7638748 電池モジュール及び電池モジュールの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-21

(45)【発行日】2025-03-04

(54)【発明の名称】電池モジュール及び電池モジュールの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/262 20210101AFI20250225BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20250225BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20250225BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20250225BHJP

   H01M 10/6567 20140101ALI20250225BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20250225BHJP

   H01M 50/264 20210101ALI20250225BHJP

【ＦＩ】

H01M50/262 S

H01M10/613

H01M10/647

H01M10/6556

H01M10/6567

H01M50/209

H01M50/262 Z

H01M50/264

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021050058

(22)【出願日】2021-03-24

(65)【公開番号】P2022148393

(43)【公開日】2022-10-06

【審査請求日】2023-11-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000241496

【氏名又は名称】豊田鉄工株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴森 理生

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 雄介

【審査官】神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１１３４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１９９８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０４３２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０１６７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１５９２７５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／２３５１７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／１８４０６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１８７３１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／２０２６７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１７１７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００７９４５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０１１９８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

厚み方向に積層される複数の角形の電池セルと、
前記電池セルの積層方向に交差する両側方から拘束する金属板製の拘束部材と、
前記電池セルの積層方向の両端から前記電池セルを挟む金属板製のエンドプレートと、を有し、
前記拘束部材と前記エンドプレートが板厚方向に重ねられた状態でレーザー溶接により接合される接合部を有し、当該接合部によって接合された前記拘束部材と前記エンドプレートにより前記複数の電池セルが拘束保持される構成であり、
前記接合部は、
前記電池セルの積層方向に交差する方向に向けて延びる線状の第１溶接部と、
前記電池セルの積層方向に向けて延びる線状の第２溶接部と、を有する
電池モジュール。

【請求項2】

請求項１に記載の電池モジュールであって、
前記拘束部材は、前記エンドプレートと重ね合わされる部位において複数枚の金属板が重ねられており、
前記接合部は、前記複数の金属板の前記拘束部材と、前記エンドプレートが板厚方向に溶融されて一体とされた構成である電池モジュール。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の電池モジュールであって、
前記接合部は、前記第１溶接部と、前記第２溶接部が線状に連なって構成される電池モジュール。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれかに記載の電池モジュールであって、
前記拘束部材は、２枚の金属板の周縁部が面合わせで溶接結合されて一つの密封空間が形成され、当該密封空間内に冷媒が充填された冷媒充填室が構成され、縦型に配置されることで前記電池セルの側方から冷却する機能を備える電池モジュール。

【請求項5】

厚み方向に積層される複数の角形の電池セルと、
前記電池セルの積層方向に交差する両側方から拘束する金属板製の拘束部材と、
前記電池セルの積層方向の両端から前記電池セルを挟む金属板製のエンドプレートと、を有し、
複数の角形の前記電池セルを必要数だけ積層する工程と、
前記電池セルの積層方向の両端にそれぞれ前記エンドプレートを面接触させた状態で圧縮する工程と、
前記電池セルの積層方向に圧縮された状態で前記両側方から前記拘束部材をそれぞれセットする工程と、
前記電池セルの両端の前記エンドプレート及び前記両側方の前記拘束部材がセットされた状態で、前記拘束部材と前記エンドプレートが板厚方向に重ねられた状態でレーザー溶接を施して接合部を設ける工程と、を含み、
当該接合部によって接合された前記拘束部材と前記エンドプレートにより前記複数の電池セルが拘束保持される構成であり、
前記接合部は、
前記電池セルの積層方向に交差する方向に向けて延びる線状の第１溶接部と、
前記電池セルの積層方向に向けて延びる線状の第２溶接部と、を有する
電池モジュールの製造方法。

【請求項6】

請求項５に記載の電池モジュールの製造方法であって、
前記拘束部材は、前記エンドプレートと重ね合わされる部位において複数枚の金属板が重ねられており、
前記接合部は、前記複数の金属板の前記拘束部材と、前記エンドプレートが板厚方向に溶融されて一体とされた構成である電池モジュールの製造方法。

【請求項7】

請求項５または請求項６に記載の電池モジュールの製造方法であって、
前記接合部は、前記第１溶接部と、前記第２溶接部が線状に連なって構成される電池モジュールの製造方法。

