JP6012575B2 - 電池状態監視装置及びこれを備えた電池モジュール - Google Patents

電池状態監視装置及びこれを備えた電池モジュール Download PDF

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Description

本発明は、電池状態監視装置及びこれを備えた電池モジュールに関するものである。
リチウムイオン電池等の二次電池では、これを正常且つ安全に作動させるために、端子間電圧や電池温度等を計測する必要がある。そして、計測結果に基づいて、電池の充放電の制御や、電圧及び温度を正常な範囲に推移させる制御が行われている。
ここで、電池温度を測定する装置として、基板と、基板の裏側にスポンジを介して設けられるとともに電池缶に接触配置されるサーミスタとを備えるものが提案されている（下記特許文献１参照）。
この装置では、サーミスタが、基板の裏面に設けられたスポンジにより電池缶側に付勢され、電池缶に接触することで、電池温度の測定が行われている。
特開２０１２−１７７５８９号公報
しかしながら、上記の特許文献１に記載の装置では、例えば電池缶等に振動が生じると、サーミスタと電池缶の外面との接触性が不安定になり、電池の温度を正確に測定することができないという問題点がある。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、電池の温度を安定して正確に測定可能な電池状態監視装置及びこれを備えた電池モジュールを提供するものである。
上記目的を達成するための発明に係る第二態様としての電池状態監視装置は、
電池の電極端子が挿通される端子挿通孔が形成されている基板と、熱伝材で形成されて、前記端子挿通孔の周囲に設けられ、前記端子挿通孔に前記電極端子が挿通された状態で、前記電極端子に接して該電極端子と固定関係になる固定子と、前記基板に固定され、前記固定子を介して前記電極端子の温度を計測する温度計測子とを備え、前記固定子は、前記端子挿通孔に前記電極端子が挿通された状態で、該電極端子に接して該電極端子を内径側に向かって押圧する押圧部を有する。
このような電池状態監視装置では、電極端子を基板に形成された端子挿通孔に挿通すれば、固定子は電極端子に接触し固定関係になる。また、電極端子の温度を計測する温度計測子は、基板に固定され電池と直接接触しない構造を有している。このため、電池に振動が生じても、固定子と電極端子とが安定接触した状態を維持することができる。よって、固定子は熱伝材で形成されているため、温度計測子は固定子を介して電極端子の温度、つまり電池の温度を安定して正確に測定することができる。
このような電池状態監視装置では、押圧部が電極端子を内径側に向かって押圧するため、押圧部と電極端子との接触状態を確実に維持することができる。よって、電池の温度をより安定して正確に測定することができる。
また、上記目的を達成するための発明に係る第三態様としての電池状態監視装置は、
前記第二態様としての電池状態監視装置において、前記固定子は、前記端子挿通孔に前記電極端子が挿通された状態で、前記電極端子の外周に沿って配置された状態になる３個の前記押圧部を有する。
このような電池状態監視装置では、３個の押圧部が、電極端子の外周側から電極端子を内径側に向かって押圧するため、押圧部と電極端子との接触状態をより確実に維持することができる。よって、電池の温度をより一層安定して正確に測定することができる。
また、上記目的を達成するための発明に係る第四態様としての電池状態監視装置は、
前記第一から第三のいずれか一態様としての電池状態監視装置において、前記温度計測子は、前記基板の表裏面のうち前記電池側の面に設けられている。
このような電池状態監視装置では、温度計測子は基板の表裏面のうち電池側の面に設けられるため、例えば基板における電池側の面とは反対側の面に複数の電池同士を接続する部材を取り付けた場合に、温度計測子がこの部材と接触して損傷する虞がない。よって、温度計測子の健全な状態を維持することができるため、電池の温度を安定して正確に測定することができる。
上記目的を達成するための発明に係る第五態様としての電池状態監視装置は、
前記第一から第四のいずれか一態様としての電池状態監視装置において、熱伝材で形成され、前記固定子に接続されて、前記固定子と前記温度計測子とを熱的に接続する固定子接続端を備え、前記温度計測子と前記固定子接続端は、共に絶縁材により覆われている。
このような電池状態監視装置では、温度計測子は固定子に接続された固定子接続端を介して、電池の温度を測定することができる。また、温度計測子は、固定子接続端と共に絶縁材により覆われているため、例えば電池を冷却するための冷却風や外気の影響を受けることなく電池の温度を安定して正確に測定することができる。
上記目的を達成するための発明に係る第六態様としての電池状態監視装置は、
前記第一から第四のいずれか一態様としての電池状態監視装置において、熱伝材で形成され、前記固定子に接続されて、前記固定子と前記温度計測子とを熱的に接続する固定子接続端を備え、前記固定子接続端は、前記基板の厚さ方向であって、前記温度計測子を基準にして前記基板の側に、絶縁材を介して配置されている。
上記目的を達成するための発明に係る第七態様としての電池状態監視装置は、
前記第一から第四のいずれか一態様としての電池状態監視装置において、熱伝材で形成され、前記固定子に接続されて、前記固定子と前記温度計測子とを熱的に接続する固定子接続端を備え、前記固定子接続端は、前記基板の厚さ方向であって、前記温度計測子を基準にして前記基板の側とは反対側に、絶縁材を介して配置されている。
このような電池状態監視装置では、温度計測子が基板と固定子接続端で挟まれるので、外部環境温度の影響を少なくすることができる。
