JP2015088267A

JP2015088267A - 組電池モジュール

Info

Publication number: JP2015088267A
Application number: JP2013224266A
Authority: JP
Inventors: 下山田　啓; Hiroshi Shimoyamada; 啓下山田; 張愛石井; Haruyoshi Ishii
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2015-05-07

Abstract

【課題】筐体内の複数の電池セルに接続部品を接続する際の作業性を向上させる。【解決手段】外部端子２７は、金属平板により形成され、正極端子２２および負極端子２３の各々に溶接される溶接部と、端子面２５から離間する方向に溶接部から立ち上がる起立部と、起立部の先端から屈曲して短側面２８の直交方向で電池セル１２の外方に向かい伸びる接続部と、を備えている。外部端子２７の接続部は、端子面２５の直交方向に交差する方向（例えば、短側面２８の直交方向Ｘ）から外部の接続部品が着脱可能に接続される。外部の接続部品は、外部端子２７の接続部が挿入されて、この接続部を厚さ方向の両側から挟み込むような凹状の嵌合形状を有している。外部端子２７の接続部は、外部の接続部品の凹状の嵌合形状が嵌め合わされる凸状の形状を有している。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、組電池モジュールに関する。

従来、ケース内に配列された複数の電池セルを正極側の出力バスバーおよび負極側の出力バスバー間で電気的に接続するとともに、正極側および負極側の各出力バスバーに外部出力用の導体板をボルト止めした二次電池装置が知られている。

特開２０１３−１９６９３２号公報

ところで、ケース内に複数の電池セルを収容したモジュールにおいて、ケース内の複数の電池セルと外部の接続部品とを接続する際の作業性を向上させることが望まれている。

本実施形態の組電池モジュールは、複数の電池セルと、前記複数の電池セルの少なくとも何れか１つにおいて端子面に設けられた電極端子に固定された端子部材と、を備え、前記端子部材は、前記端子面の直交方向に交差する方向から外部の接続部材が着脱可能に接続される形状を有する、ことを特徴とする。

実施形態の組電池モジュールの筐体の一部を省略して構成を示す斜視図である。実施形態の外部端子が接続された電池セルを長側面の直交方向から見た図である。実施形態の第１変形例の組電池モジュールの筐体の一部を省略して構成を示す斜視図である。実施形態の第２変形例の組電池モジュールの筐体の一部を省略して構成を示す斜視図である。実施形態の第３変形例の外部端子が接続された電池セルを長側面の直交方向から見た図である。（Ａ）は実施形態の第４変形例の外部端子が接続された電池セルを長側面の直交方向から見た図であり、（Ｂ）は外部端子を拡大して示す図である。

以下、実施形態の組電池モジュールについて添付図面を参照しながら説明する。
（組電池の構成）
本実施形態の組電池モジュール１０は、図１に示すように、筐体１１の内部に収容された複数の電池セル１２，…，１２を備えている。複数の電池セル１２，…，１２は、隣り合う電池セル１２，１２間に所定間隔をおいて離間配置されている。
複数の電池セル１２，…，１２の各々は、例えば、リチウムイオン電池などの非水電解質二次電池であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された扁平な略直方体形状の外装容器２１と、外装容器２１内に非水電解液と共に収納された電極体（図示略）と、を備えている。
各電池セル１２は、電極体の正極に接続された正極端子２２および負極に接続された負極端子２３を、例えば合成樹脂やガラスなどの絶縁体からなるガスケット２４を介して、外装容器２１の表面２１Ａに設けられた端子面２５（例えば、鉛直方向上方の上端面）上の長手方向両端部のそれぞれに備えている。
複数の電池セル１２，…，１２の各々の正極端子２２および負極端子２３は、導電性のアルミニウムまたは真鍮などの金属からなる複数のバスバー２６，…，２６により電気的に直列または並列に接続されている。

