JP2008147089A - Battery module, and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、扁平型電池を複数積層した電池積層体をケース内部に収納した電池モジュールとその製造方法に関する。 The present invention relates to a battery module in which a battery stack in which a plurality of flat batteries are stacked is housed in a case, and a method for manufacturing the same.
近年、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として、いわゆる電池モジュールを電気的に直列及び/又は並列に接続し、高出力及び高容量の組電池としたものが使用されている。 2. Description of the Related Art In recent years, as power sources for electric vehicles and hybrid vehicles, so-called battery modules are electrically connected in series and / or in parallel to form a high output and high capacity assembled battery.
電池モジュールは、扁平型電池を電池厚み方向に複数枚積層し、この積層方向に対して直交する方向に突出した電極端子同士を電気的に直列に接続して電池積層体とし、この電池積層体をケース内部に収容したものである。 In the battery module, a plurality of flat batteries are stacked in the battery thickness direction, and electrode terminals protruding in a direction orthogonal to the stacking direction are electrically connected in series to form a battery stack, and this battery stack Is housed inside the case.
このような電池モジュールにおける各扁平型電池の電極端子は、通常、薄い金属板により形成されていることから、電池モジュールに振動などが加わると、電極端子同士を接合した端子接合部が積層方向に揺動して、相互に接触し短絡する虞があるため、各端子接合部間に絶縁部材を配置する必要がある。 Since the electrode terminal of each flat battery in such a battery module is usually formed of a thin metal plate, when vibration or the like is applied to the battery module, the terminal joint that joins the electrode terminals in the stacking direction. Since there is a possibility of swinging and coming into contact with each other and short-circuiting, it is necessary to dispose an insulating member between each terminal joint portion.
このため、例えば、特許文献1では、絶縁部材により2枚の電極端子を挟み、電極端子同士を挟持することにより電極端子を接合すると共に、端子接合部間を前記絶縁部材により絶縁する電池セルの接続構造が開示されている。
For this reason, for example, in
しかしながら、電極端子同士を絶縁部材により挟持するのみでは、電極端子間の電気的導通を維持することが困難で、この導通状態を常時確保しようとすれば、絶縁部材の挟持面に高い精度が要求され、コスト的に不利となるのみでなく、絶縁部材が経時劣化(経時的な変形)し、電気的導通が不安定になる虞もある。 However, it is difficult to maintain electrical continuity between the electrode terminals only by holding the electrode terminals between the insulating members, and high accuracy is required for the holding surface of the insulating member if it is always necessary to ensure this conductive state. In addition to being disadvantageous in terms of cost, the insulating member may deteriorate with time (deformation with time) and electrical conduction may become unstable.
また、上記のような端子同士の絶縁及び電気的導通の信頼性を考慮し、特許文献1のように電極端子を絶縁部材で挟持した後に、さらに電極端子の先端を接合することが考えられるが、この場合、積層方向に対して直交する方向に突出した電極端子の長さは、絶縁部材を配置するための長さと、接合するための寸法を加えた長さが必要になり、電池モジュールの大型化を招くことにもなる。
本発明は、従来技術に伴う問題を解決するためになされたもので、電極端子間の電気的導通を安定的に維持することができ、ケースと電池積層体との間の絶縁性にも優れ、コンパクトで、製造作業性の面やコスト的にも有利な電池モジュールとその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the problems associated with the prior art, and can stably maintain the electrical continuity between the electrode terminals, and has excellent insulation between the case and the battery stack. An object of the present invention is to provide a battery module that is compact and advantageous in terms of manufacturing workability and cost, and a manufacturing method thereof.
