電池セル固定装置、電池モジュール、及び車両
【課題】電池セルを好適に固定できる電池セル固定装置、電池モジュール、及び車両を提供すること。
【解決手段】複数の電池セル１１を積層した積層体１２を有する電池モジュール１０に用いられ、複数の電池セル１１を固定する電池セル固定装置３６であって、複数の電池セル１１の積層方向における積層体１２の両側にそれぞれ配置される各保持部材１８，１９と、各保持部材１８，１９同士を連結するとともに、張力によって各保持部材１８，１９に積層体１２を挟持させるピアノ線２３と、ピアノ線２３の張力を調節する張力調節機構３５と、を備えた。
【解決手段】複数の電池セル１１を積層した積層体１２を有する電池モジュール１０に用いられ、複数の電池セル１１を固定する電池セル固定装置３６であって、複数の電池セル１１の積層方向における積層体１２の両側にそれぞれ配置される各保持部材１８，１９と、各保持部材１８，１９同士を連結するとともに、張力によって各保持部材１８，１９に積層体１２を挟持させるピアノ線２３と、ピアノ線２３の張力を調節する張力調節機構３５と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池セル固定装置、電池モジュール、及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両などに搭載される電池モジュールでは、複数の電池セルを積層（段積み）することにより電気容量や出力電圧を確保しつつ、省スペース化を図ることが行われている。このような電池モジュールでは、車両の走行に伴う振動などにより、積層された複数の電池セルが電池セルの積層方向と直交する方向へ移動しないように固定することが行われている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１の電池モジュールでは、電池セルの積層方向における両端に配置した一対の板材を、上記積層方向に沿って延びる帯状部材で連結することにより複数の電池セルを囲うようにして各電池セルを固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７６７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の電池モジュールでは、積層する電池セルの個数が増加するのに伴って帯状部材を長くする場合、この帯状部材のたわみによって電池セルを十分に固定できなくなる虞がある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、電池セルを好適に固定できる電池セル固定装置、及び電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数の電池セルを積層した積層体を有する電池モジュールに用いられ、前記複数の電池セルを固定する電池セル固定装置であって、前記複数の電池セルの積層方向における前記積層体の両側にそれぞれ配置される保持部材と、前記保持部材同士を連結するとともに、張力によって前記保持部材に前記積層体を挟持させる金属線と、前記金属線の張力を調節する張力調節機構と、を備えたことを要旨とする。
【０００８】
これによれば、電池セルの積層方向における積層体の両側に配置される保持部材同士を金属線で連結するとともに、この金属線の張力によって、保持部材に積層体をなす複数の電池セルを挟持させ、固定することができる。そして、この金属線の張力は、張力調節機構により電池セルの固定に適切な張力に調整可能となる。したがって、帯状部材により各電池セルを固定する従来の構成と比較して、電池セルを好適に固定できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電池セル固定装置において、前記保持部材のいずれか一方には固定部が設けられ、前記保持部材の他方には前記張力調節機構が設けられ、前記金属線の一端は前記固定部に固定され、他端は前記張力調節機構に固定されることを要旨とする。これによれば、電池セル固定装置の構成を簡略化できるとともに、保持部材の他方に設けられた張力調節機構により、金属線の張力を調節することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電池セル固定装置において、前記金属線は複数備えられ、前記金属線の張力を検出する張力検出手段と、前記張力検出手段が検出する張力に基づいて、各金属線の張力を均等な張力となるように前記張力調節機構を制御する制御手段と、をさらに備えたことを要旨とする。
【００１１】
これによれば、張力検出手段が検出する張力に基づき、複数備えられた金属線の張力が均等となるように張力調節機構が制御される。このため、電池セルを挟持させる金属線の張力が均等な張力に維持され、温度変化などの影響を受けて電池セルを挟持させる力のバランスが崩れてしまうことを抑制できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池セル固定装置において、前記電池セルは、角型電池セルであり、前記金属線は、前記積層体における前記積層方向に沿って延びる面のうち電池セルの電極端子が突出する面に配置されることを要旨とする。
【００１３】
これによれば、電池セルの電極端子が突出する面に金属線が配置されることから、電極端子が突出する面とは異なる側面に金属線が配置される構成と比較して、電池モジュールから突出する部位を削減し、電池モジュールを小型化することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池セル固定装置において、前記金属線はピアノ線であることを要旨とする。これによれば、高い張力に設定して電池セルをより確実に固定することができる。また、従来の構成と比較して電池セルの温度調節をするための熱交換媒体の流れが妨げられることを抑制できる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、電池モジュールにおいて請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池セル固定装置を備えたことを要旨とする。これによれば、電池セルを好適に固定できる。
【００１６】
請求項７の発明は、車両において、請求項６に記載の電池モジュールを搭載したことを要旨とする。これによれば、温度変化などによって金属線の張力が変化する場合であっても、張力調節機構により電池セルの固定に適切な張力に調整可能となり、電池セルを好適に固定できる。このため、例えば車両の走行中における振動などによって、電池セルが移動することを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電池セルを好適に固定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電池セル固定装置、及び電池モジュールを模式的に示す平面図。
【図２】電池セル固定装置、及び電池モジュールを模式的に示す正面図。
【図３】電池セル固定装置、及び電池モジュールを模式的に示す左側面図。
【図４】電池セル固定装置、及び電池モジュールを模式的に示す右側面図。
【図５】別の実施形態における電池セル固定装置、及び電池モジュールを模式的に示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図１に示すように、車両（例えば産業車両や乗用車両）に搭載される電池モジュール１０は、扁平な略立方体状をなす角型電池セルとしての電池セル１１を、その厚さ方向に複数個（本実施形態では２５個）にわたって積層（段積み）して形成された積層体１２を備えている。本実施形態において、各電池セル１１は、何れもリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などの二次電池とされている。本実施形態では、図１で矢印Ｙ１に示す方向が、積層体１２における各電池セル１１の積層方向となる。以下、説明の便宜のため、電池セルの積層方向を左右方向（矢印Ｙ１に示す）と示し、電池セルの積層方向と直交する方向（矢印Ｙ２に示す）を前後方向と示す。同様に、図２で矢印Ｙ３に示すように、電池セル１１の積層方向（左右方向）及び前後方向と直交する方向を上下方向（高さ方向）と示す。
【００２０】
