JP2013247056A - 電池配線用モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電池モジュールにおいて、単電池から排出されるガスを排気するためのガス排気構造を簡素化する。
【解決手段】正極及び負極の電極端子１２を有する単電池１１を複数並べてなる単電池群１０を備える電池モジュールＭ１において、単電池群１０に取り付けられる電池配線用モジュール２０は、単電池１１に接続される接続部材２１と、接続部材２１を保持する保持部３２を有するとともに単電池群１０に取り付けられる絶縁樹脂製の樹脂プロテクタ３０と、を備える。樹脂プロテクタ３０には、保持部３２と、単電池１１の内部で発生するガスを通気して単電池１１の外部に排気するダクト３８とが一体的に設けられている。
【選択図】図７

Description

本発明は、電池配線用モジュールに関する。

従来、電池モジュールには、単電池から発生するガス等を排気するための排気構造が設けられている（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１１−６５９０６号公報

上記特許文献１に記載の電池モジュールにおいては、単電池群を収容するケースと、ケース内において単電池群に取り付けられる中蓋との間が、単電池から発生するガスが通る排気空間となっており、中蓋に単電池から発生するガスを排気空間に排出する排気孔が設けられている。上記特許文献１に記載の電池モジュールにおいては、さらに、中蓋とケース上面との間には排気空間を仕切る仕切り壁も形成されている。

ところで、電池モジュールを構成する単電池群には、通常、単電池間を電気的に接続するバスバーなどの部材や、単電池の温度や電圧を検知するための電圧検知端子等の部材が接続されている。したがって、単電池群に接続される部材を配置しつつ、単電池から発生するガスを排気するための排気構造を設けるとなると、電池モジュールの構造が複雑になるという懸念があった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電池モジュールにおいて、単電池から排出されるガスを排気するためのガス排気構造を簡素化することを目的とする。

上記課題を解決するものとして、本発明は、正極及び負極の電極端子を有する単電池を複数並べてなる単電池群を備える電池モジュールにおいて、前記単電池群に取り付けられる電池配線用モジュールであって、前記単電池に接続される接続部材と、前記接続部材を保持する保持部を有するとともに前記単電池群に取り付けられる絶縁樹脂製の樹脂プロテクタと、を備え、前記樹脂プロテクタには、前記保持部と、前記単電池の内部で発生するガスを通気して前記単電池の外部に排気するダクトとが一体的に設けられている電池配線用モジュールである。

本発明においては、電池配線用モジュールは、単電池に接続される接続部材を保持する保持部と、単電池の内部から発生するガスを通気して外部に排気するダクトとが一体的に設けられている樹脂プロテクタを備える。したがって、本発明においては、単電池群に電池配線用モジュールを取り付けるだけで、電池モジュールにダクトを配置することができるので、ダクトを別途電池モジュールに取り付ける必要はない。
その結果、本発明によれば、電池モジュールにおいて、単電池から排出されるガスを排気するためのガス排気構造を簡素化することができる。

本発明は以下の構成としてもよい。
前記単電池には前記単電池の内部で発生するガスを排出するガス排出部が設けられ、前記樹脂プロテクタは前記単電池のガス排出部を覆うように取り付けられるとともに、前記樹脂プロテクタは、前記樹脂プロテクタの面のうち前記単電池のガス排出部と対向する面と、前記単電池のガス排出部が形成されている面との間にダクトとして機能する空間が形成される構造であってもよい。
このような構成によれば、樹脂プロテクタを単電池群に取り付けるだけでダクトが形成されるので、ガス排気構造を、非常に簡易なものとすることができる。

前記樹脂プロテクタと前記単電池群との間にはシール部材が取り付けられ、前記樹脂プロテクタを前記単電池群に取り付けることにより前記ダクトが形成されるようになっていてもよい。
このような構成とすると、樹脂プロテクタを単電池群に取り付けるだけで、シールされた状態のダクトが形成されるので、簡易な構造により排気効率を高めることができる。

前記樹脂プロテクタおよび前記単電池のうち、いずれか一方には、他方側に配される面から突出する突部が形成され、他方には、前記突部を受け入れる受け部が形成されていてもよい。
このような構成とすると、突部が受け部により受け入れられることにより、樹脂プロテクタが単電池群に対して位置決めされる。

