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JP2018181595A - 電池モジュールおよび蓄電ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】積層された複数の単電池の位置ずれを効果的に抑制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１０であって、板状の単電池２２０を複数積層してなる電池積層体２００と、電池積層体２００の積層方向の両外側の一対の第１の外面を除く複数の外面を覆う位置のうち、少なくとも、最大面積を有する第２の外面の略全面を覆う位置に配置される金属製の第１モジュール補強板１１０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の単電池が積層されて構成される電池モジュール及び電池モジュールを備える蓄電ユニットに関する。
特許文献１には、複数の電池セル（単電池）を積層してなる電池積層体を備える電池パックが開示されている。
特開２０１４−１３８４８３号公報
しかしながら、特許文献１の技術では、複数の単電池の位置ずれを効果的に抑制することができなかった。
そこで、本発明は、積層された複数の単電池の位置ずれを効果的に抑制できる電池モジュールを提供する。
本発明の一態様に係る電池モジュールは、板状の単電池を複数積層してなる電池積層体と、前記電池積層体の積層方向の両外側の一対の第１の外面を除く複数の外面を覆う位置のうち、少なくとも、最大面積を有する第２の外面の略全面を覆う位置に配置される金属製のモジュール補強板と、を備える。
また、本発明の一態様に係る蓄電ユニットは、上記の電池モジュールと、前記電池モジュールを載置する載置面と、を備える。
本発明の電池モジュールによれば、積層された複数の単電池に位置ずれを効果的に抑制できる。
図１は、実施の形態に係る電池モジュールの外観の一例を示す斜視図である。 図２は、電池モジュールの外装体を分解した分解斜視図である。 図３は、電池積層体について説明するための分解斜視図である。 図４は、電池積層体の積層の一単位を構成する、単電池および板状トレイの構成の一例を示す分解斜視図である。 図５は、板状体における各電極端子を折り曲げる工程を説明するための図である。 図６は、板状体を２つ積層する工程を説明するための図である。 図７は、接続ユニットの電池積層体における配置位置を説明するための図である。 図８は、接続ユニットの構成を説明するための図である。 図９は、複数の単電池の電極端子同士を接続する工程を説明するための図である。 図１０は、電池モジュールの電気的な接続を説明するための概略図である。 図１１は、電池モジュールを備えた蓄電ユニットの構成の一例を示す斜視図である。 図１２は、変形例１に係る電池モジュールの外観の一例を示す図である。
以下、実施の形態に係る照明器具について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。
（実施の形態）
以下、図１〜図１１を用いて、実施の形態を説明する。
［１．構成］
図１は、実施の形態に係る電池モジュールの外観の一例を示す斜視図である。図２は、電池モジュールの外装体を分解した分解斜視図である。
なお、これらの図及び以降の図では、説明の便宜のため、Ｙ軸方向を前後方向とし、Ｙ軸方向プラス側（矢印の先端側）を前側、Ｙ軸方向マイナス側（矢印の後端側）を後側とする。また、Ｚ軸方向を上下方向とし、Ｚ軸方向プラス側（矢印の先端側）を上側、Ｚ軸方向マイナス側（矢印の後端側）を下側とする。上記のように定義されたＹ軸方向およびＺ軸方向を右手系の座標系に適用することで、Ｘ軸方向を定義する。つまり、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に垂直な方向（左右方向）をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向プラス側（矢印の先端側）を左側、Ｘ軸方向マイナス側（矢印の後端側）を右側とする。
図１および図２に示すように、電池モジュール１０は、第１モジュール補強板１１０、１２０と、電池積層体２００とを備える。電池モジュール１０は、さらに、第２モジュール補強板１３０、１４０と、蓋部１５０と、回路基板４００と、外部端子２０と、通信端子３０とを備えていてもよい。電池積層体２００は、例えば、六面体である。
第１モジュール補強板１１０は、電池モジュール１０のＹ軸方向プラス側に配置される、金属製の板状部材である。第１モジュール補強板１１０は、電池積層体２００の積層方向（Ｚ軸方向）側の両外側の一対の外面（上面及び下面）を除く複数の外面（複数の側面）を覆う位置のうち、少なくとも、最大面積を有する外面（本実施の形態ではＹ軸方向プラス側の外面）の全面を覆う位置に配置される。ここでいう、電池積層体２００の積層方向（Ｚ軸方向）側の両外側の一対の外面を除く複数の外面とは、当該一対の外面である上面及び下面に交差（本実施の形態では直交）する複数の側面である。なお、第１モジュール補強板１１０は、電池積層体２００のＹ軸方向プラス側の外面の全面を必ずしも厳密に覆っていなくてもよく、例えば全体の１０％以下の一部が露出していてもよい。第１モジュール補強板１１０は、平面視で略矩形状の外形を有する。
第１モジュール補強板１１０は、Ｙ軸方向プラス側に突出する突出部１１１を有していてもよい。突出部１１１は、Ｘ軸方向に並んで２つ形成されており、例えば、略直方体形状を有する。突出部１１１は、第１モジュール補強板１１０を構成する金属製の板状部材にプレス加工により構成される部位であってもよい。つまり、突出部１１１の反対側（Ｙ軸方向マイナス側）には、突出部１１１の形状と対応する形状の凹部が形成されていてもよい。また、突出部１１１は、２つ形成されていることに限らずに、１つ形成されている構成であってもよいし、３つ以上形成されている構成であってもよい。