図１及び図２に示すように、積層体１２において、各電池セル１１の間には、全体として矩形平板状をなすスペーサ部材１３がそれぞれ介挿（介在）されている。図２に示すように、スペーサ部材１３は、側面視において電池セル１１に整合一致させた矩形平板状をなすベース部１３ａを備えるとともに、このベース部１３ａの左右方向における両面には、それぞれ左右方向へ向かって突出する複数の凸条１３ｂが設けられている。各凸条１３ｂは、前後方向におけるベース部１３ａ（各電池セル１１）の全幅にわたって、前後方向に沿って延びるように形成されている。そして、電池セル１１によりスペーサ部材１３が挟持されることで、各電池セル１１とスペーサ部材１３との間には、各電池セル１１（電池モジュール１０）の温度調節をするための熱交換媒体（熱媒体）を流すための媒体流路１５が前後方向に沿って延びるように形成される。
【００２１】
また、図１及び図２に示すように、各電池セル１１の上面には、円柱状をなす電極端子としての正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが上方へ突出するように形成されている。即ち、各電池セル１１の正極端子１１ａ、及び負極端子１１ｂは、積層体１２における電池セル１１の積層方向に沿って延びる面（ここでは上面）に配置されている。各電池セル１１は、隣り合う電池セル１１の正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂを金属板（バスバー）１６で電気的に接続することにより、直列に接続されている。また、各電池セル１１において、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂの間には、電池セル１１内で発生したガスを電池セル１１の外部に放出するためのガス抜き孔１１ｃが設けられている。
【００２２】
また、積層体１２（電池セル１１及びスペーサ部材１３）は、左右方向に沿って延びる略矩形平板状に形成された支持台２１上に配置されている。前後方向における支持台２１の両側縁には、左右方向に沿って延びる壁状をなすリブ２１ａがそれぞれ形成されているとともに、このリブ２１ａは、前後方向における積層体１２の大きさより僅かに離間させて設けられている。そして、支持台２１は、リブ２１ａの間に積層体１２が配設（載置）されることで、積層体１２が前後方向（電池セル１１の積層方向に直交する方向）に移動することを規制するようになっている。
【００２３】
また、支持台２１には、それぞれ扁平な立方体状をなす金属製の第１保持部材１８、及び第２保持部材１９が、支持台２１に対して垂直に立設された状態を維持したまま、左右方向に沿ってスライド移動可能に支持されている。なお、保持部材１８，１９は、上方へ移動不能となるように支持台２１に組み付けられている。第１保持部材１８は、積層体１２の左端（基端）側に配置される一方で、第２保持部材１９は、積層体１２の右端（先端）側に配置される。即ち、各保持部材１８，１９は、積層体１２を電池セル１１の積層方向における両側（両端側）から挟持するようにそれぞれ配置されている。また、保持部材１８，１９は、その上下方向に沿った高さが、各電池セル１１における上下方向に沿った高さより小さく形成されており、保持部材１８，１９の上面は、積層体１２を支持台２１に載置した状態において、電池セル１１の上面より下方に位置している。
【００２４】
第１保持部材１８の上面には、金属線としてのピアノ線２３の左端（基端）を第１保持部材１８に対して固定（係止）するための複数（本実施形態では３つ）の固定部２４が設けられている。なお、本実施形態のピアノ線２３は、その引張強度（引張強さ）が例えば２０００〜３０００Ｎ／ｍｍ２であり、好ましくは２０００〜２３１０Ｎ／ｍｍ２とされており、一般的な鋼板と比較して非常に引張強度に優れている。また、各ピアノ線２３は、その線径（直径）が例えば０．２６〜１．２ｍｍであり、好ましくは０．８〜１．２ｍｍとされている。
【００２５】
各固定部２４は、左右方向に沿って延びる矩形平板状をなす固定部２４ａと、この固定部２４ａの右端（積層体１２や第２保持部材１９側の端部）から立設された壁状をなす係止部２４ｂを備えている。係止部２４ｂの先端部（上端部）は、さらに左方（第２保持部材１９とは反対側）に向かって屈曲しており、各固定部２４は、全体として正面視で略逆コ字状をなしている。
【００２６】
図１及び図３に示すように、各固定部２４において、係止部２４ｂの前後方向の中央には、先端部から固定部２４ａへ向かって切欠くように溝部２４ｃが形成されている。この溝部２４ｃの幅は、ピアノ線２３の線径（直径）より僅かに大きく、且つピアノ線２３の左端（基端）に締結された球状をなす金属製の球部材２３ａの直径より小さく形成されている。そして、各固定部２４の係止部２４ｂには、係止部２４ｂの左側に球部材２３ａをそれぞれ配置した状態で、ピアノ線２３が溝部２４ｃに挿入され、係止（固定）されている。なお、各ピアノ線２３は、その張力（テンション）により球部材２３ａが係止部２４ｂに当接され、固定部２４から容易に離脱しないように固定される。本実施形態において、ピアノ線２３の基端（球部材２３ａ）は、電池セル１１の上面より下方に位置した状態で係止部２４ｂに係止（固定）される。
【００２７】
また、各固定部２４には、ピアノ線２３の張力を検出する張力検出手段としての張力測定装置２６が設けられている。張力測定装置２６は、図示しない圧電素子（ピエゾ素子）を内蔵しており、この圧電素子に電圧を印加することにより、ピアノ線２３に振動を付与可能に構成されている。また、張力測定装置２６は、図示しないマイクを内蔵しており、このマイクによりピアノ線２３に発生している振動（音波）に応じた検出信号を出力可能に構成されている。
【００２８】
また、第１保持部材１８の上面には、ピアノ線２３を電池セル１１の上面に接する高さ（位置）に支持するための複数（本実施形態では３つ）の支持部材２５が設けられている。各支持部材２５は、各固定部２４の右方（第２保持部材１９側）において、各固定部２４とそれぞれ対をなすように設けられている。図２に示すように、各支持部材２５は、第１保持部材１８の右端部から立設された壁状をなし、その上面が電池セル１１の上面と同一平面状に位置する高さに形成されている。また、図１に示すように、各支持部材２５の上面には、左右方向に沿って延びる一対の規制壁２５ａが形成されている。規制壁２５ａは、ピアノ線２３の線径より僅かに離間させて配置されているとともに、この規制壁２５ａの間には、ピアノ線２３がそれぞれ配置されている。このため、各規制壁２５ａは、ピアノ線２３が前後方向に移動することを規制している。
【００２９】
図１及び図２に示すように、各ピアノ線２３の右端（先端）は、第２保持部材１９において、各固定部２４とそれぞれ対をなすように設けられた複数（本実施形態では３つ）の巻取り部２８にそれぞれ固定されている。各巻取り部２８は、前後方向に沿って延びる金属製の略円柱状をなし、第２保持部材１９の上面に開口する収納部２９内において、その軸線まわりで回転可能に支持されている。前後方向における巻取り部２８の中央には、巻取り部２８の軸線方向と直交する方向に貫通するように形成され、ピアノ線２３の先端が挿通される挿通孔２８ａが設けられている。そして、各ピアノ線２３は、その先端を挿通孔２８ａに挿通させた状態で巻取り部２８によってそれぞれ巻き取られることにより、各巻取り部２８に固定されている。したがって、本実施形態において、ピアノ線２３の先端は、電池セル１１の上面より下方に位置した状態で巻取り部２８に固定される。
【００３０】
また、第２保持部材１９の上面には、ピアノ線２３を電池セル１１の上面に接する高さ（位置）に支持するための複数（本実施形態では３つ）の支持部材２５が設けられている。この各支持部材２５は、各巻取り部２８の左方（第１保持部材１８側）において、各巻取り部２８とそれぞれ対をなすように設けられている。なお第２保持部材１９に設けられた支持部材２５は、第１保持部材１８に設けられた支持部材２５と同一構成であることから、その説明を省略する。したがって、本実施形態において各ピアノ線２３は、第１保持部材１８に設けた支持部材２５と、第２保持部材１９に設けた支持部材２５との間で掛け渡されることにより、積層体１２（各電池セル１１）の上面において、この電池セル１１の上面に僅かに触れた状態で配置される。なお、本実施形態において各ピアノ線２３は、積層体１２（電池セル１１）の上面に対してごく僅かに接するに過ぎず、比較的自由に振動することができるようになっている。
【００３１】
このように、本実施形態の電池モジュール１０において、ピアノ線２３は、各保持部材１８，１９同士を連結するとともに、張力によって各保持部材１８，１９に積層体１２を挟持させるようになっている。換言すれば、各ピアノ線２３は、電池セル１１の積層方向における積層体１２の両端側（各保持部材１８，１９）を掛け渡すように配置される。また、本実施形態のピアノ線２３は、積層体１２において電池セル１１の積層方向に沿って延びる面のうち電池セル１１の正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが突出する面に配置される。
