JP6271330B2 - バッテリモジュール - Google Patents

Description

本発明は、蓄電素子をラミネートフィルムにより封止したラミネート型電池を備え、複数の前記ラミネート型電池がセルホルダに保持されて積層されるバッテリモジュールに関する。

一般的に、複数の蓄電池（バッテリセル）が積層された蓄電池群（バッテリモジュール）を備えた蓄電装置が知られている。この蓄電装置は、例えば、ハイブリッド車両やＥＶ等の電動車両に搭載されている。

蓄電装置としては、特に形状自由度に優れるとともに、薄型化及び軽量化を図ることができるという利点を有することから、ラミネート型電池が採用されている。ラミネート型電池としては、例えば、セパレータの両面に正極と負極とが設けられた蓄電素子を複数積層した積層電極を、ラミネートフィルムにより封止したセルユニットを備え、複数の前記セルユニットが積層されたバッテリモジュールが知られている（特許文献１）。

セルユニットでは、正極端子と負極端子とが同一側面から、又は、対向する側面から外部に突出している。そして、蓄電素子間の並列接続では、一方の蓄電素子の端子が、端部を２度曲げされて他方の蓄電素子の端子に溶接されている。さらに、セルユニット間の正極端子と負極端子との直列接続では、端子端部をＬ字状に曲げるとともに、重複部分が溶接されている。

特表２０１３−５１９２１４号公報

通常、ラミネート型電池では、正極端子及び負極端子が肉薄な箔状タブとして構成されている。しかしながら、上記の特許文献１では、端子を折り曲げるため、前記端子の強度が低下するとともに、該端子の取り回しが複雑化するという問題がある。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、端子の取り回しが簡素化するとともに、組み立て作業性を良好に向上させることが可能なバッテリモジュールを提供することを目的とする。

本発明は、蓄電素子をラミネートフィルムにより封止したラミネート型電池を備え、複数の前記ラミネート型電池がセルホルダに保持されて積層されるバッテリモジュールに関するものである。

セルホルダは、一対の内方ガイド部と、一対の外方ガイド部とを備えている。内方ガイド部は、第１のラミネート型電池の一方の端子と、前記第１のラミネート型電池に隣接する第２のラミネート型電池の他方の端子とを、互いに近接する方向に傾斜してガイドしている。そして、一対の内方ガイド部は、積層方向に互いに重なる位置に設けられている。

外方ガイド部は、第１のラミネート型電池の他方の端子と、第２のラミネート型電池の一方の端子とを、互いに離間する方向に傾斜してガイドしている。そして、一対の外方ガイド部は、積層方向に互いに重なる位置に設けられている。ここで、隣接するセルホルダは、内方ガイド部と外方ガイド部とが嵌合するように、互いに反転して積層されている。

さらに、このバッテリモジュールでは、ラミネート型電池間に配置される発熱部材を備えることが好ましい。その際、セルホルダの側面の中、内方ガイド部及び外方ガイド部が設けられていない側面を端子取り出し用側面とするとともに、発熱部材の端子取り出し部は、前記端子取り出し用側面から取り出されることが好ましい。

さらにまた、このバッテリモジュールでは、セルホルダは、端子取り出し用側面に対向する対向側面を有し、前記端子取り出し用側面と前記対向側面とは、積層方向に異なる長さに設定されることが好ましい。

また、端子取り出し用側面及び対向側面は、それぞれ正面視で側面中心から左右の長さが異なることが好ましい。

さらにまた、セルホルダには、端子取り出し用側面又は対向側面のいずれか一方で且つ積層方向の長さが大きい方に、発熱部材の端子取り出し部を直接接続するバスバーを保持するためのバスバー保持部が設けられることが好ましい。

本発明によれば、内方ガイド部の案内作用下に、第１のラミネート型電池の一方の端子と、第２のラミネート型電池の他方の端子とが、互いに近接する方向に傾斜してガイドされている。このため、特に薄板状の一方の端子と他方の端子とは、容易且つ確実に接合可能になる。

同様に、外方ガイド部の案内作用下に、第１のラミネート型電池の他方の端子と、第２のラミネート型電池の一方の端子とが、互いに離間する方向に傾斜してガイドされている。ここで、第１のラミネート型電池に、第２のラミネート型電池とは反対側に隣接する第３のラミネート型電池の一方の端子と、前記第１のラミネート型電池の他方の端子とは、互いに近接する方向に傾斜してガイドされている。従って、第３のラミネート型電池の一方の端子と、第１のラミネート型電池の他方の端子とは、容易且つ確実に接合可能になる。

