JP2014022237A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の素電池を積層して電池の積層体としてなる電池パックに関する。 The present invention relates to a battery pack in which a plurality of unit cells are stacked to form a battery stack.
電池パックは、直列接続する電池の数を多くして出力電圧を高くできる。このため、大出力が要求される用途、例えば電動自転車、電動工具、電気自動車やハイブリッドカー等に使用される電池パックは、複数の素電池を直列に接続して出力を大きくしている。また、積層する電池にスペース効率に優れた素電池を使用すれば、素電池を多数積層した電池パックとして、外形を比較的小型に抑えつつ大容量の電池パックを実現できる。(特許文献1参照) The battery pack can increase the output voltage by increasing the number of batteries connected in series. For this reason, battery packs used in applications requiring high output, for example, electric bicycles, electric tools, electric cars, hybrid cars, and the like, connect a plurality of unit cells in series to increase the output. Moreover, if a unit cell excellent in space efficiency is used as the battery to be stacked, a battery pack having a large capacity can be realized as a battery pack in which a large number of unit cells are stacked while keeping the outer shape relatively small. (See Patent Document 1)
特許文献1の電池パックを図1と図2に示している。この電池パックは、複数の素電池201を厚さ方向に積層して電池積層体209とし、積層方向の端面に一対のエンドプレート204を配置し、電池積層体209を積層状態に固定している。各素電池201から積層面の方向に突出する電極タブ203は、先端部を直角に折曲して折曲片203Aを設けている。素電池201は、隣接して積層される隣の電極タブ203を接続して直列に接続される姿勢で積層され、正負の電極タブ203の折曲片203Aを積層して、積層部をバスバー205とナット208とで挟着して止ネジ207をねじ込んで、隣接して積層される素電池201の電極タブ203を接続している。
The battery pack of
以上の電池パックは、コ字状の電極タブ203の内側にナット208を配置するので、ナット208を定位置に配置するために、ナット208を絶縁ホルダー206に固定している。絶縁ホルダー206は、細長い棒状として、コ字状の電極タブ203の内側に挿入されて、ナット208を定位置に配置する。さらに、複数の絶縁ホルダー206は、端部で連結されて、各絶縁ホルダー206を一緒にコ字状の電極タブ203に挿入できる構造としている。
In the above battery pack, the
この電池パックは、絶縁ホルダー206でナット208を定位置に配置するので、バスバー205と、電極タブ203の積層された折曲片203Aとを貫通して、止ネジ207をナット208にねじ込んで、素電池201を直列に接続できる。しかしながら、この構造は、ナット208を絶縁ホルダー206にインサート成形などの方法で固定するので、絶縁ホルダー206が電極タブ203から伝導される熱で変形しやすく、これが変形すると、電極タブ203を定位置に配置できず、電極タブ203を長期間にわたって確実に絶縁状態に保持するのが難しい欠点があった。
In this battery pack, the
本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、素電池を積層する構造であって、素電池の電極タブの発熱による電極絶縁セパレータの変形等の弊害を阻止して、電極タブ間の絶縁を長期間にわたって保持できる安全性の高い電池パックを提供することにある。 The present invention has been developed for the purpose of solving the above-mentioned drawbacks. An important object of the present invention is a structure in which unit cells are stacked, and it can prevent adverse effects such as deformation of the electrode insulation separator due to heat generation of the electrode tabs of the unit cells, and can maintain insulation between the electrode tabs for a long period of time. The object is to provide a highly safe battery pack.
本発明の電池パックは、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
電池パックは、正極の電極タブ3Aと負極の電極タブ3Bを備える板状の素電池1を複数積層してなる電池積層体9と、この電池積層体9を構成する素電池1の電極タブ3に接続されて素電池1を接続してなるバスバー5と、積層された素電池1の対向する電極タブ3に各々接続されたバスバー5の間に配設されて、電圧差のあるバスバー5同士を絶縁する電極絶縁セパレータ6とを備えており、電極絶縁セパレータ6が、バスバー5及び電極タブ3に非連結状態に配設されている。
The battery pack of the present invention has the following configuration in order to achieve the above-described object.
The battery pack includes a
以上の電池パックは、素電池を積層する構造として、容積に対して容量を大きくしながら、素電池の電極タブの発熱による電極絶縁セパレータの変形等の弊害を阻止して、電極タブ間の絶縁を長期間にわたって確実に保証して高い安全性を実現する。それは、以上の電池パックが、積層されて隣接する素電池の対向する電極タブに各々接続されるバスバーの間に配設される電極絶縁セパレータを、バスバーと電極タブとに非連結状態としているからである。電圧差のあるバスバーの間に配設される電極絶縁セパレータは、電極タブを確実に絶縁し、また、電極タブとバスバーの両方に連結されない電極絶縁セパレータは、発熱する電極タブからの熱伝導を少なくできる。このため、電極絶縁セパレータの熱変形等の弊害を確実に阻止して、長期間にわたって電極タブを好ましい状態で絶縁できる。 The above battery pack has a structure in which unit cells are stacked, while increasing capacity with respect to volume while preventing adverse effects such as deformation of the electrode insulation separator due to heat generation of the electrode tabs of the unit cells and insulating between the electrode tabs. To ensure high safety over a long period of time. This is because the above-described battery pack is in an unconnected state between the bus bar and the electrode tab, with the electrode insulating separator disposed between the bus bars stacked and connected to the opposing electrode tabs of the adjacent unit cells. It is. The electrode insulation separator disposed between the bus bars with a voltage difference ensures insulation of the electrode tabs, and the electrode insulation separator not connected to both the electrode tabs and the bus bar prevents heat conduction from the electrode tabs that generate heat. Less. For this reason, harmful effects such as thermal deformation of the electrode insulating separator can be reliably prevented, and the electrode tab can be insulated in a preferable state for a long period of time.