【００３２】
また、各巻取り部２８の回転軸には、第２保持部材１９内に配設されたウォームホイール３１が、巻取り部２８の軸線まわりで巻取り部２８と一体となって回転可能にそれぞれ連結されている。また、各ウォームホイール３１には、第２保持部材１９内において、左右方向に沿って延びる略円柱状をなし、巻取り部２８の軸線に直交する軸線まわりで回転可能に支持されたウォームギア３２が噛合されている。このウォームギア３２には、第２保持部材１９の右側面に固定されたステッピングモータなどのモータ３４の出力軸が接続されている。
【００３３】
本実施形態では、モータ３４を駆動させ、ピアノ線２３を巻き取る方向へ巻取り部２８を回転させることにより、固定部２４と巻取り部２８の間で固定されたピアノ線２３の張力（テンション）を高く調節することができる一方で、逆方向へ巻取り部２８を回転させることにより、ピアノ線２３の張力を低く調節することができる。このように、本実施形態では、巻取り部２８、ウォームホイール３１、ウォームギア３２、及びモータ３４により、ピアノ線２３の張力（テンション）を調節する張力調節機構３５が構成されている。また、本実施形態では、支持台２１（保持部材１８，１９）、各ピアノ線２３、各固定部２４、及び各張力調節機構３５により、電池モジュール１０に用いられ複数の電池セル１１（積層体１２）を固定する電池セル固定装置３６が構成される。
【００３４】
なお、本実施形態の電池モジュール１０は、電池モジュール１０に対して前面側から熱交換媒体（熱媒体）を供給するための供給通路、及び電池モジュール１０の後面側から熱交換媒体を排出するための排出通路を備えた電池収容部に収容される。電池収容部に電池モジュール１０が収容されている場合には、供給通路から供給される熱交換媒体が、スペーサ部材１３によって電池セル１１の間に形成される媒体流路１５を通過して後側へ排出されるようになっている。
【００３５】
次に、電池モジュール１０（電池セル固定装置３６）の電気的構成について説明する。
図１に示すように、電池モジュール１０（電池セル固定装置３６）には、マイクロコンピュータからなる制御部４０が設けられている。制御部４０は、例えば第１保持部材１８の内部や、電池モジュール１０から離間した位置に設けられる。制御部４０には、各張力測定装置２６が接続されている。制御部４０は、各張力測定装置２６に内蔵された圧電素子に電圧を印加してピアノ線２３に振動を付与可能に構成されているとともに、各張力測定装置２６に内蔵されたマイクから出力される検出信号を入力可能に構成されている。また、制御部４０には、各張力調節機構３５のモータ３４が接続されており、各モータ３４を駆動して巻取り部２８を回転可能に構成されている。
【００３６】
次に、制御部４０が各ピアノ線２３の張力を調節するために行う張力調節制御について説明する。なお、制御部４０は、電池モジュール１０において最も前側に配置されたピアノ線２３、最も後側に配置されたピアノ線２３、及び両ピアノ線２３の間に配置されたピアノ線２３の順に、張力を調整する対象（ピアノ線２３）を設定して張力調節制御を実行する。
【００３７】
張力調節制御において最初に、制御部４０は、張力を調整する対象とするピアノ線２３が固定された固定部２４の張力測定装置２６を制御して、ピアノ線２３に振動を付与するとともに、張力測定装置２６から入力される検出信号に基づき、ピアノ線２３に発生している振動の周波数（基本振動数）を特定（判定）する特定処理を実行する。制御部４０は、ピアノ線２３の周波数を特定すると、特定した周波数に加えて、予め記憶されたピアノ線２３の長さ（本実施形態では第１保持部材１８の支持部材２５と、第２保持部材１９の支持部材２５の離間距離）、及びピアノ線２３の線密度をもとにピアノ線２３に発生している張力を算出する算出処理を実行する。
【００３８】
次に、制御部４０は、算出したピアノ線２３の張力に基づいて張力調節機構３５のモータ３４を制御することにより、ピアノ線２３の張力を調節する調節処理を実行する。詳しく説明すると、制御部４０は、算出したピアノ線２３の張力が下限値（閾値）未満である場合、該ピアノ線２３が固定された張力調節機構３５のモータ３４を制御し、ピアノ線２３を巻き取る方向へ巻取り部２８を所定角度だけ回転させる。一方、制御部４０は、算出したピアノ線２３の張力が上限値（閾値）以上である場合、該ピアノ線２３が固定された張力調節機構３５のモータ３４を制御し、ピアノ線２３を送り出す方向へ巻取り部２８を所定角度だけ回転させる。なお、本実施形態の制御部４０では、図示しない操作手段を操作することによって、上述したピアノ線２３の長さ、ピアノ線２３の線密度、及び張力の閾値（上限値、及び下限値）を作業者が設定可能に構成されている。その後、制御部４０は、特定処理に戻る。
【００３９】
その一方で、制御部４０は、算出したピアノ線２３の張力が下限値以上であり、且つ上限値未満である場合、張力調節制御を終了する。そして、全てのピアノ線２３について張力調節制御が終了していない場合、制御部４０は、次のピアノ線２３を対象として張力調節制御を実行する。なお、本実施形態の制御部４０は、張力調節制御を電源投入時、及び電源投入時から所定時間（例えば１５分）毎に実行するようになっている。
【００４０】
次に、電池セル固定装置３６で積層体１２（電池セル１１）を固定する方法について説明する。
最初に、保持部材１８，１９の間に位置するように積層体１２を支持台２１に載置する。続けて、ピアノ線２３の基部（球部材２３ａ）が係止部２４ｂの左側に配置されるように、各固定部２４の溝部２４ｃに対してピアノ線２３をそれぞれ挿入する。次に、各ピアノ線２３を保持部材１８，１９の支持部材２５における規制壁２５ａの間にそれぞれ配置するとともに、各ピアノ線２３の先端を、巻取り部２８の挿通孔２８ａにそれぞれ挿通させる。そして、制御部４０の電源を投入すると、張力調節制御が実行され、各ピアノ線２３の張力が所定の閾値に達するまで、各ピアノ線２３が巻取り部２８に巻き取られる。これにより、積層体１２（電池セル１１）は支持台２１に載置された状態で保持部材１８，１９により挟持され、支持台２１に固定される。
【００４１】
次に、上記のように構成した電池モジュール１０（電池セル固定装置３６）の作用について説明する。
本実施形態の電池モジュール１０（電池セル固定装置３６）では、引張強度に優れたピアノ線２３を、積層体１２における左右方向の両側（各保持部材１８，１９）を掛け渡すように配置し、各電池セル１１（積層体１２）をその張力により両側から積層方向に押し止めている。そして、このピアノ線２３の張力は、張力調節機構３５により電池セル１１を固定するのに適切な張力に調整することができる。したがって、本実施形態では、単に帯状部材を用いて保持部材１８，１９を接続する構成と比較して、積層体１２を構成する各電池セル１１を好適に固定できる。これにより、本実施形態では、振動などによって、積層体１２を構成する電池セル１１がその積層方向と直交する方向（本実施形態の場合は特に上方）へ移動することが抑制される。
【００４２】
また、本実施形態の電池モジュール１０（電池セル固定装置３６）では、ピアノ線２３の先端側を巻取り部２８によって巻き取ることから、積層体１２を構成する電池セル１１の個数が変更された場合であっても、ピアノ線２３の張力を適切な張力に調節することができる。
【００４３】
また、ピアノ線２３は、主に電池モジュール１０が配置される環境温度に依存して、その張力が変化する。より具体的にいえば、ピアノ線２３は、環境温度が上昇した場合にその張力が低下する。しかしながら、本実施形態の電池モジュール１０（電池セル固定装置３６）では、張力調節機構３５を動作させることによって、ピアノ線２３の張力を所定の張力に保つことができる。
【００４４】
特に、本実施形態の制御部４０が実行する張力調節制御によれば、各ピアノ線２３について、何れも張力が下限値から上限値迄の間となるように、即ち各ピアノ線２３の張力が均等（略均等）な張力となるように張力調節機構３５が制御される。このため、積層体１２を構成する電池セル１１を挟持する力（押し止める力）が不足したり、不均一（アンバランス）となったりすることを好適に抑制できる。
【００４５】
また、ピアノ線２３は、引張強度に優れていることから、その線径を細く設定することが可能となる。このため、電池モジュール１０を上述したような電池収容部に収容した場合に、上記帯状部材を設ける構成と比較して熱交換媒体（熱媒体）の流れを妨げてしまうことを抑制できる。
【００４６】