上記目的を達成するための発明に係る第八態様としての電池状態監視装置は、
前記第五から第七のいずれか一態様としての電池状態監視装置において、前記温度計測子は、本体部と、前記本体部と外部とを接続するための端部と、を有し、前記基板と平行な方向における前記固定子接続端の幅寸法は、前記温度計測子における前記本体部の最大寸法よりも大きい。
このような電池状態監視装置では、固定子接続端の熱抵抗が小さくなり、電極端子から固定子接続端を介して温度計測子へ熱が伝わり易くなる。このため、電極端子の温度変化に対する温度計測子周りの温度変化の時間差を小さくすることができ、温度の計測応答性を高めることができる。さらに、電極端子から温度計測子側へ流れる熱量が多くなる。このため、固定子接続端の幅が狭い場合よりも、外部環境温度の影響を小さくすることができる。
上記目的を達成するための発明に係る第九態様としての電池状態監視装置は、
前記第一から第八のいずれか一態様としての電池状態監視装置において、前記電極端子と前記固定子との間には、前記電極端子と前記固定子とが互いに離間して対向する隙間部が存在し、前記隙間部に配置され、前記電極端子及び前記固定子の双方に接し、前記双方の融点よりも低い融点の熱伝材で形成された熱伝導促進部材を備える。
このような電池状態監視装置では、電極端子と固定子との間の隙間部に、熱伝材で形成された熱伝導促進部材が配置されているので、電極端子から固定子へ熱を伝わり易くすることができる。さらに、熱伝導促進部材は融点が低いため、電極端子が温度上昇する過程の早い段階で熱伝導促進部材が柔らかくなり、熱伝導促進部材と電極端子及び固定子との接触性が高まり、電極端子から固定子へ熱をより伝わり易くすることができる。
上記目的を達成するための発明に係る第十態様としての電池状態監視装置は、
前記第九態様としての電池状態監視装置において、前記熱伝導促進部材は、Ｓｎと、Ｂｉ又はＩｎとを含む合金で形成されている。
このような電池状態監視装置では、熱伝導促進部材の融点を例えば１５０℃以下にすることができる。
上記目的を達成するための発明に係る第十一態様としての電池状態監視装置は、
前記第一から第十のいずれか一態様としての電池状態監視装置において、前記固定子は、導電材で形成され、前記電極端子の電位を計測するための端子電位計測用端子を成す。
このような電池状態監視装置では、固定子は導電材で形成されているため、電池の温度を正確に測定することができるとともに、電池の電圧をも測定することができる。よって、部品点数を抑えて電池の温度の測定と電池の電圧の測定が可能となる。
上記目的を達成するための発明に係る一態様としての電池モジュールは、
前記第一から第十一のいずれか一態様としての電池状態監視装置と、前記電池とを備える。
このような電池状モジュールでは、電極端子を基板に形成された端子挿通孔に挿通すれば、固定子は電極端子に接触する。また、電極端子の温度を計測する温度計測子は、基板に固定されている。よって、固定子は熱伝材で形成されているため、固定子と電極端子とが接触した状態で、温度計測子は固定子を介して電極端子の温度、つまり電池の温度を安定して正確に測定することができる。
本発明に係る電池状態監視装置及びこれを備えた電池モジュールによれば、電池の温度を安定して正確に測定することができる。
本発明の一実施形態に係る電池モジュールの模式的な上面図である。 本発明の一実施形態に係る電池モジュールを構成する電池の要部切り欠き斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電池モジュールを構成する電池状態監視装置の下面図である。 本発明の一実施形態に係る電池モジュールの要部分解断面図である。 本発明の一実施形態に係る電池モジュールの要部断面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態の第一変形例における電池状態監視装置の下面図である。 図７のＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態の第二変形例における温度計測子周りの電池状態監視装置の断面図である。 本発明の一実施形態の第三変形例における電池モジュールの要部分解断面図である。 本発明の一実施形態の第三変形例における電池モジュールの要部断面図である。
以下、本発明の一実施形態に係る電池モジュールについて説明する。
図１に示すように、電池モジュール１は、複数の電池２と、電池２の温度等を測定する電池状態監視装置３と、複数の電池２を互いに電気的に連結するバスバー４とを備えている。なお、本実施形態において、電池２は、リチウムイオン二次電池を例にとって説明する。
まず、電池２について説明する。
図２に示すように、電池２は、複数の正極板１０と、複数の負極板２０と、負極板２０を覆うセパレータ３０と、電解液と、これらを収納する金属製の電池ケース６０とを有している。
各電極板１０，２０は、アルミニウム箔や銅箔等の矩形状の芯材に、活物質等が付着した極板本体１１，２１と、この極板本体１１，２１の芯材の縁から伸びているタブ１４，２４とを有している。負極板２０の極板本体２１は、セパレータ３０により完全に覆われ、負極板２０のタブ２４は、一部がセパレータ３０から露出している。
複数の正極板１０と、それぞれがセパレータ３０で覆われている複数の負極板２０とは、それぞれタブ１４，２４が同じ側へ突出するよう、交互に積層されて、電極積層体４０を形成している。
複数の正極板１０と複数の負極板２０とが積層されている状態では、正極タブ１４と負極タブ２４とは、この積層の方向に対して垂直な方向に並んでいる。
