JP2017084606A

JP2017084606A - Battery connection structure

Info

Publication number: JP2017084606A
Application number: JP2015211680A
Authority: JP
Inventors: 善亮辰己; Zensuke Tatsumi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2017-05-18

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent reconduction due to adhesion of a conductive foreign matter, after a fuse provided in a connection line for connecting a battery and a bus bar is blown out.SOLUTION: A battery 12 and a positive electrode bus bar 24 are connected by a positive electrode connection line 26. A part of the positive electrode connection line 26 is a fuse, and the fuse portion is covered with a coating 48 composed of a thermoplastic insulation material. When an excessive current flows through the positive electrode connection line 26, heat is generated to blow out the fuse portion, and the coating 48 is melted to cover the blown-out end of the positive electrode connection line 26. When cooled and re-solidified, this coating becomes a coating 50 covering the blown-out end of the positive electrode connection line 26. Reconduction of the positive electrode connection line 26 is prevented by the coating 50.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、複数の電池を接続する電池接続構造に関し、特にヒューズの構造に関する。 The present invention relates to a battery connection structure for connecting a plurality of batteries, and more particularly to a fuse structure.

複数の電池を電気的に接続した組電池が知られている。下記特許文献１には、複数のリチウムイオン電池セル（１４０）からなりケーシング（１１０）の内部に収納された組電池（１２０）が開示されている（段落００７０参照）。複数のリチウムイオン電池セル（１４０）は、バスバーによって電気的に接続されている。なお、（）内の符号は、下記特許文献１で用いられた符号であり、本願の実施形態の説明で用いられる符号とは関連しない。 A battery pack in which a plurality of batteries are electrically connected is known. Patent Document 1 listed below discloses an assembled battery (120) made of a plurality of lithium ion battery cells (140) and housed in a casing (110) (see paragraph 0070). The plurality of lithium ion battery cells (140) are electrically connected by a bus bar. In addition, the code | symbol in () is a code | symbol used by the following patent document 1, and is not related with the code | symbol used by description of embodiment of this application.

特開２０１０−１１３９９９号公報JP 2010-1113999 A

複数の電池から構成される組電池においては、一部の故障した電池を他の電池から電気的に切断するためにヒューズを設けることができる。ヒューズが溶断した後、溶断部分に導電性の異物が付着することにより、ヒューズ部分が再導通する場合がある。 In an assembled battery composed of a plurality of batteries, a fuse can be provided in order to electrically disconnect some of the failed batteries from other batteries. After the fuse blows, conductive parts may adhere to the blown part, so that the fuse part may re-conduct.

本発明は、溶断後のヒューズ部分の再導通を抑えることを目的とする。 An object of the present invention is to suppress re-conduction of a fuse portion after fusing.

本発明の電池接続構造は、複数の電池を電気的に接続するためのバスバーと、バスバーと各電池の極とを電気的に接続し、一部がヒューズである接続線と、を含み、接続線のヒューズ部分が熱可塑性絶縁材料からなる被覆で覆われている。 The battery connection structure of the present invention includes a bus bar for electrically connecting a plurality of batteries, a connection line electrically connecting the bus bar and the pole of each battery, and a part of which is a fuse. The fuse portion of the wire is covered with a coating made of a thermoplastic insulating material.

ヒューズが溶断したとき、被覆が溶けて溶断部分を覆い、この状態で溶けた被覆が再度固化する。これにより、ヒューズ部分の再導通が抑制される。 When the fuse is blown, the coating is melted to cover the melted portion, and the melted coating is solidified again in this state. Thereby, re-conduction of the fuse portion is suppressed.

電池パックの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a battery pack. 電池パックのＡ−Ａ線断面図である。It is AA sectional view taken on the line of a battery pack. 正極接続線およびその周囲の詳細図である。It is a detailed view of the positive electrode connection line and its surroundings. 正極接続線の溶断前後を示す図である。It is a figure which shows before and after fusing of a positive electrode connection line.

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１，２は本実施形態の要部構成を示す図であり、図１は分解斜視図、図２は図１中のＡ−Ａ線による断面図である。以下の説明において、上下左右、側方、手前、奥などの方向を表す語句は、特段の断りがない限り、説明に用いている図における方向を示し、電池パック１０が実際に設置される方向とは関連しない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are views showing the configuration of the main part of the present embodiment, FIG. 1 is an exploded perspective view, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In the following description, terms indicating directions such as up / down / left / right, side, front, back, and the like indicate directions in the drawings used for the description unless otherwise specified, and directions in which the battery pack 10 is actually installed. Is not related.