【請求項8】

請求項５から請求項７のいずれかに記載の電池モジュールの製造方法であって、
前記拘束部材は、２枚の金属板の周縁部が面合わせで溶接結合されて一つの密封空間が形成され、当該密封空間内に冷媒が充填された冷媒充填室が構成され、縦型に配置されることで前記電池セルの側方から冷却する機能を備える電池モジュールの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば特許文献１のような電池モジュールが知られている。係る特許文献１における電池モジュールは、厚み方向に積層される複数の角形の電池セルと、電池セルの積層方向に交差する両側方から拘束する金属板製の拘束部材と、電池セルの積層方向の両端から電池セルを挟む金属板製のエンドプレートと、を有している。係る電池セルの積層状態を拘束保持させるために、拘束部材とエンドプレートをボルト／ナット／リベットなどによる機械的締結手段によって固定する構造が用いられていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－３３９９２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述した機械的締結手段は、構造が嵩張って電池モジュールが大きくなること、締結部材の重量による電池モジュール全体の重量増加が懸念されていた。また、機械的締結手段に伴うすべり、ゆるみ等も懸念されており、更なる改善が望まれている。

【0005】

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、角形の電池セルを厚み方向に積層して拘束保持する電池モジュール及び電池モジュールの製造方法において、拘束部材とエンドプレートが機械的締結とは異なる拘束保持を実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明の電池モジュールは次の手段をとる。先ず、第１の発明は、厚み方向に積層される複数の角形の電池セルと、前記電池セルの積層方向に交差する両側方から拘束する金属板製の拘束部材と、前記電池セルの積層方向の両端から前記電池セルを挟む金属板製のエンドプレートと、を有し、前記拘束部材と前記エンドプレートが板厚方向に重ねられた状態でレーザー溶接により接合される接合部を有し、当該接合部によって接合された前記拘束部材と前記エンドプレートにより前記複数の電池セルが拘束保持される。

【0007】

次に、第２の発明は、上記第１の発明に係る電池モジュールにおいて、前記拘束部材は、前記エンドプレートと重ね合わされる部位において複数枚の金属板が重ねられており、前記接合部は、前記複数の金属板の前記拘束部材と、前記エンドプレートが板厚方向に溶融されて一体とされた構成である。

【0008】

次に、第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る電池モジュールにおいて、前記接合部は、前記電池セルの積層方向に交差する方向に向けて延びる線状の第１溶接部と、前記電池セルの積層方向に向けて延びる線状の第２溶接部と、を有する。

【0009】

次に、第４の発明は、上記第３の発明に係る電池モジュールにおいて、前記接合部は、前記第１溶接部と、前記第２溶接部が線状に連なって構成される。

【0010】

次に、第５の発明は、上記第１の発明から第４の発明のいずれかに係る電池モジュールにおいて、前記拘束部材は、２枚の金属板の周縁部が面合わせで溶接結合されて一つの密封空間が形成され、当該密封空間内に冷媒が充填された冷媒充填室が構成され、縦型に配置されることで前記電池セルの側方から冷却する機能を備える。

【0011】

次に、本発明の電池モジュールの製造方法は次の手段をとる。第６の発明は、厚み方向に積層される複数の角形の電池セルと、前記電池セルの積層方向に交差する両側方から拘束する金属板製の拘束部材と、前記電池セルの積層方向の両端から前記電池セルを挟む金属板製のエンドプレートと、を有し、複数の角形の前記電池セルを必要数だけ積層する工程と、前記電池セルの積層方向の両端にそれぞれ前記エンドプレートを面接触させた状態で圧縮する工程と、前記電池セルの積層方向に圧縮された状態で前記両側方から前記拘束部材をそれぞれセットする工程と、前記電池セルの両端の前記エンドプレート及び前記両側方の前記拘束部材がセットされた状態で、前記拘束部材と前記エンドプレートが板厚方向に重ねられた状態でレーザー溶接を施して接合部を設ける工程と、を含み、当該接合部によって接合された前記拘束部材と前記エンドプレートにより前記複数の電池セルが拘束保持される。

【0012】

次に、第７の発明は、第６の発明に係る電池モジュールの製造方法であって、前記拘束部材は、前記エンドプレートと重ね合わされる部位において複数枚の金属板が重ねられており、前記接合部は、前記複数の金属板の前記拘束部材と、前記エンドプレートが板厚方向に溶融されて一体とされた構成である。

