JP2018107078A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルの放熱性を向上させることができる電池モジュールを提供する。【解決手段】電池モジュール１は、第１方向Ｄ１に沿って配列された複数の電池セル１１を有する配列体２と、配列体２を第１方向Ｄ１において挟持して筐体１０に固定する一対のブラケット３，４と、を備えている。ブラケット３は、配列体２を挟持するための挟持部３１、配列体２を筐体１０に固定する固定部３２、及び、挟持部３１と固定部３２とを連結する連結部３３を有している。配列体２は、筐体１０と対向する第１面２ａ、及び、第１面２ａの反対側の第２面２ｂを有している。挟持部３１は、第１方向Ｄ１から見て、第１面２ａよりも第２面２ｂの近くで連結部３３に接続されている。【選択図】図４

Description

本発明は、電池モジュールに関する。

従来、リチウムイオン二次電池などの電池セルの配列体を備えた電池モジュールが知られている。かかる電池モジュールでは、配列体の配列方向の両端に配置され配列体を挟持する挟持部と、配列体を筐体等の被固定部に固定する固定部とを有するブラケットが用いられる場合がある。例えば特許文献１に記載のバッテリ固定装置では、バッテリ電槽において相対する一対の側面に補強用ブラケットがそれぞれ嵌め込まれている。補強用ブラケットは、拘束ボルト及びナットにより互いに連結される側面押さえ部と、締結ボルトによりレール状の固定部材に固定される固定用片とを有している。

また、かかる電池モジュールでは、電池セルの性能を維持する観点から、電池セルで発生する熱を効率的に放熱することが求められている。例えば特許文献２に記載の電池モジュールでは、電池モジュールと被固定部との間に伝熱部材を配置することで、電池セルから被固定部に至る伝熱経路が形成されている。

特開平８−１６９２４２号公報 特開２０１４−１９２１２０号公報

一般に電池セルは、その使用期間が長くなると膨張する。電池セルが膨張すると、配列体の両端に配置されたブラケットの挟持部に応力が加わる。一方、ブラケットの固定部は被固定部に固定されている。このため、挟持部は固定部に接続された部分を支点として倒れ込むように変形する場合がある。この場合、配列体がアーチ状に撓み変形し、配列体の配列方向の中央部における電池セルと被固定部との離間距離が長くなる。よって、電池セルの放熱性が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、電池セルの放熱性を向上させることができる電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る電池モジュールは、所定方向に沿って配列された複数の電池セルを有する配列体と、配列体を所定方向において挟持して被固定部に固定する一対のブラケットと、を備え、一対のブラケットのうち一方のブラケットは、配列体を挟持するための第１挟持部、配列体を被固定部に固定する第１固定部、及び、第１挟持部と第１固定部とを連結する第１連結部を有し、配列体は、被固定部と対向する第１面、及び、第１面の反対側の第２面を有し、第１挟持部は、所定方向から見て、第１面よりも第２面の近くで第１連結部に接続されている。

この電池モジュールでは、一方のブラケットが第１挟持部、第１固定部、及び第１連結部を有している。第１挟持部は、被固定部と対向する配列体の第１面よりも反対側の第２面の近くで第１連結部に接続されている。したがって、電池セルの膨張により配列体が所定方向に沿って膨張し、第１挟持部に所定方向の応力が加わると、第１挟持部は第１連結部が接続された部分を支点として倒れ込むように変形する。具体的には、第１挟持部は、配列体の第１面が第２面よりも広がるような向きに倒れ込む。これにより、配列体は第１面が凸となるようにアーチ状に撓み変形し、配列体の第１面は対向する被固定部に強く押し付けられる。よって、電池セルの放熱性を向上させることができる。

本発明に係る電池モジュールにおいては、電池セルは、ケースと、ケースに収容された電極組立体と、を有し、所定方向から見て、第１挟持部の外縁は電極組立体の外縁の外側に配置されていてもよい。この場合、第１挟持部が電極組立体を全体的に覆うので、電極組立体が安定して挟持される。これにより、電極組立体を構成する正極及び負極が適度に密着するので、各電池セルに所望の特性を発揮させることができる。

本発明に係る電池モジュールにおいては、第１連結部は、被固定部と第１面との対向方向に沿って延びるとともに、対向方向及び所定方向のそれぞれに交差する交差方向で第１挟持部を介して互いに対向する一対の連結部材を有し、一対の連結部材は、第１挟持部と第１固定部とを連結していてもよい。この場合、例えば、一枚の板の交差方向の両端部に対向方向に延びるスリットを形成することによって、容易に第１挟持部と一対の連結部材とを構成することができる。

本発明に係る電池モジュールにおいては、一方のブラケットは、一対の連結部材に立設され一対の連結部材と第１固定部とを繋ぐ一対のリブを更に有していてもよい。この場合、連結部材が第１固定部に接続された部分を支点として倒れ込むように変形することがリブによって抑制される。これにより、第１挟持部は第１連結部が接続された部分を支点として倒れ込むように変形し易い。したがって、配列体に第１面が凸となるような撓み変形を容易に生じさせることができる。

