JP2020140814A - 温度センサ、電池モジュールおよび電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】構造の複雑化を抑制しながら電池の過熱をより早期に検知する。【解決手段】温度センサ２８は、電池１０に熱的に接続される基板３０と、基板３０に搭載される第１温度検知素子３２および第２温度検知素子３４と、を備える。基板３０は、電池１０との熱的な接続が強い第１領域３０ａと、電池１０との熱的な接続が第１領域３０ａよりも弱い第２領域３０ｂと、を有する。第１温度検知素子３２は第１領域３０ａに搭載され、第２温度検知素子３４は第２領域３０ｂに搭載される。【選択図】図２

Description

本発明は、温度センサ、電池モジュールおよび電池パックに関する。

例えば車両用等の、高い出力電圧が要求される電源として、複数個の電池が電気的に接続された電池モジュールが知られている。一般に電池モジュールには、電池の温度を検知するために電池用温度センサが設けられている。

この電池用温度センサについて、例えば特許文献１には、電池に接する導電性の接触部と接触部に電気的に接続される測定部とを有する電池用温度センサが開示されている。電池用温度センサは、検知対象物である電池との接触が十分でないと正確に温度を検知することが困難である。そこで、特許文献１の電池用温度センサは、接触部と電池との間の電気抵抗を測定部で測定し、この測定結果に基づいて電池用温度センサと電池との接続状態を判定している。

特開２０１５−９９０８７号公報

電池モジュールでは、使用中にある電池の温度が過度に上昇し、その熱が隣接する電池にも伝わってこの隣接する電池の温度も過度に上昇するという、過熱の連鎖が生じるおそれがある。特に、近年は電池の高容量化が進んでおり、電池の温度上昇が大きくなる傾向にあるため、過熱の連鎖がより起こりやすくなっている。この過熱の連鎖を防ぐためには、連鎖の元となる電池の過熱を早期に検知することが望まれる。

一方で、従来の電池モジュールでは、１，２個の電池用温度センサを取り付けて代表的な電池の温度を検知し、これをもって電池モジュール全体の温度を監視することが一般的であった。このように一部の電池のみに電池用温度センサを設ける構成では、電池用温度センサから遠い電池の過熱を検知するまでに時間がかかってしまう。これに対し、電池モジュールを構成する各電池に電池用温度センサを取り付けることで各電池の過熱を早期に検知することが考えられる。しかしながら、この場合は部品点数が著しく増加し、電池モジュールの構造が複雑になってしまう。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、構造の複雑化を抑制しながら電池の過熱をより早期に検知する技術を提供することにある。

本発明のある態様は、温度センサである。この温度センサは、電池に熱的に接続される基板と、基板に搭載される第１温度検知素子および第２温度検知素子と、を備える。基板は、電池との熱的な接続が強い第１領域と、電池との熱的な接続が第１領域よりも弱い第２領域と、を有する。第１温度検知素子は第１領域に搭載され、第２温度検知素子は第２領域に搭載される。

本発明の別の態様は、電池モジュールである。この電池モジュールは、積層された複数の電池を有する電池積層体と、上記態様の温度センサと、を備える。

本発明のさらに別の態様は、電池パックである。この電池パックは、上記態様の電池モジュールと、電池モジュールを収容するケースと、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、構造の複雑化を抑制しながら電池の過熱をより早期に検知することができる。

実施の形態１に係る電池モジュールの分解斜視図である。 実施の形態１に係る温度センサを模式的に示す側面図である。 温度センサの一部を模式的に示す斜視図である。 実施の形態１に係る電池パックを模式的に示す図である。 実施の形態２に係る電池パックを模式的に示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る電池モジュールの分解斜視図である。電池モジュール１は、電池積層体２と、一対のエンドプレート４と、一対のサイドセパレータ６と、一対の拘束部材８と、を備える。

電池積層体２は、複数の電池１０と、セル間セパレータ１２と、を有する。各電池１０は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。各電池１０は、いわゆる角形電池であり、扁平な直方体形状の外装缶１４を有する。外装缶１４の一面には図示しない略長方形状の開口が設けられ、この開口を介して外装缶１４に電極体や電解液等が収容される。外装缶１４の開口には、開口を塞ぐ封口板１６が設けられる。

封口板１６には、長手方向の一端寄りに正極の出力端子１８が配置され、他端寄りに負極の出力端子１８が配置される。一対の出力端子１８はそれぞれ、電極体を構成する正極板、負極板と電気的に接続される。以下では適宜、正極の出力端子１８を正極端子１８ａと称し、負極の出力端子１８を負極端子１８ｂと称する。また、出力端子１８の極性を区別する必要がない場合、正極端子１８ａと負極端子１８ｂとをまとめて出力端子１８と称する。

外装缶１４、封口板１６および出力端子１８は導電体であり、例えば金属製である。封口板１６と外装缶１４の開口とは、例えばレーザー溶接により接合される。各出力端子１８は、封口板１６に形成された貫通孔（図示せず）に挿通される。各出力端子１８と各貫通孔との間には、絶縁性のシール部材（図示せず）が介在する。

