JP6400295B2

JP6400295B2 - 電池モジュール

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Publication number: JP6400295B2
Application number: JP2014011365A
Authority: JP
Inventors: 智志榎田
Original assignee: Daikyo Nishikawa Corp
Current assignee: Daikyo Nishikawa Corp
Priority date: 2014-01-24
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2018-10-03
Anticipated expiration: 2034-01-24
Also published as: JP2015138748A

Description

本発明は、例えば電気自動車等に搭載される電池モジュールに関するものである。

従来より、この種の電池モジュールとして、二次電池と二次電池を収容するケースとを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１のケースには、電池が挿入される貫通孔が形成されたアルミニウムブロック製のホルダ、弾性部材からなるスペーサ、二次電池の端子に接続される集電板等が収容されている。

特許第４９９０４２２号公報

ところで、放電及び充電中の二次電池は発熱するのであるが、二次電池の温度は性能維持のために所定温度以下で管理しておく必要がある。特許文献１では、アルミニウムブロック製のホルダに二次電池を挿入しているので、二次電池の熱をホルダに伝達することが可能になっている。しかしながら、ケースは密閉状態であることからホルダの熱がケースの外部に放熱されにくくなっており、二次電池の冷却効果があまり期待できない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ケースに収容した二次電池の放熱効果を高めて電池寿命を長期化することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、二次電池の熱をケース内に配設した熱伝導部材に伝達させ、ケースに形成した通風口からケース内に冷却風を導入して熱伝導部材を冷却できるようにした。

第１の発明は、
上下方向に長い複数の円筒状の二次電池を収容するケースと、
上記ケース内に収容される熱伝導性を有する部材からなる熱伝導部材とを備え、
上記ケースは、上下方向に分割された上部内側ケース構成部材と、下部内側ケース構成部材とを有しており、
上部内側ケース構成部材の上壁部には、上記二次電池の上側が収容される電池収容用凹部が複数形成され、該各挿入孔には１つの上記二次電池のみが挿入され、該熱伝導部材は上記上部内側ケース構成部材と上記下部内側ケース構成部材とで上下方向に挟持され、
下部内側ケース構成部材の底壁部には、上記二次電池の下側が収容される電池収容用凹部が複数形成され、
上記熱伝導部材には上記二次電池の上下方向中間部が挿入される挿入孔が複数形成され、
上記ケースには通風口が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、二次電池が熱伝導部材の挿入孔に挿入されているので、放電及び充電中に二次電池に発生した熱が熱伝導部材に伝達する。ケース内には通風口から冷却風が導入されるので、熱伝導部材は冷却風によって冷却される。よって、二次電池の放熱効果を高めて二次電池の温度を所定温度以下で管理することが可能になる。

また、複数の二次電池の熱が効率よく放熱されるので、複数の二次電池の温度状態を所定温度以下で均一化することが可能になる。

第２の発明は、第１の発明において、
上記ケースの両側壁部にそれぞれ通風口が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、ケースの一方の側壁部からケース内に冷却風を導入して他方の側壁部の通風口から排出することが可能になるので、二次電池の放熱効果がより一層向上する。

第１の発明によれば、ケース内に収容される熱伝導部材に二次電池が挿入される挿入孔を形成し、ケースには冷却風を導入するための通風口を形成したので、二次電池の放熱効果を高めて電池寿命を長期化することができる。