本発明の電池パックは、素電池1が、対向する主面1Aを平面状とし、かつ外形を四角形として、四角形の1辺に正極の電極タブ3Aと負極の電極タブ3Bとを配置すると共に、この正負の電極タブ3を積層面と平行な面内に位置して外周から突出しており、各々の素電池1の正極の電極タブ3Aを素電池1の積層方向に離して1列に配置し、さらに、負極の電極タブ3Bを積層方向に離して1列に配置して、正極の電極タブ3Aと負極の電極タブ3Bとを2列に配置することができる。さらに、電池パックは、バスバー5が、両端部を隣接する素電池1の正負の電極タブ3に接続するように、中間に段差折曲部5Cがあって、段差折曲部5Cの一方の端部には、素電池1の正極の電極タブ3Aに接続される正極の接続部5Aを、他方の端部には、素電池1の負極の電極タブ3Bに接続される負極の接続部5Bを設けており、正極の接続部5Aが素電池1の正極の電極タブ3Aに、負極の接続部5Bが素電池1の負極の電極タブ3Bに接続されて、バスバー5でもって隣接して積層してなる素電池1を直列に接続することができる。
In the battery pack of the present invention, the
以上の電池パックは、積層された複数の素電池をバスバーで直列に接続して出力を大きくしながら、電極タブ間の絶縁を確実に保証して高い安全性を実現できる。それは、以上の電池パックが、各素電池の電極タブを電池の積層面と平行な面内に配置して、正極の電極タブと負極の電極タブとを2列に配置する状態で積層し、さらに、バスバーは、中間に段差折曲部を設けて、この段差折曲部の一方の端部に正極の接続部を、他方の端部には負極の接続部を設けて、正極の接続部を正極の電極タブに、負極の接続部を負極の電極タブに接続して、隣接して積層される素電池を直列に接続し、さらに、積層されて隣接する素電池の対向する電極タブに各々接続されるバスバーの間に配設される電極絶縁セパレータを、バスバーと電極タブとに非連結状態としているからである。とくに、以上の電池パックは、素電池の電極タブとバスバーを電池の積層面と平行な面内に配置して積層部を接続し、さらに、積層面と平行な姿勢で配置される電圧差のあるバスバー同士の間に、電極タブとバスバーの両方に連結しない状態で電極絶縁セパレータを配置する。このため、電極絶縁セパレータで電極タブを確実に絶縁しながら、電極タブとバスバーの両方に連結されない電極絶縁セパレータで、発熱する電極タブからの熱伝導を少なくして、電極絶縁セパレータの熱変形等の弊害を確実に阻止して、長期間にわたって電極タブを好ましい状態で絶縁できる。 The above battery pack can achieve high safety by reliably ensuring insulation between the electrode tabs while connecting a plurality of stacked unit cells in series with a bus bar to increase output. That is, the above battery pack is laminated in a state in which the electrode tabs of each unit cell are arranged in a plane parallel to the battery lamination surface, and the positive electrode tab and the negative electrode tab are arranged in two rows, Further, the bus bar is provided with a step bent portion in the middle, and a positive electrode connecting portion is provided at one end of the step bent portion, and a negative electrode connecting portion is provided at the other end. Is connected to the electrode tab of the positive electrode, the connecting portion of the negative electrode is connected to the electrode tab of the negative electrode, the adjacent stacked unit cells are connected in series, and further, the stacked and adjacent electrode tabs of the adjacent unit cells are connected to each other. This is because the electrode insulation separator disposed between the bus bars connected to each other is not connected to the bus bar and the electrode tab. In particular, in the above battery pack, the electrode tab and the bus bar of the unit cell are arranged in a plane parallel to the battery stacking surface to connect the stacking portions, and further, the voltage difference between the battery pack is arranged in a posture parallel to the stacking surface. Between a certain bus bar, an electrode insulation separator is arrange | positioned in the state which is not connected to both an electrode tab and a bus bar. For this reason, while the electrode tab is securely insulated by the electrode insulation separator, the electrode insulation separator that is not connected to both the electrode tab and the bus bar reduces heat conduction from the electrode tab that generates heat, and the electrode insulation separator is thermally deformed. Thus, the electrode tab can be insulated in a preferable state over a long period of time.
