JP5610012B2 - 電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、電池モジュールに関する。

電池モジュールを有する電池パックとしては、例えば、特許文献１に記載の二次電池装置が挙げられる。特許文献１に記載の二次電池装置は、複数の電池積層アッセンブリを備えている。電池積層アッセンブリは、床板と、床板から立設された背面板と、床板上に固定されたベース板とを有している。ベース板上には、電池モジュールが載置されている。電池モジュールは、背面板に当接している。ベース板の縁部には、電池モジュールを挟むように側面板が立設されている。電池モジュール上には、パッキンを介してベース板が設けられ、このベース板上に電池モジュールが載置されることで、電池モジュールが積層配置されている。

特開２０１１−５４３５３号公報

例えば、積層配置された電池モジュール同士を導線で接続する場合には、下方に配置される電池モジュールの接続端子に導線を接続して導線を上方に配置される電池モジュールの接続端子まで延ばす。このとき、下方に配置される電池モジュールの接続端子と上方に配置される電池モジュールの接続端子とを結ぶ直線上には電池セル等が存在するため、導線を回り込ませる必要があり、導線が長くなる。また、導線の曲げ半径が大きいと、導線を曲げるために要するスペースが大きくなる。同様に、電池モジュールの上方に配置された電子部品の接続端子に導線を延ばす場合にも、電池モジュールの接続端子と電子部品の接続端子とを結ぶ直線上に介在物が存在すると、導線が長くなる。

本発明の目的は、導線を短くすることができる電池モジュールを提供することにある。

上記課題を解決する電池モジュールは、電池セルと、前記電池セルの接続端子と接続され、該接続端子が突出する方向に延設する立設部を有するバスバーと、を備えた電池モジュールであって、前記バスバーは、板部材上に設けられる被接続体と導線を介して接続され、前記板部材には、前記接続端子と対向する位置に貫通孔が設けられ、前記立設部は、前記板部材の前記貫通孔に挿通され、前記電池セルは、前記バスバー及び前記導線を介して充放電されることを要旨とする。

これによれば、立設部が接続端子の突出方向に延設されていることで、立設部の延設方向に設けられた被接続体と電池セルを接続する場合に、立設部によって導線における被接続体と接続される端部とは反対側の端部の接続位置を立設部の延設方向にずらすことができ、導線の両端を結ぶ線上に介在物が存在しないようにすることができる。このため、導線を短くすることができる。
また、バスバーの立設部が板部材に設けられた貫通孔に挿通されることで、板部材上に設けられた被接続体とバスバーを容易に接続することができる。

上記課題を解決する電池モジュールは、電池セルと、前記電池セルの接続端子と接続され、該接続端子が突出する方向に延設する立設部を有するバスバーと、を備えた電池モジュールであって、前記電池セルは複数並設され、複数の前記電池セルの並設方向の両端にはエンドプレートが設けられ、複数の前記電池セルのうち前記並設方向の一端に設けられれる電池セルには、前記バスバーが設けられ、前記バスバーは、前記立設部の延設方向に設けられる被接続体と導線を介して接続され、前記バスバーは、前記立設部に接続され、前記立設部の延設方向と交わる方向において前記エンドプレートの外面よりも外側にまで延設する延設部を有し、前記延設部には、該延設部の延設方向における前記立設部側の一端部とは反対側の他端部に前記導線が接合され、前記電池セルの上方には板部材が設けられ、当該板部材には前記接続端子と対向する位置に貫通孔が設けられ、前記立設部は、前記板部材の前記貫通孔に挿通され、前記電池セルは、前記バスバー及び前記導線を介して充放電されることを要旨とする。

これによれば、延設部の他端部に導線が接続されることで、導線における被接続体と接続される端部とは反対側の端部の接続位置を立設部の延設方向と交わる方向に移動させることができる。このため、被接続体に導線を接続する場合に、導線の両端を結ぶ線上に介在物が存在しないようにすることができ、導線を曲げることなく接続を行うことができる。
また、バスバーの立設部が板部材に設けられた貫通孔に挿通されることで、被接続体とバスバーを容易に接続することができる。

