JP2012104459A - 電池 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接する電池モジュール間を容易に電気的に接続することができ、艤装性が良好となる電池を提供することにある。
【解決手段】略角柱形状をなし、所定方向へ面する、電池モジュール２０Ａの上面部２１ａに所定方向へ臨む正極端子２２と、所定方向とは逆の逆方向へ面する、電池モジュール２０Ｃの下面部２１ｂに逆方向へ臨む負極端子２３を備える電池３０とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、電池に関し、詳細には複数の電池セルを直列に接続した電池モジュールおよびその組電池に関する。

複数の電池セル（単電池）を直列に接続して電池モジュールとし、複数の電池モジュールをさらに直列に接続して組電池とすることで大きな電力を発生させている。近年、このような大きな電力を用いて、自動車などに搭載される電動モータを駆動している。

電池セル１１は、図５に示すように、上面部１１ａと下面部１１ｂと側面部１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆとからなる直方体形状である。電池セル１１の上面部１１ａには、正極セル端子１２および負極セル端子１３が設けられている。正極セル端子１２は、側面部１１ｃ近傍に配置される。負極セル端子１３は、側面部１１ｃと対向する側面部１１ｄ近傍に配置される。

このような形状の電池セル１１を複数直列に接続した状態にてモジュールケース内に収納して電池モジュールを構成している。例えば、図６Ａに示すように、電池モジュール１１０では、４つの電池セル１１の電極端子を上方に向けて配置し、同一極の端子を隣接して配置している。隣接する電池セル１１，１１にて一方の電池セル１１の負極セル端子１３と他方の電池セル１１の正極セル端子１２とをセル間接続用バスバー１６を用いて接続している。

このようにセル間接続用バスバー１６を介して接続した４つの電池セル１１は、図６Ｂに示すようなモジュールケース１１３内に収納される。モジュールケース１１３は、直方体形状であって、上面部１１３ａと下面部１１３ｂと側面部１１３ｃ〜１１３ｆとで構成される。上面部１１３ａには正極用端子部１１１および負極用端子部１１２が設けられる。正極用端子部１１１と負極用端子部１１２とは、モジュールケース１１３の上面部１１３ａにおける対角の位置に配置される。

正極用端子部１１１には、直列に接続された４つの電池セル１１における一方の端部側に配置される電池セル１１（図６Ａにて、一番奥側に配置される電池セル１１）の正極セル端子１２が接続される。負極用端子部１１２には、直列に接続された４つの電池セル１１における他方の端部側に配置される電池セル１１（図６Ａにて、一番手前側に配置される電池セル１１）の負極セル端子１３が接続される。

また、図７Ａに示すように、電池モジュール１２０では、４つの電池セル１１の電極端子を上方に向けて配置し、異なる極の端子を隣接して配置している。隣接する電池セル１１，１１にて一方の電池セル１１の負極セル端子１３と他方の電池セル１１の正極セル端子１２とをセル間接続用バスバー１４を用いて接続している。

このようにセル間接続用バスバー１４を介して接続した４つの電池セル１１は、図７Ｂに示すようなモジュールケース１２３内に収納される。モジュールケース１２３は、直方体形状であって、上面部１２３ａと下面部１２３ｂと側面部１２３ｃ〜１２３ｆとで構成される。上面部１２３ａには、正極用端子部１２１および負極用端子部１２２が設けられる。正極用端子部１２１と負極用端子部１２２とは、モジュールケース１２３の上面部１２３ａにおける長手方向で対向して配置される。

正極用端子部１２１には、直列に接続された４つの電池セル１１における一方の端部側に配置される電池セル１１（図７Ａにて一番奥側に配置される電池セル１１）の正極セル端子１２が接続される。負極用端子部１２２には、直列に接続された４つの電池セル１１における他方の端部側に配置される電池セル１１（図７Ａにて、一番手前側に配置される電池セル１１）の負極セル端子１３が接続される。

電池モジュール１２０は、電池モジュール１１０と比べてノイズが少ないという特性を有している。そのため、複数の電池モジュールからなる組電池には、図７Ａおよび図７Ｂに示す電池モジュール１２０が用いられている。

例えば、図８に示すように、組電池１３０では、３つの電池モジュール１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃを備え、各電池モジュール１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃの端子部１２１，１２２を上方に向けて配置している。組電池１３０の小型化という観点から、隣接する電池モジュール１２０Ａ，１２０Ｂは、距離Ｄ１（例えば、１０ｍｍ）程度離間して配置されている。電池モジュール１２０Ａの負極用端子部１２２と電池モジュール１２０Ｂの正極用端子部１２１とは第１のモジュール間接続用バスバー１３１を介して接続される。電池モジュール１２０Ｂの負極用端子部１２２と電池モジュール１２０Ｃの正極用端子部１２１とは第２のモジュール間接続用バスバー１３２を介して接続される。