また、第１モジュール補強板１１０は、下端に２つの切り欠き１１２を有していてもよい。２つの切り欠き１１２は、長方形状の切り欠きであり、Ｘ軸方向に並んで形成されている。
また、第１モジュール補強板１１０は、上端の辺および下端の辺からＹ軸方向マイナス側に延びる、３つの引っ掛かり部１１３を有していてもよい。引っ掛かり部１１３は、電池積層体２００のＺ軸方向プラス側の面に対向する部位と、電池積層体２００のＺ軸方向マイナス側の面に対向する部位とを含む。なお、引っ掛かり部１１３は、電池積層体２００のＺ軸方向プラス側の面および電池積層体２００のＺ軸方向マイナス側の面の少なくとも一方に引っ掛かればよく、少なくとも１つが形成されていればよい。引っ掛かり部１１３は、第１モジュール補強板１１０のＸ軸方向における幅の少なくとも一部に形成されているため、Ｘ軸方向に関する応力に対する剛性を向上させることができる。
また、第１モジュール補強板１１０は、右端の辺および左端の辺からＹ軸方向マイナス側に延びる、２つの引っ掛かり部１１４を有していてもよい。引っ掛かり部１１４は、電池積層体２００のＸ軸方向プラス側の面に対向する部位と、電池積層体２００のＸ軸方向マイナス側の面に対向する部位とを含む。引っ掛かり部１１４は、第１モジュール補強板１１０のＺ軸方向における幅に亘って形成されている。これにより、第１モジュール補強板１１０のＺ軸方向に関する応力に対する剛性を向上させることができる。
また、第１モジュール補強板１１０は、四隅の位置に、厚み方向に貫通する４つの貫通孔１１５を有する。第１モジュール補強板１１０は、図１に示すように、ネジなどの締結部材１７１によって４つの貫通孔１１５が貫通された状態で、締結部材１７１が電池積層体２００に固定されることで、電池積層体２００に固定される。
第１モジュール補強板１２０は、電池モジュール１０のＹ軸方向マイナス側に配置される、金属製の板状部材である。第１モジュール補強板１２０は、第１モジュール補強板１１０に対向した位置に配置され、電池積層体２００のＹ軸方向マイナス側の外面の略全面を覆う位置に配置される。なお、第１モジュール補強板１１０は、第１補強板に相当し、第１モジュール補強板１２０は、第２補強板に相当する。第１モジュール補強板１２０は、第１モジュール補強板１１０と比較して、電池積層体２００に対して配置される位置が反対側である点と、突出部１１１が形成されていない点とが異なる。つまり、第１モジュール補強板１２０は、切り欠き１２２、引っ掛かり部１２３、１２４および貫通孔１２５を有し、これらの構成は、それぞれ、第１モジュール補強板１１０の切り欠き１１２、引っ掛かり部１１３、１１４および貫通孔１１５に対応する。このため、第１モジュール補強板１２０の詳細な説明は省略する。
第２モジュール補強板１３０は、電池モジュール１０のＸ軸方向マイナス側に配置される、金属製の板状部材である。第２モジュール補強板１３０は、電池積層体２００のＸ軸方向マイナス側の外面を覆う位置に配置される。Ｘ軸方向マイナス側の外面は、電池積層体２００の複数の側面のうち最大面積ではない面積の側面である。第２モジュール補強板１３０は、矩形板状の部材であり、入出力端子４０１を露出させる開口１３１と、通信端子３０を露出させる開口１３２と、複数の貫通孔１３３とを有する。第２モジュール補強板１３０は、図１に示すように、ネジなどの締結部材１７１によって４つの貫通孔１３３が貫通された状態で、締結部材１７１が電池積層体２００に固定されることで、電池積層体２００に固定される。
第２モジュール補強板１４０は、電池モジュール１０のＸ軸方向プラス側に配置される、金属製の板状部材である。第２モジュール補強板１４０は、第２モジュール補強板１３０に対向した位置に配置され、電池積層体２００のＸ軸方向プラス側の外面を覆う位置に配置される。Ｘ軸方向プラス側の外面は、電池積層体２００の複数の側面のうち最大面積ではない面積の側面である。第２モジュール補強板１４０は、矩形板状の部材であり、複数の貫通孔１４１を有する。第２モジュール補強板１４０は、第２モジュール補強板１３０と同様に、ネジなどの締結部材１７１によって４つの貫通孔１４１が貫通された状態で、締結部材１７１が電池積層体２００に固定されることで、電池積層体２００に固定される。
蓋部１５０は、電池モジュール１０のＺ軸方向プラス側に配置される、金属製の板状部材である。蓋部１５０は、電池積層体２００のＺ軸方向プラス側に配置されている回路基板４００を覆う位置に配置される。蓋部１５０は、平面視で略矩形状の外形を有する。
このように、第１モジュール補強板１１０、１２０及び第２モジュール補強板１３０、１４０は、電池積層体２００の積層方向（Ｚ軸方向）側の両外側の一対の外面（上面及び下面）を除く複数の外面（複数の側面）を覆う位置に配置される。つまり、第１モジュール補強板１１０、１２０及び第２モジュール補強板１３０、１４０は、電池積層体２００のＺ軸方向の両外側の外面を覆わない位置に配置されてもよい。
電池積層体２００は、複数の単電池２２０が積層して構成される。電池積層体２００の詳細な構成は後述する。
回路基板４００は、電池積層体２００の上面を覆う板状部材としての板状トレイ３２０上に配置される。板状トレイ３２０は、電池積層体２００の上面側に配置されている。回路基板４００は、電池積層体２００に蓄えられた電力の出力制御や、電池積層体２００への充電制御などを行う制御回路を有する。回路基板４００は、具体的には、複数の単電池２２０の各々の電極端子と電気的に接続される入出力端子４０１を有する。入出力端子４０１は、電池積層体２００の中間電位を取得するために、複数の単電池２２０の各々の電極端子と電気的に接続される。
