JP6135083B2 - 電池モジュール及び電池モジュールの絶縁検査方法 - Google Patents

電池モジュール及び電池モジュールの絶縁検査方法 Download PDF

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Description

本発明は、電池モジュール及びその絶縁検査方法に関するものである。
従来、電池モジュールとして、複数の電池セルを並設してケーシングに収容したものがある（例えば、特許文献１参照）。
前記従来の電池モジュールは、ケーシングが合成樹脂材料で構成されている。このため、強度面で十分とは言えず、車両に搭載した場合には振動等が原因で、破損に至る可能性がある。一方、強度を十分に大きくしようとすれば、ケーシングの占有体積が大きくなり、小型化の要請に応えられないという問題がある。
このため、ケーシングに金属材料を使用し、強度面での向上を図るようにしている。
なお、このような金属製のケーシングは、通常、ケーシングの表面にコーティングを施すことにより、ケーシングの錆等を防止するようにしている。
特開２００３−３４６７４９号公報
ここで、金属製のケーシングを使用した電池モジュールでは、製造時などにケーシング内に電池セルが傾いて配置されるなどして電池セルとケーシングとが接触すると、微小な電流が流れて電池電圧が低下するおそれがある。そのため、ケーシングの絶縁が保たれているかどうかを確認する必要がある。
しかしながら、金属製のケーシングは表面にコーティングが施されているため、絶縁検査が難しいという問題があった。
本発明は、簡単な構成で、作業工程を増やすくことなく、容易に絶縁検査を行うことができる電池モジュール及びその絶縁検査方法を提供することを課題とする。
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
金属製のケーシングと、
前記ケーシング内に収容され、それぞれ電池容器内に発電要素を収容した複数の電池セルと、
を備えた電池モジュールであって、
前記ケーシングは、その外表面に、絶縁層と、導電部と、を備え、
前記導電部は、前記ケーシングと電気的に接続しているとともに、前記ケーシングから外部に露出しているものである。
この構成により、予めケーシングに導電部を形成するだけの簡単な構成であるにも拘わらず、この導電部を介して容易に絶縁検査を行うことができる。
前記導電部は、前記ケーシングに固定される金属部材であるのが好ましい。
前記導電部は、前記ケーシング及び前記絶縁層を貫通した状態で、前記ケーシングに固定されるリベットであるのが好ましい。
前記ケーシングの内面には、外方に向かって窪む凹部が形成され、
前記リベットの一端は、前記凹部内に収納されるのが好ましい。
前記導電部は、前記ケーシングの一部であるのが好ましい。
前記ケーシングと前記電池セルとの間に配置される絶縁シートを備えるのが好ましい。
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
外表面に絶縁層が形成された金属製のケーシングと、
前記ケーシング内に収容され、それぞれ電池容器内に発電要素を収容した複数の電池セルと、
を備えた電池モジュールの絶縁検査方法であって、
前記ケーシングの外表面に設けられ、前記ケーシングに電気的に接続されるとともに、前記ケーシングから外部に露出している導電部を介して行うことを特徴とする電池モジュールの絶縁検査方法。
本発明によれば、予めケーシングに導電部を形成するようにしたので、簡単な構成であるにも拘わらず、容易に絶縁検査を行うことができる。
本実施形態に係る電池モジュールユニットの斜視図である。 図１の電池モジュールとヒートシンクを示す分解斜視図である。 図２の電池モジュールの分解斜視図である。 図３の胴部材の部分断面斜視図である。
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「側」、「端」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。
図１は、本実施形態に係る電池モジュールユニットの斜視図、図２は、その分解斜視図を示す。この電池モジュールユニットは、一対の電池モジュール１で構成され、電池モジュール１の間には、板状のヒートシンク２が配置されている。
図３に示すように、各電池モジュール１は、並設される４つの電池セル３を２列で配置し、これら電池セル３をケーシング４内に収容したものである。
各電池セル３は、リチウムイオン電池等の非水電解質二次電池であり、図示しないが、例えば、電池容器内に発電要素を収容し、蓋体で封止した構成となっている。
ケーシング４は、断面矩形の筒状をした胴部材５からなり、その上面が蓋部材６で覆われ、その下面が底部材７で覆われる。
胴部材５は、全体の剛性を高めるために金属材料で形成されている。但し、胴部材５として、安価で所望の剛性を得るために鉄等が使用されている。このため、胴部材５をそのまま使用すると、錆が発生する恐れがある。そこで、胴部材５の表面には、絶縁層８が形成されている。絶縁層８は、防錆性及び絶縁性に優れた材料で形成されている。絶縁層８は、例えば、カチオン電着塗装により形成することができる。
図４に示すように、胴部材５には、内面の一部を外方へと窪ませることにより凹部９が形成されている。凹部９の中央部分には貫通孔１０が形成されている。ここで、貫通孔１０の周囲にはマスキングが施され、上述の絶縁層８が形成された後に該マスキングは除去される。したがって、貫通孔１０の内周面には絶縁層８が形成されておらず、ケーシング４が表出する。胴部材５には、貫通孔１０を介してリベット１１が加締固定されている。リベット１１は、アルミニウム等の導電性を有する材料で構成されている。これにより、ケーシング４の絶縁層８が形成されていない部分（貫通孔１０内面）をリベット１１を介して外部に導通させることができる。
胴部材５の内表面には絶縁シート１２が貼着されている。前述の通り、ケーシング４には凹部９が形成されている。したがって、リベット１１の加締部分がケーシング４の内面から内側に突出することがない。つまり、絶縁シート１２を貼着する内面は平坦である。このため、ケーシング４の内面に絶縁シート１２を簡単に貼着することができる。また、この貼着時に絶縁シート１２がリベット１１によって傷付けられることもない。さらに、リベット１１の加締部分がケーシング内に配置された電池セルに接触することを防止できる。
図３に示すように、蓋部材６は、中蓋１３と外蓋１４とで構成され、中蓋１３には電装品（図示せず）が保持されている。中蓋１３は、合成樹脂材料を成形加工したもので、各電池セル３に対応する、矩形状をした複数の開口部（図示せず）が形成されている。中蓋１３には複数本のワイヤハーネス（図示せず）が配置されている。各ワイヤハーネス１７の一端部にはタブ端子が接続され、各電池セル３の一方の電極にそれぞれ接続されている。また、隣接する電池セル３の一方の電極同士はバスバーによって接続されている。これにより、各電池セル３が直列接続されている。外蓋１４は、中蓋１３と同様に合成樹脂材料を成形加工したもので、胴部材５の上面を閉鎖する。
底部材７は、合成樹脂材料を成形加工したもので、仕切壁１８によって前記各電池セル３を配置可能な位置決め凹部１９が形成されている。各位置決め凹部１９の底面は周縁部を除いて開口している。各位置決め凹部１９に電池セル３をそれぞれ配置すれば、電池セル３は４行２列で整列される。各電池セル３の間にはスペーサ２０が配置されている。スペーサ２０は、幅方向に隣接する一方の電池セル３の中央部分に貼着されている。スペーサ２０を中央部分に配置することにより、電池セル３の変形しやすい部分を効果的にガイドすることができる。
続いて、前記構成からなる電池モジュールの製造方法について説明する。
胴部材５の側壁に内面から外方に向かって凹部９を形成し、その中央部分に貫通孔１０を形成する。また、胴部材５の表面にカチオン電着塗装により絶縁層８を形成する。そして、形成された貫通孔１０の内周面から絶縁層８を除去し、胴部材５を露出させる。そこで、胴部材５の外面側から貫通孔１０にリベット１１を挿通し、凹部９内で加締ることにより胴部材５に固定する。この状態では、リベット１１は、貫通孔１０の内周面で胴部材５と直接接触し、絶縁層８を貫通して外部に頭部を露出させる。また、胴部材５の内面に絶縁シート１２を貼着する。この場合、リベット１１の加締部分は、胴部材５の凹部９内に位置し、その表面からは露出していない。したがって、絶縁シート１２の貼着作業をスムーズに行うことができる。また、絶縁シート１２にリベット１１の一部が接触して、絶縁シート１２を傷付けることもない。
次いで、底部材７の各位置決め凹部１９に電池セル３をそれぞれ配置し、胴部材５を装着する。胴部材５の上面に電装品を取り付けた中蓋１３を装着する。そして、隣接する電池セル３の一方の電極同士をバスバーで接続する。これにより、電池セル３は直列接続される。また、各電池セル３の一方の電極にタブ端子を介してワイヤハーネス１７の一端部を接続する。ワイヤハーネス１７の他端部は束ねて電装品に接続する。最後に、外蓋１４を装着することにより電池モジュールが完成する。
このようにして完成した電池モジュールでは、リベット１１の露出部分（頭部）を介して外部から絶縁状態を検出することができる。また、リベット１１の露出部分にはその後何等加工を施す必要はなく、そのままの状態としておくことができる。したがって、再度、絶縁層８を形成し直す必要がなく、リベット１１の露出部分を介して何度でも絶縁検出することができ、経済的である。
なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、導電部としてリベット１１を使用するようにしたが、棒状部材の両端部を加締たり、ボルトとナットを使用したり、金属部材をケーシング４に溶接等により取り付けたりする等、種々の態様で構成することができる。
また、前記実施形態では、導電部として、リベット１１等の金属部材をケーシング４に取り付ける構成を示したが、ケーシング１の表面に形成された絶縁層８の一部を剥がしてケーシングを露出させ、その露出部分を導電部としても良い。
本発明に係る電池モジュールは、リチウムイオン電池のほか、鉛蓄電池等、種々の電池に採用することができる。
１…電池モジュール
２…ヒートシンク
３…電池セル
４…ケーシング
５…胴部材
６…蓋部材
７…底部材
８…絶縁層
９…凹部
１０…貫通孔
１１…リベット（導通部）
１２…絶縁シート
１３…中蓋
１４…外蓋
１６…開口部
１８…仕切壁
１９…位置決め凹部
２０…スペーサ

