JP7318515B2 - 電池スタック - Google Patents

Description

本発明は、電池スタックに関する。

従来、電池スタック（電池モジュール）は、略矩形体形状の電池セルの短手方向に複数の電池セルを積層し、その両端部に配置された一対のエンドプレートを拘束バンドで連結することより、各電池セルに積層方向荷重を作用させた状態で固定されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８－５３０１９号公報

ところで、上記特許文献１の電池スタックの場合には、電池セル間に樹脂製の電池ホルダ（保持枠）を介在させて積層されており、積層された各電池セルの位置決め精度（電池スタックの形状精度）に改善の余地があった。

本発明は上記事実を考慮し、電池セルの位置決め精度を向上させた電池スタックを提供することを目的とする。

請求項１に記載の電池スタックは、略矩形体形状の複数の電池セルと、前記電池セルの積層方向両端面にそれぞれ取り付けられ、それぞれ前記電池セルの積層方向と直交する直交方向の両端部で前記積層方向と所定角度をなして前記直交方向端部に向かって前記積層方向端面側に傾斜する一対の第１傾斜面がそれぞれ形成された一組の第１拘束用部材と、前記電池セルと前記一組の第１拘束用部材の前記直交方向端部が挿入されると共に、一組の前記第１拘束用部材の各前記第１傾斜面に対応する一対の第２傾斜面が形成された凹部がそれぞれ形成された一組の第２拘束用部材と、前記一組の第２拘束用部材を相互に接近させる前記直交方向の荷重を前記第２拘束用部材に付与することが可能とされると共に前記直交方向に弾性変形可能な付勢部材を備えた荷重付与手段と、を備える。

この電池スタックでは、各電池セルの積層方向両端面にそれぞれ第１拘束用部材が取り付けられる。各第１拘束用部材の積層方向と直交する直交方向の両端部には、それぞれ直交方向端部に向かって電池セルの積層方向端面側に積層方向と所定角度傾斜した第１傾斜面が形成されている。

ここで、「積層方向」とは、電池スタック内において複数の電池セルが配置される方向である。また、「所定角度」とは、０度よりも大きく、９０度未満である。

すなわち、電池セルの積層方向両端面に一組の第１拘束用部材が取り付けられた状態のもの（以下、「電池セルユニット」という）の直交方向両端部は、直交方向両端部に向かって細くなるように第１傾斜面が形成されている。

このように、電池セルユニットの直交方向両端部を一組の第２拘束用部材の各凹部にそれぞれ挿入する。

この凹部には、電池セルユニット（第１拘束用部材）の一対の第１傾斜面にそれぞれ対応する一対の第２傾斜面が形成されているため、凹部に電池セルユニットの直交方向端部が挿入されることによって電池セルユニット（第１拘束用部材）の第１傾斜面が凹部の第２傾斜面に当接される。これにより、第２拘束用部材に電池セルユニットが精度良く位置決めされる。

このように、電池セルの積層方向端面に取り付けられた第１拘束用部材と電池セルで一体化された電池セルユニットにおいて、積層方向と直交する垂直方向端部を第２拘束用部材の凹部を嵌合することによって位置決めされる。

また、この電池スタックでは、荷重付与手段によって第２拘束用部材に一組の第２拘束用部材を直交方向で相互に接近させる方向に荷重が付与される。したがって、第２拘束用部材から各第１拘束用部材に拘束荷重が作用し、さらに、電池セルの積層方向両端面に取り付けられた一対の第１拘束用部材から電池セルに積層方向の拘束荷重が作用する。

図２のＡ－Ａ線断面図である。 図３のＢ－Ｂ線断面図である。 第１実施形態に係る電池スタックの上下方向視した平面図である。 第１実施形態に係る電池スタックを構成する第１～第３拘束用部材の形状を説明するための模式的な分解説明図である。 図１に対応する第２実施形態に係る電池スタックの断面図である。 図１に対応する第３実施形態に係る電池スタックの断面図である。 加圧手段のバリエーションを示す要部拡大図である。

［第１実施形態］
第１実施形態に係る電池スタックについて、図１～図４を参照して説明する。なお、以下の各図において、電池セルの積層方向を矢印Ｘ方向、左右方向を矢印Ｙ方向、上下方向を矢印Ｚ方向として示す。以下の実施形態でも同様である。また、各断面図において、図の煩雑さを回避するため、電池セル１２のハッチングを省略している。さらに、図４では、第２拘束用部材１８、第３拘束用部材２０の各凹部５２、６２の形状を説明するために、部分的に電池セルユニット４４の図示を省略している。また、各図において、複数の同一の構成要素には、一カ所のみ符号を付して他を省略している場合がある。