外部端子２０は、電池積層体２００に蓄えられた電力の出力（放電）や、電池積層体２００への外部電力の入力（充電）を行うための端子である。つまり、外部端子２０は、負荷となる外部機器と接続されたり、発電機器などの電力を出力する機器や系統電源などと接続されたりする端子である。外部端子２０は、回路基板４００と電力線２１で電気的に接続されており、回路基板４００を介して、電池積層体２００の正極側の端部に位置する単電池の正極端子（以下、「電池積層体２００の正極端子」という。）、および、電池積層体２００の負極側の端部に位置する単電池の負極端子（以下、「電池積層体２００の負極端子」という。）と電気的に接続されている。ここで、回路基板４００は、電池積層体２００の正極端子と正極電力線２３により電気的に接続され、電池積層体２００の負極端子と負極電力線２２により電気的に接続されている。なお、外部端子２０は、回路基板４００を介して電池積層体２００の正極端子および負極端子と電気的に接続されているとしたが、これに限らずに、直接、電池積層体２００の正極端子および負極端子と各電力線により電気的に接続されていてもよい。
通信端子３０は、外部からの制御信号を取得したり、外部へ電池モジュール１０の状態を示す信号を出力したりするための端子である。通信端子３０は、回路基板４００と通信線３１により電気的に接続され、回路基板４００は、通信端子３０を介して外部からの制御信号を取得したり、電池モジュール１０の状態を示す信号を通信端子３０を介して出力する。
なお、外部端子２０および通信端子３０は、電池モジュール１０のＸ軸方向マイナス側の面において、Ｙ軸方向に並んで配置されている。
［２．電池積層体の詳細構成］
次に、電池積層体２００の構成について図３および図４を用いて説明する。
図３は、電池積層体について説明するための分解斜視図である。図４は、電池積層体の積層の一単位を構成する、単電池および板状トレイの構成の一例を示す分解斜視図である。
図３に示すように、電池積層体２００は、板状の単電池２２０が複数積層してなる組立体である。具体的には、電池積層体２００は、一の単電池２２０と当該一の単電池２２０の主面が固定される板状トレイ３１０とを含む板状体２１０を単位として複数積層してなる組立体である。つまり、電池積層体２００は、単電池２２０と板状トレイ３１０とを交互に積層してなる組立体である。電池積層体２００では、積層された複数の単電池２２０のうちの隣接する２つの単電池２２０において、一方の単電池２２０の正極端子と、他方の単電池２２０の負極端子とが、接続ユニット５０１、５０２により、電気的に接続されている。
板状体２１０は、図４に示すように、具体的には、単電池２２０と、両面テープ２３０と、板状トレイ３１０とを有する。
単電池２２０は、矩形状の正極、セパレータ、負極およびセパレータが順に繰り返し積層されてなる発電要素を内部に有する。単電池２２０は、例えば、発電要素の外表面を覆うラミネートを有する。つまり、単電池２２０の外装体は、ラミネートにより構成されている。単電池２２０は、発電要素の正極が電気的に接続され、Ｘ軸方向マイナス側から露出している正極端子２２１と、発電要素の負極が電気的に接続され、Ｘ軸方向プラス側から露出している負極端子２２２とを有する。正極端子２２１および負極端子２２２は、金属製の板状部材である。
本実施の形態では、単電池２２０は、Ｘ軸方向において互いに反対側の辺から正極端子２２１および負極端子２２２が露出している構成であるが、この構成に限らずに、同一の辺から正極端子および負極端子が露出する構成であってもよく、上下方向に複数の単電池を重ねたときに上面視において互いに重なる位置に正極端子および負極端子が配置されていればよい。例えば、一の単電池と、一の単電池とは裏向きにした他の単電池とを重ねたときに、一の単電池の正極端子と他の単電池の負極端子とが重なり、一の単電池の負極端子と他の単電池の正極端子とが重なるように、正極端子および負極端子の一が互いに点対称の関係となる位置に正極端子および負極端子を配置した構成とすればよい。これにより、複数の単電池の直列接続を容易にできる。
両面テープ２３０は、単電池２２０と板状トレイ３１０との間に配置され、単電池２２０を板状トレイ３１０の所定の位置に固定するための部材である。両面テープ２３０は、両面が粘着性を有している部材であればよい。なお、両面テープ２３０の代わりに、接着剤を用いて単電池２２０を板状トレイ３１０の所定の位置に固定してもよい。
板状トレイ３１０は、トレイ本体３１１と、連結部３１２と、凹部３１３と、壁部３１４と、凸部３１５と、固定穴３１６とを有する。
トレイ本体３１１は、矩形板状の部位であり、単電池２２０が載置される部位である。
連結部３１２は、トレイ本体３１１のＹ軸方向の両端に設けられ、Ｚ軸方向プラス側に延びる２つの部位である。２つの連結部３１２は、Ｚ軸方向プラス側の先端が、Ｙ軸方向の外側に引っ掛けるためのＹ軸方向の内側に突出するツメ形状となっている部位である。
凹部３１３は、連結部３１２の先端のツメ形状が引っ掛かるための部位であり、Ｙ軸方向の内側に凹んでいる部位である。凹部３１３は、例えば、Ｙ軸方向の両端に形成され、Ｙ軸方向側が開放されており、Ｘ軸方向に長い略直方体形状の穴である。
連結部３１２および凹部３１３の詳細な機能については、後述する。
壁部３１４は、トレイ本体３１１のＹ軸方向の両端の辺に配置され、Ｚ軸方向プラス側に突出しており、トレイ本体３１１のＸ軸方向の幅に亘って形成されている一対の部位である。一対の壁部３１４の間隔は、単電池２２０のＹ軸方向の幅に対応しており、単電池２２０のＹ軸方向の幅よりも所定のクリアランスの分だけ長い。このため、一対の壁部３１４は、単電池２２０の板状トレイ３１０に対するＹ軸方向の位置を位置決めすることが容易にできる。