また、ケースに複数の二次電池を収容し、熱伝導部材に複数の挿入孔を形成したので、複数の二次電池の温度状態を所定温度以下で均一化することができる。

第２の発明によれば、ケースの両側壁部にそれぞれ通風口を形成したので、二次電池の放熱効果をより一層向上させることができる。

本発明の実施形態に係る電池モジュールの斜視図である。図１におけるII−II線断面図である。図１におけるIII−III線断面図である。ベースプレートの斜視図である。正極側バスバー及び負極側バスバーが組み付けられた内側ケースを正極側から見た斜視図である。正極側バスバー及び負極側バスバーが組み付けられた内側ケースを負極側から見た斜視図である。正極側バスバー及び負極側バスバーを取り外した状態の内側ケースの斜視図である。下部内側ケース構成部材に二次電池を収容した状態の斜視図である。下部外側ケース構成部材を上方から見た斜視図である。下部外側ケース構成部材を下方から見た斜視図である。下部外側ケース構成部材の底面図である。下部外側ケース構成部材の側面図である。下部外側ケース構成部材の平面図である。下部外側ケース構成部材の一方側の端面図である。下部外側ケース構成部材の他方側の端面図である。上部外側ケース構成部材を上方から見た斜視図である。上部外側ケース構成部材を下方から見た斜視図である。上部外側ケース構成部材の平面図である。上部外側ケース構成部材の側面図である。上部外側ケース構成部材の底面図である。上部外側ケース構成部材の一方側の端面図である。上部外側ケース構成部材の他方側の端面図である。下部内側ケース構成部材を上方から見た斜視図である。下部内側ケース構成部材を下方から見た斜視図である。下部内側ケース構成部材の底面図である。下部内側ケース構成部材の一方側の側面図である。下部内側ケース構成部材の平面図である。下部内側ケース構成部材の他方側の側面図である。下部内側ケース構成部材の一方側の端面図である。下部内側ケース構成部材の他方側の端面図である。上部内側ケース構成部材を上方から見た斜視図である。上部内側ケース構成部材を下方から見た斜視図である。上部内側ケース構成部材の平面図である。上部内側ケース構成部材の一方側の側面図である。上部外側ケース構成部材の底面図である。上部外側ケース構成部材の他方側の側面図である。上部内側ケース構成部材の一方側の端面図である。上部内側ケース構成部材の他方側の端面図である。正極側バスバーの斜視図である。二次電池が接続された状態の図３９におけるＡ−Ａ線に相当する断面図である。二次電池が接続された正極側バスバーの一部を拡大して示す平面図である。負極側バスバーの斜視図である。変形例１に係る正極側バスバーの斜視図である。変形例１に係り、二次電池が接続された状態の図４３におけるＢ−Ｂ線に相当する断面図である。変形例１に係り、二次電池が接続された正極側バスバーの一部を拡大して示す平面図である。変形例１に係る負極側バスバーの斜視図である。変形例２に係る正極側バスバーを上方から見た斜視図である。変形例２に係る正極側バスバーを下方から見た斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或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、本発明の実施形態に係る電池モジュール１を示すものである。電池モジュール１は、例えば電気自動車やハイブリット自動車（プラグインハイブリッド自動車を含む）等の車両に搭載されて走行用モーター等に電力を供給するためのものである。尚、電池モジュール１は、例えば、電動フォークリフト等の車両に搭載することもできるし、電動式の船舶等に搭載することもできる。

電池モジュール１は、多数の二次電池２（図２、図３、図７、図８等に示す）と、二次電池２を収容する内側ケースＡと、内側ケースＡを収容する外側ケースＢと、二次電池２の正極端子に接続される正極側バスバーＣ（図５、図６に示す）と、二次電池２の負極端子に接続される負極側バスバーＤ（図５、図６に示す）と、ベースプレート（放熱部材）７（図４に示す）とを備えている。二次電池２は、例えばリチウムイオン電池等であり、この実施形態では円柱形状をなしている。二次電池２の正極端子は長手方向の一端部に設けられ、負極端子は他端部に設けられている。

尚、図１では、二次電池２、内側ケースＡ、外側ケースＢ、正極側バスバー（正極側接続部材）Ｃ及び負極側バスバー（負極側接続部材）ＤからなるユニットＹを１つだけ備えている場合について図示しているが、このユニットＹを水平方向に並ぶように複数備えた構成とすることもできる。

ベースプレート７は、例えばアルミニウム合金等の熱伝導性を有する材料からなるものであり、略水平に延びる姿勢で配設される。ベースプレート７は、二次電池２から発生する熱を放熱するためのヒートシンクとなり、ユニットＹの底面形状よりも大きく形成されている。図４にも示すように、ベースプレート７の上面には、同方向に延びる多数のフィン７ａが形成されている。隣り合うフィン７ａ、７ａの間には、冷却風が流通可能な冷却風通路７ｂがフィン７ａの長手方向に沿って延びるように設けられている。冷却風通路７ｂの両端は開放されている。冷却風通路７ｂには外部から冷却風を送給することもできる。

また、ベースプレート７には複数の孔部７ｃが上下方向に貫通するように形成されている。孔部７ｃには、後述する外側ケースＢの係合部としての突部６５が挿入された状態で係合するようになっている。

尚、図示しないが、ベースプレート７の内部に冷却風通路を形成してもよい。また、ベースプレート７の内部に冷媒が流通する冷媒通路を形成し、外部から冷媒の給排が可能となるように構成することもできる。

図２、３等に示すように、内側ケースＡは、上下方向に分割された上部内側ケース構成部材３０と、下部内側ケース構成部材４０とを有している。また、外側ケースＢは、内側ケースＡの同方向（上下方向）に分割された上部外側ケース構成部材５０と、下部外側ケース構成部材６０とを有している。そして、正極側バスバーＣ及び負極側バスバーＤは、図５及び図６に示すように内側ケースＡの外側に組み付けられ、図２や図３に示すように内側ケースＡと共に外側ケースＢに収容されている。

図１に示すように外側ケースＢは略直方体であり、分割部位は上下方向の中央部である。上部外側ケース構成部材５０及び下部外側ケース構成部材６０は共に絶縁性を有する樹脂材を射出成形してなるものである。