また、第２のラミネート型電池に、第１のラミネート型電池とは反対側に隣接する第４のラミネート型電池の他方の端子と、前記第２のラミネート型電池の一方の端子とは、互いに近接する方向に傾斜してガイドされている。これにより、第４のラミネート型電池の他方の端子と、第２のラミネート型電池の一方の端子とは、容易且つ確実に接合可能になる。

このため、簡単な構成で、各端子の取り回しが簡素化するとともに、バッテリモジュール全体の組み立て作業性を良好に向上させることが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係るバッテリモジュールの概略斜視説明図である。 前記バッテリモジュールの平面説明図である。 前記バッテリモジュールの要部分解斜視説明図である。 前記バッテリモジュールの、図１中、ＩＶ−ＩＶ線断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るバッテリモジュールの概略斜視説明図である。 前記バッテリモジュールの要部分解斜視説明図である。 前記バッテリモジュールの、図５中、ＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るバッテリモジュールを構成するセルホルダの概略斜視説明図である。 本発明の第４の実施形態に係るバッテリモジュールを構成するセルホルダの概略斜視説明図である。

図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係るバッテリモジュール１０は、例えば、図示しないハイブリッド自動車（又はＥＶ等）の電動車両に搭載される。バッテリモジュール１０は、複数のラミネート型蓄電池（ラミネート型電池）１２がセルホルダ１４に保持されて矢印Ａ方向（水平方向）に積層される。ラミネート型蓄電池１２は、正方形又は長方形を有する。

図３に示すように、ラミネート型蓄電池１２は、複数の蓄電素子１６をラミネートフィルム１８により封止して構成される。蓄電素子１６は、図示しないが、セパレータと、前記セパレータの一方の面に形成される正極と、前記セパレータの他方の面に形成される負極とを備える。

各蓄電素子１６の正極は、電気的に正極集電端子２０ａに一体に並列接続されるとともに、各蓄電素子１６の負極は、電気的に負極集電端子２０ｂに並列接続される。正極集電端子２０ａ及び負極集電端子２０ｂは、薄板状を有し、ラミネート型蓄電池１２の１つの側面（例えば、上面）から互いに並列して外部に露呈する。

セルホルダ１４は、正方形又は長方形の枠形状を有する。セルホルダ１４の積層方向の長さ（幅寸法）Ｓ１は、ラミネート型蓄電池１２の積層方向の長さ（厚さ寸法）Ｓ２と同等に設定される。セルホルダ１４の１つの側面、すなわち、ラミネート型蓄電池１２の正極集電端子２０ａ及び負極集電端子２０ｂが設けられる側面、例えば、上面１４ｕには、一対の内方ガイド部２２及び一対の外方ガイド部２４が矢印Ｂ方向に離間して設けられる。

各内方ガイド部２２は、セルホルダ１４の上面１４ｕの幅方向両側に形成される切り欠き部２２ａ、２２ａを有する。切り欠き部２２ａ、２２ａは、それぞれ外方に向かって（互いに離間する方向に向かって）下方に傾斜する傾斜面を構成するとともに、積層方向に互いに重なる位置に設けられる。

各外方ガイド部２４は、セルホルダ１４の上面１４ｕの幅方向両側に形成される膨出部２４ａ、２４ａを有する。膨出部２４ａ、２４ａの底面は、それぞれ外方に向かって（互いに離間する方向に向かって）上方に傾斜する傾斜底面を構成するとともに、積層方向に互いに重なる位置に設けられる。

図３に示すように、各ラミネート型蓄電池１２は、積層方向に沿って正極集電端子２０ａと負極集電端子２０ｂとが交互に、すなわち、千鳥になるように、互いに鉛直軸回りに反転して、順次、配列される。各セルホルダ１４は、積層方向に沿って内方ガイド部２２と外方ガイド部２４とが交互に、すなわち、千鳥になるように、互いに鉛直軸回りに反転して、順次、配列される。ラミネート型蓄電池１２は、隣接する２つのセルホルダ１４に跨って配置される（図２参照）。

図４に示すように、互いに隣接するセルホルダ１４では、それぞれの内方ガイド部２２と外方ガイド部２４とが対向する。切り欠き部２２ａの傾斜と膨出部２４ａの傾斜とは、略同一に設定され、これらの間に微小な隙間２６ａ、２６ｂが積層方向に交互に形成される。隙間２６ａは、鉛直方向（矢印Ｃ方向）から矢印Ａ１方向に傾斜し、例えば、正極集電端子２０ａをガイドする一方、隙間２６ｂは、矢印Ａ２方向に傾斜し、例えば、負極集電端子２０ｂをガイドする。

