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JP5070697B2 - 電池モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、電池モジュールに関する。
正極および負極の電極板を積層して構成された発電要素をラミネートフィルムなどの外装材によって封止し、板状をなす電極を外装材から外部に導出してなる扁平な薄型電池（以下、「扁平型電池」と言う）が知られている。近年、このような扁平型電池を複数積層するとともに各扁平型電池を電気的に直列および／または並列に接続することにより、高出力および高容量の電池モジュールとすることが行われている（特許文献１参照）。
なお、電池モジュールは、電気的に接続された複数の単電池を備える点において組電池の一種であるが、本明細書においては、「組電池」を組み立てる際の単位ユニットであって、複数の単電池をケース内に収納してなるユニットを「電池モジュール」と称することとする。
特開２００１−２５６９３４号公報
このような電池モジュールを例えば車両に搭載する場合には、各扁平型電池間の距離を可及的に小さくすることにより電池モジュール全体のコンパクト化を図ることが要請され、さらに、振動の入力に対しても影響を受け難い構造が要請されている。電池モジュールに振動が入力されると、電極同士を接合している部分などに応力が集中する虞がある。
本発明の目的は、振動の入力に対して影響を受け難く、コンパクト化を図り得る電池モジュールを提供することにある。
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、発電要素を外装材で封止するとともに板状をなす電極を前記外装材から外部に導出してなる扁平型電池を複数積層して、各扁平型電池の電極同士を電気的に接続してなる電池モジュールであって、
複数の前記扁平型電池を積層する方向に沿う前記電極の両面側から当該電極を挟持する板状をなす電気絶縁性の絶縁プレートを有し、
前記電極を挟持する前記絶縁プレートのうちの少なくとも一方は、前記電極の一部が臨むとともに前記電極が前記外装材から外部に導出されて延びる方向に沿って開口する隙間が設けられていることを特徴とする電池モジュールである。
電極を絶縁プレートによって挟持することによって、振動が入力した際に、電極の振動が抑制され、電極の耐久性、ひいては、電池モジュールの耐久性が向上する。さらに、電気絶縁性を備える絶縁プレートによって電極を挟持するため、扁平型電池間の距離を小さくしても、電極同士の短絡を防止することができ、電池モジュール全体のコンパクト化を図ることができる。したがって、振動の入力に対して影響を受け難く、コンパクト化を図り得る電池モジュールを提供することができる。
さらに、複数の扁平型電池の積層方向に沿って隣り合う絶縁プレート間の電極に対応する位置に隙間を設けているので、この隙間により電極の放熱が可能となり、また結露を防止することができる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る電池モジュール５０を示す斜視図、図２は、図１に示される電池モジュール５０を上下反転し、さらに分解して示す斜視図、図３は、ケース７０内に収納されるセルユニット６０および絶縁カバー９１、９２を示す平面図、図４は、図３の４−４線に沿う一部を破断した断面図、図５は、絶縁カバー９１、９２を取り外したセルユニット６０を、絶縁カバー９１、９２とともに示す斜視図である。
なお、図１に示されるＸ軸方向を電池モジュール５０、セルユニット６０およびケース７０などの長手方向といい、Ｙ軸方向をこれらの短手方向という。また、図１において長手方向手前側に位置する面を前面、長手方向奥側に位置する面を背面とする。以下の説明では、扁平型電池を、単に、「電池」と略称する。
図１および図２を参照して、電池モジュール５０は、複数枚（図示例では８枚）の電池１００（１０１〜１０８の総称）および複数枚のスペーサ１１０（絶縁プレートに相当する）が積層されたセルユニット６０（積層体に相当する）がケース７０内に収納されている。電池モジュール５０は、セルユニット６０に伝達される振動を生じる車両、例えば、自動車や電車などに搭載されている。図示省略するが、任意の個数の電池モジュール５０を積層するとともに各電池モジュール５０を直並列に接続することによって、所望の電流、電圧、容量に対応した組電池を形成することができる。電池モジュール５０を直並列に接続する際には、バスバーのような適当な接続部材が用いられる。電池モジュール５０は空冷式であり、複数個の電池モジュール５０は、カラーを介装することによって、空間を隔てて積層される。空間は、電池モジュール５０のそれぞれを冷却するための冷却風が流下する冷却風通路として利用される。冷却風を流して各電池モジュール５０を冷却することにより、電池温度を下げ、充電効率などの特性が低下することを抑制する。
前記ケース７０は、開口部７１ａが形成された箱形状をなすロアケース７１と、開口部７１ａを閉じる蓋体をなすアッパーケース７２と、を含んでいる。アッパーケース７２の縁部７２ａは、カシメ加工によって、ロアケース７１の周壁７１ｂの縁部７１ｃに巻き締められている（図１の部分拡大図参照）。ロアケース７１およびアッパーケース７２は、比較的薄肉の鋼板またはアルミ板から形成され、プレス加工によって所定形状が付与されている。ケース７０は、セルユニット６０を少なくも収納するとともに外部から内部に連通する連通孔７５を備えている。連通孔７５は、ロアケース７１の前面および背面に形成されている。連通孔７５は、図１および図２に示すように、上下方向に沿って複数条に形成されているが、これに限定されるものではなく、左右方向に沿って複数条に形成してもよい。
前記セルユニット６０は、図３〜図５にも示されるように、８枚の電池１００と、各電池１００のタブ１００ｔ（電極に相当する）を挟持するためのスペーサ１１０と、正負の出力端子１４０、１５０と、を含んでいる。ここで、タブ１００ｔは、プラス側タブ１００ｐと、マイナス側タブ１００ｍとの総称である。プラス側タブ１００ｐは、各電池１０１〜１０８のプラス側タブ１０１ｐ、１０２ｐ、１０３ｐ、１０４ｐ、１０５ｐ、１０６ｐ、１０７ｐ、１０８ｐの総称、マイナス側タブ１００ｍは、各電池１０１〜１０８のマイナス側タブ１０１ｍ、１０２ｍ、１０３ｍ、１０４ｍ、１０５ｍ、１０６ｍ、１０７ｍ、１０８ｍの総称である。また、スペーサ１１０は、スペーサ１２１〜１３８の総称である。８枚の電池１００は、積層され、直列に接続されている。
セルユニット６０の前面および背面には、絶縁カバー９１、９２（カバーに相当する）が着脱自在に取り付けられている。絶縁カバー９１、９２は、セルユニット６０の前面側および背面側において、複数のタブ１００ｔおよび複数のスペーサ１１０を覆うために用いられる。図５を参照して、絶縁カバー９１、９２の中央位置には、コネクタ（図示せず）を差し込む差込口９１ａ、９２ａが形成されている。コネクタは、電池１００の電圧を検出するための電圧検出部１６０に接続される。電圧の検出は、電池モジュール５０の充放電管理のために行われる。絶縁カバー９１、９２の内側には、コネクタの抜き差しをガイドするためのガイドプレート９１ｂ、９２ｂが設けられ、周縁には、当該絶縁カバー９１、９２をスペーサ１１０や出力端子１４０、１５０に係合して固定するための複数のスナップフィット爪９１ｃ、９２ｃが設けられている。絶縁カバー９１、９２は、複数のプラス側タブ１００ｐ、マイナス側タブ１００ｍおよび複数のスペーサ１１０を覆っている。この絶縁カバー９１、９２には、後述する隙間（複数の電池１００の積層方向に沿って隣り合うスペーサ１１０、１１０間のタブ１００ｔに対応する位置に設けられた隙間）２００に連通する貫通孔９５が設けられている（図１９（Ａ）および図２０参照）。この貫通孔９５は、図５に示すように、左右方向に沿って複数条に形成されている。
図１および図２を再び参照して、正負の出力端子１４０、１５０は、ロアケース７１の周壁７１ｂの一部に形成した切り欠き部７１ｄ、７１ｅを通してケース７０から外部に導出される。絶縁カバー９１、９２の差込口９１ａ、９２ａも、周壁７１ｂの一部に形成した切り欠き部７１ｆを通してケース７０の外部に露出される。ケース７０の隅部の４箇所に通しボルト（図示せず）を挿通するために、ロアケース７１およびアッパーケース７２の隅部の４箇所にボルト孔７３が形成され、各スペーサ１１０の２箇所にボルト孔１１１が形成されている。図２の符号９３は、スペーサ１１０のボルト孔１１１に挿入されるスリーブを示し、符号９４は、セルユニット６０とアッパーケース７２との間に設けられる緩衝材を示している。
