バッテリモジュール
【課題】 結露水によってバッテリモジュールのバッテリセル間が短絡するのを防止する。
【解決手段】 弾性部材２０および複数のバッテリセル１１の底面１１ｄ間に介在する荷重伝達部１２ｇ，１２ｈは隣接する二つのホルダ１２から相互に接近する方向に延びて重なり合うので、その重なり合う荷重伝達部１２ｇ，１２ｈ間にラビリンス３３が構成される。従って、二つのバッテリセル１１が結露水および導電性の弾性部材２０を介して短絡しようとしても、その短絡経路には少なくとも二つのラビリンス３３が介在するため、二つのラビリンス３３の一部で結露水の導通が途切れるだけで短絡の発生を防止することができる。ラビリンス３３が全長に亙って結露水で満たされる事態は発生し難いため、ラビリンス３３に多少の結露水が浸入しても、ラビリンス３３が存在しない場合に比べて短絡の可能性を大幅に低減することができる。
【解決手段】 弾性部材２０および複数のバッテリセル１１の底面１１ｄ間に介在する荷重伝達部１２ｇ，１２ｈは隣接する二つのホルダ１２から相互に接近する方向に延びて重なり合うので、その重なり合う荷重伝達部１２ｇ，１２ｈ間にラビリンス３３が構成される。従って、二つのバッテリセル１１が結露水および導電性の弾性部材２０を介して短絡しようとしても、その短絡経路には少なくとも二つのラビリンス３３が介在するため、二つのラビリンス３３の一部で結露水の導通が途切れるだけで短絡の発生を防止することができる。ラビリンス３３が全長に亙って結露水で満たされる事態は発生し難いため、ラビリンス３３に多少の結露水が浸入しても、ラビリンス３３が存在しない場合に比べて短絡の可能性を大幅に低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のバッテリセルを絶縁性のホルダを挟んだ状態で積層し、その積層方向の両端部に配置したエンドプレートを連結部材で連結することで一体化したバッテリモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のバッテリセルを絶縁材よりなる絶縁セパレータ（ホルダ）を挟んだ状態で積層し、その積層方向の両端部に配置した一対のエンドプレートを金属バンドで締結してバッテリシステムを構成するものにおいて、バッテリセルが金属バンドに接触して短絡が発生するのを防止すべく、絶縁セパレータに一体に形成した絶縁壁をバッテリセルおよび金属バンド間に介在させて絶縁を行うものが、下記特許文献１により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５７４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、積層された複数のバッテリセルのガタつきを防止するために、各々のバッテリセルの下面に板ばねを当接させて上方に付勢した場合、バッテリセルの表面に結露した結露水が重力で流下して板ばねを濡らすと、隣接するバッテリセルどうしが板ばねを介して短絡する可能性がある。バッテリセルの底面と板ばねとの間にはホルダが介在しているが、結露水は隣接するホルダどうしの当接部の隙間を通って板ばねを濡らすため、ホルダによって上記短絡を完全に阻止することは困難であった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、結露水によってバッテリモジュールのバッテリセル間が短絡するのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、積層状態で配置される複数のバッテリセルと、積層された前記複数のバッテリセル間に挟持される複数の絶縁性のホルダと、積層された前記複数のバッテリセルを積層方向の両側から挟持する一対のエンドプレートと、前記一対のエンドプレートを連結する連結部材と、前記連結部材および前記複数のバッテリセルの底面間に配置される導電性の弾性部材とを備えるバッテリモジュールにおいて、前記弾性部材および前記複数のバッテリセルの底面間には前記ホルダの一部である荷重伝達部が介在しており、前記荷重伝達部は隣接する二つの前記ホルダから相互に接近する方向に延びて重なり合うことを特徴とするバッテリモジュールが提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記荷重伝達部は相互に接触した状態で重なり合うことを特徴とするバッテリモジュールが提案される。
【０００８】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記荷重伝達部は隣接する二つの前記バッテリセル間に挟持される前記ホルダの本体部から積層方向に延びており、前記本体部および前記荷重伝達部が接続する部分には結露水を保持する結露水保持凹部が形成されることを特徴とするバッテリモジュールが提案される。
【０００９】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記ホルダには前記結露水保持凹部に連通する結露水排出孔が形成されることを特徴とするバッテリモジュールが提案される。
【００１０】
尚、実施の形態の上側荷重伝達部１２ｇおよび下側荷重伝達部１２ｈは本発明の荷重伝達部に対応し、実施の形態のラダーフレーム１４は本発明の連結部材に対応し、実施の形態の板ばね２０は本発明の弾性部材に対応する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の構成によれば、積層状態で配置される複数のバッテリセル間に複数の絶縁性のホルダを挟持し、それら複数のバッテリセルを積層方向の両側から挟持する一対のエンドプレートを連結部材で連結し、連結部材および複数のバッテリセルの底面間に導電性の弾性部材を配置したので、弾性部材の弾発力がホルダの荷重伝達部を介してバッテリセルを上向きに付勢することで該バッテリセルのガタつきが防止される。弾性部材および複数のバッテリセルの底面間に介在する荷重伝達部は隣接する二つのホルダから相互に接近する方向に延びて重なり合うので、その重なり合う荷重伝達部間にラビリンスが構成される。従って、二つのバッテリセルが結露水および導電性の弾性部材を介して短絡しようとしても、その短絡経路には少なくとも二つのラビリンスが介在するため、二つのラビリンスの一部で結露水の導通が途切れるだけで短絡の発生を防止することができる。ラビリンスに多少の結露水が浸入しても、ラビリンスが全長に亙って結露水で満たされる事態は発生し難いため、ラビリンスが存在しない場合に比べて短絡の可能性を大幅に低減することができる。
【００１２】
また請求項２の構成によれば、荷重伝達部は相互に接触した状態で重なり合うので、その接触部分で結露水が途切れて導通を遮断することで、結露水によるバッテリセル間の短絡を一層確実に防止することができる。
【００１３】
また請求項３の構成によれば、荷重伝達部は隣接する二つのバッテリセル間に挟持されるホルダの本体部から積層方向に延びており、本体部および荷重伝達部が接続する部分には結露水を保持する結露水保持凹部が形成されるので、結露水を結露水保持凹部に保持して荷重伝達部側に流れ難くすることで、結露水によるバッテリセル間の短絡を一層確実に防止することができる。
【００１４】
また請求項４の構成によれば、結露水保持凹部に連通する結露水排出孔を形成したので、結露水保持凹部に溜まった結露水を結露水排出孔から排出することで、結露水によるバッテリセル間の短絡を一層確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】バッテリモジュールの分解斜視図。
【図２】図１の２部拡大図。
【図３】ホルダの四面図。
【図４】図１の４方向矢視図。
【図５】図４の５−５線断面図。
【図６】エンドプレートの斜視図。
【図７】図５の７−７線拡大断面図。
【図８】サーミスタの斜視図。
【図９】図５の９−９線拡大断面図。
【図１０】図９の１０−１０線断面図。
【図１１】図５に対応する作用説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１〜図１１に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１に示すように、ハイブリッド車両用のバッテリモジュールＭは、例えばリチウムイオンバッテリよりなる複数のバッテリセル１１…を備える。直方体状のバッテリセル１１は、横長の長方形状の一対の主冷却面１１ａ，１１ａと、一対の主冷却面１１ａ，１１ａに挟まれた一対の側面１１ｂ，１１ｂと、一対の主冷却面１１ａ，１１ａに挟まれた頂面１１ｃおよび底面１１ｄとを備えており、頂面１１ｃには一対の端子１１ｅ，１１ｅが突設される。複数のバッテリセル１１…は、それらの主冷却面１１ａ…の間に合成樹脂製の同一形状のホルダ１２…を挟持した状態で積層される。