本実施の形態の説明では、便宜上、封口板１６を電池１０の上面、封口板１６と対向する外装缶１４の底面を電池１０の下面とする。また、電池１０は、上面および下面をつなぐ２つの主表面を有する。この主表面は、電池１０が有する６つの面のうち面積の最も大きい面である。また、主表面は、上面および下面の長辺と接続される長側面である。上面、下面および２つの主表面を除いた残り２つの面は、電池１０の側面とする。この側面は、上面および下面の短辺と接続される一対の短側面である。

また、便宜上、電池積層体２において電池１０の上面側の面を電池積層体２の上面とし、電池１０の下面側の面を電池積層体２の下面とし、電池１０の側面側の面を電池積層体２の側面とする。これらの方向および位置は、便宜上規定したものである。したがって、例えば、本発明において上面と規定された部分は、下面と規定された部分よりも必ず上方に位置することを意味するものではない。

封口板１６には、一対の出力端子１８の間に弁部２０が設けられる。弁部２０は、安全弁とも呼ばれ、電池１０の内部のガスを放出するための機構である。弁部２０は、外装缶１４の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。弁部２０は、例えば、封口板１６の一部に設けられる、他部よりも厚さが薄い薄肉部と、この薄肉部の表面に形成される線状の溝とで構成される。この構成では、外装缶１４の内圧が上昇すると、溝を起点に薄肉部が裂けることで開弁される。

また、各電池１０は、絶縁フィルム（図示せず）を有する。絶縁フィルムは、例えば筒状のシュリンクチューブであり、外装缶１４を内部に通した後に加熱される。これにより、絶縁フィルムは収縮し、外装缶１４の２つの主表面、２つの側面および底面を被覆する。絶縁フィルムにより、隣り合う電池１０間、あるいは電池１０とエンドプレート４や拘束部材８との間の短絡を抑制することができる。

複数の電池１０は、隣り合う電池１０の主表面同士が対向するようにして所定の間隔で積層される。なお、「積層」は、任意の１方向に複数の部材を並べることを意味する。したがって、電池１０の積層には、複数の電池１０を水平に並べることも含まれる。また、各電池１０は、出力端子１８が同じ方向を向くように配置される。本実施の形態では、電池１０は水平に積層されている。したがって、電池１０の積層方向Ｘは、水平に延びる方向である。また各電池１０は、出力端子１８が鉛直方向上方を向くように配置される。以下では適宜、水平で且つ積層方向Ｘに垂直な方向を水平方向Ｙとし、積層方向Ｘおよび水平方向Ｙに対し垂直な方向を鉛直方向Ｚとする。

セル間セパレータ１２は、絶縁スペーサとも呼ばれ、例えば絶縁性を有する樹脂シートからなる。セル間セパレータ１２を構成する樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ノリル（登録商標）樹脂（変性ＰＰＥ）等の熱可塑性樹脂が例示される。セル間セパレータ１２は、隣接する２つの電池１０間に配置され、当該２つの電池１０間を電気的に絶縁する。

電池積層体２は、一対のエンドプレート４で挟まれる。一対のエンドプレート４は、積層方向Ｘにおける電池積層体２の両端に配置される。一対のエンドプレート４は、積層方向Ｘにおける両端に位置する電池１０と、セル間セパレータ１２を介して隣り合う。各エンドプレート４は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属で構成される金属板である。エンドプレート４と電池１０との間にセル間セパレータ１２が介在することで、両者が絶縁される。

各エンドプレート４は、水平方向Ｙを向く２つの面に締結孔４ａを有する。本実施の形態では、３つの締結孔４ａが鉛直方向Ｚに所定の間隔をあけて配置されている。締結孔４ａが設けられる面は、拘束部材８の後述する平面部８ａと対向する。

サイドセパレータ６は、拘束部材８と電池積層体２との間に配置されて両者を電気的に絶縁する。本実施の形態では、水平方向Ｙに一対のサイドセパレータ６が配列される。各サイドセパレータ６は、電池１０の積層方向Ｘに長い長尺状である。一対のサイドセパレータ６の間には、電池積層体２が配置される。各サイドセパレータ６は、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。サイドセパレータ６を構成する樹脂としては、セル間セパレータ１２と同様に、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ノリル（登録商標）樹脂（変性ＰＰＥ）等の熱可塑性樹脂が例示される。

本実施の形態のサイドセパレータ６は、第１部分６ａと、第２部分６ｂと、第３部分６ｃと、を有する。第１部分６ａは、矩形の平板状であり、電池積層体２の側面に沿って積層方向Ｘに延びる。第２部分６ｂは、積層方向Ｘに延びる帯状であり、第１部分６ａの上端から電池積層体２側に突出する。第３部分６ｃは、積層方向Ｘに延びる帯状であり、第１部分６ａの下端から電池積層体２側に突出する。

拘束部材８は、バインドバーとも呼ばれ、積層方向Ｘに延びる長尺状の部材である。拘束部材８は、電池積層体２の側面と対向するように配置される。本実施の形態では、水平方向Ｙに一対の拘束部材８が配列される。各拘束部材８は金属製である。拘束部材８を構成する金属としては、鉄やステンレス鋼等が例示される。一対の拘束部材８の間には、電池積層体２、一対のエンドプレート４および一対のサイドセパレータ６が配置される。

