JP2007503690A - リード部材及びそれを備えた二次電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、リード部材及びそれを備えた二次電池モジュールを提供するためのものである。
【解決手段】一定の高さで積層される電池セルの隣接した電池セル同士が対を成して、当該電極端子を介して直列回路を形成するように、少なくとも一部分が折り曲げられたリード部材が適用されたことを特徴とする。それによって、本発明は、各種産業機器または電気自動車の電力要求量に合せて所定の個数の電池セルで構成される電池モジュールが便利で、かつ、速かに製造できるようにする。

Description

本発明は、リード部材及びそれを備えた二次電池モジュールに関し、特に一定の高さで積層される複数個の電池を各絶縁性媒介体を介して対角線に配置されるリード部材で直列連結して、製造者が希望する電池出力を出すことができるように複数個の電池セルで構成される電池モジュールを形成して、各種産業機器や電気自動車等に便利に装着して使用することができるようにしたリード部材及びそれを備えた二次電池モジュールに関する。

一般に、電気自動車には１つの単位電池が出すことができる出力と電力格納容量が非常に制限的であるので、充分の動力と走行時間とを確保するには、複数個の電池からなる電池モジュールが使われるようになる。

一例として、従来の電池モジュールの構成を見ると、電池モジュール１は図１に示すように、一列に並んで配置された複数個の電池セル２と、この電池セルの中、最外側のものの両側端に設けられる２つの電極２ａと、前記複数個の電池セル２の中、両側の最外側のものの外面と接するように設けられた２つのエンドプレート３と、この２つのエンドプレートを介して複数個の電池セル２を一体で固定させることができるように、そのエンドプレート３と電池セル２の全体を覆いかぶせるスチールバンド４とからなる。

しかし、従来は、電池モジュールの各電池セルを直列連結するリード２ｂが当該電池セルの電極端子に熔接方式により固定されていたので、各種産業機器や電気自動車などの多様な電力要求量に合せて電池モジュールを製造するのに多くの不便があった。

また、互いに隣接する電池セルの当該電極端子を直列連結するリードが外部に露出していたので、電池セルのリード上に不意に金属材質の導体が落ちる場合、その電池セルにショットが生じて電池モジュールの全体を損傷させる慮れが非常に高かった。

さらに、電池セルに電池保護回路や安全素子が設けられていなかったので、当該電池セルに過電流が流れたり、過充電または過放電の際、電池モジュールの全体が損傷する問題があった。

本発明は、前述の問題点の解消のために案出したものであって、各電池セルを直列連結するリードを着脱可能な方式で設けて、各種産業機器または電気自動車の電力要求量に合せて所定の個数の電池セルで構成される電池モジュールを便利で、かつ、速かに製造できるようにすることをその目的とする。

本発明の別の目的は、電池モジュールの外部に表れる電池セルのリードと電極端子とを絶縁性支持体で覆った後、留め具で固定できるようにして、電池モジュールの外面に導体が落ちる場合にも電池セルにショットが生じないようにすることである。

本発明のまた別の目的は、各電池セルに電池保護回路またはその電池セルのリードに安全素子を設けて電池セルまたは電池モジュールを過電流、過充電または過放電から安全に保護することができるようにすることである。

前述の目的の達成のために、本発明の二次電池モジュール用リード部材は、一定の高さで積層される電池セルの隣接した電池セル同士が対をなして、当該電極端子を介して一つの直列回路を形成するように、少なくとも一部分が折り曲げられたことを特徴とする。

また、本発明の二次電池モジュールは、一定の高さで積層される電池セルの隣接した電池セル同士が対をなして、当該電極端子を介して直列回路を形成するように、少なくとも一部分が折り曲げられたリード部材が適用されたことを特徴とする。

本発明は、各電池セルを直列連結するリードを着脱可能に設けて、各種産業機器または電気自動車の電力要求量に合せて所定の個数の電池セルで構成される電池モジュールを便利で、かつ、速かに製造できるようにする。

また、本発明は、電池モジュールの外部に表れる電池セルのリードと電極端子とを絶縁性支持体で覆った後、留め具で固定できるようにして、電池モジュールの外面に導体がに落ちる場合にも電池セルにショットが生じないようにする。