【００１８】
尚、本明細書において、複数のバッテリセル１１…が積層される方向を積層方向と定義し、バッテリセル１１の長方形の主冷却面１１ａの長辺の方向を幅方向と定義し、短辺の方向を高さ方向（上下方向）と定義する。
【００１９】
交互に積層された複数のバッテリセル１１…および複数のホルダ１２…のうち、積層方向の両端に位置する一対のホルダ１２，１２の更に外側に一対のエンドプレート１３，１３が積層され、これら一対のエンドプレート１３，１３はバッテリセル１１…の側面１１ｂ，１１ｂに沿って積層方向に配置された一対のラダーフレーム１４，１４の両端部にボルト１５…で締結される。これにより、バッテリセル１１…、ホルダ１２…およびエンドプレート１３，１３は積層状態を維持するように緊縛される。一方のエンドプレート１３の外側に、バッテリセル１１の電圧を検出するセンサユニット１６がボルト１７，１７で固定される。
【００２０】
次に、図２、図３、図９および図１０に基づいてホルダ１２の構造を説明する。
【００２１】
全てのホルダ１２…は互換可能な同一形状の部材であって、隣接するバッテリセル１１の主冷却面１１ａに沿う本体部１２ａを備える。本体部１２ａは幅方向に沿って延びる複数の折れ線で波板状に折り曲げられており、バッテリセル１１の主冷却面１１ａとの間に冷却風が流れる複数の冷却風通路１８…（図７および図９参照）を構成する。
【００２２】
本体部１２ａの上部には、Ｌ字状断面に形成されてバッテリセル１１の一対の側面１１ｂ，１１ｂおよび頂面１１ｃ間の角部に係合可能な一対の第１係合部１２ｂ，１２ｂと、積層方向一方側に突出してバッテリセル１１の頂面１１ｃの幅方向中央部に係合可能な板状の第２係合部１２ｃとが設けられる。本体部１２ａの一方の側部には、積層方向一方側に突出してバッテリセル１１の一方の側面１１ｂの高さ方向中央部に係合可能な板状の第３係合部１２ｄが設けられる。第３係合部１２ｄには、冷却風通路１８…を遮らないように、２個の開口１２ｅ，１２ｅが形成される。
【００２３】
本体部１２ａに下部には、積層方向両側に突出してバッテリセル１１の一対の側面１１ｂ，１１ｂの下端部に係合可能な一対の板状の第４係合部１２ｆ，１２ｆと、積層方向他方側に突出してバッテリセル１１の底面１１ｄの幅方向両端部に当接する一対の板状の上側荷重伝達部１２ｇ，１２ｇと、積層方向一方側に突出して前記上側荷重伝達部１２ｇ，１２ｇの下面に重なり合う一対の板状の下側荷重伝達部１２ｈ，１２ｈと、一対の板状の上側荷重伝達部１２ｇ，１２ｇに挟まれる位置から下向きかつ積層方向一方側に突出する一対のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉとが設けられる。
【００２４】
本体部１２ａの下端であって一対の板状の下側荷重伝達部１２ｈ，１２ｈの上方に連なる部分に、幅方向に延びる一対の溝状の結露水保持凹部１２ｊ，１２ｊ（図２および図７参照）が形成される。また一対の第４係合部１２ｆ，１２ｆのうち、冷却風通路１８…を流れる冷却風の下流側の第４係合部１２ｆには、それを貫通して一方の結露水保持凹部１２ｊに連通する結露水排出孔１２ｋ（図２、図５および図７参照）が形成される。
【００２５】
図１０に最も良く示されるように、一対のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉは、本体部１２ａの下縁に連なる一対のサーミスタ挿入部ａ，ａと、サーミスタ挿入部ａ，ａから後述するサーミスタ２２（図８参照）の挿入方向の奥側に連なる一対のサーミスタ係止部ｂ，ｂと、サーミスタ係止部ｂ，ｂからその下面を覆うように板状に張り出す覆い部ｃ，ｃとを備える、一対の開口部ａ，ａ間の幅Ｗ１に対して、一対のサーミスタ係止部ｂ，ｂ間の幅は広がっている。ホルダ１２の下端には、サーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉが突出する方向と逆方向に２個の移動規制部１２ｍ，１２ｍ（図２、図３、図９および図１０参照）が突設される。
【００２６】
隣接する２個のホルダ１２，１２どうしは、その本体部１２ａから延びる第１係合部１２ｂ，１２ｂ、第４係合部１２ｆ，１２ｆ、上側荷重伝達部１２ｇ，１２ｇおよび下側荷重伝達部１２ｈ，１２ｈが相互に噛み合うことで一定に位置関係に結合される。このとき、一方のホルダ１２の下側荷重伝達部１２ｈ，１２ｈの上面に、他方のホルダ１２の上側荷重伝達部１２ｇ，１２ｇの下面が重なり合い、両者の間にラビリンス３３（図７参照）が形成される。そしてホルダ１２の本体部１２ａがバッテリセル１１の主冷却面１１ａに当接し、ホルダ１２の第１係合部１２ｂ，１２ｂ、第２係合部１２ｃ、第３係合部１２ｄ、第４係合部１２ｆ，１２ｆおよび上側荷重伝達部１２ｇ，１２ｇがバッテリセル１１の側面１１ｂ，１１ｂ、頂面１１ｃおよび底面１１ｄに当接することで、ホルダ１２の内部にバッテリセル１１が安定した姿勢で保持される。
【００２７】
次に、図１、図５および図６に基づいてエンドプレート１３，１３の構造を説明する。一対のエンドプレート１３，１３は実質的に鏡面対象な形状を有しているため、その代表として一方のエンドプレート１３の構造を説明する。
【００２８】
エンドプレート１３は、積層方向の端部に位置するホルダ１２の本体部１２ａに当接する内壁面１３ａと、内壁面１３ａの反対側の外壁面１３ｂとを備えており、内壁面１３ａおよび外壁面１３ｂ間に一対の側面１３ｃ，１３ｃ、頂面１３ｄおよび底面１３ｅが形成される。
【００２９】
エンドプレート１３の外壁面１３ｂには、その頂面１３ｄおよび底面１３ｅを超えて上下方向に突出する２本の平行な中空棒状の第１固定部１３ｆ，１３ｆが一体に形成されるとともに、その一対の側面１３ｃ，１３ｃを超えて幅方向に突出する１本の中空棒状の第２固定部１３ｇが一体に形成される。第１固定部１３ｆ，１３ｆの内部を貫通孔１３ｈ，１３ｈが貫通し、第２固定部１３ｇの内部を貫通孔１３ｉが貫通する。第１、第２固定部１３ｆ，１３ｆ，１３ｇは外壁面１３ｂから畝状に膨出しており、よって第１、第２固定部１３ｆ，１３ｆ，１３ｇはエンドプレート１３の剛性を高める補強リブとして機能する。
【００３０】
２本のエンドプレート１３の頂面から突出する第１固定部１３ｆ，１３ｆの先端の高さは、バッテリセル１１の頂面１１ｃから突出する一対の端子１１ｅ，１１ｅの高さよりも高く設定されている（図５参照）。またエンドプレート１３の頂面から突出する２本の第１固定部１３ｆ，１３ｆの幅方向の位置は、バッテリセル１１の頂面１１ｃから突出する一対の端子１１ｅ，１１ｅよりも幅方向外側に位置している（図４および図５参照）。
【００３１】
エンドプレート１３の一対の側面１３ｃ，１３ｃには、ラダーフレーム１４の端部を締結する２本のボルト１５，１５が螺合する２個のボルト孔１３ｊ，１３ｊがそれぞれ形成されるとともに、一方のエンドプレート１３の外壁面１３ｂにはセンサユニット１６を締結する２本のボルト１７，１７が螺合する２個のボルト孔１３ｋ，１３ｋが形成される。このボルト孔１３ｋ，１３ｋは、センサユニット１６が締結されない側のエンドプレート１３には設けられていない。
【００３２】
図１、図４および図５から明らかなように、ラダーフレーム１４は金属板をプレス加工して構成したもので、各ホルダ１２…の本体部１２ａにより形成される冷却風通路１８…（図７および図９参照）に冷却風を供給・排出すべく、その本体部１４ａに上下方向に延びる複数のスリット１４ｂ…が形成される。ラダーフレーム１４の上縁および下縁には、そこを幅方向内向きに折り曲げた上部フランジ１４ｃおよび下部フランジ１４ｄが形成されており、下部フランジ１４ｄの上面に断面Ｕ字状の板ばね２０…が各バッテリセル１１…に対応して設けられている。また本体部１４ａの内壁面には、バッテリセル１１…の側面１１ｂ…との間をシールする環状のシール部材２１が設けられる。
【００３３】