第１のモジュール間接続用バスバー１３１は、屈曲した形状であって、４つの直線部分１３１ａ〜１３１ｄで構成されている。直線部分１３１ａはＹ軸方向へ直線状に延在している。直線部分１３１ｂは、直線部分１３１ａの一端部に接続しＺ軸方向へ直線状に延在している。直線部分１３１ｃは、直線部分１３１ｂの一端部に接続しＸ軸方向へ直線状に延在している。直線部１３１ｄは、直線部分１３１ｃの一端部に接続しＺ軸方向へ直線状に延在している。

第２のモジュール間接続用バスバー１３２は、屈曲した形状であって、５つの直線部分１３２ａ〜１３２ｅで構成されている。直線部分１３２ａはＺ軸方向へ直線状に延在している。直線部分１３２ｂは、直線部分１３２ａの一端部に接続しＹ軸方向へ直線状に延在している。直線部分１３２ｃは、直線部分１３２ｂの一端部に接続しＺ軸方向へ直線状に延在している。直線部分１３２ｄは、直線部分１３２ｃの一端部に接続しＸＹ平面上で直線状に延在している。直線部分１３２ｅは、直線部分１３２ｄの一端部に接続しＺ軸方向へ直線状に延在している。

ところで、モジュール本体の一側面に単電池の正極タブに接続される正極端子が設けられ、前記一側面に対向する他側面に単電池の負極タブに接続される負極端子が設けられた組電池モジュールが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１５７３６６号公報（例えば、明細書の段落［００１４］−［００１９］、［図１］−［図２］など参照）

上述した組電池１３０では、複数の電池モジュール１２０を直列に接続することができるものの、バスバー１３１，１３２がＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向へ屈曲しており、組み付け難く、また、バスバー１３１，１３２自体の歩留まりが低いため、艤装性を低下させていた。

特許文献１に提案される組電池モジュールでは、配置方向に制約があるため、自動車などの限られた空間に組み付け難く、艤装性を低下させていた。

以上のことから、本発明は、上述したような課題を解決するために為されたものであって、隣接する電池モジュール間を容易に電気的に接続することができ、艤装性が良好となる電池を提供することを目的としている。

前述した課題を解決する第１の発明に係る電池は、略角柱形状をなし、所定方向へ面する第１底面に前記所定方向へ臨む正極端子と、前記所定方向とは逆の逆方向へ面する第２底面に前記逆方向へ臨む負極端子とを備えることを特徴とする。

前述した課題を解決する第２の発明に係る電池は、第１の発明に係る電池であって、前記電池の底面視において前記正極端子と前記負極端子とは、前記第１底面の対角線の交点を中心とするいずれかの点対称位置に配置されることを特徴とする。

前述した課題を解決する第３の発明に係る電池は、第１又は第２の発明に係る電池であって、前記電池は複数のモジュールで構成された組電池であることを特徴とする。

前述した課題を解決する第４の発明に係る電池は、第３の発明に係る電池であって、前記モジュールが、略角柱形状をなし、前記所定方向へ面する第３底面に前記所定方向へ臨む正極モジュール端子と、前記逆方向へ面する第４底面に前記逆方向へ臨む負極モジュール端子とを備えることを特徴とする。

前述した課題を解決する第５の発明に係る電池は、第３又は第４の発明に係る電池であって、前記モジュールの底面視において前記正極モジュール端子と前記負極モジュール端子とは、前記第３底面の対角線の交点を中心とするいずれかの点対称位置に配置されることを特徴とする。

前述した課題を解決する第６の発明に係る電池は、第３乃至第５の何れか１つの発明に係る電池であって、隣り合う前記モジュールの前記正極モジュール端子と前記負極モジュール端子とは、向かい合って配置されていることを特徴とする。

前述した課題を解決する第７の発明に係る電池は、第６の発明に係る電池であって、隣り合う前記モジュールの前記正極モジュール端子と前記負極モジュール端子とはコイルバネで形成された電気接続部材で接続されることを特徴とする。

前述した課題を解決する第８の発明に係る電池は、第１乃至第７何れか１つの発明に係る電池であって、前記正極端子又は前記負極端子はコイルバネで形成された伝導部材が接続されていることを特徴とする。