（構成）
電池スタック１０の全体構成について説明する。

図１、図３に示すように、電池スタック１０は、複数の電池セル１２と、一対のエンドプレート１４Ａ、１４Ｂと、複数の第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂと、第２拘束用部材１８と、第３拘束用部材２０と、各電池セル１２に拘束用荷重を作用させる加圧手段２２と、抑え部材２４と、これらが設置されるケース２６と、を有する。

なお、第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂが「第１拘束用部材」、第２拘束用部材１８、第３拘束用部材２０が「第２拘束用部材」、加圧手段２２が「拘束荷重付与手段」にそれぞれ相当する

各電池セル１２は、図４に示すように、略矩形体形状を有しており、その積層方向（矢印Ｘ方向）の両側の端面３０Ａ、３０Ｂにそれぞれ第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂが取り付けられるものである。

第１拘束用部材１６Ａは、図４に示すように、積層方向（矢印Ｘ方向）に直交する上下方向（矢印Ｚ方向（図２参照））視において、略台形形状とされている。すなわち、第１拘束用部材１６Ａは、端面３０Ａと同形状とされた取付面３２Ａと、取付面３２Ａの矢印Ｙ方向（以下、「左右方向」という場合がある）両端部から積層方向に延在する左端面３４Ａと右端面３６Ａと、取付面３２Ａと対向して取付面３２Ａと平行に形成された積層方向端面３８Ａと、積層方向端面３８Ａの左端部から左端面３４Ａに向かって形成された傾斜面４０Ａと、積層方向端面の右端部から右端面３６Ａに向かって形成された傾斜面４２Ａと、を有する。

傾斜面４０Ａは、図４に示すように、積層方向（矢印Ｘ方向）に対して傾斜角度θ１（０°＜θ１＜９０°）傾斜して、積層方向端面３８Ａから左端面３４Ａに向かって形成されている。同様に、傾斜面４２Ａは、図４に示すように、積層方向（矢印Ｘ方向）に対して傾斜面４０Ａと反対側に傾斜角度θ１（０°＜θ１＜９０°）傾斜して、積層方向端面３８Ａから右端面３６Ａに向かって形成されている。

第１拘束用部材１６Ｂは、図４に示すように、第１拘束用部材１６Ａと電池セル１２を挟んで線対称に形成されているため、第１拘束用部材１６Ａと同様の構成要素に同一の参照番号にＢを付して表し、その詳細な説明を省略する。

なお、一つの電池セル１２の積層方向両側に第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂが取り付けられたものを、以下、「電池セルユニット４４」という場合がある。

このように、電池セル１２の積層方向両側に第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂが取り付けられることによって、第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂの傾斜面４０Ａ、４０Ｂが左端部に向かって相互に接近するように配置され、傾斜面４２Ａ、４２Ｂが右端部に向かって相互に接近するように構成される（先細形状とされている）。

なお、傾斜面４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂが「第１傾斜面」に相当する。

第２拘束用部材１８は、第３拘束用部材２０と共に、電池セルユニット４４（電池セル１２）を位置決めするものである。

第２拘束用部材１８は、図１及び図３に示すように、略矩形状の一方の面（以下、「拘束面」という）５１に積層方向に沿って等間隔に上下方向（矢印Ｚ方向）に延在する上下方向視台形状の凸部５０が複数形成され、隣接する凸部５０の間に凹部５２が形成されているものである。なお、第２拘束用部材１８の拘束面５１の反対側には、平板状の当接面９６が形成されている。

凹部５２は、図４に示すように、底面５４と、底面５４の積層方向両端部から開口部に向かって広がる一対の傾斜面５６Ａ、５６Ｂとを有する。この傾斜面５６Ａ、５６Ｂの底面５４（積層方向）に対する傾斜角度θ２は、第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂの左端面３４Ａ、３４Ｂ（積層方向）と傾斜面４０Ａ、４０Ｂのなす傾斜角度θ１と同一に設定されている。なお、傾斜面５６Ａ、５６Ｂが「第２傾斜面」に相当する。

また、凹部５２の底面５４の積層方向幅は、電池セルユニット４４の左端面（電池セル１２の左端面及び第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂの左端面３４Ａ、３４Ｂ）の積層方向幅よりも狭い。また、凹部５２の開口部の積層方向幅は、電池セルユニット４４の左端面の積層方向幅よりも広い。

