JP2016018634A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】より安価に製造できる電池モジュールを提供する。
【解決手段】一つの実施の形態に係る電池モジュールは、筐体と、複数のセルと、バスバーと、基板モジュールとを備える。前記複数のセルは、並んで前記筐体に収容され、電極端子を有する。前記バスバーは、前記セルの前記電極端子を他の前記セルの前記電極端子に電気的に接続する。前記基板モジュールは、前記筐体に取り付けられる支持部材と、前記支持部材に取り付けられるとともに前記バスバーに弾性的に接触する端子部と、前記端子部を介して前記バスバーに電気的に接続される電圧検出部と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、電池モジュールに関する。

自動車のような種々の機械に、複数の電池セルを有する電池モジュールが搭載される。電池モジュールは、例えば、非水電解質二次電池のような複数の電池セルが並んで収容される筐体と、隣り合う電池セルの電極端子を互いに電気的に接続するバスバーと、を有する。

過放電及び過充電による電池セルの性能劣化を防止するために、電池セルの電圧を監視することが行われる。例えば、基板に設けられた電圧を監視する回路が、端子やネジによってバスバーに電気的に接続される。

特開２００８−２２６７４４号公報

例えば、振動によって、バスバーと基板とが相対的に変位することがある。このような変位によってバスバーと基板との接続部分に応力集中が生じるおそれがある。当該応力集中を抑制するため、バスバーや基板が複雑な形状に作られると、電池モジュールの製造コストが上がる。

本発明が解決する課題の一例は、より安価に製造できる電池モジュールを提供することである。

一つの実施の形態に係る電池モジュールは、筐体と、複数のセルと、バスバーと、基板モジュールとを備える。前記複数のセルは、並んで前記筐体に収容され、電極端子を有する。前記バスバーは、前記セルの前記電極端子を他の前記セルの前記電極端子に電気的に接続する。前記基板モジュールは、前記筐体に取り付けられる支持部材と、前記支持部材に取り付けられるとともに前記バスバーに弾性的に接触する端子部と、前記端子部を介して前記バスバーに電気的に接続される電圧検出部と、を有する。

図１は、第１の実施の形態に係る電池モジュールを分解して示す斜視図である。 図２は、第１の実施形態の電池モジュールの一部を示す断面図である。 図３は、第２の実施の形態に係るバスバー及びスプリングコネクタを概略的に示す斜視図である。 図４は、第３の実施の形態に係る電池モジュールの一部を示す断面図である。 図５は、第４の実施の形態に係る電池モジュールの一部を示す断面図である。 図６は、第５の実施の形態に係る電池モジュールを分解して示す斜視図である。 図７は、第５の実施形態の電池モジュールの一部を示す断面図である。 図８は、第６の実施の形態に係る電池モジュールの一部を示す断面図である。

以下に、第１の実施の形態について、図１及び図２を参照して説明する。なお、実施形態に係る構成要素や、当該要素の説明について、複数の表現を併記することがある。当該構成要素及び説明について、記載されていない他の表現がされることは妨げられない。さらに、複数の表現が記載されない構成要素及び説明について、他の表現がされることは妨げられない。

図１は、第１の実施の形態に係る電池モジュール１０を分解して示す斜視図である。図２は、第１の実施形態の電池モジュール１０の一部を示す断面図である。電池モジュール１０は、例えば、バッテリ、組電池、給電装置、又は充放電装置のようにも称され得る。図１に示すように、電池モジュール１０は、略直方体に形成される。なお、電池モジュール１０の形状はこれに限らない。

図面に示されるように、本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｘ軸は、電池モジュール１０の長さに沿う。Ｙ軸は、電池モジュール１０の幅に沿う。Ｚ軸は、電池モジュール１０の高さ（厚さ）に沿う。

電池モジュール１０は、筐体１１と、複数の電池セル（以下、セルと称する）１２と、複数のバスバー１３と、基板モジュール１４と、絶縁シート１５と、を有する。筐体１１は、例えば、ケース、収容部材、又は壁のようにも称され得る。セル１２は、例えば、電池、単電池、又は部品のようにも称され得る。バスバー１３は、例えば、接続部材、結合部材、連結部材、又は導電部品のようにも称され得る。基板モジュール１４は、例えば、検出部、監視部、制御部、又は部品のようにも称され得る。

筐体１１は、例えば合成樹脂によって形成され、絶縁性を有する。なお、筐体１１はこれに限らず、例えば、他の樹脂、又は絶縁材料がコーティングされた金属のような他の材料によって形成されても良い。筐体１１は、ケース部材２１と、第１のカバー部材２２と、第２のカバー部材２３とを有する。

ケース部材２１は、上部が開放された略直方体の箱型に形成される。言い換えると、ケース部材２１は、外部に開かれる開放部分２１ａを有する。ケース部材２１の内部に、複数のセル１２が並んで収容される。

図２に示すように、隣り合うセル１２の間にスペーサ２６が配置される。スペーサ２６は、例えば絶縁性のシートであり、隣り合うセル１２を離間させる。さらに、隣り合うセル１２の間に配置される仕切りがケース部材２１の内部に設けられても良い。

セル１２は、例えば、非水電解質二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池である。なお、セル１２はこれに限らず、例えば他の種類の電池であっても良い。図１に示すように、セル１２は、例えば、缶３１と、蓋体３２と、正極端子３３と、負極端子３４と、ガス排出弁３５と、を有する。正極端子３３及び負極端子３４は、電極端子の一例である。

缶３１は、例えば金属によって、上部が開放された略直方体の箱型に形成される。なお、缶３１は他の材料によって形成されても良く、他の形状に形成されても良い。缶３１は、例えば、互いに重ねられるとともに巻回された電極及びセパレータと、電解液とを収容する。なお、セル１２は、このような巻回型構造の電池に限らない。セル１２は、例えば、積層型構造の電池（ラミネートセル）であっても良い。

