JP6375722B2 - 蓄電モジュールの製造方法及び蓄電パックの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電モジュールの製造方法及び蓄電パックの製造方法に関する。

蓄電パックには、蓄電モジュールが筐体に収容されたものがある。このような蓄電パックとしては、例えば、特許文献１記載の蓄電積層アッセンブリ（蓄電パック）がある。この蓄電積層アッセンブリは、複数の蓄電モジュールからなる蓄電列が複数段重ねられて構成されている。このように、通常、蓄電パックでは、蓄電モジュールは、筐体内に収容されている。

特開２０１１−０５４３５３号公報

蓄電パックでは、蓄電モジュールに含まれる蓄電セルの異常高温状態を検出するなどの目的で、温度センサが用いられる。温度センサは蓄電セルに接続される。例えば、温度センサが蓄電セルから外れていたり、温度センサが蓄電セルに対して傾いて接続されていたりすると、温度センサと蓄電セルとの接続状態が悪くなる。この場合、温度センサにより蓄電セルの温度を正確に検出することができない。このため、蓄電セルと当該蓄電セルに接続される温度センサとの接続状態を検査可能な蓄電モジュールが望まれている。

本発明の目的は、蓄電セルと当該蓄電セルに接続される温度センサとの接続状態を検査可能な蓄電モジュールの製造方法及び蓄電パックの製造方法を提供することである。

本発明の一側面に係る蓄電モジュールの製造方法は、複数の蓄電セルと、複数の蓄電セルのうち少なくとも一つの蓄電セルに接続される温度センサと、を備える蓄電モジュールの製造方法であって、蓄電セルまたは蓄電セルに熱的に接続されている伝熱部材を加熱する加熱工程と、温度センサによって測定される蓄電セルの温度に基づいて、蓄電セルと温度センサとの接続状態を検査する検査工程と、を含む。

この製造方法では、蓄電セルの温度が温度センサにより測定される。これにより、例えば、温度センサにより測定された蓄電セルの温度が閾値を超えた場合に、蓄電セルと温度センサとの接続状態が良好であると判定することができる。なお、加熱工程と検査工程とは、同時に行ってもよく、加熱工程の後に検査工程を行ってもよい。

一実施形態において、蓄電モジュールは、蓄電セルの１つの面を覆うカバー部材を更に備え、温度センサは、カバー部材と蓄電セルの１つの面との間に配置されていてもよい。

この場合、カバー部材によって蓄電セルと温度センサとの接続部分を目視などにより直接確認することができなくなる。そのような場合でも、蓄電セルと温度センサとの接続部分を目視などにより直接確認する必要がないので、蓄電セルと温度センサとの接続状態を検査することができる。

一実施形態において、伝熱部材は、温度センサが接続される蓄電セルと、当該蓄電セルと隣接する蓄電セルとの間に設けられた伝熱プレートであり、加熱工程では、伝熱プレートが加熱されてもよい。

この場合、加熱工程において加熱された伝熱プレートにより、温度センサが接続される蓄電セルと、当該蓄電セルと隣接する蓄電セルと、が加熱されるため、複数の蓄電セルを効率的に加熱することができる。

本発明の他の側面に係る蓄電パックの製造方法は、筐体と、筐体内に収容される複数の蓄電セルと、複数の蓄電のうち少なくとも一つの蓄電セルに接続される温度センサとを備える蓄電パックの製造方法であって、筐体を加熱する加熱工程と、温度センサによって測定される蓄電セルの温度に基づいて、蓄電セルと温度センサとの接続状態を検査する検査工程と、を含む。

この製造方法では、蓄電セルの温度が温度センサにより測定され、温度センサによって測定される蓄電セルの温度に基づいて、蓄電セルと温度センサとの接続状態が検査される。このため、筐体内に収容された蓄電セルと温度センサとの接続状態を検査することができる。

本発明によれば、蓄電セルと当該蓄電セルに接続される温度センサとの接続状態を検査可能な蓄電モジュールの製造方法及び蓄電パックの製造方法が提供される。

図１は、第一実施形態に係る蓄電パックの概略構成を示す斜視図である。 図２は、蓄電モジュールの概略構成を示す分解斜視図である。 図３は、図２に示した蓄電モジュールの一部の概略構成を示す分解斜視図である。 図４は、温度センサの設置態様を示した図である。 図５は、第一実施形態に係る蓄電モジュールの製造方法のフローチャートである。 図６は、第一実施形態の変形例に係る蓄電パックが備える蓄電モジュールの概略構成を示す斜視図である。 図７は、図６に示した蓄電モジュールの概略構成を示す分解斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