図９〜図１５に示すように下部外側ケース構成部材６０は、上方に開放した箱形に形成されており、平面視で略矩形の底壁部６１と、底壁部６１の周縁部から上方へ延びる周壁部６２とを備えている。図１０や図１１に示すように、底壁部６１の下面には、４つの突部６５が下方へ突出するように形成されている。突部６５は、断面が円形であり、底壁部６１の４つの角部近傍にそれぞれ配置されている。突部６５は、ベースプレート７の孔部７ｃに挿入された状態で該突部６５の外周面が孔部７ｃの内周面に接触することによって係合する。これにより、ユニットＹが水平方向には移動しないようにベースプレート７に対して位置決めされる。

尚、図示しないが、例えばベースプレート７に突部を形成し、下部外側ケース構成部材６０の底壁部６１に係合部としての凹部または孔部を形成してもよい。この場合、ベースプレート７の突部を下部外側ケース構成部材６０の凹部または孔部に挿入して係合させることができる。また、係合部としては、例えば凹部、孔部、突部等を組み合わせて設けることもできる。

下部外側ケース構成部材６０の周壁部６２のうち、長手方向に延びる側壁部６２ａ、６２ａには、上方に開放する切欠部６２ｂがそれぞれ形成されている。また、側壁部６２ａの切欠部６２ｂよりも下側には、複数の係合孔６２ｃが貫通するように形成されている。この係合孔６２ｃには、後述する内側ケースＡに設けられた爪部４１ｈが係合するようになっている。

下部外側ケース構成部材６０の周壁部６２のうち、端壁部６２ｄ、６２ｄには、上方に開放する切欠部６２ｅがそれぞれ形成されている。また、端壁部６２ｄにおける切欠部６２ｅの両側方には、係合孔６２ｆがそれぞれ貫通するように形成されている。この係合孔６２ｆには、後述する内側ケースＡに設けられた爪部４１ｉが係合するようになっている。

図１５に示すように、下部外側ケース構成部材６０の一方の端壁部６２ｄには、負極側であることを示す負極マーク６３が設けられている。さらに、両端壁部６２ｄ、６２ｄには、それぞれ切欠部６２ｅの周縁部に沿うように延びるリブ６４が下部外側ケース構成部材６０の外方へ突出するように形成されている。

図１６〜図２２に示すように上部外側ケース構成部材５０は、下方に開放した箱形に形成されており、平面視で略矩形の上壁部５１と、上壁部５１の周縁部から下方へ延びる周壁部５２とを備えている。図１６及び図１８に示すように、上壁部１１の上面には、４つの突部５５が上方へ突出するように形成されている。突部５５は、断面が円形であり、上壁部５１の４つの角部近傍にそれぞれ配置されている。

上部外側ケース構成部材５０の周壁部５２のうち、長手方向に延びる側壁部５２ａ、５２ａには、下方に開放する切欠部５２ｂがそれぞれ形成されている。この上部外側ケース構成部材５０の切欠部５２ｂの開放部分は、上記下部外側ケース構成部材６０の切欠部６２ｂの開放部分と一致するようになっており、上部外側ケース構成部材５０と下部外側ケース構成部材６０とを組み合わせた状態で、切欠部５２ｂと切欠部６２ｂとで外側ケースＢの両側壁部に冷却風の流通が可能な通風口としての開口部１ａ（図１にのみ示す）がそれぞれ開口することになる。

また、上部外側ケース構成部材５０の側壁部５２ａの切欠部５２ｂよりも上側には、複数の係合孔５２ｃが貫通するように形成されている。この係合孔５２ｃには、後述する内側ケースＡに設けられた爪部３１ｈが係合するようになっている。

上部外側ケース構成部材５０の周壁部５２のうち、端壁部５２ｄ、５２ｄには、上方に開放する切欠部５２ｅがそれぞれ形成されている。この上部外側ケース構成部材５０の切欠部５２ｅの開放部分は、上記下部外側ケース構成部材６０の切欠部６２ｅの開放部分と一致するようになっており、上部外側ケース構成部材５０と下部外側ケース構成部材６０とを組み合わせた状態で、切欠部５２ｅと切欠部６２ｅとで外側ケースＢの両端壁部に開口部１ｂ（図１にのみ示す）がそれぞれ形成されることになる。

また、上部外側ケース構成部材５０の端壁部５２ｄにおける切欠部５２ｅの両側方には、係合孔５２ｆがそれぞれ貫通するように形成されている。この係合孔５２ｆには、後述する内側ケースＡに設けられた爪部３１ｉが係合するようになっている。

図１６等に示すように、上部外側ケース構成部材５０の一方の端壁部５２ｄには、正極側であることを示す正極マーク５３が設けられている。さらに、両端壁部５２ｄ、５２ｄには、それぞれ切欠部５２ｅの周縁部に沿うように延びるリブ５４が上部外側ケース構成部材５０の外方へ突出するように形成されている。