蓋体３２は、例えば略矩形（四角形）の板状に形成され、略平坦な上面３２ａを有する。蓋体３２は、缶３１の開放された前記上部を液密に塞ぐ。正極端子３３、負極端子３４、及びガス排出弁３５は、蓋体３２に設けられる。なお、正極端子３３、負極端子３４、及びガス排出弁３５は、他の位置にあっても良い。

正極端子３３及び負極端子３４は、缶３１に収容された前記電極にそれぞれ電気的に接続される。正極端子３３は、矩形状の蓋体３２の一方の端部に位置する。負極端子３４は、蓋体３２の他方の端部に位置する。正極端子３３及び負極端子３４は、蓋体３２の上面３２ａから突出する。

ガス排出弁３５は、正極端子３３と負極端子３４との間に位置する。セル１２の内部の圧力が所定の値より上がると、ガス排出弁３５が開放される。ガス排出弁３５は、セル１２の内部のガスを放出することで、セル１２の内部の圧力を低下させる。

複数のセル１２は、ケース部材２１の内部において、例えば三列に並べられる。全てのセル１２は、蓋体３２の上面３２ａがケース部材２１の開放部分２１ａに向くように、配置される。セル１２の正極端子３３は、他のセル１２の負極端子３４と隣り合う。なお、セル１２の配置はこれに限られない。

第１のカバー部材２２は、例えば爪によってケース部材２１に取り付けられ、ケース部材２１の開放部分２１ａを覆う。第１のカバー部材２２は、壁部４１と、周壁４２とを有する。

壁部４１は、略矩形（四角形）の板状に形成され、複数のセル１２の蓋体３２の上面３２ａに面する。壁部４１に、図２に示す複数の第１の孔４４と、図１に示す複数の第２の孔４５とが設けられる。

それぞれの第１の孔４４は、複数のセル１２の正極端子３３及び負極端子３４に対応して設けられ、対応する複数の正極端子３３及び負極端子３４を露出させる。第２の孔４５は、セル１２のガス排出弁３５にそれぞれ対応して設けられ、対応するガス排出弁３５を露出させる。

周壁４２は、壁部４１の端部に設けられ、Ｚ軸に沿う方向に立ち上がる。すなわち、周壁４２は、壁部４１を囲む。周壁４２に前記爪が設けられ、ケース部材２１に取り付けられる。壁部４１と周壁４２とによって、略矩形の凹部４７が形成される。

バスバー１３は、例えば、メッキが施された導電性の部材である。なお、バスバー１３はメッキされずに地金が露出しても良い。図２に示すように、バスバー１３は、第１の地金部５１と、第１のメッキ被膜５２とを有する。

第１の地金部５１は、例えば銅又はアルミニウム合金のような導電材料によって作られる。第１の地金部５１は、第１の面５１ａと、第２の面５１ｂとを有する。第１の面５１ａは、セル１２の蓋体３２の上面３２ａに向く。第２の面５１ｂは、第１の面５１ａの反対側に位置する。

第１のメッキ被膜５２は、第１の地金部５１がメッキされることによって形成され、例えば金、銀、ニッケル、錫、又は他の合金のような導電材料によって作られる。第１のメッキ被膜５２は、第１の部分５２ａと、第２の部分５２ｂとを有する。第１の部分５２ａは、地金部５１の第１の面５１ａを覆う。第２の部分５２ｂは、第１の地金部５１の第２の面５１ｂを覆う。第２の部分５２ｂの膜厚は、第１の部分５２ａの膜厚よりも厚い。

第１のメッキ被膜５２は、バスバー１３の表面に酸化被膜が形成され、接触抵抗が増大することを抑制する。さらに、第１のメッキ被膜５２は、バスバー１３が腐食することを抑制するとともに、溶接をより効果的にする。

図１に示すように、複数のバスバー１３は、対応するセル１２の位置に応じて、複数の形状を有する。図２に示すように、バスバー１３は、二つの接続部５５と、連結部５６とを有する。接続部５５及び連結部５６は、第１の地金部５１と第１のメッキ被膜５２とをそれぞれ有する。

接続部５５は、一つ又は複数の正極端子３３又は負極端子３４に例えばレーザ溶接され、正極端子３３又は負極端子３４に電気的に接続される。なお、接続部５５は、配線接続やネジ止めのような他の方法によって正極端子３３又は負極端子３４に電気的に接続されても良い。

連結部５６は、二つの接続部５５と一体に形成される。連結部５６は、正極端子３３に接続された接続部５５と、負極端子３４に接続された他の接続部５５とを電気的に接続する。言い換えると、連結部５６は、二つの接続部５５の間に介在する。連結部５６は、セル１２に向かう方向において凹む円弧状に曲げられる。なお、連結部５６はこれに限られず、例えば、直線状部分によって形成される凹形状や凸形状のような、他の形状に形成されても良い。

バスバー１３は、一つ又は複数のセル１２の正極端子３３と、一つ又は複数の他のセル１２の負極端子３４とを、電気的に接続する。これにより、複数のセル１２は、直列又は並列に接続される。複数のバスバー１３のうち二つのバスバー１３は、電池モジュール１０の正極端子及び負極端子としてそれぞれ用いられる。

バスバー１３は、第１のカバー部材２２に取り付けられる。例えば、バスバー１３は、樹脂製の第１のカバー部材２２と、インサート成形によって一体に形成される。なお、バスバー１３は、例えば接着のような他の方法、又はケース２２に設けられたクリップやロケートピンのような他の手段によって第１のカバー部材２２に保持されても良く、第１のカバー部材２２と別体に形成されても良い。

バスバー１３は、第１のカバー部材２２の第１の孔４４に配置される。第１のカバー部材２２がケース部材２１に取り付けられることで、バスバー１３の接続部５５は、対応する正極端子３３又は負極端子３４に接触する。互いに接触したバスバー１３と正極端子３３又は負極端子３４とが、溶接によって互いに固定される。

図１に示すように、基板モジュール１４は、制御基板６１と、複数のスプリングコネクタ６２と、複数のサーミスタ６３とを有する。制御基板６１は、支持部材及び電圧検出部の一例であり、例えば、基板、回路、部品、又は壁のようにも称され得る。スプリングコネクタ６２は端子部の一例であり、例えば、接続部、接触部、当接部、押圧部、弾性部材、又は部品のようにも称され得る。サーミスタ６３は、例えば、センサ又は部品のようにも称され得る。

