JP2014157724A - 電池モジュール及び電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルの故障を抑制すること。
【解決手段】電池モジュール１０は、角型電池１１が、電池ホルダ２０に保持された状態で並設されている。角型電池１１は、正極端子と負極端子が、角型電池１１の並設方向に隣り合うように並設されている。隣り合う角型電池１１の正極端子と負極端子は、バスバー４１によって接続されている。各バスバー４１には、電圧検出端子４２が設けられている。バスバー４１に電圧検出端子４２を取り付けるときには、電圧検出端子４２が貼り付けられたシート材６１を角型電池１１に取り付けた後に、粘着部４３及び電圧検出端子４２以外の部分をシート材６１から取り除く。
【選択図】図５

Description

本発明は、電池セルの状態を検出する検出部材を有する電池モジュール及び電池モジュールの製造方法に関する。

複数の電池セルを有する電池モジュールにおいては、電池モジュールの長寿命化を図る目的や、電池モジュールに異常が生じたことを検出するために電池セルの状態（例えば、電圧や温度）を監視している。電池セルの状態は、電池セルに取り付けられた検出部材によって監視される。複数の電池セルに一括で検出部材を取り付ける場合には、複数の検出部材を一体化することが考えられる。特許文献１では、シート状フィルムによって複数の検出部材を一体化している。

特許文献１に記載の電池セル接続体は、電池セルを接続する複数の接続導体（検出部材）と、各接続導体に接続される複数本のセンシング線を有している。センシング線は、セルコントロールユニットに接続され、セルコントロールユニットによって電池セルの電圧が検出される。各接続導体とセンシング線は、シート状フィルムに被覆されて一体化されている。

特開２０００−１８２５８３号公報

ところで、シート状フィルムを電池セルに貼り付けると、電池セルとシート状フィルムとの間に異物が入り込むおそれがある。特に、隣り合うバスバー間に異物が入り込むと、短絡が起こり、電池セルの故障の原因となる。

本発明は、このような従来技術の問題点になされたものであり、その目的は、電池セルの故障を抑制することができる電池モジュール及び電池モジュールの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決する電池モジュールは、複数の電池セルと、前記複数の電池セルに取り付けられ、前記電池セルの状態を検出する複数の検出部材と、を備えた電池モジュールであって、前記複数の検出部材は、それぞれ個別のシートと接し、前記複数の検出部材及び前記シートは、固定部材によって前記電池セルに固定され、前記シートは、周縁の少なくとも一部に破断部を有することを要旨とする。

本発明の電池モジュールにおいては、検出部材が取り付けられた単一のシート材によって検出部材の位置決めが行われた後、破断することでシート材の不要な部分を取り除いているため、検出部材同士の間に不要な部分が設けられていない。このため、シート材の不要な部分と電池セルとの間に異物が入り込むことがなく、電池セルの故障が抑制される。

上記課題を解決する電池モジュールの製造方法は、複数の電池セルと、前記複数の電池セルに取り付けられ、前記電池セルの状態を検出する複数の検出部材と、を備えた電池モジュールの製造方法であって、前記複数の検出部材の相対的な位置決めを行う位置決め部及び該位置決め部によって位置決めされた前記複数の検出部材を有するシート材を前記電池モジュールに配置する工程と、前記位置決め部及び前記複数の検出部材を固定部材によって前記電池モジュールに固定する工程と、前記シート材における前記複数の検出部材及び前記位置決め部以外の部分を前記電池モジュールから取り除く工程と、を有することを要旨とする。

これによれば、シート材によって検出部材の位置決めが行われ、検出部材を一括で電池セルに取り付けることができる。検出部材を電池セルに取り付けた後には、複数の検出部材及び位置決め部以外の部分を電池モジュールから取り除くことができるため、複数の検出部材の相対的な位置決めができるとともに、検出部材同士の間に異物が入り込みにくい。このため、電池セルの故障を抑制することができる。

上記電池モジュールの製造方法について、前記位置決め部の周辺には、脆弱部が設けられることが好ましい。
これによれば、脆弱部が設けられていることで、脆弱部が設けられた部分から位置決め部と位置決め部以外の部分とが分離されやすくなっている。したがって、シート材から位置決め部以外の部分を取り除く際、位置決め部以外の部分と一緒に検出部材が電池モジュールから取り除かれることが抑止されている。