さらに、本発明は、各電池セルに電池保護回路またはその電池セルのリードに安全素子を設けて電池セルまたは電池モジュールを過電流、過充電または過放電から安全に保護することができるようにする。

以下、本発明の実施例を図２ないし図４を参照しながら説明する。
図２は、本発明に係る二次電池モジュールを示す概略分解斜視図であり、図３は、本発明に係る二次電池モジュールが順次組立てられる状態を示す概略斜視図である。

本発明の二次電池モジュール用リード部材６は、図２に示すように、一定の高さで積層される電池セル５の隣接した電池セル同士が対を成して当該電極端子５ａを介して一つの直列回路を形成するように少なくとも一部分が折り曲げられた形態からなる。

ここで、前記リード部材６には過電流、過充電または過放電から電池セル５を保護するフューズ、バイメタル、またはＰＴＣなどのような安全素子１１が備わることができ、なによりも、一定の温度範囲を超すと、電流の流れを迅速に遮断し、また、当該温度範囲内に入ると、電流の流れを迅速に再開し、併せて、電池のサイズもコンパクトにしようとする場合、ＰＴＣを適用することが好ましい。

前記リード部材６は、銅、アルミニウム、ニッケル−銅及び銅−アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一つの材料からなることが好ましい。

一方、本発明の二次電池モジュールは、図２ないし図４に示すように、一定の高さで積層される電池セル５の隣接した電池セル同士が対を成して当該電極端子５ａを介して一つの直列回路を形成するように前述のようなリード部材６が適用される構造からなっている。

ここで、前記二次電池モジュールには、前記リード部材６の折り曲げられた部分をガイドするように、貫通口７ａが形成された絶縁性媒介体が更に含まれることができる。

また、前記二次電池モジュールには、前記積層された電池セル５の中、最外側の電池セルの上下部分に各々配置されて、当該電極端子５ａと接続する２つの補助端子８が更に含まれることができる。

また、前記二次電池モジュールには、前記補助端子８の一部分を露出するように覆いかぶせるように前記積層された電池セル５の最外側の電池セルの上下部分に各々配置される絶縁性支持体９を更に含むことができる。

また、前記二次電池モジュールには、前記各絶縁性支持体９、リード部材６及び絶縁性媒介体７の両側と、当該電極端子５ａ及び補助端子８を同一軸に貫通して絶縁可能に一体に固定する２つの留め具１０を更に含むことができる。

前記リード部材６の安全素子の周辺部１１aは、そのリード部材の軸線に対し、所定の角度を成すように両側が折り曲げられ、この傾斜した安全素子の周辺部１１ａに相応して前記絶縁性媒介体７の貫通口７ａにはその絶縁性媒介体の軸線に対し、所定の角度を成す傾斜面７bが形成されることが好ましい。

前記絶縁性媒介体７には、リード部材６と留め具１０とを介して電池セル５がショットしないように、その留め具１０が貫通する部分に円筒形ボス７ｃが各々形成されることが好ましい。

また、前記円筒形ボス７ｃの中、少なくとも１つには電池セル５の電極端子５aを通じて伝えられる熱を外部に円滑に排出させることができるように、半径方向 の外側に複数個のリブ７ｃｃが形成されることが好ましい。

前記絶縁性媒介体７は、複数個の電池セル５を一定の高さで並んで積層して固定させることができるように、一端部の両側上下部にカッティング部７ｄと整列突起７ｅ、そして他端部の両側上下部に結合溝７ｆと結合突起７ｇとが各々対応するように形成されることができる。

前記各絶縁性支持体９は、電極端子５a、補助端子８及び留め具１０を介して電池セル５がショットしないように、その留め具１０が貫通する部分に円筒形ボス９ａが形成され、また、その絶縁性支持体９の両端部の中、少なくとも１個所には長さ方向にカッティングされる開口部９ｂが形成されることが好ましい。

一方、前記留め具１０は、ボルト１０ａとナット１０ｂ、または、施錠ピンと施錠鉤（図示していない）などを各々対を成してなされることができ、複数個の電池セル５を積層して一つの電池モジュール１２を堅く固定するには、ボルト１０ａとナット１０ｂとが好ましい。