制御基板６１は、例えば、略矩形（四角形）のプリント回路板（ＰＣＢ）である。なお、制御基板６１はこれに限らず、他の基板であっても良い。制御基板６１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）のような種々の電子部品や配線パターンを有する。

制御基板６１は、セル１２の電圧を検出及び監視する回路（以下、制御基板６１の電圧監視回路と称する）、及びセル１２の温度を検出及び監視する回路（以下、制御基板６１の温度監視回路と称する）、のような種々の回路を有する。制御基板６１の電圧監視回路は、電圧検出部の一例である。制御基板６１は、例えば、独立して、又はコンピュータのような外部の装置によって制御され、セル１２の充電及び放電を制御する。

制御基板６１の電圧監視回路は、例えば、セル１２の電圧の検出値が所定の範囲内にあるか判断する。制御基板６１の電圧監視回路は、所定の時間以上、セル１２の電圧の検出値が所定の範囲から外れた場合、セル１２の異常を検出する。これにより、制御基板６１の電圧監視回路は、過放電又は過充電によりセル１２の性能が劣化することを抑制する。

制御基板６１は、第１のカバー部材２２の凹部４７に収容される。制御基板６１と、複数のセル１２との間に、第１のカバー部材２２の壁部４１が位置する。制御基板６１は、例えば複数のネジ６５によって、壁部４１に固定される。ネジ６５は、取付部材の一例である。制御基板６１は、接着剤や両面テープのような他の部材によって、壁部４１に取り付けられても良い。さらに、制御基板６１は、筐体１１の他の部分に取り付けられても良い。図２に示すように、制御基板６１は、例えばボスやスペーサによって、バスバー１３から離間した位置に保たれる。

制御基板６１は、第１の面６１ａと、第２の面６１ｂとを有する。第１の面６１ａは、セル１２の蓋体３２の上面３２ａ、バスバー１３、及び第１のカバー部材２２の壁部４１に向く。第２の面６１ｂは、第１の面６１ａの反対側に位置する。

スプリングコネクタ６２は、バスバー１３に対応して配置される。スプリングコネクタ６２は、制御基板６１の電圧監視回路の端子である。スプリングコネクタ６２は、制御基板６１の第１の面６１ａから、対応するバスバー１３に向かいＺ軸に沿って突出する。

スプリングコネクタ６２は、対応するバスバー１３に向かう方向（Ｚ軸に沿う方向）に弾性的に伸縮可能であり、当該バスバー１３に弾性的に接触する。これにより、セル１２の正極端子３３及び負極端子３４に接続されたバスバー１３は、スプリングコネクタ６２を介して、制御基板６１の電圧監視回路に電気的に接続される。

スプリングコネクタ６２は、スリーブ７１と、かしめピン７２と、スプリング７３と、プローブピン７４とを有する。スリーブ７１は、例えば、収容部又は基部のようにも称され得る。スプリング７３は、弾性部材、付勢部材、又は押圧部のようにも称され得る。プローブピン７４は、例えば、接触部又は当接部のようにも称され得る。

スリーブ７１は、金属のような導電性の材料によって作られる。スリーブ７１は、例えば円筒形状に形成される。スリーブ７１は、長手方向の第１の端部７１ａと、第２の端部７１ｂとを有する。

スリーブ７１の第１の端部７１ａは塞がれており、制御基板６１の第１の面６１ａに接触する。言い換えると、スリーブ７１は、制御基板６１の第１の面６１ａから突出する。スリーブ７１の第１の端部７１ａは、制御基板６１に設けられたランドに接触する。これにより、スリーブ７１は、当該ランドを介して、制御基板６１の電圧監視回路に電気的に接続される。第２の端部７１ｂは、第１の端部７１ａの反対側に位置し、開放されている。スリーブ７１の内部に、スプリング７３が収容される。

かしめピン７２は、例えば円柱状に形成される。かしめピン７２は、スリーブ７１と一体に作られるとともに、スリーブ７１の第１の端部７１ａからスリーブ７１の外部に向かって突出する。かしめピン７２は、制御基板６１に設けられた孔に挿入され、当該孔にかしめによって固定される。これにより、スプリングコネクタ６２は、制御基板６１に固定される。なお、スプリングコネクタ６２は、半田付けのような他の方法によって制御基板６１に固定されても良い。

プローブピン７４は、少なくとも部分的にスリーブ７１の内部に収容され、スリーブ７１の長手方向に移動可能である。プローブピン７４は、スリーブ７１の開放された第２の端部７１ｂから突出可能である。プローブピン７４は、例えば、スリーブ７１に引っかかるフランジ状の部分を有することで、スリーブ７１から完全に抜け出ることを制限される。

プローブピン７４がスリーブ７１の長手方向に移動することで、スプリングコネクタ６２の長さが変化する。言い換えると、プローブピン７４がスリーブ７１の第２の端部７１ｂから突出する長さが変化する。本実施形態において、スプリングコネクタ６２の長さは、Ｚ軸に沿う方向における、制御基板６１の第１の面６１ａからスプリングコネクタ６２の先端までの長さである。

スプリングコネクタ６２の長さは、例えば、プローブピン７４がスリーブ７１に完全に収容された場合に最も短い最小長さＬ１となり、プローブピン７４の前記フランジ状の部分がスリーブ７１に引っかかった場合に最大長さＬ２となる。最小長さＬ１は、スリーブ７１の長さに等しい。

なお、スプリングコネクタ６２の長さが最も短くなったとき、プローブピン７４がスリーブ７１の第２の端部７１ｂから突出しても良い。この場合、最小長さＬ１は、スリーブ７１の長さよりも長い。

プローブピン７４は、例えば、メッキが施された導電性の部材である。なお、プローブピン７４はメッキされずに地金が露出しても良い。プローブピン７４は、第２の地金部７７と、第２のメッキ被膜７８とを有する。