上記電池モジュールの製造方法について、前記検出部材は、前記電池セルの電圧を検出する電圧検出端子であることが好ましい。
これによれば、電圧検出端子は、電池セルの接続端子に取り付ける必要があるため、取り付けるのに時間がかかる。複数の電圧検出端子を複数の接続端子に取り付ける前にシー材で複数の電圧検出端子の相対位置を決めることで、容易に複数の電圧検出端子を接続端子に取り付けることができる。このため、電圧検出端子を個別に接続端子に取り付ける場合と比べ、電圧検出端子の取付時間が短縮される。

本発明によれば、電池セルの故障を抑制することができる。

実施形態の電池モジュールを示す斜視図。 実施形態の電池モジュールを、カバーを省略した状態で示す平面図。 実施形態の角型電池及び電池ホルダを示す斜視図。 実施形態の電池モジュールを示す断面図。 （ａ）〜（ｄ）は電池モジュールの製造工程示す平面図。

以下、電池モジュールの一実施形態について説明する。
図１及び図２に示すように、電池モジュール１０は、電池セル（例えば、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素蓄電池などの二次電池）としての角型電池１１が、電池ホルダ２０に保持された状態で並設されている。角型電池１１は、正極端子１６と負極端子１７が、角型電池１１の並設方向に隣り合うように並設されている。隣り合う角型電池１１の正極端子１６と負極端子１７は、バスバー４１によって接続されている。電池モジュール１０は、角型電池１１の高さ方向（正極端子１６及び負極端子１７の突出方向）に設けられるカバー５０を有している。

カバー５０上には、角型電池１１の放電と、放電の遮断を制御するリレー５１が設けられている。リレー５１は、有底矩形筒状のリレー用カバー５２によって覆われている。また、カバー５０上には、角型電池１１の制御を行う電池ＥＣＵ５３が設けられている。電池ＥＣＵ５３は、有底矩形筒状のＥＣＵ用カバー５４によって覆われている。

角型電池１１の並設方向の両端には、板状のエンドプレート５５が設けられている。エンドプレート５５には、ボルトＢ１が挿通されている。ボルトＢ１は全ての電池ホルダ２０に挿通され、これにより電池ホルダ２０が組み付けられている。

図３に示すように、電池ホルダ２０は、矩形平板状の第１の被覆部２１を有している。第１の被覆部２１の長手方向両端には、第１の被覆部２１の厚み方向に延びる矩形平板状の第２の被覆部２２及び第３の被覆部２３が設けられている。第２の被覆部２２の長手方向第１端部２２ａ（第１の被覆部２１が設けられる端部とは反対側の端部）と、第３の被覆部２３の長手方向第１端部２３ａ（第１の被覆部２１が設けられる端部とは反対側の端部）には、各被覆部２２，２３の短手方向第１端部２２ｂ、２３ｂの間で延びる矩形平板状の第４の被覆部２４が設けられている。第４の被覆部２４は、厚み方向が被覆部２２，２３の短手方向と一致し、長手方向が第２の被覆部２２と第３の被覆部２３の対向方向に一致する。そして、第４の被覆部２４の厚み方向及び長手方向に直交する方向が、第４の被覆部２４の短手方向となる。

また、第４の被覆部２４の長手方向両端における第４の被覆部２４の短手方向の一端面上には、Ｕ字状をなすとともに、第４の被覆部２４の厚み方向に開口する端子収容部２７がそれぞれ設けられており、各端子収容部２７は、第２の被覆部２２及び第３の被覆部２３に連設されている。

各端子収容部２７において、第４の被覆部２４と接合される面と反対側の面からは、カバー５０を支持する板状の壁部材２８が突設されている。この壁部材２８には、切欠２８ａが設けられている。

第４の被覆部２４の短手方向の一端面上には、端子収容部２７と隣り合って四角柱状の柱部材２９が設けられている。柱部材２９の軸は、被覆部２２，２３の短手方向に延びている。柱部材２９には、ボルトＢ１が挿通される挿通孔２９ａが柱部材２９の軸方向に貫通して設けられている。

第２の被覆部２２及び第３の被覆部２３の長手方向第１端部２２ａ，２３ａには、各被覆部２２，２３と連設され、各被覆部２２，２３の長手方向に延びる矩形平板状の突出部２６が設けられている。また、第２の被覆部２２及び第３の被覆部２３の長手方向第２端部２２ｃ、２３ｃには、四角柱状の脚部２５が設けられている。脚部２５の軸は、被覆部２２，２３の短手方向に延びている。脚部２５には、ボルトＢ１が挿通される挿通孔２５ａが脚部２５の軸方向に貫通して設けられている。