本発明に係る電池モジュールにおいては、第１挟持部は、交差方向において一対の連結部材の間に配置された第１領域と、第１領域の交差方向の両端に配置され、一対の連結部材に接続された一対の第２領域と、を有し、一対のリブは、一対の第２領域にも立設されていてもよい。この場合、連結部材の変形が更に抑制される。

本発明に係る電池モジュールは、一方のブラケットと配列体との間に配置された弾性部材を更に備えてもよい。一般に、弾性部材の熱伝導率は、ブラケットの熱伝導率よりも低い。したがって、配列体における弾性部材側の電池セルの放熱性は、弾性部材と反対側の電池セルの放熱性よりも低くなり易い。このため、配列体が、第２面が凸となるような撓み変形をして筐体から離間した場合、弾性部材側の電池セルにおける放熱性低下の度合いは、弾性部材と反対側の電池セルにおける放熱性低下の度合いよりも大きくなり易い。したがって、弾性部材が一方のブラケットと配列体との間に配置された場合、第２面が凸となるような配列体の撓み変形が、特に弾性部材側で抑制される。これにより、放熱性低下の度合いが大きい弾性部材側の電池セルにおける放熱性の低下を抑制可能となる。

本発明に係る電池モジュールにおいては、一対のブラケットのうち他方のブラケットは、配列体を挟持するための第２挟持部、配列体を被固定部に固定する第２固定部、及び、第２挟持部と第２固定部とを接続する第２連結部を有し、第２連結部は、所定方向から見て、第１面よりも第２面の近くで第２挟持部に接続されていてもよい。この場合、一対のブラケットのそれぞれが、第１面が凸となるように配列体を撓み変形させるので、電池セルの放熱性を更に向上させることができる。

本発明によれば、電池セルの放熱性を向上させることができる電池モジュールを提供することができる。

第１実施形態に係る電池モジュールの断面図である。 図１に示される電池セルの内部構成を示す断面図である。 図２におけるIII−III線断面図である。 図１に示されるブラケットを示す斜視図である。 比較例に係る電池モジュールの変形について説明するための断面図である。 図１の電池モジュールの変形について説明するための断面図である。 第２実施形態に係る電池モジュールの断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一または同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る電池モジュールの断面図である。図１に示されるように、第１実施形態に係る電池モジュール１は、配列体２と、一対のブラケット３，４と、弾性部材５と、ミドルプレート６と、複数の拘束ボルト７と、複数のナット８と、を備えている。図１では、電池モジュール１は筐体１０（被固定部）に固定された状態で示されている。

配列体２は、直方体状を呈している。配列体２は、熱伝導部材２０を介して筐体１０と対向する第１面２ａと、第１面２ａの反対側の第２面２ｂと、を有している。熱伝導部材２０は、伸縮可能なシート状の部材であり、例えばＴＩＭ（Thermal Interface Material）である。以下の説明では、配列体２において、第１面２ａが位置する方向を「下」、第２面２ｂが位置する方向を「上」とする。

配列体２は、第１方向Ｄ１（所定方向）に沿って配列された複数の電池セル１１と、複数のセルホルダ１２、複数の伝熱プレート１３と、を有している。電池セル１１は、矩形箱状のケースと、ケース内に収容された電極組立体と、を含んでいる。電池セル１１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。隣り合う電池セル１１は、バスバー（不図示）により電気的に直列に接続されている。

図２は、図１に示される電池セルの内部構成を示す断面図である。図３は、図２におけるIII−III線断面図である。図２及び図３に示されるように、電池セル１１は、例えば略直方体形状をなす中空のケースＣと、ケースＣ内に収容された電極組立体Ｅとを有している。

ケースＣは、例えばアルミニウム等の金属によって形成され、ケースＣの内部には、例えば有機溶媒系又は非水系の電解液が注入されている。ケースＣの頂面には、正極端子Ｔｐと負極端子Ｔｎとが互いに離間して配置されている。正極端子Ｔｐは、絶縁リング１１ａを介してケースＣの頂面に固定され、負極端子Ｔｎは、絶縁リング１１ａを介してケースＣの頂面に固定されている。

電極組立体Ｅは、例えば正極Ｅｐと、負極Ｅｎと、正極Ｅｐと負極Ｅｎとの間に配置された袋状のセパレータＥｓとによって構成されている。本実施形態の電極組立体Ｅでは、セパレータＥｓ内に正極Ｅｐが収容されており、この状態で正極Ｅｐと負極ＥｎとがセパレータＥｓを介して交互に積層された状態となっている。

正極Ｅｐは、例えばアルミニウム箔からなる金属箔Ｅｐ１と、金属箔Ｅｐ１の両面に形成された正極活物質層Ｅｐ２とを有している。正極活物質層Ｅｐ２は、正極活物質とバインダとを含んで形成されている。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物には、例えばマンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つと、リチウムとが含まれる。また、正極Ｅｐの正極端子Ｔｐ側の端部には、正極端子Ｔｐの位置に対応してタブ１１ｂが形成されている。タブ１１ｂは、正極Ｅｐの正極端子Ｔｐ側の端部から、正極端子Ｔｐに向かって延び、導電部材１１ｃを介して正極端子Ｔｐに接続されている。

