JP2019186038A

JP2019186038A - 組電池

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Publication number: JP2019186038A
Application number: JP2018075682A
Authority: JP
Inventors: 季之本橋; Toshiyuki Motohashi; 貴之平瀬; Takayuki Hirase
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2019-10-24
Anticipated expiration: 2038-04-10
Also published as: JP6532568B1

Abstract

【課題】生産性が高められうる組電池を提供する。【解決手段】組電池１は、所定方向に沿って積み重ねられている複数の電池セル１０と、電池セル１０を収容するセルケース２０、３０と、セルケース２０、３０に取り付けられている拘束板６０とを備える。セルケース２０、３０は、所定方向の両端それぞれに開口部２２、３２を有する。拘束板６０は、所定方向の一端の側から、開口部２２、３２を通って電池セル１０を加圧している。【選択図】図１０

Description

本発明は、組電池に関する。

従来、複数の電池セルを備える充放電可能な電池モジュールが知られている。例えば、特許文献１には、結合された上部フレーム及び下部フレームの内部に複数の電池セルを配置する電池モジュールが開示されている。

特許第５１５４４５４号

特許文献１に開示された電池モジュールにおいて、電池セルは、セルカバーによって囲われた状態で、フレームに設置されている。セルカバーで電池セルを囲う工程が必要とされることによって、生産性が低下しうる。

かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、生産性が高められうる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本発明の一実施形態に係る組電池は、所定方向に沿って積み重ねられている複数の電池セルと、前記電池セルを収容するセルケースと、前記セルケースに取り付けられている拘束板とを備える。前記セルケースは、前記所定方向の両端それぞれに開口部を有する。前記拘束板は、前記所定方向の一端の側から、前記開口部を通って前記電池セルを加圧している。

本発明の一実施形態に係る組電池によれば、生産性が高められうる。

一実施形態に係る組電池の構成例を示す分解斜視図である。一実施形態に係る組電池の構成例を示す外観斜視図である。電池セルの構成例を示す（Ａ）上面図（Ｂ）側面図である。電池モジュールの構成例を示す分解斜視図である。電池モジュールの組立工程の一例を示す斜視図である。補機モジュールの構成例を示す分解斜視図である。電池モジュールと補機モジュールとの組立例を示す斜視図である。上部ケースの構成例を示す分解斜視図である。下部ケースに電池モジュールが収容されている構成例を示す斜視図である。図９のＡ−Ａ断面図である。図１０の破線囲み部の拡大図である。下部ケースの凸部の形状の例（Ａ）オフセット形状（Ｂ）キャンバー形状（Ｃ）リブ形状を示す断面図である。拘束板の凸部の形状の例（Ａ）オフセット形状（Ｂ）キャンバー形状（Ｃ）リブ形状を示す断面図である。電池セルの他の構成例を示す上面図である。

以下、図面を参照しながら一実施形態が説明される。以下の説明における、前後、左右、及び上下の方向は、図中の矢印の方向に基づく。本実施形態においては、一例として、複数の電池セル１０（図４等参照）が積み重ねられている所定方向が上下方向として説明されている。複数の電池セル１０が積み重ねられている所定方向は、上下方向に限定されず、他の任意の方向であってもよい。

本実施形態において、組電池１（図１等参照）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てよい。組電池１は、例えば、車両の座席の下に搭載されてよい。組電池１は、例えば、車両のセンターコンソール内に搭載されてよい。組電池１は、車両用に限られず、他の用途で用いられてもよい。

図１に示されるように、組電池１は、電池モジュール１００と、補機モジュール２００と、下部ケース３００と、上部ケース４００とを備える。下部ケース３００と上部ケース４００とは、例えばねじ止め等の締結構造、又は、爪若しくはクリップ等による嵌合構造等によって接合されることによって、組電池１の内部に空間を形成している。下部ケース３００と上部ケース４００とは、単にケースと総称される。電池モジュール１００と補機モジュール２００とは、下部ケース３００と上部ケース４００とによって形成されている空間に位置する。電池モジュール１００は、下部ケース３００の側に位置する。補機モジュール２００は、上部ケース４００の側に位置する。つまり、補機モジュール２００は、電池モジュール１００に対して、上側に位置する。下部ケース３００と上部ケース４００は、例えば金属材料により構成されるが、樹脂材料により構成されてもよい。

電池モジュール１００は、上下方向に積み重ねられている電池セル１０の上方に位置する拘束板６０を備える。拘束板６０は、電池セル１０に向かって下方に突出する凸部６２を有する。下部ケース３００は、下方に位置する底面３１０を備える。底面３１０は、電池セル１０に向かって上方に突出する凸部３１２を有する。

図２に示されるように、組電池１は、上部ケース４００に、プラス出力端子４１０と、マイナス出力端子４２０と、コネクタ４３０と、ガス排出部４４０とを備える。プラス出力端子４１０及びマイナス出力端子４２０は、電池モジュール１００に含まれている電池セル１０の電極タブ１２（図３参照）に電気的に接続されている。コネクタ４３０は、補機モジュール２００に含まれるリレー２２０（図６参照）等に電気的に接続されている。ガス排出部４４０は、ケースの内部で電池セル１０から発生したガスを組電池１の外部に排出する。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示されるように、電池セル１０は、電池セル１０の電解液及びセル電極等を内部に保持する外装部材１６と、電池セル１０の前方及び後方それぞれの側に位置する一対の負極タブ１２ｎ及び正極タブ１２ｐとを有する。電池セル１０の形状は、全体として平板状であってよい。外装部材１６によって電解液及びセル電極等が内部に保持されている部分は、保持部１８ともいう。外装部材１６が接着されたり圧着されたり溶着されたりすることによって電解液等の内容物の漏洩を防ぐように封止している部分は、封止部１９ともいう。封止部１９の上下方向の厚みは、保持部１８の上下方向の厚みよりも薄い。