ケース７０は、複数枚の電池１００および複数枚のスペーサ１１０が積層されたセルユニット６０と、セルユニット６０に取り付けられた絶縁カバー９１、９２とを収納している。ロアケース７１およびアッパーケース７２のボルト孔７３と、スペーサ１１０のボルト孔１１１に挿入したスリーブ９３とに通しボルトを挿通することによって、ケース７０に対するスペーサ１１０の位置が固定される。スペーサ１１０がタブ１００ｔを挟持しているので、スペーサ１１０の位置を固定する結果、ケース７０に対する複数枚の電池１００の位置が定められることになる。
ケース７０の内壁面と複数枚の電池１００との間には僅かな空間が設けられ、該空間はスペーサ１１０間における後述する隙間２００に連通している（図１９（Ａ）および図２０参照）。さらに、絶縁カバー９１、９２に設けられた貫通孔９５と、ロアケース７１に設けられた連通孔７５とが連通している。貫通孔９５と連通孔７５とを介して、スペーサ１１０間における隙間２００とケース７０の外部とが連通状態となる。
図６は、セルユニット６０を構成する３つのサブアセンブリ８１、８２、８３を前面側を手前にして示す斜視図、図７は、同サブアセンブリ８１、８２、８３を背面側を手前にして示す斜視図、図８は、同サブアセンブリ８１、８２、８３を底面側から見て示す斜視図である。
図６〜図８を参照して、セルユニット６０は、第１〜第３の３つのサブアセンブリ８１、８２、８３から組み立てられる。図６において、最上位に示される第１サブアセンブリ８１は、３枚の電池１０１、１０２、１０３が積層されるとともにこれら電池１０１、１０２、１０３を直列に接続して構成されている。中間に示される第２サブアセンブリ８２は、２枚の電池１０４、１０５が積層されるとともにこれら電池１０４、１０５を直列に接続して構成されている。最下位に示される第３サブアセンブリ８３は、３枚の電池１０６、１０７、１０８が積層されるとともにこれら電池１０６、１０７、１０８を直列に接続して構成されている。第１サブアセンブリ８１にはマイナス側の出力端子１５０が組み付けられ、第３サブアセンブリ８３にはプラス側の出力端子１４０が組み付けられている。第１サブアセンブリ８１および第２サブアセンブリ８２は、背面側において、スペーサ１１０の外側に臨んだタブ１０３ｐ、１０４ｍ同士を接合することによって、電気的に接続される。第２サブアセンブリ８２および第３サブアセンブリ８３も同様に、背面側において、スペーサ１１０の外側に臨んだタブ１０５ｐ、１０６ｍ同士を接合することによって、電気的に接続される。また、第１サブアセンブリ８１の電池１０３と第２サブアセンブリ８２の電池１０４との間、および、第２サブアセンブリ８２の電池１０５と第３サブアセンブリ８３の電池１０６との間は、両面テープによって接着されている。
図９は、セルユニット６０を前面側を手前にして示す分解斜視図、図１０は、セルユニット６０を背面側を手前にして示す分解斜視図、図１１は、セルユニット６０における電池１００およびスペーサ１１０の積層状態の説明に供する概念図である。図１１において右側が前面側、左側が背面側である。
図９〜図１１を参照して、セルユニット６０は、８枚の電池１０１〜１０８と、１８個のスペーサ１２１〜１３８と、２個の出力端子１４０、１５０と、を含んでいる。１８個のスペーサ１２１〜１３８は、前面側に９個、背面側に９個ずつ配置されている。説明の便宜上、８枚の電池１０１〜１０８を、電池積層方向（図１１において上下方向）に沿って上から下に向けて順に、第１電池１０１〜第８電池１０８と言う。前面側の９個のスペーサ１２１〜１２９を、電池積層方向に沿って上から下に向けて順に、第１スペーサ１２１〜第９スペーサ１２９と言う。背面側の９個のスペーサ１３０〜１３８を、同様に、第１０スペーサ１３０〜第１８スペーサ１３８と言う。
第１〜第１８のスペーサ１２１〜１３８は、電池積層方向に沿うタブ１００ｔの両面側から当該タブ１００ｔを挟持するように配置されている。プラス側出力端子１４０は、第８電池１０８のプラス側タブ１０８ｐに重ね合わされる板状のバスバー１４１と、バスバー１４１端部に設けられた端子を覆う樹脂カバー１４２と、を含んでいる。マイナス側出力端子１５０は、第１電池１０１のマイナス側タブ１０１ｍに重ね合わされる板状のバスバー１５１と、バスバー１５１端部に設けられた端子を覆う樹脂カバー１５２と、を含んでいる。バスバー１４１、１５１は銅板から形成されている。プラス側出力端子１４０は、バスバー１４１の左右両端部のうち前面側から見て右端部に端子および樹脂カバー１４２が位置する。これとは逆に、マイナス側出力端子１５０は、バスバー１５１の左端部に端子および樹脂カバー１５２が位置する。なお、タブ１００ｔやスペーサ１１０などにおける電池積層方向に沿う両面のうち、図１１において上側の面を表面とし、下側の面を裏面とする。各バスバー１４１、１５１には、積層方向に沿って表面から裏面まで貫通する一対の貫通孔１４３、１５３が形成されている。
図１２は、セルユニット６０における電池１００の電気的な接続状態の説明に供する概念図、図１３は、セルユニット６０に含まれる電池１００の一例（第１電池１０１）を示す斜視図である。図１２において右側が前面側、左側が背面側である。
図１２および図１３を参照して、電池１００は、例えば、扁平なリチウムイオン二次電池であり、正極板、負極板およびセパレータを順に積層した積層型の発電要素（図示せず）がラミネートフィルムなどの外装材１００ａによって封止されている。電池１００は、発電要素に一端が電気的に接続されるとともに板状をなすタブ１００ｔが外装材１００ａから外部に導出されている。タブ１００ｔは、電池１００の長手方向の両側（前面側および背面側）に延びている。積層型の発電要素を備える電池１００にあっては、電極板間の距離を均一に保って電池性能の維持を図るために、発電要素に圧力を掛けて押さえる必要がある。このため、各電池１００は、発電要素が押さえつけられるようにケース７０に収納されている。
図１３における符号１６１は、マイナス側タブ１００ｍに重ねて接合される端子板（電圧検出端子板に相当する）を示し、符号１６２は、端子板１６１に形成された一対の貫通孔を示している。タブ１００ｍには、端子板１６１の貫通孔１６２に連通する一対の貫通孔１０９が形成されている（図２３（Ｂ）参照）。プラス側タブ１００ｐに貫通孔１０９を形成したものもある。具体的には、第２、第３、第５、第６、および第８の電池１０２、１０３、１０５、１０６、１０８のプラス側タブ１０２ｐ、１０３ｐ、１０５ｐ、１０６ｐ、１０８ｐである（図９および図１０参照）。貫通孔１０９、１６２は、積層方向に沿って表面から裏面まで貫通している。
図１４（Ａ）は、セルユニット６０に含まれるスペーサ１１０の一例（第４、第６、第１２、第１４、および第１６のスペーサ１２４、１２６、１３２、１３４、１３６）を示す斜視図、図１４（Ｂ）は、同スペーサ１１０を表裏反転して示す斜視図、図１４（Ｃ）は、図１４（Ａ）の１４Ｃ−１４Ｃ線に沿う断面図、図１４（Ｄ）は、図１４（Ａ）の１４Ｄ−１４Ｄ線に沿う断面図、図１５（Ａ）（Ｂ）は、一対のスペーサ１２１、１２２によって、電池１０１のマイナス側タブ１０１ｍとマイナス側出力端子１５０とを重ね合わせて挟持する状態を説明するための斜視図、図１６（Ａ）（Ｂ）は、図１５（Ａ）の図中下位側に積層される電池１０２のプラス側タブ１０２ｐをさらに挟持する状態を説明するための斜視図、図１７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、一対のスペーサ１３１、１３２によって、複数のタブ１０１ｐ、１０２ｍを重ね合わせて挟持する状態を説明するための斜視図、図１８は、スペーサ１１０の切り欠き部１１２とタブ１００ｔの幅との関係を示す平面図である。
図１４を参照して、スペーサ１１０は、複数の電池１００を積層する方向に沿うタブ１００ｔの両面側から当該タブ１００ｔを挟持する板状をなし、電気絶縁性を備えている。スペーサ１１０の材料は、電気絶縁性を備え、タブ１００ｔを挟持するに足りる強度を備える限りにおいて限定されないが、例えば、電気絶縁性の樹脂材料を用いることができる。スペーサ１１０の長手方向に沿う両端には、スリーブ９３（図２参照）を挿入するためのボルト孔１１１が表面から裏面に貫通して形成されている。