【0013】

次に、第８の発明は、第６の発明または第７の発明に係る電池モジュールの製造方法であって、前記接合部は、前記電池セルの積層方向に交差する方向に向けて延びる線状の第１溶接部と、前記電池セルの積層方向に向けて延びる線状の第２溶接部と、を有する。

【0014】

次に、第９の発明は、第８の発明に係る電池モジュールの製造方法であって、前記接合部は、前記第１溶接部と、前記第２溶接部が線状に連なって構成される。

【0015】

次に、第１０の発明は、第６の発明から第９の発明のいずれかに係る電池モジュールの製造方法であって、前記拘束部材は、２枚の金属板の周縁部が面合わせで溶接結合されて一つの密封空間が形成され、当該密封空間内に冷媒が充填された冷媒充填室が構成され、縦型に配置されることで前記電池セルの側方から冷却する機能を備える。

【発明の効果】

【0016】

本発明は上記各発明の手段をとることにより、角形の電池セルを厚み方向に積層して拘束保持する電池モジュール及び電池モジュールの製造方法において、拘束部材とエンドプレートが機械的締結とは異なる拘束保持を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態を模式的に示す全体斜視図である。

【図2】本実施形態の拘束部材とエンドプレートを示した斜視図である。

【図3】本実施形態の拘束部材の断面図である。

【図4】本実施形態における拘束部材とエンドプレートの接合部を模式的に示した模式図である。

【図5】本実施形態における拘束部材とエンドプレートの接合部を模式的に示した模式図である。

【図6】本実施形態における拘束部材とエンドプレートの接合部の変形例１を模式的に示した模式図である。

【図7】本実施形態における拘束部材とエンドプレートの接合部の変形例２を模式的に示した模式図である。

【図8】本実施形態における拘束部材とエンドプレートの接合部の変形例３を模式的に示した模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、本発明を実施するための実施形態について、図１～図５を用いて説明する。

【0019】

例えば、車両（不図示）には、電動機（モータ）（不図示）を駆動源として走行する、電動自動車、ガソリンハイブリッド車、燃料電池ハイブリッド車等がある。このような車両は、車両フロアを構成するフロアパネル（不図示）の下方に電動機へ供給される電力を蓄電するバッテリとしての電池パック（不図示）が搭載されている。電池パックは、複数の電池モジュール１０と電池ＥＣＵ（不図示）を内蔵し、電池システムとして車載可能にユニット化されて扁平な箱形状に形成されている。ここで、電池モジュール１０は、モーターを駆動するための電気エネルギーの放電・充電の両機能を備えており、電池セル１２と呼ばれる角形の単電池を複数つないで構成されている。電池セル１２には、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などを用いた蓄電池である。電池ＥＣＵは、電池パックの電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。

【0020】

本実施形態は、電気自動車に用いられる電池モジュール１０を例示して説明する。ここで、電池モジュール１０の各方向は、図にＸ、Ｙ、Ｚの矢印で示すように、Ｘ方向（またはＸ１、Ｘ２側）、Ｙ方向（またはＹ１、Ｙ２側）、Ｚ方向（またはＺ１、Ｚ２側）として説明する。ここで、Ｚ方向は重力方向である。なお、これらの方向に関しては、各図においても同様である。

【0021】

＜全体構成＞
図１～３に示すように、電池モジュール１０は、複数の角形の電池セル１２を直列接続して組み合わせている。ここで、電池セル１２は、厚み方向に積層（積層方向）して必要数だけ組み合わされる。電池モジュール１０は、拘束部材としての冷却装置２０と、エンドプレート３０によって四方が拘束保持されて一体化される。冷却装置２０は、複数の電池セル１２の両側方（Ｘ方向）の位置を拘束する拘束部材としての機能を有すると共に、後述するエンドプレート３０を固定することで、エンドプレート３０と協働して複数の電池セル１２の積層方向（Ｙ方向）の拘束する機能を有する。また、冷却装置２０は、各電池セル１２を両側方から冷却する機能を有する。エンドプレート３０は、上述した拘束部材としての冷却装置２０と協働することで複数の電池セル１２の積層方向（Ｙ方向）の両端から電池セル１２を挟んで拘束する機能を有する。ここで、拘束部材は、「拘束バンド」「テンションプレート」などとも呼ばれる。