本発明に係る電池によれば、直列に接続された複数の電池セルの一方の端部がケースの第１底面に設けられた正極端子に接続され、直列に接続された複数の電池セルの他方の端部がケースの第１底面に相対する第２底面に設けられた負極端子に接続されることにより、複数の電池を隣接して配置すると共に、隣接する一方の電池の負極端子とその他方の電池の正極端子とを対向して配置し、隣接する電池間を電気接続部材で接続するだけで、組電池を容易に構成することができる。よって、艤装時の作業性が向上する。前記一方の電池の前記負極端子と前記他方の電池の前記正極端子とを対向して配置することができるため、前記電気接続部材として直線形状のものを利用でき、従来の屈曲した形状の電気接続部材と比べて、歩留まりが高く、組み付けも容易に行うことができ、艤装性が良好となる。

本発明に係る電池によれば、複数のモジュールで構成された組電池であって、隣り合う前記モジュールの正極モジュール端子と負極モジュール端子とが、向かい合って配置されていることにより、これら端子間を接続する電気接続部材を直線状のもので構成することができ、前記電気接続部材を端子部間に容易に取り付けることができる。よって、艤装時の作業性が向上する。また、電気接続部材自体の歩留まりが高く、製造コスト増を抑制できる。

本発明の第１の実施例に係る電池モジュールの斜視図である。 電池モジュールが具備する複数のセルの配置を説明するための図である。 本発明の第２の実施例に係る組電池の斜視図である。 組電池が具備するバスバーの他例を示す図である。 電池セルの斜視図である。 従来の電池モジュールの一例を示す図であって、図６Ａにその内部を示し、図６Ｂに外観を示す。 従来の電池モジュールの他例を示す図であって、図７Ａにその内部を示し、図７Ｂに外観を示す。 従来の組電池の一例を示す斜視図である。

本発明に係る電池モジュールおよび組電池を実施するための形態について、各実施例にて説明する。

本発明の第１の実施例に係る電池モジュールについて、図１、図２、および図５に基づいて説明する。

本実施例に係る電池モジュールは、正極端子および負極端子が同一面に設けられた直方体形状の電池セルがモジュールケース内に複数収容され、複数の電池セルが直列に接続されたものである。電池セル１１は、図５に示すように、直方体形状であって、上面部１１ａに設けられた正極セル端子１２および負極セル端子１３を備える。モジュールケース２１は、図１に示すように、直方体形状であって、上面部（第１面部）２１ａと下面部（第２面部）２１ｂと側面部２１ｃ，２１ｄと前面部２１ｅと後面部２１ｆとで構成される。モジュールケース２１の上面部２１ａには、直列に接続された複数の電池セルにおける一方の端部側に配置される電池セルの正極端子が接続される正極端子２２（正極モジュール端子、第１の端子部）が設けられる。正極端子２２は、モジュールケース２１の上面部２１ａにおける角部に配置される。モジュールケース２１の下面部２１ｅには、直列に接続された複数の電池セルにおける他方の端部側に配置される電池セルの負極端子が接続される負極端子２３（負極モジュール端子、第２の端子部）が設けられる。正極端子２２と負極端子２３とは対角に配置される。すなわち、電池モジュール（モジュール）２０は、略柱形状をなし、所定方向へ面する上面部（第３底面）２１ａに前記所定方向へ臨む正極端子２２と、前記所定方向とは逆の逆方向へ面する下面部（第４底面）２１ｂに前記逆方向へ臨む負極端子２３とを備える。電池モジュール２０の底面視において正極端子２２と負極端子２３とは、上面部２１ａの対角線の交点を中心とするいずれかの点対称位置に配置されていれば良く、図示例では対角の位置に配置される。

これにより、複数の電池モジュール２０を隣接して配置すると共に、隣接する一方の電池モジュール２０の負極端子２３とその他方の電池モジュール２０の正極端子２２とを対向して配置し、隣接する電池モジュール２０，２０間を電気接続部材で接続するだけで、組電池を容易に構成することができる。よって、艤装時の作業性が向上する。隣接して配置される電池モジュールにて、一方の電池モジュール２０の負極端子２３と他方の電池モジュール２０の正極端子２２とを対向して配置することができるため、前記電気接続部材として直線形状のものを利用でき、従来の屈曲した形状の電気接続部材と比べて、歩留まりが高く、組み付けも容易に行うことができ、艤装性が良好となる。