したがって、第２拘束用部材１８の凹部５２に電池セルユニット４４の左側端部を挿入すると、電池セルユニット４４（第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂ）の傾斜面４０Ａ、４０Ｂが凹部５２の傾斜面５６Ａ、５６Ｂに当接されて電池セルユニット４４が位置決めされるものである。

なお、図３に示すように、第２拘束用部材１８の積層方向両端部に形成された凸部５０（以下、それぞれを「凸部５０Ａ」、「凸部５０Ｂ」という）の積層方向外側にも、他の凸部５０と同様に傾斜面５６Ｂ、５６Ａが形成されており、エンドプレート１４Ａ、１４Ｂに取り付けられた後述する第１拘束用部材１６Ｂ、１６Ａの傾斜面４０Ｂ、４０Ａと当接される構成である。

第３拘束用部材２０は、図３に示すように、第２拘束用部材１８と同様に、略矩形状の一方の面（以下、「拘束面」という）６１に積層方向に沿って等間隔に上下方向（矢印Ｚ方向）に延在する上下方向視台形状の凸部６０が複数形成され、隣接する凸部６０の間に凹部６２が形成されているものである。

凹部６２は、図４に示すように、底面６４と、底面６４の積層方向両端部から開口部に向かって広がる一対の傾斜面６６Ａ、６６Ｂとを有する。この傾斜面６６Ａ、６６Ｂの底面６４（積層方向）に対する傾斜角度θ３は、第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂの右端面３６Ａ、３６Ｂ（積層方向）と傾斜面４２Ａ、４２Ｂのなす傾斜角度θ１と同一に設定されている。なお、傾斜面６６Ａ、６６Ｂが「第２傾斜面」に相当する。

また、凹部６２の底面６４の積層方向幅は、電池セルユニット４４の右端面（電池セル１２の端面及び第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂの右端面３６Ａ、３６Ｂ）の積層方向幅よりも狭い。また、凹部６２の開口部の積層方向幅は、電池セルユニット４４の右端面の積層方向幅よりも広い。

したがって、第３拘束用部材２０の凹部６２に電池セルユニット４４の右側端部を挿入することによって、電池セルユニット４４の傾斜面４２Ａ、４２Ｂが凹部６２の傾斜面６６Ａ、６６Ｂに当接されて電池セルユニット４４が位置決めされるものである。

なお、図３に示すように、第３拘束用部材２０の積層方向両端部に形成された凸部６０（以下、それぞれを「凸部６０Ａ」、「凸部６０Ｂ」という）の外側にも、同様に傾斜面６６Ｂ、６６Ａが形成されており、エンドプレート１４Ａ、１４Ｂに取り付けられた後述する第１拘束用部材１６Ｂ、１６Ａの傾斜面４２Ｂ、４２Ａと当接される構成である。

また、傾斜面４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂが「第１傾斜面」に相当し、傾斜面５６Ａ、５６Ｂ、６６Ａ、６６Ｂが「第２傾斜面」に相当する。

また、第３拘束用部材２０の拘束面６１と反対側の他方の面（以下、「加圧面」という）６３には、積層方向に等間隔で３か所の凹部６８が設けられている。

このような電池セルユニット４４、第２拘束用部材１８と第３拘束用部材２０とが収容されるケース２６は、図２及び図３に示すように、上方（矢印Ｚ１方向）に開口した略矩形体形状である。すなわち、ケース２６は、底壁７０と、底壁７０の積層方向両端部から上方に延在する前壁７２、後壁７４と、底壁７０の左右方向の両端部から上方に延在する左壁７６、右壁７８とを有する。

図２に示すように、底壁７０には、電池セルユニット４４や第２拘束用部材１８、第３拘束用部材２０が配置されるユニット設置部８０と、ユニット設置部８０の積層方向両端部でユニット設置部８０よりも下方（矢印Ｚ２方向）にそれぞれ形成されたエンドプレート固定用のエンドプレート設置部８２Ａ、８２Ｂが設けられている。

ユニット設置部８０上には、第３拘束用部材２０の下方に、第３拘束用部材２０を案内する一対のリニアガイド１１０が左右方向に延在して設けられている。このリニアガイド１１０により、第３拘束用部材２０は、左右方向に正確に移動可能とされている。

エンドプレート１４Ａ、１４Ｂは、図２に示すように、それぞれ取付部９０Ａ、９０Ｂとエンドプレート本体９２Ａ、９２Ｂとを有し、左右方向視（矢印Ｙ方向視）でＬ字型に形成されている。ケース２６の底壁７０のエンドプレート設置部８２Ａ、８２Ｂに各エンドプレート１４Ａ、１４Ｂの取付部９０Ａ、９０Ｂがそれぞれ締結されている。これにより、エンドプレート１４Ａ、１４Ｂが底壁７０に固定されると共に、エンドプレート本体９２Ａ、９２Ｂが上下方向（矢印Ｚ方向）に立設されている。