外装部材１６は、ラミネートフィルムを含んでよい。外装部材１６の最外層は、電気絶縁性を確保するための樹脂材料を含んでよい。言い換えれば、電池セル１０は、その表層に絶縁性部材を有してよい。外装部材１６は、絶縁層を含んでよい。

電池セル１０は、前方及び後方それぞれの側に第１外面１１を有する。電池セル１０は、左側及び右側それぞれに第２外面１３を有する。第１外面１１及び第２外面１３は、外装部材１６の端部として構成されていてよい。電池セル１０は、保持部１８の上方及び下方それぞれの側に第３外面１４を有する。第３外面１４は、外装部材１６の最外層として構成されていてよい。第１外面１１、第２外面１３、及び第３外面１４それぞれを延長した面は、互いに交差する。

負極タブ１２ｎと正極タブ１２ｐとは、電極タブ１２と総称される。負極タブ１２ｎ及び正極タブ１２ｐはそれぞれ、前方及び後方の第１外面１１から突出してよい。負極タブ１２ｎ及び正極タブ１２ｐは、入れ替えられてよい。負極タブ１２ｎと正極タブ１２ｐとは、互いに反対方向に突出してよい。負極タブ１２ｎと正極タブ１２ｐとは、同じ方向に突出してもよい。本実施形態において、電池セル１０は、一対の正極タブ１２ｐ及び負極タブ１２ｎが前後方向に沿って配置された状態で、上下方向に積み重ねられているものとする。

電極タブ１２は、第１外面１１の中央部から突出してよい。電極タブ１２は、前後方向に略平行に突出してよい。電極タブ１２は、突出方向に沿ったタブ側面１７を有してよい。電極タブ１２は、平板状であってよい。

図４に示されるように、電池モジュール１００は、上下方向に積み重ねられている電池セル１０を備える。電池セル１０が積み重ねられている方向は、所定方向ともいう。電池セル１０の数は、６個に限られず、５個以下であってもよいし、７個以上であってもよい。積み重ねられている電池セル１０は、電池セル１０の間に位置する接着層１５によって接着されていてよい。電池モジュール１００は、積み重ねられている電池セル１０の間に、放熱板７０を備えてよい。放熱板７０は、接着層１５によって電池セル１０に接着されていてよい。

接着層１５は、電池セル１０の第３外面１４に設けられていてよい。接着層１５は、電池セル１０の上下２つの第３外面１４の一方にのみ設けられていてよい。接着層１５は、接着剤又は両面テープ、ホットメルトなどの粘着剤を含んでよい。接着層１５は、例えば、各電池セル１０の第３外面１４に接着剤を塗布する方法、又は、他の種々の方法によって形成されてよい。各構成部の間に位置する接着層１５の数は、図４に例示されている２枚に限られず、１枚であってもよいし、３枚以上であってもよい。接着層１５の形状は、図４に例示されている矩形に限られず、他の種々の形状であってもよい。

電池モジュール１００は、第１セルケース２０及び第２セルケース３０をさらに備える。第１セルケース２０及び第２セルケース３０が組み合わされている構成は、単にセルケースと総称される。第１セルケース２０及び第２セルケース３０はそれぞれ、積み重ねられている電池セル１０の左方向の側及び右方向の側に位置する。第１セルケース２０及び第２セルケース３０は、互いに係合している状態で、積み重ねられている電池セル１０を内部に収容する。第１セルケース２０及び第２セルケース３０はそれぞれ、側面から内側に向けて突出する仕切板２３及び３３を有してよい。仕切板２３及び３３は、第１セルケース２０及び第２セルケース３０が係合している状態で、各電池セル１０の封止部１９の間に位置する。

第１セルケース２０の形状は、上方向から見て、略矩形の枠状であって、右方向の側の辺が開いている形状である。言い換えれば、第１セルケース２０の形状は、右方向の側の辺が開いているコの字状である。第２セルケース３０の形状は、上方向から見て、略矩形の枠状であって、左方向の側の辺が開いている形状である。言い換えれば、第２セルケース３０の形状は、左方向の側の辺が開いているコの字状である。第１セルケース２０及び第２セルケース３０は、それぞれの開いている側で係合することで、上方向から見て矩形の枠状の構成となる。第１セルケース２０及び第２セルケース３０が係合している構成の形状は、上方向から見てロの字状であるともいえる。セルケースは、枠状の構成の中に積み重ねられている電池セル１０を収容する。上方向から見て枠の内側に該当する部分は、第１セルケース２０及び第２セルケース３０それぞれにおいて、開口部２２及び開口部３２というものとする。第１セルケース２０は、電池セル１０が積層されている所定方向の両端それぞれに、開口部２２を有する。第２セルケース３０は、電池セル１０が積層されている所定方向の両端それぞれに、開口部３２を有する。