本発明の電池パックは、素電池1の電極タブ3と、バスバー5の正極の接続部5Aと負極の接続部5Bとに、それぞれ複数の貫通孔3x、5xを設けて、電極タブ3の貫通孔3xとバスバー5の貫通孔5xに挿入される止ネジ7でもって、電極タブ3をバスバー5に固定して電気接続し、さらに、隣接して積層される素電池1の電極タブ3をバスバー5に固定してなる止ネジ7を、素電池1の積層面と平行な方向に位置ずれさせて配列することができる。
以上の電池パックは、止ネジで電極タブをバスバーに固定する構造によって、電極タブを安定して低抵抗な状態でバスバーに電気接続でき、しかも、電池の積層方向に離れて配置される止ネジの位置をずらせて配置するので、電圧差のある止ネジが接近することがなく、素電池の積層間隔を狭くしながら、止ネジを理想的な状態で絶縁できる特徴がある。
In the battery pack of the present invention, a plurality of through
The above battery pack has a structure in which the electrode tab is fixed to the bus bar with a set screw, so that the electrode tab can be electrically connected to the bus bar in a stable and low resistance state, and is also set apart from the battery stacking direction. Therefore, there is a feature that the set screws can be insulated in an ideal state without narrowing the stacking interval of the unit cells without approaching the set screws having a voltage difference.
本発明の電池パックは、電極絶縁セパレータ6が、止ネジ7を案内する貫通孔又は凹部からなる収納部6a、6bを有することができる。
以上の電池パックは、止ネジを電極絶縁セパレータの収納部に配置するので、対向するバスバーの間に厚くて絶縁性能の優れた電極絶縁セパレータを配置して、電圧差のあるバスバー同士を確実に絶縁できる。
In the battery pack of the present invention, the
In the above battery pack, the set screw is placed in the electrode insulation separator housing, so a thick electrode insulation separator with excellent insulation performance is placed between the opposing bus bars to ensure that the bus bars with a voltage difference are connected to each other. Can be insulated.
本発明の電池パックは、バスバー5が、止ネジ7をねじ込んで固定する雌ネジ孔16を有し、この雌ネジ孔16に止ネジ7をねじ込んで、電極タブ3をバスバー5に固定することができる。
以上の電池パックは、ナットを使用することなく、止ネジを直接にバスバーにねじ込んで電極タブを確実にバスバーに積層して電気接続できる。
In the battery pack of the present invention, the
The above battery pack can be electrically connected by securely laminating the electrode tab to the bus bar by directly screwing the set screw into the bus bar without using a nut.
本発明の電池パックは、バスバー5が、止ネジ7を挿通する貫通孔5xを有すると共に、貫通孔5xの表面に止ネジ7がねじ込まれるナットを配置して、止ネジ7を電極タブ3とバスバー5とを貫通して、ナット17にねじ込んで電極タブ3をバスバー5に固定することができる。
以上の電池パックは、止ネジを電極タブとバスバーに挿通し、ナットにねじ込んで電極タブを確実にバスバーに積層して電気接続できる。
In the battery pack of the present invention, the
The battery pack described above can be electrically connected by inserting the set screw into the electrode tab and the bus bar and screwing it into the nut so that the electrode tab is securely stacked on the bus bar.
本発明の電池パックは、電極絶縁セパレータ6を絶縁性のプラスチックとすることができる。
以上の電池パックは、電極絶縁セパレータを低コストに多量生産しながら、電極絶縁セパレータで優れた絶縁特性を実現できる。
In the battery pack of the present invention, the
The above battery pack can realize excellent insulating characteristics with the electrode insulating separator while mass-producing the electrode insulating separator at a low cost.
本発明の電池パックは、素電池1を定位置に配置する電池ホルダー2を備え、電池ホルダー2に連結してなる素電池1を積層して電池積層体9とすることができる。
以上の電池パックは、電池ホルダーでもって、素電池を定位置に配置して、電池積層体を組み立てできる特徴がある。
The battery pack of the present invention includes a
The battery pack described above has a feature that the battery stack can be assembled by arranging the unit cells in a fixed position with the battery holder.
本発明の電池パックは、電極絶縁セパレータ6が、バスバー5の段差折曲部5Cを配置する隙間6Cを備えて、この隙間6Cに、電圧差のあるバスバー5を絶縁する絶縁リブ6Dを設けることができる。
以上の電池パックは、バスバーを簡単に定位置にセットしながら、電極タブとバスバーから電極絶縁セパレータへの熱伝導をより少なくできる。
In the battery pack of the present invention, the
The above battery pack can reduce heat conduction from the electrode tab and bus bar to the electrode insulating separator while easily setting the bus bar at a fixed position.
本発明の電池パックは、素電池1をラミネート電池とすることができる。さらに、本発明の電池パックは、素電池1をリチウムポリマー電池、リチウムイオン電池のいずれかとすることができる。
In the battery pack of the present invention, the
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a battery pack for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the battery pack as follows. In addition, the member shown by the claim is not what specifies the member of embodiment. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the constituent members described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to the description unless otherwise specified. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing. In addition, the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.
