JP2016062840A - Battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池モジュールに関する。 The present invention relates to a battery module.
従来、組電池の上面に基板を配置し、組電池を構成する各電池セルに締結されたバスバーのリード部を介して基板に電位を伝えることで、各電池セルの状態を監視する電池モジュールが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a battery module that monitors the state of each battery cell by arranging a substrate on the upper surface of the assembled battery and transmitting the potential to the substrate via a lead portion of a bus bar fastened to each battery cell constituting the assembled battery. It is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1では、組電池と基板との間のリード部に曲折部を設けることで、高さ方向の相対的な変位を吸収することが記載されている。 Patent Document 1 describes that a relative displacement in the height direction is absorbed by providing a bent portion in the lead portion between the assembled battery and the substrate.
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、電池モジュール全体が振動した場合に、共振によりリード部が破断するという問題が生じるおそれがある。 However, in the technique described in Patent Document 1, when the entire battery module vibrates, there is a possibility that the lead portion is broken due to resonance.
そこで、本発明の一つの案では、振動に対する強度の向上と組み付け公差による変形の緩和とを図ることができる電池モジュールを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a battery module that can improve the strength against vibration and reduce deformation due to assembly tolerances.
一つの案では、上面に各電池セルの電極を備える組電池と、前記組電池の上面に配置された基板と、前記電極と前記基板とを接続する複数のバスバーとを備え、前記複数のバスバーの各々は、前記電極に接続されるバスバー部と、前記基板と前記バスバー部とを接続するリード部とを有し、前記複数のバスバーは、前記リード部の太さが異なる2種類以上のバスバーを含むことを特徴とする、電池モジュールが提供される。 In one proposal, the battery pack includes an assembled battery including an electrode of each battery cell on an upper surface, a substrate disposed on the upper surface of the assembled battery, and a plurality of bus bars connecting the electrode and the substrate, and the plurality of bus bars. Each has a bus bar portion connected to the electrode, and a lead portion connecting the substrate and the bus bar portion, and the plurality of bus bars are two or more types of bus bars having different lead portion thicknesses. A battery module is provided.
一態様によれば、振動に対する強度の向上と組み付け公差による変形の緩和とを図ることができる電池モジュールを提供することができる。 According to one aspect, it is possible to provide a battery module capable of improving the strength against vibration and mitigating deformation due to assembly tolerances.
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, the duplicate description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
まず、本発明の一実施形態に係る電池モジュールの概略構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールの一例の概略構成図である。 First, a schematic configuration of a battery module according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a battery module according to an embodiment of the present invention.
電池モジュールは、図1に示すように、組電池10、バスバー20、排煙ダクト30、基板40及び電池監視手段50を備える。
As shown in FIG. 1, the battery module includes an assembled
組電池10は、例えば複数の電池セル11がセパレータ12を介して、図1のX方向に沿って一方向に配列(積層)された構成を有する。
The assembled
電池セル11は、例えば図1のY方向を長手方向とする直方体形状を有する。電池セル11の上面の長手方向の両端部近傍には、一対の電極としての電極端子13が突出するように設けられている。一対の電極端子13は、例えば電池セル11の正電極端子及び負電極端子である。また、組電池10を構成する隣接する電池セル11は、例えば正電極端子と負電極端子の位置が逆向きとなるように配置されている。電池セル11の種類としては、例えばニッケル水素電池、リチウムイオン電池等が挙げられるが、本発明はこの点において限定されるものではない。
The
セパレータ12は、互いに隣接する電池セル11の間に配置されて、隣接する電池セル11を一定の間隔に保持する。また、セパレータ12と電池セル11との間には、空間が形成されている。そして、空間には、例えば空気等の冷却媒体が送風されることにより、電池セル11が冷却される。セパレータ12としては、例えばプラスチック等の絶縁部材を成形したもの等が挙げられるが、本発明はこの点において限定されるものではない。
The
バスバー20は、電池セル11の電極端子13と基板40とを接続する。なお、バスバー20については後述する。
The
排煙ダクト30は、組電池10の上面に配置され、組電池10を構成する電池セル11の積層方向に延在するように配置されている。排煙ダクト30には、例えば図示しない送風手段によって、冷却媒体が強制送風される。このため、排煙ダクト30中を流れる冷却媒体によって電池セル11が冷却される。
The