第１セルケース２０及び第２セルケース３０は、例えば、一方に設けられている係合爪と、他方に設けられている係合孔とによって、互いに係合してよい。第１セルケース２０及び第２セルケース３０は、例えば、任意の面から突出している係合部をそれぞれ有し、突出している係合部がクリップ等の弾性部材によって挟持されることによって係合してもよい。第１セルケース２０及び第２セルケース３０は、例えば、ねじ止め等の種々の締結構造によって係合してもよい。第１セルケース２０及び第２セルケース３０は、これらの例に限られず、種々の方法によって係合してよい。このようにすることで、組電池１の組立が容易になりうる。結果として、製品の信頼性が向上しうる。

第１セルケース２０及び第２セルケース３０は、比較的高い剛性を有する材料を含んでよい。第１セルケース２０及び第２セルケース３０は、例えば、表面にＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）樹脂などの電気絶縁性素材が付与された金属材、又は樹脂材等によって構成されてよい。

第２セルケース３０は、前後方向それぞれにスリット３４を有する。電池セル１０がセルケースに収容されている状態において、電池セル１０の電極タブ１２は、スリット３４を貫通し、セルケースの外部に突出する。スリット３４の数は、電池セル１０の数に対応する。

電池モジュール１００は、セルケースから外部に突出している電極タブ１２を電気的に接続する、タブ間バスバ４０、総プラスバスバ４１及び総マイナスバスバ４２をさらに備える。タブ間バスバ４０、総プラスバスバ４１及び総マイナスバスバ４２は、単にバスバと総称される。バスバは、アルミニウム又は銅等の金属を含んで構成されてよい。

電池セル１０は、正極タブ１２ｐと負極タブ１２ｎとが交互に入れ替わるように積み重ねられている。つまり、１つの電池セル１０の正極タブ１２ｐ及び負極タブ１２ｎがそれぞれ前方向及び後方向を向く場合、その電池セル１０の隣に積み重ねられている電池セル１０の正極タブ１２ｐ及び負極タブ１２ｎはそれぞれ、後方向及び前方向を向く。

タブ間バスバ４０は、１つの電池セル１０の正極タブ１２ｐと、その電池セル１０の隣に積み重ねられている電池セル１０の負極タブ１２ｎとを電気的に接続する。このようにすることで、積み重ねられている電池セル１０が電気的に直列に接続される。電池セル１０が直列に接続している場合、上端又は下端に位置する電池セル１０の正極タブ１２ｐは、いずれの電池セル１０とも接続していない状態である。本実施形態において、上端に位置する電池セル１０の正極タブ１２ｐがいずれの電池セル１０とも接続していない状態であるものとする。総プラスバスバ４１は、上端に位置する電池セル１０の正極タブ１２ｐと接続する。また、この場合、下端に位置する電池セル１０の負極タブ１２ｎは、いずれの電池セル１０とも接続していない状態である。総マイナスバスバ４２は、下端に位置する電池セル１０の負極タブ１２ｎと接続する。このようにすることで、電気的に直列に接続している電池セル１０の総電圧として、総プラスバスバ４１と総マイナスバスバ４２との間に生じる電位差が出力される。

組電池１は、電圧検出部をさらに備えてよい。電圧検出部は、バスバを介して電極タブ１２に電気的に接続し、各電池セル１０の端子電圧を検出してよい。

電池モジュール１００は、上下方向に積み重ねられている電池セル１０を上側から拘束する拘束板６０をさらに備える。拘束板６０は、拘束板締結部材６４によって、第１セルケース２０及び第２セルケース３０に設けられている締結部６６に締結される。図４の破線は、拘束板締結部材６４と締結部６６との対応関係の一例を示している。

拘束板６０は、比較的高い剛性を有する材料を含んで構成されてよい。拘束板６０は、例えば、金属材料のみによって構成されてよい。拘束板６０の材料は、これに限定されず、樹脂材料であってもよいし、表面にＰＥＴ樹脂などの電気絶縁性素材が付与された金属材料であってもよい。拘束板６０の形状は、略平板状であってよい。拘束板６０は、凸部６２を有する。拘束板６０の凸部６２は、セルケースの開口部２２及び３２を通って、電池セル１０の上面を加圧する。このようにすることで、積み重ねられている電池セル１０が拘束されるので、電池モジュール１００が容易にハンドリングされうる。また、拘束板６０がセルケースの開口部２２及び３２を通して電池セル１０を加圧することによって、電池セル１０を加圧する力がセルケースに加わりにくくなる。その結果、セルケースが劣化したり損傷したりしにくくなる。

電池モジュール１００は、上下方向に積み重ねられている電池セル１０と拘束板６０との間に、絶縁シート５０を備えてよい。つまり、拘束板６０は、絶縁シート５０を介して、電池セル１０に対して積み重ねられていてよい。絶縁シート５０は、電池セル１０に接着層１５によって接着されていてよい。絶縁シート５０は、積み重ねられている電池セル１０のうち上端に位置する電池セル１０の上面に当接してよい。絶縁シート５０は、積み重ねられている電池セル１０のうち下端に位置する電池セル１０の下面に当接してよい。絶縁シート５０は、ポリエチレン（ＰＥ：polyethylene）又はポリプロピレン（ＰＰ：polypropylene）樹脂等の電気絶縁性材料を含んでよい。絶縁シート５０の形状は、略平板状であってよいが、これに限られない。絶縁シート５０は、拘束板６０に接着層１５によって接着されていてよい。絶縁シート５０が設けられることによって、電池セル１０の上面と、拘束板６０との間の電気的な絶縁性が向上されうる。拘束板６０は、絶縁シート５０を介さずに、接着層１５によって電池セル１０に接着されていてよい。拘束板６０が絶縁シート５０を介さずに電池セル１０に接着されている場合、電池セル１０の外装部材１６は、その表層等に絶縁性部材の層を含んでよい。拘束板６０と電池セル１０との間に位置する絶縁シート５０又は絶縁性部材の層は、第１絶縁層ともいう。電池モジュール１００が拘束板６０と電池セル１０との間に第１絶縁層を備えることによって、拘束板６０と電池セル１０との間の電気絶縁性が向上されうる。

