JP2018101491A - 組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】リレーの振動が他の部品に伝達しにくい組電池を提供する。【解決手段】組電池１００は、電池セル１５０と、電池セル１５０を保持するセルホルダ１２０と、電池セル１５０を収容し、セルホルダ１２０に係合する下部ケース１１０と、下部ケース１１０の反対側でセルホルダ１２０に係合するＢＡＴケース５００と、電池セル１５０と外部回路との間を接続する又は切断するリレー２２０と、リレー２２０が載置される補機台座２００とを備え、補機台座２００は、下部ケース１１０とセルホルダ１２０とＢＡＴケース５００との間の相対的な変位が規制されるように設けられる締結部３７０に締結される。【選択図】図１

Description

本発明は、組電池に関する。

従来、複数の電池を筐体等の部材に収容した組電池が知られている。例えば、特許文献１には、組電池の充放電制御に用いられるリレーを筐体の上部に組み付けるように構成した組電池が開示されている。

特開２０１４−０１３７２６号公報

リレーが機械的にオンとオフとを切り替える動作をする場合、リレーの動作によって振動が発生する。リレーの振動は、組電池の筐体に組み付けられる他の部品に伝達するおそれがある。また、リレーの振動が他の部品に伝達することによって、騒音が発生するおそれがある。

かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、リレーの振動が他の部品に伝達しにくい組電池を提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の観点に係る組電池は、
電池セルと、
前記電池セルを保持するセルホルダと、
前記電池セルを収容し、前記セルホルダに係合する下部ケースと、
前記下部ケースの反対側で前記セルホルダに係合するＢＡＴケースと、
前記電池セルと外部回路との間を接続する又は切断するリレーと、
前記リレーが載置される補機台座と
を備え、
前記補機台座は、前記下部ケースと前記セルホルダと前記ＢＡＴケースとの間の相対的な変位が規制されるように設けられる締結部に締結される。

第１の観点に係る組電池によれば、リレーの振動が他の部品に伝達しにくくされうる。

一実施形態に係る組電池の外観斜視図である。 図１の組電池を含む電源システムの概略を示す機能ブロック図である。 図１の組電池に収容される電池セルの配置を示す図である。 図３の電池セルが下部ケース及びセルホルダに収容された状態を示す図である。 セル間バスバの構造を示す図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 センサ基板が取り付けられた組電池の正面図である。 ＢＡＴケースと補機台座２００とが取り付けられた組電池を示す図である。 リレーとＭＯＳ基板とＢＭＳ基板とが取り付けられた組電池を示す図である。 ＢＭＳ基板の構造を示す図である。 図１の組電池の分解斜視図である。 図８の組電池を第１側面の側から見た図である。 図８の組電池を背面の側から見た図である。

以下、本開示に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。図面は、模式的なものである。図面上の寸法又は比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。各図面における各構成部の描写は、部分的に簡略化されることがある。

図１は、一実施形態に係る組電池１００の外観斜視図である。組電池１００は、上部ケース３００と、下部ケース１１０と、セルホルダ１２０と、ＢＡＴケース５００と、ガス排出管６００とを備える。下部ケース１１０は、収容ケースともいう。セルホルダ１２０は、ホルダともいう。組電池１００は、略直方体形状である。Ｘ軸の正の方向に向く面は、組電池１００の第１側面ともいう。Ｘ軸の負の方向に向く面は、組電池１００の第２側面ともいう。Ｚ軸の正の方向に向く面は、組電池１００の上面ともいう。上面の反対側に対応するＺ軸の負の方向に向く面は、組電池１００の底面ともいう。Ｙ軸の負の方向を向く面は、組電池１００の前面ともいう。前面の反対側に対応するＹ軸の正の方向を向く面は、組電池１００の背面ともいう。組電池１００の各面の名称は、下部ケース１１０、セルホルダ１２０及びＢＡＴケース５００の各面を示す名称として適用されうる。

下部ケース１１０と、セルホルダ１２０と、ＢＡＴケース５００とは、係合部材１８０によって、第１側面の側で互いに係合される。下部ケース１１０と、セルホルダ１２０と、ＢＡＴケース５００とは、係合部材１８０によって、第２側面の側でも互いに係合される。下部ケース１１０と、セルホルダ１２０と、ＢＡＴケース５００とが係合された部材は、電池ケースともいう。電池ケースには、後述する電池セル１５０（図３参照）が収容される。

下部ケース１１０と、セルホルダ１２０と、ＢＡＴケース５００とは、例えば、ＰＢＴ（Poly-Butylene Terephthalate）等の樹脂により構成されてよい。

上部ケース３００は、上面と第１側面とが接続する辺の一部に、凹部３０１及び凹部３０２を有する。上部ケース３００は、前面と上面とが接続する辺の一部に、凹部３０３を有する。組電池１００は、凹部３０１、凹部３０２及び凹部３０３に、それぞれＳＳＧ端子２５０、ＬＯＡＤ端子２６０及びＧＮＤ端子２７０を備える。

上部ケース３００は、第１側面に開口３０４を有する。組電池１００は、開口３０４に、コネクタ３１０を備える。

上部ケース３００は、例えば、ＰＢＴ（Poly-Butylene Terephthalate）等の樹脂により構成されてよい。

ガス排出管６００は、電池セル１５０から排出されるガスを通過させて、ガスを電池ケースの外部に排出する。ガス排出管６００は、例えば、金属製のチューブであってよい。

本実施形態において、組電池１００は、内燃機関を備えた車両、又は内燃機関と電動機との双方の動力で走行可能なハイブリッド車両等の車両に搭載されて使用されると仮定する。組電池１００は、例えば、車両の座席の下に搭載されてよい。組電池１００は、例えば、車両のセンターコンソールに搭載されてよい。組電池１００は、車両用に限られず、他の用途で用いられてよい。

