JP6612966B2 - 二次電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、二次電池モジュールに関する。

近年、リチウムイオン二次電池などの二次電池は電気自動車、ハイブリッド電気自動車、あるいは電気機器の電源として利用されている。
二次電池モジュールは、複数の二次電池セルをケース内に配列し、各二次電池セルの正・負極端子を、バスバ等により相互に電気的に接続して構成される。二次電池モジュールは、このような二次電池モジュールを１個あるいは複数個備え、電源用端子および信号用コネクタを介して車両側のコントローラと接続されている。

二次電池モジュールは小型化が求められ、小型化する上で二次電池モジュールの高さを低くすることが求められている。特に低背化した二次電池モジュールでは回路基板と二次電池セルの開裂弁（ガス排出弁）との距離が近くなり、開裂弁から噴き出す高熱のガスが回路基板にかかってしまう。そのため、回路基板内の電子部品が影響を受けてその後の二次電池の制御が困難になる。特許文献１には電池の開裂弁の上部に絶縁板を設け、さらにその上に二次電池セルを制御する回路基板が配置された電池モジュール構造が開示されている。

特開２０１５−１１５２７５号公報

しかし、特許文献１に記載された電池モジュールでは、各二次電池セルの内圧が上昇したときに開裂する開裂弁の上部を塞ぐように絶縁板が配置されているため、開裂弁から排出されたガスが停滞してしまい、その後のガス排出がうまくいかない虞がある。

本発明の二次電池モジュールは、一つの面にガス排出弁が設けられた角形二次電池を、前記ガス排出弁が同一方向に露出されるように複数個積層させた電池群と、前記電池群のガス排出弁上に配置された回路基板と、前記回路基板と前記電池群との間に配置されたカバー部材とを有する二次電池モジュールにおいて、前記カバー部材は、前記角形二次電池の前記ガス排出弁と対向する位置に設けられた開口部と、前記回路基板側において前記開口部に対向配置され、前記回路基板の板面に沿う方向に延びる庇部とを有し、前記カバー部材は、前記開口部及び前記庇部によってガス排出変換部を構成し、前記ガス排出変換部は、前記角形二次電池の前記ガス排出弁からのガス排出方向を前記回路基板の板面に沿う方向に変換し、前記ガス排出変換部は、前記ガス排出弁の各々と対応した位置に設けられる。

本発明によれば、回路基板に直接高温のガスがかかるのを防ぎ、二次電池モジュール内のガスが停滞するのを防止することができる。

二次電池モジュールの外観を示す上面斜視図である。 二次電池モジュールの分解斜視図である。 二次電池モジュールの要部の分解斜視図である。 ガス排出変換部の斜視図である。 ガス排出変換部を含む要部断面図である。

以下、本発明の二次電池モジュールの一実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施例を示す二次電池モジュール１の外観を示す上面斜視図である。二次電池モジュール１は、ケース本体２と上蓋３で構成されるケースを備えている。二次電池モジュール１の上面の長手方向両端にはＨＶ端子８１及び２１が設けられている。二次電池モジュール１は、ＨＶ端子８１及び２１にＨＶケーブルを接続することにより、電気自動車やハイブリッド電気自動車、あるいは電気機器に、電力が供給される。本一実施の形態では、ＨＶ端子８１が（＋）側、ＨＶ端子２１が（−）側である。

二次電池モジュール１の上面には信号用コネクタ７１が配置されている。信号用コネクタ７１は二次電池モジュール１のコントローラの信号用コネクタであり、車両側のコントローラと接続されて、情報のやり取りや電源（例えば、１２Ｖ）の供給を受ける。
なお、以下の説明において、左右方向、前後方向、上下方向を、それぞれ、図示の方向とする。

図２は、二次電池モジュール１の分解斜視図である。
ケース本体２内には、複数の二次電池セル４、および隣接する二次電池セル４間に介装された仕切り部材５が積層されて左右方向に配列されている。仕切り部材５は、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂により形成される。

二次電池セル４は、例えば、リチウムイオン二次電池である。二次電池セル４は、電池缶４２と電池蓋４１とを接合して構成された電池容器内に不図示の発電要素が収容され、非水電解液が注入された角形の二次電池セルである。電池缶４２および電池蓋４１は、例えば、アルミニウム等の金属により形成されている。電池蓋４１には、略中央にガス排出弁４１ａが設けられている。ガス排出弁４１ａは、過充電等により二次電池セル４の内部圧力が上昇した際に、高温のガスを上方に吐出する。