一方、負極Ｅｎは、例えば銅箔からなる金属箔Ｅｎ１と、金属箔Ｅｎ１の両面に形成された負極活物質層Ｅｎ２とを有している。負極活物質層Ｅｎ２は、負極活物質とバインダとを含んで形成されている。負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯ_ｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。また、負極Ｅｎの負極端子Ｔｎ側の端部には、負極端子Ｔｎの位置に対応してタブ１１ｂが形成されている。タブ１１ｂは、負極Ｅｎの負極端子Ｔｎ側の端部から負極端子Ｔｎに向かって延び、導電部材１１ｃを介して負極端子Ｔｎに接続されている。

セパレータＥｓは、例えば袋状に形成され、内部に正極Ｅｐのみを収容している。セパレータＥｓの形成材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。なお、セパレータＥｓは、袋状に限られず、シート状のものを用いてもよい。

図１に示されるセルホルダ１２は、例えば樹脂によって一体成形された枠状の部材である。セルホルダ１２は、電池セル１１を枠内に嵌め込むようにして電池セル１１を保持している。セルホルダ１２は、第２方向Ｄ２（対向方向）で互いに対向する下壁１４及び上壁１５と、第３方向Ｄ３（交差方向）（図２参照）で互いに対向する一対の側壁（不図示）と、を有している。第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２及び第３方向Ｄ３は互いに直交している。

セルホルダ１２が電池セル１１を保持した状態において、下壁１４及び上壁１５は、電池セル１１の下面１１ｄ及び上面１１ｅ（すなわち、電池セル１１の第２方向Ｄ２の両端面）を覆うように配置され、一対の側壁は、電池セル１１の第３方向Ｄ３の両端面を覆うように配置される。下壁１４は、筐体１０と対向している。上壁１５の上面１５ａは、配列体２の第２面２ｂを構成している。

伝熱プレート１３は、電池セル１１の温度調整のための部材であり、隣り合う電池セル１１間の温度差を低減するために設けられている。伝熱プレート１３は、断面Ｌ字状の板状部材であり、第１部分１３ａと第２部分１３ｂとを有している。第１部分１３ａは、隣り合う電池セル１１の間に設けられている。つまり、配列体２では、第１部分１３ａを介して、複数の電池セル１１が配列されている。第２部分１３ｂは、第１部分１３ａの筐体１０側の端部から、下壁１４の下面を覆うように第１部分１３ａの厚さ方向（第１方向Ｄ１）に延びている。

第２部分１３ｂの下面１３ｃは、配列体２の第１面２ａを構成している。上述のように、配列体２の第１面２ａと筐体１０との間には、熱伝導部材２０が設けられている。すなわち、第２部分１３ｂは、熱伝導部材２０を介して筐体１０に熱的に接続されている。電池セル１１で生じた熱は、伝熱プレート１３及び熱伝導部材２０を介して、筐体１０に放出される。筐体１０はヒートシンクとして機能する。なお、熱伝導部材２０が設けられず、第１面２ａと筐体１０とが直接接触していてもよい。また、配列体２が伝熱プレート１３を有さず、電池セル１１の下面１１ｄが熱伝導部材２０に直接接触していてもよい。

一対のブラケット３，４は、配列体２を所定方向において挟持して筐体１０に固定するための部材である。一対のブラケット３，４は、例えば鉄などの金属製の板部材により形成されている。

図４は、図１に示されるブラケットを示す斜視図である。図１及び図４に示されるように、ブラケット３は、配列体２を挟持するための挟持部（第１挟持部）３１、配列体２を筐体１０に固定する固定部（第１固定部）３２、挟持部３１と固定部３２とを連結する連結部（第１連結部）３３、及び一対のリブ３４を有している。

挟持部３１は、矩形板状を呈する第１領域３５と、矩形状を呈する一対の第２領域３６と、を有している。第１領域３５は、後述する一対の連結部材３７の間に配置されている。一対の第２領域３６は互いに同形状を呈している。一対の第２領域３６は、第１領域３５の上端部における第３方向Ｄ３の両端に配置されている。一対の第２領域３６は、一対の接続部分３８において一対の連結部材３７に接続されている。挟持部３１には、拘束ボルト７が挿通される複数の挿通孔３１ａが設けられている。ここでは、４つの挿通孔３１ａが第１領域３５の四隅に設けられている。

挟持部３１は、第１方向Ｄ１から見て、第１面２ａよりも第２面２ｂの近くで連結部３３に接続されている。具体的には、一対の第２領域３６は、第１方向Ｄ１から見て、第１面２ａよりも第２面２ｂの近くで一対の連結部材３７に接続されている。すなわち、一対の接続部分３８から第１面２ａまでの第２方向Ｄ２における距離は、一対の接続部分３８から第２面２ｂまでの第２方向Ｄ２における距離よりも長い。