本発明によれば、電池モジュールにおいて、単電池から排出されるガスを排気するためのガス排気構造を簡素化することができる。

実施形態１の電池モジュールの斜視図 蓋を外した状態の電池配線用モジュールが取り付けられた単電池群の斜視図 蓋を外した状態の電池配線用モジュールの平面図 樹脂プロテクタの斜視図 樹脂プロテクタの平面図 樹脂プロテクタを単電池に取り付ける様子を示した一部断面図 樹脂プロテクタが取り付けられた単電池の一部断面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図７によって説明する。本実施形態に係る電池配線用モジュール２０は、図１に示すように、正極及び負極の電極端子１２を有する複数個（本実施形態では１４個）の単電池１１を並べてなる単電池群１０に取り付けられるものである。以下、正極の電極端子１２を正極端子１２Ａ、負極の電極端子１２を負極端子１２Ｂといい両者を総括するときは電極端子１２という。

本実施形態の電池配線用モジュール２０を単電池群１０に取り付けてなる電池モジュールＭ１は、例えば、電気自動車又はハイブリッド自動車等の、車両（図示せず）の駆動源として使用される。単電池群１０を構成する複数の単電池１１は、電池配線用モジュール２０によって、異なる単電池１１の正極端子１２Ａと負極端子１２Ｂとを電気的に接続することにより、直列に接続されている。以下の説明において図６及び図７における上方を上とし下方を下とする。

（単電池１１）
単電池１１は、扁平な直方体形状をなしている。単電池１１の上面１１Ａには、図１に示すように、正極端子１２Ａ及び負極端子１２Ｂが形成されている。電極端子１２は、金属板材からなる台座（図示せず）と、台座から上方に向かって丸棒状に突出する電極ポスト１３とを備える。電極ポスト１３の表面には、ねじ山１３Ａが形成されている（図６を参照）。複数個の単電池１１は、隣り合う単電池１１の電極端子１２の極性が異なるように（正極端子１２Ａと負極端子１２Ｂとが交互に配されるように）並べられている。電極ポスト１３はバスバー２１（接続部材の一例）の貫通孔２３に挿通され、図示しないネジ部材の螺合によりバスバー２１に固定されるようになっている。また、これら複数個の単電池１１は、単電池群１０を構成するように図示しない保持具によって固定されている。

単電池１１の上面１１Ａの略中央には図６および図７に示すように、単電池１１の内部で発生したガスを外部に排出するガス排出部１４が形成されている。また、単電池１１の上面１１Ａには、ガス排出部１４と電極端子１２Ａ，１２Ｂとの間に凹部１５が形成されている。この凹部１５は樹脂プロテクタ３０の下端部から突出する突部３７を受け入れて、樹脂プロテクタ３０を単電池１１上で位置決めする機能を有する（受け部の一例）。

（電池配線用モジュール２０）
電池配線用モジュール２０は、単電池群１０の上面１１Ａ（電極端子面）の略中央に取り付けられる。

電池配線用モジュール２０は、図２および図３に示すように、単電池１１の電極端子１２に接続される複数のバスバー２１と、バスバー２１に接続され単電池１１の電圧を検知する電圧検知用の導電路が形成されたＦＰＣ（図示せず）と、バスバー２１およびＦＰＣを保持する保持部３２を有する合成樹脂製の樹脂プロテクタ３０を備える。本実施形態の電池配線用モジュール２０の上面には、別体の蓋１６がとりつけられるようになっている。

（蓋１６）
蓋１６は、絶縁樹脂材料からなり、図１に示すように、左右方向に並べられた２枚の蓋１６からなる。各蓋１６は、略中央の扁平状部１６Ａと、扁平状部１６Ａの長手方向の一対の側縁にヒンジ１６Ｃを介して連なる側縁部１６Ｂとからなる。扁平状部１６ＡはＦＰＣを覆う部分であり、２つの側縁部１６Ｂは、それぞれバスバー２１の電極端子１２と接続される端子接続部２２の上を覆う部分である。