図２及び図３に示すように、内側ケースＡの上壁部３２と外側ケースＢの上壁部５１との間には、異常時に二次電池２から排出されたガスを外側ケースＢの外部に導出するガス導出通路Ｒが形成されている。すなわち、図示しないが、二次電池２は異常時にガスを排出する排出弁が正極端子側に設けられている。二次電池２は、正極端子が上に位置するように配置されており、従って、異常時には二次電池２の上部からガスが排出されてガス導出通路Ｒに流出する。ガスがガス導出通路Ｒに流出する詳細構造については後述する。

ガス導出通路Ｒは外側ケースＢの長手方向に延びるように形成されている。ガス導出通路Ｒの両端部は、上部外側ケース構成部材５０の両端壁部５２ｄ、５２ｄの上部に形成された開口部５２ｇ、５２ｇに連通していて外側ケースＢの外部に常時開放されている。開口部５２ｇは、端壁部５２ｄの幅方向両端近傍に亘る細長い形状とされており、ガスを排出するのに十分な開口面積を持っている。

図５〜図７に示すように内側ケースＡは外側ケースＢと同方向に長い形状を有しており、分割部位は上下方向の中央部である。上部内側ケース構成部材３０及び下部内側ケース構成部材４０は共に絶縁性を有する樹脂材を射出成形してなるものである。

図２３〜図３０に示すように下部内側ケース構成部材４０は、上方に開放した箱形に形成されており、多数の電池収容用凹部４１を有する底壁部４２と、底壁部４２の周縁部から上方へ延びる周壁部４３とを備えている。この実施形態では、電池収容用凹部４１は内側ケースＡの長手方向に並ぶとともに、幅方向にも並ぶように配置されており、それぞれに二次電池２の略下半部（負極端子側）が挿入された状態で嵌まり、これにより二次電池２が保持されるようになっている。

各電池収容用凹部４１の周壁部４１ａは、略円筒状に形成されている。隣接する電池収容用凹部４１の周壁部４１ａは共通化されて隣り合う二次電池２の隙間を極小化している。図２４に示すように、隣接する電池収容用凹部４１の底壁部４１ｂは連続するように形成されている。

各電池収容用凹部４１の周壁部４１ａには、該電池収容用凹部４１の深さ方向に延びる周壁スリット４１ｃが形成されている。また、各電池収容用凹部４１の底壁部４１ｂには、周壁スリット４１ｃに連続して電池収容用凹部４１の径方向に延びる底壁スリット４１ｄが形成されている。内側ケースＡの長手方向に並ぶ電池収容用凹部４１、４１、…の底壁スリット４１ｄは全て連続するように形成されている。従って、下部内側ケース構成部材４０の底壁部４２では、底壁スリット４１ｄとが下部内側ケース構成部材４０の長手方向に延びるスリットを構成することになる。

底壁スリット４１ｄは、二次電池２の負極端子を露出させるように形成されている。すなわち、各底壁スリット４１ｄにおける長手方向の中央部は、両側に比べて幅が広く形成されて負極端子を露出可能な開口部となっている。この底壁スリット４１ｄから露出した負極端子は、下部外側ケース構成部材６０によって覆われるようになっている。

電池収容用凹部４１の外面には、下部外側ケース構成部材６０の係合孔６２ｃに係合する爪部４１ｈが設けられている。

また、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３には、下部外側ケース構成部材６０の係合孔６２ｆに係合する爪部４１ｉが設けられている。さらに、図２６及び図２８に示すように、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３の長手方向に延びる側壁部４３ｂには、冷却風が流通する複数の通風口４３ｃが長手方向に間隔をあけて形成されている。また、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３の上縁部には、複数の上部係合孔４３ｇが設けられている。

図３１〜図３８に示すように上部内側ケース構成部材３０は、下方に開放した箱形に形成されており、多数の電池収容用凹部３１を有する上壁部３２と、上壁部３２の周縁部から下方へ延びる周壁部３３とを備えている。電池収容用凹部３１は、下部内側ケース構成部材４０の電池収容用凹部４１の直上方に位置するように形成されている。電池収容用凹部３１には、それぞれに二次電池２の略上半部（正極端子側）が挿入された状態で嵌まり、これにより二次電池２が保持されるようになっている。

各電池収容用凹部３１は下部内側ケース構成部材４０の電池収容用凹部４１と同様に構成されている。すなわち、電池収容用凹部３１は、周壁部３１ａと底壁部３１ｂとを有しており、周壁部３１ａには、該電池収容用凹部３１の深さ方向に延びる周壁スリット３１ｃが形成され、また、底壁部３１ｂには、周壁スリット３１ｃに連続して電池収容用凹部３１の径方向に延びる底壁スリット３１ｄが形成されている。

底壁スリット３１ｄは、二次電池２の正極端子を露出させるように形成されている。すなわち、各底壁スリット３１ｄにおける長手方向の中央部は、両側に比べて幅が広く形成されて正極端子を露出可能な開口部となっている。この底壁スリット３１ｄから露出した正極端子は、上部外側ケース構成部材５０によって覆われるようになっている。また、電池収容用凹部３１の底壁スリット３１ｄは、内側ケースＡの外部に連通する連通部となっており、内側ケースＡと外側ケースＢとの間に設けられているガス導出通路Ｒが底壁スリット３１ｄと連通している。