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電池セル１１の積層方向における積層体１２の両側に配置された各保持部材１８，１９同士をピアノ線２３で連結するとともに、このピアノ線２３の張力によって、各保持部材１８，１９に積層体１２をなす複数の電池セル１１を挟持させ、固定している。そして、このピアノ線２３の張力は、張力調節機構３５により電池セル１１の固定に適切な張力に調整可能となる。したがって、帯状部材により各電池セル１１を固定する従来の構成と比較して、電池セル１１を好適に固定できる。
【００４７】
（２）各保持部材１８，１９のうち、第１保持部材１８に固定部２４を設ける一方で、第２保持部材１９に張力調節機構３５を設けた。このため、電池モジュール１０（電池セル固定装置３６）の構成を簡略化できるとともに、第２保持部材１９に設けられた張力調節機構３５により、ピアノ線２３の張力を調節することができる。
【００４８】
（３）また、張力測定装置２６が検出する張力に基づき、各ピアノ線２３の張力が均等（略均等）となるように張力調節機構３５が制御される。このため、電池セル１１を挟持させるピアノ線２３の張力が均等（略均等）な張力に維持され、温度変化などの影響を受けて電池セル１１を挟持させる力のバランスが崩れてしまうことを抑制できる。
【００４９】
（４）電池セル１１の正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが突出する上面にピアノ線２３が配置されることから、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが突出する面とは異なる面にピアノ線２３が配置される構成と比較して、電池モジュール１０から突出する部位を削減し、電池モジュール１０を小型化することができる。
【００５０】
（４）金属線の中でも特に引張強度に優れたピアノ線２３を用いている。したがって、ピアノ線２３の張力を高い張力に設定して電池セル１１をより確実に固定することができる。また、帯状部材を設ける従来の構成と比較して熱交換媒体（熱媒体）の流れを妨げてしまうことを抑制できる。
【００５１】
（５）電池セル１１の上面に接するようにピアノ線２３が配置されている。したがって、振動などによって電池セル１１が浮き上がろうとする場合であっても、ピアノ線２３によって上方への移動が規制される。したがって、電池モジュール１０（電池セル固定装置３６）によれば、電池セル１１を好適に固定することができる。
【００５２】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・ ピアノ線２３は、電池セル１１の正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが突出する面とは異なる面に配置してもよい。具体的に説明すると、図５に示すように、第１保持部材１８の前面に固定部２４を設けるとともに、第２保持部材１９の前面に張力調節機構３５を設け、積層体１２の前面にピアノ線２３を掛け渡してもよい。さらにこの場合には、第１保持部材１８の後面に固定部２４を設けるとともに、第２保持部材１９の後面に張力調節機構３５を設け、積層体１２の後面にもピアノ線２３を掛け渡すとよい。このように構成しても、ピアノ線２３の張力により積層体１２（電池セル１１）を固定することができる。
【００５３】
・ 第１保持部材１８の前面及び後面のうち、一方の面に固定部２４を設けるとともに、他方の面に張力調節機構３５を設け、さらにピアノ線２３を第２保持部材１９において一方の面から他方の面へ折り返すことで、平面視でコ字状をなすようにピアノ線２３を掛け渡してもよい。この場合、固定部２４及び張力調節機構３５のうち、一方を第１保持部材１８の左面に設け、ピアノ線２３により積層体１２の略全周を囲うようにしてもよい。
【００５４】
・ ピアノ線２３は積層体１２の上面に接していなくてもよい。この場合、保持部材１８，１９は、その上下方向に沿った高さが、各電池セル１１における上下方向に沿った高さと同じ、又は大きく形成されていてもよい。このようにしてもピアノ線２３の張力により積層体１２を固定することができる。
【００５５】
・ 張力調節機構３５は、作業者がスパナなどの工具により巻取り部２８を手動で回転可能に構成してもよい。また、この場合には、張力測定装置２６、モータ３４、及び制御部４０を省略することもできる。このように構成しても、作業者が手動によりピアノ線２３の張力を調節できる。
【００５６】
・ ピアノ線２３の本数（固定部２４及び張力調節機構３５の組数）を１つ、２つ、或いは４つ以上に変更してもよい。
・ 張力測定装置２６は異なる種類の張力測定装置としてもよい。例えば、張力測定装置２６は、ピアノ線２３から付与される荷重（張力）を検出し、その荷重に応じた検出信号を出力する荷重測定器としてもよい。
【００５７】
・ 積層体１２を構成する電池セル１１の個数は適宜変更できる。また、スペーサ部材１３を省略した構成としてもよい。
・ 固定部２４は、ピアノ線２３を固定できればその形状を適宜変更してもよい。
【００５８】
・ 張力調節機構３５は、ピアノ線２３を巻き取ることでピアノ線２３の張力を調節可能であればその構成を適宜変更してもよい。
・ 固定部２４及び張力調節機構３５に固定可能であれば、ピアノ線２３は球部材２３ａを備えないものであってもよい。
【００５９】
・ 第１保持部材１８に張力調節機構３５を設ける一方で、第２保持部材１９に固定部２４を設けてもよい。即ち、各保持部材１８，１９のうち一方に固定部２４を設け、他方に張力調節機構３５を設ければよい。
【００６０】
・ 電池セル１１は直方体状など、積層（段積み）して積層体１２を形成可能な形状であれば適宜変更してもよい。
・ 上記実施形態の電池モジュール１０を車両（例えば産業車両や乗用車両など）に搭載し、車両に装備された発電機により充電する一方で、電池モジュール１０から供給する電力によりエアコン用のコンプレッサや、車輪を駆動するための電動モータ、或いはカーナビゲーションシステムなどの電装品を駆動してもよい。この場合、電池モジュール１０は、車両に設けた上述の電池収容部に配設するとよい。これによれば、温度変化などによってピアノ線２３の張力が変化する場合であっても、張力調節機構３５により電池セル１１の固定に適切な張力に調整可能となり、電池セル１１を好適に固定できる。このため、例えば車両の走行中における振動などによって、電池セル１１が移動することを抑制することができる。
【００６１】
以下、上記実施形態から把握できる技術的思想について追記する。
（イ）前記金属線は、前記電池セルに接するように配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池セル固定装置。
【符号の説明】
【００６２】
Ｙ１…積層方向、１０…電池モジュール、１１…電池セル、１１ａ…正極端子（電極端子）、１１ｂ…負極端子（電極端子）、１２…積層体、１８…第１保持部材（保持部材）、１９…第２保持部材（保持部材）、２３…ピアノ線（金属線）、２４…固定部、２６…張力測定装置（張力検出手段）、３５…張力調節機構、３６…電池セル固定装置、４０…制御部（制御手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池セル固定装置、電池モジュール、及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両などに搭載される電池モジュールでは、複数の電池セルを積層（段積み）することにより電気容量や出力電圧を確保しつつ、省スペース化を図ることが行われている。このような電池モジュールでは、車両の走行に伴う振動などにより、積層された複数の電池セルが電池セルの積層方向と直交する方向へ移動しないように固定することが行われている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１の電池モジュールでは、電池セルの積層方向における両端に配置した一対の板材を、上記積層方向に沿って延びる帯状部材で連結することにより複数の電池セルを囲うようにして各電池セルを固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７６７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の電池モジュールでは、積層する電池セルの個数が増加するのに伴って帯状部材を長くする場合、この帯状部材のたわみによって電池セルを十分に固定できなくなる虞がある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、電池セルを好適に固定できる電池セル固定装置、及び電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数の電池セルを積層した積層体を有する電池モジュールに用いられ、前記複数の電池セルを固定する電池セル固定装置であって、前記複数の電池セルの積層方向における前記積層体の両側にそれぞれ配置される保持部材と、前記保持部材同士を連結するとともに、張力によって前記保持部材に前記積層体を挟持させる金属線と、前記金属線の張力を調節する張力調節機構と、を備えたことを要旨とする。