電池パック１０は、複数の電池１２を収容する。複数の電池１２は、所定の電気的接続がなされて、組電池を形成している。電池１２の形状は略円柱状であり、円柱の一端に正極が、また他端に負極が設けられている。この電池パック１０においては、電池１２は、正極のある端を上にして配置されている。各電池１２は、その下端部が電池ホルダ１４に設けられた収容孔１６に収容されて、電池ホルダ１４に保持される。電池ホルダ１４は略板形状であり、板平面に収容孔１６が二次元的に配置されている。この実施形態では、収容孔１６は、図１において右手前から左奥に向けて延びる列が４列配置され、隣の列の収容孔１６同士は、半ピッチずれて配置されている。各収容孔１６は、電池１２の円柱形状と嵌まり合う円筒形状であり、この円筒内に電池１２が挿入され、電池ホルダ１４に保持される。収容孔１６の円筒中心軸線方向の長さは、保持した電池１２がぐらつかないよう十分な長さとなっている。収容孔１６は、電池ホルダ１４を、その板厚方向において貫通しており、電池１２の下端は下方に露出している。 The battery pack 10 accommodates a plurality of batteries 12. The plurality of batteries 12 are electrically connected to each other to form an assembled battery. The shape of the battery 12 is substantially cylindrical, and a positive electrode is provided at one end of the cylinder and a negative electrode is provided at the other end. In this battery pack 10, the battery 12 is arranged with the end with the positive electrode facing upward. Each battery 12 is accommodated in the accommodation hole 16 provided in the battery holder 14 at the lower end thereof, and held by the battery holder 14. The battery holder 14 has a substantially plate shape, and the accommodation holes 16 are two-dimensionally arranged on the plate plane. In this embodiment, the accommodation holes 16 are arranged in four rows extending from the right front side to the left rear side in FIG. 1, and the accommodation holes 16 in the adjacent rows are arranged so as to be shifted by a half pitch. Each accommodation hole 16 has a cylindrical shape that fits with the columnar shape of the battery 12, and the battery 12 is inserted into the cylinder and held by the battery holder 14. The length of the accommodation hole 16 in the direction of the central axis of the cylinder is sufficient to prevent the held battery 12 from wobbling. The accommodation hole 16 penetrates the battery holder 14 in the plate thickness direction, and the lower end of the battery 12 is exposed downward.

電池ホルダ１４に保持され二次元的に配列された電池１２全体の側方および上方を囲うように保持ケース１８が設けられている。保持ケース１８は、その下端が電池ホルダ１４の上面に当接した状態で、電池ホルダ１４に固定されている。保持ケース１８は、その上端近傍に天井板２０を有する。天井板２０には、配列された各電池１２にそれぞれ対応する保持開口２２が設けられている。保持開口２２は、図２に示すように周縁に段が形成されており、段の部分が各電池１２の上端の周縁に係合して、各電池１２をその上端にて保持する。 A holding case 18 is provided so as to surround the side and upper side of the whole battery 12 held in the battery holder 14 and arranged two-dimensionally. The holding case 18 is fixed to the battery holder 14 with its lower end in contact with the upper surface of the battery holder 14. The holding case 18 has a ceiling plate 20 in the vicinity of the upper end thereof. The ceiling plate 20 is provided with holding openings 22 corresponding to the respective batteries 12 arranged. As shown in FIG. 2, the holding opening 22 has a step formed at the periphery thereof, and the step portion engages with the periphery of the upper end of each battery 12 to hold each battery 12 at the upper end.

天井板２０の更に上方に正極バスバー２４が配置されている。正極バスバー２４は、正極接続線２６を介して各電池１２の正極に電気的に接続している。正極バスバー２４は、４枚設けられている。電池ホルダ１４の下方には、負極バスバーモジュール２８が配置されている。負極バスバーモジュール２８は、４枚の負極バスバー３０を樹脂モールド成形により一体にしたものである。負極バスバー３０は、負極接続線３２を介して各電池１２の負極に電気的に接続している。さらに、正極バスバー２４の３枚と負極バスバー３０の３枚を電気的に接続する群間バスバー３４が保持ケース１８の側面に沿って斜め下方に延びている。各バスバーおよび電池の電気的な接続関係は後に詳述する。 A positive electrode bus bar 24 is disposed further above the ceiling plate 20. The positive electrode bus bar 24 is electrically connected to the positive electrode of each battery 12 via the positive electrode connection line 26. Four positive bus bars 24 are provided. A negative electrode bus bar module 28 is arranged below the battery holder 14. The negative electrode bus bar module 28 is obtained by integrating four negative electrode bus bars 30 by resin molding. The negative electrode bus bar 30 is electrically connected to the negative electrode of each battery 12 via a negative electrode connection line 32. Further, inter-group bus bars 34 that electrically connect the three positive electrode bus bars 24 and the three negative electrode bus bars 30 extend obliquely downward along the side surface of the holding case 18. The electrical connection relationship between each bus bar and the battery will be described in detail later.