本実施の形態の拘束部材８は、平面部８ａと、一対の腕部８ｂと、を有する。平面部８ａは矩形状であり、電池積層体２の側面に沿って積層方向Ｘに延びる。一対の腕部８ｂは、鉛直方向Ｚにおける平面部８ａの両端から電池積層体２側に突出する。つまり、一方の腕部８ｂは、平面部８ａの上辺から電池積層体２側に突出し、他方の腕部８ｂは、平面部８ａの下辺から電池積層体２側に突出する。一対の腕部８ｂの間には、電池積層体２およびサイドセパレータ６が配置される。

平面部８ａにおける各エンドプレート４と対向する領域には、コンタクトプレート２２が溶接等により固定される。コンタクトプレート２２は、鉛直方向Ｚに長い部材である。コンタクトプレート２２には、エンドプレート４の締結孔４ａに対応する位置に、コンタクトプレート２２を水平方向Ｙに貫通する貫通孔２２ａが設けられる。また、平面部８ａは、コンタクトプレート２２の貫通孔２２ａに対応する位置に、平面部８ａを水平方向Ｙに貫通する貫通孔８ｃを有する。

各拘束部材８の平面部８ａに一対のエンドプレート４が係合することで、複数の電池１０が積層方向Ｘに挟み込まれる。具体的には、複数の電池１０と複数のセル間セパレータ１２とが交互に配列されて電池積層体２が形成され、電池積層体２がセル間セパレータ１２を介して一対のエンドプレート４で積層方向Ｘに挟まれる。この状態で、電池積層体２が一対のサイドセパレータ６で水平方向Ｙに挟まれる。さらに、一対のサイドセパレータ６の外側から、一対の拘束部材８が全体を水平方向Ｙに挟み込む。

一対のエンドプレート４と一対の拘束部材８とは、締結孔４ａ、貫通孔２２ａおよび貫通孔８ｃが重なり合うように、互いに位置合わせされる。そして、ねじ等の締結部材２４が貫通孔８ｃおよび貫通孔２２ａに挿通され、締結孔４ａに螺合される。これにより、一対のエンドプレート４と一対の拘束部材８とが固定される。一対のエンドプレート４と一対の拘束部材８とが係合されることで、複数の電池１０は積層方向Ｘにおいて締め付けられて拘束される。これにより、各電池１０は、積層方向Ｘにおいて位置決めされる。また、一対の腕部８ｂによって、複数の電池１０は鉛直方向Ｚに挟み込まれる。これにより、各電池１０は、鉛直方向Ｚにおいて位置決めされる。

一対の腕部８ｂによって電池積層体２が鉛直方向Ｚに挟み込まれた状態で、上側の腕部８ｂと電池積層体２との間にはサイドセパレータ６の第２部分６ｂが介在し、下側の腕部８ｂと電池積層体２との間にはサイドセパレータ６の第３部分６ｃが介在する。これにより、各腕部８ｂと電池積層体２とは電気的に絶縁される。

一例として、これらの組み付けが完了した後に、各電池１０の出力端子１８にバスバー６０（図４参照）が取り付けられて、複数の電池１０の出力端子１８どうしが電気的に接続される。例えばバスバーは、溶接により出力端子１８に固定される。

積層方向Ｘにおける拘束部材８の両端部には、固定部２６が配置される。電池モジュール１は、固定部２６によって固定対象に固定される。固定対象は、例えば後述する電池パック５２のケース５４である。固定部２６は、図示しない締結部材が挿通される貫通孔２６ａを有する。固定対象は締結孔（図示せず）を有し、この締結孔と貫通孔２６ａとが重ね合わされ、ここに締結部材が挿通されることで、電池モジュール１が固定対象に固定される。なお、固定部２６は、溶接等の他の方法によって固定対象に固定されてもよい。

電池積層体２の上面には、バスバープレート（図示せず）が載置されてもよい。バスバープレートは、複数の電池１０の上面を覆うとともに、バスバーを支持する板材である。また、バスバープレートの上面には、トップカバー（図示せず）が載置されてもよい。トップカバーにより、電池１０の出力端子１８や弁部２０、バスバー等への結露水や塵埃等の接触を抑制することができる。

また、電池モジュール１は、温度センサ２８を備える。温度センサ２８は、所定の電池１０に熱的に、つまり熱交換可能に接続される。本実施の形態では、電池モジュール１は１つの温度センサ２８を備える。温度センサ２８は、所定の電池１０の封口板１６に固定されている。

図２は、実施の形態１に係る温度センサ２８を模式的に示す側面図である。図３は、温度センサ２８の一部を模式的に示す斜視図である。温度センサ２８は、基板３０と、第１温度検知素子３２と、第２温度検知素子３４と、第１金属板３６と、第２金属板３８と、支持部４０と、接着層４２と、接着層５０と、を備える。

基板３０は、第１温度検知素子３２および第２温度検知素子３４が搭載される部材である。本実施の形態の基板３０は、フレキシブルプリント基板であり、ポリイミド等の可撓性および絶縁性を有する材料で形成される。基板３０の一方の表面には、第１温度検知素子３２および第２温度検知素子３４が電気的に接続されるランド（図示せず）や、ランドから延びる配線（図示せず）が敷設されている。また、基板３０にはリード線４４がはんだ付け等により接続される。リード線４４は、外部の電池ＥＣＵ（図示せず）等に接続される。第１温度検知素子３２および第２温度検知素子３４が検知した温度に関する情報（電圧等）は、リード線４４を介して電池ＥＣＵに送られる。電池ＥＣＵは、第１温度検知素子３２および第２温度検知素子３４の検知結果に基づいて、各電池１０の異常を判定することができる。一例として電池ＥＣＵは、電池１０が異常であると判定した場合、車両を制御するための別の制御回路等へ信号を伝送する。

