JP4805271B2 - 二次電池モジュール - Google Patents

Description

発明の分野

本発明は、二次電池モジュールに関し、より詳しくは、指定された深さに張り合わされた、少なくとも２個の電池セルを有し、その際、隣接する電池セルの平坦表面の間に空気案内ブロックが配置されており、隣接する電池セルの突出表面の間に固定ブロックが配置されており、空気案内ブロックおよび固定ブロックが、締め具を使用して互いに固定されており、隣接する電池セルの対応する電極端子が、ボルトおよびナットとして作用する導電性および絶縁性接続部材により直列に相互接続され、それによって、様々な工業的設備および電気自動車の中に都合良く設置される二次電池モジュールに関する。

発明の背景

一般的に、単位あたりの電池１個の出力は限られているので、複数の電池セルを含む電池モジュールが、大規模出力を必要とする電気自動車およびレジャー設備に使用されている。

図１に示すように、従来の電池モジュール１は、一列に配置された複数の電池セル２、最も外側にある電池セル２の外側表面に接触し、左および右縁部に沿って形成された複数のネジ穴３ａを有する２個の末端プレート３、および電池セル２の側方表面に沿って配置された、２個の末端プレート３を通して電池セル２を接触するように固定し、その両端から垂直に曲げられた垂直な固定部分５ａを有する、２個のプレート状支持体５を含む。

ここで、指定された間隔を置いて配置されたネジ穴５ｂがプレート状支持体５の垂直固定部分５ａを通して形成され、また、指定された間隔を置いて配置された複数の冷却穴５ｃがプレート状支持体５の本体を通して形成されており、電池セル２で発生した熱を外部に放出する。

ある電池セル２の電極端子および隣接する電池セル２の対応する電極端子は、リード線６で溶接により互いに固定されるので、工業的設備および電気自動車に必要とされる様々な電力に応じて従来の電池モジュール１を製造することは不都合である。

さらに、従来の電池モジュール１は、プレート状支持体５および末端プレート３により、電池セル２の前および後表面が、隣接する電池セル２の前および後表面と接触するように配置されているので、電池セル２から発生した熱が隣接する電池セル２に好ましくない影響を及ぼし、それによって、電池モジュール１の性能が低下する。

さらに、電池モジュール１の電池セル２は、長いプレート状支持体５および末端プレート３の密着力により固定されているので、中間の電池セル２に衝撃が加えられると、衝撃が加えられた電池セル２が、隣接する電池セル２から滑り、電池モジュール１の固定状態が不安定になる。

発明の概要

従って、本発明は、上記の問題を考慮してなされたものであり、本発明の目的は、様々な工業的設備および電気自動車に必要な電気に応じて、指定された深さに張り合わせた、指定された数の電池セルを有し、隣接する電池セルの対応する電極端子が、導電性接続部材および絶縁性接続部材を使用して取り外しできるように相互接続され、それによって、都合良く、迅速に製造される二次電池モジュールを提供することである。

本発明の別の目的は、隣接する電池セルの平坦表面の間に空気案内ブロックが配置されており、隣接する電池セルの突出表面の間に固定ブロックが配置されており、それによって、電池セルから発生した熱が外部に急速に排出され、特定の電池セルに外部の衝撃が加えられても、二次電池モジュールの安定した固定状態が維持される、二次電池モジュールを提供することである。

本発明の一態様により、上記の目的および他の目的は、それぞれ突出した表面と平坦な表面とを有する、少なくとも二個の電池セルが、隣接する電池セルの突出表面どうしが対向し、隣接する電池セルの平坦面どうしが対向するように配置されており、
少なくとも一個の固定ブロックが、対応する前記電池セルの突出表面の縁部に沿って配置され、対応する電池セルと隣接する電池セルとを互いに固定しており、
少なくとも一個の空気案内ブロックが、前記電池モジュールから発生する熱を外部に排出するために、対応する前記電池セルの平坦表面の縁部の少なくとも一部に沿って配置され、
導電性接続部材および絶縁性接続部材が、対応する前記電池セルが他の電池セルと共に直列回路を形成するように、電池セルの電極端子を相互に接続しており、
複数の締め具が、前記固定ブロックおよび前記空気案内ブロックにより前記電池セル同士が相互に接触した後、前記電池セルを一体的に固定している、二次電池モジュールを提供することにより、達成される。

本発明の二次電池モジュールは、様々な工業的設備および電気自動車に必要な電気に応じて、指定された数の電池セルを含んでなり、その際、電池セルの電極端子が、ボルトおよびナットとして作用する導電性および絶縁性接続部材を使用して取り外しできるように相互接続され、それによって、都合良く、迅速に製造される。

