JP2018006273A - セルホルダ及び組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行時における車両の振動等を受けても、摩耗又は破損しにくいセルホルダ及び組電池の提供。【解決手段】電池セル１５０に固定されたバスバ１６０、１６４及び１６５が固定され、車両への取付機構を備えるセルホルダ１２０。また、セルホルダ１２０を備える組電池。レーザ溶接によってバスバに固定されても良い電池セル。また、バスバ１６０、１６４及び１６５は組電池制御モジュールと共締めされることにより、セルホルダ１６０に固定されても良い。【選択図】図１

Description

本発明は、セルホルダ及び組電池に関する。

従来、複数の電池セルを樹脂製のケース等の部材に収容した組電池が知られている。組電池は、ケースがブラケットにより保持され、ブラケットが車両に固定されることにより、車両に搭載される。例えば、特許文献１乃至３には、ケースを保持するブラケットが車体に固定される構造が開示されている。

特開２０１３−１２４６４号公報 特開２０１２−１０６７３７号公報 特開２０１２−１２３９１７号公報

特許文献１乃至３に開示された組電池において、電池セルを収容するケースは、複数の電池セルを内部に収容できるように、複数に分割されて形成される。そのため、例えば車両の走行時に、車両の振動がブラケットを介してケースに伝達され、ケースの分割箇所が摩耗又は破損する場合がある。

かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、摩耗又は破損しにくいセルホルダ及び組電池を提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の観点に係るセルホルダは、
電池セルに固定されたバスバが固定されるセルホルダであって、
車両への取付機構を備える。

また、第２の観点に係るセルホルダは、
前記電池セルが、レーザ溶接により前記バスバに固定されることを特徴とする。

また、第３の観点に係るセルホルダは、
前記バスバが、組電池制御モジュールと共締めされることにより、当該セルホルダに固定されることを特徴とする。

また、第４の観点に係る組電池は、
上記セルホルダを備えることを特徴とする。

また、第５の観点に係る組電池は、
前記電池セルを収容し、前記セルホルダに取り付けられる下部ケースをさらに備えることを特徴とする。

第１の観点に係るセルホルダによれば、組電池を構成する部品のうち重量のある電池セルが、セルホルダに固定されて一体として構成される。これにより、電池セルの重量は直接的に車両にかかることとなる。つまり、電池セルは車両によって支持される。そのため、他の部品を介して電池セルが車両に支持される場合と比較して、他の部品が摩耗又は破損しにくくなる。

また、第２の観点に係るセルホルダによれば、電池セルとバスバとを、安定して固定できる。

また、第３の観点に係るセルホルダによれば、電池セルの重量をバスバの締結点で支持でき、その結果、バスバ締結点において電池セルを安定してセルホルダに固定できる。

また、第４の観点に係る組電池によれば、組電池を構成する部品のうち重量のある電池セルが、セルホルダに固定されて一体として構成される。これにより、電池セルの重量は直接的に車両にかかることとなる。つまり、電池セルは車両によって支持される。そのため、他の部品を介して電池セルが車両に支持される場合と比較して、他の部品が摩耗又は破損しにくくなる。

また、第５の観点に係る組電池によれば、電池セルを保護できるとともに、電池セルを下面側から支持することができる。

本発明の一実施形態に係る組電池の電池モジュール群の外観斜視図である。 図１に示す組電池を含む電源システムの概略を示す機能ブロック図である。 図１の電池モジュール群の分解斜視図である。 図１の下部ケースの外観斜視図である。 図４の下部ケースの上面図である。 セルホルダに取り付けられたセル間バスバの拡大外観斜視図である。 セルホルダの係合爪と下部ケースの係合孔との係合前後の状態を模式的に示す図である。 図１の電池モジュール群のＡ−Ａ線における断面図である。 図８の領域Ｄ１の拡大図である。 図８の領域Ｄ２の拡大図である。 図１の電池モジュール群のＢ−Ｂ線における断面図である。 図１１の領域Ｄ３の拡大図である。 本発明の一実施形態に係る組電池の補機台座の外観斜視図である。 図１３の補機台座を一側面から見た場合の側面図である。 各部品及びバスバを取り付けた状態を示す補機台座の外観斜視図である。 各部品及びバスバをナットで固定した状態を示す補機台座の上面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る組電池の電池モジュール群の外観斜視図であり、組電池の上部ケースを外した状態を示す外観斜視図である。ただし、図１は、電池モジュール群１０１に、後述する組電池制御モジュールが取り付けられていない状態を示す。

組電池の電池モジュール群１０１は、電池セルを収容する下部ケース１１０と、下部ケース１１０に収容された電池セルを上部ケースが取り付けられる側（以下、「上面側」ともいう）において保持するセルホルダ１２０と、組電池を車両に固定するための車載ブラケット１７０とを備える。また、セルホルダ１２０には、電池セル同士を電気的に接続するセル間バスバ１６０と、セル間バスバ１６０により電気的に接続された複数の電池セルの正極に接続される総プラス端子バスバ１６４と、セル間バスバ１６０により電気的に接続された複数の電池セルの負極に接続される総マイナス端子バスバ１６５とが設けられる。

電池モジュール群１０１には、上面側に後述する補機台座が取り付けられる。補機台座には、各種部品が取り付けられる。本実施形態に係る組電池は、補機台座のさらに上面側に、補機台座に取り付けられる各種部品を保護するための上部ケースを備える。

本実施形態において、組電池は、補機台座に取り付けられる各種部品として、ＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）と、リレーと、電流センサと、ヒュージブルリンクとを備える。また、本実施形態に係る組電池は、上部ケースを取り付けた状態において上部ケースの外部に突出するＳＳＧ端子、ＬＯＡＤ端子及びＧＮＤ端子の３つの端子を備える。補機台座及び補機台座に取り付けられる各種部品等の詳細については、後述する図１３乃至図１６の説明において、詳述する。

本実施形態において、組電池は、内燃機関を備えた車両、又は内燃機関と電動機との双方の動力で走行可能なハイブリッド車両等の車両に搭載されて使用されるものとして説明するが、組電池の用途は車両用に限られない。