第１セルケース２０は、左方向の側面に側面開口部２５を有してよい。第２セルケース３０は、右方向の側面に側面開口部３５を有してよい。電池モジュール１００が放熱板７０を備える場合、放熱板７０から左右方向に突出している部分が、側面開口部２５及び３５を通って、セルケースの外側に突出しうる。

電池モジュール１００は、図５（Ａ）〜図５（Ｈ）に例示される手順に沿って、組み立てられてよい。

図５（Ａ）に示される工程において、電池モジュール１００を組み立てるために治具９０が用いられる。治具９０は、その上に載置される電池セル１０又は放熱板７０等が位置合わせされるように構成されてよい。

図５（Ｂ）に示される工程において、電池セル１０が治具９０の上に載置される。治具９０は、電池セル１０が位置合わせされている状態で載置されるように、電池セル１０の第１外面１１及び第２外面１３の形状に対応した内面を有してよい。治具９０は、電池セル１０の第１外面１１の中央部から突出している電極タブ１２に対応する形状を有してよい。電池セル１０の上面又は下面に、接着層１５が設けられていてよい。

図５（Ｃ）に示される工程において、放熱板７０が治具９０の上に載置される。治具９０は、放熱板７０等を位置合わせして載置できるように、ボス９２及び段差を有してよい。放熱板７０は、電池モジュール１００が下部ケース３００に締結される際に用いられる、突起部と孔７２とを端部に有してよい。放熱板７０は、突起部が治具９０の段差に当接し、且つ、孔７２が治具９０のボス９２に嵌まることによって、位置合わせされてよい。

図５（Ｄ）に示される工程において、積み重ねられている電池セル１０の上面に、さらに絶縁シート５０が載置されてよい。絶縁シート５０の上面に、接着層１５が設けられていてよい。

図５（Ｅ）に示される工程において、少なくとも電池セル１０が積み重ねられている構成に対して、第２セルケース３０が挿入される。その際、第２セルケース３０の仕切板３３は、積み重ねられている電池セル１０の封止部１９の間に挿入される。電池セル１０が積み重ねられている構成は、電池セル１０同士、又は、電池セル１０と他の構成とが接着層１５によって接着されていることによって、治具９０から取り出された状態でも、位置合わせされている状態を維持しうる。

図５（Ｆ）に示される工程において、電池セル１０が積み重ねられている構成に対して、第２セルケース３０の反対側から第１セルケース２０が挿入される。その際、第１セルケース２０の仕切板２３は、積み重ねられている電池セル１０の封止部１９の間に挿入される。電池セル１０の電極タブ１２は、第２セルケース３０のスリット３４から外部に突出する。

図５（Ｇ）に示される工程において、電極タブ１２に対して、タブ間バスバ４０、総プラスバスバ４１及び総マイナスバスバ４２が電気的に接続される。バスバと電極タブ１２とは、例えば、溶接又は溶着等によって電気的に接続されてよい。隣接する電池セル１０の正極タブ１２ｐ及び負極タブ１２ｎがタブ間バスバ４０に対して溶着される場合、電池セル１０が位置合わせされている状態を維持していることによって、精度よく溶着されうる。

さらに、電池セル１０が積み重ねられている構成がセルケースに収容されている構成に対して、拘束板６０が上面から取り付けられる。拘束板６０の凸部６２は、セルケースの開口部２２及び３２を通って、電池セル１０が積み重ねられている構成の上面に当接する。拘束板６０は、接着層１５によって電池セル１０が積み重ねられている構成に接着されてよい。

図５（Ｈ）に示される工程において、拘束板６０は、拘束板締結部材６４によってセルケースに締結されてよい。拘束板６０がセルケースに締結されることによって、電池モジュール１００の組立が完了する。

図５（Ａ）〜（Ｈ）に例示される工程に沿って電池モジュール１００が組み立てられる場合、隣接して積み重ねられている電池セル１０の電極タブ１２同士の位置決めの精度が向上されうる。結果として、電極タブ１２とバスバとが高い精度で容易に溶着されうるとともに、組電池１の信頼性が向上されうる。

電池セル１０、放熱板７０、絶縁シート５０、又は拘束板６０等の積層されている各部が接着層１５によって接着されていることによって、電池モジュール１００が振動又は衝撃等を受けた場合の耐久性が向上されうる。例えば、電池モジュール１００を備える組電池１が車両に搭載される場合、車両の走行時の振動又は衝撃等によって、電池モジュール１００の各部の相対的な変位が低減されうる。電池モジュール１００の各部が接着されることによって、振動又は衝撃等を受けた場合でも、各部が破損しにくくなる。