Claims (7)

  1. 金属製のケーシングと、
    前記ケーシング内に収容され、それぞれ電池容器内に発電要素を収容した複数の電池セルと、
    を備えた電池モジュールであって、
    前記ケーシングは、その外表面に、絶縁層と、導電部と、を備え、
    前記導電部は、前記ケーシングと電気的に接続しているとともに、前記ケーシングから外部に露出していることを特徴とする電池モジュール。
  2. 前記導電部は、前記ケーシングに固定される金属部材であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 前記導電部は、前記ケーシング及び前記絶縁層を貫通した状態で、前記ケーシングに固定されるリベットであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池モジュール。
  4. 前記ケーシングの内面には、外方に向かって窪む凹部が形成され、
    前記リベットの一端は、前記凹部内に収納されることを特徴とする請求項３に記載の電池モジュール。
  5. 前記導電部は、前記ケーシングの一部であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
  6. 前記ケーシングと前記電池セルとの間に配置される絶縁シートを備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電池モジュール。
  7. 外表面に絶縁層が形成された金属製のケーシングと、
    前記ケーシング内に収容され、それぞれ電池容器内に発電要素を収容した複数の電池セルと、
    を備えた電池モジュールの絶縁検査方法であって、
    前記ケーシングの外表面に設けられ、前記ケーシングに電気的に接続されるとともに、前記ケーシングから外部に露出している導電部を介して行うことを特徴とする電池モジュールの絶縁検査方法。
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