本発明に係る電池モジュールの製造方法は、発電要素をシート状の外装体内部に封止すると共に、前記発電要素に接続された板状の電極端子を前記外装体の外部に導出してなる扁平型電池をケース内部に収納してなる電池モジュールの製造方法であって、前記扁平型電池を該扁平型電池の厚み方向に複数枚積層し電池積層体を形成する工程と、前記電池積層体の各扁平型電池から前記積層方向に対し直交する方向に突出された板状の電極端子の内、前記積層方向で隣接する電極端子同士を接合し前記扁平型電池が電気的に直列に接続する工程と、前記電極端子を接合することにより形成された複数の端子接合部間に絶縁部材を挿入する工程と、を有することを特徴とする。 The battery module manufacturing method according to the present invention is a flat structure in which a power generation element is sealed inside a sheet-shaped exterior body, and a plate-like electrode terminal connected to the power generation element is led out of the exterior body. A battery module manufacturing method in which a battery is housed in a case, wherein a plurality of the flat batteries are stacked in the thickness direction of the flat battery to form a battery stack, and the battery stack The step of joining the electrode terminals adjacent to each other in the stacking direction among the plate-like electrode terminals projecting in a direction orthogonal to the stacking direction from each flat battery, and connecting the flat batteries electrically in series And inserting an insulating member between a plurality of terminal joints formed by joining the electrode terminals.
本発明に係る電池モジュールは、発電要素をシート状の外装体内部に封止すると共に、前記発電要素に接続された板状の電極端子を前記外装体の外部に導出してなる扁平型電池をケース内部に収納してなる電池モジュールであって、前記扁平型電池を該扁平型電池の厚み方向に複数枚積層して形成した電池積層体の各扁平型電池から前記積層方向に対し直交する方向に突出された板状の電極端子の内、前記積層方向で隣接する電極端子同士を電気的に直列に接続するように接合した端子接合部間に絶縁部材を挿入したことを特徴とする。 The battery module according to the present invention is a flat battery in which a power generation element is sealed inside a sheet-shaped exterior body, and a plate-like electrode terminal connected to the power generation element is led out of the exterior body. A battery module housed in a case, wherein a plurality of the flat batteries are stacked in the thickness direction of the flat battery, and each battery has a direction perpendicular to the stacking direction from each flat battery. An insulating member is inserted between terminal joints joined so as to electrically connect electrode terminals adjacent in the laminating direction among the plate-like electrode terminals protruding in the direction.
本発明は、扁平型電池を厚み方向に複数枚積層して形成した電池積層体の各扁平型電池から前記積層方向に対し直交する方向に突出された板状の電極端子同士を接合して電気的に直列に接続するので、電極端子間の電気的導通は常時安定的に維持でき、絶縁部材自体を高精度に仕上げる必要もなく、コスト的に有利となる。 In the present invention, plate-like electrode terminals projecting in a direction orthogonal to the stacking direction are joined from each flat battery of a battery stack formed by stacking a plurality of flat batteries in the thickness direction. Therefore, the electrical continuity between the electrode terminals can always be stably maintained, and it is not necessary to finish the insulating member itself with high accuracy, which is advantageous in terms of cost.
特に、電極端子同士の接合により複数の端子接合部を形成した後に、当該端子接合部相互間に絶縁部材を挿入するので、電極端子の長さは接合するための長さのみでよく、別途絶縁部材を設置する長さは不必要になり、電池モジュール自体がコンパクトなものとなる。 In particular, since a plurality of terminal joints are formed by joining electrode terminals and then an insulating member is inserted between the terminal joints, the length of the electrode terminals only needs to be joined and separately insulated. The length for installing the member becomes unnecessary, and the battery module itself becomes compact.
さらに、各端子接合部間に設ける複数の絶縁部材を一体化すれば、絶縁部材の設置が容易で作業性が向上する。しかも、絶縁部材が端子接合部を外部から覆うので、各端子接合部間のみでなく、ケースと電池積層体との間の絶縁性も向上する。 Furthermore, if a plurality of insulating members provided between the terminal joints are integrated, the installation of the insulating members is easy and the workability is improved. And since an insulating member covers a terminal junction part from the outside, the insulation between not only between each terminal junction part but a case and a battery laminated body is also improved.
以下、本発明に係る電池モジュールについて、詳細に説明する。 Hereinafter, the battery module according to the present invention will be described in detail.
