JP2012243760A - バッテリモジュール、及び前記バッテリモジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポッティング化合物内に封止されたセルタブ（ｃｅｌｌ ｔａｂ）を有するバッテリセルにおいて、ポッティング化合物がバッテリモジュール内に漏れ、バッテリ部又はバッテリポーチに好ましくなく接触したり、バッテリ部間の冷却通路を好ましくなく埋めたリしないバッテリモジュールを提供する。
【解決手段】バッテリモジュール１０は、バッテリ部から延在する電気端子を有するバッテリセルを含み、電気端子を開口を通じて収容するための開口を有する相互接続基板と、エラストマ層を通じて延在している開口を有するエラストマ層とをさらに含む。エラストマ層は相互接続基板に近接して配置され、これにより、電気端子は相互接続基板の開口を通じて延在し、且つエラストマ層の開口を通じてさらに延在する。エラストマ層上に配置されるポッティング化合物１１０をさらに含み、この層はポッティング化合物がバッテリ部に接触することを妨げる。
【選択図】図１

Description

バッテリモジュールは、ポッティング化合物内に封止されたセルタブ（ｃｅｌｌ ｔａｂ）を有するバッテリセルによって設計されてきた。本明細書における発明者は、上述のバッテリモジュールによる欠点が、ポッティング化合物がバッテリのセルタブの周囲に適用されている際に、ポッティング化合物がバッテリモジュール内に漏れ、バッテリ部又はバッテリポーチに好ましくなく接触する場合があることであると認識した。また、ポッティング化合物は、バッテリ部間の冷却通路を好ましくなく埋める場合がある。

例示的な一実施形態によるバッテリモジュールが提供される。バッテリモジュールは、バッテリ部から延在する電気端子を有する複数のバッテリセルを含んでいる。バッテリモジュールは、相互接続基板であって、この相互接続基板を通じて延在している複数の開口を有し、電気端子をこれら複数の開口を通じて収容するための相互接続基板をさらに含んでいる。バッテリモジュールは、エラストマ層であって、このエラストマ層を通じて延在している複数の開口を有するエラストマ層をさらに含む。エラストマ層は、相互接続基板に近接して配置され、これにより、電気端子は相互接続基板の複数の開口を通じて延在し、エラストマ層の複数の開口を通じてさらに延在している。バッテリモジュールは、エラストマ層上に配置されたポッティング化合物をさらに含み、これにより、エラストマ層は、ポッティング化合物がバッテリ部に接触することを防ぐ。

別の例示的な実施形態による、バッテリモジュールを製造する方法が提供される。方法は、複数のバッテリセルを複数のフレーム部材内に配置するステップを含む。複数のバッテリセルは、バッテリ部から延在する電気端子を有する。電気端子は、フレーム部材中の開口を通じて延在する。方法は、相互接続基板を複数のバッテリセルに近接して配置するステップをさらに含み、これにより、相互接続基板を通じて延在する複数の開口は、電気端子を、これら開口を通じて収容する。方法は、エラストマ層を相互接続基板に近接して配置するステップをさらに含み、これにより、電気端子は相互接続基板の複数の開口を通じて延在し、エラストマ層の複数の開口を通じてさらに延在する。方法は、ポッティング化合物をエラストマ層及び電気端子上に配置するステップをさらに含み、これにより、エラストマ層はポッティング化合物がバッテリ部に接触することを防ぐ。

例示的な一実施形態によるバッテリモジュールの概略図である。 図１のバッテリモジュールの分解図である。 図１のバッテリモジュールの一部の概略図である。 図１のバッテリモジュールの一部の別の概略図である。 図１のバッテリモジュールの側面図である。 図５のバッテリモジュールの、線６−６に沿った断面図である。 図３のバッテリモジュールの拡大断面図である。 図３のバッテリモジュールの別の拡大断面図である。 図１のバッテリモジュール内において利用される相互接続キャリア及び相互接続基板の分解図である。 図１のバッテリモジュール内において利用される相互接続キャリアの断面図である。 図１のバッテリモジュール内において利用される相互接続キャリアの別の断面図である。 図７のバッテリモジュールにおいて利用される相互接続キャリア及び相互接続基板の別の概略図である。 例示的な一実施形態による図１のバッテリモジュールにおいて利用されるエラストマ層の概略図である。 別の例示的な実施形態による図１のバッテリモジュールを製造する方法のフローチャートである。