【0022】

＜冷却装置２０（拘束部材）＞
図１～３に示すように冷却装置２０（拘束部材）は、電池セル１２の積層方向に交差する両側方（Ｘ方向）から拘束する金属板製の部材である。冷却装置２０は、２枚の鋼板２０ａ、２０ｂの周縁部が面合わせで溶接結合されて一つの密封空間が形成され、その密封空間内に冷媒としてのハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）が充填されて冷媒充填室２１が構成され、縦型に配置されることで電池セル１２の側方から冷却する機能を有する。すなわち鋼板２０ａ、２０ｂは、冷媒充填室２１における伝熱板としても機能する。

【0023】

図１、３において模式的に示すように冷媒充填室２１のＹ方向の一方側には、電池セル１２からの熱を受けて気化した冷媒が流出する冷媒流出路２２が設けられている。冷媒流出路２２と凝縮器３の間は流路４を介して接続されている。冷媒充填室２１のＹ方向の他方側には、凝縮器３で凝縮し、冷却して循環される冷媒が冷媒充填室２１に流入する冷媒流入路２４が設けられている。凝縮器３と冷媒流入路２４の間は、流路５を介して接続されている。

【0024】

このような構成により、冷媒充填室２１では、各電池セル１２の熱を受けて気化した冷媒が冷媒流出路２２から流出して図１の矢印で示すように流路４を通って凝縮器３に送られる。凝縮器３で凝縮、冷却されて再度液化された冷媒は、図１の矢印で示すように流路５を通って冷媒流入路２４から冷媒充填室２１に循環される。この作用の繰り返しにより、冷媒充填室２１によって各電池セル１２の冷却が行われる。冷媒充填室２１内で液化された冷媒は一定の液位に維持される。よって、冷媒充填室２１は、鋼板２０ａ、２０ｂ間の密封空間を冷媒が流れる冷媒流路として機能する。以上より、冷却装置２０は、電池セル１２の熱を受けて気化される冷媒が充填される冷媒充填室２１が電池セル１２の側方に配設され、冷媒充填室２１における鋼板２０ａ、２０ｂを介して沸騰伝熱により冷却する沸騰冷却方式の装置となる。

【0025】

＜エンドプレート３０＞
エンドプレート３０は、金属板製の部材であり、電池セル１２の積層方向（Ｙ方向）の両端から電池セル１２を挟む挟持面３２と、挟持面３２の両端において屈曲して冷却装置２０の鋼板２０ａに対面する接合面３４を備える。ここで、冷却装置２０の鋼板２０ａ、２０ｂと、エンドプレート３０の接合面３４は、互いに重ね合わされている。

【0026】

＜冷却装置２０とエンドプレート３０の接合＞
次に冷却装置２０とエンドプレート３０の接合の構成について説明する。図４に示すように冷却装置２０の鋼板２０ａ、２０ｂと、エンドプレート３０の接合面３４は、板厚方向に重ねられた状態でレーザー溶接により接合される接合部４０を有する。接合部４０は、冷却装置２０の鋼板２０ａ、２０ｂと、エンドプレート３０の接合面３４が板厚方向に溶融されて一体とされた構成である。ここで、図５に示すように接合部４０は、電池セル１２の積層方向に交差する方向（Ｚ方向）に向けて延びる線状の第１溶接部４１を有する。また、接合部４０は、電池セル１２の積層方向（Ｙ方向）に向けて延びる線状の第２溶接部４２を有する。接合部４０は、第１溶接部４１と、第２溶接部４２が線状に連なっていることで略Ｕ字状に構成される。

【0027】

＜電池モジュール１０の製造方法（組み立て）＞
電池モジュール１０の製造方法（組み立て方法）について説明する。まず、複数の角形の電池セル１２を必要数だけ重ね合わせて積層する（積層工程）。次に、電池セル１２の積層方向（Ｙ方向）の両端にそれぞれエンドプレート３０の挟持面３２を面接触させた状態で圧縮する（圧縮工程）。次に、電池セル１２の積層方向（Ｙ方向）に圧縮された状態で、両側方（Ｘ方向）から冷却装置２０（拘束部材）をそれぞれセット（あてがう、配置する、据える）する（セット工程）。次に、電池セル１２の両端（Ｙ方向）のエンドプレート３０、両側方（Ｘ方向）の冷却装置２０がセットされた状態で、冷却装置２０の鋼板２０ａ、２０ｂと、エンドプレート３０の接合面３４が板厚方向に重ねられた状態でレーザー溶接を施して上述の接合部４０を設ける（接合工程）。この接合部４０によって接合された冷却装置２０（拘束部材）とエンドプレート３０によって、複数の電池セル１２の四方が拘束保持されて一体化された電池モジュール１０とする。