第２の地金部７７は、例えば銅又はアルミニウム合金のような導電材料によって作られる。第２のメッキ被膜７８は、第２の地金部７７がメッキされることによって形成され、例えば、金、銀、ニッケル、錫、又は他の合金のような導電材料によって作られる。

第２のメッキ被膜７８は、プローブピン７４の表面に酸化被膜が形成され、接触抵抗が増大することを抑制する。さらに、第２のメッキ被膜７８は、プローブピン７４が腐食することを抑制する。

プローブピン７４は、基端部７４ａと、先端部７４ｂとを有する。基端部７４ａは、スリーブ７１の内部に位置し、スリーブ７１の第１の端部７１ａに向く。プローブピン７４の基端部７４ａと、スリーブ７１の第１の端部７１ａとの間に、スプリング７３が配置される。

プローブピン７４は、スプリング７３によって、スリーブ７１の第１の端部７１ａから第２の端部７１ｂに向かう方向に押される。このため、プローブピン７４に外力が作用しない場合、プローブピン７４がスリーブ７１の第２の端部７１ｂから突出する長さは、最長に保たれる。言い換えると、プローブピン７４に外力が作用しない場合、スプリングコネクタ６２の長さは最大長さＬ２となる。

プローブピン７４は、スプリング７３を介して、又はスリーブ７１の内面に直接的に接触することにより、スリーブ７１に電気的に接続される。すなわち、プローブピン７４は、スリーブ７１を介して、制御基板６１の電圧監視回路に電気的に接続される。

プローブピン７４の先端部７４ｂは、基端部７４ａの反対側に位置する。先端部７４ｂは、略平坦に形成される。先端部７４ｂは、対応するバスバー１３の略平坦な面に接触する。すなわち、プローブピン７４の先端部７４ｂは、バスバー１３に面接触する。なお、プローブピン７４とバスバー１３とは、接触していれば良く、例えば点接触しても良い。

制御基板６１の第１の面６１ａは、バスバー１３の第１の地金部５１の第２の面５１ｂに面する。このため、プローブピン７４は、バスバー１３の第１のメッキ被膜５２の第２の部分５２ｂに接触する。言い換えると、プローブピン７４は、バスバー１３の第１のメッキ被膜５２が厚い部分に接触する。

Ｚ軸に沿う方向における、制御基板６１と、バスバー１３のスプリングコネクタ６２が接触する部分との間の距離Ｌ３は、スプリングコネクタ６２の最小長さＬ１より長い。さらに、距離Ｌ３は、スプリングコネクタ６２の最大長さＬ２より短い。このため、スプリング７３はスリーブ７１の第１の端部７１ａと、プローブピン７４の基端部７４ａとの間で圧縮される。

スプリング７３は、圧縮バネであり、圧縮されることで弾性エネルギーを蓄積する。スプリング７３は、当該弾性エネルギーによりプローブピン７４をバスバー１３に向かって押す。すなわち、プローブピン７４は、スプリング７３によってバスバー１３に押し付けられる。このように、スプリングコネクタ６２は対応するバスバー１３に弾性的に接触する。距離Ｌ３及びスプリング７３の荷重は、スプリングコネクタ６２とバスバー１３との間で導通に必要な接触荷重（スプリング荷重）が生じるように設定される。

スプリングコネクタ６２は、上述のように、最小長さＬ１と最大長さＬ２との間で伸縮可能である。複数のスプリングコネクタ６２の伸縮可能な長さ（最小長さＬ１と最大長さＬ２との差）は、それぞれ異なる。

制御基板６１を固定するネジ６５から比較的遠いスプリングコネクタ６２の伸縮可能な長さは、当該スプリングコネクタ６２よりもネジ６５に近い他のスプリングコネクタ６２の伸縮可能な長さよりも長い。言い換えると、スプリングコネクタ６２は、ネジ６５から遠い位置にあるほど、伸縮可能な長さが長くなる。なお、複数のスプリングコネクタ６２の伸縮可能な長さが互いに同じであっても良い。なお、ネジ６５は、スプリングコネクタ６２の近傍において、制御基板６１を壁部４１に固定する。

スプリングコネクタ６２は、制御基板６１が第１のカバー部材２２の壁部４１に取り付けられるよりも先に、制御基板６１に予め取り付けられる。スプリングコネクタ６２は、制御基板６１が壁部４１に取り付けられることによって、対応するバスバー１３に弾性的に接触する。ネジ６５が制御基板６１を壁部４１に固定することで、スプリング７３は、圧縮されてプローブピン７４をバスバー１３に押し付ける状態に保たれる。

制御基板６１の温度監視回路は、サーミスタ６３によって、バスバー１３の温度を検出する。バスバー１３の温度は、当該バスバー１３が接続されたセル１２の温度に応じて変わる。このため、制御基板６１は、バスバー１３を介して、当該バスバー１３が接続されたセル１２の温度を検出する。

絶縁シート１５は、制御基板６１と、第１のカバー部材２２の壁部４１との間に配置される。絶縁シート１５は、制御基板６１に設けられた種々の回路と、セル１２及びバスバー１３とが短絡することを抑制する。絶縁シート１５に複数の挿通孔８１が設けられる。スプリングコネクタ６２は、挿通孔８１を通って、バスバー１３に接触する。

図１に示すように、筐体１１の第２のカバー部材２３は、第１のカバー部材２２の周壁４２に、例えば爪によって取り付けられる。第２のカバー部材２３は、第１のカバー部材２２の凹部４７を塞ぎ、制御基板６１を覆う。

電池モジュール１０は、自動車のような機械に搭載されたり、輸送されたりすることで、振動を受ける。当該振動によって、制御基板６１と、セル１２に取り付けられたバスバー１３とが、相対的に変位することがある。

さらに、電池モジュール１０は、充放電時に発熱する。当該発熱や、電池モジュール１０の使用雰囲気環境の温度変化により、制御基板６１と、セル１２に取り付けられたバスバー１３とが、膨張又は収縮する。制御基板６１とバスバー１３とは、材料が異なるため、線膨張係数が異なる。当該線膨張係数の差により、制御基板６１と、セル１２に取り付けられたバスバー１３とが、膨張又は収縮時に相対的に変位することがある。