図3〜図5に示す電池パックは、複数の素電池1を積層してなる電池積層体9と、電池積層体9の一端に積層されて、電池積層体9を積層状態に固定しているベースプレート4と、この電池積層体9を構成している各素電池1の電極タブ3に接続されて素電池1を接続しているバスバー5と、積層された素電池1の電極タブ3の間に配設されて、電極タブ3とこれに接続してなるバスバー5とを絶縁する電極絶縁セパレータ6とを備えている。
The battery pack shown in FIGS. 3-5 is laminated | stacked on the battery laminated
(電池積層体9)
電池積層体9は、複数の素電池1と、素電池1を定位置に配置する電池ホルダー2と、電池ホルダー2の底面と素電池1との間の配置しているクッションシート13とからなる。図の電池積層体9は、10個の素電池1を積層している。ただ、電池積層体は、積層する素電池の個数を特定せず、たとえば5個〜30個、好ましくは5個〜20個とすることができる。素電池1は、リチウムポリマー電池である。ただ、素電池は、必ずしもリチウムポリマー電池には特定されず、リチウムイオン電池等、他の充電できる全ての素電池を使用できる。
(Battery laminate 9)
The
電池積層体9は、各々の素電池1の正極の電極タブ3Aを、素電池1の積層方向に離して1列に配置し、かつ、負極の電極タブ3Bも積層方向に離して1列に配置して、正極の電極タブ3Aと負極の電極タブ3Bとが2列に配置されるように、素電池1を積層している。この電池積層体9は、上下に隣接して積層される素電池1の左右の電極タブ3をバスバー5で接続して、互いに直列に接続される。
In the
(素電池1)
素電池1は、図6の斜視図に示すように外形を四角形とした扁平型の電池であり、これらを積層して電池積層体9を構成している。図6の素電池1は、ラミネート電池である。ただ、素電池はラミネート電池には特定されず、積層して電池積層体にできる全ての二次電池、たとえば金属製の外装缶を封口板で密閉して内部に電極体と電解液を充填している金属ケースの二次電池も使用できる。ラミネート電池は、プラスチックフィルム等でラミネートされたアルミニウムフィルムを上下から電極体に重ね合わせ、端面を溶着している。各素電池1は、外形を四角形として、四角形の一辺の一方の側(図6において左側)には正極の電極タブ3Aを、他方の側(図6において右側)には負極の電極タブ3Bを配置している。電極タブ3は薄い金属板で、素電池1両面の主面1Aと平行な面、すなわち電池積層体9の積層面と平行な面内に位置する姿勢で四角形の一辺から突出している。
(Unit cell 1)
The
(電池ホルダー2)
電池ホルダー2は、絶縁性のプラスチックを成形したもので、四角形である底プレート21の周囲に素電池1を内側に入れて定位置に配置する周壁22を設けている。図の電池ホルダー2は、電極絶縁セパレータ6を一体成形して設けている。この電池ホルダー2は、外形を四角形とする底プレート21の3辺に周壁22を設けて、1辺に電極絶縁セパレータ6を設けている。電池ホルダー2は、周壁22の内側に素電池1を配置する状態で積層される。電池積層体9は、積層される電池ホルダー2の周壁22を互いに接触させる状態で多段に積層される。電池ホルダー2は、周壁22の内側に入れた素電池1を、両面接着テープなどの接着テープ14を介して底プレート21に接着して積層される。
(Battery holder 2)
The
図7と図8の電池ホルダー2は、周壁22の外側に突出部23を設けて、この突出部23に、連結具15である連結ネジ15Aを挿通する連結穴24を設けている。連結具15は、互いに積層された電池ホルダー2とベースプレート4を連結する。素電池1を入れた電池ホルダー2は、所定の個数がベースプレート4に積層されて、電池積層体9を構成する。さらに、電池積層体9は、電池ホルダー2の連結穴24に挿通される連結ネジ15Aを介して、ベースプレート4に固定される。
The
図に示すように、電池ホルダー2に一体成形している電極絶縁セパレータ6は、電池ホルダー2を介して定位置に配置される。ただ、電池ホルダーは、必ずしも電極絶縁セパレータを一体成形する必要はない。電池ホルダーに一体成形されない電極絶縁セパレータは、電池ホルダーとは分離された別のパーツとしてプラスチックで成形される。この電極絶縁セパレータ、すなわち、電池ホルダーに連結さない電極絶縁セパレータは、後述する電極タブ3をバスバー5に固定する止ネジ7を介して定位置に配置され、また、外側面に固定具を固定して定位置に配置される。
As shown in the figure, the
(ベースプレート4)
電池積層体9は、図3〜図5において、上面にベースプレート4を配置しており、電池積層体9を連結具15でベースプレート4に連結して、素電池1を積層状態に固定している。ベースプレート4は板状で、素電池1の主面1Aを完全に被覆できるように、これとほぼ同じ大きさとしている。このベースプレート4は、好ましくは絶縁性に優れたプラスチック製とする。ただ、絶縁性が担保できる場合は、より強度の高い金属性としてもよい。
(Base plate 4)
3-5, the battery laminated
(連結具15)
電池積層体9の一面に配置されるベースプレート4は、連結具15で固定される。図に示す連結具15は連結ネジ15Aである。連結ネジ15Aの連結具15は、図4に示すように、電池ホルダー2の周壁22の外側に突出して設けた突出部23の連結穴24に挿通し、先端にナット15Bをねじ込んでベースプレート4を固定する。
(Connector 15)
The
(バスバー5)