図２は、本実施形態に係る組電池を含む電源システムの概略を示す機能ブロック図である。電源システム４００は、組電池と、オルタネータ４１０と、スタータ４２０と、第２の二次電池４３０と、負荷４４０と、スイッチ４５０と、制御部４６０とを備える。組電池は、下部ケース１１０に収容される第１の二次電池１３０を含む。第１の二次電池１３０、オルタネータ４１０、スタータ４２０、第２の二次電池４３０及び負荷４４０は、並列に接続される。

組電池は、ＭＯＳＦＥＴ２１０と、リレー２２０と、電流センサ２３０と、ヒュージブルリンク２４０と、第１の二次電池１３０と、組電池制御モジュール１４０とを備える。本実施形態において、組電池制御モジュール１４０は、例えばリチウムイオンバッテリコントローラ（ＬＢＣ）であり、以下本明細書において、組電池制御モジュール１４０を、ＬＢＣ１４０とも表す。リレー２２０と、電流センサ２３０と、ヒュージブルリンク２４０と、第１の二次電池１３０とは、この順で直列に接続される。また、ＭＯＳＦＥＴ２１０は、第２の二次電池４３０及び負荷４４０に直列に接続される。

組電池において、ＳＳＧ端子２５０はオルタネータ４１０に接続され、ＬＯＡＤ端子２６０は負荷４４０に接続される。また、ＧＮＤ端子２７０は、接地のために使用される。

リレー２２０は、第１の二次電池１３０を、電源システム４００における組電池外の各構成要素と並列に接続し又は切り離すスイッチとして機能する。

電流センサ２３０は、適宜な構造を有し、適宜な方式で第１の二次電池１３０を含む回路に流れる電流を測定する。

ヒュージブルリンク２４０は、ヒューズ本体と、ヒューズ本体を収容保持する絶縁樹脂製のハウジングと、ハウジングを覆う絶縁樹脂製のカバーとにより構成され、過電流が生じた場合に溶断する。

第１の二次電池１３０は、下部ケース１１０に収容される電池セルのアセンブリにより構成される。第１の二次電池１３０を構成する各電池セルは、例えばリチウムイオン電池又はニッケル水素電池等の二次電池である。第１の二次電池１３０は、正極側がヒュージブルリンク２４０に接続され、負極側がＧＮＤ端子２７０を介して接地される。

ＭＯＳＦＥＴ２１０は、第２の二次電池４３０及び負荷４４０を、電源システム４００における他の構成要素と並列に接続し又は切り離すスイッチとして機能する。

ＬＢＣ１４０は、第１の二次電池１３０に接続され、第１の二次電池１３０の状態を推定する。ＬＢＣ１４０は、例えば第１の二次電池１３０の充電状態（ＳＯＣ：state of charge）等を推定する。

オルタネータ４１０は、発電機であって、車両のエンジンに機械的に接続される。オルタネータ４１０は、エンジンの駆動によって発電を行う。オルタネータ４１０がエンジンの駆動によって発電した電力は、レギュレータで出力電圧を調整されて、組電池が備える第１の二次電池１３０、第２の二次電池４３０及び負荷４４０に供給され得る。またオルタネータ４１０は、車両の減速時等に回生によって発電可能である。オルタネータ４１０が回生発電した電力は、第１の二次電池１３０及び第２の二次電池４３０の充電に使用される。

スタータ４２０は、例えばセルモータを含んで構成され、第１の二次電池１３０及び第２の二次電池４３０の少なくとも一方からの電力供給を受けて、車両のエンジンを始動させる。

第２の二次電池４３０は、例えば鉛蓄電池により構成され、負荷４４０に電力を供給する。

負荷４４０は、例えば車両に備えられたオーディオ、エアコンディショナ、及びナビゲーションシステム等を含み、供給された電力を消費して動作する。負荷４４０は、エンジン駆動の停止中に第１の二次電池１３０から電力供給を受けて動作し、エンジン駆動中にオルタネータ４１０及び第２の二次電池４３０から電力供給を受けて動作する。

スイッチ４５０は、スタータ４２０と直列に接続される。スイッチ４５０は、スタータ４２０を他の構成要素と並列に接続し又は切り離す。

制御部４６０は、電源システム４００の全体の動作を制御する。制御部４６０は、例えば車両のＥＣＵ（Electric Control Unit又はEngine Control Unit）により構成される。制御部４６０は、スイッチ４５０、ＭＯＳＦＥＴ２１０及びリレー２２０の動作をそれぞれ制御して、オルタネータ４１０、第１の二次電池１３０及び第２の二次電池４３０による電力供給、並びに第１の二次電池１３０及び第２の二次電池４３０の充電を行なう。

図３は、図１の電池モジュール群１０１の分解斜視図である。ただし、図３では、図１の電池モジュール群１０１に加えて、ＬＢＣ１４０も示されている。本実施形態に係る組電池は、電池モジュール群１０１と、後述する補機モジュール群１０２とをそれぞれ組み立てた後、電池モジュール群１０１と補機モジュール群１０２とを組付け、上部ケースを固定することにより組み立てられる。

電池モジュール群１０１は、複数の電池セル１５０と、電池セル１５０を収容する下部ケース１１０と、電池セル１５０を保持するセルホルダ１２０と、セル間バスバ１６０と、総プラス端子バスバ１６４と、総マイナス端子バスバ１６５と、ＬＢＣ１４０と、車載ブラケット１７０とを組み付けることにより構成される。

本実施形態において、組電池が備える電池セル１５０は、略直方体形状である。本実施形態の組電池は、図３に示すように電池セル１５０を５つ収容するが、組電池が収容可能な電池セル１５０の数量は５つに限られない。組電池が収容可能な電池セル１５０の数量は、電池セル１５０の最大出力及び車両等の被駆動機器が消費する電力等に応じて、適宜決定される。

