JP4193328B2

JP4193328B2 - Battery assembly, battery assembly and battery module

Info

Publication number: JP4193328B2
Application number: JP2000147234A
Authority: JP
Inventors: 健介後藤; 恒美相羽; 利明小貫
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2020-05-19
Also published as: JP2001325931A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は組電池構造、組電池及び電池モジュールに係り、特に複数個の柱状バッテリセルが固定され電気的に接続された組電池の組電池構造、該組電池構造を備えた組電池及び該組電池を複数個備え複数個の組電池が電気的に直列に接続された電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車用電池モジュールには、リチウム酸化物等を主要構成材料とした高性能、高容量のバッテリセルが複数個用いられている。このようなバッテリセルは、一般に、電極が正極、負極共に活物質が金属箔に塗着された帯状であり、正極、負極が直接接触しないようにセパレータを挟んで断面が渦巻状に捲回された捲回式の柱状構造が採られている。電気自動車用のバッテリセルは、充放電時の発熱量が比較的大きく、かつ、バッテリ性能の温度依存性もあるため、バッテリセルの所定性能を確保するために冷却性能を高める必要がある。
【０００３】
バッテリセルの冷却性能を高めるために、例えば特開平第７−４７８９２号公報には、バッテリセルを円柱状に形成し、このバッテリセルを熱伝導率の高い材料からなる２枚のプレートで上下方向から挟み込み、該プレートを介して車体に固定することによって上下プレート間に通風路を形成した技術が開示されている。この技術によれば、バッテリの中空部とプレートとの間の通風路に空気が流通し得るので、バッテリセルの冷却を行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報の技術では、上下２枚のプレート間に通風路を形成しているので、通風路が狭いことから熱がこもり易く、また、前後にバッテリセルを配置した場合にはそれぞれのバッテリセルに冷却ムラを生じてしまう、という問題がある。また、バッテリセルが上下２枚のプレート間で軸方向にずれ易く、これを防止するために緩衝材（防振材）を介して挟んでいるので、通風路が更に狭くなり、冷却性が悪化してしまう、という問題がある。更に、緩衝材を挟み込み固定しているので、組立作業性が悪く、取り扱いが困難であった。
【０００５】
また、電気自動車用電池モジュールは車載されるので、振動によりバッテリセルの遊動が抑制されると共に、コンパクトな構造が要求されている。更に、電池モジュールがより普及し環境問題解決の一助となるためには、組立作業性の向上を含むコストの点での低減も重要な課題である。
【０００６】
本発明は上記事案に鑑み、バッテリセルを確実に固定することができ、組立作業性を向上させることができると共に冷却性に優れる組電池構造、該組電池構造を備えた組電池及び該組電池を複数個備えた電池モジュールを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数個の柱状バッテリセルが固定され電気的に接続された組電池において、前記バッテリセルの外径より僅かに大きな内径の円形窪みが前記バッテリセルの数に対応して形成され、かつ、前記バッテリセルを電気的に接続する金属接続部材が埋設された電気絶縁樹脂製の２つのホルダケースにより前記バッテリセルの両端部が縦置きで上下方向から挟み込まれており、前記バッテリセルが直列に接続された組電池であって、前記ホルダケースのいずれか一方には、先端部にキーが形成され前記２つのホルダケースの間隔を画定する画定部材が立設されているとともに、前記ホルダケースのいずれか他方に前記キーと嵌合するキー溝が形成されており、前記画定部材に形成されたネジ穴に螺合するタッピングネジにより前記２つのホルダケースが固定され、前記ホルダケースのいずれか他方には前記バッテリセルの端子間電圧を検出するための導電性部材が埋設されており、該導電性部材は、電気的絶縁性を有する絶縁部材で被覆され前記バッテリセルの端子間電圧を外部出力するためのコネクタに集結するパターン回路に接続されていることを特徴とする。請求項１の発明では、バッテリセルの外径より僅かに大きな内径の円形窪みをバッテリセルの数に対応して形成された電気絶縁樹脂製の２つのホルダケースのそれぞれの円形窪みにバッテリセルの両端部が縦置きで上下方向から挟み込まれ固定されているので、複数個のバッテリセルを縦置きに整然としかも遊動することなく配設することができ、バッテリセルの支持安定性を良好にすることができると共に、ホルダケースにはバッテリセルを電気的に接続する金属接続部材が埋設されており、この金属接続部材でバッテリセルが直列に接続されているので、金属接続部材を後工程でホルダケースに取り付けてバッテリセルを電気的に直列に接続する必要がなく、組電池の組立作業性を向上させることができる。また、ホルダケースのいずれか一方に２つのホルダケースの間隔を画定する画定部材の先端部にキーが形成されており、ホルダケースのいずれか他方にこのキーと嵌合するキー溝が形成されているので、バッテリセルはホルダケースにそれぞれ形成されたキー及びキー溝が嵌合する状態でのみ上下方向から挟み込まれ画定部材に形成されたネジ穴に螺合するタッピングネジにより２つのホルダケースが固定され、誤った位置での電気的接続を防止することができる。更に、ホルダケースのいずれか他方に埋設されバッテリセルの端子間電圧を検出するための導電性部材が電気的絶縁性を有する絶縁部材で被覆されバッテリセルの端子間電圧を外部出力するためのコネクタに集結するパターン回路に接続されているので、バッテリセルの端子間電圧を外部出力するための配線作業が導電性部材とパターン回路との接続及びコネクタの挿入のみで行うことができネジ類を使用する必要がないことから、配線接続の作業性を著しく向上させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記ホルダケースの一方に形成された円形窪みに前記バッテリセルの一方の端部が挿入されて縦置きに拘持され、前記ホルダケースの他方に形成された円形窪みに該バッテリセルの他方の端部が一括で拘持されて前記バッテリセルが固定されることを特徴とする。請求項２の発明では、バッテリセルの一方の端部がホルダケースの一方に形成された円形窪みに挿入されて縦置きに拘持されるので、組立作業中にバッテリセルを縦置き状態に保持する必要がなく、また、ホルダケースの他方に形成された円形窪みに該バッテリセルの他方の端部が一括で拘持されてバッテリセルが固定されるので、組電池の組立作業性を更に向上させることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記バッテリセルは前記ホルダケースの一方に埋設された金属接続部材と前記ホルダケースの他方に埋設された金属接続部材とによって交互に接続され、全体として直列に接続されていることを特徴とする。請求項３の発明では、ホルダケースに固定されたバッテリセルが、ホルダケースの一方に埋設された金属接続部材とホルダケースの他方に埋設された金属接続部材とによって交互に直列に接続されているので、バッテリセルは電気的に直列接続されていながら配列が並列構造となり、組電池をコンパクトな構造とすることができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３いずれかの発明において、前記円形窪みの中央部には貫通穴が形成されており、前記バッテリセルと前記金属接続部材の端部とが溶接されていることを特徴とする。請求項４の発明では、円形窪みの中央部に形成された貫通穴を介してバッテリケースに埋設された金属接続部材の端部とバッテリセルとを溶接するだけで電気的に直列接続が可能となるので、組電池の接続作業性を向上させることができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４いずれかの発明において、前記バッテリセルの一方の極の端部を拘持する円形窪みに前記一方の極の端部のみの係着を許容する係着許容部材が突設されていることを特徴とする。請求項５の発明では、バッテリセルの一方の極の端部を拘持する円形窪みにバッテリセルの一方の極の端部のみの係着を許容する係着許容部材が突設されているので、バッテリセルの極性を間違えて上下反対方向に配設しようとしても、バッテリセルの他方の極が係着許容リブに係着せず金属接続部材と接触することがなく、また、バッテリセル同士の他端が揃わずホルダケースの他方で拘持することができないことから、組立作業ミスを防止することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１の発明において、前記ホルダケースのいずれか一方の中央部には冷却空気を内部に流通させるための通風孔が形成されており、前記画定部材の長手方向には前記冷却空気を前記バッテリセルの側面に誘導する誘導フィンが形成されていることを特徴とする。