第１セルケース２０及び第２セルケース３０がそれぞれ、電池セル１０の封止部１９の間に位置する仕切板２３及び３３を有することによって、電池セル１０は、互いに絶縁されやすくなる。例えば、電池セル１０が経時的に劣化して変形した場合でも、隣接して積み重ねられている電池セル１０同士が互いに接触しにくくなる。

セルケースが表面に電気絶縁性素材が付与された金属材料、又は樹脂材料等によって構成されることで、組電池１の内部に位置する電気部品等と、電池セル１０とが、互いに電気的に絶縁されうる。

また、組電池１の下部ケース３００と上部ケース４００が金属製であった場合でも、電池セル１０と、組電池１の外部に位置する電気部品等との絶縁を確保することができる。なお、下部ケース３００、上部ケース４００が樹脂材料により構成されていれば、セルケースが金属材料により構成されていても、同様に電池セル１０と組電池１の外部に位置する電気部品等との絶縁を確保することができる。

図６に示されるように、補機モジュール２００は、補機台座２１０と、リレー２２０と、電流センサ２３０と、ヒューズ２４０と、基板２６０とを備える。電流センサ２３０は、その端子に締結孔２３１を有し、締結部材２５２によって、補機台座２１０の締結部２１２に締結される。電流センサ２３０の一端の締結孔２３１は、リレー２２０と電気的に接続している銅バスバ２５０の締結孔２５１と共締めされる。リレー２２０は、その端子に締結孔２２１を有し、締結部材２５２によって、補機台座２１０の締結部２１２に締結される。リレー２２０の一端の締結孔２２１は、電流センサ２３０と電気的に接続している銅バスバ２５０の締結孔２５１と共締めされる。リレー２２０の他端の締結孔２２１は、ヒューズ２４０と電気的に接続している銅バスバ２５０の締結孔２５１と共締めされる。ヒューズ２４０は、その端子に締結孔２４１を有し、締結部材２５２によって、補機台座２１０の締結部２１２に締結される。ヒューズ２４０の一端の締結孔２４１は、リレー２２０と電気的に接続している銅バスバ２５０の締結孔２５１と共締めされる。基板２６０は、例えば４隅に締結孔２６１を有し、締結部材２６２によって、補機台座２１０の締結部２１４に締結される。補機台座２１０は、締結孔２１６を有する。補機モジュール２００は、電池モジュール１００と合わせて下部ケース３００に収容される際、締結孔２１６にモジュール締結部材２７０（図７参照）が貫通することによって、下部ケース３００の締結部３４０（図１参照）に締結される。

図７に示されるように、補機モジュール２００の補機台座２１０は、モジュール締結部材２７０によって、第１セルケース２０及び第２セルケース３０に締結されている。モジュール締結部材２７０は、補機モジュール２００と電池モジュール１００とを合わせて、下部ケース３００の締結部３４０（図１参照）に締結しうる。電流センサ２３０は、リレー２２０と電気的に接続している側とは異なる端子において、総プラスバスバ４１と電気的に接続している銅バスバ２５０と電気的に接続している。

組電池１は、プラス出力端子４１０とマイナス出力端子４２０とをさらに備える。ヒューズ２４０は、リレー２２０と電気的に接続している側とは異なる端子において、プラス出力端子４１０と電気的に接続しているプラス出力端子バスバ４１２と電気的に接続している。つまり、プラス出力端子４１０は、直列に接続されているヒューズ２４０とリレー２２０と電流センサ２３０とを介して、総プラスバスバ４１と電気的に接続している。マイナス出力端子４２０は、マイナス出力端子バスバ４２２を介して、総マイナスバスバ４２と電気的に接続している。プラス出力端子４１０は、締結孔４１４におけるねじ止め等によって、下部ケース３００の締結部３３０（図１参照）に締結されてよい。マイナス出力端子４２０は、締結孔４２４におけるねじ止め等によって、下部ケース３００に締結されてよい。

組電池１は、タブ間バスバ４０、総プラスバスバ４１及び総マイナスバスバ４２を覆うバスバカバー８０をさらに備えてよい。バスバカバー８０がバスバを覆うことによって、組電池１が衝突等の衝撃を受け、変形、損傷した場合でも、バスバと下部ケース３００間の電気的絶縁性が確保されるため、組電池１の信頼性がより高められうる。

リレー２２０は、電池セル１０と、プラス出力端子４１０との間を接続したり、切断したりするスイッチング素子として機能する。

電流センサ２３０は、電池セル１０からプラス出力端子４１０に流れる電流の大きさを検出する。電流センサ２３０は、検出した電流の大きさを基板２６０に出力してよい。

ヒューズ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を含んでよい。ヒューズ２４０は、過電流が流れることによって溶断する。

基板２６０は、ＢＭＳ（Battery Management System）を備えてよい。ＢＭＳは、バッテリコントローラともいう。ＢＭＳは、少なくとも１つのプロセッサを含んで構成されてよい。ＢＭＳは、電流センサ２３０と通信可能に接続され、電流センサ２３０から電流の検出結果を取得してよい。ＢＭＳは、リレー２２０と通信可能に接続され、リレー２２０の開閉を制御する情報を出力してよい。ＢＭＳは、タブ間バスバ４０と電気的に接続され、タブ間バスバ４０の電位を検出してもよい。ＢＭＳは、タブ間バスバ４０の電位を検出するセンサと通信可能に接続され、タブ間バスバ４０の電位の検出結果を取得してよい。ＢＭＳは、電池セル１０に関する情報を、コネクタ４３０（図８参照）を通じて、外部に出力してよい。

