7661946 電池モジュールおよ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】2025-04-07

(45)【発行日】2025-04-15

(54)【発明の名称】電池モジュールおよび電池モジュールの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/262 20210101AFI20250408BHJP

   H01M 50/264 20210101ALI20250408BHJP

   H01M 50/209 20210101ALN20250408BHJP

   H01M 50/211 20210101ALN20250408BHJP

【ＦＩ】

H01M50/262 S

H01M50/262 E

H01M50/264

H01M50/209

H01M50/211

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022136326

(22)【出願日】2022-08-29

(65)【公開番号】P2024032599

(43)【公開日】2024-03-12

【審査請求日】2023-09-14

(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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小橋 賢一

【審査官】田代 吉成

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１０１４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０４４５８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１０２３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－３２５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－７７４８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２６２

Ｈ０１Ｍ ５０／２０９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池セルが厚さ方向に積層されたセル積層体と、前記セル積層体の積層方向両端に配置される一対のエンドプレートと、を含む電池スタックと、
上部が開口されるとともに前記電池スタックが収容される収容空間を有するケースと、
を備え、
前記エンドプレートは、積層方向外側の端面として、前記エンドプレートの下端に近づくにつれて前記電池スタックの積層方向の寸法が小さくなるように傾斜するエンドプレート側端面を有し、
前記ケースは、積層方向内側の端面として、前記ケースの下端に近づくにつれて前記収容空間の積層方向の寸法が小さくなるように傾斜するケース側端面を有し、
前記エンドプレート側端面と前記ケース側端面とが接触することにより前記セル積層体に積層方向の拘束荷重が付与される電池モジュールであって、
前記エンドプレートは、前記エンドプレート側端面の一部を囲むように形成された凹部を有し、
前記ケースは、前記エンドプレートの前記凹部に囲まれた領域と積層方向に対向する位置に形成された穴部を有し、
前記エンドプレート側端面のうち前記ケース側端面と接触する接触面は、前記ケース側端面により積層方向内側に押圧され、
前記凹部に囲まれた領域は、前記接触面よりも積層方向外側に突出し、前記穴部の内側に侵入している
ことを特徴とする電池モジュール。

【請求項2】

前記凹部は、前記接触面よりも積層方向内側に窪んだ溝部であり、
前記溝部に囲まれた領域は、前記接触面が前記ケース側端面から押圧されていない無負荷状態において前記接触面と同じ角度で傾斜する端面を含み、
前記穴部は、前記エンドプレートのうちの前記溝部に囲まれた領域を含む構造部を係止し、前記電池スタックが上方に移動することを規制する
ことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項3】

前記エンドプレートは、
積層方向と直交する平面上に配置される平板状のベース部と、
前記ベース部から積層方向外側に突出するリブと、を有し、
前記リブは、
積層方向外側の端面が前記接触面となる第１リブと、
前記ケース側端面からは押圧されず、前記凹部に囲まれた領域の構造部である第２リブと、を有し、
前記凹部は、前記第２リブの積層方向外側の端面に対する前記ベース部への積層方向の窪みであり、
前記穴部は、前記第２リブを係止し、前記電池スタックが上方に移動することを規制する
ことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項4】

前記第２リブは、上下方向から入力される荷重を受ける補強用のリブを含み、
前記接触面は、前記第１リブに一体化された弾性体により形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の電池モジュール。

【請求項5】

前記穴部は、前記収容空間の上下方向中央位置よりも下側、かつ前記電池セルの幅方向中央位置に配置され、前記幅方向の開口幅が前記上下方向の開口幅より長い長方形状の開口部を有する
ことを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の電池モジュール。