一対の接続部分３８のそれぞれから第１面２ａまでの第２方向Ｄ２における距離は、互いに等しい。一対の接続部分３８のそれぞれから第２面２ｂまでの第２方向Ｄ２における距離は、互いに等しい。一対の接続部分３８は、第１方向Ｄ１から見て、第１面２ａと第２面２ｂとの間に配置されている。なお、一対の接続部分３８のそれぞれから第１面２ａまでの第２方向Ｄ２における距離は、互いに異なっていてもよい。一対の接続部分３８のそれぞれから第２面２ｂまでの第２方向Ｄ２における距離は、互いに異なっていてもよい。一対の接続部分３８は、第１方向Ｄ１から見て、第１面２ａよりも上方に配置されていてもよい。

固定部３２は、筐体１０に沿って配置される矩形板状の部材である。固定部３２には、固定用のボルトＢ１が挿通される複数の挿通孔３２ａが設けられている。ボルトＢ１を挿通孔３２ａに挿通し、ボルトＢ１を筐体１０に締結することによって、ブラケット３は筐体１０に固定される。ここでは、３つの挿通孔３２ａが第３方向Ｄ３に並んで設けられている。

連結部３３は、一対の連結部材３７を有している。一対の連結部材３７は、第２方向Ｄ２に沿って延び、第１領域３５の第３方向Ｄ３の両端に沿って配置されている。一対の連結部材３７は、互いに同形状を呈している。一対の連結部材３７は、挟持部３１と固定部３２とを連結している。一対の連結部材３７における第２方向Ｄ２の一端は、一対の第２領域３６に接続されている。一対の連結部材３７における第２方向Ｄ２の他端は、固定部３２の第３方向Ｄ３の両端に接続されている。一対の連結部材３７は、第１領域３５の第３方向Ｄ３の両端から離間し、第３方向Ｄ３で第１領域３５を介して互いに対向している。

一対のリブ３４は、連結部材３７を補強するための部材であって、一対の連結部材３７に立設され、一対の連結部材３７と固定部３２とを繋いでいる。一対のリブ３４は、一対の第２領域３６にも立設されている。なお、一対のリブ３４は、第２領域３６に立設されていなくてもよい。ブラケット３は一対のリブ３４を有さなくてもよいし、一方のリブ３４のみを有してもよい。

挟持部３１及び一対の連結部材３７は、例えば、一枚の矩形状の板部材における第３方向Ｄ３の両端部に第２方向Ｄ２に延びるスリットを形成することによって構成される。また、挟持部３１、固定部３２及び一対の連結部材３７は、例えば、一枚の矩形状の板部材を断面Ｌ字状に屈曲させ、屈曲部により接続された２つの矩形板状部分のうち一方により固定部３２を構成するとともに、他方にＵ字状のスリットを形成することによって、挟持部３１及び一対の連結部材３７を構成することができる。ここで、Ｕ字状のスリットとは、他方の矩形板状部分における第３方向Ｄ３の両端部において第２方向Ｄ２に沿って延びる一対の第１部分と、一対の第１部分の屈曲部側の端部同士を接続するように第３方向Ｄ３に沿って延びる第２部分と、を有するスリットである。

ブラケット４は、ブラケット３と同形状を呈している。ブラケット４は、配列体２を挟持するための挟持部（第２挟持部）４１、配列体２を筐体１０に固定する固定部（第２固定部）４２、挟持部４１と固定部４２とを連結する連結部（第２連結部）４３、及び一対のリブ４４を有している。

挟持部４１は、矩形板状を呈する第１領域４５と、矩形状を呈する一対の第２領域４６と、を有している。第１領域４５は、後述する一対の連結部材４７の間に配置されている。一対の第２領域４６は互いに同形状を呈している。一対の第２領域４６は、第１領域４５の上端部における第３方向Ｄ３の両端に配置されている。一対の第２領域４６は、一対の接続部分４８において一対の連結部材４７に接続されている。挟持部４１には、拘束ボルト７が挿通される複数の挿通孔４１ａが設けられている。ここでは、４つの挿通孔４１ａが第１領域４５の四隅に設けられている。

挟持部４１は、第１方向Ｄ１から見て、第１面２ａよりも第２面２ｂの近くで連結部４３に接続されている。具体的には、一対の第２領域４６は、第１方向Ｄ１から見て、第１面２ａよりも第２面２ｂの近くで一対の連結部材４７に接続されている。すなわち、一対の接続部分４８から第１面２ａまでの第２方向Ｄ２における距離は、一対の接続部分４８から第２面２ｂまでの第２方向Ｄ２における距離よりも長い。

一対の接続部分４８のそれぞれから第１面２ａまでの第２方向Ｄ２における距離は、互いに等しい。一対の接続部分４８のそれぞれから第２面２ｂまでの第２方向Ｄ２における距離は、互いに等しい。一対の接続部分４８は、第１方向Ｄ１から見て、第１面２ａと第２面２ｂとの間に配置されている。なお、一対の接続部分４８のそれぞれから第１面２ａまでの第２方向Ｄ２における距離は、互いに異なっていてもよい。一対の接続部分４８のそれぞれから第２面２ｂまでの第２方向Ｄ２における距離は、互いに異なっていてもよい。一対の接続部分４８は、第１方向Ｄ１から見て、第１面２ａよりも上方に配置されていてもよい。