図８に示されるように、上部ケース４００は、コネクタ４３０と、ガス排出部４４０とを備える。コネクタ４３０は、補機モジュール２００の基板２６０と通信可能に接続されている。コネクタ４３０は、例えば組電池１を搭載している車両のＥＣＵ（Electric Control Unit）等の外部回路と接続可能であってよい。

上部ケース４００は、下部ケース３００の締結部３２０（図９参照）と締結される締結部４５０を有する。下部ケース３００の締結部３２０と上部ケース４００の締結部４５０とは、ねじ止め等によって締結されてよいし、クリップ等の弾性部材によって締結されてもよい。上部ケース４００と下部ケース３００とが締結されて構成されるケースは、電池モジュール１００を取り囲むことによって、電池モジュール１００を保護しうる。

電池セル１０は、充放電を繰り返すことによって、経時的に劣化しうる。電池セル１０の経時劣化に伴って、電池セル１０の内部において、電解液の分解又は揮発等に起因するガスが発生しうる。電池セル１０の内部のガスの圧力が所定値を上回ると、ガスは、電池セル１０の封止部１９の一部から外部へと放出されうる。電池セル１０の内部から放出されたガスは、下部ケース３００と上部ケース４００とによって囲まれている、組電池１の内部の空間に溜まりうる。組電池１の内部の空間に溜まったガスは、上部ケース４００のガス排出部４４０を通って、組電池１の外部に排出されうる。ガス排出部４４０は、上部ケース４００の上面に設けられているが、これに限られず、上部ケース４００の側面に設けられていてもよいし、下部ケース３００の底面３１０（図１０参照）又は側面に設けられていてもよい。

ガス排出部４４０は、ガスカバー４４２と、ブリーザ４４４とを有する。ガスカバー４４２は、ブリーザ４４４を覆うことによって、ブリーザ４４４を外部からの衝撃等から保護しうる。ブリーザ４４４は、通気性を有しつつ防水性及び防塵性も有する内圧調整膜をガスの排出経路に有する。ガス排出部４４０がブリーザ４４４を有することによって、組電池１の内部の空間に溜まっているガスが組電池１の外部に排出されるとともに、組電池１の外部から、水又は塵埃等が組電池１の内部に進入しにくくなる。結果として、組電池１の信頼性が向上されうる。

図９に示されるように、電池モジュール１００は、下部ケース３００に収容されている状態において、下部ケース３００の締結部３４０（図１参照）に締結されている。補機モジュール２００が電池モジュール１００の上部に搭載される場合、補機台座２１０とセルケースとは、モジュール締結部材２７０（図７参照）によって、下部ケース３００の締結部３４０にまとめて締結される。

図１０及び図１１に示されるように、下部ケース３００は、下方の側に底面３１０を有する。電池モジュール１００が下部ケース３００に収容されている状態において、積み重ねられている電池セル１０は、下方に位置する底面３１０、及び、上方に位置する拘束板６０それぞれから加圧されている。言い換えれば、下部ケース３００の底面３１０は、拘束板６０が電池セル１０を加圧している側とは逆の側から、電池セル１０を加圧している。積み重ねられている電池セル１０は、底面３１０と拘束板６０との間に挟持されているともいえる。積み重ねられている電池セル１０は、挟持されていることによって、下部ケース３００に安定した状態で収容されうる。下部ケース３００の底面３１０が電池セル１０を下側から加圧する機能を有することによって、電池セル１０を下側から加圧するためだけの部材が省略されうる。結果として、組電池１が小型・軽量化されたり、低コスト化されたりしうるとともに、電池セル１０の保持構造の信頼性が向上されうる。

底面３１０は、絶縁シート５０を介して、電池セル１０の下方の面に当接してよい。絶縁シート５０は、接着層１５によって底面３１０に接着されていてよい。絶縁シート５０が設けられることによって、電池セル１０の下面と、下部ケース３００の底面３１０との間の電気的な絶縁性が向上されうる。底面３１０は、絶縁シート５０を介さずに、接着層１５によって電池セル１０に接着されていてよい。底面３１０が絶縁シート５０を介さずに電池セル１０に接着されている場合、電池セル１０の外装部材１６は、その表層等に絶縁性部材の層を含んでよい。底面３１０と電池セル１０との間に位置する絶縁シート５０又は絶縁性部材の層は、第２絶縁層ともいう。電池モジュール１００が底面３１０と電池セル１０との間に第２絶縁層を備えることによって、電池セル１０と下部ケース３００との間の電気絶縁性が向上されうる。

底面３１０は、上方に突出する凸部３１２を有する。凸部３１２は、セルケースが有する開口部２２及び３２を通って、電池セル１０の下方の面の中央を含む所定範囲に当接しうる。電池モジュール１００の上方に位置する拘束板６０の凸部６２は、セルケースが有する開口部２２及び３２を通って、電池セル１０の上方の面の中央を含む所定範囲に当接しうる。凸部６２は、絶縁シート５０等の他の構成を介して、電池セル１０の上方の面に当接してよい。電池モジュール１００が下部ケース３００に収容されている状態において、積み重ねられている電池セル１０は、下方に位置する凸部３１２と、上方に位置する凸部６２との間に挟持されている。積み重ねられている電池セル１０は、上下両側から挟持されていることによって、強固に拘束されている。積み重ねられている電池セル１０は、上方及び下方の面それぞれの、中央を含む所定範囲において、凸部６２及び凸部３１２によって加圧されている。電池セル１０は、保持部１８の上面及び下面のうち、封止部１９に近い周辺の部分よりも中央の部分において、より大きい力で加圧されうる。