タブ１００ｔをスペーサ１１０によって挟持することによって、電池モジュール５０に振動が入力した際に、タブ１００ｔの振動が抑制され、タブ１００ｔに応力が集中することがなくなる。このため、タブ１００ｔの耐久性、ひいては、電池モジュール５０の耐久性を向上させることができる。さらに、電気絶縁性を備えるスペーサ１１０によってタブ１００ｔを挟持するため、電池１００間の距離つまりタブ１００ｔ間の距離を小さくしても、タブ１００ｔ同士の短絡を防止することができる。このため、電池間の距離を可及的に小さくすることによって、電池モジュール５０全体のコンパクト化を図ることができる。よって、耐振動強度を向上させて振動の入力に対して影響を受け難く、コンパクト化を図り得る電池モジュール５０を提供することができる。また、セルユニット６０においてはスペーサ１１０が電池積層方向に沿う両端に存在するため、タブ１００ｔの露出を減じることができ、電池モジュール５０を組み立てるときなどにおいて、セルユニット６０の取り扱いが容易になる。なお、絶縁カバー９１、９２もスペーサ１１０と同様の材料から形成されている。
スペーサ１１０は、プラス側タブ１００ｐおよびマイナス側タブ１００ｍに対応する位置に、積層方向に沿って表面から裏面に貫通する一対の切り欠き部１１２が形成されている。図１４（Ａ）（Ｄ）に示される符号１１２ａは、切り欠き部１１２を間に挟んだ両側の部位を接続する接続部であり、厚み方向に凹んでいる。これにより、冷却風の流れを作るための段差が形成される。切り欠き部１１２は、スペーサ１１０をセルユニット６０の前面側に配する場合には前方へ臨んで開口しており、セルユニット６０の背面側に配する場合には後方へ臨んで開口している。図示例では、スペーサ１１０の長手方向の中心から左右両側に均等に離間した２箇所に、矩形形状をなす切り欠き部１１２が形成されているが、これに限定されるものではなく、装着方向に応じて前方または後方へ臨んで開口していれば他の形状を有していてもよい。この切り欠き部１１２には、挟持したタブ１００ｔの一部が臨むことになる（図１５（Ｂ）、図１７（Ｃ）参照）。
スペーサ１１０はさらに、積層方向に沿う両面のうちの一方の面である表面にピン１１３が設けられ、積層方向に沿う両面のうちの他方の面である裏面に凹部１１４が設けられ、これらピン１１３および凹部１１４は、積層方向に沿う同一線上に配置されている（図１４（Ｃ）参照）。図示例では、切り欠き部１１２よりもスペーサ１１０の長手方向の中心寄りに、一対のピン１１３および一対の凹部１１４が設けられている。なお、ピン１１３はエンボスとも指称される。
タブを挟持する対をなすスペーサのうちの一方のスペーサは、他のタブを挟持する対をなすスペーサのうちの一方のスペーサと共用されている。例えば、図１１に示すように、第１電池１０１のマイナス側タブ１０１ｍは対をなす第１と第２のスペーサ１２１、１２２によって挟持され、第２電池１０２のプラス側タブ１０２ｐは対をなす第２と第３のスペーサ１２２、１２３によって挟持されている。この例においては、第２スペーサ１２２は、マイナス側タブ１０１ｍを挟持するために用いられ、同時に、プラス側タブ１０２ｐを挟持するために用いられる。このように、スペーサ１２２などを共用することによって、上位側のタブ１０１ｍと下位側のタブ１０２ｐとの間の距離を小さくすることができる。したがって、電池１００間の距離を可及的に小さくすることによって、電池モジュール５０全体のコンパクト化を図ることができる。
図１５（Ａ）（Ｂ）にも示すように、下位側のスペーサ１２２には、表面から裏面に貫通する係合孔１１５が形成され、上位側のスペーサ１２１の裏面には、スナップフィット爪１１６が突出して形成されている。スナップフィット爪１１６は、裏面側に配置されるスペーサ１２２の係合孔１１５に挿通され、当該スペーサ１２２に係合する。すなわち、スペーサ１１０同士は、嵌め合いによって連結される。したがって、スペーサ１１０同士の連結を容易かつ迅速に行うことができ、タブ１００ｔを挟持する作業を容易かつ迅速に行うことができる。
図１５〜図１７を参照して、タブ１００ｔを挟持する対をなすスペーサは、積層方向に沿ってタブ１００ｔを貫通して当該タブ１００ｔを係止するための係止手段１１７を有している。具体的には、係止手段１１７は、積層方向に沿って貫通する貫通孔１０９が形成されたタブ１０１ｍと、対をなすスペーサ１２１、１２２のうちの一方のスペーサ１２２に設けられ貫通孔１０９に挿通されるピン１１３と、対をなすスペーサ１２１、１２２のうちの他方のスペーサ１２１に設けられ貫通孔１０９を挿通したピン１１３の先端が嵌まり込む凹部１１４と、を有している。かかる係止手段１１７によって、電池モジュール５０に振動が入力した際に、タブ１０１ｍに対するスペーサ１２１、１２２の位置がずれることがなくなり、ずれに伴うタブ同士の短絡を防止することができる。
ここで、スペーサ１１０は、表面にピン１１３が設けられ、裏面に凹部１１４が設けられ、これらピン１１３および凹部１１４は、積層方向に沿う同一線上に配置されている（図１４（Ｃ）参照）。かかる構成のスペーサ１１０によって貫通孔１０９が形成されたタブ１００ｔを挟持する場合には、上述したように係止手段１１７が構成され、電池モジュール５０に振動が入力した際に、タブ１００ｔに対するスペーサ１１０の位置がずれることがなくなり、ずれに伴うタブ１００ｔ同士の短絡を防止することができる。さらに、複数の電池１００を積層して電池モジュール５０を組み立てる場合には、上位側のスペーサ１１０の凹部１１４に下位側のスペーサ１１０のピン１１３の先端を嵌め込むことによって、タブ１００ｔに対するスペーサ１１０の位置決めと、電池１００同士の位置決めとを同時に行うことができる。このようにピン１１３および凹部１１４が位置決め機能を発揮することによって、電池モジュール５０を組み立てる際の作業性を向上させることができる。
バスバー１４１、１５１、端子板１６１およびタブ１００ｔのそれぞれは、貫通孔１４３、１５３、１６２、１０９が２箇所に形成されているので、ピン１１３が挿通されることによって回り止めされる。また、一対の貫通孔１４３、１５３、１６２、１０９のうち一方を丸孔に形成し、他方を楕円孔に形成するのが好ましい。ピン１１３の挿通を容易に行うことができるからである。
図１５を参照して、積層方向に沿って貫通する切り欠き部１１２を備える一対のスペーサ１２１、１２２によって、タブ１０１ｍとマイナス側出力端子１５０のバスバー１５１とを重ね合わせ、かつ、タブ１０１ｍの一部とバスバー１５１の一部とを切り欠き部１１２に臨ませて挟持する。そして、切り欠き部１１２に臨んだタブ１０１ｍとバスバー１５１とを接合することによって、出力端子１５０が第１電池１０１に電気的に接続されている。タブ１０１ｍとバスバー１５１とを溶接接合するときには、スペーサ１２１、１２２を治具として利用することによって、タブ１０１ｍとバスバー１５１とを重なり合った状態で保持し、さらに、溶接ヘッドを切り欠き部１１２に簡単に位置決めすることができる。したがって、切り欠き部１１２を通して溶接を行うことができ、溶接作業性を向上させることができる。第２スペーサ１２２のピン１１３がバスバー１５１、第１電池１０１のマイナス側タブ１０１ｍおよび端子板１６１の貫通孔１５３、１０９、１６２に挿通され第１スペーサ１２１の凹部１１４に嵌まり込んで、バスバー１５１、第１電池１０１のマイナス側タブ１０１ｍおよび端子板１６１が位置決めされる。タブ１０１ｍおよびバスバー１５１は、切り欠き部１１２に臨んだ部分および電圧検出部１６０をなす部分を除いて、スペーサ１２１、１２２によって周囲が絶縁されている。
図１６を参照して、一対のスペーサ１２２、１２３によって、タブ１０２ｐを当該タブ１０２ｐの一部をスペーサ１２２、１２３の外側に臨ませて挟持する。第３スペーサ１２３のピン１１３が、第２電池１０２の貫通孔１０９に挿通され、第２スペーサ１２２の凹部１１４に嵌まり込んで、第２電池１０２のプラス側タブ１０２ｐが位置決めされる。なお、スペーサ１２２、１２３の外側に臨んだプラス側タブ１０２ｐは、スペーサ１２３、１２４の外側に臨んだマイナス側タブ１０３ｍと接合され、第２電池１０２と第３電池１０３とが電気的に接続される（図１１参照）。
図１７を参照して、積層方向に沿って貫通する切り欠き部１１２を備える一対のスペーサ１３１、１３２によって、複数のタブ１０１ｐ、１０２ｍを重ね合わせ、かつ、各タブ１０１ｐ、１０２ｍの一部を切り欠き部１１２に臨ませて挟持する。そして、切り欠き部１１２に臨んだタブ１０１ｐ、１０２ｍ同士を例えば超音波溶接によって接合することによって、複数の電池１０１、１０２が電気的に接続されている。タブ１０１ｐ、１０２ｍ同士を溶接接合するときには、スペーサ１３１、１３２を治具として利用することによって、タブ１０１ｐ、１０２ｍ同士を重なり合った状態で保持し、さらに、溶接装置の溶接ヘッドを切り欠き部１１２に簡単に位置決めすることができる。したがって、この場合にも、切り欠き部１１２を通して溶接を行うことができ、溶接作業性を向上させることができる。第１２スペーサ１３２のピン１１３が、第２電池１０２のマイナス側タブ１０２ｍおよび端子板１６１の貫通孔１０９、１６２に挿通され、第１１スペーサ１３１の凹部１１４に嵌まり込んで、第２電池１０２のマイナス側タブ１０２ｍおよび端子板１６１が位置決めされる。タブ１０１ｐ、１０２ｍは、切り欠き部１１２に臨んだ部分および電圧検出部１６０をなす部分を除いて、スペーサ１３１、１３２によって周囲が絶縁されている。