固定部４２は、筐体１０に沿って配置される矩形板状の部材である。固定部４２には、固定用のボルトＢ１が挿通される複数の挿通孔４２ａが設けられている。ボルトＢ１を挿通孔４２ａに挿通した後、ボルトＢ１を筐体１０に締結することによって、ブラケット４は筐体１０に固定される。ここでは、３つの挿通孔４２ａが第３方向Ｄ３に並んで設けられている。

連結部４３は、一対の連結部材４７を有している。一対の連結部材４７は、第２方向Ｄ２に沿って延び、第１領域４５の第３方向Ｄ３の両端に沿って配置されている。一対の連結部材４７は、互いに同形状を呈している。一対の連結部材４７は、挟持部４１と固定部４２とを連結している。一対の連結部材４７における第２方向Ｄ２の一端は、一対の第２領域４６に接続されている。一対の連結部材４７における第２方向Ｄ２の他端は、固定部４２の第３方向Ｄ３の両端に接続されている。一対の連結部材４７は、第１領域４５の第３方向Ｄ３の両端から離間し、第３方向Ｄ３で第１領域４５を介して互いに対向している。

一対のリブ４４は、連結部材４７を補強するための部材であって、一対の連結部材４７に立設され、一対の連結部材４７と固定部４２とを繋いでいる。一対のリブ４４は、一対の第２領域４６にも立設されている。なお、一対のリブ４４は、第２領域４６に立設されていなくてもよい。また、ブラケット４は一対のリブ４４を有さなくてもよいし、一方のリブ４４のみを有してもよい。

挟持部４１及び一対の連結部材４７は、例えば、一枚の矩形状の板部材における第３方向Ｄ３の両端部に第２方向Ｄ２に延びるスリットを形成することによって構成される。また、挟持部４１、固定部４２及び一対の連結部材４７は、例えば、一枚の矩形状の板部材を断面Ｌ字状に屈曲させ、屈曲部により接続された２つの矩形板状部分のうち一方により固定部４２を構成するとともに、他方にＵ字状のスリットを形成することによって、挟持部４１及び一対の連結部材４７を構成することができる。ここで、Ｕ字状のスリットとは、他方の矩形板状部分における第３方向Ｄ３の両端部において第２方向Ｄ２に沿って延びる一対の第１部分と、一対の第１部分の屈曲部側の端部同士を接続するように第３方向Ｄ３に沿って延びる第２部分と、を有するスリットである。

図４に示された破線は、電池モジュール１において電極組立体Ｅが配置される部分を仮想的に示したものである。このように、挟持部３１，４１は、電極組立体Ｅを全体的に覆っている。すなわち、第１方向Ｄ１から見て、挟持部３１，４１の外縁は、電極組立体Ｅの外縁の外側に配置されている。より具体的には、第１方向Ｄ１から見て、第１領域３５，４５の外縁は、電極組立体Ｅの外縁の外側に配置されている。なお、挟持部３１，４１は、必ずしも電極組立体Ｅを全体的に覆っていなくてもよい。すなわち、第１方向Ｄ１から見て、挟持部３１，４１の外縁は、電極組立体Ｅの外縁の内側に配置されていてもよい。

弾性部材５は、ブラケット３と配列体２との間に配置されている。弾性部材５は、電池セル１１の第１方向Ｄ１の膨張を吸収するための部材である。弾性部材５は、例えばゴムなどの弾性を有する材料により、矩形平板状に形成されている。なお、電池モジュール１は、弾性部材５を備えなくてもよい。

ミドルプレート６は、配列体２と弾性部材５との間に配置されている。ミドルプレート６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６が弾性部材５と配列体２との間に介在していることで、弾性部材５から配列体２に作用する荷重のばらつきが抑制されている。

複数の拘束ボルト７は、例えば鉄などの金属により構成されている。複数の拘束ボルト７のそれぞれは、挟持部４１の挿通孔４１ａ、各セルホルダ１２の挿通孔（不図示）、ミドルプレート６の挿通孔（不図示）、及び挟持部３１の挿通孔３１ａに順次挿通され、挟持部３１の外側でナット８により締結されている。この締結によって配列体２に対して第１方向Ｄ１に拘束荷重が付加されている。

続いて、図５及び図６を参照して、電池モジュール１の効果について説明する。図５は、比較例に係る電池モジュールの変形について説明するための断面図である。図６は、図１の電池モジュールの変形について説明するための断面図である。図５に示されるように、比較例に係る電池モジュール５０は、一対のブラケット３，４の代わりに、従来の断面Ｌ字型の一対のブラケット５３，５４を備える点で、電池モジュール１（図１参照）と相違し、その他の点で一致している。一対のブラケット５３，５４は、断面Ｌ字型を呈する板部材であって、挟持部５５と固定部５６とを有している。一対のブラケット５３，５４では、電池セル１１が膨張し、挟持部５５に電池セル１１の配列方向の応力が加わると、挟持部５５は固定部５６との接続部分５７を支点として挟持部５５の外側に倒れ込むように変形する。