図２は、図１に示す組電池１００を含む電源システム４００の概略を示す機能ブロック図である。電源システム４００は、組電池１００と、オルタネータ４１０と、スタータ４２０と、第２の二次電池４３０と、負荷４４０と、スイッチ４５０と、制御部４６０とを備える。組電池１００は、下部ケース１１０に収容される第１の二次電池１３０を含む。第１の二次電池１３０、オルタネータ４１０、スタータ４２０、第２の二次電池４３０及び負荷４４０は、並列に接続される。

組電池１００は、ＭＯＳＦＥＴ２１０（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）と、リレー２２０と、センサ２３０とを備える。組電池１００は、ヒュージブルリンク２４０と、第１の二次電池１３０と、ＢＭＳ１４０（Battery Management System）とをさらに備える。ＢＭＳ１４０は、バッテリコントローラともいう。組電池１００は、ＳＳＧ端子２５０と、ＬＯＡＤ端子２６０と、ＧＮＤ端子２７０とをさらに備える。

リレー２２０と、第１の二次電池１３０と、ヒュージブルリンク２４０と、ＧＮＤ端子２７０とは、この順で直列に接続される。リレー２２０は、ＭＯＳＦＥＴ２１０とＳＳＧ端子２５０とに電気的に接続される。ＳＳＧ端子２５０は、オルタネータ４１０に電気的に接続される。ＭＯＳＦＥＴ２１０は、ＬＯＡＤ端子２６０を介して、第２の二次電池４３０及び負荷４４０に直列に接続される。ＧＮＤ端子２７０は、接地される。

センサ２３０は、第１の二次電池１３０に電気的に接続される。ＢＭＳ１４０は、センサ２３０に通信可能に接続される。ＢＭＳ１４０は、電源システム４００の制御部４６０に、通信可能に接続される。ＢＭＳ１４０は、ＭＯＳＦＥＴ２１０と、リレー２２０と、センサ２３０とに、通信可能に接続される。センサ２３０の機能を実行する回路は、センサ基板２３１（図７参照）に実装される。

リレー２２０は、第１の二次電池１３０を、電源システム４００における組電池１００外の各構成要素と並列に接続する、又は、各構成要素から切断するスイッチング素子として機能する。組電池１００外の電源システム４００の各構成要素は、外部回路ともいう。

センサ２３０は、適宜な構造を有し、適宜な方式で第１の二次電池１３０を含む回路に流れる電流、又は、第１の二次電池１３０を含む回路に印加される電圧を測定する。

ヒュージブルリンク２４０は、ヒューズ本体と、ヒューズ本体を収容保持する絶縁樹脂製のハウジングと、ハウジングを覆う絶縁樹脂製のカバーとにより構成され、過電流が生じた場合に溶断する。

第１の二次電池１３０は、電池セル１５０（図３参照）のアセンブリにより構成される。第１の二次電池１３０を構成する電池セル１５０は、例えばリチウムイオン電池又はニッケル水素電池等の二次電池であってよい。第１の二次電池１３０は、正極側でリレー２２０に電気的に接続される。第１の二次電池１３０は、負極側でヒュージブルリンク２４０に電気的に接続される。ヒュージブルリンク２４０は、ＧＮＤ端子２７０を介して接地される。

ＭＯＳＦＥＴ２１０は、第２の二次電池４３０及び負荷４４０を、電源システム４００における他の構成要素と並列に接続する、又は、他の構成要素から切断するスイッチング素子として機能する。組電池１００は、ＭＯＳＦＥＴ２１０を備えないこともある。ＭＯＳＦＥＴ２１０は、ＭＯＳ基板２１２（図９参照）に実装される。

ＢＭＳ１４０は、センサ２３０から、第１の二次電池１３０の電流又は電圧等の測定結果を取得する。ＢＭＳ１４０は、測定結果に基づいて、第１の二次電池１３０の状態を推定する。ＢＭＳ１４０は、例えば第１の二次電池１３０の充電率等を推定する。充電率は、ＳＯＣ（State Of Charge）ともいう。ＢＭＳ１４０の機能を実行する回路は、ＢＭＳ基板１４１（図９及び図１０参照）に実装される。

オルタネータ４１０は、発電機であって、車両のエンジンに機械的に接続される。オルタネータ４１０は、エンジンの駆動によって発電を行う。オルタネータ４１０がエンジンの駆動によって発電した電力は、レギュレータで出力電圧を調整されて、第１の二次電池１３０、第２の二次電池４３０及び負荷４４０に供給され得る。オルタネータ４１０は、車両の減速時等に回生によって発電可能である。オルタネータ４１０が回生発電した電力は、第１の二次電池１３０及び第２の二次電池４３０の充電に使用されうる。

スタータ４２０は、例えばセルモータを含んで構成されうる。スタータ４２０は、第１の二次電池１３０及び第２の二次電池４３０の少なくとも一方からの電力供給を受けて、車両のエンジンを始動させる。

第２の二次電池４３０は、例えば鉛蓄電池により構成されうる。第２の二次電池４３０は、負荷４４０に電力を供給する。

負荷４４０は、例えば車両に備えられたオーディオ、エアコンディショナ、及びナビゲーションシステム等を含みうる。負荷４４０は、供給された電力を消費して動作する。負荷４４０は、エンジン駆動の停止中に第１の二次電池１３０から電力供給を受けて動作し、エンジン駆動中にオルタネータ４１０及び第２の二次電池４３０から電力供給を受けて動作する。

スイッチ４５０は、スタータ４２０と直列に接続される。スイッチ４５０は、スタータ４２０を他の構成要素と並列に接続する、又は、他の構成要素から切断するスイッチング素子として機能する。

制御部４６０は、電源システム４００の全体の動作を制御する。制御部４６０は、例えば車両のＥＣＵ（Electric Control Unit又はEngine Control Unit）により構成されてよい。制御部４６０は、スイッチ４５０及びＢＭＳ１４０に、通信可能に接続される。制御部４６０は、ＢＭＳ１４０を介して、ＭＯＳＦＥＴ２１０及びリレー２２０に、通信可能に接続される。制御部４６０は、スイッチ４５０、ＭＯＳＦＥＴ２１０及びリレー２２０の動作をそれぞれ制御する。制御部４６０は、各構成要素を制御することによって、オルタネータ４１０、第１の二次電池１３０及び第２の二次電池４３０による電力供給、並びに第１の二次電池１３０及び第２の二次電池４３０の充電を行う。

