JP2015049930A - 電池モジュール、及び電池パック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】所定の方向に立設した略柱状の正極ポスト12及び負極ポスト13を有する複数の電池セル10と、正極ポスト12及び隣接する電池セル10の負極ポスト13を接続する導電性の電極接続体とを備え、並置した電池セル10を電極接続体で直列接続した電池モジュール3であって、電極接続体に、正極ポスト12及び負極ポスト13の挿入を許容する開口部を備え、正極ポスト12及び負極ポスト13、または電極接続体のいずれか一方に、所定の方向に対して略直交する直交方向に向けて、開口部における正極ポスト12及び負極ポスト13と対向する部分を変形させる変形手段を備えたことを特徴とする。
【選択図】図3
Description
上記電極接続体は、正極ポスト及び負極ポストに対して低剛性の導電性部材であって、所定の厚みを有するバスバー、略環状に多層巻きして一体的にした導線、あるいは薄板を立体的に折り曲げ加工したボックス体などとすることができる。
上記開口部を変形させるとは、電極接続体を塑性変形させることで開口部の形状を変形させる、あるいは電極接続体を弾性変形させることで開口部の形状を変形させることを含むことができる。
具体的には、例えば、正極ポストに対応する開口と負極ポストに対応する開口とがそれぞれ独立するとともに、正極ポスト及び負極ポストの直径に対して開口の直径が小さい開口部を有する電極接続体の場合、正極ポスト及び負極ポストと電極接続体とが圧入嵌合するため、正極ポスト及び負極ポストが、挿入圧力によって電極接続体を塑性変形させることができる。つまり、正極ポスト及び負極ポストで変形手段を構成することができる。
さらに、開口部における正極ポスト及び負極ポストと対向する部分を直交方向へ略同時に変形させる変形手段とすることで、電池モジュールは、正極ポストと電極接続体との電気的接続、及び負極ポストと電極接続体との電気的接続とを略同時工程で行うことができる。
従って、電池モジュールは、変形手段によって、組付け性を損なうことなく、隣接する電池セル同士の接続状態を安定して確保することができる。
上記正極ポスト及び負極ポストに備えた変形手段は、正極ポスト及び負極ポストに形成したセレーションや突起、あるいは正極ポスト及び負極ポスト自体とすることができる。なお、正極ポスト及び負極ポストに備えた変形手段が、僅かに変形する構成としてもよい。
この発明により、正極ポストまたは/および負極ポストと電極接続体とをより確実に圧入嵌合することができる。
従って、電池モジュールは、開口部における周面のセレーション部によって、隣接する電池セル同士の接続状態をより安定して長期的に確保することができる。
上記外面突部は、所定の方向における断面が略くさび状の突起、ネジ山状の複数の突起、所定の方向に延びるセレーション、螺旋状の溝によって形成された突起、あるいは略柱状の複数の突起などとすることができる。
従って、電池モジュールは、外面突部によって、隣接する電池セル同士の接続状態をより安定して長期的に確保することができる。
上記環状線状体は、略長楕円形状、略ひょうたん形状、あるいは略8の字形状などとすることができる。もしくは、略長楕円形状、略ひょうたん形状、あるいは略8の字形状に線状体を巻き回した層を適宜組み合わせて多層巻きした形状とすることができる。
上記締め付け部材は、直交方向で対面する線状体を挟み込むようにして締め付けるクリップ、線状体を挟んで配置するとともに、ボルトなどで連結可能な2枚の板材などとすることができる。
具体的には、線状体を多層巻きすることで、環状線状体は、線状体で包囲された開口を形成することができる。この開口は、正極ポスト及び負極ポストを略同時に挿入可能な開口であることから、電極接続体の開口部とすることができる。さらに、環状線状体は、線状体を巻き回して構成しているため、変形に対する自由度が高くなる。
従って、電池モジュールは、環状線状体と変形手段である締め付け部材とで電極接続体を構成することにより、組付け性を損なうことなく、隣接する電池セル同士の接続状態を安定して確保することができる。
上記電池監視手段は、隣接する電池セルの間における電圧や温度などを監視する電池セル監視装置(Cell Monitoring Unit)などとすることができる。
従って、電池モジュールは、線状体を状態監視線とすることにより、電池監視手段との接続による組付け工数及び部品点数を削減することができる。
