなっている。セルホルダ４０Ａは、突出部５０に代えて突出部５０Ａを有する点でセルホルダ４０と相違している。突出部５０Ａの第１対向面４４からの配列方向Ｄの突出長さは、突出部５０の当該突出長さよりも大きくなっている。また、電池モジュール１Ａでは、セルホルダ４０Ａに保持された電池セル１０と弾性部材２０との間にミドルプレート２５が配置されている。

図７に示されるように、電池セル１０が膨脹した場合、挟持セルホルダ対６２においては、弾性部材２０が圧縮された分だけセルホルダ４０，４０Ａ同士が接近する。電池モジュール１Ａでは、挟持セルホルダ対６２においては、突出部５０Ａの先端から凹部５１の底面までの配列方向Ｄの距離Ｌ３が、挟持セルホルダ対６２の間に配置された弾性部材２０の許容圧縮量Ａ１以上となっている。そのため、挟持セルホルダ対６２の間に配置された弾性部材２０が許容圧縮量Ａ１まで圧縮され、許容圧縮量Ａ１だけセルホルダ４０，４０Ａ同士が接近した場合でも、突出部５０Ａの先端が凹部５１の底面に当接しない。その結果、突出部５０Ａの先端が凹部５１の底面に当接してしまうことを回避でき、セルホルダ４０，４０Ａにより拘束荷重を受けることでセルホルダ４０，４０Ａが破損してしまう事態の発生を抑制できる。

なお、電池モジュール１Ａにおいても、第１実施形態の電池モジュール１と同様に、非挟持セルホルダ対６０においては、電池セル１０が膨脹した分だけセルホルダ４０間の距離が広がるが、突出部５０の凹部５１に対する挿入長さＬ２が一電池セル当たりの許容圧縮量Ａ２以上となっているため、突出部５０が凹部５１に挿入された状態が維持され、配列体１５の直列性を維持することができる。

また、第１実施形態において、配置部４９は、配列方向Ｄと直交する方向に開口していなくてもよく、脚部４８を配列方向Ｄに貫通する貫通孔であってもよい。この点は、配置部２７，３３，５７についても同様である。

［第２実施形態］
図８〜図１１に示される第２実施形態の電池モジュール１Ｂのように、拘束ボルト３８を含んで構成される拘束部材３０Ｂを備えていてもよい。拘束部材３０Ｂは、配列体１５及び弾性部材２０を配列方向Ｄに挟む一対のエンドプレート３１Ｂと、一対のエンドプレート３１Ｂ同士を連結する拘束ボルト（連結部材）３８と、を有している。

図９〜図１１に示されるように、電池モジュール１Ｂでは、ミドルプレート２５Ｂの配置部２７Ｂ及びエンドプレート３１Ｂの配置部３３Ｂは、拘束ボルト３８が挿通される貫通孔として構成されている。また、セルホルダ４０Ｂの配置部４９Ｂ，５７Ｂも、拘束ボルト３８が挿通される貫通孔として構成されている。配置部４９Ｂ，５７Ｂは、円柱状の凹部５１Ｂを有している。凹部５１Ｂの径は、配置部４９Ｂ，５７Ｂの径よりも、少なくとも突出部５０Ｂの半径方向の厚さの分だけ大きくなっている。

拘束ボルト３８は、例えば鉄等の金属により形成されている。各拘束ボルト３８は、一方のエンドプレート３１Ｂの配置部３３Ｂ、各セルホルダ４０Ｂの配置部４９Ｂ，５７Ｂ、ミドルプレート２５Ｂの配置部２７Ｂ、及び他方のエンドプレート３１Ｂの配置部３３Ｂに順次挿通され、他方のエンドプレート３１Ｂの外側でナット３９により締結されている。この締結により、配列体１５、弾性部材２０、及びミドルプレート２５Ｂに対して拘束荷重が付加されている。

図１１に示されるように、第２実施形態の電池モジュール１Ｂにおいても、第１実施形態の電池モジュール１と同様に、非挟持セルホルダ対６０においては、電池セル１０が膨脹した分だけセルホルダ４０間の距離が広がるが、突出部５０の凹部５１に対する挿入長さＬ２が一電池セル当たりの許容圧縮量Ａ２以上となっているため、突出部５０が凹部５１に挿入された状態が維持され、配列体１５の直列性を維持することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。

例えば、上記実施形態とは逆に、第１対向面４４に凹部５１が設けられ、第２対向面４５に突出部５０が設けられてもよい。また、第１対向面４４及び第２対向面４５のそれぞれに、突出部５０及び凹部５１の両方が設けられてもよい。例えば、各脚部４８の第１対向面４４に突出部５０が設けられると共に各基部５６の第１対向面４４に凹部５１が設けられ、各脚部４８の第２対向面４５に凹部５１が設けられると共に各基部５６の第２対向面４５に突出部５０が設けられてもよい。

隣り合うセルホルダ４０の一方が、第１対向面４４及び第２対向面４５の両方に突出部５０を有すると共に、隣り合うセルホルダ４０の他方が、第１対向面４４及び第２対向面４５の両方に凹部５１を有していてもよい。この場合、隣り合うセルホルダ４０の形状を互いに異ならせることができることから、誤組付が抑制される。なお、そのようなセルホルダ４０と上記実施形態のセルホルダ４０とを適宜組み合わせて用いてもよい。

突出部５０は、連結部材の電池セル１０側を覆っていなくてもよい。例えば、突出部５０は、配置部４９，５７の縁部から突出することなく、第１対向面４４における他の位置から突出していてもよい。この場合、凹部５１は、突出部５０の位置に対応した位置に設けられる。また、突出部５０は、例えば平板状、棒状等の任意の形状であってもよい。この場合、凹部５１は、突出部５０の形状に対応した（突出部５０が挿入可能な）形状とされる。