凸部３１５は、トレイ本体３１１の４つの角部に配置され、Ｚ軸方向プラス側に突出している部位である。凸部３１５は、例えば、円柱形状を有する。凸部３１５は、上部に配置される他の板状トレイ３１０に形成されている、図示しない穴部と嵌合する形状を有する。つまり、凸部３１５は、他の板状トレイ３１０の下部に挿入される。これにより、複数の板状トレイ３１０は、互いに重なった場合、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の移動が互いに規制される。
固定穴３１６は、板状トレイ３１０の４つの角部に配置され、Ｘ軸方向の両側、および、Ｙ軸方向の両側から締結部材１７１が固定されるための穴である。つまり、固定穴３１６は、４つの角部の外側の２面に形成される。固定穴３１６は、例えば、締結部材１７１の先端に形成された雄ネジと螺合する雌ネジを有する。
また、図３に示すように、電池積層体２００のＺ軸方向プラス側には、板状トレイ３１０と同じ構成を有する板状トレイ３２０が配置される。板状トレイ３２０は、板状部材に相当する。板状トレイ３２０上には、回路基板４００が配置される。また、電池積層体２００の最もＺ軸方向マイナス側の板状トレイ３３０は、板状トレイ３１０と比較して、さらに、トレイ本体３１１の下部に、Ｙ軸方向に延びる溝部３３７が形成されている点が異なる。板状トレイ３３０のその他の構成は、板状トレイ３１０と同様であるので、説明を省略する。溝部３３７は、板状トレイ３３０のトレイ本体３１１のＸ軸方向に異なる位置に２つ形成され、トレイ本体３１１のＹ軸方向の幅全体に亘って形成されている。また、溝部３３７は、第１モジュール補強板１１０がＹ軸方向プラス側に配置された状態で、第１モジュール補強板１１０の切り欠き１１２とＹ軸方向において重なる位置に配置されている。
第１モジュール補強板１１０、１２０及び第２モジュール補強板１３０、１４０は、電池積層体２００のＺ軸方向プラス側に配置される板状トレイ３２０と、電池積層体２００のＺ軸方向マイナス側に配置される板状トレイ３３０とに、固定される。これにより、第１モジュール補強板１１０、１２０及び第２モジュール補強板１３０、１４０は、電池積層体２００の複数の板状体２１０及び板状トレイ３２０が積層された状態を維持する。
図４に示すように、単電池２２０と板状トレイ３１０とが組み合わせられて、板状体２１０が構成されると、次に、単電池２２０の各電極端子２２１、２２２の折り曲げが行われる。
図５は、板状体における各電極端子を折り曲げる工程を説明するための図である。図５の（ａ）は、各電極端子が折り曲げられる前の板状体を示す斜視図であり、図５の（ｂ）は、各電極端子が折り曲げられた後の板状体を示す斜視図である。
図５の（ｂ）に示すように、単電池２２０の正極端子２２１は、Ｚ軸方向マイナス側を向くように折り曲げられ、負極端子２２２は、正極端子２２１とは反対側のＺ軸方向プラス側を向くように折り曲げられる。
これにより、正極端子２２１および負極端子２２２の各々は、単電池２２０の主面の方向に延びる第１の板部２２１ａ、２２２ａと、当該主面の方向に対して略直角に延びる第２の板部２２１ｂ、２２２ｂとを有する。そして、正極端子２２１において第２の板部２２１ｂが第１の板部２２１ａに対して延びる方向と、負極端子２２２において第２の板部２２２ｂが第１の板部２２２ａに対して延びる方向とは、互いに逆である。
次に、複数の板状体２１０を積層する工程について説明する。
図６は、板状体を２つ積層する工程を説明するための図である。図６の（ａ）は、２つの板状体を積層する前の状態を示す斜視図であり、図６の（ｂ）は、２つの板状体を積層した後の状態を示す斜視図である。
図６の（ａ）に示すように、２つの板状体２１０は、単電池２２０の正極端子２２１および負極端子２２２が向いている方向が互いに反対となるように配置される。具体的には、２つの板状体２１０のうちの上側に配置されている板状体２１０は、正極端子２２１がＸ軸方向マイナス側に配置され、負極端子２２２がＸ軸方向プラス側に配置される。一方で、２つの板状体２１０のうちの下側に配置されている板状体２１０は、正極端子２２１がＸ軸方向プラス側に配置され、負極端子２２２がＸ軸方向マイナス側に配置される。
そして、２つの板状体２１０は、上記のような姿勢で、図６の（ｂ）に示すように互いに重なると、上側の板状体２１０の正極端子２２１の第２の板部２２１ｂと、下側の板状体２１０の負極端子２２２の第２の板部２２２ｂとが、Ｘ軸方向で重なった状態となる。また、板状トレイ３１０が有する２つの連結部３１２の先端のツメ形状が、上部に配置された他の板状トレイ３１０が有する凹部３１３に引っ掛かる。これにより、複数の板状トレイ３１０は、互いに重なった場合、Ｚ軸方向に互いに離れる方向への移動が規制される。
本実施の形態では７つの板状体２１０を、隣接して重なり合う２つの板状体２１０上記と同様の構成となるように積層することで、電池積層体２００を組み立てる。
次に、積層した７つの板状体２１０の各電極端子同士を接続している接続ユニット５０１、５０２の構成について説明する。
図７は、接続ユニットの電池積層体における配置位置を説明するための図である。図８は、接続ユニットの構成を説明するための図である。図９は、複数の単電池の電極端子同士を接続する工程を説明するための図である。
図２に示すように、接続ユニット５０１、５０２は、積層された状態の複数の板状体２１０の、各電極端子２２１、２２２が露出している側に配置される。具体的には、接続ユニット５０１は、複数の板状体２１０のＸ軸方向マイナス側に配置され、接続ユニット５０２は、複数の板状体２１０のＸ軸方向プラス側に配置される。接続ユニット５０１と、接続ユニット５０２とは、互いに同じ構成を有するため、ここでは、複数の板状体２１０のＸ軸方向マイナス側に配置される接続ユニット５０１について説明する。
