JP6237450B2 - 蓄電モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電モジュールに関する。
電池モジュールを構成する複数の単電池には、単電池の状態を検知する検知端子が接続されることがある（例えば特許文献１を参照）。検知端子には検知電線が接続され、検知電線は電池ＥＣＵ等に接続される。
特開２０１３−１１４９５６号公報
特許文献１の電池モジュールにおいては、検知電線同士が短絡したときに溶断するヒューズが、検知電線に接続されている。この電池モジュールでは、検知電線を収容する樹脂プロテクタと、樹脂プロテクタとは別体のヒューズブロックと、を備えているため、小型化に限界があった。
本発明は、ヒューズを備える蓄電モジュールにおいて、小型化した蓄電モジュールを提供することを目的とする。
本発明は、側縁から突出するリード端子を有する蓄電素子を複数積層してなる蓄電素子群と、前記リード端子が設けられた側縁に取り付けられ前記蓄電素子を保持する保持部材と、を備える蓄電モジュールであって、前記保持部材には、前記リード端子と電気的に接続されるヒューズを装着するヒューズ装着部が設けられており、前記蓄電素子の積層方向において隣り合う保持部材は、前記隣り合う保持部材の一方に形成された係止部と、他方に形成された係止受け部とが、隙間を有して係止することにより、前記蓄電素子の積層方向に移動可能に係止されている蓄電モジュールである。
本発明において、蓄電素子を保持する保持部材にはヒューズ装着部が設けられているので、別途ヒューズを装着するための部材が不要である。その結果、本発明によれば小型化した蓄電モジュールを提供することができる。
また、蓄電素子の積層方向における公差を吸収することができる。
本発明は以下の構成としてもよい。
前記保持部材には、前記蓄電素子の状態を検知する検知端子を保持する検知端子保持部が設けられていてもよい。
このような構成とすると、ヒューズ装着部が設けられている保持部材において、検知端子も保持することができるので、確実に小型化を図ることができる。
本発明によれば、小型化した蓄電モジュールを提供することができる。
実施形態１の蓄電モジュールを前方から示した斜視図 蓄電モジュールを後方から示した斜視図 蓄電モジュールの平面図 図３のＡ−Ａ線における断面図 図３のＢ−Ｂ線における断面図 図３のＣ−Ｃ線における断面図 ヒューズカバーを取り外した蓄電モジュールを前方から示した斜視図 ヒューズカバーを取り外した蓄電モジュールを後方から示した斜視図 第１蓄電ユニットの平面図 第１蓄電ユニットの正面図 第１保持部材の斜視図 第２保持部材の斜視図 第２蓄電ユニットの平面図 第２蓄電ユニットの右側面図 図１４のＤ−Ｄ線における断面図 第２蓄電ユニットの一部斜視図 第３保持部材の斜視図 第４保持部材の斜視図 第３蓄電ユニットの平面図 第５保持部材の斜視図 第６保持部材の斜視図
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図２１によって説明する。図面においては、複数の同一部材のうち一の部材にのみ符号を付し、他の同一部材については符号を省略する場合がある。以下の説明において、図１における左側を前方とし右側を後方とする。
本実施形態の蓄電モジュール１０は、図１及び図２に示すように、複数（本実施形態では、４個）の蓄電素子１２が積層された蓄電素子群１１を備える。本実施形態においては、蓄電素子１２は、二次電池、キャパシタ、コンデンサ等、必要に応じて任意の蓄電素子１２を用いることができる。本実施形態に係る蓄電素子１２としては、二次電池が用いられている。
本実施形態の蓄電モジュール１０は、保持部材３０が取り付けられた伝熱部材２２に蓄電素子１２を載置してなる蓄電ユニット２１を４つ積層してなる積層体２０を備える。
（蓄電ユニット２１）