【０００８】
これによれば、電池セルの積層方向における積層体の両側に配置される保持部材同士を金属線で連結するとともに、この金属線の張力によって、保持部材に積層体をなす複数の電池セルを挟持させ、固定することができる。そして、この金属線の張力は、張力調節機構により電池セルの固定に適切な張力に調整可能となる。したがって、帯状部材により各電池セルを固定する従来の構成と比較して、電池セルを好適に固定できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電池セル固定装置において、前記保持部材のいずれか一方には固定部が設けられ、前記保持部材の他方には前記張力調節機構が設けられ、前記金属線の一端は前記固定部に固定され、他端は前記張力調節機構に固定されることを要旨とする。これによれば、電池セル固定装置の構成を簡略化できるとともに、保持部材の他方に設けられた張力調節機構により、金属線の張力を調節することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電池セル固定装置において、前記金属線は複数備えられ、前記金属線の張力を検出する張力検出手段と、前記張力検出手段が検出する張力に基づいて、各金属線の張力を均等な張力となるように前記張力調節機構を制御する制御手段と、をさらに備えたことを要旨とする。
【００１１】
これによれば、張力検出手段が検出する張力に基づき、複数備えられた金属線の張力が均等となるように張力調節機構が制御される。このため、電池セルを挟持させる金属線の張力が均等な張力に維持され、温度変化などの影響を受けて電池セルを挟持させる力のバランスが崩れてしまうことを抑制できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池セル固定装置において、前記電池セルは、角型電池セルであり、前記金属線は、前記積層体における前記積層方向に沿って延びる面のうち電池セルの電極端子が突出する面に配置されることを要旨とする。
【００１３】
これによれば、電池セルの電極端子が突出する面に金属線が配置されることから、電極端子が突出する面とは異なる側面に金属線が配置される構成と比較して、電池モジュールから突出する部位を削減し、電池モジュールを小型化することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池セル固定装置において、前記金属線はピアノ線であることを要旨とする。これによれば、高い張力に設定して電池セルをより確実に固定することができる。また、従来の構成と比較して電池セルの温度調節をするための熱交換媒体の流れが妨げられることを抑制できる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、電池モジュールにおいて請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池セル固定装置を備えたことを要旨とする。これによれば、電池セルを好適に固定できる。
【００１６】
請求項７の発明は、車両において、請求項６に記載の電池モジュールを搭載したことを要旨とする。これによれば、温度変化などによって金属線の張力が変化する場合であっても、張力調節機構により電池セルの固定に適切な張力に調整可能となり、電池セルを好適に固定できる。このため、例えば車両の走行中における振動などによって、電池セルが移動することを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電池セルを好適に固定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電池セル固定装置、及び電池モジュールを模式的に示す平面図。
【図２】電池セル固定装置、及び電池モジュールを模式的に示す正面図。
【図３】電池セル固定装置、及び電池モジュールを模式的に示す左側面図。
【図４】電池セル固定装置、及び電池モジュールを模式的に示す右側面図。
【図５】別の実施形態における電池セル固定装置、及び電池モジュールを模式的に示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図１に示すように、車両（例えば産業車両や乗用車両）に搭載される電池モジュール１０は、扁平な略立方体状をなす角型電池セルとしての電池セル１１を、その厚さ方向に複数個（本実施形態では２５個）にわたって積層（段積み）して形成された積層体１２を備えている。本実施形態において、各電池セル１１は、何れもリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などの二次電池とされている。本実施形態では、図１で矢印Ｙ１に示す方向が、積層体１２における各電池セル１１の積層方向となる。以下、説明の便宜のため、電池セルの積層方向を左右方向（矢印Ｙ１に示す）と示し、電池セルの積層方向と直交する方向（矢印Ｙ２に示す）を前後方向と示す。同様に、図２で矢印Ｙ３に示すように、電池セル１１の積層方向（左右方向）及び前後方向と直交する方向を上下方向（高さ方向）と示す。
【００２０】
図１及び図２に示すように、積層体１２において、各電池セル１１の間には、全体として矩形平板状をなすスペーサ部材１３がそれぞれ介挿（介在）されている。図２に示すように、スペーサ部材１３は、側面視において電池セル１１に整合一致させた矩形平板状をなすベース部１３ａを備えるとともに、このベース部１３ａの左右方向における両面には、それぞれ左右方向へ向かって突出する複数の凸条１３ｂが設けられている。各凸条１３ｂは、前後方向におけるベース部１３ａ（各電池セル１１）の全幅にわたって、前後方向に沿って延びるように形成されている。そして、電池セル１１によりスペーサ部材１３が挟持されることで、各電池セル１１とスペーサ部材１３との間には、各電池セル１１（電池モジュール１０）の温度調節をするための熱交換媒体（熱媒体）を流すための媒体流路１５が前後方向に沿って延びるように形成される。
【００２１】
また、図１及び図２に示すように、各電池セル１１の上面には、円柱状をなす電極端子としての正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが上方へ突出するように形成されている。即ち、各電池セル１１の正極端子１１ａ、及び負極端子１１ｂは、積層体１２における電池セル１１の積層方向に沿って延びる面（ここでは上面）に配置されている。各電池セル１１は、隣り合う電池セル１１の正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂを金属板（バスバー）１６で電気的に接続することにより、直列に接続されている。また、各電池セル１１において、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂの間には、電池セル１１内で発生したガスを電池セル１１の外部に放出するためのガス抜き孔１１ｃが設けられている。
【００２２】
また、積層体１２（電池セル１１及びスペーサ部材１３）は、左右方向に沿って延びる略矩形平板状に形成された支持台２１上に配置されている。前後方向における支持台２１の両側縁には、左右方向に沿って延びる壁状をなすリブ２１ａがそれぞれ形成されているとともに、このリブ２１ａは、前後方向における積層体１２の大きさより僅かに離間させて設けられている。そして、支持台２１は、リブ２１ａの間に積層体１２が配設（載置）されることで、積層体１２が前後方向（電池セル１１の積層方向に直交する方向）に移動することを規制するようになっている。
【００２３】
また、支持台２１には、それぞれ扁平な立方体状をなす金属製の第１保持部材１８、及び第２保持部材１９が、支持台２１に対して垂直に立設された状態を維持したまま、左右方向に沿ってスライド移動可能に支持されている。なお、保持部材１８，１９は、上方へ移動不能となるように支持台２１に組み付けられている。第１保持部材１８は、積層体１２の左端（基端）側に配置される一方で、第２保持部材１９は、積層体１２の右端（先端）側に配置される。即ち、各保持部材１８，１９は、積層体１２を電池セル１１の積層方向における両側（両端側）から挟持するようにそれぞれ配置されている。また、保持部材１８，１９は、その上下方向に沿った高さが、各電池セル１１における上下方向に沿った高さより小さく形成されており、保持部材１８，１９の上面は、積層体１２を支持台２１に載置した状態において、電池セル１１の上面より下方に位置している。