図７および図８に示すように、接続ユニット５０１は、配置板５１０と、複数の金属板５２０、５３０とを有する。
配置板５１０は、略矩形板状部材であり、複数の開口５１１、５１２と、複数の凸部５１３とを有する。
複数（本実施の形態では４つ）の開口５１１は、Ｙ軸方向に長い矩形状の開口であり、Ｚ軸方向に並んで配置されている。複数の開口５１１は、積層された状態の複数の板状体２１０の各電極端子２２１、２２２に対応する位置に配置されている。複数の開口５１１は、各電極端子２２１、２２２の第２の板部２２１ｂ、２２２ｂに対応する大きさである。
複数（本実施の形態では３つ）の開口５１２は、Ｚ軸方向に長い矩形状の開口であり、複数の開口５１１のうちのＺ軸方向プラス側の３つの開口５１１のそれぞれのＹ軸方向マイナス側に配置されるスリット状の開口である。複数の開口５１２は、Ｚ軸方向の幅が複数の開口５１１と略同じである。
複数（本実施の形態では８つ）の凸部５１３は、複数の開口５１１のＹ軸方向における両外側に配置され、Ｘ軸方向に突出する円柱形状の部位である。つまり、複数の凸部５１３は、複数の開口５１１が配置されるＺ軸方向の位置のそれぞれに対応して２つずつ配置されている。
複数の金属板５２０のそれぞれは、Ｙ軸方向に長い矩形板状の金属部材である。複数の金属板５２０のそれぞれは、Ｙ軸方向マイナス側の端部からＸ軸方向マイナス側に延びる金属製のコネクタ接続部５２１と、当該金属板５２０のＹ軸方向の両端に配置される２つの貫通孔５２２とを有する。複数の金属板５２０は、配置板５１０のＺ軸方向プラス側の３つの開口５１１に対応する位置に配置される。これにより、複数の金属板５２０は、それぞれ、コネクタ接続部５２１が配置板５１０の開口５１２を貫通し、かつ、２つの貫通孔５２２が複数の凸部５１３に貫通された状態となる。上記のように、複数の金属板５２０が配置板５１０に配置された状態では、複数の金属板５２０は、対応する３つの開口５１１を塞いだ状態となる。
金属板５３０は、Ｙ軸方向に長い矩形板状の金属部材である。金属板５３０は、Ｙ軸方向プラス側の端部からＸ軸方向マイナス側に段差状に折れ曲がっている端子部５３１と、当該金属板５３０のＹ軸方向の両端に配置される２つの貫通孔５３２とを有する。金属板５３０は、最も配置板５１０のＺ軸方向マイナス側に配置される開口５１１に対応する位置に配置される。これにより、金属板５３０は、端子部５３１が配置板５１０よりもＸ軸方向マイナス側の位置に配置され、かつ、２つの貫通孔５３２が複数の凸部５１３に貫通された状態となる。上記のように、金属板５３０が配置板５１０に配置された状態では、金属板５３０は、対応する開口５１１を塞いだ状態となる。
ところで、図７に示すように、積層された状態の複数の板状体２１０は、Ｘ軸方向マイナス側において、電極端子２２１、２２２が露出されている、４つの部位を有する。４つの部位のうちのＺ軸方向プラス側の３つの部位は、複数の板状体２１０が積層されることによりＸ軸方向で重なる正極端子２２１および負極端子２２２の組合せである。４つの部位のうちの最もＺ軸方向マイナス側の部位は、正極端子２２１と重なっていない負極端子２２２のみの部位である。
このような積層された状態の複数の板状体２１０に対して、図９に示すように、接続ユニット５０１を配置すると、配置板５１０の複数の開口５１１、５１２が積層された状態の複数の板状体２１０の各電極端子２２１、２２２に対応する位置に配置されているため、複数の金属板５２０、５３０と各電極端子２２１、２２２とがＸ軸方向において重なった状態となる。より具体的には、複数の金属板５２０は、複数の板状体２１０の電極端子２２１、２２２が露出されている、４つの部位のうちのＺ軸方向プラス側の３つの部位と、Ｘ軸方向で重なる。また、金属板５３０は、複数の板状体２１０の電極端子２２１、２２２が露出されている、４つの部位のうちの最もＺ軸方向マイナス側の部位と、Ｘ軸方向で重なる。つまり、接続ユニット５０１を積層された状態の複数の板状体２１０のＸ軸方向マイナス側に配置することで、複数の金属板５２０、５３０を電極端子２２１、２２２が露出されている４つの部位の側方に配置することができる。
そして、複数の金属板５２０に対してレーザ溶接を行うことにより、Ｚ軸方向プラス側の３つの部位において、正極端子２２１、負極端子２２２および金属板５２０が互いに電気的に接続される。また、金属板５３０に対してレーザ溶接を行うことにより、最もＺ軸方向マイナス側の部位において、負極端子２２２および金属板５３０が互いに電気的に接続される。これにより、複数の単電池２２０のうち隣接して積層されている２つの単電池２２０において、一方の単電池２２０における正極端子２２１の第２の板部２２１ｂと、他方の単電池２２０における負極端子２２２の第２の板部２２２ｂとは、互いに電気的に接続される。
ここで、図７に戻り、複数の金属板５２０のコネクタ接続部５２１は、それぞれ、複数（本実施の形態では３つ）のコネクタ６１０と電気的に接続される。複数のコネクタ６１０は、通信線３２を介してコネクタ６２０と電気的に接続されている。コネクタ６２０は、回路基板４００上に配置されている入出力端子４０１と電気的に接続される。
つまり、複数の板状体２１０のうちで正極端子２２１および負極端子２２２とが重なっている部位に複数のコネクタ６１０が電気的に接続されることとなる。このため、回路基板４００は、入出力端子４０１を介して電池積層体２００の中間電位を取得することができる。
また、金属板５３０の端子部５３１には、負極電力線２２の先端部２２ａが電気的に接続される。
なお、図９に示すように、通信線３２および負極電力線２２は、Ｚ軸方向に沿って、配置板５１０のＹ軸方向両端に配置される。つまり、通信線３２および負極電力線２２は、複数の金属板５２０、５３０を挟んで互いにＹ軸方向に反対側の位置に配置される。このため、負極電力線２２から発生する電磁場が複数の金属板５２０、５３０により吸収されることとなり、負極電力線２２から発生する電磁場が通信線３２に悪影響を与えることを低減できる。
