JP2011129310A - Battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の電池セルから構成され、ハイブリッド車や電気自動車などに搭載される電源装置の電池モジュールに関する。 The present invention relates to a battery module of a power supply device that is composed of a plurality of battery cells and is mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle.
内燃機関と電動機との双方の駆動力で走行するハイブリッド自動車や、電動機の駆動力で走行する電気自動車などには、電源装置が搭載されており、電気エネルギの蓄積および放出を担っている。一般に図6で示すような電源装置100が知られている。
A hybrid vehicle that travels with the driving force of both the internal combustion engine and the electric motor, an electric vehicle that travels with the driving force of the electric motor, and the like are equipped with a power supply device and are responsible for storing and releasing electric energy. Generally, a
電源装置100は、複数の電池モジュール110から構成される電池集合体102と、この電池集合体102を互いの間に挟む一対のエンドプレート104(なお、図6では紙面右側のエンドプレートは省略してある。)と、各エンドプレート104を連結する締結部材106とを備えている。各電池モジュール110は、平板状をなし、一端面に正極端子112が、また、他端面に負極端子114が突設されている。
The
電池集合体102において、各電池モジュール110は、正極端子112と負極端子114とが互いに反対方向となるように並列配置されている。そして、隣り合う各電池モジュール110の正極端子112と負極端子114とをバスバー116で接続することにより各電池モジュール110を直列に接続するようになっている。
In the
ところで、電気の接触抵抗を低く保つためには各電極端子112(又は114)とバスバー116とを密着させる必要がある。このため、バスバー116を電極端子112(又は114)に溶接したり、あるいはナット118などで締結しなければならず、この作業が電源装置を組み立てる上で多大な工数を必要としている。
By the way, in order to keep the electrical contact resistance low, it is necessary to bring each electrode terminal 112 (or 114) and the
この問題を解決するために、特許文献1は、連結部材を有する複数のカートリッジ(電池モジュール110)を積層することで、カートリッジ同士の機械的な連結と電気的な連結とを同時に達成できる技術を開示している。すなわち、カートリッジの一側面の一端側にプラグタイプの連結部材を設け、当該カートリッジの背向する他側面の他端側にソケットタイプの連結部材を設ける。そして、隣り合うカートリッジのプラグタイプの連結部材とソケットタイプの連結部材とを連結することで、一のカートリッジに他のカートリッジを直列に連結する技術である。これによりバスバーを電極端子に溶接したり、あるいはナットなどで締結する作業は不要となり、電源装置の組立プロセスは大幅に単純化されるとしている。 In order to solve this problem, Patent Document 1 discloses a technology that can achieve mechanical connection and electrical connection between cartridges at the same time by stacking a plurality of cartridges (battery modules 110) each having a connection member. Disclosure. That is, a plug-type connecting member is provided on one end of one side of the cartridge, and a socket-type connecting member is provided on the other end of the other side facing the cartridge. And it is the technique which connects another cartridge in series with one cartridge by connecting the plug type connection member and socket type connection member of an adjacent cartridge. This eliminates the need for welding the bus bar to the electrode terminal or fastening with a nut or the like, and the assembly process of the power supply apparatus is greatly simplified.
しかし、この特許文献1の技術によれば、プラグタイプとソケットタイプの連結部材が必要である。また、連結部材セット後のカートリッジに方向性が生じてしまうので、方向性の異なるA・B2タイプのカートリッジを準備しなければならないという問題もある。 However, according to the technique of Patent Document 1, a plug-type and socket-type connecting member is required. In addition, since directionality occurs in the cartridge after the connecting member is set, there is a problem that A / B2 type cartridges having different directions have to be prepared.
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、簡素な構成で、且つ、方向性がない側面に電極端子を設けた電池モジュールを提供することを課題とする。 This invention is made | formed in order to solve this problem, and makes it a subject to provide the battery module which provided the electrode terminal in the side surface with simple structure and no directionality.
本発明の電池モジュールは、一端に凸形状の端子を他端に凹形状の端子を有し、直列に連結された複数の電池セルを容器に収容してなる電池モジュールであって、連結された複数の電池セルの連結を途中で折り返して2列として収容し、凸形状の端子と凹形状の端子とを容器の一端側の表面と裏面の対向する位置に背向して設けたことを特徴とする。 The battery module of the present invention is a battery module having a convex terminal at one end and a concave terminal at the other end, and housing a plurality of battery cells connected in series in a container. The connection of a plurality of battery cells is folded in the middle and accommodated in two rows, and a convex terminal and a concave terminal are provided facing away from each other on the front and back surfaces of the container on one end side. And
本発明の電池モジュールは、凸形状の端子(以後、凸端子という。)と凹形状の端子(以後、凹端子という。)とが容器の一端側に背向して設けられている。このため、電池モジュールに電極端子の配置による方向性は発生しない。従って、複数の電池モジュールをその側面同士を平行にして配置すれば、一の電池モジュールの凸端子と隣り合う他の電池モジュールの凹端子とは対向して位置することができる。よって、本発明の電池モジュールによれば、連結部材を用いることなく、一の電池モジュールの凸端子と他の電池モジュールの凹端子とを嵌合することにより電池モジュール同士を電気的に接続することができる。 In the battery module of the present invention, a convex terminal (hereinafter referred to as a convex terminal) and a concave terminal (hereinafter referred to as a concave terminal) are provided facing away from one end of the container. For this reason, the directionality by arrangement | positioning of an electrode terminal does not generate | occur | produce in a battery module. Therefore, if a plurality of battery modules are arranged with their side surfaces parallel to each other, the convex terminals of one battery module can be positioned opposite to the concave terminals of other battery modules adjacent to each other. Therefore, according to the battery module of the present invention, the battery modules are electrically connected to each other by fitting the convex terminal of one battery module and the concave terminal of another battery module without using a connecting member. Can do.