（樹脂プロテクタ３０）
絶縁樹脂材料からなる樹脂プロテクタ３０は、図２および図３に示すように、単電池１１の並び方向に略平行に配され、ＦＰＣとバスバー２１とを重ねた状態で保持する直方体状の保持部３２と、保持部３２をバスバー２１の配置領域ごとに仕切る仕切壁３３とを備える。

さて、樹脂プロテクタ３０の保持部３２は、図６および図７に示すように、上方に突出した形状をなしており、その下側面３０Ａと単電池１１の上面１１Ａ（ガス排出部１４の形成されている面１１Ａ）との間には、単電池１１のガス排出部１４から排出されたガスを通気して外部に排気するダクト３８として機能する空間（通気空間３８）が形成されている。この通気空間３８は、詳細は図示しないが、電池モジュールＭ１外に通じていて、ガス排出部１４から通気空間に排出されたガスを電池モジュールＭ１外に排出可能となっている。

保持部３２の上面３０Ｂ（ＦＰＣが載置される面）には、図２に示すように、保持部３２の長手方向の側縁に沿って形成され、バスバー２１とＦＰＣとを重ねた状態で取り付け可能な取付突部３４が複数設けられている。

保持部３２の側面には、樹脂プロテクタ３０に蓋１６を固定するための蓋固定突部３６が形成されている。蓋固定突部３６は蓋１６に形成された固定孔１７に受け入れられて係止される。

仕切壁３３は、図３に示すように、隣り合うバスバー２１の、電極端子１２と接続される端子接続部２２の間においてバスバー２１に対して切り立つように設けられており、隣り合うバスバー２１間の絶縁状態を保持する絶縁壁として機能する。

樹脂プロテクタ３０の下端部には、図６および図７に示すように、下方に突出した突部３７が設けられている。この突部３７は、樹脂プロテクタ３０の下端部に、シール部材４０を取り付けることにより形成されている。樹脂プロテクタ３０の突部３７が単電池１１に形成した凹部１５に受け入れられることで、樹脂プロテクタ３０は単電池群１０に対して位置決めされるとともに、シールされた状態のダクト３８（通気空間３８）が形成されるようになっている。シール部材４０としては発泡ウレタンなどのようなスポンジ状の部材やゴム等を用いることができる。

（バスバー２１）
バスバー２１は、銅、銅合金、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属からなる板材を所定形状にプレス加工してなる。バスバー２１の表面には、スズ、ニッケル等に金属がメッキされていてもよい。

本実施形態では、バスバー２１として、図２に示すように、２種類の形状のバスバー２１を用いる。図２に示す奥側のバスバー２１のうち、図示左右の端部に配された、バスバー２１を第２バスバー２１Ｂとし、その他のバスバー２１を第１バスバー２１Ａとする。

各バスバー２１は段付き形状をなしており、単電池１１の電極端子１２と接続される略長方形状の端子接続部２２と、端子接続部２２から連なり上方に立ち上がる起立壁２４と、起立壁２４から連なり樹脂プロテクタ３０に取り付けられる取付部２５とを備える。

各バスバー２１の端子接続部２２には、単電池１１の電極端子１２の電極ポスト１３Ｂが挿通される貫通孔２３が形成されている。第２バスバー２１には貫通孔２３が１つ形成され、第１バスバー２１Ａには、それぞれ貫通孔２３が２つずつ形成されている。

各バスバー２１の取付部２５には保持部３２の上面３０Ｂに形成された取付突部３４を受け入れ可能な取付孔２６が設けられている。取付孔２６は、単電池１１の並び方向を長手方向とする長円状をなしている。本実施形態においては、取付突部３４が長円状の取付孔２６内を移動することにより、単電池１１の製造公差や組み付け公差に起因する隣り合う電極端子１２，１２間のピッチのずれを吸収可能となっている。

第２バスバー２１Ｂには取付孔２６が１つ形成され、第１バスバー２１Ａには、それぞれ取付孔２６が２つずつ形成されている。

（ＦＰＣ）
バスバー２１の取付部２５には、ＦＰＣが接続されるようになっている。ＦＰＣは、例えばポリイミドフィルムや液晶状フィルム等からなる絶縁性のベースフィルムの片面または両面にプリント配線技術により複数の導電路を形成し、その導電路の表面を保護フィルム（例えば、ポリイミド製フィルム）で覆った構造とされる。