本実施形態のセルユニット６０においては、図１１に示すように、積層された複数の電池１００は、電気的極性が異なるタブ１００ｐ、１００ｍ同士が電気的に接続されることによって直列に接続され、プラス側出力端子１４０およびマイナス側出力端子１５０は、積層方向に沿って両端に位置する第８と第１の電池１０８、１０１に電気的に接続されている。セルユニット６０は、図１５〜図１７に示した接合を組み合わせて製造される。図１５〜図１７に示した接合は溶接作業性が向上しているため、その結果、セルユニット６０を製造する際の溶接作業性も向上させることができる。
図１８を参照して、スペーサ１１０の切り欠き部１１２の幅Ｓつまり隙間２００の幅Ｓは、タブ１００ｔの幅Ｗよりも小さく形成され、両側のタブエッジＥがスペーサ１１０によって覆われている。したがって、タブ１００ｔをスペーサ１１０間に挟持することにより矯正でき、スペーサ１１０は一定の厚みを有するので上下のタブ１００ｔ同士の短絡を防止することができる。
図１９（Ａ）は、セルユニット６０の前面側部分を示す斜視図、図１９（Ｂ）は、セルユニット６０の前面に取り付けた絶縁カバー９１にコネクタ１７０を挿入した状態を示す斜視図、図２０は、セルユニット６０の背面側部分の斜視図、図２１は、ケース７０内の冷却通路を示す模式図である。
図１４（Ａ）（Ｂ）、図１９（Ａ）を参照して、スペーサ１１０は、挟持したタブ１００ｔの周縁の一部を露出させるための切り欠き１１８を有し、タブ１００ｔが切り欠き１１８から露出する部位を、電池１００の電圧を検出するための電圧検出部１６０として用いている。タブ１００ｔ自体を電圧検出部１６０として用いるため、電圧検出用の専用端子をタブ１００ｔから離間して設ける場合に比べて、省スペース化を図ることができ、電圧を検出するための構成を簡素にでき、電池モジュール５０の組み立ても容易になる。
図１９（Ａ）および図２０を参照して、複数の電池１００の積層方向に沿って隣り合うスペーサ１１０、１１０間のプラス側タブ１００ｐおよびマイナス側タブ１００ｍに対応する位置に複数の隙間２００が設けられている。この隙間２００は、上記スペーサ１１０のプラス側タブ１００ｐおよびマイナス側タブ１００ｍに対応する位置に、積層方向に沿って表面から裏面に貫通する一対の切り欠き部１１２によって形成されている。上述したように、この切り欠き部１１２は、装着方向に応じてセルユニット６０の前方または後方へ臨んで開口しているので、これにより複数の電池１００間に隙間２００が形成されることになる。
図１９（Ａ）、図２０および図２１を参照して、セルユニット６０の前面側および背面側に形成された隙間２００は通気口として機能する。上述したように、ケース７０の内壁面と複数枚の電池１００との間には僅かな空間が設けられ、該空間は上記隙間２００に連通しているので、図４および図２１に示すように、例えば、セルユニット６０の背面側の隙間２００から取り込まれた冷却風は、電池１００の周囲に沿って流通し、セルユニット６０の前面側の隙間２００から流出することになる。したがって、この隙間２００の存在により、タブ１００ｔに冷却風が接触して放熱が可能となる。電池１００は充放電によりタブ１００ｔが発熱し易くなり、タブ１００ｔが高温になるとラミネートフィルムのシール信頼性が低下する虞があるので、タブ１００ｔを放熱させることは重要である。また、タブ１００ｔに結露が生じるとタブ１００ｔが腐食する虞があるが、冷却風が接触して乾燥し易くなるので結露を防止することができる。
また、絶縁カバー９１、９２は、複数のプラス側タブ１００ｐ、マイナス側タブ１００ｍおよびスペーサ１１０を覆っており、絶縁カバー９１、９２には、この隙間２００に連通する貫通孔９５が設けられている。さらに、ロアケース７１には、絶縁カバー９１、９２の貫通孔９５と連通する連通孔７５が設けられている。よって、セルユニット６０の前面側部分および背面側部分を絶縁カバー９１、９２で覆い、これをケース７０内に収納しても、複数の電池１００の冷却性能は充分に維持され、タブ１００ｔの放熱を促進し、結露を防止することができる。
図２２（Ａ）は、図１９（Ｂ）の状態からコネクタ１７０を引き抜いた状態を示す斜視図、図２２（Ｂ）は、絶縁カバー９１を示す斜視図、図２２（Ｃ）は、コネクタ１７０を示す斜視図、図２３（Ａ）は、電圧検出用の端子板１６１がマイナス側タブ１００ｍに重ねて接合された電池１００の要部を示す平面図、図２３（Ｂ）は、図２３（Ａ）の２３Ｂ−２３Ｂ線に沿う断面図であって、タブ１００ｍと電圧検出端子板１６１とをポンチカシメによって接合した状態を示す断面図、図２３（Ｃ）は、電圧検出部１６０にコネクタ１７０を挿入する様子を示す要部断面図、図２４（Ａ）は、ポンチカシメによって電圧検出端子板１６１の表面に形成された凸部１６３が嵌まり込む凹所１１９を有するスペーサ１１０の要部を示す断面図、図２４（Ｂ）は、タブ１００ｍと電圧検出端子板１６１とをリベット１６５によって接合した状態を示す断面図である。
図１９および図２２を参照して、電圧検出部１６０に接続可能な接続端子１７１（図２３（Ｃ）参照）を有するコネクタ１７０が、絶縁カバー９１の差込口９１ａから、電圧検出部１６０に着脱自在に取り付けられる。コネクタ１７０は、リード線１７２を介して電圧検出器１８０に接続されている。コネクタ１７０を差し込むだけで、電圧検出部１６０を電圧検出器１８０に電気的に接続する作業を完了することができる。そして、電圧検出部１６０において検出した電圧を監視することによって、個々の電池１００の作動状態がチェックされる。
電圧検出部１６０は、電池積層方向に沿う同一線上に複数個配列され、コネクタ１７０は、電圧検出部１６０のそれぞれの位置に合致させて配置される複数個の接続端子１７１を有している。電圧検出部１６０は、前面側に４個配列され、背面側に４個配列されている。複数個の電圧検出部１６０と複数個の接続端子１７１との相対的な位置関係を一致させておくことにより、１個のコネクタ１７０を差し込むだけで、複数の電圧検出部１６０を一括して電圧検出器１８０に電気的に接続する作業を完了することができ、作業性を向上させることができる。ここで、発電要素が存する部分における電池１００の厚み方向の寸法（セル高さ）は、個々の電池１００ごとに多少のばらつきがある。本実施形態にあっては、剛体であるスペーサ１１０によってタブ１００ｔのみを挟持し、切り欠き１１８から露出させたタブ１００ｔによって複数個の電圧検出部１６０を構成してある。このため、複数個の電圧検出部１６０の間隔は、積層されるスペーサ１１０の高さ寸法によって定まることになる。すなわち、複数個の電圧検出部１６０の間隔を、セル高さのばらつきの影響を受けることなく、一定に保持することができ、複数個の電圧検出部１６０の位置関係にばらつきが生じない。コネクタ１７０の複数個の接続端子１７１は、その位置関係にばらつきが生じない。このため、複数個の電圧検出部１６０と複数個の接続端子１７１との相対的な位置関係を一致させるに際して、個々の電圧検出部１６０の高さ位置を調整するような煩雑な作業を行う必要がない。したがって、電圧検出部１６０の構成が簡素なものとなり、さらに、複数個の電圧検出部１６０と複数個の接続端子１７１とを一括して容易に接続することができ、コネクタ１７０の挿入作業性を向上させることができる。
タブ１００ｔの板厚が比較的厚い場合には、コネクタ１７０の抜き差し時に、電圧検出部１６０をなすタブ１００ｔが変形する事態は生じない。しかしながら、タブ１００ｔの板厚が比較的薄い場合には、コネクタ１７０の抜き差し時に、電圧検出部１６０をなすタブ１００ｔが変形する虞がある。そこで、タブ１００ｔの変形を防止するため、電圧検出部１６０は、タブ１００ｔに重ねて接合される端子板１６１を有している。端子板１６１は、タブ１００ｔの板厚よりも大きい板厚を有する金属板から形成されている。スペーサ１１０の裏面には端子板１６１を受け入れる窪み（図示せず）が形成されている。端子板１６１を備えることにより、タブ１００ｔのみの場合に比べて電圧検出部１６０の強度を増すことができ、コネクタ１７０の抜き差しに伴う電圧検出部１６０の変形を防止することができる。また、タブ１００ｔ上に端子板１６１を直接接合しているため、端子板１６１をタブ１００ｔから離間して設ける場合に比べて、省スペース化を図ることができる。
端子板１６１にも、スペーサ１１０のピン１１３が挿通される貫通孔１６２が形成されている。貫通孔１６２に挿入したピン１１３によって端子板１６１に加わる負荷を受けることにより、コネクタ１７０の抜き差し時にタブ１００ｔおよび発電要素などに加わる負荷を減じることができる。