請求項６の発明では、ホルダケースのいずれか一方の中央部に冷却空気を内部に流通させるための通風孔が形成されているので、組電池の内部に冷却空気を導入することができると共に、画定部材の長手方向には冷却空気をバッテリセルの側面に誘導する誘導フィンが形成されているので、バッテリセルの冷却効果を高めることができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、電池モジュールであって、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の組電池を複数個備え、前記複数個の組電池が電気的に直列に接続されたことを特徴とする。請求項７の発明では、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の組電池を複数個備え、複数個の組電池が電気的に直列に接続されているので、高電圧の電池モジュールとすることができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記２つのホルダケースには前記円形窪みが形成された外径部間に該外径部の曲率半径より大きな曲率半径を有する凹曲面が曲成され、前記ホルダケースの他方の上部には前記組電池の正極外部出力端子及び負極外部出力端子が立設されており、直列に接続される１の組電池及び他の組電池の凹曲面が互いに前記他の組電池及び１の組電池の外径部に係合し、かつ、前記１の組電池の正極外部出力端子又は負極外部出力端子と前記他の組電池の負極外部出力端子又は正極外部出力端子とが着接することを特徴とする。請求項８の発明では、各組電池の２つのホルダケースには円形窪みが形成された外径部間に該外径部の曲率半径より大きな曲率半径を有する凹曲面が曲成され、ホルダケースの他方の上部には組電池の正極外部出力端子及び負極外部出力端子が立設されている。本発明の電池モジュールでは、直列に接続される１の組電池及び他の組電池の凹曲面が互いに他の組電池及び１の組電池の外径部に係合するので、複数個の組電池同士の動きが互いに牽制され組電池の遊動を抑制することができると共に、１の組電池の正極外部出力端子又は負極外部出力端子と他の組電池の負極外部出力端子又は正極外部出力端子とが着接するので、組電池同士の直列接続作業を極めて容易に行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明が適用される組電池の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の組電池１は、熱伝導性の高いケーシングで被覆された高性能の４本のバッテリセル２、バッテリセル２の上側に配置されるホルダケースの他方としてのホルダケースＡ３及びバッテリセル２の下側に配置されるホルダケースの一方としてのホルダケースＢ４を備えている。これらのホルダケースＡ３、Ｂ４は電気的絶縁性を有する樹脂で形成されている。
【００２０】
図２に示すように、バッテリセル２は、円筒状で負極側となる電池缶１０内にマンガン酸リチウム等を主要構成材料とした正極と炭素材を主要構成材料とした負極とをセパレータを介して捲回した捲回群が挿入されおり、外形形状が柱状とされている。電池缶１０の開口端部と、安全弁等が配設され中央部に正極端子１１が突設された断面ハット状の電池蓋１２とは、絶縁部材を介してカシメられている。すなわち、電池缶１０の開口端部はカシメにより直角方向へ曲げられ側端平面部１６とされており、絶縁部材の介在により、側端平面部１６と電池蓋１２との間には段差が形成されている。このため、バッテリセル２の正極側は、側端平面部１６と正極端子１１との間に円環状の溝が形成された形状を有している。
【００２１】
図１及び図３に示すように、ホルダケースＡ３内側には、バッテリセル２の外形より僅かに大きな内径を有する円形窪みが４つ形成されており（図６も参照）、４本のバッテリセル２の端部がこの円形窪みに挿入された状態で縦置に固定されている。一方、ホルダケースＡ３の円形窪みが形成された外径部は凸曲面２６とされており、隣り合う凸曲面２６との間には凸曲面２６の曲率半径より大きな曲率半径を有する凹曲面２５が曲成されている。
【００２２】
図３に示すように、ホルダケースＡ３には、導電性の、金属接続部材としてのセル間接続金属ブスバ６、負極外部出力端子としてのバッテリホルダ間接続ブスバＡ７及び正極外部出力端子としてのバッテリホルダ間接続ブスバＢ８がインサート成形により埋設固定されている。
【００２３】
セル間接続金属ブスバ６は、矩形細長状の金属部材で、両端部が二股状とされている。また、セル間接続金属ブスバ６の中央部にはバッテリセル２の端子間電圧を検出するための導電性部材の一部としての電圧検出用金属片１５が突設されており、電圧検出用金属片１５はホルダケースＡ３を貫通してホルダケースＡ３の表面に露出している。
【００２４】
バッテリホルダ間接続ブスバＡ７、Ｂ８は断面略Ｌ字状の形状とされており、外部出力端子となるＬ字上部がホルダケースＡ３の表面から露出している。この露出したＬ字上部に、ボルト・ナット締結を可能とする丸穴状のボルト締結穴１７が形成されている。一方、バッテリホルダ間接続ブスバＡ７、Ｂ８のＬ字足端部は、セル間接続ブスバ６の端部と同様に、二股状とされている。バッテリホルダ間接続ブスバＢ８のＬ字足端部からは導電性部材の一部としての電圧検出用金属片８’が導出されており、電圧検出用金属片８’はホルダケースＡ３を貫通してホルダケースＡ３の表面に露出している。なお、バッテリホルダ間接続ブスバＡ７、Ｂ８はセル間接続金属ブスバ６の埋設方向に対して２５度の角度で、それぞれホルダケースＡ３の表面から露出したＬ字上部が平行となるように埋設されている。
【００２５】
ホルダケースＡ３には、バッテリセル２が挿入される中心部にスポット溶接作業用の４つの貫通穴１４が形成されている。この貫通穴１４の位置に上述したセル間接続金属ブスバ６の両端部及びバッテリホルダ間接続ブスバＡ７、Ｂ８のＬ字足端部が露出している。
【００２６】
また、ホルダケースＡ３には、導電性部材の一部としての２つの電圧検出ブスバ９及びバッテリセル２の端子間電圧を組電池制御部等の外部へ出力するための電圧検出コネクタ１９（図１参照）を固定する２つのコネクタ固定ボス２０の足部がインサート成形により埋設固定されている。電圧検出ブスバ９はバッテリセル２の側端平面部１６にスポット溶接可能な位置に配設されており、電圧検出ブスバ９の一端部はホルダケースＡ３の表面に露出している。
【００２７】
更に、図１に示すように、ホルダケースＡ３の表面中央部には導電性パターンを電気的絶縁性の絶縁部材で被覆した配線シート（フレキシブル基板）５が配置されている。図４に示すように、この配線シート５のパターン回路は、後述するようにタッピングネジ穴２２（図３参照）にタッピングネジを螺合させときに使用される作業穴１８の位置を避けるようにパターン化されている。このパターン回路の端部はそれぞれホルダケースＡ３の表面に露出した電圧検出用金属片８’、１５、２つの電圧検出ブスバ９にスポット溶接により接続されており、パターン回路は電圧検出コネクタ１９に集結されている。電圧検出コネクタ１９の長手方向両側からは電圧検出コネクタ１９をコネクタ固定ボス２０に固定するための固定部が張り出しており、固定部にはコネクタ固定ボス２０に挿通するための固定穴が形成されている。
【００２８】
図５及び図６に示すように、ホルダケースＢ４には、ホルダケースＡ３と同様に、４つの円形窪み、凸曲面２６及び凹曲面２５がそれぞれ形成されている。ホルダケースＢ４の中央部には、外部から冷却空気の導入が可能なように、通風孔が形成されている。この通風孔の中央には、電気絶縁樹脂製でホルダケースＡ３とホルダケースＢ４との間隔を画定し、水平方向から４箇所で支持された画定部材としての支柱２１が垂直方向に配置されている。この支柱２１には、対角線上に４方向へ延出され、支柱２１を補強すると共に、冷却空気をバッテリセル２の側面に均等に誘導するための誘導フィンとしての補強リブ２４が形成されている。また、支柱２１の頂点には、ホルダケースＡ３の中央に形成されたタッピングネジ穴２２（図３参照）と垂直方向で同じ穴位置となるタッピングネジ穴２２が形成されている。更に、支柱２１の頂点には、左右方向への回り止め防止とバッテリセル２の誤接続防止用のキーとしてのキーリブ２３が形成されている。なお、ホルダケースＡ３側にはこのキーリブ２３と嵌合するキー溝が形成されている。
【００２９】
また、ホルダケースＢ４には、導電性で矩形細長状のセル間接続金属ブスバ６が２本平行にインサート成形により埋設固定されており、セル間接続金属ブスバ６の両端部は二股状とされている。更に、ホルダケースＢ４には、ホルダケースＡ３と同様にバッテリセル２が挿入される中心部にスポット溶接用の貫通穴１４が形成されており、貫通穴１４の位置にセル間接続金属ブスバ６の端部が露出されている。
【００３０】
図７に示すように、４個のバッテリセル２はその極性が上下方向で交互になるようにホルダケースＡ３、Ｂ４内に固定されている。すなわち、対角線上のバッテリセル２同士が同一極性となるように配設される。また、図３及び図５に示すように、バッテリセル２の正極側が挿入される窪みには、貫通穴１４の穴位置を避けて、係着許容部材としての円環状リブ１３がバッテリセル２側へ突設されている。この円環状リブ１３の先端は、上述したバッテリセル２の正極側の円環状の溝に挿入されている。
【００３１】
更に、図３及び図４に示すように、バッテリセル２の各正極端子１１及び負極端子は、貫通穴１４の位置で露出したバッテリホルダ間接続ブスバＡ７、Ｂ８及びセル間接続金属ブスバ６のそれぞれの二股状の端部にスポット溶接により接続されている。
【００３２】