ここで、複数の正極板１０及び複数の負極板２０が積層されている積層方向をＺ方向、Ｚ方向に垂直な方向であって、正極タブ１４と負極タブ２４とが並んでいる方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向に垂直な方向をＹ方向とする。
電池ケース６０は、電極積層体４０が収納される直方体形状の収納凹部が形成されているケース本体６１と、このケース本体６１の矩形状の開口を塞ぐ蓋６５とを有している。
ケース本体６１は、矩形状を成し、互いに対向している一対の第一側板６３と、同じく矩形状を成し互いに対向する一対の第二側板６４と、矩形状の底板６２とを有し、これらの板６２，６３，６４で収納凹部を形成している。
ここで、一対の第一側板６３は、Ｚ方向において互いに対向し、一対の第二側板６４は、Ｘ方向において互いに対向している。
また、このケース本体６１の開口は、底板６２に対して（＋）Ｙ側に形成されている。
蓋６５は、ケース本体６１の矩形状の開口の形状に対応して矩形板状を成している。この蓋６５には、正極端子７０及び負極端子７５が絶縁材７９を介して固定されている。この正極端子７０及び負極端子７５には、それぞれ雌ねじ７０Ｘ，７５Ｘが形成されている。
さらに、蓋６５には、正極端子７０と負極端子７５との中間位置に、電池ケース６０内の圧力が所定以上になると作動する安全弁７８が設けられている。
ここで、正極端子７０と負極端子７５と安全弁７８とは、Ｘ方向に並んでいる。また、正極端子７０及び負極端子７５は、それぞれ蓋６５から（＋）Ｙ側に向かって突出している。
また、矩形板状の蓋６５の４角のうち、（＋）Ｚ側であって（−）Ｘ側の角の近傍には、ケース本体６１内に電解液を入れるための注入口６６が形成されている。但し、この注入口６６から電池ケース６０内に電解液が入れられた後、注入口６６の（＋）Ｙ側に口蓋６７が設けられ、口蓋６７にボルト６８が螺合されて、注入口６６は封印される。口蓋６７には、ボルト６８用の雌ねじ６８Ａが形成されている。
なお、本実施形態では、正極端子７０はアルミで形成され、負極端子７５は銅で形成されている。
次に、上記のように構成された電池２の温度等を測定する電池状態監視装置３について、詳細に説明する。
図２及び図３に示すように、電池状態監視装置３は、基板１００と、電池２の正極端子７０及び負極端子７５（電極端子）と固定関係になる正側固定子１４１Ａ及び負側固定子１４１Ｂ（固定子）と、負極端子７５の温度を計測する温度計測子１５１と、基板１００に設けられたコネクタ１６１と、コネクタ１６１に接続された複数の配線１７０とを備えている。
基板１００は、略矩形状の板状部材であって、そのＸ方向の長さがケース本体６１のＸ方向の長さと略同一であり、そのＺ方向の長さがケース本体６１のＺ方向の長さと略同一に形成されている。なお、基板１００の形状は、正極端子７０及び負極端子７５と固定関係を有する形状であればよく、ケース本体６１の上記Ｘ方向及びＺ方向と略同一でなくてもよい。
この基板１００は、電池２の蓋６５に対して（＋）Ｙ側に対向配置されている。
ここで、基板１００は、その（＋）Ｙ側の面を表面、電池２が配される側であるその（−）Ｙ側の面を裏面とする。
図４に示すように、基板１００は、表面を形成する表層１０１と、裏面を形成する裏層１０２と、表層１０１と裏層１０２との間に積層されたシールド層１０３とを有している。
シールド層１０３は導電材で形成され、本実施形態では導電材の一例として銅により形成されている。シールド層１０３は、配線１７０に影響し得るノイズを低減する効果を有するために有効であるが、本実施形態において、シールド層１０３は省略してもよい。
図２及び図３に示すように、基板１００には、正極端子７０が挿通される正側挿通孔１１１Ａ及び負極端子７５が挿通される負側挿通孔１１１Ｂ（端子挿通孔）が形成されている。また、基板１００には、電池２の安全弁７８に対向した位置に安全弁用孔１１３が形成されている。この正側挿通孔１１１Ａ、負側挿通孔１１１Ｂ及び安全弁用孔１１３は、開口が略円形状の貫通孔である。なお、安全弁用孔１１３は、電池２において、安全弁７８が万一作動したとき、安全弁７８から放出されるガスを上部に逃がすことができるため有効であるが、本実施形態において、安全弁用孔１１３を省略してもよい。
また、基板１００には、蓋６５に形成された注入口６６に対応した位置に注入用の貫通孔１１４が形成されている。この貫通孔１１４の縁に沿って、導体で形成された縁部材１１５が設けられている。この縁部材１１５には、雌ねじ１１５Ａが形成されている。なお、本実施形態において、基板１００に貫通孔１１４を形成しなくてもよい。
詳細については後述するが、電池状態監視装置３が電池２に取り付けられた状態で、この縁部材１１５の雌ねじ１１５Ａ及び注入口６６に設けられた口蓋６７のボルト６８の雌ねじ６８Ａに対してボルト（不図示）が螺合される。
さらに、図２及び図５に示すように、基板１００は、正側挿通孔１１１Ａ及び負側挿通孔１１１Ｂの周囲から基板１００の表側すなわち（＋）Ｙ側に向かって突出する正側絶縁突出部１２１Ａ及び負側絶縁突出部１２１Ｂ（絶縁突出部）と、安全弁用孔１１３の周囲から対向する安全弁側すなわち（−）Ｙ側に向かって延びる筒状部１２２とを有している。この筒状部１２２は、耐熱性の高い材料で形成されている。なお、本実施形態において、筒状部１２２は適宜省略してもよい。
負側絶縁突出部１２１Ｂは、絶縁材で形成され、本実施形態では樹脂により形成されている。この負側絶縁突出部１２１Ｂは、負側挿通孔１１１Ｂの周囲に配されたＣ壁部１３１と、壁部１３１の（＋）Ｙ側から負側挿通孔１１１Ｂの径方向外側に向かって広がる鍔部１３２と、鍔部１３２の径方向外側から（＋）Ｙ側に向かって立設され、その周囲の一部に切欠き部１３３Ａが形成された立設壁部１３３とを有している。立設壁部１３３は、ＸＺ平面の断面形状がＣ字状となる。