図３は、組電池１００に収容される電池セル１５０の配置を示す斜視図である。本実施形態に係る組電池１００は、５個の電池セル１５０−１〜５を収容する。組電池１００に収容される電池セル１５０の数量は、５つに限られない。組電池１００に収容される電池セル１５０の数量は、電池セル１５０の最大出力及び車両等の被駆動機器が消費する電力等に応じて、適宜決定されうる。

電池セル１５０は、６つの面を有する略直方体形状である。電池セル１５０の６つの面のうち２つの面は、他の４つの面よりも大きい面積を有する。電池セル１５０の面のうち比較的面積の大きい２つの面は、扁平面ともいう。電池セル１５０は、扁平面がＺ軸の正の方向及び負の方向に向くように配置される。言い換えれば、電池セル１５０は、扁平面が組電池１００の上面及び底面に略平行となるように配置される。

本実施形態に係る組電池１００において、電池セル１５０は、２段と３段とに分けてＺ軸方向に積層される。２段に積層された電池セル１５０は、Ｘ軸の正の方向の側に配置される。３段に積層された電池セル１５０は、Ｘ軸の負の方向の側に配置される。電池セル１５０が積層される数量は、組電池１００に収容される電池セル１５０の数量に応じて、適宜変更されうる。積層される電池セル１５０の間には、電池セル１５０間の絶縁をとるための絶縁シート１５５（図１１参照）が配置される。

電池セル１５０のＹ軸の負の方向の側の面は、キャップ面１５１ともいう。電池セル１５０は、キャップ面１５１が組電池１００の前面の側に向くように配置される。電池セル１５０は、キャップ面１５１に、正極端子１５２と、負極端子１５３と、安全弁１５４とを備える。キャップ面１５１は、長辺と短辺とを有する略長方形状である。正極端子１５２及び負極端子１５３は、キャップ面１５１の長辺方向の両端付近に設けられる。正極端子１５２及び負極端子１５３は、電池セル１５０から電力を出力する電極である。正極端子１５２及び負極端子１５３をまとめて電極端子ともいう。

安全弁１５４は、正極端子１５２と負極端子１５３との間に設けられる。安全弁１５４は、電池セル１５０内部で発生するガスによって、電池セル１５０内部の圧力が所定圧力以上になった場合にガスを外部に排出するために開く。電池セル１５０内部の圧力は、電池セル１５０が経年劣化した場合又は熱暴走した場合等に、所定圧力以上になりうる。所定圧力は、電池セル１５０の仕様に応じて、適宜定められうる。

図４は、電池セル１５０が下部ケース１１０及びセルホルダ１２０に収容された状態を示す図である。下部ケース１１０は、上面の側に、係合孔１１５を有する。下部ケース１１０は、図示されていない底面の側にも、係合孔１１５を有する。セルホルダ１２０は、上面の側に、係合爪１２８を有する。セルホルダ１２０は、図示されていない底面の側にも、係合爪１２８を有する。係合孔１１５及び係合爪１２８とは、上面の側及び底面の側それぞれで互いに嵌合することによって、下部ケース１１０及びセルホルダ１２０を係合する。

図４において、下部ケース１１０及びセルホルダ１２０は、係合孔１１５が係合爪１２８の外側に位置するように構成される。下部ケース１１０及びセルホルダ１２０は、係合孔１１５が係合爪１２８の内側に位置するように、構成されてよい。係合孔１１５と係合爪１２８とは、交換されてよい。つまり、下部ケース１１０及びセルホルダ１２０は、係合孔１１５がセルホルダ１２０に設けられ、且つ、係合爪１２８が下部ケース１１０に設けられるように構成されてもよい。

組電池１００は、第１側面の側に、係合部材１８０を備える。組電池１００は、図示されていない第２側面の側にも、係合部材１８０を備える。下部ケース１１０及びセルホルダ１２０はそれぞれ、第１側面の側に凸部１１２及び凸部１２２を有する。下部ケース１１０及びセルホルダ１２０はそれぞれ、図示されていない第２側面の側にも、凸部１１２及び凸部１２２を有する。係合部材１８０は、凸部１１２と、凸部１２２とを挟持することによって、下部ケース１１０とセルホルダ１２０とを係合する。係合部材１８０は、例えばクリップ等の弾性部材であってよい。

セルホルダ１２０は、上面の側に、ＢＡＴケース５００と係合されるための係合孔１２５を有する。セルホルダ１２０は、図示されていない底面の側にも、係合孔１２５を有する。

組電池１００は、セルホルダ１２０の側に、セル間バスバ１６０−１〜４と、総プラス端子バスバ１６４と、総マイナス端子バスバ１６５とを備える。セル間バスバ１６０−１〜４は、まとめてセル間バスバ１６０ともいう。セル間バスバ１６０と、総プラス端子バスバ１６４と、総マイナス端子バスバ１６５とは、まとめてバスバともいう。バスバは、電池セル１５０の電極端子に電気的に接続される。バスバは、電池セル１５０の電極端子に溶接されてよい。バスバは、電池セル１５０の電極端子に、圧着等の他の方法で電気的に接続されてもよい。

セル間バスバ１６０は、電池セル１５０の正極端子１５２と、他の電池セル１５０の負極端子１５３とを電気的に接続する。例えば、セル間バスバ１６０−１は、電池セル１５０−１の正極端子１５２と、電池セル１５０−２の負極端子１５３とを電気的に接続する。セル間バスバ１６０−４は、電池セル１５０−４の正極端子１５２と、電池セル１５０−５の負極端子１５３とを電気的に接続する。セル間バスバ１６０−２及び３は、他のセル間バスバ１６０と同様に、電池セル１５０の電極端子を電気的に接続する。総プラス端子バスバ１６４は、電池セル１５０−５の正極端子１５２に、電気的に接続される。総マイナス端子バスバ１６５は、電池セル１５０−１の負極端子１５３に、電気的に接続される。バスバは、総プラス端子バスバ１６４と総マイナス端子バスバ１６５との間で、電池セル１５０を直列に接続する。