ケース本体２内には、二次電池セル４と仕切り部材５とが配列された領域の上方に押圧用カバー６が設けられている。押圧用カバー６は、二次電池セル４をケース本体２内に上方から押圧して固定するためのものであり、二次電池セル４のガス排出弁４１ａと対向した位置に後述するガス排出変換部６０を備えている。押圧用カバー６は、一対のバンドプレート１０によりケース本体２に固定される。押圧用カバー６は、例えば、ＰＰまたはＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）等の難燃性樹脂により形成される。

ケース本体２には、二次電池セル４と仕切り部材５とが収容された領域の左端側にリレーベース組８およびリレー８２が収容されている。リレー８２は、二次電池セル４の左端側に隣接して配置されたリレーベース組８に取付けられ、二次電池セル４と外部機器との電気的接続を導通/遮断する。

押圧用カバー６の上面の前後方向におけるほぼ中央には、回路基板７が配置される。回路基板７は、ねじ等の締結部材により、ケース本体２に固定される。回路基板７は、二次電池セル４を接続するセル間バスバ９に電気的に接続され、各二次電池セル４の電圧等を測定、監視している。回路基板７には、二次電池セル４と電気的に接続されるリレー８２（コンタクタ）を制御する制御部品が配置されている。

図３は、二次電池モジュール１の要部の分解斜視図である。図２に示す分解斜視図から、上蓋３と回路基板７を取り除いた状態の分解斜視図である。
二次電池セル４は、その電池蓋４１の略中央にガス排出弁４１ａが設けられている。二次電池セル４は、左右方向に複数個積層されており、ガス排出弁４１ａは、上方向に露出されるように配置されている。

押圧用カバー６には、二次電池セル４のガス排出弁４１ａと対向した位置にガス排出変換部６０を備えている。ガス排出変換部６０は、ガス排出弁４１ａと対応して左右方向に複数個配置されている。ガス排出変換部６０の詳細は後述する。
ケース本体２には、左右方向の右側部に、空気などの冷却媒体をケース内に取り入れる流入口２２および冷却媒体をケースから排出する排出口２３が形成されている。ガス排出弁４１ａより上方に吐出したガスは、ガス排出変換部６０に当たり左方向に向きを変え、ケース本体２の内部を通り、排出口２３より排出される。

図４は、押圧用カバー６に設けられているガス排出変換部６０の斜視図である。図４では、一つのガス排出変換部６０を図示しているが、押圧用カバー６に設けられている他のガス排出変換部６０も同様の構成である。

ガス排出変換部６０は、押圧用カバー６と一体的に成形され、ガス排出弁４１ａと対向する位置に開口部６０ａを有する。開口部６０ａの上には庇部６０ｂを有し、開口部６０ａの前方向、後方向、および右方向の三方に側壁部６０ｃが押圧用カバー６と連設され、庇部６０ｂと繋がっている。この側壁部６０ｃによって庇部６０ｂが開口部６０ａの上に支持される。ガス排出変換部６０の左方向は、側壁部６０ｃが無く開口している。なお、ガス排出変換部６０の左方向にも側壁部６０ｃを設け、そのうち一部を開口してもよい。すなわち、ガス排出変換部６０の左方向における側壁部６０ｃは、その一部または全部が開口している。したがって、ガス排出弁４１ａより上方に吐出したガスは、ガス排出変換部６０の庇部６０ｂに当たり、ガス排出変換部６０の前方向、後方向、および右方向の三方は側壁部６０ｃで規制され、左方向の開口から噴出する。