天井板２０および正極バスバー２４の上方全体は上方カバー３６に覆われ、また保持ケース１８の群間バスバー３４が設けられた側面および群間バスバー３４は側方カバー３８によって覆われている。図１において、上方カバー３６および側方カバー３８は省略されている。電池ホルダ１４の下方には排気室カバー４０が配置され、電池ホルダ１４と排気室カバー４０によって負極バスバーモジュール２８が挟持されている。電池ホルダ１４と排気室カバー４０の間に排気室４２が形成される。 The entire upper part of the ceiling plate 20 and the positive electrode bus bar 24 is covered with an upper cover 36, and the side surface of the holding case 18 where the inter-group bus bar 34 is provided and the inter-group bus bar 34 are covered with a side cover 38. In FIG. 1, the upper cover 36 and the side cover 38 are omitted. An exhaust chamber cover 40 is disposed below the battery holder 14, and the negative electrode bus bar module 28 is sandwiched between the battery holder 14 and the exhaust chamber cover 40. An exhaust chamber 42 is formed between the battery holder 14 and the exhaust chamber cover 40.

複数の電池１２は、電池パック１０の長手方向に関して４つの群に分かれており、これらの群に４枚の正極バスバー２４および４枚の負極バスバー３０が対応している。図１において、４つの群について、右手前の群を第１電池群、第１電池群から左奥に順に第２電池群、第３電池群、第４電池群と記す。第１電池群に対応する正極バスバーおよび負極バスバーを第１正極バスバー２４-1および第１負極バスバー３０-1と記し、第２電池群以降の電池群に対応する正極および負極バスバーについても電池群と同じ序数（第２，第３，第４）を記して説明する。 The plurality of batteries 12 are divided into four groups in the longitudinal direction of the battery pack 10, and four positive bus bars 24 and four negative bus bars 30 correspond to these groups. In FIG. 1, for the four groups, the right front group is referred to as a first battery group, a second battery group, a third battery group, and a fourth battery group in order from the first battery group to the left back. The positive electrode bus bar and the negative electrode bus bar corresponding to the first battery group are denoted as the first positive electrode bus bar 24-1 and the first negative electrode bus bar 30-1, and the positive electrode and negative electrode bus bars corresponding to the battery groups after the second battery group are also the battery group. The same ordinal numbers (second, third and fourth) are described.

第１電池群に属する電池１２は、第１正極バスバー２４-1および第１負極バスバー３０-1により並列接続されている。第２電池群以降の電池群に関しても、その電池群に属する電池は、対応する正極および負極バスバーによって並列接続されている。第１正極バスバー２４-1と第２負極バスバー３０-2が第１群間バスバー３４-1により電気的に接続される。第１群間バスバー３４-1は、第１正極バスバー２４-1と一体に形成されており、その反対側の端において第２負極バスバー３０-2の端子３０ａ-2に電気的に接続されている。これにより、第１電池群と第２電池群が直列接続される。第２正極バスバー２４-2と一体の第２群間バスバー３４-2が第３負極バスバーの端子３０ａ-3に接続され、第２電池群と第３電池群が直列接続される。第３電池群と第４電池群についても同様に第３群間バスバー３４-3により直列接続される。第４正極バスバー２４-４には、電池パック１０と外部機器とを接続するための外部接続端子（不図示）が接続されている。第１負極バスバー３０-1の端子３０ａ-1には、もう１つの外部接続端子（不図示）に接続されるバスバー（不図示）が接続されている。以上のように複数の電池は、電気的に並列接続された電池により電池群を形成し、そして各電池群は電気的に直列接続されている。 The batteries 12 belonging to the first battery group are connected in parallel by a first positive bus bar 24-1 and a first negative bus bar 30-1. Regarding the battery groups subsequent to the second battery group, the batteries belonging to the battery group are connected in parallel by corresponding positive and negative bus bars. The first positive bus bar 24-1 and the second negative bus bar 30-2 are electrically connected by the first group bus bar 34-1. The first inter-group bus bar 34-1 is formed integrally with the first positive electrode bus bar 24-1, and is electrically connected to the terminal 30a-2 of the second negative electrode bus bar 30-2 at the opposite end. Yes. Thereby, the first battery group and the second battery group are connected in series. The second group bus bar 34-2 integral with the second positive electrode bus bar 24-2 is connected to the terminal 30a-3 of the third negative electrode bus bar, and the second battery group and the third battery group are connected in series. Similarly, the third battery group and the fourth battery group are connected in series by the third group bus bar 34-3. An external connection terminal (not shown) for connecting the battery pack 10 and an external device is connected to the fourth positive electrode bus bar 24-4. A bus bar (not shown) connected to another external connection terminal (not shown) is connected to the terminal 30a-1 of the first negative electrode bus bar 30-1. As described above, the plurality of batteries form a battery group by batteries connected in parallel, and each battery group is electrically connected in series.