図1は電池モジュールの一例を示す概略分解斜視図、図2は1つの扁平型電池を示し、(A)は扁平型電池の概略平面図、(B)は(A)のB−B線に沿う要部拡大概略断面図、図3は電池積層体の要部概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic exploded perspective view showing an example of a battery module, FIG. 2 shows one flat battery, (A) is a schematic plan view of the flat battery, and (B) is a BB line in (A). The principal part expansion schematic sectional drawing in alignment with FIG. 3, FIG. 3 is a principal part schematic sectional drawing of a battery laminated body.
電池モジュール1は、図1に示すように、比較的薄肉の鋼板またはアルミ板により構成されたケース2と、ケース2の内部に収納された複数扁平型電池Bからなる電池積層体3とを有している。
As shown in FIG. 1, the
ケース2は、上部が開口されたロアケース4と、ロアケース4の開口部5を閉塞する蓋体であるアッパーケース6とからなり、両ケース4,6は電池積層体3を収納した後、巻き締め加工により結合される。 The case 2 is composed of a lower case 4 having an upper opening and an upper case 6 that is a lid for closing the opening 5 of the lower case 4. Combined by processing.
扁平型電池Bは、図2(A)(B)に示すように、例えばアルミニウム層の両面が樹脂層で被覆された三層構造を有するラミネートフィルムからなる2枚のシート状の外装体10内に、正極電極板11p及び負極電極板11mとセパレータ12とを積層した発電要素13を封止したもので、全体的には平面視長方形をしている。
As shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), the flat battery B has two sheet-like
発電要素13の電極板11p,11mには、板状の電極端子15(正極の電極端子15p、負極の電極端子15m)の一端が接続線16を介して接続され、各電極端子15の他端は電池の積層方向に対し直交する方向に向って外装体10の外部に導出されている。また、各扁平型電池Bには、それぞれ電圧検出部材17が設けられ、外部の電圧検出装置(不図示)と接続され、電圧検出可能となっている。
One end of a plate-like electrode terminal 15 (
電池積層体3は、図3に示すように、扁平型電池Bの正極電極端子15pと負極電極端子15mが対向位置になるように、電池の厚み方向に複数(図示例では8枚)積層することにより形成される。図2(A)に例示した扁平型電池Bの場合には、上下一対の扁平型電池Bの正極電極端子15pと負極電極端子15mが重なり合うように180度ずらして配置し、これら両電極端子15を超音波接合、溶接などにより電気的に直列接続する。
As shown in FIG. 3, a plurality (8 in the illustrated example) of the
図4は本発明に係る電池モジュール製造方法の一例を示す要部断面図である。本実施形態では、図4に示すように、電池モジュール3の正極の電極端子15pと負極の電極端子15mからなる電極端子15あるいはこの電極端子15と共にバスバー(不図示)を接合して端子接合部18を形成し、間隔Sが比較的大きくなった端子接合部18間に前記スペーサ20に相当する絶縁部材29を挿入し、端子接合部18相互間を絶縁する方法としている。なお、絶縁部材29としては、ポリプロピレンあるいはABSなどの合成樹脂を使用することが好ましい。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part showing an example of the battery module manufacturing method according to the present invention. In this embodiment, as shown in FIG. 4, a terminal bar is formed by joining a bus bar (not shown) together with the electrode terminal 15 comprising the
このように電極端子15を接合した後、端子接合部18間の間隔が比較的大きくなった後に絶縁部材29を挿入すれば、振動などが加わっても端子接合部18間での短絡はなく、電池モジュール1の電気的導通が常時安定し、しかも、きわめて作業性が向上する。
If the
図5は絶縁部材の変形例1を示す概略斜視図である。本例の絶縁部材29は、図5に示すように、端子接合部18間に設置する複数の絶縁プレート29aの端部(電池積層体3の積層方向に直交する方向の外方側端部)に、端部プレート29bを設け、全体を一体化するように形成したものである。このようにすれば、複数の絶縁プレート29aの内の1つを複数の端子接合部間の1箇所に位置決めすれば,他の絶縁プレート29aも端子接合部間に位置決めされるため、絶縁部材29の設置が容易で作業性が向上し、しかも、絶縁部材29が端子接合部18を外部から覆うことにもなるので、ケース6と電池積層体3との間の絶縁性も向上する。
FIG. 5 is a schematic perspective view showing