バスバー5は、電池積層体9を構成する素電池1の電極タブ3に接続されて、隣接する素電池1を直列に接続する。バスバー5は、図9に示すように、両端部を隣接する素電池1の正負の電極タブ3に接続できるように、中間に段差折曲部5Cを設けている。さらに、バスバー5は、段差折曲部5Cの一方の端部には、素電池1の正極の電極タブ3Aに接続する正極の接続部5Aを、他方の端部には、素電池1の負極の電極タブ3Bに接続する負極の接続部5Bを設けている。正極の接続部5Aと負極の接続部5Bとは互いに平行な面内に位置している。バスバー5は、正極の接続部5Aを素電池1の正極の電極タブ3Aに、負極の接続部5Bを素電池1の負極の電極タブ3Bに接続して、隣接して積層される素電池1を直列に接続する。
(Bus bar 5)
The
バスバー5は、電極タブ3を積層し、電極タブ3を貫通する止ネジ7で電極タブ3を固定して電気接続している。止ネジ7は、図10の拡大断面図に示すように、電極タブ3の貫通孔3xを貫通し、バスバー5の貫通孔5xである雌ネジ孔16にねじ込まれて、電極タブ3をバスバー5に固定する。バスバー5は、正極の接続部5Aと負極の接続部5Bとに、それぞれ複数の貫通孔5xを設けている。図9のバスバー5は、正極の接続部5Aと負極の接続部5Bとに各々4個の貫通孔5xを設けている。電極タブ3は、バスバー5の貫通孔5xに挿通される止ネジ7でバスバー5に固定されるので、素電池1の電極タブ3も、複数の貫通孔3xを設けている。図6の素電池1は、各々の電極タブ3に4個の貫通孔3xを設けている。止ネジ7は、電極タブ3の貫通孔3xとバスバー5の貫通孔5xに挿通されて、電極タブ3をバスバー5に固定している。貫通孔5xを雌ネジ孔16とするバスバー5は、ここに止ネジ7をねじ込んで、電極タブ3を固定している。図5の電池パックは、上下に隣接して積層している素電池1の電極タブ3をバスバー5に固定してなる止ネジ7を、交互に素電池1の積層面と平行な方向に位置ずれして配置している。すなわち、互いに対向するバスバー5の接続部と電極タブ3の4個の貫通孔5x、3xのうち適宜2箇所を選択し、この2箇所において止ネジ7を介して電極タブ3とバスバー5とを連結している。さらに、隣接する素電池1の対向する電極タブ3とバスバー5とを接続する止ネジ7は、素電池1の積層方向において、互いに対向しないように配置している。つまり、図において、上段に配置される素電池1の電極タブ3とバスバー5とを接続する止ネジ7の位置と、下段に配置される素電池1の電極タブ3とバスバー5とを接続する止ネジ7の位置とを水平方向にずらして、互いに対向しないように配置している。したがって、電池パックは、図5に示すように、上下に位置して配置される複数の止ネジ7を千鳥状に配列して、電極タブ3をバスバー5に固定している。この固定構造は、止ネジ7の上に上段の素電池1の電極タブ3を固定する止ネジ7がなく、電圧差のある止ネジ7が接近するのを防止できる。このため、素電池1の積層間隔を狭くしても、電圧差のある止ネジ7を理想的な状態で絶縁できる。
The
以上のバスバー5は、貫通孔5xの内面に雌ネジを設けて雌ネジ孔16としている。このバスバー5は、止ネジ7を雌ネジ孔16にねじ込んで電極タブ3を固定できる。この固定構造はナットを使用することなく、簡単に止ネジ7をバスバー5に固定できる。さらに、この貫通孔は、バスバーの表面からバリを突出させて、バリの内面にも雌ネジを設けて、止ネジをより確実に固定できる。ただ、バスバーの貫通孔は、必ずしも雌ネジ孔とする必要はない。バスバー5は、図11に示すように、貫通孔5xの表面に止ネジ7をねじ込むナット17を配置し、このナット17に電極タブ3とバスバー5を貫通する止ネジ7の先端をねじ込んで、電極タブ3をバスバー5に固定することもできる。このナット17は、後述する電極絶縁セパレータ6に成形される収納部6bに配置することができる。以上の電池パックは、電極タブ3を止ネジ7でバスバー5に固定しているが、電極タブは、溶接してバスバーに固定することもできる。この固定構造は、止ネジを使用することなく、電極タブをバスバーに電気接続する。
The
(電極絶縁セパレータ6)
電極絶縁セパレータ6は、積層された素電池1の対向する電極タブ3に各々接続しているバスバー5の間に配設されて、隣接する電極タブ3同士を絶縁し、さらに電圧差のあるバスバー5同士を絶縁する。電極絶縁セパレータ6は、隣接する電極タブ3及びバスバー5を絶縁するので、絶縁性のプラスチックで成形される。電極絶縁セパレータ6は、図7と図8に示すように、上下に積層される素電池1の電極タブ3の間であって、対向するバスバー5同士の間に配置される一対の絶縁ブロック部6Aを電池側の連結部6Bで連結している。一対の絶縁ブロック部6Aは、その間にバスバー5の段差折曲部5Cを案内できるように、互いに離して連結部6Bで連結して、絶縁ブロック部6Aの間に隙間6Cを設けている。この隙間6Cには、上下のバスバー5の間に挿入されて、バスバー5を絶縁する絶縁リブ6Dを配置している。絶縁リブ6Dは電池側で連結部6Bに連結している。絶縁リブ6Dは、バスバー5の段差折曲部5Cの傾斜に等しい角度で傾斜する姿勢で連結部6Bに連結している。
(Electrode insulating separator 6)
The
電極絶縁セパレータ6は、電圧差のあるバスバー5同士の間に配設されるが、バスバー5及び電極タブ3の両方には連結されない。さらに、図5の電池パックは、図10の要部拡大断面図に示すように、電極絶縁セパレータ6を止ネジ7にも連結しない。止ネジ7が電極タブ3とバスバー5に固定されるので、電極絶縁セパレータ6が止ネジ7に連結されると、止ネジ7を介して電極タブ3の発熱が電極絶縁セパレータ6に熱伝導されるからである。