積層体２０を構成する４つの蓄電ユニット２１は、下から順に第１蓄電ユニット２１Ａ、第２蓄電ユニット２１Ｂ、第２蓄電ユニット２１Ｂ、第３蓄電ユニット２１Ｃである。各蓄電ユニット２１は長手方向の両端部にそれぞれ保持部材３０が取り付けられた伝熱部材２２と、伝熱部材２２の上に載置されるとともに保持部材３０により保持される蓄電素子１２と、を備える。
（伝熱部材２２）
伝熱部材２２は熱伝導性材料からなる部材である。本実施形態では、熱伝導性材料として、熱伝導性に優れたアルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられる。伝熱部材２２の長手方向における一対の側縁には、図１に示すように、上方に起立する熱伝導壁２３が４つずつ間隔をあけて形成されている。この熱伝導壁２３は、積層体２０をケース（図示せず）に収容したときにケース内壁面に接触するように配置されて、蓄電素子１２から発生する熱をケースに伝導する機能を有する。蓄電素子１２から発生した熱は熱伝導壁２３を介してケースに伝わり、ケースの外に放熱されるようになっている。
伝熱部材２２の長手方向における両端部には、それぞれ絶縁樹脂材料からなる保持部材３０が取り付けられており、伝熱部材２２の上面には蓄電素子１２が載置される。
（蓄電素子１２）
蓄電素子１２は、図３に示すように、上方から見て略長方形状をなしている。蓄電素子１２は、略長方形状をなす一対のラミネートフィルムの側縁を溶着してなる容器１３と、容器１３の内部に収容された図示しない蓄電要素と、容器１３の内部において蓄電要素に接続されると共に、容器１３の側縁から外部に導出されるリード端子１４と、を備える。容器１３の一方の側縁から導出されるリード端子１４の極性は、他方の側縁から導出されるリード端子１４の極性と異なっている。
図４に示すように、積層方向に重ねられた蓄電素子１２同士は、それぞれの蓄電素子１２のリード端子１４同士が重なり合うように配されることにより、直列に、又は並列に接続される。
本実施形態では図４に示すように、積層方向（図４の上下方向）において隣り合うリード端子１４の端部は、垂直上方または垂直下方に折り曲げられ相互に重なり合うように配されている。
本実施形態においては、積層方向に重ねられた蓄電素子１２同士は、逆極性のリード端子１４同士が電気的に接続されることにより、直列に接続されている。積層方向において隣り合うリード端子１４同士は、溶接、ハンダ付け、ロウ付け等、公知の手法により接続することができる。
リード端子１４には、蓄電素子１２の電圧を検知するための金属製の電圧検知バスバー４３（検知端子の一例）が、溶接、ハンダ付け、ロウ付け等、公知の手法により接続されている。
（保持部材３０）
絶縁材料からなる保持部材３０には、固定部材（図示せず）を挿通可能な２つの貫通孔３１が貫通して設けられている。各保持部材３０には、図４に示すように、リード端子１４の幅広領域１５の角部１５Ａが嵌り込む凹状の蓄電素子保持部３２が形成されている。この蓄電素子保持部３２により、リード端子１４（蓄電素子１２）は移動を規制される。
本実施形態では６種類の保持部材３０を用いる。下から一段目の第１蓄電ユニット２１Ａを構成する２つの保持部材３０のうち、図９に示す右側の保持部材３０が第１保持部材３０Ａであり（図１１参照）、左側の保持部材３０が第２保持部材３０Ｂである（図１２参照）。
下から二段目および下から三段目の第２蓄電ユニット２１Ｂを構成する２つの保持部材３０のうち、図１３に示す右側の保持部材３０が第３保持部材３０Ｃであり（図１７参照）、左側の保持部材３０が第４保持部材３０Ｄである（図１８参照）。
下から三段目の第２蓄電ユニット２１Ｂは、下から二段目の第２蓄電ユニット２１Ｂを１８０℃回転させたものである。
下から四段目（最上段）の第３蓄電ユニット２１Ｃを構成する２つの保持部材３０のうち、図１９に示す右側の保持部材３０が第５保持部材３０Ｅであり（図２０参照）、左側の保持部材３０が第６保持部材３０Ｆである（図２１参照）。
本実施形態において、蓄電素子１２の積層方向において隣り合う保持部材３０は、蓄電素子１２の積層方向に移動可能に係止されている（図６参照）。