基板３０は、第２金属板３８の一方の主表面に積層される。第２金属板３８は、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属材料で構成される。基板３０と第２金属板３８との間には接着層４２が介在し、接着層４２によって基板３０が第２金属板３８に固定される。接着層４２は、例えば耐熱性および熱伝導性を有する両面接着テープ等で構成される。

第２金属板３８の他方の主表面（基板３０が積層される側とは反対側の主表面）は、電池１０に接着等により固定される。第２金属板３８は、基板３０と電池１０との間に配置され、基板３０および電池１０に熱的に接続される。したがって、基板３０は、第２金属板３８および接着層４２を介して電池１０に熱的に接続される。第２金属板３８によって基板３０を支持することで、温度センサ２８の剛性を高めることができる。

基板３０は、電池１０との熱的な接続が強い第１領域３０ａと、電池１０との熱的な接続が第１領域３０ａよりも弱い第２領域３０ｂと、を有する。つまり、電池１０と第１領域３０ａとの間の伝熱量（電池１０から第１領域３０ａに移動する、もしくは第１領域３０ａから電池１０に移動する単位時間、単位体積当たりの熱量）は、電池１０と第２領域３０ｂとの間の伝熱量（電池１０から第２領域３０ｂに移動する、もしくは第２領域３０ｂから電池１０に移動する単位時間、単位体積当たりの熱量）よりも大きい。

本実施の形態の第２領域３０ｂは、第１領域３０ａよりも電池１０から離れた位置に配置される。これにより、第２領域３０ｂは、第１領域３０ａに比べて電池１０との熱的な接続が弱められる。また、本実施の形態の基板３０は、電池１０の封口板１６に沿って延在する平坦部４６と、平坦部４６から電池１０と離れる方向に突出する突出部４８と、を有する。そして、第１領域３０ａは平坦部４６に配置され、第２領域３０ｂは突出部４８に配置される。

突出部４８は、平坦部４６よりも電池１０から離間している。このため、突出部４８は、平坦部４６に比べて電池１０からの伝熱量が小さい。したがって、平坦部４６に第１領域３０ａを配置し、突出部４８に第２領域３０ｂを配置することで、第１領域３０ａと第２領域３０ｂとで電池１０との熱的な接続の強さを異ならせることができる。

また、本実施の形態の突出部４８は、基板３０の折り曲げられた部分で構成される。基板３０は、フレキシブルプリント基板であるため、容易に折り曲げることができる。したがって、基板３０の一部に切り込みを入れ、この部分を接着層４２から剥離して折り曲げることで、あるいは反り返らせることで、簡単に突出部４８を形成することができる。一方、平坦部４６は、接着層４２により第２金属板３８の主表面に固定される。

第１温度検知素子３２および第２温度検知素子３４は、温度を検知する。第１温度検知素子３２の検知対象となる温度は、電池１０の温度であり、第２温度検知素子３４の検知対象となる温度は、電池１０周囲の雰囲気温度である。本実施の形態では、第１温度検知素子３２および第２温度検知素子３４は、それぞれチップ型のサーミスタで構成される。なお、第１温度検知素子３２および第２温度検知素子３４は、熱電対等であってもよいし、ビーズ型等であってもよい。

電池１０は、過熱（熱暴走）すると弁部２０から高温のガスを噴出する。したがって、第２温度検知素子３４で電池１０周囲の雰囲気温度を検知することで、電池１０からのガスの噴出を検出することができる。つまり、電池１０の過熱を検出することができる。弁部２０から噴出されるガスの温度は１０００℃近い高温である。このため、第２温度検知素子３４には、電池１０の温度を検知する第１温度検知素子３２に比べて検知分解能の低い素子を採用することができる。第２温度検知素子３４に第１温度検知素子３２よりも低分解能の素子を採用することで、温度センサ２８ひいては電池モジュール１のコストを低減することができる。

第１温度検知素子３２は第１領域３０ａに搭載され、第２温度検知素子３４は第２領域３０ｂに搭載される。したがって、第２温度検知素子３４は、第１温度検知素子３２よりも電池１０から離れた位置に配置される。第１温度検知素子３２および第２温度検知素子３４は、封止樹脂（図示せず）によって封止されてもよい。この場合、封止樹脂は熱伝導性を有することが好ましい。

第１領域３０ａは、平坦部４６に設けられて電池１０との熱的な接続が強い。このため、第１領域３０ａに第１温度検知素子３２を搭載することで、第１温度検知素子３２によって電池１０の温度を好適に検知することができる。一方、第２領域３０ｂは、突出部４８に設けられて電池１０との熱的な接続が弱い。このため、第２領域３０ｂに第２温度検知素子３４を搭載することで、電池１０が第２温度検知素子３４に与える熱的な影響を減らすことができる。このため、第２温度検知素子３４によって電池１０周囲の雰囲気温度を好適に検知することができる。