図５は、セル間バスバ１６０の構造を示す図である。セル間バスバ１６０は、凸部１６１と、端子接続部１６２と、センサ取付端子１６３とを備える。セル間バスバ１６０は、例えば銅又はアルミニウム等の導電性の金属で構成されてよい。

セル間バスバ１６０の凸部１６１は、セルホルダ１２０に設けられるリブ等の構造との接触を回避するために設けられる。端子接続部１６２は、電池セル１５０の電極端子に電気的に接続される。凸部１６１は、２つの端子接続部１６２の間に位置する。例えば図４において、セル間バスバ１６０−１をＸ軸の正の方向から見た場合、凸部１６１は、２つの端子接続部１６２よりもＹ軸の負の方向に突出している。

端子接続部１６２は、溶接用開口１６２ａを有する。端子接続部１６２は、溶接用開口１６２ａの周縁部において、例えばビード溶接等の溶接によって、電池セル１５０の各電極端子に電気的に接続される。

センサ取付端子１６３は、センサ基板２３１（図７参照）が取り付けられる端子である。センサ取付端子１６３は、ナット１６３ａを有する。センサ基板２３１は、例えばナット１６３ａに螺合するボルト等によって、センサ取付端子１６３に取り付けられる。センサ基板２３１は、各電池セル１５０の電極端子に電気的に接続される。

図４に示すように、総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５は、外部接続部１６６と、セル間バスバ１６０と同様の端子接続部１６２とを有する。総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５は、セル間バスバ１６０と同様に、例えば銅又はアルミニウム等の導電性の金属で構成されてよい。総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５は、端子接続部１６２の溶接用開口１６２ａの周縁部において、溶接等によって、電池セル１５０の電極端子に電気的に接続される。

総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５は、外部接続部１６６によって、総プラス銅バスバ２８５及び総マイナス銅バスバ２８６（図８及び図９参照）にそれぞれ電気的に接続される。総プラス銅バスバ２８５及び総マイナス銅バスバ２８６は、銅バスバともいう。外部接続部１６６は、ねじ穴１６６ａを有する。外部接続部１６６は、ねじ穴１６６ａに挿入したボルト等によって、銅バスバに電気的に接続される。総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５の端子接続部１６２は、セル間バスバ１６０と同等に、センサ取付端子１６３を有する。センサ基板２３１は、センサ取付端子１６３を介して、総プラス端子バスバ１６４及び総マイナス端子バスバ１６５に電気的に接続される。

図４に示すように、組電池１００は、下部ケース１１０に締結部３７０を備える。締結部３７０は、補機台座２００（図８参照）を取り付けるために用いられる。

図４に示すように、組電池１００は、前面側に、安全弁カバー６１０及び６１１と、ガスチューブ６２０とを備える。安全弁カバー６１０及び６１１は、例えばＰＢＴ等の樹脂で構成されてよい。安全弁カバー６１０及び６１１は、電池セル１５０のキャップ面１５１との間にシール６３０（図１１参照）を挟んで、安全弁１５４を覆うようにキャップ面１５１に取り付けられる。シール６３０は、例えば、ＥＰＤＭ（Ethylene-Propylene-Diene Monomer）等のゴムで構成されてよい。安全弁カバー６１０及び６１１は、ねじ止め等によって、セルホルダ１２０に取り付けられてよい。

安全弁カバー６１０は、３段に積層された電池セル１５０−１〜３の安全弁１５４に共通して取り付けられる。安全弁カバー６１１は、２段に積層された電池セル１５０−４〜５の安全弁１５４に共通して取り付けられる。安全弁カバー６１０及び６１１は、電池セル１５０の安全弁１５４から排出されるガスを内部に保持しうる。

安全弁カバー６１０は、安全弁１５４から排出されるガスを通過させるガスダクト６１２を有する。ガスダクト６１２は、安全弁カバー６１０から、組電池１００の前面の側に突出する。安全弁カバー６１１は、安全弁１５４から排出されるガスを通過させるガスダクト６１３及び６１４を有する。ガスダクト６１３及び６１４は、安全弁カバー６１１から、組電池１００の前面の側に突出する。

安全弁カバー６１０のガスダクト６１２と、安全弁カバー６１１のガスダクト６１３とは、ガスが漏洩しないようにガスチューブ６２０で接続される。この場合、電池セル１５０−１〜３から安全弁カバー６１０に排出されたガスは、安全弁カバー６１１に移動しうる。

安全弁カバー６１１のガスダクト６１４は、ガスが漏洩しないようにガス排出管６００に接続される。この場合、安全弁カバー６１０から安全弁カバー６１１に移動したガスと、電池セル１５０−４〜５から安全弁カバー６１１に排出されたガスとは、ガス排出管６００に排出されうる。組電池１００が車両に搭載される場合、ガス排出管６００は、例えば車体の下部の外部空間にガスを排出する。

安全弁カバー６１０及び６１１からガス排出管６００まで、ガスが漏えいしないように接続されることによって、ガスが組電池１００の周囲に漏洩しにくくなる。組電池１００が車両に搭載される場合、ガスが車外に排出され、車内に漏洩しにくくなる。ガスダクト６１２及び６１４が組電池１００の前面の側に突出することで、電池セル１５０から排出されたガスは、ガスダクト６１２及び６１４の方へ誘導されやすくなる。

図６は、図４のＡ−Ａ断面図である。図６において、安全弁カバー６１０及びバスバは、省略されている。電池セル１５０−１〜３は、絶縁シート１５５を挟んで、３段に積層され、下部ケース１１０とセルホルダ１２０との間に収容される。下部ケース１１０は、Ｙ軸の正の方向の側に、リブ１１４を有するクラッシャブルゾーン１１３を備える。クラッシャブルゾーン１１３には、電池セル１５０が収容されていない。クラッシャブルゾーン１１３の剛性は、リブ１１４によって高められうる。クラッシャブルゾーン１１３は、リブ１１４以外の部分に空間を有する。このようにすることで、クラッシャブルゾーン１１３は、例えば、下部ケース１１０に対してＹ軸の負の方向に衝撃が与えられた場合に衝撃を吸収するように変形しやすくなる。結果として、電池セル１５０に対する衝撃が緩和されうる。また、下部ケース１１０が軽量化されうる。