上記電池モジュールについて、前記バスバーの前記導線が接続される面は、前記接続端子の突出方向に沿う方向に設けられることが好ましい。

本発明によれば、導線を短くすることができる。

実施形態の電池パックを示す斜視図。 実施形態の電池モジュールを示す斜視図。 実施形態の電池モジュールを示す断面図。 実施形態における電池モジュールの角型電池の並設方向の一端を拡大して示す断面図。 実施形態における電池モジュールの角型電池の並設方向の他端を拡大して示す断面図。

以下、電池モジュールの一実施形態について説明する。
図１に示すように、電池パック１０は、３個の電池モジュール２０が積層配置されている。

図２及び図３に示すように、電池モジュール２０は、電池ホルダ２１に保持された電池セルとしての角型電池２２が角型電池２２の厚み方向に並設されている。電池モジュール２０において、角型電池２２の並設方向の両端には、エンドプレート２３が設けられている。角型電池２２は、隣り合う角型電池２２の正極端子２４と負極端子２５が隣り合うように配置されている。なお、角型電池２２は、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素蓄電池などの二次電池である。

図４及び図５に示すように、隣り合う角型電池２２の正極端子２４と負極端子２５は、板状の板状バスバー３１によって接続されている。また、角型電池２２の並設方向の一端に設けられる角型電池２２には、第１の立設バスバー４１が設けられている。角型電池２２の並設方向の他端に設けられる角型電池２２には、第２の立設バスバー５１が設けられている。具体的にいえば、角型電池２２の並設方向の一端に設けられる角型電池２２の正極端子２４には、第１の立設バスバー４１が接続され、角型電池２２の並設方向の他端に設けられる角型電池２２の負極端子２５には、第２の立設バスバー５１が接続されている。

電池モジュール２０において、隣り合う角型電池２２の正極端子２４及び負極端子２５を接続する板状バスバー３１は、各角型電池２２を直列接続するための部材である。また、電池モジュール２０において、立設バスバー４１，５１は、複数の角型電池２２が直列接続されて構成された電池モジュール２０を他の電池モジュール２０や、他の電子部品と接続するための部材である。直列接続された角型電池２２は、立設バスバー４１，５１を介して充放電される。

図２に示すように、電池ホルダ２１は、電子部品が載置される板部材としての載置板６１を保持している。載置板６１は、矩形平板状の本体６２と、本体６２の短手方向両端から本体６２の厚み方向に延設された延設部６３とを有している。載置板６１は、角型電池２２の上方（電池モジュール２０の積層方向上方）に設けられている。

載置板６１上には、角型電池２２の放電と、放電の遮断を制御するリレー６６が設けられている。リレー６６は、有底矩形筒状のリレー用カバー６７によって覆われている。また、リレー用カバー６７内には、リレー６６の接続端子と接続される導線としての板状バスバー３２が設けられている。また、載置板６１上には、角型電池２２の制御を行う電池ＥＣＵ６８が設けられている。電池ＥＣＵ６８は、有底矩形筒状のＥＣＵ用カバー６９によって覆われている。リレー６６及び電池ＥＣＵ６８は、角型電池２２（電池モジュール２０）の充放電に寄与する電子部品である。なお、図示は省略しているが、リレー用カバー６７の内部には、リレー６６以外の電子部品も収容されている。

図４及び図５に示すように、載置板６１には、貫通孔６４，６５が設けられている。貫通孔６４は、角型電池２２の並設方向の一端の角型電池２２の正極端子２４と対向して設けられている。また、貫通孔６５は、角型電池２２の並設方向の他端の角型電池２２の負極端子２５と対向して設けられている。すなわち、貫通孔６４，６５は、立設バスバー４１，５１が設けられる端子に対向して設けられている。

図３に示すように、角型電池２２は、電池ケース２６に電極組立体２７が収容されている。電池ケース２６は、電極組立体２７を収容する有底矩形箱状の本体部２８と、本体部２８の開口部を閉塞する矩形板状の蓋部２９とから構成されている。蓋部２９には、接続端子としての正極端子２４及び負極端子２５が設けられている。すなわち、本実施形態において、正極端子２４及び負極端子２５の突出方向とは、蓋部２９の厚み方向（角型電池２２の高さ方向）となる。電極組立体２７は、複数の正負の電極を積層してなる。正極端子２４及び負極端子２５は、正極導電部材２４ａ及び負極導電部材２５ａを介して電極組立体２７に電気的に接続されている。正極端子２４及び負極端子２５は、電池ケース２６内から電池ケース２６外に突出する軸部３０を有しており、軸部３０の先端（電池ケース２６外に突出する端部）の周面に雄ねじを有する。この雄ねじにナットＮ１が螺合されることで、正極端子２４及び負極端子２５が固定されている。また、正極端子２４及び負極端子２５は、軸部３０の先端から軸部３０の軸方向に延びる螺合穴３０ａを有している。螺合穴３０ａは、周面に雌ねじを有する。