図４は、下部ケース１１０の外観斜視図であり、図５は、図４の下部ケース１１０の上面図である。下部ケース１１０は、上面側から電池セル１５０を収容可能な空間１１０ａを有する筐体である。つまり、下部ケース１１０は、底面１１１と、４つの側面１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ及び１１２ｄとを有し、底面１１１の反対側（つまり上面側）に開口１１３を有する。下部ケース１１０において、側面１１２ａと１１２ｃとが対向し、側面１１２ｂと１１２ｄとが対向する。以下、４つの側面１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ及び１１２ｄを区別しない場合には、まとめて側面１１２と記載する。側面１１２の高さは、下部ケース１１０に収容する電池セル１５０の高さよりも低くなっている。

また、側面１１２は、開口１１３側に、セルホルダ１２０との係合用の係合孔１１５を有する。本実施形態において、各側面１１２は、開口１１３側の中央及び両端近傍に、３つの係合孔１１５を有する。

底面１１１は、下部ケース１１０の内側（つまり空間１１０ａ側）に、収容する電池セル１５０の位置を示すとともに収容した電池セル１５０の位置ずれを防止するためのガイド１１６を備える。ガイド１１６は、電池セル１５０同士の空間を維持する機能も有する。なお、ガイド１１６により形成される電池セル１５０間の空間には、例えば絶縁シート等が挿入されていてもよい。

ガイド１１６の高さは、側面１１２の高さよりも低くなっている。本実施形態において、ガイド１１６は、側面１１２ｂ及び１１２ｄに平行に、等間隔に４つ設けられる。すなわち、本実施形態において、下部ケース１１０は、ガイド１１６により５つに区切られた底面１１１の各領域に沿って、側面１１２ｂから側面１１２ｄまで積層するように配置された５つの電池セル１５０を収容する。

なお、ガイド１１６の位置及び大きさ等は、下部ケース１１０が収容する電池セル１５０の形状及び数量等に応じて、適宜決定される。

再び図３を参照すると、電池セル１５０は、略直方体形状の１つのキャップ面１５１上に、正極端子１５２と、負極端子１５３とを有する。以下、正極端子１５２及び負極端子１５３をまとめて「電極端子」とも称する。キャップ面１５１は、長辺と短辺とを有する長方形状であり、正極端子１５２及び負極端子１５３は、キャップ面１５１の長辺方向の両端付近に設けられている。また、キャップ面１５１の中央には、経年劣化や熱暴走等によって電池セル１５０内部でガスが発生し電池セル１５０内部の圧力が所定以上になった場合にガスを外部に排出するために開く安全弁１５４が設けられている。電池セル１５０は、キャップ面１５１が開口１１３から突出するように、つまり上面側となるように、下部ケース１１０に収容される。図３に示すように、下部ケース１１０内において、電池セル１５０は、互いに隣接する電池セル１５０の正極端子１５２と負極端子１５３との配置が逆方向となるように、下部ケース１１０内に収容される。

電池セル１５０のキャップ面１５１側、つまり下部ケース１１０の開口１１３側には、セルホルダ１２０が取り付けられる。

セルホルダ１２０は、上面視において略矩形で、所定の高さを有する外周枠１２１と、外周枠１２１の内側において、セルホルダ１２０が下部ケース１１０に係合した状態で電池セル１５０を上面側から保持する保持蓋１２２とを備える。保持蓋１２２は、下部ケース１１０に収容された電池セル１５０のキャップ面１５１を上面側から保持する。

外周枠１２１は、４つの側面１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ及び１２１ｄを有する。４つの側面１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ及び１２１ｄは、外周枠１２１と下部ケース１１０とが係合された状態において、それぞれ下部ケース１１０の４つの側面１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ及び１１２ｄに対応する位置に配置される。

外周枠１２１は、側面１２１ｂ及び１２１ｄの端部に、補機台座をねじ留めによりセルホルダ１２０に固定するためのねじ穴１２３ａを有するねじ穴形成部１２３を備える。本実施形態において、ねじ穴形成部１２３は、側面１２１ｂ及び１２１ｄから外側に突出するように形成されている。ねじ穴形成部１２３において、ねじ穴１２３ａは、上面側からねじを挿入できるように形成されている。

また、外周枠１２１は、側面１２１ｂ及び１２１ｄの上面側に、補機台座２００に取り付けたバスバ（つまり、後述する総プラス銅バスバ２８５及び総マイナス銅バスバ２８６）をセルホルダ１２０にねじ留めするためのねじ穴１２３ｂを有する。ねじ穴１２３ｂは、後述する総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５が取り付けられる、保持蓋１２２が有する端子用開口の近傍に設けられることが好ましい。

保持蓋１２２は、セルホルダ１２０と下部ケース１１０との係合状態における電池セル１５０の正極端子１５２及び負極端子１５３に対応する位置に、端子用開口を有する。セルホルダ１２０と下部ケース１１０との係合状態において、電池セル１５０の正極端子１５２及び負極端子１５３は、端子用開口から保持蓋１２２の上面側に露出した状態となる。

また、保持蓋１２２は、セルホルダ１２０と下部ケース１１０との係合状態における電池セル１５０の安全弁１５４に対応する位置に、安全弁用開口を有する。セルホルダ１２０と下部ケース１１０との係合状態において、安全弁１５４から排出されたガスは、安全弁用開口から電池セル１５０の外部に排出される。

端子用開口から露出して一列に整列した正極端子１５２及び負極端子１５３は、ヒュージブルリンク２４０に接続される正極端子１５２とＧＮＤ端子２７０に接続される負極端子１５３とを除いて、隣り合う端子同士がセル間バスバ１６０により電気的に接続される。セル間バスバ１６０は、例えばアルミニウム等の導電性の金属で構成される。セル間バスバ１６０は、図６に示すように、セルホルダ１２０に取り付けられて正極端子１５２と負極端子１５３とに接続した状態における、端子用開口間での保持蓋１２２のフレーム部分１２２ａとの干渉を回避するための凸部１６１を有する。つまり、セル間バスバ１６０は、側面視において、正極端子１５２及び負極端子１５３に接続する２つの端子接続部１６２と、２つの端子接続部１６２を接続する、端子接続部１６２から上面側に突出した凸部１６１とを有する。