また、前記各絶縁性媒介体７と絶縁性支持体９は、ＰＢＴ（Polybutylene Terephthalate）、ＡＢＳ（Acrylonitrile-Butadiene-Styrene）及びＰＣ（Polycarbonate）樹脂からなる群から選択される少なくとも一つの材料からなることが好ましく、併せて、前記各電池セル５は、過電流、過充電または過放電から電気的に保護できるように電池保護回路（図示していない）が設けられることが好ましい。

前述のように構成された本発明に係る二次電池モジュールの組立過程及びその作動を説明すると、次の通りである。

まず、一定の個数の電池セル５を設けた状態で、絶縁性支持体９を所定の作業台（図示していない）上に載置した後、前記絶縁性支持体９の一方の円筒形ボス９aに補助端子８を嵌める。

その際、前記補助端子８の一部分は、前記絶縁性支持体９の開口部９ｂと接するようになっているので、後で外部機器（図示していない）との接続が可能である。

次に、一つの電池セル５を持ち上げて、その電池セルの２つの電極端子５ａを前記絶縁性支持体９の両側の円筒形ボス９aに整列させた状態で、その２つの電極端子５ａを当該円筒形ボス９ａに嵌める。

次に、リード部材６を持ち上げて、絶縁性媒介体７の貫通口７aを介して嵌めて、そのリード部材６が絶縁性媒介体７と並べるように整列させた後、そのリード部材６と絶縁性媒介体７とを前記電池セル５側の当該電極端子５ａと接続するように積層する。

その際、前記リード部材６の一端部は、その絶縁性媒介体７の円筒形ボス７ｃの回りに形成された複数個のリブ７ｃｃ間の隙間と接して電池セル５から発生する熱が外部に円滑に排出できることになり、そのリード部材６の中間部分には安全素子１１が備えられているので、電池セル５の温度が一定の範囲を超すと、電池セルを保護するように電流の流れを遮断することになる。

次に、もう一つの電池セル５を持ち上げて、その電池セルの２つの電極端子５ａを前記絶縁性媒介体７の両側の円筒形ボス７ｃに整列させた状態で、その電池セル５の２つの電極端子５ａを絶縁性媒介体７の２つの円筒形ボス７ｃに嵌める。

その際、下側の電池セル５と上側の電池セル５とは、前記絶縁性媒介体７の貫通口７ａを横切って配置されるリード部材６により直列連結されることになる。

次に、前述のような順序で、又別のリード部材６を絶縁性媒介体７の貫通口７ａに嵌めて、そのリード部材６が絶縁性媒介体７と並べるように整列させた後、そのリード部材６と絶縁性媒介体７とを上側の電池セル５の電極端子５ａと接続するように積層する。

その際、前記各絶縁性媒介体７は、一端部の両側上下部にカッティング部７ｄと整列突起７ｅ、そして他端部の両側の上下部に結合溝７ｆと結合突起７ｇが各々対応するように形成されているので、複数個の電池セル５を一定の高さで並んで積層して固定させることができるようになる。

次に、希望する個数だけの電池セルを積層したならば、最後の上側電池セル５の電極端子５ａの下方に補助端子８を嵌めた後、絶縁性支持体９をその電池セル５上に整列させて積層した後、留め具１０、即ち、両側の２つのボルト１０ａを上側の絶縁性支持体９、電極端子５ａ、絶縁性媒介体７及び下側の絶縁性支持体９と当該補助端子８の孔を通じて各々嵌めてナット１０ｂにより締結すればよい。

一般的な電気自動車用電池モジュールを示す概略斜視図である。 本発明に係る二次電池モジュールを示す概略分解斜視図である。 本発明に係る二次電池モジュールが順次組立てられる状態を示す概略斜視図である。 本発明に係る二次電池モジュールの最終の組立状態を示す概略斜視図である。

符号の説明

５ 電池セル
６ リード部材
７ 絶縁性媒介体
８ 補助端子
９ 絶縁性支持体
１０ 留め具
１１ 安全素子

Claims (19)