電池セル１０は、充放電を繰り返すことによって、経時的に劣化しうる。電池セル１０の経時劣化に伴って、電池セル１０の内部において、電解液の分解又は揮発等に起因するガスが発生しうる。電池セル１０の内部で発生したガスは、電池セル１０を膨張させうる。積み重ねられている電池セル１０は、拘束板６０の凸部６２及び底面３１０の凸部３１２によって、上下面から加圧されることによって、電池セル１０が積み重ねられている方向へ膨張しにくくなる。

図１２に示されるように、下部ケース３００の底面３１０の凸部３１２の断面形状は、種々の形状であってよい。凸部３１２の断面形状は、図１２に例示されている形状に限られず、他の種々の形状であってよい。凸部３１２の断面形状は、図１２（Ａ）に例示されるように、面の一部が一様に上方に突出しているオフセット形状であってよい。面の一部が一様に突出していることによって、凸部３１２は、電池セル１０の下面の全体を加圧しうる。また、電池セル１０に加わる力を制御するように、凸部３１２の形状が適宜決定されうる。

凸部３１２の断面形状は、図１２（Ｂ）に例示されるように、周囲から中央にかけて徐々に上方への突出量が大きくなっていくキャンバー形状であってよい。キャンバー形状において、中央の突出量が最も大きい。中央の突出量が周囲の突出量より大きいことによって、凸部３１２は、電池セル１０の下面の中央付近を加圧しやすくなる。また、周囲から中央にかけて徐々に上方への突出量が大きくなることによって、電池セル１０に対する加圧の大きさが制御されやすくなる。このようにすることで、電池セル１０の内部で発生したガスは、電池セル１０の中央にとどまりにくく、電池セル１０の周辺に移動しやすくなる。電池セル１０の内部でガスが周辺に移動することによって、電池セル１０の内部抵抗の上昇が抑制されうる。つまり、電池セル１０の内部でガスが周辺に移動することによって、電池セル１０の内部に設けられているセル電極間にガスが存在しにくくなるため、安定した充放電性能を発揮しうる。

凸部３１２の断面形状は、図１２（Ｃ）に例示されるように、上方に突出している複数のリブ３１４を含む形状であってよい。凸部３１２がリブ３１４を含む形状は、リブ形状ともいう。凸部３１２が複数のリブ３１４を含むことによって、凸部３１２の剛性が高まりうる。凸部３１２の剛性が高まることによって、底面３１０は、電池セル１０の下面を加圧しても変形しにくくなり、安定して電池セル１０の下面の全体を加圧しうる。

図１３に示されるように、拘束板６０の凸部６２の断面形状は、種々の形状であってよい。凸部６２の断面形状は、図１３に例示されている形状に限られず、他の種々の形状であってよい。凸部６２の断面形状は、図１３（Ａ）に例示されるように、オフセット形状であってよい。凸部６２の断面形状は、図１３（Ｂ）に例示されるように、キャンバー形状であってよい。凸部６２の断面形状は、図１３（Ｃ）に例示されるように、下方に突出している複数のリブ６３を含む形状であってよい。凸部６２の断面形状が各形状となっている場合の利点は、底面３１０の凸部３１２が各形状となっている場合の利点と同一又は類似のものである。

拘束板６０及び底面３１０は、セルケースの開口部２２及び３２を通して、積み重ねられている電池セル１０を加圧している。つまり、セルケースは、拘束板６０及び底面３１０によって直接加圧されていない。セルケースが加圧されないことによって、セルケースは撓みにくくなる。結果として、セルケースが破損しにくくなる。

拘束板６０が金属材料を含むことによって、拘束板６０の剛性が向上されうる。上下両側から高い剛性を有する拘束板６０が積み重ねられている電池セル１０を狭持することによって、加圧保持性が向上しうる。結果として、電池セル１０が積み重ねられている方向に電池セル１０が膨張しにくくなるとともに、電池セル１０の上下方向の位置が規制されうる。拘束板６０が樹脂材料又は電気絶縁性素材が付与された金属材料を含むことによって、電気絶縁性が向上されうる。拘束板６０が樹脂材料を含む場合、組電池１が軽量化されうるとともに、低コストで製造されうる。

電池セル１０が保持部１８の上面及び下面の中央付近で加圧されることによって、電池セル１０の内部で発生したガスは、封止部１９に近い周辺の部分に集められうる。電池セル１０の内部で発生したガスの圧力が所定値を超えた場合、ガスは、封止部１９から電池セル１０の外部に放出されうる。ガスが封止部１９に近い周辺の部分に集められることによって、ガスが電池セル１０の外部に放出されやすくなる。つまり、電池セル１０が保持部１８の上面及び下面の中央付近で加圧されることによって、ガスが電池セル１０の外部に放出されやすくなる。結果として、電池セル１０の信頼性が向上されうる。

電池モジュール１００が絶縁シート５０を備えることで、拘束板６０と、内部の電池セル１０との間の電気的な絶縁が確保されうる。

電池セル１０の正極タブ１２ｐ及び負極タブ１２ｎが前後方向に沿ってそれぞれ反対に突出することで、セルケースの対称性が向上されうる。このようにすることで、セルケースがバランスよく形成されうる。