端子接続部１６２は、例えば図６に示すように、中央に溶接用開口１６２ａを有する。セル間バスバ１６０並びに後述する総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５は、溶接用開口１６２ａの周縁部においてレーザ溶接により、電池セル１５０の各端子に接続される。

また、各端子接続部１６２は、セルホルダ１２０に取り付けた状態において、安全弁用開口側に突出する電圧センサ取付端子１６３を有する。各電圧センサ取付端子１６３は、ねじ穴１６３ａを有する。セル間バスバ１６０において、各電圧センサ取付端子１６３は、セル間バスバ１６０の端子接続部１６２を正極端子１５２又は負極端子１５３に接続した場合に、セルホルダ１２０のねじ穴形成部１２６上に配置されるように形成されている。ねじ穴１６３ａは、電圧センサ取付端子１６３がねじ穴形成部１２６上に配置された状態において、ねじ穴形成部１２６に形成されたねじ穴と重なり、ＬＢＣ１４０のねじ留めにより、ねじ穴形成部１２６のねじ穴と電圧センサ取付端子１６３のねじ穴１６３ａとが合わせてねじ留め（共締め）される。電圧センサ取付端子１６３は、電圧センサに接続され、端子間の電圧を検出するために用いられる。

また、ヒュージブルリンク２４０に接続される正極端子１５２には、総プラス端子バスバ１６４が接続され、ＧＮＤ端子２７０に接続される負極端子１５３には、総マイナス端子バスバ１６５が接続される。総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５は、例えばアルミニウム等の導電性の金属で構成される。総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５は、電池セル１５０の端子に接続される１つの端子接続部と、それぞれ補機台座が備える総プラス銅バスバ２８５及び総マイナス銅バスバ２８６に接続するための外部接続部とを有する。外部接続部は、外周枠１２１の内側の面及び外側の面を挟持するような、端子接続部よりも上面側に突出した凸形状になっている。また、外部接続部は、外周枠１２１に取り付けられた状態において、ねじ穴１２３ｂに対応する位置にねじ穴を有する。なお、総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５の端子接続部も、セルホルダ１２０に取り付けた状態において、端子用開口側に突出する電圧センサ取付端子を有する。

保持蓋１２２は、セルホルダ１２０に取り付けられるセル間バスバ１６０同士の間、及び、セル間バスバ１６０と総プラス端子バスバ１６４又は総マイナス端子バスバ１６５との間に、バスバ同士の電気的な接続を防止するとともにバスバの位置決めを行うためのビード１２５を備える。ビード１２５は、保持蓋１２２の上面側に突出する。

また、保持蓋１２２は、上面側にＬＢＣ１４０を固定するためのねじ穴形成部１２６を備える。ねじ穴形成部１２６は、保持蓋１２２の上面側において、端子用開口と安全弁用開口との間に形成される。すなわち、本実施形態においては、保持蓋１２２は、１０個のねじ穴形成部１２６を備える。ねじ穴形成部１２６は、略円柱形状であり、中央にねじ穴が設けられている。ＬＢＣ１４０は、セルホルダ１２０の上面側に載置され、ねじ穴形成部１２６に形成されたねじ穴を使用して、上面側からセルホルダ１２０にねじ留め（共締め）される。

また、保持蓋１２２は、下面側において、下部ケース１１０に収容する電池セル１５０の位置ずれを防止するためのリブを備える。リブは、側面１２１ｂ及び１２１ｄに平行に、等間隔に４つ設けられる。つまり、リブは、セルホルダ１２０と下部ケース１１０とが係合した状態において、下部ケース１１０のガイド１１６に対応する方向及び位置に設けられる。

外周枠１２１は、全周に亘って、所定の高さの係合挿入部１２１ｅを有する。係合挿入部１２１ｅは、外周枠１２１の他の箇所よりも厚みが薄くなっており、そのため、外周枠１２１の外側の面は、係合挿入部１２１ｅが、外周枠１２１の他の箇所よりも窪んでいる。係合挿入部１２１ｅは、図７（ｂ）に示すように、セルホルダ１２０を下部ケース１１０に係合させる際に、下部ケース１１０の開口１１３側において、下部ケース１１０の内側に挿入される。

各側面１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ及び１２１ｄにおいて、係合挿入部１２１ｅは、中央及び両端近傍に、３つの係合爪１２８を備える。係合爪１２８は、下部ケース１１０の係合孔１１５に対応する位置に設けられる。セルホルダ１２０と下部ケース１１０とを係合させる際、セルホルダ１２０の係合爪１２８が、下部ケース１１０の係合孔１１５に嵌め込まれて係合されることにより、セルホルダ１２０と下部ケース１１０とが係合される。なお、係合孔１１５及び係合爪１２８の位置及び数量は、本実施形態において示した例に限られず、適宜の位置及び数量に決定することができる。

また、外周枠１２１は、側面１２１ａ及び１２１ｃの上面側であって、ねじ穴１２３ｂの近傍に係合孔１２９ａを備える。係合孔１２９ａは、外周枠１２１から外部側に突出するように設けられており、上面視において、略長方形状の孔になっている。係合孔１２９ａは、セルホルダ１２０と補機台座とを組み付ける際に使用される。

また、外周枠１２１は、各側面１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ及び１２１ｄの中央付近の上面側に、係合孔１２９ｂを備える。係合孔１２９ｂは、外周枠１２１から外部側に突出するように設けられており、上面視において、略長方形状の孔になっている。係合孔１２９ｂは、セルホルダ１２０と上部ケースとを組み付ける際に使用される。なお、係合孔１２９ｂは、必ずしも各側面１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ及び１２１ｄの中央付近に設けられていなくてもよく、後述する上部ケースを係合可能な位置であれば、任意の位置に設けられていてもよい。