従って、一対のラダーフレーム１４，１４を一対のエンドプレート１３，１３に締結した状態では、ホルダ１２の第１係合部１２ｂ，１２ｂがラダーフレーム１４，１４の上部フランジ１４ｃ，１４ｃの下面および本体部１４ａ，１４ａの上部内面に当接し、ホルダ１２の第４係合部１２ｆ，１２ｆがラダーフレーム１４，１４の本体部１４ａ，１４ａの下部内面に当接し、かつホルダ１２の下部フランジ１４ｄ，１４ｄの上面に設けた板ばね２０，２０がホルダ１２の下側荷重伝達部１２ｈ，１２ｈの下面に当接して上方に付勢することで、一対のラダーフレーム１４，１４間に各ホルダ１２…が安定した状態で支持される。
【００３４】
次に、図８〜図１０に基づいてサーミスタ２２の取付構造を説明する。
【００３５】
サーミスタ２２はホルダ１２のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉに装着されてバッテリセル１１の温度を検出するためのもので、バッテリモジュールＭを構成する複数のバッテリセル１１…に対して少なくとも１個のサーミスタ２２が設けられる（図４参照）。
【００３６】
サーミスタ２２は、バッテリセル１１の底面１１ｄに当接するセンサ部２３と、センサ部２３をハーネス２４に接続するコネクタ部２５と、センサ部２３をバッテリセル１１の底面１１ｄに押し付ける一対の断面Ｕ字状のセンサ圧着ばね２６，２６と、センサ部２３、コネクタ部２５および一対のセンサ圧着ばね２６，２６を支持する合成樹脂製のセンサケース２７とを備える。センサケース２７は自己の弾性で開閉可能な一対の弾性爪２７ａ，２７ａを備えており、自由状態における一対の弾性爪２７ａ，２７ａ間の幅Ｗ２は、ホルダ１２のサーミスタ保持部１２ｉの一対の開口部ａ，ａ間の幅Ｗ１に対して、Ｗ２＞Ｗ１の関係にある（図１０参照）。また隣接する２個のホルダ１２，１２のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉ間の距離Ｄは、サーミスタ２２の挿入方向の長さＬよりも大きく設定されている（図９参照）。サーミスタ２２から延びるハーネス２４はセンサユニット１６に接続され、センサユニット１６はサーミスタ２２の出力からバッテリセル１１の温度を検出する。
【００３７】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
【００３８】
空気中の水分がバッテリセル１１…の表面に結露して生成した結露水が重力で流下してラダーフレーム１４の下部フランジ１４ｄに溶接した板ばね２０…を濡らすと、複数のバッテリセル１１…が板ばね２０…およびラダーフレーム１４を介して短絡してしまう可能性がある。また隣接する板ばね２０…どうしが結露水によって短絡すると、複数のバッテリセル１１…がラダーフレーム１４を介さずに板ばね２０…だけを介して短絡してしまう場合もある。この短絡を防止するには、バッテリセル１１の下部と板ばね２０との間の短絡経路を遮断すること、つまりバッテリセル１１の下部と板ばね２０との間に結露水が連続的に介在しないようにすることが必要である。
【００３９】
本実施の形態によれば、バッテリセル１１の底面１１ｄと板ばね２０との間には、上側荷重伝達部１２ｇおよび下側荷重伝達部１２ｈの当接面に形成される距離の長いラビリンス３３（図７参照）が介在するため、前記ラビリンス３３の全長の何れか１カ所で結露水が途切れるだけでバッテリセル１１の底面１１ｄと板ばね２０との間の電気的導通が遮断され、バッテリセル１１…どうしの短絡が確実に防止される。しかも２個のバッテリセル１１，１１間には少なくとも２個のラビリンス３３，３３が介在するため、２個のバッテリセル１１，１１が２個のラビリンス３３，３３を介して短絡する事態は殆ど発生しないと考えられる。
【００４０】
それに対し、ホルダ１２が上側荷重伝達部１２ｇおよび下側荷重伝達部１２ｈを備えておらず、単に積層方向に突き合わされているだけだと仮定すると、その突き合わせ部に結露水が浸入するだけでバッテリセル１１の底面１１ｄと板ばね２０とが導通してしまい、バッテリセル１１…どうしの短絡が発生する可能性がある。
【００４１】
また本実施の形態によれば、ホルダ１２の本体部１２ａが上側荷重伝達部１２ｇ，１２ｇに接続する部分に結露水保持凹部１２ｊ，１２ｊ（図７参照）が形成されているため、この結露水保持凹部１２ｊ，１２ｊに結露水を一時的に保持して前記ラビリンス３３への流入を阻止することで、短絡の発生を一層確実に防止することができる。
【００４２】
また図４に示すように、バッテリモジュールＭを冷却すべく一方のラダーフレーム１４に沿って流れる冷却風はラダーフレーム１４のスリット１４ｂ…からホルダ１２…の冷却風通路１８…に流入し、そこを流れる間にバッテリセル１１…の主冷却面１１ａ…との間で熱交換を行った後に、他方のラダーフレーム１４のスリット１４ｂ…を通過して排出される。冷却風通路１８…の下流側に位置する結露水保持凹部１２ｊ…に溜まった結露水は、第４係合部１２ｆ…に阻止されて排出され難くなるが、冷却風通路１８…の下流側に位置する第４係合部１２ｆ…に結露水排出孔１２ｋ…（図５および図７参照）を形成したことで、結露水保持凹部１２ｊ…からの結露水の排出を促進することができる。
【００４３】
尚、冷却風通路１８…の上流側に位置する結露水保持凹部１２ｊ…に溜まった結露水は冷却風に押されてホルダ１２…の下面の幅方向中央部に排出されるため、この結露水によって一方のラダーフレーム１４の板ばね２０…と他方のラダーフレーム１４の板ばね２０…とが導通してバッテリセル１１…間の短絡が発生する可能性がある。しかしながら本実施の形態によれば、ホルダ１２…の下面の中央部にサーミスタ保持部１２ｉ…が下向きに突出しているため、このサーミスタ保持部１２ｉ…で結露水を遮って両ラダーフレーム１４，１４の板ばね２０…どうしが導通するのを阻止することで、バッテリセル１１…間の短絡を防止することができる。
【００４４】
ところで、図５に示すように、バッテリモジュールＭの車体への搭載は、車体に固定される支持板２８の上面に一対のエンドプレート１３，１３を固定することで行われる。バッテリモジュールＭの通常の搭載姿勢は、バッテリセル１１…の頂面１１ｃが上を向き、底面１１ｄが支持板２８に対向する姿勢である。この場合、各エンドプレート１３の２個の第１固定部１３ｆ，１１３ｆを上から下に貫通する２本のボルト２９，２９を、支持板２８の下面に溶接したウエルドナット３０，３０に螺合して締結することで、バッテリモジュールＭが支持板２８に固定される。上記固定作業は、合計４本のボルト２９…を上から下に挿入して回転させるだけで済むため、作業性が極めて良好である。
【００４５】
バッテリモジュールＭを図５に示す姿勢で支持板２８に固定するとき、冷却風通路１８…の下流側に位置する第４係合部１２ｆ…の結露水排出孔１２ｋ…からの結露水の排出を促進するには、結露水排出孔１２ｋ…が形成された左側の第４係合部１２ｆ…を、結露水排出孔１２ｋ…が形成されていない右側の第４係合部１２ｆ…よりも低くすることが望ましい。そこで本実施の形態では、図５における左側の第１固定部１３ｆがエンドプレート１３の下面から下側に突出する長さを、右側の第１固定部１３ｆがエンドプレート１３の下面から下側に突出する長さよりも短くしている。これにより、水平に配置された支持板２８の上面に固定された一対のエンドプレート１３，１３を左下がりに角度θだけ傾斜させ、結露水排出孔１２ｋ…からの結露水の排出を促進することができる。
【００４６】
尚、一対のエンドプレート１３，１３を支持板２８に対して平行に固定し、結露水排出孔１２ｋ…が形成された左側の第４係合部１２ｆ…側が低くなるように、支持板２８を水平面に対して傾斜させた状態で車体に固定しても、同様の作用効果を達成することができる。
【００４７】
車体側のスペースに制限があり、バッテリモジュールＭを上記した通常の姿勢で搭載できない場合には、バッテリモジュールＭを９０°横倒しにした姿勢で搭載することができる。即ち、図１１に示すように、バッテリモジュールＭをバッテリセル１１…の一方の側面１１ｂ…が下向きになるように支持板２８に載置し、各エンドプレート１３の第２固定部１３ｇを上から下に貫通するボルト３１を、支持板２８の下面に溶接したウエルドナット３２に螺合して締結することで、バッテリモジュールＭが支持板２８に固定される。この場合も、合計２本のボルト３１，３１を上から下に挿入して回転させるだけで済むため、作業性が極めて良好である。
【００４８】
尚、バッテリモジュールＭを９０°横倒しにした姿勢で搭載した場合、バッテリセル１１…の一方の側面１１ｂ…が下を向く姿勢となるが、この場合には板ばね２０…は前記側壁１１ｂ…の下方に位置することなく側方に位置し、かつ前記側面１１ｂ…とその下方に位置するラダーフレーム１４との間には充分な隙間が存在するため、短絡が発生する懸念はない。