なお、タブ１００ｔの板厚が比較的厚く、コネクタ１７０の抜き差しに伴う変形が生じない場合には、端子板１６１を設ける必要はない。
図１７（Ａ）を参照して、端子板１６１が設けられたタブ１０２ｍに重ね合わせて挟持されるタブ１０１ｐは、端子板１６１を受け入れるための切り欠き１００ｂを有している。端子板１６１にタブ１０１ｐが重なり合うことがないため、タブ１０２ｍとタブ１０１ｐとの間に隙間が生じることがない。したがって、タブ１０２ｍ、１０１ｐ同士を密着させて挟持することができ、電気的な接続を良好にし得る。
タブ１００ｔ同士は超音波溶接によって接合される。すなわち、スペーサ１１０の切り欠き部１１２に臨んだタブ１０２ｍ、１０１ｐ同士（図１７参照）は超音波溶接によって接合される。また、切り欠き部１１２に臨んだタブ１０１ｍおよび出力端子１５０のバスバー１５１（図１５参照）も超音波溶接によって接合される。スペーサ１１０の外側に臨んだタブ１０２ｐと１０３ｍ、１０６Ｐと１０７ｍ同士は、スペーサ１１０の外側において超音波溶接によって接合される（図１６、図１９（Ａ）参照）。
本発明では、タブ１００ｔと端子板１６１とを超音波溶接によって接合することを除外するものではない。但し、タブ１００ｔと端子板１６１とを超音波溶接によって接合した後に、タブ１００ｔ同士を超音波溶接によって接合すると、タブ１００ｔと端子板１６１との接合部分に溶接に伴う振動が加えられ、タブ１００ｔと端子板１６１との接合部分に剥がれが発生し接合強度が低下する虞がある。したがって、タブ１００ｔ同士を超音波溶接によって接合する場合には、タブ１００ｔと端子板１６１とをポンチカシメおよびリベット１６５のうちの少なくとも一方によって接合することが好ましい。タブ１００ｔと端子板１６１との接合部分に近接した位置においてタブ１００ｔ同士を超音波溶接によって接合しても、タブ１００ｔと端子板１６１との接合強度を維持することができ、所期の品質を容易に維持できるからである。また、コネクタ１７０を抜き差しする際には、コネクタ１７０の接続端子１７１と端子板１６１との間の摩擦および引っ掛かりによって、端子板１６１にスラスト力が加わる。このスラスト力を、ポンチカシメまたはリベット１６５による剪断強度によって受けることにより、タブ１００ｔと端子板１６１との接合に剥れが発生することを防止できる。
図２３参照して、本実施形態にあっては、タブ１００ｍと端子板１６１とを、ポンチカシメによって接合してある。ポンチカシメによって、端子板１６１の表面には凸部１６３が形成され、端子板１６１やタブ１００ｍの裏面側には窪みが形成される（図２３（Ｂ）（Ｃ）参照）。コネクタ１７０は、弾性を有する接続端子１７１を備え、端子板１６１およびタブ１００ｍに差し込まれる。コネクタ１７０の挿入位置が、図２３（Ａ）（Ｃ）に２点鎖線によって示されている。ポンチカシメを施すと、タブ１００ｍと端子板１６１とが凹凸嵌合して、凹凸方向に沿う面が、コネクタ１７０を抜き差しする際に発生するスラスト力の方向と直交する。これにより、スラスト力に抗することができ、タブ１００ｍと端子板１６１との接合に剥れが発生することを防止できる。
図２４（Ａ）を参照して、スペーサ１１０は、ポンチカシメによって端子板１６１の表面に形成された凸部１６３が嵌まり込む凹所１１９を有している。タブ１００ｍを挟持すると、スペーサ１１０の凹所１１９と端子板１６１表面の凸部１６３とが嵌合する。コネクタ１７０を介して端子板１６１に振動が入力した際には、スペーサ１１０によってその振動を抑制し、タブ１００ｍへの振動の入力を防止することができる。したがって、タブ同士を接合している部分などに応力が集中することがなく、タブ１００ｔの耐久性を高めて、電池モジュール５０の信頼性を向上させることができる。また、端子板１６１に加わるスラスト力をスペーサ１１０によって受け止めるため、タブ１００ｍに入力されるスラスト力が軽減され、この点からも、タブ１００ｍの耐久性を高めることができる。なお、図２４（Ａ）中符号１１３は、スペーサ１１０の表面に設けられたピンを示している。前述したように、下位側のスペーサ１１０のピン１１３は、タブ１００ｍおよび端子板１６１に形成した貫通孔１０９、１６２に挿通され、上位側のスペーサ１１０の凹部１１４に嵌まり込む。
図２４（Ｂ）には、タブ１００ｍと端子板１６１とをリベット１６５によって接合した状態が示される。リベット１６５の頭１６５ａは、端子板１６１の表面および裏面の両側から突出し、凸形状を形成する。リベット１６５によって接合する場合にも同様に、タブ１００ｍへの振動やスラスト力の入力を防止するために、スペーサ１１０は、端子板１６１の表面および裏面から突出したリベット頭１６５ａが嵌まり込む凹所１１９を有することが好ましい。
図１１および図１２を再び参照しつつ、セルユニット６０における電池１００やスペーサ１１０の積層状態、タブ１００ｔの形状、電池１００の電気的な接続状態をさらに説明する。図１２においては、スペーサ１１０は破線によって示される。
まず、図１２を参照して、タブ１００ｔの形状について説明する。タブ１００ｔは種々の形状を有している。タブ１００ｔの形状は、サブアセンブリ８１、８２、８３におけるタブ１００ｔの接合を容易にする点、およびサブアセンブリ８１、８２、８３間におけるタブ１００ｔの接合を容易にする点を考慮して定めてある。第２電池１０２および第５電池１０５は、電池の表裏を維持したまま向きを反転して配置しただけであり、同じ電池が用いられる。同様に、第３電池１０３および第６電池１０６は同じ電池が用いられ、第４電池１０４および第７電池１０７は同じ電池が用いられる。したがって、このセルユニット６０には８枚の電池１０１〜１０８が含まれているが、タブ１００ｔの形状が異なる５種類の電池が用いられる。電池１００の種類を減じることにより、電池１００の製造に要する費用を低減できる。
タブ１００ｔの形状は、一部分が長手方向に延伸してスペーサ１１０の外側に臨むタイプと、スペーサ１１０によって覆い隠されるタイプとに大別される。前者のタイプには、第２電池１０２のプラス側タブ１０２ｐ、第３電池１０３のプラス側およびマイナス側のタブ１０３ｐ、１０３ｍ、第４電池１０４のマイナス側タブ１０４ｍ、第５電池１０５のプラス側タブ１０５ｐ、第６電池１０６のプラス側およびマイナス側のタブ１０６ｐ、１０６ｍ、第７電池１０７のマイナス側タブ１０７ｍが含まれる。これら以外のタブ、すなわち、第１電池１０１のプラス側およびマイナス側のタブ１０１ｐ、１０１ｍ、第２電池１０２のマイナス側タブ１０２ｍ、第４電池１０４のプラス側タブ１０４ｐ、第５電池１０５のマイナス側タブ１０５ｍ、第７電池１０７のプラス側タブ１０７ｐ、第８電池１０８のプラス側およびマイナス側のタブ１０８ｐ、１０８ｍは、後者のタイプに含まれる。
各電池１００におけるマイナス側タブ１００ｍには、端子板１６１が重ねて接合されている。端子板１６１が設けられたマイナス側タブ１００ｍに重ね合わせて挟持されるプラス側タブ１０１ｐ、１０４ｐ、１０７ｐは、端子板１６１を受け入れるための切り欠き１００ｂを有している（図１３も参照）。
次に、図１２を参照して、電池１００の電気的な接続状態について説明する。図１２において、電気的に接続されるタブ１００ｔ同士は、２点鎖線の接続線によって結ばれる。
接続線に隣接して付される「黒四角」は、第１〜第３の各サブアセンブリ８１、８２、８３において、スペーサ１１０の切り欠き部１１２に臨んだタブ１００ｔ同士を超音波溶接によって接合することを示している。接続線に隣接して付される「黒丸」は、第１、第３の各サブアセンブリ８１、８３において、スペーサ１１０の外側に臨んだタブ１００ｔ同士をスペーサ１１０の外側において超音波溶接によって接合することを示している。また、接続線に隣接して付される「白丸」は、各サブアセンブリ８１、８２、８３の組み立て後、サブアセンブリ同士８１と８２、８２と８３を接続するときに、スペーサ１１０の外側に臨んだタブ１００ｔ同士をスペーサ１１０の外側において超音波溶接によって接合することを示している。
第１サブアセンブリ８１を組み立てる場合には、第１電池１０１のプラス側タブ１０１ｐおよび第２電池１０２のマイナス側タブ１０２ｍは切り欠き部１１２において接合され、第２電池１０２のプラス側タブ１０２ｐおよび第３電池１０３のマイナス側タブ１０３ｍはスペーサ１１０の外側において接合される。第１電池１０１のマイナス側タブ１０１ｍおよびマイナス側出力端子１５０のバスバー１５１も切り欠き部１１２において接合される（図１６参照）。
第２サブアセンブリ８２を組み立てる場合には、第４電池１０４のプラス側タブ１０４ｐおよび第５電池１０５のマイナス側タブ１０５ｍは切り欠き部１１２において接合される。