また、平坦部４６は、接着層４２を介して第２金属板３８に固定される。第２金属板３８は、基板３０よりも熱容量が大きく電池１０の熱が蓄えられやすい。このため、第１温度検知素子３２による電池温度の検知をより安定化させることができる。また、第２金属板３８に平坦部４６を固定することで、平坦部４６の平坦性を高めることができる。これにより、電池１０の熱を第１温度検知素子３２に安定的に伝導させることができる。よって、第１温度検知素子３２による電池温度の検知精度を高めることができる。

突出部４８における第２温度検知素子３４が搭載される側とは反対側の表面には、第１金属板３６が熱的に接続される。本実施の形態では、接着層５０によって第１金属板３６が突出部４８に固定される。第１金属板３６は、第２金属板３８と同様の材料で構成することができる。接着層５０は、接着層４２と同様の材料で構成することができる。第１金属板３６は、基板３０よりも熱容量が大きく電池１０周囲の雰囲気の熱が蓄えられやすい。このため、第２温度検知素子３４による雰囲気温度の検知をより安定化させることができる。

支持部４０は、基板３０の折り曲げられた部分、つまり突出部４８の折り曲げ状態を保持する。支持部４０は、ベース部４０ａと、戻り止め部４０ｂと、を有する。ベース部４０ａは、第２金属板３８に沿って延び、接着層４２を介して第２金属板３８に固定される。戻り止め部４０ｂは、ベース部４０ａから電池１０と離れる方向に突出する。支持部４０は、突出部４８と接着層４２との合流部に配置される。この状態で、折り曲げられる前に第２金属板３８側を向いていた突出部４８の表面に戻り止め部４０ｂが突き当たる。これにより、反り返った突出部４８が元の位置に戻ること、つまり突出部４８が平坦部４６との接続部を支点に第２金属板３８に近づく方向に変位することを抑制することができる。

続いて、本実施の形態に係る電池パック５２について説明する。図４は、実施の形態１に係る電池パックを模式的に示す図である。図４では、セル間セパレータ１２、エンドプレート４、サイドセパレータ６および拘束部材８の図示を省略している。本実施の形態の電池モジュール１は、ケース５４に収容されて電池パック５２を構成する。つまり、本実施の形態の電池パック５２は、電池モジュール１と、電池モジュール１を収容するケース５４と、を備える。電池モジュール１は、固定部２６（図１参照）によってケース５４に固定される。ケース５４は、所定の固定機構（図示せず）によって車体等の固定対象（図示せず）に固定される。

また、電池パック５２は、本実施の形態に係る電池モジュール１とは異なる電池モジュールも収容する。以下の説明では、便宜上、本実施の形態に係る電池モジュール１を第１電池モジュール１ａと称し、第１電池モジュール１ａとは異なる電池モジュールを第２電池モジュール１ｂと称する。第２電池モジュール１ｂは、本実施の形態に係る温度センサ２８とは異なる温度センサを備える。以下の説明では、便宜上、本実施の形態に係る温度センサ２８を第１温度センサ２８ａと称し、第１温度センサ２８ａとは異なる温度センサを第２温度センサ２８ｂと称する。

第２温度センサ２８ｂは、第１温度検知素子３２を有し、第２温度検知素子３４を有しない点が第１温度センサ２８ａと異なる。つまり、第２温度センサ２８ｂは、従来の電池用温度センサである。また、第２電池モジュール１ｂは、第１温度センサ２８ａに代えて第２温度センサ２８ｂを備える従来の電池モジュールである。

第１電池モジュール１ａおよび第２電池モジュール１ｂのいずれにおいても、電池積層体２は、少なくとも２つの電池１０が並列接続された電池ユニット５８を含む。具体的には、各電池モジュールにおいて、複数の電池１０は所定数の電池１０で構成される複数の電池ユニット５８に組み分けられる。そして、各電池ユニット５８において電池１０どうしがバスバー６０で並列接続される。また、隣り合う電池ユニット５８どうしがバスバー６０で直列接続される。バスバー６０は、銅やアルミニウム等の金属で構成される略帯状の部材である。

図４に示す例では、各電池モジュールにおいて、同極の出力端子１８どうしが隣り合うようにして４つの電池１０が積層されて、３つの電池ユニット５８が形成されている。３つの電池ユニット５８は、隣り合う電池ユニット５８の異極の出力端子１８どうしが隣り合うように積層されている。そして、各出力端子１８にバスバー６０が接合される。これにより、各電池ユニット５８における電池１０が並列接続され、電池ユニット５８どうしが直列接続される。なお、第２電池モジュール１ｂでは、全ての電池１０が直列接続されていてもよい。

また、電池パック５２は、ケース５４の内外を連通する排気口５６を備える。本実施の形態の電池パック５２は、２つの排気口５６を備える。ケース５４は平面視で矩形状であり、２つの排気口５６はおおよそ対角線上に配置されている。ケース５４に収容された電池モジュール１のいずれかの電池１０からガスが噴出すると、このガスは排気口５６からケース５４の外部に排出される。

第１電池モジュール１ａおよび第２電池モジュール１ｂは、ケース５４内に配列される。図４に示す例では、２つの第１電池モジュール１ａと６つの第２電池モジュール１ｂとが２行４列のマトリクス状に配列されている。電池モジュールの配列において、排気口５６に最も近い位置には第１電池モジュール１ａが配置される。本実施の形態では、一方の第１電池モジュール１ａが一方の排気口５６に最も近い位置に配置され、他方の第１電池モジュール１ａが他方の排気口５６に最も近い位置に配置される。