電池収容用凹部３１の外面には、上部外側ケース構成部材５０の係合孔５２ｃに係合する爪部３１ｈが設けられている。

また、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３には、上部外側ケース構成部材５０の係合孔５２ｆに係合する爪部３１ｉが設けられている。さらに、図３４及び図３６に示すように、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３の長手方向に延びる側壁部３３ｂには、冷却風が流通する複数の通風口３３ｃが長手方向に間隔をあけて形成されている。また、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３の下部には、下部内側ケース構成部材４０の下部係合孔４３ｇに係合する爪部３３ｇが下部係合孔４３ｇに対応するように設けられている。

また、図８に示すように、内側ケースＡ内には、熱伝導性を有する部材からなる熱伝導部材７０が収容されている。熱伝導部材７０は、例えばシリコンやアルミニウム合金等から構成されており、二次電池２が挿入される挿入孔７１が多数形成されている。熱伝導部材７０は、二次電池２の上部及び下部を挿入孔７１から露出させることができるように形成されている。また、熱伝導部材７０は、内側ケースＡの通風口３３ｃ及び通風口４３ｃから外部に臨んでいる。尚、シリコン製の熱伝導部材７０とアルミニウム合金製の熱伝導部材７０とを組み合わせて用いてもよい。

図５、図６及び図３９に示すように、正極側バスバーＣは、二次電池２の端子に電気的に接続される導電性金属材料からなるものであり、バスバー本体（本体部）８０と、３つのタブ（接続部）９０とを備えている。

バスバー本体８０は厚い板材をプレス成形してなるものであり、上部内側ケース構成部材３０の上壁部３１に沿って長手方向に延びる上板部８１と、上板部８１の長手方向一端部から下方へ延びる第１側板部８２と、上板部８１の長手方向他端部から下方へ延びる第２側板部８３とを有している。上板部８１には、二次電池２の正極端子に対応する部位にそれぞれ上下方向に貫通する貫通部８１ａが形成されている。従って、貫通部８１ａは、内側ケースＡの上壁部３１における底壁スリット３１ｄの幅が広い部分と一致することになり、二次電池２から排出されたガスが流通可能な部位となる。

第１側板部８２の略上半部は、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３に沿うように延びている。第１側板部８２の略上半部には、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３に設けられている爪部３３ｄに係合する係合孔（正極側第２係合部）８２ａが形成されている。

第１側板部８２の略下半部は、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３から離れる方向に突出するように形成されている。この第１側板部８２の略下半部には、電池モジュール１の正極側の電極となる電極部８４が固定されている。

第１側板部８２の電極部８４よりも下側には、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３に接近する方向に延びた後、下方へ延びる鉤形状に形成された鉤部（正極側第１係合部）８２ｂが設けられている。図２に示すように、この鉤部８２ｂは、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３に形成された係合孔４３ｄに挿入された状態で係合するようになっている。

また、第２側板部８３は、第１側板部８２よりも短く形成されており、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３に沿うように延びている。第２側板部８３には、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３に設けられている爪部３３ｅに係合する係合孔（正極側第２係合部）８３ａが形成されている。

各タブ９０は、バスバー本体８０に比べて薄く形成された板材で構成されている。タブ９０もプレス成形されている。タブ９０は、二次電池２の正極端子に溶接によって接続されるものであり、二次電池２の並び方向（バスバー本体８０の長手方向）に延びる帯状に成形されている。バスバー本体８０の幅方向両側に位置するタブ９０、９０は同じ長さであり、一方、バスバー本体８０の幅方向中央部に位置するタブ９０は、両側に位置するタブ９０、９０よりも短くなっている。

タブ９０には、バスバー本体８０の各貫通部８１ａに挿入される凹部９１が形成されている。図４０に示すように、凹部９１の底部は平坦に形成されており、上部内側ケース構成部材３０の開口部としての底壁スリット３１ｄに挿入された状態で二次電池２の正極端子にレーザースポット溶接される。図４１に溶接部分を符号９１ａで示す。また、タブ９０の凹部９１と凹部９１との間の部分は、バスバー本体８０の上板部８１にレーザースポット溶接される。図４１に溶接部分を符号９１ｂで示す。

図４０に示すように、タブ９０における凹部９１の両側には、上方へ膨出する膨出部９２がそれぞれ形成されている。膨出部９２の形成により、凹部９１の底部を二次電池２の正極端子に押し付ける方向に付勢することが可能になる。