図１〜図４を参照すると、例示的な一実施形態によるエラストマ層１００を有するバッテリモジュール１０が提供されている。バッテリモジュール１０は、複数のバッテリセル２０、複数のフレーム部材５０、相互接続キャリア８０、相互接続基板９０、エラストマ層１００、及びポッティング化合物１１０を含んでいる。

図５〜図８を参照すると、複数のバッテリセル２０は、それぞれが作動電圧を発生させるように構成されている。例示的な一実施形態においては、バッテリセル２０のそれぞれは、ポーチタイプのリチウムイオンバッテリセルである。当然のことながら、当業者には既知である別のタイプのバッテリセルを利用することができる。また、例示的な一実施形態においては、複数のバッテリセル２０は、互いに電気的に直列に連結されている。代替的な一実施形態においては、複数のバッテリセル２０は、互いに電気的に並列に連結することができる。複数のバッテリセル２０のそれぞれは、バッテリ部１３０から延在している電気端子１３２、１３４を有するバッテリ部１３０を含む。例示的な一実施形態においては、バッテリ部１３０は、バッテリセルの能動素子を含むポーチである。

図１及び図６を参照すると、複数のフレーム部材５０が設けられ、複数のバッテリセル２０を単一の組立体に共に連結する。とりわけ、複数のフレーム部材５０は共に連結され、これら複数のフレーム部材５０間にバッテリセル２０を保持する。例示的な一実施形態においては、複数のフレーム部材５０はプラスチックから構成される。

図２、及び図９〜図１２を参照すると、相互接続キャリア８０は、複数のフレーム部材５０の頂部に連結されるとともに相互接続基板９０をこの相互接続キャリア８０の中に保持するように構成されている。相互接続キャリア８０は、ベース部２３０と、このベース部２３０に連結された周辺側壁２３２、２３４、２３６、２３８とを含んでいる。ベース部２３０は、このベース部２３０を通じて延在する複数の開口２５０を有している。相互接続キャリア８０は、複数のバッテリセル２０と相互接続基板９０との間に配置され、これによりバッテリセル２０からの電気端子（例えば電気端子１３２、１３４）が、相互接続キャリア８０の複数の開口２５０を通じて延在する。例示的な一実施形態においては、相互接続キャリア８０はプラスチックから構成される。

相互接続基板９０は、複数のバッテリセル２０からの電気端子を電気的に連結するために設けられている。相互接続基板９０は、回路基板２８０と、複数の相互接続部材３８２と、第一及び第二の電気コネクタ３８６、３８８と、第一及び第二の電気ポスト（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｏｓｔ）３９２、３９３とを含んでいる。回路基板２８０は、この回路基板２８０を通じて延在する複数の開口３９０であって、複数のバッテリセル２０からの電気端子をこの複数の開口３９０を通じて収容するための複数の開口３９０を有している。とりわけ、複数のバッテリセル２０からの電気端子は、相互接続キャリア８０の複数の開口２５０を通じて延在し、回路基板２８０内の複数の開口３９０を通じてさらに延在する。複数の相互接続部材３８２のそれぞれは、複数の開口３９０の開口それぞれに近接して、回路基板２８０に連結されている。相互接続部材３８２は、電気伝導性の金属又は合金から構成されている。複数の相互接続部材３８２のそれぞれは、複数のバッテリセル２０の電気端子それぞれに溶接されている。第一の電気コネクタ３８６及び第二の電気コネクタ３８８は、回路基板２８０に連結され、且つ複数の相互接続部材３８２に電気的に連結されている。第一の電気ポスト３９２及び第二の電気ポスト３９３は、これら第一の電気ポスト３９２及び第二の電気ポスト３９３に近接して配置された相互接続部材それぞれに電気的に連結されている。

図２、図４、図９、及び図１３を参照すると、エラストマ層１００は、ポッティング化合物１１０が複数のバッテリセル２０のバッテリ部又はポーチに接触することを防ぐように構成されている。また、エラストマ層１００は、ポッティング化合物１１０がバッテリセル２０間の空冷通路を埋めることを防ぐ。エラストマ層１００は、平坦部３９８と、この平坦部３９８に連結されたフランジ部３９９とを有している。平坦部３９８は、この平坦部３９８を通じて延在している複数の開口４００を含み、これら開口４００は、バッテリセル２０の電気端子がこの開口４００を通じて延在することを可能とするのに十分なサイズを有し、これにより、平坦部３９８の、開口４００に近接した部分は、電気端子の外表面に対してシールする。エラストマ層１００は、相互接続基板９０に近接して周辺側壁２３２、２３４、２３６、２３８の間に配置され、これにより、複数のバッテリセル２０からの電気端子は、相互接続基板９０の複数の開口３９０を通じて延在し、エラストマ層１００の複数の開口４００を通じてさらに延在する。エラストマ層１００の周辺側は、相互接続キャリア８０の周辺壁２３２、２３４、２３６、２３８に対してシールする。