これにより、第１温度センサ２８ａを排気口５６の近傍に配置する設計が容易になる。いずれの電池１０からガスが噴出した場合でも、噴出したガスは排気口５６からケース５４の外部に排気される。したがって、第１温度センサ２８ａを排気口５６の近傍に配置することで、電池パック５２内のいずれかの電池１０が過熱していることをより確実に検出することが可能となる。

また、本実施の形態では、第１電池モジュール１ａにおいて排気口５６に最も近い電池ユニット５８に第１温度センサ２８ａが取り付けられている。さらに、排気口５６に最も近い電池１０に第１温度センサ２８ａが取り付けられている。これらにより、電池パック５２内のいずれかの電池１０が過熱していることをより確実に検出することが可能となる。なお、第２電池モジュール１ｂにおいて、第２温度センサ２８ｂが設けられる位置は特に限定されない。本実施の形態では、中央の電池１０に第２温度センサ２８ｂが取り付けられている。

以上説明したように、本実施の形態に係る温度センサ２８（第１温度センサ２８ａ）は、電池１０に熱的に接続される基板３０と、基板３０に搭載される第１温度検知素子３２および第２温度検知素子３４と、を備える。基板３０は、電池１０との熱的な接続が強い第１領域３０ａと、電池１０との熱的な接続が第１領域３０ａよりも弱い第２領域３０ｂと、を有する。そして、第１温度検知素子３２は第１領域３０ａに搭載され、第２温度検知素子３４は第２領域３０ｂに搭載される。

各電池１０に電池用温度センサを取り付けることによる電池モジュール１の構造の複雑化を抑制しながら、電池用温度センサから遠い電池１０の過熱を早期に検知する方法として、過熱した電池１０から噴出するガスによる雰囲気温度の上昇を電池用温度センサで検知することが考えられる。しかしながら、電池用温度センサは、熱容量の大きい電池１０に接続されている。このため、電池用温度センサは雰囲気温度の影響を受けにくく、電池１０が噴出したガスによる雰囲気温度の上昇を高精度に検知できないおそれがある。

これに対し、本実施の形態の温度センサ２８は、電池１０との熱的な接続が相対的に強い第１領域３０ａに第１温度検知素子３２を搭載し、電池１０との熱的な接続が相対的に弱い第２領域３０ｂに第２温度検知素子３４を搭載している。これにより、電池１０周囲の雰囲気温度の変化に対する第２温度検知素子３４の検知感度を高めることができる。したがって、第１温度検知素子３２により電池１０の温度を検知するとともに、第２温度検知素子３４により電池１０周囲の雰囲気温度を検知することができる。よって、本実施の形態に係る温度センサ２８によれば、電池モジュール１の構造の複雑化を抑制しながら、各電池１０の過熱をより早期に検知することができる。

また、２つの温度検知素子を同じ基板３０に搭載しているため、別々の基板に搭載する場合に比べて温度センサ２８の部品点数およびコストを削減することができる。また、温度センサ２８ひいては電池モジュール１を小型化することができる。さらに、各温度検知素子の配線を簡単に引き回すことができるため、温度センサ２８の構造の複雑化をより抑制することができる。

また、本実施の形態において、第２領域３０ｂは、第１領域３０ａよりも電池１０から離れた位置に配置される。したがって、第２温度検知素子３４は、第１温度検知素子３２よりも電池１０から離れた位置に配置される。これにより、第２温度検知素子３４から電池１０への熱の移動をより抑制することができる。このため、第２温度検知素子３４によって電池１０周囲の雰囲気温度をより高精度に、あるいはより確実に検知することができる。

また、基板３０は、電池１０に沿って延在する平坦部４６と、平坦部４６から電池１０と離れる方向に突出する突出部４８と、を有する。そして、第１領域３０ａは平坦部４６に配置され、第２領域３０ｂは突出部４８に配置される。これにより、簡単な構造で第２温度検知素子３４と電池１０との熱的な接続を弱めることができる。よって、電池モジュール１の構造の複雑化をより抑制することができる。

また、本実施の形態の突出部４８は、基板３０の折り曲げられた部分で構成される。これにより、部品点数の増大を招くことなく、簡単な構造で第２温度検知素子３４と電池１０との熱的な接続を弱めることができる。よって、電池モジュール１の構造の複雑化をより抑制することができる。

また、基板３０は、フレキシブルプリント基板である。そして、温度センサ２８は、基板３０の折り曲げられた部分の折り曲げ状態を保持する支持部４０を備える。これにより、第２温度検知素子３４と電池１０との熱的な接続が弱められた状態をより安定的に維持することができる。

また、温度センサ２８は、突出部４８における第２温度検知素子３４が搭載される側とは反対側の表面に熱的に接続される第１金属板３６を備える。これにより、第２温度検知素子３４による雰囲気温度の検知をより安定化させることができる。また、温度センサ２８は、基板３０と電池１０との間に配置されて両者に熱的に接続される第２金属板３８を備える。これにより、第１温度検知素子３２による電池温度の検知をより安定化させることができる。また、温度センサ２８の剛性を高めることができる。また、平坦部４６の平坦性を高めることができ、これにより第１温度検知素子３２による電池温度の検知をより安定化させることができる。