図３及び図４に示すように、角型電池１１は、電池ケース１２に電極組立体１３が収容されている。電池ケース１２は、電極組立体１３を収容する有底矩形箱状の本体部１４と、本体部１４の開口部を閉塞する矩形板状の蓋部１５とから構成されている。蓋部１５には、正極端子１６及び負極端子１７が設けられている。電極組立体１３は、複数の正負の電極を積層してなる。正極端子１６及び負極端子１７は、正極導電部材１６ａ及び負極導電部材１７ａを介して電極組立体１３に電気的に接続されている。正極端子１６及び負極端子１７は、電池ケース１２内から電池ケース１２外に突出する軸部１８を有しており、軸部１８の先端（電池ケース１２外に突出する端部）の周面に雄ねじを有する。この雄ねじにナットＮが螺合されることで、正極端子１６及び負極端子１７が蓋部１５に固定されている。また、正極端子１６及び負極端子１７は、軸部１８の先端から軸部１８の軸方向に延びる螺合穴１８ａを有している。螺合穴１８ａは、周面に雌ねじを有する。

バスバー４１は、矩形平板状をなすとともに、厚み方向に貫通するバスバー孔４１ａを有している。バスバー孔４１ａは、正極端子１６及び負極端子１７の螺合穴１８ａと対向して設けられる。各バスバー４１には、検出部材としての電圧検出端子４２が設けられている。電圧検出端子４２は、円環状の金属箔であり、中央には孔４２ａが設けられている。この孔４２ａは、バスバー孔４１ａと対向している。電圧検出端子４２は、シートとしての粘着部４３によってバスバー４１に貼り付けられている。粘着部４３は、一面に粘着性を有するシートである。電圧検出端子４２のそれぞれは、個別の粘着部４３によって対応するバスバー４１に貼り付けられている。粘着部４３は貫通孔４３ａを有しており、この貫通孔４３ａは、電圧検出端子４２の孔４２ａと対向している。粘着部４３の周縁の一部には、破断部４３ｂ（図２参照）が設けられている。螺合穴１８ａには、粘着部４３の貫通孔４３ａ、電圧検出端子４２の孔４２ａ及びバスバー孔４１ａを貫通したボルトＢ２が螺合されている。粘着部４３及び電圧検出端子４２は、ボルトＢ２の頭部４４によってバスバー４１に固定されている（ボルトＢ２の頭部４４とバスバー４１によって挟まれている）。電圧検出端子４２は、バスバー４１を介して角型電池１１に取り付けられている。

図２に示すように、電圧検出端子４２には、センシング線４５が設けられている。センシング線４５は、電池ＥＣＵ５３に接続されている。電池ＥＣＵ５３は、センシング線４５からの情報に基づいて２点間の電圧（角型電池１１の電圧）を検出する。

次に、電池モジュール１０の製造工程の一工程である角型電池１１に電圧検出端子４２を取り付ける工程について説明する。
図５（ａ）に示すように、シート材６１を用意する。シート材６１は、少なくとも一面の一部分に粘着性を有する粘着部を有する長尺状のテープで、長手方向に間隔をあけて貫通孔４３ａが設けられている。複数の貫通孔４３ａのうち、少なくとも一部の貫通孔４３ａの周囲には、粘着部４３が設けられており、粘着部４３には、電圧検出端子４２が貼り付けられている。これにより、シート材６１に設けられた複数の電圧検出端子４２は、相対的な位置決めがされている。したがって、本実施形態では、粘着部４３が電圧検出端子４２の相対的な位置決めを行う位置決め部となる。電圧検出端子４２は、孔４２ａと貫通孔４３ａとが対向するように貼り付けられている。粘着部４３は、電圧検出端子４２より一回り大きく形成されている。なお、本実施形態では、粘着部４３が周囲に設けられた貫通孔４３ａと隣り合う貫通孔４３ａには粘着部４３が設けられておらず、隣り合う電圧検出端子４２同士の間隔は、隣り合う貫通孔４３ａ同士の間隔の２倍となっている。粘着部４３の周辺には、ミシン目６４が設けられている。

図５（ｂ）に示すように、シート材６１は、電圧検出端子４２の周囲の粘着部４３により、並設された複数の角型電池１１に貼り付けられる。電池モジュール１０は、この段階では、隣り合う正極端子１６及び負極端子１７にバスバー４１が載置された状態であり、バスバー４１に設けられたバスバー孔４１ａと正極端子１６及び負極端子１７の螺合穴１８ａが対向している。そして、バスバー４１にシート材６１を貼り付けていく。このとき、バスバー孔４１ａとシート材６１の貫通孔４３ａが対向するように貼り付けを行う。シート材６１がバスバー４１に貼り付けられることで、電圧検出端子４２は各バスバー４１に一括で位置決めされる。