さらに、隣接する電池セルの平坦表面の間に空気案内ブロックが配置されており、隣接する電池セルの突出表面の間に固定ブロックが配置されているので、本発明の二次電池モジュールは、電池セルから発生した熱を外部に急速に排出し、特定の電池セルに外部の衝撃が加えられても、安定した固定状態が維持される。

本発明の上記の、および他の目的、特徴および利点は、添付の図面を参照しながら記載する下記の詳細な説明により、より深く理解される。

好ましい実施態様の詳細な説明

ここで、本発明の好ましい実施態様を、図２〜６を参照しながら説明する。

図２は、本発明の二次電池モジュールを示す分解組立透視図である。

図２に示すように、本発明の二次電池モジュールは、少なくとも２個の電池セル７、少なくとも一個の固定ブロック８、少なくとも一個の空気案内ブロック９、導電性接続部材１０および絶縁性接続部材１１、および複数の締め具（図示せず）を含んでなり、少なくとも２個の電池セル７が、それぞれ突出した表面および平坦な表面を有し、隣接する電池セル７の突出表面同士が対向し、隣接する電池セル７の平坦表面同士が対向するように配置され、少なくとも一個の固定ブロック８が、対応する電池セル７の突出表面の縁部に沿って配置され、対応する電池セル７および該隣接する電池セル７を互いに固定しており、少なくとも一個の空気案内ブロック９が、対応する電池セル７から発生する熱を外部に排出するために、対応する電池セル７の平坦表面の縁部の少なくとも一部に沿って配置され、該導電性接続部材１０および絶縁性接続部材１１が、対応する電池セル７が他の電池セル７と共に直列回路を形成するように、電池セル７の電極端子７ａおよび７ｂを相互接続し、複数の締め具が、固定ブロック８および空気案内ブロック９により電池セル７同士が相互に接触した後、電池セル７を一体的に固定する。

好ましくは、固定ブロック８は、隣接する２個の電池セル７の突出表面を取り囲む中空部８ａ、および隣接する２個の電池セル７の縁部より大きなサイズを有する支持体８ｂを含んでなる。

好ましくは、空気案内ブロック９は、対応する電池セル７から発生する熱を外部に滑らかに排出するための特定の形状を有する空気通路９ａを含んでなり、空気通路９ａは、隣接する電池セル７間の空間を通過する空気が層流から乱流に変換されるように、部分的に狭くなっている。

空気案内ブロック９の空気通路９ａは、空気が、空気通路９ａの片側から空気通路９ａの反対側に滑らかに通過するように配置され、独立した２個の部品または１個の部品から製造されている。

好ましくは、各導電性接続部材１０は、ボス１０ａおよび本体１１ｂを含んでなり、ボス１０ａは片側にネジ山が形成されており、本体１１ｂは反対側にボス１０ａのネジ山に対応するネジ山が形成されている穴１０ｂｂを有するので、導電性接続部材１０は、交互に配置された絶縁性接続部材１１に接続される（図２参照）。さらに、好ましくは、各絶縁性接続部材１１は、ボス１１ａおよび本体１１ｂを含んでなり、ボス１１ａは片側にネジ山が形成されており、本体１１ｂは反対側にボス１１ａのネジ山に対応するネジ山が形成されている穴１１ｂｂを有するので、絶縁性接続部材１１は、交互に配置された導電性接続部材１０に接続される（図２参照）。

導電性接続部材１０の本体１０ｂの底部表面は、下側電池セル７の電極端子７ａまたは７ｂと電気的に接触し、導電性接続部材１０の本体１０ｂの上部表面は、上側電池セル７の対応する電極端子７ａまたは７ｂと電気的に接触する。それによって、下側電池セル７および上側電池セル７は直列に相互接続される。

電池セル７の、導電性接続部材１０に面した絶縁性接続部材１１は、導電性接続部材１０の構造と同じ構造を有するが、絶縁性材料から製造され、それによって、電池セル７の電極端子７ａまたは７ｂを、隣接する電池セル７の対応する電極端子７ａまたは７ｂから間隔を置いて配置するためのスペーサーとして作用する。

導電性接続部材１０の本体１０ｂには、半径方向で開いた電圧測定溝１２が形成されている。特定の深さに張り合わされた下側および上側電池セル７の電圧を測定するには、電圧測定機器の２個の測定端子（図示せず）を対応する電池セル７の導電性接続部材１０の電圧測定溝１２に接続し、それによって、対応する電池セル７を横切って電圧を都合良く測定する。