【請求項6】

複数の電池セルが厚さ方向に積層されたセル積層体と、前記セル積層体の積層方向両端に配置される一対のエンドプレートと、を含む電池スタックと、
上部が開口されるとともに前記電池スタックが収容される収容空間を有するケースと、
を備え、
前記エンドプレートは、積層方向外側の端面として、前記エンドプレートの下端に近づくにつれて前記電池スタックの積層方向の寸法が小さくなるように傾斜するエンドプレート側端面を有し、
前記ケースは、積層方向内側の端面として、前記ケースの下端に近づくにつれて前記収容空間の積層方向の寸法が小さくなるように傾斜するケース側端面を有し、
前記エンドプレート側端面と前記ケース側端面とが接触することにより前記セル積層体に積層方向の拘束荷重が付与される電池モジュールの製造方法であって、
前記電池スタックを積層方向に圧縮した状態で前記ケースの内部に挿入する挿入工程を含み、
前記エンドプレートは、前記エンドプレート側端面の一部を囲むように形成された凹部を有し、
前記ケースは、前記エンドプレートの前記凹部に囲まれた領域と積層方向に対向する位置に形成された穴部を有し、
前記挿入工程において、前記電池スタックが前記ケースに収容された状態では、前記エンドプレート側端面のうち前記ケース側端面と接触する接触面が前記ケース側端面から積層方向内側へと押圧されることにより、前記凹部に囲まれた領域が相対的に前記接触面よりも積層方向外側に突出し、前記穴部の内側に侵入する
ことを特徴とす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、電池モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、セル積層体とエンドプレートとを含む電池スタックがケースに収容された電池モジュールが開示されている。この電池モジュールでは、セル積層体の拘束荷重をエンドプレートとケースとの接触構造により発生させる。具体的には、積層方向に対向するエンドプレートの端面とケースの端面とを傾斜面とし、電池スタックが積層方向に圧縮された状態で傾斜面同士が接触することによりケースからセル積層体に拘束荷重が付与される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－０３２５１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の構成では、電池スタックの位置ずれとして、電池スタックがケースの端面に沿って上方に移動することを抑制するために、ケースの端面とエンドプレートの端面とに鋸歯状の凹凸が形成されている。しかしながら、鋸歯構造の作製が容易ではないため、鋸歯状の凹凸を形成することによりコスト増加を招く。また、電池スタックをケースに挿入する際、端面同士が摩擦しながら電池スタックを挿入するため、鋸歯状の凹凸による摩擦力のバラツキで拘束荷重にバラツキが生じるとともに、摩耗により鋸歯状の一部が脱落して異物化する虞がある。

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、電池スタックのケースへの挿入性を損なうことなく電池スタックの位置ずれを抑制す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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、複数の電池セルが厚さ方向に積層されたセル積層体と、前記セル積層体の積層方向両端に配置される一対のエンドプレートと、を含む電池スタックと、上部が開口されるとともに前記電池スタックが収容される収容空間を有するケースと、を備え、前記エンドプレートは、積層方向外側の端面として、前記エンドプレートの下端に近づくにつれて前記電池スタックの積層方向の寸法が小さくなるように傾斜するエンドプレート側端面を有し、前記ケースは、積層方向内側の端面として、前記ケースの下端に近づくにつれて前記収容空間の積層方向の寸法が小さくなるように傾斜するケース側端面を有し、前記エンドプレート側端面と前記ケース側端面とが接触することにより前記セル積層体に積層方向の拘束荷重が付与される電池モジュールであって、前記エンドプレートは、前記エンドプレート側端面の一部を囲むように形成された凹部を有し、前記ケースは、前記エンドプレートの前記凹部に囲まれた領域と積層方向に対向する位置に形成された穴部を有し、前記電池スタックが前記ケースに収容された状態では、前記エンドプレート側端面のうち前記ケース側端面と接触する接触面が前記ケース側端面から積層方向内側へと押圧されることにより、前記凹部に囲まれた領域が相対的に前記接触面よりも積層方向外側に突出し、前記穴部の内側に侵入することを特徴とする。

【0007】

この構成によれば、エンドプレート側端面のうちの接触面がケース側端面から積層方向内側に押圧されると、エンドプレート側端面のうちの凹部に囲まれた領域が相対的に接触面よりも外側に突出してケースの穴部の内側に侵入する。そのため、ケースとエンドプレートとにより、引っかかり構造を形成することができる。これにより、電池スタックのケースへの挿入性を損なうことなく電池スタックの位置ずれを抑制することができる。

【0008】

また、前記凹部は、前記接触面よりも積層方向内側に窪んだ溝部であり、前記溝部に囲まれた領域は、前記接触面が前記ケース側端面から押圧されていない無負荷状態において前記接触面と同じ角度で傾斜する端面を含み、前記穴部は、前記エンドプレートのうちの前記溝部に囲まれた領域を含む構造部を係止し、前記電池スタックが上方に移動することを規制してもよい。