例えば、制御基板６１に対して、バスバー１３がＺ軸に沿う方向（スプリングコネクタ６２の長手方向）に変位することがある。この場合、バスバー１３は、所定の位置よりも制御基板６１に対して接近し又は離間する。

制御基板６１から突出するスプリングコネクタ６２は、弾性的にバスバー１３に接触する。バスバー１３が所定の位置よりも制御基板６１に接近すると、バスバー１３に押されてスプリングコネクタ６２が弾性的に短縮する。また、バスバー１３が所定の位置よりも制御基板６１から離間すると、スプリング７３がプローブピン７４を押し、スプリングコネクタ６２が弾性的に伸長する。このように、制御基板６１とバスバー１３とがＺ軸に沿う方向に相対的に変位した場合、スプリングコネクタ６２は、弾性的に伸縮することでバスバー１３に接触し続ける。

振動によりバスバー１３が所定の位置よりも制御基板６１から離間すると、スプリングコネクタ６２が僅かな時間だけバスバー１３から離間することがあり得る。しかし、制御基板６１の電圧監視回路への電圧の入力が僅かな時間途切れたとしても、当該入力の途切れは、例えば当該回路に設けられたフィルタによってノイズとしてカットされる。また、制御基板６１の電圧監視回路は、例えば、当該回路への電圧の入力の途切れが所定の時間継続することで、セル１２を異常と判定する。このため、僅かな時間だけ電圧の入力が途切れたとしても、制御基板６１の電圧監視回路が誤ってセル１２の異常を検出することが抑制される。

制御基板６１とバスバー１３との間の距離Ｌ３は、スプリングコネクタ６２の最小長さＬ１より十分長く設定される。すなわち、振動によりバスバー１３が制御基板６１に接近したとしても、スプリングコネクタ６２の長さが最小長さＬ１になることが抑制されるよう、距離Ｌ３が設定される。

また、制御基板６１に対して、バスバー１３がＸ軸に沿う方向又はＹ軸に沿う方向（横方向）に変位することがある。この場合、スプリングコネクタ６２は、当該スプリングコネクタ６２がバスバー１３に接触する所定の位置から横方向に移動する。

スプリングコネクタ６２は、バスバー１３に固定されておらず、バスバー１３に対して自由に移動可能である。制御基板６１がバスバー１３に対して横方向に移動すると、スプリングコネクタ６２は、バスバー１３に接触したまま横方向に移動する。プローブピン７４の先端部７４ｂは、対応するバスバー１３の平坦な面に接触する。このため、スプリングコネクタ６２の横方向の移動が妨げられることが抑制される。

スプリングコネクタ６２がバスバー１３に接触したまま横方向に移動すると、スプリングコネクタ６２のプローブピン７４の先端部７４ｂが、バスバー１３の表面を擦る。当該擦れにより、プローブピン７４とバスバー１３との接触部分が摩耗することがある。バスバー１３の第１のメッキ被膜５２と、プローブピン７４の第２のメッキ被膜７８との材料、ビッカーズ硬度、及び厚みは、当該摩耗を軽減し、接続寿命（導通抵抗寿命）を保つ観点から選定される。

上述のように、スプリングコネクタ６２は、バスバー１３に弾性的に接触するとともに、バスバー１３に対して自由に移動可能である。このため、制御基板６１とバスバー１３とが相対的に変位したとしても、スプリングコネクタ６２はバスバー１３に接触し続ける。言い換えると、バスバー１３は、スプリングコネクタ６２によって、制御基板６１の電圧監視回路に電気的に接続され続ける。

第１の実施の形態に係る電池モジュール１０において、制御基板６１の電圧監視回路は、対応するバスバー１３に弾性的に接触するスプリングコネクタ６２を介して、バスバー１３に電気的に接続される。スプリングコネクタ６２は、バスバー１３に対して自由に変位できる。したがって、複雑な設計及び形状なしに、スプリングコネクタ６２とバスバー１３との接続部分に損傷が生じることが抑制され、電池モジュール１０の製造コストが低減される。

スプリングコネクタ６２は、制御基板６１が第１のカバー部材２２の壁部４１に取り付けられることで、バスバー１３に弾性的に接触する。これにより、スプリングコネクタ６２とバスバー１３との間に、溶接、半田付け、又はネジ止めのような取付作業なしに、電気的接続が生ずる。したがって、電池モジュール１０の組み立てが容易になり、電池モジュール１０の製造コストが低減される。

制御基板６１の電圧監視回路は、汎用品であるスプリングコネクタ６２を介して、バスバー１３に電気的に接続される。これにより、電池モジュール１０の製造コストの上昇が抑制される。なお、スプリングコネクタ６２は汎用品に限られない。

スプリングコネクタ６２の伸縮可能な長さは、よりネジ６５に近い他のスプリングコネクタ６２の伸縮可能な長さよりも長い。このため、例えば振動によって制御基板６１が撓み、固定点であるネジ６５からより遠い位置で制御基板６１とバスバー１３との距離が大きく接近し又は離間したとしても、各スプリングコネクタ６２とバスバー１３との電気的接続が途切れることが抑制される。また、ネジ６５は、スプリングコネクタ６２の近傍において、制御基板６１を壁部４１に固定する。このため、例えば振動によって制御基板６１とバスバー１３との距離が大きく接近し又は離間することが抑制され、ネジ６５の近傍のスプリングコネクタ６２とバスバー１３との電気的接続が途切れることがさらに抑制される。

各スプリングコネクタ６２のスプリング７３のバネ定数及び固有振動数も、それぞれ異なって良い。例えば、各スプリングコネクタ６２とバスバー１３との間で導通に必要な接触荷重が生じるよう、スプリング７３のバネ定数及び固有振動数が設定される。

既に述べたように、複数のスプリングコネクタ６２の伸縮可能な長さが互いに同じであっても良い。この場合、例えば、振動時の制御基板６１の縦方向の振幅が略同一となる場所に、複数のスプリングコネクタ６２が配置されることで、各スプリングコネクタ６２とバスバー１３との間で導通に必要な接触荷重が得られる。