さらに、対応する電池セル７から発生する熱を外部に放出するための特定のパターンを有する複数の溝１３が、導電性および絶縁性接続部材１０および１１の本体１０ｂおよび１１ｂの外側円筒形表面に形成されている。これらの溝１３は、対応する導電性および絶縁性接続部材１０および１１の軸と平行である。

締め具（図示せず）は、ボルトおよびナット、または雌および雄スナップを含んでなる。雌および雄スナップの一方を固定ブロック８上に設置する場合、雌および雄スナップの他方を空気案内ブロック９に固定する。

隣接する電池セル７の平らな表面間に配置される空気案内ブロック９の厚さは、隣接する電池セル７の突き出た表面の厚さの合計にほぼ等しい。これによって、同じ厚さを有する導電性および絶縁性接続部材１０および１１は、都合良く処理される。

以下に、本発明の上に記載する二次電池モジュールの組立および操作を詳細に説明する。

固定ブロックおよび空気案内ブロックの一方を、図３〜６に示すように、本発明の二次電池モジュールの最も下側にある電池セルの下に配置する。しかし、都合上、固定ブロックを最も下側にある電池セルの下に配置する電池モジュールを以下に説明する。

先ず、固定ブロック８を作業台（図示せず）上に配置する。次いで、１個の電池セル７の突き出た表面を固定ブロック８の中空部８ａの中に、電池セル７の縁部が固定ブロック８の支持体８ｂ上に位置するように挿入する（図３および４）。

その後、空気案内ブロック９を電池セル７の平坦は表面の縁部上に配置し、別の電池セル７の平坦な表面を空気案内ブロック８の上側表面上に、上側電池セル７の平坦表面が下側電池セル７の平坦表面に面するように配置する。

その後、導電性接続部材１０を、下側電池セル７の電極端子７ａおよび７ｂの一方と、上側電池セル７の電極端子７ａおよび７ｂの対応する一方との間に挿入し、下側電池セル７の電極端子７ａまたは７ｂ、および上側電池セル７の電極端子７ａまたは７ｂが直列に相互接続されるようにする。次いで、絶縁性接続部材１１の対応する部品（ボス１１ａまたは溝１１ｂｂ）を導電性接続部材１０の溝１０ｂｂおよびボス１０ａの中に挿入する。

ここで、下側電池セル７の電極端子７ａまたは７ｂは、導電性接続部材１０の本体１０ｂの底部表面と接触し、上側電池セル７の対応する電極端子７ａまたは７ｂは、導電性接続部材１０の、ボス１０ａの下にある表面、すなわち導電性接続部材１０の上部表面と接触する。

その後、同じ様式で、絶縁性接続部材１１を、下側電池セル７の電極端子７ａおよび７ｂの他方と、上側電池セル７の電極端子７ａおよび７ｂの対応する一方との間に挿入し、導電性接続部材１０の対応する部品（ボス１０ａまたは溝１０ｂｂ）を絶縁性接続部材１０の溝１１ｂｂおよびボス１１ａの中に挿入する。上側および下側電池セル７の上記電極端子７ａまたは７ｂは、絶縁性接続部材１１の本体１１ｂにより相互に絶縁されている。

使用者が所望の数の電池セル７をさらに張り合わせたい場合、電池セル７を、電池セル７の突出した表面が、それらの間に挿入された固定ブロック８により互いに向き合い、電池セル７の平坦表面が、それらの間に挿入された空気案内ブロック９により互いに向き合うように張り合わせる。次いで、上記のように、導電性接続部材１０および絶縁性接続部材１１を、対応する電池セル７の対応する電極端子に、隣接する電池セル７が直列に相互接続されるように接続する。

固定ブロック８、電池セル７、空気案内ブロック９、電池セル７、および固定ブロック８を張り合わせる条件下では、適切な長さを有するボルトを、上側固定ブロック８の一つの角部の一部を通して形成された穴の中に挿入し、下側固定ブロック８上に備えたナットに固定し、別のボルトを、上側固定ブロック８の対角線上の角部の一部を通して形成された穴の中に挿入し、下側固定ブロック８上に備えたナットに固定する。次いで、固定ブロック８の他の角部を下側固定ブロック８に、ボルトおよびナットを使用して固定する。これによって、電池モジュールの製造が完了する。

上記のボルトおよびナットの代わりに、固定ブロック８および空気案内ブロック９は、他の締め具、例えばスナップ（図示せず）を使用して固定することもできる。固定ブロック８および空気案内ブロック９を、スナップを使用して固定する場合、固定ブロック８および空気案内ブロック９を張り合わせた時に、固定ブロック８および空気案内ブロック９上に形成された雌および雄スナップを互いに噛み合わせる。