【００４９】
エンドプレート１３は、その外壁面１３ｂに沿ってパイプ状の第１固定部１３ｆ，１３ｆおよび第２固定部１３ｇが形成されているため、それらが補強リブとして機能することで剛性が高められる。バッテリセル１１は、その内部で行われる化学反応で膨らむように変形しようとするが、積層されたバッテリセル１１…の両端を剛性の高い一対のエンドプレート１３，１３で挟持することで、バッテリセル１１…の変形を確実に防止することができる。しかも第１固定部１３ｆ，１３ｆの貫通孔１３ｈ，１３ｈあるいは第２固定部１３ｇの貫通孔１３ｉをボルト１５，１５あるいはボルト１７が貫通するので、それらのボルト１５，１５，１７によってエンドプレート１３，１３の剛性を更に高めることができる。
【００５０】
支持板２８に固定する前のバッテリモジュールＭは、バッテリセル１１…の底面１１ｄ…側を下にして床面に置かれるが、何らかの理由でバッテリモジュールＭが転倒するとバッテリセル１１…の端子１１ｅ…が床面に接触して損傷する可能性がある。しかしながら、本実施の形態によれば、エンドプレート１３の２本の第１固定部１３ｆ，１３ｆはバッテリセル１１の一対の端子１１ｅ，１１ｅの先端を超えて上方に突出し、かつ２本の第１固定部１３ｆ，１３ｆはバッテリセル１１の一対の端子１１ｅ，１１ｅよりも幅方向外側に位置しているので（図４および図５参照）、バッテリモジュールＭが転倒しても第１固定部１３ｆ，１３ｆが先に床面に接触することで端子１１ｅ，１１ｅが床面に接触することが回避され、端子１１ｅ，１１ｅの損傷が効果的に防止される。バッテリモジュールＭが転倒した場合に限らず、バッテリモジュールＭの上方から異物が落下したような場合でも、第１固定部１３ｆ，１３ｆによって端子１１ｅ，１１ｅを保護することができる。
【００５１】
複数のバッテリセル１１…および複数のホルダ１２…を交互に積層し、その積層方向両端部を挟持する一対のエンドプレート１３，１３を一対のラダーフレーム１４，１４で連結してバッテリモジュールＭを組み立てた後、少なくとも１個のホルダ１２のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉにサーミスタ２２を装着する。
【００５２】
即ち、図１０に示すように、ホルダ１２のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉの一対の開口部ａ，ａ間の幅Ｗ１と、自由状態における一対の弾性爪２７ａ，２７ａ間の幅Ｗ２とは、Ｗ２＞Ｗ１の関係にあるため、図９に示すように、バッテリセル１１…の底面１１ｄ側から所定のホルダ１２のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉにサーミスタ２２を矢印Ａ方向に挿入すると、一対の弾性爪２７ａ，２７ａはサーミスタ挿入部ａ，ａに当接して相互に接近するように弾性変形するが、サーミスタ挿入部ａ，ａを通過した後に自己の弾性で自由状態に拡開してサーミスタ係止部ｂ，ｂに係合することで、サーミスタ２２はサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉに脱落不能に保持される。
【００５３】
このとき、隣接する２個のホルダ１２，１２のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉ間の距離Ｄは、サーミスタ２２の挿入方向の長さＬよりも大きいため、バッテリモジュールＭを組み立てた後にサーミスタ２２を装着することが可能となる（図９参照）。しかもサーミスタ２２を所定のバッテリセル１１の底面１１ｄに沿って移動させるだけでホルダ１２…のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉに固定することができるので、ボルト等の固定手段を用いる場合に比べて組付性が向上する。
【００５４】
そしてセンサケース２７に設けた一対のセンサ圧着ばね２６，２６の一端側がサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉの覆い部ｃ，ｃに当接するため、その反力でセンサ圧着ばね２６，２６の他端側がセンサケース２７を押し上げてセンサ部２３をバッテリセル１１の底面１１ｄに押し付けることで、センサ部２３がバッテリセル１１の底面１１ｄに密着して確実な温度検出を可能にすることができる。これと同時に、センサ圧着ばね２６，２６の先端が隣接するホルダ１２の移動規制部１２ｍ，１２ｍに当接することで、サーミスタ２２の挿入方向の移動端が規制され、弾性爪２７ａ，２７ａがサーミスタ係止部ｂ，ｂに係合して挿入方向と逆方向の移動端が規制されることと相まって、サーミスタ２２が確実に位置決めされる。更に、弾性爪２７ａ，２７ａやサーミスタ係止部ｂ，ｂに生じる寸法誤差を、センサ圧着ばね２６，２６がサーミスタ２２の挿入方向に撓むことにより、吸収することができる。
【００５５】
そして本実施の形態によれば、サーミスタ２２がバッテリセル１１の底面１１ｄに接するようにホルダ１２の下部に設けたサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉに固定されるので、バッテリセル１１の一方の側面１１ｂ側から流入して一対の主冷却面１１ａ，１１ａに沿って流れた後に他方の側面１１ｂ側から流出する冷却風はホルダ１２の下部のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉと干渉し難くなる。これにより、複数のホルダ１２…が同一形状であっても、サーミスタ２２が装着されているホルダ１２のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉと、装着されていないホルダ１２のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉとで冷却風の漏れ量が異なってしまうのを防止し、各バッテリセル１１…の冷却状態を均一化して寿命の延長を図ることができる。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００５７】
例えば、本発明の弾性部材は実施の形態の板ばね２０に限定されず、コイルばね等の他の形態の弾性部材であっても良く、また弾性部材は各バッテリセル１１毎に設けられている必要はなく、複数のバッテリセル１１…に対して共通に設けられていても良い。
【００５８】
また実施の形態では上側荷重伝達部１２ｇおよび下側荷重伝達部１２ｈが相互に接触しているが、それらの間に隙間が存在していても良い。隙間が存在しない場合には、そこに結露水が浸入し難いので短絡を確実に防止することができるが、隙間が存在する場合であっても、その短絡経路が長くなることで導通が遮断される確率が高くなって短絡が防止される。
【符号の説明】
【００５９】
１１ バッテリセル
１１ｄ 底面
１２ ホルダ
１２ａ 本体部
１２ｇ 上側荷重伝達部（荷重伝達部）
１２ｈ 下側荷重伝達部（荷重伝達部）
１２ｊ 結露水保持凹部
１２ｋ 結露水排出孔
１３ エンドプレート
１４ ラダーフレーム（連結部材）