1. 一定の高さで積層される電池セルの隣接した電池セル同士が対を成して当該電極端子を介して一つの直列回路を形成するように、少なくとも一部分が折り曲げられたことを特徴とする二次電池モジュール用リード部材。
2. 前記リード部材の少なくとも一部分には安全素子が備えられていることを特徴とする請求項１記載の二次電池モジュール用リード部材。
3. 前記安全素子はＰＴＣであることを特徴とする請求項２記載の二次電池モジュール用リード部材。
4. 前記リード部材は、銅、アルミニウム、ニッケル−銅及び銅−アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一つの材料からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの１項に記載の二次電池モジュール用リード部材。
5. 一定の高さで積層される電池セルの隣接した電池セル同士が対を成して当該電極端子を介して直列回路を形成するように第１項ないし第４項のいずれかの１項に係るリード部材が適用されたことを特徴とする二次電池モジュール。
6. 前記リード部材の折り曲げられた部分をガイドするように貫通口が形成された絶縁性媒介体を更に含むことを特徴とする請求項５記載の二次電池モジュール。
7. 前記積層された電池セルの中、最外側の電池セルの上下部分に各々配置されて当該電極端子と接続する２つの補助端子を更に含むことを特徴とする請求項５記載の二次電池モジュール。
8. 前記補助端子の一部分を露出するように覆いかぶせるように前記積層された電池セルの最外側の電池セルの上下部分に各々配置される絶縁性支持体を更に含むことを特徴とする請求項７記載の二次電池モジュール。
9. 前記二次電池モジュールを絶縁可能に固定する、少なくとも２つのファスナを更に含むことを特徴とする請求項５ないし８のいずれかの１項に記載の二次電池モジュール。
10. 前記リード部材の安全素子の周辺部は、そのリード部材の軸線に対し、所定の角度を成すように両側が折り曲げられ、この傾斜した安全素子の周辺部に相応して前記絶縁性媒介体の貫通口にはその絶縁性媒介体の軸線に対し、所定の角度を成す傾斜面が形成されたことを特徴とする請求項６記載の二次電池モジュール。
11. 前記絶縁性媒介体には、リード部材と留め具を介して電池セルがショットしないように、その留め具が貫通する部分に円筒形ボスが各々形成されたことを特徴とする請求項６記載の二次電池モジュール。
12. 前記円筒形ボスの中、少なくとも１つには電池セルの電極端子を介して伝えられる熱を外部に円滑に排出させることができるように、半径方向の外側に複数個のリブが形成されたことを特徴とする請求項１１記載の二次電池モジュール。
13. 前記絶縁性媒介体は、複数個の電池セルを一定の高さで並んで積層して固定させることができるように、一端部の両側上下部にカッティング部と整列突起、そして、他端部の両側上下部に結合溝と結合突起が各々対応するように形成されたことを特徴とする請求項６記載の二次電池モジュール。
14. 前記絶縁性支持体は、電極端子、補助端子及び留め具を介して電池セルがショットしないように、その留め具が貫通する部分に円筒形ボスが形成されたことを特徴とする請求項８記載の二次電池モジュール。
15. 前記絶縁性支持体は、両端部の中、少なくとも１ケ所に長さ方向にカッティングされた開口部が形成されたことを特徴とする請求項８記載の二次電池モジュール。
16. 前記留め具はボルトとナットとからなることを特徴とする請求項９記載の二次電池モジュール。
17. 前記絶縁性媒介体は、ＰＢＴ（polybutylene terephthalate）、ＡＢＳ（acrylonitrile-butadiene-styrene）及びＰＣ（polycarbonate）樹脂からなる群から選択される少なくとも一つの材料からなることを特徴とする請求項６記載の二次電池モジュール。
18. 前記各絶縁性支持体は、ＰＢＴ（polybutylene terephthalate）、ＡＢＳ（acrylonitrile-butadiene-styrene）及びＰＣ（polycarbonate）樹脂からなる群から選択される少なくとも一つの材料からなることを特徴とする請求項８記載の二次電池モジュール。
19. 前記各電池セルは、過電流、過充電または過放電から電気的に保護できるように電池保護回路が設けられたことを特徴とする請求項５記載の二次電池モジュール。

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