上述した電池モジュール２０には、例えば、図２に示すように、４つの電池セル１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄが収納される。電池セル１１Ａと電池セル１１Ｂ、電池セル１１Ｂと電池セル１１Ｃ、電池セル１１Ｃと電池セル１１Ｄとがそれぞれ隣接して配置される。３つの電池セル１１Ａ〜１１Ｃは上面部１１ａが上方に向けて配置される。１つの電池セル１１Ｄは上面部１１ａが下方に向けて配置される。すなわち、電池セル１１Ｄの電極端子１２，１３は、他の電池セル１１Ａ〜１１Ｃの電極端子１２，１３に対して反対方向に臨むように配置される。３つの電池セル１１Ａ〜１１Ｃにおける隣接する電池セルにて正極セル端子１２と負極セル端子１３とが隣接して配置される。電池セル１１Ｄは、隣接する電池セル１１Ｃを上下反転した状態にて、電池セル１１Ｃに隣接して配置される。

電池セル１１Ａの負極セル端子１３と電池セル１１Ｂの正極セル端子１２、電池セル１１Ｂの負極セル端子１３と電池セル１１Ｃの正極セル端子１２とがセル間接続用バスバー１４でそれぞれ接続される。電池セル１１Ｃの負極セル端子１３と電池セル１１Ｄの正極セル端子１２とがセル間接続用バスバー１５で接続される。これにより、４つの電池セル１１Ａ〜１１Ｄをモジュールケース２１に収容するだけで、直列に接続された４つの電池セル１１Ａ〜１１Ｄの一方の端部（電池セル１１Ａの正極セル端子１２）をモジュールケース２１の正極端子２２に容易に接続することができると共に、直列に接続された４つの電池セル１１Ａ〜１１Ｄの他方の端部（電池セル１１Ｄの負極セル端子１３）をモジュールケース２１の負極端子２３に容易に接続することができる。よって、組み付けも容易に行うことができ、艤装時の作業性が向上する。

したがって、本実施例に係る電池モジュール２０によれば、モジュールケース２１の上面部２１ａおよび下面部２１ｂのそれぞれに正極端子２２および負極端子２３を設けることにより、複数の電池モジュール２０を隣接して配置すると共に、隣接する一方の電池モジュール２０の負極端子２３とその他方の電池モジュール２０の正極端子２２とを対向して配置し、隣接する電池モジュール間を電気接続部材で接続するだけで、組電池を容易に構成することができる。よって、艤装時の作業性が向上する。

なお、上記では、３つの電池セル１１Ａ〜１１Ｃの電極端子１２，１３を上方に向けて配置し、１つの電池セル１１Ｄの電極端子１２，１３を下方に向けて配置した電池モジュール２０を用いて説明したが、電池モジュールに収納される複数の電池セルの配置方向は限定されるものではなく、直列に接続した複数の電池セルの電極端子を全て上方または下方に向けて配置した電池モジュールとしたり、複数の電池セルの電極端子を上方に向けて配置すると共に、複数の電池セルの電極端子を下方に向けて配置した電池モジュールとしたりすることも可能である。

本発明の第２の実施例に係る組電池について図３および図４に基づいて説明する。

本実施例に係る組電池３０は、図３に示すように、複数（図示例では３つ）の電池モジュール２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが直列に接続されたものである。隣接する電池モジュールにあっては、一方の電池モジュールの負極端子２３と他方の電池モジュールの正極端子２２とが対向して配置される。具体的には、電池モジュール２０Ａの負極端子２３と電池モジュール２０Ｂの正極端子２２とが対向して配置される。電池モジュール２０Ｂの負極端子２３と電池モジュール２０Ｃの正極端子２２とが対向して配置される。隣接する電池モジュールは、距離ｄ１（例えば、１０ｍｍ）程度離して配置される。

隣接する電池モジュールにて、一方の電池モジュールの負極端子２３と他方の電池モジュールの正極端子２２とがモジュール間接続用バスバー（電気接続部材）２４で接続される。モジュール間接続用バスバー２４は、直線状であって円柱体形状の金属片である。すなわち、組電池（電池）３０は、略角柱形状をなし、所定方向へ面する上面部（第１底面、図示例では電池モジュール２０Ａの上面部２１ａ）２１ａに前記所定方向へ臨む正極端子２２と、前記所定方向とは逆の逆方向へ面する下面部（第２底面、図示例では電池モジュール２０Ｃの下面部２１ｂ）２１ｂとを備える。組電池３０の底面視において正極端子２２（図示例では電池モジュール２０Ａの正極端子２２）と負極端子２３（図示例では電池モジュール２０Ｃの負極端子２３）とは、電池モジュール２０Ａの上面部２１ａの対角線の交点を中心とするいずれかの点対称位置に配置されていれば良く、図示例では対角の位置に配置される。