【0009】

この構成によれば、エンドプレート側端面に溝部を設けることにより、ケースの穴部が、溝部に囲まれた領域を含む構造部を係止する引っかかり構造を実現することができる。

【0010】

また、前記エンドプレートは、積層方向と直交する平面上に配置される平板状のベース部と、前記ベース部から積層方向外側に突出するリブと、を有し、前記リブは、積層方向外側の端面が前記接触面となる第１リブと、前記ケース側端面からは押圧されず、前記凹部に囲まれた領域の構造部である第２リブと、を有し、前記凹部は、前記第２リブの積層方向外側の端面に対する前記ベース部への積層方向の窪みであり、前記穴部は、前記第２リブを係止し、前記電池スタックが上方に移動することを規制してもよい。

【0011】

この構成によれば、エンドプレートに設けられたリブにより、ケースの穴部が、エンドプレートの第２リブを係止する引っかかり構造を実現することができる。

【0012】

また、前記第２リブは、上下方向から入力される荷重を受ける補強用のリブを含んでもよい。

【0013】

この構成によれば、第２リブが穴部に係止された際、補強用のリブが上下方向の荷重を受けるので、第２リブは上下方向の荷重入力に耐えることができる。

【0014】

また、前記接触面は、前記第１リブに一体化された弾性体により形成されてもよい。

【0015】

この構成によれば、エンドプレート側端面のうちの接触面が弾性体により形成されることにより、弾性体が変形して第２リブを相対的により積層方向外側へと突出させることができる。

【0016】

また、前記穴部は、前記収容空間の上下方向中央位置よりも下側、かつ前記電池セルの幅方向中央位置に配置され、前記幅方向の開口幅が前記上下方向の開口幅より長い長方形状の開口部を有してもよい。

【0017】

この構成によれば、穴部の形状がケースの幅方向に幅広な長方形状であることに加え、穴部が電池セルの幅方向中央位置に配置されたことにより、電池スタックが上方の力を受けて移動しようとする際に生じるモーメントを小さくすることができる。また、穴部が収容空間の上下方向中央位置よりも下側に位置することにより、ケース側端面の変形が小さくなるため、積層方向の圧縮力が強くなりやすい。これにより、エンドプレートの突出が起こりやすく、ケースとの機械的な引っかかりを得やすくなる。

【発明の効果】

【0018】

本発明では、エンドプレート側端面のうちの接触面がケース側端面から積層方向内側に押圧されると、エンドプレート側端面のうちの凹部に囲まれた領域が相対的に接触面よりも外側に突出してケースの穴部の内側に侵入する。そのため、ケースとエンドプレートとにより、引っかかり構造を形成することができる。これにより、電池スタックのケースへの挿入性を損なうことなく電池スタックの位置ずれを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、実施形態における電池モジュールを模式的に示す図である。

【図2】図２は、電池スタックをケースに組付ける前の状態を示す図である。

【図3】図３は、エンドプレートの積層方向外側の端面を示す図である。

【図4】図４は、図３のＡ－Ａ線断面を示す断面図である。

【図5】図５は、挿入工程を説明するための図である。

【図6】図６は、無負荷状態を示す図である。

【図7】図７は、荷重付与状態を示す図である。

【図8】図８は、比較例の構造を模式的に示す図である。

【図9】図９は、変形例における電池モジュールを模式的に示す図である。

【図10】図１０は、ケースの構造を説明するための図である。

【図11】図１１は、変形例のエンドプレートを説明するための図である。

【図12】図１２は、変形例のエンドプレートの構造を模式的に示す図である。

【図13】図１３は、機械側工具との関係を説明するための図である。

【図14】図１４は、さらなる変形例におけるエンドプレートを説明するための図である。

【図15】図１５は、さらなる変形例におけるエンドプレートの構造を模式的に示す図である。

【図16】図１６は、図１５のＨ－Ｈ線断面を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における電池モジュールについて具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