２０ 板ばね（弾性部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のバッテリセルを絶縁性のホルダを挟んだ状態で積層し、その積層方向の両端部に配置したエンドプレートを連結部材で連結することで一体化したバッテリモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のバッテリセルを絶縁材よりなる絶縁セパレータ（ホルダ）を挟んだ状態で積層し、その積層方向の両端部に配置した一対のエンドプレートを金属バンドで締結してバッテリシステムを構成するものにおいて、バッテリセルが金属バンドに接触して短絡が発生するのを防止すべく、絶縁セパレータに一体に形成した絶縁壁をバッテリセルおよび金属バンド間に介在させて絶縁を行うものが、下記特許文献１により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５７４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、積層された複数のバッテリセルのガタつきを防止するために、各々のバッテリセルの下面に板ばねを当接させて上方に付勢した場合、バッテリセルの表面に結露した結露水が重力で流下して板ばねを濡らすと、隣接するバッテリセルどうしが板ばねを介して短絡する可能性がある。バッテリセルの底面と板ばねとの間にはホルダが介在しているが、結露水は隣接するホルダどうしの当接部の隙間を通って板ばねを濡らすため、ホルダによって上記短絡を完全に阻止することは困難であった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、結露水によってバッテリモジュールのバッテリセル間が短絡するのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、積層状態で配置される複数のバッテリセルと、積層された前記複数のバッテリセル間に挟持される複数の絶縁性のホルダと、積層された前記複数のバッテリセルを積層方向の両側から挟持する一対のエンドプレートと、前記一対のエンドプレートを連結する連結部材と、前記連結部材および前記複数のバッテリセルの底面間に配置される導電性の弾性部材とを備えるバッテリモジュールにおいて、前記弾性部材および前記複数のバッテリセルの底面間には前記ホルダの一部である荷重伝達部が介在しており、前記荷重伝達部は隣接する二つの前記ホルダから相互に接近する方向に延びて重なり合うことを特徴とするバッテリモジュールが提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記荷重伝達部は相互に接触した状態で重なり合うことを特徴とするバッテリモジュールが提案される。
【０００８】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記荷重伝達部は隣接する二つの前記バッテリセル間に挟持される前記ホルダの本体部から積層方向に延びており、前記本体部および前記荷重伝達部が接続する部分には結露水を保持する結露水保持凹部が形成されることを特徴とするバッテリモジュールが提案される。
【０００９】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記ホルダには前記結露水保持凹部に連通する結露水排出孔が形成されることを特徴とするバッテリモジュールが提案される。
【００１０】
尚、実施の形態の上側荷重伝達部１２ｇおよび下側荷重伝達部１２ｈは本発明の荷重伝達部に対応し、実施の形態のラダーフレーム１４は本発明の連結部材に対応し、実施の形態の板ばね２０は本発明の弾性部材に対応する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の構成によれば、積層状態で配置される複数のバッテリセル間に複数の絶縁性のホルダを挟持し、それら複数のバッテリセルを積層方向の両側から挟持する一対のエンドプレートを連結部材で連結し、連結部材および複数のバッテリセルの底面間に導電性の弾性部材を配置したので、弾性部材の弾発力がホルダの荷重伝達部を介してバッテリセルを上向きに付勢することで該バッテリセルのガタつきが防止される。弾性部材および複数のバッテリセルの底面間に介在する荷重伝達部は隣接する二つのホルダから相互に接近する方向に延びて重なり合うので、その重なり合う荷重伝達部間にラビリンスが構成される。従って、二つのバッテリセルが結露水および導電性の弾性部材を介して短絡しようとしても、その短絡経路には少なくとも二つのラビリンスが介在するため、二つのラビリンスの一部で結露水の導通が途切れるだけで短絡の発生を防止することができる。ラビリンスに多少の結露水が浸入しても、ラビリンスが全長に亙って結露水で満たされる事態は発生し難いため、ラビリンスが存在しない場合に比べて短絡の可能性を大幅に低減することができる。
【００１２】
また請求項２の構成によれば、荷重伝達部は相互に接触した状態で重なり合うので、その接触部分で結露水が途切れて導通を遮断することで、結露水によるバッテリセル間の短絡を一層確実に防止することができる。
【００１３】
また請求項３の構成によれば、荷重伝達部は隣接する二つのバッテリセル間に挟持されるホルダの本体部から積層方向に延びており、本体部および荷重伝達部が接続する部分には結露水を保持する結露水保持凹部が形成されるので、結露水を結露水保持凹部に保持して荷重伝達部側に流れ難くすることで、結露水によるバッテリセル間の短絡を一層確実に防止することができる。
【００１４】
また請求項４の構成によれば、結露水保持凹部に連通する結露水排出孔を形成したので、結露水保持凹部に溜まった結露水を結露水排出孔から排出することで、結露水によるバッテリセル間の短絡を一層確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】バッテリモジュールの分解斜視図。
【図２】図１の２部拡大図。
【図３】ホルダの四面図。
【図４】図１の４方向矢視図。
【図５】図４の５−５線断面図。
【図６】エンドプレートの斜視図。
【図７】図５の７−７線拡大断面図。
【図８】サーミスタの斜視図。
【図９】図５の９−９線拡大断面図。
【図１０】図９の１０−１０線断面図。
【図１１】図５に対応する作用説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１〜図１１に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１に示すように、ハイブリッド車両用のバッテリモジュールＭは、例えばリチウムイオンバッテリよりなる複数のバッテリセル１１…を備える。直方体状のバッテリセル１１は、横長の長方形状の一対の主冷却面１１ａ，１１ａと、一対の主冷却面１１ａ，１１ａに挟まれた一対の側面１１ｂ，１１ｂと、一対の主冷却面１１ａ，１１ａに挟まれた頂面１１ｃおよび底面１１ｄとを備えており、頂面１１ｃには一対の端子１１ｅ，１１ｅが突設される。複数のバッテリセル１１…は、それらの主冷却面１１ａ…の間に合成樹脂製の同一形状のホルダ１２…を挟持した状態で積層される。
【００１８】
尚、本明細書において、複数のバッテリセル１１…が積層される方向を積層方向と定義し、バッテリセル１１の長方形の主冷却面１１ａの長辺の方向を幅方向と定義し、短辺の方向を高さ方向（上下方向）と定義する。
【００１９】
交互に積層された複数のバッテリセル１１…および複数のホルダ１２…のうち、積層方向の両端に位置する一対のホルダ１２，１２の更に外側に一対のエンドプレート１３，１３が積層され、これら一対のエンドプレート１３，１３はバッテリセル１１…の側面１１ｂ，１１ｂに沿って積層方向に配置された一対のラダーフレーム１４，１４の両端部にボルト１５…で締結される。これにより、バッテリセル１１…、ホルダ１２…およびエンドプレート１３，１３は積層状態を維持するように緊縛される。一方のエンドプレート１３の外側に、バッテリセル１１の電圧を検出するセンサユニット１６がボルト１７，１７で固定される。
【００２０】
次に、図２、図３、図９および図１０に基づいてホルダ１２の構造を説明する。
【００２１】
全てのホルダ１２…は互換可能な同一形状の部材であって、隣接するバッテリセル１１の主冷却面１１ａに沿う本体部１２ａを備える。本体部１２ａは幅方向に沿って延びる複数の折れ線で波板状に折り曲げられており、バッテリセル１１の主冷却面１１ａとの間に冷却風が流れる複数の冷却風通路１８…（図７および図９参照）を構成する。
【００２２】
本体部１２ａの上部には、Ｌ字状断面に形成されてバッテリセル１１の一対の側面１１ｂ，１１ｂおよび頂面１１ｃ間の角部に係合可能な一対の第１係合部１２ｂ，１２ｂと、積層方向一方側に突出してバッテリセル１１の頂面１１ｃの幅方向中央部に係合可能な板状の第２係合部１２ｃとが設けられる。本体部１２ａの一方の側部には、積層方向一方側に突出してバッテリセル１１の一方の側面１１ｂの高さ方向中央部に係合可能な板状の第３係合部１２ｄが設けられる。第３係合部１２ｄには、冷却風通路１８…を遮らないように、２個の開口１２ｅ，１２ｅが形成される。
【００２３】
本体部１２ａに下部には、積層方向両側に突出してバッテリセル１１の一対の側面１１ｂ，１１ｂの下端部に係合可能な一対の板状の第４係合部１２ｆ，１２ｆと、積層方向他方側に突出してバッテリセル１１の底面１１ｄの幅方向両端部に当接する一対の板状の上側荷重伝達部１２ｇ，１２ｇと、積層方向一方側に突出して前記上側荷重伝達部１２ｇ，１２ｇの下面に重なり合う一対の板状の下側荷重伝達部１２ｈ，１２ｈと、一対の板状の上側荷重伝達部１２ｇ，１２ｇに挟まれる位置から下向きかつ積層方向一方側に突出する一対のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉとが設けられる。