バスバー１３の第１のメッキ被膜５２に、膜厚が薄い第１の部分５２ａと、膜厚が厚い第２の部分５２ｂとが設けられ、スプリングコネクタ６２は第２の部分５２ｂに接触する。これにより、スプリングコネクタ６２がバスバー１３に対して横方向に変位し、第２の部分５２ｂが摩耗したとしても、バスバー１３の第１の地金部５１が露出することが抑制される。したがって、バスバー１３の接触抵抗が上昇したり、バスバー１３が腐食したりすることが抑制される。

プローブピン７４の先端部７４ｂは、略平坦に形成される。これにより、バスバー１３の第１のメッキ被膜５２と、プローブピン７４の第２のメッキ被膜７８との摩耗が低減される。さらに、スプリングコネクタ６２とバスバー１３の接触面積がより大きくなり、接触抵抗が低減される。なお、プローブピン７４の先端部７４ｂは、例えば、曲面であっても良い。

上記実施形態において、バスバー１３の表面に導電性のグリースが塗布されても良い。当該グリースによって、スプリングコネクタ６２とバスバー１３との間の電気的接続が確保されるとともに摩耗が抑制される。

以下に、第２の実施の形態について、図３を参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。

図３は、第２の実施の形態に係るバスバー１３及びスプリングコネクタ６２を概略的に示す斜視図である。図３に示すように、第２の実施形態のプローブピン７４の先端部７４ｂは、円錐状又は曲面状に形成される。なお、プローブピン７４の先端部７４ｂは、他の形状に形成されても良い。

バスバー１３に、溝９１が設けられる。溝９１は、バスバー１３の平坦な面に設けられ、スプリングコネクタ６２に対応して配置される。溝９１は、例えば放射線状に延びる複数の直線状の溝によって形成されるが、他の形状であっても良い。

スプリングコネクタ６２は、溝９１の略中心に向かい、Ｚ軸に沿って延びる。スプリングコネクタ６２は、制御基板６１が第１のカバー部材２２の壁部４１に取り付けられると、プローブピン７４の先端部７４ｂがバスバー１３の溝９１に嵌る。これにより、スプリングコネクタ６２がバスバー１３に接触する。なお、スプリングコネクタ６２は、例えばプローブピン７４が溝９１の縁に当接すれば良く、溝９１に収容されなくても良い。

制御基板６１に対してバスバー１３が横方向に変位すると、スプリングコネクタ６２は、溝９１の略中心から横方向に移動する。プローブピン７４の先端部７４ｂが溝９１に嵌っているため、スプリングコネクタ６２は溝９１に沿って横方向に移動する。

第２の実施形態の電池モジュール１０において、バスバー１３に、スプリングコネクタ６２が嵌る溝９１が設けられる。これにより、制御基板６１がバスバー１３に対して横方向に変位した場合、スプリングコネクタ６２が溝９１に沿って容易に移動できる。このため、スプリングコネクタ６２が例えば摩擦力により損傷することが抑制される。

以下に、第３の実施の形態について、図４を参照して説明する。図４は、第３の実施の形態に係る電池モジュール１０の一部を示す断面図である。図４に示すように、第３の実施形態のバスバー１３は、母材９５と、電気接点９６とを有する。母材９５は、第１の部材の一例であり、例えば、本体又は接続部材のようにも称され得る。電気接点９６は、第２の部材の一例であり、例えば、受け部材、接触部材、又は当接部材のようにも称され得る。

母材９５は、第１の実施形態のバスバー１３と同じく第１の地金部５１及び第１のメッキ被膜５２を有するが、図４は第１の地金部５１及び第１のメッキ被膜５２を省略して母材９５を示す。母材９５は、導電性の部材である。

母材９５は、接続部５５及び連結部５６を有する。すなわち、母材９５は、一つ又は複数のセル１２の正極端子３３と、一つ又は複数の他のセル１２の負極端子３４とを、電気的に接続する。

電気接点９６は、例えばリベット接点であり、導電性を有する。なお、電気接点９６はこれに限らず、ディスク接点のような他の電気接点であっても良い。電気接点９６は、例えば、母材９５と同じく、銅又はアルミニウム合金の地金が、金、銀、ニッケル、錫、又は他の合金によってメッキされることで作られる。なお、電気接点９６は、他の導電性の材料で形成されても良い。

電気接点９６は、例えば、母材９５に設けられた孔にかしめられることによって、母材９５に固定される。これにより、電気接点９６は、母材９５に電気的に接続される。なお、電気接点９６は、例えば、半田付けや溶着のような他の方法によって、母材９５に取り付けられても良い。

母材９５に取り付けられた電気接点９６は、母材９５から制御基板６１に向かって突出する。電気接点９６は、制御基板６１に向く接触面９６ａを有する。接触面９６ａは、略平坦に形成されるが、例えば、第２の実施形態の溝９１が設けられても良い。

スプリングコネクタ６２は、電気接点９６の接触面９６ａに弾性的に接触する。これにより、セル１２の正極端子３３及び負極端子３４に接続された母材９５は、電気接点９６及びスプリングコネクタ６２を介して、制御基板６１の電圧監視回路に電気的に接続される。

第３の実施形態の電池モジュール１０において、バスバー１３は、正極端子３３と負極端子３４とを電気的に接続する母材９５と、当該母材９５に取り付けられた電気接点９６とを有する。スプリングコネクタ６２は、当該電気接点９６に接触する。これにより、スプリングコネクタ６２がバスバー１３に対して横方向に変位し、電気接点９６が摩耗したとしても、母材９５が摩耗することが抑制される。さらに、例えば耐摩耗性の高い電気接点９６を採用することで、母材９５の材質等を変更することなくバスバー１３の摩耗が軽減される。

以下に、第４の実施の形態について、図５を参照して説明する。図５は、第４の実施の形態に係る電池モジュール１０の一部を示す断面図である。図５に示すように、第４の実施形態のスプリングコネクタ６２は、接触ボール１０１を有する。接触ボール１０１は、回転部の一例である。