図２及び図３に示すように、エンドプレート本体９２Ａ、９２Ｂのそれぞれ積層方向内側（電池セルユニット４４側）の端面には、それぞれ電池セル１２（以下、それぞれを電池セル１２Ａ、１２Ｂという場合がある）が取り付けられている。また、電池セル１２Ａ、１２Ｂの積層方向内側（電池セルユニット４４側）の端面３０Ｂ、３０Ａには、それぞれ第１拘束用部材１６Ｂ、１６Ａが取り付けられている。なお、この「第１拘束用部材１６Ｂ、１６Ａ」を「エンドプレート１４Ａ、１４Ｂに取り付けられた第１拘束用部材１６Ｂ、１６Ａ」という場合がある。

また、図２及び図３に示すように、ケース２６の前壁７２、後壁７４の上端部（矢印Ｚ１方向側端部）の左右方向中央部に後述する抑え部材用の取付用凹部８４Ａ、８４Ｂが対向して設けられている。

抑え部材２４は、図２及び図３に示すように、積層方向に延在する略板形状の部材であり、その積層方向中央部に下方向（矢印Ｚ２方向）に突出した抑え部８６（図２参照）が形成されている。したがって、抑え部材２４の積層方向両端部が取付用凹部８４Ａ、８４Ｂに締結され、前壁７２、後壁７４間に架け渡された状態となることで、抑え部材２４の抑え部８６が底壁７０のユニット設置部８０上に配置された電池セルユニット４４の上部（矢印Ｚ１方向端部）を抑え、上下方向の変位を抑制するものである。但し、後述するように、電池セルユニット４４の左右方向の変位は許容するものである。

さらに、ケース２６の左壁７６には、図１及び図３に示すように、突き当て部９４が形成されており、突き当て部９４に第２拘束用部材１８の当接面９６を当接させた状態で固定することにより、凸部５０と凹部５２が積層方向に沿って連続して配置された状態で第２拘束用部材１８がケース２６に固定されるものである。

この際、図１に示すように、第２拘束用部材１８の積層方向両端部の凸部５０Ａ、５０Ｂの傾斜面５６Ｂ、５６Ａがエンドプレート１４Ａ、１４Ｂに取り付けられた第１拘束用部材１６Ｂ、１６Ａの傾斜面４０Ｂ、４０Ａと当接されることにより、ケース２６内における第２拘束用部材１８の積層方向の位置決めがされるものである。

さらに、ケース２６の右壁７８には、図１に示すように、３個の加圧手段２２が設けられている。右壁７８には、積層方向に等間隔で３個のネジ孔１００が形成されており、各ネジ孔１００には、加圧手段２２を構成する調圧部材１０２が螺合されている。調圧部材１０２の軸方向一端部には、フランジ部１０４が形成されており、フランジ部１０４がケース２６の右壁７８に締結（固定）されている。また、調圧部材１０２の軸方向他端側には、凹部１０６が形成されている。この凹部１０６と第３拘束用部材２０の加圧面６３に形成された凹部６８の間にコイルスプリング１０８が配設されている。

したがって、ケース２６の右壁７８に固定された調圧部材１０２と第３拘束用部材２０との間に配置されたコイルスプリング１０８の弾性力により第３拘束用部材２０が左方向（矢印Ｙ１方向）に押圧される構成である。

次に、電池スタック１０の組立方法について説明する。

先ず、エンドプレート１４Ａ、１４Ｂのエンドプレート本体９２Ａ、９２Ｂの積層方向内側（取付部９０Ａ、９０Ｂと反対側）の端面に電池セル１２Ａ、１２Ｂを取り付ける。続いて、この電池セル１２Ａの積層方向端面３０Ｂに第１拘束用部材１６Ｂ、電池セル１２Ｂの積層方向端面３０Ａに第１拘束用部材１６Ａをそれぞれ取り付ける。

次に、電池セル１２Ａ、１２Ｂ、第１拘束用部材１６Ｂ、１６Ａがそれぞれ取り付けられたエンドプレート１４Ａ、１４Ｂの取付部９０Ａ、９０Ｂを、ケース２６の底壁７０のエンドプレート設置部８２Ａ、８２Ｂに締結することにより、底壁７０の所定位置にエンドプレート１４Ａ、１４Ｂが固定される。