図6は絶縁部材の変形例2を示す概略斜視図である。さらに絶縁性を向上させるには、端子接合部18相互間を絶縁すると共に、これを外部から覆うようにする。例えば、図6に示すように、絶縁部材29は、最上位の端子接合部18及び最下位の端子接合部18を覆う上端あるいは下端の絶縁プレート29u,29w、前記端部プレート29b、及び両側に設けられる側部プレート29cを設け、これらを一体化したものにより構成してもよい。
FIG. 6 is a schematic perspective view showing Modification Example 2 of the insulating member. In order to further improve the insulation, the
このようにすれば、電池積層体3から電池の積層方向に対し直交する方向に突出した端子接合部18間に絶縁部材29を挿入することにより絶縁部材29の設置が完了することになるので、取付け作業性が向上し、しかも、端子接合部18を全体にわたり絶縁部材29が外部から覆うことにもなるので、ケース6と電池積層体3との間の絶縁性もより向上する。
In this way, the installation of the insulating
図7は絶縁部材の変形例3を示す概略斜視図である。電池モジュール1は、所望の電流、電圧、容量の電池とするために、複数個積層されると共に伝記的に接続して組電池として使用するが、この組電池を構成するために、図1に示すように、ケース2にはボルトが挿通するボルト孔O1が開設されている。また、絶縁プレート29にもボルト孔O2が開設されている。これらボルト孔O1,O2にはスリーブ28が設けられ、このスリーブ28を通ってボルトが挿入される。
FIG. 7 is a schematic perspective view showing
この場合、図7に示すように、絶縁部材29にスリーブ28を一体化して形成すると、スリーブ28にボルトが挿入されることにより、絶縁部材29の位置決め固定が行われるため、絶縁部材29を位置決め及び固定するための複雑な構造が不要となる。
In this case, as shown in FIG. 7, when the
なお、図1において、ロアケース4の側板部4aの短辺側には、切欠き30,31,32が形成され、切欠き30には電池積層体3を構成する電池の内、電気的に最上位(最高電位)の電池のプラス端子に接続されたプラス端子22pが、切欠き31には電池積層体3を構成する電池の内、電気的に最下位(最低電位)の電池のマイナス端子に接続されたマイナス端子22mが設けられ、切欠き32は電圧検出板17に接続されるコネクタを挿入する差込み口27と対応するように設けられている。図1中、「33」は緩衝材である。
In FIG. 1,
次に、電池モジュール1の製造方法を説明する。
Next, a method for manufacturing the
ます、予め形成された扁平型電池Bを、この扁平型電池Bの厚み方向に複数枚(図示の例では8枚)積層し電池積層体3を形成する。
First, a plurality of (eight in the illustrated example) stacked flat batteries B in the thickness direction of the flat batteries B are stacked to form the
そして、電池積層体3の各扁平型電池Bから前記積層方向に対し直交する方向に突出された板状の電極端子15の内、前記積層方向で隣接する電極端子同士、つまり上下に隣接する正極電極端子15pと負極電極端子15mを超音波接合、溶接などにより接合する。この接合により各電池Bは、電気的に直列接続され、電池積層体3からは4枚の端子接合部18が電池Bの積層方向に対し直交する方向に突出される。
And among the plate-like electrode terminals 15 projecting from each flat battery B of the
次に、各端子接合部18間に絶縁部材29を挿入する。絶縁部材29は、各端子接合部18間に1枚ずつ挿入する。これにより電池モジュール1に振動などが加わっても、各端子接合部18が接触することはなく、電池B間での短絡も防止され、電池モジュール1での電気的導通は常時安定することになる。
Next, an insulating
ただし、絶縁部材29を各端子接合部18間に1枚ずつ挿入する作業は、多量の電池モジュール1を生産する場合には作業能率が悪いので、図5に示す絶縁部材29のように、端子接合部18間に設置する複数の絶縁プレート29aを端部プレート29bにより一体化したものを使用すると、複数の絶縁部材29を一度に設置でき、作業能率が向上する。しかも、電池積層体3をケース2内に収納したとき、ケース2と電池積層体3との間に絶縁部材29の端部プレート19bが存在することになるので、ケース6と電池積層体3との間の絶縁性も向上する。
However, the operation of inserting the insulating
また、図6に示す絶縁部材29のような箱状をしたものを使用すると、周囲から端子接合部18を覆うことができ、絶縁部材29の取付け作業能率が向上するのみでなく、電池積層体3をケース2内に収納したとき、ケース2と電池積層体3との間に絶縁部材29の端部プレート29bが存在することになるので、ケース6と電池積層体3との間の絶縁性も向上する。
Further, when a box-shaped member such as the insulating
さらに、図7に示す絶縁部材29のような、スリーブ20と一体的に形成したものを使用すると、周囲から端子接合部18を覆うことになるので、絶縁性が向上し、しかも絶縁部材29の取付け作業性が向上するのみでなく、スリーブ20、スペーサ20、絶縁カバー24及び節煙部材29を1つの部品にすることができ部品点数が低減し、コスト的にも有利となる。
Furthermore, when the one formed integrally with the