プローブピン７４の先端部７４ｂに、保持部１０２が形成される。保持部１０２は、バスバー１３に向かって開放された凹部である。保持部１０２に、接触ボール１０１が収容される。保持部１０２は、接触ボール１０１がプローブピン７４の先端部７４ｂから突出し、且つ回転可能なように接触ボール１０１を保持する。

接触ボール１０１は、金属のような導電性の材料によって作られた玉である。接触ボール１０１は、プローブピン７４の保持部１０２の内面に接触することで、プローブピン７４に電気的に接続される。

スプリング７３がプローブピン７４をバスバー１３に向かって押すことで、接触ボール１０１がバスバー１３に接触する。これにより、セル１２の正極端子３３及び負極端子３４に接続されたバスバー１３は、接触ボール１０１、プローブピン７４、及びスリーブ７１を介して、制御基板６１の電圧監視回路に電気的に接続される。

第４の実施形態の電池モジュール１０において、スプリングコネクタ６２の接触ボール１０１が、バスバー１３に回転可能に接触する。このため、スプリングコネクタ６２がバスバー１３に対して横方向に変位した場合に、スプリングコネクタ６２とバスバー１３との間に生じる摩擦が低減される。したがって、バスバー１３が摩耗することが抑制され、スプリングコネクタ６２とバスバー１３との間の接触抵抗が上昇したりバスバー１３が腐食したりすることが抑制される。

なお、回転部は接触ボール１０１に限らない。例えば、プローブピン７４の先端部７４ｂに、導電性のローラが回転可能に取り付けられても良い。当該ローラが回転可能にバスバー１３に接触することで、スプリングコネクタ６２とバスバー１３との間に生じる摩擦が低減される。

以下に、第５の実施の形態について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、第５の実施の形態に係る電池モジュール１０を分解して示す斜視図である。図７は、第５の実施形態の電池モジュール１０の一部を示す断面図である。図６に示すように、第５の実施形態の基板モジュール１４は、制御基板１１１と、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）１１２と、補強板１１３とを有する。制御基板１１１は、基板の一例である。ＦＰＣ１１２は、接続部の一例である。なお、接続部は、テープオートメーテッドボンディング（ＴＡＢ）のような他の部品であっても良い。補強板１１３は、支持部材の一例であり、例えば、壁、取付部、又は絶縁部材のようにも称され得る。

制御基板１１１は、第１の実施形態の制御基板６１と同じくＰＣＢである。制御基板１１１は、セル１２の電圧を検出及び監視する回路（以下、制御基板１１１の電圧監視回路と称する）、及びセル１２の温度を検出及び監視する回路（以下、制御基板１１１の温度監視回路と称する）、のような種々の回路を有する。制御基板１１１の電圧監視回路は、電圧検出部の一例である。制御基板１１１は、セル１２の充電及び放電を制御する。

ＦＰＣ１１２は、制御基板１１１から延びるとともに、制御基板１１１の電圧監視回路及び温度監視回路に電気的に接続される配線パターンを有する。ＦＰＣ１１２に、スプリングコネクタ６２とサーミスタ６３とが実装される。

補強板１１３は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）によって作られ、絶縁性を有する。なお、補強板１１３は、他の材料によって作られても良い。補強板１１３は、略矩形（四角形）の板状に形成される。

図７に示すように、補強板１１３は、第１の面１１３ａと、第２の面１１３ｂとを有する。第１の面１１３ａは、セル１２の蓋体３２の上面３２ａ、バスバー１３、及び第１のカバー部材２２の壁部４１に向く。すなわち、第１の面１１３ａは、蓋体３２に設けられた正極端子３３及び負極端子３４に向く。第２の面１１３ｂは、第１の面１１３ａの反対側に位置する。

ＦＰＣ１１２は、補強板１１３の第２の面１１３ｂに、例えば接着剤によって貼り付けられる。なお、ＦＰＣ１１２は、両面テープのような他の部材によって補強板１１３に取り付けられても良い。ＦＰＣ１１２とセル１２及びバスバー１３との間に、補強板１１３が位置する。

ＦＰＣ１１２が取り付けられた補強板１１３は、例えば複数のネジ６５によって、第１のカバー部材２２の壁部４１に固定される。補強板１１３は、接着剤や両面テープのような他の部材によって、壁部４１に取り付けられても良い。さらに、補強板１１３は、筐体１１の他の部分に取り付けられても良い。図７に示すように、補強板１１３は、例えばボスやスペーサによって、バスバー１３から離間した位置に保たれる。

スプリングコネクタ６２のかしめピン７２は、補強板１１３に設けられた孔に挿入され、当該孔にかしめによって固定される。これにより、スプリングコネクタ６２は、ＦＰＣ１１２が取り付けられた補強板１１３に取り付けられる。言い換えると、補強板１１３は、スプリングコネクタ６２を支持する。サーミスタ６３も、補強板１１３に取り付けられる。

かしめピン７２は、ＦＰＣ１１２に設けられたスルーホールに通され、例えば半田によって当該スルーホールに電気的に接続される。これにより、スプリングコネクタ６２は、ＦＰＣ１１２の当該スルーホール及び配線パターンを介して、制御基板１１１の電圧監視回路に電気的に接続される。言い換えると、ＦＰＣ１１２は、制御基板１１１とスプリングコネクタ６２とを電気的に接続する。

制御基板１１１は、可撓性を有するＦＰＣ１１２を介して、補強板１１３に取り付けられる。このため、制御基板１１１は、ＦＰＣ１１２の長さの範囲で、補強板１１３に対して自由な位置に配置され得る。

第５の実施形態の電池モジュール１０において、基板モジュール１４は、電圧監視回路が設けられた制御基板１１１と、制御基板１１１と複数のスプリングコネクタ６２とを電気的に接続するＦＰＣ１１２と、を有する。これにより、制御基板１１１の配置がより自由になり、電池モジュール１０の設計がより容易になる。