また、本実施の形態に係る電池モジュール１は、積層された複数の電池１０を有する電池積層体２と、本実施の形態に係る温度センサ２８（第１温度センサ２８ａ）と、を備える。簡単な構造で各電池１０の過熱を早期に検知可能な温度センサ２８を電池積層体２に設置することで、電池モジュール１の構造の複雑化やコストの増加を抑制しながら、安全性の高い電池モジュール１を得ることができる。

また、電池積層体２は、少なくとも２つの電池１０が並列接続された電池ユニット５８を含む。電池積層体２において全ての電池１０が直列接続されている場合、電池積層体２のいずれかの電池１０が過熱すると、弁部２０が作動して当該電池１０の電圧が低下する。このため、各電池１０の過熱は、過熱した電池１０の電圧変化に基づいて検知することも可能である。

一方、電池積層体２において電池１０が並列接続された電池ユニット５８を含む場合、電池ユニット５８を構成する各電池１０の電圧は平均化される。したがって、電池ユニット５８内のいずれかの電池１０が過熱して電圧が低下しても、電池ユニット５８内の正常な電池１０の電圧によって、過熱した電池１０の電圧低下が抑えられる。このため、検出した電圧に基づいて各電池１０の過熱を高精度に検知することが困難である。これに対し、本実施の形態の温度センサ２８を電池積層体２に設置することで、電池１０が並列接続された電池ユニット５８を含む電池モジュール１においても、各電池１０の過熱を高精度に検知することができる。なお、全ての電池１０が直列接続されている電池モジュールに対しても、電池１０の過熱をより高精度に検知可能となる点で、本実施の形態の温度センサ２８の設置は有益である。

また、本実施の形態に係る電池パック５２は、本実施の形態に係る電池モジュール１（第１電池モジュール１ａ）と、電池モジュール１を収容するケース５４と、を備える。

また、電池パック５２は、第１温度検知素子３２を有し第２温度検知素子３４を有しない第２温度センサ２８ｂを備える第２電池モジュール１ｂと、ケース５４の内外を連通する排気口５６と、を備える。本実施の形態に係る電池モジュール１である第１電池モジュール１ａと、第２電池モジュール１ｂとは、ケース５４内に配列される。その際、電池モジュールの配列において排気口５６に最も近い位置には、第１電池モジュール１ａが配置される。

これにより、本実施の形態の温度センサ２８である第１温度センサ２８ａを排気口５６の近傍に配置する設計が容易になる。この結果、いずれの電池１０が過熱した場合であっても、ケース５４内のいずれかの電池１０が過熱していることをより確実に検出することができる。また、より少数の第１温度センサ２８ａで電池パック５２内の全電池１０の過熱を検出することができるため、電池パック５２のコストを低減することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る電池パックは、第１電池モジュール１ａおよび第２電池モジュール１ｂが温度センサの種類を除いて同じ構造を有する点と、第１電池モジュール１ａの配置が限定されない点を除き、実施の形態１と共通の構成を有する。以下、本実施の形態に係る電池パック５２について実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図５は、実施の形態２に係る電池パックを模式的に示す図である。図５では、セル間セパレータ１２、エンドプレート４、サイドセパレータ６および拘束部材８の図示を省略している。

本実施の形態の電池パック５２は、第１電池モジュール１ａと、第２電池モジュール１ｂと、第１電池モジュール１ａおよび第２電池モジュール１ｂを収容するケース５４と、を備える。第１電池モジュール１ａは、実施の形態１に係る第１温度センサ２８ａを備える。第２電池モジュール１ｂは、第１温度センサ２８ａとは別の第２温度センサ２８ｂを備える。第２温度センサ２８ｂは、第１温度検知素子３２を有し、第２温度検知素子３４を有しない点のみが第１温度センサ２８ａと異なる。つまり、第２温度センサ２８ｂは、従来の電池用温度センサである。また、第２電池モジュール１ｂは、第１温度センサ２８ａに代えて第２温度センサ２８ｂを備える点のみが第１電池モジュール１ａと異なる。つまり、第２電池モジュール１ｂは、従来の電池モジュールである。

本実施の形態では、第１電池モジュール１ａにおける第１温度センサ２８ａの配置と、第２電池モジュール１ｂにおける第２温度センサ２８ｂの配置とは同じである。図５に示す例では、いずれの電池モジュールにおいても、中央の電池１０に温度センサが取り付けられている。これにより、第１電池モジュール１ａおよび第２電池モジュール１ｂを、温度センサの種類を除いて実質的に同一の構造とすることができる。

ケース５４内の残空間が電池１０から噴出するガスが充満する程度に小さい場合、いずれの位置に第１温度センサ２８ａが配置されても、電池１０の噴出ガスによる雰囲気温度の上昇を検知することができる。このため、ケース５４内で第１電池モジュール１ａおよび第２電池モジュール１ｂを自由に配置することができる。また、ケース５４に少なくとも１つの第１電池モジュール１ａを収容すれば、ケース５４内の全電池１０の過熱を検出することができる。前記「残空間」とは、ケース５４内の第１電池モジュール１ａおよび第２電池モジュール１ｂ等の収容物の存在領域を除いた領域である。