次に、第２拘束用部材１８の当接面９６をケース２６の左壁７６に形成された突き当て部９４に突き当てる。この際、第２拘束用部材１８の積層方向一端部に形成された凸部５０Ａの傾斜面５６Ｂがエンドプレート１４Ａに取り付けられた第１拘束用部材１６Ｂの傾斜面４０Ｂに突き当てられる（図３参照）。同様に、第２拘束用部材１８の積層方向他端部に形成された凸部５０Ｂの傾斜面５６Ａがエンドプレート１４Ｂのエンドプレート本体９２Ｂに取り付けられた第１拘束用部材１６Ａの傾斜面４０Ａに突き当てられる。このようにして、ケース２６内において、第２拘束用部材１８が積層方向及び左右方向で位置決めされて、ユニット設置部８０に固定される。

続いて、電池セル１２の積層方向端面３０Ａ、３０Ｂにそれぞれ第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂを取り付ける。すなわち、電池セル１２と第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂを一体化して電池セルユニット４４とする。

さらに、ケース２６のユニット設置部８０上で、各電池セルユニット４４の左端部をケース２６に固定された第２拘束用部材１８の各凹部５２に挿入する。この結果、電池セルユニット４４（第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂ）の傾斜面４０Ａ、４０Ｂが凹部５２の傾斜面５６Ａ、５６Ｂに当接される。

次に、各電池セルユニット４４の右端部が第３拘束用部材２０の凹部６２に挿入されるように、ケース２６の底壁７０のユニット設置部８０に設けられたリニアガイド１１０上に第３拘束用部材２０を設置する。この際、第３拘束用部材２０は、その積層方向両端部の凸部６０Ａ、６０Ｂの傾斜面６６Ｂ、６６Ａがエンドプレート１４Ａ、１４Ｂに取り付けられた第１拘束用部材１６Ｂ、１６Ａの傾斜面４２Ｂ、４２Ａに当接されることで、ケース２６内において積層方向及び左右方向の位置決めがされる。

続いて、ケース２６の右壁７８のネジ孔１００に調圧部材１０２が螺入されると共に、調圧部材１０２の凹部１０６と第３拘束用部材２０の凹部６８の間にコイルスプリング１０８を配置する。この状態で、調圧部材１０２のフランジ部１０４を右壁７８に締結することで、調圧部材１０２がケース２６（右壁７８）に固定されると共に、調圧部材１０２と第３拘束用部材２０との間に配設されたコイルスプリング１０８の弾性力によって第３拘束用部材２０が左方向（矢印Ｙ１方向）に付勢される。

この結果、各電池セルユニット４４の左端部の傾斜面４０Ａ、４０Ｂが凹部５２の傾斜面５６Ａ、５６Ｂに当接されると共に、電池セルユニット４４の右端部の傾斜面４２Ａ、４２Ｂが凹部６２の傾斜面６６Ａ、６６Ｂに当接される。すなわち、ケース２６内（のユニット設置部８０上）において、電池セルユニット４４が位置決めされる。なお、図１に示すように、この際、積層方向で隣接する各電池セルユニット４４間には、隙間３０６が形成されている。また、エンドプレート１４Ａ、１４Ｂに取り付けられた第１拘束用部材１６Ｂ、１６Ａと隣接する電池セルユニット４４の間にもそれぞれ隙間３０８、３１０が形成されている。（電池セルユニット４４は、積層方向で各々離間されている）。

最後に、図２及び図３に示すように、ケース２６の前壁７２、後壁７４の上端部にそれぞれ形成された取付用凹部８４Ａ、８４Ｂ間に抑え部材２４を架け渡し、抑え部材２４の両端部を取付用凹部８４Ａ、８４Ｂに締結する。これにより、抑え部材２４の抑え部８６がケース２６のユニット設置部８０に配置された電池セルユニット４４及び電池セル１２Ａ、１２Ｂの上端部に当接した状態とされる。ここで、「当接した状態」とは、電池セルユニット４４が膨張収縮により変位することを許容すると共に、上下方向への移動により位置ずれを防止する程度の状態をいう。

（作用）
このように構成された電池スタック１０の作用について説明する。

電池スタック１０の第２拘束用部材１８は、ケース２６の突き当て部９４に当接面９６を当接させると共に、ケース２６に固定されたエンドプレート１４Ａ、１４Ｂに取りつれられた第１拘束用部材１６Ｂ、１６Ａの傾斜面４０Ｂ、４０Ａに、第２拘束用部材１８の積層方向両端部の凸部５０に形成された傾斜面５６Ｂ、５６Ａを当接させることにより、ケース２６内の所定位置に位置決めされる。すなわち、第２拘束用部材１８の右方向に開口した各凹部５２が積層方向に沿って並べられる。