エラストマ層１００は、このエラストマ層１００を通じて延在する開口４１０、４１２、４１４、４１６をさらに含んでいる。開口４１０、４１２は、第一の電気端子３８６及び第二の電気端子３８８を、これら開口４１０、４１２を通じてそれぞれ収容するように構成されている。開口４１４、４１６は、電気ポスト３９２、３９３を、これら開口４１４、４１６を通じてそれぞれ収容するように構成されている。例示的な一実施形態においては、エラストマ層１００はゴム化合物から構成されている。代替的な一実施形態においては、エラストマ層１００は、当業者には既知である任意のエラストマ材料から構成することができる。例示的な一実施形態においては、エラストマ層１００の厚さは２ｍｍである。当然のことながら、代替的な実施形態においては、エラストマ層１００の厚さは２ｍｍを上回るか、又は２ｍｍを下回っていてもよい。ポッティング化合物１１０はエラストマ層１００の上に配置され、これにより、エラストマ層１００は、ポッティング化合物１１０が複数のバッテリセル２０のバッテリ部又はポーチに接触することを防ぐ。

図１、図３、図６、及び図１４を参照すると、別の例示的な実施形態によるバッテリモジュール１０の製造方法のフローチャートがここで説明されている。

ステップ５００において、作業者は複数のバッテリセル２０を複数のフレーム部材５０内に配置する。複数のバッテリセル２０は、これらバッテリセル２０のバッテリ部から延在する電気端子を有している。電気端子は、フレーム部材５０内の開口を通じて延在している。

ステップ５０２において、作業者は相互接続基板９０を相互接続キャリア８０内に配置する。相互接続基板９０は、複数の相互接続部材３８２と、相互接続基板９０上に配置され且つこれら相互接続部材３８２に連結されている第一の電気コネクタ３８６及び第二の電気コネクタ３８８とを有している。相互接続基板９０は、この相互接続基板９０を通じて延在している複数の開口３９０を有し、これら複数の開口３９０は、相互接続キャリア８０を通じて延在している複数の開口２５０と位置合わせされている。

ステップ５０４において、作業者は、相互接続キャリア８０及び相互接続基板９０を複数のバッテリセル２０に近接して配置し、これにより、電気端子は、相互接続キャリア８０の複数の開口２５０と相互接続基板９０の複数の開口とを通じて延在する。

ステップ５０６において、作業者は、電気端子を相互接続基板９０上の相互接続部材３８２に、溶接機５２０を利用して溶接する。

ステップ５０８において、作業者は、エラストマ層１００を相互接続基板９０に近接して配置し、これにより、電気端子はエラストマ層１００の複数の開口４００を通じてさらに延在し、且つ第一の電気コネクタ３８６及び第二の電気コネクタ３８８は、エラストマ層１００の第一の開口４１０及び第二の開口４１２をそれぞれ通じて延在する。

ステップ５１０において、作業者は、ポッティング化合物１１０を相互接続キャリア８０内においてエラストマ層１００及び電気端子上に配置し、これにより、ポッティング化合物１１０は電気端子を覆い、エラストマ層１００はポッティング化合物１１０が複数のバッテリセル２０のバッテリ部に接触することを防ぐ。

バッテリモジュール１０、及びバッテリモジュール１０の製造方法は、別のバッテリモジュール及び方法を超える実質的な利点を提供する。とりわけ、バッテリモジュール１０及び方法は、エラストマ部材１００を利用して、ポッティング化合物がバッテリセルのバッテリ部又はポーチに接触することを防ぐ、という技術的な効果を提供する。

特許請求された発明は、限られた数の実施形態のみに関連して詳細に記載されたが、本発明がこのような開示された実施形態に限定されないことは、容易に理解されるべきである。むしろ、特許請求された発明は、前述されていないが本発明の精神及び技術的範囲に相応する、幾つもの変形形態、代替形態、置換形態又は均等な構成を組み込むように変形させることができる。加えて、特許請求された発明の様々な実施形態が記載されたが、本発明の態様は、記載された実施形態の幾つかのみを含む場合があることが理解されるべきである。従って、特許請求された発明は、前述の記載によって限定されると見なされるべきではない。