図４に示すように、第１の立設バスバー４１は、円筒状の立設部４２を有している。立設部４２の軸方向第１端部４２ａには、立設部４２の軸方向に直交する方向に延設された延設部４３が設けられている。延設部４３は、延設部４３の延設方向における立設部４２側の一端部とは反対側の他端部から延設部４３の延設方向に沿って延びる締結穴４４を有している。締結穴４４の内周には、雌ねじが設けられている。第１の立設バスバー４１の他端部の端面４８（導線が接続される面）は、正極端子２４及び負極端子２５の突出方向に沿う方向に設けられている。

第１の立設バスバー４１は、立設部４２の軸方向第２端部４２ｂ（立設部４２の軸方向第１端部４２ａとは反対側の端部）の端面が角型電池２２の正極端子２４に接合される。具体的にいえば、立設部４２の軸方向第１端部４２ａから立設部４２の孔４５に挿通されたボルトＢ１が、角型電池２２の正極端子２４に設けられた螺合穴３０ａに螺合されることで、立設部４２が正極端子２４に設けられている。したがって、立設部４２は、角型電池２２の正極端子２４から、正極端子２４の突出方向（角型電池２２の高さ方向）に延設されている。立設部４２は、載置板６１に設けられた貫通孔６４を貫通して、軸方向第１端部４２ａが載置板６１から突出している。また、第１の立設バスバー４１の延設部４３は、上方（立設部４２の延設方向）に電池モジュール２０が介在しない位置（後述するパワー線４６の両端を結ぶ線上に介在物が存在しない位置）まで延びている。

第１の立設バスバー４１の端面４８には、導線としてのパワー線４６が接合されている。パワー線４６は、パワー線４６の軸方向一端に設けられた接続部材４７を挿通したボルトＢ２が延設部４３の締結穴４４に螺合されることで第１の立設バスバー４１の端面４８に取り付けられている。したがって、第１の立設バスバー４１の端面４８が、パワー線４６が接続される接続面となる。パワー線４６は、折り曲げられることなく、直線状に電池モジュール２０の積層方向（立設部４２の延設方向）に延びている。そして、積層配置された各電池モジュール２０は、各パワー線４６によって電気的に接続される。これにより、角型電池２２が直列接続されてなる電池モジュール２０が並列接続される。第１の立設バスバー４１の接続対象（被接続体）は、第１の立設バスバー４１が接続される電池モジュール２０上に積層配置される電池モジュール２０となる。

図５に示すように、第２の立設バスバー５１は、円筒状の筒部材５２と、筒部材５２に挿通された軸部材５３を有している。筒部材５２及び軸部材５３により、立設部が構成されている。すなわち、第２の立設バスバー５１は、全体が立設部となっている。軸部材５３は、軸方向の両端に雄ねじが設けられた、いわゆるスタッドボルトである。軸部材５３の軸方向第１端部５３ａは、板状バスバー３２を貫通している。軸部材５３の軸方向第２端部５３ｂは、角型電池２２の負極端子２５の螺合穴３０ａに螺合されている。板状バスバー３２を貫通した軸部材５３の軸方向第１端部５３ａには、ナットＮ２が螺合されている。これにより、第２の立設バスバー５１は、角型電池２２の負極端子２５と板状バスバー３２との間に固定され、負極端子２５上に立設されている。第２の立設バスバー５１の接続対象（被接続体）は、上方（第２の立設バスバー５１の延設方向）に設けられたリレー６６となる。