したがって、本実施例に係る組電池３０によれば、隣接する電池モジュールにて、一方の電池モジュールの負極端子２３と他方の電池モジュールの正極端子２２とが対向して配置されるため、これら端子２２，２３間を接続するモジュール間接続用バスバー２４を直線状のもので構成することができ、モジュール間接続用バスバー２４を端子２２，２３間に容易に取り付けることができる。よって、艤装時の作業性が向上する。また、モジュール間接続用バスバー２４自体の歩留まりが高く、製造コスト増を抑制できる。

なお、上記では、隣接する電池モジュールにて、一方の電池モジュールの負極端子２３と他方の電池モジュールの正極端子２２とをモジュール間接続用バスバー２４で接続した組電池３０を用いて説明したが、図４に示すように、隣接する電池モジュールにて、一方の電池モジュールの負極端子２３に一方の端部２５ａが接続すると共に、他方の電池モジュールの正極端子２２に他方の端部２５ｂが接続したコイルばね（電気接続部材）２５を具備する組電池とすることも可能である。このようにコイルばね２５を用いることにより、隣接する電池モジュール間の距離にバラつきがある場合や、隣接する電池モジュールにて、一方の電池モジュールの負極端子２３と他方の電池モジュールの正極端子２２の軸心が一致せずにずれている場合であっても、これら端子２２，２３間を容易に接続することができる。よって、直線状のモジュール間接続用バスバー２４を用いる場合と同様、艤装時の作業性が向上する。

また、組電池３０の正極端子２２（図３にて電池モジュール２０Ａの正極端子２２）または組電池３０の負極端子２３（図３にて電池モジュール２０Ｃの負極端子２３）に、コイルバネで形成された伝導部材を接続することも可能である。

本発明に係る電池は、隣接する電池モジュール間を容易に電気的に接続することができ、艤装性が良好となるので、自動車産業などにおいて、極めて有益に利用することができる。

１１ 電池セル
１１ａ 上面部
１１ｂ 下面部
１１ｃ〜１１ｆ 側面部
１２ 正極セル端子
１３ 負極セル端子
１４ セル間接続用バスバー
１５ セル間接続用バスバー
１６ セル間接続用バスバー
２０ 電池モジュール
２１ モジュールケース
２１ａ 上面部（第１面、第３面）
２１ｂ 下面部（第２面、第４面）
２１ｃ，２１ｄ 側面部
２１ｅ 前面部
２１ｆ 後面部
２２ 正極端子（第１の端子部、正極モジュール端子）
２３ 負極端子（第２の端子部、負極モジュール端子）
２４ モジュール間接続用バスバー（電気接続部材）
２５ コイルばね（電気接続部材）
３０ 組電池
１１０ 電池モジュール
１１１ 正極用端子部
１１２ 負極用端子部
１２０ 電池モジュール
１２１ 正極用端子部
１２２ 負極用端子部
１３０ 組電池
１３１ 第１のモジュール間接続用バスバー
１３２ 第２のモジュール間接続用バスバー

Claims (8)

1. 略角柱形状をなし、所定方向へ面する第１底面に前記所定方向へ臨む正極端子と、前記所定方向とは逆の逆方向へ面する第２底面に前記逆方向へ臨む負極端子とを備える
   ことを特徴とする電池。
2. 請求項１に記載された電池であって、
   前記電池の底面視において前記正極端子と前記負極端子とは、前記第１底面の対角線の交点を中心とするいずれかの点対称位置に配置される
   ことを特徴とする電池。
3. 請求項１又は請求項２に記載された電池であって、
   前記電池は複数のモジュールで構成された組電池である
   ことを特徴とする電池。
4. 請求項３に記載された電池であって、
   前記モジュールは、略角柱形状をなし、前記所定方向へ面する第３底面に前記所定方向へ臨む正極モジュール端子と、前記逆方向へ面する第４底面に前記逆方向へ臨む負極モジュール端子とを備える
   ことを特徴とする電池。
5. 請求項３又は４に記載された電池であって、
   前記モジュールの底面視において前記正極モジュール端子と前記負極モジュール端子とは、前記第３底面の対角線の交点を中心とするいずれかの点対称位置に配置される
   ことを特徴とする電池。
6. 請求項３乃至請求項５の何れか一項に記載された電池であって、
   隣り合う前記モジュールの前記正極モジュール端子と前記負極モジュール端子とは、向かい合って配置されている
   ことを特徴とする電池。
7. 請求項６に記載された電池であって、
   隣り合う前記モジュールの前記正極モジュール端子と前記負極モジュール端子とはコイルバネで形成された電気接続部材で接続される
   ことを特徴とする電池。
8. 請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載された電池であって、
   前記正極端子又は前記負極端子はコイルバネで形成された伝導部材が接続されている
   ことを特徴とする電池。

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