このとき、挟持部５５の第１方向Ｄ１の変形量は、接続部分５７から上方に遠ざかるほど大きくなる。接続部分５７は、挟持部５５の筐体１０側の端部に配置されていることから、挟持部５５の第１方向Ｄ１の変位量は、筐体１０から上方に遠ざかるほど大きくなると言える。したがって、挟持部５５の変形に伴って、配列体２は第２面２ｂが凸となるようにアーチ状に撓み変形し、配列体２の第１方向Ｄ１の中央部における電池セル１１ほど上方に移動して筐体１０から離間する。すなわち、電池セル１１と挟持部５５との第１方向Ｄ１における離間距離が長くなるほど、電池セル１１と筐体１０との第２方向Ｄ２における離間距離が長くなる。これにより、電池セル１１と筐体１０及び熱伝導部材２０との間に隙間ができるおそれがある。この結果、電池セル１１の放熱性が低下するおそれがある。

これに対して、図６に示されるように、電池モジュール１の挟持部３１は、筐体１０と対向する配列体２の第１面２ａよりも反対側の第２面２ｂの近くで連結部３３（図４参照）に接続されている。つまり、接続部分３８は、第１方向Ｄ１から見て、第１面２ａよりも第２面２ｂの近くに設けられている。したがって、電池セル１１の膨張により配列体２が第１方向Ｄ１に沿って膨張し、挟持部３１に第１方向Ｄ１の応力が加わると、挟持部３１は接続部分３８を支点として挟持部３１の外側（配列体２の反対側に倒れ込むように変形する。具体的には、挟持部３１は、配列体２の第１面２ａが第２面２ｂよりも広がるような向きに倒れ込む。

挟持部３１の第１方向Ｄ１の変形量は、接続部分３８から遠ざかるほど大きくなる。つまり、挟持部３１の第１方向Ｄ１の変形量は、筐体１０に近い部分ほど大きくなると言える。したがって、配列体２は第１面２ａが凸となるようにアーチ状に撓み変形し、配列体２の第１面２ａは対向する筐体１０（熱伝導部材２０）に強く押し付けられる。この結果、電池セル１１が筐体１０にしっかりと密着するので、電池モジュール１によれば、電池セル１１の放熱性を向上させることができる。

ブラケット４はブラケット３と同形状を呈している。したがって、一対のブラケット３，４のそれぞれが、第１面２ａが凸となるように配列体２を撓み変形させる。このため、例えば、ブラケット４の代わりに比較例に係るブラケット５４を用いた場合よりも、電池セル１１の放熱性を更に向上させることができる。

第１方向Ｄ１から見て、挟持部３１，４１の外縁は電極組立体Ｅの外縁の外側に配置されている。このため、挟持部３１，４１が電極組立体Ｅを全体的に覆うので、電極組立体Ｅが安定して挟持される。これにより、電極組立体Ｅを構成する正極Ｅｐ及び負極Ｅｎが適度に密着するので、各電池セル１１に所望の特性を発揮させることができる。

連結部３３は、第２方向Ｄ２に沿って延びるとともに、第３方向Ｄ３で挟持部３１を介して互いに対向する一対の連結部材３７を有し、一対の連結部材３７は、挟持部３１と固定部３２とを連結している。このため、例えば、一枚の板の第３方向Ｄ３の両端部に第２方向Ｄ２に延びるスリットを形成することによって、容易に挟持部３１と一対の連結部材３７とを構成することができる。同様に、連結部４３は、第２方向Ｄ２に沿って延びるとともに、第３方向Ｄ３で挟持部４１を介して互いに対向する一対の連結部材４７を有し、一対の連結部材４７は、挟持部４１と固定部４２とを連結している。このため、例えば、一枚の板の第３方向Ｄ３の両端部に第２方向Ｄ２に延びるスリットを形成することによって、容易に挟持部４１と一対の連結部材４７とを構成することができる。

ブラケット３は、一対の連結部材３７に立設され一対の連結部材３７と固定部３２とを繋ぐ一対のリブ３４を更に有している。このため、連結部材３７が固定部３２に接続された部分を支点として倒れ込むように変形することが抑制される。この結果、挟持部３１が接続部分３８を支点として倒れ込むように変形し易い。同様に、ブラケット４は、一対の連結部材４７に立設され一対の連結部材４７と固定部４２とを繋ぐ一対のリブ４４を更に有している。このため、連結部材４７が固定部４２に接続された部分を支点として倒れ込むように変形することが抑制される。この結果、挟持部４１が接続部分４８を支点として倒れ込むように変形し易い。以上のことから、配列体２に第１面２ａが凸となるような撓み変形を容易に生じさせることができる。

一対のリブ３４は、一対の第２領域３６にも立設されているので、連結部材３７の変形が更に抑制される。同様に、一対のリブ４４は、一対の第２領域４６にも立設されているので、連結部材４７の変形が更に抑制される。