【0021】

図１は、実施形態における電池モジュールを模式的に示す図である。図２は、電池スタックをケースに組付ける前の状態を示す図である。

【0022】

電池モジュール１は、電池スタック２と、電池スタック２を収容するケース３とを備えている。

【0023】

電池スタック２は、セル積層体４と、セル積層体４の積層方向両側に配置される一対のエンドプレート５とを備えている。電池スタック２は、セル積層体４とエンドプレート５からなる積層体である。電池スタック２は、積層方向に圧縮荷重が掛かっている状態で使用する。なお、セル積層体４の積層方向を単に積層方向と記載するとともに、セル積層体４以外の構成を説明する際に積層方向と平行な方向を積層方向と記載して説明する。

【0024】

セル積層体４は、電池セル６と、セパレータ７とを備えている。セル積層体４は、電池セル６とセパレータ７からなる積層体である。セル積層体４は、複数の電池セル６と複数のセパレータ７とが厚さ方向に交互に積層された構造を有する。電池セル６と電池セル６との間には、絶縁層となる板状のセパレータ７が配置されている。

【0025】

電池セル６は、充放電可能な二次電池である。例えば、電池セル６はリチウムイオン二次電池やナトリウムイオン二次電池により構成される。電池セル６は、外装がアルミ缶のほか、ラミネート包装されているものを含む。例えば、電池セル６は、電極体が扁平な直方体形状のセルケースに収容された角型電池であり、電池セル６の上端面からは正極端子と負極端子が突出している。なお、電池セル６の外面のうち、積層方向側を向く面を電池セル６の表面と記載する。

【0026】

セパレータ７は、樹脂からなる板状の部材であり、絶縁性材料により構成されている。樹脂からなるセパレータ７は積層方向に伸縮することが可能である。つまり、電池スタック２は、樹脂からなるセパレータ７を有する積層体であるため、積層方向にバネ定数を持った伸縮体となる。

【0027】

これら電池セル６とセパレータ７からなるセル積層体４の積層方向両側に、一対のエンドプレート５が配置されている。一対のエンドプレート５は、積層方向両側からセル積層体４を挟み込み、電池セル６に積層方向の圧縮力である拘束荷重を作用させることができるように構成されている。

【0028】

エンドプレート５は、アルミニウムなどの金属や、樹脂からなる板状の部材である。エンドプレート５は、電池スタック２の端面として、積層方向外側を向くように形成されたエンドプレート側端面８を有する。エンドプレート５では、エンドプレート側端面８とは反対側の面が積層方向に直交する平面（上下方向に沿って延在する鉛直面）に形成されている。

【0029】

エンドプレート側端面８は、積層方向外側の端面であり、積層方向においてケース３の内側端面と対向する。エンドプレート側端面８は、エンドプレート５の下端に近づくにつれて電池スタック２の積層方向の寸法が小さくなるように傾斜する傾斜面に形成されている。これにより、電池スタック２は、電池スタック２の下端に近づくにつれて積層方向の寸法が小さくなる構造を有する。この構造は、電池スタック２をケース３の収容空間９内に収容した状態において、ケース３からセル積層体４に適切な拘束荷重を付与するための構造である。

【0030】

ケース３は、電池スタック２に圧縮荷重（拘束荷重）を付与するための構造部材である。ケース３は、アルミニウムなどの金属を主体とする材料で構成された箱型の部材である。

【0031】

図２に示すように、ケース３は、電池スタック２を収容するための収容空間９を有する。収容空間９は、上部が開口した空間であり、この上部開口から電池スタック２を挿入することができる空間である。また、ケース３は、ケース３の内面として、積層方向内側を向くように形成されたケース側端面１０を有する。

【0032】

ケース側端面１０は、ケース３の内側端面であり、積層方向においてエンドプレート側端面８と対向する。ケース側端面１０は、ケース３の下端に近づくにつれて収容空間９の積層方向の寸法が小さくなるように傾斜する傾斜面に形成されている。すなわち、ケース側端面１０は、収容空間９の積層方向外側の端面を形成しており、収容空間９の積層方向長さが小さくなるように傾斜している。ケース側端面１０の傾斜角度は、エンドプレート側端面８の傾斜角度と同じ角度に設定されている。

【0033】

また、電池モジュール１は、収容空間９内に電池スタック２が収容された状態において、電池スタック２がケース側端面１０に沿って上方へ移動することを規制するための構造として、電池スタック２が機械的にケース３に引っかかる構造（以下、引っかかり構造という）を備える。引っかかり構造は、エンドプレート５とケース３とにより形成されており、エンドプレート５に設けられた溝部１１と、ケース３に設けられた穴部１３とを含んで構成されている。