バッテリモジュール１０は、一方のラミネート型蓄電池１２の正極集電端子２０ａと他方のラミネート型蓄電池１２の負極集電端子２０ｂとを接続するバスバープレート（バスバー）２８を備える。

バスバープレート２８は、正極集電端子２０ａ及び負極集電端子２０ｂを一体に挿入可能な端子受け部、例えば、孔部（スリットや凹部等でもよい）３０を設ける。バスバープレート２８は、孔部３０に挿入された正極集電端子２０ａ及び負極集電端子２０ｂを接合する接合部３２を設けるとともに、前記接合部３２は、溶接又はボルト締結等により構成される。各ラミネート型蓄電池１２は、互いに正極集電端子２０ａと負極集電端子２０ｂとが接続されることにより、電気的に直列に接続される。

このため、正極集電端子２０ａ及び負極集電端子２０ｂを孔部３０に一体に挿入するだけで、各ラミネート型蓄電池１２を接合することができ、バッテリモジュール１０の組み立て作業性が向上する。

バッテリモジュール１０では、任意のセルホルダ１４（ａ）において、内方ガイド部２２及び外方ガイド部２４が、互いに隣接する第１のラミネート型蓄電池１２（ａ）及び第２のラミネート型蓄電池１２（ｂ）に対して以下の構成を有する。

内方ガイド部２２は、第１のラミネート型蓄電池１２（ａ）の負極集電端子（一方の端子）２０ｂと、第２のラミネート型蓄電池１２（ｂ）の正極集電端子（他方の端子）２０ａとを、互いに近接する方向に傾斜してガイドしている。このため、図１及び図２に示すように、互いに積層方向に隣接するとともに、特に薄板状の正極集電端子２０ａと負極集電端子２０ｂとは、容易且つ確実に接合可能になる。

同様に、外方ガイド部２４は、第１のラミネート型蓄電池１２（ａ）の正極集電端子（他方の端子）２０ａと、第２のラミネート型蓄電池１２（ｂ）の負極集電端子（一方の端子）２０ｂとを、互いに離間する方向に傾斜してガイドしている。

ここで、図２及び図４に示すように、第１のラミネート型蓄電池１２（ａ）には、第２のラミネート型蓄電池１２（ｂ）とは反対側に第３のラミネート型蓄電池１２（ｃ）が隣接している。図２に示すように、第３のラミネート型蓄電池１２（ｃ）の負極集電端子（一方の端子）２０ｂと、第１のラミネート型蓄電池１２（ａ）の正極集電端子（他方の端子）２０ａとは、互いに近接する方向に傾斜してガイドされている。従って、第３のラミネート型蓄電池１２（ｃ）の負極集電端子２０ｂと、第１のラミネート型蓄電池１２（ａ）の正極集電端子２０ａとは、容易且つ確実に接合可能になる。

また、第２のラミネート型蓄電池１２（ｂ）には、第１のラミネート型蓄電池１２（ａ）とは反対側に第４のラミネート型蓄電池１２（ｄ）が隣接している。第４のラミネート型蓄電池１２（ｄ）の正極集電端子（他方の端子）２０ａと、第２のラミネート型蓄電池１２（ｂ）の負極集電端子（一方の端子）２０ｂとは、互いに近接する方向に傾斜してガイドされている。これにより、第４のラミネート型蓄電池１２（ｄ）の正極集電端子２０ａと、第２のラミネート型蓄電池１２（ｂ）の負極集電端子２０ｂとは、容易且つ確実に接合可能になる。

このため、第１の実施形態では、簡単な構成で、各正極集電端子２０ａ及び各負極集電端子２０ｂの取り回しが簡素化するとともに、バッテリモジュール１０全体の組み立て作業性を良好に向上させることが可能になるという効果が得られる。

なお、第１の実施形態では、正極集電端子２０ａ及び負極集電端子２０ｂが、ラミネート型蓄電池１２の１つの側面から互いに並列して外部に露呈する構成を採用したが、これに限定されるものではない。例えば、正極集電端子２０ａ及び負極集電端子２０ｂが、ラミネート型蓄電池１２の対向する側面から互いに離間する方向に突出する構成を用いてもよい。その際、セルホルダ１４では、一対の内方ガイド部２２と一対の外方ガイド部２４とが、互いに対向する一対の側面に振り分けられる構成を有する。なお、以下に説明する第２以降の実施形態でも、同様である。