また、セルホルダ１２０は、外周枠１２１から突出して形成される取付機構１２４を有する。取付機構１２４は、組電池を車両に取り付けるための機構である。本実施形態では、セルホルダ１２０は、特に取付機構１２４において車載ブラケット１７０に取り付けられることにより、車載ブラケット１７０を介して、車両に固定される。本実施形態において、取付機構１２４は、セルホルダ１２０の側面１２１ａ及び１２１ｃに設けられる。ただし、取付機構１２４の形状及び位置は、図３に示されるものに限られず、セルホルダ１２０の車両への取付方法に応じて、適宜決定される。

取付機構１２４は、平板部１２４ａと、平板部１２４ａに設けられたねじ穴１２４ｂとを備える。本実施形態では、図３に示すように、各平板部１２４ａにそれぞれ３つのねじ穴１２４ｂが形成されている。

車載ブラケット１７０は、組電池を支持する支持具である。本実施形態において、車載ブラケット１７０は、セルホルダ１２０と締結されることにより、組電池を支持する。車載ブラケット１７０は、セルホルダ１２０と締結された状態において下部ケース１１０を保持する、４つの面１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃ及び１７１ｄにより形成される保持部１７１を有する。また、車載ブラケット１７０は、セルホルダ１２０を取り付けるための取付機構１７２と、車両に固定するための固定機構１７３とを有する。本実施形態では、面１７１ａ及び１７１ｃに取付機構１７２が形成され、面１７１ｂ及び面１７１ｄに固定機構１７３が形成されている。

取付機構１７２には、ねじ穴１７２ａが形成されている。本実施形態では、セルホルダ１２０のねじ穴１２４ｂに対応する位置に、ねじ穴１７２ａが形成されている。すなわち、車載ブラケット１７０とセルホルダ１２０とは、それぞれ対応するねじ穴１２４ｂ及び１７２ａに、ボルトを通してナットで固定することにより、互いに締結される。

また、本実施形態において、固定機構１７３は、ねじ穴１７３ａを有する。車載ブラケット１７０は、ねじ穴１７３ａにねじを通すことにより、車両に固定される。なお、固定機構１７３の形状、数量及び位置等は、図３に示されるものに限られず、車載ブラケット１７０の車両への固定方法に応じて、適宜決定される。

ここで、電池モジュール群１０１の組立について説明する。まず、電池セル１５０に接着剤を塗布する。接着剤は、電池セル１５０と、下部ケース１１０及びセルホルダ１２０とを接着可能な任意の接着剤であり、例えばエポキシ系接着剤を使用することができる。セルホルダ１２０と下部ケース１１０とを係合した際に、下部ケース１１０内で電池セル１５０の位置が固定されていればよいため、接着剤は、必ずしも電池セル１５０の全体に塗布されていなくてもよく、電池セル１５０の一部分に塗布されてもよい。例えば、接着剤は、電池セル１５０において、下部ケース１１０に電池セル１５０を挿入した際に底面１１１に接触する面（つまりキャップ面１５１の反対側の面）と、セルホルダ１２０で上面側から電池セル１５０を保持する際に保持蓋１２２に接触する面（つまりキャップ面１５１）とに、塗布されてもよい。特に、キャップ面１５１は、正極端子１５２と、負極端子１５３と、安全弁１５４とを有するため、これらの正極端子１５２、負極端子１５３及び安全弁１５４に接着剤が塗布されないよう、例えば、キャップ面１５１の長手方向の周縁にのみ接着剤が塗布されてもよい。

なお、電池セル１５０と下部ケース１１０の底面１１１との間に塗布されるのは、接着剤に限られない。電池セル１５０と底面１１１との間には、他の充填剤が塗布されてもよい。充填剤は、特に弾性を有するものであってもよい。

次に、セルホルダ１２０を上下反転させた状態で、電池セル１５０のキャップ面１５１を下向きにして、セルホルダ１２０の保持蓋１２２の下面側に、リブに従って電池セル１５０を挿入する。そして、下部ケース１１０を上下反転させた状態で、電池セル１５０が挿入されたセルホルダ１２０に覆い被せるようにして、下部ケース１１０をセルホルダ１２０に係合させる。このとき、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、セルホルダ１２０の係合爪１２８を下部ケース１１０の係合孔１１５に係合させる。

なお、電池セル１５０の接着手順は、上記手順に限られない。例えば、下部ケース１１０及びセルホルダ１２０を上下反転させることなく、電池セル１５０を下部ケース１１０の空間１１０ａに挿入し、その上からセルホルダ１２０を下部ケース１１０に係合させてもよい。

そして、保持蓋１２２の端子用開口から露出した電池セル１５０の各端子に、セル間バスバ１６０、総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５を、レーザ溶接により取り付け、保持蓋１２２にＬＢＣ１４０を取り付けることにより、電池モジュール群１０１の組立が完了する。ＬＢＣ１４０は、上述したように、例えばセル間バスバ１６０、総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５との共締めにより保持蓋１２２に取り付けられる。

そして、車載ブラケット１７０とセルホルダ１２０とが、ねじ穴１２４ｂ及び１７２ａに、ボルトを通してナットで固定することにより、互いに締結される。このようにして、電池モジュール群１０１が組み立てられる。

図８は、図１の電池モジュール群１０１のＡ−Ａ線における断面図である。図９は、図８の領域Ｄ１の拡大図であり、図１０は、図８の領域Ｄ２の拡大図である。また、図１１は、図１の電池モジュール群１０１のＢ−Ｂ線における断面図である。図１２は、図１１の領域Ｄ３の拡大図である。

図９に示すように、セルホルダ１２０と、電池セル１５０とは、接着剤で接着される。また、図１２に示すように、電池セル１５０は、レーザ溶接により、セル間バスバ１６０、総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５に固定される。さらに、セル間バスバ１６０、総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５は、ＬＢＣ１４０との共締めにより、セルホルダ１２０に固定される。また、図１０に示すように、電池セル１５０は、底面側において、下部ケース１１０と接着剤で接着される。