複数の電池セル１２，…，１２のうちの少なくとも２つの電池セル１２，１２の各々の正極端子２２および負極端子２３のうち、バスバー２６が接続されていない各正極端子２２および負極端子２３には、導電性の外部端子２７が接続されている。外部端子２７は、例えば、レーザ溶接、電子ビーム溶接、抵抗溶接などにより各正極端子２２および負極端子２３に溶接されている。
筐体１１は、内部に収容された複数の電池セル１２，…，１２のうち、各外部端子２７が接続された２つの電池セル１２，１２の各短側面（つまり、略直方体形状の外装容器２１の側面のうち、幅が広い長側面に対して幅が狭い短側面）２８に対向する内面を有する側壁部１１ａにおいて、これらの電池セル１２，１２の各短側面２８を外部に露出可能に構成されている。例えば、筐体１１の側壁部１１ａは筐体１１の本体から取り外し可能、もしくは本体に対して開閉可能に形成されている。これにより筐体１１は、側壁部１１ａが筐体１１の本体から取り外される、もしくは側壁部１１ａが開状態にされることにより、各外部端子２７が接続された２つの電池セル１２，１２の各短側面２８を外部に露出させる。なお、筐体１１の側壁部１１ａの一部を取り外し可能、もしくは開閉可能に形成してもよい。

外部端子２７は、図２に示すように、金属平板により形成され、正極端子２２および負極端子２３の各々に溶接される溶接部２７ａと、端子面２５から離間する方向に溶接部２７ａから立ち上がる起立部２７ｂと、起立部２７ｂの先端から屈曲して短側面２８の直交方向で電池セル１２の外方に向かい伸びる接続部２７ｃと、を備えている。
外部端子２７の接続部２７ｃは、端子面２５の直交方向に交差する方向（例えば、短側面２８の直交方向Ｘ）から外部の接続部品３１が着脱可能に接続される。外部の接続部品３１は、例えば、外部端子２７の接続部２７ｃが挿入されて、この接続部２７ｃを厚さ方向の両側から挟み込むような凹状の嵌合形状を有している。つまり、外部端子２７の接続部２７ｃは、外部の接続部品３１の凹状の嵌合形状が嵌め合わされる凸状の形状を有している。

上述したように、本実施形態による組電池モジュール１０によれば、筐体１１の側壁部１１ａを取り外す、もしくは開状態にするだけで、短側面２８の直交方向Ｘから外部の接続部品３１を電池セル１２の外部端子２７に接続することができる。これにより、例えば図１に示すような端子面２５の直交方向Ｚ（例えば、鉛直方向）から接続作業を行なう場合に比べて、作業性を向上させることができる。
さらに、外部端子２７は金属平板による溶接部２７ａを備えているので、正極端子２２および負極端子２３の各々に容易に溶接することができる。
さらに、外部端子２７は端子面２５から離間する方向に溶接部２７ａから立ち上がる起立部２７ｂを備えているので、導電性の外装容器２１に対して所望の絶縁性を容易に確保することができる。
外部端子２７は金属平板による接続部２７ｃを備えているので、外部の接続部品３１の接触面積を増大させて、接触抵抗を低減することができる。

（第１変形例）
なお、上述した実施形態では、外部端子２７は接続部２７ｃを備えるとしたが、これに限定されず、複数の接続部２７ｃ，２７ｄ，…を備えてもよい。
この第１変形例において、外部端子２７は、図３に示すように、起立部２７ｂの先端から屈曲する接続部２７ｃに加えて、起立部２７ｂの幅方向（つまり短側面２８の幅方向）の第１端部から屈曲して短側面２８の直交方向で電池セル１２の外方に向かい伸びる接続部２７ｄを備えている。
この第１変形例によれば、外部の接続部品３１が外部端子２７の接続部２７ｃ，２７ｄに嵌め合わされる凹状の嵌合形状を有していれば、より一層、接触面積を増大させて、接触抵抗を低減することができる。