この場合、第１電池モジュール１ａおよび第２電池モジュール１ｂを実質的に同一の構造とすることで、電池パック５２を組み立てる際に第１電池モジュール１ａであるか第２電池モジュール１ｂであるかを区別することなく、ケース５４内に配列することができる。これにより、電池パック５２の組み立て作業を簡略化することができる。前記「実質的に同一」とは、電池パック５２の組み立てに影響を与える要素、例えば電池モジュールの大きさ（構成する電池１０の数）、各電池１０の大きさ、配線の配置等が同一であることを意味する。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。各実施の形態に含まれる構成要素の任意の組み合わせも、本発明の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。

実施の形態では、突出部４８に第２領域３０ｂを設けることで、第２領域３０ｂと電池１０との熱的な接続を第１領域３０ａと電池１０との熱的な接続よりも弱めている。しかしながら、特にこの構成に限定されず、例えば平坦部４６に第２領域３０ｂを設けるとともに、第２領域３０ｂと電池１０との間に断熱材を介在させる等の方法によっても、第２領域３０ｂと第１領域３０ａとで電池１０との熱的な接続を異ならせることができる。

第１電池モジュール１ａおよび第２電池モジュール１ｂが備える電池１０の数および電池ユニット５８の数は特に限定されない。電池ユニット５８を構成する電池１０の数も特に限定されない。また、第１温度センサ２８ａを備える点を除き、第１電池モジュール１ａの構造は特に限定されない。例えば、エンドプレート４と拘束部材８との締結構造および電池モジュール１とケース５４との固定構造は特に限定されない。サイドセパレータ６は省略されてもよい。電池１０は、円筒状等であってもよい。

１ 電池モジュール、 １ａ 第１電池モジュール、 １ｂ 第２電池モジュール、 ２ 電池積層体、 １０ 電池、 ２８ 温度センサ、 ２８ａ 第１温度センサ、 ２８ｂ 第２温度センサ、 ３０ 基板、 ３０ａ 第１領域、 ３０ｂ 第２領域、 ３２ 第１温度検知素子、 ３４ 第２温度検知素子、 ３６ 第１金属板、 ３８ 第２金属板、 ４０ 支持部、 ４６ 平坦部、 ４８ 突出部、 ５２ 電池パック、 ５４ ケース、 ５６ 排気口、 ５８ 電池ユニット。

Claims (12)

1. 電池に熱的に接続される基板と、
   前記基板に搭載される第１温度検知素子および第２温度検知素子と、を備え、
   前記基板は、前記電池との熱的な接続が強い第１領域と、前記電池との熱的な接続が前記第１領域よりも弱い第２領域と、を有し、
   前記第１温度検知素子は前記第１領域に搭載され、前記第２温度検知素子は前記第２領域に搭載されることを特徴とする温度センサ。
2. 前記第２領域は、前記第１領域よりも前記電池から離れた位置に配置され、
   前記第２温度検知素子は、前記第１温度検知素子よりも前記電池から離れた位置に配置される請求項１に記載の温度センサ。
3. 前記基板は、前記電池に沿って延在する平坦部と、前記平坦部から前記電池と離れる方向に突出する突出部と、を有し、
   前記第１領域は前記平坦部に配置され、前記第２領域は前記突出部に配置される請求項１または２に記載の温度センサ。
4. 前記突出部は、前記基板の折り曲げられた部分で構成される請求項３に記載の温度センサ。
5. 前記基板は、フレキシブルプリント基板であり、
   前記温度センサは、前記折り曲げられた部分の折り曲げ状態を保持する支持部を備える請求項４に記載の温度センサ。
6. 前記突出部における前記第２温度検知素子が搭載される側とは反対側の表面に熱的に接続される第１金属板を備える請求項３乃至５のいずれか１項に記載の温度センサ。
7. 前記基板と前記電池との間に配置され、前記基板および前記電池に熱的に接続される第２金属板を備える請求項１乃至６のいずれか１項に記載の温度センサ。
8. 積層された複数の電池を有する電池積層体と、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載の温度センサと、
   を備えることを特徴とする電池モジュール。
9. 前記電池積層体は、少なくとも２つの電池が並列接続された電池ユニットを含む請求項８に記載の電池モジュール。
10. 請求項８または９に記載の電池モジュールと、
    前記電池モジュールを収容するケースと、
    を備えることを特徴とする電池パック。
11. 前記電池パックは、請求項８または９に記載の電池モジュールである第１電池モジュールとは異なる第２電池モジュールと、前記ケースの内外を連通する排気口と、を備え、
    前記第２電池モジュールは、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の温度センサである第１温度センサとは異なる第２温度センサであって、前記第１温度検知素子を有し前記第２温度検知素子を有しない第２温度センサを備え、
    前記第１電池モジュールおよび前記第２電池モジュールは前記ケース内に配列され、電池モジュールの配列において前記排気口に最も近い位置には前記第１電池モジュールが配置される請求項１０に記載の電池パック。
12. 前記電池パックは、請求項８または９に記載の電池モジュールである第１電池モジュールとは異なる第２電池モジュールを備え、
    前記第２電池モジュールは、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の温度センサである第１温度センサとは異なる第２温度センサであって、前記第１温度検知素子を有し前記第２温度検知素子を有しない第２温度センサを備え、
    前記第１電池モジュールにおける前記第１温度センサの配置と、前記第２電池モジュールにおける前記第２温度センサの配置とは同じである請求項１０に記載の電池パック。

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