図５に示すように、本発明の第２の実施形態に係るバッテリモジュール４０は、例えば、図示しないハイブリッド自動車（又は、ＥＶ等）の電動車両に搭載される。なお、第１の実施形態に係るバッテリモジュール１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３以降の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

バッテリモジュール４０は、複数のラミネート型蓄電池１２がセルホルダ４２に保持されて矢印Ａ方向（水平方向）に積層される。各セルホルダ４２は、積層方向に沿って、互いに鉛直軸回りに反転して、順次、配列される。ラミネート型蓄電池１２間には、第２の実施形態では、２つの（１つ又は３つでもよい）前記ラミネート型蓄電池１２を挟んで、発熱プレート（発熱部材）４４が配設される（図６及び図７参照）。

図６に示すように、セルホルダ４２は、上面４２ａ、底面４２ｂ、端子取り出し用側面（一方の側面）４２ｃ及び対向側面（他方の側面）４２ｄを有する。上面４２ａには、一対の内方ガイド部２２及び一対の外方ガイド部２４が設けられるとともに、底面４２ｂは、前記上面４２ａと積層方向に略同一の長さ（幅寸法）に設定される。

端子取り出し用側面４２ｃと対向側面４２ｄとは、積層方向に異なる長さに設定される。第２の実施形態では、端子取り出し用側面４２ｃの長さＷ１は、対向側面４２ｄの長さＷ２よりも大きく設定される（Ｗ２＜Ｗ１）。

端子取り出し用側面４２ｃは、正面視で側面中心から左右の長さが異なっており、底面４２ｂから積層方向一方の長さｔ１は、前記底面４２ｂから積層方向他方の長さｔ２よりも短い（ｔ１＜ｔ２）。対向側面４２ｄは、正面視で側面中心から左右の長さが異なっており、底面４２ｂから積層方向一方の長さｔ３は、前記底面４２ｂから積層方向他方の長さｔ４よりも短い（ｔ３＜ｔ４）。

発熱プレート４４は、ラミネート型蓄電池１２の側面形状に対応して正方形又は長方形を有する発熱体を構成する。発熱プレート４４の１つの側部には、発熱体端子（端子取り出し部）４６ａ、４６ｂが設けられる。発熱体端子４６ａ、４６ｂは、セルホルダ４２の内方ガイド部２２及び外方ガイド部２４が設けられていない端子取り出し用側面４２ｃに突出する。

図５に示すように、隣接する発熱プレート４４では、各発熱体端子４６ａ、４６ｂがバスバー４８により電気的に接続され、各発熱プレート４４は、電気的に直列に接続される。

このように構成される第２の実施形態に係るバッテリモジュール４０では、ラミネート型蓄電池１２間に発熱プレート４４が介装されている。そして、発熱プレート４４の発熱体端子４６ａ、４６ｂは、セルホルダ４２の内方ガイド部２２及び外方ガイド部２４が設けられていない側面、すなわち、端子取り出し用側面４２ｃに突出している。

このため、ラミネート型蓄電池１２を構成する正極集電端子２０ａ及び負極集電端子２０ｂの接続作業と、発熱プレート４４を構成する発熱体端子４６ａ、４６ｂの接続作業とは、個別に且つ効率的に遂行され、作業性の向上が容易に図られる。

さらに、端子取り出し用側面４２ｃの長さＷ１は、対向側面４２ｄの長さＷ２よりも大きく設定されている。しかも、端子取り出し用側面４２ｃ及び対向側面４２ｄは、それぞれ正面視で側面中心から左右の長さが異なっている。従って、発熱プレート４４は、ラミネート型蓄電池１２間に良好に配置され、特に前記発熱プレート４４の端部が損傷することを確実に抑制することが可能になる。

図８は、本発明の第３の実施形態に係るバッテリモジュール６０を構成するセルホルダ６２の概略斜視説明図である。

セルホルダ６２は、端子取り出し用側面６４を有するとともに、前記端子取り出し用側面６４には、バスバー４８を保持するバスバー保持部６６ａ、６６ｂが上下に設けられる。バスバー保持部６６ａは、互いに対向して上下に配置され、バスバー４８を把持する一対の爪部６８ａ、６８ａを備える。バスバー保持部６６ｂは、同様に互いに対向して上下に配置され、バスバー４８を把持する一対の爪部６８ｂ、６８ｂを備える。