（第２変形例）
なお、上述した実施形態および第１変形例では、各正極端子２２および負極端子２３に接続される外部端子２７を同一形状としたが、これに限定されず、正極端子２２に接続される正極側外部端子２７Ａと、負極端子２３に接続される負極側外部端子２７Ｂと、を互いに異なる形状としてもよい。
この第２変形例において、負極側外部端子２７Ｂは、図４に示すように、起立部２７ｂの先端から屈曲する接続部２７ｃに加えて、起立部２７ｂの幅方向（つまり短側面２８の幅方向）の第１端部から屈曲して短側面２８の直交方向で電池セル１２の外方に向かい伸びる接続部２７ｄを備えている。また、正極側外部端子２７Ａは、起立部２７ｂの先端から屈曲する接続部２７ｃに加えて、起立部２７ｂの幅方向（つまり短側面２８の幅方向）の第２端部から屈曲して短側面２８の直交方向で電池セル１２の外方に向かい伸びる接続部２７ｅを備えている。

この第２変形例によれば、外部の接続部品３１が、負極側外部端子２７Ｂの接続部２７ｃ，２７ｄに対応した嵌合形状を有する負極側の接続部材（図示略）と、正極側外部端子２７Ａの接続部２７ｃ，２７ｅに対応した嵌合形状を有する負極側の接続部材（図示略）と、に区別されていれば、正極側と負極側とにおける接続ミスの発生を防止することができる。

なお、上述した第１変形例において、外部端子２７は、接続部２７ｃ，２７ｄに加えて、第２変形例に示した接続部２７ｅを備えてもよい。また、接続部２７ｄの代わりに接続部２７ｅを備えてもよい。
また、上述した第２変形例において、負極側外部端子２７Ｂは、接続部２７ｄの代わりに接続部２７ｅを備え、正極側外部端子２７Ｂは、接続部２７ｅの代わりに接続部２７ｄを備えてもよい。
また、上述した第１変形例および第２変形例において、外部端子２７の接続部２７ｃは省略されてもよい。

（第３変形例）
なお、上述した実施形態において、外部端子２７は、端子面２５の直交方向に交差する方向（例えば、短側面２８の直交方向Ｘ）から締結部材（例えば、ボルトなど）３２によって外部の接続部品３３が締結される形状を有してもよい。
この第３変形例において、外部端子２７は、図５に示すように、正極端子２２および負極端子２３の各々に溶接される溶接部２７ａと、端子面２５から離間する方向に溶接部２７ａから立ち上がる起立接続部２７ｆと、起立接続部２７ｆを厚さ方向（つまり短側面２８の直交方向Ｘ）に貫通する締結部材挿入部２７ｇと、を備えている。
筐体１１は、各電池セル１２の端子面２５に対向する内面１１Ｂを有する天板部１１ｂに、外部端子２７の締結部材挿入部２７ｇに臨むように設けられ、締結部材３２が締結固定される固定部１１ｃ（例えば、インサートナットなど）を備えている。
外部の接続部品３３は、例えば、外部端子２７の締結部材挿入部２７ｇに臨む締結部材挿入部３３ａを有するとともに、外部端子２７の起立接続部２７ｆに接触する接続部３３ｂを備えている。

これらにより、外部端子２７の起立接続部２７ｆに外部の接続部品３３の接続部３３ｂが接触させられた状態で、端子面２５の直交方向に交差する方向（例えば、短側面２８の直交方向Ｘ）から、順次、締結部材挿入部３３ａと、締結部材挿入部２７ｇとを介して、固定部１１ｃに締結部材３２が装着されることによって、外部端子２７と外部の接続部品３３とが接続される。
この第３変形例によれば、短側面２８の直交方向Ｘから締結部材３２によって外部の接続部品３３を電池セル１２の外部端子２７に容易に接続することができる。これにより、例えば図１に示すような端子面２５の直交方向Ｚ（例えば、鉛直方向）から締結作業を行なう場合に比べて、作業性を向上させることができる。