同様に、電池スタック１０の第３拘束用部材２０は、ケース２６に固定されたリニアガイド１１０によって左右方向に移動自在とされると共に、エンドプレート１４Ａ、１４Ｂに取りつれられた第１拘束用部材１６Ｂ、１６Ａの傾斜面４２Ｂ、４２Ａに、加圧手段２２で左方向に付勢された第３拘束用部材２０の積層方向両端部の凸部６０に形成された傾斜面６６Ｂ、６６Ａが当接されることにより、ケース２６内で所定位置に位置決めされる。すなわち、第３拘束用部材２０の左方向に開口した各凹部６２が積層方向に沿って並べられる。

このように、ケース２６内の所定位置に位置決めされた第２拘束用部材１８の凹部５２と第３拘束用部材２０の凹部６２に、電池セルユニット４４の左端部と右端部をそれぞれ挿入することにより、電池セルユニット４４（電池セル１２）がケース２６内で積層方向、左右方向で精度良く位置決めされる。

また、各電池セルユニット４４は、ケース２６のユニット設置部８０上に配置され、上部をケース２６に固定された抑え部材２４の抑え部８６で抑えられているため、上下方向の位置決め精度が確保される。

このように、電池スタック１０では、ケース２６内において各電池セルユニット４４が積層方向、左右方向、上下方向のいずれにおいても精度良く位置決めされており、電池スタック１０を移動させる際にもケース２６内で各電池セルユニット４４が変位して位置決め精度が低下することが防止される。

特に、図４に示すように、第２拘束用部材１８の凹部５２の傾斜面５６Ａ、５６Ｂの積層方向となす傾斜角度θ２と、電池セルユニット４４（第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂ）の傾斜面４０Ａ、４０Ｂが積層方向となす傾斜角度θ１が同一に形成されている。同様に、第３拘束用部材２０の凹部６２の傾斜面６６Ａ、６６Ｂの積層方向となす傾斜角度θ３と、電池セルユニット４４（第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂ）の傾斜面４２Ａ、４２Ｂが積層方向となす傾斜角度θ１が同一に形成されている。したがって、電池セルユニット４４の左端部、右端部をそれぞれ凹部５２、６２に挿入することにより、電池セルユニット４４の傾斜面４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂと第２拘束用部材１８、第３拘束用部材２０の傾斜面５６Ａ、５６Ｂ、６６Ａ、６６Ｂが当接され、電池セルユニット４４（電池セル１２）が精度良く位置決めされる。

また、この当接状態において、加圧手段２２によって第３拘束用部材２０が左方向（矢印Ｙ１方向）に付勢されることにより、第２拘束用部材１８、第３拘束用部材２０から第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂに傾斜面４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂに直交する荷重が作用する。

さらに、電池セル１２の積層方向端面３０Ａ、３０Ｂの全面にそれぞれ取り付けられた第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂから電池セル１２に、積層方向端面３０Ａ、３０Ｂに直交する方向、すなわち積層方向の荷重（拘束荷重）が作用する。

このように、この電池スタック１０では、加圧手段２２（コイルスプリング１０８）の付勢力により、第２拘束用部材１８、第３拘束用部材２０から第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂを介して電池セル１２に積層方向（拘束）荷重が作用する。この際、電池セルユニット４４（第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂ）の傾斜面４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂの積層方方向に対する傾斜角度θ１と、第２拘束用部材１８の傾斜面５６Ａ、５６Ｂの積層方向に対する傾斜角度θ２、第３拘束用部材２０の傾斜面６６Ａ、６６Ｂの積層方向に対する傾斜角度θ３を同一としたため、各傾斜面同士が面接触となり、荷重が確実に作用すると共に、左右方向の荷重が第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂに積層方向に所定角度（≠９０°）傾斜した方向に変換されて作用し、第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂから積層方向（拘束）荷重として電池セル１２に作用する。すなわち、電池セル１２に積層方向から所定の拘束荷重を作用させることができる。

また、この際、第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂが電池セル１２の端面全域に取り付けられているため、電池セル１２に作用する面圧が均一となる。

さらに、電池セル１２が充放電の繰り返しにより収縮して、電池セル１２に作用する拘束（積層方向）荷重が低下してしまうおそれがあるが、電池スタック１０では、加圧手段２２（コイルスプリング１０８）で付勢された第３拘束用部材２０が電池セル１２の収縮に追従してリニアガイド１１０に案内されて左方向（矢印Ｙ１方向）に移動する。この結果、電池セルユニット４４（第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂ）の傾斜面４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂと、第２拘束用部材１８、第３拘束用部材２０の傾斜面５６Ａ、５６Ｂ、６６Ａ、６６Ｂとの当接状態が維持される。すなわち、第２拘束用部材１８、第３拘束用部材２０から第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂを介して電池セル１２に作用する積層方向（拘束）荷重が低下することを防止又は抑制できる。