図５、図６及び図４２に示すように、負極側バスバーＤは、正極側バスバーＣと同様に構成されている。すなわち、負極側バスバーＤは、バスバー本体１００と、３つのタブ１１０とを備えている。バスバー本体１００は厚い板材を成形してなるものであり、下部内側ケース構成部材４０の底壁部４１に沿って長手方向に延びる下板部１０１と、下板部１０１の長手方向一端部から上方へ延びる第１側板部１０２と、下板部１０１の長手方向他端部から上方へ延びる第２側板部１０３とを有している。下板部１０１には、二次電池２の負極端子に対応する部位にそれぞれ上下方向に貫通する貫通部１０１ａが形成されている。従って、貫通部１０１ａは、内側ケースＡの下壁部４１における底壁スリット４１ｄの幅が広い部分と一致することになる。

図２に示すように、第１側板部１０２の略下半部は、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３に沿うように延びている。第１側板部１０２の略下半部には、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３に設けられている爪部４３ｉに係合する係合孔（負極側第２係合部）１０２ａが形成されている。

第１側板部１０２の略上半部は、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３から離れる方向に突出するように形成されている。この第１側板部１０２の略上半部には、負極側の電極となる電極部１０４が固定されている。

第１側板部１０２の電極部１０４よりも上側には、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３に接近する方向に延びた後、上方へ延びる鉤形状に形成された鉤部（負極側第１係合部）１０２ｂが設けられている。この鉤部１０２ｂは、上部内側ケース構成部材３０の周壁部３３に形成された係合孔３３ｉに挿入された状態で係合するようになっている。

また、第２側板部１０３は、第１側板部１０２よりも短く形成されており、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３に沿うように延びている。第２側板部１０３には、下部内側ケース構成部材４０の周壁部４３に設けられている爪部４３ｅに係合する係合孔（負極側第２係合部）１０３ａが形成されている。

各タブ１１０は、二次電池２の負極端子に溶接によって接続されるものである。タブ１１０には、バスバー本体１００の各貫通部１０１ａに挿入される凹部１１１が形成されている。凹部１１１の底部は平坦に形成されており、底壁スリット４１ｄに挿入された状態で二次電池２の負極端子にレーザースポット溶接される。さらに、タブ１１０には、凹部１１１の両側に上方へ膨出する膨出部１１２がそれぞれ形成されている。

次に、上記のように構成された電池モジュール１を組み立てる場合について説明する。まず、下部内側ケース構成部材４０の電池収容用凹部４１に二次電池２をそれぞれ収容する。このとき、電池収容用凹部４１の周壁部４１ａ及び底壁部４１ｂには周壁スリット４１ｃ及び底壁スリット４１ｄがそれぞれ形成され、これら両スリット４１ｃ、４１ｄが連続しているので、二次電池２の外径が電池収容用凹部４１の内径よりも多少大きくても電池収容用凹部４１を拡径するように弾性変形させながら二次電池２を挿入することができる。これにより、挿入後の二次電池２が電池収容用凹部４１に嵌まって保持される。

その後、上部内側ケース構成部材３０を下部内側ケース構成部材４０の上方から下部内側ケース構成部材４０に組み合わせる。このとき、二次電池２が上部内側ケース構成部材３０の電池収容用凹部３１に挿入されるが、下側の場合と同様に電池収容用凹部３１を拡径するように弾性変形させながら二次電池２を挿入することができる。

上部内側ケース構成部材３０を下部内側ケース構成部材４０に組み合わせると、下部内側ケース構成部材４０の下部係合孔４３ｇに、上部内側ケース構成部材３０の爪部３３ｇが係合する。この係合構造は、上部内側ケース構成部材３０及び下部内側ケース構成部材４０を仮に結合しておくためのものである。以上の工程によって内側ケースＡが構成される。

しかる後、正極側バスバーＣ及び負極側バスバーＤを内側ケースＡに組み付けていく。尚、正極側バスバーＣ及び負極側バスバーＤのいずれから組み付けてもよい。

正極側バスバーＣを内側ケースＡに組み付ける場合には、始めに正極側バスバーＣの鉤部８２ｂを下部内側ケース構成部材４０の係合孔４３ｄ（図２に示す）に挿入して係合させる。この鉤部８２ｂの挿入時には正極側バスバーＣの上板部８１を内側ケースＡの上壁部３１から離した状態として鉤部８２ｂをその先端側から挿入していき、その後、上板部８１を内側ケースＡの上壁部３１に載置する。上板部８１を内側ケースＡの上壁部３１に載置すると、正極側バスバーＣの係合孔８２ａに内側ケースＡの上部内側ケース構成部材３０の爪部３３ｄが入り込んで係合するとともに、正極側バスバーＣの係合孔８３ａに内側ケースＡの上部内側ケース構成部材３０の爪部３３ｅが入り込んで係合する。これにより、正極側バスバーＣが上部内側ケース構成部材３０及び下部内側ケース構成部材４０の両方に係合することになるので、正極側バスバーＣによって上部内側ケース構成部材３０及び下部内側ケース構成部材４０を結合状態とすることができる。つまり、正極側バスバーＣの組み付けが完了すると同時に、上部内側ケース構成部材３０及び下部内側ケース構成部材４０の結合も完了するので、上部内側ケース構成部材３０及び下部内側ケース構成部材４０の結合作業時に締結部材等を別途用いて行う必要はない。