【0028】

＜変形例＞
上述では、接合部４０を略Ｕ字状に構成するものについて説明したが、これに限られず、例えば図６～８のような形態であってもよい。例えば、図６には、本実施形態の変形例１として、冷却装置２０（拘束部材）とエンドプレート３０の接合部１４０を模式的に示している。例えば、第１溶接部１４１と、第２溶接部１４２は分離していてもよい。また、第２溶接部１４２は、２本に限られず３本以上あってもよい。図示は省略したが第１溶接部１４１においても複数本構成してもよい。例えば、図７には、本実施形態の変形例２として、冷却装置２０（拘束部材）とエンドプレート３０の接合部２４０を模式的に示している。例えば、第１溶接部２４１と、第２溶接部２４２は、結合して略Ｅ字状のような形態であってもよい。例えば、図８には、本実施形態の変形例３として、冷却装置２０（拘束部材）とエンドプレート３０の接合部３４０を模式的に示している。例えば、接合部３４０は、第１溶接部３４１と、第２溶接部３４２が線状に連なる構成として波状又は略Ｗ字状のような構成であってもよい。

【0029】

＜作用・効果＞
本実施形態の電池モジュール１０は、電池セル１２を重ね合わせて拘束保持するのに、冷却装置２０（拘束部材）とエンドプレート３０とを溶接によって接合する構造である。ここで、冷却装置２０（拘束部材）とエンドプレート３０は、鋼板プレス品であり、互いの溶接はレーザー溶接を採用している。レーザー溶接を採用した理由は、鋼板への溶接貫通力が高く、局所的発熱によって周辺部品への熱の影響が小さく、熱歪による精度悪化も少ないためである。これに対し、アーク溶接を採用した場合は、溶接入熱が大きく熱歪による精度悪化が懸念される。またアーク溶接であると、鋼板への溶接貫通力が低いことから、冷却装置２０（拘束部材）側の鋼板（本実施形態では鋼板２０ａ）と接合面３４の一枚ずつの溶接となってしまい強度が低下することが考えられる。また、スポット溶接を採用した場合は、溶接に伴う必要平面が大きいため、製品の大型化が懸念される。またスポット溶接は、打点ピッチ（溶接打点寸法）が広くなってしまうため強度低下が懸念される。また、電池セル１２は車両振動によってバラバラにならない様に拘束保持する必要がある。また、電池セル１２の性能を十分に発揮させるために電池セル１２の正面（積層方向）に圧縮荷重を加えた状態で拘束保持することで電池内部の密着を高めることが良いとされている。ここで、電池セル１２を圧縮させた状態で組み立てる際、電池セル１２単体の寸法のバラつきなどで全長が電池モジュール１０ごとに変化することがある。これに対応するために、例えばボルト、ナットによる締結固定を採用する場合、上記バラつきを吸収するべく締結穴を長穴にする必要が生じる。ここで、長穴を介したボルト、ナットによる締結固定であると、締結面の接触面積が少なくなるため、面圧が足りなくなって、すべり、ゆるみの懸念が考えられる。これに対し、レーザー溶接を採用することで、これらすべり、ゆるみの懸念を抑制することができる。以上より、レーザー溶接を採用するに至った。

【0030】

また、電池セルは充電／放電すると電池自体が膨張／収縮を繰り返す。特に膨張時は、冷却装置２０とエンドプレート３０に多大な引張方向の荷重が掛かり、接合部分の破損の懸念が考えられる。これに対して接合部分及びその周辺を強固にする対策、発生する応力を低減させる構造対策などが必要となる。そこで、冷却装置２０（拘束部材）の鋼板２０ａ、２０ｂとエンドプレート３０の接合面３４の３枚をレーザー溶接で一体化させた接合部４０・１４０・２４０・３４０とする。これにより、鋼板２０ａ、２０ｂによって引張方向の荷重を受け止める構造となり発生する応力を低減することができる。また、接合部４０・１４０・２４０・３４０は、それぞれ電池セル１２の積層方向に交差する方向（Ｚ方向）に向けて延びる線状の第１溶接部４１・１４１・２４１・３４１と、電池セル１２の積層方向（Ｙ方向）に向けて延びる線状の第２溶接部４２・１４２・２４２・３４２を有する。これにより、発生応力を剥離方向の応力と、せん断方向の応力の２成分に分解することで、それぞれの発生応力を効率的に低減することができる。そのため、接合部４０・１４０・２４０・３４０は、局所的な応力集中が発生し難い構造とすることができる。よって、レーザー溶接による接合部４０・１４０・２４０・３４０の構成であることから、他の部材を使って強固な構造とする必要がなく、軽量化とコスト低減をすることができる。