【0034】

エンドプレート５は、図３に示すように、エンドプレート側端面８の一部を囲むように形成された溝部１１を有する。エンドプレート側端面８は、溝部１１に囲まれた領域１２と、溝部１１に囲まれていない領域とを含んで構成される。エンドプレート側端面８のうち溝部１１に囲まれた領域１２は、エンドプレート側端面８と同じ傾斜角度で傾斜する端面を含む。エンドプレート側端面８のうち溝部１１に囲まれていない領域は、積層方向におけるケース側端面１０との対向面であり、ケース側端面１０に接触する接触面である。

【0035】

溝部１１は、エンドプレート側端面８のうち幅方向の中央位置かつ上下方向の中央位置よりも下側の位置における領域１２を四角形状に囲むように形成されている。溝部１１は、相対的に上側で幅方向に沿って直線状に延在する上側溝と、相対的に下側で幅方向に沿って直線状に延在する下側溝と、これら上側溝と下側溝との幅方向両端部を接続するように上下方向に沿って直線状に延在する幅方向両端溝とを含む。

【0036】

また、溝部１１は、図４に示すように、エンドプレート側端面８から積層方向内側に窪んだ形状に形成されている。溝部１１の深さは、エンドプレート側端面８の接触面が押圧された際に相対的に領域１２が積層方向外側に突出する量を大きくするために、ある程度深く形成されている。例えば、溝部１１の深さは、溝部１１の開口端を形成するエンドプレート５の積層方向の寸法に対して、その寸法の半分以上の深さに設定することができる。また、溝部１１の底部は、積層方向位置が同じ位置に形成されている。つまり、エンドプレート側端面８が上下方向に対して傾斜する傾斜面であるため、溝部１１の底部が積層方向で同じ位置に形成されると、溝部１１は全体が同じ深さに形成されていないことになる。この場合、溝部１１の上側溝は溝部１１の下側溝よりも深く形成されている。さらに、溝部１１の幅方向両端溝は上下方向に沿って深さが変化する。

【0037】

ケース３は、図５に示すように、溝部１１に囲まれた領域１２に対応する位置に設けられた穴部１３を有する。穴部１３は、ケース側端面１０に形成された穴であり、エンドプレート５の領域１２と積層方向に対向する位置に形成されている。穴部１３は、エンドプレート５の領域１２と積層方向に対向する開口部１３ａを有する。開口部１３ａは、図３に示す領域１２の形状に対応する四角形状に形成されている。穴部１３は、例えばケース３が積層方向に貫通する貫通孔により構成されている。

【0038】

また、電池スタック２をケース３に組付ける前の状態では、図２に示すように、無負荷状態における電池スタック２の下端の積層方向長さＤ１が、収容空間９の下端の積層方向長さＤ２よりも長い（Ｄ１＞Ｄ２）。さらに、無負荷状態における電池スタック２の下端の積層方向長さＤ１は、収容空間９の上端の積層方向長さＤ３よりも長い（Ｄ１＞Ｄ３）。収容空間９の上端の積層方向長さＤ３は、収容空間９の下端の積層方向長さＤ２よりも長い。そのため、電池モジュール１では、セル積層体４と一対のエンドプレート５とからなる電池スタック２を構成した後、電池スタック２を積層方向に圧縮して、ケース３へ挿入する。

【0039】

図２に示す状態から電池スタック２をケース３に組付ける際、電池スタック２を収容空間９の上部から収容空間９内に挿入する。

【0040】

ここで、電池スタック２をケース３に組付ける際に行われる工程について説明する。まず、挿入工程では、図５に示すように、電池スタック２を積層方向に圧縮した状態でケース３の内部に挿入する。この挿入状態では、エンドプレート側端面８はケース側端面１０に接触していない。例えば、挿入用の工具などを用いて電池スタック２を積層方向に圧縮する。この工具などによる圧縮状態の電池スタック２を収容空間９の上部から挿入する。そして、電池スタック２の下端がケース３の底面に接触した状態（挿入工程）では、工具による圧縮力が電池スタック２に作用しているため、エンドプレート側端面８とケース側端面１０との間に隙間Ｇ１が設けられている。