（第一実施形態）
図１を参照して、本実施形態に係る蓄電パック１の構成を説明する。図１は、一実施形態に係る蓄電パック１の概略構成を示す斜視図である。

蓄電パック１は、複数の蓄電モジュール２と、複数の蓄電モジュール２を収容する筐体３とを備えている。図１では、蓄電パック１に収容されている複数の蓄電モジュール２が模式的に図示されている。複数の蓄電モジュール２のそれぞれは、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池といった蓄電セルを備えている。蓄電モジュール２が備える蓄電セルは、二次電池に限られず、例えば、電気二重層キャパシタなどでもよい。複数の蓄電モジュール２は、それぞれ互いに電気的に接続されており、ボルトなどの固定部材によって筐体３内に固定されている。

次に、図２を参照して、１つの蓄電モジュール２の構成について説明する。図２は、１つの蓄電モジュール２の概略構成を示す図である。蓄電モジュール２においては、並設された複数の蓄電ユニット１０，１０Ａが電気的に接続されている。複数の蓄電ユニット１０，１０Ａの並設方向の両端側には、エンドプレート１６，１６がそれぞれ設けられる。一対のエンドプレート１６，１６により複数の蓄電ユニット１０，１０Ａが拘束されている。一対のエンドプレート１６，１６には、一方のエンドプレート１６から、他方のエンドプレート１６の向きに延びる４本のボルト１９Ａ〜１９Ｄが挿通されている。４本のボルト１９Ａ〜１９Ｄは、蓄電ユニット１０，１０Ａおよび一対のエンドプレート１６に挿通され、他方のエンドプレート１６側でナットに螺合されて固定される。エンドプレート１６，１６は、剛性が高い部材から構成され、例えば、鉄で構成される。一対のエンドプレート１６，１６には、それぞれ固定部材１８が固定されている。固定部材１８は、例えばボルト等により筐体３に固定される。

蓄電モジュール２には複数の蓄電ユニット１０，１０Ａが併設される方向に沿って、複数の蓄電ユニット１０，１０Ａの上面を覆う蓋１２が設けられている。蓋１２は、サーミスタ２０（温度センサ）が接続される蓄電ユニット１０の蓄電セル１１の上面（後述する端子１３が設けられる面）を覆うカバー部材である。サーミスタ２０には、複数の蓄電セル１１のうち少なくとも一つの蓄電セル１１が接続されている。サーミスタ２０は、蓋１２によって覆われる蓄電セル１１の上面と蓋１２との間に配置される。サーミスタ２０については、後述する。蓋１２は、複数の蓄電モジュール２が積層される場合において下側に位置する蓄電モジュール２と上側に位置する蓄電モジュール２との電気的絶縁を図る役割及び異常時に蓄電セル１１から吐出されるガスが上方に吹き出すことを阻止する機能を有している。蓋１２は、バスバーカバーとも呼ばれる部材である。

蓋１２には、蓄電モジュール２に関する各種制御を行う制御装置Ｅが載置されている。制御装置Ｅは、サーミスタ２０の信号線２２を含むケーブル１７Ｂの接続端子１７Ａが接続される端子入力部Ｅａを有している。制御装置Ｅは、信号線２２を介して入力されたサーミスタ２０の電気抵抗を測定することにより、異常な電気抵抗を検出した際には蓄電モジュール２を流れる電流を遮断する。

続いて、図３を参照して、蓄電ユニット１０，１０Ａの構成について説明する。図３は、図２に示した１つの蓄電モジュール２の一部の概略構成を示す分解斜視図であり、複数の蓄電ユニット１０，１０Ａを示す。１つの蓄電ユニット１０は、蓄電セル１１と、伝熱プレート１５（伝熱部材）と、蓄電セル１１及び伝熱プレート１５を保持する樹脂ホルダ１４と、を備えている。伝熱プレート１５は、蓄電ユニット１０の蓄電セル１１と蓄電ユニット１０Ａの蓄電セル１１（温度センサが接続される蓄電セルと隣接する蓄電セル）との間に介在する。蓄電ユニット１０Ａは、後述するサーミスタ２０が設けられない点を除いて、蓄電ユニット１０と同様に構成される。