上記正極ポスト及び負極ポストに備えた変形手段は、開口部の大きさより大きい正極ポスト及び負極ポスト、あるいは正極ポスト及び負極ポストに形成した突起などとすることができる。
従って、電池モジュールは、弾性接触板によって開口部を形成したことにより、隣接する電池セル同士の接続状態をより安定して長期的に確保することができる。
この発明により、組付け性を損なうことなく、隣接する電池セル同士の接続状態を安定して確保した電池モジュールによって、良好な接続状態の電池パックを構成することができる。
より詳しくは、電池モジュール3は、図2に示すように、複数の電池セル10と、他の電池モジュール3などの接続を許容する導電性のバスバー20と、電池セル10同士を電気的に接続する導電性のバスバー30と、バスバー30と電気的に接続された電池セル監視装置40とで構成している。
正極ポスト12及び負極ポスト13は、上下方向の長さが略同等の略円柱状体であって、電池セル10の上面における幅方向Yの両端近傍から上方に向けて立設している。
本体部21は、正極ポスト12及び負極ポスト13よりも剛性が低い平面視略矩形の平板であって、幅方向Yにおける両端近傍に正極ポスト3aあるいは負極ポスト3b、並びに接続ポスト22の圧入嵌合を許容する2つの開口部(図示省略)を形成している。
接続ポスト22は、正極ポスト12及び負極ポスト13と略同径の略円柱状に形成している。
より詳しくは、セレーション部32は、正極ポスト12及び負極ポスト13の直径より小さい直径で形成した略円形の開口に対して、上下方向に延びる線条溝を周方向に沿って複数配置することで形成している。なお、セレーション部32は、線条溝によって形成された谷部(図示省略)を結ぶ仮想円の直径が、正極ポスト12及び負極ポスト13の直径より大きくなるように形成している。
具体的には、正極ポスト12及び負極ポスト13と開口部31とを圧入嵌合する構成としたことにより、正極ポスト12及び負極ポスト13が、挿入圧力によってバスバー30を塑性変形させることで、開口部31の形状を変形させることができる。
このため、電池モジュール3は、正極ポスト12及び負極ポスト13とバスバー30とを接続固定するナットなどを不要にすることができる。このため、電池モジュール3は、隣接する電池セル10の接続に要する部品点数及び組付け工数を削減することができる。
従って、電池モジュール3は、正極ポスト12及び負極ポスト13によって、組付け性を損なうことなく、隣接する電池セル10同士の接続状態を安定して確保することができる。
これにより、電池モジュール3は、正極ポスト12及び負極ポスト13とバスバー30との相対移動をより確実に防止するとともに、接触抵抗の増加を抑制することができる。
従って、電池モジュール3は、開口部31における周面のセレーション部32によって、隣接する電池セル10同士の接続状態をより安定して長期的に確保することができる。
また、正極ポスト12及び負極ポスト13の上下方向の長さを略同等としたが、これに限定せず、正極ポスト12及び負極ポスト13の上下方向の長さを異ならせてもよい。
また、詳細な説明を省略したが、例えば、電池モジュール3の正極ポスト3aあるいは負極ポスト3bに対応するバスバー20の開口部に、セレーション部32を形成してもよい。
なお、図7は実施例2における正極ポスト16及び負極ポスト17、並びにバスバー50の外観斜視図を示している。
また、上述の実施例1と同じ構成については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
より詳しくは、正極ポスト16及び負極ポスト17にバスバー50を挿入すると、正極ポスト16及び負極ポスト17のセレーション部16a,17aが、バスバー50を塑性変形させることで、開口部51における正極側開口部51a及び負極側開口部51bの形状を略同時に変形させることができる。
従って、電池モジュール3は、セレーション部16a,17aによって、隣接する電池セル10同士の接続状態をより安定して長期的に確保することができる。
また、正極ポスト16及び負極ポスト17に対して、正極側開口部51a及び負極側開口部51bを略同時に挿入したが、これに限定せず、異なるタイミングで行うようにしてもよい。
また、正極ポスト16及び負極ポスト17にセレーション部16a,17aを形成したが、これに限定せず、開口部51に圧入嵌合可能であれば、ネジ山状の複数の突起、螺旋状溝によって形成された突起、あるいは略柱状の複数の突起などの適宜の形状としてもよい。