【００２４】
第１保持部材１８の上面には、金属線としてのピアノ線２３の左端（基端）を第１保持部材１８に対して固定（係止）するための複数（本実施形態では３つ）の固定部２４が設けられている。なお、本実施形態のピアノ線２３は、その引張強度（引張強さ）が例えば２０００〜３０００Ｎ／ｍｍ２であり、好ましくは２０００〜２３１０Ｎ／ｍｍ２とされており、一般的な鋼板と比較して非常に引張強度に優れている。また、各ピアノ線２３は、その線径（直径）が例えば０．２６〜１．２ｍｍであり、好ましくは０．８〜１．２ｍｍとされている。
【００２５】
各固定部２４は、左右方向に沿って延びる矩形平板状をなす固定部２４ａと、この固定部２４ａの右端（積層体１２や第２保持部材１９側の端部）から立設された壁状をなす係止部２４ｂを備えている。係止部２４ｂの先端部（上端部）は、さらに左方（第２保持部材１９とは反対側）に向かって屈曲しており、各固定部２４は、全体として正面視で略逆コ字状をなしている。
【００２６】
図１及び図３に示すように、各固定部２４において、係止部２４ｂの前後方向の中央には、先端部から固定部２４ａへ向かって切欠くように溝部２４ｃが形成されている。この溝部２４ｃの幅は、ピアノ線２３の線径（直径）より僅かに大きく、且つピアノ線２３の左端（基端）に締結された球状をなす金属製の球部材２３ａの直径より小さく形成されている。そして、各固定部２４の係止部２４ｂには、係止部２４ｂの左側に球部材２３ａをそれぞれ配置した状態で、ピアノ線２３が溝部２４ｃに挿入され、係止（固定）されている。なお、各ピアノ線２３は、その張力（テンション）により球部材２３ａが係止部２４ｂに当接され、固定部２４から容易に離脱しないように固定される。本実施形態において、ピアノ線２３の基端（球部材２３ａ）は、電池セル１１の上面より下方に位置した状態で係止部２４ｂに係止（固定）される。
【００２７】
また、各固定部２４には、ピアノ線２３の張力を検出する張力検出手段としての張力測定装置２６が設けられている。張力測定装置２６は、図示しない圧電素子（ピエゾ素子）を内蔵しており、この圧電素子に電圧を印加することにより、ピアノ線２３に振動を付与可能に構成されている。また、張力測定装置２６は、図示しないマイクを内蔵しており、このマイクによりピアノ線２３に発生している振動（音波）に応じた検出信号を出力可能に構成されている。
【００２８】
また、第１保持部材１８の上面には、ピアノ線２３を電池セル１１の上面に接する高さ（位置）に支持するための複数（本実施形態では３つ）の支持部材２５が設けられている。各支持部材２５は、各固定部２４の右方（第２保持部材１９側）において、各固定部２４とそれぞれ対をなすように設けられている。図２に示すように、各支持部材２５は、第１保持部材１８の右端部から立設された壁状をなし、その上面が電池セル１１の上面と同一平面状に位置する高さに形成されている。また、図１に示すように、各支持部材２５の上面には、左右方向に沿って延びる一対の規制壁２５ａが形成されている。規制壁２５ａは、ピアノ線２３の線径より僅かに離間させて配置されているとともに、この規制壁２５ａの間には、ピアノ線２３がそれぞれ配置されている。このため、各規制壁２５ａは、ピアノ線２３が前後方向に移動することを規制している。
【００２９】
図１及び図２に示すように、各ピアノ線２３の右端（先端）は、第２保持部材１９において、各固定部２４とそれぞれ対をなすように設けられた複数（本実施形態では３つ）の巻取り部２８にそれぞれ固定されている。各巻取り部２８は、前後方向に沿って延びる金属製の略円柱状をなし、第２保持部材１９の上面に開口する収納部２９内において、その軸線まわりで回転可能に支持されている。前後方向における巻取り部２８の中央には、巻取り部２８の軸線方向と直交する方向に貫通するように形成され、ピアノ線２３の先端が挿通される挿通孔２８ａが設けられている。そして、各ピアノ線２３は、その先端を挿通孔２８ａに挿通させた状態で巻取り部２８によってそれぞれ巻き取られることにより、各巻取り部２８に固定されている。したがって、本実施形態において、ピアノ線２３の先端は、電池セル１１の上面より下方に位置した状態で巻取り部２８に固定される。
【００３０】
また、第２保持部材１９の上面には、ピアノ線２３を電池セル１１の上面に接する高さ（位置）に支持するための複数（本実施形態では３つ）の支持部材２５が設けられている。この各支持部材２５は、各巻取り部２８の左方（第１保持部材１８側）において、各巻取り部２８とそれぞれ対をなすように設けられている。なお第２保持部材１９に設けられた支持部材２５は、第１保持部材１８に設けられた支持部材２５と同一構成であることから、その説明を省略する。したがって、本実施形態において各ピアノ線２３は、第１保持部材１８に設けた支持部材２５と、第２保持部材１９に設けた支持部材２５との間で掛け渡されることにより、積層体１２（各電池セル１１）の上面において、この電池セル１１の上面に僅かに触れた状態で配置される。なお、本実施形態において各ピアノ線２３は、積層体１２（電池セル１１）の上面に対してごく僅かに接するに過ぎず、比較的自由に振動することができるようになっている。
【００３１】
このように、本実施形態の電池モジュール１０において、ピアノ線２３は、各保持部材１８，１９同士を連結するとともに、張力によって各保持部材１８，１９に積層体１２を挟持させるようになっている。換言すれば、各ピアノ線２３は、電池セル１１の積層方向における積層体１２の両端側（各保持部材１８，１９）を掛け渡すように配置される。また、本実施形態のピアノ線２３は、積層体１２において電池セル１１の積層方向に沿って延びる面のうち電池セル１１の正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが突出する面に配置される。
【００３２】
また、各巻取り部２８の回転軸には、第２保持部材１９内に配設されたウォームホイール３１が、巻取り部２８の軸線まわりで巻取り部２８と一体となって回転可能にそれぞれ連結されている。また、各ウォームホイール３１には、第２保持部材１９内において、左右方向に沿って延びる略円柱状をなし、巻取り部２８の軸線に直交する軸線まわりで回転可能に支持されたウォームギア３２が噛合されている。このウォームギア３２には、第２保持部材１９の右側面に固定されたステッピングモータなどのモータ３４の出力軸が接続されている。
【００３３】
本実施形態では、モータ３４を駆動させ、ピアノ線２３を巻き取る方向へ巻取り部２８を回転させることにより、固定部２４と巻取り部２８の間で固定されたピアノ線２３の張力（テンション）を高く調節することができる一方で、逆方向へ巻取り部２８を回転させることにより、ピアノ線２３の張力を低く調節することができる。このように、本実施形態では、巻取り部２８、ウォームホイール３１、ウォームギア３２、及びモータ３４により、ピアノ線２３の張力（テンション）を調節する張力調節機構３５が構成されている。また、本実施形態では、支持台２１（保持部材１８，１９）、各ピアノ線２３、各固定部２４、及び各張力調節機構３５により、電池モジュール１０に用いられ複数の電池セル１１（積層体１２）を固定する電池セル固定装置３６が構成される。
【００３４】
なお、本実施形態の電池モジュール１０は、電池モジュール１０に対して前面側から熱交換媒体（熱媒体）を供給するための供給通路、及び電池モジュール１０の後面側から熱交換媒体を排出するための排出通路を備えた電池収容部に収容される。電池収容部に電池モジュール１０が収容されている場合には、供給通路から供給される熱交換媒体が、スペーサ部材１３によって電池セル１１の間に形成される媒体流路１５を通過して後側へ排出されるようになっている。
【００３５】
次に、電池モジュール１０（電池セル固定装置３６）の電気的構成について説明する。
図１に示すように、電池モジュール１０（電池セル固定装置３６）には、マイクロコンピュータからなる制御部４０が設けられている。制御部４０は、例えば第１保持部材１８の内部や、電池モジュール１０から離間した位置に設けられる。制御部４０には、各張力測定装置２６が接続されている。制御部４０は、各張力測定装置２６に内蔵された圧電素子に電圧を印加してピアノ線２３に振動を付与可能に構成されているとともに、各張力測定装置２６に内蔵されたマイクから出力される検出信号を入力可能に構成されている。また、制御部４０には、各張力調節機構３５のモータ３４が接続されており、各モータ３４を駆動して巻取り部２８を回転可能に構成されている。
【００３６】