なお、本実施形態では、正側絶縁突出部１２１Ａは負側絶縁突出部１２１Ｂと同一の構成であるため、説明を省略する。
正側固定子１４１Ａは、正側挿通孔１１１Ａの周囲に設けられている。また、負側固定子１４１Ｂは、負側挿通孔１１１Ｂの周囲に設けられている。
負側固定子１４１Ｂは、熱伝材且つ導電材で形成され、本実施形態では銅等の金属で形成されている。これにより、負側固定子１４１Ｂは、負極端子７５の温度を計測するための温度計測用端子としての役目を担うとともに、負極端子７５の電位を計測するための端子電位計測用端子としての役目も担う。
また、正側固定子１４１Ａは、導電材で形成され、本実施形態では銅等の金属で形成されている。これにより、正側固定子１４１Ａは、正極端子７０の電位を計測するための端子電位計測用端子としての役目を担う。
図３に示すように、負側固定子１４１Ｂは、環状に形成されるとともに基板１００の裏面に設けられた負側環状部１４２Ｂと、負側環状部１４２Ｂから（＋）Ｙ側に向かって形成された３個の負側押圧部１４３Ｂ（押圧部）とを有している。
負側環状部１４２Ｂには、熱伝材で形成され、負側挿通孔１１１Ｂの径方向外側に向かって延びる固定子接続端１４５が接続されている。この固定子接続端１４５は、負側固定子１４１Ｂと後述する温度計測子１５１とを熱的に接続している。
図５に示すように、負側押圧部１４３Ｂは、負側環状部１４２Ｂから負側挿通孔１１１Ｂの径方向内側に向かうにしたがって（＋）Ｙ側に向かうように形成されている。
負側挿通孔１１１Ｂに負極端子７５が挿通されると、３個の負側押圧部１４３Ｂは、負側挿通孔１１１Ｂの径方向外側に広がるように弾性変形して、負極端子７５の外周に沿って配置された状態となる。これにより、３個の負側押圧部１４３Ｂは、それぞれ負極端子７５と接して、負極端子７５を径方向内側（内径側）に向かって押圧する。これにより、負側固定子１４１Ｂは、負極端子７５と固定関係になる。なお、負側押圧部１４３Ｂは、３個でなく、負極端子７５の大きさ及び形状を考慮して、負側固定子１４１Ｂが負極端子７５とより強固な固定関係となるようにその数を適宜決めることができる。
また、負側押圧部１４３Ｂの周方向両側には、負側挿通孔１１１Ｂの径方向外側に向かって凹む凹部１４６が形成されている。
正側固定子１４１Ａは負側固定子１４１Ｂと同様に、正側環状部１４２Ａと、正側押圧部１４３Ａとを有している。なお、本実施形態では、正側固定子１４１Ａには固定子接続端１４５が設けられていない点以外は、正側固定子１４１Ａは負側固定子１４１Ｂと同一の構成であるため、説明を省略する。
図３に示すように、温度計測子（サーミスタ）１５１は、基板１００の表裏面のうち電池２が配される面、すなわち裏面に固定されている。なお、本実施形態では、温度計測子としてサーミスタを用いて説明するが、本発明はこれに限られず、例えば、温度などの計測データを電気信号に変換して出力するものであればよい。
図６に示すように、温度計測子１５１は、温度に応じて抵抗値が変化する抵抗体が内蔵された本体部１５３と、一端が本体部１５３に接続され他端が基板１００の裏面に固定された正極側端部１５２Ａ及び負極側端部１５２Ｂとを有している。正極側端部１５２Ａ及び負極側端部１５２Ｂは、いずれも、本体部１５３と外部とを電気的に接続するための端部である。
また、本体部１５３は、基板１００に設けられた固定子接続端１４５との間に間隙を介して配されている。この固定子接続端１４５及び温度計測子１５１は、共に絶縁材１５４により覆われている。本実施形態では、絶縁材の一例としてシリコンで覆われている。
この温度計測子１５１と負側固定子１４１Ｂとは、固定子接続端１４５により熱的に接続されている。そして、負側挿通孔１１１Ｂに負極端子７５が挿通された状態で、温度計測子１５１は負側固定子１４１Ｂに接続された固定子接続端１４５を介して、負極端子７５の温度を計測することができる。
なお、本実施形態では、負極端子７５を形成する銅が正極端子７０を形成するアルミニウムよりも熱伝導率が高いため、温度計測子１５１は負極端子７５側に設けられている。
よって、正極端子７０を形成する材料の方が負極端子７５を形成する材料よりも熱伝導率が高い場合には、温度計測子１５１は正極端子７０側に設けることが望ましい。
図３に示すように、コネクタ１６１は、基板１００において、基板１００のスペースを考慮して、安全弁用孔１１３を挟んで温度計測子１５１と反対側に設けられている。本実施形態では、コネクタ１６１は、安全弁用孔１１３と正側挿通孔１１１Ａとの間に設けられている。
このように、温度計測子１５１、安全弁用孔１１３及びコネクタ１６１は、この順に（−）Ｘ方向に並んでいる。換言すると、温度計測子１５１からコネクタ１６１までの並び方向は、（−）Ｘ方向とされている。
また、コネクタ１６１は、配線（不図示）を介して制御装置（不図示）に接続可能とされている。
複数の配線１７０は、基板１００の表裏面のうち電池２が配される側、すなわち裏面に設けられている。この複数の配線１７０は、温度計測子１５１の正極側端部１５２Ａに接続された第一配線１７１と、温度計測子１５１の負極側端部１５２Ｂに接続された第二配線１７２とを有している。
第一配線１７１は、基板１００上において、一端が温度計測子１５１の正極側端部１５２Ａに接続され、他端がコネクタ１６１に接続されている。詳細には、第一配線１７１は、正極側端部１５２Ａから（−）Ｚ側に向かう配線部１７１Ａと、配線部１７１Ａの端部から屈曲して（−）Ｘ側に向かう略直線状の配線部１７１Ｂと、配線部１７１Ｂの端部から安全弁用孔１１３の円弧状に沿うように配される配線部１７１Ｃとを有している。