第３サブアセンブリ８３を組み立てる場合には、第７電池１０７のプラス側タブ１０７ｐおよび第８電池１０８のマイナス側タブ１０８ｍは切り欠き部１１２において接合され、第６電池１０６のプラス側タブ１０６ｐおよび第７電池１０７のマイナス側タブ１０７ｍはスペーサ１１０の外側において接合される。第８電池１０８のプラス側タブ１０８ｐおよびプラス側出力端子１４０のバスバー１４１は切り欠き部１１２において接合される。
各サブアセンブリ８１、８２、８３の組み立て後、第１サブアセンブリ８１と第２サブアセンブリ８２とを接続する場合には、第３電池１０３のプラス側タブ１０３ｐおよび第４電池１０４のマイナス側タブ１０４ｍはスペーサ１１０の外側において接合される。第２サブアセンブリ８２と第３サブアセンブリ８３とを接続する場合には、第５電池１０５のプラス側タブ１０５ｐおよび第６電池１０６のマイナス側タブ１０６ｍはスペーサ１１０の外側において接合される。これにより、積層された８枚の電池１０１〜１０８は、電気的極性が異なるタブ１００ｐ、１００ｍ同士が電気的に接続されることによって直列に接続され、プラス側出力端子１４０およびマイナス側出力端子１５０は、積層方向に沿って両端に位置する第８、第１電池１０８、１０１に電気的に接続される。
前面側においては、第１、第３、第５、および第７の電池１０１、１０３、１０５、１０７のマイナス側タブ１０１ｍ、１０３ｍ、１０５ｍ、１０７ｍにおける端子板１６１によって、電池積層方向に沿う同一線上に４個の電圧検出部１６０が配列され、背面側においては、第２、第４、第６、および第８の電池１０２、１０４、１０６、１０８のマイナス側タブ１０２ｍ、１０４ｍ、１０６ｍ、１０８ｍにおける端子板１６１によって、電池積層方向に沿う同一線上に４個の電圧検出部１６０が配列される。例えば、前面側における上から１番目の電圧検出部１６０と、背面側における上から１番目の電圧検出部１６０との間の電圧を測定することによって、第１電池１０１の電圧がわかる。また、背面側における上から１番目の電圧検出部１６０と、前面側における上から２番目の電圧検出部１６０との間の電圧を測定することによって、第２電池１０２の電圧がわかる。以下同様にして、第３〜第８の電池１０３〜１０８の電圧が分かる。
次に、図１１を参照して、セルユニット６０における電池１００やスペーサ１１０の積層状態について説明する。図１１において、スペーサ１１０の表面から突出する部材はピン１１３を示し、裏面から突出する部材はスナップフィット爪１１６を示している。前面側と背面側とに分けて説明する。
まず、前面側では、第１および第２のスペーサ１２１、１２２は、第１電池１０１のマイナス側タブ１０１ｍおよびマイナス側出力端子１５０のバスバー１５１を重ね合わせて挟持する。第２および第３のスペーサ１２２、１２３は、第２電池１０２のプラス側タブ１０２ｐを挟持する。第３および第４のスペーサ１２３、１２４は、第３電池１０３のマイナス側タブ１０３ｍを挟持する。第５および第６のスペーサ１２５、１２６は、第４電池１０４のプラス側タブ１０４ｐおよび第５電池１０５のマイナス側タブ１０５ｍを重ね合わせて挟持する。第６および第７のスペーサ１２６、１２７は、第６電池１０６のプラス側タブ１０６ｐを挟持する。第７および第８のスペーサ１２７、１２８は、第７電池１０７のマイナス側タブ１０７ｍを挟持する。第８および第９のスペーサ１２８、１２９は、第８電池１０８のプラス側タブ１０８ｐおよびプラス側出力端子１４０のバスバー１４１を重ね合わせて挟持する。
背面側では、第１０スペーサ１３０が第１１スペーサ１３１に積層される。第１１および第１２のスペーサ１３１、１３２は、第１電池１０１のプラス側タブ１０１ｐおよび第２電池１０２のマイナス側タブ１０２ｍを重ね合わせて挟持する。第１２および第１３のスペーサ１３２、１３３は、第３電池１０３のプラス側タブ１０３ｐを挟持する。第１３および第１４のスペーサ１３３、１３４は、第４電池１０４のマイナス側タブ１０４ｍを挟持する。第１４および第１５のスペーサ１３４、１３５は、第５電池１０５のプラス側タブ１０５ｐを挟持する。第１５および第１６のスペーサ１３５、１３６は、第６電池１０６のマイナス側タブ１０６ｍを挟持する。第１７および第１８のスペーサ１３７、１３８は、第７電池１０７のプラス側タブ１０７ｐおよび第８電池１０８のマイナス側タブ１０８ｍを重ね合わせて挟持する。
スペーサ１１０も種々の形状を有しているが、同じスペーサを、スペーサの表裏を維持したまま向きを反転して前面側および背面側に配置したものもある。また、前面側の９個のスペーサ１２１〜１２９のなかにも同じスペーサが含まれ、背面側の９個のスペーサ１３０〜１３８のなかにも同じスペーサが含まれている。セルユニット６０には１８個のスペーサ１２１〜１３８が含まれているが、形状が異なる８種類のスペーサが用いられている。第１スペーサ１２１〜第１８スペーサ１３８の種類を、＃８〜＃１５の記号を用いて示すと、
背面側 前面側
第１０スペーサ１３０：＃９ 第１スペーサ１２１：＃９
第１１スペーサ１３１：＃１２ 第２スペーサ１２２：＃１３
第１２スペーサ１３２：＃１１ 第３スペーサ１２３：＃１０
第１３スペーサ１３３：＃１０ 第４スペーサ１２４：＃１１
第１４スペーサ１３４：＃１１ 第５スペーサ１２５：＃１２
第１５スペーサ１３５：＃１０ 第６スペーサ１２６：＃１１
第１６スペーサ１３６：＃１１ 第７スペーサ１２７：＃１０
第１７スペーサ１３７：＃１５ 第８スペーサ１２８：＃９
第１８スペーサ１３８：＃１４ 第９スペーサ１２９：＃８
のとおりである。
次に、本実施形態における電池モジュール５０の組み立て手順を説明する。
図２５〜図３０は、第１サブアセンブリ８１の組み立て手順の説明に供する図、図３１および図３２は、第２サブアセンブリ８２の組み立て手順の説明に供する図、図３３〜図３８は、第３サブアセンブリ８３の組み立て手順の説明に供する図である。これらの図において、超音波溶接を施す位置にハッチングを付してある。
（第１サブアセンブリ８１の組み立て）
図２５に示すように、前面側において、第１および第２のスペーサ１２１、１２２によって、第１電池１０１のマイナス側タブ１０１ｍおよびマイナス側出力端子１５０のバスバー１５１を重ね合わせ、かつ、マイナス側タブ１０１ｍの一部とマイナス側出力端子１５０の一部とを切り欠き部１１２に臨ませて挟持する。第２スペーサ１２２のピン１１３は、バスバー１５１、マイナス側タブ１０１ｍおよび端子板１６１の各貫通孔１５３、１０９、１６２を挿通し、第１スペーサ１２１の凹部１１４に嵌まり込む。図２６に示すように、切り欠き部１１２に臨んだ、マイナス側タブ１０１ｍおよびバスバー１５１を、超音波溶接によって接合する。これにより、マイナス側出力端子１５０が第１電池１０１に電気的に接続される。
図２７に示すように、背面側において、第１０スペーサ１３０を第１１スペーサ１３１に積層する。第１１および第１２のスペーサ１３１、１３２によって、第１電池１０１のプラス側タブ１０１ｐおよび第２電池１０２のマイナス側タブ１０２ｍを重ね合わせ、かつ、各タブ１０１ｐ、１０２ｍの一部を切り欠き部１１２に臨ませて挟持する。第１２スペーサ１３２のピン１１３は、タブ１０２ｍおよび端子板１６１の各貫通孔１０９、１６２を挿通し、第１１スペーサ１３１の凹部１１４に嵌まり込む。端子板１６１にタブ１０１ｐが重なり合うことがないため、タブ１０１ｐ、１０２ｍ同士は密着して挟持される。第１電池１０１と第２電池１０２との間を、両面テープによって接着する。図２８に示すように、切り欠き部１１２に臨んだ、プラス側タブ１０１ｐおよびマイナス側タブ１０２ｍを、超音波溶接によって接合する。これにより、第１電池１０１と第２電池１０２とが直列に接続される。また、前面側においては、第２および第３のスペーサ１２２、１２３によって、第２電池１０２のプラス側タブ１０２ｐを当該タブ１０２ｐの一部をスペーサ１２２、１２３の外側に臨ませて挟持する（図２７、図２８参照）。第３スペーサ１２３のピン１１３は、プラス側タブ１０２ｐの貫通孔１０９を挿通し、第２スペーサ１２２の凹部１１４に嵌まり込む。
図２９に示すように、前面側において、第３および第４のスペーサ１２３、１２４によって、第３電池１０３のマイナス側タブ１０３ｍを当該タブ１０３ｍの一部をスペーサ１２３、１２４の外側に臨ませて挟持する。第４スペーサ１２４のピン１１３は、タブ１０３ｍおよび端子板１６１の各貫通孔１０９、１６２を挿通し、第３スペーサ１２３の凹部１１４に嵌まり込む。第２電池１０２と第３電池１０３との間を、両面テープによって接着する。図３０に示すように、スペーサ１２１〜１２４の外側に臨んだ、第２電池１０２のプラス側タブ１０２ｐおよび第３電池１０３のマイナス側タブ１０３ｍを、スペーサ１２１〜１２４の外側において超音波溶接によって接合する。これにより、第２電池１０２と第３電池１０３とが直列に接続される。また、背面側においては、第１２および第１３のスペーサ１３２、１３３によって、第３電池１０３のプラス側タブ１０３ｐを当該タブ１０３ｐの一部をスペーサ１３２、１３３の外側に臨ませて挟持する（図２９、図３０参照）。第１３スペーサ１３３のピン１１３は、プラス側タブ１０３ｐの貫通孔１０９を挿通し、第１２スペーサ１３２の凹部１１４に嵌まり込む。