蓄電セル１１は、ケース本体部１２１内に収容された電極組立体（図示しない）と、電極組立体に接合される一対の端子１３，１３とを備えている。一対の端子１３，１３は、この電極組立体の電力を外部に取り出す端子である。

ケース本体部１２１は、例えばアルミニウムなどの導電材料からなる有底角筒状の部材である。ケース本体部１２１が有する開口は、蓋板１２２により覆われる。ケース本体部１２１は、矩形平板状の底板１２ａと、底板１２ａの４つの辺から立設する２つの主面部１２ｂ，１２ｃ及び２つの側面部１２ｄ，１２ｅとを有する。主面部１２ｂ，１２ｃは、蓄電ユニット１０，１０Ａにおける並設方向において対向する。側面部１２ｄ，１２ｅの対向する方向は、主面部１２ｂ，１２ｃが対向する方向と交差する。

樹脂ホルダ１４は、樹脂によって一体成型された枠体であって、ケース本体部１２１の底板１２ａと対向する底面部１４ｂと、ケース本体部１２１の側面部１２ｄに対向する側面部１４ｃと、ケース本体部１２１の側面部１２ｅに対向する側面部１４ｄと、側面部１４ｃと側面部１４ｄとの間に延び底面部１４ｂ及び蓋板１２２に対向する上面部１４ａと、を備える。

伝熱プレート１５は、ケース本体部１２１の主面部１２ｂ及び側面部１２ｅを覆うＬ字状の金属プレートであり、例えばアルミニウムで構成されている。伝熱プレート１５は、側面部１２ｅを覆う部分において外部から熱を受け、この受けた熱を、主に側面部１２ｅを覆う部分から蓄電セル１１に伝える。また、伝熱プレート１５は、蓄電セル１１からの熱を受け入れて、側面部１２ｅを覆う部分から放熱することができる。

本実施形態の蓄電モジュール２は、蓄電モジュール２が筐体３に固定された際、側面部１２ｅを覆う伝熱プレート１５の部分が筐体３と当接するように配置される。

樹脂ホルダ１４は、ケース本体部１２１の主面部１２ｂを覆う部分を有していないため、伝熱プレート１５は、樹脂ホルダ１４に保持された蓄電セル１１の主面部１２ｂと対向する。

なお、蓄電セル１１の主面部１２ｂ，１２ｃには、その外縁領域を除く全面に、両面接着テープＴが貼付されてもよい。伝熱プレート１５は、両面接着テープＴを介して、蓄電セル１１の主面部１２ｂと接着される。両面接着テープＴは、サーマルインターフェースマテリアルである。図３に示されるように、蓄電セル１１の主面部１２ｃの側にも、隣接する蓄電ユニット１０Ａの伝熱プレート１５が存在する。そのため、蓄電セル１１は、両面接着テープＴを介して、一対の伝熱プレート１５，１５で挟まれている。

ここで、図４を更に参照して、サーミスタ２０について説明する。サーミスタ２０は、サーミスタ本体(不図示)と、サーミスタ本体を収容するケース２１と、サーミスタ本体から延びる信号線２２と、を備えている。

サーミスタ本体は、温度に応じて電気抵抗が変化する素子である。サーミスタ本体は、直方体形状である。ケース２１は、アルミニウムなど導電性を有する金属ケースである。ケース２１は直方体形状である。ケース２１の内部寸法は、サーミスタ本体の外形寸法に合わせて設計されており、ケース２１にサーミスタ本体が隙間なく収容されている。

ケース２１の外表面が、サーミスタ２０の外表面である。サーミスタ２０の外表面は、導電性を有する導電面である。信号線２２は、その一端がサーミスタ本体である素子に接続されている。信号線２２の他端は、サーミスタ本体の一側面から外方に延びている。信号線２２は、その他の信号線とともに、蓄電モジュール２のケーブル１７Ｂを構成している。