第二配線１７２は、基板１００上において、一端が温度計測子１５１の負極側端部１５２Ｂに接続され、他端がコネクタ１６１に接続されている。詳細には、第二配線１７２は、負極側端部１５２Ｂから（＋）Ｚ側に向かう配線部１７２Ａと、配線部１７２Ａの端部から屈曲して（−）Ｘ側に向かう略直線状の配線部１７２Ｂと、配線部１７２Ｂの端部から安全弁用孔１１３の円弧状に沿うように配される配線部１７２Ｃとを有している。
このように、第一配線１７１及び第二配線１７２は、基板１００における安全弁用孔１１３の（−）Ｚ側に沿うように配されている。第一配線１７１及び第二配線１７２は、安全弁用孔１１３に対して並び方向と直交する方向のうち一方向側に沿うように配されている。なお、並び方向は、温度計測子１５１、安全弁用孔１１３及びコネクタ１６１の並ぶ方向である。
また、第一配線１７１のうち配線部１７１Ｃと、第二配線１７２のうち配線部１７２Ｃとは互いに近接するとともに略平行に配されている。
さらに、配線１７０は、負側固定子１４１Ｂの負側環状部１４２Ｂに設けられた固定子接続端１４５に接続された負極配線１７３と、正側固定子１４１Ａの正側環状部１４２Ａに接続された正極配線１７４と、注入用の貫通孔１１４に設けられた縁部材１１５に接続された電池容器配線１７５と、縁部材１１５と正側環状部１４２Ａとを接続する配線１７６とを有している。この配線１７６には抵抗体１７６Ａが設けられている。
ここで、基板１００上に縁部材１１５と正側環状部１４２Ａとを接続する配線１７６を設けることで、正側固定子１４１Ａと接続された正極端子７０と電池ケース６０とを実質的に同電位にすることができ、電解液と接する電池ケース６０の内部表面を酸化性雰囲気とし、電池ケース６０の電位をリチウムイオンとのＬｉＡｌへの合金化を阻止できる電位域に保つことができる。
また、抵抗体１７６Ａを設けることで、例えば、負極端子７５と電池ケース６０とが短絡する等の異常が発生しても正極端子７０から電池ケース６０へ流れる電流を微小な電流、例えば、ｍＡオーダーに制限することができる。抵抗体１７６Ａ（プルアップ抵抗体）の抵抗値は、電池２に流れ得る電流値などを考慮して適宜自由に設定することができ、例えば、１ｋΩのものを用いることができる。
なお、本実施形態では、基板１００に、正側固定子１４１Ａ及び負側固定子１４１Ｂを用いて端子電位を計測するために負極配線１７３及び正極配線１７４を設けているが、本発明はこれに限られず、これら負極配線１７３及び正極配線１７４を省略することもできる。電池容器配線１７５も同様に省略してもよい。
次に、バスバー４について説明する。
図１及び図５に示すように、バスバー４は、隣接する電池２の電極同士を互いに電気的に連結する部材である。このバスバー４には、ボルト４Ｘが貫通する貫通孔４Ａが形成され、電池２の正極端子７０、負極端子７５に対応する位置に貫通孔４Ａが形成されている。この貫通孔４Ａにボルト４Ｘを挿通させて、正極端子７０又は負極端子７５に形成された雌ねじ７０Ｘ，７５Ｘにボルト４Ｘを螺合させることで、バスバー４は電池２の電極に接続される。
次に、上記のように構成された電池モジュール１の組み立てについて説明する。
まず、電池２の正極端子７０に電池状態監視装置３に形成された正側挿通孔１１１Ａを対向させ、負極端子７５に負側挿通孔１１１Ｂを対向させ、電池２の安全弁７８に安全弁用孔１１３を対向させるようにして、電池２の（＋）Ｙ側に電池状態監視装置３を配置する。
この際、正側押圧部１４３Ａは、正側環状部１４２Ａから（＋）Ｙ側に向かって形成されているため、正側押圧部１４３Ａと正極端子７０とが対応し、負側押圧部１４３Ｂは、負側環状部１４２Ｂから（＋）Ｙ側に向かって形成されているため、負側押圧部１４３Ｂと負極端子７５とが対応することで、基板１００は電池２に対して位置決めされる。その結果、正側挿通孔１１１Ａに正極端子７０を確実且つ簡易に、及び負側挿通孔１１１Ｂに負極端子７５を確実且つ簡易に位置決めして挿通させやすくなる。
この状態で、正側挿通孔１１１Ａに正極端子７０を挿通させるとともに、負側挿通孔１１１Ｂに負極端子７５を挿通させる。このとき、負側固定子１４１Ｂの３個の負側押圧部１４３Ｂは、負側挿通孔１１１Ｂの径方向外側に広がるように弾性変形する。これにより、３個の負側押圧部１４３Ｂは、それぞれ負極端子７５と接して、負極端子７５を負側挿通孔１１１Ｂの径方向内側に向かって押圧する。よって、負側固定子１４１Ｂは、負極端子７５に対して固定関係になる。
ここで、負側挿通孔１１１Ｂに負極端子７５を挿通させる際に、負側固定子１４１Ｂの負側押圧部１４３Ｂが負極端子７５の外周面と接触しながら（−）Ｙ方向に移動する。このため、仮に、電池２の負極端子７５の外周面に異物等があったとしても、異物は負側押圧部１４３Ｂの接触移動にともなって、負極端子７５の外周面から取り除かれる。
同様に、正側固定子１４１Ａの正側押圧部１４３Ａも、正極端子７０を径方向内側に向かって押圧する。
また、基板１００に形成された注入用の貫通孔１１４に設けられた縁部材１１５の雌ねじ１５１Ａと電池ケース６０の注入口６６に螺合されたボルト６８の雌ねじ６８Ａとに、ボルト（不図示）を螺合させる。これにより、電池状態監視装置３が電池２に取り付けられる。
電池状態監視装置３が電池２に取り付けられた状態で、負極端子７５側では、熱伝材で形成された負側固定子１４１Ｂが、負極端子７５と固定関係になっている。また、負側固定子１４１Ｂの負側環状部１４２Ｂに接続され熱伝材で形成された固定子接続端１４５は、温度計測子１５１と負側固定子１４１Ｂとを熱的に接続している。よって、負極端子７５と温度計測子１５１とは、負側固定子１４１Ｂ及び固定子接続端１４５を介して、熱的に接続されている。
さらに、この負側固定子１４１Ｂが導電材で形成されている。よって、負極端子７５とコネクタ１６１とは、負側固定子１４１Ｂ及び負極配線１７３を介して、電気的に接続されている。