The
図5と図10の断面図に示すように、電極絶縁セパレータ6は、隣接する素電池1の対向する電極タブ3に各々接続されるバスバー5の間に配設されるが、この間には止ネジ7が突出している。したがって、電極絶縁セパレータ6は、止ネジ7が電極タブ3とバスバー5の表面から突出する部分を案内する収納部6a、6bを設けている。収納部6a、6bは、止ネジ7が突出する部分を案内できる貫通孔又は凹部とすることができる。図5と図10の電極絶縁セパレータ6は、止ネジ7の頭部を案内する収納部6aを貫通孔として、止ネジ7の先端部を案内する収納部6bを凹部としている。止ネジ7の頭部を案内する収納部6aを貫通孔とする電極絶縁セパレータ6は、この貫通孔にドライバーなどを挿入して、止ネジ7をバスバー5にねじ込んで固定できる。
As shown in the sectional views of FIGS. 5 and 10, the
図の電極絶縁セパレータ6は、各絶縁ブロック部6Aに、4個の収納部6a、6bを設けている。4個の収納部6a、6bは、積層される素電池1の電極タブ3の4個の貫通孔3xと各々対向する位置に設けている。さらに、電極絶縁セパレータ6は、各絶縁ブロック部6Aに、収納部6aと収納部6bを各々2個ずつ交互に設けている。ここで、図12に示すように、上下に隣接する電極絶縁セパレータ6同士は、止ネジ7の頭部を案内する収納部6aと止ネジ7の先端部を案内する収納部6bとが、互いに反対位置となるように、各々4個の収納部6a、6bを設けている。前述のように、上下に隣接して積層している素電池1の電極タブ3をバスバー5に固定する止ネジ7を、素電池1の積層方向において互いに対向しないように、交互に位置ずれして配置するためである。したがって、上下に隣接して配置される電極絶縁セパレータ6は、収納部6a、6bの位置が各々反対となるように設けられた2種類の第1の電極絶縁セパレータ6Mと第2の電極絶縁セパレータ6Nとを交互に積層している。互いに隣接する第1の電極絶縁セパレータ6Mと第2の電極絶縁セパレータ6Nは、図12に示すように、一方の収納部6aには他方の収納部6bが対向するように設けている。すなわち、互いに隣接する電極絶縁セパレータ6は、第1の電極絶縁セパレータ6Mの収納部6aと第2の電極絶縁セパレータ6Nの収納部6bが対向し、第1の電極絶縁セパレータ6Mの収納部6bと第2の電極絶縁セパレータ6Nの収納部6aが対向するようにしている。多段に積層される電極絶縁セパレータ6は、収納部6a、6bの位置が各々反対位置となる第1の電極絶縁セパレータ6Mと第2の電極絶縁セパレータ6Nとを交互に積層することで、図5に示すように、上下に位置して配置される複数の止ネジ7を千鳥状に配列している。
In the illustrated
電池ホルダー2に一体成形している電極絶縁セパレータ6は、電池ホルダー2を介して所定の位置に配設される。電池ホルダーに一体成形されない電極絶縁セパレータは、止ネジを収納部に案内して、定位置に配置される。さらに、図3と図4の電極絶縁セパレータ6は、積層方向に延びる連結バー10を固定して、連結バー10によっても定位置に連結している。
The
以上の電池パックは、以下のようにして組み立てられる。図3〜図5の電池パックは、上面に回路基板8を実装しているが、組み立ては、図13〜図17に示すように、上下反転して、すなわち回路基板8を固定するベースプレート4を下に配置して組み立てられる。
The above battery pack is assembled as follows. The battery pack of FIGS. 3 to 5 has the
(1)電池ホルダー2の周壁22の内側に素電池1を配置し、この素電池1を両面接着テープである接着テープ14を介して電池ホルダー2の底プレート21に接着する。このようにして、定位置に素電池1が配置された電池ホルダー2を所定の個数用意する。
(1) The
(2)使用状態では上面に配置されるベースプレート4を、図13に示すように、上下反転させて水平台50に載せる。さらに、このベースプレート4に、出力端子となる出力端子板11を載せた後、その上に、素電池1を接着している電池ホルダー2を、クッションシート13を介して積層する。
この状態で、素電池1の一方(図において右側)の電極タブ3である正極の電極タブ3Aを出力端子板11に止ネジ7で固定する。
(2) In use, the
In this state, the
(3)次に、図14に示すように、ベースプレート4に積層された電極絶縁セパレータ6の定位置にバスバー5を配置する。バスバー5は、正極の電極タブ3Aが配置される絶縁ブロック部6A(図において右側)の上面に正極の接続部5Aが積層され、負極の電極タブ3Bが配置される絶縁ブロック部6A(図において左側)の下面側に負極の接続部5Bが積層され、一対の絶縁ブロック部6Aの間の隙間6Cに段差折曲部5Cが位置するように配置される。バスバー5の負極の接続部5Bは、絶縁ブロック部6Aの下面に配置された負極の電極タブ3Aとベースプレート4との間にできる隙間に挿入されて定位置に配置される。また、バスバー5の段差折曲部5Cは、隙間6Cに配置された絶縁リブ6Dの上面側に位置して配置される。このバスバー5は、電極絶縁セパレータ6に対して側面方向(図14において、紙面に対して垂直な方向)から挿入される。
この状態で、素電池1の他方(図において左側)の電極タブ3である負極の電極タブ3Bをバスバー5の負極の接続部5Bに止ネジ7で固定する。
(3) Next, as shown in FIG. 14, the
In this state, the