図７は、センサ基板２３１が取り付けられた組電池１００の正面図である。図４にも示されている構成についての説明は、省略する。組電池１００は、前面の側に、センサ基板２３１−１〜２と、ＦＰＣ２３２−１〜２（Flexible Print Circuit）とを備える。センサ基板２３１−１〜２は、センサ基板２３１ともいう。ＦＰＣ２３２−１〜２は、ＦＰＣ２３２ともいう。

センサ基板２３１−１は、３段に積層された電池セル１５０−１〜３に電気的に接続されるセル間バスバ１６０−１〜３及び総マイナス端子バスバ１６５のセンサ取付端子１６３に、取付部材２３３によって取り付けられる。センサ基板２３１−２は、２段に積層された電池セル１５０−４〜５に電気的に接続されるセル間バスバ１６０−３〜４及び総プラス端子バスバ１６４のセンサ取付端子１６３に電気的に接続するように、取付部材２３３によって取り付けられる。取付部材２３３は、例えば、ねじ又はビス等であってよい。ＦＰＣ２３２−１は、センサ基板２３１−１と、ＢＭＳ基板１４１（図９及び図１０参照）とを電気的に接続する。ＢＭＳ基板１４１は、図２のＢＭＳ１４０の機能を実行する回路を含む。ＦＰＣ２３２−２は、センサ基板２３１−１と、センサ基板２３１−２とを電気的に接続する。

センサ基板２３１は、図２のセンサ２３０の機能を実行する回路を含む。センサ基板２３１は、各電池セル１５０の電極端子間に流れる電流、及び、電極端子間の電圧の少なくとも一方を測定しうる。センサ基板２３１は、ＢＭＳ基板１４１からの測定指示に応じて、電流又は電圧を測定してよい。センサ基板２３１は、ＢＭＳ基板１４１に測定結果を出力してよい。

本実施形態に係る組電池１００によれば、１枚のセンサ基板２３１が３段に積層された電池セル１５０と２段に積層された電池セル１５０とにまたがって取り付けられる場合と比較して、センサ基板２３１にかかる応力が緩和されうる。本実施形態に係る組電池１００によれば、ＢＭＳ基板１４１が電池セル１５０に直接取り付けられる場合と比較して、ＢＭＳ基板１４１にかかる応力が緩和されうる。

図８は、ＢＡＴケース５００と補機台座２００とが取り付けられた組電池１００を示す図である。ＢＡＴケース５００は、セルホルダ１２０に係合される。セルホルダ１２０及びＢＡＴケース５００はそれぞれ、第１側面の側に凸部１２２及び凸部５０２を有する。セルホルダ１２０及びＢＡＴケース５００はそれぞれ、図示されていない第２側面の側にも、凸部１２２及び凸部５０２を有する。係合部材１８０は、第１側面及び第２側面で凸部１２２と凸部５０２とを挟持することによって、セルホルダ１２０とＢＡＴケース５００とを係合する。

ＢＡＴケース５００は、上面の側及び底面の側に、図４に示すセルホルダ１２０の係合孔１２５に嵌合する爪を有する。ＢＡＴケース５００とセルホルダ１２０とは、上面及び底面の側それぞれで、セルホルダ１２０の係合孔１２５と、ＢＡＴケース５００の爪とが嵌合することによっても係合される。セルホルダ１２０の係合孔１２５は、ＢＡＴケース５００の爪の外側に位置してよいし、内側に位置してよい。ＢＡＴケース５００の爪とセルホルダ１２０の係合孔１２５とは、交換されてよい。

ＢＡＴケース５００がセルホルダ１２０に係合されることによって、電池セル１５０のキャップ面１５１の側に設けられるセンサ基板２３１等の構成がＢＡＴケース５００によってカバーされる。ＢＡＴケース５００は、組電池１００に正面側から加わる衝撃を緩和しうる。

下部ケース１１０とセルホルダ１２０とＢＡＴケース５００とが係合して構成されるモジュールは、電池モジュールともいう。電池モジュールは、電池セル１５０が３段に積層されている側と、電池セル１５０が２段に積層されている側とを有する。電池セル１５０が３段に積層されている側は、３段側ともいう。電池セル１５０が２段に積層されている側は、２段側ともいう。言い換えれば、電池モジュールは、２段側と３段側とを有する。下部ケース１１０、セルホルダ１２０及びＢＡＴケース５００は、電池モジュールと同様に、２段側と３段側とを有する。

ＢＡＴケース５００は、３段側の上面に、ヒュージブルリンク２４０を備える。ヒュージブルリンク２４０は、一端において、総マイナス銅バスバ２８６及び総マイナス端子バスバ１６５を介して、電池セル１５０−１の負極端子１５３に電気的に接続される。ヒュージブルリンク２４０は、他端において、ＧＮＤ銅バスバ２８０を介して、ＧＮＤ端子２７０に電気的に接続される。

下部ケース１１０は、電池モジュールの３段側の上面に、ＢＭＳ基板１４１を取り付けるためのナット穴１４６と、ＢＭＳ基板１４１に設けられる嵌合孔１４４（図１０参照）に嵌合するためのピン１４７とを備える。下部ケース１１０は、組電池１００の背面の側に、リブ１１４を備える。下部ケース１１０は、組電池１００の背面の側に、固定部１１６を備える。組電池１００は、固定部１１６をボルト等で固定することで、車体等に固定されうる。下部ケース１１０は、固定部１１６から上面側に延在するピラー１１７を備える。ピラー１１７は、下部ケース１１０の他の部分より厚く、高い剛性を有しうる。下部ケース１１０は、ピラー１１７が高い剛性を有することによって、固定部１１６に加わる外力によって変形しにくくなる。

