JP2018041633A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】バスバーを覆うカバーのコストアップを抑制しつつ、カバーの剛性を向上して、カバーとバスバーとの接触を抑制することである。【解決手段】電池ホルダ１４に保持された複数の電池群を覆う箱形状のケース１８と、正極バスバー２４と負極バスバー３０とを接続する電池群間バスバー３４であって、ケース１８の外側において隣り合ってそれぞれ配設される複数の電池群間バスバー３４と、電池群間バスバー３４の外側を覆う側方カバー３８と、隣り合う電池群間バスバー３４の間において側方カバー３８に設けられ、ケース１８に当接して側方カバー３８を支持する複数のリブ３９とを備えた。【選択図】図４

Description

本発明は、電池モジュールに関し、特に、複数の電池を電気的に接続するバスバーを備えた電池モジュールに関する。

高出力が要求される電池としては、円柱形状や角柱形状の複数の単電池を、電気的に並列接続あるいは直列接続して構成される電池モジュールが用いられる（例えば、特許文献１参照）。

特に、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両においては、走行用モータを駆動するために高出力の電池が必要とされ、多数の単電池を電気的に接続した電池モジュールが使用される。この電池モジュールでは、複数の円柱状電池の電極端子を平板状のバスバーによって電気的に接続している。

特開２０１２−１９０５７８号公報

バスバーは、例えば、樹脂製のカバーによって覆われて保護されている。電池モジュールに大きな荷重が加わると、カバーが変形してバスバーに接触する可能性があるため、カバーには容易に変形しない剛性が求められる。カバーの剛性を向上するためには、例えば、樹脂製のカバーであればカバーの材質を金属とすることや、カバーの板厚を厚くする対策が考えられる。また、カバーの変形によるバスバーとの接触を防止するためには、カバーとバスバーとの間隔を大きくする対策も考えられる。

しかし、前者の対策では、カバーの材質変更や板厚アップにより、カバーのコストアップになる。特に、カバーの材質を金属に変更する場合には、カバーに絶縁コーティングする必要もありコストアップになる。また、後者の対策では、電池モジュールが大型化してしまう。

そこで、本発明では、バスバーを覆うカバーのコストアップを抑制しつつ、カバーの剛性を向上して、カバーとバスバーとの接触を抑制することを目的とする。

本発明の電池モジュールは、正極または負極の向きが揃えられた状態の複数の電池を含む複数の電池群と、複数の前記電池群を保持する電池ホルダと、前記電池ホルダに保持された複数の前記電池群を覆う箱形状のケースと、前記電池群における複数の前記電池の正極同士または負極同士を互いに接続する電池間バスバーであって、複数の前記電池群にそれぞれ設けられる複数の電池間バスバーと、一つの前記電池群の正極同士を接続する前記電池間バスバーと、隣接する他の前記電池群の負極同士を接続する前記電池間バスバーとを接続する電池群間バスバーであって、前記ケースの外側において隣り合ってそれぞれ配設される複数の電池群間バスバーと、複数の前記電池群間バスバーの外側を覆うカバーと、隣り合う前記電池群間バスバーの間において前記カバーまたは前記ケースに設けられ、前記ケースに当接して前記カバーを支持する複数のリブとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、バスバーを覆うカバーのコストアップを抑制しつつ、カバーの剛性を向上して、カバーとバスバーとの接触を抑制することができる。

電池モジュールの分解斜視図である。 電池モジュールの図１のＡ方向から見た断面図である。 電池モジュールの図２のＢ方向から見た断面図である。 電池モジュールの図２のＣ方向から見た概略断面図である。 側方カバーの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１、２は本実施形態の電池モジュール１０の要部構成を示す図であり、図１は分解斜視図、図２は図１中のＡ方向から見た断面図である。以下の説明において、上下左右、側方、手前、奥などの方向を表す語句は、特段の断りがない限り、説明に用いている図における方向を示し、電池モジュール１０が実際に設置される方向とは関連しない。

ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両に搭載される電池モジュール１０は、複数の電池１２を収容する。複数の電池１２は、所定の電気的接続がなされて、組電池を形成している。電池１２の形状は柱状、例えば略円柱状であり、円柱の一端に正極が、他端に負極がそれぞれ設けられている。この電池モジュール１０においては、電池１２は、正極のある端を上にして配置されている。各電池１２は、その下端部が電池ホルダ１４に設けられた収容孔１６に収容されて、電池ホルダ１４に保持される。電池ホルダ１４は略板形状であり、板平面に収容孔１６が二次元的に配置されている。この実施形態では、収容孔１６は、図１において右手前から左奥に向けて延びる列が４列配置され、隣の列の収容孔１６同士は、半ピッチずれて配置されている。各収容孔１６は、電池１２の円柱形状と嵌まり合う円筒形状であり、この円筒内に電池１２が挿入され、電池ホルダ１４に保持される。収容孔１６の円筒中心軸線方向の長さは、保持した電池１２がぐらつかないよう十分な長さとなっている。収容孔１６は、電池ホルダ１４を、その板厚方向において貫通しており、電池１２の下端は下方に露出している。