組電池１の電気系統の配線をまとめると図８に示すようになる。図８に示すように、組電池１内の４本のバッテリセル２は３本のセル間接続金属ブスバ６により直列に接続されており、最高電位側及び最低電位側がそれぞれバッテリホルダ間接続ブスバＢ８、Ａ７に接続されている。また、各バッテリセル２の端子間電圧は電圧検出用金属片８’、１５及び電圧検出ブスバ９により配線シート５を介して電圧検出コネクタ１９に集結されている。更に、組電池１の配線用部材は、ホルダケースＢ４に埋設された２本のセル間接続金属ブスバ６を除き、全てホルダケースＡ側に配設されている。
【００３３】
次に、本実施形態の組電池１の組立手順について説明する。
【００３４】
図７に示すように、４個のバッテリセル２をホルダケースＢ４の円形窪みへ対角線上で同一極性となるように挿入し縦置き状態で拘持させる。次に、図１に示すように、予めホルダケースＡ３の表面に配線シート５を配置し、２本のコネクタ固定ボス２０に電圧検出コネクタ１９の固定部の固定穴を挿入し、該固定部をコネクタ固定ボス２０に熱溶着したホルダケースＡ３を準備しておき、ホルダケースＡ３に形成されたキー溝にホルダケースＢ４のキーリブ２３を挿入すると共に４個のバッテリセル２の端部を一括して円形窪みに挿入して拘持し、配線シート５に形成された作業穴１８からタッピングネジをタッピングネジ穴２２に螺着してホルダケースＡ３をホルダケースＢ４に固定する。
【００３５】
そして、バッテリセル２を直列に接続するために、各バッテリセル２とバッテリホルダ間接続ブスバＡ７、Ｂ８及びセル間接続金属ブスバ６を溶接作業用の貫通穴１４を介してスポット溶接により機械的、電気的に接続する。また、バッテリセル２の端子間電圧を検出するために、バッテリセル２と電圧検出ブスバ９、並びに、電圧検出ブスバ９及び電圧検出用金属片８’、１５と配線シート５のパターン回路端部とをスポット溶接で接続して、組電池１が組み立てられる。
【００３６】
以上のように作製した組電池１の組み合わせは種々考えられるが、以下、組電池１を直列に接続した電池モジュールの一例を示す。
【００３７】
図８に示すように、電池モジュール３０は、上部が開口した箱状で電気的絶縁性のケーシング２７内に、凹曲面２６と凸曲面２５とを接触係合させた複数の組電池１が配設されている。組電池１のバッテリホルダ間接続ブスバＡ７、Ｂ８は同一面で着接しており、ボルト締結穴１７を介してボルト・ナットで締結され、電気的、機械的に接続されている。また、ケーシング２７の開口部を覆う板状の天板２８には数個の図示しない防振ゴムが固定されており、ケーシング２７内に配設された組電池１のうち数個の組電池１がこの図示しない防振ゴムを介して天板２８に上方向から押さえられている。組電池１が４つ配設された中心部には空間２９が形成されている。この空間２９及び各組電池１のホルダケースＢ４の通風孔に対応するケーシング２７の底面には、ケーシング２７内に冷却空気を導入するための通風口が形成されている。
【００３８】
次に、本実施形態の組電池１の作用について電池モジュール３０の作用と共に説明する。
【００３９】
本実施形態の組電池１は、円形窪みにバッテリセル２の両端部がホルダケースＡ３、Ｂ４により縦置きで上下方向から挟み込まれ固定されているので、バッテリセル２を縦置きに整然としかも遊動することなく配設することができ、バッテリセルの支持安定性を良好にすることができる。また、バッテリセル２がホルダケースＢ４の円形窪みに縦置きに拘持されるので、組立作業中にバッテリセル２を縦置き状態に保持する必要がない。更に、ホルダケースＡ３の円形窪みにバッテリセル２が一括で拘持されバッテリセル２が上下方向から固定されるので、組電池の組立作業性を向上させることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、ホルダケースＡ３、Ｂ４に、バッテリセル２を直列に接続するバッテリホルダ間接続ブスバＡ７、Ｂ８及びセル間接続金属ブスバ６、がインサート成形で埋設されいるので、これらを貫通穴１４を介してスポット溶接するだけで組電池１の直列接続が可能となり、組電池１の接続作業性を向上させることができる。しかも、バッテリセル２がホルダケースＡ３、Ｂ４に埋設されたセル間接続金属ブスバ６によって交互に直列に接続されているので、バッテリセル２は電気的に直列接続されていながら配列が並列構造となり、組電池１をコンパクトな構造とすることができる。しかしながら、ホルダケースＡ３、Ｂ４のセル間接続金属ブスバ６で交互に直列に接続されるので、ホルダケースＡ３の取り付け位置を誤るとバッテリセル２同士が短絡する可能性がある。このため、本実施形態では、キーリブ２３とキー溝とによる嵌合構造でホルダケースＡ３の誤った位置での電気的接続を防止し、安全性を向上させている。
【００４１】
更に、本実施形態では、バッテリセル２とホルダケースＡ３、Ｂ４にインサート成形で埋設された電圧検出ブスバ９及び電圧検出用金属片８’、１５、並びに、これら電圧検出ブスバ９及び電圧検出用金属片８’、１５と配線シート５、をスポット溶接で接続するだけで端子間電圧検出の接続配線作業が完了するので、配線回し等の作業を必要とぜず接続作業を容易に行うことができる。しかも、配線シート５のパターン回路によって電圧検出コネクタ１９に端子間電圧が集結するので、配線作業にネジ類を使わずにコネクタの挿入のみで行えるので、作業性が著しく向上する。
【００４２】
また、本実施形態では、バッテリセル２をホルダケースＢ４に挿入するときに極性を間違えて挿入したとしても、円環状リブ１３のために、正極端子１１がセル間接続金属ブスバ６と接触することがないので、バッテリセル２同士の短絡を防止することができると共に、バッテリセル２の上面が揃わずホルダケースＡ３に挿入することができなくなることから、組電池１の組立作業上のミスを防止することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、ホルダケースＢ４の通風孔から組電池内に冷却空気を導入し、補強リブ２４で導入された冷却空気をバッテリセル２の側面に均等に誘導するようにしたので、バッテリセル２の冷却性を高めることができると共に、バッテリセル２間に冷却ムラが生じること防止することができる。
【００４４】
更に、本実施形態の電池モジュール３０では、組電池１のバッテリホルダ間接続ブスバＡ７、Ｂ８が同一面で着接し、組電池１がボルト締結穴１７を介してボルト・ナットで締結されているので、組電池１の直列接続作業を極めて容易に行うことができると共に、組電池１同士は更に凹曲面２５及び凸曲面２６で接触係合しているので、組電池１の数が増える程、各組電池１が互いの摩擦抵抗で各組電池１の動きを牽制しあうため、天板２８に数個の防振ゴムを固定して数個の組電池１上方向から押さえるだけで、各組電池１を固定することができる。そして、ケーシング２７の空間２９及びホルダケースＢ４の通風孔に対応する底部に冷却空気を導入するための通風穴が形成されているので、各組電池１を構成し充放電時に発熱する各バッテリセル２の冷却性を向上させることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、支柱２１をホルダケースＢ４側から立設した例を示したが、支柱２１はホルダケースＡ３、Ｂ４間を画定すればよいので、ホルダケースＡ３側から立設するようにしてもよい。
【００４６】
また、本実施形態では、バッテリセル２がカシメ構造を有していることから、円環状リブ１３の先端をバッテリセル２の正極側の円環状の溝に挿入させて円形窪みへの誤った極性の挿入を防止する例を示したが、誤った極性の挿入を防止することができればよいので、正極、負極に拘わらず、バッテリセル２の両極の形状に合わせて一方の極のみ係着を許容できるようにすればよく、その形状も円環状リブに限るものではない。
【００４７】
更に、本実施形態の組電池１では、図７紙面右側のバッテリセル２の端子間電圧の検出は行っていないが、電池モジュール３０のように組電池１を直列に接続する場合には、直列に接続される２つの組電池のバッテリホルダ間接続ブスバＡ７、Ｂ８が接続されこれらの電位が同じくなるので、直列に接続される他方の組電池の電圧検出用金属片８’の電圧を検出することにより、図７紙面右側のバッテリセル２の端子間電圧を検出することができる。
【００４８】
また、空間２９の位置に対応するケーシング２７の底面にボスを突設し、この空間２９を形成する４個の組電池１をボスにネジ止めするようにしてもよい。このようにすれば、電池モジュール３０を構成する各組電池１を更に確実に固定することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バッテリセルの外径より僅かに大きな内径の円形窪みをバッテリセルの数に対応して形成された電気絶縁樹脂製の２つのホルダケースのそれぞれの円形窪みにバッテリセルの両端部が縦置きで上下方向から挟み込まれ固定されているので、複数個のバッテリセルを縦置きに整然としかも遊動することなく配設することができ、バッテリセルの支持安定性を良好にすることができると共に、ホルダケースにはバッテリセルを電気的に接続する金属接続部材が埋設されており、この金属接続部材でバッテリセルが直列に接続されているので、金属接続部材を後工程でホルダケースに取り付けてバッテリセルを電気的に直列に接続する必要がなく、組電池の組立作業性を向上させることができ、また、ホルダケースのいずれか一方に２つのホルダケースの間隔を画定する画定部材の先端部にキーが形成されており、ホルダケースのいずれか他方にこのキーと嵌合するキー溝が形成されているので、バッテリセルはホルダケースにそれぞれ形成されたキー及びキー溝が嵌合する状態でのみ上下方向から挟み込まれ画定部材に形成されたネジ穴に螺合するタッピングネジにより２つのホルダケースが固定され、誤った位置での電気的接続を防止することができ、更に、ホルダケースのいずれか他方に埋設されバッテリセルの端子間電圧を検出するための導電性部材が電気的絶縁性を有する絶縁部材で被覆されバッテリセルの端子間電圧を外部出力するためのコネクタに集結するパターン回路に接続されているので、バッテリセルの端子間電圧を外部出力するための配線作業が導電性部材とパターン回路との接続及びコネクタの挿入のみで行うことができネジ類を使用する必要がないことから、配線接続の作業性を著しく向上させることができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用可能な実施形態の組電池の外観斜視図である。