補機台座２００は、締結部３７０にボルト３４０で締結される。締結部３７０は、電池モジュールの２段側の上面の４箇所に設けられる。組電池１００は、締結部３７０が電池モジュールの３段側の上面に設けられる場合と比較して、Ｚ軸方向の寸法を小さくされうる。補機台座２００の締結部３７０が設けられる箇所は、４箇所に限られず、３箇所以下であってよいし、５箇所以上であってもよい。補機台座２００は、少なくとも３箇所の締結部３７０で電池モジュールに締結されることによって、電池モジュールに対して、より安定して取り付けられうる。

図８に例示される補機台座２００は、ＢＡＴケース５００の２段側の上面の少なくとも１箇所に設けられる締結部３７０と、下部ケース１１０の２段側の上面の少なくとも１箇所に設けられる締結部３７０とに、ボルト３４０で締結される。言い換えれば、図８に例示される補機台座２００は、電池モジュール全体にまたがって締結される。補機台座２００が電池モジュール全体にまたがって締結される場合、例えば補機台座２００が下部ケース１１０だけに締結される場合と比較して、電池モジュールの剛性が高められうる。

電池モジュールの剛性は、下部ケース１１０とセルホルダ１２０とＢＡＴケース５００との間の相対的な変位が規制されることによって高められうる。補機台座２００が電池モジュール全体にまたがって締結される場合、下部ケース１１０とセルホルダ１２０とＢＡＴケース５００との間の相対的な変位は規制されうる。補機台座２００は、電池モジュール全体にまたがって締結されるだけでなく、下部ケース１１０とセルホルダ１２０とＢＡＴケース５００との間の相対的な変位が規制されるように、電池モジュールに締結されてよい。補機台座２００は、例えば上部ケース３００の少なくとも１箇所と締結されてよい。上部ケース３００が電池モジュールの外側に組み付けられる場合、補機台座２００と上部ケース３００の少なくとも１箇所が締結されることで、電池モジュールの各構成部の相対的な変位が規制されうる。

図８において、セルホルダ１２０は、第１側面の側に、下部ケース１１０と係合される凸部１２２と、ＢＡＴケース５００と係合される凸部１２２とを有する。下部ケース１１０の凸部１１２と係合される凸部１２２と、ＢＡＴケース５００の凸部５０２と係合される凸部１２２とは、一体に形成されてよい。第２側面の側においても同様に、凸部１２２は一体に形成されてよい。凸部１２２が一体に形成される場合、１つの係合部材１８０は、第１側面及び第２側面それぞれの側で、凸部１１２と、凸部１２２と、凸部５０２とを一括して挟持し、電池モジュールの各構成部を係合してよい。電池モジュールの各構成部が第１側面及び第２側面それぞれの側で１つの係合部材１８０によって係合される場合、電池モジュールの各構成部の相対的な変位がより強く規制されうる。電池モジュールの各構成部の相対的な変位が規制されることによって、電池モジュールの剛性が高められうる。

電池モジュールの各構成部の相対的な変位が規制されることによって、電池モジュールの剛性が高められうる。また、補機台座２００が電池モジュール全体にまたがって締結されることによって、電池モジュールの剛性が高められうる。電池モジュールに締結される補機台座２００又は電池モジュールにリレー２２０が締結される場合、電池モジュールの剛性が高められることによって、リレー２２０の動作による振動が、周囲に伝搬しにくくなる。この場合、リレー２２０の動作による騒音が低減されうる。

補機台座２００は、リレー２２０を取り付けるためのリレー締結部３６０を備える。リレー締結部３６０は、図８に例示される３個に限られず、２個以下であってよいし、４個以上であってもよい。補機台座２００のリレー締結部３６０を備える部分の厚みは、補機台座２００の他の部分の厚みよりも、厚くされてよい。このようにすることで、リレー２２０が取り付けられる部分の剛性が高められうる。また、リレー２２０の動作による振動が、周囲に伝搬しにくくなる。

図９は、リレー２２０とＭＯＳ基板２１２とＢＭＳ基板１４１とが取り付けられた組電池１００を示す図である。図８にも示されている構成についての説明は、省略する。

ＭＯＳ基板２１２は、ＭＯＳＦＥＴ２１０を実装する。ＭＯＳ基板２１２は、補機台座２００に取り付けられる。ＭＯＳ基板２１２は、ＬＯＡＤ銅バスバ２８２を介して、ＬＯＡＤ端子２６０に電気的に接続される。

リレー２２０は、補機台座２００に設けられたリレー締結部３６０（図８参照）にボルト３５０で締結される。リレー２２０が締結される箇所は、３箇所に限られず、２箇所以下であってよいし、４箇所以上であってもよい。リレー２２０は、少なくとも３箇所で補機台座２００に締結される場合、補機台座２００に対して、より安定して取り付けられうる。

リレー２２０は、一端において、総プラス銅バスバ２８５及び総プラス端子バスバ１６４を介して、電池セル１５０−５の正極端子１５２に電気的に接続される。リレー２２０は、他端において、ＳＳＧ銅バスバ２８１を介して、ＳＳＧ端子２５０と、ＭＯＳ基板２１２とに電気的に接続される。

図１０は、ＢＭＳ基板１４１の構成を示す図である。ＢＭＳ基板１４１は、回路部品１４２と、取付孔１４３と、嵌合孔１４４とを備える。回路部品１４２の少なくとも一部は、ＢＭＳ１４０の機能を実行する回路に対応する。下部ケース１１０の３段側の上面には、ナット穴１４６とピン１４７とが設けられる。ＢＭＳ基板１４１は、ピン１４７と嵌合孔１４４とが嵌合するように、ナット穴１４６に取付部材１４５によって取り付けられる。取付部材１４５は、例えば、ねじ又はビス等であってよい。ピン１４７と嵌合孔１４４とが嵌合することによって、電池モジュールへのＢＭＳ基板１４１の取り付けの精度が向上しうる。また、電池モジュールへのＢＭＳ基板１４１の取り付けが容易になりうる。