ＦＰＣには、電圧検知回路を構成する電圧検知用導電路と、温度制御用回路を構成する温度制御用導電路等が形成されている。電圧検知用導電路と温度制御用導電路には、例えば図示しないＥＣＵなどが接続されるようになっている。ここで、電池ＥＣＵは、マイクロコンピュータ、素子等が搭載されたものであって、単電池１１の電圧・電流・温度等を検出して、各単電池１１の監視制御等を行うための機能を備えた周知の構成のものである。ＦＰＣの長手方向の両端縁にはそれぞれ、保持ユニット３１の取付突部３４を受け入れ可能な長円状の取付孔が形成されている。

（電池配線用モジュール２０の組み付け方法）
次に、電池配線用モジュール２０の組み付け方法について説明する。
予めＦＰＣを接続したバスバー２１の各取付孔２６を、樹脂プロテクタ３０の取付突部３４に挿入して、樹脂プロテクタ３０に取り付けると、電池配線用モジュール２０が得られる。

次に、電池配線用モジュール２０を単電池群１０に組み付ける。隣り合う単電池１１の隣り合う電極端子１２が異なった極性となるように並べて単電池群１０を作製しておき、単電池群１０に電池配線用モジュール２０を組み付ける。

ここで、樹脂プロテクタ３０の下端部に形成した突部３７を単電池１１に形成した凹部１５に対応するように配置して、電池配線用モジュール２０を単電池群１０に取り付ける。樹脂プロテクタ３０の突部３７は単電池１１の凹部１５に受け入れられ、樹脂プロテクタ３０は単電池群１０に対して位置決めされる。電池配線用モジュール２０（樹脂プロテクタ３０）を単電池群１０に取り付けることにより、樹脂プロテクタ３０の下側面３０Ａと単電池群の上面１１Ａとの間にダクト３８（通気空間）が形成される。

次に、各バスバー２１の貫通孔２３に、単電池１１の電極端子１２（電極ポスト１３）を挿通させてバスバー２１の端子接続部２２を電極端子１２の台座に接触させるように配して、各電極ポスト１３に図示しないネジ部材を螺合して固定する。

このとき、樹脂プロテクタ３０には、隣り合うバスバー２１の絶縁状態を保持する仕切壁３３が設けられているのでバスバー２１間において短絡が生じることはない。

上記の作業を繰り返して、電極ポスト１３にネジ部材を固定し終わったら、単電池群１０は電気的に接続可能となる。次に、電池配線用モジュール２０に蓋１６を取り付けると電池モジュールＭ１が完成する。

（本実施形態の作用、効果）
以下、本実施形態の作用および効果について説明する。
本実施形態においては、電池配線用モジュール２０は、単電池１１に接続されるバスバー２１を保持する保持部３２と、単電池１１の内部から発生するガスを通気して外部に排気するダクト３８とが一体的に設けられている樹脂プロテクタ３０を備えるから、単電池群１０に電池配線用モジュール２０を取り付けるだけで、電池モジュールＭ１にダクト３８を配置することができるので、ダクト３８を別途電池モジュールＭ１に取り付ける必要はない。
その結果、本実施形態によれば、電池モジュールＭ１において、単電池１１から排出されるガスを排気するためのガス排気構造を簡素化することができる。

特に、本実施形態においては、単電池１１にはガス排出部１４が設けられ、樹脂プロテクタ３０は、単電池１１のガス排出部１４を覆うように取り付けられるとともに、その単電池１１のガス排出部１４と対向する面３０Ａと、単電池１１のガス排出部１４が形成されている面１１Ａとの間にダクト３８として機能する空間が形成される構造である。したがって、本実施形態によれば、樹脂プロテクタ３０を単電池群１０に取り付けるだけでダクト３８が形成されるので、ガス排気構造を、非常に簡易なものとすることができる。

また、本実施形態によれば、樹脂プロテクタ３０と単電池群１０との間にはシール部材４０が取り付けられ、樹脂プロテクタ３０を前記単電池群１０に取り付けることによりダクト３８が形成されるようになっているから、樹脂プロテクタ３０を単電池群１０に取り付けるだけで、シールされた状態のダクト３８が形成され、簡易な構造により排気効率を高めることができる。

