JP2007018919A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 センサ、遮断機構および制御装置などの高価な部品を必要とせず、衝突時などに電池間の接続を解除できる電池モジュールを提供する。
【解決手段】 それぞれ電極端子２１を有する複数の電池２０と、複数の電池２０を収容する筐体３０と、相異なる電池２０の電極端子２１同士を電気的に接続する導電部材４０と、を備え、導電部材４０は、筐体３０の変形に伴って、電極端子２１間の電気的接続が解除されることを特徴とする電池モジュール。
【選択図】 図７

Description

本発明は、複数の電池を含む電池モジュールに関する。

複数の電池を配列し、バスバーなどの導電性接続部材で電気的に接続して組電池を構成し、該組電池を筐体に収納した電池モジュールが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

このような電池モジュールは、たとえば、電気自動車、ハイブリッド自動車などの駆動用モータへ電力を供給する電源として、または、燃料電池車の補助電源として車両に搭載されている。

車両に搭載される場合、車両の衝突時などにより筐体が変形するほどの衝撃が入力される可能性がある。そして、電池端子やバスバーが電池の制御回路などの電池モジュール周辺の電装部品と接触して、電装部品が高電圧により破損する可能性がある。

電装部品の破損を防止するために、衝撃を検出するセンサと、電池間の接続を遮断する遮断機構を作動させる制御装置とを有する遮断装置を車両に搭載することが考えられる（たとえば、特許文献２参照）。この遮断装置では、センサによって所定値以上の衝撃が検出され、衝撃入力後に車両の停止などの所定の条件が成立した場合に、制御装置により遮断機構を作動させる。
特開２０００−７７０４９号公報 特開２００４−７９１９号公報

しかし、上記のような遮断装置を車両に搭載する場合、センサ、遮断機構および制御装置など高価な部品が多く必要であり、コストが大幅に増大してしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、センサ、遮断機構および制御装置などの高価な部品を必要とせず、衝突時などに電池間の接続を解除できる電池モジュールを提供することを目的とする。

それぞれ電極端子を有する複数の電池と、前記複数の電池を収容する筐体と、相異なる電池の前記電極端子同士を電気的に接続する導電部材と、を備え、前記導電部材は、前記筐体の変形に伴って、前記電極端子間の電気的接続が解除されることを特徴とする電池モジュール。

筐体の変形に伴って電極端子間の電気的接続が解除されるので、電池モジュールを搭載した車両等が衝突等しても、電池モジュール内の電位が分割され、高電圧が周辺部品に印加されない。高価な部品を必要としないので、コストを増大させない。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１は電池モジュールを示す図、図２は電池を示す斜視図、図３は電池の構成を示す斜視図である。

電池モジュール１０は、複数の電池２０と、電池２０を収容する筐体３０と、電池２０を電気的に接続する導電部材４０とを有する。電池モジュール１０の各構成について説明する。

電池２０は、図２に示すように、電池本体２７から突出する２本の電極端子２１、すなわち、正極端子２１Ａと負極端子２１Ｂとを有する。電池２０は、図３に示すように、電池本体２７の中に、さらに積層された複数の扁平型電池２２を含んでいる。

複数の扁平型電池２２も、それぞれ正負極の電極端子２３ａ、ｂを有し、隣り合う同極の電極端子同士の絶縁を確保するために、絶縁性のスペーサ２４を介して積層されると共に、上層および下層の扁平型電池２２と接続されることによって、上下方向に直列接続されている。最上層および最下層の電極端子２３ａ、ｂは、電極端子２１Ａ、Ｂと接続される。

電極端子２１Ａ、Ｂは、図２および図３に示すように、電池本体２７に設けられた開口２５から突出している。電極端子２１Ａ、Ｂは、突出方向から入力される力に対して剛性が低くなるように、湾曲部２６が形成されている。湾曲部２６により、電極端子２１Ａ、Ｂは、突出方向から入力される力に対して、電池本体２７内部方向へ変形可能となる。

筐体３０は、たとえば、ポリプロピレンなどの絶縁性の材料で形成され、図１に点線で示すように、複数の電池２０と、該電池２０の電圧を検出し充放電を制御する制御装置５０とを収容する。筐体３０の内面には、電極端子２１Ａ、Ｂに向かって延びる突起３２が形成されている（図６参照）。突起３２の役割については、後述する。

導電部材４０は、図１に示すように、異なる電池２０の電極端子２１Ａと電極端子２１Ｂとを接続することによって、複数の電池２０同士を直列接続する。導電部材４０の詳細な形状は、図４および図５に示す通りである。

図４は導電部材４０と付属の部材を示す斜視図、図５は導電部材４０を電池に取り付ける様子を示す図である。なお、図５では、横に並べられた電池２０の電極端子２１を接続する様子を示している。