サーミスタ２０は、その一面（下面）が、蓄電セル１１の蓋板１２２に接するように設置されている。サーミスタ２０の下面が、蓋板１２２に接触する接触部に相当する。サーミスタ２０の下面は、蓄電セル１１の蓋板１２２におけるサーミスタ２０の設置領域と当接する。この設置領域とは、蓄電ユニット１０におけるサーミスタ２０が取り付けられる部分である。よって、サーミスタ２０は、蓄電セル１１の蓋板１２２に設置され、さらに、図４に示すように後述する保持部３０によって、その位置および姿勢が保持される。

上面部１４ａは保持部３０を備える。保持部３０は、上面保持部３０ａと、側面保持部３０ｂとを有する。上面保持部３０ａは、板状に形成されている。上面保持部３０ａは、サーミスタ２０の蓋板１２２から離間する方向への移動を規制する。側面保持部３０ｂは、蓋板１２２におけるサーミスタ２０が当接する面の面方向の移動を規制する。側面保持部３０ｂは、上面視した際に略Ｌ字状となるように設けられている。

側面保持部３０ｂにおける蓋板１２２に対向する面とは反対側の面上に、上面保持部３０ａが設けられている。上面保持部３０ａおよび側面保持部３０ｂによって画成された収容空間にサーミスタ２０が挿入される。これにより、サーミスタ２０が蓋板１２２から離間して移動することが規制される。

このような蓄電モジュール２の製造方法として、以下の処理手順が実行される。この処理手順について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。図５は、蓄電モジュールを製造する手順を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０（加熱工程）において、蓄電セル１１に熱的に接続されている伝熱プレート１５を加熱する。本実施形態では、蓄電モジュール２が組み立てられた後に、伝熱プレート１５が加熱される。加熱は、例えばヒーターなどの加熱装置により行われる。加熱温度は例えば５０〜６０℃である。加熱工程において、蓄電セル１１と伝熱プレート１５とを加熱してもよく、蓄電セル１１を加熱してもよい。蓄電セル１１を加熱する場合、例えばケース本体部１２１の底板１２ａを直接加熱する。

次に、ステップＳ２０（検査工程）において、蓄電セル１１とサーミスタ２０との接続状態を検査する。ステップＳ２０は、さらに、サーミスタ２０により蓄電セル１１の温度を測定する工程（ステップＳ２２）と、測定された蓄電セル１１の温度から蓄電セル１１とサーミスタ２０との接続状態の良否を判定する工程（ステップＳ２４）とを含んでいる。ステップＳ２０の後、良品の蓄電モジュール２を選別する。

ステップＳ２２において、蓄電セル１１の温度をサーミスタ２０により測定する。ステップＳ２４では、例えば、サーミスタ２０により測定された蓄電セル１１の温度の値が閾値を超えた場合に、蓄電セル１１とサーミスタ２０との接続状態が良好であると判定する。あるいは、例えば、蓄電セル１１における温度上昇の変化量が閾値を超えた場合に、接続状態が良好であると判定してもよい。検査は、例えば制御装置Ｅから蓄電セル１１の温度データを受けるコンピュータ等によって行われる。

以上説明した蓄電モジュール２の製造方法によれば、蓋１２が設けられている場合であっても、蓄電セル１１の温度がサーミスタ２０により測定される。このため、蓄電監視基板等の制御装置Ｅが取り付けられている場合であっても、蓄電セル１１とサーミスタ２０との接続部分を目視などにより直接確認する必要がない。よって、サーミスタ２０により測定された蓄電セル１１の温度に基づいて、蓄電セル１１とサーミスタ２０との接続状態を検査することができる。

伝熱プレート１５が蓄電ユニット１０の蓄電セル１１と蓄電ユニット１０Ａの蓄電セル１１との間に設けられている場合、ステップＳ１０において加熱された伝熱プレート１５が複数の蓄電セル１１を加熱するため、複数の蓄電セル１１を効率的に加熱することができる。

（第一実施形態の変形例）
ここで、図６及び図７を参照して、第一実施形態の変形例について説明する。第一実施形態の変形例に係る蓄電モジュール２Ａは、樹脂ホルダ１４の側面部１４ｄに形成される切欠き部３５が露出するように、伝熱プレート１５が主面部１２ｂ及び側面部１２ｄを覆っている点を除いて第一実施形態に係る蓄電モジュール２と同様である。以下、第一実施形態との重複説明は省略し、相違点を中心に説明する。