次いで、正極側バスバーＣのタブ９０を二次電池２の正極端子に溶接する。タブ９０がバスバー本体８０よりも薄くなっているので、二次電池２の端子に溶接する際に与える熱量が少なくても該端子に溶接可能である。よって、溶接時の熱によって二次電池２が損傷してしまうのを抑制することが可能になる。

負極側バスバーＤを内側ケースＡに組み付ける場合には、始めに負極側バスバーＤの鉤部１０２ｂを上部内側ケース構成部材３０の係合孔３３ｉ（図２に示す）に挿入して係合させる。この鉤部１０２ｂの挿入時には負極側バスバーＤの下板部１０１を内側ケースＡの下壁部４１から離した状態として鉤部１０２ｂをその先端側から挿入していき、その後、下板部１０１を内側ケースＡの下壁部４１に接触させる。下板部１０１を内側ケースＡの下壁部４１に接触させると、負極側バスバーＤの係合孔１０２ａに内側ケースＡの下部内側ケース構成部材４０の爪部４３ｉが入り込んで係合するとともに、負極側バスバーＤの係合孔１０３ａに内側ケースＡの下部内側ケース構成部材４０の爪部４３ｅが入り込んで係合する。これにより、負極側バスバーＤが上部内側ケース構成部材３０及び下部内側ケース構成部材４０の両方に係合する。そして、タブ１１０を二次電池２の負極端子に溶接する。

その後、内側ケースＡを下部外側ケース構成部材６０の上方から下部外側ケース構成部材６０に収容する。すると、下部外側ケース構成部材６０の係合孔６２ｆに下部内側ケース構成部材４０の爪部４１ｉが入り込んで係合する。

次いで、上部外側ケース構成部材５０を下部外側ケース構成部材６０の上方から下部外側ケース構成部材６０に組み合わせる。すると、上部外側ケース構成部材５０の係合孔５２ｆに上部内側ケース構成部材３０の爪部３１ｉが入り込んで係合する。つまり、上部外側ケース構成部材５０及び下部外側ケース構成部材６０を内側ケースＡに固定して一体化することができるので、締結部材等は不要である。以上の工程により外側ケースＢが構成されて図１に示すユニットＹが得られる。

ユニットＹを構成する際、内側ケースＡと外側ケースＢの分割方向が同方向であるため、内側ケースＡの向きを変えることなく、外側ケースＢを組み立てることが可能になる。また、内側ケースＡから露出した二次電池２の正極端子及び負極端子は、外側ケースＢにより覆われるので絶縁が確実に行われる。

ユニットＹは、ベースプレート７の上面に外側ケースＢの底壁部６１が接触した状態で載置される。このとき、外側ケースＢの底壁部６１の突部６５がベースプレート７の孔部７ｃに挿入されて係合するので、ユニットＹが水平方向には移動しないようにベースプレート７に対して位置決めされて電池モジュール１が得られる。このとき、ユニットＹの重量によって突部６５を孔部７ｃに確実に挿入して抜けないようすることができる。尚、図示しないが、ユニットＹはベースプレート７の上面に水平方向に複数並べて載置することができ、それらを直列又は並列に接続して使用することができる。

電池モジュール１の使用時には二次電池２が発熱することがある。この実施形態では、二次電池２の熱は内側ケースＡ内部の熱伝導部材７０に伝わって放熱されるとともに、内側ケースＡ及び外側ケースＢを介してベースプレート７にも伝わって放熱される。このとき、内側ケースＡには通風口３３ｃ及び通風口４３ｃが形成され、外側ケースＢには切欠部５２ｂ、６２ｂによって図１に示す通風口１ａが形成されているので、二次電池２の冷却風を外側ケースＢの一方の側壁部の通風口１ａから外側ケースＢ及び内側ケースＡ内に流入させた後、他方の側壁部の通風口１ａからスムーズに流出させることが可能になる。よって、二次電池２が収容されている部分への冷却風の供給が可能になり、冷却性能が向上する。さらに、ベースプレート７は外側ケースＢの外部に配置されているので冷却風が当たりやすく十分な冷却性能が得られる。また、ベースプレート７の冷却風通路７ｂに冷却風を積極的に供給することで冷却性能がより一層向上する。

万が一、電池モジュール１の使用時に二次電池２が異常状態になって正極端子側からガスが噴出した場合には、内側ケースＡの上壁部３１の底壁スリット３１ｄから正極側バスバーＣの上板部８１の貫通部８１ａを流通してガス導出通路Ｒに流出する。ガス導出通路Ｒに流出したガスは外側ケースＢの長手方向に流れて開口部５２ｇ、５２ｇから外部に導出される。