【0031】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の電池モジュール１０は、本実施形態に限定されず、その他各種の形態で実施することができる。例えば、本実施形態では、拘束部材としての冷却装置２０を例示したが、「拘束部材」は冷却装置でなくともよい。すなわち、拘束部材として複数枚の金属板と、エンドプレート３０の接合面３４が重ねられてレーザー溶接される態様であってもよい。

【0032】

また、本実施形態は、電池として、電気自動車に用いられる電池モジュール１０を例示して説明したが、種々の電池モジュール１０に適用することができる。例えば、家庭電力供給用電池、自動車以外の乗物用電池等に適用してもよい。また、本実施形態では、各電池セル１２は、直列接続されている一つの電池モジュール１０を構成するものを示したが、各電池セル１２が並列接続されるもの、直列、並列が組み合わされるものであってもよい。

【0033】

また、冷却装置２０は、鋼板２０ａ、２０ｂにより構成される態様を示したが、銅、アルミニウム等の素材で構成するものであってもよい。冷媒は、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）を例示したが、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）等の代替フロンを用いてもよい。

【0034】

＜各発明に対応する上記実施形態の作用効果＞
なお、最後に上述の「課題を解決するための手段」における第１発明以降の各発明に対応する上記実施形態の作用効果を付記しておく。

【0035】

第１の発明によれば、電池モジュール１０は、厚み方向に積層される複数の角形の電池セル１２と、電池セル１２の積層方向に交差する両側方から拘束する金属板製の冷却装置２０（拘束部材）と、電池セル１２の積層方向の両端から電池セル１２を挟む金属板製のエンドプレート３０と、を有する。冷却装置２０（拘束部材）とエンドプレート３０が板厚方向に重ねられた状態でレーザー溶接により接合される接合部４０・１４０・２４０・３４０を有する。この接合部４０・１４０・２４０・３４０によって接合された冷却装置２０（拘束部材）とエンドプレート３０により複数の電池セル１２が拘束保持される。そのため、レーザー溶接による接合部４０・１４０・２４０・３４０の構成のため、機械的締結の構成のように、締結部材の重量増加を抑制することができる。また、機械的締結に伴うすべり、ゆるみ等が生じにくい。

【0036】

第２の発明によれば、冷却装置２０（拘束部材）は、エンドプレート３０と重ね合わされる部位において複数枚の金属板が重ねられており、接合部４０・１４０・２４０・３４０は、複数の金属板の冷却装置２０（拘束部材）と、エンドプレート３０が板厚方向に溶融されて一体とされた構成である。そのため、複数の金属板の冷却装置２０（拘束部材）と、エンドプレート３０が板厚方向に溶融されて一体とされた構成である。すなわち、複数枚の金属板をもって溶接するため機械的強度が向上する。

【0037】

第３の発明によれば、接合部４０・１４０・２４０・３４０は、電池セル１２の積層方向に交差する方向に向けて延びる線状の第１溶接部４１・１４１・２４１・３４１と、電池セル１２の積層方向に向けて延びる線状の第２溶接部４２・１４２・２４２・３４２と、を有する。そのため、接合部４０・１４０・２４０・３４０は方向の異なる線状の溶接部を有することで、電池セルの充電／放電によって電池の膨張に伴う引張方向の荷重を剥離方向の応力とせん断方向の応力の２成分に分解することで、それぞれの発生応力を効率的に低減することができる。そのため、接合部４０・１４０・２４０・３４０は、局所的な応力集中が発生し難い構造とすることができる。

【0038】

第４の発明によれば、接合部４０・１４０・２４０・３４０は、第１溶接部４１・１４１・２４１・３４１と、第２溶接部４２・１４２・２４２・３４２が線状に連なって構成される。そのため、効率的に接合部４０・１４０・２４０・３４０を構成することができる。