ＢＭＳ基板１４１は、ＦＰＣ２３２−１によって、センサ基板２３１に通信可能に接続される。ＢＭＳ基板１４１は、ＭＯＳケーブル３１２によって、ＭＯＳ基板２１２に通信可能に接続される。ＢＭＳ基板１４１は、コネクタケーブル３１４によって、コネクタ３１０に通信可能に接続される。ＢＭＳ基板１４１は、コネクタ３１０を介して、電源システム４００の制御部４６０に通信可能に接続されうる。ＢＭＳ基板１４１は、制御部４６０に限られず、他の装置に通信可能に接続されてもよい。

補機台座２００と、リレー２２０と、ＭＯＳ基板２１２と、ＢＭＳ基板１４１とで構成されるモジュールは、補機モジュールともいう。

図１１は、図１に示す組電池１００の分解斜視図である。電池モジュールは、以下のように組み立てられてよい。電池セル１５０は、絶縁シート１５５を挟んで３段と２段とに積層され、下部ケース１１０とセルホルダ１２０との間に収容される。下部ケース１１０とセルホルダ１２０とは、係合部材１８０によって係合される。電池セル１５０の電極端子に、バスバが取り付けられる。電池セル１５０のキャップ面１５１の側にシール６３０を挟んで安全弁カバー６１０及び６１１が取り付けられる。安全弁カバー６１０及び６１１は、ガスチューブ６２０で接続される。バスバのセンサ取付端子１６３に、センサ基板２３１が取り付けられる。ＢＡＴケース５００が電池セル１５０のキャップ面１５１の側をカバーするように、セルホルダ１２０に、係合部材１８０によって係合される。安全弁カバー６１１のガスダクト６１４に、ガス排出管６００が取り付けられる。ＢＡＴケース５００の上面に、ＧＮＤ銅バスバ２８０と、総マイナス銅バスバ２８６と、ヒュージブルリンク２４０とが取り付けられる。

補機モジュールは、以下のように組み立てられてよい。補機台座２００は、電池モジュールの２段側の上面にボルト３４０で取り付けられる。補機台座２００の上に、ＳＳＧ銅バスバ２８１と、ＬＯＡＤ銅バスバ２８２と、総プラス銅バスバ２８５と、ＭＯＳ基板２１２とが取り付けられる。リレー２２０は、補機台座２００に、ボルト３５０で取り付けられる。ＢＭＳ基板１４１は、電池モジュールの３段側の上面に取り付けられる。補機台座２００は、リレー２２０等が取り付けられた後に、電池モジュールに取り付けられてよい。補機台座２００が電池モジュールに取り付けられる前に、補機台座２００にリレー２２０又はＭＯＳ基板２１２等が取り付けられる場合、組電池１００の組み立てがより容易になりうる。

上部ケース３００は、電池モジュールと補機モジュールとが組み合わされた後、全体をカバーするように取り付けられる。上部ケース３００は、例えば、爪と穴との嵌合によって電池ケースに係合されてよい。組電池１００は、以上説明してきた手順例によって、組み立てられうる。

電池モジュールの組み立てにおいて、電池セル１５０は、接着剤によってセルホルダ１２０に接着されてよい。接着剤は、電池セル１５０とセルホルダ１２０とを接着可能な任意の接着剤であってよい。接着剤は、例えばアクリル系接着剤又はエポキシ系接着剤等であってよい。接着剤は、セルホルダ１２０に塗布されてよい。接着剤は、セルホルダ１２０の、電池セル１５０のキャップ面１５１に対向する部分に塗布されてよい。電池セル１５０は、セルホルダ１２０に接着剤が塗布された後に、セルホルダ１２０に挿入されてよい。

電池セル１５０とセルホルダ１２０とが接着された後、電池セル１５０の電極端子には、バスバが溶接されてよい。電極端子とバスバとが溶接される際、電極端子とバスバとの位置関係には、高い精度が要求されることがある。この場合、電池セル１５０とセルホルダ１２０とを接着する接着剤の塗布位置の精度を高めることによって、電極端子とバスバとの溶接が容易になりうる。また、電池セル１５０にバスバが溶接される前に電池セル１５０とセルホルダ１２０とが接着されることによって、電池モジュールの生産性が向上しうる。

本実施形態において、電池モジュール及び補機モジュールは、それぞれ別に組み立てられうる。このようにすることで、電池モジュール及び補機モジュール、並びに、組電池１００の生産性が向上しうる。

本実施形態において、組電池１００は、第１側面の側にＳＳＧ端子２５０及びＬＯＡＤ端子２６０を備え、前面の側にＧＮＤ端子２７０を備える。ＧＮＤ端子２７０は、ＳＳＧ端子２５０及びＬＯＡＤ端子２６０が配置される面と異なる面に配置されることによって、識別されやすくなる。また、組電池１００は、第１側面の側に、コネクタ３１０を備える。ＧＮＤ端子２７０は、コネクタ３１０と異なる側に配置されることによって、識別されやすくなる。このようにすることで、組電池１００を車両に搭載する際における誤配線が防止されやすくなる。

ＧＮＤ端子２７０に電気的に接続されるケーブルの長さは、ＳＳＧ端子２５０及びＬＯＡＤ端子２６０に電気的に接続されるケーブルの長さと異なるように構成されてよい。このようにすることで、組電池１００を車両に搭載する際における誤配線がさらに防止されやすくなる。

図１２は、図８に示す組電池１００を第１側面の側から見た図である。組電池１００は、下部ケース１１０とセルホルダ１２０とＢＡＴケース５００とを含む電池モジュールの２段側に、補機台座２００を備える。電池モジュールの２段側は、Ｘ軸の正の方向の側に対応する。補機台座２００は、締結部３７０に締結される。図１２において、締結部３７０は、補機台座２００で見えないため、破線で示される。締結部３７０は、図８に示すボルト３４０に対応する位置に４箇所設けられる。締結部３７０が設けられる箇所は、３箇所以下であってよいし、５箇所以上であってもよい。締結部３７０は、電池モジュールの３段側に設けられてよいし、他の部分に設けられてもよい。