(4)さらに、図15に示すように、最下段の電池ホルダー2の上に、素電池1を接着している2段目の電池ホルダー2を、クッションシート13を介して積層する。このとき、2段目の電極絶縁セパレータ6は、一対の絶縁ブロック部6Aが下段に積層された電極絶縁セパレータ6の一対の絶縁ブロック部6Aと対向する位置に配置される。
この状態で、素電池1の一方(図において右側)の電極タブ3である正極の電極タブ3Aをバスバー5の正極の接続部5Aに止ネジ7で固定する。止ネジ7は、下段に配置された止ネジ7に対して水平方向に位置ずれして固定される。
(4) Further, as shown in FIG. 15, the second-
In this state, the
(5)さらに、図16に示すように、2段目の電極絶縁セパレータ6の定位置にバスバー5を配置する。バスバー5は、正極の電極タブ3Aが配置される絶縁ブロック部6A(図において右側)の上面に正極の接続部5Aが積層され、負極の電極タブ3Bが配置される絶縁ブロック部6A(図において左側)の下面側に負極の接続部5Bが積層され、一対の絶縁ブロック部6Aの間の隙間6Cに段差折曲部5Cが位置するように配置される。バスバー5の負極の接続部5Bは、絶縁ブロック部6Aの下面に配置された負極の電極タブ3Aと下段の絶縁ブロック部6Aの間にできる隙間に挿入されて定位置に配置される。また、バスバー5の段差折曲部5Cは、隙間6Cに配置された絶縁リブ6Dの上面側に位置して配置される。このバスバー5は、電極絶縁セパレータ6に対して側面方向(図16において、紙面に対して垂直な方向)から挿入される。
この状態で、素電池1の他方(図において左側)の電極タブ3である負極の電極タブ3Bをバスバー5の負極の接続部5Bに止ネジ7で固定する。止ネジ7は、下段に配置された止ネジ7に対して水平方向に位置ずれして固定される。
(5) Further, as shown in FIG. 16, the
In this state, the
(6)同様に、(4)と(5)の工程を繰り返して、所定の個数の電池ホルダー2を積層して電池積層体9を構成し、さらに、互いに積層された素電池1の正負の電極タブ3をバスバー5を介して直列に接続する。
(6) Similarly, the steps (4) and (5) are repeated to form a
(7)図17に示すように、最上段に積層された素電池1の一方(図において右側)の電極タブ3である正極の電極タブ3Aをバスバー5の正極の接続部5Aに止ネジ7で固定し、素電池1の他方(図において左側)の電極タブ3である負極の電極タブ3Bを出力端子板12に止ネジ7で固定する。図に示す出力端子板12は、逆L字状に折曲されており、接続部12Aを絶縁ブロック部6Aの下面に配置された負極の電極タブ3Aと下段の絶縁ブロック部6Aの間にできる隙間に挿入されて定位置に配置される。出力端子板12は、接続部12Aが素電池の電極タブ3に接続されると共に、接続部から延長された延長部の先端部が、止ネジ7を介してベースプレート4に連結される。
(7) As shown in FIG. 17, the
(8)以上のようにして所定の個数の電池ホルダー2を積層して、所定数の素電池1が積層された電池積層体9を、連結具18を介してベースプレート4に連結し、上下反転する状態で図5に示す電池パックとする。
(8) As described above, a predetermined number of
本発明に係る電池パックは、電動バイク、電動車両、アシスト自転車用および等の比較的大型の電源装置として好適に利用できる。 The battery pack according to the present invention can be suitably used as a relatively large power supply device for electric motorcycles, electric vehicles, assist bicycles, and the like.
1…素電池 1A…主面
2…電池ホルダー
3…電極タブ 3A…正極の電極タブ
3B…負極の電極タブ
3x…貫通孔
4…ベースプレート
5…バスバー 5A…正極の接続部
5B…負極の接続部
5C…段差折曲部
5x…貫通孔
6…電極絶縁セパレータ 6M…第1の電極絶縁セパレータ
6N…第2の電極絶縁セパレータ
6A…絶縁ブロック部
6B…連結部
6C…隙間
6D…絶縁リブ
6a…収納部
6b…収納部
7…止ネジ
8…回路基板
9…電池積層体
10…連結バー
11…出力端子板
12…出力端子板 12A…接続部
12B…延長部
13…クッションシート
14…接着テープ
15…連結具 15A…連結ネジ
15B…ナット
16…雌ネジ孔
17…ナット
21…底プレート
22…周壁
23…突出部
24…連結穴
50…水平台
201…素電池
203…電極タブ 203A…折曲片
204…エンドプレート
205…バスバー
206…絶縁ホルダー
207…止ネジ
208…ナット
209…電池積層体
DESCRIPTION OF
3B ... Negative electrode tab
3x ... through
5B ... Negative electrode connection
5C ... Step bending part
5x ... through
6N ... second electrode insulation separator
6A ... Insulation block
6B ... Connection part
6C ... Gap
6D ... Insulating rib
6a ... Storage part
6b ...