【図２】実施形態の組電池に使用されるバッテリセルの外観斜視図である。
【図３】実施形態の組電池に使用されるホルダケースＡの平面図である。
【図４】実施形態の組電池に使用される配線シート及び電圧検出コネクタの平面図である。
【図５】実施形態の組電池に使用されるホルダケースＢの平面図である。
【図６】ホルダケースＢの外観斜視図である。
【図７】バッテリセルがバッテリケースＢに縦置きに拘持された状態を示す外観斜視図である。
【図８】実施形態の組電池の電気系統の配線を模式的に示した配線図である。
【図９】実施形態の組電池を直列に接続した電池モジュールの斜視図である。
【符号の説明】
１組電池
２バッテリセル
３ホルダケースＡ（ホルダケースの他方）
４ホルダケースＢ（ホルダケースの一方）
５配線シート（パターン回路）
６セル間接続金属ブスバ（金属接続部材）
７バッテリホルダ間接続ブスバＡ（負極外部出力端子）
８バッテリホルダ間接続ブスバＢ（正極外部出力端子）
９電圧検出ブスバ（導電性部材）
１１正極端子
１３円環状リブ（係着許容部材）
１４貫通穴
８’、１５電圧検出用金属片（導電性部材）
１９電圧検出コネクタ（コネクタ）
２１支柱（画定部材）
２３キーリブ（キー）
２４補強リブ（誘導フィン）
２５凹曲面
２６凸曲面（外径部）
３０電池モジュール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an assembled battery structure, an assembled battery, and a battery module, and in particular, an assembled battery structure of an assembled battery in which a plurality of columnar battery cells are fixed and electrically connected, an assembled battery including the assembled battery structure, and the assembly The present invention relates to a battery module in which a plurality of batteries are provided and a plurality of assembled batteries are electrically connected in series.
[0002]
[Prior art]
A battery module for an electric vehicle uses a plurality of high-performance, high-capacity battery cells made mainly of lithium oxide or the like. In general, such a battery cell has a strip shape in which an active material is applied to a metal foil for both a positive electrode and a negative electrode, and a cross section is wound in a spiral shape with a separator so that the positive electrode and the negative electrode are not in direct contact with each other. A wound columnar structure is adopted. A battery cell for an electric vehicle has a relatively large amount of heat generated during charging and discharging, and also has a temperature dependency of battery performance. Therefore, it is necessary to improve cooling performance in order to ensure predetermined performance of the battery cell.
[0003]
In order to improve the cooling performance of the battery cell, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-47892, the battery cell is formed in a cylindrical shape, and the battery cell is vertically moved by two plates made of a material having high thermal conductivity. A technique is disclosed in which an air passage is formed between the upper and lower plates by being sandwiched between and fixed to the vehicle body via the plate. According to this technique, since air can flow through the ventilation path between the hollow portion of the battery and the plate, the battery cell can be cooled.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the technique of the above publication, since the ventilation path is formed between the upper and lower plates, heat is easily trapped because the ventilation path is narrow, and when battery cells are arranged in the front and rear, each battery There is a problem that uneven cooling occurs in the cell. In addition, the battery cell is easily displaced in the axial direction between the upper and lower plates, and is sandwiched with a cushioning material (anti-vibration material) to prevent this, so the ventilation path is further narrowed and the cooling performance is deteriorated. There is a problem that it will. Furthermore, since the cushioning material is sandwiched and fixed, assembly workability is poor and handling is difficult.
[0005]
Moreover, since the battery module for electric vehicles is mounted on the vehicle, the movement of the battery cell is suppressed by vibration and a compact structure is required. Furthermore, in order for battery modules to become more widespread and to help solve environmental problems, reduction in cost including improvement of assembly workability is also an important issue.