電池モジュール１は、ブラケット３と配列体２との間に配置された弾性部材５を更に備える。一般に、弾性部材５の熱伝導率は、ブラケット３，４の熱伝導率よりも低い。したがって、配列体２における弾性部材５側の電池セル１１の放熱性は、弾性部材５と反対側の電池セル１１の放熱性よりも低くなり易い。このため、配列体２が、第２面２ｂが凸となるような撓み変形をして筐体１０から離間した場合、弾性部材５側の電池セル１１における放熱性低下の度合いは、弾性部材５と反対側の電池セル１１における放熱性低下の度合いよりも大きくなり易い。本実施形態では、弾性部材５がブラケット３と配列体２との間に配置されている。したがって、弾性部材５が従来の断面Ｌ字型のブラケットと配列体２との間に配置されている場合に比べて、第２面２ｂが凸となるような配列体２の撓み変形が、特に弾性部材５側で抑制される。したがって、弾性部材５側の電池セル１１の放熱性の低下を抑制可能となる。

［第２実施形態］
図７は、第２実施形態に係る電池モジュールの断面図である。図７に示されるように、第２実施形態に係る電池モジュール１Ａは、一対のブラケット３，４の形状の点で、電池モジュール１（図１参照）と主に相違している。以下では、図４及び図７を参照しながら、電池モジュール１と相違する構成を中心に説明を行う。

図４及び図７に示されるように、電池モジュール１Ａの挟持部３１は、例えば、矩形板状を呈し、電池モジュール１の挟持部３１の第１領域３５と同形状を呈している。挟持部３１には、挿通孔３１ａに加えて、ボルトＢ２が締結されるネジ孔３１ｂが設けられている。ネジ孔３１ｂは、第１方向Ｄ１から見て、第１面２ａよりも第２面２ｂの近くに設けられている。すなわち、ネジ孔３１ｂから第１面２ａまでの第２方向Ｄ２における距離は、ネジ孔３１ｂから第２面２ｂまでの第２方向Ｄ２における距離よりも長い。

連結部３３は、例えば、矩形板状を呈し、連結部３３の第３方向Ｄ３の長さは挟持部３１の第３方向Ｄ３の長さと同等である。連結部３３の第２方向Ｄ２の一端部は、挟持部３１に接続されている。第２方向Ｄ２の一端部には、ボルトＢ２が挿通される挿通孔３３ａが設けられている。つまり、挿通孔３３ａ及びネジ孔３１ｂは、第１方向Ｄ１から見て、互いに一致する位置に設けられている。ボルトＢ２を挿通孔３３ａに挿通した後、ボルトＢ２をネジ孔３１ｂに締結することによって、連結部３３が挟持部３１に接続されている。したがって、ネジ孔３１ｂ、挿通孔３３ａ及びボルトＢ２は、連結部３３と挟持部３１との接続部分３８を構成している。すなわち、電池モジュール１Ａにおいても、接続部分３８は、第１方向Ｄ１から見て、第１面２ａよりも第２面２ｂの近くに設けられている。

連結部３３の第２方向Ｄ２の他端は、固定部３２の挟持部３１側の端に接続されている。連結部３３と固定部３２とは一体的に設けられている。連結部３３は、傾斜した状態で挟持部３１と固定部３２とを連結している。挟持部３１と連結部３３とのなす角度は鋭角であり、固定部３２と連結部３３とのなす角度は鈍角である。

電池モジュール１Ａにおいても、ブラケット４はブラケット３と同形状を呈している。すなわち、挟持部４１は、例えば、矩形板状を呈し、電池モジュール１の挟持部４１の第１領域４５と同形状を呈している。挟持部４１には、挿通孔４１ａ（図４参照）に加えて、ボルトＢ２が締結されるネジ孔４１ｂが設けられている。ネジ孔４１ｂは、第１方向Ｄ１から見て、第１面２ａよりも第２面２ｂの近くに設けられている。すなわち、ネジ孔４１ｂから第１面２ａまでの第２方向Ｄ２における距離は、ネジ孔４１ｂから第２面２ｂまでの第２方向Ｄ２における距離よりも長い。

連結部４３は、例えば、矩形板状を呈し、連結部４３の第３方向Ｄ３の長さは挟持部４１の第３方向Ｄ３の長さと同等である。連結部４３の第２方向Ｄ２の一端部は、挟持部４１に接続されている。第２方向Ｄ２の一端部には、ボルトＢ２が挿通される挿通孔４３ａが設けられている。つまり、挿通孔４３ａ及びネジ孔４１ｂは、第１方向Ｄ１から見て、互いに一致する位置に設けられている。ボルトＢ２を挿通孔４３ａに挿通した後、ボルトＢ２をネジ孔４１ｂに締結することによって、連結部４３が挟持部４１に接続されている。したがって、ネジ孔４１ｂ、挿通孔４３ａ及びボルトＢ２は、連結部４３と挟持部４１との接続部分４８を構成している。すなわち、電池モジュール１Ａにおいても、接続部分４８は、第１方向Ｄ１から見て、第１面２ａよりも第２面２ｂの近くに設けられている。