以上により、第１サブアセンブリ８１の組み立てが終了する。
（第２サブアセンブリ８２の組み立て）
図３１に示すように、前面側において、第５および第６のスペーサ１２５、１２６によって、第４電池１０４のプラス側タブ１０４ｐおよび第５電池１０５のマイナス側タブ１０５ｍを重ね合わせ、かつ、各タブ１０４ｐ、１０５ｍの一部を切り欠き部１１２に臨ませて挟持する。第６スペーサ１２６のピン１１３は、タブ１０５ｍおよび端子板１６１の各貫通孔１０９、１６２を挿通し、第５スペーサ１２５の凹部１１４に嵌まり込む。端子板１６１にタブ１０４ｐが重なり合うことがないため、タブ１０４ｐ、１０５ｍ同士は密着して挟持される。第４電池１０４と第５電池１０５との間を、両面テープによって接着する。図３２に示すように、切り欠き部１１２に臨んだ、プラス側タブ１０４ｐおよびマイナス側タブ１０５ｍを、超音波溶接によって接合する。これにより、第４電池１０４と第５電池１０５とが直列に接続される。また、背面側においては、第１４および第１５のスペーサ１３４、１３５によって、第５電池１０５のプラス側タブ１０５ｐを当該タブ１０５ｐの一部をスペーサ１３４、１３５の外側に臨ませて挟持する（図３１、図３２参照）。第１４スペーサ１３４のピン１１３は、タブ１０４ｍおよび端子板１６１の各貫通孔１０９、１６２を挿通する。
以上により、第２サブアセンブリ８２の組み立てが終了する。
（第３サブアセンブリ８３の組み立て）
図３３に示すように、前面側において、第８および第９のスペーサ１２８、１２９によって、第８電池１０８のプラス側タブ１０８ｐおよびプラス側出力端子１４０のバスバー１４１を重ね合わせ、かつ、タブ１０８ｐの一部とプラス側出力端子１４０の一部とを切り欠き部１１２に臨ませて挟持する。第９スペーサ１２９のピン１１３は、バスバー１４１およびタブ１０８ｐの各貫通孔１４３、１０９を挿通し、第８スペーサ１２８の凹部１１４に嵌まり込む。図３４に示すように、切り欠き部１１２に臨んだ、プラス側タブ１０８ｐおよびバスバー１４１を、超音波溶接によって接合する。これにより、プラス側出力端子１４０が第８電池１０８に電気的に接続される。
図３５に示すように、背面側において、第１７および第１８のスペーサ１３７、１３８によって、第７電池１０７のプラス側タブ１０７ｐおよび第８電池１０８のマイナス側タブ１０８ｍを重ね合わせ、かつ、各タブ１０７ｐ、１０８ｍの一部を切り欠き部１１２に臨ませて挟持する。第１８スペーサ１３８のピン１１３は、タブ１０８ｍおよび端子板１６１の各貫通孔１０９、１６２を挿通し、第１７スペーサ１３７の凹部１１４に嵌まり込む。端子板１６１にタブ１０７ｐが重なり合うことがないため、タブ１０７ｐ、１０８ｍ同士は密着して挟持される。第７電池１０７と第８電池１０８との間を、両面テープによって接着する。図３６に示すように、切り欠き部１１２に臨んだ、プラス側タブ１０７ｐおよびマイナス側タブ１０８ｍを、超音波溶接によって接合する。これにより、第７電池１０７と第８電池１０８とが直列に接続される。また、前面側においては、第７および第８のスペーサ１２７、１２８によって、第７電池１０７のマイナス側タブ１０７ｍを当該タブ１０７ｍの一部をスペーサ１２７、１２８の外側に臨ませて挟持する（図３５、図３６参照）。第８スペーサ１２８のピン１１３は、タブ１０７ｍおよび端子板１６１の各貫通孔１０９、１６２を挿通し、第７スペーサ１２７の凹部１１４に嵌まり込む。
図３７に示すように、背面側において、第１６スペーサ１３６を第１７スペーサ１３７に積層する。第１７スペーサ１３７のピン１１３は、第１６スペーサ１３６の凹部１１４に嵌まり込む。第１６スペーサ１３６上に、第６電池１０６のマイナス側タブ１０６ｍを当該タブ１０６ｍの一部をスペーサ１３６の外側に臨ませて載置する。第１６スペーサ１３６のピン１１３は、タブ１０６ｍおよび端子板１６１の各貫通孔１０９、１６２を挿通する。第６電池１０６と第７電池１０７との間を、両面テープによって接着する。図３８に示すように、前面側においては、第７スペーサ１２７上に、第６電池１０６のプラス側タブ１０６ｐを当該タブ１０６ｐの一部をスペーサ１２７の外側に臨ませて載置する。第７スペーサ１２７のピン１１３は、タブ１０６ｐの貫通孔１０９を挿通する。そして、スペーサ１２７、１２８の外側に臨んだ、プラス側タブ１０６ｐおよびマイナス側タブ１０７ｍを、スペーサ１２７、１２８の外側において超音波溶接によって接合する。これにより、第６電池１０６と第７電池１０７とが直列に接続される。
以上により、第３サブアセンブリ８３の組み立てが終了する。
（サブアセンブリ８１と８２、８２と８３同士の接続）
第１サブアセンブリ８１と第２サブアセンブリ８２とを接続する場合には、図６〜図８および図１１を参照して、前面側においては、第５スペーサ１２５のピン１１３を第４スペーサ１２４の凹部１１４に嵌め込む。背面側においては、第１４スペーサ１３４のピン１１３を、第４電池１０４のマイナス側タブ１０４ｍおよび端子板１６１の各貫通孔１０９、１６２を挿通させた後、第１３スペーサ１３３の凹部１１４に嵌め込む。これにより、第１サブアセンブリ８１と第２サブアセンブリ８２とは、位置決めされて接続される。そして、背面側において、第３電池１０３のプラス側タブ１０３ｐおよび第４電池１０４のマイナス側タブ１０４ｍを、スペーサ１３０〜１３５の外側において超音波溶接によって接合する。これにより、第１サブアセンブリ８１と第２サブアセンブリ８２とが直列に接続される。
第２サブアセンブリ８２と第３サブアセンブリ８３とを接続する場合には、前面側においては、第７スペーサ１２７のピン１１３を、第６電池１０６のプラス側タブ１０６ｐの貫通孔１０９を挿通させた後、第６スペーサ１２６の凹部１１４に嵌め込む。背面側においては、第１６スペーサ１３６のピン１１３を、第６電池１０６のマイナス側タブ１０６ｍおよび端子板１６１の各貫通孔１０９、１６２を挿通させた後、第１５スペーサ１３５の凹部１１４に嵌め込む。これにより、第２サブアセンブリ８２と第３サブアセンブリ８３とは、位置決めされて接続される。そして、背面側において、第５電池１０５のプラス側タブ１０５ｐおよび第６電池１０６のマイナス側タブ１０６ｍを、スペーサ１３０〜１３８の外側において超音波溶接によって接合する。これにより、第１〜第３の各サブアセンブリ８１、８２、８３が直列に接続される。
以上により、サブアセンブリ８１と８２、８２と８３同士の接続が終了し、図５に示されるセルユニット６０を得る。
タブ１００ｔ同士の接合部、および、タブ１００ｔとバスバー１４１、１５１との接合部は、電池１００の短手方向（スペーサ１１０の長手方向）の複数の位置に分かれている。このため、特定の接合部を超音波溶接によって接合するに際して、他の電池を積層方向に沿って開いて一旦退かす作業を行うことなく、溶接装置の溶接ヘッドを特定の接合部に位置させ、組となるタブ１００ｔ同士などを挟み込むことができる。したがって、電池１００を積層したまま接合作業を行うことができ、溶接作業が容易になる。また、溶接ヘッド形状の選択の自由度が増し、溶接作業の自動化も容易になる。さらに、接合済みのタブ１００ｔ同士などに余分な応力が掛かる虞もなく、所期の品質を維持できる。
（電池モジュール５０の組み立て）
次いで、セルユニット６０の前面および背面のそれぞれに絶縁カバー９１、９２を組み付ける（図５および図２２（Ａ）参照）。
図２に示すように、一体となったセルユニット６０および絶縁カバー９１、９２をロアケース７１に収納し、スペーサ１１０のボルト孔１１１にスリーブ９３を挿入する。セルユニット６０上に緩衝材９４を設け、ロアケース７１の開口部７１ａをアッパーケース７２によって閉じる。アッパーケース７２の縁部７２ａを、カシメ加工によって、ロアケース７１の周壁７１ｂの縁部７１ｃに巻き締めると、図１に示される電池モジュール５０の組み立てが完了する。コネクタ１７０は、差込口９１ａ、９２ａから差し込まれる。
ケース７０のボルト孔７３と、スリーブ９３とに通しボルトを挿通することによって、ケース７０に対するスペーサ１１０の位置が固定され、その結果、ケース７０に対する複数枚の電池１００の位置が定められる。
（変形例）