（第４変形例）
なお、上述した実施形態において、外部端子２７は、端子面２５の直交方向に交差する方向（例えば、短側面２８の直交方向Ｘ）に弾性力を発生させる弾性部材によって外部の接続部品３５が接触する形状を有してもよい。
この第４変形例において、外部端子２７は、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、正極端子２２および負極端子２３の各々に溶接される溶接部２７ａと、端子面２５から離間する方向に溶接部２７ａから立ち上がる起立接続部２７ｈと、を備えている。
筐体１１は、各電池セル１２の短側面２８に対向する内面を有する側壁部１１ａに、外部の接続部品３５を着脱可能に固定するための装着部１１ｄを備えている。
外部の接続部品３５は、例えば、外ばね式のコンタクトプローブであって、筐体１１の側壁部１１ａの装着部１１ｄに装着可能な筒状のバレル３５ａと、バレル３５ａの内部に基端部が挿入されたプランジャー３６ｂと、バレル３５ａから離間するとともに外部端子２７の起立接続部２７ｈに向かいプランジャー３６ｂの先端部を付勢するコイルばね３６ｃと、を備えている。

これらにより、外部の接続部品３５のバレル３５ａが筐体１１の側壁部１１ａの装着部１１ｄに装着され、ナットなどの固定部材３６によってバレル３５ａが側壁部１１ａに固定された状態で、コイルばね３６ｃによってプランジャー３６ｂの先端部が外部端子２７の起立接続部２７ｈに押し付けられることによって、外部端子２７と外部の接続部品３５とが接続される。
この第４変形例によれば、短側面２８の直交方向Ｘからコイルばね３６ｃの弾性力によって外部の接続部品３５のプランジャー３６ｂを電池セル１２の外部端子２７に容易に接続することができる。これにより、例えば図１に示すような端子面２５の直交方向Ｚ（例えば、鉛直方向）から接続作業を行なう場合に比べて、作業性を向上させることができる。

なお、上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上述した実施形態において、外部の接続部品３１が凹状の嵌合形状を有し、外部端子２７が凸状の形状を有するとしたが、これに限定されず、外部の接続部品３１が凸状の嵌合形状を有し、外部端子２７が凹状の形状を有してもよい。

例えば、上述した実施形態の第４変形例において、外部の接続部品３５にコイルばね３６ｃを備えるとしたが、これに限定されず、外部端子２７に弾性部材を備えてもよい。

１０組電池モジュール
１１筐体
１１ａ側壁部
１２電池セル
２２正極端子
２３負極端子
２５端子面
２６バスバー
２７外部端子
２８短側面
３１，３３，３５接続部品
３２締結部材
３６ｃコイルばね

Claims

複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの少なくとも何れか１つにおいて端子面に設けられた電極端子に固定された端子部材と、
を備え、
前記端子部材は、前記端子面の直交方向に交差する方向から外部の接続部材が着脱可能に接続される形状を有する、
ことを特徴とする組電池モジュール。
前記端子部材は、前記端子面の直交方向に交差する方向から前記外部の接続部材の嵌合形状が嵌め合わされる形状を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の組電池モジュール。
前記端子部材は、前記端子面の直交方向に交差する方向から締結部材によって前記外部の接続部材が締結される形状を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の組電池モジュール。
前記端子部材は、前記端子面の直交方向に交差する方向に弾性力を発生させる弾性部材によって前記外部の接続部材が接触する形状を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の組電池モジュール。
前記端子部材は、前記端子面から離間する方向に突出する突出部を備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１つに記載の組電池モジュール。
前記端子部材は、平板部材により形成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１つに記載の組電池モジュール。
前記端子部材は、前記電極端子が正極端子である場合と負極端子である場合とで異なる形状を有する、
ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１つに記載の組電池モジュール。
複数の電池セルの各々は直方体形状を有し、前記端子面の直交方向に交差する方向は前記直方体形状の短側面の直交方向である、
ことを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１つに記載の組電池モジュール。