図６は、第一実施形態の変形例に係る蓄電パックが備える蓄電モジュールの概略構成を示す斜視図である。図７は、図６に示した蓄電モジュールの概略構成を示す分解斜視図である。

本変形例の蓄電モジュール２は、蓄電モジュール２が筐体３に固定された際、側面部１２ｄを覆う伝熱プレート１５の部分が筐体３と当接するように配置される。

図６及び図７に示されるように、蓄電モジュール２Ａでは、樹脂ホルダ１４の側面部１４ｄに切欠き部３５が形成されている。このように構成される蓄電モジュール２Ａでは、切欠き部３５に加熱装置を挿入し、蓄電セル１１を加熱することができる。この場合、加熱装置としては、切欠き部３５に挿入可能であり加熱され得る部材であって、金属材料からなる棒状の部材などが例示できる。このように構成された場合であっても、上述した作用・効果を奏することができる。

（第二実施形態）
ここで第二実施形態について説明する。第二実施形態に係る蓄電パック１の製造方法は、加熱工程における加熱対象を除いて、第一実施形態に係る蓄電モジュール２の製造方法と同様である。以下、第一実施形態との重複説明は省略し、相違点を中心に説明する。

第二実施形態では、蓄電パック１が製造される。蓄電パック１は、上述したように、筐体３と、筐体３内に収容される複数の蓄電セル１１と、蓄電セル１１に接続されるサーミスタ２０とを備えている（図１参照）。

本実施形態の蓄電モジュール２は、蓄電モジュール２が筐体３に固定された際、第一実施形態にて示したように、側面部１２ｅを覆う伝熱プレート１５の部分が筐体３と当接するように配置される。あるいは、蓄電モジュール２は、蓄電モジュール２が筐体３に固定された際、第一実施形態の変形例にて示したように、側面部１２ｄを覆う伝熱プレート１５の部分が筐体３と当接するように配置されてもよい。

まず、加熱工程において、蓄電パック１の筐体３を加熱する。加熱は、例えばヒーターなどの加熱装置により行われる。次に、検査工程において蓄電セル１１とサーミスタ２０との接続状態が検査される。

第二実施形態によれば、筐体３が加熱されることにより、蓄電パック１に備えられた蓄電セル１１に伝熱され、蓄電セル１１の温度がサーミスタ２０により測定される。これにより、例えば、サーミスタ２０により測定された蓄電セル１１の温度が閾値を超えた場合に、蓄電セル１１とサーミスタ２０との接続状態が良好であると判定することができる。

以上、本発明の好適な実施形態及び実施形態の変形例について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

上述した実施形態において、加熱工程は、蓄電ユニット１０を組み立てる際に行われてもよい。温度センサとして、サーミスタ２０に代えて、例えば熱電対等を用いてもよい。

１…蓄電パック、２，２Ａ…蓄電モジュール、３…筐体、１０…蓄電ユニット、１１…蓄電セル、１２…蓋（カバー部材）、１４…樹脂ホルダ、１５…伝熱プレート（伝熱部材）、２０…サーミスタ（温度センサ）。

Claims (2)

1. 複数の蓄電セルと、前記複数の蓄電セルのうち少なくとも一つの蓄電セルに接続される温度センサと、を備える蓄電モジュールの製造方法であって、
   前記温度センサが接続される前記蓄電セルと、当該蓄電セルと隣接する前記蓄電セルとの間に設けられ、前記蓄電セルに熱的に接続されている伝熱プレートを加熱装置により加熱する加熱工程と、
   前記温度センサによって測定される前記蓄電セルの温度に基づいて、前記蓄電セルと前記温度センサとの接続状態を検査する検査工程と、
   を含み、
   前記検査工程では、前記蓄電セルにおける温度上昇の変化量が閾値を超えるか否かにより、前記接続状態の良否を判定する、蓄電モジュールの製造方法。
2. 前記蓄電モジュールは、前記蓄電セルの１つの面を覆うカバー部材を更に備え、
   前記温度センサは、前記カバー部材と前記蓄電セルの前記１つの面との間に配置されている、
   請求項１に記載の蓄電モジュールの製造方法。

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