弾性部材２０は、非挟持セルホルダ対６０が存在するように配列体１５の配列方向Ｄの両端及び電池セル１０間の少なくとも１箇所に配置されていればよく、例えば配列体１５に対して配列方向Ｄの両側に配置されてもよいし、配列体１５の配列方向Ｄの一端又は両端と電池セル１０間とに配置されてもよい。また、上記変形例の電池モジュール１Ａでは挟持セルホルダ対６２が１対設けられていたが、挟持セルホルダ対６２が複数対設けられていてもよい。これらの場合のように複数箇所に弾性部材２０を配置した方が、電池セル１０の膨張を更に許容できる点で好ましい。なお、弾性部材２０が複数配置されている場合、電池セル１０の膨脹に対する弾性部材２０の一電池セル当たりの許容圧縮量Ａ２は、各弾性部材２０の許容圧縮量Ａ１の総和を電池セル１０の配置数で除した量とすればよい。

セルホルダ４０，４０Ａ，４０Ｂは、少なくとも電池セル１０、伝熱プレート１３、及び連結部材（拘束バンド３５又は拘束ボルト３８）との接触位置において絶縁性を有していればよく、その一部が金属製であってもよい。ただし、全体が樹脂製である方が、成形の容易性の観点から好ましく、金属を含む方が、剛性を向上できる点で好ましい。ミドルプレート２５は、省略されてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ…電池モジュール、１０…電池セル、１５…配列体、２０…弾性部材、２５…ミドルプレート、３０，３０Ｂ…拘束部材、３１，３１Ｂ…エンドプレート、３５…拘束バンド（連結部材）、３８…拘束ボルト（連結部材）、４０，４０Ａ，４０Ｂ…セルホルダ、５０…突出部、５１…凹部、６０…非挟持セルホルダ対、６２…挟持セルホルダ対、Ｄ…配列方向。

Claims (5)

1. セルホルダによって保持され、所定の配列方向に沿って配列された複数の電池セルを含んで構成される配列体と、
   前記電池セル間で弾性部材を挟むことなく隣り合う非挟持セルホルダ対が存在するように、前記配列体の前記配列方向両端及び前記電池セル間の少なくとも１箇所に配置された前記弾性部材と、
   前記配列体及び前記弾性部材を前記配列方向に加圧して拘束する拘束部材と、を備え、
   隣り合う前記セルホルダの一方には、隣り合う前記セルホルダの他方との対向面から前記配列方向に突出する突出部が設けられ、隣り合う前記セルホルダの他方には、前記突出部が配置される凹部が設けられ、
   前記非挟持セルホルダ対においては、前記突出部の前記凹部に対する前記配列方向の挿入長さが、前記電池セルの膨脹に対する前記弾性部材の一電池セル当たりの許容圧縮量以上となっており、
   前記電池セルの膨張量が前記一電池セル当たりの許容圧縮量に達し、前記非挟持セルホルダ対の間の距離が前記一電池セル当たりの許容圧縮量だけ広がった場合でも、前記突出部が前記凹部に挿入された状態が維持される、電池モジュール。
2. 前記電池セル間で前記弾性部材を挟んで隣り合う挟持セルホルダ対が存在し、
   前記挟持セルホルダ対においては、前記突出部の先端から前記凹部の底面までの前記配列方向の距離が、当該挟持セルホルダ対の間に配置された前記弾性部材の前記許容圧縮量以上となっている、請求項１記載の電池モジュール。
3. 前記セルホルダは、電気絶縁性を有し、
   前記拘束部材は、前記配列体及び前記弾性部材を前記配列方向に挟む一対のエンドプレートと、前記一対のエンドプレート同士を連結する金属製の連結部材と、を有し、
   前記突出部は、前記連結部材の少なくとも前記電池セル側を覆うように前記配列方向に延びている、請求項１又は２記載の電池モジュール。
4. 前記弾性部材の前記許容圧縮量は、前記拘束部材により前記配列体及び前記弾性部材に付加される拘束荷重が前記電池セルの膨脹によって所定の大きさまで増加したときの前記弾性部材の圧縮量である、請求項１〜３のいずれか１項記載の電池モジュール。
5. セルホルダによって保持された電池セルを所定の配列方向に沿って複数配列してなる配列体と、前記電池セル間で弾性部材を挟むことなく隣り合う非挟持セルホルダ対が存在するように前記配列体の前記配列方向両端及び前記電池セル間の少なくとも１箇所に配置した弾性部材とを、拘束部材によって前記配列方向に加圧して拘束する組立工程を備え、
   隣り合う前記セルホルダの一方には、隣り合う前記セルホルダの他方との対向面から前記配列方向に突出する突出部が設けられ、隣り合う前記セルホルダの他方には、前記突出部が挿入される凹部が設けられ、
   前記組立工程では、
   前記非挟持セルホルダ対においては、前記突出部の前記凹部に対する前記配列方向の挿入長さが、前記電池セルの膨脹に対する前記弾性部材の一電池セル当たりの許容圧縮量以上となり、且つ、
   前記電池セルの膨張量が前記一電池セル当たりの許容圧縮量に達し、前記非挟持セルホルダ対の間の距離が前記一電池セル当たりの許容圧縮量だけ広がった場合でも、前記突出部が前記凹部に挿入された状態が維持されるように、前記突出部を前記凹部に挿入する、電池モジュールの製造方法。

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