第１保持部材３０Ａの図１１における左右の端縁には、上方に突出する係止部３３がそれぞれ形成されている。第２保持部材３０Ｂの図１２における手前側の端縁には、上方に突出する一対の係止部３３が形成されている。
第３保持部材３０Ｃの図１７における左右の端縁には、積層した際に下方に配される保持部材３０（第１保持部材３０Ａまたは第４保持部材３０Ｄ）の係止部３３を受け入れる係止受け部３４がそれぞれ設けられており、第３保持部材３０Ｃの図１７における手前側の端縁には、上方に突出する一対の係止部３３が形成されている。
第４保持部材３０Ｄの図１８における手前側の端縁には、積層した際に下方に配される保持部材３０（第２保持部材３０Ｂまたは第３保持部材３０Ｃ）の係止部３３を受け入れる一対の係止受け部３４が設けられており、第４保持部材３０Ｄの図１８における左右の端縁には、上方に突出する一対の係止部３３がそれぞれ形成されている。
第５保持部材３０Ｅの図２０における左右の端縁には、積層した際に下方に配される第４保持部材３０Ｄの係止部３３を受け入れる一対の係止受け部３４が設けられている。
第６保持部材３０Ｆの図２１における手前側の端縁には、積層した際に下方に配される第３保持部材３０Ｃの係止部３３を受け入れる一対の係止受け部３４が設けられている。
第１保持部材３０Ａおよび第５保持部材３０Ｅには、それぞれ、外部機器と接続される外部接続バスバー３６を保持するバスバー保持部３５が設けられている。バスバー保持部３５は、外部接続バスバー３６がはめ込まれる凹み部３５Ａと、凹み部３５Ａにはめ込まれた外部接続バスバー３６を抜け止めする抜け止め突部３５Ｂと、を備える。
外部接続バスバー３６は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製材料からなり、リード端子１４と重なり合うように配される。外部接続バスバー３６の端部は前方に突出しており、その端部には外部接続端子（図示せず）と接続される接続孔３６Ａが設けられている。
第１保持部材３０Ａ、第２保持部材３０Ｂ、第３保持部材３０Ｃおよび第５保持部材３０Ｅには、それぞれ、電圧検知バスバー４３が保持される検知端子保持部３７と、電圧検知バスバー４３に接続されたヒューズ４０が装着されるヒューズ装着部３８と、ヒューズ４０に接続される中継端子４５および中継端子４５に電気的に接続される雌型端子４７を収容する端子収容部３９と、が設けられている。
検知端子保持部３７に保持される電圧検知バスバー４３は、図１６に示すように、リード端子１４に重ねられる端子接続部４３Ａと、端子接続部４３Ａから側方に延出された延出部４３Ｂと、延出部４３Ｂに対して垂直上方に折り曲げられ、端部に２股に分岐されることにより形成された音叉端子部４３Ｃと、を備える。電圧検知バスバー４３は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製材料からなる。音叉端子部４３Ｃにはヒューズ４０が挟まれて電気的に接続されるようになっている。
検知端子保持部３７は、電圧検知バスバー４３の端子接続部４３Ａと延出部４３Ｂとがはめ込まれる凹部３７Ａと、ヒューズ装着部３８に形成された第１端子差し込み部３７Ｂと、を有する。
ヒューズ装着部３８と端子収容部３９とは、一体的に設けられており、図１１、図１２、図１７および図２０に示すように箱状をなしている。
ヒューズ装着部３８は図１１における手前側からヒューズ４０を差し込み可能に開口している。ヒューズ装着部３８の開口部分３８Ａは、ヒューズ４０を差し込んだのち、ヒューズカバー５０を取り付けることにより閉じるようになっている（図１および図２を参照）。
ヒューズ装着部３８の内壁は図１５に示すように、ヒューズ４０の形状に沿った形状をなしている。ヒューズ装着部３８の上壁には、電圧検知バスバー４３の音叉端子部４３Ｃが差し込まれる第１端子差し込み部３７Ｂと、中継端子４５の音叉端子部４５Ａが差し込まれる第２端子差し込み部３８Ｂが設けられている。第２端子差し込み部３８Ｂは上面視Ｃ字状をなしておりヒューズ装着部３８から端子収容部３９に至って設けられている。