スプリングコネクタ６２は、補強板１１３の第２の面１１３ｂに取り付けられる。すなわち、ＦＰＣ１１２と正極端子３３、負極端子３４及びバスバー１３との間に、絶縁性の補強板１１３が介在する。これにより、ＦＰＣ１１２と正極端子３３、負極端子３４及びバスバー１３との間で短絡が生じることが抑制される。すなわち、第１の実施形態の絶縁シート１５が不要となり、電池モジュール１０の製造コストが低減される。

以下に、第６の実施の形態について、図８を参照して説明する。図８は、第６の実施の形態に係る電池モジュール１０の一部を示す断面図である。図８に示すように、第４の実施形態の基板モジュール１４は、複数のスプリングコネクタ６２の代わりに複数の板バネ１２１を有する。板バネ１２１は、端子部の一例である。

板バネ１２１は、金属のような導電性の材料によって作られる。板バネ１２１は、基部１２１ａと、可撓部１２１ｂとを有する。基部１２１ａは、制御基板６１のランドを介して、制御基板６１の電圧監視回路に電気的に接続される。可撓部１２１ｂは、基部１２１ａから対応するバスバー１３に向かって延びる。可撓部１２１ｂは、円弧状に曲げられた先端部において、バスバー１３に弾性的に接触する。

制御基板６１から延びる板バネ１２１の可撓部１２１ｂは、弾性的にバスバー１３に接触する。このため、例えば振動により制御基板６１とバスバー１３とがＺ軸に沿う方向に相対的に変位した場合、板バネ１２１の可撓部１２１ｂは、バスバー１３に接触し続ける。

また、制御基板６１に対して、バスバー１３が横方向に変位することがある。板バネ１２１の可撓部１２１ｂは、バスバー１３に固定されず、バスバー１３に対して自由に移動可能である。制御基板６１がバスバー１３に対して横方向に移動すると、板バネ１２１の可撓部１２１ｂは、バスバー１３に接触したまま横方向に移動する。

第６の実施形態のように、端子部は、第１乃至第５の実施形態のスプリングコネクタ６２に限らず、板バネ１２１のような他の部品であって良い。端子部は、スプリング７３及び板バネ１２１のような弾性部材に限らず、例えば、油圧や電磁力を利用してバスバー１３に弾性的に接触しても良い。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、電圧検出部が、対応するバスバーに弾性的に接触する端子部を介して、バスバーに電気的に接続される。これにより、端子部とバスバーとの接続部分に損傷が生じにくい電池モジュールがより安価に製造される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。

１０…電池モジュール、１１…筐体、１２…セル、１３…バスバー、１４…基板モジュール、３３…正極端子、３４…負極端子、５１…第１の地金部、５２…第１のメッキ被膜、５２ａ…第１の部分、５２ｂ…第２の部分、６１，１１１…制御基板、６２…スプリングコネクタ、６５…ネジ、９１…溝、９５…母材、９６…電気接点、１０１…接触ボール、１１２…ＦＰＣ、１１３…補強板、１１３ａ…第１の面、１１３ｂ…第２の面、１２１…板バネ。

Claims (12)

1. 筐体と、
   並んで前記筐体に収容され、電極端子を有する複数のセルと、
   前記セルの前記電極端子を他の前記セルの前記電極端子に電気的に接続するバスバーと、
   前記筐体に取り付けられる支持部材と、前記支持部材に取り付けられるとともに前記バスバーに弾性的に接触する端子部と、前記端子部を介して前記バスバーに電気的に接続される電圧検出部と、を有する基板モジュールと、
   を具備する電池モジュール。
2. 前記端子部は、前記支持部材が前記筐体に取り付けられることで、前記バスバーに弾性的に接触する、請求項１の電池モジュール。
3. 前記端子部がスプリングコネクタを有する、請求項１又は請求項２の電池モジュール。
4. 前記支持部材を前記筐体に取り付ける取付部材をさらに具備し、
   前記端子部は、複数のスプリングコネクタを有し、
   前記スプリングコネクタは、前記バスバーに向かう方向への伸長及び前記バスバーから離れる方向への短縮が可能であり、
   前記スプリングコネクタの伸長及び短縮可能な長さは、当該スプリングコネクタよりも前記取付部材に近い他の前記スプリングコネクタの伸長及び短縮可能な長さよりも長い、
   請求項１又は請求項２の電池モジュール。
5. 前記バスバーに、前記端子部が嵌る溝が設けられ、
   前記端子部は、前記溝に沿って移動可能である、
   請求項１乃至請求項４のいずれか一つの電池モジュール。
6. 前記バスバーは、メッキされ、第１の部分と、前記第１の部分よりもメッキの膜厚が厚い第２の部分と、を有し、
   前記端子部は、前記第２の部分に接触する、
   請求項１乃至請求項４のいずれか一つの電池モジュール。
7. 前記バスバーは、前記セルの前記電極端子を他の前記セルの前記電極端子に電気的に接続する導電性の第１の部材と、前記第１の部材に取り付けられた導電性の第２の部材と、を有し、
   前記端子部は、前記第２の部材に接触する、
   請求項１乃至請求項４のいずれか一つの電池モジュール。
8. 前記基板モジュールは、前記電圧検出部が設けられた基板と、前記基板から延びるとともに前記支持部材に取り付けられて前記基板と前記端子部とを電気的に接続する可撓性の接続部と、を有する、
   請求項１乃至請求項７のいずれか一つの電池モジュール。
9. 前記支持部材は、絶縁性であって、前記電極端子に向く第１の面と、前記第１の面の反対側に位置する第２の面と、を有し、
   前記接続部は、前記支持部材の前記第２の面に取り付けられる、
   請求項８の電池モジュール。
10. 前記端子部は、前記バスバーに接触するとともに回転可能な回転部を有する、請求項１乃至請求項９のいずれか一つの電池モジュール。
11. 前記端子部は、前記バスバーの平坦な面に弾性的に接触する、請求項１乃至請求項４及び請求項６乃至請求項１０のいずれか一つの電池モジュール。
12. 前記支持部材は、前記端子部の近傍において、前記筐体に取り付けられる、請求項１乃至請求項１１のいずれか一つの電池モジュール。

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