次に、図１３乃至図１６を参照して、本実施形態に係る組電池の補機モジュール群１０２について説明する。図１３は、本実施形態に係る組電池の補機台座の外観斜視図である。図１４は、図１３の補機台座を一側面から見た場合の側面図である。図１５は、各部品及びバスバを取り付けた状態を示す補機台座の外観斜視図である。図１６は、各部品及びバスバをナットで固定した状態を示す補機台座の上面図である。

補機モジュール群１０２は、補機台座２００と、補機台座２００上に配置されるＭＯＳＦＥＴ２１０、リレー２２０、電流センサ２３０及びヒュージブルリンク２４０と、補機台座２００上に配置される各部品を電気的に接続するための銅バスバとを組み付けることにより構成される。

補機台座２００は、４つの側面２００ａ、２００ｂ、２００ｃ及び２００ｄと、載置面２０１とを有する。４つの側面２００ａ、２００ｂ、２００ｃ及び２００ｄは、補機台座２００が電池モジュール群１０１に組み付けられた状態において、それぞれ下部ケース１１０の４つの側面１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ及び１１２ｄ（及びセルホルダ１２０の４つの側面１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ及び１２１ｄ）に対応する位置に配置される。

載置面２０１には、側面２００ａの近傍に電流センサ２３０が、側面２００ｂの近傍にＭＯＳＦＥＴ２１０が、側面２００ｃの近傍にリレー２２０が、側面２００ｄの近傍にヒュージブルリンク２４０が、それぞれ載置される。載置面２０１には、図１３に示すように、ＭＯＳＦＥＴ２１０、リレー２２０、電流センサ２３０及びヒュージブルリンク２４０を載置する位置に応じて、凹凸が形成されている。載置面２０１は、凹凸により、凹凸がない場合と比較して剛性が高くなっている。

本実施形態において、載置面２０１の凹凸は、図１３に示すように、載置面２０１においてリレー２２０が載置される領域２０１ｃが、電流センサ２３０が載置される領域２０１ａ、ＭＯＳＦＥＴ２１０が載置される領域２０１ｂ及びヒュージブルリンク２４０が載置される領域２０１ｄと比較して、組電池を組み立てた際に高い位置になるように形成されている。また、載置面２０１の凹凸は、ヒュージブルリンク２４０が載置される領域２０１ｄが、領域２０１ａ及び領域２０１ｂと比較して、組電池を組み立てた際に高い位置になるように形成されている。つまり、載置面２０１の凹凸は、電流センサ２３０が載置される領域２０１ａが、領域２０１ｃ及び領域２０１ｄよりも低い位置になるように形成されている。載置面２０１がこのような凹凸を有することにより、ヒュージブルリンク２４０を、補機台座２００においてリレー２２０よりも低い位置に配置するとともに、ヒュージブルリンク２４０よりも厚い電流センサ２３０も、リレー２２０よりも低い位置に配置することができる。

電流センサ２３０、ＭＯＳＦＥＴ２１０、リレー２２０及びヒュージブルリンク２４０は、それぞれ領域２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ及び２０１ｄにおいて、載置面２０１の凹凸により形成される立ち壁又は載置面２０１に形成されたリブ２０２により、位置決めされる。

本実施形態では、例えば図１３及び図１５に示すように、領域２０１ｃは、その周囲の一部がリブ２０２により囲われている。つまり、リレー２２０は、リブ２０２により位置決めされる。リブ２０２は、ナット２９０でリレー２２０を補機台座２００に固定する際の廻り止めの機能も有する。また、リブ２０２は、後述する銅バスバ同士の接触を防止する絶縁の機能も有する。

また、ＭＯＳＦＥＴ２１０、リレー２２０及びヒュージブルリンク２４０は、それぞれ領域２０１ａ、２０１ｂ及び２０１ｄの周囲の一部に形成された立ち壁により位置決めされる。載置面２０１における立ち壁は、ナット２９０でＭＯＳＦＥＴ２１０、リレー２２０及びヒュージブルリンク２４０を補機台座２００に固定する際の廻り止めの機能も有する。

また、補機台座２００は、載置面２０１に複数の上向きのスタッド２０３を備える。スタッド２０３は、電池モジュール群１０１の電池セル１５０と、ＭＯＳＦＥＴ２１０と、リレー２２０と、電流センサ２３０と、ヒュージブルリンク２４０とを互いに電気的に接続するために使用される。また、ＳＳＧ端子２５０、ＬＯＡＤ端子２６０及びＧＮＤ端子２７０も、載置面２０１から上向きに延在しており、スタッドとして機能する。

各スタッド２０３と、ＳＳＧ端子２５０と、ＬＯＡＤ端子２６０と、ＧＮＤ端子２７０とは、凹凸を有する載置面２０１において、適宜な高さに設けられる。例えば、各スタッド２０３は、載置面２０１において、各領域２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ及び２０１ｄにそれぞれ載置される電流センサ２３０、ＭＯＳＦＥＴ２１０、リレー２２０及びヒュージブルリンク２４０の各端子に合わせた高さに設けられる。つまり、各スタッド２０３の直径は、電流センサ２３０、ＭＯＳＦＥＴ２１０、リレー２２０及びヒュージブルリンク２４０の各端子に設けられた接続用開口に合わせた大きさになっており、電流センサ２３０、ＭＯＳＦＥＴ２１０、リレー２２０及びヒュージブルリンク２４０は、それぞれ上面側から端子の接続用開口にスタッド２０３を通すことにより、補機台座２００に取り付けられる。このように各スタッド２０３の向きを上向きにすることにより、補機台座２００への各部品の取り付けがしやすいため、補機モジュール及び組電池の生産性が向上する。

また、本実施形態において、ＧＮＤ端子２７０は、ＳＳＧ端子２５０及びＬＯＡＤ端子２６０よりも低い位置に設けられる。このように、ＧＮＤ端子２７０と、ＳＳＧ端子２５０及びＬＯＡＤ端子２６０との高さを変えることにより、ＧＮＤ端子２７０の識別性が高まるため、組電池を車両に搭載する際における誤配線を防止しやすくなる。