なお、図8は別の正極ポスト18及び負極ポスト19、並びにバスバー55の外観斜視図を示し、図9は正極ポスト18及び負極ポスト19に対してバスバー55を嵌合する過程を説明する説明図を示し、図10は正極ポスト18及び負極ポスト19に対してバスバー55を嵌合した状態を説明する説明図を示している。
一方、バスバー55には、正極ポスト18の挿入を許容する開口と負極ポスト19の挿入を許容する開口とが独立した開口部56を形成している。この開口部56は、最上層に位置する略円錐台形の小径側の直径より大きく、かつ最下層に位置する略円錐台形の大径側の直径より小さい直径で開口形成している。
なお、図11は実施例3における正極ポスト12と負極ポスト13との接続状態の外観斜視図を示し、図12は実施例3における正極ポスト12及び負極ポスト13、並びに環状線状体61の外観斜視図を示している。
また、上述の実施例1と同じ構成については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
具体的には、電極接続体60は、図11に示すように、導電性を有する単線の導線を巻き回した環状線状体61と、環状線状体61を幅方向Yで挟み込むクリップ62とで構成している。
より詳しくは、まず、正極ポスト12及び負極ポスト13に対して、上方から環状線状体61の開口部63を挿入する。
具体的には、導線を多層巻きすることで、環状線状体61は、導線で包囲された開口部63を形成することができる。さらに、環状線状体61は、導線を巻き回して構成しているため、変形に対する自由度が高くなる。
従って、電池モジュール3は、環状線状体61とクリップ62とで電極接続体60を構成することにより、組付け性を損なうことなく、隣接する電池セル10同士の接続状態を安定して確保することができる。
従って、電池モジュール3は、導線を状態監視線とすることにより、電池セル監視装置40との接続による組付け工数及び部品点数を削減することができる。
また、環状線条体61から延設した延設導線64を状態監視線としたが、これに限定せず、環状線条体61に対して別体で構成した状態監視線を溶着してもよい。
もしくは、略長楕円形状、略ひょうたん形状、あるいは略8の字形状に線状体を巻き回した層を適宜組み合わせて多層巻きした環状線状体としてもよい。例えば、略長楕円形状に線状体を巻き回した層と、略8の字形状に線状体を巻き回した層とを交互に配置するように多層巻きした環状線状体としてもよい。
なお、図13は実施例4における正極ポスト12と負極ポスト13との接続状態の外観斜視図を示し、図14は実施例4における正極ポスト12及び負極ポスト13、並びにボックス体70の外観斜視図を示している。
また、上述の実施例1と同じ構成については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
具体的には、ボックス体70は、図14に示すように、平面視略矩形のボックス本体71と、ボックス本体71に装着固定された2枚の弾性接触板72とで構成し、正極ポスト12及び負極ポスト13に対して弾性接触するように構成している。
従って、電池モジュール3は、前面部分71a、背面部分71b、及び2つ弾性接触板72によって開口部73を形成したことにより、隣接する電池セル10同士の接続状態をより安定して長期的に確保することができる。
また、正極ポスト12及び負極ポスト13に対して、正極ポスト12の挿入を許容する開口及び負極ポスト13の挿入を許容する開口を略同時に挿入したが、これに限定せず、異なるタイミングで挿入してもよい。
例えば、別の正極ポスト12及び負極ポスト13、並びにボックス体80の外観斜視図を示す図15のように、正極ポスト12及び負極ポスト17の挿入をそれぞれ許容する2つの弾性接触部81と、弾性接触部81を前後方向Xに連結する連結部82とを一体にしたボックス体80であってもよい。
弾性接触部81は、上下方向が開口した平面視略凹形状であって、前後方向Xにおいて、正極ポスト12及び負極ポスト13に対して弾性接触可能に形成している。そして、ボックス体80は、2つの弾性接触部81の開口によって、正極ポスト12の挿入を許容する開口及び負極ポスト13の挿入を許容する開口が独立した開口部83を形成している。
この発明の所定の方向は、実施形態の上下方向における上方に対応し、
以下同様に、
電極接続体は、バスバー30,35,50,55、電極接続体60、及びボックス体70,80に対応し、