【００２４】
本体部１２ａの下端であって一対の板状の下側荷重伝達部１２ｈ，１２ｈの上方に連なる部分に、幅方向に延びる一対の溝状の結露水保持凹部１２ｊ，１２ｊ（図２および図７参照）が形成される。また一対の第４係合部１２ｆ，１２ｆのうち、冷却風通路１８…を流れる冷却風の下流側の第４係合部１２ｆには、それを貫通して一方の結露水保持凹部１２ｊに連通する結露水排出孔１２ｋ（図２、図５および図７参照）が形成される。
【００２５】
図１０に最も良く示されるように、一対のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉは、本体部１２ａの下縁に連なる一対のサーミスタ挿入部ａ，ａと、サーミスタ挿入部ａ，ａから後述するサーミスタ２２（図８参照）の挿入方向の奥側に連なる一対のサーミスタ係止部ｂ，ｂと、サーミスタ係止部ｂ，ｂからその下面を覆うように板状に張り出す覆い部ｃ，ｃとを備える、一対の開口部ａ，ａ間の幅Ｗ１に対して、一対のサーミスタ係止部ｂ，ｂ間の幅は広がっている。ホルダ１２の下端には、サーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉが突出する方向と逆方向に２個の移動規制部１２ｍ，１２ｍ（図２、図３、図９および図１０参照）が突設される。
【００２６】
隣接する２個のホルダ１２，１２どうしは、その本体部１２ａから延びる第１係合部１２ｂ，１２ｂ、第４係合部１２ｆ，１２ｆ、上側荷重伝達部１２ｇ，１２ｇおよび下側荷重伝達部１２ｈ，１２ｈが相互に噛み合うことで一定に位置関係に結合される。このとき、一方のホルダ１２の下側荷重伝達部１２ｈ，１２ｈの上面に、他方のホルダ１２の上側荷重伝達部１２ｇ，１２ｇの下面が重なり合い、両者の間にラビリンス３３（図７参照）が形成される。そしてホルダ１２の本体部１２ａがバッテリセル１１の主冷却面１１ａに当接し、ホルダ１２の第１係合部１２ｂ，１２ｂ、第２係合部１２ｃ、第３係合部１２ｄ、第４係合部１２ｆ，１２ｆおよび上側荷重伝達部１２ｇ，１２ｇがバッテリセル１１の側面１１ｂ，１１ｂ、頂面１１ｃおよび底面１１ｄに当接することで、ホルダ１２の内部にバッテリセル１１が安定した姿勢で保持される。
【００２７】
次に、図１、図５および図６に基づいてエンドプレート１３，１３の構造を説明する。一対のエンドプレート１３，１３は実質的に鏡面対象な形状を有しているため、その代表として一方のエンドプレート１３の構造を説明する。
【００２８】
エンドプレート１３は、積層方向の端部に位置するホルダ１２の本体部１２ａに当接する内壁面１３ａと、内壁面１３ａの反対側の外壁面１３ｂとを備えており、内壁面１３ａおよび外壁面１３ｂ間に一対の側面１３ｃ，１３ｃ、頂面１３ｄおよび底面１３ｅが形成される。
【００２９】
エンドプレート１３の外壁面１３ｂには、その頂面１３ｄおよび底面１３ｅを超えて上下方向に突出する２本の平行な中空棒状の第１固定部１３ｆ，１３ｆが一体に形成されるとともに、その一対の側面１３ｃ，１３ｃを超えて幅方向に突出する１本の中空棒状の第２固定部１３ｇが一体に形成される。第１固定部１３ｆ，１３ｆの内部を貫通孔１３ｈ，１３ｈが貫通し、第２固定部１３ｇの内部を貫通孔１３ｉが貫通する。第１、第２固定部１３ｆ，１３ｆ，１３ｇは外壁面１３ｂから畝状に膨出しており、よって第１、第２固定部１３ｆ，１３ｆ，１３ｇはエンドプレート１３の剛性を高める補強リブとして機能する。
【００３０】
２本のエンドプレート１３の頂面から突出する第１固定部１３ｆ，１３ｆの先端の高さは、バッテリセル１１の頂面１１ｃから突出する一対の端子１１ｅ，１１ｅの高さよりも高く設定されている（図５参照）。またエンドプレート１３の頂面から突出する２本の第１固定部１３ｆ，１３ｆの幅方向の位置は、バッテリセル１１の頂面１１ｃから突出する一対の端子１１ｅ，１１ｅよりも幅方向外側に位置している（図４および図５参照）。
【００３１】
エンドプレート１３の一対の側面１３ｃ，１３ｃには、ラダーフレーム１４の端部を締結する２本のボルト１５，１５が螺合する２個のボルト孔１３ｊ，１３ｊがそれぞれ形成されるとともに、一方のエンドプレート１３の外壁面１３ｂにはセンサユニット１６を締結する２本のボルト１７，１７が螺合する２個のボルト孔１３ｋ，１３ｋが形成される。このボルト孔１３ｋ，１３ｋは、センサユニット１６が締結されない側のエンドプレート１３には設けられていない。
【００３２】
図１、図４および図５から明らかなように、ラダーフレーム１４は金属板をプレス加工して構成したもので、各ホルダ１２…の本体部１２ａにより形成される冷却風通路１８…（図７および図９参照）に冷却風を供給・排出すべく、その本体部１４ａに上下方向に延びる複数のスリット１４ｂ…が形成される。ラダーフレーム１４の上縁および下縁には、そこを幅方向内向きに折り曲げた上部フランジ１４ｃおよび下部フランジ１４ｄが形成されており、下部フランジ１４ｄの上面に断面Ｕ字状の板ばね２０…が各バッテリセル１１…に対応して設けられている。また本体部１４ａの内壁面には、バッテリセル１１…の側面１１ｂ…との間をシールする環状のシール部材２１が設けられる。
【００３３】
従って、一対のラダーフレーム１４，１４を一対のエンドプレート１３，１３に締結した状態では、ホルダ１２の第１係合部１２ｂ，１２ｂがラダーフレーム１４，１４の上部フランジ１４ｃ，１４ｃの下面および本体部１４ａ，１４ａの上部内面に当接し、ホルダ１２の第４係合部１２ｆ，１２ｆがラダーフレーム１４，１４の本体部１４ａ，１４ａの下部内面に当接し、かつホルダ１２の下部フランジ１４ｄ，１４ｄの上面に設けた板ばね２０，２０がホルダ１２の下側荷重伝達部１２ｈ，１２ｈの下面に当接して上方に付勢することで、一対のラダーフレーム１４，１４間に各ホルダ１２…が安定した状態で支持される。
【００３４】
次に、図８〜図１０に基づいてサーミスタ２２の取付構造を説明する。
【００３５】
サーミスタ２２はホルダ１２のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉに装着されてバッテリセル１１の温度を検出するためのもので、バッテリモジュールＭを構成する複数のバッテリセル１１…に対して少なくとも１個のサーミスタ２２が設けられる（図４参照）。
【００３６】
サーミスタ２２は、バッテリセル１１の底面１１ｄに当接するセンサ部２３と、センサ部２３をハーネス２４に接続するコネクタ部２５と、センサ部２３をバッテリセル１１の底面１１ｄに押し付ける一対の断面Ｕ字状のセンサ圧着ばね２６，２６と、センサ部２３、コネクタ部２５および一対のセンサ圧着ばね２６，２６を支持する合成樹脂製のセンサケース２７とを備える。センサケース２７は自己の弾性で開閉可能な一対の弾性爪２７ａ，２７ａを備えており、自由状態における一対の弾性爪２７ａ，２７ａ間の幅Ｗ２は、ホルダ１２のサーミスタ保持部１２ｉの一対の開口部ａ，ａ間の幅Ｗ１に対して、Ｗ２＞Ｗ１の関係にある（図１０参照）。また隣接する２個のホルダ１２，１２のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉ間の距離Ｄは、サーミスタ２２の挿入方向の長さＬよりも大きく設定されている（図９参照）。サーミスタ２２から延びるハーネス２４はセンサユニット１６に接続され、センサユニット１６はサーミスタ２２の出力からバッテリセル１１の温度を検出する。
【００３７】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
【００３８】
空気中の水分がバッテリセル１１…の表面に結露して生成した結露水が重力で流下してラダーフレーム１４の下部フランジ１４ｄに溶接した板ばね２０…を濡らすと、複数のバッテリセル１１…が板ばね２０…およびラダーフレーム１４を介して短絡してしまう可能性がある。また隣接する板ばね２０…どうしが結露水によって短絡すると、複数のバッテリセル１１…がラダーフレーム１４を介さずに板ばね２０…だけを介して短絡してしまう場合もある。この短絡を防止するには、バッテリセル１１の下部と板ばね２０との間の短絡経路を遮断すること、つまりバッテリセル１１の下部と板ばね２０との間に結露水が連続的に介在しないようにすることが必要である。