ここで、補機台座２００上における、銅バスバを使用した各部品の配線について説明する。図１５及び図１６に示すように、銅バスバ２８０乃至２８４は、補機台座２００の載置面２０１の凹凸に沿うように、配置される位置に応じて多様な形状を有する。

ヒュージブルリンク２４０の端子２４０ｂは、銅バスバ２８０を介して、電流センサ２３０の端子２３０ａに電気的に接続される。電流センサ２３０の他方の端子２３０ｂは、銅バスバ２８１を介して、リレー２２０の端子２２０ａに電気的に接続される。リレー２２０の他方の端子２２０ｂは、銅バスバ２８２を介して、ＭＯＳＦＥＴ２１０の端子２１０ａに電気的に接続される。リレー２２０の他方の端子２２０ｂは、さらに、銅バスバ２８２及び２８３を介して、ＳＳＧ端子２５０に電気的に接続される。ＭＯＳＦＥＴ２１０の端子２１０ｂは、銅バスバ２８４を介して、ＬＯＡＤ端子２６０に電気的に接続される。

ヒュージブルリンク２４０の正極端子２４０ａには、電池モジュール群１０１の総プラス端子バスバ１６４に電気的に接続するための総プラス銅バスバ２８５が接続される。また、ＧＮＤ端子２７０には、電池モジュール群１０１の総マイナス端子バスバ１６５に電気的に接続するための総マイナス銅バスバ２８６が接続される。総プラス銅バスバ２８５及び総マイナス銅バスバ２８６は、それぞれ側面２００ｂ及び２００ｄに沿って下面側に延びており、その先端が、補機台座２００とセルホルダ１２０とが組み付けられた状態においてそれぞれ総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５とに接触することにより、電気的な接続が担保される。総プラス銅バスバ２８５及び総マイナス銅バスバ２８６は、その先端に、補機台座２００とセルホルダ１２０とが組み付けられた状態において、セルホルダ１２０に設けられたねじ穴１２３ｂに対応する位置に、それぞれねじ穴２８５ａ及び２８６ａを有する。

銅バスバ２８０乃至２８４及び総プラス銅バスバ２８５は、上面側からスタッド２０３にねじ嵌合されるナット２９０により、ＭＯＳＦＥＴ２１０、リレー２２０、電流センサ２３０及びヒュージブルリンク２４０とともに補機台座２００に固定される。また、リレー２２０は、端子２２０ａ及び端子２２０ｂとは異なる位置に設けられた開口２２１をスタッド２０３に通して、上面側からナット２９０をスタッド２０３にねじ嵌合することによっても、補機台座２００に固定される。

なお、各銅バスバは、上述したように、補機台座２００に設けられたリブ２０２により、互いに接触しないように配置されている。また、リレー２２０の端子２２０ａ及び端子２２０ｂに設けられた隔壁２２２も、各銅バスバが接触しないように絶縁する機能を有する。

補機台座２００は、側面２００ｂ及び２００ｄの端部に、セルホルダ１２０と補機台座２００とをねじ留めにより固定するためのねじ穴２０４ａを有するねじ穴形成部２０４を備える。ねじ穴２０４ａは、セルホルダ１２０と補機台座２００とが組み付けられた状態においてセルホルダ１２０に設けられたねじ穴１２３ａに対応する位置に設けられる。

また、補機台座２００は、側面２００ａの総プラス銅バスバ２８５を取り付けるスタッド２０３の近傍と、側面２００ｃの総マイナス銅バスバ２８６を取り付けるＧＮＤ端子２７０の近傍とに、係合爪２０５を備える。係合爪２０５は、セルホルダ１２０と補機台座２００とが組み付けられた状態において、係合孔１２９ａに対応する位置に設けられる。係合爪２０５は、側面２００ａ及び２００ｃの外部側から下面方向に延びており、係合爪２０５の先端部は、側面視において楔形状になっている。係合爪２０５の先端部が係合孔１２９ａに嵌め込まれることにより、係合爪２０５と係合孔１２９ａとが係合する。

ここで、補機モジュール群１０２の組立について説明する。補機モジュール群１０２の組立では、まず、各部品（つまり、ＭＯＳＦＥＴ２１０、リレー２２０、電流センサ２３０、ヒュージブルリンク２４０）及び銅バスバ（つまり、銅バスバ２８０乃至２８４、総プラス銅バスバ２８５及び総マイナス銅バスバ２８６）が、補機台座２００の載置面２０１のスタッド２０３、ＳＳＧ端子２５０、ＬＯＡＤ端子２６０及びＧＮＤ端子２７０に、通して配置される。そして、スタッド２０３、ＳＳＧ端子２５０、ＬＯＡＤ端子２６０及びＧＮＤ端子２７０を上面側からナット２９０をねじ嵌合することにより、補機モジュール群１０２の組立が行われる。

次に、上部ケースについて説明する。上部ケースは、組電池を組み立てた際に、それぞれＳＳＧ端子２５０、ＬＯＡＤ端子２６０及びＧＮＤ端子２７０を上部ケースから外部に露出させるための３つの開口を有する。

また、上部ケースは、４つの側面の下面側にセルホルダ１２０に係合するための係合爪を備える。係合爪は、セルホルダ１２０と上部ケースとが組み付けられた状態において、係合孔１２９ｂに対応する位置に設けられる。係合爪は、各側面の外部側から下面方向に延びており、係合爪の先端部は、側面視において楔形状になっている。係合爪の先端部が係合孔１２９ｂに嵌め込まれることにより、係合爪と係合孔１２９ｂとが係合する。

また、上部ケースは、セルホルダ１２０と上部ケースとが組み付けられた状態において、総プラス銅バスバ２８５及び総マイナス銅バスバ２８６を保護するためのバスバ保護部を備える。

次に、組電池全体の組立について説明する。まず、電池モジュール群１０１と補機モジュール群１０２との組付けについて説明する。電池モジュール群１０１と補機モジュール群１０２との組付けは、セルホルダ１２０と補機台座２００との組付けにより実現される。