本実施形態において、角型電池２２の接続端子（正極端子２４及び負極端子２５）から立設する第１の立設バスバー４１及び第２の立設バスバー５１が、請求項におけるバスバーとなる。また、第１の立設バスバー４１に接続され、電池モジュール２０同士を接続するパワー線４６が請求項における導線となる。また、第２の立設バスバー５１に接続され、電池モジュール２０とリレー６６を接続する板状バスバー３２も請求項における導線となる。すなわち、請求項における導線とは、接続端子から立設されたバスバーに一端が接続され、被接続体に他端が接続される導体を示し、線状の導体以外も含む。

次に、本実施形態の電池モジュール２０の作用について説明する。
図４に示すように、例えば、積層配置される電池モジュール２０の接続端子間を導線Ｌ１で接続する場合、積層される電池モジュール２０の接続端子同士を結ぶ直線状に介在物が存在すると、導線Ｌ１を回り込ませる必要がある。このとき、導線Ｌ１を直角に曲げることができない場合には、導線Ｌ１の曲げ半径によって、電池モジュール２０からの突出量が多くなる。このため、導線Ｌ１を曲げるために要するスペースが大きくなる。特に、角型電池２２から放電される電流が流れるパワー線は、抵抗値を低くするために太い導線が使用されるため、導線Ｌ１の太さに比例して曲げ半径も大きくなる傾向にある。パワー線の太さを細くして、曲げ半径を小さくすることも考えられるが、この場合には、パワー線の抵抗値が大きくなることで、ジュール損が大きくなり、現実的ではない。

本実施形態では、第１の立設バスバー４１は、立設部４２及び延設部４３を有している。このため、パワー線４６が接合される接合位置をパワー線４６の両端を結ぶ線上に介在物が存在しない位置まで移動させることができる。このため、パワー線４６自体を曲げることなく、パワー線４６を電池モジュール２０の積層方向に延ばすことができる。

また、第２の立設バスバー５１は、載置板６１に設けられた貫通孔６５に挿通され、載置板６１上に設けられた板状バスバー３２に接続されている。このため、載置板６１上に設けられたリレー６６と角型電池２２を容易に接続することができる。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）第２の立設バスバー５１は、接続端子の突出方向に立設しており、この第２の立設バスバー５１及び導線（板状バスバー３２）を介して角型電池２２の接続端子と角型電池２２より上方に配置されたとリレー６６の接続端子とが接続されている。このため、角型電池２２の接続端子とリレー６６の接続端子とを結ぶ直線状に介在物が存在する場合、第２の立設バスバー５１によって板状バスバー３２における角型電池２２の接続端子側の端部の接続位置を上方に持ち上げることで、板状バスバー３２の両端を結ぶ線上に介在物が存在しないようにすることができる。このため、導線（板状バスバー３２）を短くすることができ、接続が容易になる。

（２）第１の立設バスバー４１は、立設部４２から立設部４２の延設方向と直交する方向に延びる延設部４３を有している。この延設部４３によって、パワー線４６が接合される接合位置を水平方向（立設部４２の延設方向と交わる方向）に移動させることができる。このため、パワー線４６の両端を結ぶ線上に介在物が存在しないようにすることができ、パワー線４６を曲げるために要するスペースを小さくすることができる。

（３）第２の立設バスバー５１は、載置板６１に設けられた貫通孔６５に挿通され、載置板６１上に設けられた板状バスバー３２に接続されている。このため、載置板６１上に設けられた電子部品と角型電池２２を容易に接続することができる。

なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、延設部４３は、立設部４２の延設方向と交わる方向に延設されていればよく、立設部４２の延設方向と直交する方向に対して傾いて延設されていてもよい。

○ 実施形態において、立設部４２及び延設部４３の形状は、円筒状以外でもよい。例えば、四角筒状などの多角筒状であってもよいし、他の形状であってもよい。同様に、第２の立設バスバー５１の形状も、四角筒状などの他の形状であってもよい。

○ 実施形態において、角型電池２２の充放電に寄与する電池部品は、載置板６１以外に設けられていてもよい。この場合、載置板６１が設けられていなくてもよい。
○ 実施形態において、電池モジュール２０の数は、適宜変更してもよい。また、電池モジュール２０の数は、単数であってもよい。

○ 実施形態において、電池モジュール２０は、電池ホルダ２１を有さなくてもよく、角型電池２２のみが並設された構成としてもよい。
○ 実施形態において、電池セルとして、円筒型電池や、ラミネート形状の電池を用いてもよい。