ヒューズ４０は、電圧検知バスバー４３の音叉端子部４３Ｃに挟まれて電気的に接続される接続部４０Ａと、中継端子４５の音叉端子部４５Ａに挟み込まれて電気的に接続される接続部４０Ｂと、２つの接続部４０Ａ，４０Ｂをつなげるように設けられている絶縁樹脂製の絶縁部４１と、を有する。２つの接続部４０Ａ，４０Ｂは絶縁部４１の内部においてつながっている。接続部４０Ａ，４０Ｂは金属材料からなる。ヒューズ４０に過電流が流れた場合、ヒューズ４０が溶断することにより、過電流が遮断される。
中継端子４５は例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製材料からなり、ヒューズ４０に接続される音叉端子部４５Ａと、音叉端子部４５Ａから連なり端子収容部３９内に配されるタブ状の雄端子４５Ｂと、を備える。
端子収容部３９は図１１における手前側が開口し、内部に中継端子４５の雄端子４５Ｂが配される。前端側の上壁にはヒューズカバー５０を係止する係止突部３９Ｂが突出形成されている。端子収容部３９の内壁には、図１５に示すように、雄端子４５Ｂと電気的に接続される雌型端子４７を係止するランス３９Ｃが形成されている。
雌型端子４７は、端子収容部３９の内壁に形成されたランス３９Ｃに係止されることにより、端子収容部３９内に抜け止め状態で保持されるようになっている。雌型端子４７は金属板材を所定の形状をプレス加工してなる。雌型端子４７は電線４８の端部に接続されている。雌型端子４７は、電線４８に接続された部分と反対側の位置に、中継端子４５の雄端子４５Ｂと接続される筒状の端子接続部４７Ａを備える。接続部４７Ａの内部には、雄端子４５Ｂと弾性的に接触する弾性接触片４７Ｂが配されている。雄端子４５Ｂと弾性接触片４７Ｂとが弾性的に接触することにより、ヒューズ４０と雌型端子４７とが中継端子４５を介して電気的に接続されるようになっている。電線４８は雌型端子４７の２組のバレル部４７Ｃを圧着することにより接続されている。
ヒューズカバー５０を取り付けることにより、ヒューズ装着部３８の開口部分３８Ａおよび端子収容部３９の開口部分３９Ａが覆われるようになっている。ヒューズカバー５０には、端子収容部３９の係止突部３９Ｂに係止される係止孔５１と、電線４８が配される電線配置孔５２とが形成されている。
（蓄電モジュール１０の組み立て方法）
第１保持部材３０Ａと第２保持部材３０Ｂとを取り付けた伝熱部材２２と、第３保持部材３０Ｃと第４保持部材３０Ｄとを取り付けた伝熱部材２２を２つと、第５保持部材３０Ｅと第６保持部材３０Ｆとを取り付けた伝熱部材２２と、を用意する。
外部接続バスバー３６をバスバー保持部３５に取り付け、電圧検知バスバー４３を検知端子保持部３７に保持させるとともに第１端子差し込み部３７Ｂに差し込んで取り付ける。中継端子４５を端子収容部３９の第２端子差し込み部３８Ｂに差し込んで取り付ける。
次に各伝熱部材２２に蓄電素子１２を載置し、外部接続バスバー３６とリード端子１４、ならびに電圧検知バスバー４３とリード端子１４をそれぞれ溶接等の方法により接続し、図９、図１３、図１９に示す各蓄電ユニット２１を作製する。
次にヒューズ装着部３８にヒューズ４０を差し込んで装着する。端子収容部３９の開口部分３９Ａから雌型端子４７を挿入すると雌型端子４７がランス３９Ｃに係止されて抜け止めされるとともに、雌型端子４７の接続部４７Ａの弾性接触片４７Ｂと雄タブ４５Ｂとが弾性的に接触する（図１５を参照）。
次に４つの蓄電ユニット２１を積層し積層体２０を作製する。第１蓄電ユニット２１Ａの上に、第２蓄電ユニット２１Ｂを２層重ねて、第３蓄電ユニット２１Ｃを重ねる。このとき、積層方向において隣り合う保持部材３０の係止部３３を係止受け部３４に係止させるようにする。