また、正極端子７０側では、導電材で形成された正側固定子１４１Ａが、正極端子７０と固定関係になっている。よって、正極端子７０とコネクタ１６１とは、正側固定子１４１Ａ及び正極配線１７４を介して、電気的に接続されている。
また、電池ケース６０では、注入口６６に螺合されたボルト６８、基板１００に設けられ導体で形成された縁部材１１５、ボルト６８の雌ねじ６８Ａと縁部材１１５の雌ねじ１１５Ａとに螺合されるボルト（不図示）及び配線１７０を介して、電池ケース６０とコネクタ１６１とは電気的に接続されている。
次に、電池２に取り付られた電池状態監視装置３のコネクタ１６１と制御装置（不図示）とを、互いに配線で接続する。
そして、複数の電池２を配設し、バスバー４に形成された貫通孔４Ａにボルト４Ｘを挿通させて、電池２の正極端子７０、負極端子７５に形成された雌ねじ７０Ｘ，７５Ｘにボルト４Ｘを螺合させる。これにより、電池モジュール１が組み立てられる。
このように構成された電池モジュール１では、負極端子７５を負側挿通孔１１１Ｂに挿通すれば、負極端子７５に負側固定子１４１Ｂが固定関係になる。しかも、負極端子７５と温度計測子１５１とは、熱的に接続されている。
また、負側固定子１４１Ｂの負側押圧部１４３Ｂが負極端子７５を負側挿通孔１１１Ｂの径方向内側に向かって押圧するため、負側押圧部１４３Ｂと負極端子７５との固定状態を維持することができるとともに、両者の接触性を高めることができる。
しかも、負側固定子１４１Ｂの３個の負側押圧部１４３Ｂは、負極端子７５の外周に沿って配置された状態となるため、周方向にわたって負極端子７５を確実に押圧する。
よって、例えば電池２に振動が生じても、負極端子７５、負側固定子１４１Ｂ及び温度計測子１５１の相対位置関係が変わらないため、負極端子７５しいては電池２の内部の温度を安定して正確に測定することができる。
また、特許文献１に記載の装置では、サーミスタが、スポンジにより電池缶側に付勢されて、電池の温度を測定している。よって、例えば電池缶の上に異物がある場合にこの電池缶に装置を取り付ける際には、電池缶とスポンジとの間に異物が介在することとなるため、電池の温度を正確に測定することができない。一方、本実施形態に係る電池状態監視装置３では、前述したように負極端子７５の外周面に異物等があったとしても、異物は負側押圧部１４３Ｂの負極端子７５との接触移動にともなって取り除かれる。よって、電池状態監視装置３は、負極端子７５の温度しいては電池２の内部の温度を正確に測定することができる。
また、温度計測子１５１は、導体である負側固定子１４１Ｂを介して負極端子７５に接続されている。よって、負極端子７５の温度を計測できるため、例えば温度計測子が電池ケースの表面に接続される場合よりも、電池２内部の温度をより正確に認識することができる。
また、正極端子７０及び負極端子７５とコネクタ１６１とが、正極端子７０、負極端子７５、正極配線１７４及び負極配線１７３を介して電気的に接続されているため、正極端子７０と負極端子７５との間の電圧を認識することができる。
また、電池ケース６０とコネクタ１６１とは、注入口６６に螺合されたボルト６８、基板１００に設けられ導体で形成された縁部材１１５、ボルト６８の雌ねじ６８Ａと縁部材１１５の雌ねじ１１５Ａとに螺合されるボルト（不図示）及び配線１７０を介して、電気的に接続されている。よって、電池ケース６０の電位を認識することができる。
また、負側固定子１４１Ｂは、負極端子７５の温度を計測するための温度計測用端子としての役目及び負極端子７５の電位を計測するための端子電位計測用端子としての役目を担っている。よって、温度計測用端子と端子電位計測用端子とを別々に設ける場合よりも、計測装置の部品点数を抑えることができる。
また、上記の作業は、負側挿通孔１１１Ｂ（正側挿通孔１１１Ａ）に負極端子７５（正極端子７０）を挿通するだけの作業であるため、容易な作業で電池２の温度、正極端子７０と負極端子７５との間の電圧及び電池ケース６０の電位を測定することができる。
また、温度計測子１５１は基板１００の裏面に設けられるため、基板１００の表面にバスバー４を取り付けた場合に、温度計測子１５１はバスバー４と接触して損傷する虞がない。よって、温度計測子１５１の健全な状態を維持することができる。
また、負側固定子１４１Ｂは、絶縁材１５４により覆われているため、絶縁状態を維持することができるとともに、例えば電気を冷却するための冷却風等の影響を受けることなく電池２の温度等を測定することができる。
なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。以下、上述した実施形態の各種変形例について説明する。
「第一変形例」
上述した実施形態の第一変形例について、図７及び図８を用いて説明する。
本変形例では、負側固定子１４１Ｂの負側環状部１４２Ｂから延びる固定子接続端１４５ａの幅を広くしている。この幅は、基板１００に平行な方向であって、固定子接続端１４５ａが延びるＸ方向に垂直なＺ方向の幅である。本変形例では、固定子接続端１４５ａの幅寸法Ｗａを温度計測子１５１の本体部１５３における最大寸法Ｗｍよりも大きくしている。なお、固定子接続端１４５ａの厚さは、上述した実施形態における固定子接続端１４５の厚さと同程度である。
このように、固定子接続端１４５ａの幅を広くすることで、固定子接続端１４５ａの熱抵抗が小さくなり、負極端子７５から固定子接続端１４５ａを介して温度計測子１５１へ熱が伝わり易くなる。このため、負極端子７５の温度変化に対する温度計測子１５１周りの温度変化の時間差を小さくすることができる。よって、本変形例では、温度の計測応答性を高めることができる。