○ 実施形態において、第１の立設バスバー４１の延設部４３は、締結穴４４の軸を延長したときに、軸と立設部４２の孔４５が交わらないように設けられてもよい。この場合、締結穴４４に挿通されたボルトＢ２が立設部４２の孔４５に干渉することが抑制される。

○ 実施形態において、角型電池２２の並設方向の両端に設けられる角型電池２２以外の角型電池２２に、立設バスバー４１，５１を設けてもよい。
○ 実施形態において、立設バスバー４１，５１は、角型電池２２の正極端子２４及び負極端子２５に溶接されていてもよい。また、他の方法で接続されていてもよい。

○ 実施形態において、延設部４３は、上方に介在物（電池モジュール２０）が存在しない場所まで延びていなくてもよい。この場合であっても、延設部４３を上方に介在物が存在しない場所の近傍まで延ばすことで、パワー線４６の曲げ半径を小さくすることができ、パワー線４６を短くすることができる。また、電池モジュール２０に上方に延びる貫通孔が設けられている場合には、貫通孔まで延設部４３を延ばして、パワー線４６が貫通孔に挿通されるようにしてもよい。

○ 実施形態において、板状バスバー３２は、導線に置き換えてもよい。
○ 実施形態において、第１の立設バスバー４１は、リレー６６など、載置板６１に載置された被接続体に接続されてもよい。この場合、延設部４３は、リレー６６に向けて延びる。そして、延設部４３とリレー６６を導線で接続する。これによれば、第１の立設バスバー４１によって、導線におけるリレー６６と接続される端部とは反対側の端部の接続位置を立設部４２の延設方向にずらすことができる。このため、導線の両端を結ぶ線上に介在物が存在しないようにすることができる。また、延設部４３がリレー６６に向けて延びているため、立設部４２に導線を接続する場合に比べて、導線を短くすることができる。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）電池セルと、前記電池セルの接続端子に接続されるバスバーと、を備え、前記バスバーに接続された導線が接続対象に接続される電池モジュールであって、前記バスバーの前記導線が接続される面は、前記接続端子の突出方向に沿う方向に設けられることを特徴とする電池モジュール。

１０…電池パック、２０…電池モジュール、２２…角型電池、２４…正極端子、２５…負極端子、４１…第１の立設バスバー、４２…立設部、４３…延設部、４５…孔、４６…パワー線、５１…第２の立設バスバー、５２…筒部材、６１…載置板、６４，６５…貫通孔、６６…リレー。

Claims (3)

1. 電池セルと、
   前記電池セルの接続端子と接続され、該接続端子が突出する方向に延設する立設部を有するバスバーと、を備えた電池モジュールであって、
   前記バスバーは、板部材上に設けられる被接続体と導線を介して接続され、
   前記板部材には、前記接続端子と対向する位置に貫通孔が設けられ、
   前記立設部は、前記板部材の前記貫通孔に挿通され、
   前記電池セルは、前記バスバー及び前記導線を介して充放電されることを特徴とする電池モジュール。
2. 電池セルと、
   前記電池セルの接続端子と接続され、該接続端子が突出する方向に延設する立設部を有するバスバーと、を備えた電池モジュールであって、
   前記電池セルは複数並設され、
   複数の前記電池セルの並設方向の両端にはエンドプレートが設けられ、
   複数の前記電池セルのうち前記並設方向の一端に設けられれる電池セルには、前記バスバーが設けられ、
   前記バスバーは、前記立設部の延設方向に設けられる被接続体と導線を介して接続され、
   前記バスバーは、前記立設部に接続され、前記立設部の延設方向と交わる方向において前記エンドプレートの外面よりも外側にまで延設する延設部を有し、
   前記延設部には、該延設部の延設方向における前記立設部側の一端部とは反対側の他端部に前記導線が接合され、
   前記電池セルの上方には板部材が設けられ、当該板部材には前記接続端子と対向する位置に貫通孔が設けられ、
   前記立設部は、前記板部材の前記貫通孔に挿通され、
   前記電池セルは、前記バスバー及び前記導線を介して充放電されることを特徴とする電池モジュール。
3. 前記バスバーの前記導線が接続される面は、前記接続端子の突出方向に沿う方向に設けられることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。