ここで、図１０を用いて、電池積層体２００および回路基板４００の電気的接続に係る構成について説明する。
図１０は、電池モジュールの電気的な接続を説明するための概略図である。
積層された複数の板状体２１０は、図１０に示すように、複数の単電池２２０の負極と正極とが交互に積層されるように、積層されている。また、複数の単電池２２０のそれぞれは、正極端子２２１の先端が上向きになるように折り曲げられ、負極端子２２２の先端が下向きになるように折り曲げられる。このため、上述したように、Ｘ軸方向マイナス側では、正極端子２２１および負極端子２２２が重なっている部位がＺ軸方向プラス側から３つ並び、最もＺ軸方向マイナス側に負極端子２２２のみが配置される。また、Ｘ軸方向プラス側では、正極端子２２１および負極端子２２２が重なっている部位がＺ軸方向マイナス側から３つ並び、最もＺ軸方向プラス側に正極端子２２１のみが配置される。この状態で、重なっている正極端子２２１および負極端子２２２が電気的に接続されることで、複数の単電池２２０は、直列に接続されることとなる。
なお、電池積層体２００のＸ軸方向プラス側においては、正極端子２２１および負極端子２２２が重なって配置される３つの部位がＺ軸方向マイナス側から並んで配置される。このため、Ｘ軸方向プラス側に配置される接続ユニット５０２は、接続ユニット５０１と比較して、接続ユニット５０１のＺ軸方向の向きを反対にした構成を有する。これにより、図１０に示すように、積層された複数の板状体２１０のＸ軸方向プラス側の各電極端子２２１、２２２に対応する位置に複数の金属板５２０、５３０を配置することができる。
また、接続ユニット５０２は、接続ユニット５０１と同様に、正極端子２２１および負極端子２２２が重なっている部位の中間電位を取得するための複数のコネクタ６１０が配置され、通信線３２により回路基板４００に接続されている。
また、Ｘ軸方向プラス側において最もＺ軸方向プラス側に配置される正極端子２２１は、金属板５３０を介して正極電力線２３の先端部２３ａと電気的に接続される。
ここで、図２に戻り、第１モジュール補強板１１０、１２０および第２モジュール補強板１３０、１４０は、積層された状態の複数の板状体２１０の最もＺ軸方向プラス側に配置される板状トレイ３１０と、最もＺ軸方向マイナス側に配置される板状トレイ３３０との固定穴３１６に締結部材１７１により固定される。これにより、電池積層体２００は、Ｚ軸方向に互いに離れる方向への移動が規制され、かつ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に互いにずれる方向への移動が規制される。
［３．蓄電ユニットの構成］
次に、蓄電ユニット１の構成について図１１を用いて説明する。
図１１は、蓄電ユニット１の構成を説明するための斜視図である。
蓄電ユニット１は、複数（本実施の形態では２つ）の電池モジュール１０と、複数の電池モジュール１０を収納する筐体７００とにより構成される。複数の電池モジュール１０は、上述したとおりの構成を有する。
筐体７００は、電池モジュール１０を内部の空間に収納するための開口７０１と、当該開口７０１を開閉可能な扉７０２とを有する。また、筐体７００は、電池モジュール１０の配線を行うための開口７０３と、当該開口７０３を開閉するための扉７０４とを有していてもよい。また、筐体７００は、内部空間に複数の電池モジュール１０を載置するための複数（本実施の形態では２つ）の載置面７１０と、載置面７１０上に形成され、Ｙ軸方向に延びるリブであるガイド７２０とを有する。ガイド７２０は、載置面７１０のＸ軸方向に並んで配置される。
電池モジュール１０の下部に形成された切り欠き１１２および溝部３３７は、ガイド７２０と対応する位置に形成されている。つまり、電池モジュール１０は、第１ガイドに相当するガイド７２０と嵌合する第２ガイドとしての切り欠き１１２および溝部３３７を有する。
このため、電池モジュール１０を載置面７１０に載置する場合、ユーザは、ガイド７２０と切り欠き１１２および溝部３３７を嵌合させた状態で、Ｙ軸方向に電池モジュール１０を押し込んで移動させることで、電池モジュール１０を載置面７１０の所定の位置に配置することが容易にできる。
なお、載置面７１０に形成される第１ガイドは、リブであるとしたが、Ｙ軸方向に延びる溝部としてもよい。第１ガイドが溝部である場合、電池モジュールに形成される第１ガイドと嵌合する第２ガイドはリブである。
また、蓄電ユニット１は、さらに、電池モジュール１０を載置面７１０の所定の位置で固定するモジュール固定板７３０を備えていてもよい。モジュール固定板７３０は、電池モジュール１０のＸ軸方向の幅よりも長い幅を有し、Ｘ軸方向に長い矩形の板状部材である。モジュール固定板７３０は、電池モジュール１０の第１モジュール補強板１１０に形成されている２つの突出部１１１と嵌合する２つの開口７３１を有する。つまり、２つの突出部１１１は第２嵌合部に相当し、２つの開口７３１は第１嵌合部に相当する。なお、モジュール固定板７３０は、突出部１１１が形成されている数に応じた数の開口７３１を有していればよく、開口７３１の数は２つに限るものではない。
また、モジュール固定板７３０は、Ｘ軸方向の両端に２つの貫通孔７３２を有し、図示しない締結部材により貫通された状態で、筐体７００の固定穴７０５に締結部材が固定されることで、筐体７００に固定される。モジュール固定板７３０は、電池モジュール１０を載置面７１０の所定の位置に載置した状態で、筐体７００に固定されることで、電池モジュール１０のＹ軸方向プラス側への移動を規制する。
［４．効果など］