上記の説明から明らかなように、本発明は、様々な工業的設備および電気自動車に必要な電気に応じて、指定された数の電池セルを有し、電池セルの電極端子が、ボルトおよびナットとして作用する導電性および絶縁性接続部材を使用して取り外しできるように相互接続され、それによって、都合良く、迅速に製造される二次電池モジュールを提供する。

さらに、隣接する電池セルの平坦な表面の間に空気案内ブロックが配置されており、隣接する電池セルの突出した表面の間に固定ブロックが配置されているので、本発明の二次電池モジュールは、電池セルから発生した熱が外部に急速に排出され、特定の電池セルに外部の衝撃が加えられても、安定した固定状態が維持される。

本発明の好ましい実施態様を例示のために開示したが、当業者には明らかなように、請求項に記載する本発明の範囲および精神から離れることなく、様々な修正、追加および置換が可能である。

従来の電気自動車用二次電池モジュールを示す透視図である。 本発明の二次電池モジュールを示す分解組立透視図である。 本発明の二次電池モジュールの、電池セルの平坦な表面が互いに固定された状態を示す分解組立透視図である。 図３に示す本発明の二次電池モジュールの、それぞれ２個の電極端子を有する隣接する電池セルの対応する電極端子が、導電性および絶縁性接続部材を使用して相互接続された状態を例示する、部分的な縦断面図である。 本発明の二次電池モジュールの、隣接する電池セルの突出した表面同士が互いに固定された状態を例示する分解組立透視図である。 図５に示す本発明の二次電池モジュールの、それぞれ２個の電極端子を有する隣接する電池セルの対応する電極端子が、導電性および絶縁性接続部材を使用して相互接続された状態を例示する、部分的な縦断面図である。

Claims (7)

1. それぞれ突出した表面と平坦な表面とを有する、少なくとも二個の電池セルが、隣接する電池セルの突出表面どうしが対向し、隣接する電池セルの平坦面どうしが対向するように配置されてなり、
   少なくとも一個の固定ブロックが、対応する前記電池セルの突出表面の縁部に沿って配置され、対応する電池セルと隣接する電池セルとを互いに固定してなり、
   少なくとも一個の空気案内ブロックが、前記電池モジュールから発生する熱を外部に排出するために、対応する前記電池セルの平坦表面の縁部の少なくとも一部に沿って配置され、
   導電性接続部材および絶縁性接続部材が、対応する前記電池セルが他の電池セルと共に直列回路を形成するように、電池セルの電極端子を相互に接続しており、
   複数の締め具が、前記固定ブロックおよび前記空気案内ブロックにより前記電池セル同士が相互に接触した後、前記電池セルを一体的に固定してなり、
   前記空気案内ブロックが、前記電池セルから発生する熱を円滑に外部に排出するための、特定の形状を有する空気通路を含んでなり、
   前記空気通路が、前記隣接する電池セル間の空間を通過する空気が層流から乱流に変換されるように、部分的に狭くなっており、
   前記導電性および絶縁性接続部材のそれぞれが、片側にネジ山が形成されているボスと、反対側にネジ山が形成されている穴を有する本体とを含んでなり、
   上側および下側の電池セルが直列に相互接続されるように、前記導電性接続部材の前記本体の底部表面が、前記下側の電池セルの電極端子の一方と電気的に接触し、前記導電性接続部材の前記本体の上部表面が、前記上側の電池セルの前記電極端子の対応する一方と電気的に接触する、二次電池モジュール。
2. 前記固定ブロックが、前記隣接する２個の電池セルの突出表面を取り囲む中空部、および隣接する２個の電池セルの縁部より大きなサイズを有する支持体を含んでなる、請求項１に記載の二次電池モジュール。
3. 前記導電性接続部材の本体に、半径方向で開いた電圧測定溝が形成されている、請求項１に記載の二次電池モジュール。
4. 前記対応する電池セルから発生する熱を外部に放出するための特定のパターンを有する複数の溝が、前記導電性および絶縁性接続部材の本体の外側円筒形表面に形成されている、請求項１に記載の二次電池モジュール。
5. 前記導電性および絶縁性接続部材の前記本体の溝が、前記対応する導電性および絶縁性接続部材の軸と平行である、請求項４に記載の二次電池モジュール。
6. 前記締め具が、ボルトおよびナットの対を含んでなる、請求項１に記載の二次電池モジュール。
7. 前記締め具が、雌および雄スナップの対を含んでなり、前記雌および雄スナップの一方を前記固定ブロック上に設置する場合、前記雌および雄スナップの他方を前記空気案内ブロックに固定する、請求項１に記載の二次電池モジュール。

Images