【0041】

この挿入工程において、挿入用の工具は、エンドプレート側端面８を押圧することなく、電池スタック２に積層方向の圧縮力を作用させることが可能である。そのため、挿入工程では、エンドプレート５が無負荷状態に保たれる。

【0042】

無負荷状態とは、エンドプレート５の状態を表し、エンドプレート側端面８に積層方向の圧縮力が作用していない状態のことをいう。具体的には、図２に示すように、圧縮されていない状態の電池スタック２では、エンドプレート５は無負荷状態である。また、挿入工程において、電池スタック２が積層方向に圧縮した状態であっても、積層方向の圧縮力がエンドプレート側端面８に作用していない場合には、エンドプレート５は無負荷状態となる。つまり、挿入工程において、図５に示すように、エンドプレート側端面８がケース側端面１０から離間している場合にはエンドプレート５が無負荷状態である。同様に、挿入工程において、工具による積層方向の圧縮力が電池スタック２に作用している状態では、図６に示すように、エンドプレート側端面８がケース側端面１０に接触している場合であっても、エンドプレート側端面８がケース側端面１０から押圧されていない場合には、エンドプレート５は無負荷状態である。

【0043】

挿入工程が完了すると、挿入用の工具などを抜き取る工程が行われる。この工程により、挿入用の工具などが抜き取られると、エンドプレート５は無負荷状態から荷重付与状態に状態が遷移する。電池スタック２が収容空間９に収容された状態では、エンドプレート側端面８とケース側端面１０とが接触することにより、電池スタック２が積層方向に圧縮されてケース３から電池スタック２に拘束荷重が付与される。

【0044】

ケース３から電池スタック２に拘束荷重が付与されることにより、電池セル６の表面に圧力が付与されるとともに、セル積層体４を構成する複数の電池セル６およびセパレータ７の相互の動きが規制されて拘束される。この拘束荷重を得るために、電池モジュール１では、電池スタック２および収容空間９の積層方向端面を傾斜面としている。この傾斜面により、ケース側端面１０は拘束面として機能し、セル積層体４に適切な拘束荷重を付与することができる。

【0045】

具体的には、電池スタック２をケース３に挿入した後、図７に示すように、エンドプレート側端面８のうちケース側端面１０に接触する部分がケース側端面１０から荷重Ｆを受ける。荷重Ｆは、ケース側端面１０からエンドプレート側端面８へと積層方向内側に作用する力である。そのため、図７に示す状態は、エンドプレート側端面８がケース側端面１０から積層方向の圧縮力（拘束荷重）を受ける状態である。この場合、エンドプレート５は荷重付与状態である。その結果、電池スタック２は、ケース側端面１０からエンドプレート側端面８に付与される拘束荷重によって積層方向に圧縮した状態となる。

【0046】

この荷重付与状態では、エンドプレート側端面８のうち、ケース側端面１０と接触する部分が荷重Ｆを受けて電池スタック２が積層方向に圧縮変形している。電池スタック２は、変形量にバネ定数を乗じた大きさの拘束荷重を受ける。そして、電池スタック２に含まれる複数の電池セル６には、その表面に均等に圧力がかかることになる。

【0047】

さらに、荷重付与状態では、エンドプレート側端面８のうち、溝部１１に囲まれた領域１２は荷重Ｆを受けない。溝部１１に囲まれた領域１２は、もともと荷重Ｆを受けず変形量が小さい。溝部１１によって荷重Ｆを受ける部分（接触面）と荷重Ｆを受けない部分（領域１２）とが分けられている。この構造により、エンドプレート５は、エンドプレート側端面８のうちの接触面が荷重Ｆを受けると、その接触面を端面とする部位が積層方向内側に圧縮変形する。これに対して、領域１２は、溝部１１を有する構造によって、荷重付与状態であっても荷重Ｆを受けている周辺領域の影響を受けにくくなり、荷重付与状態において接触面よりも相対的に積層方向外側に突出する。

【0048】

図７に示すように、電池スタック２がケース３に収容された荷重付与状態では、エンドプレート側端面８のうちケース側端面１０と接触する接触面がケース側端面１０から積層方向内側へと押圧されることにより、溝部１１に囲まれた領域１２が相対的に接触面よりも積層方向外側に突出し、穴部１３の内側に侵入する。これに対して、無負荷状態では、図６に示すように、溝部１１に囲まれた領域１２は、相対的に突出せず、穴部１３の内側に侵入していない。