ところで、電池スタック１０では、エンドプレート１４Ａ、１４Ｂに取り付けられた第１拘束用部材１６Ｂ、１６Ａの傾斜面４２Ｂ、４２Ａが第３拘束用部材２０の積層方向両端部の凸部６０の傾斜面６６Ｂ、６６Ａはそれぞれ当接されている。しかしながら、電池セル１２の収縮時にエンドプレート１４Ａ、１４Ｂに取り付けられている電池セル１２Ａ、１２Ｂも収縮し、第１拘束用部材１６Ｂ、１６Ａの傾斜面６６Ｂ、６６Ａが積層方向外側に後退するため、第３拘束用部材２０の変位を許容する。

また、電池セル１２を積層方向に樹脂製の枠体を介して積層させ、積層方向に拘束荷重を作用させると、樹脂製の枠体のクリープによって電池セル１２に作用する拘束荷重が低下するおそれがあったが、第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂや第２拘束用部材１８、第３拘束用部材２０が樹脂製でクリープにより変形したとしても、変形に応じて加圧手段２２（コイルスプリング１０８）の弾性力で付勢された第３拘束用部材２０が移動するため、第１拘束用部材１６Ａ、１６Ｂや第２拘束用部材１８、第３拘束用部材２０のクリープによって電池セル１２に作用する拘束荷重が低下することを防止又は抑制できる。

また、各電池セルユニット４４は、積層方向で相互に離間されているため、電池セル１２の冷却性に優れる。

［第２実施形態］
第２実施形態に係る電池スタック２００について図５を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成要素について同一の参照符号を付してその詳細な説明をする。

なお、第１実施形態では、第２拘束用部材１８、第３拘束用部材２０の各凹部５２、６２に一つの電池セルユニット４４を挿入して位置決めしていたが、本実施形態の電池スタック２００は、複数の電池セルユニット４４を挿入する凹部５２Ａ、６２Ａを有するものである。

すなわち、図５に示すように、電池スタック２００では、第２拘束用部材１８の積層方向一端部（矢印Ｘ１方向側端部）に３個の電池セルユニット４４を挿入（位置決め）可能な凹部５２Ａが形成されていると共に、積層方向他端部側に複数の凹部５２が形成されている。

この凹部５２Ａは、底面５４Ａの積層方向距離を凹部５２の底面５４と比較して延ばしたものであり、凹部５２Ａを構成する凸部５０は、他の凹部５２を構成する凸部５０と同一形状である。

同様に、電池スタック２００では、第３拘束用部材２０の積層方向一端部（矢印Ｘ１方向側端部）に３個の電池セルユニット４４を挿入（位置決め）可能な凹部６２Ａが形成されていると共に、積層方向他端部（矢印Ｘ２方向側端部）側に複数の凹部６２が形成されている。

この凹部６２Ａは、底面６４Ａの積層方向距離を凹部６２の底面６４と比較して延ばしたものであり、凹部６２Ａを構成する凸部５０は、他の凹部６２を構成する凸部５０と同一形状である。

このように形成された第２拘束用部材１８の凹部５２Ａ及び第３拘束用部材２０の凹部６２Ａには、３個の電池セルユニット４４Ａ～４４Ｃが積層方向に積層（当接）された状態で挿入される。電池セルユニット４４のうち、最も積層方向一端側（矢印Ｘ１方向側）端部の電池セルユニット４４Ａの傾斜面４２Ａが凹部５２Ａの傾斜面２０２Ａに当接され、最も積層方向他端側（矢印Ｘ２方向側）の端部の電池セルユニット４４Ｃの傾斜面４２Ｂが凹部５２Ａの傾斜面２０２Ｂに当接される。

なお、傾斜面２０２Ａ、２０２Ｂが「第２傾斜面」に相当する。

同様に、凹部６２Ａに挿入された電池セルユニット４４のうち、最も積層方向一端側（矢印Ｘ１方向側）端部の電池セルユニット４４の傾斜面４２Ａが凹部６２の傾斜面２０４Ａに当接され、最も積層方向他端側（矢印Ｘ２方向側）の端部の電池セルユニット４４の傾斜面４２Ｂが凹部６２の傾斜面２０４Ｂに当接される。