次に、制御部４０が各ピアノ線２３の張力を調節するために行う張力調節制御について説明する。なお、制御部４０は、電池モジュール１０において最も前側に配置されたピアノ線２３、最も後側に配置されたピアノ線２３、及び両ピアノ線２３の間に配置されたピアノ線２３の順に、張力を調整する対象（ピアノ線２３）を設定して張力調節制御を実行する。
【００３７】
張力調節制御において最初に、制御部４０は、張力を調整する対象とするピアノ線２３が固定された固定部２４の張力測定装置２６を制御して、ピアノ線２３に振動を付与するとともに、張力測定装置２６から入力される検出信号に基づき、ピアノ線２３に発生している振動の周波数（基本振動数）を特定（判定）する特定処理を実行する。制御部４０は、ピアノ線２３の周波数を特定すると、特定した周波数に加えて、予め記憶されたピアノ線２３の長さ（本実施形態では第１保持部材１８の支持部材２５と、第２保持部材１９の支持部材２５の離間距離）、及びピアノ線２３の線密度をもとにピアノ線２３に発生している張力を算出する算出処理を実行する。
【００３８】
次に、制御部４０は、算出したピアノ線２３の張力に基づいて張力調節機構３５のモータ３４を制御することにより、ピアノ線２３の張力を調節する調節処理を実行する。詳しく説明すると、制御部４０は、算出したピアノ線２３の張力が下限値（閾値）未満である場合、該ピアノ線２３が固定された張力調節機構３５のモータ３４を制御し、ピアノ線２３を巻き取る方向へ巻取り部２８を所定角度だけ回転させる。一方、制御部４０は、算出したピアノ線２３の張力が上限値（閾値）以上である場合、該ピアノ線２３が固定された張力調節機構３５のモータ３４を制御し、ピアノ線２３を送り出す方向へ巻取り部２８を所定角度だけ回転させる。なお、本実施形態の制御部４０では、図示しない操作手段を操作することによって、上述したピアノ線２３の長さ、ピアノ線２３の線密度、及び張力の閾値（上限値、及び下限値）を作業者が設定可能に構成されている。その後、制御部４０は、特定処理に戻る。
【００３９】
その一方で、制御部４０は、算出したピアノ線２３の張力が下限値以上であり、且つ上限値未満である場合、張力調節制御を終了する。そして、全てのピアノ線２３について張力調節制御が終了していない場合、制御部４０は、次のピアノ線２３を対象として張力調節制御を実行する。なお、本実施形態の制御部４０は、張力調節制御を電源投入時、及び電源投入時から所定時間（例えば１５分）毎に実行するようになっている。
【００４０】
次に、電池セル固定装置３６で積層体１２（電池セル１１）を固定する方法について説明する。
最初に、保持部材１８，１９の間に位置するように積層体１２を支持台２１に載置する。続けて、ピアノ線２３の基部（球部材２３ａ）が係止部２４ｂの左側に配置されるように、各固定部２４の溝部２４ｃに対してピアノ線２３をそれぞれ挿入する。次に、各ピアノ線２３を保持部材１８，１９の支持部材２５における規制壁２５ａの間にそれぞれ配置するとともに、各ピアノ線２３の先端を、巻取り部２８の挿通孔２８ａにそれぞれ挿通させる。そして、制御部４０の電源を投入すると、張力調節制御が実行され、各ピアノ線２３の張力が所定の閾値に達するまで、各ピアノ線２３が巻取り部２８に巻き取られる。これにより、積層体１２（電池セル１１）は支持台２１に載置された状態で保持部材１８，１９により挟持され、支持台２１に固定される。
【００４１】
次に、上記のように構成した電池モジュール１０（電池セル固定装置３６）の作用について説明する。
本実施形態の電池モジュール１０（電池セル固定装置３６）では、引張強度に優れたピアノ線２３を、積層体１２における左右方向の両側（各保持部材１８，１９）を掛け渡すように配置し、各電池セル１１（積層体１２）をその張力により両側から積層方向に押し止めている。そして、このピアノ線２３の張力は、張力調節機構３５により電池セル１１を固定するのに適切な張力に調整することができる。したがって、本実施形態では、単に帯状部材を用いて保持部材１８，１９を接続する構成と比較して、積層体１２を構成する各電池セル１１を好適に固定できる。これにより、本実施形態では、振動などによって、積層体１２を構成する電池セル１１がその積層方向と直交する方向（本実施形態の場合は特に上方）へ移動することが抑制される。
【００４２】
また、本実施形態の電池モジュール１０（電池セル固定装置３６）では、ピアノ線２３の先端側を巻取り部２８によって巻き取ることから、積層体１２を構成する電池セル１１の個数が変更された場合であっても、ピアノ線２３の張力を適切な張力に調節することができる。
【００４３】
また、ピアノ線２３は、主に電池モジュール１０が配置される環境温度に依存して、その張力が変化する。より具体的にいえば、ピアノ線２３は、環境温度が上昇した場合にその張力が低下する。しかしながら、本実施形態の電池モジュール１０（電池セル固定装置３６）では、張力調節機構３５を動作させることによって、ピアノ線２３の張力を所定の張力に保つことができる。
【００４４】
特に、本実施形態の制御部４０が実行する張力調節制御によれば、各ピアノ線２３について、何れも張力が下限値から上限値迄の間となるように、即ち各ピアノ線２３の張力が均等（略均等）な張力となるように張力調節機構３５が制御される。このため、積層体１２を構成する電池セル１１を挟持する力（押し止める力）が不足したり、不均一（アンバランス）となったりすることを好適に抑制できる。
【００４５】
また、ピアノ線２３は、引張強度に優れていることから、その線径を細く設定することが可能となる。このため、電池モジュール１０を上述したような電池収容部に収容した場合に、上記帯状部材を設ける構成と比較して熱交換媒体（熱媒体）の流れを妨げてしまうことを抑制できる。
【００４６】
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電池セル１１の積層方向における積層体１２の両側に配置された各保持部材１８，１９同士をピアノ線２３で連結するとともに、このピアノ線２３の張力によって、各保持部材１８，１９に積層体１２をなす複数の電池セル１１を挟持させ、固定している。そして、このピアノ線２３の張力は、張力調節機構３５により電池セル１１の固定に適切な張力に調整可能となる。したがって、帯状部材により各電池セル１１を固定する従来の構成と比較して、電池セル１１を好適に固定できる。
【００４７】
（２）各保持部材１８，１９のうち、第１保持部材１８に固定部２４を設ける一方で、第２保持部材１９に張力調節機構３５を設けた。このため、電池モジュール１０（電池セル固定装置３６）の構成を簡略化できるとともに、第２保持部材１９に設けられた張力調節機構３５により、ピアノ線２３の張力を調節することができる。
【００４８】
（３）また、張力測定装置２６が検出する張力に基づき、各ピアノ線２３の張力が均等（略均等）となるように張力調節機構３５が制御される。このため、電池セル１１を挟持させるピアノ線２３の張力が均等（略均等）な張力に維持され、温度変化などの影響を受けて電池セル１１を挟持させる力のバランスが崩れてしまうことを抑制できる。
【００４９】
（４）電池セル１１の正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが突出する上面にピアノ線２３が配置されることから、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが突出する面とは異なる面にピアノ線２３が配置される構成と比較して、電池モジュール１０から突出する部位を削減し、電池モジュール１０を小型化することができる。
【００５０】
（４）金属線の中でも特に引張強度に優れたピアノ線２３を用いている。したがって、ピアノ線２３の張力を高い張力に設定して電池セル１１をより確実に固定することができる。また、帯状部材を設ける従来の構成と比較して熱交換媒体（熱媒体）の流れを妨げてしまうことを抑制できる。
【００５１】
（５）電池セル１１の上面に接するようにピアノ線２３が配置されている。したがって、振動などによって電池セル１１が浮き上がろうとする場合であっても、ピアノ線２３によって上方への移動が規制される。したがって、電池モジュール１０（電池セル固定装置３６）によれば、電池セル１１を好適に固定することができる。
【００５２】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・ ピアノ線２３は、電池セル１１の正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが突出する面とは異なる面に配置してもよい。具体的に説明すると、図５に示すように、第１保持部材１８の前面に固定部２４を設けるとともに、第２保持部材１９の前面に張力調節機構３５を設け、積層体１２の前面にピアノ線２３を掛け渡してもよい。さらにこの場合には、第１保持部材１８の後面に固定部２４を設けるとともに、第２保持部材１９の後面に張力調節機構３５を設け、積層体１２の後面にもピアノ線２３を掛け渡すとよい。このように構成しても、ピアノ線２３の張力により積層体１２（電池セル１１）を固定することができる。