本発明が、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態でも実現されうることは、当業者にとって明白である。したがって、先の記述は例示的なものであり、これに限定されるものではない。発明の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるものとする。

電池セル１０の正極タブ１２ｐ及び負極タブ１２ｎは、前後方向に沿ってそれぞれ反対に突出するものとして説明されてきたが、これに限定されない。図１４に例示されるように、正極タブ１２ｐ及び負極タブ１２ｎは、同一面上に形成されてもよい。この場合、第１外面１１から、正極タブ１２ｐ及び負極タブ１２ｎがそれぞれ隣り合った配置で前方に突設されてよい。第１セルケース２０及び第２セルケース３０は、図１４に例示される電池セル１０が積み重ねられている状態で収容できる任意の構成を有してもよい。複数の電池セル１０は、隣接する電池セル１０同士で正極タブ１２ｐ及び負極タブ１２ｎの左右方向位置が互い違いになるように積み重ねられてよい。

正極タブ１２ｐ及び負極タブ１２ｎが同一面上に形成される場合、第２セルケース３０の、電極タブ１２を貫通させるスリット３４は、例えば前面等の一方の外面に集中して形成されうる。電極タブ１２が一方の面に突出することによって、電池モジュール１００の組み立て工数が削減されうる。結果として、組電池１の生産性が向上されうる。また、電極タブ１２が一方の外面にのみ突出することによって、反対側の外面は平坦に近づけられうる。このようにすることで、電池モジュール１００の前後方向の長さは、正極タブ１２ｐ又は負極タブ１２ｎがセルケースから突出する長さだけ短くなりうる。結果として、組電池１は、全体として小型化されうる。

組電池１は、第１セルケース２０及び第２セルケース３０の上下方向の一端にのみ絶縁シート５０及び拘束板６０を設けてもよい。このようにすることで、組電池１の部品点数が削減されうる。結果として、組電池１の生産性が向上されうる。

１組電池
１０電池セル
１１第１外面
１２（１２ｐ、１２ｎ）電極タブ（正極タブ、負極タブ）
１３第２外面
１４第３外面
１５接着層
１６外装部材
１７タブ側面
１８保持部
１９封止部
２０第１セルケース
２２開口部
２３仕切板
３０第２セルケース
３２開口部
３３仕切板
３４スリット
４０タブ間バスバ
４１総プラスバスバ
４２総マイナスバスバ
５０絶縁シート
６０拘束板
６２凸部
６３リブ
６４拘束板締結部材
６６締結部
７０放熱板
７２孔
８０バスバカバー
９０治具
９２ボス
１００電池モジュール
２００補機モジュール
２１０補機台座
２１２、２１４締結部
２２０リレー
２２１締結孔
２３０電流センサ
２３１締結孔
２４０ヒューズ
２４１締結孔
２５０銅バスバ
２５１締結孔
２５２締結部材
２６０基板
２６１締結孔
２６２締結部材
２７０締結部材
３００下部ケース
３１０底面
３１２凸部
３１４リブ
３２０、３３０、３４０締結部
４００上部ケース
４１０プラス出力端子
４１２プラス出力端子バスバ
４１４締結孔
４２０マイナス出力端子
４２２マイナス出力端子バスバ
４２４締結孔
４３０コネクタ
４４０ガス排出部
４４２ガスカバー
４４４ブリーザ
４５０締結部

上記課題を解決するために本発明の一実施形態に係る組電池は、所定方向に沿って積み重ねられている複数の電池セルと、前記電池セルを収容するセルケースと、前記セルケースに取り付けられている拘束板と、前記セルケースを収容するケースとを備える。前記セルケースは、前記所定方向の両端それぞれに開口部を有する。前記拘束板は、前記所定方向の一端の側から、前記開口部を通って前記電池セルを加圧している。前記ケースは、底面を有する。前記ケースの底面は、前記拘束板が前記電池セルを加圧している側とは逆の側から、前記開口部を介して前記電池セルを加圧している。

Claims

所定方向に沿って積み重ねられている複数の電池セルと、
前記電池セルを収容するセルケースと、
前記セルケースに取り付けられている拘束板と
を備え、
前記セルケースは、前記所定方向の両端それぞれに開口部を有し、
前記拘束板は、前記所定方向の一端の側から、前記開口部を通って前記電池セルを加圧している、
組電池。
前記拘束板と前記電池セルとの間に位置する第１絶縁層をさらに備える、請求項１に記載の組電池。
前記セルケースを収容するケースをさらに備え、
前記ケースは、底面を有し、
前記ケースの底面は、前記拘束板が前記電池セルを加圧している側とは逆の側から、前記開口部を介して前記電池セルを加圧している、請求項１又は２に記載の組電池。
前記ケースの底面と前記電池セルとの間に位置する第２絶縁層をさらに備える、請求項３に記載の組電池。
前記ケースの底面の、前記電池セルを加圧している部分の形状は、キャンバー形状、オフセット形状、及び、リブ形状の少なくとも１つを含む、請求項３又は４に記載の組電池。
前記ケースは、金属及び樹脂の少なくとも一方を材料として構成されている、請求項３乃至５のいずれか一項に記載の組電池。
前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層の少なくとも一方は、前記電池セルが表層に有する絶縁性部材である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の組電池。
前記拘束板の、前記電池セルを加圧している部分の形状は、キャンバー形状、オフセット形状、及び、リブ形状の少なくとも１つを含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の組電池。