本実施の形態では、電池モジュール１０は、電池積層体２００と、第１モジュール補強板１１０、１２０とを備える。電池積層体２００は、板状の単電池２２０を複数積層してなる。第１モジュール補強板１１０、１２０は、電池積層体２００の積層方向の両外側の一対の第１の外面を除く複数の外面を覆う位置のうち、少なくとも、最大面積を有する第２の外面の略全面を覆う位置に配置される金属製の部材である。
これによれば、第１モジュール補強板１１０、１２０は、電池積層体２００の積層方向に直交する交差方向に面する外面のうち最大面積を有する外面に配置されるため、複数の単電池２２０が当該交差方向に互いにずれることを効果的に抑制することができる。
また、本実施の形態に係る電池モジュール１０において、さらに、板状トレイ３２０を備える。板状トレイ３２０は、一対の第１の外面のうちの一方である上面を覆う。第１モジュール補強板１１０、１２０は、板状トレイ３２０に固定されている。
このため、複数の単電池２２０が当該交差方向に互いにずれることを効果的に抑制することができる。
また、本実施の形態に係る電池モジュール１０において、電池積層体２００は、一の単電池２２０と、一の単電池２２０の主面が固定される板状トレイ３１０、３３０とを含む単位を複数積層してなる。第１モジュール補強板１１０、１２０は、一対の第１の外面のうちの他方側に配置された板状トレイ３３０に固定されている。
このため、第１モジュール補強板１１０は、電池積層体２００の積層方向において複数の単電池２２０の互いに離れる方向への移動を規制することができる。
また、本実施の形態に係る電池モジュール１０において、さらに、板状トレイ３２０上に配置され、複数の単電池２２０の各々の電極端子である正極端子２２１及び負極端子２２２と電気的に接続された入出力端子４０１を有する回路基板４００を備える。
このため、電池積層体２００の中間電位を取得することができる。
また、本実施の形態に係る電池モジュール１０において、第１モジュール補強板１１０は、第２の外面を覆う第１モジュール補強板１１０と、第２の外面に対向する、電池積層体２００の第３の外面の略全面を覆う第１モジュール補強板１２０とからなる。
このため、複数の単電池２２０が交差方向に互いにずれることを、より効果的に抑制することができる。
また、本実施の形態に係る電池モジュール１０おいて、第１モジュール補強板１１０、１２０は、一対の第１の外面の少なくとも一方に引っ掛かる引っ掛かり部１１３、１２３を有する。
このため、複数の単電池２２０が積層方向に互いに離れることをより効果的に抑制することができる。また、第１モジュール補強板１１０の剛性を向上させることができる。
また、本実施の形態において、第１モジュール補強板１１０、１２０は、電池モジュール１０が載置される載置面７１０に形成され、所定方向に延びる第１リブ部であるガイド７２０と嵌合する溝部３３７であって、外側の面に所定方向に延びる溝部３３７からなる第２ガイドを有する。
このため、電池モジュール１０を載置面７１０に載置する場合、ユーザは、ガイド７２０と切り欠き１１２および溝部３３７を嵌合させた状態で、Ｙ軸方向に電池モジュール１０を押し込んで移動させることで、電池モジュール１０を載置面７１０の所定の位置に配置することが容易にできる。
また、本実施の形態に係る電池モジュール１０において、複数の単電池２２０の各々は、正極端子２２１と、正極端子２２１とは異なる極性を有する負極端子２２２とを備える。複数の単電池２２０の各々における正極端子２２１及び第２端子２２２の各々は、当該単電池２２０の主面の方向に延びる第１の板部２２１ａ、２２２ａと、主面の方向に対して略直角に延びる第２の板部２２１ｂ、２２２ｂとを有する。正極端子２２１において第２の板部２２１ｂが第１の板部２２１ａに対して延びる方向と、負極端子２２２において第２の板部２２２ｂが第１の板部２２２ａに対して延びる方向とは、互いに逆である。
また、複数の単電池２２０のうち隣接して積層されている第１単電池及び第２単電池において、第１単電池における正極端子２２１の第２の板部２２１ｂと、第２単電池における負極端子２２２の第２の板部２２２ｂとは、互いに接続されている。
このため、複数の単電池２２０を積層した場合、隣接する２つの単電池２２０のうち一方の単電池２２０の正極端子２２１の第２の板部２２１ｂと、他方の単電池２２０の負極端子２２２の第２の板部２２２ｂとを重ねて電気的に接続することが容易にできる。
（変形例１）
上記実施の形態では、電池モジュール１０が備える第１モジュール補強板１１０、１２０は、電池積層体２００への固定のための４つの貫通孔１１５以外に貫通孔を有しない構成としたが、これに限らない。
例えば、図１２に示す電池モジュール１０Ａのように、Ｙ軸方向から見た場合、複数の単電池２２０が配置されている領域に重なる領域に、複数の貫通孔１１６が形成されている第１モジュール補強板１１０Ａを採用してもよい。つまり、第１モジュール補強板１１０Ａは、電池積層体２００の積層方向に面する第１の外面に交差する第２の外面の一部を露出させる複数の貫通孔１１６を有する構成であってもよい。この場合、第１モジュール補強板１１０ＡのＹ軸方向において電池積層体２００の反対側に配置される第１モジュール補強板１２０Ａについても、同様の構成としてもよい。なお、図１２は、変形例１に係る電池モジュールの外観の一例を示す図である。
なお、複数の貫通孔１１６は、電池積層体２００を構成する複数の単電池２２０の間の位置に形成されていてもよい。この場合、電池モジュール１０Ａの内部を空気が移動しやすくなり、複数の単電池２２０を冷却しやすくできる。
また、複数の貫通孔１１６は、電池積層体２００を構成する複数の単電池２２０とＹ軸方向から見た場合、重なる位置に形成してもよい。この場合、電池モジュール１０Ａの外部から異物が電池モジュール１０Ａの内部に侵入することを低減できる。