電池ホルダ１４に保持され二次元的に配列された電池１２全体の側方および上方を囲うように箱形状のケース１８が設けられている。ケース１８は、その下端が電池ホルダ１４の上面に当接した状態で、電池ホルダ１４に固定されている。ケース１８は、その上端近傍に天井板２０を有する。天井板２０には、配列された各電池１２にそれぞれ対応する保持開口２２が設けられている。保持開口２２は、図２に示すように周縁に段が形成されており、段の部分が各電池１２の上端の周縁に係合して、各電池１２をその上端にて保持する。

天井板２０の上方には電池間バスバーとしての正極バスバー２４が配置されている。正極バスバー２４は各電池１２の正極に電気的に接続している。正極バスバー２４は、４枚設けられている。電池ホルダ１４の下方には、負極バスバーモジュール２８が配置されている。負極バスバーモジュール２８は、４枚の負極バスバー３０を樹脂モールド成形により一体にしたものである。負極バスバー３０は、負極接続線３２を介して各電池１２の負極に電気的に接続している。さらに、正極バスバー２４の３枚と負極バスバー３０の３枚を電気的に接続する電池群間バスバー３４がケース１８の側面に沿って斜め下方に延びている。各バスバーおよび電池の電気的な接続関係は後に詳述する。

天井板２０および正極バスバー２４の上方全体は上方カバー３６に覆われ、また、ケース１８の電池群間バスバー３４が設けられた側面および電池群間バスバー３４は側方カバー３８によって覆われている。上方カバー３６と側方カバー３８とは一端縁が互いに接続されている。側方カバー３８の内側には、ケース１８に当接するリブ３９が設けられている。このリブ３９については後述する。

電池ホルダ１４の下方には排気室カバー４０が配置され、電池ホルダ１４と排気室カバー４０によって負極バスバーモジュール２８が挟持されている。電池ホルダ１４と排気室カバー４０の間に排気室４２が形成される。

複数の電池１２は、電池モジュール１０の長手方向に関して４つの電池群に分かれており、これらの電池群に４枚の正極バスバー２４および４枚の負極バスバー３０が対応している。図１において、４つの電池群について、右手前の電池群を第１電池群、第１電池群から左奥に順に第２電池群、第３電池群、第４電池群と記す。第１電池群に対応する正極バスバーおよび負極バスバーを第１正極バスバー２４−１および第１負極バスバー３０−１と記し、第２電池群以降の電池群に対応する正極および負極バスバーについても電池群と同じ序数（第２、第３、第４）を記して説明する。

第１電池群に属する電池１２は、第１正極バスバー２４−１、および第１負極バスバー３０−１により並列接続されている。第２電池群以降の電池群に関しても、その電池群に属する電池は、対応する正極および負極バスバーによって並列接続されている。第１正極バスバー２４−１と第２負極バスバー３０−２が第１電池群間バスバー３４−１により電気的に接続される。第１電池群間バスバー３４−１は、第１正極バスバー２４−１と一体に形成されており、その反対側の端において第２負極バスバー３０−２の端子３０ａ−２に電気的に接続されている。これにより、第１電池群と第２電池群が直列接続される。第２正極バスバー２４−２と一体の第２電池群間バスバー３４−２が第３負極バスバーの端子３０ａ−３に接続され、第２電池群と第３電池群が直列接続される。第３電池群と第４電池群についても同様に第３電池群間バスバー３４−３により直列接続される。第４正極バスバー２４−４には、電池モジュール１０と外部機器とを接続するための外部接続端子（不図示）が接続されている。第１負極バスバー３０−１の端子３０ａ−１には、もう１つの外部接続端子（不図示）に接続されるバスバー（不図示）が接続されている。以上のように複数の電池は、電気的に並列接続された電池により電池群を形成し、そして各電池群は電気的に直列接続されている。

次に、図２〜５を参照して、側方カバー３８及びリブ３９の構成について詳しく説明する。図３は図２中のＢ方向から見た断面図である。図４は図２中のＣ方向から見た断面図である。なお、図４は、ケース１８、側方カバー３８、リブ３９及び電池群間バスバー３４の配置関係を説明するための図であり、リブ３９及び電池群間バスバー３４の形状を簡略化（一部省略）して示している。

側方カバー３８は、ケース１８から所定間隔離れて配設されている。この所定間隔の間に電池群間バスバー３４が配設されている。側方カバー３８の内側面には、この内側面からケース１８に向かって突出して、ケース１８に当接する複数のリブ３９が設けられている。リブ３９の先端がケース１８に当接することによって、側方カバー３８はケース１８に支持される。リブ３９は、電池群間バスバー３４の間に設けられており、電池群間バスバー３４に沿って斜め下方に延びて形成されている。すなわち、リブ３９は、側方カバー３８の上端部から下端部まで、電池群間バスバー３４に沿って斜め下方に延びる平板形状である（特に図５参照）。