なお、傾斜面２０４Ａ、２０４Ｂが「第２傾斜面」に相当する。

このように、第２拘束用部材１８、第３拘束用部材２０に複数の電池セルユニット４４を拘束可能な凹部５２Ａ、６２Ａを形成して拘束することも可能である。

このように電池スタック２００を構成することにより、電池スタック１０と同様の作用を奏すると共に、電池スタック１０と比較してコンパクトに形成することができる。

［第３実施形態］
第３実施形態に係る電池スタック３００について図６を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成要素について同一の参照符号を付してその詳細な説明をする。

この電池スタック３００は、第２拘束用部材１８、第３拘束用部材２０の各凸部５０、６０にそれぞれ上下方向（矢印Ｚ方向）に延在する冷却用孔部３０２、３０４を形成し、冷却用孔部３０２、３０４内にそれぞれ冷媒を流すものである。

また、第２拘束用部材１８、第３拘束用部材２０によってケース２６内に積層方向に所定間隔をおいて位置決めされた電池セルユニット４４間の隙間３０６と、エンドプレート１４Ａ、１４Ｂに取り付けられた第１拘束用部材１６Ｂ、１６Ａと電池セルユニット４４との隙間３０８、３１０に上下方向に冷媒を流すものである。

このように、電池スタック３００では、第２拘束用部材１８と第３拘束用部材２０に拘束されることによって、積層方向に所定間隔をおいて配置された電池セルユニット４４間の隙間３０６、エンドプレート１４Ａ、１４Ｂに取り付けられた第１拘束用部材１６Ｂ、１６Ａと電池セルユニット４４との隙間３０８、３１０に冷媒を流すことによって、及び第２拘束用部材１８、第３拘束用部材２０に設けられた冷却用孔部３０２に冷媒を流すことによって、電池セルユニット４４（電池セル１２）とエンドプレート１４Ａ、１４Ｂに取り付けられた電池セル１２Ａ、１２Ｂを効果的に冷却することができる。

［その他］
なお、第１～第３実施形態では、電池スタック１０、２００、３００の加圧手段２２で付勢力を発生する手段としてコイルスプリング１０８を用いたが、図７に示すように、板ばね４００でも良い。

また、第３実施形態では、電池スタック３００の隙間３０６、３０８、３１０に冷媒を流すと共に、第２拘束用部材１８及び第３拘束用部材２０に形成された冷却用孔部３０２に冷媒を流す構造としたが、いずれか一方でも良い。

さらに、第１～第３実施形態では、第３拘束用部材２０がリニアガイド１１０によって左右方向に変位可能としたが、ガイドブロック等で第３拘束用部材２０を左右方向に案内する構成でも良い。

また、第３実施形態の電池スタック３００では、第１実施形態の電池スタック１０に冷媒を流す構造を付加したものとして説明したが、第２実施形態の電池スタック２００に冷媒を流す構造を付加したものでも良い。

さらに、第１～第３実施形態では、第２拘束部材１８、第３拘束部材２０の積層方向の位置決めをエンドプレート１４Ａ、１４Ｂに取り付けけられた第１拘束用部材１６Ｂ、１６Ａの傾斜面４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂに当接させることによって行ったが、他の手段によって積層方向の位置決めを行っても良い。

以上、実施形態について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０、２００、３００ 電池スタック
１２ 電池セル
１４Ａ、１４Ｂ エンドプレート
１６Ａ、１６Ｂ 第１拘束用部材
１８ 第２拘束用部材
２０ 第３拘束用部材（第２拘束用部材）
４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ 傾斜面（第１傾斜面）
５２、６２、５２Ａ、６２Ａ 凹部
５６Ａ、５６Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂ、２０４Ａ、２０４Ｂ 傾斜面（第２傾斜面）

Claims (1)

1. 略矩形体形状の複数の電池セルと、
   前記電池セルの積層方向両端面にそれぞれ取り付けられ、それぞれ前記電池セルの積層方向と直交する直交方向の両端部で前記積層方向と所定角度をなして前記直交方向端部に向かって前記積層方向端面側に傾斜する一対の第１傾斜面がそれぞれ形成された一組の第１拘束用部材と、
   前記電池セルと前記一組の第１拘束用部材の前記直交方向端部が挿入されると共に、一組の前記第１拘束用部材の各前記第１傾斜面に対応する一対の第２傾斜面が形成された凹部がそれぞれ形成された一組の第２拘束用部材と、
   前記一組の第２拘束用部材を相互に接近させる前記直交方向の荷重を前記第２拘束用部材に付与することが可能とされると共に前記直交方向に弾性変形可能な付勢部材を備えた荷重付与手段と、
   を備える電池スタック。