図５（ｃ）に示すように、各角型電池１１の螺合穴１８ａに固定部材としてのボルトＢ２を螺合する。ボルトＢ２は、シート材６１の貫通孔４３ａ（電圧検出端子４２の孔４２ａを含む）とバスバー孔４１ａを貫通している。電圧検出端子４２は、ボルトＢ２の頭部４４と、バスバー４１に挟まれることで、バスバー４１に固定される。

図５（ｄ）に示すように、シート材６１を引っ張ることで、シート材６１の一部（シート材６１の粘着部４３以外の部分）を電池モジュール１０から取り除く。このとき、電圧検出端子４２は、ボルトＢ２の頭部４４とバスバー４１によって挟まれている。シート材６１の粘着部４３は、バスバー４１に貼り付けられ、かつ、ボルトＢ２の頭部４４と対向する部分がボルトＢ２の頭部４４とバスバー４１によって挟まれているため、バスバー４１から剥離されず、シート材６１の粘着部４３以外の部分のみが電池モジュール１０から取り除かれる。これにより、シート材６１の粘着部４３のみがバスバー４１に残る。また、シート材６１の粘着部４３と粘着部４３以外の部分とは、ミシン目６４が設けられた部分から分離されやすくなっている。

次に、本実施形態の電池モジュール１０の作用について説明する。
電圧検出端子４２を一括で取り付ける場合には、角型電池１１と複数の電圧検出端子４２の相対的な位置決めを行うシート材６１との間に異物が混入するおそれがある。この異物が、角型電池１１の故障の原因となるおそれがあるため、電池モジュール１０においては、角型電池１１と複数の電圧検出端子４２の相対的な位置決めを行うシート材６１との間に異物が混入することを抑制することが望まれている。

電池モジュール１０の製造時には、全てのバスバー４１に一括で電圧検出端子４２を取り付ける。本実施形態では、全てのバスバー４１に一括で電圧検出端子４２を取り付けた後に、粘着部４３以外の部分を電池モジュール１０から取り除いているため、角型電池１１と粘着部４３以外の部分との間に異物が入り込むことがない。

また、粘着部４３の周辺にミシン目６４を設けることで、ミシン目６４がシート材６１の脆弱部となり、粘着部４３と粘着部４３以外の部分とが分離されやすくなっている。本実施形態では、ミシン目６４によって破断部４３ｂに凹凸が残る。ミシン目６４が設けられていない場合であっても、シート材６１から粘着部４３以外の部分を取り除くと、シート材６１を剪断したときとは異なり、縁部の形状が整っていない破断部が形成される。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）バスバー４１に電圧検出端子４２を取り付けるときには、シート材６１によって一括で位置決めが行われる。電圧検出端子４２の位置決めを行った後には、粘着部４３以外の部分を電池モジュール１０から取り除くことができる。このため、複数の電圧検出端子４２（検出部材）の相対的な位置決めができるとともに、角型電池１１（電池セル）と複数の電圧検出端子４２の相対的な位置決めを行うシート材６１との間に異物が混入することを抑制することができる。したがって、隣り合う電圧検出端子４２が異物によって電気的に接続されにくく、故障が抑制される。

（２）粘着部４３の周辺には、ミシン目６４が設けられている。このため、粘着部４３と粘着部４３以外の部分とが、ミシン目６４が設けられた部分から分離されやすくなっているため、粘着部４３以外の部分を電池モジュール１０から取り除く際、粘着部４３以外の部分と一緒に電圧検出端子４２が電池モジュール１０から取り除かれることが抑止されている。

（３）検出部材として、電圧検出端子４２を用いている。電圧検出端子４２は、複数の正極端子１６（接続端子）、負極端子１７（接続端子）、あるいは、バスバー４１に各々取り付ける必要があり、取り付けるのに時間がかかる。本実施形態では、複数の電圧検出端子４２を複数の正極端子１６等に取り付ける前にシート材６１で複数の電圧検出端子４２の相対位置を決めている。したがって、容易に複数の電圧検出端子４２を角型電池１１に取り付けることができる。

なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、シート材６１にミシン目６４が設けられていなくてもよい。この場合であっても、シート材６１のボルトＢ２の頭部４４と対向する部分及び電圧検出端子４２は、ボルトＢ２によって固定されているため、シート材６１を引っ張ると、シート材６１のボルトＢ２の頭部４４と対向する部分以外の部分が電池モジュール１０から取り除かれる。そして、シート材６１のボルトＢ２の頭部４４と対向する部分の周縁の少なくとも一部には、破断部が形成される。