【0039】

第５の発明によれば、冷却装置２０（拘束部材）は、２枚の金属板の周縁部が面合わせで溶接結合されて一つの密封空間が形成され、当該密封空間内に冷媒が充填された冷媒充填室２１が構成され、縦型に配置されることで電池セルの側方から冷却する機能を備える。拘束部材に冷却機能を備えることでより機能的な電池モジュール１０とすることができる。

【0040】

第６の発明によれば、電池モジュール１０の製造方法は、厚み方向に積層される複数の角形の電池セル１２と、電池セル１２の積層方向に交差する両側方から拘束する金属板製の冷却装置２０（拘束部材）と、電池セル１２の積層方向の両端から電池セル１２を挟む金属板製のエンドプレート３０と、を有し、複数の角形の電池セル１２を必要数だけ積層する工程と、電池セル１２の積層方向の両端にそれぞれエンドプレート３０を面接触させた状態で圧縮する工程と、電池セル１２の積層方向に圧縮された状態で両側方から冷却装置２０をそれぞれセットする工程と、電池セル１２の両端のエンドプレート３０及び両側方の冷却装置２０がセットされた状態で、冷却装置２０とエンドプレート３０が板厚方向に重ねられた状態でレーザー溶接を施して接合部４０・１４０・２４０・３４０を設ける工程と、を含み、接合部４０・１４０・２４０・３４０によって接合された冷却装置２０とエンドプレート３０により複数の電池セル１２が拘束保持される。これにより、角形の電池セル１２を厚み方向に積層して拘束保持する電池モジュール１０において、冷却装置２０（拘束部材）とエンドプレート３０が機械的締結とは異なる拘束保持を実現する電池モジュール１０の製造方法とすることができる。

【0041】

第７の発明によれば、電池モジュール１０の製造方法は、冷却装置２０（拘束部材）は、エンドプレート３０と重ね合わされる部位において複数枚の金属板が重ねられており、接合部４０・１４０・２４０・３４０は、複数の金属板の冷却装置２０（拘束部材）と、エンドプレート３０が板厚方向に溶融されて一体とされた構成である。そのため、複数の金属板の冷却装置２０（拘束部材）と、エンドプレート３０が板厚方向に溶融されて一体とされた構成である。すなわち、複数枚の金属板をもって溶接するため機械的強度が向上する。

【0042】

第８の発明によれば、電池モジュール１０の製造方法は、接合部４０・１４０・２４０・３４０は、電池セル１２の積層方向に交差する方向に向けて延びる線状の第１溶接部４１・１４１・２４１・３４１と、電池セル１２の積層方向に向けて延びる線状の第２溶接部４２・１４２・２４２・３４２と、を有する。そのため、接合部４０・１４０・２４０・３４０は方向の異なる線状の溶接部を有することで、電池セルの充電／放電によって電池の膨張に伴う引張方向の荷重を剥離方向の応力とせん断方向の応力の２成分に分解することで、それぞれの発生応力を効率的に低減することができる。そのため、接合部４０・１４０・２４０・３４０は、局所的な応力集中が発生し難い構造とすることができる。

【0043】

第９の発明によれば、電池モジュール１０の製造方法は、接合部４０・１４０・２４０・３４０は、第１溶接部４１・１４１・２４１・３４１と、第２溶接部４２・１４２・２４２・３４２が線状に連なって構成される。そのため、効率的に接合部４０・１４０・２４０・３４０を構成することができる。

【0044】

第１０の発明によれば、電池モジュール１０の製造方法は、冷却装置２０（拘束部材）は、２枚の金属板の周縁部が面合わせで溶接結合されて一つの密封空間が形成され、当該密封空間内に冷媒が充填された冷媒充填室２１が構成され、縦型に配置されることで電池セルの側方から冷却する機能を備える。拘束部材に冷却機能を備えることでより機能的な電池モジュール１０とすることができる。

【符号の説明】

【0045】

３ 凝縮器
４ 流路
５ 流路
１０ 電池モジュール
１２ 電池セル
２０ 冷却装置（拘束部材）
２０ａ、２０ｂ 鋼板
２１ 冷媒充填室
２２ 冷媒流出路
２４ 冷媒流入路
３０ エンドプレート
３２ 挟持面
３４ 接合面
４０・１４０・２４０・３４０ 接合部
４１・１４１・２４１・３４１ 第１溶接部
４２・１４２・２４２・３４２ 第２溶接部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】