（変形例２）
上記実施の形態に係る蓄電ユニット１は、筐体７００の載置面７１０に電池積層体２００の積層方向を鉛直方向として配置する構成としたが、これに限らずに、積層方向を水平方向として配置する構成としてもよい。例えば、第１モジュール補強板が電池モジュールの底面となるように配置してもよい。この場合、第１モジュール補強板に、筐体７００の載置面７１０上に配置されているガイド７２０と嵌合する溝部が形成されていてもよい。
（変形例３）
上記実施の形態に係る電池モジュール１０において、複数の単電池２２０の間に配置される板状トレイ３１０のトレイ本体３１１には、膨張した単電池２２０の部位を収納するための開口が形成されていてもよい。つまり、トレイ本体３１１は、単電池２２０の外周部のみを保持する構成であってもよい。なお、開口は、トレイ本体３１１を貫通していなくてもよく、凹部であってもよい。
以上、本発明の一つまたは複数の態様に係る電池モジュールおよび蓄電ユニットについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
１ 蓄電ユニット
１０、１０Ａ 電池モジュール
１１０、１１０Ａ、１２０、１２０Ａ 第１モジュール補強板
１１３、１１４、１２３、１２４ 引っ掛かり部
１３０、１４０ 第２モジュール補強板
２００ 電池積層体
２２０ 単電池
２２１ 正極端子
２２１ａ 第１の板部
２２１ｂ 第２の板部
２２２ 負極端子
２２２ａ 第１の板部
２２２ｂ 第２の板部
３１０、３２０、３３０ 板状トレイ
３３７ 溝部
４００ 回路基板
４０１ 入出力端子
７１０ 載置面
７２０ ガイド
７３０ モジュール固定板

Claims (14)

  1. 板状の単電池を複数積層してなる電池積層体と、
    前記電池積層体の積層方向の両外側の一対の第１の外面を除く複数の外面を覆う位置のうち、少なくとも、最大面積を有する第２の外面の略全面を覆う位置に配置される金属製のモジュール補強板と、を備える
    電池モジュール。
  2. さらに、
    前記一対の第１の外面のうちの一方を覆う板状部材を備え、
    前記モジュール補強板は、前記板状部材に固定されている
    請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 前記電池積層体は、一の前記単電池と、前記一の単電池の主面が固定される板状トレイとを含む単位を複数積層してなり、
    前記モジュール補強板は、前記一対の第１の外面のうちの他方側に配置された前記板状トレイに固定されている
    請求項２に記載の電池モジュール。
  4. さらに、
    前記板状部材上に配置され、前記複数の単電池の各々の電極端子と電気的に接続された入出力端子を有する回路基板を備える
    請求項２または３に記載の電池モジュール。
  5. 前記モジュール補強板は、前記第２の外面を覆う第１補強板と、前記第２の外面に対向する、前記電池積層体の第３の外面の略全面を覆う第２補強板とからなる
    請求項１から４のいずれか１項に記載の電池モジュール。
  6. 前記モジュール補強板は、前記一対の第１の外面の少なくとも一方に引っ掛かる引っ掛かり部を有する
    請求項１から５のいずれか１項に記載の電池モジュール。
  7. 前記モジュール補強板は、前記電池積層体の前記第２の外面の一部を露出させる複数の貫通孔を有する
    請求項１から６のいずれか１項に記載の電池モジュール。
  8. 前記モジュール補強板は、前記電池モジュールが載置される載置面に形成され、所定方向に延びる第１リブ部または第１溝部である第１ガイドと嵌合する第２溝部または第２凸部であって、外側の面に前記所定方向に延びる第２溝部または第２凸部からなる第２ガイドを有する
    請求項１から７のいずれか１項に記載の電池モジュール。
  9. 前記モジュール補強板は、前記電池モジュールを前記載置面の所定の位置で固定するためのモジュール固定板に形成されている第１嵌合部と、嵌合する第２嵌合部を有する
    請求項８に記載の電池モジュール。
  10. 前記複数の単電池の各々は、第１端子と、前記第１端子とは異なる極性を有する第２端子とを備え、
    前記複数の単電池の各々における前記第１端子及び前記第２端子の各々は、当該単電池の主面の方向に延びる第１の板部と、前記主面の方向に対して略直角に延びる第２の板部とを有し、
    前記第１端子において前記第２の板部が前記第１の板部に対して延びる方向と、前記第２端子において前記第２の板部が前記第１の板部に対して延びる方向とは、互いに逆である
    請求項９に記載の電池モジュール。
  11. 前記複数の単電池のうち隣接して積層されている第１単電池及び第２単電池において、前記第１単電池における前記第１端子の前記第２の板部と、前記第２単電池における前記第２端子の前記第２の板部とは、互いに接続されている
    請求項１０に記載の電池モジュール。
  12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の電池モジュールと、
    前記電池モジュールを載置する載置面と、を備える
    蓄電ユニット。
  13. 前記電池モジュールは、請求項８に記載の電池モジュールであり、
    前記載置面は、前記ガイドを有する
    請求項１２に記載の蓄電ユニット。
  14. 前記電池モジュールは、請求項９に記載の電池モジュールであり、
    前記蓄電ユニットは、さらに、
    前記モジュール固定板を備える
    請求項１２または１３に記載の蓄電ユニット。
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