[0006]
In view of the above circumstances, the present invention can reliably fix battery cells, improve assembly workability, and has excellent cooling performance, an assembled battery including the assembled battery structure, and the assembled battery It is an object to provide a battery module including a plurality of the battery modules.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is an assembled battery in which a plurality of columnar battery cells are fixed and electrically connected. In the pond In this case, a circular recess having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the battery cell is formed corresponding to the number of the battery cells, and a metal connection member for electrically connecting the battery cells is embedded therein. A battery assembly in which both end portions of the battery cell are vertically sandwiched between two resin-made holder cases, and the battery cells are connected in series. In the pond In one of the holder cases, a key is formed at the tip and a demarcating member for demarcating the interval between the two holder cases is erected, and the key is provided in either one of the holder cases. The two holder cases are fixed by a tapping screw that is screwed into a screw hole formed in the defining member, and one of the holder cases is attached to the other of the battery cells. A conductive member for detecting the voltage between the terminals is embedded, and the conductive member is covered with an insulating member having electrical insulation, and concentrated in a connector for outputting the voltage between the terminals of the battery cell to the outside. Connected to a pattern circuit. According to the first aspect of the present invention, the circular recess having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the battery cell is formed in each of the circular recesses of the two holder cases made of electrically insulating resin corresponding to the number of battery cells. Since both ends are vertically inserted and fixed from above and below, a plurality of battery cells can be arranged in an upright manner without any loose movement, and the battery cell support stability is improved. In addition, a metal connection member for electrically connecting the battery cells is embedded in the holder case, and the battery cells are connected in series with this metal connection member. It is not necessary to connect the battery cells electrically in series, and the assembly workability of the assembled battery can be improved. In addition, a key is formed at one end of the defining member that defines the interval between the two holder cases in one of the holder cases, and a key groove that fits the key is formed in either one of the holder cases. Therefore, the battery cell is fixed to the two holder cases by tapping screws that are sandwiched from above and below and screwed into the screw holes formed in the defining member only when the key and key groove formed in the holder case are fitted. Thus, electrical connection at an incorrect position can be prevented. Furthermore, a conductive member embedded in either one of the holder cases for detecting the voltage between the terminals of the battery cell is covered with an insulating member having electrical insulation, and a connector for outputting the voltage between the terminals of the battery cell to the outside Because it is connected to the pattern circuit that gathers together, wiring work to output the voltage between the terminals of the battery cell to the outside can be done only by connecting the conductive member and the pattern circuit and inserting the connector. Therefore, the workability of wiring connection can be remarkably improved.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, one end of the battery cell is inserted into a circular recess formed in one of the holder cases and held vertically, and the holder case The other end of the battery cell is held together in a circular recess formed on the other side of the battery, and the battery cell is fixed. According to the second aspect of the present invention, since one end of the battery cell is inserted into a circular recess formed in one of the holder cases and held vertically, the battery cell is held vertically during assembly. In addition, since the battery cell is fixed by holding the other end of the battery cell together in a circular recess formed in the other of the holder case, the assembly workability of the assembled battery is further improved. Can be made.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the battery cell includes a metal connection member embedded in one of the holder cases and a metal connection member embedded in the other of the holder cases. Are connected alternately, and are connected in series as a whole. In the invention of claim 3, the battery cells fixed to the holder case are alternately connected in series by the metal connecting member embedded in one of the holder cases and the metal connecting member embedded in the other of the holder cases. Therefore, while the battery cells are electrically connected in series, the arrangement is a parallel structure, and the assembled battery can have a compact structure.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, a through hole is formed in a central portion of the circular recess, and the battery cell and the end portion of the metal connection member are provided. Is welded. In the invention of claim 4, it is possible to electrically connect in series only by welding the end of the metal connection member embedded in the battery case and the battery cell through the through hole formed in the center of the circular depression. Therefore, the connection workability of the assembled battery can be improved.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, only the end of the one pole is attached to the circular recess that holds the end of the one pole of the battery cell. The engaging permission member which accept | permits is protrudingly provided, It is characterized by the above-mentioned. In the invention of claim 5, since the engagement permission member which permits engagement of only the end of one pole of the battery cell is protruded in the circular recess holding the end of one of the poles of the battery cell. Even if the polarity of the battery cell is wrong and the battery cell is arranged in the upside down direction, the other pole of the battery cell does not engage with the engagement allowing rib and does not contact the metal connecting member. Since the ends are not aligned and cannot be held by the other side of the holder case, assembly work errors can be prevented.
[0014]
Claim 6 The invention described in claim 1 In the invention, a ventilation hole for allowing cooling air to flow therethrough is formed in a central portion of any one of the holder cases, and the cooling air is disposed in the longitudinal direction of the demarcating member in the side surface of the battery cell. It is characterized in that an induction fin for guiding to is formed. Claim 6 In this invention, since the ventilation hole for circulating cooling air inside is formed in the center part of either one of the holder cases, the cooling air can be introduced into the assembled battery and the defining member Since the induction fin for guiding the cooling air to the side surface of the battery cell is formed in the longitudinal direction, the cooling effect of the battery cell can be enhanced.
[0016]
Claim 7 The invention described in is a battery module, Any one of Claims 1 thru | or 6. And a plurality of the assembled batteries are electrically connected in series. Claim 7 In the invention of Any one of Claims 1 thru | or 6. Since the plurality of assembled batteries described above are provided and the plurality of assembled batteries are electrically connected in series, a high-voltage battery module can be obtained.
[0017]
Claim 8 The invention described in claim 7 In the invention described in claim 2, a concave curved surface having a radius of curvature larger than the radius of curvature of the outer diameter portion is formed between the outer diameter portions in which the circular depressions are formed in the two holder cases, and the other of the holder cases A positive external output terminal and a negative external output terminal of the assembled battery are erected on the upper part of the battery, and the concave curved surfaces of one assembled battery and another assembled battery connected in series are connected to the other assembled battery and 1 And the positive external output terminal or negative external output terminal of the first assembled battery and the negative external output terminal or positive external output terminal of the other assembled battery are in contact with each other. It is characterized by. Claim 8 In the invention, a concave curved surface having a radius of curvature larger than the radius of curvature of the outer diameter portion is formed between the outer diameter portions where the circular depressions are formed in the two holder cases of each assembled battery, A positive electrode external output terminal and a negative electrode external output terminal of the assembled battery are erected on the upper part. In the battery module of the present invention, the concave curved surfaces of one assembled battery and another assembled battery connected in series engage with the outer diameter portion of the other assembled battery and one assembled battery. The movements between the batteries can be restrained to suppress the movement of the assembled battery, and the positive external output terminal or negative external output terminal of one assembled battery and the negative external output terminal or positive external output terminal of another assembled battery are Since the contact is made, the series connection work between the assembled batteries can be performed very easily.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an assembled battery to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
[0019]
As shown in FIG. 1, the assembled battery 1 according to the present embodiment includes four high-performance battery cells 2 covered with a casing having high thermal conductivity, and the other of the holder case disposed above the battery cells 2. Holder case A3 and a holder case B4 as one of the holder cases arranged below the battery cell 2 are provided. These holder cases A3 and B4 are formed of an electrically insulating resin.
[0020]
As shown in FIG. 2, the battery cell 2 has a cylindrical battery can 10 on the negative electrode side, and a positive electrode having lithium manganate or the like as a main constituent material and a negative electrode having a carbon material as a main constituent material through a separator. The wound group is wound and the outer shape is columnar. The opening end of the battery can 10 and the battery lid 12 having a hat-shaped cross section in which a safety valve or the like is disposed and the positive electrode terminal 11 projects from the center are crimped via an insulating member. That is, the opening end of the battery can 10 is bent in a right angle direction by caulking to form a side end flat portion 16, and a step is formed between the side end flat portion 16 and the battery lid 12 by interposing an insulating member. Has been. For this reason, the positive electrode side of the battery cell 2 has a shape in which an annular groove is formed between the side end flat portion 16 and the positive electrode terminal 11.