図５は、ガス排出変換部６０を含む左右方向における要部断面図である。
押圧用カバー６に設けられたガス排出変換部６０は、二次電池セル４の上部であって、ガス排出弁４１ａと対向する位置に配置される。押圧用カバー６の上部には回路基板７が配置される。回路基板７には、二次電池セル４と電気的に接続されるリレー８２（コンタクタ）を制御する制御部品７０ａが配置されている。ガス排出変換部６０の庇部６０ｂの各々は、回路基板７の板面に沿って二次電池セル４の積層方向（左方向）に延びている。ガス排出変換部６０は、二次電池セル４のガス排出弁４１ａから吐出されるガスの排出方向を回路基板７の板面に沿う左方向に変換して、排出口２３（図３参照）よりガスを排出する。これにより、ガス排出弁４１ａから吐出されるガスが回路基板７に直接あたるのを防ぐ。例えば、回路基板７に配置された制御部品７０ａを高温のガスから保護することで、制御部品７０ａが制御不能になることを防止し、二次電池セル４と電気的に接続されるリレー８２（コンタクタ）を制御可能にする。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）二次電池モジュール１は、一つの面にガス排出弁４１ａが設けられた二次電池セル４を、ガス排出弁４１ａが同一方向に露出されるように複数個積層させた電池群と、電池群のガス排出弁４１ａ上に配置された回路基板７と、回路基板７と電池群との間に配置された押圧用カバー６とを有する。このような二次電池モジュール１において、押圧用カバー６は、少なくとも一つの二次電池セル４のガス排出弁４１ａと対向する位置に設けられた開口部６０ａと、回路基板７側において開口部６０ａに対向配置され、回路基板７の板面に沿う方向に延びる庇部６０ｂとを有する。これにより、回路基板に直接高温のガスがかかるのを防ぎ、二次電池モジュール内のガスが停滞するのを防止することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施形態を次のように変形して実施することができる。
（１）ガス排出変換部６０は、二次電池セル４の全てのガス排出弁４１ａと対応して複数個設けたが、回路基板７上の制御部品７０ａと対応する位置のガス排出弁４１ａに対向して設けて、他の位置には設けなくてもよい。

（２）ガス排出変換部６０は、三方に側壁部６０ｃを上方に庇部６０ｂを設けたが、少なくとも庇部６０ｂを設けたものであればよい。この場合、庇部６０ｂは、押圧用カバー６と一体的に設けてもよく、別体であってもよい。庇部６０ｂは、側壁部６０ｃの一部、若しく別部材によって支持される。

（３）ガス排出変換部６０を含む押圧用カバー６は、難燃性樹脂により形成されることとしたが、ガス排出変換部６０の部分のみを難燃性樹脂で形成してもよい。この場合、押圧用カバー６とガス排出変換部６０を別体の構成としてもよいし、一体としてガス排出変換部６０の部分に難燃性樹脂を追加で設けてもよい。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の実施形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。

１ 二次電池モジュール
２ ケース本体
３ 上蓋
４ 二次電池セル
５ 仕切り部材
６ 押圧用カバー
７ 回路基板
２２ 流入口
２３ 排出口
４１ａ ガス排出弁
６０ａ 開口部
６０ｂ 庇部
６０ｃ 側壁部

Claims (6)

1. 一つの面にガス排出弁が設けられた角形二次電池を、前記ガス排出弁が同一方向に露出されるように複数個積層させた電池群と、
   前記電池群のガス排出弁上に配置された回路基板と、
   前記回路基板と前記電池群との間に配置されたカバー部材とを有する二次電池モジュールにおいて、
   前記カバー部材は、前記角形二次電池の前記ガス排出弁と対向する位置に設けられた開口部と、前記回路基板側において前記開口部に対向配置され、前記回路基板の板面に沿う方向に延びる庇部とを有し、
   前記カバー部材は、前記開口部及び前記庇部によってガス排出変換部を構成し、
   前記ガス排出変換部は、前記角形二次電池の前記ガス排出弁からのガス排出方向を前記回路基板の板面に沿う方向に変換し、
   前記ガス排出変換部は、前記ガス排出弁の各々と対応した位置に設けられる二次電池モジュール。
2. 請求項１に記載の二次電池モジュールにおいて、
   前記回路基板には、前記電池群と電気的に接続されるコンタクタの制御部品が配置され、
   前記ガス排出変換部は、少なくとも前記制御部品の近傍に配置された前記ガス排出弁の位置に対応して設けられる二次電池モジュール。
3. 請求項１または請求項２に記載の二次電池モジュールにおいて、
   前記ガス排出変換部の前記庇部の各々は、前記回路基板の板面に沿って同一方向に延びている二次電池モジュール。
4. 請求項３に記載の二次電池モジュールにおいて、
   前記ガス排出変換部の前記庇部の各々は、前記回路基板の板面に沿って前記角形二次電池の積層方向に延びている二次電池モジュール。
5. 請求項３または４に記載の二次電池モジュールにおいて、
   前記ガス排出変換部は、前記カバー部材に連設されて前記庇部を支持する側壁部を備え、
   前記回路基板の板面に沿った前記同一方向における前記側壁部の一部または全部は開口している二次電池モジュール。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の二次電池モジュールにおいて、
   前記ガス排出変換部は、難燃性樹脂で形成されている二次電池モジュール。

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