本発明の電池モジュールは、電極端子間を接続するバスバーを必要としない。また、電池モジュール同士の機械的な接続は、エンドプレートの挟持による拘束力を利用している。従って、本発明の電池モジュールを用いた電池パック組み立て作業においては、バスバーを連結したり、バスバーと端子とをナット締結したりする工数は大幅に低減される。
また、本発明の電池モジュールにおいて、折り返された2列の電池セル列の間には電池モジュールの底部から天井部へ貫通する空隙が形成されていることが望ましい。このように形成された空隙を通風路として冷却風を流通させることで、電池モジュールの冷却効率をさらに向上させることができる。
The battery module of the present invention does not require a bus bar for connecting the electrode terminals. In addition, the mechanical connection between the battery modules uses a restraining force by clamping the end plate. Therefore, in the battery pack assembling work using the battery module of the present invention, the man-hours for connecting the bus bars and fastening the bus bars and the terminals with nuts are greatly reduced.
In the battery module of the present invention, it is desirable that a gap penetrating from the bottom of the battery module to the ceiling is formed between the two folded battery cell rows. The cooling efficiency of the battery module can be further improved by circulating the cooling air through the air gap formed as described above as a ventilation path.
以下、本発明の実施の形態を図1〜図5を参照しながら具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to FIGS.
本実施形態の電池モジュール1を図1に斜視図で示し、電池モジュール1のA視水平断面を図2に示す。電池モジュール1は、直列に接続された複数の電池セル10を、一体に形成された直方体形状の容器20に収容してなる。
The battery module 1 of the present embodiment is shown in a perspective view in FIG. The battery module 1 includes a plurality of
電池セル10は、電極体14と、この電極体14を挟持するように配置された第1集電板12、第2集電板16とからなり、図示しない電解液に浸漬されている。一の電池セル10の第1集電板12は隣り合う電池セル10の第2集電板16とバスバー18で連結されて電池セル列Cを構成している。本実施の形態において、電池セル列Cは12個の電池セル10からなり、中間部Mで折り返されてそれぞれ6個の電池セル10からなる第1セル列C1と第2セル列C2とが対向するようにU字状に配置されている。
The
電池セルCの始端部と終端部には、外部接続用の端子30が設けられている。図3(a)に、電池セル列Cの始端である始端電池セル10aの第2集電板16a側を斜視図で示す。第2集電板16aは、始端電池セル10aの電極体14aに接続する柱部161と柱部161の端部から柱部161に直交して水平に伸びる屈曲部162を有する。屈曲部162は、電極体14aに沿って屈曲しており、その前面に凸端子32が溶接されている。
凸端子32は、基部321、胴部322、鍔部323および凸部324とからなっている。基部321は、前記の屈曲部162に溶接され、胴部322が容器20の前方側壁22の右上端部に設けられた貫通穴26(図5)を貫通し、鍔部323と凸部324とが前方側壁22から突出するように配置される。
The
また、電池セル列Cの終端である終端電池セル10bの第1集電板12bには外部接続用の凹端子34が設けられている。図3(b)に、終端電池セル10bの第1集電板12b側を斜視図で示す。第1集電板12bは、終端電池セル10bの端面をなす柱部121と柱部121の端部から柱部121に直交して水平に伸びる屈曲部122を有する。屈曲部122は、電極体14bに沿って屈曲しており、その前面に凹端子34が溶接されている。
Further, a
凹端子34は、開口341周縁にフランジ部342を有するカップ形状をなし、胴部343と底部344とからなる。底部344は前記の屈曲部122に溶接され、胴部343が容器20の後方側壁24の凸端子32に背向する位置に設けられた貫通穴27(図5)を貫通し、フランジ部342が後方側壁24から突出して開口している。
The
以上のように構成された電池モジュール1を複数個並列することで所望の出力を有する電池パックとすることができる。図4は、3個の電池モジュール1からなる電池集合体2において、各電池モジュール1a〜1cの接続の様子を説明する平面概念図である。なお、図4では、電池セル10の連結状態を+と−とを繋ぐ矢印で示し、個々の電池セル10は省略した。各電池モジュール1a〜1cには、前方側壁22の右上端部に凸端子32が突出しており、後方側壁24の右上端部には、凹端子34が開口している。凸端子32と凹端子34とは、凸端子32の凸部324を凹端子34の開口341へ挿入して嵌着できるようになっている。このため、電池モジュール1a〜1cを外部端子30の方向を揃えて並列することで、隣り合う電池モジュール1の凸端子32と凹端子34とを接続して各電池モジュール1を直列に接続することができる。例えば、第1電池モジュール1aの凹端子34aの開口341aへ第2電池モジュール1bの凸端子32bの凸部324bを挿入することで、第1電池モジュール1aと第2電池モジュール1bとは、電気的に直列に接続される。同様に第2電池モジュール1bと第3電池モジュール1cとを接続することで直列に接続された3個の電池モジュール1a〜1cからなる電池集合体2を構成することができる。
A battery pack having a desired output can be obtained by arranging a plurality of battery modules 1 configured as described above in parallel. FIG. 4 is a conceptual plan view illustrating how the