導電部材４０は、図４に示すように、コ字状に形成された導電性の材料からなる部材である。導電部材４０は、コ字状の両端に端子接続部材６０が嵌合されている。端子接続部材６０は、導電性の材料により形成されており、電極端子２１Ａ、Ｂに取り付けられることによって、電池２０の電極端子２１Ａ、Ｂが導電部材４０を介して機械的および電気的に接続する。端子接続部材６０は、たとえば、電極端子２１Ａ、Ｂにボルト締結により取り付けられる。この場合、端子接続部材６０および電極端子２１Ａ、Ｂには、それぞれ、ボルト６２を挿通するボルト孔が設けられている。端子接続部材６０は、電池本体２７の開口２５よりも小さい。

導電部材４０には、さらに、絶縁性の物質、たとえば、樹脂により形成された絶縁部材７０（固定部材）が取り付けられている。絶縁部材７０は、たとえば、接着剤により導電部材４０に取り付けられ、端子接続部材６０には取り付けられていない。絶縁部材７０は、図５に示すように、電池本体２７と導電部材４０とが接触しない距離を維持できるように、所定の奥行き幅を有する。絶縁部材７０は、位置合わせのために、電池２０間の隙間に嵌る凸部７２を有することが好ましい。

次に、図５に示すように、電極端子２１Ａ、Ｂと端子接続部材６０が嵌合された導電部材４０とをボルト６２により固定したときの、各構成の作用について説明する。

図６は衝撃入力前の導電部材４０および電極端子２１の様子を示す平面図、図７は衝撃入力中の導電部材４０および電極端子２１の様子を示す平面図、図８は衝撃入力後の導電部材４０および電極端子２１の様子を示す平面図である。図６〜図８は、いずれも図５を上方からみた平面図であり、図５では省略している筐体３０も示している。また、図６〜図８では、電池モジュール１０に衝撃が入力され筐体３０が変形する場合の各構成の作用を示している。

電池モジュール１０が搭載された環境下において、図６において矢印に示す方向の衝撃が、電池モジュール１０に入力される。

すると、図７に示すように、筐体３０が変形する。筐体３０内面には、電極端子２１に向かって延びる突起３２が設けられているので、該突起３２がボルト６２を介して端子接続部材６０を押圧する。端子接続部材６０を押圧する力は、ボルト締結されている電極端子２１に伝達される。電極端子２１は、上述の通り、剛性が低い湾曲部２６が設けられている。湾曲部２６は、突起３２からの押圧力により変形する。すなわち、電極端子２１は、電池本体２７内部に押し込まれるように移動する。

一方で、導電部材４０と電池本体２７との間には絶縁部材７０が配置されているので、導電部材４０は、電池本体２７に向かう移動が規制される。この結果、導電部材４０と電極端子２１とは相対的に離れ、導電部材４０と端子接続部材６０との嵌合が解除される。

最終的には、図８に示すように、電極端子２１が電池本体２７内部に押し込まれ、端子接続部材６０と導電部材４０との機械的および電気的接続が完全に解除される。結果として、これまで導電部材４０を介して電気的に接続されていた電極端子２１Ａ、Ｂとが切断される。

このように、衝撃の入力によって筐体３０が変形すると電極端子２１間の電気的接続が解除されるので、電池モジュール１０を搭載した車両等が衝突等しても、電池モジュール１０内の電位が分割されることによって、高電圧が周辺部品に印加されることが防止できる。また、電気的接続の解除のために、新たにセンサや制御装置を必要としないので、コストを増大させない。

なお、上記実施形態で示すような端子接続部材６０および絶縁部材７０は、図１に示す全ての導電部材４０に取り付けられても、また一部にだけ取り付けられてもよい。少なくとも、直列接続された電池２０のうち、略中間に位置する電池２０同士を電気的に接続する導電部材４０に適用されることが好ましい。たとえば、図１に示す導電部材４０ａに適用されることが好ましい。これによって、筐体３０の変形に伴って、複数の電池２０の合計電位を略半減できる。同様電位を三分割する場合には、２箇所に端子接続部材６０および絶縁部材７０を適用する。

また、上記実施形態では、図１における正面から衝撃が入力される場合に、電池２０間の電気的接続を遮断する導電部材４０について説明している。しかし、これに限定されない。たとえば、図１における上面から衝撃が入力される場合に、電池２０間の電気的接続を遮断することもできる。

図９は横に並ぶ電池２０が導電部材４０により接続される様子を示す正面図、図１０は横に並ぶ電池２０が導電部材４０により接続される様子を示す平面図、図１１は横に並ぶ電池２０の電気的接続が解除された様子を示す正面図である。