直交方向は、径方向、及び幅方向Yに対応し、
変形手段は、正極ポスト12,14,16,18、負極ポスト13,15,17,19、及びクリップ62に対応し、
外面突部は、セレーション部16a,17a、及び外面突部18a,19aに対応し、
線状体は、導線に対応し、
締め付け部材は、クリップ62に対応し、
電池監視手段は、電池セル監視装置40に対応し、
状態監視線は、状態監視線41、及び延設導線64に対応し、
弾性接触板は、前面部分71a、背面部分71b、弾性接触板72、及び弾性接触部81に対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
2…電池収容箱
3…電池モジュール
10…電池セル
12…正極ポスト
13…負極ポスト
14…正極ポスト
15…負極ポスト
16…正極ポスト
16a…セレーション部
17…負極ポスト
17a…セレーション部
18…正極ポスト
18a…外面突部
19…負極ポスト
19a…外面突部
30…バスバー
31…開口部
32…セレーション部
35…バスバー
36…開口部
37…セレーション部
40…電池セル監視装置
41…状態監視線
50…バスバー
51…開口部
55…バスバー
56…開口部
60…電極接続体
61…環状線状体
62…クリップ
63…開口部
64…延設導線
70…ボックス体
71a…前面部分71a
71b…背面部分71b
72…弾性接触板
73…開口部
80…ボックス体
81…弾性接触部
83…開口部
Y…幅方向
Claims (8)
- 所定の方向に立設した略柱状の正極ポスト及び負極ポストを有する複数の電池セルと、
前記正極ポスト及び隣接する前記電池セルの前記負極ポストを接続する導電性の電極接続体とを備え、
並置した前記電池セルを前記電極接続体で直列接続した電池モジュールであって、
前記電極接続体に、
前記正極ポスト及び前記負極ポストの挿入を許容する開口部を備え、
前記正極ポスト及び前記負極ポスト、または前記電極接続体のいずれか一方に、
前記所定の方向に対して略直交する直交方向に向けて、前記開口部における前記正極ポスト及び前記負極ポストと対向する部分を変形させる変形手段を備えた
電池モジュール。 - 前記電極接続体を、
所定の厚みを有するバスバーで構成し、
前記変形手段を、
前記開口部に対して圧入嵌合する前記正極ポスト及び前記負極ポストに備えた
請求項1に記載の電池モジュール。 - 少なくとも前記開口部における前記正極ポストまたは/および前記負極ポストと対向する部分に、
前記所定の方向に沿って形成するとともに、前記変形手段によって変形させられるセレーション部を備えた
請求項2に記載の電池モジュール。 - 前記正極ポストまたは/および前記負極ポストの外周面に、
外方に向けて突出して形成した複数の外面突部を備え、
該外面突部で、前記変形手段を構成した
請求項2または請求項3に記載の電池モジュール。 - 前記電極接続体を、
導電性を有する線状体を略環状に巻き回した環状線状体と、
略環状に巻き回した前記線状体によって形成された前記開口部を変形させる前記変形手段とで構成し、
前記環状線状体を、
前記正極ポスト及び前記負極ポストにおける前記直交方向の大きさと略同等の間隔を隔てて、前記正極ポストと前記負極ポストとに架け渡し可能に巻き回すとともに、前記所定の方向に多層巻した構成とし、
前記変形手段を、
前記正極ポスト側と前記負極ポスト側との間の略中央において、前記直交方向に対面する線状体を密着させるように締め付ける締め付け部材で構成した
請求項1に記載の電池モジュール。 - 前記環状線状体から延設した前記線状体を、
電池セルの状態を監視する電池監視手段への接続を許容する状態監視線とした
請求項5に記載の電池モジュール。 - 前記電極接続体を、
導電性の薄板を立体的に折り曲げ加工して、前記正極ポストと前記負極ポストとを導通可能に形成した立体形状で構成し、
前記開口部を、
前記正極ポスト及び前記負極ポストにおける外周面をそれぞれ包囲するように配置した弾性を有する弾性接触板によって形成し、
前記変形手段を、前記弾性接触板を弾性変形させる前記正極ポスト及び前記負極ポストに備えた
請求項1に記載の電池モジュール。 - 請求項1から請求項7のいずれか1つに記載の1つの電池モジュール、または直列接続した複数個の電池モジュールを、電池収容箱に収容した
電池パック。
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