このように構成される第３の実施形態に係るバッテリモジュール６０では、バスバー保持部６６ａ、６６ｂによりそれぞれバスバー４８を保持することができ、前記バスバー４８の接続作業が一層容易且つ確実に遂行可能になる。

図９は、本発明の第４の実施形態に係るバッテリモジュール７０を構成するセルホルダ７２の概略斜視説明図である。

セルホルダ７２は、端子取り出し用側面７４を有するとともに、前記端子取り出し用側面７４には、バスバー４８を保持するバスバー保持部７６ａ、７６ｂが上下に設けられる。バスバー保持部７６ａは、バスバー４８に係合するスタッド７８ａを備える。バスバー保持部７６ｂは、同様にバスバー４８に係合するスタッド７８ｂを備える。

このように構成される第４の実施形態に係るバッテリモジュール７０では、バスバー保持部７６ａ、７６ｂによりそれぞれバスバー４８を保持することができ、前記バスバー４８の接続作業が一層容易且つ確実に遂行可能になる等、上記の第３の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、第３及び第４の実施形態では、バスバー保持部６６ａ、６６ｂ及び７６ａ、７６ｂが端子取り出し用側面６４、７４から外部に突出しているが、これに限定されるものではない。例えば、セルホルダ６２、７２に嵌め込む構成のバスバー保持部を用いてもよい。

１０、４０、６０、７０…バッテリモジュール
１２、１２（ａ）〜１２（ｄ）…ラミネート型蓄電池
１４、１４（ａ）、４２、６２、７２…セルホルダ
１６…蓄電素子 １８…ラミネートフィルム
２０ａ…正極集電端子 ２０ｂ…負極集電端子
２２…内方ガイド部 ２２ａ…切り欠き部
２４…外方ガイド部 ２４ａ…膨出部
２６ａ、２６ｂ…隙間 ２８…バスバープレート
３０…孔部 ３２…接合部
４２ｃ、６４、７４…端子取り出し用側面
４２ｄ…対向側面 ４４…発熱プレート
４６ａ、４６ｂ…発熱体端子 ４８…バスバー
６６ａ、６６ｂ、７６ａ、７６ｂ…バスバー保持部

Claims (5)

1. 蓄電素子をラミネートフィルムにより封止したラミネート型電池を備え、複数の前記ラミネート型電池がセルホルダに保持されて積層されるバッテリモジュールであって、
   前記セルホルダは、第１のラミネート型電池の一方の端子と、前記第１のラミネート型電池に隣接する第２のラミネート型電池の他方の端子とを、互いに近接する方向に傾斜してガイドするとともに、積層方向に互いに重なる位置に設けられる一対の内方ガイド部と、
   前記第１のラミネート型電池の他方の端子と、前記第２のラミネート型電池の一方の端子とを、互いに離間する方向に傾斜してガイドするとともに、前記積層方向に互いに重なる位置に設けられる一対の外方ガイド部と、
   を備え、
   隣接する前記セルホルダは、前記内方ガイド部と前記外方ガイド部とが嵌合するように、互いに反転して積層されることを特徴とするバッテリモジュール。
2. 請求項１記載のバッテリモジュールにおいて、前記ラミネート型電池間に配置される発熱部材を備え、
   前記セルホルダの側面の中、前記内方ガイド部及び前記外方ガイド部が設けられていない側面を端子取り出し用側面とするとともに、
   前記発熱部材の端子取り出し部は、前記端子取り出し用側面から取り出されることを特徴とするバッテリモジュール。
3. 請求項２記載のバッテリモジュールにおいて、前記セルホルダは、前記端子取り出し用側面に対向する対向側面を有し、
   前記端子取り出し用側面と前記対向側面とは、前記積層方向に異なる長さに設定されることを特徴とするバッテリモジュール。
4. 請求項３記載のバッテリモジュールにおいて、前記端子取り出し用側面及び前記対向側面は、それぞれ正面視で側面中心から左右の長さが異なることを特徴とするバッテリモジュール。
5. 請求項３又は４記載のバッテリモジュールにおいて、前記セルホルダには、前記端子取り出し用側面又は前記対向側面のいずれか一方で且つ前記積層方向の長さが大きい方に、前記発熱部材の前記端子取り出し部を直接接続するバスバーを保持するためのバスバー保持部が設けられることを特徴とするバッテリモジュール。

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