さらに、本実施形態によれば、樹脂プロテクタ３０には、下端部から突出する突部３７が形成され、単電池１１には、樹脂プロテクタ３０の突部３７を受け入れる凹部１５が形成されているから、突部３７が凹部１５により受け入れられることにより、樹脂プロテクタ３０が単電池群１０に対して位置決めされる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、樹脂プロテクタ３０の単電池１１との対向面３０Ａと、単電池１１のガス排出部１４の形成されている面１１Ａとの間にダクト３８が形成される構造の樹脂プロテクタ３０を示したが、筒状のダクトが保持部とともに一体的に形成された樹脂プロテクタ等であってもよい。
（２）上記実施形態では樹脂プロテクタ３０と単電池１１との間にシール部材４０を備える構成のものを示したが、シール部材を備えないものであってもよい。
（３）上記実施形態では、樹脂プロテクタ３０に、単電池１１側に配される面（下面）から突出する突部３７を形成し、単電池１１に、樹脂プロテクタ３０の突部３７を受け入れる凹部１５を形成した例を示したが、樹脂プロテクタに凹部（受け部）を形成し、単電池に突部を形成してもよい。
（４）上記実施形態ではダクト３８内に空気を送風する送風手段を備えないダクト３８を示したが、送風手段を備えるダクトであってもよい。また、ダクトには、ダクト内の空気の温度を調整する温度センサ等を取り付けてもよい。
（５）上記実施形態では電圧検知用導電路と温度制御用導電路をＦＰＣで形成したものを示したが、複数の素線の外周を樹脂材料で被覆した構成のディスクリート電線で形成してもよい。特に、温度制御用導電路は、回路先端部に温度変化によって電気抵抗が変化するサーミスタを搭載した構成であってもよい。
（６）樹脂プロテクタ３０上に、プリント基板またはＦＰＣの導体部を連結して構成される電池監視用制御回路を搭載する構成としてもよい。

Ｍ１…電池モジュール
１０…単電池群
１１…単電池
１１Ａ…上面（ガス排出部が形成されている面）
１２…電極端子
１２Ａ…正極端子
１２Ｂ…負極端子
１４…ガス排出部
１５…凹部（受け部）
２０…電池配線用モジュール
２１…バスバー（接続部材）
２２…端子接続部
２３…貫通孔
２５…取付部
２６…取付孔
３０…樹脂プロテクタ
３２…保持部
３３…仕切壁
３４…取付突部
３７…突部
３８…ダクト（通気空間）
４０…シール部材

Claims (4)

1. 正極及び負極の電極端子を有する単電池を複数並べてなる単電池群を備える電池モジュールにおいて、前記単電池群に取り付けられる電池配線用モジュールであって、
   前記単電池に接続される接続部材と、前記接続部材を保持する保持部を有するとともに前記単電池群に取り付けられる絶縁樹脂製の樹脂プロテクタと、を備え、
   前記樹脂プロテクタには、前記保持部と、前記単電池の内部で発生するガスを通気して前記単電池の外部に排気するダクトとが一体的に設けられている電池配線用モジュール。
2. 前記単電池には前記単電池の内部で発生するガスを排出するガス排出部が設けられ、
   前記樹脂プロテクタは前記単電池のガス排出部を覆うように取り付けられるとともに、前記樹脂プロテクタは、前記樹脂プロテクタの面のうち前記単電池のガス排出部と対向する面と、前記単電池のガス排出部が形成されている面との間にダクトとして機能する空間が形成される構造である請求項１に記載の電池配線用モジュール
3. 前記樹脂プロテクタと前記単電池群との間にはシール部材が取り付けられ、
   前記樹脂プロテクタを前記単電池群に取り付けることにより前記ダクトが形成されるようになっている請求項１または請求項２に記載の電池配線用モジュール。
4. 前記樹脂プロテクタおよび前記単電池のうち、いずれか一方には、他方側に配される面から突出する突部が形成され、
   他方には、前記突部を受け入れる受け部が形成されている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電池配線用モジュール。

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