セルホルダ１２０と補機台座２００とは、係合爪２０５を係合孔１２９ａに嵌め込んで係合させることにより、組み付けられる。また、セルホルダ１２０と補機台座２００とは、補機台座２００がセルホルダ１２０に載置された状態において、ボルト３４０を、側面２００ｂ及び２００ｄの外部側から、ねじ穴２８５ａ又はねじ穴２８６ａと、ねじ穴１６６ａとを貫通させて、ねじ穴１２３ｂにねじ留めされることにより組み付けられる。つまり、ボルト３４０により、総プラス銅バスバ２８５及び総マイナス銅バスバ２８６を介して、間接的にセルホルダ１２０と補機台座２００とが組み付けられる。このとき、総プラス銅バスバ２８５及び総マイナス銅バスバ２８６に沿って設けられた支持部２０６は、廻り止めの機能を有する。

このように、係合による組付けと、ボルト３４０による組付けとの双方の手段で組付けを行うことにより、一方で組付けを行う場合と比較して、より堅牢な組付けを実現できる。

また、セルホルダ１２０と補機台座２００とは、補機台座２００にセルホルダ１２０を載置した状態において、ボルト３５０を、上面側からねじ穴２０４ａを貫通させて、ねじ穴１２３ａにねじ留めすることにより、組み付けられる。

本実施形態の電池モジュール群１０１と補機モジュール群１０２とは、上記のように組み付けられるため、上面視において略矩形の補機台座２００の四隅において、電池モジュール群１０１と補機モジュール群１０２とが固定される。これにより、堅牢な組付けを実現できる。

次に、上部ケースの組付けについて説明する。上部ケースは、係合爪をセルホルダ１２０の係合孔１２９ｂに嵌め込んで係合させることにより、セルホルダ１２０と係合される。このようにして、セルホルダ１２０に上部ケースが係合されることにより、組電池全体の組立が完了する。

このように、本実施形態に係る組電池によれば、電池セル１５０は、セル間バスバ１６０、総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５に固定される。また、セル間バスバ１６０、総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５は、ＬＢＣ１４０との共締めにより、セルホルダ１２０に固定される。そして、セルホルダ１２０は、取付機構１２４において、車載ブラケット１７０を介して、車両に取り付けられる。そのため、組電池を構成する部品のうち重量のある電池セル１５０が、セルホルダ１２０に固定されて一体として構成される。これにより、電池セル１５０の重量は直接的に車両にかかることとなる。つまり、電池セル１５０は車両によって支持される。そのため、他の部品を介して電池セル１５０が車両に支持される場合と比較して、他の部品が摩耗又は破損しにくくなる。

特に、本実施形態では、電池セル１５０は、レーザ溶接により、セル間バスバ１６０、総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５に固定されるため、電池セル１５０と、各バスバとを、安定して固定できる。

また、本実施形態では、電池セル１５０と各バスバとは、バスバとＬＢＣ１４０とが共締めされてセルホルダ１２０に固定される。そのため、電池セル１５０の重量をバスバの締結点で支持でき、その結果、バスバ締結点において電池セル１５０を安定してセルホルダ１２０に固定できる。

また、本実施形態では、電池セル１５０は、下部ケース１１０に収容されるため、電池セル１５０を保護できるとともに、電池セル１５０を下面側から支持することができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段等を１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。

１０１ 電池モジュール群
１０２ 補機モジュール群
１１０ 下部ケース
１１０ａ 空間
１１１ 底面
１１２、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ 側面
１１３、２２１ 開口
１１５、１２９ａ、１２９ｂ 係合孔
１１６ ガイド
１２０ セルホルダ
１２１ 外周枠
１２１ｅ 係合挿入部
１２２ 保持蓋
１２２ａ フレーム部分
１２３、１２６、２０４ ねじ穴形成部
１２３ａ、１２３ｂ、１２４ｂ、１６３ａ、１６６ａ、１７２ａ、１７３ａ、２０４ａ、２８５ａ、２８６ａ ねじ穴
１２４、１７２ 取付機構
１２４ａ 平板部
１２５ ビード
１２８、２０５ 係合爪
１３０ 第１の二次電池
１４０ 組電池制御モジュール（ＬＢＣ）
１５０ 電池セル
１５１ キャップ面
１５２ 正極端子
１５３ 負極端子
１５４ 安全弁
１６０ セル間バスバ
１６１ 凸部
１６２ 端子接続部
１６２ａ 溶接用開口
１６３ 電圧センサ取付端子
１６４ 総プラス端子バスバ
１６５ 総マイナス端子バスバ
１７０ 車載ブラケット
１７１ 保持部
１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃ、１７１ｄ 面
１７３ 固定機構
２００ 補機台座
２０１ 載置面
２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ 領域
２０２ リブ
２０３ スタッド
２０６ 支持部
２１０ ＭＯＳＦＥＴ
２１０ａ、２２０ａ、２３０ａ、２４０ａ、２１０ｂ、２２０ｂ、２３０ｂ、２４０ｂ 端子
２２０ リレー
２２２ 隔壁
２３０ 電流センサ
２４０ ヒュージブルリンク
２５０ ＳＳＧ端子
２６０ ＬＯＡＤ端子
２７０ ＧＮＤ端子
２８０、２８１、２８２、２８３、２８４ 銅バスバ
２８５ 総プラス銅バスバ
２８６ 総マイナス銅バスバ
２９０ ナット
３４０、３５０ ボルト
４００ 電源システム
４１０ オルタネータ
４２０ スタータ
４３０ 第２の二次電池
４４０ 負荷
４５０ スイッチ
４６０ 制御部

Claims (5)

1. 電池セルに固定されたバスバが固定されるセルホルダであって、
   車両への取付機構を備えるセルホルダ。
2. 前記電池セルは、レーザ溶接により前記バスバに固定される、請求項１に記載のセルホルダ。
3. 前記バスバは、組電池制御モジュールと共締めされることにより、当該セルホルダに固定される、請求項１又は請求項２に記載のセルホルダ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のセルホルダを備える組電池。
5. 前記電池セルを収容し、前記セルホルダに取り付けられる下部ケースをさらに備える、請求項４に記載の組電池。