また、本変形例では、負極端子７５から温度計測子１５１側へ流れる熱量が多くなる。このため、本変形例では、固定子接続端の幅が狭い場合よりも、外部環境温度の影響を小さくすることができる。上述の電池２では、電極端子７０，７５周りの発熱量が多いことから、電池２の基板１００側を積極的に冷却する場合がある。このように、電池２の基板１００側を冷却する場合でも、本変形例では、冷却の影響を抑え、負極端子７５の温度の値として、より現実の温度に近い値を得ることができる。
「第二変形例」
上述した実施形態の第二変形例について、図９を用いて説明する。
上述した実施形態では、図６に示すように、基板１００の厚さ方向であるＹ方向において、基板１００、固定子接続端１４５、絶縁材１５４、温度計測子１５１（本体部１５３）の順で、これらが並んでいる。本変形例では、基板１００の厚さ方向であるＹ方向において、基板１００、温度計測子１５１（本体部１５３）、絶縁材である絶縁フィルム１５４ｂ、固定子接続端１４５ｂの順で、これらが並んでいる。すなわち、本変形例の固定子接続端１４５ｂは、温度計測子１５１を基準にして基板１００の側とは反対側に、絶縁材である絶縁フィルム１５４ｂを介して配置されている。本変形例においても、固定子接続端１４５ｂの幅寸法は、温度計測子１５１の本体部１５３における最大寸法よりも大きい。
本変形例では、温度計測子１５１が、基板１００と固定子接続端１４５ｂとで挟まれるので、上述した実施形態及び第一変形例よりも、外部環境温度の影響をより少なくすることができる。
なお、本変形例では、固定子接続端１４５ｂの外側を絶縁材で覆っていないが、上述した実施形態や第一変形例と同様に、固定子接続端１４５ｂの外側を絶縁材で覆ってもよい。
「第三変形例」
上述した実施形態の第三変形例について、図１０及び図１１を用いて説明する。
本変形例では、円柱状の負極端子７５の外周側と環状の負側固定子１４１Ｂの内周側との間に、両者間での熱伝導を促進する熱伝導促進部材１６８を配置している。円柱状の負極端子７５の外周側と環状の負側固定子１４１Ｂの内周側との間には、互いに離間して対向する隙間部１６７が存在する。熱伝導促進部材１６８は、この隙間部１６７に、負極端子７５及び負側固定子１４１Ｂの双方に接するよう配置されている。
この熱伝導促進部材１６８は、負極端子７５の融点及び負側固定子１４１Ｂの融点よりも低い融点の熱伝材で形成されている。例えば、負極端子７５及び負側固定子１４１Ｂが銅又は銅を主成分とする合金で形成されている場合、この銅の融点は１０８３℃、銅を主成分とする合金の融点は、添加物にもよるが、例えば、８９７〜１０９７℃である。この熱伝導促進部材１６８は、例えば、融点が２００℃以下の低融点合金で形成されている。この低融点合金としては、例えば、ハンダの主要成分であるＳｎの他に、ＢｉやＩｎ等を含む合金がある。具体的には、例えば、以下のような合金がある。なお、以下で示す融点とは、固体が溶け始める温度で、いわゆる固相線温度である。また、融点は、合金を形成する金属元素の成分が同じであっても、以下で例示する成分比率が変われば変わる。
２８．５ｗｔ％Ｓｎ−Ｐｂ−２８．５ｗｔ％Ｂｉ（融点：９９℃）
４６ｗｔ％Ｓｎ−Ｐｂ−１４ｗｔ％Ｂｉ（融点：１３７℃）、
４６ｗｔ％Ｓｎ−Ｐｂ−８ｗｔ％Ｂｉ（融点：１３５℃）
１９ｗｔ％Ｓｎ−Ｐｂ−５３．５ｗｔ％Ｂｉ−１０．５ｗｔ％Ｉｎ（融点：６０℃）
１３．３ｗｔ％Ｓｎ−Ｐｂ−５０ｗｔ％Ｂｉ−１０ｗｔ％Ｃｄ（ウッドメタル）（融点：７０℃）
１２．５ｗｔ％Ｓｎ−Ｐｂ−５０ｗｔ％Ｂｉ−１２．５ｗｔ％Ｃｄ（融点：６０．５）
４３ｗｔ％Ｓｎ−５７ｗｔ％Ｂｉ（融点：１３８℃）
４８ｗｔ％Ｓｎ−５２ｗｔ％Ｉｎ（融点：１１７℃）
本変形例では、負極端子７５と負側固定子１４１Ｂとの間の隙間部１６７に、熱伝材で形成された熱伝導促進部材１６８が配置されているので、負極端子７５から負側固定子１４１Ｂへ熱を伝わり易くすることができる。さらに、熱伝導促進部材１６８は融点が低いため、負極端子７５が温度上昇する過程の早い段階で熱伝導促進部材１６８が柔らかくなり、熱伝導促進部材１６８と負極端子７５及び負側固定子１４１Ｂとの接触性が高まり、負極端子７５から負側固定子１４１Ｂへ熱をより伝わり易くすることができる。
ここで、仮に、負極端子７５の温度が１００℃（以下、この温度を限界温度とする）以上になると、以降、この電池は、使用不能になる、又は能力が著しく低下する、とする。このような場合、負極電極が１００℃になる以前に、これを検知することが好ましい。
そこで、本変形例では、負極端子７５の限界温度未満の温度が融点である材料で熱伝導促進部材１６８を形成する。このため、本変形例では、負極端子７５が限界温度になる以前に熱伝導促進部材１６８が溶け始め、負極端子７５と負側固定子１４１Ｂとの間の熱伝導性が高まり、温度の計測応答性を高めることができる。
なお、熱伝導促進部材１６８を形成する材料は、その融点が負極端子７５の限界温度以上であっても、限界温度未満である程度柔らかくなる材料であってもよい。これは、前述したように、熱伝導促進部材１６８が柔らかくなり、この熱伝導促進部材１６８と負極端子７５及び負側固定子１４１Ｂとの接触性が高まることで、負極端子７５と負側固定子１４１Ｂとの間の熱伝導性が高まるからである。
「その他の変形例」
本実施形態では、電池２としてリチウム二次電池を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、電極端子が電池ケースの一つの面に配された電池であればよく、電池の種類・形状は適宜変更が可能である。
また、本実施形態では、固定子１４１Ａ，１４１Ｂは、端子挿通孔１１１Ａ，１１１Ｂに電極端子７０，７５が挿通された状態で、電極端子７０，７５に接して電極端子７０、７５を内径側に向かって押圧する押圧部１４３Ａ，１４３Ｂを備える場合を例にとって説明した。しかし、本発明はこれに限られず、固定子は、端子挿通孔に電極端子が挿通された状態で、電極端子と接触固定されていればよく、電極端子の形状に合わせた形状であってもよい。