基板40は、組電池10の上面に排煙ダクト30を介して配置される。基板40には、バスバー20が接続される貫通孔が形成されている。また、基板40には、電池監視手段50等の電子部品が実装されている。そして、バスバー20と電池監視手段50とは、基板40上において、例えば基板40に形成された配線パターンを介して電気的に接続されている。基板40としては、例えば配線パターンが設けられた樹脂基板等が挙げられるが、本発明はこの点において限定されるものではない。
The
電池監視手段50は、基板40に実装され、基板40に形成された配線パターンを介してバスバー20と接続されている。そして、電池監視手段50は、バスバー20を介して検出される電池セル11の電極端子13の電位に基づいて、電池セル11の電圧を算出する。電圧の算出方法としては、例えば検出された電池セル11の正電極端子の電位から負電極端子の電位を減算することにより、電池セル11の電圧を算出する方法等が挙げられるが、本発明はこの点において限定されるものではない。電池監視手段50としては、例えば監視ECU(Electronic Control Unit)等が挙げられるが、本発明はこの点において限定されるものではない。
The battery monitoring means 50 is mounted on the
次に、本発明の一実施形態に係る電池モジュールのバスバー20の構成の詳細について、図2を参照しながら説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールのバスバーを説明するための図である。より具体的には、図2は、図1における基板に接続された複数のバスバーを詳細に示した図である。
Next, the detail of the structure of the
図2に示すように、基板40には、複数の第1のバスバー21と、複数の第2のバスバー22とが接続されている。
As shown in FIG. 2, a plurality of
第1のバスバー21は、第1のバスバー部211と第1のリード部212とを有する。
The
第1のバスバー部211は、隣接する電池セル11の電極端子13に挿通可能な2つの挿通孔211hを有する。そして、隣接する電池セル11の電極端子13が第1のバスバー部211に形成された挿通孔211hに挿通され、締付けナット、溶接等で固定される。これにより、第1のバスバー部211が電極端子13に締結され、隣接する電池セル11が電気的に直列又は並列に接続される。挿通孔211hの形状としては、電極端子13が挿通可能であれば特に限定されないが、組電池10を構成する各電池セル11の積層方向(図2のX方向)の位置にずれがある場合でも挿通することが容易であるという観点から、電池セル11の積層方向を長辺又は長径とする長穴形状であることが好ましく、例えば長方形、角丸長方形、楕円形であることが好ましい。
The first
第1のリード部212は、第1のバスバー部211から延在し、第1のバスバー部211と基板40とを接続する。すなわち、第1のリード部212の一端は第1のバスバー部211と接続されており、他端は基板40に設けられた貫通孔に挿通され、基板40と接合されている。また、第1のリード部212は、第1の太さを有する断面四角形状、断面円形状、断面楕円状等の棒状の金属体をL状に屈曲させた形状を有する。
The
第2のバスバー22は、第2のバスバー部221と第2のリード部222とを有する。
The
第2のバスバー部221は、第1のバスバー部211と同様の構成とすることができ、隣接する電池セル11の電極端子13に挿通可能な2つの挿通孔221hを有する。そして、隣接する電池セル11の電極端子13が第2のバスバー部221に形成された挿通孔221hに挿通され、締付けナット、溶接等で固定される。これにより、第2のバスバー部221は電極端子13に締結され、隣接する電池セル11が電気的に直列又は並列に接続される。挿通孔221hの形状としては、電極端子13が挿通可能であれば特に限定されないが、組電池10を構成する各電池セル11の積層方向の位置にずれがある場合でも挿通することが容易であるという観点から、電池セル11の積層方向を長辺又は長径とする長穴形状であることが好ましく、例えば長方形、角丸長方形、楕円形であることが好ましい。
The second
第2のリード部222は、第2のバスバー部221から延在し、第2のバスバー部221と基板40とを接続する。すなわち、第2のリード部222の一端は第2のバスバー部221と接続されており、他端は基板40に設けられた貫通孔に挿通され、基板40と接合されている。また、第2のリード部222は、第1のリード部212よりも剛性の高い、例えば第1の太さよりも太い第2の太さを有する断面四角形状、断面円形状、断面楕円状等の棒状の金属体をL状に屈曲させた形状を有する。
The
複数の第1のバスバー21及び第2のバスバー22が基板40に接続される位置としては、本発明においては特に限定されるものではない。例えば少なくとも基板40の四隅近傍に形成された貫通孔に第2のバスバー22が接続されている構成、第1のバスバー21と第2のバスバー22とが交互に配置されている構成とすることができる。しかしながら、振動に対する強度が特に向上するという観点から、少なくとも基板40の四隅近傍に形成された貫通孔に第2のバスバー22が接続されていることが好ましい。
The position at which the plurality of first bus bars 21 and the second bus bars 22 are connected to the
なお、図2に示す例では、複数のバスバー20の構成として、リード部の太さが異なる2種類のバスバー(第1のバスバー21及び第2のバスバー22)からなる構成について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。複数のバスバー20の構成としては、2種類以上の太さの異なるバスバーからなる構成であればよく、例えば太さが異なる3種類以上のバスバーからなる構成であってもよい。
In the example shown in FIG. 2, as the configuration of the plurality of bus bars 20, the configuration composed of two types of bus bars (
次に、本発明の一実施形態に係る電池モジュールの作用・効果について、図3及び図4を参照しながら説明する。図3は、組み付け公差による変形が発生したときの状態の一例を説明するための図である。より具体的には、図3は、電池モジュールを構成する各電池セルの長手方向から電池モジュールを見たときの図であり、電池セルの組み付け公差により、基板が変形している状態を示した図である。図4は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールの作用・効果を説明するための図である。 Next, operations and effects of the battery module according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a state when deformation due to assembly tolerance occurs. More specifically, FIG. 3 is a view when the battery module is viewed from the longitudinal direction of each battery cell constituting the battery module, and shows a state where the substrate is deformed due to the assembly tolerance of the battery cell. FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation and effect of the battery module according to the embodiment of the present invention.