連結部４３の第２方向Ｄ２の他端は、固定部４２の挟持部４１側の端に接続されている。連結部４３と固定部４２とは一体的に設けられている。連結部４３は、傾斜した状態で挟持部４１と固定部４２とを連結している。挟持部４１と連結部４３とのなす角度は鋭角であり、固定部４２と連結部４３とのなす角度は鈍角である。

以上説明した電池モジュール１Ａにおいても、電池モジュール１と同様の効果が奏される。電池モジュール１Ａでは、接続部分３８，４８は、第１方向Ｄ１から見て、第１面２ａよりも第２面２ｂの近くに設けられている。したがって、電池セル１１の膨張により配列体２が第１方向Ｄ１に沿って膨張し、挟持部３１，４１に第１方向Ｄ１の応力が加わると、挟持部３１，４１は接続部分３８，４８を支点として倒れ込むように変形する。これにより、配列体２は第１面２ａが凸となるようにアーチ状に撓み変形し、配列体２の第１面２ａは対向する筐体１０に強く押し付けられる。したがって、電池モジュール１Ａによっても、電池セル１１の放熱性を向上させることができる。

本発明に係る電池モジュールは上記実施形態に限定されない。例えば、電池モジュール１，１Ａにおいて、ブラケット４は、ブラケット３と異なり、従来の断面Ｌ字型のブラケットであってもよい。この場合であっても、ブラケット３が用いられることにより、比較例に係る電池モジュール５０に比べて、電池セル１１の放熱性を向上させることができる。

電池モジュール１，１Ａにおいて、ブラケット４が従来の断面Ｌ字型のブラケットである場合に、弾性部材５をブラケット４と配列体２との間に配置してもよい。これにより、弾性部材５をブラケット３と配列体２との間に配置するよりも、放熱性の点で有利となる場合がある。この理由について説明する。電池モジュール１，１Ａが弾性部材５を備えると、ブラケット３，４間の第１方向Ｄ１の中心位置（以下、ブラケット中心）が、配列体２の第１方向Ｄ１の中心位置よりも弾性部材５側にずれる。このため、ブラケット中心よりも弾性部材５側に配置される電池セル１１の数は、ブラケット中心よりも弾性部材５の反対側に配置される電池セル１１の数よりも少なくなり易い。したがって、配列体２の撓み変形を抑制するブラケット３を弾性部材５側に配置するよりも、ブラケット３を弾性部材５の反対側に配置した方が、筐体１０に近づく電池セル１１の数が多くなり易い。この結果、電池モジュール１全体としての放熱性が向上する。

１，１Ａ…電池モジュール、２…配列体、２ａ…第１面、２ｂ…第２面、３，４…ブラケット、５…弾性部材、１０…筐体、１１…電池セル、３１，４１…挟持部、３２，４２…固定部、３３，４３…連結部、３４，４４…リブ、３５，４５…第１領域、３６，４６…第２領域、３７，４７…連結部材、Ｃ…ケース、Ｅ…電極組立体。

Claims (7)

1. 所定方向に沿って配列された複数の電池セルを有する配列体と、
   前記配列体を前記所定方向において挟持して被固定部に固定する一対のブラケットと、を備え、
   前記一対のブラケットのうち一方のブラケットは、前記配列体を挟持するための第１挟持部、前記配列体を前記被固定部に固定する第１固定部、及び、前記第１挟持部と前記第１固定部とを連結する第１連結部を有し、
   前記配列体は、前記被固定部と対向する第１面、及び、前記第１面の反対側の第２面を有し、
   前記第１挟持部は、前記所定方向から見て、前記第１面よりも前記第２面の近くで前記第１連結部に接続されている、電池モジュール。
2. 前記電池セルは、ケースと、前記ケースに収容された電極組立体と、を有し、
   前記所定方向から見て、前記第１挟持部の外縁は前記電極組立体の外縁の外側に配置されている、請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記第１連結部は、前記被固定部と前記第１面との対向方向に沿って延びるとともに、前記対向方向及び前記所定方向のそれぞれに交差する交差方向で前記第１挟持部を介して互いに対向する一対の連結部材を有し、
   前記一対の連結部材は、前記第１挟持部と前記第１固定部とを連結する、請求項１又は請求項２に記載の電池モジュール。
4. 前記一方のブラケットは、前記一対の連結部材に立設され前記一対の連結部材と前記第１固定部とを繋ぐ一対のリブを更に有している、請求項３に記載の電池モジュール。
5. 前記第１挟持部は、前記交差方向において一対の連結部材の間に配置された第１領域と、前記第１領域の前記交差方向の両端に配置され、前記一対の連結部材に接続された一対の第２領域と、を有し、
   前記一対のリブは、前記一対の第２領域にも立設されている、請求項４に記載の電池モジュール。
6. 前記一方のブラケットと前記配列体との間に配置された弾性部材を更に備える、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
7. 前記一対のブラケットのうち他方のブラケットは、前記配列体を挟持するための第２挟持部、前記配列体を被固定部に固定する第２固定部、及び、前記第２挟持部と前記第２固定部とを接続する第２連結部を有し、
   前記第２連結部は、前記所定方向から見て、前記第１面よりも前記第２面の近くで前記第２挟持部に接続されている、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電池モジュール。

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