【００３９】
本実施の形態によれば、バッテリセル１１の底面１１ｄと板ばね２０との間には、上側荷重伝達部１２ｇおよび下側荷重伝達部１２ｈの当接面に形成される距離の長いラビリンス３３（図７参照）が介在するため、前記ラビリンス３３の全長の何れか１カ所で結露水が途切れるだけでバッテリセル１１の底面１１ｄと板ばね２０との間の電気的導通が遮断され、バッテリセル１１…どうしの短絡が確実に防止される。しかも２個のバッテリセル１１，１１間には少なくとも２個のラビリンス３３，３３が介在するため、２個のバッテリセル１１，１１が２個のラビリンス３３，３３を介して短絡する事態は殆ど発生しないと考えられる。
【００４０】
それに対し、ホルダ１２が上側荷重伝達部１２ｇおよび下側荷重伝達部１２ｈを備えておらず、単に積層方向に突き合わされているだけだと仮定すると、その突き合わせ部に結露水が浸入するだけでバッテリセル１１の底面１１ｄと板ばね２０とが導通してしまい、バッテリセル１１…どうしの短絡が発生する可能性がある。
【００４１】
また本実施の形態によれば、ホルダ１２の本体部１２ａが上側荷重伝達部１２ｇ，１２ｇに接続する部分に結露水保持凹部１２ｊ，１２ｊ（図７参照）が形成されているため、この結露水保持凹部１２ｊ，１２ｊに結露水を一時的に保持して前記ラビリンス３３への流入を阻止することで、短絡の発生を一層確実に防止することができる。
【００４２】
また図４に示すように、バッテリモジュールＭを冷却すべく一方のラダーフレーム１４に沿って流れる冷却風はラダーフレーム１４のスリット１４ｂ…からホルダ１２…の冷却風通路１８…に流入し、そこを流れる間にバッテリセル１１…の主冷却面１１ａ…との間で熱交換を行った後に、他方のラダーフレーム１４のスリット１４ｂ…を通過して排出される。冷却風通路１８…の下流側に位置する結露水保持凹部１２ｊ…に溜まった結露水は、第４係合部１２ｆ…に阻止されて排出され難くなるが、冷却風通路１８…の下流側に位置する第４係合部１２ｆ…に結露水排出孔１２ｋ…（図５および図７参照）を形成したことで、結露水保持凹部１２ｊ…からの結露水の排出を促進することができる。
【００４３】
尚、冷却風通路１８…の上流側に位置する結露水保持凹部１２ｊ…に溜まった結露水は冷却風に押されてホルダ１２…の下面の幅方向中央部に排出されるため、この結露水によって一方のラダーフレーム１４の板ばね２０…と他方のラダーフレーム１４の板ばね２０…とが導通してバッテリセル１１…間の短絡が発生する可能性がある。しかしながら本実施の形態によれば、ホルダ１２…の下面の中央部にサーミスタ保持部１２ｉ…が下向きに突出しているため、このサーミスタ保持部１２ｉ…で結露水を遮って両ラダーフレーム１４，１４の板ばね２０…どうしが導通するのを阻止することで、バッテリセル１１…間の短絡を防止することができる。
【００４４】
ところで、図５に示すように、バッテリモジュールＭの車体への搭載は、車体に固定される支持板２８の上面に一対のエンドプレート１３，１３を固定することで行われる。バッテリモジュールＭの通常の搭載姿勢は、バッテリセル１１…の頂面１１ｃが上を向き、底面１１ｄが支持板２８に対向する姿勢である。この場合、各エンドプレート１３の２個の第１固定部１３ｆ，１１３ｆを上から下に貫通する２本のボルト２９，２９を、支持板２８の下面に溶接したウエルドナット３０，３０に螺合して締結することで、バッテリモジュールＭが支持板２８に固定される。上記固定作業は、合計４本のボルト２９…を上から下に挿入して回転させるだけで済むため、作業性が極めて良好である。
【００４５】
バッテリモジュールＭを図５に示す姿勢で支持板２８に固定するとき、冷却風通路１８…の下流側に位置する第４係合部１２ｆ…の結露水排出孔１２ｋ…からの結露水の排出を促進するには、結露水排出孔１２ｋ…が形成された左側の第４係合部１２ｆ…を、結露水排出孔１２ｋ…が形成されていない右側の第４係合部１２ｆ…よりも低くすることが望ましい。そこで本実施の形態では、図５における左側の第１固定部１３ｆがエンドプレート１３の下面から下側に突出する長さを、右側の第１固定部１３ｆがエンドプレート１３の下面から下側に突出する長さよりも短くしている。これにより、水平に配置された支持板２８の上面に固定された一対のエンドプレート１３，１３を左下がりに角度θだけ傾斜させ、結露水排出孔１２ｋ…からの結露水の排出を促進することができる。
【００４６】
尚、一対のエンドプレート１３，１３を支持板２８に対して平行に固定し、結露水排出孔１２ｋ…が形成された左側の第４係合部１２ｆ…側が低くなるように、支持板２８を水平面に対して傾斜させた状態で車体に固定しても、同様の作用効果を達成することができる。
【００４７】
車体側のスペースに制限があり、バッテリモジュールＭを上記した通常の姿勢で搭載できない場合には、バッテリモジュールＭを９０°横倒しにした姿勢で搭載することができる。即ち、図１１に示すように、バッテリモジュールＭをバッテリセル１１…の一方の側面１１ｂ…が下向きになるように支持板２８に載置し、各エンドプレート１３の第２固定部１３ｇを上から下に貫通するボルト３１を、支持板２８の下面に溶接したウエルドナット３２に螺合して締結することで、バッテリモジュールＭが支持板２８に固定される。この場合も、合計２本のボルト３１，３１を上から下に挿入して回転させるだけで済むため、作業性が極めて良好である。
【００４８】
尚、バッテリモジュールＭを９０°横倒しにした姿勢で搭載した場合、バッテリセル１１…の一方の側面１１ｂ…が下を向く姿勢となるが、この場合には板ばね２０…は前記側壁１１ｂ…の下方に位置することなく側方に位置し、かつ前記側面１１ｂ…とその下方に位置するラダーフレーム１４との間には充分な隙間が存在するため、短絡が発生する懸念はない。
【００４９】
エンドプレート１３は、その外壁面１３ｂに沿ってパイプ状の第１固定部１３ｆ，１３ｆおよび第２固定部１３ｇが形成されているため、それらが補強リブとして機能することで剛性が高められる。バッテリセル１１は、その内部で行われる化学反応で膨らむように変形しようとするが、積層されたバッテリセル１１…の両端を剛性の高い一対のエンドプレート１３，１３で挟持することで、バッテリセル１１…の変形を確実に防止することができる。しかも第１固定部１３ｆ，１３ｆの貫通孔１３ｈ，１３ｈあるいは第２固定部１３ｇの貫通孔１３ｉをボルト１５，１５あるいはボルト１７が貫通するので、それらのボルト１５，１５，１７によってエンドプレート１３，１３の剛性を更に高めることができる。
【００５０】
支持板２８に固定する前のバッテリモジュールＭは、バッテリセル１１…の底面１１ｄ…側を下にして床面に置かれるが、何らかの理由でバッテリモジュールＭが転倒するとバッテリセル１１…の端子１１ｅ…が床面に接触して損傷する可能性がある。しかしながら、本実施の形態によれば、エンドプレート１３の２本の第１固定部１３ｆ，１３ｆはバッテリセル１１の一対の端子１１ｅ，１１ｅの先端を超えて上方に突出し、かつ２本の第１固定部１３ｆ，１３ｆはバッテリセル１１の一対の端子１１ｅ，１１ｅよりも幅方向外側に位置しているので（図４および図５参照）、バッテリモジュールＭが転倒しても第１固定部１３ｆ，１３ｆが先に床面に接触することで端子１１ｅ，１１ｅが床面に接触することが回避され、端子１１ｅ，１１ｅの損傷が効果的に防止される。バッテリモジュールＭが転倒した場合に限らず、バッテリモジュールＭの上方から異物が落下したような場合でも、第１固定部１３ｆ，１３ｆによって端子１１ｅ，１１ｅを保護することができる。
【００５１】
複数のバッテリセル１１…および複数のホルダ１２…を交互に積層し、その積層方向両端部を挟持する一対のエンドプレート１３，１３を一対のラダーフレーム１４，１４で連結してバッテリモジュールＭを組み立てた後、少なくとも１個のホルダ１２のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉにサーミスタ２２を装着する。
【００５２】