[0021]
As shown in FIGS. 1 and 3, four circular recesses having an inner diameter slightly larger than the outer shape of the battery cell 2 are formed inside the holder case A3 (see also FIG. 6). The two end portions are fixed vertically while being inserted into the circular recess. On the other hand, the outer diameter portion in which the circular recess of the holder case A3 is formed is a convex curved surface 26, and a concave curved surface 25 having a curvature radius larger than the curvature radius of the convex curved surface 26 is formed between adjacent convex curved surfaces 26. It is composed.
[0022]
As shown in FIG. 3, the holder case A3 includes a conductive inter-cell connection metal bus bar 6 as a metal connection member, a battery holder connection bus bar A7 as a negative electrode external output terminal, and a battery holder as a positive electrode external output terminal. The inter-connection bus bar B8 is embedded and fixed by insert molding.
[0023]
The inter-cell connection metal bus bar 6 is a rectangular elongated metal member, and both ends are bifurcated. Further, a voltage detecting metal piece 15 as a part of a conductive member for detecting the voltage between the terminals of the battery cell 2 protrudes from the center portion of the inter-cell connecting metal bus bar 6, and the voltage detecting metal The piece 15 penetrates through the holder case A3 and is exposed on the surface of the holder case A3.
[0024]
The battery holder connection bus bars A7 and B8 have a substantially L-shaped cross section, and an L-shaped upper portion serving as an external output terminal is exposed from the surface of the holder case A3. A round hole-like bolt fastening hole 17 that enables bolt and nut fastening is formed on the exposed L-shaped upper part. On the other hand, the L-shaped leg end portions of the battery holder connecting bus bars A7 and B8 have a bifurcated shape, similar to the end portion of the inter-cell connecting bus bar 6. A voltage detecting metal piece 8 ′ as a part of the conductive member is led out from the L-shaped foot end portion of the battery holder connecting bus bar B8, and the voltage detecting metal piece 8 ′ penetrates the holder case A3. It is exposed on the surface of the holder case A3. The battery holder connecting bus bars A7 and B8 are embedded at an angle of 25 degrees with respect to the embedding direction of the cell connecting metal bus bars 6 so that the L-shaped upper portions exposed from the surface of the holder case A3 are parallel to each other. Yes.
[0025]
In the holder case A3, four through holes 14 for spot welding work are formed at the center where the battery cell 2 is inserted. Both end portions of the inter-cell connection metal bus bar 6 and the L-foot end portions of the battery holder connection bus bars A7 and B8 are exposed at the positions of the through holes 14.
[0026]
The holder case A3 has two voltage detection buses 9 as a part of the conductive member and a voltage detection connector 19 (FIG. 1) for outputting the voltage between the terminals of the battery cell 2 to the outside of the assembled battery control unit or the like. The foot portions of the two connector fixing bosses 20 for fixing (see) are embedded and fixed by insert molding. The voltage detection bus bar 9 is disposed at a position where spot welding can be performed on the side end flat portion 16 of the battery cell 2, and one end portion of the voltage detection bus bar 9 is exposed on the surface of the holder case A3.
[0027]
Further, as shown in FIG. 1, a wiring sheet (flexible substrate) 5 in which a conductive pattern is covered with an electrically insulating insulating member is disposed at the center of the surface of the holder case A3. As shown in FIG. 4, the pattern circuit of the wiring sheet 5 avoids the position of the work hole 18 used when the tapping screw is screwed into the tapping screw hole 22 (see FIG. 3), as will be described later. It has been patterned. The ends of the pattern circuit are connected to the voltage detection metal pieces 8 'and 15 and the two voltage detection bus bars 9 exposed on the surface of the holder case A3 by spot welding, respectively, and the pattern circuit is concentrated on the voltage detection connector 19. Has been. A fixing portion for fixing the voltage detection connector 19 to the connector fixing boss 20 protrudes from both sides in the longitudinal direction of the voltage detection connector 19, and a fixing hole for insertion into the connector fixing boss 20 is formed in the fixing portion. Yes.
[0028]
As shown in FIGS. 5 and 6, the holder case B4 is formed with four circular depressions, a convex curved surface 26 and a concave curved surface 25, respectively, similarly to the holder case A3. A ventilation hole is formed in the center of the holder case B4 so that cooling air can be introduced from the outside. At the center of the ventilation hole, a support column 21 as a demarcating member, which is made of an electrically insulating resin and demarcates the interval between the holder case A3 and the holder case B4 and is supported at four positions from the horizontal direction, is arranged in the vertical direction. . The support column 21 extends in four directions diagonally, and is formed with reinforcing ribs 24 as induction fins for reinforcing the support column 21 and for evenly guiding the cooling air to the side surface of the battery cell 2. . Further, a tapping screw hole 22 is formed at the apex of the support column 21 and has the same hole position in the vertical direction as the tapping screw hole 22 (see FIG. 3) formed in the center of the holder case A3. The Yes. Further, a key rib 23 is formed at the apex of the column 21 as a key for preventing rotation in the left-right direction and preventing erroneous connection of the battery cell 2. Note that a key groove that fits with the key rib 23 is formed on the holder case A3 side.
[0029]
Further, in the holder case B4, two conductive and rectangular inter-cell connecting metal bus bars 6 are embedded and fixed in parallel by insert molding, and both end portions of the inter-cell connecting metal bus bar 6 are bifurcated. Yes. Further, the holder case B4 is formed with a through hole 14 for spot welding at the center where the battery cell 2 is inserted in the same manner as the holder case A3, and the inter-cell connecting metal bus bar 6 is located at the position of the through hole 14. The edge is exposed.
[0030]
As shown in FIG. 7, the four battery cells 2 are fixed in the holder cases A3 and B4 so that their polarities alternate in the vertical direction. That is, it arrange | positions so that the battery cells 2 on a diagonal line may become the same polarity. Further, as shown in FIGS. 3 and 5, an annular rib 13 serving as an engagement allowing member is provided on the battery cell 2 side, avoiding the hole position of the through hole 14, in the recess into which the positive electrode side of the battery cell 2 is inserted. Projected to. The tip of the annular rib 13 is inserted into the annular groove on the positive electrode side of the battery cell 2 described above.
[0031]
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, each of the positive terminal 11 and the negative terminal of the battery cell 2 is connected to the battery holder connecting bus bars A <b> 7 and B <b> 8 exposed at the position of the through hole 14 and the inter cell connecting metal bus bar 6. Are connected by spot welding to the bifurcated ends.
[0032]
The wiring of the electric system of the assembled battery 1 is summarized as shown in FIG. As shown in FIG. 8, the four battery cells 2 in the assembled battery 1 are connected in series by three inter-cell connection metal bus bars 6, and the highest potential side and the lowest potential side are respectively the battery holder connection bus bars B 8. , A7. Further, the voltage between the terminals of each battery cell 2 is gathered to the voltage detection connector 19 via the wiring sheet 5 by the voltage detection metal pieces 8 ′ and 15 and the voltage detection bus bar 9. Further, all the wiring members of the assembled battery 1 are disposed on the holder case A side except for the two inter-cell connection metal bus bars 6 embedded in the holder case B4.
[0033]
Next, the assembly procedure of the assembled battery 1 of this embodiment is demonstrated.
[0034]
As shown in FIG. 7, the four battery cells 2 are inserted into the circular recess of the holder case B4 so as to have the same polarity diagonally, and are held in a vertically placed state. Next, as shown in FIG. 1, the wiring sheet 5 is arranged on the surface of the holder case A3 in advance, and the fixing holes of the fixing portions of the voltage detection connector 19 are inserted into the two connector fixing bosses 20, and the fixing portions are A holder case A3 thermally welded to the connector fixing boss 20 is prepared, and the key ribs 23 of the holder case B4 are inserted into the key grooves formed in the holder case A3, and the end portions of the four battery cells 2 are collectively collected. The holder case A3 is fixed to the holder case B4 by inserting it into the circular recess and holding it, and screwing the tapping screw into the tapping screw hole 22 from the work hole 18 formed in the wiring sheet 5.