【0049】

エンドプレート５のうちの領域１２を含む構造部が、ケース３の穴部１３の内側に侵入することによって、引っかかり構造が機能する状態となる。穴部１３は、領域１２を含む構造部を係止し、電池スタック２が上方に移動することを規制する。溝部１１に囲まれた領域１２を含む構造部は、エンドプレート５の突起部として機能する。そして、穴部１３は、エンドプレート５の突起部を引っかけて、電池スタック２が上下方向に移動することを規制するためのものである。拘束面であるケース側端面１０が傾斜面であるため、積層方向の圧縮力である拘束荷重とともに、電池スタック２がケース側端面１０に沿って上方側にずれる方向に力が作用する。そこで、ケース３とエンドプレート５との間で引っかかりを作り、機械的に電池スタック２を保持する。このケース３とエンドプレート５とによって引っかかり構造が形成され、電池スタック２の上方への移動を規制することができる。

【0050】

また、挿入工程で用いられる挿入用の工具は、電池スタック２のうちエンドプレート側端面８以外の部位と接触した状態で、エンドプレート側端面８を押圧せずに、電池スタック２に積層方向の圧縮力を作用させることが可能である。そのため、エンドプレート側端面８は、溝部１１に囲まれた領域１２と、溝部１１に囲まれていない領域とが同一の平面上が位置する。つまり、図５に示す実施形態の電池モジュール１では、隙間Ｇ１を小さくすることができる。

【0051】

仮に、図８に示す比較例の電池モジュール１００のように、電池スタック１０２を構成するエンドプレート１０５が、エンドプレート側端面１０８から積層方向外側に突出する凸部１０１を有する構造である場合、凸部１０１の突出量以上の隙間として、エンドプレート側端面１０８とケース側端面１０との間に隙間Ｇ２を設ける必要がある。この場合には、隙間Ｇ２を設けるために、挿入工程での電池スタック２の圧縮量を多くしなければならない。

【0052】

これに対して、図５に示す実施形態の電池モジュール１では、挿入工程における無負荷状態において、接触面と領域１２とを含むエンドプレート側端面８全体が同一平面上で平坦なので（溝部１１に囲まれた領域１２が相対的に突出していないので）、ケース３と電池スタック２との間の隙間Ｇ１を、比較例の電池モジュール１００を採用した場合の隙間Ｇ２よりも小さくすることができる。

【0053】

以上説明した通り、実施形態によれば、ケース３から電池スタック２への荷重付与時のみ、エンドプレート側端面８のうち溝部１１に囲まれた領域１２を含む構造部が相対的に積層方向外側に突出し、引っかかり構造が機能する。これにより、電池スタック２をケース３へ挿入する際の挿入性を損なうことなく、電池スタック２の位置ずれを抑制することができる。

【0054】

また、エンドプレート５に設けられた溝部１１と、ケース３に設けられた穴部１３とからなる簡易な構造により引っかかり構造を実現することができる。

【0055】

なお、穴部１３は、ケース側端面１０に対して積層方向外側に窪んだ形状であればよく、その深さは特に限定されない。すなわち、穴部１３は、底面が領域１２と対向する面となるように形成された穴であってもよく、ケース３を積層方向に沿って貫通する貫通孔であってもよい。

【0056】

また、図９から図１３を参照して、変形例における電池モジュール１について説明する。

【0057】

図９に示すように、変形例の電池モジュール１では、電池スタック２がセル積層体４と一対のエンドプレート２０とからなる積層体により構成され、ケース３の外壁部にリブ３１が設けられた構造を有する。

【0058】

ケース３は、積層方向外側に設けられた外壁部の外面に、幅方向に延在する直線状のリブ３１を有する。リブ３１は、図１０に示すように、上下方向で異なる位置に３つ設けられている。例えば、ケース３の一方の外壁部には、上下方向の中央位置Ｂよりも上側の位置に２つのリブ３１が設けられ、上下方向の中央位置Ｂよりも下側の位置に１つのリブ３１が設けられている。

【0059】

図１０に示すように、穴部１３の形状は、長方形の角を丸くした形状である。穴部１３は、幅方向の開口幅が上下方向の開口幅より長い長方形状の開口部を有する。このように、穴部１３の形状を長方形としたことで、電池スタック２を回転させようとするモーメントを小さくすることができる。