即ち、図１０に示すように、ホルダ１２のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉの一対の開口部ａ，ａ間の幅Ｗ１と、自由状態における一対の弾性爪２７ａ，２７ａ間の幅Ｗ２とは、Ｗ２＞Ｗ１の関係にあるため、図９に示すように、バッテリセル１１…の底面１１ｄ側から所定のホルダ１２のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉにサーミスタ２２を矢印Ａ方向に挿入すると、一対の弾性爪２７ａ，２７ａはサーミスタ挿入部ａ，ａに当接して相互に接近するように弾性変形するが、サーミスタ挿入部ａ，ａを通過した後に自己の弾性で自由状態に拡開してサーミスタ係止部ｂ，ｂに係合することで、サーミスタ２２はサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉに脱落不能に保持される。
【００５３】
このとき、隣接する２個のホルダ１２，１２のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉ間の距離Ｄは、サーミスタ２２の挿入方向の長さＬよりも大きいため、バッテリモジュールＭを組み立てた後にサーミスタ２２を装着することが可能となる（図９参照）。しかもサーミスタ２２を所定のバッテリセル１１の底面１１ｄに沿って移動させるだけでホルダ１２…のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉに固定することができるので、ボルト等の固定手段を用いる場合に比べて組付性が向上する。
【００５４】
そしてセンサケース２７に設けた一対のセンサ圧着ばね２６，２６の一端側がサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉの覆い部ｃ，ｃに当接するため、その反力でセンサ圧着ばね２６，２６の他端側がセンサケース２７を押し上げてセンサ部２３をバッテリセル１１の底面１１ｄに押し付けることで、センサ部２３がバッテリセル１１の底面１１ｄに密着して確実な温度検出を可能にすることができる。これと同時に、センサ圧着ばね２６，２６の先端が隣接するホルダ１２の移動規制部１２ｍ，１２ｍに当接することで、サーミスタ２２の挿入方向の移動端が規制され、弾性爪２７ａ，２７ａがサーミスタ係止部ｂ，ｂに係合して挿入方向と逆方向の移動端が規制されることと相まって、サーミスタ２２が確実に位置決めされる。更に、弾性爪２７ａ，２７ａやサーミスタ係止部ｂ，ｂに生じる寸法誤差を、センサ圧着ばね２６，２６がサーミスタ２２の挿入方向に撓むことにより、吸収することができる。
【００５５】
そして本実施の形態によれば、サーミスタ２２がバッテリセル１１の底面１１ｄに接するようにホルダ１２の下部に設けたサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉに固定されるので、バッテリセル１１の一方の側面１１ｂ側から流入して一対の主冷却面１１ａ，１１ａに沿って流れた後に他方の側面１１ｂ側から流出する冷却風はホルダ１２の下部のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉと干渉し難くなる。これにより、複数のホルダ１２…が同一形状であっても、サーミスタ２２が装着されているホルダ１２のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉと、装着されていないホルダ１２のサーミスタ保持部１２ｉ，１２ｉとで冷却風の漏れ量が異なってしまうのを防止し、各バッテリセル１１…の冷却状態を均一化して寿命の延長を図ることができる。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００５７】
例えば、本発明の弾性部材は実施の形態の板ばね２０に限定されず、コイルばね等の他の形態の弾性部材であっても良く、また弾性部材は各バッテリセル１１毎に設けられている必要はなく、複数のバッテリセル１１…に対して共通に設けられていても良い。
【００５８】
また実施の形態では上側荷重伝達部１２ｇおよび下側荷重伝達部１２ｈが相互に接触しているが、それらの間に隙間が存在していても良い。隙間が存在しない場合には、そこに結露水が浸入し難いので短絡を確実に防止することができるが、隙間が存在する場合であっても、その短絡経路が長くなることで導通が遮断される確率が高くなって短絡が防止される。
【符号の説明】
【００５９】
１１ バッテリセル
１１ｄ 底面
１２ ホルダ
１２ａ 本体部
１２ｇ 上側荷重伝達部（荷重伝達部）
１２ｈ 下側荷重伝達部（荷重伝達部）
１２ｊ 結露水保持凹部
１２ｋ 結露水排出孔
１３ エンドプレート
１４ ラダーフレーム（連結部材）
２０ 板ばね（弾性部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層状態で配置される複数のバッテリセル（１１）と、
積層された前記複数のバッテリセル（１１）間に挟持される複数の絶縁性のホルダ（１２）と、
積層された前記複数のバッテリセル（１１）を積層方向の両側から挟持する一対のエンドプレート（１３）と、
前記一対のエンドプレート（１３）を連結する連結部材（１４）と、
前記連結部材（１４）および前記複数のバッテリセル（１１）の底面（１１ｄ）間に配置される導電性の弾性部材（２０）とを備えるバッテリモジュールにおいて、
前記弾性部材（２０）および前記バッテリセル（１１）の底面（１１ｄ）間には前記複数のホルダ（１２）の一部である荷重伝達部（１２ｇ，１２ｈ）が介在しており、前記荷重伝達部（１２ｇ，１２ｈ）は隣接する二つの前記ホルダ（１２）から相互に接近する方向に延びて重なり合うことを特徴とするバッテリモジュール。
【請求項２】
前記荷重伝達部（１２ｇ，１２ｈ）は相互に接触した状態で重なり合うことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項３】
前記荷重伝達部（１２ｇ，１２ｈ）は隣接する二つの前記バッテリセル（１１）間に挟持される前記ホルダ（１２）の本体部（１２ａ）から積層方向に延びており、前記本体部（１２ａ）および前記荷重伝達部（１２ｇ，１２ｈ）が接続する部分には結露水を保持する結露水保持凹部（１２ｊ）が形成されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のバッテリモジュール。
【請求項４】
前記ホルダ（１２）には前記結露水保持凹部（１２ｊ）に連通する結露水排出孔（１２ｋ）が形成されることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリモジュール。
【請求項１】
積層状態で配置される複数のバッテリセル（１１）と、
積層された前記複数のバッテリセル（１１）間に挟持される複数の絶縁性のホルダ（１２）と、
積層された前記複数のバッテリセル（１１）を積層方向の両側から挟持する一対のエンドプレート（１３）と、
前記一対のエンドプレート（１３）を連結する連結部材（１４）と、
前記連結部材（１４）および前記複数のバッテリセル（１１）の底面（１１ｄ）間に配置される導電性の弾性部材（２０）とを備えるバッテリモジュールにおいて、
前記弾性部材（２０）および前記バッテリセル（１１）の底面（１１ｄ）間には前記複数のホルダ（１２）の一部である荷重伝達部（１２ｇ，１２ｈ）が介在しており、前記荷重伝達部（１２ｇ，１２ｈ）は隣接する二つの前記ホルダ（１２）から相互に接近する方向に延びて重なり合うことを特徴とするバッテリモジュール。
【請求項２】
前記荷重伝達部（１２ｇ，１２ｈ）は相互に接触した状態で重なり合うことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項３】
前記荷重伝達部（１２ｇ，１２ｈ）は隣接する二つの前記バッテリセル（１１）間に挟持される前記ホルダ（１２）の本体部（１２ａ）から積層方向に延びており、前記本体部（１２ａ）および前記荷重伝達部（１２ｇ，１２ｈ）が接続する部分には結露水を保持する結露水保持凹部（１２ｊ）が形成されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のバッテリモジュール。
【請求項４】
前記ホルダ（１２）には前記結露水保持凹部（１２ｊ）に連通する結露水排出孔（１２ｋ）が形成されることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２５６４６５（Ｐ２０１２−２５６４６５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２８０４６（Ｐ２０１１−１２８０４６）
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]