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、上述した実施形態では、絶縁部材29は、端子接合部18の全体を覆っているが、部分的の覆うものであってもよく、また、絶縁カバー24として使用する場合も同様である。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. For example, in the above-described embodiment, the insulating
本発明は、電池モジュールの製造に利用し、電極端子間の電気的導通を安定させ、組み付け作業性を向上させることができる。 The present invention can be used for manufacturing a battery module, can stabilize electrical continuity between electrode terminals, and can improve assembly workability.
1…電池モジュール、
2…ケース、
3…電池積層体、
10…外装体、
13…発電要素、
15…電極端子、
18…端子接合部、
24…カバー部材、
29…絶縁部材、
29a…絶縁プレート、
B…扁平型電池。
1 ... Battery module,
2 ... Case,
3 ... Battery stack,
10 ... exterior body,
13 ... Power generation element,
15 ... Electrode terminal,
18 ... terminal junction,
24 ... cover member,
29. Insulating member,
29a ... insulating plate,
B: Flat battery.
Claims (6)
前記扁平型電池を該扁平型電池の厚み方向に複数枚積層し電池積層体を形成する工程と、
前記電池積層体の各扁平型電池から前記積層方向に対し直交する方向に突出された板状の電極端子の内、前記積層方向で隣接する電極端子同士を接合し前記扁平型電池が電気的に直列に接続する工程と、
前記電極端子を接合することにより形成された複数の端子接合部間に絶縁部材を挿入する工程と、
を有する電池モジュールの製造方法。 A battery in which a power generation element is sealed inside a sheet-like exterior body, and a flat battery formed by leading plate-like electrode terminals connected to the power generation element to the outside of the exterior body is housed inside the case A method of manufacturing a module,
A step of laminating a plurality of the flat batteries in the thickness direction of the flat batteries to form a battery laminate;
Of the plate-like electrode terminals projecting in a direction perpendicular to the stacking direction from the flat batteries of the battery stack, the electrode terminals adjacent in the stacking direction are joined together to electrically connect the flat battery. Connecting in series;
Inserting an insulating member between a plurality of terminal joints formed by joining the electrode terminals;
The manufacturing method of the battery module which has this.
前記扁平型電池を該扁平型電池の厚み方向に複数枚積層して形成した電池積層体の各扁平型電池から前記積層方向に対し直交する方向に突出された板状の電極端子の内、前記積層方向で隣接する電極端子同士を電気的に直列に接続するように接合した端子接合部間に絶縁部材を挿入したことを特徴とする電池モジュール。 A battery in which a power generation element is sealed inside a sheet-like exterior body, and a flat battery formed by leading plate-like electrode terminals connected to the power generation element to the outside of the exterior body is housed inside the case A module,
Of the plate-like electrode terminals protruding in a direction orthogonal to the stacking direction from each flat battery of a battery stack formed by stacking a plurality of the flat batteries in the thickness direction of the flat battery, A battery module, wherein an insulating member is inserted between terminal joints joined so that electrode terminals adjacent in the stacking direction are electrically connected in series.
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