12B ...
15B ...
Claims (11)
この電池積層体(9)を構成する素電池(1)の電極タブ(3)に接続されて素電池(1)を接続してなるバスバー(5)と、
積層された素電池(1)の対向する電極タブ(3)に各々接続されたバスバー(5)の間に配設されて、電圧差のあるバスバー(5)同士を絶縁する電極絶縁セパレータ(6)とを備える電池パックであって、
前記電極絶縁セパレータ(6)が、前記バスバー(5)及び電極タブ(3)に非連結状態に配設されてなることを特徴とする電池パック。 A battery laminate (9) formed by laminating a plurality of plate-like unit cells (1) each having a positive electrode tab (3A) and a negative electrode tab (3B);
A bus bar (5) connected to the electrode tab (3) of the unit cell (1) constituting the cell stack (9) and connected to the unit cell (1);
An electrode insulation separator (6) disposed between the bus bars (5) connected to the opposing electrode tabs (3) of the stacked unit cells (1) to insulate the bus bars (5) having a voltage difference from each other. A battery pack comprising:
The battery pack, wherein the electrode insulating separator (6) is disposed in a non-connected state with the bus bar (5) and the electrode tab (3).
各々の素電池(1)の正極の電極タブ(3A)は、素電池(1)の積層方向に離されて1列に配置され、さらに、負極の電極タブ(3B)も積層方向に離されて1列に配置されて、正極の電極タブ(3A)と負極の電極タブ(3B)とが2列に配置され、
前記バスバー(5)は、両端部を隣接する素電池(1)の正負の電極タブ(3)に接続するように、中間に段差折曲部(5C)があって、段差折曲部(5C)の一方の端部には、前記素電池(1)の正極の電極タブ(3A)に接続される正極の接続部(5A)を、他方の端部には、前記素電池(1)の負極の電極タブ(3B)に接続される負極の接続部(5B)を設けており、
正極の接続部(5A)が素電池(1)の正極の電極タブ(3A)に、負極の接続部(5B)が素電池(1)の負極の電極タブ(3B)に接続されて、バスバー(5)でもって隣接して積層してなる素電池(1)を直列に接続してなる請求項1に記載される電池パック。 In the unit cell (1), the opposing main surface (1A) is planar and the outer shape is rectangular, and a positive electrode tab (3A) and a negative electrode tab (3B) are arranged on one side of the square. In addition, the positive and negative electrode tabs (3) are located in a plane parallel to the laminated surface and protrude from the outer periphery,
The positive electrode tabs (3A) of each unit cell (1) are separated in the stacking direction of the unit cells (1) and arranged in one row, and the negative electrode tab (3B) is also separated in the stacking direction. The positive electrode tab (3A) and the negative electrode tab (3B) are arranged in two rows,
The bus bar (5) has a step bent portion (5C) in the middle so that both ends are connected to the positive and negative electrode tabs (3) of the adjacent unit cell (1), and the step bent portion (5C ) At one end of the unit cell (1) is connected to the positive electrode tab (3A) of the unit cell (1), and at the other end of the unit cell (1). Provided with a negative electrode connection (5B) connected to the negative electrode tab (3B),
The positive connection (5A) is connected to the positive electrode tab (3A) of the unit cell (1), and the negative connection (5B) is connected to the negative electrode tab (3B) of the unit cell (1). (5) The battery pack according to claim 1, wherein the unit cells (1) stacked adjacent to each other are connected in series.
さらに、隣接して積層される素電池(1)の電極タブ(3)をバスバー(5)に固定してなる止ネジ(7)が、素電池(1)の積層面と平行な方向に位置ずれして配列されてなる請求項2に記載される電池パック。 A plurality of through holes (3x; 5x) are provided in the electrode tab (3) of the unit cell (1), and the positive electrode connection portion (5A) and the negative electrode connection portion (5B) of the bus bar (5), respectively. The electrode tab (3) is fixed to the bus bar (5) with a set screw (7) inserted into the through hole (3x) of the electrode tab (3) and the through hole (5x) of the bus bar (5). Are electrically connected,
Further, a set screw (7) formed by fixing the electrode tab (3) of the adjacent unit cell (1) to the bus bar (5) is positioned in a direction parallel to the layer surface of the unit cell (1). The battery pack according to claim 2, wherein the battery pack is arranged out of alignment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN112840502A (en) * | 2018-11-29 | 2021-05-25 | 宝马股份公司 | High-voltage battery with temperature adjusting device and vehicle |
-
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- 2012-07-19 JP JP2012161013A patent/JP2014022237A/en active Pending
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