まず、基板40が組電池10の上面に配置されたときの各電池セル11と基板40との接合状態について説明する。
First, a bonding state between each
基板40を組電池10の上面に配置する場合、基板40に接続された複数のバスバー20の各々を組電池10を構成する各電池セル11の電極端子13に締結する。このとき、図3に示すように、各電池セル11の高さ方向(図3のZ方向)の組み付け公差(例えば±0.8mm)により、隣接する電池セル11の電極端子13の高さ方向の位置にずれが生じることがある。このため、バスバー20を介して基板40に歪みが発生し、バスバー20と基板40との接合部Jの亀裂や破断、基板40に形成された配線パターンの断線、基板40に搭載された電子部品の破損等の問題を引き起こすることがある。
When the
しかしながら、本発明の一実施形態に係る電池モジュールでは、図2に示すように、第1の太さの第1のリード部212を有する第1のバスバー21と、第1の太さよりも太い第2の太さの第2のリード部222を有する第2のバスバー22とが基板40に接続されている。このため、各電池セル11の高さ方向の組み付け公差により、隣接する電池セル11の電極端子13の高さ方向の位置にずれが生じた場合であっても、図4に示すように、太さの細い第1のリード部212が柔軟に変形し、高さ方向の変位を吸収することができる。結果として、基板40に加わる歪みを低減することができる。
However, in the battery module according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the
また、組電池10の上面にバスバー20を介して基板40が接続された電池モジュールに振動が加わった場合、リード部の剛性が低い(共振周波数が低い)と、共振現象による荷重がリード部に加わり、リード部の亀裂、破断等の問題を引き起こすことがある。
Further, when vibration is applied to the battery module in which the
しかしながら、本発明の一実施形態に係る電池モジュールでは、図2に示すように、第1の太さの第1のリード部212を有する第1のバスバー21と、第1の太さよりも太い第2の太さの第2のリード部222を有する第2のバスバー22とが基板40に接続されている。このため、電池モジュール全体に振動が加わった場合であっても、太さの太い第2のリード部222が共振周波数を高めることで共振現象の発生を抑制することができる。結果として、電池モジュールの振動に対する強度の向上を図ることができ、リード部に亀裂、破断等が生じるのを抑制することができる。
However, in the battery module according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the
以上に説明したように、本発明の一実施形態に係る電池モジュールは、上面に各電池セルの電極を備える組電池と、組電池の上面に配置された基板と、電極と基板とを接続する複数のバスバーとを備える。また、複数のバスバーの各々は、電極に接続されるバスバー部と、基板とバスバー部とを接続するリード部とを有し、複数のバスバーは、リード部の太さが異なる2種類以上のバスバーを含む。このため、振動に対する強度の向上と組み付け公差による変形の緩和とを図ることができる。 As described above, the battery module according to one embodiment of the present invention connects an assembled battery including electrodes of each battery cell on the upper surface, a substrate disposed on the upper surface of the assembled battery, and the electrodes and the substrate. A plurality of bus bars. Each of the plurality of bus bars includes a bus bar portion connected to the electrode and a lead portion connecting the substrate and the bus bar portion, and the plurality of bus bars include two or more types of bus bars having different lead portion thicknesses. including. For this reason, it is possible to improve the strength against vibration and relieve deformation due to assembly tolerances.
以上、電池モジュールを実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。 The battery module has been described above by way of the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and improvements can be made within the scope of the present invention.
10 組電池
11 電池セル
13 電極端子
40 基板
20 バスバー
21 第1のバスバー
211 第1のバスバー部
212 第1のリード部
22 第2のバスバー
221 第2のバスバー部
222 第2のリード部
10 assembled
Claims (1)
前記組電池の上面に配置された基板と、
前記電極と前記基板とを接続する複数のバスバーと
を備え、
前記複数のバスバーの各々は、前記電極に接続されるバスバー部と、前記基板と前記バスバー部とを接続するリード部とを有し、
前記複数のバスバーは、前記リード部の太さが異なる2種類以上のバスバーを含むことを特徴とする、
電池モジュール。 An assembled battery comprising an electrode of each battery cell on the upper surface;
A substrate disposed on an upper surface of the assembled battery;
A plurality of bus bars connecting the electrodes and the substrate;
Each of the plurality of bus bars has a bus bar portion connected to the electrode, and a lead portion connecting the substrate and the bus bar portion,
The plurality of bus bars include two or more types of bus bars having different lead thicknesses.
Battery module.
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