以上説明したように、この実施形態によれば、内側ケースＡ内に収容される熱伝導部材７０に二次電池２が挿入される挿入孔７１を形成し、内側ケースＡには冷却風を導入するための通風口３３ｃ、４３ｃを形成したので、二次電池２の放熱効果を高めて電池寿命を長期化することができる。

また、内側ケースＡに複数の二次電池２を収容し、熱伝導部材７０に複数の挿入孔７１を形成したので、複数の二次電池２の温度状態を所定温度以下で均一化することができる。

また、内側ケースＡの両側壁部にそれぞれ通風口３３ｃ、４３ｃを形成したので、二次電池２の放熱効果をより一層向上させることができる。

また、上記実施形態では正極側バスバーＣ及び負極側バスバーＤのタブ９０、１１０をそれぞれバスバー本体８０、１００とは別部材からなるものとしたが、これに限らず、例えば図４３〜図４６に示す変形例１のように正極側バスバーＣ及び負極側バスバーＤのタブ９５、１１５をそれぞれ一体成形してもよい。

図４４に示すように、正極側バスバーＣのタブ９５は、上板部８１から延出する板状に形成される。タブ９５の厚さは上板部８１よりも薄く設定されている。正極側バスバーＣはプレス成形品であり、成形時にタブ９５も薄肉化される。図４５の符号９５ａはタブ９５の二次電池２への溶接部分である。図４６に示すように負極側バスバーＤのタブ１１５も同様に構成されている。

また、図４７及び図４８に示す変形例２のように、正極側バスバーＣにヒューズ９６ｂを一体成形してもよい。すなわち、正極側バスバーＣは、バスバー本体８０と複数の溶接板部９６ａを有するタブ９６とを備えている。タブ９６は板状に形成されており、バスバー本体８０の上板部８１の下面に溶接されている。このタブ９６における二次電池２の正極端子に対応する部位に、それぞれ正極端子に溶接される溶接板部９６ａが設けられている。溶接板部９６ａには、バスバー本体８０との間に配設されるヒューズ９６ｂが一体成形されている。ヒューズ９６ｂは線状に形成されており、二次電池２の正極端子と正極側バスバーＣとの間に異常な大電流が流れた場合に溶断する。

尚、図示しないが、内側ケースＡには、上壁部３２、底壁部４２、電池収容用凹部３１、４１の少なくとも１箇所、好ましくは複数箇所に通風口が設けられていてもよい。通風口は任意の位置に設けることができる。これにより、内側ケースＡの側壁部からだけでなく、上壁部３２や底壁部４２等からも放熱することができるので、二次電池２の放熱効果をより一層高めることができる。通風口を上壁部３２及び底壁部４２の両方に設けることで、下から上に向かって空気が流れやすくなり、放熱効果をより一層高めることができる。また、送風機等によって通風口に冷却風を送風するようにしてもよい。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る電池モジュールは、例えば電気自動車に搭載することができる。

１電池モジュール
２二次電池
７ベースプレート
３０上部内側ケース構成部材
３１電池収容用凹部
３３ｃ通風口
４０下部内側ケース構成部材
４１電池収容用凹部
４３ｃ通風口
５０上部外側ケース構成部材
６０下部外側ケース構成部材
７０熱伝導部材
７１挿入孔
Ａ内側ケース
Ｂ外側ケース
Ｃ正極側バスバー
Ｄ負極側バスバー

Claims

上下方向に長い複数の円筒状の二次電池（２）を収容するケース（Ａ）と、
上記ケース（Ａ）内に収容される熱伝導性を有する部材からなる熱伝導部材（７０）とを備え、
上記ケース（Ａ）は、上下方向に分割された上部内側ケース構成部材（３０）と、下部内側ケース構成部材（４０）とを有しており、
上部内側ケース構成部材（３０）の上壁部（３２）には、上記二次電池（２）の上側が収容される電池収容用凹部（３１）が複数形成され、
下部内側ケース構成部材（４０）の底壁部（４２）には、上記二次電池（２）の下側が収容される電池収容用凹部（４１）が複数形成され、
上記熱伝導部材（７０）には上記二次電池（２）の上下方向中間部が挿入される挿入孔（７１）が複数形成され、該各挿入孔（７１）には１つの上記二次電池（２）のみが挿入され、該熱伝導部材（７０）は上記上部内側ケース構成部材（３０）と上記下部内側ケース構成部材（４０）とで上下方向に挟持され、
上記ケース（Ａ）には通風口（３３ｃ、４３ｃ）が形成されていることを特徴とする車載用電池モジュール（１）。
請求項１に記載の車載用電池モジュール（１）において、
上記ケース（Ａ）の両側壁部にそれぞれ通風口（３３ｃ、４３ｃ）が形成されていることを特徴とする車載用電池モジュール（１）。