１０ バッテリモジュール
２０ バッテリセル
５０ フレーム部材
８０ 相互接続キャリア
９０ 相互接続基板
１００ エラストマ層
１１０ ポッティング化合物
１３０ バッテリ部
１３２ 電気端子
１３４ 電気端子
２３０ ベース部
２３２、２３４、２３６、２３８ 周辺側壁
２５０、３９０、４００、４１０、４１２、４１４、４１６ 開口
２８０ 回路基板
３８２ 相互接続部材
３８６ 第一の電気コネクタ
３８８ 第二の電気コネクタ
３９２ 第一の電気ポスト
３９３ 第二の電気ポスト
３９８ 平坦部
３９９ フランジ部
５２０ 溶接機

Claims (10)

1. バッテリ部から延在する電気端子を有する複数のバッテリセルと、
   相互接続基板であって、前記相互接続基板を通じて延在している前記複数の開口を有し、前記電気端子を複数の開口を通じて収容するための相互接続基板と、
   前記エラストマ層を通じて延在する複数の開口を有するエラストマ層であって、前記エラストマ層は前記相互接続基板に近接して配置され、これにより前記電気端子は前記相互接続基板の前記複数の開口を通じて延在し、前記エラストマ層の前記複数の開口を通じてさらに延在するエラストマ層と、
   前記エラストマ層上に配置されたポッティング化合物であって、これにより前記エラストマ層は前記ポッティング化合物が前記バッテリ部に接触することを防ぐ、ポッティング化合物と、
   を備えるバッテリモジュール。
2. 前記相互接続キャリアを通じて延在する複数の開口を有する相互接続キャリアであって、前記相互接続キャリアは前記複数のバッテリセルと前記相互接続基板との間に配置され、これにより前記電気端子は、前記相互接続キャリアの前記複数の開口を通じて延在し、前記相互接続基板の前記複数の開口を通じてさらに延在し、前記エラストマ層の前記複数の開口を通じてさらに延在する、相互接続キャリアをさらに備える請求項１に記載のバッテリモジュール。
3. 前記相互接続キャリアは、ベース部と、前記ベース部に連結された周辺側壁とを含み、前記相互接続キャリアは前記ポッティング化合物を中に保持することを特徴とする請求項１に記載のバッテリモジュール。
4. 前記相互接続基板は、前記相互接続基板から延在する電気コネクタをさらに含み、前記エラストマ層は、追加的な開口であって、前記電気コネクタを前記追加的な開口を通じて収容するように構成された追加的な開口を有することを特徴とする請求項１に記載のバッテリモジュール。
5. 前記エラストマ層はゴム化合物から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリモジュール。
6. 前記相互接続基板上に配置された複数の相互接続部材をさらに備え、前記複数の相互接続部材は前記複数の電気端子に連結されている請求項１に記載のバッテリモジュール。
7. 複数のバッテリセルを複数のフレーム部材内に配置するステップであって、前記複数のバッテリセルはバッテリ部から延在する電気端子を有し、前記電気端子は前記フレーム部材内の開口を通じて延在するステップと、
   相互接続基板を前記複数のバッテリセルに近接して配置するステップであって、これにより、前記相互接続基板を通じて延在する複数の開口が、前記電気端子を、前記複数の開口を通じて収容するステップと、
   エラストマ層を前記相互接続基板に近接して配置するステップであって、これにより、前記相互接続基板の前記複数の開口を通じて延在する前記電気端子が、前記エラストマ層の複数の開口を通じてさらに延在するステップと、
   ポッティング化合物を前記エラストマ層及び前記電気端子上に配置するステップであって、これにより前記エラストマ層が、前記ポッティング化合物が前記バッテリ部に接触することを防ぐステップと、
   を備える、バッテリモジュールを製造する方法。
8. 相互接続キャリアを前記相互接続基板上に配置するステップであって、これにより、前記相互接続キャリアは前記複数のバッテリセルと前記相互接続基板との間に配置されるステップにおいて、前記電気端子は、前記相互接続キャリアの前記複数の開口を通じて延在し、前記相互接続基板の前記複数の開口を通じてさらに延在し、前記エラストマ層の前記複数の開口を通じてさらに延在するステップ
   をさらに備える請求項７に記載の方法。
9. 前記ポッティング化合物を前記エラストマ層及び前記電気端子上に配置するステップが、前記ポッティング化合物を、前記相互接続キャリアの周辺壁によって画定される領域内に配置するステップを含んでいることを特徴とする請求項７に記載の方法。
10. 前記エラストマ層がゴム化合物から構成されていることを特徴とする請求項７に記載の方法。

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