本実施形態において、積層方向において隣り合う保持部材３０の係止部３３と係止受け部３４との間には、図６に示すように隙間Ｓが形成されているので、保持部材３０は蓄電素子１２の積層方向に移動可能である。
蓄電ユニット２１を積層した後、積層方向において隣り合うリード端子１４同士を溶接等の方法により接続すると図７および図８に示すような積層体２０が得られる。
次にヒューズ装着部３８の開口部分３８Ａおよび端子収容部３９の開口部分３９Ａを覆うようにヒューズカバー５０を取り付けると、図１〜図３に示すような蓄電モジュール１０が得られる。
（本実施形態の作用、効果）
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。
本実施形態において、蓄電素子１２を保持する保持部材３０にはヒューズ装着部３８が設けられているので、別途ヒューズ４０を装着するための部材が不要である。その結果、本発明によれば小型化した蓄電モジュール１０を提供することができる。
また、本実施形態によれば、蓄電素子１２の積層方向において隣り合う保持部材３０は、蓄電素子１２の積層方向に移動可能に係止されているから、蓄電素子１２の積層方向における公差を吸収することができる。
更に蓄電素子１２の積層方向下側の保持部材３０が上側の保持部材３０の係止部３３により係止されるため、各蓄電ユニット２１Ａ，２１Ｂ，２３Ｃの積層作業を効率良く行うことができる。
また、本実施形態によれば、保持部材３０には、蓄電素子１２の状態を検知する電圧検知バスバー４３を保持する検知端子保持部３７が設けられているから、ヒューズ装着部３８が設けられている保持部材３０において、電圧検知バスバー４３も保持することができるので、確実に小型化を図ることができる。
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、蓄電素子１２の積層方向において隣り合う保持部材３０は、蓄電素子１２の積層方向に移動可能に係止されている構成を示したが、参考例として、積層方向において隣り合う保持部材は係止されていなくてもよい。
（２）上記実施形態では、蓄電素子１２の電圧を検知する電圧検知バスバー４３を保持する検知端子保持部３７が設けられている保持部材３０を示したが、保持部材には検知端子保持部が設けられていなくてもよい。
（３）上記実施形態では、検知端子として電圧検知バスバー４３を示したが、これに限定されない。蓄電素子１２の温度を検知する温度検知端子などであってもよい。
１０…蓄電モジュール
１１…蓄電素子群
１２…蓄電素子
１４…リード端子
２１…蓄電ユニット
３０…保持部材
３０Ａ…第１保持部材
３０Ｂ…第２保持部材
３０Ｃ…第３保持部材
３０Ｄ…第４保持部材
３０Ｅ…第５保持部材
３０Ｆ…第６保持部材
３３…係止部
３４…係止受け部
３７…検知端子保持部
３７Ａ…凹部
３８…ヒューズ装着部
３９…端子収容部
４０…ヒューズ
４０Ａ，４０Ｂ…接続部
４３…電圧検知バスバー（検知端子）
４３Ａ…端子接続部
４３Ｂ…延出部
４３Ｃ…音叉端子部
５０…ヒューズカバー
Ｓ…隙間

Claims (2)

  1. 側縁から突出するリード端子を有する蓄電素子を複数積層してなる蓄電素子群と、
    前記リード端子が設けられた側縁に取り付けられ前記蓄電素子を保持する保持部材と、を備える蓄電モジュールであって、
    前記保持部材には、前記リード端子と電気的に接続されるヒューズを装着するヒューズ装着部が設けられており、
    前記蓄電素子の積層方向において隣り合う保持部材は、前記隣り合う保持部材の一方に形成された係止部と、他方に形成された係止受け部とが、隙間を有して係止することにより、前記蓄電素子の積層方向に移動可能に係止されている蓄電モジュール。
  2. 前記保持部材には、前記蓄電素子の状態を検知する検知端子を保持する検知端子保持部が設けられている請求項１に記載の蓄電モジュール。
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