[0035]
And, in order to connect the battery cells 2 in series, each battery cell 2 and the battery holder connection bus bars A7, B8 and the cell connection metal bus bar 6 are mechanically by spot welding through the through holes 14 for welding work, Connect electrically. Further, in order to detect the voltage between the terminals of the battery cell 2, the battery cell 2 and the voltage detection bus bar 9, the voltage detection bus bar 9 and the voltage detection metal pieces 8 ′ and 15, and the pattern circuit end of the wiring sheet 5 Are assembled by spot welding to assemble the assembled battery 1.
[0036]
Various combinations of the assembled battery 1 produced as described above are conceivable. Hereinafter, an example of a battery module in which the assembled batteries 1 are connected in series will be shown.
[0037]
As shown in FIG. 8, the battery module 30 includes a plurality of assembled batteries 1 in which a concave curved surface 26 and a convex curved surface 25 are contact-engaged in a box-like and electrically insulating casing 27 having an open top. It is installed. The battery holder connection bus bars A7 and B8 of the assembled battery 1 are attached on the same surface, and are fastened with bolts and nuts via bolt fastening holes 17 to be electrically and mechanically connected. Also, several anti-vibration rubbers (not shown) are fixed to the plate-like top plate 28 that covers the opening of the casing 27, and several assembled batteries 1 out of the assembled batteries 1 disposed in the casing 27. Is pressed by the top plate 28 from above through a vibration-proof rubber (not shown). A space 29 is formed at the center where four assembled batteries 1 are disposed. A vent hole for introducing cooling air into the casing 27 is formed on the bottom surface of the casing 27 corresponding to the air holes of the space 29 and the holder case B4 of each assembled battery 1.
[0038]
Next, the operation of the assembled battery 1 according to this embodiment will be described together with the operation of the battery module 30.
[0039]
In the assembled battery 1 of the present embodiment, both ends of the battery cell 2 are sandwiched and fixed vertically by the holder cases A3 and B4 in the circular recess, so that the battery cell 2 moves in an orderly manner in the vertical orientation. Therefore, the battery cell can be supported stably. Further, since the battery cell 2 is held vertically in the circular recess of the holder case B4, it is not necessary to hold the battery cell 2 in the vertically placed state during the assembly operation. Furthermore, since the battery cells 2 are held together in the circular recess of the holder case A3 and the battery cells 2 are fixed from above and below, the assembly workability of the assembled battery can be improved.
[0040]
In the present embodiment, the battery holder connection bus bars A7 and B8 and the cell connection metal bus bar 6 for connecting the battery cells 2 in series are embedded in the holder cases A3 and B4 by insert molding, so that they pass through them. The battery pack 1 can be connected in series only by spot welding through the hole 14, and the connection workability of the battery pack 1 can be improved. In addition, since the battery cells 2 are alternately connected in series by the inter-cell connection metal bus bars 6 embedded in the holder cases A3 and B4, the battery cells 2 are electrically connected in series and the arrangement becomes a parallel structure. The assembled battery 1 can have a compact structure. However, since the inter-cell connection metal bus bars 6 of the holder cases A3 and B4 are alternately connected in series, the battery cells 2 may be short-circuited if the attachment position of the holder case A3 is mistaken. For this reason, in this embodiment, the electrical connection in the incorrect position of holder case A3 is prevented with the fitting structure by the key rib 23 and a key groove, and safety | security is improved.
[0041]
Furthermore, in this embodiment, the voltage detection bus bar 9 and the voltage detection metal pieces 8 'and 15 embedded in the battery cell 2 and the holder cases A3 and B4 by insert molding, and the voltage detection bus bar 9 and the voltage detection metal Since the connection wiring work for detecting the voltage between the terminals is completed simply by connecting the pieces 8 ', 15 and the wiring sheet 5 by spot welding, the connection work can be easily performed without the need for work such as wiring. . In addition, since the voltage between the terminals is concentrated on the voltage detection connector 19 by the pattern circuit of the wiring sheet 5, the wiring work can be performed only by inserting the connector without using screws, so that the workability is remarkably improved.
[0042]
In this embodiment, even if the battery cell 2 is inserted into the holder case B4 with the wrong polarity, the positive electrode terminal 11 is in contact with the inter-cell connection metal bus bar 6 because of the annular rib 13. Therefore, the battery cells 2 can be prevented from being short-circuited, and the upper surfaces of the battery cells 2 are not aligned and cannot be inserted into the holder case A3. can do.
[0043]
In the present embodiment, the cooling air is introduced into the assembled battery from the ventilation hole of the holder case B4, and the cooling air introduced by the reinforcing ribs 24 is uniformly guided to the side surface of the battery cell 2. It is possible to improve the cooling performance of the cell 2 and to prevent uneven cooling between the battery cells 2.
[0044]
Furthermore, in the battery module 30 of the present embodiment, the battery holder connection bus bars A7 and B8 of the assembled battery 1 are attached on the same surface, and the assembled battery 1 is fastened with bolts and nuts via the bolt fastening holes 17. In addition, the series connection work of the assembled batteries 1 can be performed very easily, and the assembled batteries 1 are further in contact engagement with each other with the concave curved surface 25 and the convex curved surface 26. Therefore, as the number of the assembled batteries 1 increases, Since the assembled batteries 1 check the movement of each assembled battery 1 with each other's frictional resistance, only a few vibration-proof rubbers are fixed to the top plate 28 and pressed from above the several assembled batteries 1. The battery 1 can be fixed. And since the ventilation hole for introducing cooling air is formed in the space 29 of the casing 27 and the bottom part corresponding to the ventilation hole of holder case B4, each battery cell which comprises each assembled battery 1 and generates heat at the time of charging / discharging The cooling property of 2 can be improved.
[0045]
In this embodiment, an example in which the support column 21 is erected from the holder case B4 side is shown. However, since the support column 21 only needs to delimit between the holder cases A3 and B4, it is erected from the holder case A3 side. May be.
[0046]
Moreover, in this embodiment, since the battery cell 2 has a caulking structure, the tip of the annular rib 13 is inserted into the annular groove on the positive electrode side of the battery cell 2 and the wrong polarity to the circular recess is obtained. However, it is only necessary to be able to prevent the wrong polarity from being inserted. Therefore, only one of the electrodes is allowed to be attached in accordance with the shape of both electrodes of the battery cell 2 regardless of the positive electrode or the negative electrode. The shape is not limited to the annular rib.
[0047]
Furthermore, in the assembled battery 1 of the present embodiment, the voltage between the terminals of the battery cell 2 on the right side of FIG. 7 is not detected. However, when the assembled battery 1 is connected in series as in the battery module 30, the battery is connected in series. Since the battery holder connection bus bars A7 and B8 of the two assembled batteries connected to each other are connected to have the same potential, the voltage of the voltage detecting metal piece 8 'of the other assembled battery connected in series is detected. Thus, the voltage across the terminals of the battery cell 2 on the right side of FIG. 7 can be detected.
[0048]
Further, a boss may be provided on the bottom surface of the casing 27 corresponding to the position of the space 29, and the four assembled batteries 1 forming the space 29 may be screwed to the boss. If it does in this way, each assembled battery 1 which comprises the battery module 30 can be fixed still more reliably.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, each of the two holder cases made of electrically insulating resin formed with a circular recess having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the battery cell corresponding to the number of battery cells. Since both ends of the battery cell are vertically sandwiched and fixed in the recess from the top and bottom, a plurality of battery cells can be arranged in a vertical manner without any loose movement, and the battery cell support stability In the holder case, a metal connection member that electrically connects the battery cell is embedded in the holder case, and the battery cell is connected in series by this metal connection member. There is no need to attach the battery cells to the holder case in a subsequent process and connect the battery cells in series, and the assembly workability of the assembled battery can be improved. In addition, a key is formed on one end of the defining member that defines the interval between the two holder cases on either one of the holder cases, and a key groove that fits the key is formed on the other of the holder cases. Therefore, the battery cell is held between the two holder cases by tapping screws that are sandwiched from above and below and screwed into the screw holes formed in the demarcating member only when the keys and key grooves formed in the holder cases are fitted. It is fixed and can prevent electrical connection at a wrong position. Further, the conductive member embedded in either one of the holder cases for detecting the voltage between the terminals of the battery cell has electrical insulation. Since it is connected to a pattern circuit that is covered with an insulating member and concentrated to a connector for outputting the voltage between the terminals of the battery cell to the outside, between the terminals of the battery cell Wiring work to output pressure externally can be done only by connecting the conductive member and the pattern circuit and inserting the connector, and there is no need to use screws, so the workability of wiring connection is significantly improved. Can The effect that can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external perspective view of an assembled battery according to an embodiment to which the present invention is applicable.