図３は、正極バスバー２４と正極接続線２６の詳細を示す図である。正極バスバー２４には、電池１２および保持開口２２に対応して開口４４が形成されており、開口４４の縁から内側に向けて正極接続線２６が延びている。正極接続線２６は２度屈曲し、先端に電池の正極に接触する接点４６が形成されている。正極接続線２６の一部は、ヒューズとなっており、当該正極接続線２６が接続している電池１２に過大な電流が流れると、ヒューズ部分が溶断する。正極接続線２６のヒューズとなっている部分は、熱可塑性絶縁材料からなる被覆４８で覆われている。 FIG. 3 is a diagram showing details of the positive electrode bus bar 24 and the positive electrode connection line 26. In the positive electrode bus bar 24, an opening 44 is formed corresponding to the battery 12 and the holding opening 22, and the positive electrode connection line 26 extends from the edge of the opening 44 inward. The positive electrode connection line 26 is bent twice, and a contact 46 that contacts the positive electrode of the battery is formed at the tip. A part of the positive electrode connection line 26 is a fuse. When an excessive current flows through the battery 12 connected to the positive electrode connection line 26, the fuse part is blown. A portion of the positive electrode connection line 26 serving as a fuse is covered with a coating 48 made of a thermoplastic insulating material.

図４は被覆４８の機能を説明する図である。（ａ）には、ヒューズ溶断前の正極接続線２６が模式的に示され、（ｂ）には溶断後の正極接続線２６が模式的に示されている。電池１２に過大な電流が流れると、正極接続線２６のヒューズ部分は発熱し、自身の熱で溶けて断線する。また、このときの熱で被覆４８も溶ける。溶けた被覆４８は、流れて溶断した正極接続線２６の先端を覆うようになる。ヒューズ部分が溶断すると電流は流れなくなるので、溶けた被覆４８は冷えて固化する。（ｂ）に示すように、再固化した被覆５０は、溶断した正極接続線２６の両方の端に被さるよう形成される。これにより、正極接続線２６の断線した部分に導電性の異物が付着しても、この部分は被覆５０により覆われているため、正極接続線２６の再導通が防止される。 FIG. 4 is a diagram for explaining the function of the coating 48. (A) schematically shows the positive electrode connection line 26 before the fuse is blown, and (b) schematically shows the positive electrode connection line 26 after the fuse is blown. When an excessive current flows through the battery 12, the fuse portion of the positive electrode connection line 26 generates heat, melts by its own heat, and is disconnected. Further, the coating 48 is also melted by the heat at this time. The melted coating 48 covers the tip of the positive electrode connection line 26 that has flowed and melted. When the fuse portion is melted, no current flows, so the melted coating 48 is cooled and solidified. As shown in (b), the re-solidified coating 50 is formed so as to cover both ends of the fused positive electrode connection line 26. As a result, even if conductive foreign matter adheres to the disconnected portion of the positive electrode connection line 26, since this portion is covered with the coating 50, re-conduction of the positive electrode connection line 26 is prevented.

１０電池パック、１２電池、１４電池ホルダ、１６収容孔、１８保持ケース、２０天井板、２２保持開口、２４正極バスバー、２６正極接続線、２８負極バスバーモジュール、３０負極バスバー、３０ａ端子、３２負極接続線、３４群間バスバー、３６上方カバー、３８側方カバー、４０排気室カバー、４２排気室、４４開口、４６接点、４８被覆、５０再固化した被覆。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Battery pack, 12 Battery, 14 Battery holder, 16 Holding hole, 18 Holding case, 20 Ceiling board, 22 Holding opening, 24 Positive bus bar, 26 Positive connection line, 28 Negative bus bar module, 30 Negative bus bar, 30a terminal, 32 Negative electrode Connection line, 34 Inter-group bus bar, 36 Upper cover, 38 Side cover, 40 Exhaust chamber cover, 42 Exhaust chamber, 44 Opening, 46 Contacts, 48 Coating, 50 Resolidified coating.

Claims

複数の電池を電気的に接続するためのバスバーと、バスバーと各電池の極とを電気的に接続し、一部がヒューズである接続線と、を含み、接続線のヒューズ部分が熱可塑性絶縁材料からなる被覆で覆われている、電池接続構造。
A bus bar for electrically connecting a plurality of batteries, and a connection line that electrically connects the bus bar and the electrode of each battery and a part of which is a fuse, and the fuse portion of the connection line is thermoplastically insulated A battery connection structure covered with a coating made of a material.