各スペーサ１１０に切り欠き部１１２を設けた実施形態について示したが、タブ１００ｔの放熱あるいは冷却を図るためには、隙間２００は、積層方向に沿って隣り合うスペーサ１１０間に設けられていれば足りるので、隣り合うスペーサ１１０の一方にのみ切り欠き部１１２を設けてもよい。この形態の場合には、上述した種類が＃９であるスペーサと、種類が＃１１であるスペーサに、切り欠き部１１２を設ければよい。
図３９は、スペーサ１１０の形状の変形例を示す斜視図である。
上述した実施形態では、スペーサ１１０間における隙間２００は、スペーサ１１０に積層方向に沿って表面から裏面に貫通する切り欠き部１１２（図１４（Ａ）参照）を形成することにより設けられているが、隙間２００はこれに限定されるものではない。例えば、図２３に示す変形例のように、スペーサ１１０のプラス側タブ１００ｐおよびマイナス側タブ１００ｍに対応する位置に、厚み方向に凹んだ凹部２１２を形成して、上記隙間２００を設けるようにしてもよい。図３９のような凹部２１２を有するスペーサ１１０は、特にタブ１００ｔをスペーサ外部で接合する段のスペーサ１１０に適用でき、上記切り欠き部１１２と同様の作用効果を奏する。この場合においても、切り欠き部１１２による隙間２００の場合と同様に、凹部２１２の幅つまり隙間２００の幅は、タブ１００ｔの幅Ｗよりも小さく形成することが好ましい。
図４０は、変形例に係る絶縁カバー９１、９２が取り付けられたセルユニット６０を示す斜視図である。
上述した実施形態では、絶縁カバー９１、９２の貫通孔９５は、図５に示されるように左右方向に沿って複数条に形成されているが、貫通孔９５はこれに限定されるものではない。例えば、図４０に示すように、貫通孔９５は、上下方向に沿って複数条に形成してもよい。なお、絶縁カバー９１、９２は必ずしも必須の構成要素ではなく、複数のプラス側タブ１００ｐ、マイナス側タブ１００ｍおよびスペーサ１１０を絶縁カバー９１、９２で覆わない構造を採用することもできる。
本発明の実施形態に係る電池モジュールを示す斜視図である。 図１に示される電池モジュールを上下反転し、さらに分解して示す斜視図である。 ケース内に収納されるセルユニットおよび絶縁カバーを示す平面図である。 図３の４−４線に沿う一部を破断した断面図である。 絶縁カバーを取り外したセルユニットを、絶縁カバーとともに示す斜視図である。 セルユニットを構成する３つのサブアセンブリを前面側を手前にして示す斜視図である。 同サブアセンブリを背面側を手前にして示す斜視図である。 同サブアセンブリを底面側から見て示す斜視図である。 セルユニットを前面側を手前にして示す分解斜視図である。 セルユニットを背面側を手前にして示す分解斜視図である。 セルユニットにおける扁平型電池および絶縁プレートの積層状態の説明に供する概念図である。 セルユニットにおける扁平型電池の電気的な接続状態の説明に供する概念図である。 セルユニットに含まれる扁平型電池の一例を示す斜視図である。 図１４（Ａ）は、セルユニットに含まれる絶縁プレートの一例を示す斜視図、図１４（Ｂ）は、同絶縁プレートを表裏反転して示す斜視図、図１４（Ｃ）は、図１４（Ａ）の１４Ｃ−１４Ｃ線に沿う断面図、図１４（Ｄ）は、図１４（Ａ）の１４Ｄ−１４Ｄ線に沿う断面図である。 図１５（Ａ）（Ｂ）は、一対の絶縁プレートによって、１つの電極と出力端子とを重ね合わせて挟持する状態を説明するための斜視図である。 図１６（Ａ）（Ｂ）は、図１５（Ａ）の図中下位側に積層される扁平型電池の電極をさらに挟持する状態を説明するための斜視図である。 図１７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、一対の絶縁プレートによって、複数の電極を重ね合わせて挟持する状態を説明するための斜視図である。 絶縁プレートの切り欠き部と電極の幅との関係を示す平面図である。 図１９（Ａ）は、セルユニットの前面側部分を示す斜視図、図１９（Ｂ）は、セルユニットの前面に取り付けた絶縁カバーにコネクタを挿入した状態を示す斜視図である。 セルユニットの背面側部分の斜視図である。 ケース内の冷却通路を示す模式図である。 図２２（Ａ）は、図１９（Ｂ）の状態からコネクタを引き抜いた状態を示す斜視図、図２２（Ｂ）は、絶縁カバーを示す斜視図、図２２（Ｃ）は、コネクタを示す斜視図である。 図２３（Ａ）は、電圧検出用の端子板が電極に重ねて接合された扁平型電池の要部を示す平面図、図２３（Ｂ）は、図２３（Ａ）の２３Ｂ−２３Ｂ線に沿う断面図であって、電極と電圧検出端子板とをポンチカシメによって接合した状態を示す断面図、図２３（Ｃ）は、電圧検出部にコネクタを挿入する様子を示す要部断面図である。 図２４（Ａ）は、ポンチカシメによって電圧検出端子板の表面に形成された凸部が嵌まり込む凹所を有する絶縁プレートの要部を示す断面図、図２４（Ｂ）は、電極と電圧検出端子板とをリベットによって接合した状態を示す断面図である。 第１サブアセンブリの組み立て手順の説明に供する図である。 図２５に続く図である。 図２６に続く図である。 図２７に続く図である。 図２８に続く図である。 図２９に続く図である。 第２サブアセンブリの組み立て手順の説明に供する図である。 図３１に続く図である。 第３サブアセンブリの組み立て手順の説明に供する図である。 図３３に続く図である。 図３４に続く図である。 図３５に続く図である。 図３６に続く図である。 図３７に続く図である。 絶縁プレートの形状の変形例を示す斜視図である。 変形例に係る絶縁カバーが取り付けられたセルユニットを示す斜視図である。
符号の説明
５０ 電池モジュール、
６０ セルユニット（積層体）、
７０ ケース、
７１ ロアケース、
７２ アッパーケース、
７５ 連通孔、
８１、８２、８３ 第１、第２、第３のサブアセンブリ、
９１、９２ 絶縁カバー（カバー）、
９５ 貫通孔、
１００ 電池（扁平型電池）、
１００ａ 外装材、
１００ｐ プラス側タブ、
１００ｍ マイナス側タブ、
１００ｔ タブ（電極）、
１０１〜１０８ 第１〜第８の電池、
１１０ スペーサ（絶縁プレート）、
１１２ 切り欠き部、
１２１〜１３８ 第１〜第１８のスペーサ、
２００ 隙間、
２１２ 凹部。

Claims (8)

  1. 発電要素を外装材で封止するとともに板状をなす電極を前記外装材から外部に導出してなる扁平型電池を複数積層して、各扁平型電池の電極同士を電気的に接続してなる電池モジュールであって、
    複数の前記扁平型電池を積層する方向に沿う前記電極の両面側から当該電極を挟持する板状をなす電気絶縁性の絶縁プレートを有し、
    前記電極を挟持する前記絶縁プレートのうちの少なくとも一方は、前記電極の一部が臨むとともに前記電極が前記外装材から外部に導出されて延びる方向に沿って開口する隙間が設けられていることを特徴とする電池モジュール。
  2. 前記隙間は、前記絶縁プレートの一部に切り欠き部を形成することによっ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。
  3. 前記隙間は、前記絶縁プレートの一部に厚み方向に凹んだ凹部を形成することによっ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。
  4. 前記隙間の幅は、前記電極の幅よりも小さく形成さ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。
  5. 複数の前記扁平型電池および複数の前記絶縁プレートが積層された積層体を少なくも収納するとともに外部から内部に連通する連通孔を備えるケースをさらに有していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の電池モジュール。
  6. 前記ケースの内壁面と前記扁平型電池との間に、前記絶縁プレートの前記隙間に連通する空間が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の電池モジュール。
  7. 複数の前記電極および複数の前記絶縁プレートを覆うとともに前記絶縁プレートの前記隙間に連通する貫通孔を備える絶縁性のカバーをさらに有していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の電池モジュール。
  8. 複数の前記扁平型電池および複数の前記絶縁プレートが積層された積層体および前記カバーを収納するとともに外部から内部に連通する連通孔を備えるケースをさらに有し、
    前記カバーに設けられた前記貫通孔と前記ケースに設けられた前記連通孔とが連通し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。
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