FIG. 2 is an external perspective view of a battery cell used in the assembled battery according to the embodiment.
FIG. 3 is a plan view of a holder case A used in the assembled battery according to the embodiment.
FIG. 4 is a plan view of a wiring sheet and a voltage detection connector used in the assembled battery according to the embodiment.
FIG. 5 is a plan view of a holder case B used in the assembled battery according to the embodiment.
6 is an external perspective view of a holder case B. FIG.
7 is an external perspective view showing a state in which a battery cell is held vertically by a battery case B. FIG.
FIG. 8 is a wiring diagram schematically showing wiring of an electric system of the assembled battery according to the embodiment.
FIG. 9 is a perspective view of a battery module in which the assembled batteries of the embodiment are connected in series.
[Explanation of symbols]
1 battery pack
2 battery cells
3 Holder case A (the other of the holder cases)
4 Holder case B (One of the holder cases)
5 Wiring sheet (pattern circuit)
6 Inter-cell connection metal bus bar (metal connection member)
7 Battery holder connection bus bar A (negative external output terminal)
8 Battery holder connection bus bar B (positive external output terminal)
9 Voltage detection bus (conductive member)
11 Positive terminal
13 Toroidal rib (Acceptable member)
14 Through hole
8 ', 15 Voltage detection metal piece (conductive member)
19 Voltage detection connector (connector)
21 Prop (defining member)
23 key rib (key)
24 Reinforcement rib (induction fin)
25 Concave surface
26 Convex curve (outer diameter part)
30 Battery module

Claims

複数個の柱状バッテリセルが固定され電気的に接続された組電池において、前記バッテリセルの外径より僅かに大きな内径の円形窪みが前記バッテリセルの数に対応して形成され、かつ、前記バッテリセルを電気的に接続する金属接続部材が埋設された電気絶縁樹脂製の２つのホルダケースにより前記バッテリセルの両端部が縦置きで上下方向から挟み込まれており、前記バッテリセルが直列に接続された組電池であって、前記ホルダケースのいずれか一方には、先端部にキーが形成され前記２つのホルダケースの間隔を画定する画定部材が立設されているとともに、前記ホルダケースのいずれか他方に前記キーと嵌合するキー溝が形成されており、前記画定部材に形成されたネジ穴に螺合するタッピングネジにより前記２つのホルダケースが固定され、前記ホルダケースのいずれか他方には前記バッテリセルの端子間電圧を検出するための導電性部材が埋設されており、該導電性部材は、電気的絶縁性を有する絶縁部材で被覆され前記バッテリセルの端子間電圧を外部出力するためのコネクタに集結するパターン回路に接続されていることを特徴とする組電池。 Oite the plurality columnar battery cells are fixed electrically connected pairs batteries, the circular inner diameter slightly larger than the outer diameter of the battery cell depressions are formed corresponding to the number of the battery cells, and The battery cells are sandwiched from above and below vertically by two holder cases made of electrically insulating resin in which metal connection members for electrically connecting the battery cells are embedded, and the battery cells are connected in series. a connected set batteries in, the one on one of the holder case, together define member key is formed to define a distance between the two holder case is erected to the distal end portion, said holder A key groove for fitting with the key is formed in either one of the cases, and the two holder cases are formed by tapping screws that are screwed into screw holes formed in the defining member. A conductive member for detecting the voltage between the terminals of the battery cell is embedded in either one of the holder cases, and the conductive member is covered with an insulating member having electrical insulation. set batteries, characterized in that it is connected to the pattern circuit centralizing inter-terminal voltage of the battery cell connector for external output.

前記ホルダケースの一方に形成された円形窪みに前記バッテリセルの一方の端部が挿入されて縦置きに拘持され、前記ホルダケースの他方に形成された円形窪みに該バッテリセルの他方の端部が一括で拘持されて前記バッテリセルが固定されることを特徴とする請求項１に記載の組電池。 One end of the battery cell is inserted into a circular recess formed in one of the holder cases and held vertically, and the other end of the battery cell is stored in a circular recess formed in the other of the holder case. set batteries according to claim 1, wherein the battery cells are fixed section is catching in bulk.

前記バッテリセルは前記ホルダケースの一方に埋設された金属接続部材と前記ホルダケースの他方に埋設された金属接続部材とによって交互に接続され、全体として直列に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の組電池。 The battery cells are alternately connected by a metal connection member embedded in one of the holder cases and a metal connection member embedded in the other of the holder cases, and are connected in series as a whole. set batteries according to claim 1 or claim 2.

前記円形窪みの中央部には貫通穴が形成されており、前記バッテリセルと前記金属接続部材の端部とが溶接されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の組電池。 The through hole is formed in the center part of the said circular hollow, The said battery cell and the edge part of the said metal connection member are welded, The any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. set batteries described.

前記バッテリセルの一方の極の端部を拘持する円形窪みに前記一方の極の端部のみの係着を許容する係着許容部材が突設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の組電池。 The engagement permission member which accept | permits only the edge part of the said one pole protrudes in the circular hollow holding the edge part of the one pole of the said battery cell, The 1 thru | or characterized by the above-mentioned. set batteries according to any one of claims 4.

前記ホルダケースのいずれか一方の中央部には冷却空気を内部に流通させるための通風孔が形成されており、前記画定部材の長手方向には前記冷却空気を前記バッテリセルの側面に誘導する誘導フィンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の組電池。 A ventilation hole for circulating cooling air is formed in the center of one of the holder cases, and guidance for guiding the cooling air to the side surface of the battery cell in the longitudinal direction of the defining member. set batteries according to claim 1, characterized in that fins are formed.

請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の組電池を複数個備え、前記複数個の組電池が電気的に直列に接続されたことを特徴とする電池モジュール。A battery module comprising a plurality of the assembled batteries according to any one of claims 1 to 6 , wherein the plurality of assembled batteries are electrically connected in series.

前記２つのホルダケースには前記円形窪みが形成された外径部間に該外径部の曲率半径より大きな曲率半径を有する凹曲面が曲成され、前記ホルダケースの他方の上部には前記組電池の正極外部出力端子及び負極外部出力端子が立設されており、
直列に接続される１の組電池及び他の組電池の凹曲面が互いに前記他の組電池及び１の組電池の外径部に係合し、かつ、前記１の組電池の正極外部出力端子又は負極外部出力端子と前記他の組電池の負極外部出力端子又は正極外部出力端子とが着接することを特徴とする請求項７に記載の電池モジュール。A concave curved surface having a radius of curvature larger than the radius of curvature of the outer diameter portion is formed between the outer diameter portions in which the circular depressions are formed in the two holder cases, and the pair of holder cases is formed on the other upper portion of the holder case. The battery's positive external output terminal and negative external output terminal are erected,
The concave curved surfaces of one assembled battery and another assembled battery connected in series engage with the outer diameter portion of the other assembled battery and one assembled battery, and the positive external output terminal of the one assembled battery The battery module according to claim 7 , wherein the negative external output terminal and the negative external output terminal or the positive external output terminal of the other assembled battery are attached.