電池セル１５０−４及び１５０−５は、下部ケース１１０に収容される。図１２において、電池セル１５０−４及び１５０−５は、下部ケース１１０で見えないため、破線で示される。

下部ケース１１０は、電池セル１５０が収容されている部分の背面側に、セル背面板１１８を有する。セル背面板１１８は、下部ケース１１０の側面で見えないため、破線で示される。下部ケース１１０は、セル背面板１１８よりも背面側に、クラッシャブルゾーン１１３のリブ１１４を有する。

図１２において、締結部３７０は、リブ１１４の上に設けられる。締結部３７０は、リブ１１４とセル背面板１１８との交点１１４ａの上に設けられてよい。交点１１４ａの上に設けられる締結部３７０は、交点１１４ａからＹ軸の正方向に移動した点に設けられる締結部３７０と比較して、より高い剛性で補機台座２００を締結しうる。締結部３７０は、交点１１４ａの近傍に設けられてよい。締結部３７０が設けられる位置が交点１１４ａに近いほど、締結部３７０は、より高い剛性で補機台座２００を締結しうる。

リレー２２０は、補機台座２００に載置される。リレー２２０は、補機台座２００の上の、下部ケース１１０よりもＢＡＴケース５００に近い側に載置されてよい。リレー２２０は、ＢＡＴケース５００に近い側に載置されることによって、電池セル１５０から遠ざけられる。このようにすることで、リレー２２０の動作によって発生する振動が、電池セル１５０に伝搬しにくくなる。結果として、リレー２２０の動作によって発生する振動が、電池セル１５０の劣化又は損傷等につながりにくくなる。

図１３は、図８に示す組電池１００を背面の側から見た図である。締結部３７０は、リブ１１４の上に設けられる。締結部３７０は、リブ１１４とリブ１１４との交点１１４ｂの上に設けられてよい。交点１１４ｂの上に設けられる締結部３７０は、交点１１４ｂからＸ軸の正又は負の方向に移動した点に設けられる締結部３７０と比較して、より高い剛性で補機台座２００を締結しうる。締結部３７０は、交点１１４ｂの近傍に設けられてよい。締結部３７０が設けられる位置が交点１１４ｂに近いほど、締結部３７０は、より高い剛性で補機台座２００を締結しうる。このようにすることで、リレー２２０の動作による振動が、周囲に伝搬しにくくなる。結果として、リレー２２０の動作による騒音が低減されうる。

本開示に係る一実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段等を１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。

１００ 組電池
１１０ 下部ケース
１１２ 凸部
１１３ クラッシャブルゾーン
１１４ リブ
１１４ａ、１１４ｂ 交点
１１５ 係合孔
１１６ 固定部
１１７ ピラー
１１８ セル背面板
１２０ セルホルダ
１２２ 凸部
１２５ 係合孔
１２８ 係合爪
１３０ 第１の二次電池
１４０ ＢＭＳ（バッテリコントローラ）
１４１ ＢＭＳ基板
１４２ 回路部品
１４３ 取付穴
１４４ 嵌合孔
１４５ 取付部材
１４６ ナット穴
１４７ ピン
１５０ 電池セル
１５１ キャップ面
１５２ 正極端子
１５３ 負極端子
１５４ 安全弁
１５５ 絶縁シート
１６０ セル間バスバ
１６１ 凸部
１６２ 端子接続部
１６２ａ 溶接用開口
１６３ センサ取付端子
１６３ａ ナット
１６４ 総プラス端子バスバ
１６５ 総マイナス端子バスバ
１６６ 外部接続部
１８０ 係合部材
２００ 補機台座
２１０ ＭＯＳＦＥＴ
２１２ ＭＯＳ基板
２２０ リレー
２３０ センサ
２３１ センサ基板
２３２ ＦＰＣ
２３３ 取付部材
２４０ ヒュージブルリンク
２５０ ＳＳＧ端子
２６０ ＬＯＡＤ端子
２７０ ＧＮＤ端子
２８０ ＧＮＤ銅バスバ
２８１ ＳＳＧ銅バスバ
２８２ ＬＯＡＤ銅バスバ
２８５ 総プラス銅バスバ
２８６ 総マイナス銅バスバ
３００ 上部ケース
３０１、３０２、３０３ 凹部
３１０ コネクタ
３１２ ＭＯＳケーブル
３１４ コネクタケーブル
３４０、３５０ ボルト
３６０ リレー締結部
３７０ 締結部（補機台座）
４００ 電源システム
４１０ オルタネータ
４２０ スタータ
４３０ 第２の二次電池
４４０ 負荷
４５０ スイッチ
４６０ 制御部
５００ ＢＡＴケース
５０２ 凸部
６００ ガス排出管
６１０、６１１ 安全弁カバー
６１２、６１３、６１４ ガスダクト
６２０ ガスチューブ
６３０ シール

Claims (4)

1. 電池セルと、
   前記電池セルを保持するセルホルダと、
   前記電池セルを収容し、前記セルホルダに係合する下部ケースと、
   前記下部ケースの反対側で前記セルホルダに係合するＢＡＴケースと、
   前記電池セルと外部回路との間を接続する又は切断するリレーと、
   前記リレーが載置される補機台座と
   を備え、
   前記補機台座は、前記下部ケースと前記セルホルダと前記ＢＡＴケースとの間の相対的な変位が規制されるように設けられる締結部に締結される、組電池。
2. 請求項１に記載の組電池において、
   前記補機台座は、前記下部ケース及び前記ＢＡＴケースそれぞれに、少なくとも１つ設けられる締結部に締結される、組電池。
3. 請求項１又は２に記載の組電池において、
   前記リレーは、前記補機台座の、前記下部ケースよりも前記ＢＡＴケースに近い側に載置される、組電池。
4. 請求項１乃至３いずれか一項に記載の組電池において、
   前記締結部の少なくとも１つは、前記下部ケースのクラッシャブルゾーンに設けられる、組電池。