図4において円で囲んだ接続部Bを図5に拡大して示す。ここで、凸端子32は負極端子であり、凹端子34は、正極端子である。凸端子32bと凹端子34aとは、凸端子32bの凸部324を凹端子34aの胴部343へ嵌入して連結されている。このとき、凸端子32bの鍔部323は凹端子34aのフランジ部342に当接し、凸端子32bの凸部324の外周面は凹端子34aの胴部343内周面(底面も含む)に当接している。これにより、第1電池モジュール1aと第2電池モジュール1bとの電気的接続を確実なものにしている。
In FIG. 4, the connection portion B surrounded by a circle is shown in an enlarged manner in FIG. Here, the
また、凸端子32bの基部321と前方側壁22bとの間、および前方側壁22bと鍔部323との間と、凹端子34のフランジ部342と後方側壁24aとの間には、Oリング40が配置されており、貫通孔26および貫通孔27からの電解液の漏出を防止するようになっている。
Further, an O-
また、前方側壁22bには、凸端子32bが貫通する貫通孔26を囲むようにして後方側壁24aに向かって突出する環状リブ23が形成されている。一方、後方側壁24aには、凹端子34aが貫通する貫通孔27を囲むようにして前方側壁22bに向かって突出する環状リブ25が形成されている。このため、凸端子32bを凹端子34aに嵌入して連結することにより環状リブ23と環状リブ25とを当接して、埃などの端子嵌合部への付着を防止することができる。
The
このような接続部Bで接続された電池集合体2を、図6に示す電池集合体102と同様に、一対のエンドプレート104で挟持するとともに、エンドプレート104同士をボルト106で締結し拘束することで、所望の電池パックを得ることができる。
Like the
なお、図1において、対向する第1セル列C1と第2セル列C2とは隔壁28によって区画されている。そして、隔壁28には、電池モジュール1の長手方向に延びる隙間50が、当該電池モジュール1の底面202から頂面204へ貫通するように形成されている。この隙間50は冷却風の通風路であり、この隙間50に下から上へ向かって送風することにより電池モジュール1を効率よく冷却することができる。
In FIG. 1, the opposed first cell column C1 and second cell column C2 are partitioned by a
本発明の電池モジュールは、前記の実施の形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更してもよい。例えば、実施の形態では、接続部Bにおける端子嵌合部をOリング40でシールするようにしたが、端子金属と樹脂側壁とを接着する金属−樹脂接着としてもよい。金属−樹脂接着とすることで、端子嵌合部へ高い負荷がかかるような場合には、さらに高いシール性を発揮することが期待できる。
The battery module of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be changed without departing from the gist of the present invention. For example, in the embodiment, the terminal fitting portion in the connection portion B is sealed with the O-
本発明の電池モジュールは、エンジンとモータとの双方の動力で走行可能なハイブリッド車や電気自動車などに搭載される電源装置の電池モジュールとして好適に用いることができる。 The battery module of the present invention can be suitably used as a battery module for a power supply device mounted on a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like that can run with the power of both the engine and the motor.
1:電池モジュール 2:電池集合体 10:電池セル 12:第1集電板 14:電極体 16:第2集電板 18:バスバー 20:容器 22:前方側壁 24:後方側壁
28:隔壁 30:電極端子 32:凸端子 34:凹端子 50:通風路 322:鍔部 324:凸部 341:開口 342:フランジ部
1: Battery module 2: Battery assembly 10: Battery cell 12: First current collector plate 14: Electrode body 16: Second current collector plate 18: Bus bar 20: Container 22: Front side wall 24: Rear side wall 28: Bulkhead 30: Electrode terminal 32: Convex terminal 34: Concave terminal 50: Ventilation path 322: Gutter part 324: Convex part 341: Opening 342: Flange part
Claims (2)
連結された複数の電池セルの連結を途中で折り返して2列として収容し、前記凸形状の端子と前記凹形状の端子とを前記容器の一端側の表面と裏面の対向する位置に背向して設けたことを特徴とする電池モジュール。 A battery module having a convex terminal at one end and a concave terminal at the other end and housing a plurality of battery cells connected in series in a container,
The connection of a plurality of connected battery cells is folded halfway to be accommodated in two rows, and the convex terminal and the concave terminal are turned to the opposite positions on the front surface and the back surface of the container. A battery module characterized by being provided.
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