また、本実施形態では、温度計測子１５１は、基板１００の表裏面のうち電池２側の面（裏層１０２）に設けられている場合を例にとって説明したが、基板１００表面（表層１０１）に設けられていてもよい。
また、本実施形態では、熱伝材で形成され、固定子１４１Ａ，１４１Ｂに接続されて、固定子１４１Ａ，１４１Ｂと温度計測子１５１とを熱的に接続する固定子接続端１４５を備える場合を例にとって説明したが、固定子接続端１４５を省略し、温度計測子１５１を直接固定子１４１に接続させてもよい。
また、本実施形態では、温度計測子１５１と固定子接続端１４５は、共に絶縁材により覆われている場合を例にとって説明したが、外部からの影響を受けずに温度を計測可能な場合などは絶縁材を省略してもよい。
また、本実施形態では、固定子１４１Ａ，１４１Ｂは、導電材で形成され、電極端子７０，７５の電位を計測するための端子電位計測用端子を有する場合を例にとって説明したが、温度を計測する場合のみであれば、端子電位計測用端子は省略してもよい。
１…電池モジュール
２…電池
３…電池状態監視装置
７５…負極端子（電極端子）
１００…基板
１１１Ｂ…負側挿通孔（端子挿通孔）
１４１Ｂ…負側固定子（固定子）
１４３Ｂ…負側押圧部（押圧部）
１４５，１４５ａ，１４５ｂ…固定子接続端
１５１…温度計測子
１５４…絶縁材
１５４ｂ…絶縁フィルム（絶縁材）
１６７…隙間部
１６８…熱伝導促進部材

Claims (11)

  1. 電池の電極端子が挿通される端子挿通孔が形成されている基板と、
    熱伝材で形成されて、前記端子挿通孔の周囲に設けられ、前記端子挿通孔に前記電極端子が挿通された状態で、前記電極端子に接して該電極端子と固定関係になる固定子と、
    前記基板に固定され、前記固定子を介して前記電極端子の温度を計測する温度計測子とを備え、
    前記固定子は、前記端子挿通孔に前記電極端子が挿通された状態で、該電極端子に接して該電極端子を内径側に向かって押圧する押圧部を有する電池状態監視装置。
  2. 請求項１に記載の電池状態監視装置において、
    前記固定子は、前記端子挿通孔に前記電極端子が挿通された状態で、前記電極端子の外周に沿って配置された状態になる３個の前記押圧部を有する電池状態監視装置。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の電池状態監視装置において、
    前記温度計測子は、前記基板の表裏面のうち前記電池側の面に設けられている電池状態監視装置。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池状態監視装置において、
    熱伝材で形成され、前記固定子に接続されて、前記固定子と前記温度計測子とを熱的に接続する固定子接続端を備え、
    前記温度計測子と前記固定子接続端は、共に絶縁材により覆われている電池状態監視装置。
  5. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池状態監視装置において、
    熱伝材で形成され、前記固定子に接続されて、前記固定子と前記温度計測子とを熱的に接続する固定子接続端を備え、
    前記固定子接続端は、前記基板の厚さ方向であって、前記温度計測子を基準にして前記基板の側に、絶縁材を介して配置されている電池状態監視装置。
  6. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池状態監視装置において、
    熱伝材で形成され、前記固定子に接続されて、前記固定子と前記温度計測子とを熱的に接続する固定子接続端を備え、
    前記固定子接続端は、前記基板の厚さ方向であって、前記温度計測子を基準にして前記基板の側とは反対側に、絶縁材を介して配置されている電池状態監視装置。
  7. 請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の電池状態監視装置において、
    前記温度計測子は、本体部と、前記本体部と外部とを接続するための端部と、を有し、
    前記基板と平行な方向における前記固定子接続端の幅寸法は、前記温度計測子における前記本体部の最大寸法よりも大きい電池状態監視装置。
  8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電池状態監視装置において、
    前記電極端子と前記固定子との間には、前記電極端子と前記固定子とが互いに離間して対向する隙間部が存在し、
    前記隙間部に配置され、前記電極端子及び前記固定子の双方に接し、前記双方の融点よりも低い融点の熱伝材で形成された熱伝導促進部材を備える電池状態監視装置。
  9. 請求項８に記載の電池状態監視装置において、
    前記熱伝導促進部材は、Ｓｎと、Ｂｉ又はＩｎとを含む合金で形成されている電池状態監視装置。
  10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の電池状態監視装置において、
    前記固定子は、導電材で形成され、前記電極端子の電位を計測するための端子電位計測用端子を成す電池状態監視装置。
  11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の電池状態監視装置と、
    前記電池と、
    を備える電池モジュール。
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