この場合、図９に示すように、電池２０の上方から導電部材４０に向かって、筐体３０内面から突起３２が延びている。突起３２は、図１０に点線の円で示す位置の真上に形成される。これにより、電池２０の上方から衝撃が入力された場合、突起３２が導電部材４０および絶縁部材７０を押圧する。押圧力により、導電部材４０および絶縁部材７０は、図１１に示すように、下方に移動する。

一方、端子接続部材６０は、ボルト６２により電極端子２１に固定されている。導電部材４０および絶縁部材７０が上から押圧された場合、導電部材４０は、端子接続部材６０の嵌合部分を滑って抜ける。したがって、端子接続部材６０は、電極端子２１にボルト６２によって固定されているため、押圧力に抗して移動が規制される。この結果、導電部材４０と電極端子２１とは相対的に離れ、導電部材４０と端子接続部材６０との嵌合が解除される。

最終的には、図１１に示すように、導電部材４０が脱落し、端子接続部材６０と導電部材４０との機械的および電気的接続が完全に解除される。結果として、これまで導電部材４０を介して電気的に接続されていた電極端子２１Ａ、Ｂとが切断される。

以上のように、正面からの衝撃だけでなく、上面からの衝撃が入力された場合でも、電池２０間の接続を遮断でき、周辺部品への高電圧の印加を防止できる。

なお、図１０においても、絶縁部材７０が図示されている。しかし、導電部材４０と端子接続部材６０との嵌合力を調整すれば、必ずしも絶縁部材７０がなくても、衝撃の入力に対して導電部材４０を移動可能とできる。

電池モジュールを示す図である。 電池を示す斜視図である。 電池の構成を示す斜視図である。 導電部材と付属の部材を示す斜視図である。 導電部材を電池に取り付ける様子を示す図である。 衝撃入力前の導電部材および電極端子の様子を示す平面図である。 衝撃入力中の導電部材および電極端子の様子を示す平面図である。 衝撃入力後の導電部材および電極端子の様子を示す平面図である。 横に並ぶ電池が導電部材により接続される様子を示す正面図である。 横に並ぶ電池が導電部材により接続される様子を示す平面図である。 横に並ぶ電池の電気的接続が解除された様子を示す正面図である。

符号の説明

１０…電池モジュール、
２０…電池、
２１Ａ、２１Ｂ…電極端子、
２２…扁平型電池、
２３ａ、２３ｂ…電極端子、
２４…セパレータ、
２５…開口、
２６…湾曲部、
２７…電池本体、
３０…筐体、
３２…突起、
４０、４０ａ…導電部材、
６０…端子接続部材、
６２…ボルト、
７０…絶縁部材。

Claims (9)

1. それぞれ電極端子を有する複数の電池と、
   前記複数の電池を収容する筐体と、
   相異なる電池の前記電極端子同士を電気的に接続する導電部材と、
   を備え、
   前記導電部材は、前記筐体の変形に伴って、前記電極端子間の電気的接続が解除されることを特徴とする電池モジュール。
2. 前記筐体の変形時に、前記電極端子と前記導電部材との位置が相対的に離れることにより、前記導電部材と前記電極端子との電気的接続が解除される請求項１記載の電池モジュール。
3. 前記筐体の変形に伴って前記電極端子が移動されると共に、前記導電部材の移動が規制されることによって、前記電極端子と前記導電部材との位置が離れる請求項２に記載の電池モジュール。
4. 前記筐体には、前記電極端子に向かって延び、前記筐体の変形時に前記電極端子を押圧して移動させる突起が設けられており、
   前記導電部材には、前記突起による前記電極端子への押圧に抗して移動を規制する固定部材が設けられている請求項２または３に記載の電池モジュール。
5. 前記電極端子は、前記筐体の変形に伴って、前記電池内部に押し込まれる請求項２〜４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
6. 前記筐体の変形に伴って前記導電部材が移動され、前記電極端子の移動が規制されることによって、前記電極端子と前記導電部材との位置が離れる請求項２に記載の電池モジュール。
7. 前記筐体には、前記導電部材に向かって延び、前記筐体の変形時に前記導電部材を押圧して移動させる突起が設けられている請求項２または６に記載の電池モジュール。
8. 前記電極端子に取り付けられ、さらに、前記導電部材と嵌合されることによって、前記電極端子と前記導電部材とを機械的および電気的に接続する導電性の端子接続部材をさらに有し、
   前記筐体が変形すると、前記端子接続部材と前記導電部材との嵌合が解除され、前記電極端子間の電気的接続が解除される請求項１〜７のいずれか一項に記載の電池モジュール。
9. 前記複数の電池は、直列接続されており、
   前記導電部材は、少なくとも直列接続の略中間に位置する電池同士を電気的に接続する請求項１〜８のいずれか一項に記載の電池モジュール。

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