【0060】

穴部１３の位置は、上下方向の中央位置Ｂよりも下側の位置Ｃ、かつ幅方向の中央位置Ｅに設けられている。ケース３の幅方向の中央位置Ｅに穴部１３を設けることにより、電池スタック２が上方の力を受けて上方へ移動しようとした際に生じるモーメントを小さくすることができる。さらに、ケース３の下部は、ケース３の底面に部材が設けられる影響で、ケース３の上部に比べてケース側端面１０の変形が小さい。そのため、ケース３の下部では積層方向の圧縮力が強くなりやすい。したがって、エンドプレート５の突出が起こりやすく、引っかかりが得やすい。要するに、引っかかり構造を設ける位置として適している。

【0061】

また、穴部１３が深いと穴部１３の作製が困難になるので、穴部１３は、ケース３の剛性向上のために設けられたリブ３１を避けて配置されている。言い換えれば、穴部１３が設けられた位置にはリブ３１を配置しないように構成されている。ケース３がアルミ鋳物であることを想定した場合、穴部１３の作製は型によるものを想定しており、穴部１３は貫通孔により構成される。

【0062】

エンドプレート２０は、図１１に示すように、平板状のベース部２１と、ベース部２１から積層方向外側に突出したリブ２２と、リブ２２の積層方向外側の端面であるエンドプレート側端面２３とを有する。

【0063】

また、エンドプレート２０は、図１２に示すように、ケース３の穴部１３に対応する位置に形成された係止用のリブ２４を有する。係止用のリブ２４は、他のリブ２２とは独立していて小島のようになっている。エンドプレート２０では、リブ２２が第１リブとなり、リブ２４が第２リブとなる。

【0064】

また、エンドプレート２０は、係止用のリブ２４の積層方向外側の端面２５を有する。この係止用のリブ２４は、積層方向外側の端面２５に対するベース部２１への窪みによって囲まれている。すなわち、端面２５は、端面２５に対してベース部２１へと窪んだ凹部により囲まれた領域となる。

【0065】

さらに、エンドプレート２０は、ケース３の穴部１３に対応する部分が上下方向の荷重に耐えるために、内部に上下方向に延在する補強用のリブ２６が設けられている。つまり、係止用のリブ２４は上下方向および幅方向に直線状に延在する四角形状のリブであり、そのリブ２４の内部に上下方向に直線状に延在する補強用のリブ２６が設けられている。

【0066】

そして、図１３に示すように、ケース３に収容する前に電池スタック２を圧縮しながら挿入できるように、機械側工具４０の爪部４１を避けるように、ケース側端面１０との接触面となるリブ２２が設けられている。

【0067】

また、図１４から図１６を参照して、さらなる変形例における電池モジュール１について説明する。

【0068】

図１４から図１６に示すように、さらなる変形例の電池モジュール１は、エンドプレート５の積層方向外側の端面にゴムなどの弾性体２７が設けられた構造を有する。弾性体２７は、リブ２２の積層方向先端部に一体化されている。弾性体２７の積層方向外側の端面が、エンドプレート側端面２８を形成している。

【0069】

荷重変動要因に対して、電池スタック２の拘束荷重変動を小さくすることを目的として、電池スタック２の構成部材の一部に変形しやすい部材である弾性体２７を含ませる。エンドプレート側端面２８が弾性体２７により形成されることで、リブ２４をより突出させ、ケース３との引っかかりを強めることができる。弾性体２７を設ける部材をエンドプレート５側にすることより、弾性体２７を必要最低限な量とすることができる。また、シート状の弾性部材をエンドプレート５とケース３との間に挿入する構造に比べて、部品点数を少なくすることができる。

【符号の説明】

【0070】

１ 電池モジュール
２ 電池スタック
３ ケース
４ セル積層体
５ エンドプレート
６ 電池セル
７ セパレータ
８ エンドプレート側端面
９ 収容空間
１０ ケース側端面
１１ 溝部
１２ 領域
１３ 穴部
１３ａ 開口部
２０ エンドプレート
２１ ベース部
２２ リブ
２３ エンドプレート側端面
２４ リブ
２５ 端面
２６ リブ
２７ 弾性体
２８ エンドプレート側端面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】