○ 実施形態において、シート材６１は、粘着性を有していなくてもよい。この場合、例えば、シート材６１に切り込みを設けて、その切り込みに電圧検出端子４２を挿入固定する。また、シート材６１を角型電池１１に取り付けるときには、例えば、シート材６１を係止できるような突起を角型電池１１に設けて、その突起をシート材６１に設けた孔に挿入する。また、上記した以外の方法であっても、シート材６１に電圧検出端子４２を固定でき、シート材６１を角型電池１１に取り付けることができればよい。

○ 実施形態において、シート材６１の一方の面の全体が粘着性を有していてもよい。また、シート材６１の両方の面の全体又は一部が粘着性を有していてもよい。この場合、位置決め部は、シート材６１において、電圧検出端子４２と対向する部分（シート材６１において、ボルトＢ２の頭部４４とバスバー４１に挟まれる部分）となる。

○ 実施形態において、粘着部４３（位置決め部）は、電圧検出端子４２よりも一回り大きく形成されているが、これに限られない。例えば、粘着部４３が電圧検出端子４２と同じ大きさでもよいし、電圧検出端子４２をシート材６１に保持できる範囲内で粘着部４３が電圧検出端子４２よりも小さくてもよい。

○ 検出部材として電圧検出端子４２以外を用いてもよい。例えば、角型電池１１の温度を検出する温度検出部材（サーミスタ）を用いてもよい。
○ 全てのバスバー４１に検出部材を設けてもよいし、設けなくてもよい。異なる２点間の電圧を検出できればよい。

○ 実施形態において、電圧検出端子４２は、バスバー４１を介して角型電池１１に取り付けられたが、角型電池１１の正極端子１６及び負極端子１７にバスバー４１を介することなく貼り付けてもよい。

○ 実施形態において、電圧検出端子４２をバスバー４１に直接取り付けてもよい。
○ 実施形態において、電圧検出端子４２を角型電池１１に固定する固定部材は、ボルトＢ２以外でもよい。例えば、電圧検出端子４２を接着剤（固定部材）で正極端子１６及び負極端子１７に固定してもよい。

○ 実施形態において、電池セルとして、円筒型電池や、ラミネート型の電池を採用してもよい。
○ 実施形態において、電池ホルダ２０を設けなくてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）複数の電池セルと、前記複数の電池セルに取り付けられ、前記電池セルの状態を検出する複数の検出部材と、を備えた電池モジュールであって、前記複数の検出部材の相対的な位置決めを行う位置決め部及び該位置決め部によって位置決めされた前記複数の検出部材を有するシート材を固定部材によって前記電池セルに固定した後に前記シート材における前記複数の検出部材及び前記位置決め部以外の部分を前記電池セルから取り除いたことを特徴とする電池モジュール。

Ｂ２…ボルト、１０…電池モジュール、１１…角型電池、１６…正極端子、１７…負極端子、４１…バスバー、４２…電圧検出端子、４３…粘着部、４３ｂ…破断部、６１…シート材、６４…ミシン目。

Claims (4)

1. 複数の電池セルと、
   前記複数の電池セルに取り付けられ、前記電池セルの状態を検出する複数の検出部材と、を備えた電池モジュールであって、
   前記複数の検出部材は、それぞれ個別のシートと接し、前記複数の検出部材及び前記シートは、固定部材によって前記電池セルに固定され、
   前記シートは、周縁の少なくとも一部に破断部を有することを特徴とする電池モジュール。
2. 複数の電池セルと、
   前記複数の電池セルに取り付けられ、前記電池セルの状態を検出する複数の検出部材と、を備えた電池モジュールの製造方法であって、
   前記複数の検出部材の相対的な位置決めを行う位置決め部及び該位置決め部によって位置決めされた前記複数の検出部材を有するシート材を前記電池モジュールに配置する工程と、
   前記位置決め部及び前記複数の検出部材を固定部材によって前記電池モジュールに固定する工程と、
   前記シート材における前記複数の検出部材及び前記位置決め部以外の部分を前記電池モジュールから取り除く工程と、を有する電池モジュールの製造方法。
3. 前記位置決め部の周辺には、脆弱部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュールの製造方法。
4. 前記検出部材は、前記電池セルの電圧を検出する電圧検出端子であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電池モジュールの製造方法。