【００５３】
・ 第１保持部材１８の前面及び後面のうち、一方の面に固定部２４を設けるとともに、他方の面に張力調節機構３５を設け、さらにピアノ線２３を第２保持部材１９において一方の面から他方の面へ折り返すことで、平面視でコ字状をなすようにピアノ線２３を掛け渡してもよい。この場合、固定部２４及び張力調節機構３５のうち、一方を第１保持部材１８の左面に設け、ピアノ線２３により積層体１２の略全周を囲うようにしてもよい。
【００５４】
・ ピアノ線２３は積層体１２の上面に接していなくてもよい。この場合、保持部材１８，１９は、その上下方向に沿った高さが、各電池セル１１における上下方向に沿った高さと同じ、又は大きく形成されていてもよい。このようにしてもピアノ線２３の張力により積層体１２を固定することができる。
【００５５】
・ 張力調節機構３５は、作業者がスパナなどの工具により巻取り部２８を手動で回転可能に構成してもよい。また、この場合には、張力測定装置２６、モータ３４、及び制御部４０を省略することもできる。このように構成しても、作業者が手動によりピアノ線２３の張力を調節できる。
【００５６】
・ ピアノ線２３の本数（固定部２４及び張力調節機構３５の組数）を１つ、２つ、或いは４つ以上に変更してもよい。
・ 張力測定装置２６は異なる種類の張力測定装置としてもよい。例えば、張力測定装置２６は、ピアノ線２３から付与される荷重（張力）を検出し、その荷重に応じた検出信号を出力する荷重測定器としてもよい。
【００５７】
・ 積層体１２を構成する電池セル１１の個数は適宜変更できる。また、スペーサ部材１３を省略した構成としてもよい。
・ 固定部２４は、ピアノ線２３を固定できればその形状を適宜変更してもよい。
【００５８】
・ 張力調節機構３５は、ピアノ線２３を巻き取ることでピアノ線２３の張力を調節可能であればその構成を適宜変更してもよい。
・ 固定部２４及び張力調節機構３５に固定可能であれば、ピアノ線２３は球部材２３ａを備えないものであってもよい。
【００５９】
・ 第１保持部材１８に張力調節機構３５を設ける一方で、第２保持部材１９に固定部２４を設けてもよい。即ち、各保持部材１８，１９のうち一方に固定部２４を設け、他方に張力調節機構３５を設ければよい。
【００６０】
・ 電池セル１１は直方体状など、積層（段積み）して積層体１２を形成可能な形状であれば適宜変更してもよい。
・ 上記実施形態の電池モジュール１０を車両（例えば産業車両や乗用車両など）に搭載し、車両に装備された発電機により充電する一方で、電池モジュール１０から供給する電力によりエアコン用のコンプレッサや、車輪を駆動するための電動モータ、或いはカーナビゲーションシステムなどの電装品を駆動してもよい。この場合、電池モジュール１０は、車両に設けた上述の電池収容部に配設するとよい。これによれば、温度変化などによってピアノ線２３の張力が変化する場合であっても、張力調節機構３５により電池セル１１の固定に適切な張力に調整可能となり、電池セル１１を好適に固定できる。このため、例えば車両の走行中における振動などによって、電池セル１１が移動することを抑制することができる。
【００６１】
以下、上記実施形態から把握できる技術的思想について追記する。
（イ）前記金属線は、前記電池セルに接するように配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池セル固定装置。
【符号の説明】
【００６２】
Ｙ１…積層方向、１０…電池モジュール、１１…電池セル、１１ａ…正極端子（電極端子）、１１ｂ…負極端子（電極端子）、１２…積層体、１８…第１保持部材（保持部材）、１９…第２保持部材（保持部材）、２３…ピアノ線（金属線）、２４…固定部、２６…張力測定装置（張力検出手段）、３５…張力調節機構、３６…電池セル固定装置、４０…制御部（制御手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを積層した積層体を有する電池モジュールに用いられ、前記複数の電池セルを固定する電池セル固定装置であって、
前記複数の電池セルの積層方向における前記積層体の両側にそれぞれ配置される保持部材と、
前記保持部材同士を連結するとともに、張力によって前記保持部材に前記積層体を挟持させる金属線と、
前記金属線の張力を調節する張力調節機構と、を備えたことを特徴とする電池セル固定装置。
【請求項２】
前記保持部材のいずれか一方には固定部が設けられ、
前記保持部材の他方には前記張力調節機構が設けられ、
前記金属線の一端は前記固定部に固定され、他端は前記張力調節機構に固定されることを特徴とする請求項１に記載の電池セル固定装置。
【請求項３】
前記金属線は複数備えられ、
前記金属線の張力を検出する張力検出手段と、
前記張力検出手段が検出する張力に基づいて、各金属線の張力を均等な張力となるように前記張力調節機構を制御する制御手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電池セル固定装置。
【請求項４】
前記電池セルは、角型電池セルであり、
前記金属線は、前記積層体における前記積層方向に沿って延びる面のうち電池セルの電極端子が突出する面に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池セル固定装置。
【請求項５】
前記金属線はピアノ線であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池セル固定装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池セル固定装置を備えたことを特徴とする電池モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載の電池モジュールを搭載したことを特徴とする車両。
【請求項１】
複数の電池セルを積層した積層体を有する電池モジュールに用いられ、前記複数の電池セルを固定する電池セル固定装置であって、
前記複数の電池セルの積層方向における前記積層体の両側にそれぞれ配置される保持部材と、
前記保持部材同士を連結するとともに、張力によって前記保持部材に前記積層体を挟持させる金属線と、
前記金属線の張力を調節する張力調節機構と、を備えたことを特徴とする電池セル固定装置。
【請求項２】
前記保持部材のいずれか一方には固定部が設けられ、
前記保持部材の他方には前記張力調節機構が設けられ、
前記金属線の一端は前記固定部に固定され、他端は前記張力調節機構に固定されることを特徴とする請求項１に記載の電池セル固定装置。
【請求項３】
前記金属線は複数備えられ、
前記金属線の張力を検出する張力検出手段と、
前記張力検出手段が検出する張力に基づいて、各金属線の張力を均等な張力となるように前記張力調節機構を制御する制御手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電池セル固定装置。
【請求項４】
前記電池セルは、角型電池セルであり、
前記金属線は、前記積層体における前記積層方向に沿って延びる面のうち電池セルの電極端子が突出する面に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池セル固定装置。
【請求項５】
前記金属線はピアノ線であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池セル固定装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池セル固定装置を備えたことを特徴とする電池モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載の電池モジュールを搭載したことを特徴とする車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１０９９５６（Ｐ２０１３−１０９９５６Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５４１００（Ｐ２０１１−２５４１００）
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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