また、図４に示すように、側方カバー３８の内側面、リブ３９及びケース１８の外側面によって隔離された空間Ｓが形成されている。そして、この空間Ｓに電池群間バスバー３４が配置されている。このため、電池群間バスバー３４は、他の電池群間バスバー３４から隔離された状態となっている。

なお、リブ３９は、側方カバー３８に一体形成されているが、別体形成して側方カバー３８に取り付けてもよいし、ケース１８にリブ３９を設けてもよい。

次に、電池モジュール１０に外部から荷重が加わった場合について説明する。電池モジュール１０に荷重が加わり、例えば、側方カバー３８のリブ３９の部分に、図４中矢印Ｆ１で示すように荷重が加わると、その荷重はリブ３９を介してケース１８や電池ホルダ１４に伝わり、ケース１８や電池ホルダ１４によって受け止められる。特に、電池ホルダ１４は、電池１２を収容している構成であるので、荷重が加わっても変形しない十分な剛性を備えている。このため、側方カバー３８の変形が抑制されて、側方カバー３８と電池群間バスバー３４との接触が防止される。

また、図４中矢印Ｆ２で示すように、側方カバー３８のリブ３９，３９間の部分に荷重が加わった場合でも、側方カバー３８は、両リブ３９，３９に支えられているので、側方カバー３８の変形は最小限に抑制され、電池群間バスバー３４との接触が防止される。

さらに、電池モジュール１０に結露が発生した場合について説明する。電池モジュール１０において結露が発生すると、電池群間バスバー３４やリブ３９の表面に水滴が付着することがある。この水滴は、図３中矢印Ｆ３で示すようにリブ３９の表面を伝わり、電池モジュール１０の下方に流れ落ちる。この際、電池群間バスバー３４は、側方カバー３８の内側面、リブ３９及びケース１８の外側面によって隔離されているので、他の電池群間バスバー３４との水滴による短絡が防止される。

例えば、第１電池群間バスバー３４−１と第２電池群間バスバー３４−２との間にリブ３９が設けられているので、第１電池群間バスバー３４−１と第２電池群間バスバー３４−２とは隔離された状態であり、第１電池群間バスバー３４−１における水滴と第２電池群間バスバー３４−２における水滴との合流が阻止されて水滴による短絡が防止される。

以上説明したように、側方カバー３８に、ケース１８に当接するリブ３９を設けたので、側方カバー３８に加わる荷重に対する剛性を向上することができる。すなわち、側方カバー３８に荷重が加わっても、リブ３９によって側方カバー３８の変形を抑制することができる。

また、側方カバー３８にリブ３９を一体成形することにより、側方カバー３８の剛性を向上することができるので、側方カバー３８の材質を金属に変更する必要や、側方カバー３８の板厚を厚くする必要がなく、また、側方カバー３８と電池群間バスバー３４との間隔を大きくする必要もない。

その結果、電池群間バスバー３４を覆う側方カバー３８のコストアップを抑制しつつ、側方カバー３８の剛性を向上して、側方カバー３８と電池群間バスバー３４との接触を抑制することができる。

１０ 電池モジュール、１２ 電池、１２ａ 電極端子、１４ 電池ホルダ、１６ 収容孔、１８ ケース、２０ 天井板、２２ 保持開口、２４ 正極バスバー、２８ 負極バスバーモジュール、３０ 負極バスバー、３２ 負極接続線、３４ 電池群間バスバー、３６ 上方カバー、３８ 側方カバー、３９ リブ、４０ 排気室カバー、４２ 排気室。

Claims (1)

1. 正極または負極の向きが揃えられた状態の複数の電池を含む複数の電池群と、
   複数の前記電池群を保持する電池ホルダと、
   前記電池ホルダに保持された複数の前記電池群を覆う箱形状のケースと、
   前記電池群における複数の前記電池の正極同士または負極同士を互いに接続する電池間バスバーであって、複数の前記電池群にそれぞれ設けられる複数の電池間バスバーと、
   一つの前記電池群の正極同士を接続する前記電池間バスバーと、隣接する他の前記電池群の負極同士を接続する前記電池間バスバーとを接続する電池群間バスバーであって、前記ケースの外側において隣り合ってそれぞれ配設される複数の電池群間バスバーと、
   複数の前記電池群間バスバーの外側を覆うカバーと、
   隣り合う前記電池群間バスバーの間において前記カバーまたは前記ケースに設けられ、前記ケースに当接して前記カバーを支持する複数のリブと、
   を備えたことを特徴とする電池モジュール。
   
   

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